KR20070022826A - 광전자 소자들의 동작 특성들을 변조시키기 위한 장치,시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

"전송률 선택" 신호에 의해 나타나는 동작 데이터 전송률에 기초하여, 광전자 장치에 의해 전송된 광 신호의 동작 특성을 조정하기 위한 시스템들, 장치들 및 방법들이 개시된다. 전송률 선택은 자동으로 발생할 수 있다. 조정될 수 있는 동작 특성의 일 예는 전송 신호의 광 변조 레벨이다.

송수신기, 트랜시버, 트랜스폰더, 광 변조, 전송률 선택

Description

광전자 소자들의 동작 특성들을 변조시키기 위한 장치, 시스템 및 방법{APPARATUS, SYSTEM AND METHODS FOR MODIFYING OPERATING CHARACTERISTICS OF OPTOELECTRONIC DEVICES}

본 발명은 일반적으로 광전자 시스템 및 소자들에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명의 실시예들은 송수신기들 및 트랜스폰더(transponder)들의 동작 특성을 변조시키는 것에 관한 것이다.

네트워크 기술의 확산 및 중요성은 잘 알려져 있다. 광 트랜스폰더들 및 송수신기들은 광 네트워크를 사용하여 컴퓨터들과 같은 전자 호스트들 사이에서 데이터를 수신 및 송신하기 위하여 사용된다. 일반적으로, 광 송수신기들/트랜스폰더들은 네트워크와 전자 호스트의 인터페이스에 위치된다. 송수신기들 및 트랜스폰더들 네트워크로부터 광 데이터 신호들을 수신하고, 광 데이터 신호를 전기 데이터 신호로 변환하며, 전기 데이터 신호를 호스트로 전송한다.

마찬가지로, 광 송수신기들 및 트랜스폰더들은 호스트로부터 전기 신호의 형태로 데이터를 수신한다. 송수신기 및 트랜스폰더는 전기 신호를 광 데이터 신호로 전환하고, 광 네트워크를 통하여 다른 호스트로 광 데이터 신호를 전송한다. 광 송수신기들 및 트랜스폰더들은 일반적으로 상호연결을 통하여 호스트의 마더보드 상 에 탑재될 수 있는 송수신기/트랜스폰더 모듈의 조합 형태로 구현된다.

네트워크 대역폭의 계속 증가하는 요구는 네트워크를 통하여 이동하는 데이터의 양을 증가시키는 기술의 발전을 가져왔다. 변조 기술, 암호화 알고리즘 및 에러 보정에서의 발전은 데이터 전송률을 극적으로 증가시켜왔다. 예를 들면, 한 번에 네트워크를 통하여 이동할 수 있는 데이터의 가장 높은 전송률은 거의 초당 1기가비트("GB/s")이다. 그러나, 이더넷 또는 동기식 광 통신망(Synchronous Optical Network; "SONET") 네트워크들과 관련하여 10GB/s의 데이터 전송률이 달성되고 있다. 예를 들면, XFP(10GB/s serial electrical interface) 플러거블 모듈 다중-소스 협약("MSA")은 약 10Gb/s에서 동작하는 송수신기들을 위한 것이다. 게다가, 4Gb/s의 데이터 전송률이 광섬유 채널("FC") 네트워크들에서 달성되고 있다.

데이터 전송률이 증가함에 따라, 송수신기들 및 트랜스폰더들은 서로 다른 데이터 전송률로 동작하는 네트워크들과 호완가능하도록 설계되고 있다. 예를 들면, 광섬유 채널 네트워크에서는 약 4, 2 또는 1Gb/s 이하의 데이터 전송률로 동작하는 것이 바람직할 것이다. 이더넷 또는 SONET 시스템에서, 송수신기 및 트랜스폰더는 약 10, 5 또는 1Gb/s이하의 데이터 전송률로 동작할 것이다. 또 다른 시스템들에서, 그것은 단일 동작 데이터 전송률 또는 시스템이 동작할 데이터 전송률의 범위를 선택하는 것이 바람직할 것이다. 후자의 경우를 예로 들면, 송수신기 또는 트랜스폰더는 10Gb/s에 다수의 데이터 전송률 중 하나에서 동작하도록 설정할 필요가 있을 수 있다.

많은 기존 송수신기들 및 트랜스폰더들은 선택가능한 데이터 전송률을 가진 다. 전통적으로, 선택가능한 데이터 전송률을 가진 송수신기/트랜스폰더 모듈이 송수신기/트랜스폰더 모듈이 여러 전송률 중 하나에서 동작하도록 설계되도록 하거나 설정하도록 하는 데이터 전송률 선택 핀을 포함할 것이다. 따라서, 선택가능한 데이터 전송률을 구비한 수신기들 및 트랜스폰더들은 그 송수신기 및 트랜스폰더가 다양한 형태의 네트워크들 및 네트워크 구성에서의 사용을 위하여 구현되게 한다.

그러나, 기존 송수신기들 및 트랜스폰더들은 전형적으로 사용자가 데이터 전송률을 수동으로 선택하도록 한다는 점에서 문제가 있었다. 송수신기 및 트랜스폰더를 위한 데이터 전송률의 수동 선택의 요구는 송수신기/트랜스폰더가 시스템 변경에 반응하는 능력을 제한한다. 이러한 제한은 특정 네트워크들이 함께 동작하는 것을 방지하는 것과 같은 몇몇 상황에서 문제를 가져올 수 있다.

관련 문제는 송수신기/트랜스폰더 및 호스트 보드 사이의 상호 결합에서의 핀과 같은 I/O 커넥터가 일부 경우에 데이터 전송률의 선택 또는 변경의 구현을 용이하게 할 것이 요구된다는 사실을 고려해야 한다. 종종, 송수신기/트랜스폰더 모듈용 핀 배열은 산업 표준에 의해 정의되고, 따라서 만약 특징을 추가하는 것이 동작 데이터 전송률을 제어하기 위한 I/O의 일부 형태를 요구한다면 및/또는 어떤 I/O 연결도 기존 산업 표준 하에서 송수신기/트랜스폰더 모듈에 유용하지 않다면, 새로운 특징 또는 구성요소가 송수신기/트랜스폰더 모듈에 추가될 수 없다.

따라서, 필요한 것은 예를 들면 송수신기들, 트랜스폰더들 및 송수신기/트랜스폰더 모듈들과 같이 동작 데이터 전송률이 자동으로 선택될 수 있는 광전자 구성요소들이다. 게다가, 그러한 광전자 구성요소들의 적어도 일부 구현들은 자동 데이 터 전송률 선택이 관련 호스트 보드의 형태에 관계없이 광전자 구성요소에 의해 구현될 수 있도록 스스로 포함되어 있어야 한다. 선택적으로, 장치의 다른 행동들에 영향을 미치도록 광전자 소자의 동작 데이터 전송률을 변경시키는 능력을 제공하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 주어진 환경에서 신호가 최적화되도록 전송 신호의 데이터 전송률을 조작하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서, 송수신기/트랜스폰더 모듈은 그 중에서도 신호 변조 회로 소자를 포함하는 것이 바람직하다. 신호 변조 회로 소자는 예를 들면, 클럭 및 데이터 복구 집적 회로, 또는 CDR IC로서 구현되고, 다양한 다른 데이터 전송률에서 동작하도록 설계된다. 일 실시예에서, CDR IC는 입력 데이터 스트림을 수신하기 위한 입력 및 CDR IC의 동작 데이터 전송률을 선택하기 위한 입력을 포함한다. 그 중에서도, CDR IC는 입력 데이터 스트림의 데이터 전송률이 CDR IC의 선택 데이터 전송률로부터 소정 오차 범위를 벗어난 경우 잠금 손실("LOL") 신호를 발생시키도록 설계된다.

이 점에서, 송수신기/트랜스폰더 모듈의 이 실시예는 LOL 신호를 위하여 CDR IC를 감시하는 제어기를 더 포함한다. LOL 신호를 감지할 때, 제어기는 LOL 신호가 소멸할 때까지 CDR IC의 선택가능한 데이터 전송률을 자동적으로 조정한다. 특정 실시예에서, LOL 신호 감지시, 제어기는 불연속적인 수의 가능한 데이터 전송률을 자동적으로 테스트하기 시작한다. 만약 LOL 신호가 소멸한다면, 제어기는 CDR IC가 선택된 전송률로 동작하도록 설정한다. 만약 모든 선택가능한 데이터 전송률이 적용되었고, LOL 신호가 존재한다면, 제어기는 데이터 스트림이 CDR IC를 바이패스(bypass)하도록 설정한다.

