JP2005142749A - Optical packet head timing synchronizing method and optical packet head timing synchronizing device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resetting method which is adaptive to an arbitrary length and asynchronous optical packet and a device therefor. <P>SOLUTION: The optical packet inputted to the optical packet head timing synchronizing device 10 is branched into two; and the optical packet of one side is guided to a heat timing synchronizing signal generating circuit 11 via an optical delay line 13 and the optical packet of the other is guided to a reset signal generating circuit 12. The output signal from the reset signal generating circuit 12 is used as a reset signal for the head timing synchronizing signal generating circuit 11. Since the fixed optical delay line 13 is interposed between the two-branches of the optical packet and the head timing synchronizing signal generating circuit 11, resetting operation is completed in a guard time between the optical packets without fail in whatever timing the optical packet reaches the head timing synchronizing signal generating circuit 11, the circuit correctly operates for not only an input of a synchronous optical packet sequence, but also an input of an asynchronous optical packet sequence. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光パケット先頭タイミング同期方法および光パケット先頭タイミング同期装置に関し、より詳細には、任意長、非同期の光パケットに対応可能な光パケット先頭タイミング同期方法およびその方法に基づく装置に関する。   The present invention relates to an optical packet head timing synchronization method and an optical packet head timing synchronization device, and more particularly to an optical packet head timing synchronization method capable of handling an arbitrary length, asynchronous optical packet and an apparatus based on the method.

高速光パケット通信網のノードにおけるスイッチの有効な同期方法としては、各ノードにおいて、到来した光パルスの先頭のマーカパルスを抽出し(または、先頭のマーカパルスに同期した単一の光パルスを発生し)、抽出(または発生)したパケット毎単一の光パルスに基づいて、スイッチ制御用のローカルクロック光を再構築する方法(自己同期法)が知られている。自己同期法の有効性は、バースト光パケットからの瞬時タイミング抽出が容易に行えること、および、抽出(発生)した単一光パルスが光パケットの逐次ビット処理に適用可能なレベルの高いタイミング精度をもつことによる。   As an effective method for synchronizing the switches in the nodes of the high-speed optical packet communication network, each node extracts the leading marker pulse of the incoming optical pulse (or generates a single optical pulse synchronized with the leading marker pulse) In addition, a method (self-synchronization method) for reconstructing a local clock light for switch control based on a single optical pulse for each extracted (or generated) packet is known. The effectiveness of the self-synchronization method is that instantaneous timing extraction from burst optical packets can be easily performed, and that a single optical pulse extracted (generated) has a high level of timing accuracy applicable to sequential bit processing of optical packets. By having.

自己同期法に適用することが可能な従来型の単一光クロックパルス発生回路の例としては、SOA(Semiconductor Optical Amplifier)非対称配置リング型干渉計を用いた先頭光パルス抽出回路が挙げられる(例えば、非特許文献1参照)。しかし、この回路は、SOAの相互利得変調を利用するものであるために、入力高感度化と出力高消光比化の両立が困難であることに加え、動作安定化のためには情報量がゼロである値「1」(Highレベル)の連続ビットをパケットの先頭部にプリアンブルする必要があるなど、光パケットの光強度とフォーマットに対する制約が多いという問題があった。   An example of a conventional single optical clock pulse generation circuit that can be applied to the self-synchronization method is a leading optical pulse extraction circuit using a SOA (Semiconductor Optical Amplifier) asymmetric arrangement ring interferometer (for example, Non-Patent Document 1). However, since this circuit uses SOA mutual gain modulation, it is difficult to achieve both high input sensitivity and high output extinction ratio. There is a problem that there are many restrictions on the optical intensity and format of an optical packet, such as the need to preamble a continuous bit of a value “1” (High level) that is zero at the beginning of the packet.

このような問題に鑑みて、先頭マーカパルスの入射によりステップ状の電気信号を発生させてそのステップ電気信号の立ち上がりタイミングを検出することにより、2番目以降の入力パルスに影響されることなく、先頭マーカパルスのみにタイミング同期したパケット毎単一の光クロックパルスを発生させる方法、および、光伝導型サンプルホールド回路を用いた装置が提案されている(特許文献1および特許文献2参照)。これらの方法・装置によれば、情報をもたないプリアンブルを挿入することが必要なく(すなわち、ビット利用効率を低減させることなく)、入力高感度化と出力高消光比化とを両立し、さらに、40Gbit/sを越える高速光パケットに適用可能な、自己同期用単一光クロックパルスの発生方法および回路の提供が可能となる。   In view of such a problem, by generating a stepped electric signal by the incidence of the head marker pulse and detecting the rising timing of the step electric signal, the head is not affected by the second and subsequent input pulses. A method for generating a single optical clock pulse for each packet synchronized in timing with only a marker pulse and a device using a photoconductive sample-hold circuit have been proposed (see Patent Document 1 and Patent Document 2). According to these methods and apparatuses, it is not necessary to insert a preamble having no information (that is, without reducing bit utilization efficiency), and both high input sensitivity and high output extinction ratio are achieved, Furthermore, it is possible to provide a method and circuit for generating a single optical clock pulse for self-synchronization that can be applied to a high-speed optical packet exceeding 40 Gbit / s.

特開2002−148574号公報JP 2002-148574 A 特開2002−135208号公報JP 2002-135208 A IEEE Photon Technol. Lett., vol.11, p.1310 (1999).IEEE Photon Technol. Lett., Vol.11, p.1310 (1999).

しかしながら、このようなステップ信号発生を利用したパケット同期方法を実行する際には、パケットの先頭マーカパルスの受信により発生したステップ信号を、次の光パケット到来までのガードタイム中にリセットすることが必要となる。   However, when executing the packet synchronization method using such step signal generation, the step signal generated by receiving the leading marker pulse of the packet may be reset during the guard time until the next optical packet arrives. Necessary.

本発明の目的は、ステップ信号発生を利用したパケット同期方法で必要となるステップ信号のリセット方法およびその装置を提供することにあり、特に、パケット長やパケットレートが時間的に変動する場合にも適用が可能な、任意長、非同期の光パケットに対応可能なリセット方法およびその装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a step signal reset method and apparatus required for a packet synchronization method using step signal generation, and particularly when the packet length and the packet rate fluctuate with time. An object of the present invention is to provide a reset method and apparatus capable of dealing with an arbitrary-length, asynchronous optical packet that can be applied.

本発明は、このような目的を達成するために、第1の発明は、入力光パケット(有限長光パルス列)の先頭ビットに同期した信号を発生させるための光パケット先頭タイミング同期方法であって、入力光パケットを2分岐し、一方の光パケットをリセット信号発生手段に入力するとともに、当該リセット信号発生手段への入力に遅延するタイミングで他方の光パケットを同期信号発生手段に入力させる第1のステップと、前記一方の光パケットに基づいて前記リセット信号発生手段が発生したリセット信号により、前記同期信号発生手段の動作をリセットする第2のステップと、を備え、前記第2のステップにおけるリセット動作は、前記入力光パケット間のガードタイム内に実行されることを特徴とする。   In order to achieve such an object, the present invention provides an optical packet head timing synchronization method for generating a signal synchronized with a head bit of an input optical packet (finite length optical pulse train). The first optical packet is branched into two, and one optical packet is input to the reset signal generating means, and the other optical packet is input to the synchronization signal generating means at a timing delayed from the input to the reset signal generating means. And a second step of resetting the operation of the synchronization signal generating means by a reset signal generated by the reset signal generating means based on the one optical packet, and resetting in the second step The operation is performed within a guard time between the input optical packets.

