JP2005303777A - Method for improving precision in clock reproduction and clock regenerator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クロック再生精度向上方法及びクロック再生器に関し、特に、イーサネット(R)との間でディジタルデータを送受信するイーサインタフェース搭載装置を利用した伝送装置により、同期通信網に従属したディジタルデータ同期多重化伝送を行うことを可能とするように、該伝送装置内で再生する伝送装置用クロックの安定度を向上させるクロック再生精度向上方法及びクロック再生器に関する。 The present invention relates to a clock regeneration accuracy improving method and a clock regenerator, and more particularly, to a digital data synchronization subordinate to a synchronous communication network by a transmission device using an Ethernet interface mounting device that transmits / receives digital data to / from Ethernet (R). The present invention relates to a clock regeneration accuracy improving method and a clock regenerator for improving the stability of a clock for a transmission device regenerated in the transmission device so that multiplexed transmission can be performed.
近年、イーサネット(R)と接続するためのイーサインタフェース搭載装置によるインフラ整備が多方面で急速に進展しており、伝送路のIP(Internet Protocol)化がなされている。しかし、この場合、従来の同期多重化システム全体を、一度に全てIP化することは困難であり、IP化への移行期間が必須とされる。 In recent years, infrastructure development using an Ethernet interface-equipped device for connection with Ethernet (R) has been rapidly progressing in many fields, and transmission lines have been made IP (Internet Protocol). However, in this case, it is difficult to convert the entire conventional synchronous multiplexing system to IP at once, and a transition period to IP conversion is essential.
一方、イーサインタフェースを利用して、従来の網同期通信システムを接続可能とすることにより、ディジタル化、IP化への移行時等におけるシステム構築を容易に実現可能とするために、産業上の各種の利用分野において、イーサインタフェースを利用した技術についての要求が顕著になってきている。例えば、次のような伝送装置分野(端局装置や多重化装置をも含む各種の伝送用の装置分野)での要求が顕著である。 On the other hand, by making it possible to connect a conventional network synchronous communication system using an Ethernet interface, it is possible to easily construct a system at the time of shifting to digitalization and IP. In the field of use, there has been a significant demand for technology using an Ethernet interface. For example, there is a remarkable demand in the following transmission device field (device fields for various transmissions including terminal stations and multiplexing devices).
・電力保安通信網を例にとれば、伝送装置としてイーサインタフェース搭載装置を利用して、従来の同期通信網(クロック安定度として網同期装置(NSE−LS)クラスの5×10-5以下という安定度を実現する必要がある)で構成されるシステムとの接続を実現しようとする伝送端局装置分野。
・電力保安通信網を例にとれば、伝送装置としてイーサインタフェース搭載装置を利用して、伝送路の伝送速度が176kb/s、384kb/s、768kb/s等のように伝送帯域制限がある場合の同期多重化を実現しようとする伝送端局装置分野。
・従来、網同期装置が設置されていない事業所において端局装置からのLINE従属同期により同期通信を行っていたシステムを、伝送装置としてイーサインタフェース搭載装置を利用した伝送路に置き換えた使用を実現しようとする伝送端局装置分野。
Taking a power security communication network as an example, an Ethernet interface-equipped device is used as a transmission device, and a conventional synchronous communication network (network synchronization device (NSE-LS) class of 5 × 10 −5 or less as clock stability) The field of transmission terminal equipment that attempts to realize a connection with a system that is required to achieve stability.
Taking a power security communication network as an example, when an Ethernet interface-equipped device is used as a transmission device and the transmission speed of the transmission line is 176 kb / s, 384 kb / s, 768 kb / s, etc., there is a transmission band restriction The field of transmission terminal equipment that intends to realize synchronous multiplexing.
-Realizes the use of a system where synchronous communication was performed by LINE subordinate synchronization from a terminal station device at a business site where no network synchronization device was installed, with a transmission line that uses an Ethernet interface-equipped device as the transmission device. The field of transmission terminal equipment to try.
以下の説明においては、同期通信網に適用する伝送装置のクロック安定度について、電力保安通信網を例にとって説明するが、前述のような他の分野についても同様である。 In the following description, the clock stability of a transmission apparatus applied to a synchronous communication network will be described by taking a power security communication network as an example, but the same applies to other fields as described above.
