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Text File  |  1993-08-15  |  20KB  |  618 lines

  1. 9.    Recommendation G.824
  2.  
  3.  
  4.  
  5. THE CONTROL OF JITTER AND WANDER WITHIN DIGITAL 
  6. NETWORKS
  7.  
  8. WHICH ARE BASED ON THE 1544 kbit/s HIERARCHY
  9.  
  10.  
  11.  
  12.  
  13.  
  14.     The CCITT,
  15.  
  16.  
  17.  
  18. considering
  19.  
  20.  
  21.  
  22.     (a)    that timing jitter and alignment jitter can arise in digital networks;
  23.  
  24.  
  25.  
  26.     (b)    that, if proper control is not exercised, then under certain circum-
  27. stances jitter can accumulate to such an extent that the following impair-
  28. ments can arise;
  29.  
  30.  
  31.  
  32.     i)    an increase in the probability of introducing errors into digital sig-
  33. nals at points of signal regeneration as a result of timing signals being 
  34. displaced from their optimum position in time;
  35.  
  36.  
  37.  
  38.         ii)    the introduction of uncontrolled slips into digital signals resulting 
  39. from either data overflow or depletion in digital equipment 
  40. incorporating buffer stores and phase comparators, such as jit-
  41. ter reducers and certain digital multiplex equipment;
  42.  
  43.  
  44.  
  45.        iii)    a degradation of digitally encoded analogue information as a 
  46. result of phase modulation of the reconstructed samples in the 
  47. digital-to-analogue conversion device at the end of the con-
  48. nection, which may have significant impact on digitally 
  49. encoded video signals;
  50.  
  51.  
  52.  
  53.     (c)    that unlike some other network impairments, jitter can be reduced in 
  54. magnitude by the use of jitter reducers, and in complex networks, it may 
  55. be necessary to employ such devices;
  56.  
  57.  
  58.  
  59.     (d)    that wander can arise due to variations in transmission characteris-
  60. tics of the media and equipment, including disruptions in synchronization 
  61. reference distribution;
  62.  
  63.  
  64.  
  65.     (e)    that it is necessary to accommodate wander at the input ports of dig-
  66. ital equipment if controlled or uncontrolled slips are to be minimized;
  67.  
  68.  
  69.  
  70. recommends
  71.  
  72.  
  73.  
  74.     that the following guidelines and limits be applied in the planning of net-
  75. works and in the design of equipment.
  76.  
  77.  
  78.  
  79. 1.    Basic jitter and wander control philosophy
  80.  
  81.  
  82.  
  83.     The goal of the strategy outlined in this Recommendation is to minimize 
  84. impairments due to jitter and wander in digital networks. The strategy 
  85. provides the following elements:
  86.  
  87.  
  88.  
  89.     a)    specification of network limits not to be exceeded at any hierarchi-
  90. cal interface;
  91.  
  92.  
  93.  
  94.     b)    a consistent framework for the specification of individual digital 
  95. equipment;
  96.  
  97.  
  98.  
  99.     c)    information and guidelines to predict and analyze jitter and wander 
  100. accumulation in any network configuration, facilitate satisfactory 
  101. control of the impairments due to this accumulation, and to provide 
  102. insight into the jitter and wander performance of individual digital 
  103. equipments;
  104.  
  105.  
  106.  
  107.     d)    measurement methodology to facilitate accurate and repeatable jitter 
  108. and wander measurements.
  109.  
  110.  
  111.  
  112.     Suggestions for measurement of parameters recommended below can be 
  113. found in Supplement No.3.8 of the O-Series (for jitter) and Supplement 
  114. No.35 (for wander).
  115.  
  116.  
  117.  
  118. 2.    Network limits for maximum output at hierarchical interfaces and wan-
  119. der at synchronous network nodes
  120.  
  121.  
  122.  
  123. 2.1    Network limits for jitter
  124.  
  125.  
  126.  
