JP4658759B2 - ディジタル信号伝送インタフェース回路とそのループ切り替え方法 - Google Patents

ディジタル信号伝送インタフェース回路とそのループ切り替え方法 Download PDF

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Description

本発明は、例えば、ITU−T(国際電気通信連合)のG.704で標準化された2048kbit/s等のディジタル信号を伝送するディジタル信号伝送インタフェース回路、特にそのループ切り替えに関するものである。
図2は、上記非特許文献1に基づく従来のディジタル信号伝送インタフェース回路の構成図である。
このディジタル信号伝送インタフェース回路は、ディジタル通信網と交換機やコンピュータ等の通信装置との間に設置されるもので、ループ処理部10、クロック抽出再生部20、フレーム処理部30、及び監視制御部40で構成されている。
ループ処理部10は、通常動作時にはディジタル通信網からの入力回線INと、このディジタル通信網への出力回線OUTをクロック抽出再生部20に接続し、保守・試験動作時にはディジタル通信網からの入力回線INを出力回線OUTへ折り返すと共に、このクロック抽出再生部20の出力側からディジタル通信網へ出力される信号をその入力側に折り返すものである。このため、ループ処理部10は、入力回線INと出力回線OUTにそれぞれ対応する切り替えスイッチ11,12と、ループ接続するためのオン・オフスイッチ13,14を有している。
切り替えスイッチ11の端子Xは入力回線INに接続され、端子Yはオン・オフスイッチ13の一方の端子に接続され、端子Zはクロック抽出再生部20の入力回線側に接続されている。オン・オフスイッチ13の他方の端子は、クロック抽出再生部20の出力回線側に接続されると共に、切り替えスイッチ12の端子Xに接続されている。更に、入力回線INはオン・オフスイッチ14の一方の端子に接続され、このオン・オフスイッチ14の他方の端子が切り替えスイッチ12の端子Yに接続されている。そして、切り替えスイッチ12の端子Zが、出力回線OUTに接続されている。
これらの切り替えスイッチ11,12は、監視制御部40から与えられるループ制御信号LPT(または、LPN)がレベル“L”の時には端子X−Z間を接続し、レベル“H”の時には端子Y−Z間を接続するものである。また、オン・オフスイッチ13,14は、ループ制御信号LPT(または、LPN)が“L”の時にオフ、“H”の時にオンとなるものである。なお、ループ制御信号LPTは、通信装置側から出力された送信データSDを、この通信装置へ受信データRDとして折り返すための信号である。また、ループ制御信号LPTは、入力回線INから与えられた信号を出力回線OUTへ折り返すための信号である。
クロック抽出再生部20は、ループ処理部10側から与えられる受信ディジタル信号RCVからクロック成分を抽出してクロック信号CLKを再生すると共に、このクロック信号CLKに基づいてタイミング調整を行うものである。受信ディジタル信号RCVは、タイミング調整されて受信フレーム信号RFとしてフレーム処理部30へ出力される。一方、フレーム処理部30から与えられる送信フレーム信号SFは、クロック抽出再生部20によってタイミング調整され、送信ディジタル信号SNDとしてループ制御部10へ出力されるようになっている。
フレーム処理部30は、クロック抽出再生部20から与えられるクロック信号CLKに基づいて受信フレーム信号RFのフレームを検出し、受信データRDを取り出して通信装置に出力すると共に、この通信装置から与えられる送信データSDを送信フレーム信号SFに組み立て、クロック抽出再生部20に与えるものである。
また、監視制御部40は、ソフトウエアで制御されるマイクロプロセッサ等で構成され、ディジタル通信網や通信装置内の各部の警報を収集して監視すると共に、運用、保守、試験等の制御を行うものである。なお、クロック抽出再生部20とフレーム処理部30は、大部分が集積回路化されている。
