(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クライアント信号のクロックと伝送フレームのクロックとの周波数偏差を検出する偏差検出装置であって、
前記クライアント信号のクロックをカウントする第１カウンタと、
前記伝送フレームのクロックに複数の位相差を付与する位相シフタと、
前記第１カウンタのカウント値が所定値に達すると、前記複数の位相差が付与された伝送フレームの各クロックを並列的にカウントし、前記第１カウンタのカウント値が次に前記所定値に達した時点における各カウント値を出力する第２カウンタと、
前記第２カウンタから出力される各クロックのカウント値を加算する加算処理部と、
前記加算された合計カウント値を前記複数の位相差が付与された伝送フレームの各クロックの個数により平均化し、算出された平均値を前記周波数偏差として出力する平均処理部と、
を有する偏差検出装置。
【請求項２】
前記第１カウンタのカウント値が所定値に達すると、前記第１カウンタは、前記第２カウンタに前記複数の位相差が付与された伝送フレームの各クロックのカウントを開始させるためのトリガ信号を前記第２カウンタに送信する、請求項１記載の偏差検出装置。
【請求項３】
前記第２カウンタは、前記複数の位相差が付与された伝送フレームの各クロックをそれぞれ並列的にカウントする複数のカウンタから構成され、
前記位相シフタは、前記複数のカウンタに前記複数の位相差が付与された伝送フレームの対応するクロックを出力する、請求項２記載の偏差検出装置。
【請求項４】
前記第１カウンタは、前記第２カウンタの複数のカウンタの個数に対応して複数設けられる、請求項３記載の偏差検出装置。
【請求項５】
前記第１カウンタは、前記第２カウンタの複数のカウンタに一斉に前記トリガ信号を送信する、請求項３記載の偏差検出装置。
【請求項６】
前記位相シフタは、前記複数の位相差の個数がＮである場合、前記伝送フレームのクロックにそれぞれ（１／Ｎ）・２π，（２／Ｎ）・２π，・・・，（（Ｎ−１）／Ｎ）・２π，２πの各位相差を付与する、請求項１乃至５何れか一項記載の偏差検出装置。
【請求項７】
クライアント信号のクロックと伝送フレームのクロックとの周波数偏差を検出する偏差検出装置であって、
前記伝送フレームのクロックをカウントする第１カウンタと、
前記クライアント信号のクロックに複数の位相差を付与する位相シフタと、
前記第１カウンタのカウント値が所定値に達すると、前記複数の位相差が付与されたクライアント信号の各クロックを並列的にカウントし、前記第１カウンタのカウント値が次に前記所定値に達した時点における各カウント値を出力する第２カウンタと、
前記第２カウンタから出力される各クロックのカウント値を加算する加算処理部と、
前記加算された合計カウント値を前記複数の位相差が付与されたクライアント信号の各クロックの個数により平均化し、算出された平均値を前記周波数偏差として出力する平均処理部と、
を有する偏差検出装置。
【請求項８】
クライアント信号のクロックと伝送フレームのクロックとの周波数偏差を検出する偏差検出方法であって、
第１カウンタにおいて前記クライアント信号のクロックをカウントし、カウント値が所定値に達したか判断するステップと、
前記カウント値が所定値に達したと判断されると、第２カウンタにおいて、複数の位相差が付与された前記伝送フレームの各クロックを並列的にカウントし、前記第１カウンタのカウント値が次に前記所定値に達した時点における各カウント値を出力するステップと、
前記第２カウンタから出力される各クロックのカウント値を加算するステップと、
前記加算された合計カウント値を前記複数の位相差が付与された伝送フレームの各クロックの個数により平均化し、算出された平均値を前記周波数偏差として出力するステップと、
を有する偏差検出方法。
【請求項９】
クライアント信号のクロックと伝送フレームのクロックとの周波数偏差を検出する偏差検出方法であって、
第１カウンタにおいて前記伝送フレームのクロックをカウントし、カウント値が所定値に達したか判断するステップと、
前記カウント値が所定値に達したと判断されると、第２カウンタにおいて、複数の位相差が付与された前記クライアント信号の各クロックを並列的にカウントし、前記第１カウンタのカウント値が次に前記所定値に達した時点における各カウント値を出力するステップと、
前記第２カウンタから出力される各クロックのカウント値を加算するステップと、
前記加算された合計カウント値を前記複数の位相差が付与されたクライアント信号の各クロックの個数により平均化し、算出された平均値を前記周波数偏差として出力するステップと、
を有する偏差検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クライアント信号をデジタルフレームに収容し伝送するデジタル伝送システムに関する。本発明は、特にクライアント信号を非同期で収容する際にクライアント信号のクロックと伝送フレームのクロックとの周波数偏差を検出する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
クライアント信号を広域に効率よく転送するフォトニックトランスポートネットワークの多重化階梯として、OTN（Optical  Transport  Network）がITU-Tによって標準化技術として勧告されている（非特許文献１）。OTNは、光パスの概念を取り入れた運用・監視方式とFEC（Forward  Error  Correction）機能により、クライアント信号を効率よく広域に転送することが可能になっている。従来はレガシー系のバックボーンネットワークに広く普及しているSDH／SONET（Synchronous  Digital  Hierarchy／Synchronous  Optical  Network）やLAN（Local  Area  Network）、WAN（Wide  Area  Network）等に普及しているEthernet（登録商標）を主眼においた収容方式が規定されていたが、2009年にGMP（Generic  Mapping  Procedure）及びODUflex（Optical  Data  Channel  Unit  flex）が新たに定義され、上記の信号以外のクライアント信号も一意にOTNへ収容することが可能になった。GMPとは任意のビットレートのクライアント信号を汎用的にOTNフレームへマッピングする方式であり、ODUflexとは従来のODU0（1.25  Gbit/s）、ODU1（2.5  Gbit/s）、ODU2 （10  Gbit/s）、ODU3（40  Gbit/s）、ODU4（100  Gbit/s）に加え、1.25  Gbit/s単位で任意のビットレートのペイロードを提供可能なODUフレームである。
【０００３】
近年，ICTサービスの拡大に伴い広域転送網への需要が年々高まりつつあり、OTNへ収容するクライアント信号も多様化の一途をたどっている。データセンタ内のストレージを結ぶFibre  Channelは、OTNを用いて広域転送することにより異なる拠点間のストレージを結ぶことが可能になる。また映像機器同士を結ぶSDI (Serial Digital Interface)は、OTNを用いることによって異なる拠点に非圧縮の映像信号をダイレクトに伝送することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−９２４０８号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】ITU-T  G.709  "Interfaces  for  the  Optical  Transport  Network（OTN）"
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
OTNでは、クライアント信号を非同期で収容する際にクライアント信号のクロックと伝送フレームのクロックとの間に生じる周波数偏差を吸収するため、スタッフ処理が行われる。OTNでは、±20  ppmまたは±100  ppmの周波数偏差を吸収するためのスタッフ領域が設けられており、クライアント信号のクロックと伝送フレームのクロックとの周波数偏差に応じてフレーム内のビットを調整するジャスティフィケーション・コントロール処理（以下、JC処理という)が行われる。OTNフレームの受信端では、クライアント信号をOTNフレームから復元する際、JC処理によってスタッフバイトの除去を行う。スタッフバイトの除去は、通常OTNフレームのデータをFIFO（First  In  First  Out）メモリに入力し、クライアント信号のデータのみを読み出すように制御する。通常，読み出しに用いるクライアント信号のクロックはスタッフバイトが除去された歯抜けのデータ列からクロックを再生するため、位相変動によるデスタッフジッタが発生してしまう。デスタッフジッタは低周波成分のジッタを含むため、PLL（Phase  Locked  Loop）等で抑圧することが困難あり、ジッタ規定の厳しい映像系の信号はデスタッフジッタの影響によりOTNに収容することが困難である。デスタッフジッタを抑圧するためには、PLLのループフィルタを狭帯域にする必要があるが、狭帯域にした場合には同期まで時間を要してしまう。また、狭帯域化により感度が低下してしまうため、同期がかからないといった問題が生じてしまうことがある。一方で、デスタッフジッタを抑圧する別のアプローチとして、クライアント信号のクロックと伝送フレームのクロックとの周波数偏差を送信し、その周波数偏差に基づきクライアント信号のクロックを再生する方式が考えられているが、そのためには高速にかつ精度よく周波数偏差を検出する必要がある。