好ましくは、前記第2のステップにおいて、前記リセット信号発生手段が備える光受信手段の応答の時定数(帯域の逆数)TRSは、前記光パケット内に含まれる最長ゼロ連続時間よりも長く且つ前記ガードタイムよりも短く設定されており、前記入力光パケットの各々に対応するリセット信号が1つずつ発生する。   Preferably, in the second step, the response time constant (reciprocal of band) TRS of the optical receiving means included in the reset signal generating means is longer than the longest zero continuous time included in the optical packet and the guard It is set shorter than the time, and one reset signal corresponding to each of the input optical packets is generated.

また、好ましくは、前記第2のステップにおいて、前記光受信手段で生成され前記光パケットの各々に対応する1つのステップ信号(矩形波信号)を、前記リセット信号発生手段が備えるパルス化手段により前記光パケットの各々に対応する1つのパルス信号に変換し、当該パルス信号を前記リセット信号として用いる。   Preferably, in the second step, one step signal (rectangular wave signal) generated by the optical receiving unit and corresponding to each of the optical packets is converted by the pulsing unit included in the reset signal generating unit. The signal is converted into one pulse signal corresponding to each optical packet, and the pulse signal is used as the reset signal.

さらに、好ましくは、前記第2のステップにおいて、前記光受信手段で生成され前記光パケットの各々に対応するステップ信号(矩形波信号)の信号列のうちのゼロ信号部分を前記リセット信号として用いる。   Further preferably, in the second step, a zero signal portion of a signal sequence of a step signal (rectangular wave signal) generated by the optical receiver and corresponding to each of the optical packets is used as the reset signal.

第2の発明は、入力光パケットの先頭ビットに同期した信号を発生させるための光パケット先頭タイミング同期方法であって、前記入力光パケットの入力に応じて同期信号発生手段から出力されるタイミング信号を2分岐する第1のステップと、前記2分岐されたタイミング信号の一方を出力信号とするとともに、他方のタイミング信号に所定の遅延を付与して前記同期信号発生手段のリセット信号とする第2のステップと、を備えていることを特徴とする。   A second invention is an optical packet head timing synchronization method for generating a signal synchronized with a head bit of an input optical packet, the timing signal output from the synchronization signal generating means in response to the input of the input optical packet A first step of branching into two, and one of the two branched timing signals is used as an output signal, and a predetermined delay is given to the other timing signal to serve as a reset signal for the synchronization signal generating means. These steps are provided.

第3の発明は、光パケット先頭タイミング同期装置であって、入力光パケットを2分岐する分岐手段と、当該2分岐された一方の光パケットが入力されるリセット信号発生手段および他方の光パケットが入力されるサンプルホールド(S/H)手段と、前記分岐手段と前記S/H手段との間に設けられた光遅延手段と、を備え、前記S/H手段は、前記他方の光パケットの先頭光パルスの受信により所定の電圧値をサンプルホールドした同期信号を発生するS/H手段であり、前記リセット信号発生手段は、前記一方の光パケットに基づくリセット信号を前記S/H手段に送信して前記S/H手段の動作をリセットするリセット信号発生手段であり、当該リセット動作は、前記入力光パケット間のガードタイム内に実行されるように構成されていることを特徴とする。   A third invention is an optical packet head timing synchronization device, comprising: a branching means for branching an input optical packet into two parts; a reset signal generating means for inputting one of the two branched optical packets; and the other optical packet. An input sample hold (S / H) means, and an optical delay means provided between the branching means and the S / H means, wherein the S / H means S / H means for generating a synchronization signal in which a predetermined voltage value is sampled and held by reception of a leading optical pulse, and the reset signal generating means transmits a reset signal based on the one optical packet to the S / H means. Reset signal generating means for resetting the operation of the S / H means, and the reset operation is configured to be executed within a guard time between the input optical packets. And said that you are.

好ましくは、前記リセット信号発生手段は光受信手段を備え、当該光受信手段の応答の時定数TRSは、前記光パケット内に含まれる最長ゼロ連続時間よりも長く且つ前記ガードタイムよりも短く設定され、前記入力光パケットの各々に対応するリセット信号が1つずつ発生するように構成されている。   Preferably, the reset signal generating means includes an optical receiving means, and a time constant TRS of response of the optical receiving means is set longer than the longest zero continuous time included in the optical packet and shorter than the guard time. The reset signal corresponding to each of the input optical packets is generated one by one.

また、好ましくは、前記光受信手段で生成され前記光パケットの各々に対応する1つのステップ信号(矩形波信号)を、前記リセット信号発生手段が備えるパルス化手段により前記光パケットの各々に対応する1つのパルス信号に変換し、当該パルス信号を前記リセット信号として用いる。   Preferably, one step signal (rectangular wave signal) generated by the optical receiving unit and corresponding to each of the optical packets is corresponded to each of the optical packets by the pulsing unit included in the reset signal generating unit. The signal is converted into one pulse signal, and the pulse signal is used as the reset signal.

また、好ましくは、前記光受信手段で生成され前記光パケットの各々に対応する1つのステップ信号(矩形波信号)を前記S/H手段のホールド信号とする一方、当該ステップ信号の信号列のゼロ信号部分を前記リセット信号として用いる。   Preferably, one step signal (rectangular wave signal) generated by the optical receiving means and corresponding to each of the optical packets is used as a hold signal for the S / H means, while the signal sequence of the step signal is zero. The signal portion is used as the reset signal.

また、好ましくは、前記パルス化手段は、反転出力および非反転出力を有する2出力型の電圧レベル識別回路と、2入力型のAND論理ゲート回路と、当該AND論理ゲート回路への2つの入力に異なった遅延を与える手段とを備えている。   Preferably, the pulsing means includes a two-output type voltage level identification circuit having an inverting output and a non-inverting output, a two-input type AND logic gate circuit, and two inputs to the AND logic gate circuit. Means for providing different delays.

さらに、好ましくは、前記S/H手段は、入力光パケットを光−電流変換する受光素子と、当該受光素子で発生した光電流を電荷としてホールドし出力電圧を発生するキャパシタと、当該ホールドされた電荷を放出してリセットするためのスイッチと、を備えている光伝導型のS/H回路である。   Further, preferably, the S / H means includes a light receiving element that performs light-current conversion of an input optical packet, a capacitor that holds a photoelectric current generated by the light receiving element as an electric charge and generates an output voltage, and the hold A photoconductive S / H circuit including a switch for discharging and resetting a charge.

本発明により、パケット長やパケットレートが時間的に変動する場合にも適用が可能な、任意長、非同期の光パケットに対応可能なリセット方法(光パケット先頭タイミング同期方法)およびその装置(光パケット先頭タイミング同期装置)を提供することが可能となる。   According to the present invention, a reset method (optical packet head timing synchronization method) that can be applied to an arbitrary length, asynchronous optical packet, and an apparatus (optical packet) that can be applied even when the packet length and packet rate fluctuate with time. It is possible to provide a head timing synchronization device.

以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の光パケット先頭タイミング同期方法、および、この方法に基づく本発明の光パケット先頭タイミング同期装置の構成を説明するための図である。本明細書において用いる「光パケット先頭タイミング同期装置」なる装置は、受信した光パケットの先頭ビットに同期した信号を発生する装置であり、図1に示した光パケット先頭タイミング同期装置10は、先頭タイミング同期信号発生回路11とリセット信号発生回路12とを備える構成とされている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of an optical packet head timing synchronization method of the present invention and an optical packet head timing synchronization device of the present invention based on this method. The device called “optical packet head timing synchronization device” used in this specification is a device that generates a signal synchronized with the head bit of the received optical packet. The optical packet head timing synchronization device 10 shown in FIG. The timing synchronization signal generation circuit 11 and the reset signal generation circuit 12 are provided.

