JP2509234B2

JP2509234B2 - 通信システムの位相同期回路

Info

Publication number: JP2509234B2
Application number: JP62190312A
Authority: JP
Inventors: 成雄雨宮; 浩昭小峰; 哲男副島; 和雄村野; 康行奥村
Original assignee: Fujitsu Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Fujitsu Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1987-07-31
Filing date: 1987-07-31
Publication date: 1996-06-19
Anticipated expiration: 2011-06-19
Also published as: JPS6436147A

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕 LAN（Local Area Network）、ISDN（Integrated Serv
ice Digital Network）等における主局と複数の従局が
バス形態で結ばれている通信システムにおける主局の位
相同期回路であり、種々のバス形態に適用可能としたも
のである。また主局と従局間の距離的制限を緩和させる
位相同期回路である。当該位相同期回路においては、受
信フレーム位相がタイミング発生回路で発生するどのタ
ンミング範囲に含まれるかを比較回路において判断し、
ラウンド・トリップ・ディレイ時間を決定する。そのデ
ィレイ量を用いて送信フレーム位相遅延回路より出力さ
れた送信フレーム位相を遅延したいくつかの信号、ある
いは受信フレーム位相遅延回路より出力された受信フレ
ーム位相を遅延したいくつかの信号の中から最適なもの
を選択回路によって選び、リセット信号として、クロッ
ク発生回路をリセットしてクロックを切り換える。この
ようにして最適に切り換えられたクロックをデータ読み
取りクロックとして用いる。

〔産業上の利用分野〕

本発明はLAN、ISDN等における主局と複数の従局がバ
ス形態で結ばれている通信システムに関するものであ
り、さらに詳しく述べると、複数の従局と高信頼性で通
信を可能とし、種々のバス形態に適用でき、さらに従局
との接続距離を延長させ得るため主局に設けられる位相
同期回路のクロック切換方式に関する。

例えば、ISDNにおけるユーザ・網インタフェースとし
て、CCITTにおいてＩシリーズ勧告群として勧告化さ
れ、Ｉインタフェースと呼ばれているものがある。この
Ｉインタフェース中の基本アクセスにおけるレイヤ１
（I-430）の諸元を表１に示す。

また伝送路上の信号フレーム構成を第４図（ａ）
（ｂ）に示す。第４図（ａ）は主局（NT）から従局（T
E）への送信信号フレームを示し、第４図（ｂ）は従局
から主局への送信信号フレームを示す。表−１の伝送符
号100％AMIは第４図（ａ）（ｂ）の右側に図示の如く、
３値情報“0",“1",“0"を＋（正レベル）、Ｇ（接地レ
ベル）、−（負レベル）として符号化したものである。
３値信号としているのはDC分は含ませないためである。
第４図（ａ）（ｂ）内の符号の内容を下記表−２に示
す。

表−２ F:フレーミング（フレーム）ビット L:DCバランシングビット D:Dチャネルビット E:Dエコーチャネルビット Fa:補助フレーミング（フレーム）ビット N:2進値Ｎ＝▲▼にセットするビット B1:Bチャネル１内のビット B2:Bチャネル２内のビット A:アクチベーション用ビット S:予備 M:マルチフレーミング（マルチフレーム）ビット Q:QチャネルビットＩインタフェースの特徴は線路を４線とし、第３図に
図示の如く、主局となる網終端装置NT（Network Termin
ation）と複数の加入者端末TE（Terminal Equipment）
との接続形態をバス形態としている点である。また表−
１でも示されるように伝送符号として三値符号である10
0％AMIを用い、フレーム信号としてバイオレーションを
用いている。バス形態を用いているために、特に伝搬時
間が比較的かゝる導電体を用いてバス接続した場合、上
り方向（TE→NT）では第３図に示すように、それぞれ異
なる距離にある各加入者端末TEよりデータが網終端装置
NTに向けられ送出されるので、NTの入力端でパルスに位
相差（ｉ番目のTEiの場合往復伝搬時間2Tpi）が生じ
る。これらの往復伝搬時間（ラウンド・トリップ時間）
Tp1〜Tpn全てについて１タイムスロットについてみる
と、第５図に図示の如く、アイパターンの開口部が狭く
なる。そして位相差2Tpiが１タイムスロット以上になる
とアイパターンの開口部が無くなり、NTでは各TEからの
データを識別できず、結局データを読めなくなる。その
ためNT側で各TEからのデータを安定して読み取るため
に、NT-TE間の往復伝搬時間2Tpiを１タイムスロットよ
り小さくする必要がある。換言すれば、バスの長さに制
限が必要となってくる。

