JP3715429B2 - パラレル光送信／光受信モジュール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パラレル光伝送を用いたデータ転送に関し、特に、複数の並列なデータチャネルを用いて転送される光データ信号を受信するパラレル光受信モジュールや、複数の並列なデータチャネルを通じて光データ信号を送信するパラレル送信モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータシステムの分野では、演算処理能力の向上に伴い、コンピュータ装置間におけるデータ転送の高速化および大容量化が求められるようになった。データ転送の高速化の流れは、光伝送によるデータ転送を実現させるに至っている。その一方で、大容量化に対する要求は十分に満たされていないのが現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
データ転送の大容量化を実現させるには、パラレル光伝送によるデータ転送の実現が求められる。しかしながら、パラレル光伝送では、光ケーブル内のデータ信号の伝送速度や、光信号を電気信号に変換するフォトディテクタの変換処理速度に基づいて、複数の並列なデータチャネル間にスキュー（時間ずれ）が発生することが知られている。こうしたスキューが存在しては、受信側のコンピュータ装置でデータ信号を適切に演算処理することはできない。しかも、このようなスキューは、データ転送の距離が長くなるほど大きくなる。スキューがパラレル光伝送の実現を妨げている。
【０００４】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、スキューを検出／補正することによって、パラレル光伝送による大容量かつ長距離のデータ転送を実現することができるパラレル光送信／光受信モジュールを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１発明によれば、複数の並列なデータチャネルに個別に同位相のパターン信号を送信するスキューデータ送信回路を備えることを特徴とするパラレル光送信モジュールが提供される。また、第２発明によれば、複数の並列なデータチャネルに発信側で同位相で発信されたパターン信号をデータチャネルごとに取り出し、取り出したパターン信号に基づいてデータチャネル間のスキューを検出するスキューデータ受信回路を備えることを特徴とするパラレル光受信モジュールが提供される。
【０００６】
こうしたパラレル光送信モジュールおよびパラレル光受信モジュールの組み合わせによれば、パターン信号のやり取りによって簡単に各データチャネル間のスキューを検出することができる。このとき、パターン信号は、データチャネルで転送されるデータ信号と異なる波長を有することが望ましい。異なる波長のパターン信号およびデータ信号を用いれば、両者を同一の光ファイバでやり取りすることが可能となるからである。
【０００７】
パラレル光送信モジュールとパラレル光受信モジュールとの間のパターン信号のやり取りは、前記データ信号の有無に拘わらず実施されてもよい。その結果、データ信号の有無に拘わらずパターン信号によってスキューを検出することができる。したがって、データ信号をやり取りするに先立って、スキューを検出することができる。データ信号と同時にパターン信号を送信する場合には、データ信号にパターン信号が多重化されればよい。こういった場合には、特に、データ信号とパターン信号との間で波長を異ならしめることが望ましい。両者を簡単に分離することができるからである。データ信号の有無に拘わらず継続的にパターン信号をやり取りすれば、スキューが変化してもその変化に応じてスキューを検出することができる。
【０００８】
パラレル光受信モジュールは、検出されたスキューに基づいて前記データ信号のスキューを補正するスキュー補正回路を備えてもよい。スキュー補正回路の働きによってスキューの解消されたデータ信号が出力されることとなる。その結果、パラレルに送られてきたデータ信号を同時に演算処理することが可能となる。
【０００９】
その一方で、パラレル光送信モジュール側に、複数の並列なデータチャネルに発信側で同位相で発信されたパターン信号をデータチャネルごとに取り出し、取り出したパターン信号に基づいてデータチャネル間のスキューを検出するスキューデータ受信回路を設けてもよい。こうしたパラレル光送信モジュールでは、検出されたスキューに基づいて、前記データチャネルごとにスキューが補正されたデータ信号を前記データチャネルに送り込むデータ送信回路が設けられてもよい。検出されたスキューを見込んで異なる時期にデータ信号を送信すれば、スキューの影響によってパラレル光受信モジュール側では同時にデータ信号を受信することが可能となる。
【００１０】
パラレル光送信モジュールにスキューデータ受信回路を組み込んだ場合、前記パターン信号の受信を確認した後、データ信号を送信させるようにしてもよい。かかる構成によれば、例えば光ファイバの接続といったように、光伝送路の接続が確認された後、データ信号を出力することができる。したがって、例えば、データ信号にレーザ安全基準上のクラス４を適用し、パターン信号に同基準上のクラス１を適用すれば、実際のデータ転送を出力の大きいクラス４で実現しながら、取り扱い上の制約をクラス１まで緩和させることができる。しかも、簡単にオープンファイバーコントロールシステム（ＯＦＣシステム）を実現することが可能となる。
【００１１】
さらに、第３発明によれば、スキューを持った第１および第２データチャネルでパターン信号に位相差が生じた時点で、第１データチャネルのパターン信号を出力することを特徴とする遅延データチャネル検出回路が提供される。こうした遅延データチャネル検出回路によれば、スキューに基づく位相差が生じた時点で、第１データチャネルのレベルが測定されることとなる。その結果、第１データチャネルのレベル（高低）によって遅延データチャネルが特定されることができる。
【００１２】
こうした遅延データチャネル検出回路を実現するには、例えば、前記位相差によって２つのパターン信号間に生じるレベルの違いを検出する排他的ＯＲ回路と、この排他的ＯＲ回路の出力をクロック端子で受け、前記第１データチャネルのパターン信号をデータ端子で受けるフリップフロップとを設ければよい。こうした遅延データチャネル検出回路によれば、２つのデータチャネル間でパルス波形にスキューが生じると、排他的ＯＲ回路は、そのスキューをハイレベルパルス出力の形で表現する。スキューの大きさすなわちパルス波形の位相差はハイレベルパルスの長さによって特定されることができる。フリップフロップは、遅延データチャネルを記憶することができる。ここでは、２つのデータチャネルに同位相のパターン信号が送信されることが望ましい。
【００１３】
こうして構成された遅延データチャネル検出回路では、前記排他的ＯＲ回路の出力とクロック端子との間に、排他的ＯＲ回路の出力の立ち上がりに応じて、クロック端子に供給される信号のハイレベルとローレベルとを切り替える第２フリップフロップが設けられてもよい。この第２フリップフロップの働きによれば、遅延データチャネルが入れ替わっても、その入れ替わったデータチャネルを特定することができる。
【００１４】
また、遅延データチャネル検出回路では、前記第１データチャネルのパターン信号は、遅延回路を経て前記データ端子に供給されてもよい。こうした遅延回路の働きによれば、排他的ＯＲ回路やフリップフロップの伝播遅延を考慮して、確実に遅延データチャネルを特定することが可能となる。
【００１５】
さらにまた、第４発明によれば、排他的ＯＲ回路を用いて、デジタル信号が通過する２つのデータチャネルからデジタル信号の相対的遅延を伴う遅延データチャネルを検出することを特徴とする遅延データチャネル検出方法が提供される。このとき、排他的ＯＲ回路は、２つのデータチャネル間の前記相対的遅延の大きさを検出してもよい。こうした遅延データチャネル検出方法は、前述した遅延データチャネル検出回路を用いて実現されればよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
【００１７】
図１は、データ転送にパラレル光伝送を用いたコンピュータシステムの一例を示す。このコンピュータシステム１０は、入出力装置１１から任意のデータを取り出してそのデータを演算処理するホストコンピュータ１２を備える。ホストコンピュータ１２は、ディスプレイ（図示せず）を通じた視覚表示や、キーボードやマウス（図示せず）を通じた入力操作を通じて操作されることとなる。入出力装置１１としては、例えば、磁気テープ制御装置や、複数のディスクドライブを備えたファイル制御装置が挙げられる。
