JPH06164528A - 多重装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 消費電力およびコストを増大させることな
く、比較的簡単な構成でもって高速大容量の時分割多重
処理を可能にする。 【構成】 時分割による多重化または分離化を行なう多
重ユニットを上位と下位の階層状にカスケード接続する
ことによって多重度を拡張させるとともに、上位多重ユ
ニットには最短伝送周期で下位多重ユニットを切換選択
させ、この上位多重ユニットによる切換選択が一巡する
ごとに下位多重ユニットにおける切換選択位置を下位同
志で同期をとりながら一斉に歩進移動させる。 【効果】 通信システムの最高速度で動作するのは上位
多重ユニットだけで、大部分を占める下位多重ユニット
は上位多重ユニットによる選択位置が一巡する比較的ゆ
っくりした周期で動作させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多重装置、さらには時
分割による信号の多重化または分離化を行なう多重装置
に適用して有効な技術に関するものであって、たとえば
光ファイバーによる高速デジタルデータ通信に利用して
有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ファイバーを伝送路として使う
ようになってから高速かつ大容量の通信が可能になり、
これに合わせて新しい通信規格が規格化されつつある。

【０００３】たとえば、１９８８年にＣＣＩＴＴにより
勧告された新同期ハイアラーキ（Ｓｙｎｃｈｏｒｏｎｏ
ｕｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ）はその一
つである。この勧告はデジタル信号の多重伝送方式を定
めたものであって、この実現には、デジタル信号の時分
割による多重化および分離化を行なう多重装置が必要で
ある。つまり、送信側では並列デジタル信号を直列化す
る一方、受信側では直列デジタル信号を並列化する多重
装置が必要とある。

【０００４】伝送路として光ファイバーを使用する光フ
ァイバー通信は非常に高速かつ大容量のデジタル通信を
可能にするが、そのためには、高速かつ高多重度の多重
装置が必要である。

【０００５】多重装置はＩＣ（半導体集積回路装置）を
用いて構成されるが、１つのＩＣで実現できる多重度に
は限りがある。そこで、より高い多重度を実現するため
には、ＩＣ化された多重ユニットを複数個使って多重度
を拡張することが行なわれる。

【０００６】この多重度の拡張は、図６に示すように、
多重ユニット１０ａ〜１０ｄ，２０，３０，４０ａ〜４
０ｄを上位（２０）と下位（１０ａ〜１０ｄ，４０ａ〜
４０ｄ）の階層状にカスケード接続することによって実
現することができる。

【０００７】この場合、多重部１００では、上位多重ユ
ニット２０および下位多重ユニット１０ａ〜１０ｄで
は、所望の順にデータチャンネルを選択するため、それ
ぞれの多重ユニット内の内部クロック位相を外部信号に
より切り替えるべく、内部クロック切り替えスイッチを
備えていた。

【０００８】これにより、下位の各多重ユニット１０ａ
〜１０ｄにそれぞれに並列に接続されているデータチャ
ンネル（１〜４）からの入力データ（ａ１，ａ２，ａ
３，ａ４）（ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４）（ｃ１，ｃ２，
ｃ３，ｃ４）（ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４）は、下位多重
ユニット１０ａ〜１０ｄごとに集まって並ぶ直列データ
（ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，・・・，ｄ１，ｄ２，ｄ
３，ｄ４）に変換されて光ファイバー伝送路Ｌへ送出さ
れるようになる。

【０００９】分離部２００では、上位多重ユニット３０
と下位多重ユニット４０ａ〜４０ｃによって上記と逆の
動作を行なうことにより、光ファイバー伝送路Ｌからの
直列データ（ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，・・・，ｄ１，
ｄ２，ｄ３，ｄ４）を下位の各多重ユニット４０ａ〜４
０ｄごとに並列変換して、下位の各多重ユニットにそれ
ぞれに接続されたデータチャンネル（１〜４）へ出力す
ることが行なわれていた。

【００１０】なお、上述した技術に関する参考文献とし
ては、たとえば「ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓ
ｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ， Ｖｏｌ１．
２６，Ｎｏ．１０， Ｏｃｔｂｅｒ，１９９１」（１３
５４〜１３６１ページ）などがある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術には、次のような問題のあることが本発明者らに
よってあきらかとされた。

