Džiter

Džiter je neželjena devijacija od prave periodičnosti pretpostavljenog signala u elektronici i telekomunikacijama, često u relaciji sa referentnim izvorom takta. Džiter se može posmatrati preko karakteristika kao što su frekvencija sukcesivnih pulseva, signalne amplitude, ili faze periodičnih signala. Džiter je značajan i generalno neželjen faktor u dizajnu većine linkova za komunikaciju (npr. USB, PCI-e, SATA, OC-48). Kod aplikacije za popravljanje takta naziva se vremenski džiter.

Džiter se može kvantifikovati pri istim uslovima kao kod svih kombinovanih promenljivih signala, na primer, RMS, ili peak-to-peak premeštanje. Kao i ostali kombinovani promenljivi signali, džiter se može objasniti kao spektralna gustina (frequency content).

Period džitera je interval između dva vremena maksimalnog (ili minimalnog efekta) signalne karakteristike koja varira tokom vremena. Frekvencija džitera, češće citirana figura, je inverzna periodu džitera. ITU-T G.810 klasifikuje frekvencije džitera ispod 10 Hz kao lutanje i frekvencije od 10 Hz kao džiter.

Džiter može biti uzrokovan elektromagnetnom smetnjom (EMI) i crosstalk-om sa nosačima ostalih signala. Džiter može uzrokovati treperenje monitora, uticati na rad procesora PC-eva, klikove i druge neželjene efekte na audio signale i gubitak prenesenih podataka između umreženih uređaja. Količina podnošljivosti džitera zavisi od aplikacije o kojoj se radi.

Probanje džitera

Kod analogno-digitalne i digitalno-analogne konverzije signala, uzorkovanje se vrši periodično, uz fiksirani period - vreme između svaka dva testiranja je isto. Ako je džiter prisutan u taktu signala u bilo kom od ova 2 slučaja, vreme između probavanja varira i momentalno se javlja greška. Greška je proporcijalna slew rate-u željenog signala i apsolutnoj vrednosti taktne greške. Raznovrsni efekti kao što su buka (nasumični džiter), ili spektralne komponente (periodični džiter) mogu zavisiti od šablona džitera u relaciji sa signalom. Šablon:Specifikovani može doći u zavisnosti šablona džitera u vezi sa signalom. U nekim uslovima, manje od nanosekunde džitera može smanjiti efektivnu bit rezoluciju konvertera sa Nyquist frekvencijom od 22 kHz na 14 bita.

Ovo se odnosi na visokofrekventne signalne konverzije, odnosno slučajeve gde je taktni signal naročito sklon smetnji.

Paketni džiter kod računarskih mreža

Glavni članak: Packet delay variation

U kontekstu računarskih mreža, džiter je varijacija u kašnjenju, merenjem kao vremenske promene paketnog kašnjenja u mreži. Mreža sa konstantnim kašnjenjem nema varijacije (ili džiter). Paketni džiter se predstavlja kao prosečna devijacija od glavnog mrežnog kašnjenja. Međutim, za ovu upotrebz, taj izraz je neprecizan. Standardizovan termin je "varijacija kašnjenja paketa" (PDV). PDV je bitan, kvalitet usluge, faktor u proceni performansi mreže.

Džiter kod pretraživanja CD-ova

U kontekstu digitalno zvučnog izvlačenja iz Kompakt diskova, pretraživački džiter uzrokuje da izvučeni zvučni uzorci budu udvostručeni ili potpuno preskoleni, ukoliko CD drajv izvrši ponovo pretragu. Problem nastaje jer Crvena Knjiga ne zahteva precizno blokiranje adresiranja tokom pretraživanja. Kao rezultat, proces izvlačenja može restartovati nekoliko uzoraka prerano ili prekasno, tako uzrokujući dupliranje ili preskakanje uzoraka. Ovi propusti zvuče kao kliktanje koje se ponavlja tokom reprodukcije. Većina programa za izvlačenje izvršava korekciju džitera pri pretraživanju. Proizvođači CD-ova izbegavajuj ovaj džiter izvlačeći celi disk u jednom kontinualnom čitanju, koristeći specijalne modele CD drajvova, koji rade sporije, da drajv ne bi vršio ponovnu pretragu.

