傳輸系統(tǒng)中的時(shí)鐘同步技術(shù)

2019-11-03 08:58:57

字體：大中小

供稿：網(wǎng)友

Ullas Kumar 卓聯(lián)半導(dǎo)體公司應(yīng)用工程經(jīng)理

　　同步模塊是每個(gè)系統(tǒng)的心臟，它為系統(tǒng)中的其他每個(gè)模塊饋送正確的時(shí)鐘信號(hào)。因此需要對(duì)同步模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)給予特別關(guān)注。本文對(duì)影響系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)鐘特性進(jìn)行了考察，并對(duì)信號(hào)惡化的原因進(jìn)行了評(píng)估。本文還分析了同步惡化的影響，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化組織為確保傳輸質(zhì)量和各種傳輸設(shè)備的互操作性而制定的標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行了探討。

　　摘要：

　　網(wǎng)絡(luò)同步和時(shí)鐘產(chǎn)生是高速傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要方面。為了通過(guò)降低發(fā)射和接收錯(cuò)誤來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)效率，必須使系統(tǒng)的各個(gè)階段都要使用的時(shí)鐘的質(zhì)量保持特定的等級(jí)。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)定義同步網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)及其在標(biāo)準(zhǔn)接口上的預(yù)期性能，以保證傳輸質(zhì)量和傳輸設(shè)備的無(wú)縫集成。有大量的同步問(wèn)題，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在建立系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)時(shí)必須十分清楚。本文論述了時(shí)鐘惡化的各種來(lái)源，如抖動(dòng)和漂移。本文還討論了傳輸系統(tǒng)中時(shí)鐘惡化的原因和影響，并分析了標(biāo)準(zhǔn)要求，提出了各種實(shí)現(xiàn)技巧。

　　基本概念：抖動(dòng)和漂移

　　抖動(dòng)的一般定義可以是“一個(gè)事件對(duì)其理想出現(xiàn)的短暫偏離”。在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，抖動(dòng)被定義為數(shù)字信號(hào)的重要時(shí)刻在時(shí)間上偏離其理想位置的短暫變動(dòng)。重要時(shí)刻可以是一個(gè)周期為 T1 的位流的最佳采樣時(shí)刻。雖然希望各個(gè)位在 T 的整數(shù)倍位置出現(xiàn)，但實(shí)際上會(huì)有所不同。這種脈沖位置調(diào)制被認(rèn)為是一種抖動(dòng)。這也被稱為數(shù)字信號(hào)的相位噪聲。在下圖中，實(shí)際信號(hào)邊沿在理想信號(hào)邊沿附近作周期性移動(dòng)，演示了周期性抖動(dòng)的概念。

圖 1.抖動(dòng)示意

　　抖動(dòng)，不同于相位噪聲，它以單位間隔 (UI) 為單位來(lái)表示。一個(gè)單位間隔相當(dāng)于一個(gè)信號(hào)周期 (T)，等于 360 度。假設(shè)事件為 E，第 n 次出現(xiàn)表示為 tE[n] 。則瞬時(shí)抖動(dòng)可以表示為：

　　一組包括 N 個(gè)抖動(dòng)測(cè)量的峰到峰抖動(dòng)值使用最小和最大瞬時(shí)抖動(dòng)測(cè)量計(jì)算如下：

　　漂移是低頻抖動(dòng)。兩者之間的典型劃分點(diǎn)為 10 Hz。抖動(dòng)和漂移所導(dǎo)致的影響會(huì)顯現(xiàn)在傳輸系統(tǒng)的不同但特定的區(qū)域。

