(57)【要約】      （修正有）【課題】周波数が周期的に変化するタイミング信号を長距離にわたって伝送可能とする。【解決手段】信号補正装置２０９は、周波数が周期的に変化するタイミング信号が伝送される伝送路３００の伝送距離を算出し、前記伝送距離から前記タイミング信号の周波数と、受信データの周波数とのずれを補正量として算出する補正量算出部２１３と、前記タイミング信号の周波数を前記補正量だけ補正して送信データと同期させる補正部２１４と、をそなえる。【選択図】図１
2014183329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数が周期的に変化するタイミング信号が伝送される伝送路の伝送距離を算出し、前記伝送距離から前記タイミング信号の周波数と、受信データの周波数とのずれを補正量として算出する補正量算出部と、
前記タイミング信号の周波数を前記補正量だけ補正して送信データと同期させる補正部と、
をそなえることを特徴とする信号補正装置。
【請求項２】
前記伝送路において生じた前記タイミング信号のジッターを算出するジッター算出部をさらにそなえ、
前記補正量算出部は、前記ジッターに基づいて前記伝送距離を算出することを特徴とする請求項１記載の信号補正装置。
【請求項３】
前記タイミング信号はスペクトラム拡散クロックであり、
前記補正量算出部は、前記伝送距離から伝送遅延時間を求め、前記伝送遅延時間と前記スペクトラム拡散クロックの特性とにさらに基づいて前記補正量を算出することを特徴とする請求項２記載の信号補正装置。
【請求項４】
前記スペクトラム拡散クロックの周波数と前記周波数の変化の割合とを算出する位相算出部をさらにそなえ、
前記補正量算出部は、前記スペクトラム拡散クロックの周波数と前記周波数の前記変化の割合とにさらに基づいて前記補正量を算出することを特徴とする請求項３記載の信号補正装置。
【請求項５】
周波数が周期的に変化するタイミング信号が伝送される伝送路の伝送距離を算出し、前記伝送距離から前記タイミング信号の周波数と、受信データの周波数とのずれを補正量として算出する補正量算出部と、
前記タイミング信号の周波数を前記補正量だけ補正して送信データと同期させる補正部と、
前記補正量だけ補正した前記タイミング信号を用いて前記送信データを生成する生成部と、
前記送信データを前記伝送路に送信する送信部と、
をそなえることを特徴とする送信装置。
【請求項６】
周波数が周期的に変化するタイミング信号が伝送される伝送路の伝送距離を算出し、
前記伝送距離から前記タイミング信号の周波数と、受信データの周波数とのずれを補正量として算出し、
前記タイミング信号の周波数を前記補正量だけ補正して送信データと同期させる
ことを特徴とする信号補正方法。
【請求項７】
第１の装置と、
第２の装置と、
前記第１の装置と前記第２の装置とを接続する伝送路と、をそなえ、
前記第１の装置は、
周波数が周期的に変化するタイミング信号を生成するタイミング信号生成部と、
前記タイミング信号を前記第２の装置に送信する送信部と、を備え、
前記第２の装置は、
前記伝送路の伝送距離を算出し、前記伝送距離から前記タイミング信号の周波数と、受信データの周波数とのずれを補正量として算出する補正量算出部と、
前記タイミング信号の周波数を前記補正量だけ補正して送信データと同期させる補正部と、
前記補正量だけ補正した前記タイミング信号を用いて前記送信データを生成するデータ生成部と、
前記送信データを前記伝送路を介して前記第１の装置に送信する第２の送信部と、
をそなえることを特徴とする伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件は、信号補正装置、送信装置、信号補正方法、及び伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
データを送受信する装置間において、データ信号に加えクロックを一方から他方に伝送する通信方式が知られている。
例えば、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓ（登録商標）では、サーバ、ＰＣの内部や、装置間でバス信号を伝送する際に、サイドバンドでクロックを伝送する（下記非特許文献１参照）。
【０００３】
ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓは、レーンと呼ばれるシリアル伝送の送受信ペアを介して通信を行なう通信規格である。
１つのレーンは、最大８ＧＢ／ｓの速度で、最大３２本のレーンを束ねることができる。レーンを束ねた伝送路全体は、リンクと呼ばれる。
ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓのシステムを構成する要素として、ルートコンプレックス、エンドポイント、スイッチ、ブリッジがある。
【０００４】
ルートコンプレックスは、階層のルートをなすデバイスであり、ホストブリッジを内蔵し、ＣＰＵやメモリにも接続される。
ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓにおいては、Input/Output（Ｉ／Ｏ）デバイスをエンドポイントと呼ぶ。
一方で、近年のデータ通信速度の高速化に伴い、電磁放射（Electro Magnetic Interference；ＥＭＩ）によるノイズの影響が顕在化してきている。
【０００５】
ＥＭＩノイズに対処するために、スペクトラム拡散クロック（Spread Spectrum Clock；ＳＳＣ）等の、周波数が周期的に変化するクロックを標準のクロックとして採用するシステム及びアーキテクチャが増えている。ＳＳＣは、クロック周波数を掃引して帯域をスプレッドしているクロックである。
ＳＳＣは、クロックに対して意図的に周波数の揺らぎを加え、ＥＭＩの原因となる特定周波数へのエネルギー集中を緩和し、ノイズを軽減する。
【０００６】