このようなディジタル信号伝送インタフェース回路は、通常動作状態において、監視制御部40からのループ制御信号LPT,LPNは、“L”に設定される。これにより、切り替えスイッチ11,12は端子X側に切り替えられ、オン・オフスイッチ13,14はオフとなる。従って、入力回線INはクロック抽出再生部20の入力回線側に接続され、このクロック抽出再生部20の出力回線側が出力回線OUTに接続される。
一方、保守、試験等の場合、ループ制御信号LPT,LPNが、“H”に設定される。これにより、切り替えスイッチ11,12は端子Y側に切り替えられ、オン・オフスイッチ13,14はオンとなる。従って、入力回線INから入力された信号は、そのまま出力回線OUTに折り返され、通信装置側からクロック抽出再生部20を介して出力された送信ディジタル信号SNDは、このクロック抽出再生部20へ受信ディジタル信号RCVとして折り返される。
また、このディジタル信号伝送インタフェース回路では、通信装置をディジタル通信網と接続しない状態や未使用状態では、ループ制御信号LPTによって通信装置側から出力される送信データ(一般的に、オール“1”)SDを、受信データRDとして折り返した状態で待機させるのが通例である。
しかしながら、前記ディジタル信号伝送インタフェース回路を、ITU−TのG.704で標準化された2048kbit/s信号で使用すると、ループ切り替え処理を行ったときに、誤った同期状態になるおそれがあるという問題点があった。以下、図3〜図5を用いて、この問題の詳細を説明する。
図3は、図2のディジタル信号伝送インタフェース回路に適用されるフレーム構造を示す図である。
125μsの1フレームは、32タイムスロット(TS)で構成され、各タイムスロットは8ビットで構成されている。最初のタイムスロットTS0は、フレーム同期、誤り検出符号、及び警報表示のために使用され、中間のタイムスロットTS16は、シグナリング伝送用に使用される。データは、TS1〜TS15,TS17〜TS31の30タイムスロットに多重化されて伝送される。
図4は、図3のTS0のマルチフレーム構造を示す図である。
1マルチフレームは16フレームで構成され、各フレームの先頭のタイムスロットTS0に割り当てられた特定のパターンによって、そのフレームの検出とマルチフレームの検出が行われるようになっている。図4に示すように、マルチフレーム同期は、1フレームおきに設定されているフレーム同期パターンと、CRC−4の誤り検出符号によって行うことができるようになっている。
図5は、図2の同期検出方法のアルゴリズムを示す図である。
図5のステップS1において、フレーム同期パターンの検出が行われ、TS0のパターンがFAS(ビット2〜8が“0011011”)からNoFAS(ビット2が“1”)になり、更にFASに変化したことを検出したときに、フレーム同期状態となってステップS2へ移行する。
ステップS2では、マルチフレーム同期パターンの検出が行われ、TS0のビット1のパターンが、順次、0,0,1,0,1,1となることを8msの間に2回検出すると、マルチフレーム同期確立状態となってステップS3に移行する。検出できないときはステップS1へ戻って、再同期の処理が行われる。
ステップS3では、データ転送を行いながら同期確立状態の確認が継続して行われる。即ち、TS0が、交互にFASとNoFASに変化し、これが連続して誤らなければ同期か確立していると判定される。また、CRC誤りが1000回中に915回以上検出していなければ同期か確立していると判定される。同期外れが検出されると、ステップS1へ戻って、再同期の処理が行われる。
このような同期検出を行っているため、ディジタル通信網と通信装置の受信側のマルチフレームのタイミングが偶数フレームずれた状態で、フレーム同期外れ検知限界以下の短時間(1ms以下)に、通常動作から折り返し動作状態、または折り返し動作から通常動作状態への接続変更が行われると、マルチフレーム再同期が行われなくなる。このため、マルチフレームがずれたまま同期確立され、通信装置が誤同期状態となってしまう。
このように、ディジタル通信網と通信装置側のマルチフレーム構造が偶数フレームずれる状態は、一般的には起こりにくい。しかし、接続先が同一局舎内の通信装置である場合は、双方が同一クロック、同一フレームで動作している場合がほとんどであるので、十分に起こり得ると考えられる。