　　抖動(dòng)類型

　　根據(jù)產(chǎn)生原因，抖動(dòng)可分成兩種主要類型：隨機(jī)抖動(dòng)和確定性抖動(dòng)。隨機(jī)抖動(dòng)，正如其名，是不可預(yù)測(cè)的，由隨機(jī)的噪聲影響如熱噪聲等引起。隨機(jī)抖動(dòng)通常發(fā)生在數(shù)字信號(hào)的邊沿轉(zhuǎn)換期間，造成隨機(jī)的區(qū)間交叉。毫無(wú)疑問(wèn)，隨機(jī)抖動(dòng)具有高斯概率密度函數(shù) (PDF)，由其均值 (μ) 和均方根值 (rms) (σ) 決定。由于高斯函數(shù)的尾在均值的兩側(cè)無(wú)限延伸，瞬時(shí)抖動(dòng)和峰到峰抖動(dòng)可以是無(wú)限值。因此隨機(jī)抖動(dòng)通常采用其均方根值來(lái)表示和測(cè)量。

圖 2.以高斯概率密度函數(shù)表示的隨機(jī)抖動(dòng)

　　對(duì)抖動(dòng)余量來(lái)講，峰到峰抖動(dòng)比均方根抖動(dòng)更為有用，因此需要把隨機(jī)抖動(dòng)的均方根值轉(zhuǎn)換成峰到峰值。為將均方根抖動(dòng)轉(zhuǎn)換成峰到峰抖動(dòng)，定義了隨機(jī)抖動(dòng)高斯函數(shù)的任意極限 (arbitrary limit)。誤碼率 (BER) 是這種轉(zhuǎn)換中的一個(gè)有用參數(shù)，其假設(shè)高斯函數(shù)中的瞬時(shí)抖動(dòng)一旦落在其強(qiáng)制極限之外即出現(xiàn)誤碼。通過(guò)下面兩個(gè)公式，就可以得到均方根抖動(dòng)到峰到峰抖動(dòng)的換算。3

　　由公式可得到下表，表中峰到峰抖動(dòng)對(duì)應(yīng)不同的 BER 值。

　　確定性抖動(dòng)是有界的，因此可以預(yù)測(cè)，且具有確定的幅度極限。考慮集成電路 (IC) 系統(tǒng)，有大量的工藝、器件和系統(tǒng)級(jí)因素將會(huì)影響確定性抖動(dòng)。占空比失真 (DCD) 和脈沖寬度失真 (PWD) 會(huì)造成數(shù)字信號(hào)的失真，使過(guò)零區(qū)間偏離理想位置，向上或向下移動(dòng)。這些失真通常是由信號(hào)的上升沿和下降沿之間時(shí)序不同而造成。如果非平衡系統(tǒng)中存在地電位漂移、差分輸入之間存在電壓偏移、信號(hào)的上升和下降時(shí)間出現(xiàn)變化等，也可能造成這種失真。

圖 3，總抖動(dòng)的雙模表示

　　數(shù)據(jù)相關(guān)抖動(dòng) (DDJ) 和符號(hào)間干擾 (ISI) 致使信號(hào)具有不同的過(guò)零區(qū)間電平，導(dǎo)致每種唯一的位型出現(xiàn)不同的信號(hào)轉(zhuǎn)換。這也稱為模式相關(guān)抖動(dòng) (PDJ)。信號(hào)路徑的低頻截止點(diǎn)和高頻帶寬將影響 DDJ。當(dāng)信號(hào)路徑的帶寬可與信號(hào)的帶寬進(jìn)行比較時(shí)，位就會(huì)延伸到相鄰位時(shí)間內(nèi)，造成符號(hào)間干擾 (ISI)。低頻截止點(diǎn)會(huì)使低頻器件的信號(hào)出現(xiàn)失真，而系統(tǒng)的高頻帶寬限制將使高頻器件性能下降。7

　　正弦抖動(dòng)以正弦模式調(diào)制信號(hào)邊沿。這可能是由于供給整個(gè)系統(tǒng)的電源或者甚至系統(tǒng)中的其他振蕩造成。接地反彈和其他電源變動(dòng)也可能造成正弦抖動(dòng)。正弦抖動(dòng)廣泛用于抖動(dòng)環(huán)境的測(cè)試和仿真。不相關(guān)抖動(dòng)可能由電源噪聲或串?dāng)_和其他電磁干擾造成。

