JP3489556B2 - クロック切替方法及びクロック供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はクロック切替方法及
びクロック供給装置に関し、特に網同期システムを採る
ＳＤＨ方式多重伝送装置に用いられる冗長構成のクロッ
ク切替方法及びクロック供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＳＤＨ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ
Ｄｉｇｉｔａｌ Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ）等の多重伝送
装置においては、供給されるクロックに何らかの障害が
発生すると、網全体の同期がとれなくなるため、システ
ム全体が停止する可能性がある。そこで、予め用意され
た複数の入力クロックから網同期システムのブロック構
成などに合わせてクロックを選択し、さらに、これらの
入力クロックを切り替える際、出力クロックに欠落、瞬
断等が発生してシステム全体に障害が発生することを防
ぐため、入力クロックの切替前後で出力クロックが変化
しないようにするホールドオーバと呼ばれる制御方法が
用いられている。また、機器故障やメンテナンスに対応
するため、出力クロックを生成する回路を複数用意して
冗長構成とすることによりシステムの信頼性を高める方
法が一般的である。

【０００３】この種のクロック供給装置の一例として
は、特開平１０−９８４５４号公報に開示されているよ
うに、クロックパスを通じて供給される同期源からのク
ロック信号に従属する同期用クロック信号を装置内に供
給するクロック信号供給部において、互に現用または予
備の系として作動する第１系および第２系からなる二重
化されたクロック信号供給部がホールドオーバ状態に入
ると同時に、現用中の系の出力クロック信号を今一つの
系に供給することにより、どちらかの系が故障しても他
方の系に支障無く切替えることができるとともに、保守
上の必要から一端取り外した系を復旧する場合でも、現
用中の系に容易に同期させることができるとしていた。

【０００４】また、他の例として、特開平６−２９６１
７２号公報に開示されているように、レベル変換部と位
相制御発振器を備えた２つのクロック受信パネルは、２
つの系の受信クロックを切替制御する切替制御パネルか
ら出力される同じＰＬＯ位相比較周波数を用いて、各ク
ロック受信パネルのＰＬＯを動作させることにより、２
つの系とも同位相のＰＬＯ出力を得ることができるた
め、２つの系の受信クロックの位相が大きく異なった場
合でも、系切替動作時のクロック瞬断や位相変動を吸収
し、装置のデータエラーを防ぐことができるとしてい
た。

【０００５】しかし、これらの公報に開示された従来技
術には、以下のような問題点が残されている。

【０００６】第一の問題点は、複数の同期源からクロッ
クパスを通じて基準クロック信号を選択する前者の構成
では、入力される基準クロックがすべて断にならない限
りホールドオーバ状態にならないため、通常メンテナン
スによる系切替を行うと出力クロックに瞬断の生じる可
能性があることである。

【０００７】第二の問題点は、出力クロック信号をそれ
ぞれ他系に供給する前者の構成では、接続する信号の経
路長によって入力されるクロック信号の位相が変わるこ
とにより、電圧制御発振器の制御信号が完全に一致しな
いため、系切替を実施すると瞬断等が発生する可能性が
ある。これを防ぐには、経路長に応じた位相調整回路を
追加し、調整等煩雑な作業が必要となることである。

【０００８】第三の問題点は、入力クロックを選択する
切替制御が共通に使用される後者の構成では、切替制御
パネルの回路規模が大きくなり、また、切替制御パネル
の冗長構成が取れないため、システムの信頼性が低下す
ることである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のクロッ
ク供給装置は、クロックバス切替部あるいは切替制御パ
ネルが共通的に使用されているため、通常メンテナンス
時の出力クロックの瞬断あるいはシステムの信頼性が低
下するなどの欠点がある。また、出力クロック信号をそ
れぞれ他系に供給することにより、信号の経路長を補正
するための位相調整回路と電気調整作業が必要になると
いう欠点を有している。

【００１０】本発明の目的は、このような従来の欠点を
除去するため、複数の入力クロックより選択したクロッ
クと出力クロックとを位相比較した結果をデジタル位相
情報に変換して記憶し、また、現用系のデジタル情報を
常に予備系と共通に保持し、さらに、系切替のタイミン
グを出力クロックの変化点からずらすことにより、入力
クロックの切り替えおよび系の切り替え時に、出力クロ
ックの瞬断、欠落を防ぐことができるクロック供給装置
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のクロック切替方
法は、複数の入力クロックを入力し現用系または予備系
を構成するクロック供給装置におけるクロック切替方法
であって、選択した入力クロックと出力クロックとを位
相比較した位相情報を記憶し、前記位相情報と記憶した
位相情報とを第１の比較手段で比較し、前記記憶した位
相情報を現用系と予備系とで相互に供給し、前記位相情
報と他系の記憶した位相情報とを第２の比較手段で比較
し、現用系として動作する定常状態では、前記選択した
入力クロックに同期した前記出力クロックを出力し、現
用系として動作中の前記入力クロック切替時では、切替
途中で切替直前に記憶した位相情報に一旦固定し、前記
切替直前に記憶した位相情報に合わせ込んだ後の前記位
相情報へ切り替えることにより制御した前記出力クロッ
クを出力し、予備系における現用系への切替時では、切
替途中で切替直前に現用系で記憶された位相情報に一旦
固定し、前記切替直前に前記現用系で記憶された位相情
報に合わせ込んだ後の前記位相情報へ切り替えることに
より制御した前記出力クロックを出力することを特徴と
している。

【００１２】また、本発明のクロック切替方法は、外部
から系選択信号を入力し、前記系選択信号の信号変化点
を前記出力クロックを用いて遅延した系切替信号を出力
し、前記系切替信号により現用系と予備系との相互の前
記出力クロックの切り替えが行われることを特徴として
いる。

