JPH01238342A - 高速光バス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高速光バスに関し、特に電子計算機。

電子交換機等の情報処理システムにおける高速光バスに
関する。

〔従来の技術〕

電子計算機等を用いた情報処理の高速化・分散化が進む
につれ、大容量情報を高速且つ高品質で伝送可能な光フ
ァイバを用いた高速光バスの必要性が高まりつつある。

第２図は、Ｎ本の光ファイバを用いた従来の高速光バス
の一例のブロック図である。

第２図において、２００は送信部、２０１〜２ＯＮはデ
ータ線、２ＯＮ＋１は同期線、２１１〜２１Ｎ＋１は電
気／光変換部（ＥＯ）、２２１〜２２Ｎ＋１は光ファイ
バ、２３１〜２３Ｎ＋１は光／電気変換部（ＯＥ）、２
４１〜２４Ｎ＋１は広帯域アンプ（Ａ）、２８１〜２８
Ｎは識別再生回路（ＤＥＣ）、２９０は受信部である。

送信部２００から送信される同期クロック及びこの同期
クロックに同期したＮ本の並列情報は、各々同期線２Ｏ
Ｎ＋１及びデータ線２０１〜２ＯＮを用いて伝送され、
Ｎ＋１個の電気／光変換部２１１〜２１Ｎ＋１で電気信
号から光信号に変換される。この光信号がＮ＋１本の光
ファイバ２２１〜２２Ｎ＋１を用いて受信側へ伝送され
、受信側のＮ＋１個の光／電気変換部２３１〜２３Ｎ＋
１で電気信号に変換され、同期クロック及び受信情報と
なる。更に、前述のＮ本のデータ線２０１〜２ＯＮを用
いて伝送された受信情報は、同期線２ＯＮ＋１を用いて
伝送された同期クロックと識別再生回路２８１〜２８Ｎ
とを用いて、波形の識別整形及び再生を行い、受信部２
９０に情報を伝送している。

〔発明が解決しようとする課題〕

第２図に示す従来例に於て、電気／光変換部２１１〜２
１Ｎ＋１．光／電気変換部２３１〜２３Ｎ＋１．広帯域
アンプ２４１〜２４Ｎ＋１は、−般に、トランジスタ等
の電気素子や、レーザダイオード、発光ダイオード等の
発光素子、及び、アバランシェフォトダイオード等の受
光素子から構成されており、これら各素子は個々に特性
のばらつきを有している。例えば、電気素子では波形の
応答特性のばらつき、発光素子では発光波長のばらつき
、更には各素子の温度特性のばらつきである。光ファイ
バ２２１〜２２Ｎ＋１においては、ファイバの分散特性
などのばらつきである。高速に並列データ伝送を行う場
合、特にこれらの素子特性のばらつきや送信される信号
のパターン効果が、受信情報のデータ間のスキュー（位
相歪）や信号間の遅延ばらつきを増大させる。また、布
設されるケーブル間の距離精度によっても信号間の位相
ばらつきは生じてしまう。受信部２９０においては、前
記同期線２ＯＮ＋１を用いて送信された同期クロックと
識別再生回路２８１〜２８Ｎとを用いて受信情報の信号
波形の識別再生を行い、データ間のスキューおよび信号
間の遅延ばらつきを吸収していた。しかしながら、同期
クロックおよび受信情報は、素子特性のばらつきや送信
信号のパターン効果などのために波形ジッタを有してい
る。さらには、受信情報のスキューなどの吸収に用いる
同期クロックと受信情報との位相関係は、バス布設時に
一意的に定まる。このため、受信情報間及び同期クロッ
クとの相互の位相関係が最適な状態にあるとは限らず、
加えて受信情報及び同期クロックのジッタのために、識
別再生回路２８１〜２８Ｎを用いて波形の識別再生をす
る際の符号誤りの発生率が高くなる。そのため、送信部
２００、受信部２９０間での伝送誤り率が低下する。

このような欠点は、光ファイバを用いた高速光バスのよ
り一層の高速化を阻む要因となっている。

本発明は上記欠点に濫みてなされたものであり、並列に
送信されたデータ間の位相状態が同位相となるように受
信データの位相を制御する高速光バスを提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の高速光バスは、Ｎ個の情報系列が各々入力され
るＮ個の電気／光変換器と、このＮ個の電気／光変換器
に一端が各々接続されたＮ本の光ファイバと、このＮ本
の光ファイバの他端に接続され光信号の伝播時間を可変
とするＮ個の光遅延手段と、このＮ個の光遅延手段の出
力を直接若しくは光学レンズを介して入力するＮ個の光
／電気変換器と、このＮ個の光／電気変換器の出力から
クロック成分を粗抽出するＮ個のタイミング粗抽出手段
と、１個の電圧制御クロック発生器と、この電圧制御ク
ロック発生器の出力信号である基準クロック信号と前記
Ｎ個のタイミング粗抽出手段の出力として得られる粗い
クロック成分との位相比較を各々行うＮ個の位相比較器
とを含み、このＮ個の位相比較器のうち予め定めた位相
比較器の出力を前記電圧制御クロック発生器の周波数／
位相制御信号としてもちい残りのＮ−１個の位相比較器
は前記狙いクロック成分の各々に対応する前配光信号遅
延手段に遅延制御信号を各々出力するようにして構成さ
れる。

