JP2000174761A - 遅延量補正回路、atm交換機および遅延量補正方法 - Google Patents
遅延量補正回路、atm交換機および遅延量補正方法Info
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Abstract
現する。 【解決手段】 受信側LSI12において、伝送線路5
を介して伝送されたデータはフリップフロップ7に入力
され、並送されたクロックは可変遅延回路1に入力され
る。クロックは、可変遅延回路2にて更に遅延される。
可変遅延回路1および2の遅延量は、同一になるように
制御回路17により指示されている。比較器13は、伝
送線路5を介して伝送されたクロックと、可変遅延回路
2により遅延されたクロックとの位相が逆位相でない場
合を検出する。制御回路17は、出力が連続して4回
“H”レベル時は、遅延クロックの遅延量が少ないと判
定し、出力が連続して4回“L”レベル時は、遅延クロ
ックの遅延量が多いと判定し、遅延量を変化させる。こ
れにより、クロックの立ち上がりエッジは、データ変化
周期Tの半分付近となり、フリップフロップのセットア
ップ・ホールド時間を満たすためデータ取り込みが可能
となる。
Description
の高速伝送におけるタイミング調整に関し、特にATM
交換機等の遅延量を補正する回路に関するものである。
公報の「デジタル伝送路試験方式およびデジタル伝送路
試験システム」に記載されているものがある。
例の伝送方式を示す。図11は、送信側からのデータに
クロックを並送させる伝送方式を示している。
る。図11に示す送信側LSI4において、フレーム信
号に同期した内部論理からのデータ(DATA)を最終
段フリップフロップ1においてクロック(CLK)によ
りリタイミングを行う。このリタイミングを行ったクロ
ックおよびデータを出力バッファ3を介してそれぞれ出
力し、伝送線路5を伝搬して受信側LSI12に入力さ
れる。ここで、入力されたデータの変化点と、クロック
の立ち上がり変化点(立上りエッジ)が同位相の場合、
受信側LSIではデータを取り込むためにクロックの位
相を調整する必要がある。すなわち、クロックを遅延素
子20によって取り込み可能な位相に遅らせて、データ
の取り込みを行う。
広帯域への発展により、高速、広帯域ISDN(Integr
ated Services Digital Network)の需要が拡大してい
る。高速、広帯域ISDNを可能にするATM(Asynch
ronous Transfer Mode:非同期転送モード)交換方式に
おいては、複数のATM端末からの信号の切り換えを行
うATM交換機の大容量化が必須である。
なく装置の小型化を実現するには、装置に適用するLS
I当たりの論理規模を増大することが必須である。その
ためには、高集積が可能なCMOS LSIを適用し
て、装置を構成する必要がある。
なるクロック源を持つため、ユニット間のデータ伝送は
クロックを並送させる方式が一般的である。このときL
SI、基板、バックボードのピン数不足により、データ
をパラレル/シリアル(並列/直列)変換してデータ伝
送を行う。シリアル変換されたデータ伝送は高速伝送が
要求される。例えば、4:1のパラレル/シリアル変換
回路によってピン数を低減した場合、シリアルデータは
パラレルデータ時の4倍の伝送速度が要求される。その
ため、ATM交換機においては、高集積可能なCMOS
ゲートアレイを用いて高速伝送を行うことが、装置実現
における課題となる。
るスキュー、データのパターン依存性ジッタ、伝送線路
での波形劣化、遅延素子20の遅延量変動などである。
これら要因によってタイミングマージンが減少される。
相を遅らせる遅延素子20を、CMOSゲートアレイで
実現するには、CMOSゲートを遅延素子として用いる
方法があるが、CMOSゲートはプロセス、温度・電源
変動の影響により、遅延量が大幅に変動する問題があ
