JPH07162400A

JPH07162400A - 光通信方法及び光通信システム

Info

Publication number: JPH07162400A
Application number: JP5309299A
Authority: JP
Inventors: Masato Kosugi; 真人小杉; Atsushi Date; 厚伊達; Kazumasa Hamaguchi; 一正濱口; Toshiyuki Fukui; 俊之福井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-12-09
Filing date: 1993-12-09
Publication date: 1995-06-23
Anticipated expiration: 2016-03-07
Also published as: JP3143554B2; US5561542A; EP0658018A1

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、複数の光通信装置を接続して構成
されるスター型相互結合網において、信号を受信する際
のクロック同期にかかる時間を大幅に減少することを目
的とするものである。【構成】２つのスター型結合網を設け、一方のスター
型結合網では中央結合部に光信号を送受信できる光送受
信装置を持ち、そこから基準クロックで信号を各光通信
装置に送信し、各光通信装置では、その信号から受信ク
ロックを抽出し、一方各光通信装置が持つ発振器による
クロックで中央に信号を送信し、光送受信装置ではその
信号を受信してそのクロックと基準クロックを比較して
その誤差信号を各光通信装置に送り各光通信装置ではそ
の誤差信号をもとに送信する信号のクロックを制御して
送信クロックを決定し、もう一方のスター型結合網にお
いて送信時は前記送信クロックを、受信時は前記受信ク
ロックを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スター型光結合網にお
ける光通信方法、及び光通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年光ファイバ通信は様々な分野で用い
られるようになってきており、例えばコンピュ−タネッ
トワ−ク、オ−ディオインタ−フェ−ス等に使われてい
る。

【０００３】離れて設置した通信装置間で通信を行なう
ためには伝送したいデータを送受信するだけでなく、ク
ロック情報も同時に送るか、もしくは共有する必要があ
る。例えば、ＦＤＤＩ等、従来のコンピュ−タネットワ
−クでは、１本の伝送系において、デ−タにクロック情
報を含ませて送る自己同期方式を採用している。自己同
期方式では、図１８に示すようにＯ／Ｅ変換器１８０１
で光電気変換をした信号から、クロック抽出回路１８０
２でクロックを抽出し、ＰＬＬ（ＰｈａｓｅＬｏｃｋ
Ｌｏｏｐ）回路１８０３によって受信側でクロックを再
生することが、必要となる。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記のような従来例では、ＰＬＬにおいて受信クロックの
ジッタを取り除き、安定させるためには、追随性を故意
に悪くしなければならず、伝送路の接続にかかるオ−バ
−ヘッドが大きくなってしまう欠点により伝送速度を下
げており、頻繁にコネクションの張り替えを要求するよ
うな伝送路には適応できなかった。また、高速な引き込
みが可能なＰＬＬ技術としてディジタルＰＬＬがある
が、ＶＣＯ（ＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌＯｓｃ
ｉｌｌａｔｏｒ）にカウンタを使用し、原振に再生クロ
ックよりも遙かに高い周波数（３２倍程度が望まれてい
る）が必要になるため、１００ＭＨｚ程度のクロックを
使用する光伝送には、用いることが出来ない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、適宜位置に
設置した複数の光通信装置をスター型に結合し、該スタ
ー型の結合点に光送受信装置を有し、更に該光送受信装
置近傍にスターカプラを設けて各光通信装置と接続する
ことにより構成した別のスター型結合網を有する光通信
システムにおける光通信方法であって、前記光送受信装
置から各光通信装置に光信号を送るときのクロックを基
準クロックとし、各光通信装置からの光信号を前記光送
受信装置が受信したときの受信クロックと該基準クロッ
クを比較して得た信号を前記光送受信装置から各光通信
装置に送り、該信号をもとに各光通信装置で送信クロッ
クを制御することによって、各光通信装置からの光信号
が前記光送受信装置に受信されたときの受信クロックが
基準クロックと同位相になるようにし、前記別のスター
型結合網における各光通信装置の送信クロックとして
は、前記制御を行った送信クロックを用い、受信クロッ
クとしては、前記基準クロックを受信して得た受信クロ
ックを用いることを特徴とする光通信方法を実現するこ
とにより、実データ伝送を行う伝送経路接続のオーバー
ヘッドを劇的に減少させ、実データ伝送速度の低下を招
くことなく、頻繁にコネクションの張り替えを行なう光
伝送路を、実現することが可能となる。

【０００６】

【実施例】図１は本実施例のシステム構成を表す図であ
る。１０１〜１０４は光通信装置を有する計算ノード、
１０５は各ノードを接続するコンセントレータ、１０６
〜１１３は第１の光伝送路、及び第２の光伝送経路群を
構成する光ファイバケーブルであって、各ノードとコン
セントレータとを接続するものであり、第２の光伝送経
路上を伝送されるアービトレーション用波長、第１の光
伝送経路上を伝送されるデータ転送用波長としてλ０〜
λ２の３波長の光が波長多重されている。１１４〜１１
７はアービトレーション用波長（λ０）とデータ転送用
波長（λ１、λ２）とを合波する合波器、１１８〜１２
１は各ノードより波長多重化して入力される光信号をλ
０とλ１、λ２とに分波する分波器である。

【０００７】１２２はアービタであり、各ノードからの
光信号を受信し、また各ノードへ光信号を送信すること
ができる光送受信装置を有している。１２３はスター型
の第１の光伝送経路の構成要素である光スター・カプラ
である。本構成においては、入力４、出力４の光スター
カプラとなっている。また、本構成においては、ノード
数４、データ転送用波長数２となっているがこれは制限
されるものではない。但し、データ転送用波長数は、ノ
ード数の半分以上であることが望ましい。

