JPS63199530A - 高速光バス - Google Patents

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、高速光バスに関し、特に電子計算機、電子交
換機等の情報処理システムに用いられて好適な高速光バ
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、大容量情報を高速且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０
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＋１本の光ファイバを用いた一般的な高速
光バスの構成を示す図である。同図におい−（，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／光変換部（ＥＯ）、３０４（１
）〜３０４（Ｎ＋　１　）は光ファイバ、３０５（１＞
〜３０５（Ｎ＋　１　）は光／を気変換部（ＯＥ）、３
０６〜３０６（Ｎ＋　１　）は広帯域アンプ（Ａ）、３
０９（１）〜３０９（Ｎ）は識別再生回路（ＤＣ）、３
１０は受信部である。

第２図のごとく、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８本の並列情報は
、各々同期線３０２（Ｎ＋１　）及びデータ！１３０２
（１）〜３０２（Ｎ）を用いて伝送きれ、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木の光
ファイバ３０４（１）〜３０４（Ｎ＋１）を用いて受信
側へ伝送きれ、受信側のＮ＋１個の光／ＩＥ気変換部３
０５（１）〜３０５（Ｎ＋　１　）で電気信号に変換き
れ同期クロック及び受イδ情報となる。更に前述の８本
のデータ、！３０２（１）〜３０２（Ｎ）を用いて伝送
された受信情報は、同期ｆｉ３０２（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（
に）〜３０９（Ｎ＋　１　）を用いて、波形の識別整形
及び再生を行い、受信部゛３０１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図に於て、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、及びアバラン
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０
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などのばらつ
きである。

高速に並列データ伝送を行う場合、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
らつきを増大させる。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、同期線３０２（Ｎ＋　１）
を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の
識別再生を行い、データ間のスキューおよび信号間の遅
延ばらつきを吸収゛していた。しかしながら、同期クロ
ックおよび送信情報は、素子特性のばらつきや送信信号
のパターン効果などのために波形ジッタを有している。

さらには送信情報のスキューなど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きれたものであり、本発明
の目的は、送信側から受信側に対して信号線路数を増加
させることなく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うと共に、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
が提供する手段は、Ｎ個のデータ信号と１個のクロック
信号とでなるＮ＋１個の情報系列を伝送する高速光バス
であって、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行うＮ個の波形整形回路と、
前記Ｎ個の波形整形回路の出力が各々入力されるＮ個の
第１の電気／光変換器と、前記クロック信号が入力され
前記Ｎ個の第１の電気／光変換器のうちの少なくとも１
個の第１の電気／光変換器とは光波長が異なる１個の第
２の電気／光変換器と、前記第２の電気／光変換器の光
出力とこの光出力とは光波長が異なる前記Ｎ個の第１の
電気／光変換器のうちの任意の１つの電気／光変換器の
光出力とが入力される光合波器と、前記第１のＮ−１個
の電気／光変換器と前記光合波器に一端が各々接続され
た８本の光ファイバと、前記光合波器に接続された光フ
ァイバの出力を入力する光分波器と、前記光分波器の２
つの光信号出力と前記第１のＮ−１個の電気／光変換器
に接続された前記光ファイバの出力とを各々入力し光信
号の伝播時間を可変とするＮ＋１個の光遅延手段と、前
記Ｎ＋１個の光遅延手段の出力光を入力するＮ＋１個の
光／１！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
個の広帯域増幅器出力のうち前記データ信号に対応する
Ｎ個の広帯域増幅器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個の広帯域増幅
器のうち前記クロック信号に対応する１個の広帯域増幅
器出力を基準のクロック信号とし、該クロック信号と前
記Ｎ個のタイミング抽出手段あ出力として得られる前記
クロック成分との位相比較を各々行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各々出力する
Ｎ個の位相比較器と、前記クロック信号に対応する１個
の広帯域増幅器出力のクロック信号で前記Ｎ個の広帯域
増幅器出力を各々識別する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うと共に、送僅
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
ーおよび信号間の遅、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。この同期クロックはＮ個の情報のうち１個の情報の
送信データ線を用いて受信部へ送信部れる。また、送侶
部から伝送されたＮ個の情報は、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、増幅された後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われる。この位相比較
器の出力は、光／電気変換器の入力段に設けられている
Ｎ個の光遅延手段に対して、位相比較結果にもとづき、
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（遅延
制御信号）を発生ずる。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
た同期クロックと位相は全て同位相となり、この同期ク
ロックで広帯域増幅器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および言分間の遅延ばらつき
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、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）は波形整
形回路（ＲＥＧ）、１０４（１）〜１０４（Ｎ＋１）は
電気／光変換部（ＥＯ）、１０５（１）〜１０５（Ｎ　
）　、　１０５１　、１０５２　、１０５３　、１０５
４は光ファイバ、１０５５は光合波器（電気通信技術ニ
ュース社発行の技術書「光フアイバ通信」に光分波器の
一例が記載蓼れている）、１０５６は光分波器（前掲の
技術書「光フアイバ通信」に−例が記載されている）、
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）、１０ｇ（１）〜１０ｇ（Ｎ＋　１
　）は光遅延回路（ＯＤＬ）、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）（産報から出版
された技＃Ｉ書’ＰＣＭ通信の基礎と新技術」に−例の
記載がある）、１１１（１）〜１１１（Ｎ）は位相比較
器（ＰＣ）（技術書’　ＰＬＬ−ＩＣの使い方、に−例
の記載がある）、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）を用いて伝送きれ、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）
に入力された並列情報は、同じく送信部からデータ線１
０２（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
ックによって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、スキュー補償が行われ
る。波形整形回路１０３（１）〜１０３（Ｎ）においで
スキュー補償がなされたＮ個の並列情報は、Ｎ個の電気
／光変換部１０４（１）〜１０４（Ｎ）において、電気
信号から光信号へ変換される。同様に送信部からデータ
線１０２（Ｎ＋　１　）を介して伝送された同期クロッ
クは、電気／光変換部１０４（Ｎ＋　１　）において、
電気信号から光信号へ変換されるが、この１０４（Ｎ＋
　１　）の電気／光変換部光出力信号の光波長は、１０
４（Ｎ）の電気／光変換部の光出力信号の光波長と異な
る事が必要である。　１０４（１）〜１０４（Ｎ−１）
の電気／光変換部で光信号に変換きれたＮ−１個の並列
情報は、Ｎ−１本の光ファイバに出力される。１０４（
Ｎ）の電気／光変換部で光信号に変換されたデータ情報
は、１０５１の光ファイバに出力される。同様に、電気
／光変換部１０４（Ｎ＋　１　）で光信号に変換された
同期クロックは、光ファイバ１０５２に出力される。

