JPS62254556A

JPS62254556A - 高速光バス

Info

Publication number: JPS62254556A
Application number: JP61098598A
Authority: JP
Inventors: Isamu Takano; 高野　勇
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1986-04-28
Filing date: 1986-04-28
Publication date: 1987-11-06
Also published as: JPH0511692B2

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、電子計算機、電子交換器等の情報処理システ
ムにおいて大容量情報を高速に伝送する光ファイバを用
いた高速光パスに関する。

（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パスの必要性が高まりつつある。

本発明はこの高速光パスに関するものである。

第３図は、Ｎ本の光ファイバを用いた一般的な高速光バ
スの一例を示すブロック構成図である。

同図において、３０１は送信部、３０２（１）〜３０２
（Ｎ）はデータ線、３０２（Ｎ＋１）は同期線、３０３
（１）〜ａ０３（Ｎ＋ｔ）は電気／光変換部（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（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＋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本の光ファ
イバ３０４（ｔ）〜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
　（ｘ）〜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伽）を
用いて伝送された受信情報は、識別再生回路３０９（１
）〜３０９（Ｎ＋１）において同期線３０２（Ｎ＋１）
を用いて伝送された同期クロックにより波形の識別整形
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（す〜３０３（
Ｎ＋ｘ）、光／電気変換部３０５（ｔ）〜３０５（Ｎ＋
１）％広帯域アンプ３０６（ｔ）〜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＃＃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、光ファイバ３０４（υ〜３０４（Ｎ
＋１）においては、ファ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ｏｐ＜ｐ−ｙ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が受ける信号は、前記同期線３０２
（Ｎ＋１を用いて送信される同期クロックを識別再生回
路３０９（１）〜３０９（ロ）に加え送信情報の信号波
形を識別再生を行ない、データ間のスキュー及び信号間
の遅延ばらつきの吸収を図った信号である。

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らず、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。また、同期クロック線をデ
ータ線とは別に設は同期クロッ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ック用に格別
に必要となり、構成回路数の増大をもたらし、更に同期
線が誤まって断線した場合にはクロックが受信側に伝送
されないから、受信側で情報の識別が不可能になってし
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ックを送
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１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個のデータ系列がそれぞれ入力されるＮ１ｆ
ｉの電気／光変換器と、前記Ｎ　ＩＩＩ！Ｉの電気／光
変換器に一端がそれぞれ接続されたＮ本の光ファイバと
、前記Ｎ本の光ファイバの他端に接続され光信号の伝播
時間を制御するＮ個の光遅延手段と、前記Ｎ個の光遅延
手段の出力をそれぞれ入力するＮ個の光／Ｉｔ気変気易
換器前記Ｎ個の光／電気変換器の出力よりクロック成分
をそれぞれ抽出する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ック成分とし前記
特定のタイミング抽出手段以外のＮ−１個の前記タイミ
ング抽出手段の出力として得られるクロック成分と前記
共通クロック成分との位相比較をそれぞれ行ない各クロ
ック成分に対応する前記光遅延手段に遅延制御信号をそ
れぞれ出方する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方されたクロック成分で前記
ＮｌＯ光／電気変換器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）高速光パスを実現する上で、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、同期クロックを送信部か
ら受信部へ伝送することなくデータ間のスキニー及び信
号間の遅延ばらつきを吸収するととくより、より少ない
回路構成期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遅延手段を介して
光／電気変換器で電気信号に変換され、広帯域増幅器で
増幅された後、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５に入力される。一方、Ｍ番目のタイミン
グ抽出回路出力は、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、光／電気変換回路の入力
段に設けられでいる光遅延回路に対して、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ように、遅延量の増減を
制御する電気信号（遅延制御信号）を供給する。

これによってＮ個のタイミング信号、すなわち同期クロ
ックの位相は全て同位相となり、このタイミング信号で
広帯域増幅器の出力信号を識別回路で識別再生するから
、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。また、本発明の同期クロック（タイミング信号
）は全て自己のデータよりタイミング信号を抽出する方
法によって得ているから、同期クロックの位相ジッタに
よっ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パスの構成図
であり、１０１は送信部、１０２（ｕ）〜１０２（Ｎ）
はデータ線、１０３（１）〜Ｌ　Ｏ３（Ｎ）は電気／光
変換部（ＦｉＯ）１０４（ｘ）〜１０４（Ｎ）光ファイ
バ、１０５１１）〜１０５（Ｎ）は光／電気変換部（Ｏ
Ｅ）、１０６（１）〜１０６（Ｎ）は広帯域アンプ（Ａ
）、１０７（１）〜１０７　（Ｎ）はタイミング抽出回
路（’Ｉ’ｘＭ）（’ＰＣＭ通信の基礎と新技術′、猪
瀬博、産報、に詳細な説明がある）、ｌ　０９（１）〜
ｌ　０９（Ｎ）は鎗別再生雌路（ＤＥＣ）、１０８（１
）〜１０８（Ｎ−１）は位相比較Ｗ（ｐｃ）（’ｐＬｒ
、、−ｘｃｏｆｌい方′畑雅恭、古用計介共著、に詳細
な説明がある）　１１．１（１）〜１１１（Ｎ）は光遅
延回路、１１２（１）〜１１２（Ｎ）は光ファイバ（ま
たはレンズ）、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）〜ｌ　０２　（Ｎ）を用いて伝送され、
Ｎ（ｍｏ電気／光ｆ（Ｒ部１０３（１）〜ｌ　Ｏ３（Ｎ
）Ｋオいて電気信号から光信号へ変換されたのち、Ｎ本
の１７７（パ１０４（１）〜１０４（ｓ）Ｋ送出される
。光ファイバ１Ｇ４（１）〜ｌ　０４　（Ｎ）に送出さ
れた光信号は、受信側へ伝送され、光遅延回路ｔｘｔ（
１）〜１１１（Ｎ）を介し、更にＮ本の光７アイパ（ま
た光学レンズ＝Ｌ　ｌ　２　（ｒ）　〜Ｌ　ｌ　ｌ　（
Ｎ）Ｋ　ヨツ−ｃ　Ｎ　１ｍＯ光／　Ｎ気に’Ａ部１０
５（１）〜ｌ　Ｏ５（Ｎ）に結合される。Ｎ個の光／電
気変換部ｔｏｓ（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）〜ｔ　Ｏ６（Ｎ）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
た受信情報となる。この広帯域アンプ１０６（１）〜ｌ
　Ｏ６（Ｎ）Ｏ出力信号受信情報は２分岐され、そのう
ちの一方の信号がタイミング抽出回路１０７（１）〜１
０７　（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）〜ｌ　０７　（Ｎ）
では、広帯域アンプ１０６（ｔ）〜ｌ　０６　（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
の信号を同期クロックとして出力する。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。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
ロックは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番目であってもよい）は、基準位
相同期クロックとして、位相比較器１０８　（１）〜１
０８　（Ｎ）へ入力される。