【００１８】
ホストコンピュータ１２と入出力装置１１とは光ファイバリボン（テープファイバ）１３によって接続される。ホストコンピュータ１２や入出力装置１１のパラレル光送信モジュール１４から送信される光信号は、光ファイバリボン１３を通って、相手方のパラレル光受信モジュール１５で受信されることとなる。こうした光ファイバリボン１３やパラレル光送信モジュール１４、パラレル光受信モジュール１５が協働してパラレル光伝送が実現される。パラレル光送信モジュール１４やパラレル光受信モジュール１５は、ホストコンピュータ１２や入出力装置１１に内蔵されていても着脱自在に装着されていてもよい。
【００１９】
ここでは、ホストコンピュータ１２の出力ポート１６と、この出力ポート１６に対応する光ファイバリボン１３の光ファイバ心と、この光ファイバ心に対応する入出力装置１１の入力ポート１７とによって送り側データチャネルが構成される。一方、入出力装置１１の出力ポート１６と、この出力ポート１６に対応する光ファイバリボン１３の光ファイバ心と、この光ファイバ心に対応するホストコンピュータ１２の入力ポート１７とによって受け側データチャネルが構成される。その他、送り側データチャネルおよび受け側データチャネルで１本の光ファイバリボンを共有化させてもよい。
【００２０】
図２に示すように、本発明の第１実施形態に係るパラレル光送信モジュール１４では、出力ポート１６から光ファイバリボン１３の各光ファイバ心１３ａ〜１３ｄに達する４本のデータチャネルＣＨ０〜ＣＨ３が形成されている。各データチャネルＣＨ０〜ＣＨ３では、送られてきた２値の電気データ信号がバッファ２１で同期化された後、ドライバ２２に供給される。ドライバ２２は、デジタル信号の「０」や「１」に応じてレーザアレイ２３の各レーザダイオード（ＬＤ）を点滅させる。この点滅によって光データ信号λ１が送信されることとなる。「０」でＬＤを発光させるか「１」でＬＤを発光させるかは任意に決定されればよい。
【００２１】
各データチャネルＣＨ０〜ＣＨ３には、個別に同位相の光パターン信号を送信するスキューデータ送信回路２６が接続される。このスキューデータ送信回路２６は、常時、一定周期で変化する２値の電気パターン信号を生成するパルス生成器（ＰＧ）２７を備える。生成された電気パターン信号はドライバ２８に供給される。ドライバ２８は、電気パターン信号の「０」や「１」の値に応じてレーザダイオード（ＬＤ）２９を点滅させ、光パターン信号λ２を発信させる。
【００２２】
発信された光パターン信号λ２は、光分岐器３０によってデータチャネルＣＨ０〜ＣＨ３の本数分に分岐される。分岐された光パターン信号λ２は、光合波器３１によって各データチャネルＣＨ０〜ＣＨ３に送り込まれる。したがって、各データチャネルＣＨ０〜ＣＨ３には、個別に同位相の光パターン信号λ２が送信されることとなる。こうした光パターン信号λ２は、光合波器３１によってデータ信号λ１に多重化されて多重化光信号λ１＋λ２として送信されてもよい。いずれにしても、光パターン信号λ２の波長は光データ信号λ１の波長と異なることが望ましい。
【００２３】
図３に示すように、本発明の第１実施形態に係るパラレル光受信モジュール１５では、光ファイバリボン１３の各光ファイバ心１３ａ〜１３ｄから入力ポート１７に至る４本のデータチャネルＣＨ０〜ＣＨ３が形成される。各データチャネルＣＨ０〜ＣＨ３では、送られてきた光データ信号λ１がフォトディテクタ（ＰＤ）４１で電気信号に変換される。得られた電気信号は、アンプ／比較器４２で増幅され所定の電圧値と比較される。その結果、光の点滅であった光データ信号λ１は２値の電気データ信号に戻される。この電気データ信号はスキュー補正回路４３に供給される。
【００２４】
各データチャネルＣＨ０〜ＣＨ３には、発信側で同位相に設定されて発信された光パターン信号λ２を取り出し、取り出した光パターン信号λ２に基づいてデータチャンネルＣＨ０〜ＣＨ３間のスキューを検出するスキューデータ受信回路４５が接続される。このスキューデータ受信回路４５は、データチャネルＣＨ０〜ＣＨ３ごとに多重化光信号λ１＋λ２から光パターン信号λ２を分離して取り出す光分波器４６を備える。光データ信号λ１と光パターン信号λ２とでは波長が異なることから、光分波器４６は容易に両者を分離することができる。得られた光パターン信号λ２は、フォトディテクタ（ＰＤ）４７で電気信号に変換され、アンプ／比較器４８を経て、前述と同様に２値のスキューデータ信号に戻される。得られたスキューデータ信号はスキュー検出回路４９に供給される。
【００２５】
スキュー検出回路４９は、後述するように、パターン信号λ２の受信が最も遅延したデータチャネルＣＨ０〜ＣＨ３（以下「最遅延データチャネル」という）を抽出し、この最遅延データチャネルを基準に他のデータチャネルＣＨ０〜ＣＨ３のスキューを検出する。スキュー補正回路４３は、後述するように、検出されたスキューに基づいて電気データ信号のスキューを補正し解消させる。スキューが解消された電気データ信号は、バッファ５１で同期化された後、入力ポート１７に送り込まれることとなる。
【００２６】
図４を参照しつつスキュー検出回路４９を詳述する。このスキュー検出回路４９は、受け取ったスキューデータ信号に基づいて４つのデータチャネルＣＨ０〜ＣＨ３の中から最遅延データチャネルを検出する最遅延チャネル検出回路５２を備える。この最遅延チャネル検出回路５２は、Ａ信号およびＢ信号といった２つの２値信号によって最遅延データチャネルを特定する。第１データチャネルＣＨ０に対して最遅延データチャネルが設定されるとローレベルのＡ信号およびローレベルのＢ信号が出力される。第２データチャネルＣＨ１に対して最遅延データチャネルが設定されるとハイレベルのＡ信号およびローレベルのＢ信号が出力される。同様に、第３データチャネルＣＨ２に対して最遅延データチャネルが設定されるとローレベルのＡ信号およびハイレベルのＢ信号が出力され、第４データチャネルＣＨ３に対して最遅延データチャネルが設定されるとハイレベルのＡ信号およびハイレベルのＢ信号が出力される。
【００２７】
最遅延チャネルトリガ回路５３は、Ａ信号およびＢ信号を４つの最遅延チャネル信号ＭＤＣＳ１〜ＭＤＣＳ４に変換する。すなわち、Ａ信号およびＢ信号が特定する１つの最遅延データチャネルを示す１つの最遅延チャネル信号ＭＤＣＳ１〜ＭＤＣＳ４のみがハイレベルに立ち上がる。ＡＮＤ回路５４ａは、２つの反転入力の結果、Ａ信号およびＢ信号がともにローレベルのときにハイレベル信号を出力する。ＡＮＤ回路５４ｂは、Ｂ信号側が反転入力される結果、Ａ信号がハイレベルでＢ信号がローレベルのときにハイレベル信号を出力する。同様に、Ａ信号がローレベルでＢ信号がハイレベルのときにはＡＮＤ回路５４ｃがハイレベル信号を出力し、Ａ信号およびＢ信号がともにハイレベルであるとＡＮＤ回路５４ｄがハイレベル信号を出力する。
【００２８】
スキューパルス生成回路５５は、後述するように、データチャネルＣＨ０〜ＣＨ３のスキューデータ信号と、供給されるＡ信号およびＢ信号とに基づいて、各データチャネルＣＨ０〜ＣＨ３ごとにスキューの大きさに応じたスキューパルス信号ＳＰ１〜ＳＰ４を出力する。
【００２９】
ここで、図４を参照しつつ最遅延チャネル検出回路５２の構成を詳述する。この最遅延チャネル検出回路５２は、一対のデータチャネルのうちスキューデータ信号の受信が遅延したデータチャネル（以下「遅延データチャネル」という）を特定する第１〜第３の対位相比較器５６ａ、５６ｂ、５６ｃを備える。第１対位相比較器５６ａで遅延データチャネルが特定されると、第１選択回路５７ａは、その遅延データチャネルのスキューデータ信号を第３対位相比較器５６ｃに送り込む。第２対位相比較器５６ｂで遅延データチャネルが特定されると、第２選択回路５７ｂは、その遅延データチャネルのスキューデータ信号を第３対位相比較器５６ｃに送り込む。第３対位相比較器５６ｃで遅延データチャネルが特定されると、第３選択回路５７ｃは、第１および第２対位相比較器５６ａ、５６ｂのいずれか一方の出力を選択する。
【００３０】
例えば、第１対位相比較器５６ａは、後述するように、第１データチャネルＣＨ０を遅延データチャネルとして特定するとローレベルのａ信号を出力する一方で、第２データチャネルＣＨ１を遅延データチャネルとして特定するとハイレベルのａ信号を出力する。第２対位相比較器５６ｂは、第３データチャネルＣＨ２を遅延データチャネルとして特定するとローレベルのｂ信号を出力する一方で、第４データチャネルＣＨ３を遅延データチャネルとして特定するとハイレベルのｂ信号を出力する。
【００３１】