まず、図5に伝送装置としてイーサインタフェース搭載装置を用いたシステム構成の一例を示す。PC53からPC54に、もしくは、この反対方向に、イーサインタフェース搭載装置51、52を介しデータ伝送を行う場合、通信プロトコルにIP(Internet Protocol)を使用したパケット通信であるため、一般的に、PC53とPC54間では同期はとらず、非同期にデータの送受信が行われている。
First, FIG. 5 shows an example of a system configuration using an Ethernet interface mounting device as a transmission device. When data transmission is performed from the PC 53 to the PC 54 or in the opposite direction via the Ethernet
一方、図6に示す既設の電力保安通信網従属同期伝送方式の例においては、網同期装置(NSE−LS)65より多重化装置マスタ側61に対してデータ信号伝送用の基準動作クロックを供給することにより、該基準動作クロックに同期したデータ伝送装置63からのデータ信号を受信して多重化装置クロックLINE従属側62に送信している。
On the other hand, in the example of the existing power security communication network dependent synchronous transmission system shown in FIG. 6, a reference operation clock for data signal transmission is supplied from the network synchronization device (NSE-LS) 65 to the multiplexer master side 61. Thus, the data signal from the
また、多重化装置クロックLINE従属側62では、多重化装置マスタ側61からの受信データ信号(B8ZS符号:Bipolar with 8 Zeros Substitution code)から基準動作クロックに同期したクロックを再生している。この時、従属同期伝送方式として受信データ信号より基準動作クロックに同期したクロックを再生する場合、多重化装置クロックLINE従属側62において再生したクロックの安定度は、一般的に、網同期装置(NSE−LS)クラス5×10-5以下が必要と規定されている。
Further, the multiplexer clock LINE
従来、図5に示すIP化されたイーサインタフェース構成を利用して、図6の構成を吸収した同期伝送システムとしてデータ伝送を行う場合、図7に示すHDSL(High−Bit−Rate Digital Subscriber Line)モデム71,72のインタフェースをITU−T G.703規格のインタフェースとして、それぞれ、多重化装置マスタ側73、多重化装置クロックLINE従属側74に接続して、1.544Mb/sの伝送速度で伝送する同期多重化データ伝送が実用化されている。ここに、図7は、従来のIP化された伝送路を利用した、同期多重化通信を説明するための説明図である。 Conventionally, when data transmission is performed as a synchronous transmission system that absorbs the configuration shown in FIG. 6 using the IP-based Ethernet interface configuration shown in FIG. 5, an HDSL (High-Bit-Rate Digital Subscriber Line) shown in FIG. 7 is used. The interface of the modems 71 and 72 is set to ITU-T G.264. As an interface of the 703 standard, synchronous multiplexed data transmission in which transmission is performed at a transmission rate of 1.544 Mb / s by connecting to the multiplexer master side 73 and the multiplexer clock LINE slave side 74 has been put into practical use. . FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining synchronous multiplexing communication using a conventional IP transmission path.
なお、図5に示す構成においては、伝送する信号速度が1.544Mb/s以下の768kb/s、384kb/s、176kb/s等の場合も想定されている。しかしながら、図7に示す同期多重化データ伝送の場合、ITU−T G.703規格のインタフェースでは、これらの速度については規定されていない。従って、図7でHDSLモデム71,72を10BASE−Tインタフェース側に切り替えた場合、伝送する信号速度が1.544Mb/s以下で同期多重化構成を実現しようとしても、伝送する信号速度に対応したクロック再生ができないため、1.544Mb/s以下での同期多重化構成は従来技術としては実現することができず、1.544Mb/sの伝送速度に限られている。 In the configuration shown in FIG. 5, it is assumed that the transmission signal speed is 768 kb / s, 384 kb / s, 176 kb / s or the like of 1.544 Mb / s or less. However, in the case of the synchronous multiplexed data transmission shown in FIG. The 703 standard interface does not specify these speeds. Therefore, when the HDSL modems 71 and 72 are switched to the 10BASE-T interface side in FIG. 7, even if an attempt is made to realize a synchronous multiplexing configuration with a transmission signal speed of 1.544 Mb / s or less, it corresponds to the transmission signal speed. Since clock recovery is not possible, a synchronous multiplexing configuration at 1.544 Mb / s or less cannot be realized as the prior art, and is limited to a transmission rate of 1.544 Mb / s.
一方、伝送する信号速度が1.544Mb/s以下の同期多重化伝送を想定して、ITU−T X.21規格での実現を考えた場合、図8に示すようになる。ここに、図8は、従来のX.21における伝送フレームフォーマットの一例を説明するための説明図である。図8に示すように、伝送フレームとしては、エンベロープ形式となり、データビットD1〜D6の前後にフレームビットFやステータスビットSの冗長ビットが必要となるため、伝送速度(例えば、64kb/s)とデータ速度(例えば、48kb/s)とが等しくならず、伝送効率が低下する。 On the other hand, assuming a synchronous multiplexed transmission with a transmission signal speed of 1.544 Mb / s or less, ITU-T X. Considering the realization with the 21 standard, it is as shown in FIG. Here, FIG. FIG. 21 is an explanatory diagram for explaining an example of a transmission frame format in FIG. As shown in FIG. 8, the transmission frame has an envelope format and requires redundant bits such as the frame bit F and the status bit S before and after the data bits D1 to D6. Therefore, the transmission rate (for example, 64 kb / s) The data rate (for example, 48 kb / s) is not equal, and the transmission efficiency decreases.
また、図5に示すIEEE802.3規格により規定されるイーサインタフェース(以下、10Mb/sイーサネット(R)の場合の10BASE−Tを前提として説明する)の物理層(レイヤ1)では、10MHzのマンチェスタ符号(Manchester code)を利用している。マンチェスタ符号による受信データ信号から伝送装置用のクロックを再生する場合、10BASE−Tでの通信方式が非同期通信であるため、10MHzマンチェスタ符号が連続的に出力されなく、その受信データ信号から抽出して再生したクロックの安定度は2×10-2程度しか得られない。このため、同期通信網として、通信相手機のLINE上の信号に従属させた同期多重化通信の構築が困難となり、将来に向けた伝送インフラへの移行の妨げとなっており、解決策が求められている。なお、かくのごとき解決策を備えた本発明に類似する従来技術を広く調査したが、類似技術を検出することができなかった。 In addition, in the physical layer (layer 1) of the Ethernet interface defined by the IEEE 802.3 standard shown in FIG. 5 (hereinafter described assuming 10BASE-T in the case of 10 Mb / s Ethernet (R)), a 10 MHz Manchester A code (Manchester code) is used. When the clock for the transmission apparatus is recovered from the received data signal by the Manchester code, the communication method in 10BASE-T is asynchronous communication, so the 10 MHz Manchester code is not continuously output and is extracted from the received data signal. The stability of the recovered clock can be obtained only about 2 × 10 −2 . For this reason, it is difficult to construct a synchronous multiplexed communication dependent on the signal on the LINE of the communication partner as a synchronous communication network, which hinders the transition to a transmission infrastructure for the future, and a solution is sought. It has been. It should be noted that the related art similar to the present invention having such a solution has been extensively investigated, but the similar technique could not be detected.
