JPH0744530B2 - 高速光バス - Google Patents

高速光バス

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JPH0744530B2
JPH0744530B2 JP61123125A JP12312586A JPH0744530B2 JP H0744530 B2 JPH0744530 B2 JP H0744530B2 JP 61123125 A JP61123125 A JP 61123125A JP 12312586 A JP12312586 A JP 12312586A JP H0744530 B2 JPH0744530 B2 JP H0744530B2
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optical
timing
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clock
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勇 ▲高▼野
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、電子計算機、電子交換器等の情報処理システ
ムにおいて大容量の情報を高速に伝送する光フアイバを
用いた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、大容量情報を高速かつ高品質で伝送可能な光フ
アイバを用いた高速光バスの必要性が高まりつつある。
本発明はこの高速光バスに関するものである。
第3図は、N本の光フアイバを用いた一般的な高速光バ
スの一例を示すブロツク構成図である。同図において、
301は送信部、302(1)〜302(N)はデータ線、302(N+1)
同期線、303(1)〜303(N+1)は電気/光変換部(EO)、304
(1)〜304(N+1)は光フアイバ、305(1)〜305(N+1)は光/
電気変換部(OE)、306(1)〜306(N+1)は広帯域アンプ
(A)、309(1)〜309(N)は識別再生回路(DEC)、310は
受信部である。
第3図の如く、送信部301から送信される同期クロツク
及びこの同期クロツクに同期したN本の並列情報は、各
々同期線302(N+1)及びデータ線302(1)〜302(N)を用いて
伝送され、N+1個の電気/光変換部303(1)〜303(N+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本の光フイアバ304(1)〜304(N+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305(1)〜30
5(N+1)で電気信号に変換され同期クロツク及び受信情報
となる。更に前述のN本のデータ線302(1)〜302(N)を用
いて伝送された受信情報は、識別再生回路309(1)〜309
(N)において同期線302(N+1)を用いて伝送された同期ク
ロツクにより波形の識別成形及び再生の処理を受けてか
ら受信部310に伝送される。
(発明が解決しようとする問題点) 第3図において、電気/光変換部303(1)〜303(N+1)、光
/電気変換部305(1)〜305(N+1)、広帯域アンプ306(1)
306(N+1)は、一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およびアバラ
ンシエフオ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、電気素子は波形の応答特性のばらつき、発
光素子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。また、光フアイバ304(1)〜304(N+1)
においては、フアイバの分散特性等のばらつきがある。
高速に並列データの伝送を行なう場合、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、
送信情報のデータ間のスキユー(位相歪)や信号間の遅
延ばらつきを増強させる。また布設されるケーブル間の
距離精度によつても信号間の位相ばらつきは生じてしま
う。受信部310が受ける信号は、前記同期線302(N+1)
用いて送信される同期クロツクを識別再生回路309(1)
309(N)を加え送信情報の信号波形を識別再生を行ない、
データ間のスキユー及び信号間の遅延ばらつきを吸収し
ていた。
しかしながら、同期クロツク及び送信情報は、素子特性