【００１３】また、本発明のクロック供給装置は、複数
の入力クロックを入力し現用系または予備系を構成する
クロック供給装置であって、前記複数の入力クロックを
それぞれ分周し外部から入力したクロック選択信号に基
づくクロックを出力する入力クロック選択部と、出力ク
ロックを位相比較周波数に分周する可変分周回路と、前
記入力クロック選択部出力および前記可変分周回路出力
を位相比較した後デジタル変換したディジタル位相情報
を出力するディジタル位相比較部と、前記ディジタル位
相比較部出力の前記ディジタル位相情報を記憶し他系へ
供給するとともに外部から入力した前記クロック選択信
号および系選択信号に基づいて前記ディジタル位相比較
部出力の前記ディジタル位相情報または記憶した記憶デ
ィジタル位相情報のいずれかを選択して出力するディジ
タル位相制御部と、前記ディジタル位相制御部出力によ
り位相制御された前記出力クロックを出力するＰＬＯ
（Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ Ｏｓｃｉｌａｔｏｒ）部
と、前記系選択信号および前記出力クロックを入力し系
切替信号を出力する系切替信号生成部と、より構成され
ることを特徴としている。

【００１４】また、前記ディジタル位相比較部は、前記
入力クロック選択部出力および前記可変分周回路出力の
それぞれのクロックを位相比較し、前記可変分周回路出
力のクロック立ち上がりで”Ｈ”レベル、前記入力クロ
ック選択部出力のクロック立ち上がりで”Ｌ”レベルと
する位相比較結果を出力する位相比較回路と、前記位相
比較結果を処理する２つの信号を出力する基準信号発生
回路と、前記位相比較結果を前記基準信号発生回路出力
のサンプリング信号を用いてサンプリングし前記位相比
較結果が”Ｈ”レベルである区間を計数したディジタル
位相比較値を出力する位相差サンプリング回路と、前記
位相差サンプリング回路出力を前記基準信号発生回路出
力の位相情報保持信号のクロック周期で保持するととも
に保持した前記ディジタル位相情報を出力するディジタ
ル位相情報保持回路と、より構成されることを特徴とし
ている。

【００１５】また、前記ディジタル位相制御部は、前記
ディジタル位相情報を前記記憶ディジタル位相情報とし
て記憶し前記基準信号発生回路出力の前記位相情報保持
信号のクロック周期で更新されるとともに出力する位相
情報記憶回路と、前記ディジタル位相情報と前記記憶デ
ィジタル位相情報とを比較した位相情報比較結果を出力
する位相情報比較回路と、他系の位相情報記憶回路から
出力された他系の記憶ディジタル位相情報を他系記憶デ
ィジタル位相情報として入力し前記ディジタル位相情報
と比較して得られた他系位相情報比較結果を出力する他
系位相情報比較回路と、外部から入力された前記系選択
信号、前記クロック選択信号、前記位相情報比較結果お
よび前記他系位相情報比較結果を入力し、前記位相情報
記憶回路および前記位相情報切替回路に対してホールド
オーバ制御信号を、前記可変分周回路に対して分周制御
信号をそれぞれに出力する制御信号生成回路と、前記制
御信号生成回路出力の前記ホールドオーバ制御信号に基
づき前記ディジタル位相情報または前記記憶ディジタル
位相情報のいづれかを選択し出力する位相情報切替回路
と、より構成されることを特徴としている。

【００１６】また、前記制御信号生成回路は、現用系と
して動作する定常状態では、前記位相情報切替回路に対
して前記ディジタル位相情報保持回路出力の前記ディジ
タル位相情報を選択する指示を行い、予備系として動作
する定常状態では、前記位相情報切替回路に対して前記
ディジタル位相情報保持回路出力の前記ディジタル位相
情報を選択する指示を行うとともに、前記可変分周回路
に対して前記他系位相情報比較回路出力の前記他系位相
情報比較結果に基づき現用系から供給された他系記憶デ
ィジタル位相情報に前記ディジタル位相情報を合わせ込
むための前記分周制御信号を出力し、前記入力クロック
切替時または現用／予備の系切替時では、前記位相情報
記憶回路に対する前記記憶ディジタル位相情報の更新停
止と前記位相情報切替回路に対する前記位相情報記憶回
路出力の前記記憶ディジタル位相情報の選択とを指示す
るホールドオーバ制御信号を出力し、現用系にあっては
前記位相情報比較回路、予備系にあっては前記他系位相
情報比較回路それぞれの出力に基づき、切替直前の現用
系の前記記憶ディジタル位相情報に前記ディジタル位相
情報を合わせ込むための前記分周制御信号を出力し、さ
らに、前記位相情報比較結果または前記他系位相情報比
較結果より一致あるいは許容範囲内であることを判断し
たとき、前記位相情報記憶回路および前記位相情報切替
回路に対してホールドオーバ制御を解除するホールドオ
ーバ制御信号を出力することを特徴としている。

【００１７】さらに、前記制御信号生成回路は、前記位
相情報比較回路出力の前記位相情報比較結果または他系
位相情報比較回路出力の前記他系位相情報比較結果に基
づき、前記ディジタル位相情報保持回路出力の前記ディ
ジタル位相情報が大きい場合には分周タイミングを進
め、前記記憶ディジタル位相情報または前記他系記憶デ
ィジタル位相情報が大きい場合には前記分周タイミング
を遅らせ、一致または許容範囲内の場合には前記分周タ
イミングを保持する前記分周制御信号を前記可変分周回
路へ出力することを特徴としている。

【００１８】また、前記系切替信号生成部は、前記系選
択信号を入力し、前記出力クロックを用いてサンプリン
グした後に前記出力クロックの１／２クロック期間より
短い遅延を行った前記系切替信号を出力することを特徴
としている。

【００１９】また、本発明のクロック供給装置は、複数
の入力クロックをそれぞれに入力する現用系または予備
系を構成するクロック供給装置であって、現用系または
予備系の前記系切替信号生成部から出力される前記系切
替信号の切替タイミングにより、現用系および予備系の
それぞれの前記出力クロックが切り替えられることを特
徴としている。

【００２０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、本発明のクロック
供給装置の一つの実施の形態を示すブロック図である。