この光パケット先頭タイミング同期装置10に入力した光パケットは2分岐され、その一方の光パケットを光遅延線13を介して先頭タイミング同期信号発生回路11に導くとともに、他方の光パケットをリセット信号発生回路12に導く。そして、リセット信号発生回路12からの出力信号を先頭タイミング同期信号発生回路11のリセット信号として用いるように構成されている。   The optical packet input to the optical packet head timing synchronizer 10 is branched into two, and one of the optical packets is guided to the head timing synchronization signal generation circuit 11 via the optical delay line 13 and the other optical packet is generated as a reset signal. Lead to circuit 12. The output signal from the reset signal generation circuit 12 is used as a reset signal for the head timing synchronization signal generation circuit 11.

入力された光パケットの2分岐部分(不図示)と先頭タイミング同期信号発生回路11との間に固定の光遅延線13を挿入する理由は、リセット信号発生回路12側への光パケットの入力タイミングが、先頭タイミング同期信号発生回路11側への光パケットの入力タイミングよりも、わずかに先行するように設定するためである。すなわち、光パケット先頭タイミング同期装置10に光パケットが入力されると、先頭タイミング同期信号発生回路11は、先ず、リセット信号発生回路12から送信されたリセット信号によりリセットされ、次に、このリセットに遅れて受信する光パケットによりタイミング信号を発生するという順序で動作することとなる。   The reason why the fixed optical delay line 13 is inserted between the bifurcated portion (not shown) of the input optical packet and the head timing synchronization signal generation circuit 11 is that the input timing of the optical packet to the reset signal generation circuit 12 side This is because the timing is set so as to slightly precede the input timing of the optical packet to the head timing synchronization signal generation circuit 11 side. That is, when an optical packet is input to the optical packet head timing synchronization device 10, the head timing synchronization signal generation circuit 11 is first reset by the reset signal transmitted from the reset signal generation circuit 12, and then the reset is performed. The operation is performed in the order that the timing signal is generated by the optical packet received late.

従って、光パケットが如何なるタイミングで先頭タイミング同期信号発生回路11に到来しても、リセット動作は、光パケット間のガードタイム内(すなわち、光パケットの先頭光パルスを受信する前であり、かつ、1つ前に入力した光パケットの最終光パルスを受信した後に相当する時間内)で必ず実行されることとなり、同期光パケット列の入力に対してはもちろんのこと、非同期光パケット列の入力に対しても正しく回路動作させることが可能となる。   Therefore, no matter what timing the optical packet arrives at the leading timing synchronization signal generating circuit 11, the reset operation is within the guard time between the optical packets (that is, before receiving the leading optical pulse of the optical packet, and It is always executed within the time corresponding to the last optical pulse of the optical packet input immediately before, and not only for the input of the synchronous optical packet sequence but also for the input of the asynchronous optical packet sequence. Even in this case, the circuit can be operated correctly.

図2は、このような先頭タイミング同期信号発生回路11として用いることが可能な光伝導型サンプルホールド(S/H)回路の構成例を説明するための図である。この光伝導型S/H回路20は、光パケットの先頭ビットの受信により発生した光電流でホールドキャパシタ21を充電し、電荷をホールドすることによりステップ状の電気信号を発生する回路である。   FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration example of a photoconductive sample-and-hold (S / H) circuit that can be used as such a head timing synchronization signal generating circuit 11. The photoconductive S / H circuit 20 is a circuit that charges a hold capacitor 21 with a photocurrent generated by reception of the first bit of an optical packet and generates a stepped electric signal by holding the charge.

この光伝導型S/H回路20の出力信号の立ち上がりタイミングは、入力パケットの先頭ビットに正確に(数ピコ秒の精度で)同期しており、また、ステップ信号の発生により回路の動作は第2パルス以降の後続ビットにはいっさい影響されない。このため、図2に示すように、この光伝導型S/H回路20単体で、先頭タイミング同期信号発生回路11として用いることができる。   The rising timing of the output signal of the photoconductive S / H circuit 20 is accurately synchronized (with an accuracy of a few picoseconds) to the first bit of the input packet. It is not affected at all by subsequent bits after 2 pulses. Therefore, as shown in FIG. 2, the photoconductive S / H circuit 20 alone can be used as the leading timing synchronization signal generating circuit 11.

また、立ち上がり検出型パルス化回路と半導体レーザとの組み合わせにより、光パルス出力形の先頭タイミング同期信号発生回路を構成することもできる。   Further, a head timing synchronization signal generation circuit of an optical pulse output type can be configured by a combination of a rising edge detection type pulsing circuit and a semiconductor laser.

図3は、このような構成の先頭タイミング同期信号発生回路の例を説明するための図である。この先頭タイミング同期信号発生回路は、光伝導型S/H回路31と立ち上がり検出型パルス化回路32と半導体レーザ33とをこの順序で接続して構成されており、光伝導型S/H回路31から出力されるステップ状電気信号が立ち上がり検出型パルス化回路32に入力され、立ち上がり検出型パルス化回路32から出力されるパルス状変調信号が半導体レーザ33に入力される。そして、半導体レーザ33からは、入力光パケットの第1ビットと一定時間遅延Tdを有する単一パルス出力が出力される。   FIG. 3 is a diagram for explaining an example of the leading timing synchronization signal generating circuit having such a configuration. This leading timing synchronization signal generation circuit is configured by connecting a photoconductive S / H circuit 31, a rising detection pulse circuit 32, and a semiconductor laser 33 in this order. Is input to the rising detection pulse generator 32, and the pulsed modulation signal output from the rise detection pulse converter 32 is input to the semiconductor laser 33. The semiconductor laser 33 outputs a single pulse output having the first bit of the input optical packet and a fixed time delay Td.

なお、図2や図3に示した、光伝導型S/H回路の構成例、および、光伝導型S/H回路の先頭タイミング同期信号発生回路への適用例は、特許文献1および特許文献2に記載されている。   The configuration example of the photoconductive S / H circuit and the application example of the photoconductive S / H circuit to the leading timing synchronization signal generation circuit shown in FIGS. 2 and 3 are disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2.

ところで、光伝導型S/H回路等のステップ信号発生回路を、光パケット先頭タイミング同期装置に適用するには、光パケットの入力により発生したステップ信号を、次の光パケットが到来するまでのガードタイム中にリセットする必要がある。仮に、パケットレート(各パケットの先頭ビット間の時間間隔)が固定の同期系パケット列のみを処理する場合には、例えば、図3の構成において発生する光パケットごと単一のパルス信号を、あらかじめ定められたパケット間隔に対応させて一定時間遅延させた後に、リセット信号として用いるリセット方法が考えられる。   By the way, in order to apply a step signal generation circuit such as a photoconductive S / H circuit to the optical packet head timing synchronization device, the step signal generated by the input of the optical packet is guarded until the next optical packet arrives. Must be reset during time. If only a synchronous packet sequence with a fixed packet rate (time interval between the first bits of each packet) is processed, for example, a single pulse signal for each optical packet generated in the configuration of FIG. A reset method that can be used as a reset signal after a predetermined time delay corresponding to a predetermined packet interval is conceivable.

図4は、このようなリセット方法を説明するための光パケット先頭タイミング同期装置の構成概念図で、この光パケット先頭タイミング同期装置40は、光パケットを分岐することなく先頭タイミング同期信号発生回路41に入力し、先頭タイミング同期信号発生回路41からの出力を2分岐してその一方を遅延装置42を介して先頭タイミング同期信号発生回路41にフィードバックして先頭タイミング同期信号発生回路41のリセット信号とする構成とされている。   FIG. 4 is a conceptual diagram of the configuration of an optical packet head timing synchronizer for explaining such a reset method. The optical packet head timing synchronizer 40 includes a head timing synchronization signal generation circuit 41 without branching the optical packet. And the output from the head timing synchronization signal generation circuit 41 is branched into two, and one of them is fed back to the head timing synchronization signal generation circuit 41 via the delay device 42 and the reset signal of the head timing synchronization signal generation circuit 41 is received. It is supposed to be configured.

