JPS62278836A

JPS62278836A - 高速光バス

Info

Publication number: JPS62278836A
Application number: JP61123125A
Authority: JP
Inventors: Isamu Takano; 高野　勇
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1986-05-27
Filing date: 1986-05-27
Publication date: 1987-12-03
Anticipated expiration: 2010-05-15
Also published as: JPH0744530B2

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】１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クステ
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
艶）はデータ線、３０２　（Ｎ＋１）は同期線、３０３
（１）〜３０３（Ｎ＋１）は電気／光変換部（ＫＯ）、
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１１）　１
１！：　Ｃ）、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＋、）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＋、）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３０
５　（、）〜３０５　（Ｎ＋、）ｆｉｌ風信号に変換さ
れ同期クロック及び受信情報となる。

更ｌＣ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３０
９（１）〜３０９　（Ｎ）において同期線３０２　（Ｎ
＋ｘ）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（、）〜３０３
　（Ｎ＋１）、光／電気変換部３０５（１）〜３０５　
（Ｎ＋、）、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ン
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＠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（１）〜３０４（
Ｎ＋、）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
（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らず、加えて送信信号及び同
期りａツ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３０
１−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りａ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、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５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本の光ファイバの出力を直接または光学レン
ズを介して入力するＨ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；罰記Ｘ個の電気信号遅延手段の出力からクロック
成分を抽出するに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じ一該共通
クロック成分と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個のクロック成分との位相比較をそ
れぞれ行ない、これらＮ−４個のクロック成分にそれぞ
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ック成分または前記共
通クロック成分で前記Ｎ１１ｉ５１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（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ｌの増減を制御する電気信号を発生する。

これＫ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
期クロックの位相を全て同位相に１−でｆＨｓら十の同
期クロックず％９１１五津ナス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、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
、本発明の同期クロック（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って得ているから、同期
クロックの位相ジッタく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バスの構［ｉ！図
であり、１０１は送信部、１０２（ｔ）〜１０２　（Ｎ
）はデータ線、１０３（ｔ）〜Ｌ　Ｏ３（Ｎ）は電気／
光変換部（Ｔ２ｏ）、１０４（ｔ）〜Ｌ　Ｏ４（Ｎ）は
光ファイバ、ｌ　Ｏ５（１）〜１０５　（Ｎ）は光／電
気変換部（ｏｇ）、１０６（１）〜１０６（Ｎ）は広帯
域アンプ（４）、Ｌ　Ｑ　７　（１）〜１０７か）はタ
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、童報
に詳しい説明がある）、１０９（１）〜ｔ　Ｏ９（Ｎ）
は識別再生回路（ＤＥＣ）、１０８（ｉ）〜１０８　（
Ｎ）は位相比較器（ｐｃ）（位相比較器については　Ｐ
ＬＬ−ＩＣの使い方′畑雅恭、古川針弁共著に詳しい説
明がある）、１１１（１）〜Ｌ　Ｌ　ｌ　（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（ｌｆｆｌの電気／光変換部１０３（１）〜１０
３（６））において電気信号から光信号へ変換されたの
ち、Ｎ本の光ファイバ１０４（１）〜Ｌ　Ｏ４（Ｎ）に
送出される。光ファイバ１０４　（１）〜１０４　（Ｎ
）に送出された光信号はＮ個の光／電気変換部ｔｏｓ（
１）〜Ｌ　０５　（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ｔｏｓ（１）〜Ｌ　
Ｏ５（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）によって充分な振幅レベル（例えばり、ＯＵ、
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）〜Ｌ　１１　（Ｎ）を介した後
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）〜Ｌ　Ｏ７（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Ｌ　Ｏ７（１
）〜１０７（Ｎ）では、電気信号遅延回路１１１（ｔ）
〜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ＳＡＴ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Ｌ　Ｏ７（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）〜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ｔｏ’ｙ（ｔ）〜ｔ　Ｏ７（Ｎ）から入力さ
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りα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ｔ　ｔ　ｔ　（２）〜Ｉ　Ｌ　Ｌ　（Ｎ
）では、位相比較ｙ？１０　Ｂ（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、電
気信号状懇にある受信情報の位相を変える。電気信号遅
延回路ｔｉｔ（２）〜Ｌ　１１　（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ｔｔｔ（２）〜ｌ
　Ｌ　Ｌ　（Ｎ）の初期遅延量としては、遅延なの増減
動作１で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Ｌ１１（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Ｌ
　１１（ｚ）〜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。

常僚償畳遅延回路の実用方決と１−では同軸ケーブル、
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、高分解能可変機構を組み
合わせた超高速遅延回路を一例として述べる。その−例
としては、ｇｃＬ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、エルメクク社製二
６ビツト超高速ディレィライン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、入力及び出力はｇ
ｃＬ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
）によって同位相となった並列の受信情報は、識別回路
１０９０）〜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
）〜Ｌ　Ｏ９（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ックのを用いて識別再生する事（
より、受信部１１０に対して遅延ばらつき及びスキニー
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個の識別再生回路に
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
ックの位相および位相ジッタによる伝送誤り特性力瓢従
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５Ｋ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ｄ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（ｊ）〜１０２　（Ｎ）、３０２（１）〜
３０２（Ｎ＋１）・・・データ線、１０３（□）〜ｔ　
ｏ　３　（Ｎ）、３０３　（１）〜３０３　（Ｎ＋１　
）−・・電気／光変換部、１０４（１）〜１０４　（Ｎ
）、ａ　Ｏ４（ｓ）〜３０４　（Ｎ＋１）・・・光ファ
イバ、１０５（１）〜Ｌ　０５（Ｎ）、３０５　（１）
〜３０５　（Ｎ＋１　）・・・光／電気変換部、Ｌ　Ｏ
６（ｔ）〜Ｌ　Ｏ６（Ｎ）＃　３０６（１）〜３０６（
Ｎ＋１）・・・広帯域アンプ、１０９（１）〜１０９（
Ｎ）、　　３０９（１）〜３０９　（Ｎ）・・・識別再
生回路、１０７（す〜ｌ　Ｏ７（Ｎ）・・・タイミング
抽出回路、１０８（１）〜１０８（Ｎ−１）・・・位相
比較器、１１１（ｔ）〜ｔ　ｔ　ｔ　（Ｎ）・・・電気
信号遅延回路。

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、該共通クロック成分と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
ック成分との位相比較をそれぞれ行ない、これらＮ−１
個のクロッ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
クロック成分または前記共通クロック成分で前記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。