特許文献１では、クライアント信号を非同期で伝送フレームに収容する際の周波数偏差検出方法が述べられている。特許文献１では、図１に示されるように、第１カウンタ１１にてクライアント信号のクロックＡを一定値までカウントし、カウントされた周期で第２カウンタ１２を用いて伝送フレームのクロックＢをカウントする。第２カウンタ１２でカウントされた値をコンパレータ１３によって比較することにより周波数偏差を検出している。クライアント信号のクロック周波数と伝送フレームのクロック周波数の公称値は既知とし、コンパレータ１３から出力される値をシフトレジスタ１４に格納し、過去に計測された値との総和をとり、数値変換部１５において平均化処理して周波数偏差を検出している。上記の方式では、複数回の計測結果を平均化処理するため周波数偏差検出の高速化を行うことが困難である。
【０００７】
従って、本発明の課題は、上記問題点に鑑み、伝送フレームのクロックとクライアント信号のクロックとの周波数偏差を高精度かつ高速に検出することが可能な偏差検出装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、クライアント信号のクロックと伝送フレームのクロックとの周波数偏差を検出する偏差検出装置であって、前記クライアント信号のクロックをカウントする第１カウンタと、前記伝送フレームのクロックに複数の位相差を付与する位相シフタと、前記複数の位相差が付与された伝送フレームの各クロックを並列的にカウントする第２カウンタと、前記第２カウンタから出力される各クロックのカウント値を加算する加算処理部と、前記加算された合計カウント値を前記複数の位相差が付与された伝送フレームの各クロックの個数により平均化し、算出された平均値を前記周波数偏差として出力する平均処理部とを有する偏差検出装置に関する。
【０００９】
本発明の他の態様は、クライアント信号のクロックと伝送フレームのクロックとの周波数偏差を検出する偏差検出方法であって、第１カウンタにおいて前記クライアント信号のクロックをカウントし、カウント値が所定値に達したか判断するステップと、前記カウント値が所定値に達したと判断されると、第２カウンタにおいて、複数の位相差が付与された前記伝送フレームの各クロックを並列的にカウントし、前記第１カウンタのカウント値が次に前記所定値に達した時点における各カウント値を出力するステップと、前記第２カウンタから出力される各クロックのカウント値を加算するステップと、前記加算された合計カウント値を前記複数の位相差が付与された伝送フレームの各クロックの個数により平均化し、算出された平均値を前記周波数偏差として出力するステップとを有する偏差検出方法に関する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、伝送フレームのクロックとクライアント信号のクロックとの周波数偏差を高精度かつ高速に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、従来の周波数偏差検出回路を示す。
【図２】図２は、本発明の第１実施例による周波数偏差検出回路を示す。
【図３】図３は、本発明の第２実施例による周波数偏差検出回路を示す。
【図４】図４は、本発明による周波数偏差検出回路を用いたマッピング回路を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
図２を参照して、本発明の第１実施例による周波数偏差検出回路を説明する。第１実施例による周波数偏差検出回路では、クロックに付与される各位相差に対応して、位相差が付与された伝送フレームの各クロックをカウントする構成が並列的に設けられる。これにより、伝送フレームのクロックから異なる位相差が付与された複数のクロックが並列的に導出され、これら複数のクロックから複数のカウント値を取得し、取得した複数のカウント値を平均化したカウント数による周波数偏差を利用することによって、より精度の高い周波数偏差を高速に検出することが可能となる。
【００１４】
図２は、第１実施例による周波数偏差検出回路の一例となる構成を示す。図２に示されるように、周波数偏差検出回路１００は、第１カウンタ１１０１，１１０２，１１０３，・・・と、第２カウンタ１２０１，１２０２，１２０３，・・・と、位相シフタ１３０１，１３０２，１３０３，・・・と、加算処理部１４０と、平均処理部１５０とから構成される。
【００１５】
第１カウンタ１１０１，１１０２，１１０３，・・・は、入力されるクライアント信号のクロックを一定期間カウントし、所定のカウント値に達した時点で第２カウンタ１２０１，１２０２，１２０３，・・・にトリガ信号を出力する。
【００１６】
第２カウンタ１２０１，１２０２，１２０３，・・・は、第１カウンタ１１０１，１１０２，１１０３，・・・から受けたトリガ信号を起点にカウントを開始し、次のトリガ信号が入力されるまでの間、位相シフタ１３０１，１３０２，１３０３，・・・から供給される伝送フレームのクロックをカウントする。
