JPH0744532B2 - 高速光バス - Google Patents

高速光バス

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JPH0744532B2
JPH0744532B2 JP61212896A JP21289686A JPH0744532B2 JP H0744532 B2 JPH0744532 B2 JP H0744532B2 JP 61212896 A JP61212896 A JP 61212896A JP 21289686 A JP21289686 A JP 21289686A JP H0744532 B2 JPH0744532 B2 JP H0744532B2
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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、高速光バスを用いた電子計算機、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
送する光ファイバー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
ァ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2図は、N本の光ファイバを用いた一般的な高速光バ
スのブロック構成図の一例である。同図において、301
は送信部、302(1)〜302(N)はデータ線、302(N+1)は同期
線、303(1)〜303(N+1)は電気/光交換部(EO)、304(1)
〜304(N+1)は光ファイバ、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(DC)、310は
受信部である。
第2図の如く、送信部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302(N)及びデータ線302(1)〜302(N+1)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個
の光ファイバ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/電気変換部で305(1)〜305
(N+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302(1)〜302(N)を用
いて伝送された受信情報は、同期線302(N+1)を用いて伝
送された同期クロックと識別再生回路309(1)〜309(N+1)
を用いて、波形の識別整形及び再生を行ない、受信部
(310)に情報を伝送している。
(発明が解決しようとする問題点) 第2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。光ファイバ304(1)〜304
(N+1)においては、ファイバの分散特性等のばらつきで
ある。
高速に並列データ伝送を行なう場合、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ュー(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
距離精度によっても信号間の位相ばらつきは生じてしま
う。受信部(310)においては、前記同期線302(N+1)
用いて送信される同期クロックと識別再生回路309(1)
309(N)を用いて送信情報の信号波形を識別再生を行ない
データ間のスキュ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、同期クロック及び送信情報は、
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
に波形ジッタを有している。更には送信情報のスキュー
等の吸収に用いる同期クロッ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
及び同期クロック相互の位相関係が最適な状態にあると
は限定できず、加えて送信信号及び同期クロックのジッ
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鑑みてなされたものであり、本発明
の目的は、送信側から受信側に対して同期クロックを送
信することにより受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個のデータ信号と1個のクロック信号とでな
るN+1個の情報系列のうちの前記クロック信号が共通
に入力され,前記N個のデータ信号の波形整形をそれぞ
れ行なうN個の波形整形回路と;前記クロック信号と前
記N個の波形整形回路の出力とがそれぞれ入力されるN
+1個の電気/光交換器と;前記N+1個の電気/光交
換器に一端がそれぞれ接続されたN+1本の光ファイバ
と;前記N+1本の光ファイバの出力を直接または光学
レンズを介してそれぞれ入力するN+1個の光/電気変
換器と;前記N+1個の光/電気変換器の出力を増幅す
るN+1個の広帯域増幅器と;前記N+1個の広帯域増
幅器に従属接続され,電気信号の伝播時間を変えるN+
1個の電気信号遅延手段と;前記N+1個の電気信号遅
延手段のうち前記データ信号に対応するN個の電気信号
遅延手段の出力からクロック成分を抽出するN個のタイ
ミング抽出手段と;前記N+1個の電気信号遅延手段の
うち前記クロック信号に対応する1個の電気信号遅延手
段の出力を基準クロック信号とし,該クロック信号とN
個のタイミング抽出手段の出力として得られるクロック
成分との位相比較をそれぞれ行ない,そのクロック信号
に対する各クロック成分の位相差に相当する遅延を指示
する遅延制御信号を各クロック成分に対応する前記電気
信号遅延手段にそれぞれ出力するN個の位相比較器と;
前記クロック信号に対応する1個の電気信号遅延手段の
出力のクロック信号で前記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、送信部において同期クロ