しかし、このリセット方法では、パケットレートが時間的に変動する非同期の光パケット列に対応することはできない。既に説明したように、図1に示した光パケット先頭タイミング同期装置10が、入力光パケットを2分岐し、その一方の光パケットを光遅延線13を介して先頭タイミング同期信号発生回路11に導くとともに、他方の光パケットをリセット信号発生回路12に導き、リセット信号発生回路12からの出力信号を先頭タイミング同期信号発生回路11のリセット信号として用いるように構成されているのは、非同期の光パケット列に対応可能とするためである。   However, this reset method cannot cope with an asynchronous optical packet sequence in which the packet rate varies with time. As described above, the optical packet head timing synchronization device 10 shown in FIG. 1 branches the input optical packet into two, and guides one of the optical packets to the head timing synchronization signal generation circuit 11 via the optical delay line 13. At the same time, the other optical packet is guided to the reset signal generation circuit 12 and the output signal from the reset signal generation circuit 12 is used as the reset signal for the head timing synchronization signal generation circuit 11. This is to make it possible to handle columns.

図5および図6は、本発明の光パケット先頭タイミング同期装置に用いられるリセット信号発生回路の第1および第2の構成概念図である。図5に示した第1の構成のリセット信号発生回路50は、応答の時定数(帯域の逆数)がTRSの値をもつ光受信回路51と立ち上がり検出型パルス化回路52とを直列に接続して構成されており、図6に示した第2の構成のリセット信号発生回路60は、時定数TRSの光受信回路61とレベル識別回路62とを直列に接続して構成されている。   FIGS. 5 and 6 are first and second conceptual diagrams of the reset signal generating circuit used in the optical packet head timing synchronization apparatus of the present invention. The reset signal generation circuit 50 having the first configuration shown in FIG. 5 includes an optical reception circuit 51 having a response time constant (reciprocal of band) having a value of TRS and a rising detection type pulse circuit 52 connected in series. The reset signal generation circuit 60 of the second configuration shown in FIG. 6 is configured by connecting an optical reception circuit 61 having a time constant TRS and a level identification circuit 62 in series.

立ち上がり検出型パルス化回路52は、例えば、図7に示した構成とすることが可能である。すなわち、この立ち上がり検出型パルス化回路52は、入力信号が入力されるレベル識別回路71と出力信号を出力するAND論理回路72とが2本の信号線で接続され、その一方の信号線は非反転出力を送信し、他方の信号線は電気遅延線73が挿入されて反転出力を送信するように構成されている。なお、図7に示した構成のパルス化回路を用いる場合には、第1の構成の回路は、第2の構成の回路をも包含するものとなる。   The rising edge detection type pulsing circuit 52 can be configured as shown in FIG. 7, for example. That is, in the rising detection type pulsing circuit 52, a level identification circuit 71 to which an input signal is input and an AND logic circuit 72 to output an output signal are connected by two signal lines, and one of the signal lines is not connected. An inverted output is transmitted, and the other signal line is configured to transmit an inverted output with an electrical delay line 73 inserted. In the case of using the pulse forming circuit having the configuration shown in FIG. 7, the circuit having the first configuration includes the circuit having the second configuration.

時定数TRSを、光パケット内に含まれる最長のゼロ連続時間よりも長くなるように、かつ、光パケット同士の間に設けられるどのガードタイムよりも短くなるように設定した場合は、これらのリセット信号発生回路の動作波形は図8で示すようになる。   If the time constant TRS is set to be longer than the longest zero continuous time included in the optical packet and shorter than any guard time provided between the optical packets, these resets are performed. The operation waveform of the signal generation circuit is as shown in FIG.

図8(a)は、入力光パケットの波形であり、ここでは、パケット長およびパケット間隔がまちまちな、3つのパケットが入力される場合を図示している。また、最長のゼロビット連続が第1の入力パケット内にあるとともに、最短のガードタイムが第1および第2の入力パケット間のガードタイムである場合が図示されている。   FIG. 8A shows a waveform of an input optical packet, and here, a case where three packets having different packet lengths and packet intervals are input is illustrated. Further, the case where the longest zero bit sequence is in the first input packet and the shortest guard time is the guard time between the first and second input packets is illustrated.

図8(b)は、図8(a)に示した入力パケット列に対する、時定数TRSの光受信回路の出力を示している。光受信回路は、パケット内の光パルスを受けると信号を発生し、発生した信号は、光パルス入力のない期間中(パケット内のゼロビット入力中およびガードタイム中)に、時定数TRSで減衰する。上述したTRSの設定により、任意のガードタイムにおける信号の減衰は、どのパケット入力中の信号の減衰よりも大きくなる。言い換えると、任意のガードタイムにおける出力信号の最低レベルは、どのパケット入力中の出力信号の最低レベルよりも小さくなる。従って、後段の電圧識別回路の識別レベルを適当に設定することにより、1個の入力光パケットに対して、1個の、各パケットの入力期間中持続する矩形波信号を得ることができる。   FIG. 8B shows the output of the optical receiver circuit with the time constant TRS for the input packet sequence shown in FIG. The optical receiving circuit generates a signal when receiving an optical pulse in the packet, and the generated signal is attenuated by a time constant TRS during a period in which no optical pulse is input (during zero bit input and guard time in the packet). . With the above-described TRS setting, the signal attenuation at an arbitrary guard time is greater than the signal attenuation during any packet input. In other words, the minimum level of the output signal at any guard time is smaller than the minimum level of the output signal during any packet input. Accordingly, by appropriately setting the identification level of the voltage identification circuit at the subsequent stage, one rectangular wave signal that lasts for the input period of each packet can be obtained for one input optical packet.

図8(c)および図8(d)は、この矩形波信号を示す図である。これらは、各々、電圧レベル識別回路からの非反転出力(図8(c))および反転出力(図8(d))に相当する。図中に示されるように、この矩形波信号の持続時間は、およそ、各パケットの持続時間に時定数TRSを加えた値となる。図6で示した第2の構成のリセット信号発生回路は、この図8(c)または図8(d)の矩形波信号を出力とする。   FIG. 8C and FIG. 8D are diagrams showing this rectangular wave signal. These correspond to the non-inverted output (FIG. 8C) and the inverted output (FIG. 8D) from the voltage level identification circuit, respectively. As shown in the figure, the duration of this rectangular wave signal is approximately a value obtained by adding the time constant TRS to the duration of each packet. The reset signal generation circuit having the second configuration shown in FIG. 6 outputs the rectangular wave signal shown in FIG. 8C or FIG. 8D.

図8(e)は、識別回路からの非反転出力信号の立ち上がりを検出したパルス信号を示す図である。出力パルス幅は適当に設定され、この図中ではTWRSと表示されている。上述したTRSの設定により、この図8(e)で示されているパルス信号は、1個の入力光パケットに対して1個ずつ発生し、パルス幅TWRSの電気パルス列を形成する。   FIG. 8E is a diagram illustrating a pulse signal in which the rising edge of the non-inverted output signal from the identification circuit is detected. The output pulse width is set appropriately, and is indicated as TWRS in this figure. Due to the above-described TRS setting, one pulse signal shown in FIG. 8 (e) is generated for each input optical packet to form an electric pulse train having a pulse width TWRS.