第１選択回路５７ａでは、ローレベルのａ信号を受け取ると、反転入力によってＡＮＤ回路５８がアクティブ状態に維持され、第１データチャネルＣＨ０のスキューデータ信号がＯＲ回路５９を通じて出力されることとなる。反対にハイレベルのａ信号が供給されると、ＡＮＤ回路６０がアクティブ状態に維持され、第２データチャネルＣＨ１のスキューデータ信号がＯＲ回路５９を通じて出力される。同様に、第２選択回路５７ｂでは、ローレベルのｂ信号が供給されると第３データチャネルＣＨ２のスキューデータ信号が出力され、ハイレベルのｂ信号が供給されると第４データチャネルＣＨ３のスキューデータ信号が出力される。
【００３２】
第３対位相比較器５６ｃは、第１および第２選択回路５７ａ、５７ｂから供給されるスキューデータ信号の位相を比較し、第１および第２データチャネルＣＨ０、ＣＨ１側を遅延データチャネルとして特定すればローレベルのＢ信号を出力する一方で、第３および第４データチャネルＣＨ２、ＣＨ３側を遅延データチャネルとして特定すればハイレベルのＢ信号を出力する。
【００３３】
第３選択回路５７ｃでは、ローレベルのＢ信号を受け取ると、反転入力によってＡＮＤ回路５８がアクティブ状態に維持され、その結果、ａ信号がＡ信号として出力される。ハイレベルのＢ信号が供給されると、ＡＮＤ回路６０がアクティブ状態に維持され、その結果、ｂ信号がＡ信号として出力される。こうしてＡ信号およびＢ信号のレベル状態の組み合わせ４組によって１つの最遅延データチャネルが特定されることとなる。
【００３４】
続いて図５を参照しつつ対位相比較器５６ａ、５６ｂ、５６ｃすなわち遅延データチャネル検出回路の構成を詳述する。対位相比較器５６ａ、５６ｂ、５６ｃは、第１および第２スキューデータ信号ＳＫ１、ＳＫ２が入力される排他的ＯＲ回路６２を備える。排他的ＯＲ回路６２の出力は第１フリップフロップ６３のクロック端子Ｃに向けられる。排他的ＯＲ回路６２の出力とクロック端子Ｃとの間には、排他的ＯＲ回路６２の出力の立ち上がりに応じて、クロック端子Ｃに供給される信号のハイレベルとローレベルとを順次切り替える第２フリップフロップ６４が設けられる。第１フリップフロップ６３のデータ端子Ｄには、遅延回路６５で遅延された第１スキューデータ信号ＳＫ１が供給される。
【００３５】
いま、例えば図６に示されるように、４００ｐｓのパルス幅を持ったパターン信号を受け取る場合を考える。第１スキューデータ信号ＳＫ１に遅れること１５０ｐｓで第２スキューデータ信号ＳＫ２にハイレベルパルスが現れると、排他的ＯＲ回路６２から１５０ｐｓのスキューを示すハイレベル信号が出力される。ここでは、排他的ＯＲ回路６２の通過遅延によって、第１スキューデータ信号ＳＫ１の立ち上がりより排他的ＯＲ回路６２の出力の立ち上がりは５０ｐｓ遅れている。この排他的ＯＲ回路６２の出力によって第２フリップフロップ６４の出力はハイレベルに切り替えられる。第２フリップフロップ６４は、次に排他的ＯＲ回路６２のハイレベル出力を受け取るまでハイレベルの出力信号を維持する。したがって、この第２フリップフロップ６４からは、第１スキューデータ信号ＳＫ１のハイレベルパルスがローレベルに切り替わるまでハイレベル信号が出力されることとなる。このハイレベル信号は、第１フリップフロップ６３のクロック端子Ｃに供給される。
【００３６】
第１フリップフロップ６３のクロック端子Ｃにハイレベル信号が入力される時点では、遅延回路６５から第１スキューデータ信号ＳＫ１がデータ端子Ｄに送り込まれている。したがって、第１スキューデータ信号ＳＫ１のハイレベルパルスが叩き出されて、第１フリップフロップ６３はハイレベル信号を出力する。その結果、第２スキューデータ信号ＳＫ２に遅れが認められると、ハイレベル信号が出力されることとなる。
【００３７】
反対に、図７に示されるように、第２スキューデータ信号ＳＫ２に遅れること１５０ｐｓで第１スキューデータ信号ＳＫ１にハイレベルパルスが現れると、排他的ＯＲ回路６２から１５０ｐｓのスキューを示すハイレベル信号が出力される。前述と同様に、第２フリップフロップ６４のハイレベル信号が第１フリップフロップ６３のクロック端子Ｃに供給される。ただし、この場合には、第２スキューデータ信号ＳＫ２に立ち上がりが現れた時点では、第１スキューデータ信号ＳＫ１はローレベルのままである。したがって、第１スキューデータ信号ＳＫ１のローレベルが叩き出されて第１フリップフロップ６３はローレベル信号を出力する。その結果、第１スキューデータ信号ＳＫ１に遅れが認められるとローレベル信号が出力されることとなる。ここでは、排他的ＯＲ回路６２や第２フリップフロップ６４の通過遅延を考慮して遅延回路６５が設けられている。したがって、第２スキューデータ信号ＳＫ２の立ち上がりに間髪入れずに第１スキューデータ信号ＳＫ１が立ち上がっても、ローレベルのままの第１スキューデータ信号ＳＫ１が第１フリップフロップ６３のデータ端子Ｄに取り込まれることとなる。
【００３８】
次に図８を参照しつつスキューパルス生成回路５５の構成を詳述する。スキューパルス生成回路５５は、任意のデータチャネルＣＨ０〜ＣＨ３同士の組み合わせ（この場合、１０通りの組み合わせ）に対してスキューの大きさを検出するスキュー値検出回路６７を備える。このスキュー値検出回路６７では、スキューが存在しない同一データチャネルＣＨ０〜ＣＨ３同士の組み合わせに対して０Ｖすなわちスキュー値「０（ゼロ）」が出力される。その他のデータチャネルＣＨ０〜ＣＨ３の組み合わせに対しては、排他的ＯＲ回路６８によってスキューの大きさが測定される。これらの排他的ＯＲ回路６８によれば、図６や図７に示されるＥＯＲ出力と同様に、スキューの大きさに対応するハイレベルパルスが出力されることとなる。
【００３９】
スキュー値選択回路６９は、全てのデータチャネルＣＨ０〜ＣＨ３同士の組み合わせの中から、スキュー補正に必要とされる組み合わせを選択してスキュー補正回路４３に供給する。例えば、スキュー値選択回路６９は、第１データチャネルＣＨ０が最遅延データチャネルに特定されると、「００」「１０」「２０」「３０」に送り込まれる０Ｖ出力または排他的ＯＲ回路６８の出力をスキューパルス信号ＳＰ１〜ＳＰ４として出力する。この場合、図９に示されるように、Ａ信号およびＢ信号が各ＡＮＤ回路７０ａ〜７０ｄに供給される。Ａ信号およびＢ信号がローレベルであれば、第１ＡＮＤ回路７０ａがアクティブ状態になり、「００」に送り込まれる信号をＯＲ回路７１を経て出力させる。同様に、第２データチャネルＣＨ１が最遅延データチャネルとして特定されると「０１」「１１」「２１」「３１」に送り込まれる信号が出力され、第３データチャネルＣＨ２が最遅延データチャネルとして特定されると「０２」「１２」「２２」「３２」に送り込まれる信号が出力され、第４データチャネルＣＨ３が最遅延データチャネルとして特定されると「０３」「１３」「２３」「３３」に送り込まれる信号が出力されることとなる。
【００４０】
図１０は、各データチャネルＣＨ０〜ＣＨ３ごとに設けられるスキュー補正回路４３の構成を示す。このスキュー補正回路４３は、供給される電気データ信号を順次受け渡す複数のＡＮＤ回路７３ａ〜７３ｆから構成される遅延生成回路７４を備える。この遅延生成回路７４では、各ＡＮＤ回路７３ａ〜７３ｆを通過するごとに例えば５０ｐｓの遅延が生じる。したがって、６つのＡＮＤ回路７３ａ〜７３ｆが設けられていれば最大３００ｐｓの遅延を生じさせることができる。各ＡＮＤ回路７３ａ〜７３ｆの出力は選択回路７５に供給される。
【００４１】
選択回路７５は、最初のＡＮＤ回路７３ａの手前で電気データ信号を受け取るＡＮＤ回路７６ａと、各ＡＮＤ回路７３ａ〜７３ｆの出力を受け取る６つのＡＮＤ回路７６ｂ〜７６ｇとを備える。ＡＮＤ回路７６ａは、最遅延チャネルトリガ回路５３から供給される最遅延チャネル信号ＭＤＣＳ１〜ＭＤＣＳ４のハイレベルに応じて、受け取った電気データ信号を出力する。他のＡＮＤ回路７６ｂ〜７６ｇは、選択信号生成回路７８から供給される選択信号のハイレベルに応じて、受け取った電気データ信号を出力する。ＡＮＤ回路７６ａ〜７６ｇから出力された電気データ信号は、ＯＲ回路７９を経て、スキュー補正済みデータ信号ＤＡＴＡとして出力される。
【００４２】
選択信号生成回路７８は、スキューパルス信号ＳＰ１が通過するごとに例えば５０ｐｓの遅延を生じさせる一連の遅延ゲート回路８０ａ〜８０ｇを備える。これらの遅延ゲート回路８０ａ〜８０ｇは、スキューパルス信号ＳＰ１が立ち上がってから５０ｐｓごとに順番にハイレベル信号を出力する。その結果、スキューパルス信号ＳＰ１の長さ、すなわち、スキューの大きさに応じた個数の遅延ゲート回路８０ａ〜８０ｇがアクティブ状態になりハイレベル信号を出力することとなる。
【００４３】
各遅延ゲート回路８０ａ〜８０ｇの出力はフリップフロップ８１ａ〜８１ｇのデータ端子Ｄに供給される。したがって、スキューパルス信号ＳＰ１がローレベルに下がった時点でデータ端子Ｄにハイレベル信号を受けているフリップフロップ８１ａ〜８１ｇからのみハイレベル信号が出力される。