そこで、Ｉインタフェースでは表−１および第８図
（ａ）〜（ｃ）に示すように配線形態を三つに分け各々
についてバス長制限を規定している。

NTにおける位相同期方式として第８図（ａ）に図示の
シンプルバス形態をとった場合、TE相互間距離が大きく
NT受信点においてTE相互間に大きな信号位相差があり、
ディジタル位相同期ループ回路（DPLL）を用いた位相同
期方式ではDPLLが大きなクロックジッタを生じるため、
データを安定して読み取ることができない。この場合に
は距離を最長150mと制限し（この場合最大一巡遅延時間
（ラウンド・トリップ遅延時間）は最大４μｓにな
る）、固定位相でサンプリングする方法が望ましい。

一方、第８図（ｂ）（ｃ）に図示の如く、NT-TE間距
離の長い拡張バス接続あるいはポイント・ツー・ポイン
ト接続の場合はラウンド・トリップ時間が大きくなり固
定位相方式を使うことができない。またTE相互間距離が
短いためにこれによる位相差は無視しうることから、DP
LLを用いて位相同期をすべきである。

このように、接続形態が異なる場合異なる位相同期回
路を設けたNTを用意する必要があり、不便でありコスト
高となるため、これらの接続形態を１台のNTで利用でき
るような位相同期回路技術が望まれている。

また、第８図（ａ）〜（ｃ）に図示の如きバス長の制
限はユーザとしては使いにくいシステムとなるため、バ
ス長制限をできるだけ拡張することが要求されている。

〔従来の技術〕

そのため、従来では、例えばＩインタフェースのNT等
に適用されている位相同期回路として、第８図（ａ）〜
（ｃ）に示す各接続形態に適用できるだけでなく、NT-T
E間距離に関しては時間制限を受けず、またNT-TE相互間
距離に関しては最大１タイムスロットの80％程度の時間
に相当する距離まで延長可能となり、バス長の制限を緩
和することを可能とするNTの位相同期回路技術として、
フィード・フォワード型固定タイミング方式（FFFT方
式）がすでに提案されている（例えば、特願昭62-97747
号）。

FFFT方式の位相同期回路の構成を第９図に示す。また
その動作を説明するタイムチャートを第10図（ａ）〜
（ｅ）に示す。

伝送符号は三値の100％AMI符号であるため、レシーバ
（図示せず）で受信データとして＋側受信データSRD＋
と−側受信データSRD−に分け、フレーム位相検出回路
（FDET）31に入力される。フレーム位相検出回路31では
フレーム位相Ｆ（第10図（ａ））を検出し、フレーム位
相Ｆに合せて受信パルスRF（第10図（ｃ））を出力す
る。ここでは、第10図（ｃ）にSRFとして示されるよう
にフレームパルスＦの立ち下がりでパルスSRFを出力し
ている。Ｉインタフェースの場合、フレームとしてバイ
オレーションを用いているため、フレーム位相を立ち上
がりで検出しようとすると、フレームの前のDCバランシ
ングビットＬがパルスの場合はフレーム位相が判らない
ため、フレーム位相を立ち下がりで検出している。ま
た、複数のTEがフレームビットＦを出力している時、こ
のフレーム立ち下がり位相はNTより距離的に最近のTEの
出力フレームの立ち下がりに一致することが知られてい
る。このSRFはリセット信号発生回路（RST-GEN）32に入
力され、所定の遅延τ₁₀を与える。遅延された信号SRST
（第10図（ｄ））によりクロック発生回路（CK-GEN）33
をリセットし、マスタクロックMCK（7.68MHz）より位相
調整したクロックCLK（192KHz）を作っている（第10図
（ｅ））。リセット信号発生回路32における遅延量τ₁₀
は以下より求まる。第11図（ａ）〜（ｄ）に示すように
伝送データの１タイムスロットを5.2μｓ、TE間距離Ddi
ffに対応する時間TDdiffとして１タイムスロットの約80
％の値、すなわち4.0μｓとすると、アイが1.2μｓとな
る（第11図（ｂ），（ｃ））。従って、アイの真中をク
ロックで打ち抜こうとした場合、NTからみて距離的に最
も近いTEのフレームパルスの立ち下がり時点t1より4.6
μｓ経過後の時点t2にクロックの立ち上がりが来るよう
に、クロック発生回路33をリセットする必要がある。た
だし、クロックのロウ部分が2.6μｓあるため、遅延量
τ₁₀は4.6−2.6＝2.0μｓとなる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上のFFFT方式を用いた場合、CCITTで考えられてい
る方式と比較し、伝送特性上不利な点がある。

