(57)【要約】【課題】  高精度の同期を確立するためのデータ符号化装置、通信装置、データ回復装置、データ符号化方法、プログラムおよび記録媒体を提供すること。【解決手段】  本データ符号化装置１８は、伝送データ２８の先頭側に位置する部分に対し、データの遷移頻度を増やすためにデータ単位の増加が行われる符号化方式で符号化を行う前方部分符号化手段３２と、伝送データ２８における上記部分に後続する後続部分に対し、前方部分符号化手段３２の符号化方式とは異なり、該符号化方式より少なくともデータ単位の増加率が小さな方式で処理を行う後続部分処理手段３４と、伝送データの先頭側に位置する部分および後続部分が符号化および処理されたデータを含む符号化データをクロックに同期して伝送信号として出力する信号出力手段３０とを含む。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送データの先頭側に位置する部分に対し、データの遷移頻度を増やすためにデータ単位の増加が行われる符号化方式で符号化を行う前方部分符号化手段と、
前記部分に後続する前記伝送データの後続部分に対し、前記前方部分符号化手段の符号化方式とは異なり、該符号化方式より少なくともデータ単位の増加率が小さな方式で処理を行う後続部分処理手段と、
前記伝送データの先頭側に位置する前記部分および前記後続部分が符号化および処理されたデータを含む符号化データをクロックに同期して伝送信号として出力する信号出力手段と
を含む、データ符号化装置。
【請求項２】
前記後続部分処理手段の処理の方式は、前記前方部分符号化手段の符号化方式より、前記伝送データに対しデータ単位が増加する比率が小さな符号化方式である、請求項１に記載のデータ符号化装置。
【請求項３】
前記伝送信号は、プリアンブル部と、前記伝送データの先頭側に位置する前記部分が符号化された前方符号化部分および前記後続部分が処理された後続処理部分を含む本体データ部とを含む、請求項１または２に記載のデータ符号化装置。
【請求項４】
前記伝送データは、所定長さを有するパケットが波長多重化により分散されて構成された、単一波長が担当するデータである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のデータ符号化装置。
【請求項５】
前記伝送データの先頭側に位置する前記部分が符号化された前方符号化部分、および前記後続部分が処理された後続処理部分、またはこれらの一方は、多値変調されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のデータ符号化装置。
【請求項６】
前記前方部分符号化手段の符号化方式および前記後続部分処理手段の処理の方式は、それぞれ、８ｂ／１０ｂ符号、６４ｂ／６６ｂ符号、６４ｂ／６７ｂ符号、１２８ｂ／１３０ｂ符号、ＥＦＭ（Eight to Fourteen Modulation）符号およびＲＬＬ（Run Length Limited）符号から成る群から選択された一の符号化方式である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のデータ符号化装置。
【請求項７】
伝送すべき全体データを生成するデータ生成手段と、
前記全体データを各単一波長が担当する各伝送データに分離する分離手段と、
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のデータ符号化装置であって、それぞれ分離された前記伝送データが入力される、一または複数のデータ符号化装置と、
前記一または複数のデータ符号化装置が出力する信号を波長多重化する波長多重化手段と、
波長多重化された光信号を出力する光インタフェースと
を含む、通信装置。
【請求項８】
前記通信装置は、光スイッチ、光ルータまたは光通信端末である、請求項７に記載の通信装置。
【請求項９】
データ符号化装置により符号化された伝送データを回復するデータ回復装置であって、
前記データ符号化装置からの伝送信号をクロックに同期して標本化し、符号化データを回復する回復手段と、
前記符号化データの先頭側に位置する部分に対し、データ単位の削減が行われる復号方式で復号を行う前方部分復号手段と、
前記部分に後続する前記伝送データの後続部分に対し、前記前方部分復号手段の復号方式とは異なり、該復号方式より少なくともデータ単位の削減率が小さな方式で処理を行う後続部分処理手段と
を含む、データ回復装置。
【請求項１０】
前記回復手段は、前記データ符号化装置のリモート・クロック成分が重畳された信号が入力される入力手段と、入力された前記信号に遅延をかける遅延手段と、入力された前記信号と、当該データ回復装置のローカル・クロックとの間に検出される位相情報に応じて前記遅延手段の遅延量を制御する遅延制御手段と、遅延がかけられた前記信号を前記ローカル・クロックに同期して標本化し、前記符号化データを得る標本化手段と