【００４４】
排他的ＯＲ回路８２ａ〜８２ｆは、隣り合うフリップフロップ８１ａ〜８１ｇの出力を比較する。その結果、スキューパルス信号ＳＰ１の大きさに応じて、１つの排他的ＯＲ回路８２ａ〜８２ｆからハイレベル信号が出力されることとなる。排他的ＯＲ回路８２ａ〜８２ｆの出力はＡＮＤ回路８３ａ〜８３ｆを経て選択回路７５に供給されることとなる。
【００４５】
いま、図１１に示されるように、２５０ｐｓのスキューパルス信号ＳＰ１が取り込まれた場合を考える。スキューパルス信号ＳＰ１が立ち上がった時点で各遅延ゲート回路８０ａ〜８０ｇの一方の入力端子にハイレベル信号が入力される。遅延ゲート回路８０ａでは、ゲート回路の伝播遅延を考慮して、スキューパルス信号ＳＰ１が立ち上がってから５０ｐｓ後にハイレベル信号が出力される。こうして順番にハイレベル信号を受け取った遅延ゲート回路８０ａ〜８０ｇがハイレベル信号を出力する。その結果、遅延ゲート回路８０ｆまでが伝搬遅延に応じたハイレベルパルスを出力することとなる。
【００４６】
すると、スキューパルス信号ＳＰ１がローレベルに下がった時点でデータ端子Ｄにハイレベル信号を受け取っているフリップフロップ８１ａ〜８１ｅはハイレベル信号を出力する。このハイレベル信号は、スキューパルス信号ＳＰ１の長さが変更されるまで維持されることとなる。その結果、スキューが変化するまで、排他的ＯＲ回路８１ｆのみがハイレベル信号を出力する。残りの排他的ＯＲ回路８１ａ〜８１ｅ、８１ｇでは、ハイレベル信号同士あるいはローレベル信号同士が比較される結果、ハイレベル信号が出力されることはない。
【００４７】
排他的ＯＲ回路８２ｅからＡＮＤ回路８３ｅを経てハイレベル信号を受け取ったＡＮＤ回路７６ｆは、受け取った電気データ信号をＯＲ回路７９に送り込む。こうしてスキュー補正済みデータＤＡＴＡが得られる。以上のような処理は、最遅延データチャネルとして特定されたデータチャネル以外の全てのデータチャネルで実施されることとなる。その一方で、最遅延データチャネルとして特定されたデータチャネルでは、最遅延チャネル信号ＭＤＣＳ１〜ＭＤＣＳ４がハイレベルになることから、遅延されない電気データ信号がＯＲ回路７９から出力されることとなる。
【００４８】
以上の結果、図１２に示されるように、スキューデータ信号に応じて、全てのデータチャネルＣＨ０〜ＣＨ３でスキューが解消されたデータ信号ＤＡＴＡが得られることとなる。解消することができるスキューの範囲は、パターン信号のパルスの長さやパルス間の間隔の長さ、ＡＮＤ回路７３ａ〜７３ｆや遅延ゲート回路８０ａ〜８０ｇの遅延時間や個数等によって決定される。パターン信号のやり取りを継続的に実施させておけば、スキューの変化にも柔軟に対応することができる。
【００４９】
なお、スキューデータ送信回路２６やスキューデータ受信回路４５の動作は、ホストコンピュータ１２や入出力装置１１の電源が入れられた時点で開始されればよい。また、データ信号の有無に拘わらず、スキューデータ送信回路２６とスキューデータ受信回路４５との間ではパターン信号がやりとりされてもよい。
【００５０】
図１３は本発明の第２実施形態に係るパラレル光送信モジュール１０１およびパラレル光受信モジュール１０２を示す。この第２実施形態では、２つのモジュール１０１、１０２間で光データ信号λ１をやり取りするに際して、光パターン信号λ２がパラレル光受信モジュール１０２からパラレル光送信モジュール１０１に向けて送られる。なお、前述した第１実施形態と同様な機能効果を発揮する構成には同一の参照符号が付され、その詳細な説明は省略される。
【００５１】
詳述すると、レーザダイオード（ＬＤ）２９で生成された光パターン信号λ２は、光分岐器３０によってデータチャネルＣＨ０〜ＣＨ３の本数分に分岐された後、方向性光結合器１０３によって光ファイバリボン１３の各光ファイバ心１３ａ〜１３ｄに送り出される。送り出された光パターン信号λ２は、パラレル光送信モジュール１０１側の方向性光結合器１０４によってフォトディテクタ（ＰＤ）４７に送り込まれる。方向性光結合器１０３、１０４とは、光の進む方向に応じて特定の通路に光を案内するものである。
【００５２】
パラレル光送信モジュール１０１側では、受け取った光パターン信号λ２に応じて、前述と同様に、スキュー検出回路４９がスキューの大きさを検出する。スキュー補正回路４３は、検出されたスキューの大きさに基づいて、データ信号を出力する。最遅延データチャネルでは、ＡＮＤ回路７６ａ（図１０参照）から即座にデータ信号が出力される。これに対し、他のデータチャネルでは、最遅延データチャネルに比べてスキューが大きいものほど遅れて出力される。その結果、パラレル光受信モジュール１０２では、スキューが補償されたデータ信号が同時に到着する。スキューは解消される。
【００５３】
このような構成によれば、例えばホストコンピュータ１２側で、入出力装置１１に光ファイバリボン１３が確実に接続されていることを確認した後に光データ信号λ１を送信することができる。例えば、光データ信号λ１にレーザ安全基準上のクラス４を適用し、光パターン信号λ２に同基準上のクラス１を適用すれば、実際のデータ転送を出力の大きいクラス４で実現しながら、取り扱い上の制約をクラス１まで緩和させることができる。簡単にオープンファイバーコントロールシステム（ＯＦＣシステム）を実現することが可能となる。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、単純なパターン信号のやり取りによって簡単にスキューを検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 コンピュータシステムの一例を示すブロック図である。
【図２】 本発明の第１実施形態に係るパラレル光送信モジュールの構成を示すブロック図である。
【図３】 本発明の第１実施形態に係るパラレル光受信モジュールの構成を示すブロック図である。
【図４】 スキュー検出回路の構成を示すブロック図である。
【図５】 対位相比較器の構成を示すブロック図である。
【図６】 第１スキューデータが早い場合の対位相比較器の動作を示すタイムチャートである。
【図７】 第２スキューデータが早い場合の対位相比較器の動作を示すタイムチャートである。
【図８】 スキューパルス生成回路の構成を示すブロック図である。
【図９】 スキュー値選択回路の構成を示すブロック図である。
【図１０】 スキュー補正回路の構成を示すブロック図である。
【図１１】 スキュー補正回路の動作を示すタイムチャートである。
【図１２】 スキュー補正回路の動作を示すタイムチャートである。
【図１３】 本発明の第２実施形態に係るパラレル光送信モジュールおよびパラレル光受信モジュールの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１４ パラレル光送信モジュール、１５ パラレル光受信モジュール、２６ スキューデータ送信回路、４３ スキュー補正回路（データ送信回路）、４５ スキューデータ受信回路、６２ 排他的ＯＲ回路、６３ フリップフロップ、６４ 第２フリップフロップ、６５ 遅延回路、ＣＨ０〜ＣＨ３ データチャネル、λ１ （光）データ信号、λ２ （光）パターン信号。
【発明の属する技術分野】
本発明は、パラレル光伝送を用いたデータ転送に関し、特に、複数の並列なデータチャネルを用いて転送される光データ信号を受信するパラレル光受信モジュールや、複数の並列なデータチャネルを通じて光データ信号を送信するパラレル送信モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータシステムの分野では、演算処理能力の向上に伴い、コンピュータ装置間におけるデータ転送の高速化および大容量化が求められるようになった。データ転送の高速化の流れは、光伝送によるデータ転送を実現させるに至っている。その一方で、大容量化に対する要求は十分に満たされていないのが現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
データ転送の大容量化を実現させるには、パラレル光伝送によるデータ転送の実現が求められる。しかしながら、パラレル光伝送では、光ケーブル内のデータ信号の伝送速度や、光信号を電気信号に変換するフォトディテクタの変換処理速度に基づいて、複数の並列なデータチャネル間にスキュー（時間ずれ）が発生することが知られている。こうしたスキューが存在しては、受信側のコンピュータ装置でデータ信号を適切に演算処理することはできない。しかも、このようなスキューは、データ転送の距離が長くなるほど大きくなる。スキューがパラレル光伝送の実現を妨げている。