  127.     Specification of maximum permissible values of output jitter at hierarchi-
  128. cal network interfaces is necessary to enable the interconnection of digi-
  129. tal network components (line section, multiplex equipment, exchanges) 
  130. to form a digital path or connection. These limits should be met regard-
  131. less of the number of interconnected network components preceding the 
  132. interface. The limits are intended to be compatible with the minimum jit-
  133. ter tolerance of all equipment operating at the same hierarchical level.
  134.  
  135.  
  136.  
  137.     The limits given in Table 1/G.824 represent maximum permissible output 
  138. jitter limits at hierarchical interfaces of a digital network. In circum-
  139. stances where the maximum permissible jitter amplitude occurs at an 
  140. interface between two countries, it is left to the discretion of national 
  141. administrations to take the appropriate remedial action. This situation is 
  142. unlikely to occur very often.
  143.  
  144.  
  145.  
  146.  
  147.  
  148. TABLE 1/G.824
  149.  
  150.  
  151.  
  152. +ûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûû
  153. ûûûûûûûûûûûûûûûûûû+
  154.  
  155. _                                                                           _
  156.  
  157. _           Maximum permissible output jitter at hierarchical interfaces    _
  158.  
  159. +ûûûûûûûûûûûû+ûûûûûûûûûûûûûûûûûûû+ûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûû
  160. ûûûûûûûûûûûûûûûûûû+
  161.  
  162. _            _ Network Limit     _                                          _
  163.  
  164. _            _                   _  Bandpass filter having a lower cut-off  _
  165.  
  166. _            _ (UI peak-to-peak) _  frequency f1 or f3 and a minimum upper  
  167. _
  168.  
  169. _            _                   _  cut-off frequency f4                    _
  170.  
  171. +ûûûûûûûûûûûû+ûûûûûûûûû+ûûûûûûûûû+ûûûûûûûûûûû+ûûûûûûûûûûû
  172. ûû+ûûûûûûûûûûûûûûûû+
  173.  
  174. _            _         _         _           _             _                _
  175.  
  176. _Digital rate_  B1     _  B2     _    f1     _      f3     _      f4        _
  177.  
  178. _  (kbit/s)  _         _         _   (Hz)    _    (kHz)    _     (kHz)      _
  179.  
  180. +ûûûûûûûûûûûû+ûûûûûûûûû+ûûûûûûûûû+ûûûûûûûûûûû+ûûûûûûûûûûû
  181. ûû+ûûûûûûûûûûûûûûûû+
  182.  
  183. _            _         _         _           _             _                _
  184.  
  185. _  1544      _  5.0    _ 0.1a)   _    10     _      8      _      40        _
  186.  
  187. +ûûûûûûûûûûûû+ûûûûûûûûû+ûûûûûûûûû+ûûûûûûûûûûû+ûûûûûûûûûûû
  188. ûû+ûûûûûûûûûûûûûûûû+
  189.  
  190. _            _         _         _           _             _                _
  191.  
  192. _  6312      _  3.0    _ 0.1a)   _    10     _      3      _      60        _
  193.  
  194. +ûûûûûûûûûûûû+ûûûûûûûûû+ûûûûûûûûû+ûûûûûûûûûûû+ûûûûûûûûûûû
  195. ûû+ûûûûûûûûûûûûûûûû+
  196.  
  197. _            _         _         _           _             _                _
  198.  
  199. _ 32064      _  2.0    _ 0.1a)   _    10     _      8      _     400        _
  200.  
  201. +ûûûûûûûûûûûû+ûûûûûûûûû+ûûûûûûûûû+ûûûûûûûûûûû+ûûûûûûûûûûû
  202. ûû+ûûûûûûûûûûûûûûûû+
  203.  
  204. _            _         _         _           _             _                _
  205.  
  206. _ 44736      _  5.0    _ 0.1     _    10     _     30      _     400        _
  207.  
  208. +ûûûûûûûûûûûû+ûûûûûûûûû+ûûûûûûûûû+ûûûûûûûûûûû+ûûûûûûûûûûû
  209. ûû+ûûûûûûûûûûûûûûûû+
  210.  
  211. _            _         _         _           _             _                _
  212.  