図9は、第1の構成のリセット信号発生回路50と光伝導型S/H回路20とを用いて構成した光パケット先頭タイミング同期装置90の構成(および入出力波形)を説明するための図であり、図10は、この装置構成におけるタイミングチャートを説明するための図である。なお、この装置構成では、図8(e)に示した波形のパルス信号をリセット信号として用いることとしている。   FIG. 9 is a diagram for explaining the configuration (and input / output waveforms) of the optical packet head timing synchronization device 90 configured using the reset signal generation circuit 50 and the photoconductive S / H circuit 20 of the first configuration. FIG. 10 is a diagram for explaining a timing chart in this apparatus configuration. In this device configuration, the pulse signal having the waveform shown in FIG. 8E is used as the reset signal.

この光パケット先頭タイミング同期装置90の正常動作の条件は、各ガードタイムごとに、その期間中において、リセット動作(ホールドされた電荷を放電するリセット用FET(図2参照)へのリセット信号の供給)が開始され、かつ、終了されることである。図9において、ti、trsおよびtsは、各々、光伝導型S/H回路20への光パケットの入力タイミング、リセット開始タイミングおよび光伝導型S/H回路20のセットタイミングを示しており、τ1は、光伝導型S/H回路20の前に挿入される固定光遅延線13での遅延値を示している。   The condition for normal operation of the optical packet head timing synchronization device 90 is that a reset signal is supplied to a reset FET (see FIG. 2) that discharges the held charges during each guard time. ) Starts and ends. In FIG. 9, ti, trs, and ts indicate the input timing of the optical packet to the photoconductive S / H circuit 20, the reset start timing, and the set timing of the photoconductive S / H circuit 20, respectively. Indicates the delay value in the fixed optical delay line 13 inserted before the photoconductive S / H circuit 20.

このとき、上述のTWRSおよびτ1を以下のように設定しておく。すなわち、TWRSは最短ガードタイムよりも短く設定し、τ1はτ1=TWRS+Δ(Δは微小な正値)となるように設定する。これらの設定により、1つ前の光パケット受信により発生したステップ信号は、その最終光パルスの受信後のガードタイム中、時刻trsにリセットされ、かつ、ti=trs+τ1=trs+TWRS+Δとなるから、リセット動作は光パケットの先頭光パルスの受信直前に終了することとなる。   At this time, the above-described TWRS and τ1 are set as follows. That is, TWRS is set to be shorter than the shortest guard time, and τ1 is set to be τ1 = TWRS + Δ (Δ is a minute positive value). With these settings, the step signal generated by the reception of the previous optical packet is reset at time trs during the guard time after reception of the final optical pulse, and ti = trs + τ1 = trs + TWRS + Δ. Ends immediately before reception of the first optical pulse of the optical packet.

このリセット動作は、光パケットが到来するごとに、そのパケット自身に基づいて発生される信号により自動的に実行されるため、非同期パケット列の入力に対しても、装置は正常に動作する。   Since this reset operation is automatically executed by a signal generated based on the packet itself every time an optical packet arrives, the apparatus operates normally even when an asynchronous packet sequence is input.

なお、図10において、SおよびRは、各々、セットおよびリセットを表している。S/H回路を例に説明すると、リセット状態とは、上述のように、電荷を放電するためのFETが通電されている状態(FETのゲートがオープンされている状態)であり、セット状態とは、FETに電流が流れない状態(FETのゲートがクローズされ、S/H回路が電荷ホールドすることの可能な状態)である。この図に示すように、上述の「リセット動作の終了」は、「セット動作の開始」と同義であり、S/H回路は、ガードタイム中に、リセットされ、更に、セットされ、その直後に、光パケットを受けてステップ信号を発生することとなる。   In FIG. 10, S and R represent set and reset, respectively. The S / H circuit will be described as an example. The reset state is a state in which the FET for discharging electric charges is energized (a state in which the gate of the FET is opened) as described above. Is a state in which no current flows through the FET (a state where the gate of the FET is closed and the S / H circuit can hold the charge). As shown in this figure, “end of reset operation” described above is synonymous with “start of set operation”, and the S / H circuit is reset during the guard time, further set, and immediately after that. In response to the optical packet, a step signal is generated.

ここでは、リセット信号発生回路における信号の遅延時間を無視しているが、これは、ほぼ一定の値である。例えば、TRSを1ナノ秒に設定したリセット信号発生回路においては、その遅延時間の不確定さを高々100ピコ秒以下とできる。従って、実際に回路を動作させるにあたっては、この「リセット信号発生回路の遅延時間+不確定分」をτ1に付加することにより、回路は正常に動作する。   Here, the delay time of the signal in the reset signal generation circuit is ignored, but this is a substantially constant value. For example, in a reset signal generation circuit in which TRS is set to 1 nanosecond, the uncertainty of the delay time can be at most 100 picoseconds. Therefore, when the circuit is actually operated, the circuit operates normally by adding “delay time of reset signal generation circuit + indeterminate amount” to τ1.

図11は、第2の構成のリセット信号発生回路60と光伝導型S/H回路20とを用いて構成した光パケット先頭タイミング同期装置100の構成(および入出力波形)を説明するための図であり、図12は、この装置構成におけるタイミングチャートを説明するための図である。   FIG. 11 is a diagram for explaining the configuration (and input / output waveforms) of the optical packet head timing synchronization apparatus 100 configured using the reset signal generation circuit 60 and the photoconductive S / H circuit 20 of the second configuration. FIG. 12 is a diagram for explaining a timing chart in this apparatus configuration.

この光パケット先頭タイミング同期装置100の正常動作の条件も、各ガードタイムごとに、その期間中において、リセット動作が開始され、かつ、終了されることである。なお、この装置構成では、図8(d)に示した波形の矩形波信号をセット信号として用いることとしている。   The normal operation condition of the optical packet head timing synchronization apparatus 100 is that the reset operation is started and ended during each period of each guard time. In this apparatus configuration, a rectangular wave signal having the waveform shown in FIG. 8D is used as a set signal.

既に説明したように、この矩形波信号は各パケットの入力期間中持続する信号であり、パケット入力のないガードタイム中は自動的に減衰・消滅する信号である。従って、この矩形波信号(図8(d)ではゼロレベル部分)をセット信号として用いる(換言すれば、矩形波信号の時間的に途切れた部分をリセット信号として用いる)ことにより、パケット入力のないガードタイム中は、回路は常時リセットされた状態で待機している。   As already described, this rectangular wave signal is a signal that persists during the input period of each packet, and is a signal that automatically attenuates and disappears during a guard time when there is no packet input. Therefore, by using this rectangular wave signal (the zero level portion in FIG. 8D) as a set signal (in other words, using a portion of the rectangular wave signal that is interrupted in time as a reset signal), there is no packet input. During the guard time, the circuit always stands by in a reset state.

図11において、τ2は、光伝導型S/H回路20の前に挿入される固定光遅延線13での遅延値を示している。この時、τ2をτ2=Δ(Δは微小な正値)と設定する。この設定により、待機状態において光パケットが到来すると、まず、光伝導型S/H回路20はリセット信号発生回路60からの信号を受け、常時リセット状態からセット状態(S/H回路が電荷ホールドすることの可能な状態)にスイッチングされる。この直後に、光伝導型S/H回路20は光パケットの先頭光パルスを受信し、ステップ信号の発生を行う。   In FIG. 11, τ 2 indicates a delay value in the fixed optical delay line 13 inserted before the photoconductive S / H circuit 20. At this time, τ2 is set to τ2 = Δ (Δ is a minute positive value). With this setting, when an optical packet arrives in the standby state, first, the photoconductive S / H circuit 20 receives a signal from the reset signal generation circuit 60, and from the reset state to the set state (the S / H circuit holds the charge). Can be switched). Immediately after this, the photoconductive S / H circuit 20 receives the leading optical pulse of the optical packet and generates a step signal.