【０００４】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、スキューを検出／補正することによって、パラレル光伝送による大容量かつ長距離のデータ転送を実現することができるパラレル光送信／光受信モジュールを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１発明によれば、複数の並列なデータチャネルに個別に同位相のパターン信号を送信するスキューデータ送信回路を備えることを特徴とするパラレル光送信モジュールが提供される。また、第２発明によれば、複数の並列なデータチャネルに発信側で同位相で発信されたパターン信号をデータチャネルごとに取り出し、取り出したパターン信号に基づいてデータチャネル間のスキューを検出するスキューデータ受信回路を備えることを特徴とするパラレル光受信モジュールが提供される。
【０００６】
こうしたパラレル光送信モジュールおよびパラレル光受信モジュールの組み合わせによれば、パターン信号のやり取りによって簡単に各データチャネル間のスキューを検出することができる。このとき、パターン信号は、データチャネルで転送されるデータ信号と異なる波長を有することが望ましい。異なる波長のパターン信号およびデータ信号を用いれば、両者を同一の光ファイバでやり取りすることが可能となるからである。
【０００７】
パラレル光送信モジュールとパラレル光受信モジュールとの間のパターン信号のやり取りは、前記データ信号の有無に拘わらず実施されてもよい。その結果、データ信号の有無に拘わらずパターン信号によってスキューを検出することができる。したがって、データ信号をやり取りするに先立って、スキューを検出することができる。データ信号と同時にパターン信号を送信する場合には、データ信号にパターン信号が多重化されればよい。こういった場合には、特に、データ信号とパターン信号との間で波長を異ならしめることが望ましい。両者を簡単に分離することができるからである。データ信号の有無に拘わらず継続的にパターン信号をやり取りすれば、スキューが変化してもその変化に応じてスキューを検出することができる。
【０００８】
パラレル光受信モジュールは、検出されたスキューに基づいて前記データ信号のスキューを補正するスキュー補正回路を備えてもよい。スキュー補正回路の働きによってスキューの解消されたデータ信号が出力されることとなる。その結果、パラレルに送られてきたデータ信号を同時に演算処理することが可能となる。
【０００９】
その一方で、パラレル光送信モジュール側に、複数の並列なデータチャネルに発信側で同位相で発信されたパターン信号をデータチャネルごとに取り出し、取り出したパターン信号に基づいてデータチャネル間のスキューを検出するスキューデータ受信回路を設けてもよい。こうしたパラレル光送信モジュールでは、検出されたスキューに基づいて、前記データチャネルごとにスキューが補正されたデータ信号を前記データチャネルに送り込むデータ送信回路が設けられてもよい。検出されたスキューを見込んで異なる時期にデータ信号を送信すれば、スキューの影響によってパラレル光受信モジュール側では同時にデータ信号を受信することが可能となる。
【００１０】
パラレル光送信モジュールにスキューデータ受信回路を組み込んだ場合、前記パターン信号の受信を確認した後、データ信号を送信させるようにしてもよい。かかる構成によれば、例えば光ファイバの接続といったように、光伝送路の接続が確認された後、データ信号を出力することができる。したがって、例えば、データ信号にレーザ安全基準上のクラス４を適用し、パターン信号に同基準上のクラス１を適用すれば、実際のデータ転送を出力の大きいクラス４で実現しながら、取り扱い上の制約をクラス１まで緩和させることができる。しかも、簡単にオープンファイバーコントロールシステム（ＯＦＣシステム）を実現することが可能となる。
【００１１】
さらに、第３発明によれば、スキューを持った第１および第２データチャネルでパターン信号に位相差が生じた時点で、第１データチャネルのパターン信号を出力することを特徴とする遅延データチャネル検出回路が提供される。こうした遅延データチャネル検出回路によれば、スキューに基づく位相差が生じた時点で、第１データチャネルのレベルが測定されることとなる。その結果、第１データチャネルのレベル（高低）によって遅延データチャネルが特定されることができる。
【００１２】
こうした遅延データチャネル検出回路を実現するには、例えば、前記位相差によって２つのパターン信号間に生じるレベルの違いを検出する排他的ＯＲ回路と、この排他的ＯＲ回路の出力をクロック端子で受け、前記第１データチャネルのパターン信号をデータ端子で受けるフリップフロップとを設ければよい。こうした遅延データチャネル検出回路によれば、２つのデータチャネル間でパルス波形にスキューが生じると、排他的ＯＲ回路は、そのスキューをハイレベルパルス出力の形で表現する。スキューの大きさすなわちパルス波形の位相差はハイレベルパルスの長さによって特定されることができる。フリップフロップは、遅延データチャネルを記憶することができる。ここでは、２つのデータチャネルに同位相のパターン信号が送信されることが望ましい。
【００１３】
こうして構成された遅延データチャネル検出回路では、前記排他的ＯＲ回路の出力とクロック端子との間に、排他的ＯＲ回路の出力の立ち上がりに応じて、クロック端子に供給される信号のハイレベルとローレベルとを切り替える第２フリップフロップが設けられてもよい。この第２フリップフロップの働きによれば、遅延データチャネルが入れ替わっても、その入れ替わったデータチャネルを特定することができる。
【００１４】
また、遅延データチャネル検出回路では、前記第１データチャネルのパターン信号は、遅延回路を経て前記データ端子に供給されてもよい。こうした遅延回路の働きによれば、排他的ＯＲ回路やフリップフロップの伝播遅延を考慮して、確実に遅延データチャネルを特定することが可能となる。
【００１５】
さらにまた、第４発明によれば、排他的ＯＲ回路を用いて、デジタル信号が通過する２つのデータチャネルからデジタル信号の相対的遅延を伴う遅延データチャネルを検出することを特徴とする遅延データチャネル検出方法が提供される。このとき、排他的ＯＲ回路は、２つのデータチャネル間の前記相対的遅延の大きさを検出してもよい。こうした遅延データチャネル検出方法は、前述した遅延データチャネル検出回路を用いて実現されればよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
【００１７】
図１は、データ転送にパラレル光伝送を用いたコンピュータシステムの一例を示す。このコンピュータシステム１０は、入出力装置１１から任意のデータを取り出してそのデータを演算処理するホストコンピュータ１２を備える。ホストコンピュータ１２は、ディスプレイ（図示せず）を通じた視覚表示や、キーボードやマウス（図示せず）を通じた入力操作を通じて操作されることとなる。入出力装置１１としては、例えば、磁気テープ制御装置や、複数のディスクドライブを備えたファイル制御装置が挙げられる。
【００１８】
ホストコンピュータ１２と入出力装置１１とは光ファイバリボン（テープファイバ）１３によって接続される。ホストコンピュータ１２や入出力装置１１のパラレル光送信モジュール１４から送信される光信号は、光ファイバリボン１３を通って、相手方のパラレル光受信モジュール１５で受信されることとなる。こうした光ファイバリボン１３やパラレル光送信モジュール１４、パラレル光受信モジュール１５が協働してパラレル光伝送が実現される。パラレル光送信モジュール１４やパラレル光受信モジュール１５は、ホストコンピュータ１２や入出力装置１１に内蔵されていても着脱自在に装着されていてもよい。
【００１９】
ここでは、ホストコンピュータ１２の出力ポート１６と、この出力ポート１６に対応する光ファイバリボン１３の光ファイバ心と、この光ファイバ心に対応する入出力装置１１の入力ポート１７とによって送り側データチャネルが構成される。一方、入出力装置１１の出力ポート１６と、この出力ポート１６に対応する光ファイバリボン１３の光ファイバ心と、この光ファイバ心に対応するホストコンピュータ１２の入力ポート１７とによって受け側データチャネルが構成される。その他、送り側データチャネルおよび受け側データチャネルで１本の光ファイバリボンを共有化させてもよい。
【００２０】