を含む、請求項９に記載のデータ回復装置。
【請求項１１】
データ符号化装置が実行するデータ符号化方法であって、データ符号化装置が、
伝送データの先頭側に位置する部分に対し、データの遷移頻度を増やすためにデータ単位の増加が行われる符号化方式で符号化を行う前方部分符号化ステップと、
前記部分に後続する前記伝送データの後続部分に対し、前記前方部分符号化ステップの符号化方式とは異なり、該符号化方式より少なくともデータ単位の増加率が小さな方式で処理を行う後続部分処理ステップと、
前記伝送データの先頭側に位置する前記部分および前記後続部分が符号化および処理されたデータを含む符号化データをクロックに同期して伝送信号として出力する出力ステップと
を実行する、データ符号化方法。
【請求項１２】
伝送データの先頭側に位置する部分に対し、データの遷移頻度を増やすためにデータ単位の増加が行われる符号化方式で符号化を行う前方部分符号化手段、
前記部分に後続する前記伝送データの後続部分に対し、前記前方部分符号化手段の符号化方式とは異なり、該符号化方式より少なくともデータ単位の増加率が小さな方式で処理を行う後続部分処理手段、および
前記伝送データの先頭側に位置する前記部分および前記後続部分が符号化および処理されたデータを含む符号化データをクロックに同期して伝送信号として出力する信号出力手段
を含む回路構成をプログラマブル・デバイス上に実現し、該プログラマブル・デバイスを前記手段各々として機能させるためのプログラム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のプログラムを格納したデバイス可読な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ符号化装置、通信装置、データ回復装置、データ符号化方法、プログラムおよび記録媒体に関する。本発明は、より詳細には、高精度の同期を確立するためのデータ符号化装置、該データ符号化装置を備えた通信装置、該データ符号化装置によって符号化されたデータを回復するデータ回復装置、該データ符号化装置が実行するデータ符号化方法、該データ符号化装置を実現するためのプログラムおよび該プログラムを格納する記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ネットワークインフラストラクチャの整備および通信技術の進展により、データ通信の大容量化および高速化が進んでいる。伝送媒体として光ファイバを利用する光通信が普及しており、ＩＳＰ（Internet Services Provider）のバックボーン網だけでなく、アクセス網でも加入者宅や事業所内へ光ケーブルを直接引き込むＦＴＴＨ（Fiber To The Home）が一般化している。上記光通信は、異なる波長の光が互いに干渉しないため、メタルケーブルに比べて一本の伝送路で伝送可能な帯域が圧倒的に広いことを特徴とし、複数の波長の光信号を光ファイバに同時に乗せる光波長多重通信技術の開発が進んでいる。かかる技術により、光ファイバ上の情報の伝送量を大幅に増大させることが可能となる。
【０００３】
波長で多重化させる方式としては種々知られているが、パケットを多波長に分散して同時に伝送する伝送方式が知られている。例えば各波長１０Ｇｂｐｓの光信号を１００波長用いると１Ｔｂｐｓのパケット伝送が可能となり、この場合、イーサネット（登録商標）の最大パケット長である約１５００バイトであれば、各波長あたり約１２０ビット程度のデータに分散してパケットを伝送することができる。上記伝送方式では、波長毎にデータ分離を必要するが、伝送すべきパケットの各波長当たりのデータ長を短縮することができる。一方で、単位波長あたりのデータ長が１２０ビット程度と短いため、データ全体に占めるプリアンブル部の比重が比較的大きいものとなる。
【０００４】
ところで、上述した光通信では、通常、データにクロックを重畳してシリアル伝送する伝送方式がとられており、送信者側から送信されたデータを受信者側でデータ回復する必要がある。ＮＲＺ（Non Return to Zero）信号等の信号からクロックを再生してデータを回復する技術は、ＣＤＲ（Clock Data Recovery）として知られている。
【０００５】
データにクロックを重畳して伝送するＮＲＺ信号などのＣＤＲでは、エッジが殆ど生じない場合、受信者側で送信者側のクロックを精度高く再生できず、データを回復できなくなる。そこで、送信者側で、同期引き込みを補助するためのプリアンブルを長くしたり、余分なビットをデータに付加する符号化をしたりすることにより、同期引き込みに充分な遷移エッジが現れるようにしている。