伝送装置として、イーサネット(R)との間でディジタルデータを送受信するイーサインタフェースを利用して、同期通信網に同期した同期多重化伝送を行う場合、イーサネット(R)から受信したデータ信号から抽出されるクロックの安定度は、前述のように、2×10-2となり、同期多重化伝送時に必要な網同期クロック安定度(5×10-5以下)とならないため、イーサインタフェースを使用した伝送装置の同期通信網への接続は困難となっている。 When performing synchronous multiplexing transmission synchronized with a synchronous communication network using an Ethernet interface that transmits / receives digital data to / from Ethernet (R) as a transmission device, it is extracted from the data signal received from Ethernet (R). As described above, the stability of the clock is 2 × 10 −2 , and does not become the network synchronization clock stability (5 × 10 −5 or less) required for synchronous multiplexing transmission. Therefore, the transmission device using the Ethernet interface Connection to a synchronous communication network is difficult.
また、1.544Mb/s以下の伝送についてはITU−T G.703勧告のインタフェースとしての規定がなく、1.544Mb/s以下の伝送速度に対応させた任意のクロック再生が実現されていないので、768kb/s、384kb/s、176kb/s等の1.544Mb/s以下の同期多重化伝送を実現することができず、将来の伝送インフラへの移行の妨げとなっている。 For transmissions of 1.544 Mb / s or less, ITU-T G. Since there is no provision as an interface of 703 recommendation and arbitrary clock recovery corresponding to a transmission speed of 1.544 Mb / s or less is not realized, 1.544 Mb such as 768 kb / s, 384 kb / s, 176 kb / s, etc. / S or less synchronous multiplexing transmission cannot be realized, which hinders future transition to a transmission infrastructure.
本発明は、かくのごとき実情を考慮してなされたものであり、イーサネット(R)とのディジタルデータの送受信を司るイーサインタフェースを使用する場合においても、伝送装置として、同期通信網に従属させた同期多重化伝送を可能とするために必要な網同期クロック安定度(5×10-5以下)にまで、伝送装置内で再生する伝送装置用クロックの安定度の向上を図ることを目的になされたものである。 The present invention has been made in consideration of the actual situation as described above. Even when an Ethernet interface that controls transmission / reception of digital data to / from the Ethernet (R) is used, the transmission device is subordinated to a synchronous communication network. The purpose is to improve the stability of the clock for the transmission device reproduced in the transmission device up to the network synchronization clock stability (5 × 10 −5 or less) necessary for enabling the synchronous multiplexing transmission. It is a thing.
第1の発明は、同期通信網を介してディジタルデータを同期伝送する伝送装置内で再生するクロックの安定度を向上させるクロック再生精度向上方法において、当該伝送装置が、イーサネット(R)との間でディジタルデータを送受信するイーサインタフェースを利用して、同期通信網に従属したディジタルデータ伝送を行う場合に、前記イーサインタフェースを介して受信するディジタルデータを用いて、当該伝送装置内で伝送用として用いるために再生する伝送装置用クロックの安定度を向上させることを特徴としたものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a clock reproduction accuracy improving method for improving the stability of a clock reproduced in a transmission apparatus for synchronously transmitting digital data via a synchronous communication network, wherein the transmission apparatus is connected to an Ethernet (R). When digital data transmission dependent on a synchronous communication network is performed using an Ethernet interface that transmits and receives digital data, the digital data received via the Ethernet interface is used for transmission within the transmission device. Therefore, the stability of the reproduction apparatus clock to be reproduced is improved.
第2の発明は、前記第1の発明において、前記イーサインタフェースとして、あらかじめ任意に定めたデータ長に設定して、少なくともあらかじめ定めた時間間隔でディジタルデータを送受信することにより、前記イーサインタフェースを介して受信したディジタルデータから抽出を行った受信クロックを基にして再生する伝送装置用クロックの安定度を向上させ、同期通信網に従属したディジタルデータ伝送を可能とすることを特徴としたものである。 According to a second invention, in the first invention, the Ethernet interface is set to a predetermined data length, and digital data is transmitted and received at least at a predetermined time interval. The stability of the clock for the transmission device to be reproduced based on the received clock extracted from the received digital data is improved, and the digital data transmission dependent on the synchronous communication network is enabled. .
第3の発明は、前記第2の発明において、前記イーサインタフェースを介して受信したディジタルデータから抽出を行った受信クロックの安定度を、同期通信網に従属したディジタルデータ伝送が可能なクロック安定度にまで向上させることが可能な程度に設定することにより、該受信クロックを基にして再生する伝送装置用クロックの安定度を、同期通信網に従属したディジタルデータ伝送を可能とする安定度とすることを特徴としたものである。 According to a third aspect, in the second aspect, the stability of the received clock extracted from the digital data received via the Ethernet interface is the clock stability that enables digital data transmission depending on the synchronous communication network. The stability of the transmission device clock that is regenerated based on the received clock is set to a stability that enables digital data transmission depending on the synchronous communication network. It is characterized by that.