【０００８】図２は計算ノードを表す図である。１０１
は図１のノードＡを示す。ノードＢ、ノードＣ、ノード
Ｄにおいても、構成は同様である。２０１は計算ノード
内のプロセッサであり、２０６のＲＡＭ、２０７のＲＯ
Ｍに格納されたプログラムやデータに基づき、２０２の
ディスプレイ・コントローラ、２０３のＩ／Ｏコントロ
ーラ等を用いて、種々の情報処理を行うものである。こ
の構成は汎用コンピュータとして一般的なものであり、
本発明により限定されるものではない。２０８は計算ノ
ード内のデータ・バス、２０９は同じくアドレス・バ
ス、２１０は同じくコントロール・バスである。これら
のバスはプロセッサ２０１に備えられるバス・アービト
レーション機能により調停され、２０１のプロセッサと
２０５の光データ・インタフェースによるデータの転送
に使用される。２０４は光アービタ・インタフェースで
ある。２０５は光データ・インタフェースである。２１
３はλ０を光電変換する受信器、２１５はλ１、λ２の
波長を選択して光電変換する受信器、２１４はλ０の波
長を発光する送信器、２１６はλ１、λ２の波長の光を
選択的に発光する送信器である。２１７はコンセントレ
ータより入力される光信号をアービトレーション用波長
（λ０）とデータ転送用波長（λ１、λ２）とに分波す
る分波器である。２１８は２１４、２１６より発光され
た異なる波長の光信号を合波する合波器である。２１１
は受信器（２１５）と送信器（２１６）に対する波長制
御信号である。２１２は光アービタ・インタフェース
（２０４）と光データ・インタフェース（２０５）間の
情報伝達信号線群である。２１９は受信機２１３内にあ
る第１の抽出手段であり、後述するクロック抽出回路６
０５から出力される受信用のクロック、２２０は受信器
２１３内にある第２の発振手段であり、後述する発振回
路６０７から出力される送信用のクロック、２２１はデ
ィスプレイ装置、２２２はキーボード、２２３はディス
ク装置である。

【０００９】図３はコンセントレータ（１０５）内の１
２２のアービタのブロック図を表す図である。３０１〜
３０４は受信器であり、各々コンセントレータ（１０
５）内の１１８〜１２１の分波器により分波されたアー
ビトレーション用波長（λ０）の光信号を受け、それを
電気信号に変換しパラレルデータで出力するものであ
る。３０５〜３０８は送信器であり、各々１１４〜１１
７の合波器にアービトレーション用波長（λ０）の光信
号を出力するものである。３０９〜３１２は受信器３０
１〜３０４内にある第２の抽出手段であり、後述するク
ロック抽出回路４０６からそれぞれ出力される受信クロ
ック、３１３は第１の発振手段である基準クロック発生
器、３１５は基準クロック、３１４はアービトレーショ
ン・コントロール・マイクロコントローラ（以下ＡＣＭ
Ｃ）である。本実施例ではＡＣＭＣにプログラムＲＯＭ
及び作業領域用のＲＡＭを内蔵したマイクロコントロー
ラを用いたが、本実施例で記載する機能を有するディス
クリート構成の回路でもよく、本発明により制限される
ものではない。３１６はアービタ（１２２）内のデータ
・バスである。３１７〜３２０は各ノードからのアービ
トレーション・リクエスト・パケットが受信されたこと
をＡＣＭＣに知らせる受信検出信号である。３２１〜３
２８は各々、送信器、受信器のいずれかをＡＣＭＣ（３
１４）が選択するための選択信号である。

【００１０】図４は、アービタ（１２２）内の受信器
（３０１）である。但し、その他の受信器（３０２〜３
０４）の構成も同様である。４０５は波長λ０の光を光
電変換するフォトダイオード（ＰＤ）、４０４は増幅回
路、４０７は増幅回路の増幅率をコントロールするＡＧ
Ｃ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ）
回路、４０３は受信信号を２値化する識別再生回路、４
０６は第２の抽出手段であり、受信信号からクロックを
抽出する回路、４０２は２値化されたシリアル受信デー
タをパラレルデータに変換する回路、４０１はパラレル
データを一時蓄えておくバッファである。

【００１１】図５は、アービタ（１２２）内の送信器
（３０５）である。但し、その他の送信器（３０６〜３
０８）の構成も同様である。５０３は送信データを一時
蓄えておくためのバッファ、５０４、５０５０５０６は
第１の送信手段を構成するものであり、５０４はパラレ
ル送信データをシリアルデータに変換する回路、５０６
は波長λ０で発光するレーザダイオード（ＬＤ）、５０
５はシリアル送信データにより５０６のＬＤを強度変調
するためのパルス駆動回路、５０１は位相比較手段であ
り、受信クロックと基準クロックの位相を比較し、位相
差をＤＣで出力する回路、５０７、５０８、５０２、５
０９、５１０は光パワー制御手段を構成する要素であ
り、５０７は波長λ０の光をモニタするＰＤ、５０８
は、ＰＤ（５０７）のピーク値を一時ホールドする回
路、、５０２は、位相比較器（５０１）の出力に比例し
て変化する基準電圧、５０９はホールドされたピーク値
と基準電圧の差分を求めるための差動増幅回路、５１０
は差動増幅回路（５０９）の出力を受けて、ＬＤ（５０
６）のピークパワーを決定するためのバイアス駆動回路
である。

