Medidas de Jitter emRedes SDH

Harry Simpson trabalha na Agilent Technologies em South Queensferry, naEsccia, como Gerente de Desenvolvimento de Negcios para a AmricaLatina na rea de produtos de teste de transmisso. Ele formado emengenharia eletrnica pela Heriot-Watt University, em Edimburgo. Harryocupou diversos cargos em P&D, engenharia de produo e marketing nos 32anos em que trabalhou na Agilent Technologies/HP.

FUNDAMENTOS

INSTRUMENTO DE TESTEPDH/SDH E JITTER

O nosso seminrio apresenta alguns detalhes da complexa rea de medio dejitter nas redes de transmisso cada vez mais sofisticadas de hoje. Veremos ascausas do jitter na rede e algumas das incertezas presentes nas medies dejitter.

Muito do jitter medido gerado pelos componentes ou pelo alinhamentoincorreto de nossa rede. A ITU tem especificaes rigorosas, com as quais asredes e equipamentos devem estar em conformidade. Muitas das medies sofeitas em nveis extremamente baixos, e foram feitas algumas tentativas paramostrar onde as inacurcias nas tcnicas de medio podem fazer com quecomponentes sejam aprovados incorretamente, quando na realidade deveriamser reprovados em testes mais exigentes.

Sero tambm descritas tcnicas de medio que oferecem resultados commaior repetibilidade e, portanto, mais precisos e confiveis, dando aosoperadores um alto nvel de confiana nos resultados. Outras tcnicasexplicaro como tcnicas de teste mais abrangentes no somente faro asmedies de forma mais ampla, mas tambm muito mais rapidamente.

HO que jitter/wander?

Jitter/Wander = modulao de fase indesejada

Jitter >10Hz; Wander

HO intervalo unitrio (UI)

% jitter = T x 100%

1UI = 100% jitter

Amplitude dejitter (pico a pico)

tT 0,5 UI

T

1 UI

Perodo de clock

oj

j

To

A amplitude de jitter medida em intervalos unitrios, sendo:

1 UI = desvios de um perodo de clock do clock de bit

O termo amplitude de jitter designa o valor UIpp pico a pico das funes dedesvio de fase vs. tempo.

Uma vantagem desta unidade de medida que ela independente da taxa debit, porque relacionada ao perodo de clock, o que a torna um parmetronormalizado. Desta forma, possvel comparar amplitudes de jitter medidasem diferentes nveis da hierarquia digital.

Por que o jitter importante?n Afeta a qualidade do sinal

n Aumenta com a distncia

n controlvel

n Afeta a qualidade de sincronismo

Em primeiro lugar, vejamos por que o jitter importante.

O jitter a principal causa dos erros de bit, que aumentam o rudo de fundo emuma chamada telefnica, o que irritante, aumentando tambm aretransmisso dos dados, consumindo tempo e dinheiro na retransmisso dedados corrompidos ou perda da qualidade da imagem na transmisso de TV.

O jitter tambm importante na fabricao e teste de aceitao deequipamentos de rede, nos quais o equipamento deve atender s especificaesprescritas da ITU. Diferenas muito pequenas nos nveis de jitter medidospodem determinar se uma rede de transmisso ser aceita ou no.

importante que um bom projeto possa minimizar a quantidade de jittercriado e que a sincronizao adequada da rede possa eliminar quase todos osmovimentos de ponteiro que so uma das principais fontes de transientes dejitter de alta amplitude.

n Transferncia de Jitter

n Gerao de Jitter

n Tolerncia ao Jitter

n Jitter de ponteiro

O que medir ?

Veremos todos os parmetros importantes do jitter, explicando como elesocorrem, os problemas que podem surgir nas tcnicas de medio e comoobter medies mais precisas.

Jitter na rede

1 2 3 4

1 para 2 - TRANSFERNCIA DE JITTER ( GANHO )

2 - GERAO DE JITTER ( JITTER INTRNSECO )

3 - TOLERNCIA AO JITTER ( ACEITAO )

Tx RxRx

STM-16

Jitter medido

Sinais semjitter

ADM4/1

Jitter RMS e pico a pico

Jitter de sada conforme a G.825 da ITU-T

OmniBER 718

O jitter de sada a quantidade de jitter presente nas portas de sada do seuequipamento de rede. O Agilent 718 OmniBER mede o jitter de sada nastaxas de linha e PDH (2,5G, 622M, 155M e 140 M, 34 Mb/s, 8 Mb/s e 2Mb/s).

A ITU-T especifica as quantidades mximas permitidas de jitter que devemestar presentes na rede.

