.webp)
Абстрактный
Джиттер является ключевым фактором производительности высокоскоростных цифровых систем передачи данных, таких как синхронные оптические сети/синхронная цифровая иерархия (SONET/SDH), оптические транспортные сети (OTN) и 10-гигабитный Ethernet (GE). В данной статье рассматриваются различия между стандартами джиттера в телекоммуникациях и системах передачи данных, а также описываются различные способы применения джиттера для тестирования на соответствие требованиям 10-гигабитных (XFP) приёмопередатчиков малого форм-фактора, которые стали доминирующим оптическим интерфейсом 10-гигабитных сетей для телекоммуникационных и систем передачи данных.
Введение
Точное измерение джиттера крайне важно для обеспечения безошибочной работы высокоскоростных линий передачи данных. Джиттер, представляющий собой любую фазовую модуляцию цифрового сигнала выше 10 Гц, нежелателен и всегда присутствует в устройствах, системах и сетях. Для обеспечения взаимодействия между устройствами и минимизации ухудшения качества сигнала из-за накопления джиттера необходимо установить ограничения на максимальный уровень джиттера для выходного интерфейса, а также на максимально допустимый уровень джиттера на входе.
Эти ограничения были установлены организациями по стандартизации, которые можно разделить на две категории: телекоммуникации и передача данных. Основными организациями по стандартизации в области телекоммуникаций являются Международный союз электросвязи (МСЭ-Т) и Telcordia, а Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) является основной организацией по стандартизации в области передачи данных.
Аспекты джиттера и характерные значения для 10 G
Технологии телекоммуникаций и передачи данных используют разные методы синхронизации. Компоненты системы в синхронных системах, таких как SDH/SONET, синхронизированы по общему тактовому сигналу. В асинхронных и последовательных системах, таких как 10 GE, синхронизацию компонентов обеспечивают распределённые тактовые сигналы или тактовые сигналы, восстановленные из данных. Хотя важно ограничить джиттер, генерируемый компонентами, джиттер, передаваемый от одного компонента к другому, менее важен, чем в синхронных системах, где джиттер может увеличиваться при передаче от компонента к компоненту. Для SDH/SONET/OTN существуют чётко определённые требования к формированию, допуску и передаче джиттера, ограниченного полосой пропускания.
2. Высокоскоростное тестирование джиттера приемопередатчиков XFP
В таблице 1 показано, чем спецификации и методики тестирования джиттера в 10 GE отличаются от спецификаций и методик тестирования для приёмопередатчиков SDH/SONET/OTN. Как спецификации, так и методики тестирования направлены на проверку того, что относительная временная нестабильность передаваемых сигналов не является чрезмерной.
В системах SDH/SONET/OTN с регенераторами шум вызывает наибольшее ухудшение и является ограничивающим фактором для производительности системы. Устойчивость к джиттеру измеряется с использованием синусоидального джиттера. В системах Ethernet устойчивость к джиттеру измеряется с использованием сигнала с повышенной нагрузкой и комбинацией искажений. В таблице 1 приведены характеристики трансиверов XFP, которые поддерживают установленные телекоммуникационные стандарты STM-64/OC-192 со скоростью 9,95 Гбит/с и OTU2 со скоростью 10,7 Гбит/с. Стандарты передачи данных 10 GE поддерживаются со скоростью 9,95 и 10,31 Гбит/с соответственно. Эти трансиверы представляют собой подключаемые оптические устройства, заменяющие устаревшие оптические схемы и обладающие рядом преимуществ: экономичностью, компактностью и гибкостью конструкции, возможностью прямой замены на оборудование других производителей, а также возможностью «горячего» подключения.
Измерения джиттера SDH/SONET/OTN
Для измерения характеристик джиттера используются три соответствующие конфигурации тестирования: генерация джиттера, допуск джиттера и передача джиттера.
1. Генерация джиттера: на выходном порту любого сетевого элемента (NE) будет появляться определённое количество джиттера, даже при подаче на вход полностью свободного от джиттера цифрового или тактового сигнала, эффект, известный как генерация джиттера. NE сам по себе создаёт этот собственный джиттер, например, из-за теплового шума и дрейфа в тактовых генераторах и схемах восстановления данных тактовой частоты. Выходной джиттер — это общий джиттер, измеренный на выходе системы, указанный в единичных интервалах (UI). Один UI соответствует амплитуде одного тактового периода, независимо от скорости передачи данных и кодирования сигнала, отображает результаты в виде пикового значения или среднеквадратичного (RMS) значения в определённом диапазоне частот. Результаты пикового значения дают лучшую оценку влияния на производительность, поскольку экстремальные значения могут вызывать ошибки, в то время как среднеквадратичное значение предоставляет информацию о среднем общем количестве джиттера.