る。これにより受信側フリップフロップのタイミングマ
ージンが減少するため、伝送速度が数十Mbit/s程
度に制限される。そこで本発明は、遅延量の変動を低減
させる遅延量補正回路、ATM交換機および遅延量補正
方法を提供することを目的とする。
決するために、入力されたディジタル信号を遅延させる
第1の遅延手段と、前記第1の遅延手段により遅延され
たディジタル信号を遅延させる第2の遅延手段と、前記
入力されたディジタル信号と、前記第2の遅延手段によ
り遅延されたディジタル信号との位相差が予め定めた位
相差でない場合に、前記第1の遅延手段についての遅延
量を変化させる補正手段と、前記第1の遅延手段で遅延
されたディジタル信号を出力する出力手段とを有する。
例えば、第1および第2の遅延手段の遅延量を同じにな
るように補正する場合には、出力手段から出力されるデ
ィジタル信号と第1の遅延手段により遅延されたディジ
タル信号とは、前記予め定めた位相差の半分の位相差に
なるように制御できる。例えば、入力されたディジタル
信号がクロックのとき、このクロックの信号の変化点と
次の変化点の中間位置で立ち上がるような信号に補正さ
れたものとなる。これにより、変動する位相差に合わせ
て遅延量を補正することができ、遅延量の変動を低減さ
せることができる。
されたディジタル信号と前記第2の遅延手段により遅延
されたディジタル信号との位相差が予め定めた位相差よ
り大きいか小さいかを判断する比較器と、前記比較器の
結果、前記入力されたディジタル信号と前記第2の遅延
手段により遅延されたディジタル信号との位相差が前記
予め定めた位相差より大きいときには、前記遅延量を小
さくするように変化させ、前記位相差が前記予め定めた
位相差より小さいときには、前記遅延量を大きくするよ
うに変化させる制御回路とを備える。この場合、前記補
正手段は、前記比較器の結果、同じ結果が、予め定めた
回数連続したこと検出するをカウンタをさらに備え、前
記制御回路は、前記カウンタにより、前記比較器の結果
が、予め定めた回数連続したことを検出したときに前記
遅延量の変化の制御を実行するようにしてもよい。前記
比較器は、フリップフロップで構成することができる。
ディジタル信号を遅延させる第1の遅延手段と、前記第
1の遅延手段により遅延されたディジタル信号を遅延さ
せる第2の遅延手段と、前記入力されたディジタル信号
と前記第2の遅延手段により遅延されたディジタル信号
との位相を検出し、当該検出した位相の統計に従って前
記遅延量の変化を行う補正手段とを有するようにしても
よい。
などの高速伝送におけるクロックなどのタイミング調整
に利用することができる。
る遅延量補正回路を実現することができ、さらに高集積
で且つ高速信号の伝送を可能とすることで装置の大容量
・高速化を実現することができる。
形態を図1〜図9を用いて説明する。
ついて図9を用いて説明する。図9に示す様に、LSI
間でのデータ伝送は、伝送するデータにクロックを並送
させるクロック並送方式である。ここで、並送するクロ
ックは、2分周回路2によりデータ変化周期の1/2の
周期を持つ分周クロックを並送させる。これは、通常ク
ロックはNRZ(Not Return to Zer
o)であり、データは、NZ(Return to Z
ero)であるため、クロックの周波数は、データ周波
数の2倍である。そのため、伝送線路5では、データ伝送
速度の2倍の周波数帯域が必要である。併走するクロッ
クを2分周する事で、クロックはデータと同じ周波数と
なるため、伝送線路5での周波数帯域を上げずにデータ
伝送速度を2倍とすることができる。
ップ7に入力され、並送された分周クロックは、可変遅
延回路9に入力される。データの取り込みは、可変遅延
回路9通過後の遅延クロックで行う。前述した様にCM
OSゲートは遅延変動量が多いため、補正回路11から
の制御信号により可変遅延回路9の遅延量の補正を行う
構成とする。
構成を、図1を用いて説明する。図1は、遅延量補正回