1.25Gb/s의 이더넷 전숑률과 10.3125Gb/s의 기가비트 이더넷 전송률 사이와 같은 매우 넓은 범위의 데이터 전송률에서 동작하도록 설계된 시스템에서, 높은 데이터터 전송률에서는 사소한 신호 악화를 보상하는데 사용되는 시리얼 송수신기에서의 시간 변경 기능은 높은 데이터 전송률에서만 요구된다는 점이 주지되어야 한다. 따라서, 상술한 제거 과정에 의해서 매우 낮은 전송률을 인식하고, 시간 변경기능을 궁극적으로 바이패스시키는 시스템은 매우 낮은 데이터 전송률에서 전체적으로 적절한 성능을 제공할 것으로 기대될 것이다. 이하에서 참조되는 바이패스 모드는 따라서 오류 포드가 아니라 일반적인 동작 특성이며, 그에 의하여 시스템 동작은 주어진 CDR IC의 유용한 데이터 전송률 범위 밖에서도 달성될 수 있다.

또 다른 실시예에서, "전송률 선택" 신호는 광 송수신 모듈의 동작 특성을 최적화하기 위하여 이용된다. 이 특정 실시예에서, "전송률 선택" 신호는 호스트 또는 모듈 자체의 회로 소자로부터 광 송수신기 모듈에 제공된다.전송률 선택 신호는 모듈의 동작 데이터 전송률을 가리킨다. 전송률 선택 신호로부터 수집된 정보에 근거하여, 광 신호의 동작 파라미터들은 주어진 데이터 전송률을 위한 송수신기 모듈의 동작을 최적화하도록 변조될 수 있다. 예를 들면, 전송된 신호의 변조 레벨은 특정 데이터 전송률에 대하여 최적화될 수 있다. 다른 신호 특성이 전송률 선택 신호에 응답하여 또한 변조될 수 있다.

그 중에서 본 발명의 실시예들은 송수신기들 트랜스폰더들과 같은 광전자 장치들이 IC의 데이터 전송률의 수동적 조정의 필요 없이 하나 이상의 데이터 전송률에서 전송될 수 있게 한다. 게다가, 그러한 데이터 전송률 변경의 자동 구현 기능은 I/O 연결과 같은 장치들의 필요 없이 광전자 장치 내에서 내부적으로 달성될 수 있다. 또한 송수신기 장치의 동작은 요구되는 동작 데이터 전송률에 따라 최적화될 수 있다. 본 발명의 상술한 태양들 및 다른 태양들은 이하의 상세한 설명 및 첨부된 특허청구범위로부터 더욱 명확해질 것이다.

본 발명의 상술한 태양들 및 다른 태양들을 획득하기 위한, 좀 더 구체적인 설명이 첨부되는 도면에 도시된 그것의 특정 실시예를 참조하는 것에 의하여 제공될 수 있다. 이 도면들은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것이므로, 발명의 범위를 제한하는 것으로 고려되어서는 안되다는 점이 이해되어야 하며, 본 발명의 실시예들은 첨부된 도면의 사용을 통하여 더욱 명확하고 상세하게 설명 및 묘사될 것이다.

도 1은 동작 데이터 전송률의 자동 선택이 가능한 송수신기/트랜스폰더 모듈과 통신하도록 설계된 호스트 장치를 포함하는 시스템의 태양들을 도시하는 블럭도이다.

도 2는 도 1의 송수신기/트랜스폰더 모듈의 다른 태양들을 나타내는 블럭도이다.

도 3은 동작 데이터 전송률의 자동 선택이 가능한 송수신기/트랜스폰더 모듈의 선택적인 실시예의 블럭도이다.

도 4는 동작 데이터 전송률의 자동 선택이 가능한 송수신기/트랜스폰더 모듈의 다른 실시예의 블럭도이다.

도 5는 자동 데이터 전송률 선택을 제공하는 방법의 일 실시예를 나타내는 흐름도이다.

도 6은 구현된 또 다른 실시예의 다른 시스템 환경을 나타내는 블럭도로, 전송률 선택은 광전자 송수신기 모듈의 동작 특성들을 조절하기 위하여 호스트에 의해 제공된다.

도 7은 전송률 선택 신호를 통하여 모듈의 동작 특성들을 제어하기 위한 방법의 일 실시예를 나타내는 흐름도이다.

본 발명의 실시예들은 일반적으로 전송률 선택 광, 전기, 광전자 장치의 데이터 전송률 자동 제어를 구현하기 위한 시스템 및 장치들에 관한 것이다. 본 발명의 실시예들은 넓은 범위의 데이터 전송률 및 물리적 프로토콜과 호환가능하고, 광, 전자, 광전자 시스템들 및 장치의 범위와 관련하여 채용될 수 있다. 다양한 실시예에서, 그러한 광, 전기 및 광전자 장치들은 약 1.25Gb/s, 약 2Gb/s, 약 4Gb/s 및 약 10Gb/s를 포함하는, 그러나 거기에 제한되지 않는, 데이터 전송률로 네트워크를 통하여 신호들을 전송하도록 설계된다. 본 발명의 실시예들이 호환가능한 프로토콜들의 예는 기가비트 이더넷, 광섬유 채널 및 SONET 및 10기가비트 이더넷을 포함하나 거기에 제한되지 않는다.

그 중에서 본 발명의 실시예들은 송수신기들 및 트랜스폰더들과 같은 광전자 장치들이 IC의 데이터 전송률의 수동적은 조정을 필요로하지 않고 다양한 다른 데이터 전송률들로 전송하게 한다. 게다가, 그러한 데이터 전송률 변경의 자동 구현은 I/O 연결들과 같은 장치들을 필요로하지 않고, 광전자 장치 내에서 내부적으로 달성될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 전송률-선택가능 집적 구성요소들을 사용하여 송수신기들 및 트랜스폰더들 내에서 데이터 전송률의 자동 선택을 가능하게 한다. 예를 들면, 본 발명의 다양한 실시예들은 CDR, MUX/DEMUX, SERDES 또는 다른 구성요소 또는 장치의 데이터 전송률을 조정하는 것에 의하여 송수신기들/트랜스폰더들 내의 데이터 전송률을 자동적으로 선택한다.

예를 드는 방식으로, 일 실시예에서, IC는 클럭 및 데이터 복구("CDR") IC를 포함한다. 일반적으로 CDR IC는 입력 데이터 스트림이 범위 밖에 있을 때 LOL 신호를 발생시키도록 설계된다. 다른 실시예에서, 멀티플렉서/디멀티플렉서("MUX/DEMUX")가 LOL 신호를 발생시킨다. 또 다른 실시예에서, 시리얼라이저/디시리얼라이저("SERDES")가 LOL 신호를 발생시킨다. 몇몇 실시예에서, MUX/DEMUX 및SERDES는 LOL 신호를 발생시키는 CDR을 포함한다.

덧붙여, 적이도 일부 실시예들은 IC가 제어기 또는 외부 클럭으로부터의 지시 또는 입력 없이 데이터 전송률을 자동으로 선택할 수 있도록 설계된다. 전형적으로, IC는 입력 데이터 스트림이 IC용 선택 데이터 전송률의 범위 밖에 있을 때 LOL 신호를 발생시키는 CDR을 포함한다.

Ⅰ. 예시적인 송수신기/ 트랜스폰더 모듈의 일반적인 태양들

도 1을 참조하면, 서로 상호작용하도록 설계 및 배열된 송수신기/트랜스폰도 모듈(200) 및 호스트 장치(300)를 포함하는 예시적인 시스템(100)의 다양한 태양들에 관한 세부 사항이 제공된다. 일반적으로 그러한 상호작용은 송수신기/트랜스폰더 모듈(200)을 호스트 장치(300)에 전기적으로 연결시키는 전송 라인들(102 및 104)의 사용을 통하여 진행된다. 도시된 실시예는 송수신기/트랜스폰더 모듈(200)을 언급하고 있지만, 본 발명의 실시예들은 거기에 한정되지 않음이 주지되어야 한다. 좀 더 일반적으로, 본 발명의 실시예들은 여기에 개시된 기능을 구현하는데 바람직한 것들과 관련된 임의의 다른 광학, 전자, 또는 광전자 장치에 채용될 수 있다.

그 중에서, 송수신기/트랜스폰더 모듈(200)은 "수신" 경로(202A) 및 "송신" 경로(202B)를 정의한다. "수신" 경로(202A)의 소자들은 수신기(204) 및 신호 변조기 IC(206)를 포함한다. 일반적으로 수신기(204)는 네트워크 또는 광학 장치로부터 광 데이터 신호를 수신하고, 수신된 광 데이터 신호를 신호 변조기 IC(206)로 전송될 전기 데이터 신호로 변환하도록 설계 및 배열된다.