図８は、伝送システムで使用されるＳＳＣの波形を例示するグラフである。このＳＳＣは、例えば、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓにおいて規定される変調周波数３０ｋＨｚの三角波を、１００ＭＨｚの周波数、変調指数０．５％で低周波側のみに変調させるダウンスプレッドを示す。
図８に示すように、ＳＳＣは周波数を時間的に変動させるため、周波数ごとの信号強度が低減され、ＥＭＩの影響が抑制される。
【０００７】
一方、近年、長距離のデータ転送の要求が増加している。例えば、Internet Data Center（ｉＤＣ）などのサーバラック間のインターコネクト、機器の集中管理のために、周辺機器とＣＰＵやメモリブレードとを別個の筐体に分離する構成の筐体間の接続が長くなっている。或いは、商用のPersonal Computer（ＰＣ）において、モニタに高速大容量のデータを送信したい場合などもある。
【０００８】
伝送距離の大幅な増加に伴い、変化するＳＳＣにおける周波数と受信データとの間の周波数のずれが問題となっている。
これに対処すべく、ＳＳＣの拡散率を必要最低限まで抑える技術が存在する。例えば、接続されている機器の状態をチェックすることで、拡散率を最低限に低減する技術が登場している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１５５５８１号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】PCI express OCuLink Specification Rev 0.5
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、拡散率と伝送遅延時間とは、トレードオフの関係にある。このため、ＳＳＣに十分な拡散率が必要とされるシステムでは、ＳＳＣを長距離にわたって伝送することができない。
図９（ａ），（ｂ）は、従来の伝送システム１を示す図であり、（ａ）は当該伝送システム１の構成を示す模式図、（ｂ）はこの伝送システム１で使用されるＳＳＣの波形を示すグラフである。
【００１２】
データ伝送システム１は、周期的に周波数が変化する信号（ＳＳＣ等）をクロックとして用いる。
例えば、データ伝送システム１は、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓ等の通信規格に準拠したデータ通信を行なうシステムである。図９（ａ）に示すように、データ伝送システム１は、上りポート１１、下りポート２１、及び光ファイバ３０をそなえる。
【００１３】
上りポート１１は、例えば、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓのルートコンプレックスであり、サーバのマザーボード等にそなえられる。上りポート１１は、基準発振器１２をそなえる。
光ファイバ３０は、光ファイバケーブルであり、クロック伝送路、下りデータ伝送路、及び上りデータ伝送路が束ねられている。
【００１４】
下りポート２１は、例えば、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓのエンドポイントであり、例えば、ハードディスクなどの周辺機器にそなえられる。下りポート２１は、Phase Locked Loop（ＰＬＬ）２２をそなえる。
ここで、クロックを、図９（ｂ）のＦ（ｘ）で表す。上りポート１１がデータを生成する際に用いる、時間ｔにおけるクロックの周波数はＦ（ｔ）で表され、図９（ａ）に二点鎖線の矢印で示される。
【００１５】
上りポート１１から下りポート２１への信号の伝達に要する時間をτとすれば、上りポート１１でデータを受信する際の基準は、下りポート２１での当該データ生成時のクロックとなり、そのクロックは、上りポート１１から伝達されている。つまり、２τ前のクロックであり、その周波数はＦ（ｔ−２τ）で表され、図９（ａ）に一点鎖線の矢印で示される。
【００１６】
このため、上りポート１１では、２τ前の周波数Ｆ（ｔ−２τ）のクロックを用いて生成されたデータを、現在のクロックＦ（ｔ）を用いてストローブすることになる。
このように、周波数が時間と共に変動するＳＳＣを伝送する場合には、伝送中に伝送遅延が発生すると、クロックの周波数が変化してしまい、クロックとデータ信号とに周波数の差（ずれ）が生じてしまう。この周波数の差は、遅延が大きくなるほど大きくなり、長距離伝送で問題となることがある。
【００１７】
詳細には、データの基準クロックと、ストローブするクロックとに差がある場合、データのストローブポイントが徐々にずれていき、データを正常に受信できないことがある。
このため、例えば、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓでは、両者の差を数百ｐｐｍ以内に収めることが必要となる。
ハードディスクなどがサーバに直接接続されている従来の構成では伝送距離が短く、τが無視できるほど短いため、周波数の差が問題となることはない。
【００１８】
しかし、前述のように、近年、ＳＳＣの長距離伝送の需要が高まっているが、伝送遅延によりＳＳＣを長距離伝送することが阻害されている。
１つの側面では、本発明は、周波数が周期的に変化するタイミング信号を長距離にわたって伝送可能とすることを目的とする。
なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の目的の１つとして位置付けることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
このため、本開示の信号補正装置は、周波数が周期的に変化するタイミング信号が伝送される伝送路の伝送距離を算出し、前記伝送距離から前記タイミング信号の周波数と、受信データの周波数とのずれを補正量として算出する補正量算出部と、前記タイミング信号の周波数を前記補正量だけ補正して送信データと同期させる補正部と、をそなえる。