光受信回路の時定数TRSはガードタイムより短く設定されているため、パケットが終焉すると、次のパケットが到来するまでのガードタイム中に、光受信回路からのセット信号が途切れ、S/H回路は自動的に常時リセットの状態に戻る。これにより動作が完結する。このように、この構成におけるリセット動作は、光パケットの終焉とともに自動的に行われ、また、セット動作は、到来したパケット自身を元とした信号を用いて自動的に実行される。従って、非同期パケット列の入力に対しても、装置は正常に動作する。   Since the time constant TRS of the optical receiving circuit is set shorter than the guard time, when the packet ends, the set signal from the optical receiving circuit is interrupted during the guard time until the next packet arrives, and the S / H circuit Automatically returns to the always reset state. This completes the operation. Thus, the reset operation in this configuration is automatically performed with the end of the optical packet, and the set operation is automatically performed using a signal based on the incoming packet itself. Therefore, the apparatus operates normally even when an asynchronous packet sequence is input.

なお、ここでも、リセット信号発生回路における信号の遅延時間を無視しているが、これは、ほぼ一定の値である。上記と同様に、例えば、TRSを1ナノ秒に設定したリセット信号発生回路においては、その遅延時間の不確定さを高々100ピコ秒以下とできる。従って、実際に回路を動作させるにあたっては、この「リセット信号発生回路の遅延時間+不確定分」をτ2に付加することにより、回路は正常に動作する。   In this case as well, the signal delay time in the reset signal generation circuit is ignored, but this is a substantially constant value. Similarly to the above, for example, in the reset signal generation circuit in which TRS is set to 1 nanosecond, the uncertainty of the delay time can be set to 100 picoseconds or less at most. Therefore, in actual operation of the circuit, the circuit operates normally by adding “delay time of reset signal generation circuit + indeterminate amount” to τ2.

ハイインピーダンス型の時定数TRSの光受信回路を用いて、図6に示した第2の構成のリセット信号発生回路を構成した。図13は、このハイインピーダンス型の時定数TRSの光受信回路の構成を説明するための図で、この図において、Cpdは受光素子の容量、Rは負荷抵抗、Ciは出力バッファ回路の入力容量、V1とV2は電源電圧を表している。この回路構成における時定数TRSは、およそRと(Cpd+Ci)の積に等しい。但し、「10%・90%の遷移時間」でTRSを定義する場合は、この積のおよそ2.2倍の値となる。   The reset signal generation circuit having the second configuration shown in FIG. 6 is configured using a high impedance type optical receiver circuit having a time constant TRS. FIG. 13 is a diagram for explaining the configuration of this high-impedance type time constant TRS optical receiver circuit. , V1 and V2 represent power supply voltages. The time constant TRS in this circuit configuration is approximately equal to the product of R and (Cpd + Ci). However, when defining TRS with “10% / 90% transition time”, the value is approximately 2.2 times this product.

ここでは、ビットレート40Gbit/sの任意長非同期パケット列に対応できるように、(Cpd+Ci)を約0.1pF(ピコファラッド)に、Rを約10kΩ(キロオーム)に設定し、時定数TRSを約1ナノ秒とした。この時定数の設定により、最長で40bit程度の(持続時間約1ナノ秒の)連続するゼロビットを含む、40Gbit/s光パケットを扱うことができる。また、前述したように、このリセット信号発生回路が出力する矩形波セット信号は、およそ、各パケットの持続時間に時定数TRS(1ナノ秒)を加えた時間幅をもつため、パケット間のガードタイムが2ナノ秒程度以上与えられれば、リセット信号の時間幅を1ナノ秒程度以上確保することができる。このリセット信号の時間幅は、S/H回路を完全にリセットするのに充分である。   Here, (Cpd + Ci) is set to about 0.1 pF (picofarad), R is set to about 10 kΩ (kiloohms), and the time constant TRS is set to about about an arbitrary length asynchronous packet sequence with a bit rate of 40 Gbit / s. One nanosecond was set. By setting this time constant, it is possible to handle 40 Gbit / s optical packets including continuous zero bits of about 40 bits at the longest (duration of about 1 nanosecond). Further, as described above, the rectangular wave set signal output from the reset signal generation circuit has a time width obtained by adding the time constant TRS (1 nanosecond) to the duration of each packet. If the time is given about 2 nanoseconds or more, the time width of the reset signal can be secured about 1 nanosecond or more. The time width of this reset signal is sufficient to completely reset the S / H circuit.

以上により、任意長非同期の40Gbit/sパケット列に対応可能なリセット信号発生回路が構成された。なお、レベル識別回路には、10Gbit/s対応のGaAs−IC(Integrated Circuit)を用いた。   As described above, a reset signal generation circuit capable of handling an arbitrary length asynchronous 40 Gbit / s packet sequence is configured. Note that a GaAs-IC (Integrated Circuit) compatible with 10 Gbit / s was used for the level identification circuit.

一方、上記のリセット信号発生回路と組み合わせて用いる、先頭タイミング同期信号発生回路を以下のように構成した。先ず、図2に示した構成の光伝導型S/H回路を、1.55ミクロン帯に感度をもつInGaAsを光吸収層としたMSM−PD(Metal-Semiconductor Metal Photodetector)、キャパシタ、およびFET(Field-effect Transistor)からなる、InP基板上のモノリシック集積回路として作製した。ここで、FETはリセット用のスイッチ、および、キャパシタ電圧を外部に取り出すための出力バッファを構成するのに用いた。   On the other hand, the head timing synchronization signal generation circuit used in combination with the reset signal generation circuit is configured as follows. First, the photoconductive S / H circuit having the configuration shown in FIG. 2 is constructed from an MSM-PD (Metal-Semiconductor Metal Photodetector), a capacitor, and an FET (FET) using InGaAs having a sensitivity in the 1.55 micron band as a light absorption layer. It was fabricated as a monolithic integrated circuit on an InP substrate made of a field-effect transistor. Here, the FET is used to constitute a reset switch and an output buffer for taking out the capacitor voltage to the outside.

「モノリシック集積」とすることにより、MSM−PDに対する寄生容量をほとんどゼロとでき、この低容量化により、S/H回路の感度として、1パルス当り0.5ピコジュールの高感度の値を得ることができた。すなわち、先頭ビットのエネルギーが0.5ピコジュール以上であれば、第2パルス以降に無関係に、±2ピコ秒以内の高いタイミング精度でステップ信号を発生することができた。   By adopting “monolithic integration”, the parasitic capacitance with respect to MSM-PD can be made almost zero, and by this low capacitance, a high sensitivity value of 0.5 picojoule per pulse is obtained as the sensitivity of the S / H circuit. I was able to. That is, if the energy of the first bit is 0.5 picojoules or more, a step signal can be generated with high timing accuracy within ± 2 picoseconds regardless of the second pulse and thereafter.

次に、このS/H回路を用いて、図3に示す、光パルス発生型の先頭タイミング同期信号発生回路を構成した。ここで、立ち上がり検出型パルス化回路の構成は、図7に示す構成とし、レベル識別回路とAND論理回路には、共に、10Gbit/s対応のGaAs−IC(Integrated Circuit)を用いた。これにより、立ち上がり時間と立下がり時間が共に40ps以下の電気パルスを発生することができた。半導体レーザダイオードは、DFB(Distributed Feedback)レーザを用いた。これにより、入力光パケットの先頭ビットに対して、±2ピコ秒の精度でタイミング同期した、パルス幅10ピコ秒の単一光パルスを発生することができた。   Next, using this S / H circuit, an optical pulse generation type head timing synchronization signal generation circuit shown in FIG. 3 was constructed. Here, the configuration of the rising detection type pulsing circuit is as shown in FIG. 7, and a GaAs-IC (Integrated Circuit) corresponding to 10 Gbit / s is used for both the level identification circuit and the AND logic circuit. As a result, an electric pulse having a rise time and a fall time of 40 ps or less could be generated. As the semiconductor laser diode, a DFB (Distributed Feedback) laser was used. As a result, it was possible to generate a single optical pulse having a pulse width of 10 picoseconds, timing synchronized with the accuracy of ± 2 picoseconds with respect to the first bit of the input optical packet.