その第１の問題点としてシンプルバス接続に適用され
た場合の問題について述べる。前記のFFFT位相同期回路
方式では受信フレームを検出し、その検出結果によりク
ロック発生回路をリセットする方式を用いている。とこ
ろが、受信フレームはジッタを持っていることから、第
12図（ｅ）に示されるようにそのクロックもジッタを持
っている。これに対し、第12図（ｆ）に図示の如く、固
定位相のクロックはジッタをほとんど持っていない。以
上よりジッタの少ない固定位相のクロックの方がより端
末間距離Ddiffを延ばすことができ、また伝送路上のノ
イズにも強いため、固定位相クロックを用いることが、
FFFTのクロックよりシンプルバスの伝送特性に関しては
有利である。換言すれば、FFFT方式は、シンプルバス形
態において、固定位相クロック方式に対し性能的に劣
る。

第２の問題点としてポイント・ツー・ポイント接続に
適用された場合の問題について述べる。ポイント・ツー
・ポイントの場合でもNT-TE間距離が短い場合は第13図
（ａ）〜（ｃ）に示されるようにジッタは比較的小さい
から、FFFTの出力クロックで十分データを読み取れる。
しかしNT-TE間距離が長くなると第14図（ａ）〜（ｄ）
に示されるようにケーブルの容量等でジッタ域が大きく
なり、また波形が劣化しデータの振幅読み取りスレショ
ルドTHに近付くためアイが狭くなる。このアイ開口位置
はスレショルドTHおよびケーブルの特性等から一般的に
求めることができ、クロックの立ち上がりをこのアイ開
口位置に合うようにすることが望ましい。しかしFFFTで
はシンプルバス形態への適用を考えて、データ読み取り
位置が前記のように距離的に最近端末のデータ変化点に
対して4.6μｓ後方と固定しているため、このアイ開口
位置と合わず、伝送距離が延びないという問題がある。

従って依然として、第８図に図示のＩインターフェー
スにおけるいずれの配線形態にも高信頼度で適用できる
位相同期回路が要求されている。更に、従局相互間およ
び従局と主局との間の距離的制限が、Ｉインターフェー
スの値以上に緩和されることが望まれている。

〔問題点を解決するための手段〕本発明によれば、主局と複数の従局とが接続され、該
主局は該複数の従局に信号を送信し、それぞれの従局か
らの応答信号を受信する通信システムの該主局におい
て、前記従局からの受信信号のフレーム位相と前記主局
からの送信信号のフレーム位相との位相差を検出する手
段と、該位相差に応じて送信フレーム位相又は受信フレ
ーム位相に対して所定時間遅延した遅延信号を出力する
手段と、該遅延信号に応じた位相のクロックを出力する
手段と、を有することを特徴とする通信システムの位相
同期回路が提供される。

前記遅延信号を出力する手段は、前記位相差が第１の
範囲である場合に、前記送信フレーム位相に対して第１
の所定時間遅延した第１の遅延信号を出力し、前記位相
差が第１の範囲より大きい第２の範囲である場合に、前
記受信フレーム位相に対して、前記クロックが受信デー
タの後方となる第２の所定時間遅延した第２の遅延信号
を出力することが好適である。