第4の発明は、前記第3の発明において、イーサネット(R)から前記イーサインタフェースを介して受信したディジタルデータを少なくともあらかじめ任意に定めたデータ長でバッファリングして連続したシリアルデータに変換して出力することにより得られるディジタルデータの受信タイミングを基に、受信ディジタルデータから抽出を行った受信クロックの時間変動を補正し、該受信クロックの安定度を向上させることを特徴としたものである。 According to a fourth aspect, in the third aspect, the digital data received from the Ethernet (R) via the Ethernet interface is converted to continuous serial data by buffering at least a predetermined data length. Based on the reception timing of the digital data obtained by the output, the time variation of the reception clock extracted from the reception digital data is corrected, and the stability of the reception clock is improved.
第5の発明は、前記第1乃至第4のいずれかの発明において、クロック安定度を向上させた伝送装置用クロックを任意のクロック周波数に分周して出力する際に、分周時に端数が発生した場合、分周比率を任意の比率に自動制御を行うことにより、クロック安定度を向上させた任意のクロック周波数を生成可能とし、該クロック周波数を用いて、同期通信網に従属したディジタルデータ伝送を行うことを特徴としたものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, when the transmission device clock with improved clock stability is divided and output at an arbitrary clock frequency, the fraction is reduced at the time of division. When it occurs, automatic control of the division ratio to an arbitrary ratio makes it possible to generate an arbitrary clock frequency with improved clock stability, and using this clock frequency, digital data dependent on the synchronous communication network It is characterized by performing transmission.
第6の発明は、同期通信網を介してディジタルデータを同期多重化伝送する伝送装置内に搭載して伝送装置用クロックを再生するクロック再生器において、当該伝送装置が、イーサネット(R)との間でディジタルデータを送受信するイーサインタフェースを利用して、同期通信網に従属したディジタルデータ伝送を行う場合に、前記イーサインタフェースを介して受信するディジタルデータを用いて、当該伝送装置内で伝送用として用いるために再生する伝送装置用クロックの安定度を向上させる手段を有することを特徴としたものである。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a clock regenerator for regenerating a clock for a transmission device mounted in a transmission device for synchronously multiplexing transmission of digital data via a synchronous communication network, wherein the transmission device is connected to the Ethernet (R). When digital data transmission subordinate to a synchronous communication network is performed using an Ethernet interface that transmits and receives digital data between them, the digital data received via the Ethernet interface is used for transmission within the transmission device. It is characterized by having means for improving the stability of the clock for the transmission device to be reproduced for use.
第7の発明は、前記第6の発明において、前記イーサインタフェースとして、あらかじめ任意に定めたデータ長に設定して、少なくともあらかじめ定めた時間間隔でディジタルデータを送受信することにより、前記イーサインタフェースを介して受信したディジタルデータから抽出を行った受信クロックを基にして再生する伝送装置用クロックの安定度を向上させ、同期通信網に従属したディジタルデータ伝送を可能とすることを特徴としたものである。 According to a seventh aspect, in the sixth aspect, the Ethernet interface is set to a predetermined data length, and digital data is transmitted / received at least at a predetermined time interval. The stability of the clock for the transmission device to be reproduced based on the received clock extracted from the received digital data is improved, and the digital data transmission dependent on the synchronous communication network is enabled. .
第8の発明は、前記第7の発明において、前記イーサインタフェースを介して受信したディジタルデータから抽出を行った受信クロックの安定度を、同期通信網に従属したディジタルデータ伝送が可能なクロック安定度にまで向上させることが可能な程度に設定することにより、該受信クロックを基にして再生する伝送装置用クロックの安定度を、同期通信網に従属したディジタルデータ伝送を可能とする安定度とすることを特徴としたものである。 According to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect, the stability of the received clock extracted from the digital data received via the Ethernet interface is the clock stability that enables digital data transmission depending on the synchronous communication network. The stability of the transmission device clock that is regenerated based on the received clock is set to a stability that enables digital data transmission depending on the synchronous communication network. It is characterized by that.
第9の発明は、前記第8の発明において、イーサネット(R)から前記イーサインタフェースを介して受信したディジタルデータを少なくともあらかじめ任意に定めたデータ長でバッファリングして連続したシリアルデータに変換して出力することにより得られるディジタルデータの受信タイミングを基に、受信ディジタルデータから抽出を行った受信クロックの時間変動を補正し、該受信クロックの安定度を向上させることを特徴としたものである。 According to a ninth aspect, in the eighth aspect, the digital data received from the Ethernet (R) via the Ethernet interface is converted into continuous serial data by buffering at least a predetermined data length. Based on the reception timing of the digital data obtained by the output, the time variation of the reception clock extracted from the reception digital data is corrected, and the stability of the reception clock is improved.
第10の発明は、前記第6乃至第9のいずれかの発明において、クロック安定度を向上させた伝送装置用クロックを任意のクロック周波数に分周して出力する際に、分周時に端数が発生した場合、分周比率を任意の比率に自動制御を行う手段を有することにより、クロック安定度を向上させた任意のクロック周波数を生成可能とし、該クロック周波数を用いて、同期通信網に従属したディジタルデータ伝送を行うことを特徴としたものである。 According to a tenth aspect of the present invention, in any one of the sixth to ninth aspects, when the transmission device clock with improved clock stability is divided and output at an arbitrary clock frequency, the fraction is reduced during division. If it occurs, it has a means to automatically control the frequency division ratio to an arbitrary ratio, so that an arbitrary clock frequency with improved clock stability can be generated, and the clock frequency is used to depend on the synchronous communication network. The digital data transmission is performed.