【００１２】すなわち、多重度を拡張するために接続さ
れた下位多重ユニットはそれぞれ最短伝送周期でデータ
チャンネルの切換を行なうことになるが、光ファイバー
を使って非常に高速で行なわれる時分割多重通信の場
合、上記最短伝送周期は非常に短くなる。たとえば、１
ＧＨｚの周波数のクロックでデータの多重化および分離
化を行なう場合、下位の各多重ユニットはそれぞれ、上
位多重ユニットによって選択されたときに、その１ＧＨ
ｚの周波数でデータチャンネルの切換を行なわなければ
ならない。つまり、多重装置の大部分を占める下位多重
ユニットは、いずれも通信システムの最高速度で動作さ
せられる。

【００１３】このように高速で動作させる部分が多い
と、その高速化に伴って消費電力が増大するという問題
が生じる。

【００１４】また、多数の多重ユニットに高速で切換選
択を行なわせるためには、その同期制御も高速で行なわ
なければならず、このための消費電力および回路コスト
の増大も問題になる。

【００１５】本発明の目的は、消費電力およびコストを
増大させることなく、比較的簡単な構成でもって高速大
容量の時分割多重処理を可能にする、という技術を提供
することにある。

【００１６】本発明の前記ならびにそのほかの目的と特
徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかにな
るであろう。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００１８】すなわち、時分割による多重化または分離
化を行なう多重ユニットを上位と下位の階層状にカスケ
ード接続することによって多重度を拡張させるととも
に、上位多重ユニットには最短伝送周期で下位多重ユニ
ットを切換選択させ、この上位多重ユニットによる切換
選択が一巡するごとに下位多重ユニットにおける切換選
択位置を下位同志で同期をとりながら一斉に歩進移動さ
せる、というものである。

【００１９】

【作用】上述した手段によれば、通信システムの最高速
度で動作するのは上位多重ユニットだけで、大部分を占
める下位多重ユニットは上位多重ユニットによる選択位
置が一巡する比較的ゆっくりした周期で動作させること
ができる。

【００２０】これにより、消費電力およびコストを増大
させることなく、比較的簡単な構成でもって高速大容量
の時分割多重処理を可能にする、という目的が達成され
る。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面を参照し
ながら説明する。

【００２２】なお、図において、同一符号は同一あるい
は相当部分を示すものとする。

【００２３】図１は本発明の技術が適用された多重装置
の一実施例を示したものであって、１００は並列デジタ
ル信号を直列化する多重化部、２００は直列デジタル信
号を並列化する分離化部である。

【００２４】多重装置は多重化部１００と分離化部２０
０にそれぞれ互いに対応する対称な構成で設けられてい
る。いずれも、時分割による多重化を行なう多重ユニッ
トを上位と下位の階層状にカスケード接続することによ
って多重度が拡張されている。

【００２５】上位多重ユニット２０，３０は、通信シス
テムの最高動作速度（たとえば１ＧＨｚ）を定める最短
伝送周期で下位多重ユニット１０ａ〜１０ｄ，４０ａ〜
４０ｄを切換選択する。下位多重ユニット１０ａ〜１０
ｄ，４０ａ〜４０ｄはそれぞれ、上位多重ユニット２
０，３０による切換選択が一巡するごとに、データチャ
ンネル（１〜４）の択一的な切換選択位置を、下位同志
で同期をとりながら、１チャンネル分だけ一斉に歩進移
動させるように制御される。

【００２６】上位および下位の多重ユニット１０ａ〜１
０ｄ，２０，３０，４０ａ〜４０ｄはそれぞれに、ユニ
ットごとに半導体集積回路装置化されている。

【００２７】次に、動作について説明する。

【００２８】多重化部１００において、下位の各多重ユ
ニット１０ａ〜１０ｄにそれぞれに並列に接続されてい
るデータチャンネル（１〜４）からの入力データ（ａ
１，ａ２，ａ３，ａ４）（ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４）
（ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４）（ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ
４）は、上位多重ユニット２０の選択位置が一巡するご
とに、下位の各多重ユニット１０ａ〜１０ｄから１チャ
ンネル分ずつ切り出されて直列データ（ａ１，ｂ１，ｃ
１，ｄ１，・・・，ａ４，ｂ４，ｃ４，ｄ４）に変換さ
れ、光ファイバー伝送路Ｌへ送出される。