前記遅延信号を出力する手段は更に、前記位相差が前
記第１の範囲及び前記第２の範囲の何れでもない場合
に、前記受信フレーム位相に対して、前記クロックが受
信データの中央となる第３の所定時間遅延した第３の遅
延信号を出力することが好適である。

第１図に本発明の位相同期回路の原理ブロック図を示
す。位相同期回路は、主局と複数の従局とが４線式バス
接続され、伝送符号として100％AMIを用いる通信システ
ムの主局に設けられる。

第１図において、前述の位相差検出手段は受信フレー
ム検出回路11、タイミング信号発生回路13及び位相比較
回路14によって実現され、前述の遅延信号出力手段は送
信フレーム位相遅延回路12、受信フレーム位相遅延回路
15及び選択回路16によって実現され、前述のクロック出
力手段はクロック発生回路17によって実現される。マス
タークロックMCKがクロック発生回路17に接続されてい
る外、上記前回路11〜16にも接続されており、第１図の
回路はマスタークロックMCKに同期して動作する。

受信フレーム位相検出回路11は、第９図に図示の従来
のフレーム位相検出回路31と同様であり、主局内のレシ
ーバ（図示せず）が第４図に図示の形態の３値AMI信号
を入力し＋側受信データSRD＋と−側受信データSRD−と
に分けた両信号を入力し、フレーム位相Ｆを検出し、フ
レーム位相に合わせて３値から２値に変換された受信パ
ルスSRFを出力する。クロック発生回路17それ自体は、
第９図のクロック発生回路33と同様であり、マスターク
ロックMCKを入力し選択回路16からのリセット信号SRTに
よってリセットされる毎にクロックパルスCLKを出力す
る。

送信フレーム位相遅延回路12は、送信フレーム位相を
示す信号STFを入力し、ｍ個に遅延信号SF1〜SFmを選択
回路16に出力する。これらの遅延信号は基準の送信フレ
ーム信号SFTに対して固定的であり、固定位相をもつ。
タイミング信号発生回路13は送信フレーム信号STFを入
力し、ｎ個のタイミング信号ST1〜STnを位相比較回路14
に出力する。位相比較回路14はタイミング信号発生回路
13のタイミング信号ST1〜STnと受信フレーム位相検出回
路11からの受信パルスSRFとを比較し、受信パルスSRFが
タイミング信号ST1〜STnのどの範囲に含まれるかを検出
し、対応する選択信号を選択回路16に出力する。受信フ
レーム位相遅延回路15は、受信フレーム位相検出回路11
からの信号SRFに基いて（ｎ−ｍ）個の遅延信号SFn〜SF
m＋１を選択回路16に出力する。信号SRFは送信フレーム
信号STFと異なりラウンド・トリップ時間により異なる
ので、信号SRFに対して遅延された信号SFn〜SFm＋１は
固定位相ではない。選択回路16は、比較回路14からの選
択信号SS1〜SSnに基いて、送信フレーム位相遅延回路12
からそれぞれが固定位相の遅延信号SF1〜SFm又は受信フ
レーム位相遅延回路15からの遅延信号SFm＋１〜SFnのう
ち１つを選択してリセット信号SRSTを出力する。

〔作用〕

第１図の位相同期回路の動作を第２図（ａ）〜（ｇ）
のタイミングチャートを参照して述べる。

送信フレーム位相信号STFを入力すると（第２図
（ａ））、タイミング信号発生回路13がタイミング信号
ST1〜STnを出力する（第２図（ｂ）（ｄ））。タイミン
グ信号ST1〜STmは、受信フレーム位相をみて受信データ
読取りクロックを固定位相のクロックとした方が有利な
範囲、すなわちシンプルバス接続形態の位相同期用のタ
イミングに設定されている。特にタイミング信号ST1は
主局と該主局に対し最も近い距離にある従局、例えば第
３図の従局TE1との間のラウンド・トリップ・ディレーT
p₁に基いて規定されたものである。一方タイミング信号
STm＋１〜STnは受信データ読み取りクロックの立上りが
バス形態用に受信データの後方で立上る方が有利な範
囲、すなわち拡張バス接続形態の位相同期タイミングに
設定されている。その他が、受信データ読み取りクロッ
クの立ち上りがバス形態用に受信データの中央付近、す
なわちアイの中心付近で立ち上がる方が有利な範囲、す
なわちポイント・ツー・ポイント接続形態の位相同期タ
イミングとなる。

