(57)【要約】冗長クロックシステム及びこのシステムを利用する通信カードであって、このシステムは通信カード用の基準信号を供給するクロックソースと、クロックソースに接続されて通信カード用の代替基準信号を供給する代替クロックソースと、を含む。通信カードはそれぞれ、これらの基準信号の内の一つを基準として、それぞれの通信カードが提供する機能に対応する周波数のクロック信号を供給するクロック発生器を含む。それぞれの通信カードは、これらの基準信号の内の一つに障害が検出されると、基準信号の内の正常な方の一つとの接続を行なうように配置される。
2005533404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冗長基準クロックシステムを使用すべく配置され、構成された通信カードであって、
基準信号との接続を行なう手段と；
代替基準信号との接続を行なう手段と；
前記基準信号及び前記代替基準信号に接続されて、該基準信号及び代替基準信号の内の一つを選択して、選択された基準信号を供給するスイッチと；
該選択された基準信号に接続されて、該選択された基準信号に対応する複数の周波数で一つ以上のクロック信号を供給するクロック発生器と；
の組み合わせからなり、前記一つ以上のクロック信号はさらに、前記通信カードが供給する機能に対応する、通信カード。
【請求項２】
さらに、前記基準信号に接続され、同基準信号をモニターして基準状態を供給するモニター、及び前記代替基準信号に接続され、同代替基準信号をモニターして代替基準状態を供給する代替モニター、を含む請求項１記載の通信カード。
【請求項３】
さらに、前記基準信号に対応するフレームパルス信号と接続する手段、及び前記代替基準信号に対応する代替フレームパルス信号と接続する手段を含み、該フレームパルス信号及び代替フレームパルス信号は、前記基準信号及び前記代替基準信号がそれぞれ該フレームパルス信号及び該代替フレームパルス信号と位相整合する状態を維持するのに適する請求項１記載の通信カード。
【請求項４】
さらに、基準位相を前記フレームパルス信号から回収して前記基準信号の位相整合を実現させる抽出ロジックを含み、そしてさらに、代替基準位相を前記代替フレームパルス信号から回収して前記代替基準信号の位相整合を実現させる代替抽出ロジックを含むことにより、前記クロック信号がそれぞれ前記基準信号及び前記代替基準信号に同期する状態を維持する、請求項３記載の通信カード。
【請求項５】
前記クロック発生器はさらに、前記クロック信号を供給すべく配置された位相同期ループを含む請求項１記載の通信カード。
【請求項６】
さらに、信号を完全に同期する状態にして別の通信カードとの通信を容易にする手段を含む請求項１記載の通信カード。
【請求項７】
さらに、前記信号の十分な長さの部分を保存して、前記別の通信カードとの同期を保証するバッファを含む請求項６記載の通信カード。
【請求項８】
通信カードとの接続を行ない、かつ冗長基準クロックを供給すべく配置され、構成されるインターフェイスであって、
前記通信カードのローカルクロックを制御するのに適する基準信号を前記通信カードに送信する手段と；
前記ローカルクロックを制御するのに適する代替基準信号を前記通信カードに送信する手段と；
前記基準信号及び代替基準信号に接続され、前記基準信号及び代替基準信号の内の一つを選択して、選択された基準信号を供給して前記ローカルクロックを制御するスイッチを制御する手段と；
を組み合わせたインターフェイス。
【請求項９】
通信装置に使用される冗長クロックシステムであって、
複数の通信カード用の基準信号を供給するクロックソースと；
前記クロックソースに接続され、前記複数の通信カード用の代替基準信号を供給する代替クロックソースと；
を組み合わせた形で備え、
前記複数の通信カードのそれぞれは前記基準信号及び前記代替基準信号の内の一つに選択的に接続され、
前記複数の通信カードのそれぞれは、前記基準信号及び前記冗長基準信号の内の前記一つを基準とし、前記複数の通信カードのそれぞれが提供する機能に対応する周波数で、一つ以上のクロック信号を供給するクロック発生器を含み、そして
前記複数の通信カードはそれぞれ、前記基準信号及び前記冗長基準信号の内の一つの障害が検出されると、前記基準信号及び前記冗長基準信号の内の正常な方の一つとの接続を行なうように配置される、冗長クロックシステム。
【請求項１０】
冗長基準信号で動作して通信サービスを提供すべく配置される通信リソースであって、
第１基準信号及び第２基準信号を受信する手段と；
前記第１基準信号及び前記第２基準信号が有効であるかどうかを判断し、そして前記第１基準信号及び前記第２基準信号のうちの有効な方の一つを選択して、選択された基準信号を供給する手段と；
前記選択された基準信号に接続され、かつ制御されて、クロック信号を生成して前記通信リソースがクロック信号を使用できるようにするクロック発生器と；
を組み合わせた形で備える、通信リソース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して通信システムに関し、特にそのようなシステムの構成要素内の冗長クロックを供給し、使用する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信システムの基地局は公知である。基地局はシステムが正しい性能を有するためには非常に重要であるので、通信サービスの通信事業者またはシステムオペレータ、またはプロバイダは、これらの基地局が高レベルの利用可能性を示すことを要求してきた。従って、これらの局内の中央処理装置またはセントラルスイッチ及びタイミング基準またはタイミングクロックのような重要な性能または機能の多くは往々にして冗長となる。セントラルクロックまたはセントラル基準のような冗長機能を有する基地局は通常、冗長クロックまたは冗長機能に切り替える機能を含む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
無線周波数トランシーバカード及びベースバンド処理カードのような非常に多くの通信リソースまたは通信カードを有し、基地局の一部である各無線チャネルにおいてこれらのリソースの或る部分または全てが繰り返される複雑基地局においては、冗長クロックの配信及び特に一つのクロックから別のクロックへの切替えは、特にそれぞれのカードが同期または位相整合を維持する必要がある場合に重大な技術的問題となることが判明した。