図２に示すように、本発明の第１実施形態に係るパラレル光送信モジュール１４では、出力ポート１６から光ファイバリボン１３の各光ファイバ心１３ａ〜１３ｄに達する４本のデータチャネルＣＨ０〜ＣＨ３が形成されている。各データチャネルＣＨ０〜ＣＨ３では、送られてきた２値の電気データ信号がバッファ２１で同期化された後、ドライバ２２に供給される。ドライバ２２は、デジタル信号の「０」や「１」に応じてレーザアレイ２３の各レーザダイオード（ＬＤ）を点滅させる。この点滅によって光データ信号λ１が送信されることとなる。「０」でＬＤを発光させるか「１」でＬＤを発光させるかは任意に決定されればよい。
【００２１】
各データチャネルＣＨ０〜ＣＨ３には、個別に同位相の光パターン信号を送信するスキューデータ送信回路２６が接続される。このスキューデータ送信回路２６は、常時、一定周期で変化する２値の電気パターン信号を生成するパルス生成器（ＰＧ）２７を備える。生成された電気パターン信号はドライバ２８に供給される。ドライバ２８は、電気パターン信号の「０」や「１」の値に応じてレーザダイオード（ＬＤ）２９を点滅させ、光パターン信号λ２を発信させる。
【００２２】
発信された光パターン信号λ２は、光分岐器３０によってデータチャネルＣＨ０〜ＣＨ３の本数分に分岐される。分岐された光パターン信号λ２は、光合波器３１によって各データチャネルＣＨ０〜ＣＨ３に送り込まれる。したがって、各データチャネルＣＨ０〜ＣＨ３には、個別に同位相の光パターン信号λ２が送信されることとなる。こうした光パターン信号λ２は、光合波器３１によってデータ信号λ１に多重化されて多重化光信号λ１＋λ２として送信されてもよい。いずれにしても、光パターン信号λ２の波長は光データ信号λ１の波長と異なることが望ましい。
【００２３】
図３に示すように、本発明の第１実施形態に係るパラレル光受信モジュール１５では、光ファイバリボン１３の各光ファイバ心１３ａ〜１３ｄから入力ポート１７に至る４本のデータチャネルＣＨ０〜ＣＨ３が形成される。各データチャネルＣＨ０〜ＣＨ３では、送られてきた光データ信号λ１がフォトディテクタ（ＰＤ）４１で電気信号に変換される。得られた電気信号は、アンプ／比較器４２で増幅され所定の電圧値と比較される。その結果、光の点滅であった光データ信号λ１は２値の電気データ信号に戻される。この電気データ信号はスキュー補正回路４３に供給される。
【００２４】
各データチャネルＣＨ０〜ＣＨ３には、発信側で同位相に設定されて発信された光パターン信号λ２を取り出し、取り出した光パターン信号λ２に基づいてデータチャンネルＣＨ０〜ＣＨ３間のスキューを検出するスキューデータ受信回路４５が接続される。このスキューデータ受信回路４５は、データチャネルＣＨ０〜ＣＨ３ごとに多重化光信号λ１＋λ２から光パターン信号λ２を分離して取り出す光分波器４６を備える。光データ信号λ１と光パターン信号λ２とでは波長が異なることから、光分波器４６は容易に両者を分離することができる。得られた光パターン信号λ２は、フォトディテクタ（ＰＤ）４７で電気信号に変換され、アンプ／比較器４８を経て、前述と同様に２値のスキューデータ信号に戻される。得られたスキューデータ信号はスキュー検出回路４９に供給される。
【００２５】
スキュー検出回路４９は、後述するように、パターン信号λ２の受信が最も遅延したデータチャネルＣＨ０〜ＣＨ３（以下「最遅延データチャネル」という）を抽出し、この最遅延データチャネルを基準に他のデータチャネルＣＨ０〜ＣＨ３のスキューを検出する。スキュー補正回路４３は、後述するように、検出されたスキューに基づいて電気データ信号のスキューを補正し解消させる。スキューが解消された電気データ信号は、バッファ５１で同期化された後、入力ポート１７に送り込まれることとなる。
【００２６】
図４を参照しつつスキュー検出回路４９を詳述する。このスキュー検出回路４９は、受け取ったスキューデータ信号に基づいて４つのデータチャネルＣＨ０〜ＣＨ３の中から最遅延データチャネルを検出する最遅延チャネル検出回路５２を備える。この最遅延チャネル検出回路５２は、Ａ信号およびＢ信号といった２つの２値信号によって最遅延データチャネルを特定する。第１データチャネルＣＨ０に対して最遅延データチャネルが設定されるとローレベルのＡ信号およびローレベルのＢ信号が出力される。第２データチャネルＣＨ１に対して最遅延データチャネルが設定されるとハイレベルのＡ信号およびローレベルのＢ信号が出力される。同様に、第３データチャネルＣＨ２に対して最遅延データチャネルが設定されるとローレベルのＡ信号およびハイレベルのＢ信号が出力され、第４データチャネルＣＨ３に対して最遅延データチャネルが設定されるとハイレベルのＡ信号およびハイレベルのＢ信号が出力される。
【００２７】
最遅延チャネルトリガ回路５３は、Ａ信号およびＢ信号を４つの最遅延チャネル信号ＭＤＣＳ１〜ＭＤＣＳ４に変換する。すなわち、Ａ信号およびＢ信号が特定する１つの最遅延データチャネルを示す１つの最遅延チャネル信号ＭＤＣＳ１〜ＭＤＣＳ４のみがハイレベルに立ち上がる。ＡＮＤ回路５４ａは、２つの反転入力の結果、Ａ信号およびＢ信号がともにローレベルのときにハイレベル信号を出力する。ＡＮＤ回路５４ｂは、Ｂ信号側が反転入力される結果、Ａ信号がハイレベルでＢ信号がローレベルのときにハイレベル信号を出力する。同様に、Ａ信号がローレベルでＢ信号がハイレベルのときにはＡＮＤ回路５４ｃがハイレベル信号を出力し、Ａ信号およびＢ信号がともにハイレベルであるとＡＮＤ回路５４ｄがハイレベル信号を出力する。
【００２８】
スキューパルス生成回路５５は、後述するように、データチャネルＣＨ０〜ＣＨ３のスキューデータ信号と、供給されるＡ信号およびＢ信号とに基づいて、各データチャネルＣＨ０〜ＣＨ３ごとにスキューの大きさに応じたスキューパルス信号ＳＰ１〜ＳＰ４を出力する。
【００２９】
ここで、図４を参照しつつ最遅延チャネル検出回路５２の構成を詳述する。この最遅延チャネル検出回路５２は、一対のデータチャネルのうちスキューデータ信号の受信が遅延したデータチャネル（以下「遅延データチャネル」という）を特定する第１〜第３の対位相比較器５６ａ、５６ｂ、５６ｃを備える。第１対位相比較器５６ａで遅延データチャネルが特定されると、第１選択回路５７ａは、その遅延データチャネルのスキューデータ信号を第３対位相比較器５６ｃに送り込む。第２対位相比較器５６ｂで遅延データチャネルが特定されると、第２選択回路５７ｂは、その遅延データチャネルのスキューデータ信号を第３対位相比較器５６ｃに送り込む。第３対位相比較器５６ｃで遅延データチャネルが特定されると、第３選択回路５７ｃは、第１および第２対位相比較器５６ａ、５６ｂのいずれか一方の出力を選択する。
【００３０】
例えば、第１対位相比較器５６ａは、後述するように、第１データチャネルＣＨ０を遅延データチャネルとして特定するとローレベルのａ信号を出力する一方で、第２データチャネルＣＨ１を遅延データチャネルとして特定するとハイレベルのａ信号を出力する。第２対位相比較器５６ｂは、第３データチャネルＣＨ２を遅延データチャネルとして特定するとローレベルのｂ信号を出力する一方で、第４データチャネルＣＨ３を遅延データチャネルとして特定するとハイレベルのｂ信号を出力する。
【００３１】
第１選択回路５７ａでは、ローレベルのａ信号を受け取ると、反転入力によってＡＮＤ回路５８がアクティブ状態に維持され、第１データチャネルＣＨ０のスキューデータ信号がＯＲ回路５９を通じて出力されることとなる。反対にハイレベルのａ信号が供給されると、ＡＮＤ回路６０がアクティブ状態に維持され、第２データチャネルＣＨ１のスキューデータ信号がＯＲ回路５９を通じて出力される。同様に、第２選択回路５７ｂでは、ローレベルのｂ信号が供給されると第３データチャネルＣＨ２のスキューデータ信号が出力され、ハイレベルのｂ信号が供給されると第４データチャネルＣＨ３のスキューデータ信号が出力される。
【００３２】
第３対位相比較器５６ｃは、第１および第２選択回路５７ａ、５７ｂから供給されるスキューデータ信号の位相を比較し、第１および第２データチャネルＣＨ０、ＣＨ１側を遅延データチャネルとして特定すればローレベルのＢ信号を出力する一方で、第３および第４データチャネルＣＨ２、ＣＨ３側を遅延データチャネルとして特定すればハイレベルのＢ信号を出力する。
【００３３】
第３選択回路５７ｃでは、ローレベルのＢ信号を受け取ると、反転入力によってＡＮＤ回路５８がアクティブ状態に維持され、その結果、ａ信号がＡ信号として出力される。ハイレベルのＢ信号が供給されると、ＡＮＤ回路６０がアクティブ状態に維持され、その結果、ｂ信号がＡ信号として出力される。こうしてＡ信号およびＢ信号のレベル状態の組み合わせ４組によって１つの最遅延データチャネルが特定されることとなる。
【００３４】