【００２１】図１に示す本実施の形態は、複数の入力ク
ロックを入力し現用系または予備系を構成するクロック
供給装置であって、複数の入力クロック１０１をそれぞ
れ分周し外部から入力したクロック選択信号２１０に基
づくクロックを出力する入力クロック選択部３１と、出
力クロック１４１を位相比較周波数に分周する可変分周
回路１５と、入力クロック選択部３１出力および可変分
周回路１５出力を位相比較した後デジタル変換したディ
ジタル位相情報５１０を出力するディジタル位相比較部
３２と、ディジタル位相比較部３２出力を記憶し他系へ
供給するとともに外部から入力したクロック選択信号２
１０および系選択信号１１０に基づいてディジタル位相
比較部３２出力のディジタル位相情報５１０または記憶
した記憶ディジタル位相情報７１０のいずれかを選択し
て出力するディジタル位相制御部３３と、ディジタル位
相制御部３３出力により位相制御された出力クロック１
４１を出力するＰＬＯ（Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ Ｏ
ｓｃｉｌａｔｏｒ）部３４と、系選択信号１１０および
出力クロック１４１を入力し系切替信号１７０を出力す
る系切替信号生成部３５とより構成されている。

【００２２】以上の構成において、クロック切替方法
は、選択した入力クロック１０１と出力クロック１４１
とを位相比較した後デジタル変換したディジタル位相情
報５１０を記憶し、ディジタル位相情報５１０と記憶し
た記憶ディジタル位相情報７１０とを第１の比較手段で
比較し、記憶ディジタル位相情報７１０を現用系と予備
系とで相互に供給し、ディジタル位相情報５１０と他系
の記憶した記憶ディジタル位相情報７１０とを第２の比
較手段で比較し、現用系として動作する定常状態では、
選択した入力クロック１０１に同期した出力クロック１
４１を出力し、現用系として動作中の入力クロック切替
時では、切替途中で切替直前に記憶した記憶ディジタル
位相情報７１０に一旦固定し、切替直前に記憶した記憶
ディジタル位相情報７１０に合わせ込んだ後のディジタ
ル位相情報５１０へ切り替えることにより制御した出力
クロック１４１を出力し、予備系における現用系への切
替時では、切替途中で切替直前に現用系で記憶された記
憶ディジタル位相情報７１０に一旦固定し、切替直前に
現用系で記憶された記憶ディジタル位相情報７１０に合
わせ込んだ後のディジタル位相情報５１０へ切り替える
ことにより制御した出力クロック１４１を出力すること
により行われる。

【００２３】また、系の切り替えは、外部から系選択信
号１１０を入力し、系選択信号１１０の信号変化点を出
力クロック１４１を用いて遅延した系切替信号１７０を
出力し、この系切替信号１７０により現用系と予備系と
の相互の出力クロック１４１を切り替えることにより行
われる。

【００２４】すなわち、選択した入力クロックと出力ク
ロックとを位相比較した結果をデジタル位相情報に変換
して記憶し、また、現用系のデジタル位相情報を常に予
備系と共通に保持し、さらに、系切替のタイミングを出
力クロックの変化点からずらすことにより、入力クロッ
クの切り替えおよび系の切り替え時に、出力クロックの
瞬断、欠落を防ぐことができる。

【００２５】次に、本実施の形態のクロック供給装置の
動作を図１を参照して詳細に説明する。

【００２６】図１において、入力クロック選択部３１
は、分周回路１とクロック選択回路２とより構成され
る。分周回路１は、予め用意されたｎ（ｎは自然数）個
の入力クロック１０１を入力し、それぞれに位相比較周
波数まで分周したｎ個の入力分周クロック２０１をクロ
ック選択回路２に供給する。クロック選択回路２は、外
部入力のクロック選択信号２１０に基づいて、ｎ個の入
力分周クロック２０１から選択した選択分周クロック２
１１を出力する。

【００２７】ディジタル位相比較部３２は、位相比較回
路３、位相差サンプリング回路４、ディジタル位相情報
保持回路５および基準信号発生回路６より構成される。
位相比較回路３は、クロック選択回路２出力の選択分周
クロック２１１と可変分周回路１５出力の分周ＶＣＯク
ロック１５０とのそれぞれのクロックを位相比較し、分
周ＶＣＯクロック１５０の立ち上がりで”Ｈ”レベル、
選択分周クロック２１１の立ち上がりで”Ｌ”レベルと
する位相比較結果３１０を生成し出力する。基準信号発
生回路６は、位相差サンプリング回路４へサンプリング
信号６１０を、ディジタル位相情報保持回路５へ位相情
報保持信号６２０をそれぞれ供給する。位相差サンプリ
ング回路４は、基準信号発生回路６出力のサンプリング
信号６１０を用いて、位相比較回路３出力の位相比較結
果３１０をサンプリングし、位相比較結果３１０の出力
が”Ｈ”レベルである区間を計数したディジタル値をデ
ィジタル位相比較値４１０として出力する。ディジタル
位相情報保持回路５は、基準信号発生回路６出力の位相
情報保持信号６２０を用いて、位相差サンプリング回路
４出力のディジタル位相比較値４１０を保持するととも
に、ディジタル位相情報５１０として出力する。

【００２８】ディジタル位相制御部３３は、位相情報記
憶回路７、位相情報比較回路８、他系位相情報比較回路
９、位相情報切替回路１０および制御信号生成回路１１
より構成される。

【００２９】位相情報記憶回路７は、ディジタル位相情
報保持回路５出力のディジタル位相情報５１０を記憶デ
ィジタル位相情報７１０として記憶し、定常状態では、
基準信号発生回路６出力の位相情報保持信号６２０のク
ロック周期で更新されるとともに出力し、ホールドオー
バ状態では、ホールドオーバ制御信号１１１により記憶
ディジタル位相情報７１０の更新を停止し、保持した記
憶ディジタル位相情報７１０を位相情報比較回路８、位
相情報切替回路１０および他系の他系位相情報比較回路
９のそれぞれへ出力する。

【００３０】位相情報比較回路８は、ディジタル位相情
報保持回路５出力のディジタル位相情報５１０と記憶デ
ィジタル位相情報７１０との大小比較を行い、得られた
位相情報比較結果８１０を制御信号生成回路１１へ出力
する。