  213. _ 97728      _  1.0    _ 0.05    _    10     _    240      _    1000        _
  214.  
  215. +ûûûûûûûûûûûû+ûûûûûûûûû+ûûûûûûûûû+ûûûûûûûûûûû+ûûûûûûûûûûû
  216. ûû+ûûûûûûûûûûûûûûûû+
  217.  
  218.  
  219.  
  220.  
  221.  
  222. UI    Unit interval
  223.  
  224.  
  225.  
  226. a)    This value requires further study.
  227.  
  228.  
  229.  
  230.     For systems in which the output signal is controlled by an autonomous 
  231. clock (e.g., quartz oscillator) more stringent output jitter values may be 
  232. defined in the relevant equipment specifications (e.g., for the muldex in 
  233. Recommendation G.743, output jitter should not exceed 0.01 UI r.m.s).
  234.  
  235.  
  236.  
  237.     The arrangements for measuring output jitter at a digital interface are 
  238. illustrated in Figure 1/G.824. The specific jitter limits and values of filter 
  239. cut-off frequencies are given in Table 1/G.824.
  240.  
  241.  
  242.  
  243. FIGURE 1/G.824
  244.  
  245.  
  246.  
  247. Measurement arrangements for output jitter from
  248.  
  249. a hierarchical interface or an equipment output port
  250.  
  251.  
  252.  
  253.  
  254.  
  255. 2.2    Network limits for wander
  256.  
  257.  
  258.  
  259.     Network output wander specifications at synchronous network nodes are 
  260. necessary to ensure satisfactory network performance (e.g. slips, error 
  261. bursts). For network nodes the following limits are specified, based on 
  262. the assumption of a non-ideal synchronizing signal (containing jitter, 
  263. wander, frequency departure, and other impairments) on the line deliver-
  264. ing timing information. The maximum time interval error (MTIE) (see 
  265. Recommendation G.811) over a period of S seconds shall not exceed the 
  266. following:
  267.  
  268.  
  269.  
  270.     (10-2S + 10,000) ns; applicable to values of S greater than 104.
  271.  
  272.  
  273.  
  274. Note - The resultant overall specification is illustrated in Figure 2/G.824.
  275.  
  276.  
  277.  
  278. 3.    Framework for the specification of individual digital equipments
  279.  
  280.  
  281.  
  282. 3.1    Basic specification philosophy
  283.  
  284.  
  285.  
  286.     Jitter and wander control inherently depends on both network and equip-
  287. ment design. Network considerations are discussed in º2. The principal 
  288. parameters of importance when considering the jitter and wander perfor-
  289. mance of digital equipment are:
  290.  
  291.  
  292.  
  293.     i)    the amount of jitter and wander that can be tolerated at the input;
  294.  
  295.  
  296.  
  297.     ii)    the proportion of this input jitter and wander which filters through to 
  298. the output; and
  299.  
  300.  
  301.  
  302.     iii)    the amount of jitter and wander generated by the equipment.
  303.  
  304.  
  305.  
  306.     The intention of this section is to provide a foundation for the develop-
  307. ment of equipment requirements which will ensure that the various net-
  308. work equipments are compatible from the standpoint of jitter and wander 
  309. performance.
  310.  
  311.  
  312.  
  313. FIGURE 2/G.824
  314.  
  315.  
  316.  
  317. Permissible maximum time interval error (MTIE)
  318.  
  319. versus observation period S for the output of a network node
  320.  
  321.  
  322.  
  323.     Further study is required to quantify the difference in limits for transit 
  324. and local nodes. In addition, wander accumulation in networks is closely 
  325. tied to the stability specifications contained in RecommendationsG.811, 
  326. G.81x, Q.511.
  327.  
  328.  
  329.  
  330. 3.1.1    Jitter and wander tolerance of input ports
  331.  
  332.  
  333.  