又、本開示の送信装置は、周波数が周期的に変化するタイミング信号が伝送される伝送路の伝送距離を算出し、前記伝送距離から前記タイミング信号の周波数と、受信データの周波数とのずれを補正量として算出する補正量算出部と、前記タイミング信号の周波数を前記補正量だけ補正して送信データと同期させる補正部と、前記補正量だけ補正した前記タイミング信号を用いて前記送信データを生成する生成部と、前記送信データを前記伝送路に送信する送信部と、をそなえる。
【００２０】
さらに、信号補正方法は、本開示の周波数が周期的に変化するタイミング信号が伝送される伝送路の伝送距離を算出し、前記伝送距離から前記タイミング信号の周波数と、受信データの周波数とのずれを補正量として算出し、前記タイミング信号の周波数を前記補正量だけ補正して送信データと同期させる。
又、本開示の伝送システムは、第１の装置と、第２の装置と、前記第１の装置と前記第２の装置とを接続する伝送路と、をそなえ、前記第１の装置は、周波数が周期的に変化するタイミング信号を生成するタイミング信号生成部と、前記タイミング信号を前記第２の装置に送信する送信部と、を備え、前記第２の装置は、前記伝送路の伝送距離を算出し、前記伝送距離から前記タイミング信号の周波数と、受信データの周波数とのずれを補正量として算出する補正量算出部と、前記タイミング信号の周波数を前記補正量だけ補正して送信データと同期させる補正部と、前記補正量だけ補正した前記タイミング信号を用いて前記送信データを生成するデータ生成部と、前記送信データを前記伝送路を介して前記第１の装置に送信する第２の送信部と、をそなえる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、周波数が周期的に変化するクロックを長距離にわたって伝送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態の一例としてのデータ伝送システムの構成を示す模式図である。
【図２】実施形態の一例としてのクロック補正部における伝送距離変換テーブルを例示する図である。
【図３】本実施形態の一例としてのクロック補正部におけるクロックの処理フローを示す図である。
【図４】実施形態の一例としてのジッター計算部の構成を示す模式図である。
【図５】実施形態の一例としてのＳＳＣ位相計算部の構成を示す模式図である。
【図６】実施形態の一例としてのクロック補正部における処理を例示するフローチャートである。
【図７】本実施形態の一例としてのデータ伝送システムの効果を示す図である。
【図８】伝送システムで使用されるＳＳＣの波形を例示するグラフである。
【図９】（ａ），（ｂ）は、従来の伝送システムを示す図であり、（ａ）は当該伝送システムの構成を示す模式図、（ｂ）はこの伝送システムで使用されるＳＳＣの波形を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（Ａ）実施の形態
以下、図面を参照して本技術に係る実施の形態を説明する。
図１は、実施形態の一例としてのデータ伝送システム１００の構成を示す模式図である。
本データ伝送システム１００は、周期的に周波数が変化する信号（ＳＳＣ等）をクロックとして用いる。データ伝送システム１００は、伝送時に発生するクロック（ＳＳＣ）のジッターに基づいて、当該クロックの遅延量を求め、この遅延に相当する周波数のずれにより、受信データとストローブするクロックを補正する。
【００２４】
データ伝送システム１００は、例えば、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓ等の通信規格に準拠したデータ通信を行なうシステムである。データ伝送システム１００は、上りポート（第１の装置）１０１、下りポート（第２の装置）２０１、及び光ファイバ（伝送路）３００をそなえる。
上りポート１０１は、例えば、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓのルートコンプレックスであり、サーバのマザーボード等にそなえられる。上りポート１０１は、基準発振器（タイミング信号生成部）１０２、Electrical/Optical（Ｅ／Ｏ）変換部（送信部）１０３、逓倍部１０４、データ生成部１０５、Ｅ／Ｏ変換部１０６、データ受信部１０７、及びOptical/Electrical（Ｏ／Ｅ）変換部１０８をそなえる。
【００２５】
基準発振器１０２は、データ伝送システム１００において使用されるクロックを供給する。基準発振器１０２は、例えば、１００ＭＨｚのＳＳＣを生成する。
Ｅ／Ｏ変換部１０３は、基準発振器１０２が生成したクロックを光信号に変換して、下りデータ信号伝送路３０２を介して後述する下りデータ伝送路３０２を介して下りポート２０１に光伝送する。
【００２６】
逓倍部１０４は、基準発振器１０２が生成したクロックを逓倍する。例えば、逓倍部１０４は、クロックを８０倍に逓倍して８ＧＨｚのクロックとする。
データ生成部１０５は、逓倍部１０４が逓倍したクロックに同期させてデータ信号を出力する。例えば、データ生成部１０５は、クロックを８０倍に逓倍したクロックに同期した８ＧＨｚのデータ信号を出力する。
【００２７】
Ｅ／Ｏ変換部１０６は、データ生成部１０５が生成したデータ信号を光信号に変換し、後述する下りデータ伝送路３０２を介して下りポート２０１に光伝送する。
Ｏ／Ｅ変換部１０８は、下りポート２０１から後述する上りデータ伝送路３０３を介して光伝送された光データ信号を受信し、電気信号に変換する。
データ受信部１０７は、Ｏ／Ｅ変換部１０８によって変換された電気信号を、基準発振器１０２のクロックに同期してストローブすることにより受信する。
【００２８】
光ファイバ３００は、光ファイバケーブルであり、クロック伝送路３０１、下りデータ伝送路３０２、及び上りデータ伝送路３０３が束ねられている。
クロック伝送路３０１は、上りポート１０１と下りポート２０１とを接続する伝送路のうち、基準発振器１０２が生成したクロックを、上りポート１０１から下りポート２０１に光伝送するクロック伝送路である。
【００２９】
下りデータ伝送路３０２は、上りポート１０１から下りポート２０１に送信するデータ信号を光伝送するデータ伝送路である。
上りデータ伝送路３０３は、下りポート２０１から上りポート１０１に送信するデータ信号を光伝送する伝送路である。