【０００６】
しかしながら、上記符号化を行うと、小規模な回路で高精度の同期を迅速に確立することができるものの、多量の余分なビットが付加されるため、帯域幅を浪費してしまう。無線通信では占有帯域幅が厳しく制限されることから、最近の動向としては、信号が長時間継続する通信を前提とし、当初の同期の確立が遅くなったとしても、少量のビット付加で済ませるか、またはデジタル信号処理による位相と周波数の補正により消費電力の増加と引き換えに高精度の同期を不用とする傾向にある。
【０００７】
しかしながら、クロックが異なる送信者からのパケットが混在するようなパケット通信では、短期的な同期を高頻度で確立させなければ、従来技術ではどうしても大量のビット付加か、または大量のデジタル信号処理が必要となる。また、さらに上述した多波長に分散して同時に伝送するパケット伝送方式では、単一波長あたりのデータ長が短くなり、プリアンブルの比重が大きくなるため、プリアンブルを長くすることは無駄が大きくなり、また通信速度が大きいので必要なデジタル信号処理とその消費電力も大きくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明は、高精度の同期を早期に確立することを可能としながらも、増加するデータ単位量を削減することが可能なデータ符号化装置を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明の他の目的は、該データ符号化装置を備えた通信装置、該データ符号化装置により符号化されたデータを回復するデータ回復装置、該データ符号化装置が実行するデータ符号化方法、該データ符号化装置を実現するためのプログラム、および該プログラムを格納する記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、上記課題を解決するために、下記特徴を有するデータ符号化装置を提供する。本データ符号化装置は、伝送データの先頭側に位置する部分に対し、データの遷移頻度を増やすためにデータ単位の増加が行われる符号化方式で符号化を行う前方部分符号化手段と、上記部分に後続する伝送データの後続部分に対し、上記前方部分符号化手段の符号化方式とは異なり、該符号化方式より少なくともデータ単位の増加率が小さな方式で処理を行う後続部分処理手段と、上述した伝送データの先頭側に位置する部分および後続部分が符号化および処理されたデータを含む符号化データをクロックに同期して伝送信号として出力する信号出力手段とを含む。
【００１１】
さらに本発明によれば、伝送すべき全体データを生成するデータ生成手段と、全体データを各単一波長が担当する各伝送データに分離する分離手段と、それぞれ分離された伝送データが入力される一または複数の上記データ符号化装置と、上記一または複数のデータ符号化装置が出力する信号を波長多重化する波長多重化手段と、波長多重化された光信号を出力する光インタフェースとを含む通信装置を提供することができる。
【００１２】
本発明によれば、また、上記データ符号化装置により符号化された伝送データを回復するデータ回復装置を提供することができる。本データ回復装置は、データ符号化装置からの伝送信号をクロックに同期して標本化し、符号化データを回復する回復手段と、符号化データの先頭側に位置する部分に対し、データ単位の削減が行われる復号方式で復号を行う前方部分復号手段と、部分に後続する伝送データの後続部分に対し、前方部分復号手段の復号方式とは異なり、該復号方式より少なくともデータ単位の削減率が小さな方式で処理を行う後続部分処理手段とを含む。
【００１３】
また本発明によれば、さらに、データ符号化装置が実行するデータ符号化方法を提供することができる。本データ符号化方法では、データ符号化装置が、伝送データの先頭側に位置する部分に対し、データの遷移頻度を増やすためにデータ単位の増加が行われる符号化方式で符号化を行う前方部分符号化ステップと、上記部分に後続する伝送データの後続部分に対し、上記前方部分符号化ステップの符号化方式とは異なり、該符号化方式より少なくともデータ単位の増加率が小さな方式で処理を行う後続部分処理ステップと、伝送データの先頭側に位置する部分および後続部分が符号化および処理されたデータを含む符号化データをクロックに同期して伝送信号として出力する出力ステップとを実行する。
【００１４】