本発明は、ディジタル信号伝送インタフェース回路のループ切り替え時における誤同期を防止することを目的としている。
本発明は、通信装置内に設けられ、ディジタル通信網と該通信装置を切り分けて試験するためのループ処理部と、前記ループ処理部を介して与えられるディジタル信号からクロック成分を抽出してクロック信号を再生するクロック抽出再生部と、前記クロック信号に従って前記ディジタル信号のフレーム同期検出を行うフレーム処理部とを備えたディジタル信号伝送インタフェース回路において、前記ループ処理部は、切り替え制御信号が与えられたときに、前記ディジタル通信網から前記クロック抽出再生部に与えられるディジタル信号を切断した後、前記フレーム処理部によってフレーム同期外れを検出するための時間が経過した後、前記通信装置から出力されるディジタル信号を該クロック抽出再生部に与えるようにループ接続を行うことを特徴としている。
本発明では、切り替え制御信号が与えられたときに、まず、ディジタル通信網からクロック抽出再生部に与えられるディジタル信号を切断する。そして、フレーム処理部によってフレーム同期外れを検出するための時間が経過した後、通信装置から出力されるディジタル信号をクロック抽出再生部に与えるようにループ接続する。これにより、ループ接続された時点では、フレーム処理部がフレーム同期外れを検出しているので、通信装置から出力されたディジタル信号は、クロック抽出再生部によって再同期処理が行われる。これにより、正しい状態で同期が取られるので、マルチフレームがずれたまま同期確立されることがなくなり、誤同期を防止することができるという効果がある。
ループ処理部は、ディジタル通信網からのディジタル信号またはクロック抽出再生部からの折り返し信号を、第1の制御信号に従って選択してクロック抽出再生部へ与える第1のスイッチと、クロック抽出再生部からのディジタル信号またはディジタル通信網からの折り返し信号を、第2の制御信号に従って選択してディジタル通信網に出力する第2のスイッチと、クロック抽出再生部からのディジタル信号をオン・オフして折り返し信号として第1のスイッチへ与える第3のスイッチと、ディジタル通信網からのディジタル信号をオン・オフして折り返し信号として第2のスイッチへ与える第4のスイッチと、切り替え制御信号が与えられたときに、所定のタイミングに従って第1〜第4のスイッチを制御するタイミング部とで構成する。
この発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、次の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。但し、図面は、もっぱら解説のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。
図1は、本発明の実施例を示すディジタル信号伝送インタフェース回路の構成図であり、図2中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
このディジタル信号伝送インタフェース回路は、図2のディジタル信号伝送インタフェース回路と同様に、ディジタル通信網に接続された交換機やコンピュータ等の通信装置内に設置されるもので、ループ処理部10A、クロック抽出再生部20、フレーム処理部30、及び監視制御部40で構成されている。
ループ処理部10Aは、通常動作時にはディジタル通信網からの入力回線INと、このディジタル通信網への出力回線OUTをクロック抽出再生部20に接続し、保守・試験動作時にはディジタル通信網からの入力回線INを出力回線OUTへ折り返すと共に、このクロック抽出再生部20の出力側からディジタル通信網へ出力される信号を、その入力側に折り返すものである。
ループ処理部10Aは、図2中のループ処理部10Aと同様に、入力回線INと出力回線OUTにそれぞれ対応する切り替えスイッチ11,12と、ループ接続するためのオン・オフスイッチ13,14を有すると共に、これらのスイッチ11〜14を制御するためのタイミング部15が追加されている。