以上のごとき技術手段から明らかなように、本発明によれば、イーサネット(R)からイーサインタフェースを介して受信した受信データより抽出した受信クロック(受信タイミング信号)を基にして任意のクロック周波数で生成した伝送装置用クロックの安定度を、同期通信網に従属した同期多重化伝送を可能とする網同期装置(NSE−LS)クラスの5×10-5以下にまで向上することが可能であり、これにより、伝送速度が1.544Mb/s以下の伝送路においても同期多重化伝送が可能となる。また、LINE従属同期方式にて同期通信網に従属した同期多重化伝送が可能となるため、網同期装置が設置されていないような事業所内の情報であっても、伝送路からの受信信号を基にして従属同期させ、同期通信網にてデータ伝送を行うことが可能となり、システム構成の効率化が可能となる。 As is apparent from the technical means as described above, according to the present invention, at an arbitrary clock frequency based on the reception clock (reception timing signal) extracted from the reception data received from the Ethernet (R) via the Ethernet interface. It is possible to improve the stability of the generated transmission device clock to 5 × 10 −5 or less of the network synchronization device (NSE-LS) class that enables synchronous multiplexed transmission depending on the synchronous communication network. As a result, synchronous multiplexing transmission is possible even on a transmission line having a transmission rate of 1.544 Mb / s or less. In addition, since it is possible to perform synchronous multiplexing transmission dependent on the synchronous communication network by the LINE dependent synchronization method, even if it is information in the office where the network synchronization device is not installed, the received signal from the transmission path is transmitted. Subordinate synchronization can be performed based on the data, and data transmission can be performed in the synchronous communication network, thereby improving the efficiency of the system configuration.
本発明は、前述のように、同期通信網を介してディジタルデータを同期伝送する伝送装置内で再生するクロックの安定度を向上させるクロック再生精度向上方法及びクロック再生器において、当該伝送装置が、イーサネット(R)との間でディジタルデータを送受信するイーサインタフェースを利用して、同期通信網に従属したディジタルデータ伝送を行う場合に、前記イーサインタフェースを介して受信するディジタルデータを用いて、当該伝送装置内で伝送用として用いるために再生する伝送装置用クロックの安定度を向上させることを特徴としている。更には、前記イーサインタフェースとして、あらかじめ任意に定めたデータ長に設定して、少なくともあらかじめ定めた時間間隔でディジタルデータを送受信することにより、前記イーサインタフェースを介して受信したディジタルデータから抽出を行った受信クロックを基にして再生する伝送装置用クロックの安定度を向上させ、同期通信網に従属したディジタルデータ伝送を可能とすることを特徴としている。 As described above, the present invention relates to a clock recovery accuracy improvement method and a clock recovery unit that improve the stability of a clock that is reproduced in a transmission device that synchronously transmits digital data via a synchronous communication network. When digital data transmission dependent on a synchronous communication network is performed using an Ethernet interface that transmits / receives digital data to / from Ethernet (R), the transmission is performed using digital data received via the Ethernet interface. It is characterized by improving the stability of a transmission device clock to be reproduced for use in transmission within the device. Furthermore, the data is extracted from the digital data received through the Ethernet interface by setting the data length to be arbitrarily determined in advance as the Ethernet interface and transmitting / receiving digital data at least at a predetermined time interval. It is characterized in that the stability of the clock for the transmission device to be reproduced based on the reception clock is improved, and digital data transmission dependent on the synchronous communication network is enabled.
もって、伝送装置内で伝送用のクロックとして再生する任意のクロック周波数のクロック安定度を、網同期装置(NSE−LS)クラスの5×10-5以下にまで向上させ、伝送速度が1.544Mb/s以下の伝送路においても同期多重化伝送を可能とし、LINE従属同期方式にて同期通信網に従属した同期多重化伝送も可能となる。 Accordingly, the clock stability of an arbitrary clock frequency reproduced as a transmission clock in the transmission apparatus is improved to 5 × 10 −5 or less of the network synchronization apparatus (NSE-LS) class, and the transmission speed is 1.544 Mb. Synchronous multiplexed transmission is possible even on transmission lines below / s, and synchronous multiplexed transmission dependent on a synchronous communication network is also possible using the LINE dependent synchronization method.
以下に、本発明に係るクロック再生精度向上方法及びクロック再生器の実施形態の一例について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明においては、同期通信網におけるクロック安定度の向上を図る実施形態について、電力保安通信網を例にとって説明するが、本発明は、かかる場合のみに限るものではなく、イーサネット(R)を介してディジタルデータを送受信するイーサインタフェースを備えた伝送装置であれば、如何なる用途の通信網についても全く同様である。 Hereinafter, an example of an embodiment of a clock regeneration accuracy improving method and a clock regenerator according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, an embodiment for improving clock stability in a synchronous communication network will be described by taking a power security communication network as an example. However, the present invention is not limited to such a case, and Ethernet (R As long as it is a transmission apparatus having an Ethernet interface that transmits and receives digital data via the communication network, the same applies to any communication network.