なお、本例においては、データ伝送システム１００が光ファイバ３００を介して光伝送を行なっているが、データ伝送システム１００において光伝送が行なわれても、電気伝送が行なわれてもよい。このため、以下の説明では、光ファイバ３００を、単に伝送路３００とも呼ぶことがある。
【００３０】
下りポート２０１は、例えば、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓのエンドポイントであり、例えば、ハードディスクなどの周辺機器にそなえられる。下りポート２０１は、逓倍部２０２、Ｏ／Ｅ変換部２０３、逓倍部２０４、データ生成部２０５、Ｅ／Ｏ変換部（送信部、第２の送信部）２０６、データ受信部２０７、Ｏ／Ｅ変換部２０８、及びクロック補正部（送信装置）２０９をそなえる。
【００３１】
Ｏ／Ｅ変換部２０３は、上りポート１０１からクロック伝送路３０１を介して光信号として伝送されたクロックを受信して、電気信号に変換する。
逓倍部２０２は、Ｏ／Ｅ変換器２０３が上りポート１０１から受信したクロックを逓倍する。つまり、逓倍部２０２が逓倍するクロックは、後述するクロック補正部２０９による周波数の補正が行なわれていない非補正クロックである。例えば、逓倍部２０２は、非補正クロックを８０倍に逓倍して８ＧＨｚのクロックとする。
【００３２】
Ｏ／Ｅ変換部２０８は、上りポート１０１から下りデータ伝送路３０３を介して光伝送された光データ信号を受信し、電気信号に変換する。
データ受信部２０７は、Ｏ／Ｅ変換部２０８によって変換された電気信号を、逓倍部２０２が逓倍したクロックに同期してストローブすることにより受信する。
クロック補正部２０９は、クロック伝送路３０１で上りポート１０１から伝送されたクロックを補正して補正クロックを生成する。この補正クロックは、上りデータ伝送路３０３を介して上りポート１０１に送信するデータ信号の出力に使用される。
【００３３】
このため、クロック補正部２０９は、ジッター計算部（ジッター算出部）２１０、ＳＳＣ位相計算部（位相算出部）２１１、格納部２１２、周波数補正量計算部（補正量算出部）２１３、及び位相調整部（補正部）２１４をそなえる。
ジッター計算部２１０は、上りポート１０１から伝送されたクロックをＯ／Ｅ変換部２０３から受け取り、当該クロックのジッターを測定し、測定したジッターを、後述する周波数補正量計算部２１３にアナログ信号として出力する。ジッター計算部２１０は、例えば、アナログ回路として実施される。ジッター計算部２１０の詳細な構成については、図４を参照して後述する。
【００３４】
ＳＳＣ位相計算部２１１は、上りポート１０１から伝送されたクロックの周波数とクロックの変化率とから、変調周期の位相を検出し、補正周波数の情報を、後述する周波数補正量計算部２１３に通知する。つまり、ＳＳＣ位相計算部２１１は、入力されたクロックがＳＳＣの変動のどの位相にいるかを求める。ＳＳＣ位相計算部２１１は、例えば、アナログ回路として実施される。ＳＳＣ位相計算部２１１の詳細な構成については、図５を参照して後述する。
【００３５】
格納部２１２は、後述する周波数補正量計算部２１３における計算に使用されるＳＳＣの基本情報であるＳＳＣ情報２１６（図３参照）を格納する格納部である。ＳＳＣ情報２１６には、例えば、ＳＳＣの変調周波数、変調指数、変調波形などが含まれる。ＳＳＣ情報２１６は、例えば、データ伝送システム１００で使用される通信規格に依存し、データ伝送システム１００で使用される通信規格毎に、ＳＳＣ情報２１６が格納部２１２に予め記憶される。
【００３６】
又、格納部２１２は、ジッターと伝送距離Ｌとの相関を、テーブル又は関係式として格納している。
図２は、実施形態の一例としてのクロック補正部２０９における伝送距離変換テーブル２１５を例示する図である。
図２に示すように、伝送距離変換テーブル２１５は、所定の伝送距離Ｌにおける、光伝送時のジッター（ｐｓｅｃ）の値（光伝送ジッター）と、電気伝送時のジッター（ｐｓｅｃ）の値（電気伝送ジッター）とをそれぞれ格納している。
【００３７】
格納部２１２は、例えば不図示のメモリとして実施される。
図１の周波数補正量計算部２１３は、この伝送距離変換テーブル２１５を参照して、ジッター計算部２１０が測定したジッターから伝送距離Ｌ又は伝送時間を取得する。
周波数補正量計算部２１３は、伝送距離Ｌを求めたのち、後述するように、光ファイバ３００の屈折率と光速とから伝送遅延時間を算出する。
【００３８】
又、周波数補正量計算部２１３は、ＳＳＣの位相と変調情報とに基づいて、上りポート１０１においてデータ信号を受信する時の基準発振器１０２のクロック周波数を推定し、それと同期する周波数に、クロックの周波数をシフトさせる信号を出力する。周波数補正量計算部２１３は、この信号を、例えば、アナログ信号として、後段の位相調整部２１４の入力に出力する。
【００３９】
ここで、周波数補正量計算部２１３は、クロックがクロック伝送路３０１を伝播する時間τを推定する。一般に、基準発振器１０２が生成したクロックがクロック伝送路３０１を伝搬して下りポート２０１に到達し、データ信号を生成し、上りデータ伝送路３０３を伝搬して上りポート１０１に再び戻るまでには２τの時間がかかる。
つまり、周波数補正量計算部２１３は、伝搬に伴う遅延２τを算出し、現在送られてきたクロック（ＳＳＣ）が２τ後に、どのような周波数になるかを推定し、クロックの周波数と推定周波数との差分を、補正値（補正量）として出力する。
【００４０】
周波数補正量計算部２１３は、例えば不図示のMicro Processing Unit（ＭＰＵ）として実施される。
位相調整部２１４は、クロック伝送路３０１を介して上りポート１０１から伝送されたクロックに対して、周波数の補正を行なう。位相調整部２１４は、周波数補正量計算部２１３が求めた補正量をクロックに適用し、上りポート１０１においてクロックとデータ信号とが同期するようにクロックを補正する。
【００４１】
本実施形態においては、位相調整部２１４は、逓倍部２０４が逓倍するクロックに対して補正を行なう。
位相調整部２１４は、例えば、公知のフェイズシフタを使用して実施することができる。