ックを用いて送信データの波形整形を行なうとともに、
送信部から受信部へ同期クロックを送信しデータ間のス
キュー及び信号間の遅延ばらつきを吸収することによ
り、より少ない回路規模での高速光バスの実現が期待で
きる。また、送信部から伝送されたN個の情報は、光/
電気変換器で電気信号に変換され、増幅された後電気信
号遅延手段を介して2分岐される。2分岐されたデータ
信号のうち一方は、タイミング抽出回路へ入力され、自
データから粗いクロック信号(前述のクロック成分)を
抽出する。このタイミング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。
また、データ系列と同様に広帯域増幅器で増幅された同
期クロックは、N個の位相比較器に共通に入力され、N
個の粗いクロック信号との位相比較が各々行なわれる。
この位相比較の出力は、広帯域増幅器に従属に設けられ
ているN個の電気信号遅延手段に対して、位相比較結果
に基づき、同期クロックとN個の各々の粗いクロック信
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。これによってN個のタイミング信号、
すなわちN個のデータ信号は送信側から送信されて同期
クロックと全て同位相となる。そして、本発明では、こ
の同期クロックで電気信号遅延手段のデータ出力信号を
識別再生するから、データ間のスキュー及び信号間の遅
延ばらつきの吸収が可能となり、データ間の同期を確実
に得ることが可能となる。
(実施例) 以下に、実施例を挙げ、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+1)
はデータ線、103(1)〜103(N+1)は波形整形回路(RE
G)、104(1)〜104(N+1)は電気/光変換部(EO)、105
(1)〜105(N+1)は光ファイバ、106(1)〜106(N+1)は光/
電気変換部(OE)、107(1)〜107(N+1)は広帯域増幅回路
(A)、108(1)〜108(N+1)は電気信号遅延回路(DL)、
109(1)〜109(N)は識別再生回路(DEC)、110(1)〜110
(N)はタイミング抽出回路(TIM)(本回路については
“PCM通信の基礎と新技術”、猪瀬博、産報に詳しい記
述がある)、111(1)〜111(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
計介共著に詳述してある)、113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
波形整形回路103(1)〜103(N)に入力される。この波形整
形回路103(1)〜103(N)に入力された並列データ情報は、
同じく送信部からデータ線102(N+1)を介して伝送され、
N個の波形整形回路103(1)〜103(N)に入力される同期ク
ロックによっテ識別再生することにより、電気信号から
光信号に変換される直前において、スキュー補償が行な
われる。波形整形回路103(1)〜103(N)においてスキュー
補償がなされたN個の並列情報、および送信部からデー
タ線102(N+1)を介して伝送された同期クロックは、N+
1個の電気/光変換部104(1)〜104(N+1)において、電気
信号から光信号へ変換されたのち、N+1本の光ファイ
バ105(1)〜105(N+1)に送出される。光ファイバ105(1)
105(N+1)に送出された光信号は、N+1個の光/電気変
換部106(1)〜106(N+1)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+1個の光/電気変換部106(1)〜106
(N+1)において、光信号から電気信号に変換されたN個
の並列データ情報および同期クロックは、N+1個の広
帯域増幅器107(1)〜107(N+1)によって充分な振幅レベル
(例えば1.0Vp-p)になるように増幅される。この広帯
域増幅器107(1)〜107(N+1)で増幅された信号は、一定遅
延量を持つ電気信号遅延回路108(1)〜108(N+1)へ入力さ
れる。この電気信号遅延回路108(1)〜108(N+1)のうち、
受信データを一定量遅延させたN個の電気信号遅延回路
108(1)〜108(N)の出力信号は2分岐され、そのうち一方
の信号がN個のタイミング抽出回路110(1)〜110(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110(1)〜110(N)では、電気信号遅延回路108(1)〜10
8(N)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式を“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)を用いた方式が知られているが、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良い
から、SAWフィルタを用いる必要はなく、データの変化
点検を行ない論理操作でクロック成分を粗抽出する簡単
な回路構成でよい。タイミング抽出回路110(1)〜110(N)
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111(1)〜111(N)へ入力される。一方、広帯域増幅器10
7(N+1)で増幅された送信部からの同期クロックは、N個
の位相比較器111(1)〜111(N)へ基準位相同期クロックと
して共通に入力される。位相比較器111(1)〜111(N)
は、タイミング抽出回路110(1)〜110(N)から入力される
粗い自己抽出クロックと電気信号遅延回路108(N+1)から
入力される同期クロックとの位相差検出を行ない、電気
信号遅延回路108(1)〜108(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108
(1)〜108(N)では、位相比較器111(1)〜111(N)から入力
される制御信号によって遅延量を変化し、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108