図1は、本発明によるクロック再生精度向上方法の一実施例を説明するための説明図であり、伝送装置内で伝送用クロックとして再生するクロックの安定度を向上させる一構成例として、本発明に係る伝送装置内に搭載したイーサインタフェース搭載装置受信部(伝送装置のクロック再生器側)のシステム構成の一例を示している。図2は、本発明によるイーサフレームフォーマットの構成の一実施例を説明するためのフレーム構成図である。図1に示すイーサインタフェース搭載装置受信部10において、復号部11は、10BASE−T伝送路で構成されているイーサネット(R)側の送信部100から受信した10BATE−Tの10MHzマンチェスタ符号を10MHzNRZ信号のディジタルデータに変換して速度変換/フレーム変換部12に出力すると同時に、送信部100から受信した10MHzマンチェスタ符号から10MHzクロック成分を受信クロックとして抽出して、速度変換/フレーム変換部12とクロック生成部14とに出力する。
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining an embodiment of a clock reproduction accuracy improving method according to the present invention. As an example of a configuration for improving the stability of a clock reproduced as a transmission clock in a transmission apparatus, the present invention is described. 2 shows an example of a system configuration of an Ethernet interface mounting device receiving unit (clock transmission device side of the transmission device) mounted in the transmission device according to FIG. FIG. 2 is a frame configuration diagram for explaining an embodiment of the configuration of the Ethernet frame format according to the present invention. In the Ethernet interface mounting
この時、速度変換/フレーム変換部12は、データ処理部10Aに対して、イーサネット(R)側から受信した受信ディジタルデータを任意に設定されているデータ速度(クロック生成部14により生成されたクロックの速度)に速度変換して、NRZ信号形式のアプリケーションデータとして出力する。
At this time, the speed conversion /
また、速度変換/フレーム変換部12は、復号部11において10MHzNRZ信号へ変換したイーサフレーム(図2の符号22a)中のディジタルデータをバッファリングして連続したシリアルデータに変換して順次出力することにより、イーサフレーム22aのディジタルデータの受信タイミングを基にして、伝送装置内で抽出した受信クロックの時間変動を補正するために用いる信号を出力する。即ち、速度変換/フレーム変換部12は、イーサインタフェースの送信部100からあらかじめ任意に定めたデータ長で少なくともあらかじめ定めた時間間隔(図2の送信間隔[T0])で送信されてくるイーサフレーム22aを、復号部11を介して受信して、イーサフレーム22aの連続したシリアルデータの中から、図2に示すプリアンブル22a1に続くSFD(Start Frame Delimiter:フレーム開始部)22a2の1バイトを検出し、クロックの時間変動の補正用として、SFD22a2を検出した旨の通知(SFD検出信号)をクロック速度調整部13へ出力する。
Further, the speed conversion /
クロック速度調整部13は、イーサフレーム22aのDATA部22a3にあらかじめ任意のデータ長に設定されたDATA22a3-1の受信開始タイミング(即ちSFD22a2の受信タイミング)を基に、伝送装置内で抽出したクロックの時間的変動を検出し、クロック生成部14に対して、復号部11で再生した10MHzクロックの誤差を打ち消す方向の調整指示(補正指示)を出力する。クロック生成部14においては、調整指示(補正指示)に基づいて補正した補正後の10MHzクロックから任意のクロック周波数を、受信クロックとして再生する。この時、クロック生成部14から出力された任意のクロック周波数の受信クロックは、速度変換/フレーム変換部12に入力されることにより、速度変換/フレーム変換部12では、復号部11から受信したディジタルデータを、クロック生成部14から入力されるクロック周波数に同期したアプリケーションデータに速度変換してデータ処理部10Aに対して出力する。
The clock speed adjustment unit 13 extracts in the transmission device based on the reception start timing of the
図3に、伝送装置内で再生されるクロック生成動作の一例を示す。図3は、生成するクロック周波数が176kHzの場合の動作を例示している。図3において、SFD検出信号31とは、図2に示したSFD22a2を検出した場合に、図1の速度変換/フレーム変換部12からクロック速度調整部13に対して出力される信号である。クロック速度調整部13においては、速度変換/フレーム変換部12から出力されてくるSFD検出信号31を、10MHzのクロックで順次カウントしているカウンタ32を用いて監視し、生成すべき176kHzクロックの位相誤差を補正する補正指示をクロック生成部14に対して出力する。この場合、カウンタ32としては、正常状態では、0〜56までのカウント値を使用し、カウンタ32の中心値であるカウント値=28を基準としてSFD22a2の時間的な検出位置を監視する。
FIG. 3 shows an example of a clock generation operation regenerated in the transmission apparatus. FIG. 3 illustrates an operation when the generated clock frequency is 176 kHz. 3, the
なお、クロック生成部14において受信クロックとして生成すべきクロック周波数が176kHzの場合、カウンタ32として使用するカウント値は、10MHzクロックとの比で与えられ、
10MHz/176kHz=56.8・・・
となるため、カウント値は、正常状態では0〜56の範囲としている。従って、クロック生成部14で生成するクロック周波数を変更する場合には、次に示す式1により、カウンタ32がカウントする範囲を示す最大値を変更して設定する。
When the clock frequency to be generated as the reception clock in the
10MHz / 176kHz = 56.8 ...
