Пути решения проблем синхронизации. Понятие джиттера и вандера. Причины образования джиттера и вандера. Способ уменьшения джиттера (схема с эластичной памятью).
Фазовые дрожания – кратковременные отклонения значащих моментов цифрового сигнала от их идеальных положений во времени. Если частота отклонений превышает 10 Гц, то их называют джиттером (Jitter). Если частота отклонений не превышает 10 Гц, то их называют блужданиями или вандером (Wander). На рис.5.1 представлены характеристики импульсного сигнала с изменением значащих моментов.
Рис. 5.1. Временные диаграммы цифрового сигнала
В современной технологии контроля получила распространение практика измерения амплитуды дрожания цифрового сигнала в единицах времени: абсолютных (микросекунды) или приведенных – единичных интервалах (Unit Interval). Одним единичным интервалом называется время, необходимое для передачи одного бита информации с заданной скоростью передачи.
На магистральной сети SDH для фильтрации фазовых дрожаний через n (n 20) промежуточных генераторов ГСЭ также должны устанавливаться ВЗГ, соответствующие рекомендации МСЭ-Т G.812. Это обусловлено накоплением фазовых дрожаний. Для оценки искажения амплитуды джиттера в регенераторах рекомендовано использовать формулу [22]:
,
где А – амплитуда дрожания на выходе одного регенератора; N – число последовательно включаемых регенераторов. При N = 20, амплитуда увеличивается в 2,11 раза.
Причины возникновения джиттера:
Зависимость от битовой последовательности. Определенные битовые последовательности более подвержены межсимвольной интерференции, вызванной искажением сигнала, что в конечном итоге вызывает перекрестные помехи между соседними импульсами.
Помехи. Перекрестные помехи и импульсный шум, которые вызывают фазовые отклонения являются причиной помех, которые приводят к возникновению джиттера.
Битовый стаффинг (выравнивание). На этапе мультиплексирования асинхронные сигналы должны быть адаптированы к скорости высокоскоростной передающей системы, что достигается вставкой дополнительных битов. Эти биты затем удаляются при демультиплексировании. Провалы, которые возникают, выравниваются на выходном интерфейсе с помощью синхросигналов. Эта компенсация никогда не может быть идеальной, таким образом, любые оставшиеся зазоры приводят к тому, что называется джиттером битового стаффинга.
Размещение. Сигналы ПЦИ также могут быть размещены в синхронные контейнеры СЦИ с использованием битового или байтового стаффинга. На оконечном мультиплексоре потоки ПЦИ затем распаковываются. Из-за использования стаффинга в восстановленном сигнале присутствуют провалы, которые компенсируются схемой ФАПЧ. Поскольку этот процесс также неидеален, всегда остаётся некоторая остаточная фазовая модуляция, которая называется джиттер маппинга.
Изменение указателя. Колебания синхронизации между сетевыми элементами в сети SDH компенсируются подстройкой указателя. Эти изменения указателя соответствуют внезапным прыжкам на 8 или 24 бита, которые вызывают резкие изменения фазы. При демультиплексировании трибутарного сигнала в оконечной точке эти фазовые отклонения всё ещё остаются, но во многом сглаживаются схемой ФАПЧ. Этот процесс неидеален, остаточная фазовая модуляция присутствует и известна как джиттер указателя (алгоритмический джиттер).
Фазовый шум. Регенераторы сигнала на линии синхронизируются с помощью синхросигналов в системах SDH, используя петли ФАПЧ. Однако фазовые флуктуации всё равно остаются из-за терминального шума и дрейфа генераторов. Более скоростные отклонения в фазе, вызванные шумом, приводят к джиттеру.
Причины возникновения вандера:
Фазовый шум. В случае, когда параметры ФАПЧ начинают дрейфовать из-за температурных колебаний или старения, это приводит к внесению вандера в сеть.
Отклонения в задержке. Изменения в задержке на пути передачи приводит к фазовым отклонениям, которые обычно относительно медленные. Например, такие отклонения в задержке могут возникнуть на длинном оптическом волокне, которое подвергается температурным колебаниям. Обычно это приводит к возникновению вандера.
Влияние джиттера и вандера на работу цифровых сетей связи
Джиттер в большей степени влияет на работу систем фазовой синхронизации, т.е. на петли ФАПЧ. Вследствии джиттера увеличивается вероятность битовых ошибок. ФАПЧ устанавливает синхронизацию по фронту приходящего импульса каждого бита. Т.к. положение фронта импульса с джиттером постоянно отклоняется от идеального, начинается сбой фазовой синхронизации, вместо единицы система будет считывать «0», вместо бита N бит N+1. Если ФАПЧ справится с восстановление фазовой синхронизации в условиях джиттера, то после ФАПЧ джиттер очень ослабнет, почти подавится. Если нет, то возникнут ошибки.
Если джиттер является источником проблем в сети, то это проявляется след. образом: битовые ошибки, взрывное возникновение ошибок, аварии потери синхронизации/выход за пределы цикла. Иначе влияет вандар. Поскольку изменения в частоте менее 10 Гц – это высокопериодичные колебания частоты, то их можно рассматривать как вариации тактовой частоты в системе синхронизации. Поскольку это низкочастотная составляющая, то на уровне отдельных импульсов она не видна, и вандер проходит через любые системы и петли ФАПЧ, практически не ослабляясь. Основное его воздействие – это проскальзывания.