【００３１】他系位相情報比較回路９は、他系の位相情
報記憶回路７から送出された記憶ディジタル位相情報７
１０を他系記憶ディジタル位相情報９００として入力
し、自系のディジタル位相情報５１０と比較して得られ
た他系位相情報比較結果９１０を制御信号生成回路１１
へ出力する。

【００３２】位相情報切替回路１０は、定常状態では、
ディジタル位相情報保持回路５出力のディジタル位相情
報５１０を選択し、ホールドオーバ状態では、位相情報
記憶回路７出力の記憶ディジタル位相情報７１０を選択
し、選択ディジタル位相情報１２０として出力する。こ
の選択ディジタル位相情報１２０として記憶ディジタル
位相情報７１０が選択されたとき、すなわち、ホールド
オーバ状態では、出力クロック１４１のクロック位相が
固定されることになる。

【００３３】制御信号生成回路１１は、現用系として動
作する定常状態では、位相情報切替回路１０に対してデ
ィジタル位相情報保持回路５出力のディジタル位相情報
５１０を選択する指示を行い、予備系として動作する定
常状態では、位相情報切替回路１０に対してディジタル
位相情報保持回路５出力のディジタル位相情報５１０を
選択する指示を行うとともに、可変分周回路１５に対し
て他系位相情報比較回路９出力の他系位相情報比較結果
９１０に基づき現用系から供給された他系記憶ディジタ
ル位相情報９００にディジタル位相情報５１０を合わせ
込むための分周制御信号１１２を生成し、可変分周回路
１５へ出力する。従って、現用系では、入力クロック１
０１に位相同期した出力クロック１４１を出力し、予備
系では、出力クロック１４１を制御するディジタル位相
情報５１０の合わせ込みにより、現用系の出力クロック
１４１に位相同期した出力クロック１４１を出力するこ
とができる。

【００３４】また、制御信号生成回路１１は、外部から
系選択信号１１０あるいはクロック選択信号２１０を入
力し、これらの信号の何れかの変化を検出したときに
は、ホールドオーバ制御を開始するため、ホールドオー
バ制御信号１１１を出力する。この入力クロック切替時
または現用／予備の系切替時では、位相情報記憶回路７
に対する記憶ディジタル位相情報７１０の更新停止と位
相情報切替回路１０に対する位相情報記憶回路７出力の
記憶ディジタル位相情報７１０の選択とを指示するホー
ルドオーバ制御信号１１１を出力し、現用系にあっては
位相情報比較回路８、予備系にあっては他系位相情報比
較回路９それぞれの出力に基づき、切替直前の現用系の
記憶ディジタル位相情報７１０に現用系／予備系のそれ
ぞれのディジタル位相情報５１０を合わせ込むための分
周制御信号１１２を生成して可変分周回路１５へ出力
し、さらに、位相情報比較結果８１０または他系位相情
報比較結果９１０より一致あるいは許容範囲内であるこ
とを判断したとき、位相情報記憶回路７および位相情報
切替回路１０に対してホールドオーバ制御を解除するホ
ールドオーバ制御信号１１１を出力する。

【００３５】さらに、制御信号生成回路１１は、位相情
報比較回路８出力の位相情報比較結果８１０または他系
位相情報比較回路９出力の他系位相情報比較結果９１０
に基づき、ディジタル位相情報保持回路５出力のディジ
タル位相情報５１０が大きい場合には分周タイミングを
進め、記憶ディジタル位相情報７１０または他系記憶デ
ィジタル位相情報９００が大きい場合には分周タイミン
グを遅らせ、一致または許容範囲内の場合には分周タイ
ミングを保持する信号を可変分周回路１５へ供給する。

【００３６】以上の制御信号生成回路１１の動作によ
り、定常状態では、現用系／予備系それぞれにおいて、
現用系で選択された入力クロック１０１に位相同期した
出力クロック１４１が出力され、入力クロック切替時ま
たは現用／予備の系切替時では、ホールドオーバ制御の
間、現用系で切替直前に記憶された記憶ディジタル位相
情報７１０に一旦固定され、続く切替後の定常状態で
は、現用系で切替直前に記憶された記憶ディジタル位相
情報７１０に合わせ込まれた現用系／予備系それぞれの
ディジタル位相情報５１０に切り替えられることによ
り、現用系／予備系それぞれのディジタル位相情報５１
０が連続性を保つため、系選択信号１１０あるいはクロ
ック選択信号２１０による切替の際に、出力クロック１
４１の位相が変化することなく、出力クロック１４１の
瞬断、欠落を防ぐことことができる。

【００３７】ＰＬＯ部３４は、Ｄ／Ａ変換回路１２、ル
ープフィルタ１３および電圧制御発振器（ＶＣＯ）１４
より構成される。Ｄ／Ａ変換回路１２は、位相情報切替
回路１０出力の選択ディジタル位相情報１２０をアナロ
グ信号に変換して出力する。ループフィルタ１３は、Ｄ
／Ａ変換回路１２出力から高調波成分を除去したＶＣＯ
制御信号１４０を電圧制御発振器１４に供給する。電圧
制御発振器１４は、ＶＣＯ制御信号１４０により制御さ
れた出力クロック１４１を出力する。この出力クロック
１４１は、選択分周クロック２１１と位相比較されて一
巡ループとなることによりＰＬＬが構成されるため、選
択された入力クロック１０１に同期した出力クロック１
４１が得られる。

【００３８】可変分周回路１５は、電圧制御発振器１４
出力の出力クロック１４１を入力し、位相比較周波数ま
で分周した分周ＶＣＯクロック１５０を出力する。ま
た、制御信号生成回路１１出力の分周制御信号１１２に
基づき、ディジタル位相情報５１０と記憶ディジタル位
相情報７１０あるいは他系記憶ディジタル位相情報９０
０とが一致するように、分周するタイミングが制御され
る。

