"■作者：Graham Sperrin/Anritsu Co.
譯者：J. R. Chen

當容量與速度不斷增加時，抖動（Jitter）分析對於確保傳輸系統性能的穩定，有其不可或缺的必要性。

自從國際電信聯盟（ International Telecommunication Union-Telecommunication；ITU-T）核准同步數位傳輸系統的標準提案後，過去十年間光纖工業有了非常重大的發展，其一即為傳輸速度的增加，因而促使了OC-192/STM-64（10-Gbit/sec）傳輸系統的研發與實現。除了這些系統之外，另外還有一個重要的突破，就是可在一條光纖上獲致高容量傳輸的緊密分波多工（Dense Wavelength-Division Multiplexing；DWDM）技術，這些技術對於滿足今日競爭激烈之通訊網路在增加容量上的需求是非常必須的。
由於DWDM技術能夠同時透過增加頻道數目（至128個頻道）與提高傳輸速率（至40 Gbits/sec 或OC-768）的方式，讓電信公司擁有許多在一條光纖上達到兆位元（Terabit）傳輸容量的不同選擇，故廠商已投入大量研發資源，進一步發展DWDM技術。雖然如此， 40-Gbit/sec速率的實地佈建仍有一步之遙，今天，業界的焦點依然擺在10-Gbit/sec的佈建上，這些速率將在現存的OC-48（2.4- Gbit/sec）傳輸系統上扮演重要的角色，因此，10-Gbits/sec的量測，無論是生產時或是實地應用上，都引起業界相當廣泛的興趣。
當較大的資料封包以較高的速度通過光纖纜線時，傳輸線上的抖動將大幅地增加，此現象係由於傳輸信號的相位（phase）相對於理想的時間點不斷變動的關係。然而，今天在光纖上所載送的資料與訊務種類非常多樣，此亦更加惡化了抖動所造成的效應。
在認知抖動為系統製造商與測試儀器公司所帶來的挑戰後， ITU-T 0.172的標準提案對如何測量抖動做出了規範。在1998年3月，這些針對10-Gbit/sec速率的標準已被審核通過。

#P#抖動的類別
為了確保系統的整體性能，我們愈來愈需要對元件與傳輸設備做抖動的量測。在一個數位系統裡，傳輸線上的雜訊與傳輸型態可能影響信號的時序，使得脈波邊緣（pulse edges）在平均位置前後移動，它所造成的效應是眼圖的閉合。此效應以10 Hz的變動頻率為界，稱為抖動或漂移（Wander），低於10 Hz的為漂移，高於10 Hz的則為抖動。
在一個傳輸網路裡，抖動會依據所連接之元件產生的抖動以及抖動轉移特性而累積，過量的抖動會影響數位與類比信號。為了確保數位設備互連所累積的抖動不會超過網路極限，我們必須事先就個別網路的抖動產生與轉移特性加以定義。
依產生機制與原因之不同，抖動有多種不同的名稱，其中四種主要的名稱包括系統性抖動（Systematic Jitter）、非系統性抖動（Non-systematic Jitter）、映射抖動（Mapping　Jitter）與指針抖動（Pointer Jitter）。系統性抖動的發生與傳輸型態有關，由設備中信號之間的干擾所造成，如AM/FM轉換，時鐘回復等。這種抖動會因累積效應而變大，是影響傳輸品質的主要因素。對非系統性抖動而言，信號干擾的累積效應就比較小。

#P#抖動量測
為了正確地分析抖動，我們必須先做幾項測試。抖動容許度（Jitter tolerance）測試可評估當輸入信號是正弦波抖動調變（正弦波相位調變）且抖動大小增加時，待測元件（Device Under Test；DUT）能正常工作而不會產生錯誤的程度。
抖動轉移特性量測評估當正弦波調變（正弦波相位調變）輸入到DUT時，抖動轉移到輸出側的程度，這個量測對於限制抖動的累積是非常重要的。
另一個量測--抖動產生，需要DUT從OC-1（51.84 Mbits/sec）到OC-XXX的所有速率產生預先定義的抖動量-例如0.01 Uirms或者更少。其他重要的量測還包括映射抖動與組合抖動。
對每個元件而言，它們都有特定的抖動量測需求。舉例而言，海底傳輸系統的時鐘回復模組需要檢測抖動轉移特性，以分析DUT在每個抖動頻率中被抖動調變的資料信號內的抖動成份衰減的程度。
抖動容許度的量測適合諸如研究開發部門之性能評估的應用，而抖動掃瞄的量測適合如DUT量產過程中的出貨前檢測。這些元件都存在於現今的網路裡，並且由於多重頻道扮隨著DWDM出現的關係，它們亦將大量存在於未來網路內。下面條列出幾個重要的DUT量測例子：
●系統時鐘回復模組應當就抖動的容許度、轉移特性與產生進行測試
●前向誤碼更正（Forward-Error-Correction；FEC）編碼與解碼模組應檢查其抖動的容許度、轉移特性與產生
●多工器與解多工器模組需要抖動掃瞄與產生的測試
●同步光網路/同步數位階層（Synchronous Optical Network/Synchronous　Digital Hierarchy；SONET/SDH）的傳輸設備須要檢測其頻率容許度與抖動容許度