切り替えスイッチ11の端子Xは入力回線INに接続され、端子Yはオン・オフスイッチ13の一方の端子に接続され、端子Zはクロック抽出再生部20の入力回線側に接続されている。オン・オフスイッチ13の他方の端子は、クロック抽出再生部20の出力回線側に接続されると共に、切り替えスイッチ12の端子Xに接続されている。更に、入力回線INはオン・オフスイッチ14の一方の端子に接続され、このオン・オフスイッチ14の他方の端子が切り替えスイッチ12の端子Yに接続されている。そして、切り替えスイッチ12の端子Zが、出力回線OUTに接続されている。
これらの切り替えスイッチ11,12は、タイミング部15からそれぞれ与えられる信号SA,SBが“L”の時には端子X−Z間を接続し、“H”の時には端子Y−Z間を接続するものである。また、オン・オフスイッチ13,14は、タイミング部15からそれぞれ与えられる制御信号SC,SDが“L”の時にオフ、“H”の時にオンとなるものである。
一方、タイミング部15は、通信装置側から出力された送信データSDをこの通信装置へ受信データRDとして折り返すためのループ制御信号LPTが与えられたときに、所定のタイミングでスイッチ11,12,13の順に切り替え、このループ制御信号LPTが停止したときには、スイッチ13,12,11の順に元に戻すものである。更に、タイミング部15は、入力回線INから与えられた信号を出力回線OUTへ折り返すためのループ制御信号LPNが与えられたときには、所定のタイミングでスイッチ12,11,14の順に切り替え、このループ制御信号LPNが停止したときには、スイッチ14,11,12の順に元に戻すようになっている。なお、ループ制御信号LPT,LPNは、監視制御部40から与えられるようになっている。
クロック抽出再生部20は、ループ処理部10Aから与えられる受信ディジタル信号からクロック成分を抽出してクロック信号CLKを再生すると共に、このクロック信号CLKに基づいてタイミング調整を行うものである。受信ディジタル信号RCVは、タイミング調整されて受信フレーム信号RFとしてフレーム処理部30へ出力される。一方、フレーム処理部30から与えられる送信フレーム信号SFは、クロック抽出再生部20によってタイミング調整され、送信ディジタル信号SNDとしてループ処理部10Aへ出力されるようになっている。
フレーム処理部30は、クロック抽出再生部20から与えられるクロック信号CLKに基づいて受信フレーム信号RFのフレームを検出し、受信データRDを取り出して通信装置に出力すると共に、この通信装置から与えられる送信データSDを送信フレーム信号SFに組み立て、クロック抽出再生部20に与えるものである。また、このフレーム処理部30では、受信フレーム信号RFに基づいて、マルチフレーム同期の確立や検出等の処理が行われる。
また、監視制御部40は、ソフトウエアで制御されるマイクロプロセッサ等で構成され、ディジタル通信網や通信装置内各部の警報を収集して監視すると共に、運用、保守、試験等の制御を行うものである。
図6は、図1中のループ処理部10Aの動作を示す信号波形図である。以下、この図6を参照しつつ、図1のループ切り替え時の動作を説明する。
通常動作状態において、監視制御部40から出力されるループ制御信号LPT,LPNは、“L”に設定される。これにより、ループ処理部10Aのタイミング部15から出力される信号SA〜SDはすべて“L”である。従って、図1に示すように、切り替えスイッチ11,12は端子X側に切り替えられ、オン・オフスイッチ13,14はオフとなる。これにより、入力回線INはクロック抽出再生部20の入力回線側に接続され、このクロック抽出再生部20の出力回線側が出力回線OUTに接続される。
保守・試験等において、通信装置側から出力された送信データSDを受信データRDとして折り返すために、監視制御部40から出力されるループ制御信号LPTが“H”になると、まず信号SAが“H”になる。これにより、切り替えスイッチ11が端子Y側へ切り替えられる。その後、遅延時間d1が経過すると信号SBが“H”になり、切り替えスイッチ12が端子Y側へ切り替えられる。更に、遅延時間d2が経過すると信号SCが“H”になり、オン・オフスイッチ13がオンになる。これにより、クロック抽出再生部20の出力回線側が、スイッチ13,11を介して入力回線側に折り返される。ここで、遅延時間d1+d2を、同期外れが確実に検出される以上の時間、即ち8フレーム分の時間(1ms)以上に設定すれば、フレーム処理部30で同期外れが検出され、再同期処理が行われる。