A G.823 especifica o limite da rede para redes PDH.

A G.825 especifica o limite da rede para redes SDH.

Selecione a faixa de 1,6 UI e os filtros LP/HP na Rx do conjunto de teste.Compare os resultados da amplitude de jitter em UI com o limite da rededefinido na G.823/G.825.

Selecione o limiar de evento de jitter conforme o limite da ITU-T. Monitore onmero de eventos de jitter na RX do conjunto de teste pelo perodo de gatingselecionado. particularmente digno de nota o fato de que, conforme afreqncia de jitter aumenta, a resposta do OmniBER 717/718 basicamenteplana em toda a faixa de freqncia utilizada.

surpreendente que a resposta em freqncia dos outros fabricantes sejabastante reduzida quando tentamos fazer o mesmo teste. Esta grave falta deateno ao problema de jitter de alta freqncia aparentemente oferece umamelhor operao, mas custa de se ter medies incorretas.

HP1(Hz)

HP2(kHz)

LP(MHz)

B1(UIpp)

B2(UIpp)

STM-1 500 65 1.3 1.5 0.15

STM-4 1000 250 5 1.5 0.15

STM-16 5000 1000 20 1.5 0.15

O OmniBER 718 atende Rec. ITU-T G.825

ITU-T G.825

Detetor dejitter

Filtro LP-HP2

B1 UIpp

B2 UIpp

Equipamentosob teste

Filtro LP-HP1

Este slide indica as especificaes da ITU para filtros passa banda usados nasdiferentes taxas de linha e o nvel mximo de jitter de sada permitido.

O OmniBER 717/718 tem o melhor jitter intrnseco disponvel no momento,sendo projetado para fazer estas medies de baixos nveis de jitter de sada.

Principais contribuies.G.825 Testeautomtico de tolerncia ao jitter

Teste automtico detolerncia ao jitter emSTM-16 Sinal de teste

de 2,5 Gb/s

Medio de BERem PDH

erros detectados

n Teste automtico detolerncia ao jitter comapresentao grfica para:ITU-T G.825/G.823

ADM4/1

Jitter aplicadoAgilent OmniBER 718

O teste de tolerncia ao jitter deve ser feito durante a avaliao doequipamento e, muitas vezes, includo no procedimento de instalao doequipamento.

O Agilent 718 OmniBER pode executar o teste automtico do jitter conformea ITU-T G.958/G.825.

Os multiplexadores e repetidores podem ser verificados rapidamente, paratermos a certeza que de estes atendem s recomendaes da ITU-T relativas aojitter.

Resultados abrangentes so fornecidos em forma de tabela e grfica, quepodem ser facilmente impressos na impressora grfica interna.

O Agilent OmniBER 718excede a ITU-T G.825

STM-1 12u 178u 1.6m 15.6m 125m 19.3 500 6.5k 65k 1.3M

STM-1

0.15

1.50

39

311

2800

3600

0.15

1.50

156

1244

11200

STM-4

14400

Gerao de jitter ewander do Agilent

OmniBER 718

10uSTM-4 12u 178u 1.6m 15.6m 125m 9.65 1k 25k 250k 5M10u

Jitter (UI p-p)

A0

A1

A2

A3

A4

f0 f12 f11 f10 f9 f8 f1 f2 f3 f4

Freqncia(Hz)

Mscara de tolernciaao jitter e wanderconforme a G.825

0.15

1.50

622

4977

44790

STM-16

57600

STM-16 12u 178u 1.6m 15.6m 125m 12.1 5000 100k 1M 20M10u

Mscara automtica detolerncia ao jitter doAgilent OmniBER 718

O Agilent OmniBER 718 pode facilmente exceder os requisitos da mscara detolerncia do jitter definida na ITU G.825. A tolerncia automtica emfreqncias de wander no prtica, pois as freqncias esto na ordem de umciclo por dia, exigindo um tempo extraordinariamente longo para serem feitas.