Merač džitera je intrument za testiranje merenja taktnih džiter vrednosti i koristi se u pravljenju DVD i CD-ROM diskova.

Zbog adresiranja dodatnog nivoa sektora, dodatog u Žutoj Knjizi, CD-ROM diskovi nisu skloni pretraživačkom džiteru.

Metrika džitera

Što se tiče taktnog džitera, postoje 3 regularno korišćene metrike: potpuni džiter, periodični džiter, i ciklus do ciklus džiter.

Potpuni džiter je apsolutna razlika u poziciji taktne ivice u odnosu na mesto gde bi idealno trebalo da bude.

Periodični (ciklični) džiter je razlika između bilo koje taktne periode i idealnog/prosečnog taktnog perioda. Skladno tome, može se shvatiti kao diskretno vremenski izvod potpunog džitera. Periodični džiter je važan kod sinhronih kola kao što su digitalne mašine, gde je operacija bez grešaka u kolu ograničena najkraćim mogućim taktnim periodom i učinak kola je ograničen od strane prosečne taktne periode. Sinhrona kola, dakle, iamaju korist od minimiziranja. Period džitera, tako da se najkraći taktni period približava prosečnoj taktnoj periodi.

Ciklus do ciklus džiter je razlika u dužini/trajanju između bilo koja dva susedna taktna perioda. Prema tome, može se smatrati diskretno-vremenskim izvodom periodičnog džitera. Može biti bitno za neke tipove kola za generisanje takta, koje se koriste kod mikroprocesora i RAM interfejsa.

S obzirom da imaju mehanizme različitih generacija, različite efekte kola i različite metode merenja, korisno je kvantifikovati ih posebno.

U telekomunikacijama, jedinica koja se koristi za gorenavedene tipove džitera je obično Jedinični interval (UI) koji kvantifikuje džiter po frakciji idealnog perioda na jednom bitu. Ova jedinica je korisna jer meri taktnu frekvenciju i tako obezbeđuje da relativno sporo povezivanje kao što je T1 bude upoređeno sa visokobrzinskim internet linkovima kao što je OC-192. Apsolutne jedinice kao što je pikosekunda se čepće javljaju kod aplikacija mikroprocesora. Jedinice stepeni i radijani se takođe koriste.

U normalnoj raspodeli jedna standardna devijacija (tamno plavo) obuhvata oko 68%, dok dve standardne devijacije (srednje i tamno plavo) obuhvataju 95% i tri standardne devijacije (svetlo, srednje i tamno plavo) obuhvataju 99,7%.

Ako džiter ima Gausovu raspodelu, obično se kvalifikuje koristeći standardu devijaciju ove distribucije (RMS). Distribucija džitera je često vrlo ne-Gausova. Ovo se može desiti ukoliko je džiter uzrokovan spoljnim izvorima kao što je buka pri napajanju. U ovim slučajevima, peak-to-peak merenja su korisnija. Mnogi pokušaji smislene kvantifikacije distribucije su napravljeni koji nisu ni Gausova, niti imaju značajne maksimume (što je slučaj kod svih realnih džitera). Svi imaju mane, ali većina je dovoljno dobra za svrhe inženjerstva. Zapazite da je, tipično, referentna tačka za džiter definisana tako je srednja vrednost džitera 0.

Kod umrežavanja, kod specifičnih IP mreža kao što je Internet, džiter može biti varijacija (statistička dispersija) kod kašnjenja paketa.

Vrste

Nasumični džiter

Nasumični džiter, poznat kao Gausov džiter, je nepredvidiva elektronska taktna buka. Nasumični džiter tipično prati Gausovu distribuciju ili normalnu distribuciju. Veruje se da prati ovaj šablon jer većina buke ili džitera kod električnih kola je uzrokovano termalnom bukom, koja ima Gausovu distribuciju. Jos jedan uzrok što nasumični džiter ima ovakvu raspodelu zbog teoreme centralnog limita. Teorema centralnog limita kaže da se kompozitni efekat mnogih nepovezanih izvora buke, bez obzira na distribuciju, približava Gausovoj distribuciji. Jedna od glavnih razlika između nasumičnog i određenog džitera je činjenica da je određeni džiter ograničen, za razliku od nasumičnog.