受信パルスSRFがｉ番目のタイミング信号STiと一致す
ると（第２図（ｃ）（ｅ））、位相比較回路14はｉ番目
の選択信号SSiを“0"、他の選択信号を“1"とする。こ
れにより選択回路16がｉ番目の遅延信号SFi、その遅延
時間はτｉ、に応じたリセット信号SRSTをクロック発生
回路17に出力する。クロック発生回路17はリセット信号
SRSTに応じてリセットされるクロックCLKを発生する。

以上の如く、主局と従局との間のラウンド・トリップ
・ディレーに応じてクロックCLKを発生させるので、主
局は第３図に図示の如き種々のバス接続形態に応じて動
作し得る。また、その信号伝搬タイミングは第５図に示
されるように十分アイが確保でき、確実な信号識別が可
能となる。更に、シンプルバス方式の場合受信データ読
取クロックの立上りでクロックを発生させるのでタイミ
ングの裕度が拡大し最長距離を延長可能とすることがで
き、同様にポイント・ツー・ポイント方式においてもア
イの中心にクロックを発生させるので最長距離を延長可
能とすることができる。

〔実施例〕

第６図は本発明の一実施例として、１インタフェース
のNTの位相同期回路に適用した場合の一例を示す。また
第７図（ａ）〜（ｐ）にこの実施例を説明するための動
作タイムチャートを示す。この実施例は、ｎ＝３、ｍ＝
１の場合である。

外部からの送信フレーム位相を示す信号STF（第７図
（ｃ））がタイミング信号発生回路13aに印加される
と、該回路はタイミング信号ST1およびST2を出力する
（第７図（ｄ）（ｅ））。ST1はNT−最近TE間のラウン
ド・トリップ・ディレイ、即ち受信フレーム位相を見
て、受信データ読み取りクロックを固定位相のクロック
とした方が有利な範囲であることを示している。これは
主としてシンプルバスに用いられる。ST2は受信データ
読み取りクロックの立ち上がりがバス形態用に受信デー
タの後方で立ち上がる方が有利な範囲を示している。こ
れは主として拡張バスに用いられる。またST1,ST2以外
の範囲は受信データ読み取りクロックの立ち上がりがバ
ス形態用に受信データの中央付近で立ち上がる方が有利
な範囲を示している。これは主としてポイント・ツー・
ポイントに用いられる。STFはまた送信フレーム位相遅
延回路12aで遅延され、遅延時間τ１の遅延信号SF1が出
力される（第７図（ｆ））。この遅延時間τ１は、１例
として12μｓである。

一方、３値のAMI符号である伝送符号は、レシーバか
ら受信データとして＋側RD信号SRD＋と−側RD信号SRD−
に分けられ、受信フレーム位相検出回路11aに入力され
る。受信フレーム位相検出回路では受信フレーム信号Ｆ
（第７図（ｇ））に基いて受信フレーム位相を検出し、
そのフレーム位相に２値に変換されたパルスSRF（第７
図（ｉ））を出力する。このSRFを受信フレーム位相遅
延回路で遅延し、それぞれ遅延時間τ2,τ３の遅延信号
SF2,SF3を出力する。これらの遅延時間としては、例え
ばτ２＝２μｓ、τ３＝１μｓである。比較回路14aで
はSRFのタイミングがST1の範囲にある場合に出力である
選択信号SS1を“0"とし、SS2は“1"とする。選択回路14
aはSS1が“0"の時、１をリセット信号SRSTとして選択す
る。SRFがST2の範囲にある場合は、SS1＝“1"、SS2＝
“0"にされ、SF2がリセット信号SRSTとして選択され
る。一方SS1＝SS2＝“1"の場合は、SF3をリセット信号S
RSTとして出力する。クロック発生回路17aはこれらの信
号のいずれかによりリセットされる。すなわち、SF1で
リセットされれば第７図（ｎ）のクロックCLK1、SF2で
リセットされれば第７図（ｏ）のクロックCLK2、SF3で
リセットされれば、第７図（ｐ）のクロックCLK3が出力
される。すなわち、網終端装置（NT）と端末装置（TE）
とが非常に近くにあれば、タイミング信号ST1に対応
し、SF1に基づく固定位相のクロックCLK1によりジッタ
の影響を受けない位相同期が図られる。これはシンプル
バスの場合に相当する。NT-TE間が少し遠くなると、タ
イミング信号ST2に対応し、受信フレーム信号SRFに基づ
く遅延信号SF2でクロックCLK2がリセットされる。この
クロックCLK2は立ち上がりがデータの後方となる。これ
は拡張バスの場合に相当する。更にNT-TE間距離が大き
くなるとクロックCLK3がデータの中央となる。これはポ
イント・ツー・ポイントの場合に相当するが、データの
中央、すなわちアイの中心にクロックCLK3が位置するの
で裕度が大となり、距離を第８図（ｃ）に図示の1kmよ
り大きくすることができる。その距離は例えば1.2kmで
ある。