のばらつきや送信信号のパターン効果等のために波形ジ
ツタを有している。更には送信情報のスキユー等の吸収
に用いる同期クロツクと送信信号の位相関係は、バス布
設時に一意に定まる。このため、送信信号間及び同期ク
ロツク相互の位相関係が最適な状態にあるとは限らず、
加えて送信信号及び同期クロツクのジツタのために、識
別再生回路309(1)〜309(N)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
301−受信部310間での伝送誤り率が低下する。このよう
な欠点は、光フア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つている。また、同期クロツク線
をデータ線とは別に設け同期クロツクを伝送すること
は、発光/受光素子及び電気素子等が同期クロツク用に
格別に必要となり、構成回路数の増大をもたらし、更に
同期線が誤まつて断線した場合にはクロツクが受信側に
伝送されないから受信側で情報の識別が不可能になつて
しまうという信頼性の低下をもたらしていた。
そこで、本発明の目的は、上記欠点に鑑みてなされたも
のであり、送信側から受信側に対して同期クロツクを送
信することなく送信信号の識別を誤りなく行なうととも
に、並列に送信されるデータ間の位相状態が同位相とな
るように送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。
(問題点を解決するための手段) 前述の問題点を解決し上記目的を達成するために本発明
が提供する高速光バスは、N個のデータ系列がそれぞれ
入力されるN個の電気/光変換器と;前記N個の電気/
光変換器に一端がそれぞれ接続されたN本の光フアイバ
と;前記N本の光フアイバの出力を直接または光学レン
ズを介して入力するN個の光/電気変換器と;前記N個
の光/電気変換器の出力を増幅するN個の広帯域増幅器
と;前記N個の広帯域増幅器の出力をそれぞれ受け,電
気信号の伝播時間が可変であるN個の電気信号遅延手段
と;前記N個の電気信号遅延手段の出力からクロツク成
分を抽出するN個のタイミング抽出手段と;前記N個の
タイミング抽出手段のうち予め定められた特定のタイミ
ング抽出手段の出力を共通クロツク成分とし,該共通ク
ロツク成分とN−1個のタイミング抽出手段の出力とし
て得られるN−1個のクロツク成分との位相比較をそれ
ぞれ行ない,これらN−1個のクロツク成分にそれぞれ
対応するN−1個の前記電気信号遅延手段に前記位相比
較により得た位相差を表わす遅延制御信号をそれぞれ出
力するN−1個の位相比較器と;前記N個のタイミング
抽出手段により出力されたクロツク成分または前記共通
クロツク成分で前記N個の電気信号遅延手段の出力をそ
れぞれ識別するN個の識別再生回路とを含むことを特徴
とする。
(作用) 高速光バスを実現する上で、構成する回路数をできるだ
け少なくすることが望ましく、同期クロツクを送信部か
ら受信部へ伝送することなくデータ間のスキユー及び信
号間の遅延ばらつきを吸収することにより、より少ない
回路構成規模で高速光バスが実現できる。
また、送信部から伝送された情報は光/電気変換器で電
気信号に変換され、広帯域増幅器で増幅され、電気遅延
手段を介した後に2分岐される。2分岐された信号のう
ち一方はタイミング抽出回路へ入力され、自データから
タイミング信号を抽出する。このタイミング抽出回路で
抽出されたタイミング信号は各々識別回路へ入力すると
共に、N個のデータ系列のうち任意のM番目のタイミン
グ抽出回路の出力を除いたN−1個のタイミング信号が
各々の位相比較器に入力される。一方、M番目のタイミ
ング抽出回路の出力は、前記N−1個の位相比較器に共
通に入力され、N−1個のタイミング信号との位相比較
が各々行なわれる。この位相比較器は、広帯域増幅器に
従属に設けられている電気遅延回路に対して、位相比較
結果に基づきM番目のタイミング信号とN−1個の各々
のタイミング信号とが同位相となるべく、遅延量の増減
を制御する電気信号を発生する。これによつてN個のタ
イミング信号すなわち同期クロツクの位相は全て同位相
となる。このタイミング信号は識別回路に加えられ、電
気遅延回路の出力から分岐された一方の信号を受けた識
別回路はこのタイミング信号でその入力信号を識別再生
する。このように、本発明では同期クロツクの位相を全
て同位相にしてからその同期クロツクで識別再生するか
らデータ間のスキユー及び信号間の遅延ばらつきの吸収
が可能となり、ひいてはデータ間の同期を確実に得るこ
とが可能となる。また、本発明の同期クロツク(タイミ