  334.     In order to ensure that any equipment will operate satisfactorily when 
  335. connected to a hierarchical interface within the network, it is necessary 
  336. that the equipment input ports be capable of accommodating levels of 
  337. network output jitter up to the maximum network limits specified in 
  338. Table1/G.824.  Specification of input jitter tolerance in terms of a single 
  339. Recommendation applicable to all categories of digital equipment 
  340. ensures that a certain minimum jitter tolerance is satisfied by all network 
  341. elements.  Most specifications of equipment input tolerance are in terms 
  342. of the amplitude of sinusoidal jitter that can be applied at various fre-
  343. quencies without causing a designated degradation of error performance. 
  344. The simplicity of this form of specification has great appeal, since it is 
  345. easily verified with conventional test equipment. However, it is important 
  346. to recognize that the test condition is not, in itself, intended to be repre-
  347. sentative of the type of jitter to be found in practice in a network. For 
  348. some equipment, therefore, it may be necessary to specify supplemental 
  349. jitter tolerance tests, and reference to the individual equipment Recom-
  350. mendation should always be made.
  351.  
  352.  
  353.  
  354.     As a minimum guideline for equipment tolerance, it is recommended that 
  355. all digital input ports of equipments be able to tolerate the sinusoidal jit-
  356. ter and wander defined by Figure 3/G.824 and Table 2/G.824. The limits 
  357. are to be met in an operating environment.
  358.  
  359.  
  360.  
  361.     In deriving the specifications contained in Table 2/G.824 for frequencies 
  362. above f3, the effects of the amount of alignment jitter of the equipment 
  363. clock decision circuit are considered to be predominant. Measurements 
  364. carried out to verify compliance with these specifications may provide 
  365. environment dependent results, hence allowing some ambiguity in their 
  366. interpretation. Account should be taken of the requirement at the design 
  367. stage of the equipment; Supplement No.3.8 (O-Series) provides guid-
  368. ance regarding environment independent measurements.
  369.  
  370.  
  371.  
  372.     In deriving these specifications, the wander effects are considered to be 
  373. predominant at frequencies below f1, and many transmission equip-
  374. ments, such as digital line systems and asynchronous muldexes using jus-
  375. tification techniques, are effectively transparent to these very low 
  376. frequency changes in phase. However, such phase variation does need to 
  377. be accommodated at the input of certain equipments (e.g. digital 
  378. exchanges and synchronous muldexes). The requirement contained in 
  379. Table 2/G.824 for frequencies below f1 is not amenable to simple practi-
  380. cal evaluation, but account should be taken of the requirement at the 
  381. design stage of the equipment.
  382.  
  383.  
  384.  
  385.     Equipment wander tolerance must be compatible with network output 
  386. wander limits specified in Figure2/G.824. Insufficient wander tolerance 
  387. at synchronous equipment input ports may result in controlled or uncon-
  388. trolled slips, depending on the specific slip control strategy employed.
  389.  
  390.  
  391.  
  392.  
  393.  
  394. TABLE 2/G.824
  395.  
  396.  
  397.  
  398. Jitter and wander tolerance of input ports
  399.  
  400. (Provisional values)  (Note 1)
  401.  
  402.  
  403.  
  404. +ûûûûûûûû+ûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûû+ûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûûû
  405. ûûûûûûûûû+ûûûûûûûûûû+
  406.  
  407. _  Bit   _    Jitter amplitude    _                                _   Test   _
  408.  
  409. _ Rates  _     (peak-to-peak)     _           Frequency            _  Signal  _
  410.  
  411. _(kbit/s)+ûûûûûûûû+ûûûûûû+ûûûûûûûû+ûûûûûûûû+ûûûû+ûûûûûû+ûûû
  412. ûû+ûûûûû+ûûûûûûûûûû_
  413.  
  414. _        _  A0    _  A1  _   A2   _  f0    _ f1 _ f2   _ f3  _ f4  _          _
  415.  
  416. _        _ (╡s)   _ (UI) _  (UI)  _ (Hz)   _(Hz)_(Hz)  _(kHz)_(kHz)_          _
  417.  
  418. +ûûûûûûûû+ûûûûûûûû+ûûûûûû+ûûûûûûûû+ûûûûûûûû+ûûûû+ûûûûûû+û
  419. ûûûû+ûûûûû+ûûûûûûûûûû+
  420.  
