同步模塊是每個系統的心臟，它為系統中的其他每個模塊饋送正確的時鐘信號。因此需要對同步模塊的設計和實現給予特別關注。本文對影響系統設計的時鐘特性進行了考察，并對信號惡化的原因進行了評估。本文還分析了同步惡化的影響，并對標準化組織為確保傳輸質量和各種傳輸設備的互操作性而制定的標準要求進行了探討。

　　摘要：
　　網絡同步和時鐘產生是高速傳輸系統設計的重要方面。為了通過降低發射和接收錯誤來提高網絡效率，必須使系統的各個階段都要使用的時鐘的質量保持特定的等級。網絡標準定義同步網絡的體系結構及其在標準接口上的預期性能，以保證傳輸質量和傳輸設備的無縫集成。有大量的同步問題，系統設計人員在建立系統體系結構時必須十分清楚。本文論述了時鐘惡化的各種來源，如抖動和漂移。本文還討論了傳輸系統中時鐘惡化的原因和影響，并分析了標準要求，提出了各種實現技巧。

　　基本概念：抖動和漂移
　　抖動的一般定義可以是“一個事件對其理想出現的短暫偏離”。在數字傳輸系統中，抖動被定義為數字信號的重要時刻在時間上偏離其理想位置的短暫變動。重要時刻可以是一個周期為 T1 的位流的最佳采樣時刻。雖然希望各個位在 T 的整數倍位置出現，但實際上會有所不同。這種脈沖位置調制被認為是一種抖動。這也被稱為數字信號的相位噪聲。在下圖中，實際信號邊沿在理想信號邊沿附近作周期性移動，演示了周期性抖動的概念。

圖 1.抖動示意

　　抖動，不同于相位噪聲，它以單位間隔 (UI) 為單位來表示。一個單位間隔相當于一個信號周期 (T)，等于 360 度。假設事件為 E，第 n 次出現表示為 tE[n] 。則瞬時抖動可以表示為：
  

　　一組包括 N 個抖動測量的峰到峰抖動值使用最小和最大瞬時抖動測量計算如下：
  

　　漂移是低頻抖動。兩者之間的典型劃分點為 10 Hz。抖動和漂移所導致的影響會顯現在傳輸系統的不同但特定的區域。
　　抖動類型
　　根據產生原因，抖動可分成兩種主要類型：隨機抖動和確定性抖動。隨機抖動，正如其名，是不可預測的，由隨機的噪聲影響如熱噪聲等引起。隨機抖動通常發生在數字信號的邊沿轉換期間，造成隨機的區間交叉。毫無疑問，隨機抖動具有高斯概率密度函數 (PDF)，由其均值 (μ) 和均方根值 (rms) (σ) 決定。由于高斯函數的尾在均值的兩側無限延伸，瞬時抖動和峰到峰抖動可以是無限值。因此隨機抖動通常采用其均方根值來表示和測量。

圖 2.以高斯概率密度函數表示的隨機抖動

　　對抖動余量來講，峰到峰抖動比均方根抖動更為有用，因此需要把隨機抖動的均方根值轉換成峰到峰值。為將均方根抖動轉換成峰到峰抖動，定義了隨機抖動高斯函數的任意極限 (arbitrary limit)。誤碼率 (BER) 是這種轉換中的一個有用參數，其假設高斯函數中的瞬時抖動一旦落在其強制極限之外即出現誤碼。通過下面兩個公式，就可以得到均方根抖動到峰到峰抖動的換算。3
       

　　由公式可得到下表，表中峰到峰抖動對應不同的 BER 值。



　　確定性抖動是有界的，因此可以預測，且具有確定的幅度極限。考慮集成電路 (IC) 系統，有大量的工藝、器件和系統級因素將會影響確定性抖動。占空比失真 (DCD) 和脈沖寬度失真 (PWD) 會造成數字信號的失真，使過零區間偏離理想位置，向上或向下移動。這些失真通常是由信號的上升沿和下降沿之間時序不同而造成。如果非平衡系統中存在地電位漂移、差分輸入之間存在電壓偏移、信號的上升和下降時間出現變化等，也可能造成這種失真。