【０００４】
また現在の市場は、基地局が種々のタイプのシステム、例えばアナログＣＤＭＡスペクトラム拡散システムまたは統合レガシーシステム及び現在展開中のシステムを操作するのに適することを要求している。通信カードまたは通信リソースが、種々のシステムのために、単一のクロック信号を効率的にオフにすべく設計することは多くの場合困難である。
【０００５】
必要なのは、これらの問題及び他の問題に対処することができる冗長クロックの方法及び装置であり、これらの方法及び装置は以下の議論によってより明らかとなると考える。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
概して本開示は通信システムに関し、特に通信ユニット、または特に通信ユニット内で操作を行なう通信ユニットユーザに対して高可用性のサービスを保証する、冗長クロックシステムのような冗長システムを利用するシステム内の装置に関するものである。特に、基地局または基地サイトのようなインフラストラクチャ装置の内部の冗長基準信号を供給し、使用し、そして管理する方法及び装置として具現化される種々の本発明のコンセプト及び原理について議論する。特に注目する通信システムはＩＳ−９５（ＣＤＭＡ），ＧＳＭ，ＧＰＲＳ等、及びＥｎｈａｎｃｅｄ  Ｄａｔａ  ｒａｔｅ  ＧＳＭ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＥＤＧＥ）システム、広帯域ＣＤＭＡまたはＵＭＴＳ，３Ｇ等のような計画中、開発中または展開中のシステムである。現在の市場では、他のことはともかく経済性の観点から、一つの基地サイトまたは基地局が、複数のこれらのエアインターフェイスによるサービスを提供する必要がある。例えば、通信事業者またはサービスプロバイダがレガシーシステムを有し、そして次世代システムを展開中である場合には、通信事業者はレガシーシステム及び新規システムを共に操作する一つの基地サイトまたは基地局に注目する。
【０００７】
さらに以下に議論するように、種々の本発明の原理及びこれらの原理の組み合わせが利点を生じる形で用いて、基本的に冗長基準信号とローカルクロック信号とを、これらの原理またはこれらの原理の等価物を利用するという前提の下に切り離す。このようにすれば
、通常はクロック信号が直接複数のソースからクロックユーザに配信される既知のシステムに関連する種々の問題を解決することが示される。この場合クロックユーザとしては通信カードまたはリソースまたはペイロードなどが挙げられ、これらは、カードグループとの、またはカードグループ間の同期を維持しながら一つのクロックから別のクロックへの切替及び結果としての過渡現象の問題点が軽減される。今までに相当な努力及びコストが、このような問題に対処するために注がれて最低限の成果を挙げてきた。本明細書で議論するコンセプト及び原理を使用することにより、種々のカードは基地局内でそれらのそれぞれのタスクに一層適した種々のローカルクロックを有することができ、さらに必要であればリソースバランスまたはカードバランスに整合する状態を維持することもできる。
【０００８】
本開示は、本発明に従って種々の実施形態を構成及び使用する最良のモードを実施可能な形でさらに説明するために以下に示される。本開示はさらに、本発明の原理及びその利点に対する理解及び評価を深めるために示されるものであり、決して本発明を限定するために示されるのではない。本発明は添付の請求項によってのみ定義され、これらの請求項には本出願の係属中になされる全ての補正及びこれらの開示される請求項の全ての等価物が含まれる。
【０００９】
第１及び第２、頂部及び底部、代わりの、別の、他の、などのような関係を示す用語があるとすればそれらは、一つの構成要素または作用を別の構成要素または作用から区別するためにのみ使用し、必ずしもそのような構成要素または作用の間の実際のそのような関係または順序を必要とする、または意味するものではない。本発明の機能の殆どと、本発明の原理の多くはソフトウェアプログラムまたはソフトウェア命令によって、またはそれらの中で最良の形で実現することができる。当業者であれば、例えば利用可能な時間、現技術、及び経済性の観点から、相当な努力が必要で、多くの設計選択がなされる問題も、本明細書が開示するコンセプト及び原理による示唆がなされた際は、容易にそのようなソフトウェア命令またはソフトウェアプログラムを最小限の試行錯誤により生成することができるものと考えられる。また、論理ベース及び他のハードウェアベースの機能の多くの好適な実施形態は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙｓ：ＦＰＧＡ）としてパッケージ化されたプログラマブルロジックアレイのようなセミカスタム集積回路である。当業者は、相当な努力及び設計選択をなさねばならないが、本発明によって、過度な努力をしなくてもそのようなハードウェアを実現することができるであろう。従って、そのようなソフトウェア及びハードウェアについてのさらなる議論は、簡潔性の観点及び本発明による原理及びコンセプトを不明瞭にするいかなるリスクをも最小化する観点から制限される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明による、通信カードまたは通信リソースに接続される冗長クロックシステムまたは基準システムの好適な実施形態のブロック図を簡易化した形で示している。図１に関する議論は、幾つかの共通言語を示すのに役立つだけでなく、本冗長クロックシステムの問題及び制約の幾つかと、本発明による原理及びコンセプトにより想定され、可能になるオポチュニティ（情報化によるビジネスチャンス）及び利点の幾つかを理解するのに役立つものと考えられる。ここで議論する原理及びコンセプトは広く応用されるものと考えられるが、我々の議論は大部分が基地局内の用途、好ましくは移動体無線通信システムまたは移動体に類似する無線通信システムに好適に使用される用途に向けられる。
【００１１】
上述したこれらの基地局は多くのシステム及びサブシステムにより非常に複雑となり、これらのシステムの幾つかは無線通信リンクを確立し維持するために動作する一方で、他のシステムはテスト及び診断、有線通信、トラフィック統計、課金情報、スイッチングなどのために配置される。通信リンクをサポートする基地サイトにおいては、２つ以上のカードまたはリソース或いはペイロードが必要となる。種々の技術に基づいて無線通信リン