【００２９】つまり、直列化されて伝送されるデータ列
は、下位多重ユニット１０ａ〜１０ｄごとに集まって並
ぶデータ列ではなく、下位の各多重ユニット１０ａ〜１
０ｄの同一選択位置からそれぞれ１つずつ集められて並
べ替えられたデータ列である。

【００３０】分離部２００では、上位多重ユニット３０
と下位多重ユニット４０ａ〜４０ｃによって上記と逆の
動作を行なうことにより、光ファイバー伝送路Ｌからの
直列データ（ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１，・・・，ａ４，
ｂ４，ｃ４，ｄ４）を、下位の各多重ユニット４０ａ〜
４０ｄに１チャンネル分ずつ分配することによって並列
データに変換し、下位の各多重ユニットにそれぞれに接
続されたデータチャネル（１〜４）へ出力することが行
なわる。

【００３１】したがって、通信システムの最高速度（た
とえば１ＧＨｚ）で動作するのは上位多重ユニット２
０，３０だけで、大部分を占める下位多重ユニット１０
ａ〜１０ｄ，４０ａ〜４０ｄは、上位多重ユニット２
０，３０による選択位置が一巡する比較的ゆっくりした
周期（たとえば、１／４・ＧＨｚ）で動作させることが
できる。

【００３２】これにより、消費電力およびコストを増大
させることなく、比較的簡単な構成でもって高速大容量
の時分割多重処理を行なわせることができる。

【００３３】図２は、図１に示した多重装置の詳細ブロ
ック図を示したものであって、下位の同一階層に位置す
る多重化ユニット１０ａ〜１０ｄ，４０ａ〜４０ｄはそ
れぞれ、並列信号伝送路を直列信号伝送路に択一的に切
換接続する選択回路１１と、この選択回路１１の選択位
置を制御する制御回路（コントロールカウンタ）１２と
によって構成されている。

【００３４】制御回路（コントロールカウンタ）１２
は、外部から与えられるリセット信号Ｒｉｎによって初
期化され、かつ外部から与えられるクロックφ２によっ
て歩進動作されるカウンタの内容によって上記選択回路
１１の選択位置を制御するとともに、上記カウンタ内容
の一巡に基づいて同一階層内の他の多重ユニットのカウ
ンタ内容を初期化するためのリセット信号Ｒｏを発生す
る。

【００３５】さらに、制御回路１２は、選択回路１１の
選択位置が所定の初期位置に来たことを示すクロックφ
３を端子Ｃｏを介してデータチャンネル（１〜４）のソ
ース側へ出力する。このクロックφ３は、制御回路１２
のカウンタ内容が一巡するごとに発せられる。

【００３６】下位の各多重化ユニット１０ａ〜１０ｄ，
４０ａ〜４０ｄは整列配置されるとともに、先頭位置の
多重ユニット１０ａ，４０ａにて発生したリセット信号
Ｒｏを後続位置の多重ユニット（１０ｂ，１０，１０
ｄ）（４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ）へ順次中継伝達する伝
送路配線１３が布線されている。

【００３７】つまり、先頭位置の多重ユニット１０ａ，
４０ａの制御回路１２から出力されたリセット信号Ｒｏ
は、２番目の多重ユニット１０ｂ，４０ｂの制御回路１
２にリセット信号Ｒｉとして与えられ、このリセット信
号Ｒｉによってカウンタ内容が初期化される２番目の多
重ユニット１０ｂ，４０ｂの制御回路１２から発せられ
るリセット信号Ｒｏは、３番目の多重ユニット１０ｃ，
４０ｃの制御回路１２にリセット信号Ｒｉとして与えら
れる。このようなリセット信号Ｒｏ−Ｒｉの中継伝達が
順次行なわれることにより、後続の各多重ユニット（１
０ｂ，１０，１０ｄ）（４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ）は先
頭の多重ユニット１０ａ，４０ａに従属する形で同期動
作するようになっている。

【００３８】φ１は上位多重ユニット２０，３０の選択
動作を同期制御するクロックであって、通信システムの
最高速度（１ＧＨｚ）すなわち最短伝送速度に同期して
いる。

【００３９】φ２は上位多重ユニット２０，３０の選択
位置が一巡するごとに下位の各多重ユニット１０ａ〜１
０ｄ，４０ａ〜４０ｄに分配されるクロックであって、
上記クロックφ１に対して、上位多重ユニット２０，３
０の選択位置数（４）分の１（１／４ＧＨｚ）に分周さ
れている。この分周されたクロックφ２によって下位の
各多重ユニット（１０ａ，１０ｂ，１０，１０ｄ）（４
０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ）の同期制御が行なわれ
ている。

【００４０】φ３は各データチャンネル（１〜４）のデ
ータ入力元およびデータ出力先へ出力されるクロックで
あって、下位多重ユニット（１０ａ，１０ｂ，１０，１
０ｄ）（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ）の選択位置
数（４）分の１（１／１６ＧＨｚ）に分周されている。
このクロックφ３によって各データチャンネルにおける
データの入力および出力のタイミングが制御されるよう
になっている。

【００４１】図３は下位多重ユニット（１０ａ，１０
ｂ，１０，１０ｄ）（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０
ｄ）の内部回路、とくに制御回路１２の部分の回路例を
詳細示したものである。

【００４２】同図に示すように、切換回路１１の切換位
置を制御する制御回路１２は、フリップフロップ１２
１，１２２、ＡＮＤゲート１２３，１２４、およびＮＡ
ＮＤゲート１２５による一種のカウンタによって構成さ
れている。

【００４３】このカウンタをなす制御回路１２は、図５
にその動作タイミングチャートを示すように、外部から
与えられるリセット信号Ｒｉｎによって初期化されなが
ら、端子Ｃｉｎに与えられるクロックφ２によって歩進
動作し、この歩進によってカウンタ内容が一巡するごと
に、他の下位多重ユニット内のカウンタ内容を初期化す
るためのリセット信号Ｒｏを発生する。

【００４４】ここで、先頭位置の多重ユニット１０ａ，
４０ａと後続位置の多重ユニット（１０ｂ，１０，１０
ｄ）（４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ）はマスターとスレーブ
の関係にある。

【００４５】マスターに相当する先頭位置の多重ユニッ
ト１０ａ，４０ａでは、図４に示すように、外部からの
リセット信号Ｒｉｎによる強制的な初期化が行なわれな
い状態でもって、上位多重ユニット２０，３０から端子
Ｃｉｎを介して与えられるクロックφ２による歩進動作
と、この歩進動作に基づくリセット信号Ｒｏおよびクロ
ックφ３の発生を行なう。

【００４６】一方、スレーブに相当する後続位置の多重
ユニット（１０ｂ，１０，１０ｄ）（４０ｂ，４０ｃ，
４０ｄ）では、図５に示すように、先頭側の多重ユニッ
トからのリセット信号Ｒｉｎによる強制的な初期化が行
なわれる状態でもって、上位多重ユニット２０，３０か
ら端子Ｃｉｎを介して与えられるクロックφ２による歩
進動作と、この歩進動作に基づくリセット信号Ｒｏおよ
びクロックφ３の発生を行なう。

【００４７】これにより、下位の各多重ユニット（１０
ａ，１０ｂ，１０，１０ｄ）（４０ａ，４０ｂ，４０
ｃ，４０ｄ）が互いに同期動作させられるようになって
いる。

【００４８】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実施
例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００４９】たとえば、多重度を拡張するための階層は
３層以上であってもよい。

【００５０】以上の説明では主として、本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野であるデジ
タルデータの多重化および分離化に適用した場合につい
て説明したが、それに限定されるものではなく、たとえ
ばアナログ信号の多重化および分離化にも適用できる。

【００５１】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。

【００５２】すなわち、消費電力およびコストを増大さ
せることなく、比較的簡単な構成でもって高速大容量の
時分割多重処理を行なわせることができる、という効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の技術が適用された多重装置の概略構成
を示す図

【図２】本発明による多重装置のブロック図

【図３】多重ユニット内の回路構成を示す図

【図４】マスター側多重ユニットの動作を示すタイミン
グチャート

【図５】スレーブ側多重ユニットの動作を示すタイミン
グチャート

【図６】従来の多重装置の概略構成を示す図

【符号の説明】

１００ 多重化部 ２００ 分離化部 １０ａ〜１０ｄ 下位多重ユニット（多重化部） ２０ 上位多重ユニット（多重化部） Ｌ 光ファイバー伝送路 ３０ 上位多重ユニット（分離化部） ４０ａ〜４０ｄ 下位多重ユニット（分離化部） １〜４ データチャンネル １１ 選択回路 １２ 制御回路 １３ 伝送路配線 １２１，１２２ フリップフロップ １２３，１２４ ＡＮＤゲート １２５ ＮＡＮＤゲート φ１ クロック（１ＧＨｚ） φ２ クロック（１／４ＧＨｚ） φ３ クロック（１／１６ＧＨｚ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今泉 市郎 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 河崎 和弘 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者 榊田 尚弘 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者 石田 和人 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所情報通信事業部内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 時分割による多重化または分離化を行な
   う多重ユニットを上位と下位の階層状にカスケード接続
   することによって多重度を拡張した多重装置であって、
   上位多重ユニットには最短伝送周期で下位多重ユニット
   を切換選択させ、この上位多重ユニットによる切換選択
   が一巡するごとに下位多重ユニットにおける切換選択位
   置を下位同志で同期をとりながら一斉に歩進移動させる
   ことを特徴とする多重装置。
2. 【請求項２】 時分割による多重化または分離化を行な
   う多重ユニットを上位と下位の階層状にカスケード接続
   することによって多重度を拡張した多重装置であって、
   下位の同一階層に位置する多重化ユニットはそれぞれ、
   並列信号伝送路を直列信号伝送路に択一的に切換接続す
   る選択回路と、外部から与えられるリセット信号によっ
   て初期化され、かつ外部から与えられるクロックによっ
   て歩進動作されるカウンタの内容によって上記選択回路
   の選択位置を制御するとともに、上記カウンタ内容が一
   巡するごとに隣接する多重ユニットのカウンタへ初期化
   のためのリセット信号を送出する制御回路とを備えてい
   ることを特徴とする多重装置。
3. 【請求項３】 時分割による多重化または分離化を行な
   う多重ユニットを上位と下位の階層状にカスケード接続
   することによって多重度を拡張した多重装置であって、
   下位の同一階層に位置する多重化ユニットはそれぞれ、
   並列信号伝送路を直列信号伝送路に択一的に切換接続す
   る選択回路と、外部から与えられるリセット信号によっ
   て初期化され、かつ外部から与えられるクロックによっ
   て歩進動作されるカウンタの内容によって上記選択回路
   の選択位置を制御するとともに、上記カウンタ内容の一
   巡に基づいて同一階層内の他の多重ユニットのカウンタ
   内容を初期化するためのリセット信号を発生する制御回
   路とを備え、さらに下位の同一階層に位置する多重化ユ
   ニットは整列配置されるとともに、先頭位置の多重ユニ
   ットにて発生したリセット信号を後続位置の多重ユニッ
   トへ順次中継伝達する伝送路配線が布線されていること
   を特徴とする多重装置。
4. 【請求項４】 並列信号伝送路を直列信号伝送路に択一
   的に切換接続する選択回路と、外部から与えられるリセ
   ット信号によって初期化され、かつ外部から与えられる
   クロックによって歩進動作されるカウンタの内容によっ
   て上記選択回路の接続位置を制御するとともに、上記カ
   ウンタ内容の一巡に基づいて同一階層内の他の多重ユニ
   ットのカウンタ内容を初期化するためのリセット信号を
   発生する制御回路とを備えた多重ユニット。
5. 【請求項５】 １／２分周器を多段接続することで構成
   されたカウンタにおいて、各１／２分周器が２入力論理
   積回路とプリップフロップとを備え、２入力論積回路の
   出力がプリップフロップ回路のデータ入力とし、プリッ
   プフロップの反転出力が２入力論理積回路の第１の入力
   とし、プリップフロップの正出力が次段のクロック入力
   となるように構成され、前記各２入力論理積回路の第２
   の入力に外部よりリセット信号を入力し、各１／２分周
   器の正出力の論理積反転出力をリセット出力としたカウ
   ンタ。