このようなリセット信号発生回路の使用により、パケット間のガードタイムが2ナノ秒以上確保される限り、40Gbit/sパケットの入力タイミングが如何なるものであっても、また、パケット長が如何なるものであっても、さらには、パケット内に40bit程度の連続するゼロビットが含まれていても、タイミング光パルスは正常に発生された。   By using such a reset signal generation circuit, as long as a guard time between packets of 2 nanoseconds or more is secured, whatever the input timing of a 40 Gbit / s packet is, and what the packet length is. In addition, the timing light pulse is normally generated even if the packet includes continuous zero bits of about 40 bits.

本実施例においては、時定数TRSの光受信回路の構成として、図13のようなハイインピーダンス型の回路を用い、光受光部のCR時定数を調整することによりTRSの設定を行ったが、同じ回路構成を用いる場合であっても、後段のバッファ回路の帯域を調整することにより、本発明の目的に適う受信回路を構成することができる。また、図14のような負帰還型の回路やその他の構成の回路を用いることも可能である。   In the present embodiment, the configuration of the optical receiver circuit having the time constant TRS is a high impedance type circuit as shown in FIG. 13, and the TRS is set by adjusting the CR time constant of the light receiving unit. Even when the same circuit configuration is used, a receiving circuit suitable for the object of the present invention can be configured by adjusting the band of the buffer circuit in the subsequent stage. It is also possible to use a negative feedback type circuit as shown in FIG. 14 or a circuit having another configuration.

上記の実施例においては、光パケットのビットレートを40Gbit/sとしたが、ビットレートはこれに限らない。また、上記の実施例においては、パケットおよびパケット列のフォーマットを、パケット内に含まれる連続ゼロビット数が40程度以下、パケット間のガードタイムが2ナノ秒程度以上、としたが、これらはパケットのビットレートに依存し、また、相互にも依存しあう量(許容する連続ゼロビット数を制限すればより短いガードタイムが許容される)であり、フォーマットはこれに限らない。   In the above embodiment, the bit rate of the optical packet is 40 Gbit / s, but the bit rate is not limited to this. In the above embodiment, the format of the packet and the packet string is such that the number of consecutive zero bits included in the packet is about 40 or less and the guard time between packets is about 2 nanoseconds or more. The amount depends on the bit rate and also depends on each other (a shorter guard time is allowed if the number of consecutive zero bits allowed is limited), and the format is not limited to this.

以上説明したように、本発明により、ステップ信号の発生を利用したパケット同期方法を実行する際に必要な、ステップ信号のリセット方法および装置が提供される。特に、パケット長やパケットレートが時間的に変動する場合にも適用が可能な、任意長、非同期の光パケットに対応可能なリセット方法(光パケット先頭タイミング同期方法)およびその装置(光パケット先頭タイミング同期装置)を提供することが可能となる。これにより、40Gbit/sを超える高速非同期任意長バースト光パケットの処理が可能となり、大容量光パケットスイッチネットワークの構築に寄与することができる。   As described above, the present invention provides a step signal reset method and apparatus necessary for executing a packet synchronization method using generation of a step signal. In particular, a reset method (optical packet head timing synchronization method) and an apparatus (optical packet head timing) that can be applied to any length, asynchronous optical packet, which can be applied even when the packet length and packet rate fluctuate with time. Synchronization device) can be provided. As a result, high-speed asynchronous arbitrary length burst optical packets exceeding 40 Gbit / s can be processed, which can contribute to the construction of a large-capacity optical packet switch network.

本発明は、任意長、非同期の光パケットに対応可能なリセット方法(光パケット先頭タイミング同期方法)およびその装置(光パケット先頭タイミング同期装置)の提供を可能とする。   The present invention makes it possible to provide a reset method (optical packet head timing synchronization method) and an apparatus (optical packet head timing synchronization device) that can handle optical packets of any length and asynchronously.

本発明の光パケット先頭タイミング同期装置の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the optical packet head timing synchronization apparatus of this invention. 先頭タイミング同期信号発生回路の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example of a head timing synchronizing signal generation circuit. 先頭タイミング同期信号発生回路の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example of a head timing synchronizing signal generation circuit. 光パケット先頭タイミング同期装置の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example of an optical packet head timing synchronization apparatus. 第1の構成のリセット信号発生回路を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the reset signal generation circuit of a 1st structure. 第2の構成のリセット信号発生回路を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the reset signal generation circuit of a 2nd structure. 立ち上がり検出型パルス化回路の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example of a rise detection type | mold pulse-forming circuit. リセット信号発生回路の動作波形を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation | movement waveform of a reset signal generation circuit. 光パケット先頭タイミング同期装置の構成(および入出力波形)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure (and input / output waveform) of an optical packet head timing synchronizer. 光パケット先頭タイミング同期装置の動作タイミングチャートである。It is an operation | movement timing chart of an optical packet head timing synchronizer. 光パケット先頭タイミング同期装置の構成(および入出力波形)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure (and input / output waveform) of an optical packet head timing synchronizer. 光パケット先頭タイミング同期装置の動作タイミングチャートである。It is an operation | movement timing chart of an optical packet head timing synchronizer. 時定数TRSの光受信回路の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example of the optical receiver circuit of the time constant TRS. 時定数TRSの光受信回路の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example of the optical receiver circuit of the time constant TRS.

符号の説明Explanation of symbols

10、40、90、100 光パケット先頭タイミング同期装置
11、41 先頭タイミング同期信号発生回路
12、50、60 リセット信号発生回路
13 光遅延線
20 光伝導型S/H回路
21 ホールドキャパシタ
31 光伝導型S/H回路
32 立ち上がり検出型パルス化回路
33 半導体レーザ
42 遅延装置
51、61 光受信回路
52 立ち上がり検出型パルス化回路
62 レベル識別回路
71 レベル識別回路
72 AND論理回路
73 電気遅延線
10, 40, 90, 100 Optical packet head timing synchronization device 11, 41 Head timing synchronization signal generation circuit 12, 50, 60 Reset signal generation circuit 13 Optical delay line 20 Photoconductive S / H circuit 21 Hold capacitor 31 Photoconductive type S / H circuit 32 Rising detection type pulsing circuit 33 Semiconductor laser 42 Delay devices 51, 61 Optical receiving circuit 52 Rising detection type pulsing circuit 62 Level identification circuit 71 Level identification circuit 72 AND logic circuit 73 Electrical delay line

Claims (11)