Određeni džiter

Određeni džiter je tip takt džitera ili džitera podataka signala koji je predvidiv i stvorljiv. Peak-to-peak vrednost ovog džitera je ograničena i granice se mogu lako posmatrati i predvideti. Određeni džiter može biti povezan ili sa tokom podataka(džiter zavisan od podataka) ili ne povezan (ograničeni nepovezani džiter). Primeri džitera zavisnog od podataka su duty-cycle zavisni džiter i intersymbol interference.

Određeni džiter (DJ) ima ne-Gausovu verovatnoće.

n	BER
6.4	10−10
6.7	10−11
7	10−12
7.3	10−13
7.6	10−14

Potpuni džiter

Potpuni džiter (T) je kombinacija nasumičnog džitera (R) i određenog džitera (D):

T = D_peak-to-peak + 2× n×R_rms,

kod koga je vrednost n bazirana na stopi greške bita (BER).

Česta stopa greške bita korišćena u komunikacionim standardima kao što je Eternet je 10⁻¹².

Testiranje

Važnost testiranja džitera i merenja istog postaje sve veća inženjerima elektronike, zbog povećanih taktnih frekvencija kod digitalnih elektronskih kola, zbog dostizanja boljih performansi uređaja. Više taktne frekvencije imaju srazmerno manje otvore i zbog toga nameću manju toleranciju na džiter. Na primer, moderne računarske matične ploče imaju serijske magistrale arhitekture sa otvorima od po 160 pikosekundi ili manje. Ovo je, u poređenju sa paralelnim magistralama arhitekture ekvivaletnih performansi oko 1000 pikosekundi, ekstremno malo.

Testiranje performansi uređaja na toleranciju na džiter često uključuje ubacivanje džitera u elektronske komponente sa specijalizovanom opremom za testiranje.

Džiter se meri i procenjuje na razne načine, u zavisnosti od tipa kola koje se testira. Na primer, džiter kod serijskih magistralnih arhitektura se meri pomoću eye diagrams, prema prihvaćenim standardima. Manje direktan pristup se koristi pri merenju piksel džitera kod fram grabbers, kod kog su analogni talasi digitalizovani i dobijeni podaci analizirani. U svim slučajevima, cilj merenja džitera je verifikacija da džiter neće remetiti normalan rad kola.

Postoje standardi za meru džitera kod serijskih magistralnih arhitektura. Ovi standardi pokrivaju toleranciju na džiter, funkciju za prenos džitera i stvaranje džitera, sa zahtevnim vrednostima ovih atributa, koje variraju od aplikacije do aplikacije. Tamo gde je primenljivo, zahtevaju se kompatibilni sistemi radi usklađivanja sa ovim standardima.

Smanjenje

Anti-džiter kola

Anti-džiter kola (AJC) su klase elektronskih kola dizajniranih za smanjenje nivoa džitera kod regularnog pulsnog signala. AJC operišu ponovo mereći izlazne pulseve, da bi se što bolje poravnali sa idealnim pulsnim signalom. Dosta se koriste kod taktnih kola i kola za spasavanje podataka u digitalnim komunikacijama, kao i kod sistema za merenje podataka kao što je analogno digitalni konverter i digitalno analogni konverter. Primeri anti-džiter kola uključuju fazno zaključanu petlju i odložno zaključanu petlju. Unutar digitalno analognog konvertera džiter uzrokuje neželjene visoko frekventivne distorzije. U ovom slučaju, mogu se ugušiti upotrebom visoko preciznog (HiFi) taktnog signala.

Džiter baferi

Džiter baferi ili de-džiter baferi se koriste protiv džitera nastalog nagomilavanjem paketno zamenjene mreže tako da kontinualna reprodukcija audio (ili video) zapisa preko mreže može biti obezbeđena. Maksimalni džiter kome se de-džiter bafer može suprotstaviti je jednak zaksšnjenju baferovanja ponjelog pre reprodukcije mediastream-a. U kontekstu paketno zamenjenih mreža, izraz varijacija zakašnjenje paketa se često koristi umesto džiter.