【００３９】系切替信号生成部３５は、系選択信号サン
プリング回路１６と系選択信号生成回路１７とより構成
される。系選択信号サンプリング回路１６は、系選択信
号１１０を電圧制御発振器１４出力の出力クロック１４
１を用いてサンプリングしたサンプリング系選択信号１
６０を出力する。系選択信号生成回路１７は、系選択信
号サンプリング回路１６出力のサンプリング系選択信号
１６０を電圧制御発振器１４出力の出力クロック１４１
の１／２クロックより狭い範囲で遅延させた後、系切替
信号１７０として出力する。この系切替信号１７０を用
いて自系／他系の系切替を行うことにより、系切替信号
１７０の変化点が出力クロック１４１の変化点と一致す
ることはないため、出力クロック１４１の瞬断を避ける
ことができる。

【００４０】次に、本発明の実施例におけるクロック切
替および系切替（冗長系切替）の動作について図面を用
いて説明する。図２は、図１に示す実施の形態の切替動
作の流れを示す処理フロー図である。

【００４１】まず、現用系として動作し且つ入力クロッ
ク切替がない場合、すなわち現用系の定常動作について
説明する。

【００４２】図１において、クロック選択回路２は、ク
ロック選択信号２１０に基づいてｎ個の入力分周クロッ
ク２０１から選択した選択分周クロック２１１を出力す
る。

【００４３】位相比較回路３は、選択分周クロック２１
１と可変分周回路１５出力の分周ＶＣＯクロック１５０
との位相比較を行い、分周ＶＣＯクロック１５０の立ち
上がりで”Ｈ”レベル、選択分周クロック２１１の立ち
上がりで”Ｌ”レベルとする位相比較結果３１０を生成
し出力する。

【００４４】位相差サンプリング回路４は、基準信号発
生回路６出力のサンプリング信号６１０を用いて位相比
較結果３１０をサンプリングし、位相比較結果３１０
が”Ｈ”レベルである区間を計数したディジタル値をデ
ィジタル位相比較値４１０として出力する。

【００４５】ディジタル位相情報保持回路５は、基準信
号発生回路６出力の位相情報保持信号６２０により、デ
ィジタル位相比較値４１０を保持し、ディジタル位相情
報５１０として出力する。

【００４６】位相情報切替回路１０は、定常動作では、
ディジタル位相情報保持回路５出力のディジタル位相情
報５１０を選択し（Ｓ１４１）、選択ディジタル位相情
報１２０としてＰＬＯ部３４へ供給する。

【００４７】このように、定常動作（Ｓ１２０）の現用
系（Ｓ１５１）では、選択された入力クロック１０１に
同期した出力クロック１４１が出力される。これと同時
に、位相情報記憶回路７出力の記憶ディジタル位相情報
７１０は随時更新され、この更新された記憶ディジタル
位相情報７１０が他系の他系位相情報比較回路９に供給
されている。

【００４８】次に、予備系として動作し且つ入力クロッ
クの切り替えがない場合、すなわち予備系の定常動作に
ついて説明する。

【００４９】図１において、入力クロック選択部３１お
よびディジタル位相比較部３２は、現用系の動作と同様
であるため、その説明を省略する。

【００５０】位相情報切替回路１０は、現用系の動作と
同様に、ディジタル位相情報保持回路５出力のディジタ
ル位相情報５１０を選択し（Ｓ１４１）、選択ディジタ
ル位相情報１２０としてＰＬＯ部３４へ供給する。

【００５１】制御信号生成回路１１は、系選択信号１１
０より予備系であることを判断する（Ｓ１５１）と、他
系位相情報比較回路９から出力された他系位相情報比較
結果９１０に基づいて（Ｓ１６３）大小比較を行い（Ｓ
１７３）、一致あるいは許容範囲内の結果が得られない
場合には、分周タイミングを変更する（Ｓ１８３）ため
の分周制御信号１１２を生成し出力する。すなわち、自
系のディジタル位相情報５１０が他系記憶ディジタル位
相情報９００より大きいときには、可変分周回路１５の
分周タイミングを進める分周制御信号１１２を生成し、
自系のディジタル位相情報５１０が他系記憶ディジタル
位相情報９００より小さいときには、可変分周回路１５
の分周タイミングを遅らせる分周制御信号１１２を生成
する。この制御動作は、自系のディジタル位相情報５１
０と他系記憶ディジタル位相情報９００とが一致あるい
は許容範囲内となった時点で終了する。

【００５２】このように、定常動作（Ｓ１２０）の予備
系（Ｓ１５１）では、自系のディジタル位相情報５１０
を現用系である他系記憶ディジタル位相情報９００に合
わせ込むことにより、自系の出力クロック１４１を、現
用系の出力クロック１４１位相に同期させることができ
る。

【００５３】次に、現用系として動作し入力クロックの
切り替えがある場合の動作を説明する。

【００５４】まず、制御信号生成回路１１は、クロック
選択信号２１０が変化した（Ｓ１１０）ことを検出する
（Ｓ１２０）とホールドオーバ制御を開始し（Ｓ１３
０）、位相情報記憶回路７に対して記憶ディジタル位相
情報７１０の更新停止と、位相情報切替回路１０に対し
て記憶ディジタル位相情報７１０の選択（Ｓ１４０）と
を指示するホールドオーバ制御信号１１１を生成してそ
れぞれに出力する。

【００５５】位相情報切替回路１０は、入力クロック１
０１切替前のディジタル位相情報５１０である記憶ディ
ジタル位相情報７１０を選択ディジタル位相情報１２０
としてＰＬＯ部３４に供給する。これにより、Ｄ／Ａ変
換回路１２、ループフィルタ１３を介して電圧制御発振
器１４を制御するＶＣＯ制御信号１４０が固定され、電
圧制御発振器１４の出力クロック１４１の位相を固定す
ることができる。

【００５６】続いて、入力クロック１０１が実際に切り
替わったとき、切り替え前後の入力クロック１０１間で
位相同期が保証されていないため、位相比較回路３へ入
力される選択分周クロック２１１の位相が変動する。し
たがって、位相差サンプリング回路４およびディジタル
位相情報保持回路５で生成されるディジタル位相情報５
１０も変化するため、位相情報比較回路８および他系位
相情報比較回路９のそれぞれの出力に差信号が生ずる。