光ファイバ１０５１および１０５２を介して光合波器１
０５５に入力された１個のデータ情報と同期クロックは
、各々異なる波長の光信号である。この２つの波長の光
信号は、光合波器１０５５に於て１本の光ファイバで伝
送すべく合波され光ファイバ１０５（Ｎ）に出力される
。一本の光ファイバ１０Ｓ（Ｎ）を介して伝送された１
個のデータ情報と同期クロックは、光分波器１０５６に
於て再び各々の波長毎に分離され光ファイバ１０５３及
び１０５４に出力される。この光合波２分波器に要求さ
れる特性としては、■低損失、■低クロストーク、■低
コスト、■高信頼性等があげられる。基本素子としては
、■プリズム、■干渉膜フィルタ、■回折格子が主に用
いられている。このような光合波器２分波器を用いて独
立の波長の複数の光信号を一木の光ファイバで伝送する
技術を波長分割多重（ＷＤＭ）技術と言い、伝送容量を
拡大しより経済的なシステムを構成することができる。

光ファイバ１０５（１）〜１０５（Ｎ−１）　、　１０
５３゜１０５４に送出きれた光信号は、受信側へ伝送さ
れ遅延量を持つ光遅延回路を介し更にＮ＋１本の光ファ
イバ（または光学レンズ）　１０５０（１）〜１０５０
（Ｎ＋１）によってＮ＋１個の光／を気変換部１０６（
１）〜１０６（Ｎ＋　１　）に結合される。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
タ情報及び同期クロックは、Ｎ＋１個の広帯域増幅器１
０７（１）〜１０７（Ｎ＋　１　）によって充分な振幅
レベル（例えばＩ　Ｖｐ−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）
のうち、受信データを増幅したＮ個の広帯域増幅器１０
７（１）〜１０７（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、広帯域増幅器１０７（１）〜１０７（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よいから、ＳＡ
Ｗフィルタを用いる必要はなく、データの変化点検出を
行い論理操作でクロック成分を粗抽出する簡単な回路構
成で良い。