続いて図５を参照しつつ対位相比較器５６ａ、５６ｂ、５６ｃすなわち遅延データチャネル検出回路の構成を詳述する。対位相比較器５６ａ、５６ｂ、５６ｃは、第１および第２スキューデータ信号ＳＫ１、ＳＫ２が入力される排他的ＯＲ回路６２を備える。排他的ＯＲ回路６２の出力は第１フリップフロップ６３のクロック端子Ｃに向けられる。排他的ＯＲ回路６２の出力とクロック端子Ｃとの間には、排他的ＯＲ回路６２の出力の立ち上がりに応じて、クロック端子Ｃに供給される信号のハイレベルとローレベルとを順次切り替える第２フリップフロップ６４が設けられる。第１フリップフロップ６３のデータ端子Ｄには、遅延回路６５で遅延された第１スキューデータ信号ＳＫ１が供給される。
【００３５】
いま、例えば図６に示されるように、４００ｐｓのパルス幅を持ったパターン信号を受け取る場合を考える。第１スキューデータ信号ＳＫ１に遅れること１５０ｐｓで第２スキューデータ信号ＳＫ２にハイレベルパルスが現れると、排他的ＯＲ回路６２から１５０ｐｓのスキューを示すハイレベル信号が出力される。ここでは、排他的ＯＲ回路６２の通過遅延によって、第１スキューデータ信号ＳＫ１の立ち上がりより排他的ＯＲ回路６２の出力の立ち上がりは５０ｐｓ遅れている。この排他的ＯＲ回路６２の出力によって第２フリップフロップ６４の出力はハイレベルに切り替えられる。第２フリップフロップ６４は、次に排他的ＯＲ回路６２のハイレベル出力を受け取るまでハイレベルの出力信号を維持する。したがって、この第２フリップフロップ６４からは、第１スキューデータ信号ＳＫ１のハイレベルパルスがローレベルに切り替わるまでハイレベル信号が出力されることとなる。このハイレベル信号は、第１フリップフロップ６３のクロック端子Ｃに供給される。
【００３６】
第１フリップフロップ６３のクロック端子Ｃにハイレベル信号が入力される時点では、遅延回路６５から第１スキューデータ信号ＳＫ１がデータ端子Ｄに送り込まれている。したがって、第１スキューデータ信号ＳＫ１のハイレベルパルスが叩き出されて、第１フリップフロップ６３はハイレベル信号を出力する。その結果、第２スキューデータ信号ＳＫ２に遅れが認められると、ハイレベル信号が出力されることとなる。
【００３７】
反対に、図７に示されるように、第２スキューデータ信号ＳＫ２に遅れること１５０ｐｓで第１スキューデータ信号ＳＫ１にハイレベルパルスが現れると、排他的ＯＲ回路６２から１５０ｐｓのスキューを示すハイレベル信号が出力される。前述と同様に、第２フリップフロップ６４のハイレベル信号が第１フリップフロップ６３のクロック端子Ｃに供給される。ただし、この場合には、第２スキューデータ信号ＳＫ２に立ち上がりが現れた時点では、第１スキューデータ信号ＳＫ１はローレベルのままである。したがって、第１スキューデータ信号ＳＫ１のローレベルが叩き出されて第１フリップフロップ６３はローレベル信号を出力する。その結果、第１スキューデータ信号ＳＫ１に遅れが認められるとローレベル信号が出力されることとなる。ここでは、排他的ＯＲ回路６２や第２フリップフロップ６４の通過遅延を考慮して遅延回路６５が設けられている。したがって、第２スキューデータ信号ＳＫ２の立ち上がりに間髪入れずに第１スキューデータ信号ＳＫ１が立ち上がっても、ローレベルのままの第１スキューデータ信号ＳＫ１が第１フリップフロップ６３のデータ端子Ｄに取り込まれることとなる。
【００３８】
次に図８を参照しつつスキューパルス生成回路５５の構成を詳述する。スキューパルス生成回路５５は、任意のデータチャネルＣＨ０〜ＣＨ３同士の組み合わせ（この場合、１０通りの組み合わせ）に対してスキューの大きさを検出するスキュー値検出回路６７を備える。このスキュー値検出回路６７では、スキューが存在しない同一データチャネルＣＨ０〜ＣＨ３同士の組み合わせに対して０Ｖすなわちスキュー値「０（ゼロ）」が出力される。その他のデータチャネルＣＨ０〜ＣＨ３の組み合わせに対しては、排他的ＯＲ回路６８によってスキューの大きさが測定される。これらの排他的ＯＲ回路６８によれば、図６や図７に示されるＥＯＲ出力と同様に、スキューの大きさに対応するハイレベルパルスが出力されることとなる。
【００３９】
スキュー値選択回路６９は、全てのデータチャネルＣＨ０〜ＣＨ３同士の組み合わせの中から、スキュー補正に必要とされる組み合わせを選択してスキュー補正回路４３に供給する。例えば、スキュー値選択回路６９は、第１データチャネルＣＨ０が最遅延データチャネルに特定されると、「００」「１０」「２０」「３０」に送り込まれる０Ｖ出力または排他的ＯＲ回路６８の出力をスキューパルス信号ＳＰ１〜ＳＰ４として出力する。この場合、図９に示されるように、Ａ信号およびＢ信号が各ＡＮＤ回路７０ａ〜７０ｄに供給される。Ａ信号およびＢ信号がローレベルであれば、第１ＡＮＤ回路７０ａがアクティブ状態になり、「００」に送り込まれる信号をＯＲ回路７１を経て出力させる。同様に、第２データチャネルＣＨ１が最遅延データチャネルとして特定されると「０１」「１１」「２１」「３１」に送り込まれる信号が出力され、第３データチャネルＣＨ２が最遅延データチャネルとして特定されると「０２」「１２」「２２」「３２」に送り込まれる信号が出力され、第４データチャネルＣＨ３が最遅延データチャネルとして特定されると「０３」「１３」「２３」「３３」に送り込まれる信号が出力されることとなる。
【００４０】
図１０は、各データチャネルＣＨ０〜ＣＨ３ごとに設けられるスキュー補正回路４３の構成を示す。このスキュー補正回路４３は、供給される電気データ信号を順次受け渡す複数のＡＮＤ回路７３ａ〜７３ｆから構成される遅延生成回路７４を備える。この遅延生成回路７４では、各ＡＮＤ回路７３ａ〜７３ｆを通過するごとに例えば５０ｐｓの遅延が生じる。したがって、６つのＡＮＤ回路７３ａ〜７３ｆが設けられていれば最大３００ｐｓの遅延を生じさせることができる。各ＡＮＤ回路７３ａ〜７３ｆの出力は選択回路７５に供給される。
【００４１】
選択回路７５は、最初のＡＮＤ回路７３ａの手前で電気データ信号を受け取るＡＮＤ回路７６ａと、各ＡＮＤ回路７３ａ〜７３ｆの出力を受け取る６つのＡＮＤ回路７６ｂ〜７６ｇとを備える。ＡＮＤ回路７６ａは、最遅延チャネルトリガ回路５３から供給される最遅延チャネル信号ＭＤＣＳ１〜ＭＤＣＳ４のハイレベルに応じて、受け取った電気データ信号を出力する。他のＡＮＤ回路７６ｂ〜７６ｇは、選択信号生成回路７８から供給される選択信号のハイレベルに応じて、受け取った電気データ信号を出力する。ＡＮＤ回路７６ａ〜７６ｇから出力された電気データ信号は、ＯＲ回路７９を経て、スキュー補正済みデータ信号ＤＡＴＡとして出力される。
【００４２】
選択信号生成回路７８は、スキューパルス信号ＳＰ１が通過するごとに例えば５０ｐｓの遅延を生じさせる一連の遅延ゲート回路８０ａ〜８０ｇを備える。これらの遅延ゲート回路８０ａ〜８０ｇは、スキューパルス信号ＳＰ１が立ち上がってから５０ｐｓごとに順番にハイレベル信号を出力する。その結果、スキューパルス信号ＳＰ１の長さ、すなわち、スキューの大きさに応じた個数の遅延ゲート回路８０ａ〜８０ｇがアクティブ状態になりハイレベル信号を出力することとなる。
【００４３】
各遅延ゲート回路８０ａ〜８０ｇの出力はフリップフロップ８１ａ〜８１ｇのデータ端子Ｄに供給される。したがって、スキューパルス信号ＳＰ１がローレベルに下がった時点でデータ端子Ｄにハイレベル信号を受けているフリップフロップ８１ａ〜８１ｇからのみハイレベル信号が出力される。
【００４４】
排他的ＯＲ回路８２ａ〜８２ｆは、隣り合うフリップフロップ８１ａ〜８１ｇの出力を比較する。その結果、スキューパルス信号ＳＰ１の大きさに応じて、１つの排他的ＯＲ回路８２ａ〜８２ｆからハイレベル信号が出力されることとなる。排他的ＯＲ回路８２ａ〜８２ｆの出力はＡＮＤ回路８３ａ〜８３ｆを経て選択回路７５に供給されることとなる。
【００４５】
いま、図１１に示されるように、２５０ｐｓのスキューパルス信号ＳＰ１が取り込まれた場合を考える。スキューパルス信号ＳＰ１が立ち上がった時点で各遅延ゲート回路８０ａ〜８０ｇの一方の入力端子にハイレベル信号が入力される。遅延ゲート回路８０ａでは、ゲート回路の伝播遅延を考慮して、スキューパルス信号ＳＰ１が立ち上がってから５０ｐｓ後にハイレベル信号が出力される。こうして順番にハイレベル信号を受け取った遅延ゲート回路８０ａ〜８０ｇがハイレベル信号を出力する。その結果、遅延ゲート回路８０ｆまでが伝搬遅延に応じたハイレベルパルスを出力することとなる。
【００４６】
すると、スキューパルス信号ＳＰ１がローレベルに下がった時点でデータ端子Ｄにハイレベル信号を受け取っているフリップフロップ８１ａ〜８１ｅはハイレベル信号を出力する。このハイレベル信号は、スキューパルス信号ＳＰ１の長さが変更されるまで維持されることとなる。その結果、スキューが変化するまで、排他的ＯＲ回路８１ｆのみがハイレベル信号を出力する。残りの排他的ＯＲ回路８１ａ〜８１ｅ、８１ｇでは、ハイレベル信号同士あるいはローレベル信号同士が比較される結果、ハイレベル信号が出力されることはない。