ング信号)は全て自己のデータから抽出する方法によつ
て得ているから、同期クロツクの位相ジツタによつて生
じる符号誤り率の劣化を抑制することも可能となる。
(実施例) 以下に、本発明の高速光バスの動作原理を説明する。第
1図は本発明の一実施例を示す高速光バスの構成図であ
り、101は送信部、102(1)〜102(N)はデータ線、103(1)
〜103(N)は電気/光変換部(EO)、104(1)〜104(N)は光
フアイバ、105(1)〜105(N)は光/電気変換部(OE)、10
6(1)〜106(N)は広帯域アンプ(A)、107(1)〜107(N)
タイミング抽出回路(TIM)(タイミング抽出回路につ
いては、″PCM通信の基礎と新技術″、猪瀬博、産報に
詳しい説明がある)、109(1)〜109(N)は識別再生回路
(DEC)、108(1)〜108(N)は位相比較器(PC)(位相比
較器については″PLL-ICの使い方″畑雅恭、古川計介共
著に詳しい説明がある)、111(1)〜111(N)は電気信号遅
延回路(DL)、110は受信部である。同図において、送
信部101から送信されるN個の並列情報は、データ線102
(1)〜102(N)を用いて伝送され、N個の電気/光変換部1
03(1)〜103(N)において電気信号から光信号へ変換され
たのち、N本の光フアイバ104(1)〜104(N)に送出され
る。光フアイバ104(1)〜104(N)に送出された光信号はN
個の光/電気変換部105(1)〜105(N)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
結合を行なう事がある。N個の光/電気変換部105(1)
105(N)で光信号から電気信号に変換されたN個の並列情
報は、N個の広帯域アンプ106(1)〜106(N)によつて充分
な振幅レベル(例えば1.0Up-p)になるように増幅され
た受信情報となる。この受信情報は、入力信号に時間遅
延を与えて出力する電気信号遅延回路111(1)〜111(N)
介した後に2分岐され、そのうち一方の信号がタイミン
グ抽出回路107(1)〜107(N)へタイミング抽出情報として
入力される。タイミング抽出回路107(1)〜107(N)では、
電気信号遅延回路111(1)〜111(N)から入力された受信情
報からタイミング信号を抽出し、この信号を同期クロツ
クとして出力する。受信情報からタイミング信号を抽出
する方法を″自己タイミング抽出方式″と呼び、例えば
SAWフイルタ(弾性表面波フイルタ)を用いた方法が知
られている。タイミング抽出回路107(1)〜107(N)で抽出
された各々の同期クロツクは2分岐され、タイミング抽
出回路107(1)から出力された信号(本実施例では1番目
の系列を用いているが、任意のM番目であつてもよい)
は、基準位相同期クロツクとして、位相比較器108(1)
108(N-1)へ入力される。位相比較器108(1)〜108(N-1)
は、タイミング抽出回路107(1)〜107(N)から入力される
同期クロツクと、タイミング抽出回路107(1)から入力さ
れる同期クロツクとの位相差検出を行ない、電気信号遅
延回路111(2)〜111(N)に対して遅延量の増減を制御する
制御信号を各々出力する。電気信号遅延回路111(2)〜11
1(N)では、位相比較器108(1)〜108(N-1)から入力される
制御信号によつて遅延量を変化し、電気信号状態にある
受信情報の位相を変える。電気信号遅延回路111(2)〜11
1(N)の総遅延量を必要以上に設定することは高周波特性
を劣化させる原因となりかねないから、伝送ビツトレー
トとの兼ね合いで決定することが必要である(例えば1
タイムスロツト分に設計する)。また、電気信号遅延回
路111(2)〜111(N)の初期遅延量としては、遅延量の増減
動作に余裕度を持つためにも、総遅延量の1/2の遅延量
になるように位相比較器からの制御信号を設定する必要
がある。更に、電気信号遅延回路111(1)の設定遅延量
は、電気信号遅延回路111(2)〜111(N)の制御動作が飽和
しないためにも、電気信号遅延回路111(2)〜111(N)の遅
延量よりも若干大きな遅延量に設計する必要がある。
電気信号遅延回路の実現方法としては同軸ケーブル、通
常の受動素子等種々考えられるが、本実施例では高性
能、高密度遅延素子M区間に、高分解可変機構を組み合
わせた超高速遅延回路を一例として述べる。その一例と
しては、ECLゲートと超高速遅延回路を組み合わせたプ
ログラマブル遅延回路(例えば、エルメツク社製:6ビツ
ト超高速デイレイラインPDEタイプ)がある。これ等プ