Neki sistemi koriste sofisticirane de-džiter bafere optimizovane za zakašnjenje, koji su sposobni da prilagode zakašnjenje baferovanja da bi se promenile mrežne džiter karakteristike. Ovi baferi se nazivaju adaptivnim de-džiter baferima i logika prilagođavanja se zasniva na procenama džitera izračunatim od arrival characteristics of the media packets. Adaptivno de-džiterovanje uključuje prekide reprodukcije medija, koji mogu smetati slušaocu ili gledaocu. Adaptivno de-džiterovanje se primenjuje za audio reprodukciju kod VAD/DTX šifrovanih zvuka, čime se omogućava podešavanje perioda tišine, kojim se minimizuje perceptivni uticaj prilagođavanja.

Dedžiterizer

Dedžiterizer je uređaj koji smanjuje džiter na digitalnom signalu. Dedžiterizer se obično sastoji od elastičnih bafera kod kojih je signal privremeno skladišten i onda reemitovan prosečnom stopom baziranom na stopi dolaznog signala. Dedžiterizer je obično neefikasan u radu sa niskofrekventnim džiterom, kao što je waiting-time džiter.

Filtracija

Filter može biti dizajniran da smanji efekat uzrokovanja džitera. Za više informacija videtei "Minimizing the effects of sampling jitters in wireless sensors networks" od S. Ahmed i T. Chen.

Video i slika džiter

Video i slika džitera se dešava kada horizontalne linije video slike budu nasumično pomerene usled neispravnosti signala za sinhronizaciju elektromagnetnih smetnji tokom video prenosa. Studija o dedžiterovanju je izvršena u okviru frejmvorka digitalne slike/video restoracije.

Vidi još

• Bafer (telekomunikacija)
• Skretanje takta
• Podrhvatanje
• Maksimalno vreme intervalne greške
• Faza buke
• Puls (obrada signala)

Literatura

• Trischitta, Patrick R. & Varma, Eve L. (1989). Jitter in Digital Transmission Systems. Artech. ISBN 978-0-89006-248-7. 
• Wolaver, Dan H. (1991). Phase-Locked Loop Circuit Design. Prentice Hall. str. 211–237. ISBN 978-0-13-662743-2. 
• Levin, Igor. Terms and concepts involved with digital clocking related to Jitter issues in professional quality digital audio
• Li, Mike P. Jitter and Signal Integrity Verification for Synchronous and Asynchronous I/Os at Multiple to 10 GHz/Gbps. Presented at International Test Conference 2008.
• Li, Mike P. A New Jitter Classification Method Based on Statistical, Physical, and Spectroscopic Mechanisms. Presented at DesignCon 2009.
• Liu, Hui, Hong Shi, Xiaohong Jiang, and Zhe Li. Pre-Driver PDN SSN, OPD, Data Encoding, and Their Impact on SSJ. Presented at Electronics Components and Technology Conference 2009.
• Miki, Ohtani, and Kowalski Jitter Requirements (Causes, solutions and recommended values for digital audio)
• Zamek, Iliya. SOC-System Jitter Resonance and Its Impact on Common Approach to the PDN Impedance. Presented at International Test Conference 2008.

Spoljašnje veze

• Jitter in VoIP - Causes, solutions and recommended values Arhivirano na sajtu Wayback Machine (13. decembar 2013)
• Jitter Buffer Arhivirano na sajtu Wayback Machine (7. maj 2006)
• Definition of Jitter in a QoS Testing Methodology
• An Introduction to Jitter in Communications Systems Arhivirano na sajtu Wayback Machine (13. januar 2009)
• Jitter Specifications Made Easy Arhivirano na sajtu Wayback Machine (17. novembar 2009) A Heuristic Discussion of Fibre Channel and Gigabit Ethernet Methods
• Jitter in Packet Voice Networks
• Phabrix SxE - Hand-held Tool for eye and jitter measurement and analysis