タイミング抽出回路ｔ　Ｏ７（２）〜１０７　（Ｎ）の
出力信号は各々、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）では、タイミング抽出回路１０７　（２）〜
ｌ　Ｏ７（Ｎ）からそれぞれ入力される同期クロックと
、タイミング抽出回路１０７（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、光遅延回路１１１（
２）〜Ｌ　Ｉ　Ｌ　（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。光遅延回路１１ｔ（ｇ）
〜１１１（Ｎ）では、位相比較器ｔ　ｏ　ｓ　（１）〜
１０８（Ｎ−ｔ）から入力される制御信号によって遅延
量を変化し、光信号状態にある受信情報の位相を変える
。光遅延回路ｔ　ｔ　ｔ（２）〜１１１（Ｎ）の総遅延
量を必要以上に設定することは、光信号の光電力損失を
増大させる原因となり得るため、伝送ピットレートとの
兼ね合いで決定することが必要である（例えばｌタイム
スロット分に設計する）。また、光遅延回路１１ｔ（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Ｈの遅延量に
なるように位相比較２；からの制御信号を設定する必要
がある。更に、光遅延回路１１１（１）の設定遅延量は
、光遅延回路ｔ　ｔ　ｔ　（２）〜１１１　（Ｎ）の制
御動作が飽和しないためにも、光遅延回路ｔｔｔ（２）
〜ｌ　ｌ　ｌ　（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。光遅延回路１１１（，１〜ｔ　
ｔ　ｔ　（Ｎ）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ＬｉＮｂ０
．　ｔ　　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、１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（原理
については′光ファイバ伝送′野田健−著、電子通信学
会出版、のｐ　２８４に詳しい説明がある）。

このように光遅延回路１１１（１）〜ｌ　１１　（Ｎ）
によって同位相となった並列の受信情報は、広帯域アン
プ１０６（１）〜１０６　（Ｎ）の出力端で電気素子１
発光・受光素子の特性ばらつき、光ファイバの分散特性
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、タイミ
ング抽出回路１０７　（１）〜Ｌ　０７　（Ｎ）で各々
抽出された同位相の同期クロック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、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。

これまでの説明ではＮ個の識別再生回路で用いるクロッ
ク信号はＮ個のタイミング抽出回路で抽出されたクロッ
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ックをＮ個の識別再生回路恍
共通に入力した態様であってもよい。

（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
ック位相および位相ジッ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ッ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。ＬＯＬ、３ＯＬ−・・送信部、１１０，３１０−・・受
信部、ｌ　Ｏ２（１）ＬＬ　Ｉ　Ｏ２（Ｎ）−３０２（
１）〜３０２’（Ｎ＋１）・・・データ線、Ｌ　Ｏ３（
１）〜１０３．（Ｎ）、　　３０３（１）〜３０３　（
Ｎ＋１　）　””電気／光変換部、１０４（１）〜１０
４（Ｎ）、　　３０４（１）〜３０４（Ｎ＋１　）　・
・・光ファイバ、ｌ　０５（１）〜１０５（Ｎ）−３０
５（１）〜３０５（Ｎ＋１）・・・光／電気変換部、ｌ
　０６　（１）〜１０６　（Ｎ）、　　３０６（１）〜
３０６（Ｎ＋１）・・・広帯域アンプ、１ｏ９（１）〜
１０９（Ｎ）−３０９（１）〜３０９　（Ｎ）・・・識
別再生回路、１０７　（１）〜Ｌ　Ｏ７（Ｎ）・・・タ
イざング抽出回路、ｔ　ｏ　ｓ　（１）〜１０８（Ｎ−
１）・・・位相比較器、１１１（１）〜ｔ　ｔ　ｔ　（
Ｎ）・・・光遅延回路、１１２（１）〜１１２（Ｎ）・
・・光ファイバ（光学レンズ）。

Claims

【特許請求の範囲】

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本の光ファイバと、前記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制御するＮ個の光
遅延手段と、前記Ｎ個の光遅延手段の出力をそれぞれ入
力するＮ個の光／電気変換器と、前記Ｎ個の光／電気変
換器の出力よりクロック成分をそれぞれ抽出する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
を共通クロック成分とし前記特定のタイミング抽出手段
以外のＮ−１個の前記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前記共通クロック成分との位相
比較をそれぞれ行ない各クロック成分に対応する前記光
遅延手段に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
力されたクロック成分で前記Ｎ個の光／電気変換器出力
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。