路の構成を示している。遅延量補正回路は、受信側LS
I12として構成され、並送されたクロックの位相を遅
延させる第1および第2の遅延手段33、34と、入力
されたディジタル信号と、第2の遅延手段34により遅
延されたディジタル信号との位相差が予め定めた位相差
でない場合を検出する位相検出手段35と、遅延手段3
3、34の遅延量を制御する補正・制御手段36とを備
えている。これらの手段を用いてクロックの位相を検出
し、データに対するクロックの遅延量が一定となるよう
に補正を行う。
ついて、図2〜図6を用いて説明する。本発明における
補正方式は、入力されたクロックを2段階で遅延させ、
遅延させたクロックの“H”または“L”のレベルを判
定して、可変遅延回路の遅延量を増減させ、遅延量を、
予め定めた位相差であるデータ周期と同じに設定する。
図3は、第1の実施の形態における回路構成を示してい
る。遅延量補正回路は、第1および第2の遅延手段であ
る可変遅延回路9、10と、入力されたクロックと可変
遅延回路2により遅延されたクロックとの位相差が予め
定めた位相差(本実施の形態においては、逆位相)より
大きいか小さいかを判断する比較器13と、比較器の結
果、同じ結果が、予め定めた回数連続したこと検出する
カウンタ14と、カウンタにより、比較器の結果が、予
め定めた回数連続したことを検出したときに遅延量を変
化させる制御回路17とを備える。
る。
の構成である。図4に可変遅延回路9、10の構成を示
す。図4(a)および(b)の構成ともに、遅延量(デ
ィレイ)の少ないCMOSゲート18を、複数個縦列に
多段接続し、各々のゲート出力をセレクタ19に入力す
る構成としている。セレクタ19は、制御回路17から
の切り替え信号によって各ゲート出力の内のいずれか一
つを選択することで遅延量の可変を行う。本実施の形態
においては、可変遅延回路9、10の遅延量は、同一と
なるように制御される。
プで構成され、入力されたクロックをデータ入力とし
て、可変遅延回路9、10通過後の遅延クロックにてリ
タイミングを行い、フリップフロップの出力レベルによ
って位相判定を行う。比較器13は、入力されたクロッ
クと、可変遅延回路9、10通過後の遅延クロックとの
位相が逆位相でない場合を判定し、出力が“H”レベル
時は、遅延クロックの遅延量が少ないと判定し、出力が
“L”レベル時は、遅延クロックの遅延量が多いと判定
する。
カウンタ14に入力される。。図5に、2bitカウン
タの構成を示す。比較器13においてデータの変化点付
近をリタイミングすると、逆位相になったとき、フリッ
プフロップ出力が不定出力(メタステーブル)となる場
合がある。この状態では、遅延クロックの位相を誤判定
する可能性があり、これを防止するため、予め定めた回
数HまたはLが連続する回数を計数するカウンタ14を
備える。カウンタ14は入力クロックに同期して動作
し、入力が“H”レベルの時のみカウントアップを行
い、“L”レベル入力時はカウンタ値を初期値すなわち
“00”にする。“H”レベルが連続して入力されカウ
ンタ値が“11”の時のみクロックに同期したオーバー
フロー信号(CO信号)を出力し、このオーバーフロー
出力を判定結果とする。従って比較器13が“H”レベ
ルまたは“L”レベル(フリップフロップの負出力が
“H”)が4回連続して出力された時のみ判定結果を出
力する。
の結果、入力されたクロックに対して遅延クロックの位
相が遅れの場合(遅延量が少ない)は、遅延量増加させ
るためUP信号を出力し、進みの場合(遅延量が多い)
は、遅延量減少させるためDOWN信号を出力する。上
記以外の場合は遅延量保持を示すHOLD信号を出力す
る。
で構成しているが、カウンタのbit数はゲート規模、
制御時間とのトレードオフにより、bit数を増やして
も同様の効果を得ることができる。
す。制御回路17は、可変遅延回路9、10のゲート段
数と同じ数のレジスタ23を持つシフトレジスタで構成