　　考慮抖動(dòng)對(duì)數(shù)字信號(hào)的影響時(shí)，需要將整個(gè)確定性抖動(dòng)和隨機(jī)抖動(dòng)考慮在內(nèi)。確定性抖動(dòng)和隨機(jī)抖動(dòng)的總計(jì)結(jié)果將產(chǎn)生另外一種概率分布4：雙模響應(yīng)，其中部表示確定性抖動(dòng)，尾部為高斯響應(yīng)，表示隨機(jī)抖動(dòng)分量。

　　抖動(dòng)測(cè)量 — TIE、MITE 和 TEDV

　　時(shí)間間隔誤差 (TIE) 是通過(guò)對(duì)實(shí)際時(shí)鐘間隔的測(cè)量和對(duì)理想?yún)⒖紩r(shí)鐘同一間隔的測(cè)量得到的。在給定時(shí)間 t，以一個(gè)稱為觀測(cè)間隔的時(shí)間間隔產(chǎn)生時(shí)間 T(t) 的時(shí)鐘，其相對(duì)于時(shí)鐘 Tref(t) 的TIE 可通過(guò)下面公式表示。（x(t) 稱為誤差函數(shù)。）

　　TIE 表示信號(hào)中的高頻相位噪聲，提供了實(shí)際時(shí)鐘的每個(gè)周期偏離理想情況的直接信息。TIE 用于計(jì)算大量統(tǒng)計(jì)派生函數(shù)如 MTIE、TDEV 等。

　　最大時(shí)間間隔誤差 (MTIE) 定義為，在一個(gè)觀測(cè)時(shí)間 (t=nt0) 內(nèi)，一個(gè)給定時(shí)鐘信號(hào)相對(duì)于一個(gè)理想時(shí)鐘信號(hào)的最大峰到峰延遲變化，其中該長(zhǎng)度的所有觀測(cè)時(shí)間均在測(cè)量周期 (T) 之內(nèi)。使用下面公式進(jìn)行估計(jì)：

　　MTIE是針對(duì)時(shí)間的緩變或漂移而定義的。當(dāng)需要分析時(shí)鐘的長(zhǎng)期特性時(shí)，就需要對(duì)MTIE進(jìn)行測(cè)量。MTIE 值是對(duì)一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性的一種衡量。

圖 4.TIE 的圖形表示

　　TDEV 是另外一個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)，作為集成時(shí)間的函數(shù)對(duì)一個(gè)信號(hào)的預(yù)期時(shí)間變化的測(cè)量。DEV 也能提供有關(guān)信號(hào)相位（時(shí)間）噪聲頻譜分量的信息。TIE 圖中每個(gè)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差是對(duì)一個(gè)觀測(cè)間隔計(jì)算的，該觀測(cè)間隔滑過(guò)整個(gè)測(cè)量時(shí)間。該值在整個(gè)上述測(cè)量時(shí)間內(nèi)進(jìn)行平均以得到該特定間隔的 TDEV 值。增大觀測(cè)間隔，重復(fù)測(cè)量過(guò)程。TDEV 是對(duì)短期穩(wěn)定性的一種衡量，在評(píng)估時(shí)鐘振蕩器性能時(shí)有用。TDEV 屬于時(shí)間單位。

　　高速傳輸系統(tǒng)中抖動(dòng)和漂移的原因

　　最常用的一種時(shí)鐘體系結(jié)構(gòu)是，在備板上運(yùn)行一個(gè)低頻時(shí)鐘，在每個(gè)傳輸卡上產(chǎn)生同步的高頻時(shí)鐘。低頻時(shí)鐘在集成電路內(nèi)或通過(guò)分立 PLL 實(shí)現(xiàn)進(jìn)行倍頻以產(chǎn)生高頻時(shí)鐘。通過(guò)典型的 PLL 倍頻，倍頻后時(shí)鐘上的相位噪聲增大為原來(lái)時(shí)鐘相位噪聲的 20*log(N) 次方，其中 N 為倍頻系數(shù)。此外，PLL 參考時(shí)鐘輸入上的抖動(dòng)將延長(zhǎng)鎖定時(shí)間，且當(dāng)輸入抖動(dòng)過(guò)大時(shí)高速 PLL 甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)鎖定。在備板上采用一種更高速的差分時(shí)鐘將比采用低速單端時(shí)鐘具有更好的抖動(dòng)性能。