좀 더 구체적으로, 수신기(204)의 도시된 실시예는 네트워크 또는 광학 장치로부터 광 데이터 신호를 수신하고, 수신된 광 데이터 신호를 전기 데이터 신호로 변환하는 수신 광학 서브-어셈블리(204A)("ROSA")를 포함한다. 전형적으로, ROSA는 광다이오드를 포함하지만, 다른 적절한 광전자 장치들 역시 채용될 수 있다. 수신기(204)는 또한 일반적으로 ROSA(204A)로부터 수신된 전기 데이터 신호를 증폭시키는, 및/또는 다른 방법으로 조정 또는 처리하는, 후치-증폭기(204B)를 포함한다. 일반적으로, 신호 변조기 IC(206) 및 후치 증폭기(204B)는 단일 IC로 결합된다.

도 1을 계속 참조하면, 송신 경로(202B)는 네트워크에 결합된 송신기(208) 및 신호 변조기 IC(210)를 포함하는 송수신기/트랜스폰더 모듈(200)에 의해 정의된다. 일반적으로 송신기(208)는 신호 변조기 IC(210)에 의해 호스트 또는 다른 시스템 또는 장치들로부터 전기 데이터 신호를 수신하고, 수신된 전기 데이터 신호를 네트워크 상에서 광학 장치로 전송되는 광 데이터 신호로 변환하도록 설계 및 배열된다.

좀 더 구체적으로, 송신기(208)의 도시된 실시예는 적어도 간접적으로 호스트(300) 또는 다른 시스템 또는 장치로부터 전기 데이터 신호를 수신하고 전기 데이터 신호를 광 데이터 신호로 변환하여 네트워크를 상으로 또는 광학 장치로 광학 데이터 신호를 전송하는 송신기 광학 서브-어셈블리("TOSA")(208A)를 포함한다. 전형적으로 TOSA(208A)는 레이저 다이오드를 포함하나, 다른 적절한 광전자 장치들 역시 채용될 수 있다. 송신기(208)는 또한 일반적으로 TOSA(208A) 내에서 레이저의 동작을 제어하도록 기능하는 레이저 드라이버(208B)를 포함한다. 그러한 제어는 그 중에서 레이저 입력 전력 및 광 크기 변조로 확장될 수 있다. TOSA(208A) 내의 레이저는 또한 레이저 드라이버(208B) 내에 포함될 수 있는 또는 레이저 드라이버(208B) 외부에 위치될 수 있는 전용 바이어싱 및 제어기 모듈를 사용하여 적절한 동작 전류로 바이어스될 수 있다.

도 1을 계속 참조하면, 송수신기/트랜스폰더 모듈(200)의 예시적인 구현과 관련하여 채용되는 신호 변조기 IC(206) 및 신호 변조기 IC(210)와 관련된 세부사항들이 제공된다. 특히, 신호 변조기 IC(206)는 수신기(204)와 호스트 장치(300) 사이에 위치되는 반면, 신호 변조기 IC(210)는 송신기(208) 및 호스트 장치(300) 사이에 위치된다. 전형적으로, 신호 변조기 IC들(206 및 210)은 데이터 스트림을 변조 또는 조정하는 기능을 한다. 좀 더 구체적으로, 신호 변조기 IC들(206 및 210)은 뛰어난 기능을 수행하기 위하여 데이터 스트림의 형태를 바꾸거나 시간을 바꾸는 CDR을 포함한다. 선택적으로, 신호 변조기 IC들(206 및 210)은 MUX/DEMUX, SERDES, 또는 적응 등화기를 포함할 수 있다.

다양한 요소들이 신호 변조기 IC들(206 및 210)의 구체적인 구현에 포함될 구성요소들에 대한 결정에 이르는데 고려될 수 있다. 전형적으로, 그러한 결정들은 두 개 이상의 서로 다른 동작 데이터 전송률들 사이의 토글(toggle)에 대한 요구를 참조할 필요 없이 이루어진다. 예를 들면, 산업 표준들은 XBI 트랜스폰더 모듈들이 신호가 호스트 보드로 병렬적으로 전송될 수 있도록 멀티플렉서들 및 SERDES를 가질 것을 요구한다. 그러나, XFP 형태 송수신기 모듈들은 호스트 보드로 직렬방법으로 전송하며, 이 경우 멀티플렉서들 또는 SERDES가 호스트와의 인터페이스에 요구되지 않는다.

예시적인 신호 변조기 IC들(206 및 210)의 일 태양은 그들이 선택가능한 데이터 전송률로 동작한다는 것이다. 본 발명의 특정 실시예를 참조하여 이하에서 설명될 바와 같이, 신호 변조기 IC들(206 및 210)은 LOL 신호를 발생시키도록 설계된다. 일반적으로, 송수신기/트랜스폰더 모듈(200)로의 입력 데이터 스트림은, 입력 데이터 스트림의 데이터 전송률이 신호 변조기 IC들(206 및 210)과 관련하여 특정된 동작 데이터 전송률 범위 밖에 있을 때, "자물쇠 밖"으로 결정된다.

데이터 전송률 조정 또는 본 발명의 실시예들과 관련하여 구현된 다른 기능들은 이하에서 좀 더 자세히 논의될 바와 같이 소프트웨어와 관련하여 수행될 수 있다. 선택적으로 그러한 기능 중 적어도 일부는 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array; "FPGA") 또는 유사한 장치들의 사용을 통하여 특정 및 구현될 수 있다.

Ⅱ. 예시적인 CDR 신호 변조 회로 소자의 태양들

도 2를 참조하며, 무엇보다 자동 데이터 전송률 선택 능력을 가진 송수신기/트랜스폰더 모듈(200)의 예시적인 구현에 관한 상세사항이 제공된다. 송수신기/트랜스폰더 모듈(200)의 도시된 실시예는 송신기 클럭 및 데이터 복조기("Tx CDR")(214A) 및 수신기 클럭 및 데이터 복조기("Rx CDR")(214B)를 포함하는 신호 변조기 IC(212)를 포함하고, 그들 각각은 다양한 입력들을 수신하고 다양한 출력들을 발생시키도록 설계된다. Tx CDR(214A) 및 Rx CDR(214B), 및 IC(212), 및 송수신기/트랜스폰더들의 다른 회로소자는 단일 IC 상에 구현될 수 있거나, 도 2에 점선으로 도시된 바와 같이 개별 구성요소들로 설계될 수 있다.

일반적으로, Tx CDR(214A) 및 Rx CDR(214B)는 송신기 입력 데이터 스트림(402)(이하 참조) 및 수신기 입력 데이터 스트림(504)(이하 참조)을 위한 뛰어난 기능을 수행한다. 또한, Tx CDR(214A) 및 Rx CDR(214B)는 데이터 펄스의 형태를 바꾸거나 시간을 바꾼다. 결국 Tx CDR(214A) 및 Rx CDR(214B) 각각은 특정 데이터 전송률로 데이터를 제공하기 위한 다양한 하부-회로소자들을 포함할 수 있다.

도 2를 좀 더 상세히 참조하면, Tx CDR(214A)는 기준 클럭 입력(404)뿐만 아 니라, 호스트(300)(도 1을 참조하라)로부터 데이터 입력(402)을 수신하도록 설계된다. 일반적으로, Tx CDR(214A)은 입력 데이터 스트림으로부터 클럭 및 데이터를 복구하기 위하여 사용되는 주파수의 중심으로 하는 기준 클럭 입력(404)을 사용한다. 몇몇 실시예에서, 기준 클럭 입력(404)은 Tx CDR(214A) 및 Rx CDR(214B)에 의해 공유되고, 그에 의하여 IC(212) 사의 구성요소들의 수를 감소시키고, 송수신기/트랜스폰더 모듈(200)의 복잡성 및 제조비용을 감소시킨다. 상술한 것에 덧붙여, Tx CDR(214A)은 송신기(208)(도 1을 참조하라)로 데이터 출력(406)을 발생시킨다.

도 2를 계속 참조하면, Rx CDR(214B)은 수신 경로(202A)를 통하여 수신기(204)(도 1)로부터 입력(502)을 수신한다. Rx CDR(214B)은 또한 데이터 출력(504)을 발생시킨다. 이하에서 더 자세히 논의될 바와 같이, "데이터 전송률 선택" 핀들(602 및 604)은 제어기(216)를 Tx CDR(214A) 및 Rx CDR(214B)에 각각 결합시킨다.

좀 더 구체적으로, 개별 데이터 전송률 핀들(602 및 604)는 동작 데이터 전송률의 선택을 가능하게 한다. 만약 입력 데이터 스트림(402)의 데이터 전송률이 Tx CDR(214A) 및 Rx CDR(214B)의 선택 데이터 전송률 밖이라면, Tx CDR(214A) 및/또는 Rx CDR(214B)은 잠금 손실("LOL") 신호를 발생시킨다. 그러나, 만약 Tx CDR(214A) 또는 Rx CDR(214B)이 고정되면, LCL 신호는 각각의 CDR에 대하여 발생하지 않는다. 도 2에 도시된 예시적인 배열에서, 마이크로프로세서 제어기로 예시적으로 도시된 제어기(216)는 핀들(606 및 608) 상의 각각의 LOL 신호용 Tx CDR(214A) 및 Rx CDR(214B)을 감시한다. Tx CDR(214A) 및 Rx CDR(214B)은 위상 고 정 루프("PLL") 또는 신호 상의 잠금 손실을 가리키는 임의의 다른 회로 소자, 시스템 또는 장치를 사용하여 LOL 신호를 발생시킨다.