圖 3，總抖動的雙模表示

　　數據相關抖動 (DDJ) 和符號間干擾 (ISI) 致使信號具有不同的過零區間電平，導致每種唯一的位型出現不同的信號轉換。這也稱為模式相關抖動 (PDJ)。信號路徑的低頻截止點和高頻帶寬將影響 DDJ。當信號路徑的帶寬可與信號的帶寬進行比較時，位就會延伸到相鄰位時間內，造成符號間干擾 (ISI)。低頻截止點會使低頻器件的信號出現失真，而系統的高頻帶寬限制將使高頻器件性能下降。7
　　正弦抖動以正弦模式調制信號邊沿。這可能是由于供給整個系統的電源或者甚至系統中的其他振蕩造成。接地反彈和其他電源變動也可能造成正弦抖動。正弦抖動廣泛用于抖動環境的測試和仿真。不相關抖動可能由電源噪聲或串擾和其他電磁干擾造成。
　　考慮抖動對數字信號的影響時，需要將整個確定性抖動和隨機抖動考慮在內。確定性抖動和隨機抖動的總計結果將產生另外一種概率分布4：雙模響應，其中部表示確定性抖動，尾部為高斯響應，表示隨機抖動分量。
 
　　抖動測量 — TIE、MITE 和 TEDV
　　時間間隔誤差 (TIE) 是通過對實際時鐘間隔的測量和對理想參考時鐘同一間隔的測量得到的。在給定時間 t，以一個稱為觀測間隔的時間間隔產生時間 T(t) 的時鐘，其相對于時鐘 Tref(t) 的TIE 可通過下面公式表示。（x(t) 稱為誤差函數。）
　　TIE 表示信號中的高頻相位噪聲，提供了實際時鐘的每個周期偏離理想情況的直接信息。TIE 用于計算大量統計派生函數如 MTIE、TDEV 等。 同步模塊是每個系統的心臟，它為系統中的其他每個模塊饋送正確的時鐘信號。因此需要對同步模塊的設計和實現給予特別關注。本文對影響系統設計的時鐘特性進行了考察，并對信號惡化的原因進行了評估。本文還分析了同步惡化的影響，并對標準化組織為確保傳輸質量和各種傳輸設備的互操作性而制定的標準要求進行了探討。

　　摘要：
　　網絡同步和時鐘產生是高速傳輸系統設計的重要方面。為了通過降低發射和接收錯誤來提高網絡效率，必須使系統的各個階段都要使用的時鐘的質量保持特定的等級。網絡標準定義同步網絡的體系結構及其在標準接口上的預期性能，以保證傳輸質量和傳輸設備的無縫集成。有大量的同步問題，系統設計人員在建立系統體系結構時必須十分清楚。本文論述了時鐘惡化的各種來源，如抖動和漂移。本文還討論了傳輸系統中時鐘惡化的原因和影響，并分析了標準要求，提出了各種實現技巧。

　　基本概念：抖動和漂移
　　抖動的一般定義可以是“一個事件對其理想出現的短暫偏離”。在數字傳輸系統中，抖動被定義為數字信號的重要時刻在時間上偏離其理想位置的短暫變動。重要時刻可以是一個周期為 T1 的位流的最佳采樣時刻。雖然希望各個位在 T 的整數倍位置出現，但實際上會有所不同。這種脈沖位置調制被認為是一種抖動。這也被稱為數字信號的相位噪聲。在下圖中，實際信號邊沿在理想信號邊沿附近作周期性移動，演示了周期性抖動的概念。

圖 1.抖動示意

　　抖動，不同于相位噪聲，它以單位間隔 (UI) 為單位來表示。一個單位間隔相當于一個信號周期 (T)，等于 360 度。假設事件為 E，第 n 次出現表示為 tE[n] 。則瞬時抖動可以表示為：
  