逓倍部２０４は、クロック補正部２０９が補正を行なったクロックを逓倍する。
【００４２】
データ生成部２０５は、逓倍部２０４が逓倍したクロックに同期させてデータ信号を出力する。例えば、データ生成部２０５は、クロックを８０倍に逓倍したクロックに同期した８ＧＨｚのデータ信号を出力する。
Ｅ／Ｏ変換部２０６は、データ生成部２０５が生成したデータ信号を光信号に変換し、上りポート１０１に光伝送する。
【００４３】
ここで、信号が、クロック伝送路３０１と上りデータ伝送路３０３とを伝搬するのに時間がかかる。このため、クロック補正部２０９が存在しない場合には、下りポート１０２が上りポート１０１から受信したクロックをそのまま使用して生成されたデータ信号を、上りポート１０１においてストローブすると周波数の差が生じてしまう。
これに対し、クロック補正部２０９は、この周波数の差を算出し、クロック伝送路３０１上を伝送されたクロックに補正を行なうことにより、上りポート１０１においてデータ信号を受信する際に、データ信号とクロックとを同期させることができる。
【００４４】
なお、下りポート２０１の起動直後は、クロック補正部２０９の補正値の精度がまだ低いため、データ信号のエラーが発生することがある。しかし、起動後一定時間が経過し、クロック補正部２０９の各種計算値の精度が向上し、周波数の補正が正しく行なわれるようになると、このようなデータ信号エラーは発生しなくなる。
以下、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓに準拠した光伝送の例における周波数補正について説明する。
【００４５】
図１の上りポート１０１の基準発振器１０２が１００ＭＨｚのクロックを出力する場合を考える。
このクロックが、Ｅ／Ｏ変換部１０３により光信号に変換される。この時の周波数を例えば９９．５ＭＨｚとする。
一方、逓倍部１０４は、このクロックを８０倍に逓倍し、Ｅ／Ｏ変換部１０６は、逓倍クロックに同期した８ＧＨｚのデータ信号を光信号に変換して、伝送路３００を介して下りポート２０１に伝送される。下りポート２０１において、Ｏ／Ｅ変換部２０３により、光クロックが電気信号に変換される。
【００４６】
このとき、伝送距離Ｌによりジッターが変化する。例えば、５０ｐｓｅｃのオフセットと、１０ｍにつき１ｐｓｅｃのジッターとが加算されると仮定すると、伝送距離Ｌ＝３００ｍの伝送では、５０＋１×（３００／１０）＝８０ｐｓｅｃのジッターが観測される。
この関係に基づいて、観測されたジッターから伝送距離Ｌを推定することができる。例えば、ジッターが８０ｐｓｅｃの場合、伝送距離Ｌが３００ｍであると推定できる。
【００４７】
そして、伝送距離Ｌが３００ｍの場合、以下の方法により伝送遅延時間を計算できる。
伝送路３００が石英系の光ファイバの場合には、光ファイバ３００の屈折率１．４８と光速３×１０８ｍ／ｓとから、伝送遅延時間は、
３００／（１．４８×３×１０８）＝０．６６μｓｅｃ                  …（１）
となる。
【００４８】
また、ＳＳＣ情報２１６として、変調周波数が３０ｋＨｚ、変調指数が３０００ｐｐｍ（振幅）で、変調波形を三角波とする。
式（１）により算出した０．６６μｓｅｃの伝送遅延時間におけるクロック周波数のずれを、これらのＳＳＣ情報２１６から、以下の式（２）を用いて求めることができる。
３０００×２×０．６６×１０−６×（３０×１０００）＝１２０ｐｐｍ  …（２）
このように、ＳＳＣの周波数に、１００ＭＨｚ×１２０×１０−６＝１２ｋＨｚのずれが生じる。
【００４９】
一方で、ＳＳＣ位相計算部２１１は、下りポート２０１が現在受信しているＳＳＣの周波数と、その変化の割合とを求める。周波数が９９．５ＭＨｚであり、周波数が減少していると仮定すると、上りポート１０１にデータ信号が到達したときの基準発振器１０２の周波数は、
９９．５ＭＨｚ−１２ｋＨｚ＝９９．４８８ＭＨｚ                      …（３）
となる。
【００５０】
したがって、位相調整部２１４は、９９．５ＭＨｚのクロックの位相をシフトさせて、９９．４８８ＭＨｚのクロックに補正する。逓倍部２０４は、この補正クロックを８０倍に逓倍する。データ生成部２０５は、８０倍に逓倍したクロックを用いて、データ信号を生成し、Ｅ／Ｏ変換部１０３がこれを光信号に変換して伝送する。
伝送された信号は、伝送路３００を伝搬して、上りポート１０１のＯ／Ｅ変換部２０３が電気信号に変換する。このとき、同期したクロックでストローブすることにより、上りポート１０１の基準発振器１０２の周波数が９９．４８８ＭＨｚで発信している。一方、下りポート２０１から送信されたデータ信号もこの周波数に同期しているため、データ信号を正しくストローブすることが可能となる。
【００５１】
図３は、本実施形態の一例としてのクロック補正部２０９におけるクロックの処理フローを示す図である。
上りポート１０１から送信された入力クロックは、位相調整部２１４とジッター計算部２１０とＳＳＣ位相計算部２１１とにそれぞれ入力される。
ジッター計算部２１０は、入力クロックのジッターを計算し、ジッターの値を出力する。次に、このジッター値に基づいて、周波数補正量計算部２１３が、伝送距離変換テーブル２１５を参照して遅延時間を求める。そして、周波数補正量計算部２１３は、計算した遅延時間に基づいて、補正値を求め、求めた値を位相調整部２１４に出力する。
【００５２】
ジッターの計算時に、ジッター計算部２１０は、例えば、クロックの自己相関関数を利用する。
ここで、ジッター計算部２１０の構成について、図４を参照して詳述する。
図４は、実施形態の一例としてのジッター計算部２１０の構成を示す模式図である。
ジッター計算部２１０は、自己相関関数測定部２３１と、信号規格化部２３４とをそなえる。
【００５３】
自己相関関数測定部２３１は、遅延部２３２と、積算加算部２３３とをそなえる。
遅延部２３２は、上りポート１０１から伝送されたクロックを所定の値だけ（例えば、１周期）遅延させ、クロックに所定の遅延を挿入する。
積算加算部２３３は、入力クロックと、遅延部２３２が遅延させたクロックとの乗算を積分して、ジッターの特定の成分を算出する。