【００１７】
位相シフタ位相シフタ１３０１，１３０２，１３０３，・・・は、０〜２πの異なる位相差を伝送フレームのクロックに付与する。例えば、第２カウンタ１２０をＮ個用いる場合、伝送フレームのクロックにはそれぞれ（１／Ｎ）・２π，（２／Ｎ）・２π，・・・，（（Ｎ−１）／Ｎ）・２π，２πの位相差が付与される。第２カウンタ１２０１，１２０２，１２０３，・・・でカウントされた各カウント値は、加算処理部１４０にわたされる。
【００１８】
加算処理部１４０は、受信した複数のカウント値を加算し、加算した合計カウント値を平均処理部１５０にわたす。
【００１９】
平均処理部１５０は、加算処理部１４０から出力された値をＮで平均化することによって周波数偏差を検出する。
【００２０】
本実施例では、第２カウンタ１２０では、位相シフタ１３０から入力される伝送フレームのクロックに位相が付与されている。このため、第２カウンタ１２０でカウントされる計測値は、クライアントのクロック周波数をFc、伝送フレームのクロック周波数をFoとすると、
INT（Fo／Fc）又はINT（（Fo／Fc）＋１）
となる（但し、INTは引数の最小の整数値を示す）。第２カウンタ１２０１，１２０２，１２０３，・・・から与えられる各計測値を加算し、第２カウンタ１２０の総数Ｎで平均化した値
（INT（Fo／Fc））・x１＋INT（（Fo／Fc）＋１）・x２）／Ｎ
を周波数偏差として検出する。なお、x１とx２はそれぞれ、第２カウンタ１２０から出力されるカウント値がINT（Fo／Fc）とINT（（Fo／Fc）＋１）である第２カウンタの個数を示している。
【００２１】
具体的な例として、STM-64（9.95  Gbit/s）をOTU2（10.07  Gbit/s）に収容するときの周波数偏差検出方法を例に挙げて説明する。通常、FPGAやASICなどの集積回路で扱える周波数の上限は数百MHｚ程度であるため、STM-64信号とOTU2信号のクロックをそれぞれ64分周したクロック周波数で考える（STM-64：9.95  Gbit/s÷64＝155.52  MHｚ，OTU2：10.7  Gbit/s÷64＝167.49  MHz)。周波数偏差の検出範囲を標準規定の±20  ppmとした場合、例えば、１フレームの時間12.19  us内に観測されるクライアント信号のクロック数は、周波数偏差が−20  ppmの場合には155.52  MHz×（1−20ppm）×12.19  us＝1895.75であるため、1895または1896であり、周波数偏差が＋20  ppmの場合には155.52  MHz×（1＋20ppm）×12.19  us＝1895.83であるため、1895または1896となる。ここで、第１カウンタ１１０で計測するクロック数を1895とすると、計測される伝送フレームのクロック数は1895×255/237=2038.92であり、最大値と最小値は2038.92×（1＋20  ppm）=2038.96及び2038.92×（1−20  ppm）=2038.88であるため、カウントされるカウント値は2038または2039となる。それらをＮ個のカウンタで並列にカウントし、加算した結果に対して平均処理を行う。Ｎ＝10である場合、加算された値は20380〜20390の範囲で値をとり、１変化するごとに約１/20380≒50  ppmの周波数偏差を検出することができる。
【００２２】
なお、第１実施例では、伝送フレームのクロックに位相差を付与しているが、クライアント信号のクロックに位相差を付与する構成でも、同様に周波数偏差を検出することが可能である。この場合、第１カウンタ１１０が伝送フレームを受信し、伝送フレームのクロック信号をカウントし、位相シフタ１３０がクライアント信号のクロックを受信し、位相差を付与するよう構成される。
【００２３】
また、図２では、付与される位相差の個数に応じて複数の位相シフタ１３０が設けられているが、本発明はこれに限定されるものでない。すなわち、入力されるクロックに対して同時に複数の位相差を付与し、複数の位相差が付与されたクロックを出力可能な位相シフタが使用される場合、１つの又は付与される位相差の個数より少数の位相シフタが利用されてもよい。
【００２４】
次に、図３を参照して、本発明の第２実施例による周波数偏差検出回路を説明する。第２実施例による周波数偏差検出回路では、第１実施例による周波数偏差検出回路が伝送フレームのクロックに付与される各位相差に対応して第１カウンタ１１０１，１１０２，１１０３，・・・が設けられたのに対して、これらを共通化して１つの第１カウンタが使用される。これにより、第１カウンタが共通化されるため、より簡素化した周波数偏差検出回路が可能となる。
【００２５】