【００１２】図６は、ノードＡ（１０１）内の受信器０
（２１３）である。６０３は増幅回路、６０４、６０
６、６０８は光パワー検出手段を構成するものであり、
６０４は波長λ０の光を光電変換するＰＤ、６０６はＰ
Ｄの出力のピーク値を一時ホールドするピークホールド
回路、６０８はピークホールド回路（６０６）でホール
ドされたピーク値をもとに増幅回路の増幅率をコントロ
ールするＡＧＣ回路、６０２は受信信号を２値化する識
別再生回路、６０５は第１の抽出手段であり、受信信号
からクロックを抽出する回路、６０１は２値化されたシ
リアル受信データをパラレルデータに変換する回路、６
０７は第２の発振手段であり、ＡＧＣ回路（６０８）が
増幅率をコントロールする値を参照して発振周波数を微
小変化させる発振回路である。

【００１３】図７は、ノードＡ（１０１）内の送信器０
（２１４）である。７０１、７０３７０２は第２の送信
手段であり、７０１はパラレル送信データをシリアルデ
ータに変換する回路、７０３は波長λ０で発光するＬ
Ｄ、７０２はシリアル送信データにより７０３のＬＤを
強度変調するためのパルス駆動回路、７０４は波長λ０
の光をモニタするＰＤ、７０５は、ＰＤ（７０４）のピ
ーク値を一時ホールドする回路、７０６は基準電圧発生
器、７０７はホールドされたピーク値と基準電圧の差分
を求めるための差動増幅回路、７０８は差動増幅回路
（７０７）の出力を受けて、ＬＤ（７０３）のピークパ
ワーを決定するためのバイアス駆動回路である。

【００１４】図８は、ノードＡ（１０１）内の受信器１
（２１５）である。８０４は受信手段であり、波長λ１
もしくはλ２の光を選択的に光電変換するＰＤ、８０３
は増幅回路、８０５はＰＤ（８０４）の出力をピークホ
ールドする回路、８０６は増幅回路の増幅率をコントロ
ールするＡＧＣ回路、８０２は受信信号を２値化する識
別再生回路、８０１は２値化されたシリアル受信データ
をパラレルデータに変換する回路である。

【００１５】図９は、ノードＡ（１０１）内の送信器１
（２１６）である。９０１、９０２、９０３は第３の送
信手段であり、９０１はパラレル送信データをシリアル
データに変換する回路、９０３は波長λ１もしくはλ２
で選択的に発光するＬＤ、９０２はシリアル送信データ
により９０３のＬＤを強度変調するためのパルス駆動回
路、９０４は波長λ１もしくはλ２の光を選択的にモニ
タするＰＤ、９０５は、ＰＤ（９０４）のピーク値を一
時ホールドする回路、９０６は基準電圧発生器、９０７
はホールドされたピーク値と基準電圧の差分を求めるた
めの差動増幅回路、９０８は差動増幅回路（９０７）の
出力を受けて、ＬＤ（９０３）のピークパワーを決定す
るためのバイアス駆動回路である。

【００１６】図１０はシステム全体のアドレス・マップ
である。本実施例では、システム全体のアドレス・マッ
プ４ＧＢ（Ｂ：ｂｙｔｅ）を４つのノードに振り分けて
使用している。

【００１７】ここで、ノードＡ（１０１）のプロセッサ
（２０１）がノードＢ（１０２）のＲＡＭ中のアドレ
ス４０００００００ｈから８Ｂｙｔｅのデータを読み出
す場合の動作を示す。

【００１８】＜フェーズ１＞アービトレーションリクエ
ストパケットの送信ノードＡのＣＰＵ（２０１）は、ノード内部のバスの使
用権を獲得し、４０００００００ｈをアドレスバス（２
０９）に、リードアクセス、８バイトアクセスを示す信
号をコントロールバス（２１０）に出力する。光アービ
タインタフェース（２０４）は、アドレスデコードをし
て、該アドレスに該当するものが自ノード内にないこと
から、自ノード外へのアクセスが発生したことを検知す
る。そして、光データインタフェース（２０５）にバス
の内容をラッチするようにデータ送受信要求信号（２１
２）によって指示する。また、ノードＢへの接続を要求
するアービトレーションリクエストパケット（：ＡＲ
Ｐ、図１１）を作成し、λ０の波長の光を発光する送信
器（２１４）に出力する。但し、ＡＲＰは、パラレル／
シリアル変換回路（７０１）で変換された後のデータ形
式で表してある。ＡＲＰはパラレル／シリアル変換器
（７０１）において、４Ｂ／５Ｂ変換等のシリアル伝送
に適する符号形態に変換されて出力される。また、ＡＲ
Ｐが発生しない時には、パラレル／シリアル変換器（７
０１）は、コンセントレータ（１０５）中のアービタ
（１２２）との同期を保つために、０レベル、１レベル
の遷移が充分で、且つＤＣ成分の発生しないようなアイ
ドルパケットを生成し、出力し続ける。アイドルパケッ
トは、入力側にとっては、伝送路のコネクションが継続
していることを認識するのに必要とされるが、意味を持
たないパケットであるので、アービタ（１２２）におい
て廃棄される。パルス駆動回路（７０２）は、ＡＲＰに
よって７０３のＬＤの駆動を強度変調し発光させる。Ｌ
Ｄ（７０３）はＡＲＰを合波器（２１８）に対してλ０
の波長の光として出力する。但し、λ０の光は、７０４
のＰＤによってモニタされ、７０５のピークホールド回
路によってピーク値をホールドされる。ピーク値は、７
０７の差動増幅回路によって７０６の基準電圧との差分
がとられ、７０８のバイアス駆動回路に入力される。バ
イアス駆動回路（７０８）は差動増幅回路（７０７）の
出力如何によってＬＤ（７０３）の直流バイアス電流を
コントロールする。すなわち、ピーク値が基準電圧より
も大きければ直流バイアス電流を減少させ、小さければ
増大させる。以上の動作により、光信号出力λ０は、常
に一定のパワーにコントロールされるようフィードバッ
クされている。ＡＲＰは光ケーブル（１０７）中を波長
λ０の光として伝搬する。