保守・試験等が終了して通常動作状態に戻すときには、監視制御部40から出力していたループ制御信号LPTを“L”に戻す。これにより、まず信号SCが“L”になり、オン・オフスイッチ13がオフになって折り返し状態が解除される。その後、遅延時間d3が経過すると信号SBが“L”になり、切り替えスイッチ12が端子X側へ切り替えられる。更に、遅延時間d4が経過すると信号SAが“L”になり、切り替えスイッチ11が端子X側へ切り替えられる。これにより、通常動作状態に戻る。ここで、遅延時間d3+d4を、8フレーム分の時間以上に設定すれば、フレーム処理部30で同期外れが検出され、再同期処理が行われる。
一方、保守・試験等において、入力回線INから与えられた信号を出力回線OUTへ折り返すために、監視制御部40から出力されるループ制御信号LPNが“H”になると、まず信号SBが“H”になる。これにより、切り替えスイッチ12が端子Y側へ切り替えられる。その後、遅延時間d1が経過すると信号SAが“H”になり、切り替えスイッチ11が端子Y側へ切り替えられる。更に、遅延時間d2が経過すると信号SDが“H”になり、オン・オフスイッチ14がオンになる。これにより、入力回線INが、スイッチ14,12を介して出力回線OUTに折り返される。
保守・試験等が終了して通常動作状態に戻すときには、監視制御部40から出力していたループ制御信号LPNを“L”に戻す。これにより、まず信号SDが“L”になり、オン・オフスイッチ14がオフになって折り返し状態が解除される。その後、遅延時間d3が経過すると信号SAが“L”になり、切り替えスイッチ11が端子X側へ切り替えられる。更に、遅延時間d4が経過すると信号SBが“L”になり、切り替えスイッチ12が端子X側へ切り替えられる。これにより、通常動作状態に戻る。
また、保守・試験等において、ループ制御信号LPT,LPNが同時に“H”になると、信号SA,SBが“H”になり、切り替えスイッチ12が端子Y側へ切り替えられる。その後、遅延時間d5が経過すると信号SC,SDが“H”になり、オン・オフスイッチ13,14がオンになる。これにより、入力回線INが、スイッチ14,12を介して出力回線OUTに折り返されると共に、クロック抽出再生部20の出力回線側が、スイッチ13,11を介して入力回線側に折り返される。
保守・試験等が終了して通常動作状態に戻すときには、ループ制御信号LPT,LPNを“L”に戻す。これにより、まず信号SC,SDが“L”になり、オン・オフスイッチ13,14がオフになって折り返し状態が解除される。その後、遅延時間d6が経過すると信号SA,SBが“L”になり、切り替えスイッチ11,12が端子X側へ切り替えられ、通常動作状態に戻る。ここで、遅延時間d5,d6を、8フレーム分の時間以上に設定すれば、フレーム処理部30で同期外れが検出され、再同期処理が行われる。
以上のように、本実施例のディジタル信号伝送インタフェース回路は、ループ処理部10Aにおいて、ループ経路を開閉するスイッチ11〜14の制御を、タイミング15で生成された信号SA〜SDによって所定の遅延時間を持たせて行うようにしている。これにより、切り替えシーケンス中に受信ディジタル信号RCVが一定時間以上途絶えることになるので、確実に同期外れが発生し、フレーム処理部30でフレーム再同期処理が行われる。従って、マルチフレームの誤同期状態でロックされることがなくなり、ループ切り替え時における誤同期を防止することができるという利点がある。
なお、本発明は、上記実施例に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次のようなものがある。
(1) オン・オフスイッチ13,14の制御を、切り替えスイッチ11,12の制御の後、所定の遅延時間が経過した時点で行うようにしているが、フレーム処理部30によってフレーム同期外れが検出されたときに、これらのオン・オフスイッチ13,14を制御するようにしても良い。