　　一組包括 N 個抖動測量的峰到峰抖動值使用最小和最大瞬時抖動測量計算如下：
  

　　漂移是低頻抖動。兩者之間的典型劃分點為 10 Hz。抖動和漂移所導致的影響會顯現在傳輸系統的不同但特定的區域。
　　抖動類型
　　根據產生原因，抖動可分成兩種主要類型：隨機抖動和確定性抖動。隨機抖動，正如其名，是不可預測的，由隨機的噪聲影響如熱噪聲等引起。隨機抖動通常發生在數字信號的邊沿轉換期間，造成隨機的區間交叉。毫無疑問，隨機抖動具有高斯概率密度函數 (PDF)，由其均值 (μ) 和均方根值 (rms) (σ) 決定。由于高斯函數的尾在均值的兩側無限延伸，瞬時抖動和峰到峰抖動可以是無限值。因此隨機抖動通常采用其均方根值來表示和測量。

圖 2.以高斯概率密度函數表示的隨機抖動

　　對抖動余量來講，峰到峰抖動比均方根抖動更為有用，因此需要把隨機抖動的均方根值轉換成峰到峰值。為將均方根抖動轉換成峰到峰抖動，定義了隨機抖動高斯函數的任意極限 (arbitrary limit)。誤碼率 (BER) 是這種轉換中的一個有用參數，其假設高斯函數中的瞬時抖動一旦落在其強制極限之外即出現誤碼。通過下面兩個公式，就可以得到均方根抖動到峰到峰抖動的換算。3
       

　　由公式可得到下表，表中峰到峰抖動對應不同的 BER 值。



　　確定性抖動是有界的，因此可以預測，且具有確定的幅度極限。考慮集成電路 (IC) 系統，有大量的工藝、器件和系統級因素將會影響確定性抖動。占空比失真 (DCD) 和脈沖寬度失真 (PWD) 會造成數字信號的失真，使過零區間偏離理想位置，向上或向下移動。這些失真通常是由信號的上升沿和下降沿之間時序不同而造成。如果非平衡系統中存在地電位漂移、差分輸入之間存在電壓偏移、信號的上升和下降時間出現變化等，也可能造成這種失真。

圖 3，總抖動的雙模表示

　　數據相關抖動 (DDJ) 和符號間干擾 (ISI) 致使信號具有不同的過零區間電平，導致每種唯一的位型出現不同的信號轉換。這也稱為模式相關抖動 (PDJ)。信號路徑的低頻截止點和高頻帶寬將影響 DDJ。當信號路徑的帶寬可與信號的帶寬進行比較時，位就會延伸到相鄰位時間內，造成符號間干擾 (ISI)。低頻截止點會使低頻器件的信號出現失真，而系統的高頻帶寬限制將使高頻器件性能下降。7
　　正弦抖動以正弦模式調制信號邊沿。這可能是由于供給整個系統的電源或者甚至系統中的其他振蕩造成。接地反彈和其他電源變動也可能造成正弦抖動。正弦抖動廣泛用于抖動環境的測試和仿真。不相關抖動可能由電源噪聲或串擾和其他電磁干擾造成。
　　考慮抖動對數字信號的影響時，需要將整個確定性抖動和隨機抖動考慮在內。確定性抖動和隨機抖動的總計結果將產生另外一種概率分布4：雙模響應，其中部表示確定性抖動，尾部為高斯響應，表示隨機抖動分量。
 
　　抖動測量 — TIE、MITE 和 TEDV
　　時間間隔誤差 (TIE) 是通過對實際時鐘間隔的測量和對理想參考時鐘同一間隔的測量得到的。在給定時間 t，以一個稱為觀測間隔的時間間隔產生時間 T(t) 的時鐘，其相對于時鐘 Tref(t) 的TIE 可通過下面公式表示。（x(t) 稱為誤差函數。）
　　TIE 表示信號中的高頻相位噪聲，提供了實際時鐘的每個周期偏離理想情況的直接信息。TIE 用于計算大量統計派生函數如 MTIE、TDEV 等。