【００１９】＜フェーズ２＞アービトレーションと接続
要求パケットの送信コンセントレータ内の分波器（１１８）は波長λ０の光
を分波して、受信器（３０１）に出力する。従って、ノ
ードＡから出力されたＡＲＰは、ＰＤ（４０５）で光電
変換され増幅回路（４０４）に出力される。同時にその
出力は、４０７のＡＧＣ回路にも入力されており、ＡＧ
Ｃ回路（４０７）は、ＰＤ（４０５）の出力のピークパ
ワーが一定になるように常に増幅回路（４０４）のゲイ
ンをコントロールする。言い替えれば、ＡＲＰが送信さ
れていない時でもアイドルパケットが送られてくるので
識別再生回路（４０３）に入力される信号のピークレベ
ルは一定に保たれる。増幅回路（４０４）の出力は、４
０３の識別再生回路で２値化され、また、４０６のクロ
ック抽出回路でクロックが抽出される。クロック抽出回
路（４０６）は水晶発振子を備えその出力を受信信号の
エッジにたいして、ＰＬＬをかけることにより、クロッ
クの抽出を行なう。識別再生回路（４０３）で２値化さ
れた受信データは、４０２のシリアル／パラレル変換回
路に入力される。シリアル／パラレル変換回路（４０
２）は受信クロック（３０９）で動作し、受信シリアル
・データに対し５Ｂ／４Ｂ変換、パラレル変換等を行な
う。もし、パケットがアイドルパケットであれば廃棄
し、ＡＲＰであればそれをを認識してバッファ（４０
１）に出力し、受信検出信号（３１７）をアサートする
ことにより、ＡＣＭＣにＡＲＰが届いていることを知ら
せる。するとＡＣＭＣは３２１の選択信号をアサートす
ることで３０１の受信器を選択して、データ・バス（３
１６）を介して、ノードＡから送られてきたＡＲＰを読
み出す。その後、このパケットを解析し、伝送路の使用
要求がノードＡ・ノードＢ間の接続要求であることを検
出する。ＡＣＭＣはどことどこのノードがどの波長を使
って通信しているかを表す伝送路使用状態フラグを内部
のＲＡＭにソフト的に備えており、この伝送路使用状態
フラグを見て、接続先ノード（本動作例の場合、ノード
Ｂ）がノード外からのアクセスを受け付け可能であるか
否か、いずれの波長が現在使用可能であるかをチェック
する。ノードＢがノード外からのアクセスを受け付け可
能な状態であれば、空いている波長（例えばλ１）を割
り当て、図１２に示す接続準備要求パケットを作成し、
選択信号３２５及び３２６をアサートすることにより３
０５及び３０６の送信器に書き込み、伝送路使用状態フ
ラグを、ノードＢがノード外からのアクセスを受け付け
中であること、及び割り当てた波長（λ１）が使用中で
あることを示す状態に更新する。ノードＢがノード外か
らのアクセスを受け付け不可能な場合、或は空いている
波長がなかった場合、後記する終了パケットの到着を検
出するか、または別のＡＲＰの到着を検出するまで、Ａ
ＣＭＣはアイドル状態となる。別のＡＲＰが到着した場
合は同様な調停動作が行われ、ノードＢが係わる伝送路
に関する終了パケットが到着した場合や波長が空いた場
合は、同様にして接続準備要求パケット（図１２）を作
成し、選択信号３２５、３２６をアサートすることによ
り３０５及び３０６の送信器に書き込み、伝送路使用状
態フラグを更新する。書き込まれた接続準備要求パケッ
トは、３０５と３０６のそれぞれの送信器においてま
ず、５０３のバッファにバッファリングされる。５０４
のパラレル／シリアル変換回路は、送信データを３１５
の基準クロックのタイミングで４Ｂ／５Ｂ変換等でシリ
アル信号に変換する。このパラレル／シリアル変換回路
（５０４）も送信パケットの存在しない時には、アイド
ルパケットを出力しコネクションを維持する。シリアル
送信データは５０５のパルス駆動回路で強度変調され、
５０６のＬＤがアービトレーション用波長λ０で発光し
光信号を出力する。ＬＤ（５０６）は、ＬＤ（７０３）
と同様にモニタＰＤ（５０７）、ピークホールド回路
（５０８）、差動増幅回路（５０９）及びバイアス駆動
回路（５１０）のフィードバックによるパワーコントロ
ールがなされている。但し、基準電圧発生器（５０２）
によって発生される差動増幅回路（５０９）のリファレ
ンス電圧は５０１の位相比較器の出力によって変動す
る。すなわち、位相比較器（５０１）の入力である基準
クロック（３１５）と受信クロック（３０９）の位相差
によってバイアス駆動回路（５１０）が出力する直流バ
イアス電圧が変動する。位相比較器（５０１）は受信ク
ロック（３０９）の位相が基準クロック（３１５）の位
相よりも進んでいれば基準電圧発生器（５０２）のリフ
ァレンス電圧を減少させ、遅れていればリファレンス電
圧を増加させる。従って、受信クロック（３０９）の位
相が基準クロック（３１５）よりも進んでいれば、ＬＤ
（５０６）が発光するパワーは減少し、遅れていればパ
ワーは増加するようにフィードバックがかかる。光信号
出力は１１４及び１１５の合波器と１０６及び１０８の
光ファイバ・ケーブルを介して、ノードＡ及びノードＢ
に出力される。