【００５７】次に、制御信号生成回路１１では、系選択
信号１１０により現用系であることを判断する（Ｓ１５
０）と、位相情報比較回路８から出力された位相情報比
較結果８１０に基づいて（Ｓ１６０）大小比較を行い
（Ｓ１７０）、一致あるいは許容範囲内の結果が得られ
ない場合には、分周タイミングを変更する（Ｓ１８０）
ための分周制御信号１１２を生成し出力する。すなわ
ち、ディジタル位相情報５１０が記憶ディジタル位相情
報７１０より大きいときには、可変分周回路１５の分周
タイミングを進める分周制御信号１１２を生成し、ディ
ジタル位相情報５１０が記憶ディジタル位相情報７１０
より小さいときには、可変分周回路１５の分周タイミン
グを遅らせる分周制御信号１１２を生成する。この制御
動作は、ディジタル位相情報５１０と記憶ディジタル位
相情報７１０とが一致あるいは許容範囲内となった時点
で終了する。

【００５８】続いて、制御信号生成回路１１では、位相
情報比較回路８から出力された位相情報比較結果８１０
に基づいて、ディジタル位相情報５１０と記憶ディジタ
ル位相情報７１０との一致あるいは許容範囲内を検出す
る（Ｓ１７０）と、ホールドオーバ制御信号１１１を生
成し、位相情報記憶回路７に対する記憶ディジタル位相
情報７１０の更新と、位相情報切替回路１０に対するデ
ィジタル位相情報５１０の選択（Ｓ１９０）とを指示す
るホールドオーバ制御信号１１１を出力しホールドオー
バ状態を解除する（Ｓ２００）。

【００５９】このようにして、現用系として動作し入力
クロックの切り替えがある場合には、位相情報切替回路
１０から出力される選択ディジタル位相情報１２０は、
入力クロック１０１の切り替え前後で変化することがな
いため、出力クロック１４１の位相が変化することがな
い。

【００６０】次に、予備系に切り替わる現用系での動作
を説明する。

【００６１】まず、制御信号生成回路１１は、系選択信
号１１０が変化した（Ｓ１１１）ことを検出する（Ｓ１
２０）とホールドオーバ制御を開始し（Ｓ１３０）、位
相情報記憶回路７に対して記憶ディジタル位相情報７１
０の更新停止と、位相情報切替回路１０に対して記憶デ
ィジタル位相情報７１０の選択とを指示するホールドオ
ーバ制御信号１１１を生成してそれぞれに出力する。

【００６２】位相情報切替回路１０は、系の切替前のデ
ィジタル位相情報５１０である記憶ディジタル位相情報
７１０を選択ディジタル位相情報１２０としてＰＬＯ部
３４に供給する。これにより、出力クロック１４１の位
相は、記憶ディジタル位相情報７１０により固定された
ＶＣＯ制御信号１４０により同時に固定される。

【００６３】ここで、系切り替え途中における現用系お
よび予備系は、現用系では切り替え直前に記憶された記
憶ディジタル位相情報７１０により、予備系では現用系
の記憶ディジタル位相情報７１０に合わせ込みを行った
記憶ディジタル位相情報７１０により、それぞれの出力
クロック１４１の位相が同期のとれた状態で一旦固定さ
れるため、予備系／現用系相互の切り替えが間断なく移
行される。

【００６４】次に、系の切り替えは、系選択信号１１０
を電圧制御発振器１４の出力クロック１４１でサンプリ
ングし、出力クロック１４１の１／２クロックより狭い
範囲で遅延された系切替信号１７０を用いることによ
り、出力クロック１４１の分周タイミングと異なるた
め、図示しない共通選択部で自系／他系の系切替を行っ
ても選択される出力クロック１４１の瞬断を避けること
ができる。

【００６５】続いて、系が実際に切り替わったとき、制
御信号生成回路１１は、系選択信号１１０により予備系
であることを判断する（Ｓ１５０）と、他系位相情報比
較回路９から出力された他系位相情報比較結果９１０に
基づき（Ｓ１６１）、一致あるいは許容範囲内の結果が
得られない場合には、分周タイミングを変更する（Ｓ１
８１）ための分周制御信号１１２を生成し出力する。し
かしここでは、ディジタル位相情報５１０と他系記憶デ
ィジタル位相情報９００とが、先に説明したように、相
互に合わせ込まれているため、すぐにホールドオーバ制
御が解除される（Ｓ２００）ことになる。

【００６６】また、現用系に切り替わる予備系の動作に
ついても、出力クロック１４１を制御する選択ディジタ
ル位相情報１２０が相互に合わせ込まれているため、同
様の手順で切り替えを行うことができる。すなわち、ホ
ールドオーバ制御中に一旦相互の出力クロック１４１位
相が同期状態で固定された後、ホールドオーバ制御が解
除されてからは、現用系／予備系それぞれは間断なく定
常動作に移行することができる。

【００６７】次に、図１の実施例に示したクロック供給
装置を、互に現用または予備の系として動作する０系お
よび１系からなる２系統で構成したシステムについて説
明する。

【００６８】図３は、図１に示す実施の形態のクロック
供給装置を０系および１系からなる２系統で構成したブ
ロック図である。なお、図１と同じ符号については同一
機能を示す。

【００６９】図３を参照すると、ｎ個の入力クロック１
０１は、分岐され冗長系を構成する０系／１系のクロッ
ク供給装置それぞれに入力される。また、系切替信号１
１０は、０系／１系が互いに背反制御となるように接続
されている。さらに、０系の記憶ディジタル位相情報７
１０−０は、１系の他系記憶ディジタル位相情報９００
−１に接続され、１系の記憶ディジタル位相情報７１０
−１は、０系の他系記憶ディジタル位相情報９００−０
にそれぞれ接続されている。

【００７０】まず、０系を現用系、１系を予備系とする
と、１系のディジタル位相制御部３３−１では、０系か
ら出力された記憶ディジタル位相情報７１０−０を他系
記憶ディジタル位相情報９００−１として取り込み、デ
ィジタル位相情報５１０−１と比較して合わせ込みを行
う。この制御動作により、１系の出力クロック１４１−
１が０系の出力クロック１４１−０に位相同期されるこ
ととなる。