入力光パケット(有限長光パルス列)の先頭ビットに同期した信号を発生させるための光パケット先頭タイミング同期方法であって、
前記入力光パケットを2分岐し、一方の光パケットをリセット信号発生手段に入力するとともに、当該リセット信号発生手段への入力に遅延するタイミングで他方の光パケットを同期信号発生手段に入力させる第1のステップと、
前記一方の光パケットに基づいて前記リセット信号発生手段が発生したリセット信号により、前記同期信号発生手段の動作をリセットする第2のステップと、を備え、
前記第2のステップにおけるリセット動作は、前記入力光パケット間のガードタイム内に実行されることを特徴とする光パケット先頭タイミング同期方法。
An optical packet head timing synchronization method for generating a signal synchronized with the head bit of an input optical packet (finite length optical pulse train),
The first optical packet is branched into two, one optical packet is input to the reset signal generating means, and the other optical packet is input to the synchronization signal generating means at a timing delayed from the input to the reset signal generating means. And the steps
A second step of resetting the operation of the synchronization signal generating means by a reset signal generated by the reset signal generating means based on the one optical packet;
The optical packet head timing synchronization method, wherein the reset operation in the second step is executed within a guard time between the input optical packets.
前記第2のステップにおいて、
前記リセット信号発生手段が備える光受信手段の応答の時定数(帯域の逆数)TRSは、前記光パケット内に含まれる最長ゼロ連続時間よりも長く且つ前記ガードタイムよりも短く設定されており、前記入力光パケットの各々に対応するリセット信号が1つずつ発生することを特徴とする請求項1に記載の光パケット先頭タイミング同期方法。
In the second step,
The response time constant (reciprocal of band) TRS of the optical receiving means provided in the reset signal generating means is set longer than the longest zero continuous time included in the optical packet and shorter than the guard time, 2. The method according to claim 1, wherein one reset signal corresponding to each of the input optical packets is generated.
前記第2のステップにおいて、
前記光受信手段で生成され前記光パケットの各々に対応する1つのステップ信号(矩形波信号)を、前記リセット信号発生手段が備えるパルス化手段により前記光パケットの各々に対応する1つのパルス信号に変換し、当該パルス信号を前記リセット信号として用いることを特徴とする請求項2に記載の光パケット先頭タイミング同期方法。
In the second step,
One step signal (rectangular wave signal) generated by the optical receiving means and corresponding to each of the optical packets is converted into one pulse signal corresponding to each of the optical packets by the pulsing means included in the reset signal generating means. 3. The optical packet head timing synchronization method according to claim 2, wherein the pulse signal is converted and used as the reset signal.
前記第2のステップにおいて、
前記光受信手段で生成され前記光パケットの各々に対応するステップ信号(矩形波信号)の信号列のうちのゼロ信号部分を前記リセット信号として用いることを特徴とする請求項2に記載の光パケット先頭タイミング同期方法。
In the second step,
3. The optical packet according to claim 2, wherein a zero signal portion of a signal sequence of a step signal (rectangular wave signal) generated by the optical receiving unit and corresponding to each of the optical packets is used as the reset signal. Start timing synchronization method.
入力光パケットの先頭ビットに同期した信号を発生させるための光パケット先頭タイミング同期方法であって、
前記入力光パケットの入力に応じて同期信号発生手段から出力されるタイミング信号を2分岐する第1のステップと、
前記2分岐されたタイミング信号の一方を出力信号とするとともに、他方のタイミング信号に所定の遅延を付与して前記同期信号発生手段のリセット信号とする第2のステップと、を備えていることを特徴とする光パケット先頭タイミング同期方法。
An optical packet head timing synchronization method for generating a signal synchronized with the head bit of an input optical packet,
A first step of bifurcating a timing signal output from the synchronization signal generating means in response to an input of the input optical packet;
A second step of setting one of the two branched timing signals as an output signal and adding a predetermined delay to the other timing signal as a reset signal for the synchronization signal generating means. An optical packet head timing synchronization method as a feature.
入力光パケットを2分岐する分岐手段と、当該2分岐された一方の光パケットが入力されるリセット信号発生手段および他方の光パケットが入力されるサンプルホールド(S/H)手段と、前記分岐手段と前記S/H手段との間に設けられた光遅延手段と、を備え、
前記S/H手段は、前記他方の光パケットの先頭光パルスの受信により所定の電圧値をサンプルホールドした同期信号を発生するS/H手段であり、
前記リセット信号発生手段は、前記一方の光パケットに基づくリセット信号を前記S/H手段に送信して前記S/H手段の動作をリセットするリセット信号発生手段であり、
当該リセット動作は、前記入力光パケット間のガードタイム内に実行されるように構成されていることを特徴とする光パケット先頭タイミング同期装置。
Branch means for bifurcating an input optical packet, reset signal generating means for inputting one of the two branched optical packets, sample hold (S / H) means for inputting the other optical packet, and the branch means And an optical delay means provided between the S / H means and
The S / H means is an S / H means for generating a synchronization signal in which a predetermined voltage value is sampled and held by reception of a leading optical pulse of the other optical packet,
The reset signal generating means is a reset signal generating means for transmitting a reset signal based on the one optical packet to the S / H means to reset the operation of the S / H means,
The optical packet head timing synchronization apparatus, wherein the reset operation is configured to be executed within a guard time between the input optical packets.
前記リセット信号発生手段は光受信手段を備え、
当該光受信手段の応答の時定数TRSは、前記光パケット内に含まれる最長ゼロ連続時間よりも長く且つ前記ガードタイムよりも短く設定され、前記入力光パケットの各々に対応するリセット信号が1つずつ発生するように構成されていることを特徴とする請求項6に記載の光パケット先頭タイミング同期装置。
The reset signal generating means includes an optical receiving means,
The response time constant TRS of the optical receiving means is set to be longer than the longest zero continuous time included in the optical packet and shorter than the guard time, and there is one reset signal corresponding to each of the input optical packets. The optical packet head timing synchronizer according to claim 6, wherein the optical packet head timing synchronizer is configured to be generated one by one.
前記光受信手段で生成され前記光パケットの各々に対応する1つのステップ信号(矩形波信号)を、前記リセット信号発生手段が備えるパルス化手段により前記光パケットの各々に対応する1つのパルス信号に変換し、当該パルス信号を前記リセット信号として用いることを特徴とする請求項7に記載の光パケット先頭タイミング同期装置。   One step signal (rectangular wave signal) generated by the optical receiving means and corresponding to each of the optical packets is converted into one pulse signal corresponding to each of the optical packets by the pulsing means included in the reset signal generating means. 8. The optical packet head timing synchronization device according to claim 7, wherein the pulse signal is converted and used as the reset signal. 前記光受信手段で生成され前記光パケットの各々に対応する1つのステップ信号(矩形波信号)を前記S/H手段のホールド信号とする一方、当該ステップ信号の信号列のゼロ信号部分を前記リセット信号として用いることを特徴とする請求項7に記載の光パケット先頭タイミング同期装置。   One step signal (rectangular wave signal) generated by the optical receiving means and corresponding to each of the optical packets is used as the hold signal of the S / H means, while the zero signal portion of the signal sequence of the step signal is reset. 8. The optical packet head timing synchronization apparatus according to claim 7, wherein the optical packet head timing synchronization apparatus is used as a signal. 前記パルス化手段は、反転出力および非反転出力を有する2出力型の電圧レベル識別回路と、2入力型のAND論理ゲート回路と、当該AND論理ゲート回路への2つの入力に異なった遅延を与える手段とを備えていることを特徴とする請求項8に記載の光パケット先頭タイミング同期装置。   The pulsing means provides a two-output type voltage level identification circuit having an inverted output and a non-inverted output, a two-input type AND logic gate circuit, and different delays for two inputs to the AND logic gate circuit. 9. The optical packet head timing synchronization device according to claim 8, further comprising: means. 前記S/H手段は、入力光パケットを光−電流変換する受光素子と、当該受光素子で発生した光電流を電荷としてホールドし出力電圧を発生するキャパシタと、当該ホールドされた電荷を放出してリセットするためのスイッチと、を備えている光伝導型のS/H回路であることを特徴とする請求項6乃至10の何れかに記載の光パケット先頭タイミング同期装置。
The S / H means includes a light receiving element that performs photo-current conversion on an input optical packet, a capacitor that holds the photocurrent generated by the light receiving element as a charge and generates an output voltage, and discharges the held charge. 11. The optical packet head timing synchronization device according to claim 6, wherein the optical packet head timing synchronization device is a photoconductive S / H circuit including a switch for resetting.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007243233A (en) * 2006-03-03 2007-09-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Method and apparatus for generating optical pulse train
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