ログラマブル遅延回路は、nビツトのアドレスを有して
おり、このアドレスを外部から電気的に設定することに
よつて遅延時間を設定することができる。例えばエルメ
ツク社製のPDEタイプは、入力及び出力はECLゲートでバ
ツフアされている。また内部に論理ゲートを有している
から電源電圧として−5(V)及び−2(V)を供給し
て用いる。このような構成の遅延回路は、高速・高精度
に電気信号の遅延時を制御することができる。
このように電気信号遅延回路111(1)〜111(N)によつて同
位相となつた並列の受信情報は、識別回路109(1)〜109
(N)の入力端で電気素子、発光・受光素子の特性ばらつ
き、光フアイバの分散特性等のばらつき、送信信号のパ
ターン効果等によつて生じるデータ間のスキユー及び信
号間の遅延ばらつきが吸収された状態となつている。し
たがつて、識別回路109(1)〜109(N)においてこの受信情
報を、タイミング抽出回路107(1)〜107(N)で各々抽出さ
れた同位相の同期クロツクのを用いて識別再生する事に
より、受信部110に対して遅延ばらつき及びスキユーを
取り除いた並列受信情報間で同期のとれたデータを送る
ことが可能となる。
これまでの説明ではN個の識別再生回路で用いるクロツ
ク信号はN個のタイミング抽出回路で抽出されたクロツ
ク信号を用いる態様について述べたが、第2図の如く位
相比較器への基準同期クロツクをN個の識別再生回路に
共通に入力した態様であつてもよい。
(発明の効果) このように本発明による高速光バスを用いれば同期クロ
ツクの位相および位相ジツタによる伝送誤り特性が、従
来の構成による高速光バスに比べて著しく改善されてい
ることがわかる。
本発明は、このように並列受信情報間の位相をそろえ、
同位相の並列の同期クロツクを抽出できるようにしたも
のであり、電子計算機等の情報処理システム、あるいは
並列データ伝送システムにおいて、高速に情報を伝送す
る必要がある種々の装置に応用できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の高速光バスを示す構成図、
第2図は本発明の他の実施例を示す構成図、第3図は従
来の高速光バスを示す構成図である。 101,301……送信部、110,310……受信部、102(1)〜102
(N)、302(1)〜302(N+1)……データ線、103(1)〜10
3(N)、303(1)〜303(N+1)……電気/光変換部、104(1)
104(N)、304(1)〜304(N+1)……光フアイバ、105(1)〜10
5(N)、305(1)〜305(N+1)……光/電気変換部、106(1)
106(N),306(1)〜306(N+1)……広帯域アンプ、109(1)〜1
09(N),309(1)〜309(N)……識別再生回路、107(1)〜107
(N)……タイミング抽出回路、108(1)〜108(N-1)……位
相比較器、111(1)〜111(N)……電気信号遅延回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】N個のデータ系列がそれぞれ入力されるN
    個の電気/光変換器と;前記N個の電気/光変換器に一
    端がそれぞれ接続されたN本の光フアイバと;前記N本
    の光フアイバの出力を直接または光学レンズを介して入
    力するN個の光/電気変換器と;前記N個の光/電気変
    換器の出力を増幅するN個の広帯域増幅器と;前記N個
    の広帯域増幅器の出力をそれぞれ受け,電気信号の伝播
    時間が可変であるN個の電気信号遅延手段と;前記N個
    の電気信号遅延手段の出力からクロツク成分を抽出する
    N個のタイミング抽出手段と;前記N個のタイミング抽
    出手段のうち予め定められた特定のタイミング抽出手段
    の出力を共通クロツク成分とし,該共通クロツク成分と
    N−1個のタイミング抽出手段の出力として得られるN
    −1個のクロツク成分との位相比較をそれぞれ行ない,
    これらN−1個のクロツク成分にそれぞれ対応するN−
    1個の前記電気信号遅延手段に前記位相比較により得た
    位相差を表わす遅延制御信号をそれぞれ出力するN−1
    個の位相比較器と;前記N個のタイミング抽出手段によ
    り出力されたクロツク成分または前記共通クロツク成分
    で前記N個の電気信号遅延手段の出力をそれぞれ識別す
    るN個の識別再生回路とを含むことを特徴とする高速光
    バス。
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