Jitter and Wander

May 10, 2010

เคยเขียนไว้หลายปีมาแล้วแต่ยังไม่เคยเอามาเก็บใน Blog

….ความหมายของ Jitter และ Wander นั้นมักจะถูกลืมบ่อยผมจึงขอนำมาสรุปไว้ในที่นี้ จริงๆแล้วคำว่า jitter ตามศัพท์ภาษาอังกฤษนั้นจะแปลว่าอาการประหม่าลุกรี้ลุกรนหรือแกว่งส่วนคำว่า Wander นั้นก็จะแปลว่าเร่ร่อนไปเรื่อยไม่มีจุดหมายซึ่งเดี๋ยวเราก็จะเห็นว่าเป็นความหมายที่ไม่เลวเหมือนกันเมื่อเทียบกับปรากฏการณ์ในทาง SDH ที่เรานำมาใช้ ก่อนอื่นผมอยากเทียบในลักษณะอุปมาอุปไมยเสียก่อนเพื่อให้ง่ายต่อการจำ สมมติว่าเรานัดสาวหรือหนุ่มเจอกันทุกวันในตอนเย็นเวลาหกโมงแล้วเขามาหกโมงสิบห้าทุกทีไปผมถือว่าคุณโชคดีแล้วนะครับคือถึงแม้ว่าเขามี delay แต่เขาก็ไม่มี jitter คุณสามารถคาดการประมาณเวลาได้ แต่ถ้าคุณเธอมาหกโมงสิบห้าบ้าง หกโมงครึ่งบ้าง ห้าโมงห้าสิบบ้าง เอาแน่ไม่ได้นั่นแสดงว่าแฟนคุณมี jitter ครับ และถ้าเขามา หกโมงตรงในวันแรก หกโมงหนึ่งนาทีในวันที่สอง หกโมงสองนาทีในวันที่สาม หกโมงสามนาทีในวันที่สี่ เพิ่มขึ้นทีละนิด ก็จะเรียกได้ว่าเขามี wander ซึ่งจริงๆแล้วก็คือปรากฏการ์ณเดียวกันนั่นแหละครับเพียงแต่ว่าแกว่งน้อยแกว่งมากนั่นเอง

ทีนี้มาดู jitter กับ wander ของสัญญาณไฟฟ้ากัน jitter และ wander นั้นโดยทั่วไปก็จะเกิดได้จากหลายสาเหตุ เช่นสัญญาณรบกวน การเสื่อมคุณภาพของ clock ที่ใช้ กระบวนการ mapping signal ของ SDH และ กระบวนการปรับ pointer ใน SDH รูปด้านล่างนี้แสดงถึงปรากฏการณ์นี้ได้เป็นอย่างดี แต่อาจจะต้องพิจารณาละเอียดนิดหนึ่ง

แถวบนสุดจะเป็นสัญญาณที่ไม่มี jitter แถวกลางจะเป็นสัญญาณที่มี jitter อยู่ซึ่งจะเห็นว่าเดี๋ยวเร็วเดี๋ยวช้าเมื่อเทียบกับแถวบน ส่วนแถวล่างสุดจะเป็นการเอาระยะเวลาที่แถวกลางเบี่ยงเบนไปจากสัญญาณในแถวบนมา plot เทียบกับเวลาและไอ้เจ้ากราฟตัวนี้เองแหละครับที่มักจะเรียกกันว่ากราฟของสัญญาณ jitter ถ้าความถี่ของสัญญาณ jitter นี้มีค่าต่ำกว่า 10 Hz ไอ้เจ้าสัญญาณนี้ก็จะถูกเรียกว่า wander แทน แค่นี้เองครับเรื่องของ jitter และ wander
ทีนี้มีรายละเอียดเพิ่มเติมก็คือหน่วยของขนาดของ jitter กับ wander นั้นต่างกัน โดย jitter นั้นจะใช้หน่วยในลักษณะสัมพัทธ์(relative) กับระยะเวลา 1 รอบของสัญญาณปกติ เช่นในสัญญาณแถวบนมีช่วงเวลาแต่ละ period หรือแต่ละ pulse เป็น 10ms เราก็จะเรียก 10ms นี้ว่า 1 UI ซึ่งย่อมาจาก Unit Interval จากนั้นขนาดของสัญญาณ jitter นี้ก็จะเทียบกับหน่วย UI นี้เช่นถ้าสัญญาณที่มี jitter อยู่มาช้าไปกว่าที่ควรจะเป็นไป 1ms ก็จะถือว่าสัญญาณ jitter มีขนาดเท่ากับ 0.1UI ดังนั้นจะเห็นว่าขนาดของสัญญาณ jitter นั้นไม่ขึ้นกับอัตราความเร็วของระสัญญาณเนื่องจากเราเทียบกับช่วงเวลาหนึ่งคาบของแต่ละระดับสัญญาณเอง ก็เหมือนกับว่าถ้าเรานัดเจอกันวันพุธแล้วมาสายไปครึ่งวัน กับเรานัดเจอตอน 12 โมงแล้วมาสายไปครึ่งชั่วโมงก็จะมีค่า jitter ที่เท่ากันคือ 0.5UI นั่นเองครับ ส่วนหน่วยของ wander นั้นคงจะมาใช้แบบ jitter ลำบากเพราะว่ามีค่าน้อยมาก ดังนั้นมาตรฐานก็เลยกำหนดว่าให้ใช้เป็นค่า absolute ในหน่วยของ ns แทน