Therefore, the count value is in the range of 0 to 56 in the normal state. Therefore, when the clock frequency generated by the
式1の左辺の「cunt」は、求めるべきカウンタ32の最大値を表している。一方、式1の右辺の「clk」は、任意に設定される生成すべきクロック周波数の値を示している。
“Count” on the left side of
図3に示す例において、SFD検出信号31a、31dのように、丁度カウンタ32のカウント値=28の時点で、SFD22a2が検出されれば、生成クロック35は誤差がない状態で生成されており、生成クロック35と復号部11で再生された10MHzとの位相誤差は無しとして、生成クロック35に示すように、カウンタ32が「28」の時点で立ち下がった後、最大値の「56」に達するまでカウントされて、次の「0」の時点で生成クロック35が立ち上がる。
In the example shown in FIG. 3, if the
また、SFD検出信号31bのように、カウンタ32のカウント値=27(カウント値<28)の時点で、SFD22a2が検出された場合は、位相遅れ検出33に示すような生成クロック35の位相遅れを補正するパルス信号を生成し、カウンタ32の最終値を「55」までとして、次のカウントでカウンタ32を「0」に復帰させる。この時、図3のように、位相遅れ検出33のパルスの立ち下り位置となるカウンタ32が「0」の時点で生成クロック35が立ち上がり、生成クロック35の誤差が補正されて、図1のクロック生成器14から分周部15に対して出力される。
Further, when the
また、SFD検出信号31cのように、カウンタ32のカウント値=29(カウント値>28)の時に、SFD信号22a2が検出された場合は、位相進み検出34に示すような生成クロック35の位相進みを補正するパルス信号を生成し、カウンタ32の最終値を「57」までとして、次のカウントでカウンタ32を「0」に復帰させる。この時、図3のように、位相進み検出34のパルスの立ち下り位置となるカウンタ32が「0」の時点で生成クロック35が立ち上がり、生成クロック35の誤差が補正されて、図1のクロック生成部14から分周部15に対して出力される。
Further, when the
図1に示す分周部15は、クロック生成部14で任意の値のクロック周波数として生成したクロックを位相比較部16に入力し、位相補正用として位相比較部16に入力される位相補正用分周部16Aからの出力と同一の周波数を生成する。ここで、位相比較部16は、電圧制御水晶発振器17と位相補正用分周部16Aとの出力を基にして、生成した任意のクロック周波数について位相補正を行うことを可能としている。
The
図1に示す電圧制御水晶発振器17は、位相比較部16により任意のクロック周波数の位相補正がなされて、データ伝送用として用いられる伝送装置用クロックとして、周波数安定度が網同期装置(NSE−LS)レベルの5×10-5以下に精度向上されたクロック周波数として発振して出力する。外部出力クロック用分周/クロック生成部18は、周波数安定度が5×10-5以下にまで精度向上された電圧制御水晶発振器17の伝送装置用クロックのクロック周波数を、必要に応じて任意に設定された周波数に分周し、かつ、必要に応じたクロックを生成して外部に出力する。
The voltage controlled crystal oscillator 17 shown in FIG. 1 is subjected to phase correction at an arbitrary clock frequency by the
図1に示す自動制御分周部19は、伝送装置用クロックの任意のクロック周波数を生成する場合に、伝送速度に応じた分周により分周端数が発生したとき、分周比率を任意の比率に自動制御し、端数を吸収した任意のクロック周波数を生成して、LINEクロックとして出力する。
1 generates an arbitrary clock frequency of the transmission device clock, and when a frequency dividing fraction is generated by frequency division according to the transmission speed, the automatic control
ここで、自動制御分周部19は、伝送速度により分周端数が発生した場合、分周比率を任意の比率に自動制御する際に、例えば、次の式2に示すように、分周回数により平均したクロック周波数を生成する。これにより適切に分周を施し、任意の伝送速度に対応した伝送装置用クロックのクロック周波数として、周波数安定度が網同期装置(NSE−LS)レベルの5×10-5以下にまで向上したクロック周波数を再生することが可能となる。
Here, when the frequency dividing fraction is generated by the transmission speed, the automatic control
式2の左辺の「clk」は、求めるクロック周波数を表している。式2の右辺の「An」及び「Bm」は、それぞれ、任意に設定した分周比率時に求められる各周波数のトレース結果の値である。また、式2の「i」及び「k」は、任意に設定する分周比率時のトレース回数である。 “Clk” on the left side of Equation 2 represents a desired clock frequency. “An” and “Bm” on the right side of Equation 2 are the values of the trace results for each frequency obtained at the arbitrarily set frequency division ratio. In addition, “i” and “k” in Equation 2 are the number of traces at an arbitrarily set division ratio.
