JPS6367931A

JPS6367931A - 高速光バス

Info

Publication number: JPS6367931A
Application number: JP61212896A
Authority: JP
Inventors: Isamu Takano; 高野　勇
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1986-09-10
Filing date: 1986-09-10
Publication date: 1988-03-26
Anticipated expiration: 2010-05-15
Also published as: JPH0744532B2

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、８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、３０
１は送信部、３０２（ｔ　）〜３０２（Ｎ　）はデータ
線、３０２（Ｎ＋□、は同期線、３０３ｃ　１　）〜３
０３（Ｎや、）は電気／光交換部（ＥＯ）、３０４（□
）〜３０４（Ｎ＋１）は光ファイバ、３０５（Ｉ）〜３
０５（Ｎｏ）は光／電気変換部（ＯＥ）、３０６ｃ　１
）〜３０Ｂ（Ｎ−１）は広帯域アンプ（Ａ）、３０９（
Ｉ）〜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木の並列情報は、各々同
期線３０２（Ｎ　）及びデータ線３０２（ｓ　）〜３０
２（Ｎ＋ｔ　）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
ら光信号に変換きれる。この光信号がＮ＋１個の光ファ
イバ３０４（１）〜３０４（Ｎや、）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＋　ｔ　）で電気信号に変換きれ同
期クロック及び受信情報となる。更に前述のＮ木のデー
タｉ　３０２（□）〜３０２（Ｎ）を用いて伝送された
受信情報は、同期線３０２（Ｎ＋Ｉ）を用いて伝送され
た同期クロックと識別再生回路３０９（、）〜３０９（
Ｎ−□、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／光交換部３０３（Ｉ＞〜３０３
（Ｎ＋−）、光／電気変換部（３０５（１）〜３０５（
Ｎ＋１　）　）、広帯域アンプ３０６（Ｉ）〜３０６ｃ
　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（＋　）〜３
０４（Ｎ□、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）を用いて送信される同期クロックと識別再生回路３
０９（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、同期り詰ツクと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、データ間の一８＝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（ＲＥＧ）、１０４（１）〜１
０４（Ｎ−ｓ　）は電気／光変換部（ＥＯ）、１ｏ５（
１）〜１０５（ｓ□）は光ファイバ、１０６（Ｉ）〜１
０６（Ｈｅ　１　）は光／電気変換部（ＯＥ）、１０７
（１）〜１ｏ７（Ｎ＋１）ハ広帯域増幅回路（Ａ）、１
０８ｃＩ）〜１０８（Ｎ＋、）は電気信号遅延回路（Ｄ
Ｌ）、１０９ｃｔ）〜１０９０＋）は識別再生回路（Ｄ
ＥＣ）、１１０（Ｉ）〜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、速報に詳しい記述がある）、１１
１（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
川針弁共著に詳述しである）、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（Ｉ）〜１０３（
Ｎ）に入力される。この波形整形回路１０３（１）〜１
０３（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１０３ｃＩ）〜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
補償が行なわれる。波形整形回路１０３（Ｉ）〜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（ｓ　）〜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（ｓ　）〜１０５（Ｎ＋１　）に送出される。

光ファイバ１０５ｃ　ｔ　）〜１０５（Ｎ＋ｓ　）に送
出された光信号は、Ｎ＋１個の光／電気変換部１０６（
ｓ　）〜１０６（Ｎ−ｓ　＞に結合きれる。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／１Ｅ気変換部１０６
（＋　）〜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）〜１ｏ
７（Ｎ＋、）によって充分な振幅レベル（例えば１．Ｏ
ｖ、、）になるように増幅される。この広帯域増幅器１
ｏ７（Ｉ）〜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１０８ｃｍ）〜１０８
（１１４１）へ入力される。この電気信号遅延回路１０
８ｃ　１　）〜１ｏ８（Ｎ＋Ｉ）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（Ｉ）
〜１０８（Ｎ）の出力信号は２分岐され、そのうち−夷
の信号がＮ個のタイミング抽出回路１１０（Ｉ）〜１１
０（）ｌ）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１１ｏ（Ｉ）〜１１０（Ｎ）では、
電気信号遅延回路１０８（ｓ　）〜１０８（１１）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
出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
１０（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（ｓ　＞〜１１１（Ｎ）へ入力され
る。一方、広帯域増幅器１０７（Ｎ−９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）
では、タイミング抽出回路１１０ｃＩ）〜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）〜１
０８（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（□）〜１０１
０８（では、位相比較器１１１ｃ　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（□）〜１０Ｂ（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（Ｉ）〜１０８
（。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１７２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１０Ｂ
（ｗ＋１）の設定遅延量は、電気信号遅延回路１０８（
Ｉ）〜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（、）〜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−
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（■）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．□。

〜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（Ｉ）〜１０２（ｙ＋　Ｉ　）　＋　
３０２（１）〜３０２（Ｎ＋１）”’データ線、１０３
（、、〜１０３（、）・・・波形整形回路、１ｏ４（Ｉ
）〜１０４（Ｎ−１）　、　３０３（１）〜３０３（Ｎ
＋１）・・・電気／光交換部、１０５（１）〜１０５（
Ｎ＋１）、　　３０４（＋）〜３０４（、ｌ＋＋）・・
・光ファイル、１０６（＋）〜１０６（Ｎ＋＋）＋　３
０５（ｔ）〜３０５（Ｎ＋ｔ）・・’光／電気変換部、
１０７（＋）〜１０７ｃｕ＋ｎ　１３０６（１）〜３０
６（Ｎ＋１）””広帯域増幅回路、１０Ｂ（１）〜１ｏ
８（Ｎ＋Ｉ）・・・電気信号遅延回路、１０９（１）〜
１０９（Ｎ）　、　３０９（＋）〜３０９（Ｎ）”’識
別再生回路、１１０（ｓ　）〜１１０（Ｎゾ・タイミン
グ抽出回路、１１１（＋　）〜１１１（Ｎ）相位相比較
器。

Claims

【特許請求の範囲】

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。