ในการทำงานทั่วไปกับอุปกรณ์นั้นเรามักจะวัดค่า Jitter กันอยู่สามประเภทด้วยกันคือ Output Jitter, Jitter Tolerance และ Jitter Transfer การวัด Output Jitter นั้นจริงๆแล้วมีอยู่สองส่วนคือการวัด Output Jitter จาก port ของอุปกรณ์กับการวัด Output Jitter จาก Interface ที่มาจาก Network ซึ่งมาตรฐานที่มากำหนดก็จะต่างกันด้วยนะครับ วิธีการวัด Output Jitter ก็ทำตามรูปด้านล่างนี้ครับ โดยอันบนเป็นการวัด Jitter ที่เกิดจากอุปกรณ์ ส่วนด้านล่างเป็นการวัด Jitter ของ interface ฝั่ง network สังเกตว่าเราแค่วัด output ของอุปกรณ์เท่านั้นส่วนขา Tx ของเครื่องมือวัดอาจต่อเข้ากับ Rx ของอุปกรณ์หรือ network เพื่อไม่ให้มี Alarm เท่านั้น เครื่องมือวัดจะเอาสัญญาณที่กำลังจะวัดไป generate สัญญาณที่ไม่มี jitter ได้เองเพื่อเอามาเปรียบเทียบกับสัญญาณที่จะวัดอีกทีหนึ่ง

การวัด Jitter อีกประเภทก็คือการวัด Jitter Tolerance ซึ่งก็จะเป็นการวัดว่าอุปกรณ์สามารถทนต่อสัญญาณที่มี jitter ได้มากน้อยแค่ไหนก่อนที่จะมี error เกิดขึ้นโดยจะมีการ setup ดังรูปด้านล่างนี้

ซึ่งวิธีการก็คือยิงสัญญาณที่มี jitter ที่ความถี่ต่างๆเข้าไปที่ port Rx แล้วทำการ loop สัญญาณกลับแล้ววัด BER ที่ port Tx ของอุปกรณ์ จากนั้นค่อยๆเพิ่มขนาดของ jitter ที่ความถี่ต่างๆขึ้นจนกระทั่งเกิด error ขึ้นก็จะได้ค่า maximum jitter torelance
การวัด jitter ประเภทสุดท้ายที่ผมขอพูดถึงก็คือการวัด Jitter Transfer Function โดยจะเป็นการวัดว่าอุปกรณ์แต่ละอุปกรณ์นั้นมีการขยายหรือลดทอน jitter อย่างไรโดยมีขั้นตอนในการวัดเป็นดังรูปด้านล่าง

โดยเครื่องมือวัดจะยิงสัญญาณที่มี jitter ขนาดสูงๆแต่ยังไม่เกินค่า tolerance ของอุปกรณ์เข้าไป แล้วทำการวัด Jitter ของสัญญาณขาออกอีกฝั่งหนึ่งโดยเครื่องมือวัดก็จะยิง jitter ที่ความถี่ต่างๆกันเพื่อวัดเป็นค่า Transfer Function ออกมา
ก็คงจะครบถ้วนแล้วนะครับสำหรับเรื่องของ jitter ส่วนการวัด wander นั้นค่อนข้างยุ่งยากต้องใช้เวลาและต้องใช้ clock ที่มีคุณภาพสูงมากๆมาเป็นตัวเปรียบเทียบจึงไม่ขอกล่าวถึงในที่นี้ ถึงตรงนี้ทุกคนก็คงจะทราบแล้วว่า delay, jitter และ wander ต่างกันอย่างไร สวัสดีครับ

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: