JPS639246A

JPS639246A - 高速光バス

Info

Publication number: JPS639246A
Application number: JP61152876A
Authority: JP
Inventors: Isamu Takano; 高野　勇
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1986-06-30
Filing date: 1986-06-30
Publication date: 1988-01-14
Anticipated expiration: 2010-05-15
Also published as: JPH0744531B2

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シつつある。

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、ａｏａ
（１）〜３０３（Ｎ＋ｔ）は電気／光変換部（ＥＯ）、
３０４　（１）〜３０４（Ｎ＋１）は光ファイバ、３０
５（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２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（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、識別再生回路３０９
（１）〜３０９　（Ｎ）におりて同期線３０２（Ｎ＋１
）を用いて伝送された同期クロックによ多波形の識別整
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２図において、電気／光変換部３ｏａ（１）〜３０３
（Ｎ＋１　）　光／電気変換部３ｏｓ（１）〜３０５（
）Ｊ＋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
シ、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。

また、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、特にこれらめ素
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゛ツクを識別再生回路３０９　（１）〜３
０９　（Ｎ）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１、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倍信号の位相関係は、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１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ｖ４ｂの発生率が高くなる。

そのため、送信部３０１−受信部３１０間での伝送誤シ
率が低下する。このような欠点は、光ファイバを用いた
高速光バスのよシ一層の高速化を阻む要因となっている
。

そこで、本発明の目的は、上記欠点に鑑みてなされたも
のであシ、送信側から受信側に対して同期クロックを送
信することにょシ受信信号の識別を誤ヤなく行なうとと
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
が提供する手段は、Ｎ個めデータ信号と１個のクロック
信号とでなるＮ＋１個の情報系列を扱う高速光バスであ
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各
々入力されるＮ＋１個の電気／光変換器と、前記Ｎ＋１
個の電気／光変模器に一端が各々接続されたＮ＋１本の
光ファイバと、前記Ｎ＋１本の光ファイバの他端に接続
され光信号の伝播時間が可変であるＮ＋１個の光遅延手
段と、前記Ｎ＋１個の光遅延手段の出力を光ファイバ又
は光学レンズを介して入力するＮ＋１個の光／電気変換
器と、前記Ｎ＋１個の光／電気変換器のうち前記データ
信号に対応するＮ個の光／電気変換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個の光／電気変換器のうち前記クロック信号に対応す
る１個の光／電気変換器出力を基準クロック信号とし、
該基準クロック信号と、前記Ｎ個のタイミング抽出手段
の出力として得られるクロック成分との位相差をこれら
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
号として各各出力するＮ個の位相比較器と、前記り四ツ
ク信号に対応する１個の光／電気変換器出力のクロック
信号で前記データ信号対応の前記Ｎ個の光／電気変換器
出力を識別する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ょシ
、よ）少ない回路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Ｎ個のデータ情報は光遅延手段
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
から粗ら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個の粗らいクロック信号は、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個の粗らいクロック信号と
の位相比較が各々行なわれる。この位相比較器の出力は
、光／電気変換回路の入力段に設けられているＮ個の光
遅延回路に対して、位相比較結果（位相差）に基づき、
同期クロックとＮ個の各各の粗らいり日ツク信号とが同
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。この遅延量制御によって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
となシ、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ため、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シ、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、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
であシ、１０１は送信部、１０２（１）〜１０２（Ｎ＋
１）はデータ線、ｔｏａ（１）〜１０３←）は波形再生
回路（Ｒ，ＥＧ）、１０４（す〜１０４（Ｎ＋１）は電
気／光変換部（ＥＯ）、ｌ　０５　（１）〜１０５（Ｎ
＋’ｌ　）は光ファイバ、１０６（１）〜１０６（Ｎ＋
１）は光遅延回路（ＯＤ　Ｌ）、ｌ　０７　（１）〜１
０７　（Ｎ＋１）は光７アイパ（またはレンズ）、１０
８　（１）〜１０８（Ｎ、＋１）は光／電、気変換部（
ＯＥ）、１０９（１）〜ｌ　Ｏ，９（Ｎ＋１　）は広帯
域増幅回路（Ａ）、１ｌＯ（１）〜１．ＩＱ（Ｎ）は識
別再生回路（ＤＥＣ）、ｔ　１１（１）〜１１，１（Ｎ
）はタイミング抽出回路（ＴＩＭ）（本回路については
”Ｐ、、ＣＭ通信の基礎と新技術１、猪瀬博、産報：に
詳しい説明がある）、１ｊ２（１）〜１ｊ２（Ｎ）は位
相比較器（ＰＣＸＣ北本器については＃ＰＬＬ−ＩＣの
使い方Ｉ畑雅恭、古川針弁共著：に詳しい記述がある）
、ｌ１３は、受信部である。同図において、送信部１０
１から送信されるＮ個の並列情報は、データ線１ｏ２（
１）〜ｌ　０２　（Ｎ）を用いて伝送され、Ｎ個の波形
整形回路１０３（１）〜ｌ　Ｏ３（Ｎ）に入力される。