【００２０】＜フェーズ３＞接続準備ノードＡ（１０１）においては、光ファイバ・ケーブル
（１０６）を介して入力された光信号が分波器（２１
７）で分波され、λ０の光信号が２１３の受信器０に入
力される。従って、アービタ（１２２）から出力された
接続準備要求パケットは、ＰＤ（６０４）で光電変換さ
れ増幅回路（６０３）に出力される。同時にその出力
は、６０８のＡＧＣ回路にも入力されており、ＡＧＣ回
路（６０８）は、ＰＤ（６０４）の出力のピークパワー
が一定になるように常に増幅回路（６０３）のゲインを
コントロールする。接続準備要求パケットが送信されて
いない時でもアイドルパケットが送られてくるので識別
再生回路（６０２）に入力される信号のピークレベルは
一定に保たれる。増幅回路（６０３）の出力は、６０２
の識別再生回路で２値化され、また、６０５のクロック
抽出回路でクロックが抽出される。

【００２１】クロック抽出回路（６０５）は水晶発振子
を備えその出力を受信信号のエッジにたいして、ＰＬＬ
をかけることにより、クロックの抽出を行なう。識別再
生回路（６０２）で２値化された受信データは、６０１
のシリアル／パラレル変換回路に入力される。シリアル
／パラレル変換回路（６０１）は受信クロック（２１
９）で動作し、受信シリアル・データに対し５Ｂ／４Ｂ
変換、パラレル変換等を行なう。もし、パケットがアイ
ドルパケットであれば廃棄し、意味のあるパケットであ
ればそれをを認識して光アービタ・インタフェース（２
０４）に出力する。また、６０８のＡＧＣ回路のゲイン
コントロール出力は、６０７の発振回路に入力される。
発振回路（６０７）は水晶発振子を備えその発振周期を
増幅率で微小変動させる。つまり、増幅率が大きい（光
のパワーが小さい）場合には発振周期を遅くし、増幅率
が小さい（光のパワーが大きい）場合には発振周期を早
くする。このようにして、発振回路（６０７）は送信用
クロック（２２０）を発振し出力する。光アービタイン
タフェース（２０４）は、パケットの到着を認識し、そ
のパケットを解析することで、接続準備要求パケットで
あれば、先に要求を出した接続が許可されたことを知
り、２１２のデータ送受信要求信号を用いて、光データ
・インタフェース（２０５）に対して、割り当てられた
波長（λ１）を用いて、図１３に示すアクセス・パケッ
トを送出するように指示する。

【００２２】一方ノードＢ（１０２）においてもノード
Ａと全く同様にして、光アービタインタフェース（２０
４）は接続準備要求パケットを解析し、光データ・イン
タフェース（２０５）及び受信器（２１６）に対してノ
ードＡから波長λ１でパケットが送信されることを知ら
せ、パケットの受信を指示する。

【００２３】ここでクロックの位相について述べる。図
１６は、アービトレーション用波長λ０の信号のノード
Ａ、ノードＢ、及びアービタにおけるクロックの位相を
示している。アービタ（１２２）内の各送信器（３０５
〜３０８）における送信データ変化のタイミングの元と
なるクロックは基準クロック（３１５）であり１６０１
に示されるタイミングで変化する。一方、ノードＡ（１
０１）で受信された送信データは、光ファイバ中の伝搬
遅延のため、受信器０（２１３）において１６０２で示
されるクロックタイミングで変化する。すなわち、位相
がｔａ（ｓｅｃ）基準クロックに対して遅れている。

【００２４】ところが、ノードＡの送信器０（２１４）
から発生する送信データのタイミングクロックは、アー
ビタ（１２２）の受信器（３０１）のクロック抽出回路
（４０６）で抽出されて送信器（３０５）の位相比較器
（５０１）に入力される。位相比較器（５０１）の出力
は差動増幅回路（５０９）のリファレンス電圧（５０
２）を変化させ、モニタＰＤ（５０７）、ピークホール
ド回路（５０８）、バイアス駆動回路（５１０）のフィ
ードバックにより、ＬＤ（５０６）のパワーを変化させ
る。そして、そのパワー変化は、ノードＡ（１０１）の
受信器０（２１３）のピークホールド回路（６０６）で
ホールドされ、ＡＧＣ（６０８）を通じて発振回路（６
０７）で発振する送信用クロックの発振位相を変化させ
る。位相比較器（５０１）は基準クロック（３１５）と
受信クロック（３０９）の位相差がなくなるようにリフ
ァレンス電圧（５０２）をコントロールするので、定常
状態でのアービタ受信クロックは１６０６のようにアー
ビタ基準クロックと同位相になり、ノードＡの送信クロ
ック（１６０３）は基準クロックに対して、ｔａ（ｓｅ
ｃ）位相が進むことになる。

【００２５】同様にして、ノードＢ（１０２）がノード
Ａ（１０１）よりもコンセントレータとの距離が離れて
いてノードＢ受信クロックが１６０４に示されるように
ｔｂ（ｓｅｃ）の位相遅れを生じたとしても、定常状態
においてノードＢ送信クロックは１６０５に示されるよ
うにｔｂ（ｓｅｃ）の位相進みを持つようコントロール
されるため、受信器（３０２）におけるアービタ受信ク
ロックも１６０６に示される通りとなる。

【００２６】クロック（３１３）や発振回路（６０７）
で用いられる水晶発振子は、１０ｐｐｍ程度の精度を持
つので、１００００クロック（例えば、周波数１００Ｍ
Ｈｚでは１００μｓｅｃ）程度で制御できていれば、少
なくとも、一方のクロックがもう一方のクロックを追い
越してしまうような現象は発生しない。光は１ｍ進むの
に約３ｎｓｅｃかかるから、例えば１００μｓｅｃは、
往復２０ｋｍ以上の距離に相当する。

【００２７】＜フェーズ４＞アクセスパケットの送信ノードＡ（１０１）の光データインタフェース（２０
５）は、光アービタインタフェース（２０４）の指示に
基づいて、既にラッチされているバス情報からアクセス
パケット（図１３）を組み立て、送信器１（２１６）に
出力すると共に、送信器１（２１６）にλ１で発光する
ように２１１の波長制御信号で指示する。波長制御信号
（２１１）によりチューナブルＬＤ（９０３）は発振可
能な波長λ１、λ２のうちλ１を選択的に発振する。送
信データは９０１のシリアル／パラレル変換回路でシリ
アライズされ、９０２のパルス駆動回路により強度変調
されて９０３のＬＤがドライブされる。但し、そのタイ
ミングクロックは発振回路（６０７）で生成された送信
クロック（２２０）である。シリアル／パラレル変換回
路（９０１）は、他のノードとの混信の恐れがあるた
め、アイドルパケットは生成しない。従って、送信器１
（２１６）は、光データインタフェース（２０５）より
パケットデータが出力された時だけ、ＬＤ（９０３）の
出力を強度変調する。また、ＬＤ（９０３）の光出力は
９０４のモニタＰＤによってモニタされる。９０４のＰ
Ｄもチューナブルであり、波長制御信号２１１によりλ
１を選択的に光電変換する。モニタＰＤ（９０４）の出
力は、９０５のピークホールド回路によりピークホール
ドされ、９０６の基準電圧発生回路で生成されたリファ
レンス電圧と共に９０７の差動増幅回路に入力される。
差動増幅回路（９０７）は９０８のバイアス駆動回路を
通じてＬＤが一定ののパワーで発光するようにフィード
バックをかける。チューナブルなＬＤ、ＰＤの代わりに
λ１、λ２のＬＤ、ＰＤをそれぞれ持ち、指示により切
替えるようにしても良い。以上のようにして送信器（２
１６）は、波長λ１の光で、アクセスパケットを発行す
る。

【００２８】λ１の光は、合波器（２１８）で合波さ
れ、光ファイバケーブル（１０７）を伝搬し、分波器
（１１８）で分波されて、スターカプラ（１２３）に入
力される。スター・カプラ（１２３）はこの光信号を分
配し、１１４〜１１７の各合波器に、即ちノードＡから
Ｄの各ノードに出力する。ノードＢ（１０２）には１１
５の合波器、１０８の光ファイバ・ケーブルを介して、
光信号が伝送される。

【００２９】＜フェーズ５＞アクセスパケットの受信と
アクノリッジパケットの発行ノードＢ（１０２）の受信器（２１５）においても、光
データインタフェース（２０５）よりノードＡからλ１
の光を受信すべく２１１の波長指定信号で指示されてい
るので、８０４のチューナブルＰＤは波長λ１を選択的
に受信する。ＰＤ（８０４）の出力は、増幅回路（８０
３）およびピークホールド回路（８０５）に入力され
る。増幅回路（８０３）のゲインは、ピークホールド回
路（８０５）によるピーク値の出力を受けたＡＧＣ回路
（８０５）により２値化に適するレベルにコントロール
される。そして、受信データは識別再生回路（８０２）
で２値化され８０１のシリアル／パラレル変換回路でパ
ラレル化されて出力される。但し、その際のタイミング
クロックは、受信器０（２１３）のクロック抽出回路
（６０５）で生成したクロックである。パラレル化され
たアクセスパケットは光データインタフェース（２０
５）に出力される。光データインタフェース（２０５）
はアクセスパケットを解析し、バス（２０８〜２１０）
の使用権を獲得した後にアクセスパケットと等価なアク
セス情報をバス（２０８〜２１０）上に出力し、ノード
内のバスアクセスを行なう。

【００３０】本動作例の場合、アドレス４００００００
０ｈから８Ｂのリード・アクセスであるから、ＲＡＭ
（２０６）から当該データが返される。光データ・イン
タフェース（２０５）では、そのデータをラッチし、ノ
ードＡ（１０１）に対して送出するための、図１４に示
すアクノリッジ・パケットを組み立てる。アクノリッジ
・パケットは送信器１（２１６）に送られる。送信器１
（２１６）はノードＡと同様に、先に指定されている波
長λ１でアクノリッジ・パケットを合波器（２１８）、
光ファイバ・ケーブル（１０９）を介して、一旦コンセ
ントレータ（１０５）に送る。コンセントレータ（１０
５）内では１１９の分波器により分波が行われ、データ
転送用波長の信号がスター・カプラ（１２３）に送られ
る。スター・カプラ（１２３）はこの光信号を分配し、
１１４〜１１７の各合波器に、即ちノードＡからＤの各
ノードに出力する。

【００３１】＜フェーズ６＞アクノリッジパケットの受
信と終了パケットの送信ノードＡ（１０１）には１１４の合波器、１０６の光フ
ァイバ・ケーブルを介して、光信号が伝送される。ノー
ドＡ（１０１）の光データ・インタフェース（２０５）
では、接続準備要求パケットにより指定された波長λ１
でのパケットの受信準備が整っている。ノードＡ（１０
１）に伝送されてきた光信号は、分波器（２１７）によ
り分波され、波長λ０以外の光が受信器１（２１５）に
入力される。受信器１（２１５）では、波長λ１のシリ
アル光信号をパラレル電気信号へと変換し、光データイ
ンタフェース（２０５）に送る。パケットは、先に送出
したアドレス４０００００００ｈから８Ｂのリード・ア
クセス・パケットに対するアクノリッジ・パケットであ
るから、光データインタフェース（２０５）はこれを解
釈し、バス（２０８〜２１０）の使用権を獲得して、デ
ータ・バス（２０８）上に当該データを、コントロール
信号バス（２１０）上にアクノリッジ信号を、各々バス
・プロトコルを満たす適切なタイミングで出力する。プ
ロセッサ（２０１）はこのデータを受け取ることによ
り、処理を続ける。

【００３２】データをプロセッサ（２０１）に供給した
光データインタフェース（２０５）は、データ送受信要
求信号（２１２）を用いて、光アービタ・インタフェー
ス（２０４）に対して図１５に示す終了パケットの送出
を依頼する。依頼を受けた光アービタ・インタフェース
（２０４））は、終了パケットを組み立て、送信器０
（２１４）に送る。送信器０（２１４）はアービトレー
ション用の波長λ０で終了パケットを、合波器（２１
８）、光ファイバ・ケーブル（１０７）を介して、コン
セントレータ（１０５）中のアービタ（１２２）に送
る。

【００３３】＜フェーズ６＞アクセスの終了アービタ（１２２）中のＡＣＭＣ（３１４）はこれを解
釈し、ノードＡ（１０１）及びノードＢ（１０２）間で
行われていた転送が完了し、割り当てていた波長が開放
されたことを、伝送路使用状態フラグに反映させる。

【００３４】以上によりノードＡ（１０１）内のプロセ
ッサ（２０１）が出したノードＢ（１０２）内のＲＡＭ
（２０６）中に存在するアドレス４０００００００ｈか
らの８Ｂデータのリード・アクセス処理が完結する。ラ
イト・アクセス時にも、データの転送方向が逆になると
いうこと以外は、ほぼ同様の処理動作が行われる。また
ノードＡ・ノードＢ間のみならず、任意のノード間での
データ転送時には全く同じ処理動作が行われる。

【００３５】ここで再び図１６に戻り、データ、クロッ
クの位相について述べる。各ノードではアービトレーシ
ョン用波長λ０の送信クロック（２２０）は、データ転
送用波長λ１、λ２においても使用されている。

【００３６】従ってフェーズ４でノードＡが送信するア
クセスパケットデータの位相タイミングも１６０９と等
しい。波長λ０とλ１の光は同一の光ファイバ中を伝搬
するので、このアクセスパケットデータがコンセントレ
ータ（１０５）に到達した時には１６１２の位相タイミ
ングになり、ノードＢに到達した時には１６１０の位相
タイミングになる。よって、ノードＢ（１０２）の受信
器１（２１５）は受信器０（２１３）のクロック抽出回
路（６０５）が生成した受信クロック（２１９、１６０
４）でノードＡから送信されノードＢで受信されるデー
タ（１６１０）をラッチ等により受けることができる。
同様にフェーズ５でノードＢが送信するアクノリッジパ
ケットデータの位相タイミングは１６１１と等しく、そ
のアクノリッジパケットがコンセントレータ（１０５）
に到達した時には、１６１２の位相タイミングになり、
ノードＡに到達した時には１６０８の位相タイミングに
なる。よって、ノードＡ（１０１）の受信器１（２１
５）は受信器０（２１３）のクロック抽出回路（６０
５）が生成した受信クロック（２１９、１６０２）でノ
ードＢから送信されノードＡで受信されるデータ（１６
０８）をラッチ等により受けることができる。図１７は
本実施例図１におけるクロック制御に関する部分を抜き
出したブロック部である。符合としては図１〜図９まで
の図に使われた符合と対応させている。本実施例におい
ては各ノードがスターカプラに向けて出力したデータ転
送信号はスターカプラにおいて全て位相がそろってい
る。また各ノードがスターカプラを経由して受信するデ
ータ転送信号の位相も各ノードで受信する際には常に位
相がそろっている。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
１の光伝送経路に対しては、受信側がＰＬＬによるクロ
ックの抽出を行なう必要がなくなるため、接続のオーバ
ーヘッドを減少させ、実データ伝送速度の低下を招くこ
となく、頻繁にコネクションの張り替えを行なう光伝送
路を、実現することが可能となる。

【００３８】また、本実施例では、第１の光伝送経路と
第２の光伝送経路のデータレートは等しいものとした
が、一方のデータレートが他方の整数倍になっている限
りにおいては、発振手段及び抽出手段に対して分周もし
くは逓倍することによって対応できるので、同様に解釈
されてしかるべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のシステム構成を示す図

【図２】実施例１のノード構成を示す図

【図３】実施例１のアービタのブロック図

【図４】実施例１のアービタ内の受信器の構成を示す図

【図５】実施例１のアービタ内の送信器の構成を示す図

【図６】実施例１のノード内にあるアービトレーション
信号を受信する受信器の構成を示す図

【図７】実施例１のノード内にあるアービトレーション
信号を送信する送信器の構成を示す図

【図８】実施例１のノード内にあるデータ転送信号を受
信する受信器の構成を示す図

【図９】実施例１のノード内にあるデータ転送信号を送
信する送信器の構成を示す図

【図１０】実施例１のシステムアドレスマップを示す図

【図１１】実施例１において用いるアービトレーション
リクエストパケットを示す図

【図１２】実施例１において用いる接続要求パケットを
示す図

【図１３】実施例１において用いるアクセスパケットを
示す図

【図１４】実施例１において用いるアクノリッジパケッ
トを示す図

【図１５】実施例１において用いる終了パケットを示す
図

【図１６】実施例１のクロック及びデータの位相タイミ
ングチャート

【図１７】実施例１におけるクロック制御のブロック図

【図１８】従来例を示す図

【符号の説明】

１０１、１０２、１０３、１０４ノード１０５コンセントレータ１２２アービタ１２３スターカプラ３１３基準クロック発生器５０１位相比較器４０６、６０５クロック抽出回路６０７発振回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者福井俊之東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】適宜位置に設置した複数の光通信装置を
スター型に結合し、該スター型の結合点に光送受信装置
を有し、更に該光送受信装置近傍にスターカプラを設け
て各光通信装置と接続することにより構成した別のスタ
ー型結合網を有する光通信システムにおける光通信方法
であって、前記光送受信装置から各光通信装置に光信号
を送るときのクロックを基準クロックとし、各光通信装
置からの光信号を前記光送受信装置が受信したときの受
信クロックと該基準クロックを比較して得た信号を前記
光送受信装置から各光通信装置に送り、該信号をもとに
各光通信装置で送信クロックを制御することによって、
各光通信装置からの光信号が前記光送受信装置に受信さ
れたときの受信クロックが基準クロックと同位相になる
ようにし、前記別のスター型結合網における各光通信装
置の送信クロックとしては、前記制御を行った送信クロ
ックを用い、受信クロックとしては、前記基準クロック
を受信して得た受信クロックを用いることを特徴とする
光通信方法。
【請求項２】前記光送受信装置で前記スターカプラを
設けて構成した別のスター型結合網のアービトレーショ
ンを行うことを特徴とする請求項１記載の光通信方法。
【請求項３】スター型の第１の光伝送経路と、該第１
の光伝送路とは独立で、該スター型光伝送経路の枝に沿
って設けた同時双方向通信の可能な第２の光伝送経路群
と、該第２の伝送経路群の結合点に設けられた光送受信
装置と、前記第１の光伝送経路の中央に設けられた光伝
送路結合器と、第１の光伝送経路及び第２の光伝送経路
群の両方の末端と接続される複数のノードと、基準とな
るクロックを発生する第１の発振手段とから成り、前記光送受信装置内に、前記第２の光伝送経路群を経由
して第１の発振手段によるクロックタイミングで異なる
独立のデータを前記複数のノード各々に常に送信する複
数の第１の送信手段を有し、前記複数のノード各々の中
に、前記第１の送信手段より送られてくる送信データの
光パワーを検出する光パワー検出手段、前記第１の送信
手段より送られてくる送信データのクロックタイミング
を抽出する第１の抽出手段、発振するクロックの位相を
前記光パワー検出手段からの出力によって制御出来る第
２の発振手段、前記第２の光伝送経路群を経由して、第
２の発振手段により生成されたクロックタイミングで前
記光送受信装置に常にデータを送信する第２の送信手
段、前記第１の光伝送経路に対し、第２の発振手段によ
り生成されたクロックタイミングでデータを送信する第
３の送信手段、前記第１の光伝送経路を経由してくるデ
ータを、第１の抽出手段により抽出されたクロックタイ
ミングで受信する受信手段を有し、前記光送受信装置内
に更に、前記複数のノードの各々に対応して、前記第２
の送信手段より前記第２の光伝送路群を経由して送られ
てくる送信データのクロックタイミングを抽出する第２
の抽出手段、前記第１の発振手段によるクロックと前記
第２の抽出手段により抽出されたクロック各々との位相
を比較する位相比較手段、前記位相比較手段からの出力
によって、前記第１の送信手段から出力される送信デー
タの光パワーを各々制御する光パワー制御手段を有す
る、ことを特徴とする光通信システム。
【請求項４】第２の光伝送経路群を用いて第１の光伝
送経路のアービトレーションを行うことを特徴とする請
求項３記載の光通信システム。
【請求項５】第１の光伝送経路と第２の光伝送経路に
対して異なる波長を割り当て、１つの光伝送路上に波長
多重することを特徴とする請求項３及び４記載の光通信
システム。
【請求項６】第１の光伝送経路を複数有し、該複数の
第１の光伝送経路それぞれに異なる波長を割り当て、１
つの光伝送路上に波長多重することを特徴とする請求項
５記載の光通信システム。