(1)〜108(N)の総遅延量を必要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ため、伝送ビ
ッ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タイムスロット分に設計する)。また、電気
信号遅延回路108(1)〜108(N)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111(1)〜111(N)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108(N+1)の設定遅延量は、電気信号遅延回路108(1)
108(N)の制御動作が飽和しないためにも、電気信号遅延
回路108(1)〜108(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、高密度遅延素子をM区間と、高分解能可変機構とを
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、エルメック社
製:6ビット超高速ディレーラインPDEタイプ)がある。
これ等プログラマブル遅延回路は、nビットのアドレス
を有しており、このアドレスを外部から電気的に設定す
ることによって遅延時間を設定することができる。例え
ばエルメック社製のPDEタイプは、入力及び出力がECLゲ
ートでバッファされている。また内部に論理ゲートを有
しているため電源電圧として−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間を制御することができ
る。
このように、電気信号遅延回路108(1)〜108(N)によって
同位相となった並列の受信データは、電気素子、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
等のばらつき、送信信号のパターン効果等によって生じ
るデータ間のスキュー及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109(1)
〜109(N)においてこの受信情報を、送信部から送信され
た同期クロックを用いて識別再生する事により、受信部
113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とれたデータを送ることが可能とな
る。
(発明の効果) このように、本発明は同期クロックを送信部から伝送
し、この同期クロックと並列受信情報間との位相をそろ
えるようにしたものであり、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。したがって、本発明による高速光バスを用いれ
ば、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こと
が可能となり、種々の応用にその活用が期待されるもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による高速光バス構成図、第2図は従来
の高速光バスの構成を示す図である。 101,301……送信部、113,310……受信部、102(1)〜102
(N+1),302(1)〜302(N+1)……データ線、103(1)〜103(N)
……波形整形回路、104(1)〜104(N+1),303(1)〜303
(N+1)……電気/光交換部、105(1)〜105(N+1),304(1)
304(N+1)……光ファイバ、106(1)〜106(N+1),305(1)〜3
05(N+1)……光/電気変換部、107(1)〜107(N+1),306(1)
〜306(N+1)……広帯域増幅回路、108(1)〜108(N+1)……
電気信号遅延回路、109(1)〜109(N),309(1)〜309(N)
…識別再生回路、110(1)〜110(N)……タイミング抽出回
路、111(1)〜111(N)……位相比較器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04L 25/40 C 9199−5K

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】N個のデータ信号と1個のクロック信号と
    でなるN+1個の情報系列のうちの前記クロック信号が
    共通に入力され,前記N個のデータ信号の波形整形をそ
    れぞれ行なうN個の波形整形回路と;前記クロック信号
    と前記N個の波形整形回路の出力とがそれぞれ入力され
    るN+1個の電気/光交換器と;前記N+1個の電気/
    光交換器に一端がそれぞれ接続されたN+1本の光ファ
    イバと;前記N+1本の光ファイバの出力を直接または
    光学レンズを介してそれぞれ入力するN+1個の光/電
    気変換器と;前記N+1個の光/電気変換器の出力を増
    幅するN+1個の広帯域増幅器と;前記N+1個の広帯
    域増幅器に従属接続され,電気信号の伝播時間を変える
    N+1個の電気信号遅延手段と;前記N+1個の電気信
    号遅延手段のうち前記データ信号に対応するN個の電気
    信号遅延手段の出力からクロック成分を抽出するN個の
    タイミング抽出手段と;前記N+1個の電気信号遅延手
    段のうち前記クロック信号に対応する1個の電気信号遅
    延手段の出力を基準クロック信号とし,該クロック信号
    とN個のタイミング抽出手段の出力として得られるクロ
    ック成分との位相比較をそれぞれ行ない,そのクロック
    信号に対する各クロック成分の位相差に相当する遅延を
    指示する遅延制御信号を各クロック成分に対応する前記
    電気信号遅延手段にそれぞれ出力するN個の位相比較器
    と;前記クロック信号に対応する1個の電気信号遅延手
    段の出力のクロック信号で前記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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