【００５４】
信号規格化部２３４は、除算部２３５とピーク検出部２３６とをそなえる。ピーク検出部２３６は、信号の振幅を求める。除算部２３５は、算出したジッターの特定の成分を、ピーク検出部２３６が検出した振幅で除算することにより、振幅の影響を除去して、ジッターの特定の成分を信号強度で規格化し、規格化されたジッターを求める。この値は伝送距離Ｌに依存する。
【００５５】
図３において、周波数補正量計算部２１３は、前述のようにジッターと伝送距離Ｌとの相関関係を示す伝送距離変換テーブル２１５を使用して、ジッター計算部２１０が計算したジッターから、伝送距離Ｌを算出する。
ＳＳＣ位相計算部２１１は、入力されたクロックがＳＳＣの変動のどの位相にいるかを算出する。
【００５６】
ここで、ＳＳＣ位相計算部２１１の構成について、図５を参照して詳述する。
図５は、実施形態の一例としてのＳＳＣ位相計算部２１１の構成を示す模式図である。
ＳＳＣ位相計算部２１１は、周波数測定部２２１、微分周波数測定部２２５、及び位相計算部２２８をそなえる。
周波数測定部２２１は、基準周波数と、上りポート１０１から伝送されたクロックの周波数とを比較する。周波数測定部２２１は、基準信号元２２２と、位相比較部と２２３と、積分部２２４とをそなえる。
【００５７】
基準信号元２２２は、クロックと同じ周波数の基準周波数を生成する。
位相比較部２２３は、基準信号元２２２が生成した基準周波数と、上りポート１０１から伝送されたクロックの周波数との位相を比較して周波数信号を算出する。
積分部２２４は、位相比較部２２３の比較の結果の積分値ｆを算出する。
微分周波数測定部２２５は、上りポート１０１から伝送されたクロックの周波数の微分値ｆ′を算出する。微分周波数測定部２２５は、遅延部２２６と、位相比較部２２７とを有する。
【００５８】
遅延部２２６は、上りポート１０１から伝送されたクロックを、所定の値だけ遅延させる。
位相比較部２２３は、上りポート１０１から伝送されたクロックの周波数と、遅延部２２６が遅延させた遅延信号との位相を比較して、クロック周波数が増加、減少しているかを判定する。
【００５９】
位相計算部２２８は、周波数測定部２２１が求めた周波数ｆと、微分周波数測定部２２５が求めた周波数の微分値ｆ′とから、多価関数であるクロックの位相φを一意に決定する。周期関数の逆関数は一般関数では表せないため、図５に示す例では、位相計算部２２８は、位相計算部２２８に事前に記憶されている位相テーブル２２９などを参照して、クロックの位相φの近似値をピックアップする。
【００６０】
なお、本図の位相テーブル２２９は、三角関数の位相の例である。このほかに、位相計算部２２８には、のこぎり波などの他の位相テーブルも予め記憶されている。これら位相の形状は、データ伝送システム１００で使用される通信規格に依存し、データ伝送システム１００で使用される通信規格毎に位相テーブル２２９が位相計算部２２８に予め記憶されている。
【００６１】
又、位相計算部２２８は、この際にＳＳＣがどのような変調を行っているかを考慮する必要があるため、ＳＳＣ情報２１６を使用する。ＳＳＣ情報２１６は、波形情報、ＳＳＣ周波数、ＳＳＣ変調指数など、ＳＳＣを特徴付けるパラメータを含む。前述のように、ＳＳＣ情報２１６は、例えば、データ伝送システム１００で使用される通信規格に依存する。
【００６２】
このＳＳＣ情報２１６は、例えば、位相計算部２２８が使用する位相テーブル２２９の切り替えに使用される。
次に、図６を参照して、クロック補正部２０９における処理フローを説明する。
図６は、実施形態の一例としてのクロック補正部２０９における処理を例示するフローチャートである。
【００６３】
ステップＳ１において、ジッター計算部２１０が、上りポート１０１から伝送されたクロックのジッターを計算する。
次に、ステップＳ２において、ＳＳＣ位相計算部２１１が、上りポート１０１から伝送されたクロックのＳＳＣ位相φを計算する。
ステップＳ３において、格納部２１２からＳＳＣ情報２１６が取得される。
【００６４】
ステップＳ４において、周波数補正量計算部２１３が、周波数補正量を計算する。
最後に、ステップＳ５において、位相調整部２１４が、上りポート１０１から伝送されたクロックの周波数を補正する。
その後、処理はステップＳ１に戻る。
なお、現状の通信方式においては、伝送距離Ｌが動作時に変更されることはない。又、ジッターは一度計算すれば再計算する必要はないため、ステップＳ５の処理の後に、ステップＳ１のジッター計算をスキップして、ステップＳ２のＳＳＣ位相計算にフローが戻ってもよい。
【００６５】
ここで、図１を参照して、データ伝送システム１００におけるデータ伝送を説明する。
上りポート１０１が、クロック伝送路３０１を介して下りポート２０１に、基準発振器１０２が生成したクロックを伝送する。
また、上りポート１０１は、基準発振器１０２が生成したクロックに基づいて、下りデータ伝送路３０３を介して下りポート２０１に、データ信号（例えばリクエスト）を伝送する。
【００６６】
下りポート２０１は、上りポート１０１からクロックを受信すると共に、上りポート１０１が送信したリクエストを受信する。
下りポート２０１は、クロック補正部２０９によって補正を行なったクロックに基づいて、上りポート１０１にデータ信号（例えばリクエストに対する応答）を出力する。
下りポート２０１から出力されたデータ信号は、上りポート１０１がこのデータ信号をストローブする際のクロックの周波数で生成されているため、上りポート１０１はこのデータ信号を正しくストローブすることができる。
【００６７】
なお、前述のように、下りポート２０１の不図示のＭＰＵが、プログラムを実行することにより、周波数補正量計算部２１３として機能する。
なお、この周波数補正量計算部２１３の機能を実現するためのプログラム（プログラム）は、例えばフレキシブルディスク，ＣＤ（ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ等），ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ＋Ｒ，ＤＶＤ−ＲＷ，ＤＶＤ＋ＲＷ，ＨＤ  ＤＶＤ等），ブルーレイディスク，磁気ディスク，光ディスク，光磁気ディスク等の、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録された形態で提供される。そして、コンピュータはその不図示の記録媒体からプログラムを読み取って内部記憶装置又は外部記憶装置に転送し格納して用いる。又、そのプログラムを、例えば磁気ディスク，光ディスク，光磁気ディスク等の記憶装置に記録しておき、その記憶装置から通信経路を介してコンピュータに提供するようにしてもよい。
【００６８】
周波数補正量計算部２１３としての機能を実現する際には、内部記憶装置（本実施形態では下りポート２０１の不図示のメモリ）に格納されたプログラムがコンピュータのマイクロプロセッサ（本実施形態では下りポート２０１の不図示のＭＰＵ）によって実行される。このとき、不図示の記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータが読み取って実行するようにしてもよい。
【００６９】
なお、本実施形態において、コンピュータとは、ハードウェアとオペレーティングシステムとを含む概念であり、オペレーティングシステムの制御の下で動作するハードウェアを意味している。又、オペレーティングシステムが不要でアプリケーションプログラム単独でハードウェアを動作させるような場合には、そのハードウェア自体がコンピュータに相当する。ハードウェアは、少なくとも、ＣＰＵ等のマイクロプロセッサと、記録媒体に記録されたコンピュータプログラムを読み取るための手段とをそなえており、本実施形態においては、下りポート２０１がコンピュータとしての機能を有しているのである。
【００７０】
（Ｂ）作用・効果
本開示の技術によれば、ＳＳＣのジッターを利用することにより、３００ｍ程度の長距離にわたってＳＳＣを伝送することが可能となる。
図７に本実施形態の一例としてのデータ伝送システム１００の効果を示す。
一般に、大規模データセンターなどのインターコネクトは３００ｍ程度の需要があるといわれている。
【００７１】
しかし、従来は、ＳＳＣの伝送には限界があり、例えばＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓなどでは原理的に１００ｍ以上の伝送は不可能であり、規格も最大距離が７ｍと規定されている。
これに対し、本実施形態の一例としてのデータ伝送システム１００においては、伝送による遅延を利用して周波数を補正しているため、上記限界を超えて伝送することができる。
【００７２】
本実施形態の一例としてのデータ伝送システム１００の伝送の限界は、ジッターによるクロック波形の歪が信号再生の障害となる距離となる。例えば光を使用したＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓの場合には伝送限界が４００ｍ程度となる。
このように、本実施形態の一例としてのデータ伝送システム１００は、ジッターを利用して伝送遅延によるＳＳＣの周波数のずれを補償するため、例えば、大規模データセンターにおけるラック間伝送距離の要求を満たすことができる。
【００７３】
（Ｃ）その他
なお、上述した実施形態に関わらず、本実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上記の実施形態の一例においては、周波数補正量計算部２１３はジッターから伝送距離Ｌを求めているが、周波数補正量計算部２１３がジッターから伝送時間を求めてもよい。
【００７４】
また、実施形態の一例においては、ＳＳＣ情報２１６を格納部２１２などのメモリに記憶しているが、下りポート２０１のレジスタに格納してもよい。或いは、下りポート２０１の外部、例えば上りポート１０１から、Inter-Integrated Circuit（Ｉ２Ｃ）などの通信手段を使用して受け取ってもよい。
又、上述した伝送システム１００の各構成、各手段及び各機能は、必要に応じて取捨選択されてもよいし、適宜組み合わせられてもよい。即ち、上述した機能を発揮できるように、上記の各構成及び各機能は取捨選択されたり、適宜組み合わせて用いられたりしてもよい。
【００７５】
又、上記の実施形態の一例においては、処理フローのステップの実行順序を変更してもよい。
（Ｄ）付記
上記の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
周波数が周期的に変化するタイミング信号が伝送される伝送路の伝送距離を算出し、前記伝送距離から前記タイミング信号の周波数と、受信データの周波数とのずれを補正量として算出する補正量算出部と、
前記タイミング信号の周波数を前記補正量だけ補正して送信データと同期させる補正部と、
をそなえることを特徴とする信号補正装置。
【００７６】
（付記２）
前記伝送路において生じた前記タイミング信号のジッターを算出するジッター算出部をさらにそなえ、
前記補正量算出部は、前記ジッターに基づいて前記伝送距離を算出することを特徴とする付記１記載の信号補正装置。
【００７７】
（付記３）
前記タイミング信号はスペクトラム拡散クロックであり、
前記補正量算出部は、前記伝送距離から伝送遅延時間を求め、前記伝送遅延時間と前記スペクトラム拡散クロックの特性とにさらに基づいて前記補正量を算出することを特徴とする付記２記載の信号補正装置。
【００７８】
（付記４）
前記スペクトラム拡散クロックの周波数と前記周波数の変化の割合とを算出する位相算出部をさらにそなえ、
前記補正量算出部は、前記スペクトラム拡散クロックの周波数と前記周波数の前記変化の割合とにさらに基づいて前記補正量を算出することを特徴とする付記３記載の信号補正装置。
【００７９】
（付記５）
周波数が周期的に変化するタイミング信号が伝送される伝送路の伝送距離を算出し、前記伝送距離から前記タイミング信号の周波数と、受信データの周波数とのずれを補正量として算出する補正量算出部と、
前記タイミング信号の周波数を前記補正量だけ補正して送信データと同期させる補正部と、
前記補正量だけ補正した前記タイミング信号を用いて前記送信データを生成する生成部と、
前記送信データを前記伝送路に送信する送信部と、
をそなえることを特徴とする送信装置。
【００８０】
（付記６）
前記伝送路において生じた前記タイミング信号のジッターを算出するジッター算出部をさらにそなえ、
前記補正量算出部は、前記ジッターに基づいて前記伝送距離を算出することを特徴とする付記５記載の送信装置。
【００８１】
（付記７）
前記タイミング信号はスペクトラム拡散クロックであり、
前記補正量算出部は、前記伝送距離から伝送遅延時間を求め、前記伝送遅延時間と前記スペクトラム拡散クロックの特性とにさらに基づいて前記補正量を算出することを特徴とする付記６記載の送信装置。
【００８２】
（付記８）
前記スペクトラム拡散クロックの周波数と前記周波数の変化の割合とを算出する位相算出部をさらにそなえ、
前記補正量算出部は、前記スペクトラム拡散クロックの周波数と前記周波数の前記変化の割合とにさらに基づいて前記補正量を算出することを特徴とする付記７記載の送信装置。
【００８３】
（付記９）
周波数が周期的に変化するタイミング信号が伝送される伝送路の伝送距離を算出し、
前記伝送距離から前記タイミング信号の周波数と、受信データの周波数とのずれを補正量として算出し、
前記タイミング信号の周波数を前記補正量だけ補正して送信データと同期させる
ことを特徴とする信号補正方法。
【００８４】
（付記１０）
前記伝送路において生じた前記タイミング信号のジッターを算出し、
前記補正量を算出において、前記ジッターに基づいて前記伝送距離を算出することを特徴とする付記９記載の信号補正方法。
（付記１１）
前記タイミング信号はスペクトラム拡散クロックであり、
前記補正量の算出において、
前記伝送距離から伝送遅延時間を求め、
前記伝送遅延時間と前記スペクトラム拡散クロックの特性とにさらに基づいて前記補正量を算出することを特徴とする付記１０記載の信号補正方法。
【００８５】
（付記１２）
前記スペクトラム拡散クロックの周波数と前記周波数の変化の割合とを算出し、
前記補正量の算出において、前記スペクトラム拡散クロックの周波数と前記周波数の前記変化の割合とにさらに基づいて前記補正量を算出することを特徴とする付記１１記載の信号補正方法。
【００８６】
（付記１３）
第１の装置と、
第２の装置と、
前記第１の装置と前記第２の装置とを接続する伝送路と、をそなえ、
前記第１の装置は、
周波数が周期的に変化するタイミング信号を生成するタイミング信号生成部と、
前記タイミング信号を前記第２の装置に送信する送信部と、を備え、
前記第２の装置は、
前記伝送路の伝送距離を算出し、前記伝送距離から前記タイミング信号の周波数と、受信データの周波数とのずれを補正量として算出する補正量算出部と、
前記タイミング信号の周波数を前記補正量だけ補正して送信データと同期させる補正部と、
前記補正量だけ補正した前記タイミング信号を用いて前記送信データを生成するデータ生成部と、
前記送信データを前記伝送路を介して前記第１の装置に送信する第２の送信部と、
をそなえることを特徴とする伝送システム。
【００８７】
（付記１４）
前記第２の装置は、前記伝送路において生じた前記タイミング信号のジッターを算出するジッター算出部をさらにそなえ、
前記補正量算出部は、前記ジッターに基づいて前記伝送距離を算出することを特徴とする付記１３記載の伝送システム。
【００８８】
（付記１５）
前記タイミング信号はスペクトラム拡散クロックであり、
前記補正量算出部は、前記伝送距離から伝送遅延時間を求め、前記伝送遅延時間と前記スペクトラム拡散クロックの特性とにさらに基づいて前記補正量を算出することを特徴とする付記１４記載の伝送システム。
【００８９】
（付記１６）
前記第２の装置は、前記スペクトラム拡散クロックの周波数と前記周波数の変化の割合とを算出する位相算出部をさらにそなえ、
前記補正量算出部は、前記スペクトラム拡散クロックの周波数と前記周波数の前記変化の割合とにさらに基づいて前記補正量を算出することを特徴とする付記１５記載の伝送システム。
【符号の説明】
【００９０】
１００          伝送システム
１０１          上りポート（第１の装置）
１０２          基準発振器（タイミング信号生成部）
１０３          Ｅ／Ｏ変換部（送信部）
１０４          逓倍部
１０５          データ生成部
１０６          Ｅ／Ｏ変換部
１０７          データ受信部
１０８          Ｏ／Ｅ変換部
２０１          下りポート（第２の装置）
２０２，２０４  逓倍部
２０３，２０８  Ｏ／Ｅ変換部
２０５          データ生成部
２０６          Ｅ／Ｏ変換部（送信部、第２の送信部）
２０７          データ受信部
２０９          クロック補正部（送信装置）
２１０          ジッター計算部（ジッター算出部）
２１１          ＳＳＣ位相計算部（位相算出部）
２１２          格納部
２１３          周波数補正量計算部（補正量算出部）
２１４          位相調整部（補正部）
２１５          伝送距離変換テーブル
２１６          ＳＳＣ情報
３００          光ファイバ（伝送路）
３０１          クロック伝送路
３０２          下りデータ伝送路
３０３          上りデータ伝送路
【図１】
2014183329.tif 000003
【図２】
2014183329.tif 000004
【図３】
2014183329.tif 000005
【図４】
2014183329.tif 000006
【図５】
2014183329.tif 000007
【図６】
2014183329.tif 000008
【図７】
2014183329.tif 000009
【図８】
2014183329.tif 000010
【図９】
2014183329.tif 000011