またさらに本発明によれば、上記データ符号化装置の各手段を含む回路構成をプログラマブル・デバイス上に実現し、該プログラマブル・デバイスを上記手段各々として機能させるためのプログラム、および該プログラムを格納したデバイス可読な記録媒体を提供することができる。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成によれば、高精度の同期を早期に確立することを可能としながらも、増加するデータ単位量を削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態による光送信装置の概略構成図。
【図２】本実施形態において（Ａ）パケット生成部が生成するパケットのデータ構造を示し、（Ｂ）パケットが複数波長に分散された伝送形式のフォーマットを示す図。
【図３】図１に示した制御回路における各データ符号化部の詳細な機能ブロック図。
【図４】信号生成部から出力される、単一波長当たりのデータを伝送する信号を例示する図。
【図５】本発明の実施形態による受信側装置の概略構成図。
【図６】図５に示した制御回路における各データ回復部の詳細な機能ブロック図。
【図７】受信側装置におけるデータ回復部の動作を示すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明の実施形態は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。なお、以下に説明する実施形態では、通信装置および該通信装置が備えるデータ符号化装置として、それぞれ、光送信装置および該光送信装置が制御回路に備えるデータ符号化部を一例に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態による光送信装置１０の概略構成を示す図である。図１に示す光送信装置１０は、制御回路１２と、複数の電気・光（Ｅ／Ｏ）変換部２０ａ〜２０ｎと、光合波器２２と、光インタフェース２４とを含み構成される。
【００１９】
制御回路１２は、伝送すべき全体データを複数波長の各単一波長が担当する伝送データに分離し、各単一波長に対応するデータ信号をＥ／Ｏ変換部２０ａ〜２０ｎに出力する電気回路である。制御回路１２は、何らかの処理の結果として伝送すべきパケットを生成するパケット生成部１４と、上記パケットを複数波長の各単一波長が担当する伝送データに分離する分離部１６と、複数のデータ符号化部１８ａ〜１８ｎとを含む。データ符号化部１８は、それぞれ、分離された単一波長が担当する伝送データを符号化し、電気信号の形態でＥ／Ｏ変換部２０に出力する。
【００２０】
Ｅ／Ｏ変換部２０は、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）に必要な波長数分準備され、それぞれ、制御回路１２のデータ符号化部１８から出力される電気信号を各特定波長の光信号に変換して光合波器２２に入力する。光合波器２２は、複数のＥ／Ｏ変換部２０ａ〜２０ｎから入力される各波長の光信号を光合波し、上記パケットが波長多重された光信号を出力する。光インタフェース２４は、光ファイバなどの伝送路との間のインタフェースであり、複数波長にデータが多重化された光信号を伝送路に出力する。
【００２１】
本実施形態において通信は、データが小さな単位に分割され送受信されるパケット通信として行われ、各パケットは、同一伝送路を伝送する複数波長の光信号に分散される。図２（Ａ）は、本実施形態においてパケット生成部１４が生成するパケットのデータ構造を示し、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示したパケットが複数波長に分散された伝送形式のフォーマットを示す。特定の実施形態においては、特に限定されるものではないが、好適には、パケットのヘッダおよびペイロードが時間的に重ねられ、波長方向に多重化された構造を有した、図２（Ｂ）に示すようなフォーマットを採用することができる。図２（Ｂ）に示すようなフォーマットを採用することにより、ペイロードをヘッダと同時に伝送することが可能となり、さらに、光ルータ側でのヘッダ情報を抽出するためのＯ／Ｅ変換部は、ヘッダを含む波長に対してだけ用意すればよく、低消費電力化も図られる。
【００２２】
図２（Ｂ）に示すように、パケットを多波長に分散して同時に伝送する方式を採用した場合、例えば各波長１０Ｇｂｐｓの光信号を１００波長用いることによって１Ｔｂｐｓのパケット伝送が可能となる。イーサネット（登録商標）の最大パケット長である１５００バイトの光パケットを仮定した場合、各波長あたりの最大データ長は１２０ビット程度となり、インターネットの平均パケット長は５００バイト程度であるので、各波長あたりの平均データ長は４０ビット程度となる。
【００２３】