다양한 감시 기능을 구현하는 것에 더하여, 제어기(216)는 또한 Tx CDR(214A) 및 Rx CDR(214B)의 데이터 전송률 선택 핀들(602 및 604)로 제어 신호들을 각각 제공한다. 적어도 일부 실시예에서, 제어기(216)는 핀들(606 및 608) 상에 전송된 LOL 신호가 존재하지 않을 때까지 디폴트(default)로 현재 데이터 전송률을 유지한다. 그러나, 핀들(606 및 608) 상의 LOL 신호를 검출하는 것에 응답하여, 제어기(216)는 다른 데이터 전송률을 테스트한다. 핀들(606 및 608) 상에 전송된 LOL 신호를 감지하고 데이터 전송률을 재설정하는 과정은 적절한 데이터 전송률이 선택되거나 모든 데이터 전송률이 시도될 때까지 계속된다. 일 실시예에서, 만약 모든 데이터 전송률이 LOL 신호를 발생시킨다면, 데이터 스트림(402 및 또는 502)은 클럭 및 데이터 복구 없이 IC(212)를 통과한다.

따라서, 제어기(216)는 동작 데이터 전송률을 설정 및/또는 선택하기 위한 사용자의 요구를 제거한다. 결과적으로, 본 발명의 실시예들은 데이터 전송률이 변할 ㅜ 있는 시스템 및 장치와 관련된 사용에 매우 적합하다.

도 2 및 도 3에 도시된 실시예들에서, 제어기(216 및 708)는 송수신기/트랜스폰더 모듈의 소자로서 각각 포함된다. 그러나, 좀 더 일반적으로 제어기는 몇몇 실시예들에서 상기 모듈 외부에 배치될 수 있다. 선택적으로, 제어기는 IC로서 동일 칩 상에 통합될 수 있다. 또 다른 실시예에서는 제어기가 요구되지 않을 수 있다. 그러한 실시예들 중 하나의 예가 도 4와 관련된 이하의 논의에서 고려된다. 따 라서, 본 발명의 범위는 실시예에 도시된 예에 한정되는 것으로 파악되어서는 안 된다.

Ⅲ. 예시적인 MUX / DEMUX 신호 변조 회로소자의 태양들

앞서 언급된 바와 같이, 신호 변조 회로 소자는 데이터 전송률 변경의 자동 구현을 위한 것이고, 관련 기능은 다양한 다른 형태들로 구현될 수 있다. 이제 도 3을 참조하면, 송수신기/트랜스폰더 모듈(700)은 IC(702)를 포함하는 것으로 도시된다. 이 실시예에서, 송수신기/트랜스폰더 모듈(700)은 MUX(704) 및 DEMUX(706)를 포함하고, MUX(704) 및 DEMUX(706) 모두는 제어기(708)와 통신하도록 설계된다. MUX(704) 및 DEMUX(706) 모두는 다양한 입력들을 수신하고 다양한 출력들을 발생시키도록 설계된다. MUX(704) 및 DEMUX(706), 및 IC(702), 및 송수신기/트랜스폰더들의 다른 회로소자는 단일 IC 상에 통합될 수 있고, 도 3에 점선으로 도시된 바와 같이 개별 구성요소들로 설계될 수 있다. 일반적으로, 이하에서 상세히 논의될 바와 같이, MUX(704) 및 DEMUX(706)는 송수신기/트랜스폰더 모듈(700)과 관련된 데이터 스트림들을 각각 멀티플렉스 및 디멀티플렉스하도록 기능한다.

도 3을 좀 더 상세히 참조하면, MUX(704)는 호스트(300)(도 1을 참조하라)로부터 데이터 입력(802)뿐만 아니라 기준 클럭 입력(804)을 수신하도록 설계된다. 일 실예에서, 기준 클럭 입력(804)은 병렬 입력 클럭 또는 선택적으로 Tx 클럭을 포함한다. 몇몇 실시예에서, MUX(704) 및 DEMUX(706)는 송신기(208)(도 1을 참조하라)로 데이터 출력(806)을 발생시킨다. 좀 더 구체적으로 호스트 장치(300)(도 1을 참조하라)로부터의 병렬 데이터는 데이터 입력(802)을 통하여 MUX(704)로 들어간 다. MUX(8704)는 다음으로 수신된 데이터를 직렬화하고 그 데이터를 데이터 출력(806)으로 송신기(208)(도 1을 참조하라)로 전송한다. \

도 3을 계속 참조하면, DEMUX(706)는 수신 경로(202A)를 통하여 수신기(204)(도 1을 참조하라)로부터 입력(902)을 수신한다. DEMUX(706)는 또한 데이터 출력(904)을 발생시킨다. 좀 더 구체적으로, 직렬화된 데이터는 수신기(204)로부터 데이터 입력(902)을 통하여 DEMUX(706)로 들어간다. DEMUX(706)는 다음으로 수신된 데이터를 반(反)직렬화하고 그 데이터를 출력 데이터(904)로 송신기(208)(도 1을 참조하라)로 전송한다. 이하에서 좀 더 상세히 논의될 바와 같이, "데이터 전송률 선택" 핀들(1002 및 1004)은 제어기(708)를 MUX(704) 및 DEMUX(706)에 각각 결합시킨다.

좀 더 구체적으로, 각각의 데이터 전송률 선택 핀들(1002 및 1004)은 동작 데이터 전송률의 자동 선택을 가능하게 한다. 만약 입력 데이터 스트림(902)의 데이터 전송률이 MUX(704) 및 DEMUX(706)의 선택 데이터 전송률 범위 밖이라면, MUX(704) 및 DEMUX(706)는 핀들(1102 및/또는 1104) 상에 잠금 손실("LOL") 신호를 발생시킨다. 그러나, 만약 MUX(704) 및 DEMUX(706)가 고정된다면, LOL 신호는 각각의 CDR에 대하여 발생되지 않는다. 도 3에 도시된 예시적인 배열에서, 마이크로프로세서 제어기로 예시적으로 도시된 제어기(708)는 핀들(1102 및/또는 1104) 상의 각각의 LOL 신호를 위하여 MUX(704) 및 DEMUX(706)를 감시한다. MUX(704) 및 DEMUX(706)는 PLL 또는 임의의 다른 회로 소자, 시스템 또는 장치를 사용하여 신호 상의 잠금 손실을 가리키는 LOL 신호를 발생시킬 수 있다.

다양한 감시 기능들을 구현하는 것에 더하여, 제어기(708)는 또한 MUX(704) 및 DEMUX(706)의 데이터 전송률 선택 핀들(1102 및 1104)로 제어 신호를 제공한다. 적어도 일부 구현에서, 제어기(708)는 핀들(1102 및 1104) 상에 전송된 LOL 신호가 존재하지 않을 때까지 디폴트로서 현재 데이터 전송률을 유지한다. 그러나, 핀들(1102 및 1104) 상의 LOL 신호를 검출하는 것에 응답하여, 제어기(708)는 새로운 데이터 전송률을 테스트하기 위하여 목적 데이터 전송률을 재설정한다. 핀들(1102 및 1104) 상에 전송된 LOL 신호가 소멸되고 그에 의하여 정정된 선택 데이터 전송률을 가리킨다면, 제어기(708)는 새로운 데이터 전송률을 유지할 것이다.

한편, 만약 핀들(1102 또는 1104) 상에 전송된 LOL 신호가 유지된다면, 제어기(708)는 다른 데이터 전송률을 테스트할 것이다. 핀들(1102 및 1104) 상에 전송된 LOL 신호를 감지하고 데이터 전송률을 재설정하는 과정은 적절한 데이터 전송률이 선택되거나 모든 데이터 전송률이 시도될 때까지 계속된다. 일 실시예에서, 만약 모든 데이터 전송률이 LOL 신호를 발생시킨다면, 데이터 스트림(802 및 또는 904)은 데이터 전송률 변경 없이 IC(212)를 통과한다.

IC(702)는 선택적으로 자동으로 선택가능한 데이터 전송률을 구비한 SERDES(미도시)를 포함할 수 있다는 점이 주지되어야 한다. 선택적인 구현에서, SERDES는 또한 LOL 신호를 발생시키도록 설계된다. MUX/DEMUX 구현에 있어서 데이터 전송률 자동 선택과 유사하게, 동작 데이터 전송률은 SERDES로부터의 LOL 신호를 사용하여 자동으로 선택될 수 있다.

Ⅳ. 예시적인 제어되지 않은 CDR 신호 변조 회로소자의 태양들

여기에서 마찬자지로 설명된 바와 같이, 본 발명의 적어도 일부 구현들은 외부 제어기 또는 외부 제어 신호 없이 자동 데이터 전송률 조정 기능을 구현하는데 효과적이다. 이제 도 4를 참조하면, 그러한 실시예들에 관한 세부 사항이 제공된다.

특별히, 송수신기/트랜스폰더(1200)가 IC(1202)를 포함하도록 제공된다. 여기서, IC(1201)는 전송률 선택가능 송신기(Tx CDR)(1204A) 및 전송률 선택가능 수신기(Rx CDR)(1204B)를 포함한다. 전송률 선택가능 송신기(Tx CDR)(1204A)는 데이터 핀(1302)에 의해 호스트 장치(300)(도 1을 참조하라)로부터 데이터 스트림을 수신한다. Tx CDR(1204A)은 다음으로 데이터 출력 핀(1304)을 통하여, 또는 선택적으로 바이패스(1305)를 통하여, 송신기(208)(도 1을 참조하라)로 데이터 스트림을 송신한다. 바이패스 신호는 1306으로 지시된다. 유사하게 Rx CDR(1204B)는 입력 핀(1402)을 통하여 입력 데이터를 수신하고 출력 핀(1404)을 통하여, 또는 선택적으로 바이패스(1405)를 통하여) 호스트 장치(300)로 데이터 스트림을 전송한다. 바이패스 신호는 1406으로 지시된다.

도시된 실시예에서, 전송률 선택가능 송신기(Tx CDR)(1204A) 및 전송률 선택가능 수신기(Rx CDR)(1204B) 중 어느 것도 제어기 또는 외부 클럭에 결합되지 않는다. 도시된 실시예에서, 대신 Tx CDR(1204A) 및 Rx CDR(1204B)가 외부 제어 없이 적절한 동작 데이터 전송률을 자동으로 선택하도록 설계된다. 좀 더 구체적으로, Tx CDR(1204A) 및 Rx CDR(1204B)은 각각 LOL(1502 및 1504)을 자동으로 검출하고, 다양한 동작 데이터 전송률을 자동으로 시도하도록 설계된다. 만약 선택된 데이터 전송률들 중 어느 하나가 LOL을 제거하는데 성공한다면, Tx CDR(1204A) 및 Rx CDR(1204B)은 그 선택된 데이터 전송률로 동작한다. 만약 LOL이 어떤 선택된 데이터 전송률에 대하여도 멈추지 않는다면, Tx CDR(1204A) 및 Rx CDR(1204B)은 입력 데이터 스트림이 Tx CDR(1204A) 및 Rx CDR(1204B)을 바이패스하도록한다.

따라서, 송수신기/트랜스폰더 모듈(1200)의 예시적인 실시예들이, 호스트 장치가 데이터 전송률 변경을 특정하기 위한 클럭 또는 제어 입력 또는 다른 I/O 또는 장치들을 포함하지 않는 환경에서, 데이터 전송률 변경을 구현할 수 있도록 스스로 포함되어 있기 때문에, 본 발명의 실시예들은 넓은 다양한 다른 표준들 및 프로토콜에 따르는 시스템들 내에서 구현될 수 있다. 이하에서 논의될 바와 같이, 여기에 개시된 CDR의 실시예들은 넓은 범위의 다양한 적용에 유용하다.

예를 드는 것에 의하여, 외부 클럭 및 발진기의 필요성을 제거하는 것은 따라서 특정 I/O 능력에 대한 필요성을 제거한다. 본 발명의 실시예들의 이러한 태양이 제조비용을 감소시켜 제조업자에게 유리한 반면, 이 태양은 또한 추가 CDR들을 지원하지 않는 시스템에 용이하게 추가될 수 있다. 예를 들면, 산업 표준은 전형적을 SFP 또는 SFF 형태 모듈에 CDR을 추가하기 위하여 필요한 I/O를 제공하지 않는다. 특별히, 기존 SFP 또는 SFF 형태 모듈에 CDR을 추가하는 것은 추가적인 핀 연결들을 요구한다. 그러나, SFP 또는 SFF 형태 모듈들을 위한 표준이 설정된 이후, 이러한 형태의 모듈들은 추가 핀들을 수용하기 위하여 변경될 수 없다.

그러나, 여기에 개시된 CDR의 실시예들은 예를 들면 아이 오프닝과 같은 다양하고 유용한 기능들을 수행하기 위하여 기존 SFP 또는 SFF 형태 모듈에 용이하게 추가될 수 있다. 일 실시예 및 관련된 동작 시나리오에서, 4Gb/s 광섬유 채널 모듈은 4, 2 또는 1Gb/s 이하에서 동작하도록 설계될 수 있다. CDR의 아이 오프닝 기능은 2Gb/s 또는 4Gb/s의 전송률과 같은 높은 데이터 전송률에만 사용된다. CDR이 잠금 손실 신호를 검출한 경우, CDR은 약 4Gb/s, 그리고 다음으로 2Gb/s의 데이터 전송률을 선택한다. 만약 잠금 손실 신호가 유지된다면, CDR은 동작 데이터 전송률이 2Gb/s보다 느려지고 스스로 꺼지도록 결정할 것이다.

Ⅴ. 예시적인 데이터 전송률 선택 방법의 태양들

본 발명은 또한 송수신기/트랜스폰더의 데이터 전송률을 자동으로 선택하기 위한 방법을 포함한다. 이제 도 5를 참조하면, 데이터 전송률을 자동으로 선택하기 위한 예시적인 방법(1600)의 태양들이 도시된다. 단계 1602에서, 데이터 전송률을 갖는 입력 데이터 스트림이 수신된다. 과정 1600은 다음으로 입력 데이터 스트림의 데이터 전송률이 선택된 데이터 전송률로부터 소정 오차 이상으로 벗어났음을 가리키는 LOL 신호가 수신되지 않는다면 수신될 때까지 단계 1604에서 정지한다.

LOL 신호의 수신시, 과정 1600은 다음으로 송수신기/트랜스폰더와 관련된 선택가능한 데이터 전송률들(R₁, ...,R_n)의 소정 범위가 수용되는 단계 1606으로 진행한다. 두 가지 선택적인 실시예에서, 두 개 이상의 불연속적인 데이터 전송률들의 소정 그룹, 또는 단일 소정 선택가능한 데이터 전송률이 수용된다.

다음으로, 과정 1600은 동작 데이터 전송률이 범위 내의 제1 또는 다음 데이터 전송률과 정합되도록 설정되는 단계 1608로 나아간다. 과정 1600은 다음으로 결 정점이 도달하는 단계 1610으로 진행한다. 특히, 만약 CDR의 새로운 데이터 전송률이 입력 데이터 스트림의 데이터 전송률과 매치되지 않은 경우에 있어서 LOL이 유지되면, 과정 1600은 CDR의 데이터 전송률을 범위 또는 선택가능한 데이터 전송률들(R₁, ...,R_n)의 그룹 내의 다음 데이터 전송률로 재설정하기 위하여 단계 1608로 돌아간다.

데이터 전송률의 재설정 후에, 과정 1600은 범위 내의 모든 데이터 전송률이 테스트되었는지 여부에 대한 결정이 이루어지는 단계 1612로 나아간다. 만약 모든 데이터 전송률이 테스트되지 않았다면, 다음으로 과정은 데이터 전송률이 LOL의 소멸을 가져오도록 설정될 때까지 반복된다. 특정 데이터 전송률의 설정에 응답하여 LOL이 소멸된 후에, 과정 1600은 LOL 정지를 위하여 단계 1604로 돌아간다.

몇몇 개발에서 범위 내의 데이터 전송률 중 어느 것도 LCL의 소멸을 가져오지 않는 경우가 있을 수 있다. 따라서, CDR의 데이터 전송률이 LOL의 단정해제를 야기하지 않고 범위 내의 모든 데이터 전송률에 대하여 설정될 수 있는 경우, 과정 1600는 "바이패스"가 설정되는 단계 1610으로 나아간다. "바이패스"의 설정 다음 지점에서, 과정 1600은 재설정되어 LOL 정지를 위한 단계 1604로 돌아갈 수 있다.

Ⅵ. 송수신기 동작을 최적화하기 위하여 "전송률 선택" 신호를 사용한 선택적인 실시예들

또 다른 실시예에서, 소위 전송률 선택 신호(또는 등가 신호)의 조작은 또한 광전자 송수신기의 최적 동작 파라미터들에 영향을 주기 위하여 이용된다. 예를 들 면, 소형 삽입형 소자 다중 소스 협약(Small Form Factor Multi-Source Agreement ;SFP MSA)은 소위 "전송률 선택" 신호를 위한 특정 기능을 규정한다. 특히, 그 표준은 풀(full) 또는 감소된 수신기 대역폭 사이의 선택으로 전송률 선택 신호를 정의한다. 본 실시예들은 전송률 선택 신호에 대한 반응이 호스트 장치로부터 적절한 전송률 선택을 설정하는 것에 의하여 송신기 동작 데이터 전송률의 최적화를 또한 포함하도록 확장한다.