尚、本実施例ではマスタクロックMCKの周波数は7.68M
Hz、クロックCLKの周波数は、192KHzである。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明の位相同期回路はシンプ
ルバス、拡張バスおよびポイント・ツー・ポイントのい
ずれの通信システムにも、調整を要さず、適用できる。

また本発明の位相同期回路を用いると主局と従局との
距離および従局相互間の距離的制限を緩和することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の位相同期回路の原理ブロック図、第２図（ａ）〜（ｇ）は第１図位相同期回路の動作タイ
ミングチャート、第３図は本発明の位相同期回路が適用されるバス接続形
態図、第４図は本発明の位相同期回路に適用される信号フレー
ム構成図、第５図は第３図における信号伝搬タイミング図、第６図は本発明の実施例の位相同期回路図、第７図（ａ）〜（ｐ）は第３図の位相同期回路の動作タ
イミングチャート、第８図（ａ）〜（ｃ）はＩインタフェースにおける配線
形態図、第９図は従来の位相同期回路図、第10図（ａ）〜（ｅ）は第９図位相同期回路の動作タイ
ミング図、第11図（ａ）〜（ｄ）は遅延時間を求めることを説明す
るタイミング図、第12図（ａ）〜（ｆ）、第13図（ａ）〜（ｃ）、第14図
（ａ）〜（ｄ）は従来の位相同期回路の動作タイミング
図、である。（符号の説明） 11……受信フレーム位相検出回路、 12……送信フレーム位相遅延回路、 13……タイミング信号発生回路、 14……位相比較回路、 15……受信フレーム位相遅延回路 16……選択回路、 17……クロック発生回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者副島哲男神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者村野和雄神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者奥村康行東京都武蔵野市緑町３丁目９番11号日本電信電話株式会社通信網第一研究所内

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】主局（NT）と複数の従局（TE₁〜TE_n）とが
バス形態で接続され、主局が複数の従局に信号を送出し
それぞれの従局からの応答信号を受信し該受信信号に含
まれるフレーム信号に応答した受信用クロックを発生さ
せる通信システムの主局内に設けられた位相同期回路で
あって、前記従局からの受信信号に含まれる受信フレーム信号を
検出し受信フレーム位相信号（SRF）を出力する受信フ
レーム位相検出回路（11）、該受信フレーム位相信号又は主局からの送信フレームの
フレーム位相を示す送信フレーム位相信号（STF）から
一定時間だけ遅延させた複数の遅延信号（SF1〜SF_m,SF
_m+1〜SF_n）を出力するフレーム位相遅延回路（12,1
5）、前記送信フレーム位相信号と前記受信フレーム位相信号
の位相差を検出する位相比較回路（13,14）、該位相比較回路からの検出信号に基づいて、前記複数の
遅延信号の中から最適な遅延信号を選択出力する選択回
路（16）、および前記選択回路からの信号に応答したタイミング信号から
受信用クロックを生成するクロック発生回路（17）、を具備する、通信システムの位相同期回路。