され、上記遅延クロック位相の判定結果(UP、DOW
N、HOLD信号)によってシフトを行う。レジスタ2
3はすべて入力されたクロックに同期して動作し、出力
は可変遅延回路の切替え信号として入力される。このと
き各々のレジスタ23の出力は、常に1bitのみ変化
し、これにより、可変遅延回路9、10においての信号
切り替え時のハザードを防止する。各々のレジスタにお
いての動作を以下に示す。
it)のときQn=1にする(右シフト) ・DOWN信号入力時:Qn+1=0(上位bit)の
ときQn=0にする(左シフト) ・HOLD信号入力時:Qn=Qnにする(値を保持) つぎに、本実施の形態における動作を、図2を用いて説
明する。図2は、本実施の形態の動作概要を示したタイ
ミングチャートである。
判定、遅延量の増減を繰り返し行うと、遅延クロック
(d)の位相は、入力されたクロック(b)の立ち下が
りエッジ付近、すなわち入力されたクロックの逆位相に
落ち着く。遅延クロック(d)は、可変遅延回路9、1
0を通過したものであり、可変遅延回路9、10の遅延
量を同一にすれば、可変遅延回路9の出力クロック
(c)の位相は、遅延クロックの遅延量の半分の位相で
ある。すなわちデータ周期をTとすると、遅延量D≒
(T/2)となる。データ(a)の取り込みはこの可変
遅延回路9の出力クロック(c)で行うため、クロック
の立ち上がりエッジは、データ変化周期Tの半分付近と
なり、フリップフロップのセットアップ・ホールド時間
を満たすためデータ取り込みが可能となる。
精度について説明する。
回路の遅延設定誤差によって決まる。遅延分解能は、1
段当たりのゲート遅延であり、遅延設定誤差は、比較器
のフリップフロップのセットアップとホールド時間の和
である。遅延分解能をDi、フリップフロップのセット
アップとホールド時間の和を(setup+hold)
とすると、遅延精度Daは以下の式で示すことができ
る。
プとホールド時間の和setup+hold=400
[ps]とすると、遅延精度Da=500[ps]とな
る。
の遅延量を簡易なディジタル回路で補正することにより
遅延変動の少ない遅延回路をCMOSゲートアレイで実
現できる。これにより高速伝送が可能になる。
を、図7を用いて説明する。第2の実施の形態において
は、図1で示した遅延補正構成のうち、遅延手段の一つ
を固定遅延37とした構成としている。第1の実施の形
態で示した様に、位相検出手段35、補正・制御手段3
6によって、遅延手段33、固定遅延37の出力すなわ
ち位相検出手段35に入力されるクロックの位相は、遅
延される前の位相に対して、データ周期分だけ遅れた位
相に制御される。
段使用した場合には、1段目の遅延手段33出力の位相
は、データ周期の半分だけ遅れた位相となるが、図7に
示す構成では、固定遅延37の遅延量によって1段目出
力の位相をあらかじめ定めた位相に決めておくことがで
きる。
を、図8を用いて説明する。第3の実施の形態において
は、図8に示すように、受信側LSI12において、デ
ータ入力側に遅延手段38を備えた構成としている。こ
の構成においても、第1の実施の形態と同様に、位相検
出手段35の入力におけるクロックの位相をデータの周
期分遅らせる様に遅延量の制御を行なう。遅延手段38
ではデータ周期の半分の遅延量となるため、クロックに
対してデータの位相を遅らせてフリップフロップ7でデ
ータ取り込みを行なうことができる。
出手段35で検出し、補正・制御手段にて常に一定の遅
延量となるように制御を行なうことで、フリップフロッ
プ7に入力されるデータとクロックの位相関係を調整す
ることができる。
を、図10を用いて説明する。図10は、第1〜3の実
施の形態における遅延量補正回路を利用して、高速デー
タ伝送を可能にしたATM交換機の構成図を示してい
る。前述したようにATM交換機では、高速、広帯域I
SDNへ対応するために装置の大容量化が求められてい
る。
ず、複数のATM端末32は、音声、映像等の情報を、