일 실시예에서, 송신기 최적화는 동일한 송수신기 내의 4x 광섬유 채널(4.25Gb/s) 및 기가비트 이더넷(1.25Gb/s) 광학 요구사항을 만족시키기 위하여 송신기의 평균 광 전력 및/또는 광 변조를 변조시키도록 전송률 선택 신호를 조작하는 것에 의하여 달성된다. 이 시나리오에서, 4x 광 채널 응용을 위하여 사용되는 레이저는 기가비트 이더넷 응용과 비교하여, 간단히 상당히 더 높은 데이터 전송률 때문에 로직(logic) 0과 로직 1 광 레벨 사이에서 더 빠른 전이 시간을 요구한다. 레이저로부터 좀 더 빠른 성능을 달성하기 위한 하나의 방법은 레이저 드라이버가 좀 더 높은 광 출력을 가져오는 좀 더 많은 전류를 레이저를 통하여 송신하는 것이다. 따라서, 호스트가 송수신기로 전송률 선택 신호를 로직 1로 설정하는 것에 의하여 송수신기에 의해 지원되는 더 빠른 데이터 전송률을 전송하는 신호를 전송할 때, 송수신기는 좀 더 빠른 성능을 달성하기 위하여 광 전력을 증가시는 것으로 반응한다. 동작 환경에 따라 송신기의 동작 상태를 제어하는 이러한 능력은 몇몇 장점을 가지고 있다. 예를 들면, 레이저로부터 광 전력을 감소시키는 것에 의하여 기가비트 이더넷 동작(예를 들면, 4x 광섬유 채널에 반대되는) 동안 좀 더 느린 성능 으로 동작하는 것은 ER로 알려진 최소 소멸비(minumum Extinction Ratio)를 위한 기가비트 이더넷 요구사항을 좀 더 용이하게 만족시킬 수 있는 능력을 제공한다. ER은 빛이 없는 것에 상대적인 로직 1의 광 레벨 대 빛이 없는 것에 상대적인 로직 0의 비율이다. 평균 광 전력의 증가는 일정한 ER을 유지하기 위하여 좀 더 많은 광 변조를 요구한다. 따라서, 평균 광 전력을 낮게 유지하는 것에 의하여 레이저 드라이버는 기가비트 이더넷 ER 요구를 만족시키기 위하여 많은 변조 전류를 공급할 필요가 없게 된다.

이와 대조적으로, 4x 광섬유 채널과 같은 환경은 ER 요구를 가지지 않는다. 대신 4x 광섬유 채널은 OMA로 알려진 최소 광 변조 크기(minimum Optical Mudulation Amplitude)를 요구한다. OMA는 로직 1 광 레벨 및 로직 0 광 레벨에서 차이가 있다. OMA는 ER과 같이 빛이 없는 상태를 참조하지 않기 때문에, 그것은 평균 광 전력에 의존하지 않는다. 이것은 송수신기가 기가비트 이더넷 요구보다 상당히 낮은 ER에서 4x 광섬유 채널 OMA 요구를 만족시킬 수 있게 한다.

따라서, 호스트에 의해 제공된 전송률 선택 신호를 사용하는 것에 의하여. 송수신기는 기가비트 이더넷을 위한 ER 요구로부터 4x 광섬유 채널을 위한 더 빠른 전이 시간을 분리할 수 있다. 따라서 송수신기는 필요한 속도를 얻기 위하여 높은 광 전력을 유지함과 동시에 높은 ER 요구를 만족시키기 위하여 변조 전류의 초과 양을 사용할 필요가 없다.

이제 본 발명의 태양들에 채용될 수 있는 광 송수신기(2000)의 특정 특징을 도시하는 도 6을 참조한다. 송수신기(2000)의 많은 특징들이 이미 설명되었고 그 논의가 여기에서 반복되지 않을 것임을 주지하라. 또한, 예시적은 송수신기(2000)는 오직 예를 드는 방식으로 설명될 뿐 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 예시적인 송수신기 환경에 속하는 관련 상세 사항들은 2003년 12월 15일에 출원되고 여기에 참조로 통합된 "온도 보상 및 디지털 진단을 구비한 광 송수신기 제어 칩"의 명칭을 가진 현재 출원 중인 미국 가출원 일련번호 60/530,036에서 발견될 수 있다.

이 실시예의 태양들은 예를 들면 외부 호스트(도 6에 2002로 지시됨)에 의해 제공될 수 있는 "전송률 선택" 신호의 레벨에 근거하여 송수신기(2000)의 다양한 동작 행동들의 조작을 허용한다. 다른 실시예에서, 전송률 선택 신호(또는 그것의 등가물)는 앞서 설명된 바와 같이 자동으로 발생할 수 있다. 예시적인 실시예가 설명을 위하여 특정 동작 환경과 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 요지는 동작 환경들에 대한 감도가 증가함에 따라 1G, 2G, 4G, 10G 이상의 데이터 전송률에도 적합할 수 있다. 게다가, 본 발명의 요지는 제한 없이 XFP, SFP 및 SFF와 같은 임의 형태의 요소의 레이저 송수기들/수신기들 내에서 구현될 수 있다. 이와 같이 본 발명의 요지는 레이저 송수신기 환경에 전혀 제한되지 않는다.

도 6을 계속 참조하면, 광 송수신기(2000)는 수신기(2101)를 사용하여 광섬유(2110A)로부터 광 신호를 수신한다. 수신기(2101)는 광 신호를 전기 신호로 변환하는 광전자 변환기로서 동작한다. 수신기(2101)는 결과 전기 신호를 후치 증폭기(2102)로 제공한다. 후치 증폭기(2102)는 그 신호를 증폭하고 증폭된 신호를 화살표 2102A로 나타난 바와 같이 외부 호스트(2002)로 제공한다.외부 호스트느느 광 송수신기(2000)와 통신할 수 있는 임의의 컴퓨팅 시스템일 수 있다. 일 실시예에서, 광 송수신기(2000)는 반드시 그래야 하는 것은 아니지만 호스트 (2002) 내의 인쇄 회로 기판 또는 다른 칩일 수 있다.

광 송수신기(2000)는 또한 광섬유(2110B)로의 전송을 위하여 호스트(2002)로부터 전기 신호를 수신할 수 있다. 특별히, 레이저 드라이버(2103)는 화살표 2103A로 도시된 바와 같이 전기 신호를 수신하고, 송신기(2104)가 광섬유(2110B)로 호스트(2002)에 의해 제공된 전기 신호 내의 정보를 나타내는 광 신호들을 내보내도록 하는 신호들을 구비한 송신기(2104)(예를 들면, 레이저 또는 발광 다이오드(LED)) 구동한다. 따라서, 송신기(2104)는 전자-광 변환기로서 기능한다.

수신기(2101), 후치 증폭기(2102), 레이저 드라이버(2103) 및 수신기(2140)의 행동은 많은 수의 요소들에 의해 극적으로 변할 수 있다. 예를 들면, 온도 변화, 전력 유동 및 공급 조건은 각각 이러한 구성요소들의 성능 및/또는 요구 동작 파라미터에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 레이저 송신기/수신기(2000)는 온도 및 전압 조건 그리고 다른 동작 환경들을 평가할 수 있는 제어기 모듈(2105)을 포함하고 후치 증폭기(2102)(화살표 2105A로 도시됨) 및 레이저 드라이버(2103)(화살표 2105B로 도시됨)로부터 정보를 수신한다. 이것은 제어기 모듈(2102)이 극적으로 변화하는 성능에 대응할 수 있게 하고, 신호 손실이 발생한 시간을 검출할 수 있게 한다.

구체적으로, 제어기 모듈(2105)은 화살표 2105A 및 2105B에 의해 도시된 후치 증폭기(2102) 및/또는 레이저 드라이버(2103) 상의 설정을 조정하는 것에 의하 여 이러한 변화에 대응할 수 있다. 상술한 내용에서, 그리고 이하에서 좀 더 상세히 설명될 바와 같이, 레이저 드라이버(2130)는 호스트(2002)에 의해 제어기 모듈로 공급된 2008로 지시된 "전송률 선택" 신호에 따라 조정될 수 있다. 광 수신기의 제어 및 조작에 관한 추가 상세 사항은 예를 들면 2004년2월 23일에 출원된 "광 수신기의 제어 방법 및 시스템"의 명칭을 가진 동시 출원 중인 미국특허출원 일련번호 10/784,565와 2003년 11월 6일 출원된 "시각적 품질 향상을 위한 레이저 트라이버의 피크 제어"의 명칭을 가진 미국특허출원 일련번호 10/704,096에서 더 도시되고 논의된다. 이러한 출원들은 전체적으로 여기에 참조로 통합된다.