クをサポートする局またはサイトにおいては、種々のカードまたはペイロードが必要となる。通常の局は何十ものこれらのペイロードカードまたはリソースを有し、これらの内の幾つかは他と同期する必要がある。我々は図１に示す例示としての冗長クロック法または基準信号法に注目する。
【００１２】
図１は、基地サイトまたは基地局のような通信装置に使用される冗長クロックシステム１００を簡易化した形で示している。クロックシステムは、基準信号をインターフェイス１０９、特に１２１及び１２３を介して通信カード１０５，１０７のような複数の通信カードに供給するクロックソースまたは基準ソース１０１と、図示のように基準ソース１０１に１０２を介して接続され、代替基準信号をインターフェイス１０９、特に１２５及び１２７を介して複数の通信カード１０５，１０７に供給する代替クロックソースまたは代替基準ソース１０３と、を含む。ここで、基準信号及び代替基準信号は好適な形でポイント接続を介して供給されて、図示しない通信カードがさらに１２１，１２５，１２３，１２７のようなリンクを必要とするようになる。好適には、これらの基準信号は以下に詳細に記載する２０ＭＨｚ信号を含む。これらの基準信号は冗長であり、ほとんど同じで、ほぼ同期している（好適な形として８０ナノ秒よりも小さい）ことを意味する。これらの基準ソース及び代替基準ソース（一括して基準ソースと呼ぶ）は好適な形としては第１及び第２インターフェイスやスイッチングのボード（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ａｎｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  Ｂｏａｒｄ：ＩＳＢ）の一部である。各基準ソースは発振器及び位相同期ループ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ：ＰＬＬ）１１１，１１７を含む。発振器は既知の技術であり、好適には高安定１０ＭＨｚオーブン発振器、または温度制御環境下の１０ＭＨｚでＰＬＬとともに公知の技術を使用して動作して２０ＭＨｚ信号を基準生成機能１１５，１１９に供給する発振器である。
【００１３】
発振器は、グローバルポジショニングシステム（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ：ＧＰＳ）信号またはＵＴＣ信号１１３のような外部基準に接続することができる。これらの発振器は、１秒当たり１回のパルスを生成するカウンタの出力からの信号を通して１０２で同期し、そしてこのパルスは公知のように、代替基準ソースを使用してカウンタまたは他のレジスタを駆動して既知の状態に至らしめることにより、発振器１１１，１１７を毎秒１回のペースで同期させる。基準発生器１１５，１１９は種々のデータを基地局内の公知の中央演算装置、有線トランシーバなど（図示せず）のような他のロケーションまたはソースから受け取り、そして基準信号（図３〜７を参照して以下に議論する信号構造及び信号コンテンツ）を供給または生成のみならず受信するとともに、それぞれの信号をバッファリングし、そしてこれらの信号間の絶縁を確保して、例えばカードケージのコネクタまたはバックプレーンの障害に起因して生じる１２１のようなポイントツーポイント接続のインターフェイス１０９の障害により１２３のような別のポイントツーポイント接続に影響しないようにする。
【００１４】
複数の通信カード１０５，１０７の各々は図示のように基準信号及び代替基準信号に接続されるが、どの時点においてもこれらの基準信号の内の一つにマルチプレクサまたはスイッチ１２９，１４９によりそれぞれ選択的に接続される。複数の通信カード１０５，１０７の各々はクロック発生器１３１，１５１をそれぞれ含み、このクロック発生器は制御入力１３０，１５０を介して基準信号及び冗長基準信号の内の一つに選択的に接続される、または基準信号及び冗長基準信号の内の一つの基準とする。クロック発生器は発振器１３５，１５５または電圧制御発振器（ＶＣＯ）をそれぞれ備えるＰＬＬ１３３，１５３を含み、そして複数の通信カードの各々が供給する機能に対応する周波数の一つ以上のクロック信号１３７，１５７を供給する。これらの周波数は、通信カード及びその特定の機能または要件だけでなく正しい発振器ＶＣＯに依存する形で１ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ超に亘って変化する。この結果、クロック発生器またはローカルボードクロック、特にクロック信号１３７，１５７は既知の位相関係を維持する、またはスイッチ１２９，１４９が選択す
るいずれの１２１，１２５，１２３，１２７においても基準信号に同期する。ローカルクロック或いはボードクロックまたはクロック発生器はこのようにして、基準信号であるというよりも基準信号により制御、または導かれる、または操作されるので、基準信号からある程度独立している。これは、現在の、または現時点の基準信号の障害が生じたときに、クロック発生器がクロック信号を、冗長基準信号への切り替えが行なわれるのに十分な期間に亘って供給し続けながら自由に動作することができる点で有利である。
【００１５】
複数の通信カードはそれぞれ、クロック発生器に現時点で接続されている基準信号及び冗長基準信号の内の一つに障害が生じたときに、基準信号または冗長基準信号の内の正常なままの一つと接続を行なうように配置される。要求はされないが、実際に基準ソースの内の一つ、例えば１０１がマスター基準ソースであり、１０３が代替のソースであり、そして全ての通信カードに障害が検出されるまでマスター基準ソースに接続される。障害が生じると、その障害はそれに対応する全てのカードまたはリソースに波及し、そして障害に遭遇した各カードはそのカード位置のハードウェア制御の下に、そのカード位置でバックアップまたは冗長基準発振器へ切り替える。ソフトウェア制御の下の中央演算装置にはこの後に負荷がかかることになるが、この場合全てのカードは、通知された障害が復旧するとマスター基準信号により再び動作することが保証される。このように、本発明の冗長基準システムまたは冗長クロックシステムの別の利点は、異なる通信カードが異なる基準信号により動作し、そして異なる時間に代替基準信号に切り替えられて、そして各カードの実行すべき課題を実行するために十分な程度に互いに同期し続けるだけでなく、必要に応じて相互にやり取りを行なうことができることである。