【００７１】次に、１系を現用系、０系を予備系に切り
替える系選択信号１１０が入力されると、ホールドオー
バ制御が開始され、１系が現用系の状態に切り替わると
ともに、系切替信号１７０も変化する。

【００７２】共通部の選択回路２０では、系切替信号１
７０−０、１７０−１に基づいて、０系／１系それぞれ
の出力クロック１４１−０、１４１−１よりシステムで
使用するシステムクロック２００を選択して出力する。
しかし、すでに説明したように、出力クロック１４１−
０、１４１−１の位相は切替によっても変化せず、か
つ、系切替信号１７０−０、１７０−１は出力クロック
１４１の変化点と重なることはないため、クロックに瞬
断、欠落などが発生することなく、現用系／予備系の切
替を完了することが出来る。

【００７３】また、図３に示すように、この２系統のシ
ステムは、ｎ個の入力クロック１０１を０系および１系
に全て分岐する構成であるが、０系と１系とが異なる入
力クロック１０１を選択している状態で系を切り替えた
としても、他系位相情報比較回路９の他系位相情報比較
結果９１０に基づき分周制御信号１１２を生成している
ため、出力クロックの位相が変動することはない。した
がって、０系／１系の入力クロックに異なる経路からの
クロックを割り当てて運用するシステム構成を構築する
ことができる。

【００７４】また、冗長系を２系列ではなく３系列以上
とする場合でも、他系位相情報比較回路９を冗長系列数
に基づき複数回路用意し、系選択信号１１０を複数列に
よる情報に変更し、現用系となっている系がどの系列か
を表すようにしたクロック供給装置の構成とすること
で、全ての系のディジタル位相情報を一致させることが
出来るので、出力クロックに瞬断、欠落等が発生しない
システムを構築することが可能となる。

【００７５】また、電圧制御発信器１４の電気的特性
が、現用／予備で同等として取り扱ったが、位相制御特
性に差がある場合には、分周制御信号１１２の初期値を
補正することにより対応することができる。

【００７６】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更
が可能である。

【００７７】

【発明の効果】本発明によるクロック切替方法及びクロ
ック供給装置は、複数の入力クロックを現用系または予
備系それぞれに入力し、複数の入力クロックより選択し
たクロックと出力クロックとを位相比較した結果をデジ
タル位相情報に変換して記憶し、また、現用系のデジタ
ル情報を常に予備系と共通に保持して制御した出力クロ
ックをそれぞれに出力し、さらに、系切替のタイミング
を出力クロックの変化点からずらすことにより、入力ク
ロックの切り替えおよび系の切り替え時に、出力クロッ
クの瞬断、欠落を防ぐことができるため、通常メンテナ
ンスを容易とし、接続信号線の影響を排除し、冗長系列
の増加を容易とする等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクロック供給装置の一つの実施の形態
を示すブロック図である。

【図２】図１に示す実施の形態の切替動作の流れを示す
処理フロー図である。

【図３】図１に示す実施の形態のクロック供給装置を０
系および１系からなる２系統で構成したブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ 分周回路 ２ クロック選択回路 ３ 位相比較回路 ４ 位相差サンプリング回路 ５ ディジタル位相情報保持回路 ６ 基準信号発生回路 ７ 位相情報記憶回路 ８ 位相情報比較回路 ９ 他系位相情報比較回路 １０ 位相情報切替回路 １１ 制御信号生成回路 １２ Ｄ／Ａ変換回路 １３ ループフィルタ １４ 電圧制御発振器 １５ 可変分周回路 １６ 系選択信号サンプリング回路 １７ 系選択信号生成回路 ２０ 共通部の選択回路 ３１ 入力クロック選択部 ３２ ディジタル位相比較部 ３３ ディジタル位相制御部 ３４ ＰＬＯ部 ３５ 系切替信号生成部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 7/033 H04J 3/00 H04J 3/06 H04L 1/22