セルと呼ばれる固定長53バイトのデータのかたまりに
分割して送信する。各ATM端末32からのセルは、回
線対応部31を介して回線ユニットからスイッチのユニ
ットに伝送される。スイッチのユニットでは、セル内部
の宛先ヘッダ情報に基づき専用ハードウェアで高速にス
イッチング(交換)する。これを自己ルーティングと呼
ぶ。交換されたセルは、元の情報に組み立てられ宛て先
のATM端末に受信される。
のデータ伝送は、基板、バックボード、ケーブルを使用
した伝送線路5を介して行う。個々の回線を大容量化す
るには、データを並列に伝送し並列データ本数を増やせ
ばよいが、装置規模の増大及び、LSI、基板、バック
ボードのピン数不足の問題がある。そのため、データ線
当たりの伝送速度を高速化し、さらにパラレル/シリア
ル変換回路25を用いてシリアルデータ伝送を行いデー
タ信号本数を低減する。シリアル変換されたデータは高
速伝送が要求され、このシリアル伝送の伝送速度が、個
々の回線の大容量化を決定する。
められており、装置の小型化にはLSI当たりの回路規
模が必須であるため、高集積可能なCMOSゲートアレ
イを用いる。
の少ない遅延回路の補正方式によって、タイミングマー
ジンを拡大できるためCMOS LSIでの高速データ
伝送が実現でき、これによりATM交換機の大容量且つ
小型化が実現できる。
変動の影響による遅延量の変動を低減できるため、受信
側におけるタイミングマージンを拡大させ、CMOSゲ
ートアレイで高速データ伝送が可能になる。
グ素子などを使用することなく、簡易なディジタル回路
で実現でき、高集積可能なCMOSゲートアレイで高速
伝送が実現でき、これにより大容量で且つ小型化したA
TM交換機が実現できる。
図である。
ミングチャートである。
構成図である。
ある。
例である。
例である。
遅延補正方式の構成図である。
する補正方式の構成図である。
式の構成図である。
成図である。
3…出力バッファ、4…送信側LSI、5…伝送線路、
6…入力バッファ、7…受信側初段フリップフロップ、
8…差動バッファ、9、10…可変遅延回路、11…補
正回路、12…受信側LSI、13…比較器、14…カ
ウンタ、15…EOR論理、16…AND論理、17…
制御回路、18…CMOSゲート、19…セレクタ、2
0…遅延素子、21…フリップフロップ、22…OR論
理、23…レジスタ、24…シリアル/パラレル変換回
路、25…パラレル/シリアル変換回路、26…入出力
LSI、27…ATM SW LSI、28…内部論理、
29…SW部、30…遅延回路、31…回線対応部、3
2…ATM端末、33、34、38…遅延手段、35…
位相検出手段、36…補正・制御手段、37…固定遅
延。
Claims (8)
- 【請求項1】入力されたディジタル信号を遅延させる第
1の遅延手段と、前記第1の遅延手段により遅延された
ディジタル信号を遅延させる第2の遅延手段と、前記入
力されたディジタル信号と、前記第2の遅延手段により
遅延されたディジタル信号との位相差が予め定めた位相
差でない場合に、前記第1の遅延手段についての遅延量
を変化させる補正手段と、前記第1の遅延手段で遅延さ
れたディジタル信号を出力する出力手段とを有すること
を特徴とする遅延量補正回路。 - 【請求項2】請求項1に記載の遅延量補正回路におい
て、前記補正手段は、前記第2の遅延手段についての遅
延量の変化をさらに行うことを特徴とする遅延量補正回
路。 - 【請求項3】請求項1または請求項2に記載の遅延量補
正回路において、前記補正手段は、前記入力されたディ
ジタル信号と前記第2の遅延手段により遅延されたディ
ジタル信号との位相差が予め定めた位相差より大きいか
小さいかを判断する比較器と、前記比較器の結果、前記
入力されたディジタル信号と前記第2の遅延手段により
遅延されたディジタル信号との位相差が前記予め定めた
位相差より大きいときには、前記遅延量を小さくするよ
うに変化させ、前記位相差が前記予め定めた位相差より