【００１６】
さらに通信カード１０５，１０７には同期ロジック循環ＦＩＦＯバッファ１３９，１５９が含まれる。このロジック循環ＦＩＦＯバッファ、好適には２４０ナノ秒バッファにより、トランシーバカード及びベースバンド処理カードまたはテスト診断カードのような同期を維持する必要のあるカードはベースバンドバス１４１を介して同期することができる。以下にさらに議論するように、このロジックは、基準信号または選択基準信号からの派生信号または位相基準を利用して内部通信カード信号内に同期信号を含み、そして２４０ナノ秒循環ＦＩＦＯバッファは、基準信号障害が検出され、そして基準信号切り替えが生じるときに生じ得る同期状態の内の最悪の状態に十分に対処できる。これにより、受信側通信カードはローカルデータを他の通信カードから受信するデータに同期させる、または再整合させることができる。
【００１７】
図２は図１の通信カードの一部の好適な実施形態の詳細なブロック図を示している。描かれているのは通信カード２００の特に関連する部分であり、冗長基準クロックシステムを使用するように配置され、構成されている。このカードは基準信号１２１との接続を行なう手段と、代替基準信号１２５との接続を行なう手段とを含み、各手段は上述のようにインターフェイス１０９から抽出できるものであり、そしてインターフェイス１０９の一部として利用できる。基準信号１２１は２０１で２０ＭＨｚ基準波形を含み、この信号は入力分周器２０３及び抽出ロジック２０５のクロック入力に接続される。同様に、代替基準信号１２５は２１１で上述の基準波形と同じ２０ＭＨｚ基準波形を含み、この信号は入力分周器２１３及び代替抽出ロジック２１５のクロック入力に接続される。基準信号１２１はさらに、２０ＭＨｚデータフレームパルス信号（４０メガビットレート）２０７を含むことが好ましく、この信号は抽出ロジック２０５に接続され、そして基準波形２０１に対応する。代替基準信号１２５はさらに、２０ＭＨｚ代替データフレームパルス信号（４０メガビットレート）２１７を含むことが好ましく、この信号は抽出ロジック２１５に接続され、そして代替基準波形２１１に対応する。
【００１８】
データフレームパルス信号及び代替データフレームパルス信号は、全てが正しく機能し、かつこれらの２つの信号が互いにほぼ完全に同期し、そしてそれぞれ該当する基準波形
がある場合に厳密な複製となる。さらに以下に議論するように、データフレームパルス信号及び代替データフレームパルス信号は、基準信号及び代替基準信号がそれぞれデータフレームパルス信号及び代替データフレームパルス信号に位相整合する状態を維持するのに適する。データフレームパルス信号はデータ及びフレームパルス信号を含み、これらを互いに混合することによりデータフレームパルス信号を形成する。このデータ信号は好適な形では、レガシー回路交換携帯電話システム用の回路交換データとなる。特定の通信カードまたは通信リソースまたは通信ペイロードがこのデータを必要としない場合、このデータはポイントツーポイントリンクに含まれない、または含まれるとしても無視される、のいずれかである。フレームパルス信号は、以下にさらに詳細に示すように、基準位相またはタイミング基準、または情報、追加の時間基準、及びリセット信号を含む。
【００１９】
抽出ロジック２０５，２１５はフレームパルス信号を、特に同期フィールドまたは同期フレームを含むデータフレームパルス信号から回収し、そして特に基準位相をフレームパルス信号から回収してこれを分周リセットロジック２０９，２１９に転送し、そしてこれをロジックが使用して該当する入力分周器を既知の値に１２５マイクロ秒に１回または複数回の頻度で設定する。この操作は、受信した、またはパス或いはインターフェイス１０９の基準信号に誘起された全ての過渡パルスを、通信カード２００に対するクロックソースまたは基準ソース１０１から除去するので、基準信号の正しい位相整合を可能または保証する。このようにして、抽出ロジック２０５は基準位相をフレームパルス信号から回収する。同様に、代替抽出ロジック２１５は代替基準位相を代替フレームパルス信号から回収する。この代替基準位相は分周リセットロジック２１９に接続され、そして入力分周器２１３を設定するために使用されて代替基準信号の位相整合を可能にする。
【００２０】
抽出ロジックはさらに、追加の時間基準をフレームパルス信号、特に同期フレームまたは同期フィールドから回収するように動作し、そして代替抽出ロジックはさらに、追加の代替時間基準を代替フレームパルス信号、または代替フレームパルス信号の一部である同期フィールドから回収するように動作する。好適な形で、最大６つまでの追加の時間基準（６．２秒、１秒、及び４つの設定可変の基準）及び追加の代替時間基準が回収される。これらの追加の時間基準は位相整合に利用できる、または通信カードのローカル時間基準をインターフェイス１０９または基地サイト用のデータフレーム信号２０７からのこれらの時間基準に全体として同期させるために利用できる。もしあるとすれば、これらの時間基準のいずれを使用するかは、通信カードの特定の機能に依存する。
【００２１】
通信カードは同期ロジック２６１として示される手段１３９及び循環ＦＩＦＯバッファ２６３を含むことが好ましく、ＦＩＦＯバッファは信号がベースバンドバス１４１で完全に同期する状態にして別の通信カードとの通信を容易にし、そして別の通信カードとの同期を維持する。循環ＦＩＦＯバッファ２６３はベースバンドバス信号の十分長い部分（好適には２４０ナノ秒）を保存して他の通信カードとの同期を保証する。時間基準の内の一つ、特に８０ミリ秒基準、好適にはＣ１（図５及びそれに関する議論を参照）を同期ロジック２６１及び循環ＦＩＦＯバッファ１３９が位相基準として使用して異常発生時には必ず、完全に同期している信号を別の通信カードに供給し、そしてそのカードとの同期またはデータ整合を維持する。
【００２２】
また、抽出ロジック２０５はさらにリセット信号２０６を回収し、そして代替抽出ロジック２１５はさらに代替リセット信号２１６を回収してハードリセットを通信カードの一つ以上の機能に供給する際に使用する。通常、このリセット信号は或るレガシー機器またはレガシー機能が必要とする、またはそれらに有用であり、ここではこれ以上議論しない。それぞれの抽出ロジック２０５，２１５が回収する基準位相、追加の時間基準及びフレームパルスは時間基準及びフレームパルスマルチプレクサ２２０またはスイッチに接続される。