　　由于 VCO 對(duì)輸入電壓變化較為敏感，因此電源噪聲是增大時(shí)鐘抖動(dòng)的一個(gè)主要因素。輸出時(shí)鐘抖動(dòng)幅度與電源噪聲幅度、VCO 增益成正比，與噪聲頻率成反比。因?qū)Ь€電阻形成的電阻下降和因?qū)Ь€電感形成的電感噪聲而造成的電源或接地反彈，會(huì)對(duì)上述輸出時(shí)鐘抖動(dòng)產(chǎn)生相似的影響。在系統(tǒng)板上對(duì)電源進(jìn)行充分過(guò)濾，靠近集成電路電源引腳提供去耦電容，可以確保 PLL 獲得更高的抖動(dòng)性能。

　　在系統(tǒng)板內(nèi)，時(shí)鐘和數(shù)據(jù)相互獨(dú)立，發(fā)射和接收端在啟動(dòng)、保持和延遲時(shí)間方面的變化對(duì)高速率非常關(guān)鍵。因數(shù)據(jù)和時(shí)鐘路徑中存在不同有源元件而使數(shù)據(jù)和時(shí)鐘路徑之間出現(xiàn)傳播延遲差異，時(shí)鐘路徑之間的接線延遲差異，數(shù)據(jù)位之間的接線延遲差異，數(shù)據(jù)和時(shí)鐘路徑之間不同的負(fù)載情況，分組長(zhǎng)度差異等等，均可能造成上述變化。在規(guī)劃系統(tǒng)抖動(dòng)余量時(shí)，必須將不同信號(hào)路徑的變化考慮在內(nèi)。

　　當(dāng)在一段距離上進(jìn)行傳輸時(shí)，在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中的很多點(diǎn)上存在抖動(dòng)累積。在發(fā)射機(jī)物理層實(shí)現(xiàn)中，DAC 非線性或激光非線性等非線性特性會(huì)加重信號(hào)失真。在傳輸介質(zhì)和接收機(jī)中，除了外部亂真源（大多在銅導(dǎo)線中）之外，因不同頻率和調(diào)制效應(yīng)而導(dǎo)致的光纖失真、因接收機(jī)實(shí)現(xiàn)（主要與帶寬有關(guān)）和時(shí)鐘提取電路實(shí)現(xiàn)而導(dǎo)致的信號(hào)相關(guān)相位偏離，會(huì)加重信號(hào)流的抖動(dòng)。

圖 5.來(lái)自 TIE 圖的 MTIE 偏差

　　具體到 SDH（同步數(shù)字系列）傳輸，有大量的系統(tǒng)級(jí)事件會(huì)導(dǎo)致抖動(dòng)。在將 PDH（準(zhǔn)同步數(shù)字系列）支路映射為 SDH 幀并通過(guò) SDH NE（網(wǎng)絡(luò)組件）進(jìn)行傳輸?shù)牡湫蛡鬏斚到y(tǒng)中，在 PDH 支路于 SDH 的終端多路分配器解映射之前，將在每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)處出現(xiàn) VC（虛擬容器）的重新同步。有間隙的時(shí)鐘用于將各個(gè)支路映射到 STM-N 幀和從 STM-N 幀解映射，發(fā)出與開(kāi)銷、固定填充和調(diào)整位相應(yīng)的脈沖，因而造成映射抖動(dòng)。采用調(diào)整機(jī)會(huì)位補(bǔ)償 PDF 支路中頻率偏移的方法會(huì)造成等待時(shí)間抖動(dòng)。還有指針調(diào)整機(jī)制，用于對(duì)來(lái)自初始 NE 的輸入 VC 與本地產(chǎn)生的輸出 STM-N 幀之間的相位波動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。根據(jù)頻率偏離，VC 在 STM-N 幀中前后移動(dòng)。這將使 VC 提取點(diǎn)看到位流中的突然變化，導(dǎo)致稱為指針抖動(dòng)的類型抖動(dòng)。所有上述系統(tǒng)級(jí)抖動(dòng)都將加重總的確定性抖動(dòng)。