  421. _        _        _      _        _        _    _      _     _     _          _
  422.  
  423. _   1544 _  18    _  5.0 _   0.1  _1.2x10-5_ 10 _  120 _   6 _   40_ 220-1    _
  424.  
  425. _        _(Note 2)_      _(Note 2)_        _    _      _     _     _(Note 3)  _
  426.  
  427. _   6312 _  18    _  5.0 _   0.1  _1.2x10-5_ 10 _   50 _ 2.5 _   60_ 220-1    _
  428.  
  429. _        _(Note 2)_      _        _        _    _      _     _     _(Note 2)  _
  430.  
  431. _  32064 _  18    _  2.0 _   0.1  _1.2x10-5_ 10 _  400 _   8 _  400_ 220-1    
  432. _
  433.  
  434. _        _(Note 2)_      _        _        _    _      _     _     _(Note 2)  _
  435.  
  436. _  44736 _  18    _  5.0 _   0.1  _1.2x10-5_ 10 _  600 _  30 _  400_ 220-1    
  437. _
  438.  
  439. _        _(Note 2)_      _(Note 2)_        _    _      _     _     _(Note 2)  _
  440.  
  441. _  97728 _  18    _  2.0 _   0.1  _1.2x10-5_ 10 _12 000_ 240 _1 000_ 223-
  442. 1    _
  443.  
  444. _        _(Note 2)_      _        _        _    _      _     _     _(Note 2)  _
  445.  
  446. +ûûûûûûûû+ûûûûûûûû+ûûûûûû+ûûûûûûûû+ûûûûûûûû+ûûûû+ûûûûûû+û
  447. ûûûû+ûûûûû+ûûûûûûûûûû+
  448.  
  449.  
  450.  
  451.                                                                                Note 1 - Reference to 
  452. individual equipment specifications should always be made to check if 
  453. supplementary input jitter tolerance requirements are necessary.
  454.  
  455.  
  456.  
  457. Note 2 - This value requires further study.
  458.  
  459.  
  460.  
  461. Note 3 - It is necessary to suppress long zero strings in the test sequence 
  462. in networks not supporting 64kbit/s transparency.
  463.  
  464.  
  465.  
  466. Note 4 - The value A0 (18 us) represents a relative phase deviation 
  467. between the incoming signal and the internal local timing signal derived 
  468. from the reference clock.
  469.  
  470.  
  471.  
  472.  
  473.  
  474.  
  475.  
  476.  
  477.  
  478.  
  479.  
  480.  
  481.  
  482. FIGURE 3/G.824
  483.  
  484.  
  485.  
  486. Mask of peak-to-peak jitter and wander which must be accommodated
  487.  
  488. at the input of a node in a digital network
  489.  
  490. (Measurement method - refer to Supplement No. 3.8 (O-Series)
  491.  
  492. and Supplement No. 35)
  493.  
  494.  
  495.  
  496. 3.1.2    Jitter and wander transfer characteristics
  497.  
  498.  
  499.  
  500.     Jitter transfer characteristics define the ratio of output jitter to input jitter 
  501. amplitude versus jitter frequency for a given bit rate. When jitter is 
  502. present at the digital input port of digital equipment, in many cases some 
  503. portion of the jitter is transmitted to the corresponding digital output port.  
  504. Many types of digital equipment inherently attenuate the higher fre-
  505. quency jitter components present at the input. CCITT Recommendations 
  506. dealing with particular equipment will ultimately define limiting values 
  507. for its particular jitter transfer characteristics. To control jitter in cascaded 
  508. homogeneous digital equipment situations, it is important to restrict the 
  509. value of jitter gain.
  510.  
  511.  
  512.  
  513.     Because the bandwidth of phase smoothing circuits in asynchronous dig-
  514. ital equipment is generally above 10Hz, wander on the input signal may 
  515. appear virtually unattenuated on the output. However, in certain particu-
  516. lar digital equipments (e.g. nodal clocks) it is necessary that wander be 
  517. sufficiently attenuated from input to output. CCITT Recommendations 
  518. dealing with synchronous equipment will ultimately define limiting val-
  519. ues for particular wander transfer characteristics.