Recursos de teste com geraode jitter do Agilent 718 OmniBER

n Taxas SDH: STM-16o, STM-4o, STM-1o, STM-1e a O.172n Taxas PDH: 140 Mb/s, 34 Mb/s, 8 Mb/s, 2 Mb/s a O.171

n Teste automtico de tolerncia ao jitter para SDH conforme aG.825/G.958 (inclui ambas as mscaras)

n Teste automtico de tolerncia ao jitter para PDH conforme a G.823(inclui mscara)

n Amplitude de jitter: at 800UI (em STM-16)n Faixa de freqncia de modulao de jitter: 0,1Hz a 20MHz (em

STM-16)

n Tolerncia a jitter e offset de taxa de linha simultneos

Recurso de teste degerao de wander

n Taxas SDH: STM-16o, STM-4o, STM-1o, STM-1e a O.172n Taxas PDH: 2Mb/s a O.171

n Teste de tolerncia ao wander conforme a G.825

n Amplitude de wander: a 57600UI (em STM-16)n Faixa de freqncia de modulao de wander: 10uHz a 0,125Hz (em

STM-16)

n Mscara fixa de tolerncia ao wander conforme a ITU-T G.825

Principais contribuies...Jitterde ponteiro com preciso

Seqncias de ponteiro daITU-T G.783(seqncias de inicializaocompleta e de cool down) Mede o jitter de

tributrio PDH

2,5 Gb/s (comseqncias deponteiroG.783)

ADM

PayloadPayload

Overheadde seo

Agilent OmniBER 718

O equipamento demux STM-16 possui dessincronizadores que suprimem ojitter no sinal derivado do tributrio. A capacidade de incluir os movimentosde ponteiro AU e TU dentro de um sinal STM-16 forar os circuitos dodessincronizador.

As seqncias de ponteiro devem ser includas em conformidade com asRecomendaes G.783 e o jitter de tributrio resultante medido pelo AgilentOmniBER 718, conjunto de teste de jitter. O nvel do jitter de tributrio deveestar dentro dos limites definidos na G.783.

O ADM pode tambm ser conectado em loopback no lado do tributrio paragarantir que a atividade do ponteiro no afeta a integridade do payload.

Os movimentos do ponteiro fazem o payload ser deslocado em trs bytes, oque resulta em 24 UI de jitter, que o dessincronizador tentar compensar.

ITU-T G.783: Jitter de tributriocausado por ajustes de ponteiro

Seqnciado

ponteiro

Largura de bandada medio

JittermximoUI p-p

2 Mb/s(TU-12)

A,B,C A,B,C

20Hz - 100kHz *18Hz - 100kHz #

0,40,075

34 Mb/s (TU-3)

A,B,C DA,B,C,D

100Hz- 800kHz *100Hz-800kHz *10kHz-800kHz #

0,40,750,075

140 Mb/s (AU-4)

A,B,C D

A,B,C,D

20Hz- 3,5MHz *20Hz- 3,5MHz *10kHz - 3,5MHz #

0,4 0,75

0,075

* Indica filtros LP+HP1# Indica filtros LP+HP2

A ITU G.783 especifica o nvel mximo aceitvel do jitter de ajuste deponteiro nos tributrios de sada do PDH nos elementos de rede SDH.

O jitter mximo depende da seqncia de ponteiro usada e da largura de bandada medio do jitter (como podemos ver a partir dos nmeros na tabela, amaior parte do jitter est presente nos componentes de baixa freqncia).

O teste deve tambm ser executado por uma faixa de offsets de freqncia nastaxas de tributrio.

Medio do jitter do tributrio com aacurcia especificada na ITU-T O.171

(Fev 96)ITU-T O.171 (Fev 96):

Determina a acurcia da medio dos nveis de jitter paraverificar corretamente as rgidas especificaes de 0,075 UIppcitadas na ITU-T G.783

Requisito da ITU-TO.171 (Fev 96)

Especificaesdo Agilent 3771xx

2 Mb/s(TU-12)

Medio do jitter do ponteiro

Freqncia

1 Hz

Filtro HP2

Faixa de 1,6 UI

139 Mb/s

Amplitudede jitter

10 kHz 3,5 MHz

O jitter de movimento do ponteiro medido dentro das larguras de bandaprescritas para o filtro. No incomum que um equipamento de rede apresentenveis relativamente altos de wander na sada do dessincronizador. Seria de seesperar que estes sinais fora da banda estivessem to abaixo das bordas lateraisdo filtro que no seriam um problema. Entretanto, o problema com estes sinaisde wander de alta amplitude podem sobrecarregar a entrada do receptor dejitter e incluir componentes indesejveis na medio ou fazer com que oinstrumento perca o sincronismo e interrompa a medio.

O equipamento de teste da Agilent no afetado por esta limitao de projeto.

Principais contribuies ...transferncia de jitter confivel e com

repetibilidadeRecurso automtico de transferncia de jitter em STM-16

n Filtragem seletiva em banda estreitan Mscaras de transf. ITU-T G.958/G.823

Regenerador

Transf. jitter = 20log10 JoutJin----

JinJitter aplicado

Jout

Ganho de jitter medido

Agilent OmniBER 718

STM-16c

O Agilent 718 OmniBER gera e mede o jitter em um sinal de 2,4 Gb/s. Afiltragem seletiva em banda estreita usada para proporcionar uma medioprecisa de transferncia de jitter.