　　盡管所有上述因素都會(huì)加重從源到目的地之間信號(hào)傳播的抖動(dòng)，標(biāo)準(zhǔn)要求仍然規(guī)定在傳輸點(diǎn)需具有比理論值更低的抖動(dòng)數(shù)值。這樣，考慮到時(shí)鐘倍頻、電源變化、電-光-電轉(zhuǎn)換、發(fā)射和接收影響以及其他致使實(shí)際信號(hào)惡化的失真信號(hào)的影響，在源處驅(qū)動(dòng)信號(hào)的時(shí)鐘將具有一個(gè)相對(duì)很低的抖動(dòng)數(shù)值。

　　抖動(dòng)對(duì)收發(fā)器的影響

　　理想情況下，數(shù)字信號(hào)是在兩個(gè)相鄰電平轉(zhuǎn)換點(diǎn)的中點(diǎn)進(jìn)行采樣的。抖動(dòng)之所以會(huì)造成誤碼，是由于相對(duì)于理想中點(diǎn)，它改變了信號(hào)的邊沿轉(zhuǎn)換點(diǎn)。誤碼可能由于信號(hào)流邊沿變化太晚（在時(shí)間上比理想中點(diǎn)晚0.5UI（單位間隔相當(dāng)于信號(hào)的一個(gè)周期））或太早（在時(shí)間上比理想中點(diǎn)早0.5UI）所致。當(dāng)時(shí)鐘采樣邊沿在信號(hào)流的任何一側(cè)錯(cuò)過(guò)0.5UI 時(shí)，將出現(xiàn) 50% 的誤碼概率，假設(shè)平均轉(zhuǎn)換密度為 0.5。7如果分別知道確定性抖動(dòng)和隨機(jī)抖動(dòng)，可通過(guò)上述兩個(gè)數(shù)字和將峰到峰抖動(dòng)值與均方根抖動(dòng)值聯(lián)系在一起的表，來(lái)估計(jì)誤碼率。校準(zhǔn)抖動(dòng)，定義為數(shù)字信號(hào)的最佳采樣時(shí)刻與從其提取出來(lái)的采樣時(shí)鐘之間的短期變化，可以造成上述誤碼。對(duì)于商業(yè)應(yīng)用，源時(shí)鐘和源發(fā)射接口抖動(dòng)規(guī)范將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于 1UI。

　　發(fā)射接口抖動(dòng)規(guī)范通常與接收端的輸入抖動(dòng)容限相匹配。對(duì)于抖動(dòng)測(cè)量回路濾波器截止頻率，尤其如此。例如，在 SDH 系統(tǒng)中，有兩種抖動(dòng)測(cè)量帶寬，分別規(guī)定：一個(gè)用于寬帶測(cè)量濾波器（f1 到 f4），一個(gè)用于高頻帶測(cè)量濾波器（f3 到 f4）。數(shù)值 f1 指可在線路系統(tǒng)的 PLL 中使用的輸出時(shí)鐘信號(hào)的最窄時(shí)鐘截止頻率。低于此帶寬的頻率的抖動(dòng)將通過(guò)系統(tǒng)，而較高頻率的抖動(dòng)則被部分吸收。數(shù)值 f3 表示輸入時(shí)鐘捕獲電路的帶寬。高于此頻率的抖動(dòng)將導(dǎo)致校準(zhǔn)抖動(dòng)。校準(zhǔn)抖動(dòng)造成光功率損失，需要額外光功率以防各種惡化。因此限制發(fā)射機(jī)端高頻帶頻譜的抖動(dòng)十分重要。

　　漂移對(duì)收發(fā)器的影響

　　市場(chǎng)上銷售的大多數(shù)電信接收機(jī)都使用了一個(gè)緩沖器，以適應(yīng)線路信號(hào)中存在的隨機(jī)波動(dòng)。下面框圖6詳細(xì)表示出這一概念。恢復(fù)時(shí)鐘將數(shù)據(jù)送入富有彈性的緩沖器，而系統(tǒng)時(shí)鐘則將數(shù)據(jù)送出到設(shè)備的核心部位。