【００２３】
基準信号及び代替基準信号はそれぞれ入力分周器２０３，２１３によってスイッチ１２９または基準マルチプレクサ、及びモニター２２１，２２３またはクロックアラームロジックに接続される。このスイッチは既知の技術を使用して基準信号及び代替基準信号の内の一つを分周器からの出力として選択して選択基準信号を２２４を通して供給する。分周器は通信カードの要件に依存する形で、基準信号の好適な２０ＭＨｚ周波数を分周器に入力２２２を通して書き込まれる分周比で分周して、低いＫＨｚ範囲、例えば２〜１０ＫＨｚの周波数とする。モニター２２１は分周器２０３からの基準信号をモニターして基準ステータスを２２７を通して供給し、そして代替モニターは分周器２１３からの代替基準信号をモニターして代替基準ステータスを２２９を通して供給する。基本的にモニターは、既知の技術を使用して、それぞれの基準信号が利用することができ、正しい周波数に近いことを証明するが、ステータスまたはアラーム信号を２２７及び２２９を通して供給する動作までは行なわない。
【００２４】
基準状態及び代替基準状態はそれぞれ制御ロジック２３１，２３３によってスイッチに接続され、そしてこれらの状態を使用して基準信号及び代替基準信号の内の正しくない方から正しい方に切り替える、またはスイッチして、正しいバージョンの選択基準信号を供給し続ける。基準状態及び代替基準状態は、ハードウェアベースの機能またはソフトウェアベースの機能のいずれかを使用してスイッチに接続することができる。基本的に、状態情報またはその派生物を直接スイッチ１２９に接続し、そして使用してスイッチ１２９を制御し、またバス１３０を通してスイッチ２２０に接続し、そして使用してスイッチ２２０をハードウェアベースの手法により制御する。別の構成として、状態情報はバスによって、基地局内のボード固有の、または別のボード上のプロセッサに接続され、そしてプロセッサからの指示によりソフトウェアベースの手法によりスイッチ１２９及び２２０を制御する。先に述べたように、通信カード及び他の全ての構成要素は通常、基準信号により動作し、そして異常が検出されると代替基準信号に切り替える。
【００２５】
２２４でのこの選択基準信号はクロック発生器１３１に位相比較器２２５への入力の一つとして接続される。クロック発生器は好適には正しく配置された位相同期ループ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ：ＰＬＬ）であり、このＰＬＬは選択基準信号に誘導される、またはこの信号の指示を受けることにより選択基準信号に対応する周波数の一つ以上のクロック信号１３７またはローカルボードクロック信号を供給し、この場合一つ以上のクロック信号はさらに機能、例えば通信カードが提供するＣＤＭＡモデムに対応し、このＣＤＭＡモデムは、ＩＳ−９５ＣＤＭＡの１９．６６０８ＭＨｚクロック及びＵＭＴＳまたは広帯域ＣＤＭＡの６１．４４ＭＨｚクロックを必要とする。位相比較器２２５への他の入力は電圧制御発振器（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：ＶＣＯ）２３５からのもので、分周器２３７により分周されており、この分周は入力２３９を通して書き込まれる、または制御される。ＶＣＯ２３５の出力はローカルボードクロックまたはそのようなクロックの基準となるものである。基本的に、分周器２０３，２１３及び分周器２３７の分周比を選択することにより、ローカルボードクロックの周波数を設定することができる。ＶＣＯ周波数は公知の如く、分周器２０３の分周比で除した結果得られる基準信号の周波数２０ＭＨｚである、または分周器２３７の分周比を２２４を通して乗じた結果得られる選択基準信号の周波数である。
【００２６】
クロック信号１３７は分周器２４１，２４３，２４５及び２４７にも接続され、これらの分周器はクロック信号を分周して、そこからそれぞれ出力時間基準１  ２４２信号、時間基準２  ２４４信号、時間基準３  ２４６信号、及び時間基準４  ２４８信号を供給する。これらは同じ時間基準、または抽出ロジックが回収して既にローカルボードクロックに変換されているが依然として回収時間基準に同期している６つの考えられる時間基準の内の４つである。検査機能及び整合機能２４９は同様な方法で動作してモニターを行ない
、そして上述した分周器リセット機能が動作してこれらの分周器を、２５１で一括して示すロジックが設定する既知の値にまで正しい時間に駆動する。このロジックは、フレームパルス及びローカルクロック１３７を使用して動作してスイッチ２２０からの追加の時間基準をクロック信号に従ってロジックを通して測定することにより、クロック信号から生成されるこれらの基準を回収時間基準に同期させる。
【００２７】
図３は、図１のシステムに使用する基準信号１２１の好適な実施形態の一部を代表的な形で示している。特に、基準波形２０１及びデータフレームパルス信号２０７を受信データ信号３０１と一緒に示している。上述のように、基準信号２０１は２０ＭＨｚ波形であり、この波形はクロックソース１０１または基準生成ユニット１１５が供給する。データフレームパルス信号はデータ３０３及びフレームパルス３０５が交互に繰り返されるビットであり、この場合フレームパルスは基準信号の立ち下りエッジ３０７で有効となり、データは基準信号の立ち上がりエッジ３０９で有効となる。データビットとして示される情報はデータ、またはそうでないとしても同期ビットのいずれかとすることができる。フレームパルスがハイの場合後続のビットはデータであり、このパルスがローの場合後続のビットは同期ビットである。受信データ信号３０１の受信データビットレートはデータフレームパルスのビットレートの半分である。ここで、通常回路交換データを利用するレガシー機器のみがデータフレームパルス信号または受信データ信号付きの送信データを含むことになることに注目されたい。データストリームまたは同期ビットストリームの連続ビットは調整されて図４及び図５にそれぞれ示すように複数のフィールドまたはフレームとなる。
【００２８】
要約すると、データフレームパルス信号は複数のフレームまたはスーパーフレームに分解され、この場合これらのフレームは８ＫＨｚレート、または１２５マイクロ秒に１回の頻度、または２５００フレームパルスビット及び２５００データビットに１回の頻度で生じる。これらのフレームは１３８個の１８ビットデータフィールドまたはフレーム及び１個の１６ビット同期フィールドまたはフレームから構成され、これらのフィールドまたはフレームは２０ＭＨｚレートでクロック出力される。転送中のデータは回路交換データであることが好ましく、このデータは通信事業者またはサービスプロバイダから供給され、最大１６．３８４ＭＨｚのネットワーククロックレートで利用できる。これにより、１６．３８４ＭＨｚのネットワーククロックレートでクロック入力される２０４８ビットのデータを２０ＭＨｚクロックまたは信号２０１の基準レートでクロック出力することができる。図４は、図３のデータフレームパルス信号のデータフィールド４００及びデータフィールドまたはデータフレームのビット割当てを示している。Ｐまたはプレゼント（ｐｒｅｓｅｎｔ）ビット４０１は、このデータフィールドのデータが有効かどうかを示す。“１”の場合に有効となり、データが無いことを示す“０”の場合に無効となる。Ｐビットが“０”に設定されると、ネットワークフレームパルスビット、ＮＦＰ４０３は“１”に設定され、そしてデータビットＤ０〜Ｄ１５  ４０５は１６進数の００ＦＦに設定される。概して、ネットワークデータが１６．３８４ＭＨｚレートで有効の場合、１２８個のデータフィールドは２０４８ビットのデータ（１２８ｘ１６＝２０４８）を含み、１０個のデータフィールドは空き状態となる。ＮＦＰビットが“０”に設定されると、次のネットワークデータフレームまたはスーパーフレームが始まることをネットワーククロックレートに基づいて表示する。ネットワーククロックレート及び基準信号クロックレートは変わるので、ＮＦＰビットは１２５マイクロ秒フレームまたはスーパーフレーム内でフローティングとなる。Ｐビットの表示により有効となっているとき、１６ビットのデータＤ０〜Ｄ１５は、Ｄ０が最初のビット、Ｄ１５が最後のビットとして送信される。
【００２９】
同期フィールド５００またはフレームは各１２５マイクロ秒フレームまたはスーパーフレームの開始の部分である。図５は、図３のデータフレームパルス信号の同期フィールドまたはフレームのビット割当てを示している。第１同期フィールドビットは、“０”に設
定される第１フレームパルスの後に来て利用可能となる。後続に追加される１５フレームパルスも“０”に設定すると、同期フィールドの残りの１５ビットが設定される。最初の７ビットＦ０〜Ｆ６  ５０１は後で使用するために現時点で確保され、“１”に設定される。Ｃ０〜Ｃ３  ５０３、すなわちビット８〜１１は設定可能なビットであり、これらのビットを追加の時間基準として使用し、この場合これらの時間基準は１２５マイクロ秒の複数倍の追加の時間基準を示す。許容値は２５０マイクロ秒から最大３２．７６８秒までの範囲の値となる。これらのビットＣ０〜Ｃ３のいずれかの“０”は、フレームパルスの次のローからハイへの遷移（次の１２５マイクロ秒フレームまたはスーパーフレームの始め）に続く２０ＭＨｚクロックまたは基準信号の立ち上がりエッジがその時間基準に割り当てられるフレームパルスであることを示し、このフレームパルスは図７に示すように、好適にはソフトウェアにより割り当てられる。６Ｓ  ５０５ビット及び１Ｓ  ５０７ビットは追加の時間基準であり、それぞれ６．１２秒基準及び１秒基準を指定する。これらのビット位置の“０”は、フレームパルスの次のローからハイへの遷移（次の１２５マイクロ秒フレームの始め）の後のクロック信号の立ち上がりエッジが該当する時間基準ティック７０１またはパルスフレームであることを示す。Ｒ＋ビット及びＲ−ビット５０９はリセットがリクエストされる時間を示す。Ｒ＋が“１”に設定され、Ｒ−が“０”に設定されると、リセットがリクエストされ、そしてＲ＋が“０”に設定され、Ｒ−が“１”に設定されると、リセットは通知されない。１６番目のビットは常に“０”に設定される。ここで、１２１，１２３，１２５，１２７などのような信号は基準信号ソースから種々の通信カードへのポイントツーポイント接続であるので、Ｃ０〜Ｃ３  ５０３及びＲ＋及びＲ−  ５０９のような同期フィールドのビットは異なるリンクに対して異なる値を採ることができ、それにより例えば一の通信カードをリセットして別の通信カードはリセットしない。
【００３０】
図６は図３のデータフレーム信号２０７及び受信データ信号３０１のデータフィールド及び同期フィールドの一部の概略を示している。図示のように、１３８番目の１８ビットデータフィールド６０１（一の１２５マイクロ秒フレームまたはスーパーフレームの終わり）の後に１６ビット同期フィールド６０３（次の１２５マイクロ秒フレームまたはスーパーフレームの開始を示す）が続き、そしてその後に送信リンクまたは送信パスのデータフィールド１〜１３８が続く。受信データは通信カードからＩＳＢに送信される際に、送信データを一データフィールド分遅らせる。特に、１８ビットの１３７番目のフィールド６０５は、１３８番目の送信データフィールドがＩＳＢから通信カードに送信されているのと同時にＩＳＢに送信されている。同期フィールド６０３に対応する１６ビットフィールド６０７は使用されず、そして１６進数の値ＡＡＡＡに設定される。
【００３１】
図７は図３の信号の一部に示した時間基準１０７または位相基準を示している。特に、フレームパルスビット７０３は“０”として示され、この“０”により後続のビットが同期ビット、特に同期１５  ７０５及び同期１６  ７０７であることを示す。その後、フレームパルスビット７０９は“１”に設定され、この“１”により次の１２５マイクロ秒フレームまたはスーパーフレームが始まることと、これらのフレームパルスに続くビットがデータビットであることを示し、特に、時間または位相基準７０１またはティックを有する第１データフィールドの第１及び第２データビット７１１，７１３は上の議論に示したように、第１の正フレームパルスに続く２０ＭＨｚ基準クロックの立ち上がりエッジである。この時間基準または位相基準は１秒当たり８０００回のレートで生じ、そしてビットＣ０〜Ｃ３，６Ｓ及び１Ｓのステータスにより位相基準が６．１２秒基準または１秒基準または他の設定可能な時間基準に対応する時間基準でもあるかどうかを判断することができることに注目されたい。
【００３２】
図１の冗長クロックまたは基準信号システム及びインターフェイス、及びインターフェイス１０９からの冗長基準信号を使用する図２の通信カードまたはリソースまたはペイロ
ードに関する上述の詳細な議論だけでなく、図３〜図７の好適な基準信号及びこれらの図に含まれるコンセプト及び原理に関する詳細な議論を以下に総括する。ここまでに示してきたのは、通信カードとの接続を行ない、そして冗長基準クロックを供給するように配置し、構成したインターフェイスである。このインターフェイスは、基準信号を通信カードまたはリソースに送信する手段、通信カードのローカルクロックを制御するのに適した基準信号、及びローカルクロックを制御するのに適した代替基準信号を通信カードに送信する手段、及び基準信号及び代替基準信号に接続され、基準信号及び代替基準信号の内の一つを選択して選択基準信号を供給してクロックを制御するスイッチを制御する手段を含む。
【００３３】
このインターフェイスはさらに、基準信号に対応するフレームパルス信号を通信カードに送信する手段及び代替基準信号に対応する代替フレームパルス信号を通信カードに送信する手段を含むことが好ましく、この場合フレームパルス信号及び代替フレームパルス信号は、基準信号及び代替基準信号がそれぞれフレームパルス信号及び代替フレームパルス信号に位相整合する状態を維持するのに適する。フレームパルス信号は基準位相を含んで基準信号の位相整合を実現することが好ましく、そして代替フレームパルス信号は代替基準位相を含んで代替基準信号の位相整合を実現することが好ましい。
【００３４】
フレームパルス信号はさらに、一つ以上の追加の時間基準を含むことが好ましく、そして代替フレームパルス信号は一つ以上の追加の代替時間基準を含むことが好ましく、この場合追加の時間基準及び追加の代替時間基準は通信カードのローカル時間基準を位相整合させるのに適する。フレームパルス信号はまたリセット信号を含むことが好ましく、そして代替フレームパルス信号はさらに代替リセット信号を含むことが好ましく、この場合リセット信号及び代替リセット信号はハードリセットを通信カードの一つ以上の機能に供給する際に使用するのに適する。
【００３５】
受信カードまたはリソースが回路交換データを処理する一の実施形態においては、フレームパルス信号及び代替フレームパルス信号をそれぞれデータ及び代替データと混合してデータフレーム信号及び代替データフレーム信号とする。データフレーム信号及び代替データフレーム信号は、データフレームまたはフィールドを第１フレームまたはフィールドレート、特に１秒当たり１．１０４メガフレームの割合で、そして同期フレームを第２フレームレート、特に１秒当たり８，０００フレームまたはフィールドの割合で含む。同期フレームは位相基準、リセット信号、及び複数の時間基準信号の内の一つ以上を含む。
【００３６】
我々の総括を継続し、上に議論したインターフェイスと接続されるように配置されるカード、ボード、またはペイロードに目を向けながら、我々は冗長基準信号で動作して通信サービスを提供するように配置される通信リソースまたはカードを開示してきた。このリソースは第１基準信号及び第２基準信号を受信する手段、及び第１基準信号及び第２基準信号が有効であるかどうかを判断し、そして第１基準信号及び第２基準信号の内の有効な方を選択して選択基準信号を供給する手段を含む。このリソースまたはカードはさらにクロック発生器を含み、このクロック発生器は選択基準信号に接続され、かつ選択基準信号により制御または導かれてクロック信号を生成して通信リソースがクロック信号を使用できるようにする。
【００３７】
通信リソースはさらに、第１基準信号に対応する第１フレームパルス信号を受信する手段及び第２基準信号に対応する第２フレームパルス信号を受信する手段を含み、この場合第１フレームパルス信号及び第２フレームパルス信号は、第１基準信号及び第２基準信号がそれぞれ第１フレームパルス信号及び第２フレームパルス信号に位相整合する状態を維持するのに適する。一の実施形態においては、第１フレームパルス信号及び第２フレームパルス信号をそれぞれ第１データ及び第２データと混合して第１データフレーム信号及び
第２データフレーム信号とする。我々の議論が基準信号及び第２または代替基準信号に関わるものであったが、同じ原理を多くの基準信号に適用することができることに注目されたい。冗長クロックシステムを提供する上に議論した本発明の手法について今まで記載したように、個々の通信カードまたはリソースはクロックに依存しない度合いが先行技術システムよりも大きく、基準ソースを単独で切り替え、そして基準ソースを単独で利用し、かつカード間の相互動作を可能にするように同期を維持し続けることができる。
【００３８】
上に議論したプロセス及びそのプロセスに関する本発明の原理は、切替え中の過渡パルスのような先行技術による冗長クロックシステムがもたらす問題、または多種多様なシステム技術の多種多様なタスクを同じクロックで実行しようとする際の問題を解決するために考案され、そして解決するものである。使用する原理の内の一つは、システム基準信号にローカルクロックとして依存するのではなくローカルクロックに指示を与える信号として依存することによりシステムクロックをローカルボードクロックから切り離すものである。別の原理は、種々のデータを、基準信号に追加の冗長性を持たせたデータフレームパルス信号の種々の基準情報と組み合わせることである。これにより必要となる接続の数を劇的に減らすことができ、またポイントツーポイントの、またはハブからリソースに至るアーキテクチャにおいて相互接続手法が一層実用的なものとなる。
【００３９】
ポイントツーポイントアーキテクチャにおいて冗長クロックシステムを効率的で実用的な態様で簡易化し、かつ実現することができるように、冗長基準システムを提供し、冗長基準システムとの接続を行ない、そして冗長基準システムを利用する方法、システム及び装置の種々の実施形態について議論し、記載してきた。本発明によるこれらの実施形態または他の実施形態は、無線ＷＡＮまたはＰＳＴＮまたはインターネットのようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を提供するために構築される種々の装置に適用できるものと考えられる。本開示は、そのようなシステム、及び特にシステムにより採用され、システムの中に用いられる方法を備える構成要素または装置に拡張することができる。本明細書に開示した本発明の原理及びコンセプトを使用することにより、小さな遅延及び小さなオーバーヘッドの冗長クロックシステム、及びユーザ及びプロバイダなどにとって特典となるサービスの可用性を改善するこのような冗長クロックを維持し、そしてこのような冗長クロックを切り替える手順を可能にする、または実現することができる。