도시된 실시예에서, 제어기 모듈(2105)은 일 실시예에서 전기적으로 지울수있고 프로그램가능한 읽기 전용 메모리(EEPROM)인 영구 메모리(2106)에 접근할 수 있다. 데이터 및 클럭 신호들은 시리얼 클럭 라인(SCL) 및 시리얼 데이터 라인(SDA)을 사용하여 호스트(2002)로부터 제어기 모듈(2105)로 제공될 수 있다. 또한 데이터는 온도 레벨, 송신기/수신기 전력 레벨 등의 디지털 진단 및 판독을 허용하기 위하여 시리얼 데이터 신호(SDA)를 사용하여 제어기 모듈(2105)로부터 호스트(2002)로 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 제어기 모듈(2105)은 호스트(2002)로 데이터 신호(SDA)를사용하여 동작 정보를 제공할 수 있고, 따라서 호스트(2002)는 다음으로 그것의 영구 메모리(2112)에 그 정보를 기록할 수 있다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 호스트(2002)로부터 제어기 모듈(2105)로 제공된 신호들 중 하나는 2008로 지시된 "전송률 선택" 신호이다. 이 신호는 특정 산업 표준들(예를 들면 소형 삽입형 소자 다중 소스 협약)예를 들면, 에 대하여 특정 정의 및 의미를 가지 지만, 본 발명의 특정 신호 지시에 제한되지 않으며, 임의의 등가 신호나 유사한 제어 기능-예를 들면 데이터 전송률에서의 변화를 가리킨다-을 제공하는 신호들의 설정과 등가적으로 적용됨은 자명할 것이다.

도시된 실시예에서, 제어기 모듈(2105)은 아날로그부(2108) 및 디지털부(2109)를 모두 포함한다. 또한, 그들은 제어기 모듈이 디지털적으로 로직을 구현하는 반면, 아날로그 신호들을 사용하여 광 송수신기(100)의 나머지와 여전히 인터페이스하는 것을 구현할 수 있게 한다. 그러나, 제어기 모듈은 다양한 프로그램가능한 장치들, 아날로그 회로 소자 등을 포함하는 하드웨어 및/또는 소프트웨어 내의 다수의 서로 다른 방법들 중 하나로 구현될 수 있음은 자명할 것이다. 본 설명을 위하여, 제어기 모듈(2105)은 레이저 드라이버(2103)를 제어하고 그것과 적절하게 상호작용하는데 필요한 디지털 아날로그 회로 소자뿐 아니라 적절한 프로그램가능한 장치를 포함한다. 예를 들면, 아날로그부(2108)는 디지털 대 아날로그 변환기, 아날로그 대 디지털 변환기, 고속 배교기(예를 들면, 이벤트를 검출하기 위한), 전압 기반 리셋 발생기, 전압 레귤레이터(voltage regulators), 전압 참조, 클럭 발생기 또는 다른 아날로그 구성요소들을 포함할 수 있다. 제어기 모듈(2105)의 디지털부(2109)는 디지털부(2109)에 의해 사용되는 다양한 타이밍 신호들을 제공하는 타이머 모듈(202)을 포함할 수 있다. 그러한 타이밍 신호들은 예를 들면, 프로그램가능한 프로세서 시간들을 포함할 수 있다. 또한, 디지털부는 하나 이상의 일반적인 목적의 프로그램가능한 프로세서들을 포함할 수 있다. 프로세서(들)는 특정 명령들의 세트에 따르는 명령들을 인식하고, 변위, 분파, 더하기, 빼기, 곱하기, 나누기, 불린(Boolean) 동작들, 비교 동작들 등과 같은 일반적인 목적의 동작들을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 일반적인 목적의 프로세스들은 각 16 비트 프로세서이고, 독립적으로 구성될 수 있다. 명령 세트는 특정 하드웨어 환경에 대하여 최적화될 수 있기 때문에 명령 세트의 세부 구성은 본 발명의 요지에 중요하지 않으며, 세부 하드웨어 환경 또한 본 발명의 요지에 중요하지 않다.

다음으로 호스트로부터의 전송률 선택 형식의 신호에 의하여 도 6에 도시된 것과 같은 송수신기 모듈의 동작 파라미터를 조정하기 위하여 사용될 수 있는 방법론의 일 실시예를 도시하는 흐름도인 도 7을 참조한다. 도 7에 도시된 방법 단계들은 바람직하게는 제어기 모듈(2105) 내에서 구현될 수 있는 것과 같이, 프로그램 가능한 장치 내에서 실행할 수 있는 소프트웨어에 의해 구현된다. 따라서, 전원이 켜질 때 또는 다른 초기화 상태에서, 단계 3000을 시작하면, 제어기(2105)는 "전송률 선택" 신호(도 6의 2008) 또는 그것의 등가의 단정(assertion) 레벨을 폴링(polling)한다. 단계 3002에서, 단정이 "하이"(예를 들면, 4x 광섬유 채널과 같은 높은 전송률 환경을 가리킴)인지 "로우"(예를 들면, 기가비트 이더넷과 같은 낮은 전송률 환경을 가리킴)인지가 결정된다.

만약 단계 3002에서 전송률 선택이 "로우" 상태에 해당한다면, 프로세싱은 프로그램에서 단계 3004로 계속된다. 이 단계에서, 제어기 모듈(2105)은 공급되는 전류 레벨을 감소시켜 송신기 레이저(도 6의 2104)에 의해 발생한 광 전력을 예를 들면 기가비트 이더넷 환경에 대응하는 레벨로 감소시키도록 레이저 드라이버 회로(도 6의 2103)와 상호작용한다. 다음으로 프로세싱은 제어기(2105)가 기가비트 이더넷 환경에 요구되는 소멸비(ER)와 대응하는 소멸비를 달성하는데 필요한 레벨로 전송 레이저 광 변조 레벨을 설정하도록 레이저 드라이버와 상호작용하는 단계 3006으로 계속된다. 이 점에서, 광 송수신기(2000)의 동작 특성들을 -호스트로부터의 전송률 선택 신호에 응답하여- 기가비트 이더넷 환경에서 사용되기에 적합하게 설계되도록 설계된다.

대신, 만약 단계 3002에서 호스트로부터의 전송률 선택 신호 레벨이 "하이" 상태에 해당하는 것으로 결정된다면, 다음으로 프로세싱은 단계 2010으로 계속된다. 이 단계에서, 제어기 모듈(2102)은, 공급된 전류 레벨을 증가시켜 그에 의하여 수신기 레이저(도 6의 2104)에 의해 발생한 광 전력이 예를 들면 4x 광섬유 채널 환경에 대응하는 레벨로 증가시키도록 레이저 드라이버 회로(도 6의 2103)와 상호작용한다. 다음으로 프로세싱은 또한 전송 레이저 광 변조 레벨이 제어기(2105)가 4x 광섬유 채널 환경에 요구되는 광 변조 크기(OMA)에 대응하는 광 변조 크기에 이르는데 필요한 레벨로 설정하도록 레이저 드라이버와 상호작용한다. 이 점에서, 광 송수신기(2000)의 동작 특성들은 -호스트로부터의 전송률 선택 신호에 응답하여- 4x 광섬유 채널 환경에서의 사용에 적합하게 구성되도록 설계된다.

단계 3006 또는 3012의 수행 다음에, 프로세싱은 프로그램 단계 3008에서 계속된다. 이 단계에서, 제어 모듈(2105)은 전송률 선택 신호 상태를 감시한다. 만약 호스트가 새로운 환경을 가리키도록 신호 레벨을 변경시킨다면, 프로세싱은 다음으로 단계 3002로 진행하고 상술한 방식으로 계속될 것이다.

상술한 방법이 특정 동작 환경-여기서, 기가비트 이더넷 및 4x 광섬유 채널- 에 대하여 설명되었음이 인식될 것이다. 그러나, 이것은 설명의 목적일 뿐, 프로세스는 다른 동작 환경에서도 동일하게 적용될 것이다.또한, 도시된 실시예는 레이저 송신기의 신호 전력 및 변조를 조정하는 내용으로 설명되었지만, 임의의 많은 서로 다른 동작 특성들이 호스트로부터의 전송률 선택 형식의 신호에 응답하여 변경될 수 있음은 자명할 것이다. 예를 들면, 송신 레이저의 dc 드라이브 전류 및 ac 변조 전류를 변경시키는 것 외에(또는 대신에), 전송률 선택 신호는 적절한 경우 송수신기 모듈의 전기 수신 신호 크기를 상승시키도록 감시될 수 있다. 선택적으로, 전송률 선택 신호는 "신호 손실"(LOS)의 임계값을 변경시키는데 사용될 수 있다; 예를 들면, LOS의 두 개(또는 그 이상)의 임계값 레벨이 구현될 수 있으며, 낮은 데이터 전송률에서 LOS는 낮은 광 전력 레벨이 나타날 때까지 단정될 필요는 없다. 게다가, 주요 목적은 데이터 전송률 조건에 근거하여 송수신기의 동작 특성을 최적화시키는 것이다.