図2は、前述のように、本発明によるイーサフレームフォーマットの構成の一実施例を説明するための図であるが、本発明において、図1に示す送信部100から少なくともあらかじめ定めた時間間隔であらかじめ任意に定めたデータ長で送信されてくるディジタルデータについて、時間間隔とデータ長とをあらかじめ設定した場合の一実施例についても説明している。図中、符号21は、イーサフレームのあらかじめ定めた送信周期[T0]のパルス波形を表すイーサフレーム送信周期波形であり、送信周期[T0]は、イーサフレーム22aの送信時間[T1]とIEEE802.5規格で規定されているガード用の時間即ちガードタイム[T2]22bとが含まれた時間である。
FIG. 2 is a diagram for explaining an embodiment of the configuration of the ether frame format according to the present invention as described above. In the present invention, at least a predetermined time interval from the
また、図2の符号22は、図1に示す送信部100から送信されてくる受信データのイーサフレーム22aとガードタイム[T2]22bとのタイミング関係を示すイーサフレーム構成であり、イーサフレーム送信周期波形21のパルス波形の状態変化に同期して、イーサフレーム22aおよびガードタイム[T2]22bが出力される。
Also,
図中、符号22a1は、前述のように、イーサフレーム22a中のプリアンブルであり、7バイトからなり、イーサフレーム22aのヘッダ識別信号を構成している。
SFD信号22a2は、DATA部22a3の開始を表すデリミタであり、1バイトで構成されている。
In the figure,
The
DATA部22a3は、図1に示す送信部100から送信されてきた受信データである。DATA部22a3のうち、DATA22a3-1は、本発明によりあらかじめ任意に定めて設定された固定長のデータ部分を表しており、本例においては、2バイトの固定長である。DATA部22a3を含むイーサフレーム22aは、前述のごとく、少なくとも送信周期[T0]のあらかじめ定めた時間間隔で確実に送信されてくる。
The
PAD22a3-2は、ダミーデータであり、本例においては62バイトである。即ち、DATA部22a3は、本例においては、IEEE802.5規格で定められた最小データ長64バイトの固定長としているため、DATA22a3-1の2バイトとダミーデータのPAD22a3-2の62バイトとで構成されている。
The
図4に、同期通信網を介してディジタルデータを同期多重化伝送する多重化装置の接続構成例として、本発明によるクロック安定度向上を図った場合の同期多重化伝送の一実施例を示している。図4に示す例においては、図7に示した従来例のHDSLモデム71,72の代わりに、2つの事業所1,2に、それぞれ、図1に示した構成からなるイーサインタフェース搭載装置41,42を設置して、任意に定めた伝送速度で同期多重化して相互にデータを送受信している構成を示している。図4において、事業所1側に配置されている多重化装置マスタ側43は、網同期装置47からの網同期用クロックに同期してデータ伝送装置45から受信したデータを、イーサインタフェース(物理層レイヤ)を介して、イーサインタフェース搭載装置41に送出し、イーサインタフェース搭載装置41から事業所2側のイーサインタフェース搭載装置42へ送信データとして同期伝送する。
FIG. 4 shows an example of a synchronous multiplex transmission in the case of improving the clock stability according to the present invention as a connection configuration example of a multiplexing apparatus for synchronously multiplexing and transmitting digital data via a synchronous communication network. Yes. In the example shown in FIG. 4, instead of the conventional HDSL modems 71 and 72 shown in FIG. 7, two
ここで、イーサインタフェース搭載装置41は、1.544Mb/s以下であっても768kb/s、384kb/s、176kb/sなどと任意に設定されている伝送路速度により、事業所2に配置されているイーサインタフェース搭載装置42に対して送信データを同期伝送することができる。イーサインタフェース搭載装置42からイーサインタフェース(物理層レイヤ)を介して受信されたデータ信号は、多重化装置クロックLINE従属側44を経由して、データ伝送装置46に出力されていく。
Here, the Ethernet
なお、多重化装置クロックLINE従属側44は、イーサインタフェース搭載装置42からイーサインタフェース(物理層レイヤ)を介して受信されたデータ信号からLINEに従属するクロックを抽出するものであり、送信側の事業所1で用いられている網同期装置47と同等の安定度(5×10-5以下)のクロックを再生することができ、同期多重化伝送を可能としている。即ち、LINE従属同期方式にて同期通信網に従属した同期多重化伝送が可能となるため、網同期装置47が設置されていないような事業所2内の情報であっても、伝送路からの受信信号を基にして従属同期させ、同期通信網にてデータ伝送を行うことが可能であり、システム構成の効率化が可能となる。
The multiplexing device clock LINE
10…イーサインタフェース搭載装置受信部(伝送装置のクロック再生器側)、10A……データ処理部、11…復号部、12…速度変換/フレーム変換部、13…クロック速度調整部、14…クロック生成部、15…分周部、16…位相比較部、16A…位相補正用分周部、17…電圧制御水晶発振器、18…外部出力クロック用分周/クロック生成部、19…自動制御分周部、21…イーサフレーム送信周期波形、22…イーサフレーム構成、22a…イーサフレーム、22b…ガードタイム、22a1…プリアンブル、22a2…SFD、22a3…DATA部、22a3-1…DATA、22a3-2…PAD、31,31a,31b,31c,31d…SFD検出信号、32…カウンタ、33…位相遅れ検出、34…位相進み検出、35…生成クロック、41,42…イーサインタフェース搭載装置、43…多重化装置マスタ側、44…多重化装置クロックLINE従属側、45,46…データ伝送装置、47…網同期装置(NSE−LS)、51,52…イーサインタフェース搭載装置、53,54…PC、61…多重化装置マスタ側、62…多重化装置クロックLINE従属側、63,64…データ伝送装置、65…網同期装置(NSE−LS)、71,72…HDSLモデム、73…多重化装置マスタ側、74…多重化装置クロックLINE従属側、75,76…データ伝送装置、77…網同期装置(NSE−LS)、100…送信部。
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EP2043292A2 (en) | 2007-09-28 | 2009-04-01 | Fujitsu Ltd. | Synchronization system, synchronization signal transmitter, clock supplier and synchronization method |
-
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- 2004-04-14 JP JP2004118733A patent/JP3935893B2/en not_active Expired - Lifetime
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