【００４０】
本開示は、本発明に従って種々の実施形態を構築し、そして使用する方法について説明するためのものであり、本発明の真の、意図した、公正な技術範囲及び技術思想を制限するためのものではない。本発明は、この特許出願の係属中に為される補正の可能性はあるものの添付の請求項及びこれらの請求項の全ての等価物によってのみ定義される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
以下に示す図面は、個々の図面を通じて同様の参照番号は同じ、または機能的に類似する構成要素を指し、そして以下に示す詳細な記載と共に本明細書に組み入れられ、そして本明細書の一部を構成することにより、さらに種々の実施形態を示し、そして全て本発明による種々の原理及び利点を説明するために役立つものである。
【図１】本発明による通信カードに接続される冗長クロックシステムの好適な実施形態の簡易化した代表的なブロック図。
【図２】本発明による図１の通信カードの一部の好適な実施形態のブロック図。
【図３】本発明による図１のシステムに使用する基準信号の好適な実施形態の一部の代表的な図。
【図４】図３の信号におけるデータフィールドビット割当て図。
【図５】図３の信号における同期フィールドビット割当て図。
【図６】図３の信号におけるデータフィールド及び同期フィールドの概略図。
【図７】図３の信号の一部における位相基準を示す図。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成16年2月2日(2004.2.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冗長基準クロックシステムを使用すべく配置され、構成された通信カードであって、
基準信号との接続を行なう手段と；
代替基準信号との接続を行なう手段と；
であって、該基準信号と代替基準信号とは冗長であることと；
前記基準信号及び前記代替基準信号に接続されて、該基準信号及び代替基準信号の内の一つを選択して、選択された基準信号を供給するスイッチと；
該選択された基準信号に接続されて、該選択された基準信号に対応する複数の周波数で一つ以上のクロック信号を供給するクロック発生器と；
の組み合わせからなり、前記一つ以上のクロック信号はさらに、前記通信カードが供給する機能に対応する、通信カード。
【請求項２】
さらに、前記基準信号に接続され、同基準信号をモニターして基準状態を供給するモニター、及び前記代替基準信号に接続され、同代替基準信号をモニターして代替基準状態を供給する代替モニター、を含む請求項１記載の通信カード。
【請求項３】
さらに、前記基準信号に対応するフレームパルス信号と接続する手段、及び前記代替基準信号に対応する代替フレームパルス信号と接続する手段を含み、該フレームパルス信号及び代替フレームパルス信号は、前記基準信号及び前記代替基準信号がそれぞれ該フレームパルス信号及び該代替フレームパルス信号と位相整合する状態を維持するのに適する請求項１記載の通信カード。
【請求項４】
さらに、基準位相を前記フレームパルス信号から回収して、前記基準信号の位相整合を実現させる抽出ロジックを含み、そしてさらに、代替基準位相を前記代替フレームパルス信号から回収して、前記代替基準信号の位相整合を実現させる代替抽出ロジックを含むことにより、前記クロック信号がそれぞれ前記基準信号及び前記代替基準信号に同期する状態を維持する、請求項３記載の通信カード。
【請求項５】
前記クロック発生器はさらに、前記クロック信号を供給すべく配置された位相同期ループ
を含む請求項１記載の通信カード。
【請求項６】
さらに、信号を完全に同期する状態にして別の通信カードとの通信を容易にする手段を含む請求項１記載の通信カード。
【請求項７】
さらに、前記信号の十分な長さの部分を保存して、前記別の通信カードとの同期を保証するバッファを含む請求項６記載の通信カード。
【請求項８】
通信カードとの接続を行ない、かつ冗長基準クロックを供給すべく配置され、構成されるインターフェイスであって、
前記通信カードのローカルクロックを制御するのに適する基準信号を前記通信カードに送信する手段と；
前記ローカルクロックを制御するのに適する代替基準信号を前記通信カードに送信する手段と；
であって、該基準信号と代替基準信号とは冗長であることと、
前記基準信号及び代替基準信号に接続され、前記基準信号及び代替基準信号の内の一つを選択して、選択された基準信号を供給して前記ローカルクロックを制御するスイッチを制御する手段と；
を組み合わせたインターフェイス。
【請求項９】
通信装置に使用される冗長クロックシステムであって、
複数の通信カード用の基準信号を供給するクロックソースと；
前記クロックソースに接続され、前記複数の通信カード用の冗長基準信号を供給する代替クロックソースと；
を組み合わせた形で備え、
前記複数の通信カードのそれぞれは前記基準信号及び前記冗長基準信号に接続され、
前記複数の通信カードのそれぞれは、前記基準信号及び前記冗長基準信号の内の一つを選択して基準とし、前記複数の通信カードのそれぞれが提供する機能に対応する周波数で、一つ以上のクロック信号を供給するクロック発生器を含み、そして
前記複数の通信カードはそれぞれ、前記基準信号及び前記冗長基準信号の内の一つの障害が検出されると、前記基準信号及び前記冗長基準信号の内の正常な方の一つとの接続を行なうように配置される、冗長クロックシステム。
【請求項１０】
冗長基準信号で動作して通信サービスを提供すべく配置される通信リソースであって、
第１基準信号、及び冗長基準信号である第２基準信号を受信する手段と；
前記第１基準信号及び前記第２基準信号のそれぞれに接続して、前記第１基準信号及び前記第２基準信号が有効であるかどうかを判断し、そして前記第１基準信号及び前記第２基準信号のうちの有効な方の一つを選択して、選択された基準信号を供給する手段と；
前記選択された基準信号に接続され、かつ制御されて、クロック信号を生成して前記通信リソースがクロック信号を使用できるようにするクロック発生器と；を組み合わせた形で備える、通信リソース。
【国際調査報告】
2005533404.tif 000010
2005533404.tif 000011
2005533404.tif 000012