以下、図３および図４を参照しながら、本発明の実施形態によるデータ符号化部１８について詳細を説明する。図３は、図１に示した制御回路１２における各データ符号化部１８の詳細な機能ブロック図である。図３に示すデータ符号化部１８は、信号生成部３０を含み、信号生成部３０には、ＲＯＭなどに格納されたプリアンブル２６と、分離部１６によりパケットから分離された伝送データ２８とが入力される。
【００２４】
信号生成部３０は、プリアンブル２６および伝送データ２８の入力を受けて、伝送データ２８を符号化し、プリアンブル２６および符号化されたデータを、当該光送信装置のローカル・クロックに同期してシリアル化し、伝送信号を出力する。信号生成部３０は、より詳細には、伝送データ２８の先頭側に位置する前半部分に対し符号化を行う前半データ符号化部３２と、伝送データ２８の、前半部分に後続する後半部分に対し符号化を行う後半データ符号化部３４とを含む。前半データ符号化部３２および後半データ符号化部３４は、それぞれ所定の符号化方式で、伝送データの前半部分および後半部分の符号化を担う。
【００２５】
前半データ符号化部３２が用いる符号化方式としては、特に限定されるものではないが、８ｂ／１０ｂ符号、ＥＦＭ（Eight to Fourteen Modulation）符号およびＲＬＬ（Run Length Limited）符号を挙げることができる。後半データ符号化部３４が用いる符号化方式としては、特に限定されるものではないが、６４ｂ／６６ｂ符号、６４ｂ／６７ｂ符号および１２８ｂ／１３０ｂ符号を挙げることができる。
【００２６】
本実施形態では、前半データ符号化部３２の符号化方式は、ビット数（ビットは、デジタル信号のデータ単位である。）の増加が行われるかわりにビットの遷移の多い符号化方式を用いる。一方、後半データ符号化部３４は、前半データ符号化部３２で用いられる符号化方式とは異なったものが用いられ、前半データ符号化部３２が用いる符号化方式よりも伝送データに対しビットが増加する比率（以下、ビット増加率と参照する。）が小さなもの（増加しない場合も含む。）が好適に用いられる。上述した例示によれば、８ｂ／１０ｂ符号では、伝送すべき８ビット列を１０ビット列に変換するため、元データ（８ビット）を基準として２５％（あるいは、変換後のデータ（１０ビット）を基準として２０％）のオーバヘッドが生じる。一方、６４ｂ／６６ｂ符号では、３．１２５％のオーバヘッドが生じるのみである。よって、特定の実施形態では、前半データ符号化部３２が８ｂ／１０ｂ符号を用い、後半データ符号化部３４が６４ｂ／６６ｂを用いる組み合わせを好適に選ぶことができる。同様に、６４ｂ／６７ｂ符号では４．６８７５％、１２８ｂ／１３０ｂ符号では１．５６２５％、ＥＦＭでは７５％のビット増加率となる。また、他の実施形態では、後半データ符号化部３４は、伝送データの後半部分をそのまま変更を加えない等、ビットが増加しない方式で処理されてもよい。
【００２７】
なお、前半部分および後半部分は、伝送データを等分してもよいし、異なる比で分けてもよい。前半部分のデータ長は、許容される送受信クロックの周波数差を勘案し、プリアンブルおよび前半部分の合計で充分安定な同期が確立されるような長さとすればよい。
【００２８】
上記信号生成部３０は、伝送データの前半部分および後半部分が符号化された符号化データを、当該光送信装置１０のローカル・クロックに同期して伝送信号として出力する。図４は、信号生成部３０から出力される、単一波長当たりのデータを伝送する信号を例示する図である。図４に示すように、単一波長のデータを伝送する信号は、プリアンブル部と、本体データ部とを含み構成される。上述した条件では、単位波長あたりのデータ長が最大１２０ビット、平均４０ビット程度と短いため、データ全体に占めるプリアンブル部の比重は比較的大きいものとなる。また図４に示す信号は、送信者側のリモート・クロックに同期したＮＲＺ（Non Return to Zero）信号である。
【００２９】
図４に示す本体データ部は、前半データ符号化部３２により伝送データ２８の前半部分が符号化された前半部分と、後半データ符号化部３４により伝送データ２８の後半部分が符号化された後半部分とを含み構成される。前半部分は、比較的大きな増加率でビットが増加されており、後半部分は、前半部分に比較して小さなビット増加率の部分である。
【００３０】
上記構成によれば、プリアンブルに後続する本体データの前半部分の遷移頻度が増大されているため、プリアンブルで引き込んだ同期状態を好適に安定化することが可能となる。さらに、プリアンブルで完全に同期を安定化する必要がないため、プリアンブルの長さも短縮することができる。さらに、前半部分に後続する本体データの後半部分では、ビット増加量が低減されるため、同期が安定化した後のオーバヘッドを低減し、帯域を有効に活用することができるようになる。
【００３１】