Usando o acoplador ptico Agilent 15744A, o jitter de sada pode ser medidoem servio no final da cadeia do repetidor para termos a medio dos nveis dejitter acumulado. Antes da medio, uma calibrao executada paraeliminarmos quaisquer efeitos dependentes da freqncia, com um simplesloop direto no instrumento.

A funo de transferncia de jitter a relao logartmica do jitter de sadacom o nvel de entrada de jitter.

Medio de transferncia de jitterTcnica no usada pela Agilent

Freqncia

15 Hz

Banda larga (Rx)

Amplitudede jitter

20 MHz

Freqncia demodulao dejitter (Tx)

Os conjuntos de teste de jitter que usam detectores de banda larga para medir afuno de transferncia de jitter vero as contribuies ao erro do jitter desinais de amplitude alta e freqncia baixa que est sendo medido na presenade sinais de teste de amplitude baixa e freqncia alta. A natureza aleatriadestes sinais dar um resultado diferente a cada vez que o teste for executado,por fim tornando estas medies inteis.

O Agilent 718 OmniBER usa um filtro passa banda estreita para garantir aacurcia da medio. O filtro de 10 Hz somente permitir a medio do jitteraplicado e garantir medies acuradas e com repetibilidade.

Medio de transferncia de jitterTcnica usada pela Agilent

Freqncia

15 Hz

Filtro de varredura de 10 Hz (Rx)

Amplitudede jitter

20 MHz

Freqncia demodulao de jitter (Tx)

O filtro de varredura de 10 Hz usado no Agilent 718 OmniBER garantir quesomente a freqncia de jitter aplicada ser medida e que no serointroduzidos erros por nenhum outro dos componentes de jitter presentes nalargura de banda do receptor. Medies feitas em seqncia mostraroresultados idnticos, proporcionando uma maior confiana nos resultados damedio.

Agilent OmniBER 718

STM-16

STM-4

STM-1o

STM-1e

STM-0o

STM-0e

140 Mb/s

34 Mb/s

8 Mb/s

2 Mb/s

OC-48

OC-12

OC-3

OC-1

STS-3

STS-1

DS-3

E3

DS-1

E1

O Agilent OmniBER 718 est disponvel como um instrumento totalmenteconfigurado para medies em CEPT somente, ou opcionalmente podeoferecer um misto de conexes de tributrios Bell e CEPT e taxas de linha ecabealho Sonet e SDH.

Um Rx ptico para o teste de BER e jitter

10MHz Ref I/P e 2MHz Ref O/P

Carto Tx Jitter

PDH (mux/demux) Tx/Rx Par Tx

FDD HPIB RS-232 LAN

Carto SDH STM-0/STM-1

Fonte de alimentao com faixa automtica

O/Ps de Erro de Pulso de Quadro

Div Clock

Tx 1310 e 1550nm todas as taxas STM-16

Carto Rx de Jitter

O OmniBER 718 est disponvel com ou sem o recurso de jitter e com oscomprimentos de onda de 1310 nm e/ou 1550 nm. O receptor ptico usadopara todas as taxas do SDH e as medies de BER e jitter simplificam ocabeamento durante o teste. Os lasers usados tm uma alta qualidade espectrale alta amplitude para o teste de circuitos de lances longos. Estes lasers soclassificados como lasers de segurana Classe 1 da IEC 825-1.

Os receptores pticos de alta sensibilidade so protegidos contra sobrecargas,o que evita reparos de alto custo resultantes de uma operao inadequadaacidental.

O Agilent OmniBER 718

Teclas de navegao do cursor

SMART TEST

Teclas de menu pop up

LEDsde

alarme

Tela grande em cores com modo de uma ou vrias janelas

Transmisso, recepo, resultados, grficos

Soft Keys acionadaspor menu Sada da

impressora interna

Sada VGA

Teclas de controle da impresso

Com a tela grande em cores, podemos ver quatro diferentes telassimultaneamente, mostrando por exemplo os valores do transmissor e receptor,assim como os resultados da medio e a distribuio de erros e alarmesdurante o perodo de testes. Estes resultados podem ser armazenados em discoou impressos a qualquer momento em uma impressora grfica interna, mesmoenquanto o teste ainda estiver sendo executado.

Agilent OmniBER 718