또한, 상술한 실시예가 호스트 장치로부터 수신된 전송률 선택 신호에 응답하여 변경을 구현하는 것으로 도시되었지만, 변경은 대신 상술한 실시예 이전에 설명된 것과 같이 자동으로 검출될 수 있다.

Ⅶ. 소프트웨어의 일반적인 태양들

마찬가지로 여기에 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시예들의 태양들은 다양한 컴퓨팅 장치들 및 관련 소프트웨어에 의하여 구현될 수 있다. 그러한 컴퓨팅 장치들은 이하에서 상세히 논의될 바와 같이 다양한 컴퓨터 하드웨어를 포함하는 특수 컴퓨터 또는 일반 컴퓨터를 포함할 수 있다.

네트워크 또는 다른 통신 연결(유선, 모선 또는 유선과 무선의 결합 중 하나)을 통하여 컴퓨터로 정보가 전달되거나 제공될 때, 컴퓨터는 적절하게 그 연결을 컴퓨터 판독가능 매체로 본다. 따라서, 임의의 그러한 연결은 컴퓨터 판독가능 매체로 부르는 것이 적절한다. 그것의 조합은 또한 컴퓨터 판독 가능 매체의ㅂ jadnl 내에 포함되어야 한다. 컴퓨터 수행가능 명령들은 예를 들면, 일반 컴퓨터, 특수 컴퓨터, 특수 처리 장치가 특정 기능 또는 기능들의 그룹을 수행하게 하는 명령들 또는 내용을 포함한다.

이하의 논의는 본 발명의 실시예의 태양들이 수행될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경의 간단하고 일반적인 설명을 제공하기 위한 것이다. 반드시 필요한 것은 아니지만, 본 발명의 태양들은 네트워크 환경에서 컴퓨터에 의해 수행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터 수행가능 명령들의 일반적인 내용으로 설명될 수 있다. 일반적으로 프로그램 모듈들은, 루틴들, 프로그램들, 객체들, 구성요소들, 및 특정한 요 내용 형식을 구현하거나 특정한 작업을 수행하는 내용 구조를 포함한다. 컴퓨터 수행가능 명령어들, 관련 내용 구조, 및 프로그램 모듈들이 여기에 개시된 방법의 단계들을 수행하기 위한 프로그램 코드 수단의 예로 나타난다. 그러한 수행가능 명령어 또는 관련 내용 구조의 특정 시퀀스는 그러한 단계들 내에 설명된 기능을 구현하기 위한 대응행동의 예를 나타낸다.

물론, 본 발명은 개인 컴퓨터, 휴대용 장치, 다중 프로세서 시스템, 마이크로프로세서 기판 또는 프로그램가능한 개인 전자 장치, 네트워크 PC들, 미니 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터 등을 포함하는 다양한 형식의 컴퓨터 시스템 형태들을 구비 한 네트워크 컴퓨팅 환경에서 사용될 수 있다. 본 발명은 또한 작업들이 통신 네트워크를 통하여 연결된(우선 연결, 무선 연결, 또는 유선 및 무선 연결의 조합에 의하여) 로컬 및 원격 프로세싱 장치들에 의해 수행되는 분산 컴퓨팅 환경에서 사용될 수 있다. 예를 들면 분산 컴퓨팅 환경에서, 프로그램 모듈들은 로컬 및 원격 메모리 저장 장치 내에 위치할 수 있다.

본 발명은 본 발명의 사상 및 필수적인 특징에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다른 특정 형태들로 실시될 수 있다. 상술한 실시예들은 오직 설명의 목적일 뿐 제한하기 위한 것이 아님이 모든 면에서 고려되어야 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 명세서보다 첨부된 청구의 범위에 의해 지시된다. 청구범위의 등가 범위 및 의미 내에 있을 수 있는 모든 변경은 본 발명의 범위 내에 포함될 것이다.

본 명세서 내에 포함되어 있음

Claims (14)

1. 레이저 전류에 응답하여 적어도 하나의 소정 특성을 갖는 광 신호를 생성하도록 설계된 레이저 장치를 포함하는 광 송신기 어셈블리;

   상기 광 송신기에 의한 사용을 위한 상기 레이저 전류를 생성하도록 설계된 레이저 드라이버 회로;

   광 수신기 어셈블리; 및

   상기 광 송신기 어셈블리용 다수의 동작 데이터 전송률을 가리키는 전송률 선택 신호를 수신하고, 상기 레이저 드라이버 회로에 의한 사용을 위하여 적어도 하나의 제어 신호를 발생시키도록 설계된 제어기 회로를 포함하고,

   상기 적어도 하나의 제어 신호는 상기 광 신호의 적어도 하나의 소정 특성이 상기 전송률 선택 신호에 따라 설정되도록 하는 것을 특징으로 하는 광 송수신기 모듈.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전송률 선택 신호는 외부 호스트 장치로부터 수신되는 것을 특징으로 하는 광 송수신기 모듈.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 전송률 선택 신호는 상기 광 송수신기 모듈 내에 존재하는 검출 회로에 의해 발생하는 것을 특징으로 하는 광 송수신기 모듈.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 검출 회로는 클럭 및 데이터 복구 집적 회로; 멀티플렉서(multiplexer)/디멀티플렉서(demultiplexer) 집적 회로; 및 시리얼라이저(serializer)/디시리얼라이저(deserializer) 집적 회로 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 송수신기 모듈.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 모듈은 2Gb/s 광섬유 채널 시스템들; 4Gb/s 광섬유 채널 시스템들; 및 기가비트 이더넷 중 적어도 하나에 전용인 동작 데이터 전송률과 호환가능한 것을 특징으로 하는 광 송수신기 모듈.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 모듈은 약 1Gb/s보다 큼 동작 데이터 전송률과 호환가능한 것을 특징으로 하는 광 송수신기 모듈.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 전송률 선택 신호에 응답하여 변경되는 상기 광 신호의 소정 특성은 광 변조 레벨인 것을 특징으로 하는 광 수신기 모듈.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 광 변조 레벨은 소정 소멸비(Extinction Ratio; ER)를 만족시키는데 필요한 레벨로 설정되는 것을 특징으로 하는 광 수신기 모듈.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 광 변조 레벨은 소정 광 변조 크기(Optical Modulation Amplitude; OMA) 레벨을 만족시키는데 필요한 레벨로 설정되는 것을 특징으로 하는 광 수신기 모듈.
10. 호스트 장치; 및

    상기 호스트 장치와 전기적으로 인터페이스하고, 광 통신 네트워크와 광학적으로 인터페이스하는 광 송수신기 모듈을 포함하고,

    상기 광 송수신기 모듈은,

    상기 광 통신 네트워크 상에서의 통신을 위하여 전송된 광학 신호를 생성하도록 설계되는 레이저 장치를 포함하는 광 송신기 어셈블리;

    상기 광 통신 네트워크로부터 광 신호를 수신할 수 있는 광 수신기 어셈블리; 및

    상기 호스트 장치로부터 전송률 선택 신호를 수신하도록 설계된 제어기 회로를 포함하며, 상기 전송률 선택 신호는 광 통신 네트워크의 동작 데이터 전송률을 가리키고, 상기 전송률 선택 신호에 응답하여 전송 광 신호가 소정 광 변조 레벨이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 광 통신 시스템.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 소정 광 변조 레벨은 소정 소멸비(Extinction Ratio; ER) 레벨을 만족시키는데 필요한 레벨로 설정되는 것을 특징으로 하는 광 통신 시스템.
12. 제 10 항에 있어서,

    상기 소정 광 변조 레벨은 소정 광 변조 크기(Optical Modulation Amplitude; OMA) 레벨을 만족시키는데 필요한 레벨로 설정되는 것을 특징으로 하는 광 통신 시스템.
13. 동작 데이터 전송률을 가리키는 전송률 선택 신호의 레벨을 연속적으로 모니터링하는 단계; 및

    상기 전송률 선택 신호에 의해 지시된 동작 데이터 전송률에 따라, 송수신기 모듈에 의해 전송된 광 신호의 적어도 하나의 동작 특성을 조정하는 단계를 포함하는 광 송수신기 모듈 동작 방법.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 광 신호의 동작 특성은 상기 송수신기 모듈에 의해 전송된 신호의 광 변조인 것을 특징으로 하는 광 송수신기 모듈 동작 방법.

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