小さいときには、前記遅延量を大きくするように変化さ
せる制御回路とを備えることを特徴とする遅延量補正回
路。 - 【請求項4】入力されたディジタル信号を遅延させる第
1の遅延手段と、前記第1の遅延手段により遅延された
ディジタル信号を遅延させる第2の遅延手段と、 前記入力されたディジタル信号と前記第2の遅延手段に
より遅延されたディジタル信号との位相を検出し、当該
検出した位相の統計に従って前記遅延量の変化を行う補
正手段とを有することを特徴とする遅延量補正回路。 - 【請求項5】請求項1または2に記載の遅延量補正回路
において、前記補正手段は、前記入力されたディジタル
信号と前記第2の遅延手段により遅延されたディジタル
信号との位相差が予め定めた位相差より大きいか小さい
かを判断する比較器と、前記比較器の結果、同じ結果が
予め定めた回数連続したこと検出するカウンタとを備
え、前記カウンタにより、前記比較器の結果が、予め定
めた回数連続したことを検出したときであって、前記入
力されたディジタル信号と前記第2の遅延手段により遅
延されたディジタル信号との位相差が前記予め定めた位
相差より大きいときには、前記遅延量を小さくするよう
に変化させ、前記位相差が前記予め定めた位相差より小
さいときには、前記遅延量を大きくするように変化させ
る制御回路とを備えることを特徴とする遅延量補正回
路。 - 【請求項6】請求項3または請求項5に記載の遅延量補
正回路において、前記比較器は、フリップフロップであ
ることを特徴とする遅延量補正回路。 - 【請求項7】複数の回線からクロックを入力し、当該ク
ロックを遅延させる遅延回路を、前記複数の回線ごとに
備えるATM交換機において、前記遅延回路は、前記入
力されたクロックを遅延させる第1の遅延手段と、前記
第1の遅延手段により遅延されたクロックを遅延させる
第2の遅延手段と、前記入力されたクロックと、前記第
2の遅延手段により遅延されたクロックとの位相が逆位
相でない場合に、前記第1の遅延手段についての遅延量
を変化させる補正手段とを有することを特徴とするAT
M交換機。 - 【請求項8】入力ディジタル信号の遅延量を補正する遅
延量補正方法において、前記入力ディジタル信号を前記
遅延量に従って遅延させるステップと、遅延されたディ
ジタル信号を前記遅延量によってさらに遅延させるステ
ップと、当該遅延されたディジタル信号と前記入力され
たディジタル信号との位相差が予め定めた位相差より大
きいか小さいかを判断するステップと、前記位相差が前
記予め定めた位相差より大きいときには、前記遅延量を
小さくするように変化させ、前記位相差が前記予め定め
た位相差より小さいときには、前記遅延量を大きくする
ように変化させるステップとを有することを特徴とする
遅延量補正方法。
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JP34701198A JP3581584B2 (ja) | 1998-12-07 | 1998-12-07 | 遅延量補正回路、atm交換機および遅延量補正方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007027285A (ja) * | 2005-07-13 | 2007-02-01 | Advantest Corp | 半導体デバイス |
CN110417503A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-05 | 锐捷网络股份有限公司 | 一种用于测试时钟网络延时的方法及数字通信设备 |
-
1998
- 1998-12-07 JP JP34701198A patent/JP3581584B2/ja not_active Expired - Fee Related
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