〔作用〕

送信部からＮ本の光ファイバで伝送されたＮ個の情報は
、光遅延手段を介して光／電気変換器で電気信号に変換
され、増幅された後２分岐される。

２分岐されたデータ信号のうち一方は、タイミング粗抽
出回路へ入力され、自データから粗いクロック信号を抽
出する。このタイミング粗抽出回路で抽出されたＮ個の
粗いクロック信号は、各々の位相比較器に入力される。

このＮ個の位相比較器では、受信部に設けられた電圧制
御クロック発生器の出力した同期クロック信号が共通に
入力され、Ｎ個の粗いクロック信号との位相比較が行わ
れる。

このＮ個の位相比較器のうち予め定めた１個の位相比較
器の出力信号は、電圧制御クロック発生器の制御信号と
して電圧制御クロック発生器の周波数／位相の制御を行
う。残りＮ−１個の位相比較器の出力信号は、光／電気
変換器の入力段に設けられているＮ−１個の光信号遅延
手段に対して、位相比較結果にもとづき、電圧制御クロ
ック発生器の出力した同期クロック信号とＮ−１個の各
々の粗いクロック信号とを同位相とするべく、遅延量の
制御を行う。これによってＮ個のタイミング信号、すな
わち、粗いクロック信号と同期クロック信号とは全て同
位相となり、この同期クロック信号で出力信号を識別再
生するため、データ間のスキューおよび信号間の遅延ば
らつきの吸収が可能となり、データ間の同期を確実に取
ることが可能となる。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。

１００は送信部、１０１〜ＩＯＮはデータ線、１１１〜
ＩＩＮは電気／光変換部（Ｅ○）、１２１〜１’２Ｎは
光ファイバ、１３１〜１３Ｎは光信号遅延回路（○ＤＬ
）、１４１〜１４Ｎは光／電気変換部（ＯＥ）、１５１
〜１５Ｎは広帯域増幅回路（Ａ）、１８１．〜１８Ｎは
識別再生回路（ＤＥＣ）、１６１〜１６Ｎはタイミング
粗抽出回路（ＴＩＭ）（ｒＰＣＭ通信の基礎と新技術」
　（昭４３−６−１０）産報ｐ、２Ｂ２を参照の事）、
１７１〜１７Ｎは位相比較器（ＰＣ）、１８０は電圧制
御クロック発生器（ＶＣ○）、１９ｏは受信部である。

送信部１００から送信されるＮ個の並列情報は、データ
線１０１〜ＩＯＮを用いて伝送され、Ｎ個の電気／光変
換部１１１〜ＩＩＮにおいて電気信号から光信号へ変換
されたのち、Ｎ本の光ファイバ１２１〜１２Ｎに送出さ
れる。光ファイバ１２１〜１２Ｎに送出された光信号は
、受信側へ伝送され、可変遅延量をもつ光信号遅延回路
１３１〜１３Ｎを介し、更にＮ本の光ファイバによって
Ｎ個の光／電気変換部１４１〜１４Ｎに結合される。

この場合、結合効率を高めるためにも、光学レンズを用
いて光結合を行うことがある。Ｎ個の光／電気変換部１
４１〜１４Ｎにおいて光信号から電気信号に変換された
Ｎ個の並列データ情報は、Ｎ個の広帯域増幅器１５１〜
１５Ｎによって充分な振幅レベル（例えばＩＶｐ−ｐ）
になるよう増幅される。この広帯域増幅器１５１〜１５
Ｎで増幅された信号は２分岐され、そのうち一方の信号
がＮ個のタイミング粗抽出回路１６１〜１６Ｎへタイミ
ング抽出情報として入力される。タイミング粗抽出回路
１６１〜１６Ｎでは、広帯域増幅器１５１〜１５Ｎから
入力された受信情報から粗いクロック成分を抽出し、こ
の信号を自己抽出クロックとして出力する。

受信情報からクロック成分を抽出する方法を“′自己タ
イミング抽出方式”′と呼び、例えば、ＳＡＷフィルタ
（弾性表面波フィルタ）を用いた方法が知られているが
、本発明では受信情報から粗いクロック成分を抽出する
のみでよいため、ＳＡＷフィルタを用いる必要はなく、
データの変化点検出を行い論理操作でクロック成分を粗
抽出する簡単な回路構成で良い。