【００４７】
排他的ＯＲ回路８２ｅからＡＮＤ回路８３ｅを経てハイレベル信号を受け取ったＡＮＤ回路７６ｆは、受け取った電気データ信号をＯＲ回路７９に送り込む。こうしてスキュー補正済みデータＤＡＴＡが得られる。以上のような処理は、最遅延データチャネルとして特定されたデータチャネル以外の全てのデータチャネルで実施されることとなる。その一方で、最遅延データチャネルとして特定されたデータチャネルでは、最遅延チャネル信号ＭＤＣＳ１〜ＭＤＣＳ４がハイレベルになることから、遅延されない電気データ信号がＯＲ回路７９から出力されることとなる。
【００４８】
以上の結果、図１２に示されるように、スキューデータ信号に応じて、全てのデータチャネルＣＨ０〜ＣＨ３でスキューが解消されたデータ信号ＤＡＴＡが得られることとなる。解消することができるスキューの範囲は、パターン信号のパルスの長さやパルス間の間隔の長さ、ＡＮＤ回路７３ａ〜７３ｆや遅延ゲート回路８０ａ〜８０ｇの遅延時間や個数等によって決定される。パターン信号のやり取りを継続的に実施させておけば、スキューの変化にも柔軟に対応することができる。
【００４９】
なお、スキューデータ送信回路２６やスキューデータ受信回路４５の動作は、ホストコンピュータ１２や入出力装置１１の電源が入れられた時点で開始されればよい。また、データ信号の有無に拘わらず、スキューデータ送信回路２６とスキューデータ受信回路４５との間ではパターン信号がやりとりされてもよい。
【００５０】
図１３は本発明の第２実施形態に係るパラレル光送信モジュール１０１およびパラレル光受信モジュール１０２を示す。この第２実施形態では、２つのモジュール１０１、１０２間で光データ信号λ１をやり取りするに際して、光パターン信号λ２がパラレル光受信モジュール１０２からパラレル光送信モジュール１０１に向けて送られる。なお、前述した第１実施形態と同様な機能効果を発揮する構成には同一の参照符号が付され、その詳細な説明は省略される。
【００５１】
詳述すると、レーザダイオード（ＬＤ）２９で生成された光パターン信号λ２は、光分岐器３０によってデータチャネルＣＨ０〜ＣＨ３の本数分に分岐された後、方向性光結合器１０３によって光ファイバリボン１３の各光ファイバ心１３ａ〜１３ｄに送り出される。送り出された光パターン信号λ２は、パラレル光送信モジュール１０１側の方向性光結合器１０４によってフォトディテクタ（ＰＤ）４７に送り込まれる。方向性光結合器１０３、１０４とは、光の進む方向に応じて特定の通路に光を案内するものである。
【００５２】
パラレル光送信モジュール１０１側では、受け取った光パターン信号λ２に応じて、前述と同様に、スキュー検出回路４９がスキューの大きさを検出する。スキュー補正回路４３は、検出されたスキューの大きさに基づいて、データ信号を出力する。最遅延データチャネルでは、ＡＮＤ回路７６ａ（図１０参照）から即座にデータ信号が出力される。これに対し、他のデータチャネルでは、最遅延データチャネルに比べてスキューが大きいものほど遅れて出力される。その結果、パラレル光受信モジュール１０２では、スキューが補償されたデータ信号が同時に到着する。スキューは解消される。
【００５３】
このような構成によれば、例えばホストコンピュータ１２側で、入出力装置１１に光ファイバリボン１３が確実に接続されていることを確認した後に光データ信号λ１を送信することができる。例えば、光データ信号λ１にレーザ安全基準上のクラス４を適用し、光パターン信号λ２に同基準上のクラス１を適用すれば、実際のデータ転送を出力の大きいクラス４で実現しながら、取り扱い上の制約をクラス１まで緩和させることができる。簡単にオープンファイバーコントロールシステム（ＯＦＣシステム）を実現することが可能となる。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、単純なパターン信号のやり取りによって簡単にスキューを検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 コンピュータシステムの一例を示すブロック図である。
【図２】 本発明の第１実施形態に係るパラレル光送信モジュールの構成を示すブロック図である。
【図３】 本発明の第１実施形態に係るパラレル光受信モジュールの構成を示すブロック図である。
【図４】 スキュー検出回路の構成を示すブロック図である。
【図５】 対位相比較器の構成を示すブロック図である。
【図６】 第１スキューデータが早い場合の対位相比較器の動作を示すタイムチャートである。
【図７】 第２スキューデータが早い場合の対位相比較器の動作を示すタイムチャートである。
【図８】 スキューパルス生成回路の構成を示すブロック図である。
【図９】 スキュー値選択回路の構成を示すブロック図である。
【図１０】 スキュー補正回路の構成を示すブロック図である。
【図１１】 スキュー補正回路の動作を示すタイムチャートである。
【図１２】 スキュー補正回路の動作を示すタイムチャートである。
【図１３】 本発明の第２実施形態に係るパラレル光送信モジュールおよびパラレル光受信モジュールの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１４ パラレル光送信モジュール、１５ パラレル光受信モジュール、２６ スキューデータ送信回路、４３ スキュー補正回路（データ送信回路）、４５ スキューデータ受信回路、６２ 排他的ＯＲ回路、６３ フリップフロップ、６４ 第２フリップフロップ、６５ 遅延回路、ＣＨ０〜ＣＨ３ データチャネル、λ１ （光）データ信号、λ２ （光）パターン信号。
Claims (10)
- 複数の並列なデータチャネルに個別にデータ信号を送り込むデータ送信回路と、個々のデータチャネルにデータ信号の有無に拘わらず個別に同位相のパターン信号を送信するスキューデータ送信回路とを備えることを特徴とするパラレル光送信モジュール。
- 請求項１に記載のパラレル光送信モジュールにおいて、前記パターン信号は、前記データチャネルで転送されるデータ信号と異なる波長を有することを特徴とするパラレル光送信モジュール。
- 複数の並列なデータチャネルに発信側で個別に発信されたデータ信号をデータチャネルごとに受信するデータ受信回路と、データ信号の有無に拘わらず個々のデータチャネルに発信側で同位相で発信されたパターン信号を個々のデータチャネルごとに取り出し、取り出したパターン信号に基づいてデータチャネル間のスキューを検出するスキューデータ受信回路とを備えることを特徴とするパラレル光受信モジュール。
- 請求項３に記載のパラレル光受信モジュールにおいて、前記パターン信号は、前記データチャネルで転送されるデータ信号と異なる波長を有することを特徴とするパラレル光受信モジュール。
- 請求項４に記載のパラレル光受信モジュールにおいて、検出されたスキューに基づいて前記データ信号のスキューを補正するスキュー補正回路を備えることを特徴とするパラレル光受信モジュール。
- 複数の並列なデータチャネルに発信側で同位相で発信されたパターン信号をデータチャネルごとに取り出し、取り出したパターン信号に基づいてデータチャネル間のスキューを検出するスキューデータ受信回路と、検出されたスキューに基づいて、データチャネルごとにスキューが補正されたデータ信号をデータチャネルに送り込むデータ送信回路とを備えることを特徴とするパラレル光送信モジュール。
- 請求項６に記載のパラレル光送信モジュールにおいて、前記データ送信回路は、前記パターン信号の受信を確認することを特徴とするパラレル光送信モジュール。
- スキューを持った第１および第２データチャネルで位相差によって２つのパターン信号間に生じるレベルの違いを検出する排他的ＯＲ回路と、この排他的ＯＲ回路の出力をクロック端子で受け、第１データチャネルのパターン信号をデータ端子で受けるフリップフロップとを備えることを特徴とする遅延データチャネル検出回路。
- 請求項８に記載の遅延データチャネル検出回路において、前記排他的ＯＲ回路の出力とクロック端子との間には、排他的ＯＲ回路の出力の立ち上がりに応じて、クロック端子に供給される信号のハイレベルとローレベルとを切り替える第２フリップフロップが設けられることを特徴とする遅延データチャネル検出回路。
- 請求項８または９に記載の遅延データチャネル検出回路において、前記第１データチャネルのパターン信号は、遅延回路を経て前記データ端子に供給されることを特徴とする遅延データチャネル検出回路。
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