　　在準(zhǔn)同步傳輸系統(tǒng)中，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)工作在相互獨(dú)立而又極為接近的頻率上，fL和 Fs分別表示發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的頻率。當(dāng)兩者之間存在相位或頻率差異時(shí)，彈性存儲(chǔ)會(huì)將其消除，否則緩沖器將出現(xiàn)欠載或溢出（取決于差異的幅度和彈性緩沖器的大小），造成一次可控的幀滑動(dòng)（基本速率傳輸）或一次位調(diào)整（高階異步多路復(fù)用器）。

　　在準(zhǔn)同步應(yīng)用中，根據(jù)可接受的緩沖滑動(dòng)對(duì)頻率變化和緩沖器深度進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。最初的網(wǎng)絡(luò)主要用于語(yǔ)音傳輸，在一定的頻率門限之下不會(huì)造成語(yǔ)音質(zhì)量下降。ITU-T 規(guī)范規(guī)定該變化為 +/-50ppm。但是隨著網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始傳送壓縮語(yǔ)音、傳真格式的數(shù)據(jù)、視頻以及其他種類的媒體應(yīng)用，對(duì)于差錯(cuò)和重傳以及剛剛興起的同步網(wǎng)絡(luò)，滑動(dòng)使效率嚴(yán)重下降。

　　在同步傳輸系統(tǒng)中，系統(tǒng)時(shí)鐘通常同步到用于接收更高時(shí)鐘等級(jí)信號(hào)的接口的恢復(fù)時(shí)鐘上。恢復(fù)時(shí)鐘和系統(tǒng)時(shí)鐘之間相位和頻率的瞬時(shí)和累積差異將被彈性緩沖器吸收，否則將導(dǎo)致彈性存儲(chǔ)器溢出/欠載（取決于緩沖器大小和變化的幅度），造成指針調(diào)整而延遲或提前幀傳輸、幀滑動(dòng)或系統(tǒng)中某處出現(xiàn)位調(diào)整。

　　在同步系統(tǒng)中，所有網(wǎng)絡(luò)組件工作在同一平均頻率，可以通過(guò)指針機(jī)制消除幀惡化。這些指針機(jī)制將提前或延遲有效載荷在傳輸幀中的位置，從而調(diào)整接收和系統(tǒng)時(shí)鐘中存在的頻率和相位變化。SDH 收發(fā)器中的緩沖器比 PDH 收發(fā)器中的要小，而且對(duì)于 SDH 系統(tǒng)中可能導(dǎo)致的指針移動(dòng)等不規(guī)則性有限制。因此，與 PDH 系統(tǒng)相比，同步系統(tǒng)的要求更為嚴(yán)格。由于網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的歷史和不同網(wǎng)絡(luò)之間的互操作連接，在某些階段或其他階段，這些同步網(wǎng)絡(luò)會(huì)通過(guò)準(zhǔn)同步網(wǎng)絡(luò)來(lái)連接。因此 PDH 網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘體系結(jié)構(gòu)也要考慮在內(nèi)。

　　MTIE 提供了時(shí)鐘相對(duì)于已知理想?yún)⒖紩r(shí)鐘的峰值時(shí)間變化。在同步傳輸和交換設(shè)備的彈性緩沖器的設(shè)計(jì)中將用到 MTIE 值。在彈性存儲(chǔ)中，緩沖器填充水平與輸入數(shù)字信號(hào)和本地系統(tǒng)時(shí)鐘之間的 TIE 成正比。確保時(shí)鐘符合有關(guān) MTIE 的時(shí)鐘規(guī)范，將保證不會(huì)超過(guò)一定的緩沖器門限。因此，在緩沖器設(shè)計(jì)中，其大小取決于 MTIE 的規(guī)定極限。