(2) ループ制御部10Aのスイッチ構成は、例示したものに限定されない。例えば、スイッチ13,14を削除し、スイッチ11,12の切り替え時間が長い(フレーム同期検出限界時間以上の時間、どちらの端子にも接続されない)スイッチを用いても良い。
(3) 対象とするディジタル信号は、ITU−TのG.704で標準化された2048kbit/s信号に限定されない。
本発明の実施例を示すディジタル信号伝送インタフェース回路の構成図である。 従来のディジタル信号伝送インタフェース回路の構成図である。 図2のディジタル信号伝送インタフェース回路に適用されるフレーム構造を示す図である。 図3のTS0のマルチフレーム構造を示す図である。 図2の同期検出方法のアルゴリズムを示す図である。 図1中のループ処理部10Aの動作を示す信号波形図である。
符号の説明
10A ループ処理部
11,12 切り替えスイッチ
13,14 オン・オフスイッチ
15 タイミング部
20 クロック抽出再生部
30 フレーム処理部
40 監視制御部

Claims (5)

  1. 通信装置内に設けられ、
    ディジタル通信網と前記通信装置を切り分けて試験するためのループ処理部と、
    前記ループ処理部を介して与えられるディジタル信号からクロック成分を抽出してクロック信号を再生するクロック抽出再生部と、
    前記クロック信号に従って前記ディジタル信号のフレーム同期検出を行うフレーム処理部とを備えたディジタル信号伝送インタフェース回路において、
    前記ループ処理部は、
    切り替え制御信号が与えられたときに、前記ディジタル通信網から前記クロック抽出再生部に与えられるディジタル信号を切断した後、前記フレーム処理部によってフレーム同期外れを検出するための時間が経過した後、前記通信装置から出力されるディジタル信号を該クロック抽出再生部に与えるようにループ接続を行うことを特徴とするディジタル信号伝送インタフェース回路。
  2. 前記ループ処理部は、
    前記ディジタル通信網からのディジタル信号または前記クロック抽出再生部からの折り返し信号を、第1の制御信号に従って選択して該クロック抽出再生部へ与える第1のスイッチと、
    前記クロック抽出再生部からのディジタル信号または前記ディジタル通信網からの折り返し信号を、第2の制御信号に従って選択して該ディジタル通信網に出力する第2のスイッチと、
    前記クロック抽出再生部からのディジタル信号をオン・オフして前記折り返し信号として前記第1のスイッチへ与える第3のスイッチと、
    前記ディジタル通信網からのディジタル信号をオン・オフして前記折り返し信号として前記第2のスイッチへ与える第4のスイッチと、
    前記切り替え制御信号が与えられたときに、所定のタイミングに従って前記第1から第4のスイッチを制御するタイミング部とを、
    備えたことを特徴とする請求項1記載のディジタル信号伝送インタフェース回路。
  3. 前記ディジタル通信網で伝送されるディジタル信号は、国際電気通信連合のG.704で標準化された2048kbit/sの信号であることを特徴とする請求項1または2記載のディジタル信号伝送インタフェース回路。
  4. 通信装置内に設けられたディジタル信号伝送インタフェース回路においてディジタル通信網と該通信装置を切り分けて試験するためのループ試験モードが設定されたときに、
    前記ディジタル通信網から与えられるディジタル信号を切断した後、該ディジタル信号の切断によってフレーム同期外れが検出される時間を経過した後、前記通信装置から出力されるディジタル信号を該通信装置に折り返すようにループ接続を行うことを特徴とするディジタル信号伝送インタフェース回路のループ切り替え方法。
  5. 前記ディジタル通信網で伝送されるディジタル信号は、国際電気通信連合のG.704で標準化された2048kbit/sの信号であることを特徴とする請求項4記載のディジタル信号伝送インタフェース回路のループ切り替え方法。
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