この波形整形回路１０３（１）〜ｌ　Ｑ　３　（Ｎ）に
入力された並列データ情報は、同じく送信部１０１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ｔ　０３　（１）〜ｌ　０３　（Ｎ）に入
力される同期クロックによって識別再生され、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ｔｏａ（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１０１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）〜ｌ　０４（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ｔ
　ｏ　ｓ　（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、受信側へ伝送され光遅延回路１０６（１）〜
Ｌ　０６（Ｎ＋１　）を介し、更にＮ＋１本の光ファイ
バ（または光学レンズ：１０７（１）〜１０７（Ｎ＋１
　）によってＮ＋１個の光／電気変換部１０８（１）〜
１０８　（Ｎ＋１）に結合される。Ｎ＋１個の光／電気
変換部１０Ｂ（１）〜１０　Ｂ（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１０９
（１）〜１０９（Ｎ＋１）によって充分な振幅レベル（
例えば１．ＯＶｌ）−１）　）になるように増幅される
。この広帯域増幅器１０９（１）〜１０９（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
９（１）〜ｌ　０９　（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１１１
（１）〜１１１（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ｔｔｔ（１）〜ｌ　１１　
（Ｎ）では広帯域増幅器１０９（１）〜ｌ　０９　（Ｎ
）から入力された受信情報から粗ら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１自己タイミ
ング抽出方式１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らいクロック成分を抽出するのみで
足υるから、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ｔｔ
ｔ（１）〜１１１　（Ｎ）で抽出された粗らい各々の自
己抽出クロックは位相比較器ｔ　ｔ　２（１）〜１１２
（Ｎ）へ入力される。一方、広帯域増幅器１０９（Ｎ＋
１）で増幅された、送信部１０１からの同期クロックは
Ｎ個の位相比較器１１２（１）〜１１２（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１
１２（１）〜ｔ　ｔ　２　（Ｎ）では、タイミング抽出
回路１１１（１）〜１１１　（Ｎ）から入力される粗ら
い自己抽出クロックと広帯域増幅器ｌ　Ｑ　９（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、光遅延回路１０　ｆｉ（１）〜１０６　（Ｎ）Ｋ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１０６　（１）〜１０６　（Ｎ）は、位相比
較器１１２（１）〜１１２（Ｎ）から入力される制御信
号によって遅延量を変えることによシ、光信号状態にあ
る受信情報の位相を制御する。光遅延回路ｔ　０６　（
１）〜１０６　（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１２一原因となシ得るから、伝送ビットレートとの兼ね合いで
設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１０６　（１）〜Ｌ　
Ｏ６（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、光遅延回路１０６（Ｎ＋１）の設定遅延量は、光遅
延回路１０６（１）〜１０６　（Ｎ）の制御動作が飽和
するのを防ぐためにも、光遅延回路１０６　（１）〜１
０６（ロ）の遅延量よシも若干大きな遅延量に設計する
必要がある。光遅延回路１０６　（１）〜ｌ　Ｏ６（Ｎ
＋１　）の実現方法としては、光ファイバ遅延回路等積
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Ｌ　ｉ　Ｎｂ　
Ｏａ、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）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１光ファイバ伝送１Ｐ２８４、野田健−著、電
子通信学会出版：に詳しい）。このように光遅延回路１
０６（］）〜ｔ　０６　（Ｎ）によって同位相になった
並列の受信データは、広帯域増幅器１０９（１）〜ｌ　
０９　（Ｎ）の出力端で電気素子、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１１０（１）〜１１
０（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勺、受信部
１１３に対して遅延ばらつき、スキューを取シ除いた並
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との位相を揃えるよう
にしたものであシ、伝送誤シ特性が、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は、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カシ、種
種の装置に応用できる。

【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、１０３（
１）〜ｔｏａ（Ｎ）・・・波形整形回路、１０４（１）
〜ｌ　０４（Ｎ＋１　）　＃ａｏａ（１）〜３０３　（
Ｎ＋１）・・・電気／光変換部、ｔ　ｏ　ｓ　（１）〜
ｌ　０５（Ｎ＋１　＞　ｅ　３０４（１）〜３０４（Ｎ
＋１）・・・光ファイバ、１０６（１）〜１０６（Ｎ＋
１）・・・光遅延回路、１０７（１）〜１０７（Ｎ＋１
）・・・光ファイバ（または光学レンズ）、ｔ　ｏ　ｓ
　（１）〜１０８（Ｎ＋１）　、　　３０５（１）〜３
０５（Ｎ＋１　）　”’光／電気変換部Ｘ　１０９（１
）〜ｌ　Ｏ９（Ｎ＋１　）　、　　３０６（ｔ）〜３０
６　（Ｎ＋１　）　””広帯域増幅回路、ｔ　ｉ　ｏ（
１）〜１１０（Ｎ）　、　　３０９（１）〜３０９（Ｎ
）　””識別再生回路、ｔｔｔ（１）〜１１１　（Ｎ）
用タイミング抽出回路、１１２（１）〜１１２斡）・・
・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
個の情報系列を扱う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各々入力されるＮ＋１
個の電気／光変換器と、前記Ｎ＋１個の電気／光変換器
に一端が各々接続されたＮ＋１本の光ファイバと、前記
Ｎ＋１本の光ファイバの他端に接続され光信号の伝播時
間が可変であるＮ＋１個の光遅延手段と、前記Ｎ＋１個
の光遅延手段の出力を光ファイバ又は光学レンズを介し
て入力するＮ＋１個の光／電気変換器と、前記Ｎ＋１個
の光／電気変換器のうち前記データ信号に対応するＮ個
の光／電気変換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個の光／電気変換
器のうち前記クロック信号に対応する１個の光／電気変
換器出力を基準クロック信号とし、該基準クロック信号
と、前記Ｎ個のタイミング抽出手段の出力として得られ
るクロック成分との位相差をこれら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として各々出力す
るＮ個の位相比較器と、前記クロック信号に対応する１
個の光／電気変換器出力のクロック信号で前記データ信
号対応の前記Ｎ個の光／電気変換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。