以下、図５〜図７を参照しながら、上記光送信装置１０から出力される光信号を受信する受信装置側の動作を説明し、本実施形態のデータ符号化部１８の有用性について説明する。図５は、本発明の実施形態による受信側装置の概略構成を示す図である。図５は、受信側装置として、コアルータとして実装された光ルータ５０を示す。光ルータ５０は、光パケットを受信し、受信した光パケットのヘッダ部分の信号を処理し、その処理結果に基づいて光パケットの行き先を切り替える機能を有する。図５に示す光ルータ５０は、光信号が入力される複数の光インタフェース５２ａ〜５２ｚと、入力された光信号を遅延させる光スイッチ遅延線５４と、ＡＤＭ（Add Drop Multiplexer）５６と、複数の光電（Ｏ／Ｅ）変換部５８と、制御回路６０とを含む。
【００３２】
受信動作を中心に説明すると、ＡＤＭ５６は、光インタフェース５２に入力される波長多重化された光信号から、ヘッダ等に対応する特定の波長の信号を抜き出し分離して、各Ｏ／Ｅ変換部５８ａ〜５８ｎに入力する。Ｏ／Ｅ変換部５８は、ＡＤＭ５６によって分離された各波長の光信号を電気信号に変換して制御回路６０に入力する。制御回路６０は、分離される波長数に対応して、複数のデータ回復部６２ａ〜６２ｎを備えており、データ回復部６２は、それぞれ、分離された単一波長に対応する電気信号の入力を受けて、電気信号により伝送されるデータを回復する機能を有する。
【００３３】
図６は、図５に示した制御回路における各データ回復部の詳細な機能ブロック図である。図６に示すデータ回復部６２は、入力部６６と、可変遅延線６８と、位相比較器７０と、ループ・フィルタ７２と、サンプリング部７４と、初期化部７６と、復号部８４とを含み構成される。入力部６６には、光送信装置１０側のリモート・クロック成分を重畳し、データを伝送する信号が入力される。入力部６６に入力された信号は、可変遅延線６８および初期化部７６へ出力される。可変遅延線６８は、入力された信号に対し所定可変範囲の遅延量で遅延をかける。遅延量は、位相比較器７０およびループ・フィルタ７２の遅延制御手段によりフィードバック制御される。初期化部７６は、パケットとパケットとの間に設けられる消光状態からの遷移を判定することによって、入力される信号からデータの開始点を検出し、ループ・フィルタ７２を初期化し、可変遅延線６８に設定する遅延量を初期値に設定する。リモート・クロックとローカル・クロックの周波数差は充分に小さく、最長パケットのパケット終点時までの遅延量の変化は可変遅延線６８の遅延範囲に収まるものとする。
【００３４】
位相比較器７０は、可変遅延線６８により遅延された信号と、当該光ルータ５０のローカル・クロックとを比較し、位相比較結果に応じた信号をループ・フィルタ７２に出力する。ループ・フィルタ７２は、位相比較器７０からの位相比較結果の入力を受けて、入力された信号とローカル・クロックとの間に存在する位相情報を保持し、該位相情報に基づいて可変遅延線６８にフィードバック制御を行う。フィードバック制御は、遅延された信号とローカル・クロックとの間に検出された位相差を積分して得られる、入力信号とローカル・クロックとの間の位相差を用いて、比例（Ｐ：Proportional）制御により行うことができる。また好適な実施形態では、入力された信号とローカル・クロックとの間の位相差に基づくＰ制御と、上記位相差の積分値に基づく積分制御（Ｉ：Integral）とを組み合わせたＰＩ制御を行うことができる。
【００３５】
図５に示すデータ回復部６２は、ＰＩ制御を行う実施形態を示し、ループ・フィルタ７２は、第１の積分器７８と、位相比較器７０から出力される位相差を積分する第２の積分器８２と、位相比較器７０から出力される位相差と、第２の積分器８２が保持する積分値とを加算して第１の積分器７８に出力する加算器８０とを含む。第１の積分器７８は、初期化部７６によりパケット境界で初期化される。第２の積分器８２は、好適には、初期化部７６により、プリアンブルに対応する期間が経過するまで初期状態におかれる。
【００３６】
サンプリング部７４には、当該光ルータ５０のローカル・クロックに同期するように時間伸縮された信号が入力される。サンプリング部７４は、上記フィードバック制御に基づき遅延された信号をローカル・クロックに同期して標本化し、信号により伝送されたデータのうちの少なくとも本体データ部を回復する。復号部８４は、回復された本体データに対し復号処理を施し、必要なデータを取得し、制御回路６０上の該データを必要とする他の部分に引き渡す。
【００３７】
本実施形態による復号部８４は、より詳細には、回復されたデータの前半部分に対し復号を行う前半データ復号部８６と、後半部分に対し復号を行う後半データ復号部８８とを含む。
【００３８】