#P#新型抖動量測系統
新的測試儀器正以這些標準為基礎來進行發展，以確保將來能妥當的量測抖動。而當光纖傳輸變得愈來愈複雜，網路訊務量（Traffic）愈來愈增加時，抖動量測將變得絕對必要。在前置WDM（pre-WDM）系統中，其訊務量比較少，因此，所產生的抖動也較少。由於速率較低，抖動對一個信號的效應就不是那麼的重要。
但是，在今天的系統裡，由於資料量大增，光纖線路上的抖動也增加了許多。倘若未妥善地測量與控制，由於對所傳送之信號的靈敏度的關係，抖動能產生嚴重的傳輸誤碼、突發誤碼，與長期誤碼。
ITU-T標準明定測試儀器的需求，以便讓抖動分析能妥善執行。測試儀器應當能夠對抖動的產生，量測到80-MHz的頻寬，並且最大抖動調變幅度必須能到3200 UIp-p，抖動分析儀亦必須要有10-Gbit/sec速率的時鐘。事實上，未來的光系統若採用FEC，則其他速率的時鐘也將是必須的。FEC（音頻外帶）將在未來扮演重要的角色，因為它容許系統內有較多的雜訊，這對於光放大器與光塞取多工機（Optical Add/Drop Multiplexer；OADM）的佈建是很重要的。當系統採用FEC時，較差的光信號雜訊比（Optical Signal-To-Noise；OSTN）也可以被系統設計所接受。

#P#OC-192抖動分析
OC-192量測依然是個艱難的工作，但是，在基本原則確定之後，我們就有可能正確測試OC-192/STM-64高速率傳輸系統的抖動。為了適當評估抖動對傳輸信號的效應，抖動容許度與轉移特性的分析是必需的。因此，國際性的標準，如ITU-T，就針對不同廠商間系統的互連問題規範了容許產生的抖動量以及所需的壓抑特性。
有了ITU-T標準做為基礎，就可研發出讓傳輸系統製造商有高度信心的測試系統，這個系統的核心是一部10-GHz 的抖動分析儀，其抖動頻寬達80-MHz，此分析儀的抖動量測功能工作於OC-48/STM-16（2.5-Gbit/sec）到OC-192/STM-64的系統。一部具有這些規格與功能的儀器能正確地在OC-192/STM-64的傳輸系統裡進行測量。
在加上軟體之後，抖動分析儀可以和12.5-GHz誤碼檢知器與網路分析儀整合成抖動容許度量測系統（參見圖一），只要按一個鈕，這個整合系統就能夠「自動地」決定出DUT的抖動容許點。只要輕輕一按鈕，軟體便可控制網路分析儀的輸出位準，以改變抖動量。同時，誤碼檢知器可監測誤碼的發生，以自動算出抖動容許點。全部的系統功能都能經由一台PC控制，結果清楚的顯示於電腦螢幕上，並且予以儲存，以便分析或存檔。
#F#■圖一：抖動容許度量測連結與結果~在加上軟體之後，抖動分析儀可以和12.5-GHz誤碼檢知器與網路分析儀整合成抖動容許度量測系統。只要按一個鈕，這個整合系統就能夠「自動地」決定出DUT的抖動容許點。只要輕輕一按鈕，軟體便可控制網路分析儀的輸出位準，以改變抖動量。同時，誤碼檢知器可監測誤碼的發生，以自動算出抖動容許點。全部的系統功能都能經由一台PC控制，結果清楚的顯示於電腦螢幕上，並且予以儲存，以便分析或存檔。

抖動分析儀也可以與OC-192 SONET分析儀搭配使用，使得抖動轉移分析變成相當簡單的事。網路分析儀能自動量測抖動轉移特性（參見圖二），以確保測量的精確度。因為，網路分析儀能做為調變信號源，或是當量測抖動轉移特性時，做為信號位準錶。
#F#■圖二：抖動轉移特性量測連結與結果~網路分析儀能自動量測抖動轉移特性，以確保測量的精確度。因為，網路分析儀能做為調變信號源，或是當量測抖動轉移特性時，做為信號位準錶。

#P#10-Gbit/sec線路分析
雖然正確量測OC-192/STM-64傳輸系統的標準已經核准，ITU-T仍然在審核10-Gbit/sec線路分析的提案文件。
前述的抖動分析儀亦適於10-Gbit/sec線路的量測，由於其抖動頻寬可支援到80-MHz，而且其核心擁有一個相當於10-Gbit/sec線路速率的內部時鐘，因此這個系統所執行的抖動量測，其精確度要比現存系統的高很多。所以，儘管缺少已經核准的標準，它依然可以在高速線路上執行精確的抖動量測，而為了涵蓋FEC功能，其核心亦必須要有其他速率的時鐘。

#P#未來的抖動評鑑
在傳輸系統的容量與速度不斷增加時，抖動測試儀器的演變亦將持續下去。當DWDM系統內的波長傳輸窗口延伸到長波帶（L-band），而載波速率達到OC-192 與 OC-768（40 Gbits/sec）時，一條光纖將能夠支援非常大量的訊務。ITU-T最後針對STM-64（相當於OC-192）所建議的抖動標準，將會加速這個演變。 ITU-T正持續召開會議，以便將此建議定案。
除了OC-192的抖動量測外，我們還需做SONET分析、誤碼率測試、光性能OSNR，以及波長量測。分析儀將必須要能夠支援到80 MHz的抖動評估。的確，由於高容量、多樣訊務與速度的關係，抖動評鑑將成為WDM與DWDM系統重要的測試參數。如果以一條直徑10 microns的光纖傳送所有的電子郵件、檔案與網站訊務，其速度仍然是令人難以接受的。

作者
Graham Sperrin是安立知（Anritsu）北美分公司的市場部經理，他具有電機工程學士學位，同時也是擁有IEEE（the Institute of Electrical and Electronics Engineers）執照的電機工程師。
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