圖6，典型傳輸系統(tǒng)的接收機(jī)接口

　　系統(tǒng)時(shí)鐘輸出相位擾動(dòng)對(duì)收發(fā)器的影響

　　一個(gè)時(shí)鐘的輸出相位變化可以通過(guò)分析其 MTIE 信息獲得。漂移產(chǎn)生（在自由振蕩模式和同步模式中）主要指系統(tǒng)中所用時(shí)鐘振蕩器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，在自由振蕩模式中系統(tǒng)的穩(wěn)定性僅受振蕩器的穩(wěn)定性影響。除了漂移產(chǎn)生之外，輸出時(shí)鐘相位還受到大量系統(tǒng)不規(guī)則特性的影響。

　　特別是對(duì)一個(gè)系統(tǒng)同步器而言，將參考源從一個(gè)不良或惡化參考時(shí)鐘轉(zhuǎn)換到一個(gè)正常參考時(shí)鐘可能會(huì)導(dǎo)致輸出相位擾動(dòng)。傳輸用高速 PLL 中使用的傳統(tǒng) VCO（壓控振蕩器）在改變參考時(shí)鐘時(shí)采用了切換電容器組的方法。這種切換轉(zhuǎn)換會(huì)對(duì)輸出時(shí)鐘造成暫時(shí)的相位偏移。采用超低抖動(dòng)時(shí)鐘倍頻器電路可以解決這個(gè)問(wèn)題。

　　高性能網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘在系統(tǒng)的所有參考時(shí)鐘都失去時(shí)采用一種稱為“保持”的機(jī)制。這是通過(guò)記憶存儲(chǔ)技術(shù)產(chǎn)生系統(tǒng)最后一個(gè)已知良好參考時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)的。進(jìn)入和退出保持模式可能會(huì)對(duì)輸出造成相位擾動(dòng)。當(dāng)處于保持模式中時(shí)，由于準(zhǔn)確頻率的再生不夠精確，因此會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生輸出相位誤差。集成電路技術(shù)的進(jìn)步已使保持精度達(dá)到了 0.01ppb。輸入?yún)⒖紩r(shí)鐘惡化和對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)測(cè)試（不會(huì)導(dǎo)致參考時(shí)鐘切換）過(guò)少，也會(huì)造成輸出相位擾動(dòng)。

　　系統(tǒng)輸出擾動(dòng)是有限的，取決于系統(tǒng)在較低層次可以接受的輸入容限。例如，符合 G.813 選項(xiàng) 1 的時(shí)鐘，其相位擾動(dòng)中所允許的相位斜率和最大相位誤差被限制為 1μS，最大相位斜率為 7.5ppm，兩個(gè) 120ns 相位誤差段，其余部分的相位斜率為 0.05ppm。這些數(shù)字對(duì)應(yīng)于 G.825 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的輸入抖動(dòng)容限，該標(biāo)準(zhǔn)描述了在 SDH 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)對(duì)抖動(dòng)和漂移的控制。

　　當(dāng)輸出相位被擾動(dòng)時(shí)，將相位誤差的幅度和速率保持在標(biāo)準(zhǔn)組織所建議的極限之內(nèi)，可確保在端到端系統(tǒng)中對(duì)信號(hào)惡化進(jìn)行妥善處理，從而避免數(shù)據(jù)損壞或丟失。例如，當(dāng)系統(tǒng)同步器進(jìn)行參考時(shí)鐘切換時(shí)，如果輸出相位誤差位于規(guī)范要求之內(nèi)，同步器就可實(shí)現(xiàn)“無(wú)間斷”參考時(shí)鐘切換，指示存在緩沖器溢出或欠載，造成指針移動(dòng)、位調(diào)整或滑動(dòng)。

　　結(jié)論

　　網(wǎng)絡(luò)同步和時(shí)鐘產(chǎn)生是所有高速傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中最重要的部分。本文論述了時(shí)鐘惡化的不同類型，主要是抖動(dòng)和漂移。文章還詳細(xì)論述了造成上述惡化的原因，以及它們?nèi)绾斡绊憘鬏斚到y(tǒng)。對(duì)時(shí)鐘子系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)性設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，將提高整個(gè)系統(tǒng)的性能，降低誤碼率，易于集成，提供更高的傳輸質(zhì)量和效率。

摘自　電子產(chǎn)品世界

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