タイミング抽出回路１１０（１）〜ｔｔＯ（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１０７（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　）へ基準の位相同期クロックとして共通に入力さ
れる０位相比較器１１１（１）〜１１１（Ｎ）では、タ
イミング抽出回路１１０（１）〜１１０（Ｎ）から入力
される同期クロックとの位相差検出を行い、光遅延回路
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。光遅延回路１０８（１
）〜１０８（Ｎ）では、位相比較器１１１（１）〜１１
１（Ｎ）から入力される遅延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１０８（１）〜１０ｇ（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
る原因となり兼ねないから、伝送ビットレートとの兼合
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、光遅延回路１０ｇ（１）〜１
０ｇ（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、総遅延量のにの遅延量になるよう
に位相比較器１１１（１”）〜１１１（Ｎ）からの遅延
制御信号を設定する必要がある。さらに光遅延回路１０
８（Ｎ＋１　）の設定量は、光遅延回路１０８（１）〜
ｔｏｓ（Ｎ）の制御動作が飽和しないためにも、光遅延
回路１０ｇ（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。光遅延回路の実現
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、ＬｉＮｂ０ｍ　、　ＧａＡｓな
ど種々のものがある。これら物質は外部から電界が印加
詐れると、−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路長を等
測的に変えることができる（詳細原理については電子通
信学会から出版された技術書「光フアイバ伝送」に記載
がある）。

このように、光遅延回路１０８（１）〜１０ｇ（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１
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などのばらつき、送信信号のパタ
ーン効果によって生じるデータ間のスキューおよび信号
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１０１から送信きれた同期クロ
ックを用いて識別再生することにより、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
報間で同期の取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伝送線路数を増加
させることなく送信部から受信部に伝送し、この同期ク
ロックと並列受信情報間との位相を揃えるようにしたも
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きれていることが分かる。従って、
本発明による高速光バスを用いれば、電子計算機などの
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の一実施例を示す構成
図、第２図は従来の高速光バスを示す構成図である。 １０１　、３０１・・・送信部、１１３　、３１０・・
・受信部、１０２（１）〜１０２（Ｎ＋　１　）　、　
３０２（１）〜３０２（Ｎ＋１）・・・データ線、１０
３（１）〜１０３（Ｎ）・・・波形整形回路、１０４（
１）〜１０４（Ｎ＋１　）　、　３０３（１）〜３０３
（Ｎ＋　１　”）−・・電気／光変換部、１０５（１）
〜１０５（Ｎ　）　、　３０４（１）〜３０４（Ｎ＋　
１　）　、　１０５１　。 １０５２　、１０５３　、１０５４　、１０５０　（１
’）〜１０５０（Ｎ＋　１　）・・・光ファイバ、１０
６（１）〜１０６（Ｎ＋　１　）　、　３０５（１°）
〜３０５（Ｎ＋　１　）・・・光／電気変換部、１０７
（１）〜１０７（Ｎ＋　１　）　、　３０６（１）〜３
０６（Ｎ＋１）・・・広帯域増幅回路、１０８（１）〜
１０８（Ｎ＋１）・・・光遅延回路、１０９（１）〜１
０９（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、１０５５・・・光合波器、１０５６・・・光
分波器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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
   個の情報系列を伝送する高速光バスにおいて、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
   整形を行うＮ個の波形整形回路と、前記Ｎ個の波形整形
   回路の出力が各々入力されるＮ個の第１の電気／光変換
   器と、前記クロック信号が入力され前記Ｎ個の第１の電
   気／光変換器のうちの少なくとも１個の第１の電気／光
   変換器とは光波長が異なる１個の第２の電気／光変換器
   と、前記第２の電気／光変換器の光出力とこの光出力と
   は光波長が異なる前記Ｎ個の第１の電気／光変換器のう
   ちの任意の１つの電気／光変換器の光出力とが入力され
   る光合波器と、前記第１のＮ−１個の電気／光変換器と
   前記光合波器に一端が各々接続されたＮ本の光ファイバ
   と、前記光合波器に接続された光ファイバの出力を入力
   する光分波器と、前記光分波器の２つの光信号出力と前
   記第１のＮ−１個の電気／光変換器に接続された前記光
   ファイバの出力とを各々入力し光信号の伝播時間を可変
   とするＮ＋１個の光遅延手段と、前記Ｎ＋１個の光遅延
   手段の出力光を入力する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個の広帯域増幅器出力
   のうち前記データ信号に対応するＮ個の広帯域増幅器出
   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個の広帯域増幅器のうち前記クロック
   信号に対応する１個の広帯域増幅器出力を基準のクロッ
   ク信号とし、該クロック信号と前記Ｎ個のタイミング抽
   出手段の出力として得られる前記クロック成分との位相
   比較を各々行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各々出力するＮ個の位相比較器と、
   前記クロック信号に対応する１個の広帯域増幅器出力の
   クロック信号で前記Ｎ個の広帯域増幅器出力を各々識別
   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。