  520.  
  521.  
  522.  
  523. 3.1.3    Intrinsic jitter and wander generation
  524.  
  525.  
  526.  
  527.     Intrinsic jitter and wander generation is defined as output jitter and wan-
  528. der in the absence of input jitter and wander. It is necessary to restrict the 
  529. amount of intrinsic jitter and wander generated within individual digital 
  530. equipments to provide control over network jitter and wander accumula-
  531. tion from cascaded network elements. Limits for output jitter and wander 
  532. for individual digital equipments are defined in the specific CCITT 
  533. equipment Recommendations. The actual limits applied depend upon the 
  534. type of equipment.
  535.  
  536.  
  537.  
  538. 3.2    Digital line sections
  539.  
  540.  
  541.  
  542.     To ensure that the maximum network limit (º2.1) is not exceeded within 
  543. a digital network, it is necessary to control the jitter and wander contrib-
  544. uted by transmission systems.
  545.  
  546.  
  547.  
  548.     The jitter specifications for digital line sections will ultimately be found 
  549. in Recommendations G.911 to G.915.
  550.  
  551.  
  552.  
  553. 3.3    Digital muldexes
  554.  
  555.  
  556.  
  557.     To ensure that the maximum network limit (º2.1) is not exceeded within 
  558. a digital network, it is necessary to control the jitter and wander contrib-
  559. uted by transmission systems.
  560.  
  561.  
  562.  
  563.     The jitter specifications for digital muldexes using positive justification 
  564. are found in Recommendations G.743 and G.752.
  565.  
  566.  
  567.  
  568. 3.4    Digital exchanges
  569.  
  570.  
  571.  
  572.     To ensure that the maximum network limit (to be specified in º2.2) is not 
  573. exceeded within a digital network, it is necessary to control jitter and 
  574. wander transfer and generation, as appropriate, for digital exchanges.
  575.  
  576.  
  577.  
  578.     Output wander specifications for primary reference clocks are addressed 
  579. in Recommendation G.811. The jitter and wander specifications for digi-
  580. tal transit exchanges and digital local exchanges are found in 
  581. RecommendationQ.511.
  582.  
  583.  
  584.  
  585. 4.    Jitter and wander accumulation in digital networks
  586.  
  587.  
  588.  
  589.     The variability of network configurations presents a multitude of connec-
  590. tion possibilities. To analyze a particular network configuration, it is nec-
  591. essary to use the information about the jitter characteristics of individual 
  592. equipments in conjunction with appropriate jitter accumulation models. 
  593. Supplement No.36 provides information to aid organizations in carrying 
  594. out such evaluations.
  595.  
  596.  
  597.  
  598.  
  599.  
  600.      The term digital section is used in these Recommendations as a gen-
  601. eral term to include digital line section and digital radio section. This 
  602. term is defined in Recommendation G.701 (see also Figure 1/G.701 and 
  603. Figure 2/G.960).  Digital sections are defined as component parts of digi-
  604. tal links operating at particular bit rates and may be regarded as "black 
  605. boxes". For digital sections used in digital hierarchy (network) applica-
  606. tions the inputs and outputs are recommended in the form of"equipment 
  607. interfaces" (i.e. in RecommendationG.703 for hierarchical bit rates or in 
  608. the Recommendation G.931 for non-hierarchical bit rates). For digital 
  609. sections used for ISDN customer access the "section boundaries" are at 
  610. the T reference point and the appropriate V reference point. User-net-
  611. work interfaces which may be used at the T reference point are recom-
  612. mended in the I.400-Series of Recommendations and the exchange 
  613. interfaces which may be used at the V reference points are recommended 
  614. in the           Q.500-Series of Recommendations. Digital section Recom-
  615. mendations contain the common network-related requirements applica-
  616. ble to digital radio, metallic and optical transmission systems. The 
  617. performance requirements relate to network performance objectives.
  618.