タイミング粗抽出回路１６１〜１６Ｎで抽出された粗い
各々の自己抽出クロックは位相比較器１７１〜１７Ｎへ
入力される。一方、電圧制御クロツク発生器１８０で発
生された同期クロックは、Ｎ個の位相比較器１７１〜１
７Ｎへ基準位相の同期クロックとして共通に入力される
。位相比較器１７１〜１７Ｎでは、タイミング粗抽出回
路１６１〜１６Ｎから入力される粗いクロックとの位相
差検出を行い、予め定めた位相比較器１７Ｎ出力（本実
施例ではＮ番目の系列を用いているが、任意の１番目で
あってもよい）は、電圧制御クロック発生器１８０の周
波数／位相がＮ番目の粗いクロックと同期するようにそ
の制御信号として電圧制御クロック発生器１８０に入力
される。Ｎ−１個の位相比較器１７１〜１７Ｎ−１の出
力は、光信号遅延回路１３１〜１３Ｎ−１に対して遅延
量の増減を制御する制御信号となる。光信号遅延回路１
３１〜１３Ｎ−１では、位相比較器１７１〜１７Ｎ−１
から入力される制御信号によて遅延量を変化し、光信号
状態にある受信情報の位相を変える。

光信号遅延回路１３１〜１３．Ｎ　−１の総遅延量を必
要以上に設定することは光電力損失を増大させる原因と
なり兼ねないため、伝送ビットレートどの兼合で決定す
ることが必要である（例えば、１タイムスロット分に設
計する）。また、光信号遅延回路１３１〜１３Ｎ−１の
初期遅延量としては、遅延量の増減動作に余裕を持つた
めにも、総遅延量の１／２の遅延量になるように位相比
較器１７１〜１７Ｎ−１からの制御信号を設定する必要
がある。さらに光信号遅延回路１３Ｎの総遅延ｉ（設定
量可変範囲）は、光信号遅延回路１３１〜１３Ｎ−１の
制御動作が飽和しないためにも、光信号遅延回路１３１
〜１３Ｎ−１の総遅延量よりも若干大きな値に設計する
必要がある。

光信号遅延回路１３１〜１３Ｎの実現方法としては光フ
ァイバ遅延回路等種々考えられるが、本実施例では光導
波路を一例として述べる。光導波路を形成する結晶とし
ては、ＬｉＮｂＯ２、ＧａＡｓ等種々のものがある。こ
れ等物質は外部から電界が印加されると、−次の電気光
学効果により屈折率が変化する。すなわち、光導波路内
を伝播する光信号の伝播光路長を等測的に変えることが
できる（詳細原理については、野田健−著「光フアイバ
伝送Ｊ　　（１９７８）電子情報通信学界ｐ。

２８４を参照の事）。

このようにして、光信号遅延回路１３１〜１３Ｎによっ
て同位相となった並列の受信データは、電気素子１発光
素子、受光素子の特性のばらつき、光ファイバの分散特
性などのばらつき、送信信号のパターン効果によって生
じるデータ間のスキューおよび信号間の遅延ばらつきが
吸収された状態となっている。したがって、識別回路１
８１〜１８Ｎにおいてこの受信データを、電圧制御クロ
ック発生器１８０で発生した同期クロックを用いて識別
再生することにより、受信部１９０に対して、遅延ばら
つき、スキューを取り除いた、並列受信情報間で同期の
取れたデータを送ることが可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、同期クロックの位相およ
び位相ジッタによる伝送誤り特性を従来の構成による高
速光バスに比べて著しく改善できる効果があり、また、
送信部から受信部へ同期クロックを伝送しないので、構
成回路数が少くてすみ、より小さい回路規模で高速光バ
スを実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
従来の高速光バスの一例を示すブロック図である。 １００・・・送信部、１０１〜ＩＯＮ・・・データ線、
１１１・・・１１Ｎ・・・電気／光変換器、１２１〜１
２Ｎ・・・光ファイバ、１３１〜１３Ｎ・・・光信号遅
延回路、１４１〜１４Ｎ・・・光／電気変換器、１５１
〜１５Ｎ・・・広帯域アンプ、１６１〜１６Ｎ・・・タ
イミング粗抽出回路、１７１〜１．７　Ｎ・・・位相比
較器、１８０・・・電圧制御クロック発生器、１８１〜
１８Ｎ・・・識別再生回路、１９０・・・受信部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｎ個の情報系列が各々入力されるＮ個の電気／光変換器
   と、このＮ個の電気／光変換器に一端が各々接続された
   Ｎ本の光ファイバと、このＮ本の光ファイバの他端に接
   続され光信号の伝播時間を可変とするＮ個の光遅延手段
   と、このＮ個の光遅延手段の出力を直接若しくは光学レ
   ンズを介して入力するＮ個の光／電気変換器と、このＮ
   個の光／電気変換器の出力からクロック成分を粗抽出す
   るＮ個のタイミング粗抽出手段と、１個の電圧制御クロ
   ック発生器と、この電圧制御クロック発生器の出力信号
   である基準クロック信号と前記Ｎ個のタイミング粗抽出
   手段の出力として得られる粗いクロック成分との位相比
   較を各々行うＮ個の位相比較器とを含み、このＮ個の位
   相比較器のうち予め定めた位相比較器の出力を前記電圧
   制御クロック発生器の周波数／位相制御信号としてもち
   い残りのＮ−１個の位相比較器は前記粗いクロック成分
   の各々に対応する前記光信号遅延手段に遅延制御信号を
   各々出力することを特徴とする高速光バス。