前半データ復号部８６および後半データ復号部８８は、それぞれ所定の復号方式で、回復されたデータの前半部分および後半部分の復号処理を担う。前半データ復号部８６および後半データ復号部８８は、それぞれ、上述した前半データ符号化部３２および後半データ符号化部３４が用いたものに対応する復号方式を用いる。前半データ復号部８６は、結果として、データ単位の削減が行われる復号方式を用いており、後半データ復号部８８は、前半データ復号部８６の復号方式とは異なり、この復号方式よりもビットの削減率が小さな復号方式を用いることになる。
【００３９】
前半データ復号部８６および後半データ復号部８８が利用する復号方式は、ベンダ側で取り決められてもよいし、送受信装置間の通信で事前に取り決められてもよい。また、前半データ復号部８６が復号するデータ区間は、ループ・フィルタ７２の出力が充分安定するまでの固定長であり、後半データ復号部８８は、残りのデータ区間を復号することができる。データが短い場合は、全てのデータが前半データ復号部８６で復号されることもある。
【００４０】
図７は、データ回復部６２の動作を示すタイミングチャートを示す。図７に示すタイミングチャートは、共に、送受信のクロック周波数が４％異なり、クロックの立ち下がりでサンプルする場合の同期の挙動をシミュレーションした結果に基づくものである。また、可変遅延線６８の遅延量の初期値は、１クロック周期に位置し、可変範囲を±１周期（つまり可変範囲は０〜２周期となる。）とし、４ビット列の「１０１０」をプリアンブルとしている。
【００４１】
図７（Ａ）は、比較用のため、前半部分に長期の遷移のない期間が続く場合のデータ回復部６２の動作を示すタイミングチャートである。図７（Ａ）に示す動作は、前半部分と後半部分とでビット増加率が低い同一の符号化方式を用いた状況をシミュレートするものである。これに対し、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の受信信号において、初期の無遷移期間（５クロックサイクルの間レベルがハイのままとなっている。）に対し中間に０ビットを挿入した場合のデータ回復部６２の動作を示すタイミングチャートである。図７（Ｂ）に示す動作は、前半部分に後半部分よりもビット増加率が大きな符号化方式を用いた、本発明の特定の実施形態によるデータ符号化装置からの伝送データに対するデータ回復動作をシミュレートするものである。
【００４２】
図７（Ａ）に示すタイミングチャートを参照してみると、第２の積分器８２の積分値（Integrated Phase Difference）が安定化するまでの間に、信号レベルの遷移のない期間が続くと、次の遷移時に大きな位相差が生じ、積分値（Integrated Phase Difference）も可変遅延線６８の遅延量を規定する制御信号（Variable Delay Control）も不安定化してしまうことがわかる。
【００４３】
これに対し、図７（Ｂ）に示すタイミングチャートを参照してみると、積分値（Integrated Phase Difference）が安定化し、可変遅延線６８の遅延量を規定する制御信号（Variable Delay Control）もほぼ安定化し、位相差（Phase Difference）もフィードバック制御によりゼロに漸近していることがわかる。そして、図７（Ｂ）において、その後、長期の無遷移期間（６クロックサイクルの間レベルがハイのままとなっている。）があっても積分値（Integrated Phase Difference）および制御信号（Variable Delay Control）が乱れていないことからも、同期が安定化した後は、比較的に長い無遷移期間があっても、同期を維持できることが理解される。
【００４４】
そして、可変遅延線通過後の信号（Received Signal Synchronized to Receiver Clock）の波形は、数クロック後に、ローカル・クロックの立ち上がりとほぼ同時に変化するようになり、したがって、可変遅延線通過後の信号をローカル・クロックの立ち下りで標本化すれば、伝送データを復元することができる。図６および図７に示すようにＰＩ制御を行うことにより、リモート・クロックとローカル・クロックとの間の周波数のずれによる位相の変化に精度よく追跡できるようになり、さらに、後半部分に生じうる比較的長い無遷移期間にも対応することが可能となる。
【００４５】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、高精度の同期を早期に確立することを可能としながらも、増加するデータ単位量を削減することが可能なデータ符号化装置、通信装置、データ回復装置、データ符号化方法、プログラムおよび記録媒体を提供することができる。