2. Устойчивость к джиттеру (максимально допустимый джиттер, MTJ): измерение, проверяющее устойчивость оборудования к воздействию джиттера, необходимое для подтверждения того, что сетевые элементы в системе передачи могут работать без ошибок при наличии наихудшего джиттера, описанного в предыдущих разделах. Устойчивость к джиттеру — одна из важнейших характеристик схем восстановления тактовой частоты и входных цепей сетевого оборудования.
3. Передача джиттера (функция передачи джиттера, JTF): мера величины джиттера, переданного со входа на выход сетевого оборудования. JTF важна для каскадных схем восстановления тактовой частоты в системах дальней связи с регенераторами и линейными терминалами. Кроме того, измерение передачи джиттера необходимо для подтверждения того, что каскадные сетевые элементы в системе связи не усиливают джиттер.
Кривая U-образной формы также может быть использована для разделения случайного (RJ) и детерминированного джиттера (DJ). Наклон кривой U-образной формы может быть использован для измерения случайного джиттера, в то время как смещение наклона на оси времени определяется детерминированным джиттером. Общий джиттер (TJ) количественно определяется путем определения точек, где BER уменьшается до 10-12 на обоих краях глазка, и вычитания этого интервала из периода бита. К сожалению, измерение занимает много времени. На практике точки данных измеряются в диапазоне от 10-3 до 10-8, а затем экстраполируются до BER 10-12.
2. Напряженный глаз или стрессовая чувствительность приемника (SRS): Тест SRS проверяет, может ли приемник работать с BER лучше, чем 10-12 при приеме наихудшего разрешенного сигнала, что аналогично устойчивости к джиттеру. Тест SRS состоит из двух частей: маски глаз и шаблона синусоидального джиттера, оба из которых используются для пошаговых измерений. Маска глаз предназначена для имитации различных стрессов, включая RJ, DCD, ISI и PJ. Различные стрессовые компоненты добавляются, чтобы закрыть глаз (синяя область на рисунке 2b), оставляя гарантированную область безошибочной работы в центре (белая область на рисунке 2b). Ожидается, что приемник будет успешно работать в этой небольшой области, несмотря на ухудшения. После построения напряженного глаза проверяются характеристики BER при пошаговом перемещении синусоидального джиттера через уровни, указанные в шаблоне джиттера (частоты и амплитуды джиттера, см. рисунок 2b). Приемник должен принимать искаженный входящий сигнал с учетом джиттера и перекрестных помех, а также должен достигать значения BER <10-12.
Тестовая настройка
В типичной тестовой установке для XFP, показанной на рисунке 3, для проверки джиттера целостности приемопередатчика используется FIBERLAND Solutions ONT-506. Модуль XFP содержит оптический передатчик и приемник в одном блоке. Один конец модуля представляет собой электрический интерфейс между кристаллами 10 Гбит/с, или последовательное соединение XFI, обрабатывающее дифференциальные сигналы 10 Гбит/с, а другой конец представляет собой оптическое соединение, соответствующее стандартам 10 Гбит/с. Модули XFP тестируются с помощью платы тестирования на соответствие стандартам, имеющей четыре высокоскоростных электрических соединения, два входа и два выхода. ONT-506 подает сигнал на передающую сторону модуля в контрольной точке B' и измеряет сигнал на приемной стороне модуля в контрольной точке C'. Для точной характеристики передающей и приемной сторон модуля XFP требуются как измерения электрических характеристик в оптических (тестирование B'), так и измерений оптических характеристик в электрических (тестирование C').
Оптический выход (TX), подключенный петлей к оптическому входу (RX), позволяет проводить тест на джиттер между электрическими сигналами. Электрический выход (C'), подключенный петлей к электрическому входу (B'), позволяет проводить тест на джиттер между оптическими сигналами. Метод петлевой проверки может использоваться для проверки модуля, но не может применяться для независимой проверки производительности передающей и принимающей сторон.
Заключение
Термин «джиттер» используется как в телекоммуникационном, так и в коммуникационном сегментах. Органы стандартизации разработали хорошо документированные спецификации и методы измерения джиттера, требования к которым различаются для каждого сектора. Трансиверы XFP служат отличным примером различных стандартов джиттера, поддерживающих различные скорости передачи данных.
Для измерения джиттера XFP используются три базовые конфигурации. Чтобы испытательное оборудование соответствовало требованиям, оно должно поддерживать все основные приложения для измерения джиттера как для электрических, так и для оптических интерфейсов.
Джиттер является ключевым фактором производительности высокоскоростных цифровых систем передачи данных, таких как синхронные оптические сети/синхронная цифровая иерархия (SONET/SDH), оптические транспортные сети (OTN) и 10-гигабитный Ethernet (GE). В данной статье рассматриваются различия между стандартами джиттера в телекоммуникациях и системах передачи данных, а также описываются различные способы применения джиттера для тестирования на соответствие требованиям 10-гигабитных (XFP) приёмопередатчиков малого форм-фактора, которые стали доминирующим оптическим интерфейсом 10-гигабитных сетей для телекоммуникационных и систем передачи данных.
Еще ни один комментарий не опубликован.