図３は、第２実施例による周波数偏差検出回路の一例となる構成を示す。図３に示されるように、周波数偏差検出回路２００は、第１カウンタ２１０と、第２カウンタ２２０１，２２０２，２２０３，・・・と、位相シフタ２３０１，２３０２，２３０３，・・・と、加算処理部２４０と、平均処理部２５０とから構成される。ここで、第２カウンタ２２０１，２２０２，２２０３，・・・と、位相シフタ２３０１，２３０２，２３０３，・・・と、加算処理部２４０と、平均処理部２５０とはそれぞれ、第１実施例の第２カウンタ１２０１，１２０２，１２０３，・・・と、位相シフタ１３０１，１３０２，１３０３，・・・と、加算処理部１４０と、平均処理部１５０と同様の構成を有するため、重複した説明は省略される。
【００２６】
第１カウンタ２１０は、第２カウンタ２２０１，２２０２，２２０３，・・・に接続され、入力されるクライアント信号のクロックを一定期間カウントし、所定のカウント値に達した時点で第２カウンタ２２０１，２２０２，２２０３，・・・に一斉にトリガ信号を出力する。トリガ信号の受信に応答して、第２カウンタ２２０１，２２０２，２２０３，・・・は、それぞれ異なる位相差が付与される伝送フレームのクロックのカウントを開始し、次のトリガ信号が入力されるまでの間、位相シフタ２３０１，２３０２，２３０３，・・・から供給される伝送フレームのクロックをカウントする。
【００２７】
なお、第２実施例では、伝送フレームのクロックに位相差を付与しているが、クライアント信号のクロックに位相差を付与する構成でも、同様に周波数偏差を検出することが可能である。この場合、第１カウンタ２１０が伝送フレームを受信し、伝送フレームのクロック信号をカウントし、位相シフタ２３０がクライアント信号のクロックを受信し、位相差を付与するよう構成される。
【００２８】
また、図３では、付与される位相差の個数に応じて複数の位相シフタ２３０が設けられているが、本発明はこれに限定されるものでない。すなわち、入力されるクロックに対して同時に複数の位相差を付与し、複数の位相差が付与されたクロックを出力可能な位相シフタが使用される場合、１つの又は付与される位相差の個数より少数の位相シフタが利用されてもよい。
【００２９】
次に、図４を参照して、上述した周波数偏差検出回路を用いた本発明の一実施例によるマッピング回路を説明する。
【００３０】
図４は、本発明による周波数偏差検出回路を用いたマッピング回路の一例となる構成を示す。図４に示されるように、マッピング回路３００は、周波数偏差検出部３１０と、周波数偏差累積保持部３２０と、ＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ−Ｉｎ  Ｆｉｒｓｔ−Ｏｕｔ）部３３０と、フレーム処理部３４０とを有する。
【００３１】
周波数偏差検出部３１０は、上述した第１実施例又は第２実施例による周波数偏差検出回路から構成され、クライアント信号のクロックと伝送フレームのクロックとの周波数偏差を検出し、周波数偏差累積保持部３２０に出力する。
【００３２】
周波数偏差累積保持部３２０は、周波数偏差検出部３１０から周波数偏差を受信すると、この受信した周波数偏差を過去に受信して保持されている周波数偏差に加算し、累積された周波数偏差がジャスティフィケーション・コントロール（ＪＣ）処理について設定された所定の閾値を超過したか判断する。累積された周波数偏差が当該閾値を超過した場合、周波数偏差累積保持部３２０は、この周波数偏差に応じてフレーム内で調整されるビットに対応するＪＣ処理量を算出し、フレーム処理部３４０に出力する。他方、累積された周波数偏差が当該閾値を超過していない場合、周波数偏差累積保持部３２０は、更新された周波数偏差の累積値を保持する。
周波数偏差累積保持部３２０はＪＣ処理の閾値を超えない場合でも，毎フレームの周波数偏差の値または累積した周波数偏差の値をフレーム処理部に出力し，フレーム処理部にてオーバヘッド（ＯＨ）内に周波数偏差の値または累積した周波数偏差の値を挿入することも可能である．
ＦＩＦＯ部３３０は、クライアント信号のデータを一時的に格納し、ＦＩＦＯ方式によって格納したデータをフレーム処理部３４０に供給する。
【００３３】
フレーム処理部３４０は、周波数偏差累積保持部３２０から受信したＪＣ処理量に基づき、ＦＩＦＯ部３３０から受信したデータに対してＯＨの挿入、ＪＣ処理及びＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）の挿入を実行し、伝送フレームのデータを出力する。
【００３４】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１００，２００  周波数偏差検出回路
１１０，１２０，２１０，２２０  カウンタ
１３０，２３０  位相シフタ
１４０，２４０  加算処理部
１５０，２５０  平均処理部
【図１】
0005478415.tif 000002
【図２】
0005478415.tif 000003
【図３】
0005478415.tif 000004
【図４】
0005478415.tif 000005