【００４６】
上述した実施形態によれば、プリアンブルに後続する本体データの前半部分の遷移頻度が増大され、前半部分に後続する本体データの後半部分の遷移頻度は、少なくとも前半部分の増加量よりも小さくすることができるため、同期を高い精度で早期に確立するとともに、増加するデータ単位量が削減され、帯域を有効利用できるようになる。また、上述した実施形態によるデータ符号化装置は、何ら情報を保持しないプリアンブル部を短縮することができ、帯域をさらに有効利用できるようになる。
【００４７】
本発明の実施形態によるデータ符号化装置は、短期的な同期で充分な、パケット通信に有効であり、同期期間をさらに短縮できる波長多重化方式のパケット通信に対してより有効である。また、本発明の実施形態によるデータ符号化装置は、受信装置側で高速に同期を確立することができるので、送信者が異なるパケットがランダムに混ざり合い、短期的な同期を高頻度で確立させなければならないようなパケット通信に対し特に有効である。
【００４８】
なお、上述までの実施形態では、前半データ符号化部３２および後半データ符号化部３４の２段階の符号化とした。しかしながら、特にこれに限定されるものではなく、他の実施形態では、伝送データを３以上の部分に分割して、それぞれ異なる符号化方式を適用してもよい。この場合に、好適には、より後ろの部分に対し、よりビット増加率が小さな符号化方式を選択することができる。また、上述した実施形態では、前半部分および後半部の両方について２値変調を行うものとして説明してきた。しかしながら、後半部分に関しては、充分に安定な同期を維持できることから、多値変調方式を採用し、より帯域を効率的に活用できるようにすることもできるし、前半部分に関しても、シンボル間の遷移量がある程度大きいなら、多値変調方式の利用は可能である。
【００４９】
さらに、上述した実施形態では、通信装置の一例として、光送信装置１０を用いて説明したが、通信装置は、これに限定されるものではない。他の実施形態では、通信装置は、受信した光信号を中継する光スイッチ、光ルータその他の中継装置として構成することができる。
【００５０】
さらに、適用されるネットワークとしても、ＰＯＮなどの光通信のアクセス網やバックボーン網を挙げることができ、さらに、イーサネット（登録商標）などのローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）に適用してもよい。
【００５１】
なお、本実施形態によるデータ符号化装置、データ符号器装置を含む通信装置、およびデータ回復装置の一部または全部の機能は、例えばフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）や、フィールド・プログラマブル・アナログ・アレイ（ＦＰＡＡ）などのプログラマブル・デバイス（ＰＤ）上に実装することができ、あるいはＡＳＩＣ（特定用途向集積）として実装することができる。ＰＤとして実装する場合には、当該データ回復装置の回路構成をＰＤ上に実現するためにＰＤにダウンロードする回路構成データ（ビットストリームデータ）、回路構成データを生成するためのＨＤＬ（Hardware Description Language）、ＶＨＤＬ（VHSIC（Very High Speed Integrated Circuits） Hardware Description Language））、Ｖｅｒｉｌｏｇ−ＨＤＬなどにより記述されたデータなどのプログラムとして、該プログラムを記録する記録媒体により配布することができる。
【００５２】
また、これまで本発明の実施形態について説明してきたが、本発明の実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５３】
１０…光送信装置、１２…制御回路、１４…パケット生成部、１６…分離部、１８…データ符号化部、２０…Ｅ／Ｏ変換部、２２…光合波器、２４…光インタフェース、２６…プリアンブル、２８…伝送データ、３０…信号生成部、３２…前半データ符号化部、３４…後半データ符号化部、５０…光ルータ、５２…光インタフェース、５４…光スイッチ遅延線、５６…ＡＤＭ、５８…Ｏ／Ｅ変換部、６０…制御回路、６２…データ回復部、６６…入力部、６８…可変遅延線、７０…位相比較器、７２…ループ・フィルタ、７４…サンプリング部、７６…初期化部、７８，８２…積分器、８０…加算器、８４…復号部、８６…前半データ復号部、８８…後半データ復号部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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