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の入力クロックを入力し現用系また
   は予備系を構成するクロック供給装置におけるクロック
   切替方法であって、選択した入力クロックと出力クロッ
   クとを位相比較した位相情報を記憶し、前記位相情報と
   記憶した位相情報とを第１の比較手段で比較し、前記記
   憶した位相情報を現用系と予備系とで相互に供給し、前
   記位相情報と他系の記憶した位相情報とを第２の比較手
   段で比較し、現用系として動作する定常状態では、前記
   選択した入力クロックに同期した前記出力クロックを出
   力し、現用系として動作中の前記入力クロック切替時で
   は、切替途中で切替直前に記憶した位相情報に一旦固定
   し、前記切替直前に記憶した位相情報に合わせ込んだ後
   の前記位相情報へ切り替えることにより制御した前記出
   力クロックを出力し、予備系における現用系への切替時
   では、切替途中で切替直前に現用系で記憶された位相情
   報に一旦固定し、前記切替直前に前記現用系で記憶され
   た位相情報に合わせ込んだ後の前記位相情報へ切り替え
   ることにより制御した前記出力クロックを出力すること
   を特徴とするクロック切替方法。
2. 【請求項２】 外部から系選択信号を入力し、前記系選
   択信号の信号変化点を前記出力クロックを用いて遅延し
   た系切替信号を出力し、前記系切替信号により現用系と
   予備系との相互の前記出力クロックの切り替えが行われ
   ることを特徴とする請求項１記載のクロック切替方法。
3. 【請求項３】 複数の入力クロックを入力し現用系また
   は予備系を構成するクロック供給装置であって、前記複
   数の入力クロックをそれぞれ分周し外部から入力したク
   ロック選択信号に基づくクロックを出力する入力クロッ
   ク選択部と、出力クロックを位相比較周波数に分周する
   可変分周回路と、前記入力クロック選択部出力および前
   記可変分周回路出力を位相比較した後デジタル変換した
   ディジタル位相情報を出力するディジタル位相比較部
   と、前記ディジタル位相比較部出力の前記ディジタル位
   相情報を記憶し他系へ供給するとともに外部から入力し
   た前記クロック選択信号および系選択信号に基づいて前
   記ディジタル位相比較部出力の前記ディジタル位相情報
   または記憶した記憶ディジタル位相情報のいずれかを選
   択して出力するディジタル位相制御部と、前記ディジタ
   ル位相制御部出力により位相制御された前記出力クロッ
   クを出力するＰＬＯ（Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ Ｏｓ
   ｃｉｌａｔｏｒ）部と、前記系選択信号および前記出力
   クロックを入力し系切替信号を出力する系切替信号生成
   部と、より構成されることを特徴とするクロック供給装
   置。
4. 【請求項４】 前記ディジタル位相比較部は、前記入力
   クロック選択部出力および前記可変分周回路出力のそれ
   ぞれのクロックを位相比較し、前記可変分周回路出力の
   クロック立ち上がりで”Ｈ”レベル、前記入力クロック
   選択部出力のクロック立ち上がりで”Ｌ”レベルとする
   位相比較結果を出力する位相比較回路と、前記位相比較
   結果を処理する２つの信号を出力する基準信号発生回路
   と、前記位相比較結果を前記基準信号発生回路出力のサ
   ンプリング信号を用いてサンプリングし前記位相比較結
   果が”Ｈ”レベルである区間を計数したディジタル位相
   比較値を出力する位相差サンプリング回路と、前記位相
   差サンプリング回路出力を前記基準信号発生回路出力の
   位相情報保持信号のクロック周期で保持するとともに保
   持した前記ディジタル位相情報を出力するディジタル位
   相情報保持回路と、より構成されることを特徴とする請
   求項３記載のクロック供給装置。
5. 【請求項５】 前記ディジタル位相制御部は、前記ディ
   ジタル位相情報を前記記憶ディジタル位相情報として記
   憶し前記基準信号発生回路出力の前記位相情報保持信号
   のクロック周期で更新されるとともに出力する位相情報
   記憶回路と、前記ディジタル位相情報と前記記憶ディジ
   タル位相情報とを比較した位相情報比較結果を出力する
   位相情報比較回路と、他系の位相情報記憶回路から出力
   された他系の記憶ディジタル位相情報を他系記憶ディジ
   タル位相情報として入力し前記ディジタル位相情報と比
   較して得られた他系位相情報比較結果を出力する他系位
   相情報比較回路と、外部から入力された前記系選択信
   号、前記クロック選択信号、前記位相情報比較結果およ
   び前記他系位相情報比較結果を入力し、前記位相情報記
   憶回路および前記位相情報切替回路に対してホールドオ
   ーバ制御信号を、前記可変分周回路に対して分周制御信
   号をそれぞれに出力する制御信号生成回路と、前記制御
   信号生成回路出力の前記ホールドオーバ制御信号に基づ
   き前記ディジタル位相情報または前記記憶ディジタル位
   相情報のいづれかを選択し出力する位相情報切替回路
   と、より構成されることを特徴とする請求項３又は４記
   載のクロック供給装置。
6. 【請求項６】 前記制御信号生成回路は、現用系として
   動作する定常状態では、前記位相情報切替回路に対して
   前記ディジタル位相情報保持回路出力の前記ディジタル
   位相情報を選択する指示を行い、予備系として動作する
   定常状態では、前記位相情報切替回路に対して前記ディ
   ジタル位相情報保持回路出力の前記ディジタル位相情報
   を選択する指示を行うとともに、前記可変分周回路に対
   して前記他系位相情報比較回路出力の前記他系位相情報
   比較結果に基づき現用系から供給された他系記憶ディジ
   タル位相情報に前記ディジタル位相情報を合わせ込むた
   めの前記分周制御信号を出力し、前記入力クロック切替
   時または現用／予備の系切替時では、前記位相情報記憶
   回路に対する前記記憶ディジタル位相情報の更新停止と
   前記位相情報切替回路に対する前記位相情報記憶回路出
   力の前記記憶ディジタル位相情報の選択とを指示するホ
   ールドオーバ制御信号を出力し、現用系にあっては前記
   位相情報比較回路、予備系にあっては前記他系位相情報
   比較回路それぞれの出力に基づき、切替直前の現用系の
   前記記憶ディジタル位相情報に前記ディジタル位相情報
   を合わせ込むための前記分周制御信号を出力し、さら
   に、前記位相情報比較結果または前記他系位相情報比較
   結果より一致あるいは許容範囲内であることを判断した
   とき、前記位相情報記憶回路および前記位相情報切替回
   路に対してホールドオーバ制御を解除するホールドオー
   バ制御信号を出力することを特徴とする請求項３、４又
   は５記載のクロック供給装置。
7. 【請求項７】 前記制御信号生成回路は、前記位相情報
   比較回路出力の前記位相情報比較結果または他系位相情
   報比較回路出力の前記他系位相情報比較結果に基づき、
   前記ディジタル位相情報保持回路出力の前記ディジタル
   位相情報が大きい場合には分周タイミングを進め、前記
   記憶ディジタル位相情報または前記他系記憶ディジタル
   位相情報が大きい場合には前記分周タイミングを遅ら
   せ、一致または許容範囲内の場合には前記分周タイミン
   グを保持する前記分周制御信号を前記可変分周回路へ出
   力することを特徴とする請求項３、４、５又は６記載の
   クロック供給装置。
8. 【請求項８】 前記系切替信号生成部は、前記系選択信
   号を入力し、前記出力クロックを用いてサンプリングし
   た後に前記出力クロックの１／２クロック期間より短い
   遅延を行った前記系切替信号を出力することを特徴とす
   る請求項３記載のクロック供給装置。
9. 【請求項９】 複数の入力クロックをそれぞれに入力す
   る現用系または予備系を構成するクロック供給装置であ
   って、現用系または予備系の前記系切替信号生成部から
   出力される前記系切替信号の切替タイミングにより、現
   用系および予備系のそれぞれの前記出力クロックが切り
   替えられることを特徴とする請求項３乃至請求項８いず
   れかに記載のクロック供給装置。