(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力光信号を電気的なデジタル信号に変換する光電気変換器と、
上記デジタル信号の伝送形態を自動的に識別して、信号伝送形態に適合した所定周波数の位相同期クロックを発生するクロック発生手段と、
上記クロック発生手段から出力された位相同期クロックに基づいて、上記デジタル信号のクロックタイミングを再生するタイミング再生回路と、
上記タイミング再生回路から出力されたデジタル信号を波長多重光伝送用の所定波長の光信号に変換する電気光変換器とからなり、
上記クロック発生手段が、
上記位相同期クロックと上記光電気変換器から出力されたデジタル信号との差分信号に応じて周波数制御されたクロック信号を発生する電圧制御発振器と、
上記電圧制御発振器の出力クロックを分周して、上記タイミング再生回路に供給すべき位相同期クロックを発生する第１の分周器と、
上記デジタル信号の伝送形態に対応した周波数の参照クロックを発生する参照クロック生成部と、
上記第１の分周器の分周比と上記参照クロック生成部から出力される参照クロックの周波数を所定周期で次々と変更し、上記第１の分周器の出力クロックの周波数と上記参照クロック生成部から出力される参照クロックの周波数とが所定の一致状態となった時、上記第１の分周器の分周比を固定する自動クロック制御部とを備えたことを特徴とする波長変換器。
【請求項２】
前記参照クロック生成部が、
互いに異なる周波数の基準クロックを出力する複数の発振器と、
前記参照クロックとなるクロックを出力する第２の分周器と、
上記複数の発振器から出力される基準クロックのうちの何れかを選択して、上記第２の分周器に供給する選択器と、
前記第１の分周器から出力されるクロックの周波数と上記第２の分周器から出力される参照クロックの周波数とが所定の一致状態となったとき、クロック固定要求信号を発生する検出部とを有し、
前記自動クロック制御部が、上記複数の発振器から出力される何れかの基準クロックを上記第２の分周器に供給した状態で、上記第１、第２の分周器の分周比を所定の周期で次々と変更し、所定範囲内で予め決められた全ての分周比において上記検出部が上記クロック固定要求信号を発生しなかった場合は、上記選択器によって上記第２の分周器に供給すべき基準クロックを切替えて、上記第１、第２の分周器の分周比の変更を繰り返し、上記検出部が上記クロック固定要求信号を発生した時点で、上記第１の分周器の分周比を固定することを特徴とする請求項１に記載の波長変換器。
【請求項３】
入力光信号を電気的なデジタル信号に変換する光電気変換器と、
上記デジタル信号に応じて位相制御される位相同期発振回路と、
上記位相同期発振回路から出力されるクロック信号に基づいて上記デジタル信号のクロックタイミングを再生するタイミング再生回路と、
上記タイミング再生回路から出力されたデジタル信号を所定波長の光信号に変換する電気光変換器と、
信号伝送形態に対応した周波数の参照クロックを発生する参照クロック生成部と、
上記参照クロック生成部から出力される参照クロックの周波数と上記位相同期発振回路から出力されるクロックの周波数を制御する自動クロック制御部とを備え、
上記位相同期発振回路が、電圧制御発振器と、上記電圧制御発振器から出力されるクロックを分周し、該位相同期発振回路の出力クロック信号として出力する分周比可変の第１の分周器と、上記第１の分周器の出力クロックと上記電気光変換器から出力されるデジタル信号との比較結果に応じて上記電圧制御発振器を制御する位相／周波数比較器とからなり、
上記自動クロック制御部が、上記第１の分周器の分周比を所定周期で次々と変更し、上記参照クロック生成部から出力される参照クロックの周波数と上記第１の分周器から出力されるクロックの周波数とが所定の一致状態となった時点で、上記第１の分周器の分周比の変更を停止することを特徴とする波長変換器。
【請求項４】
前記参照クロック生成部が、信号伝送形態に対応した所定周波数の基準クロックを発生する発振器と、上記基準クロックを分周して前記参照クロックを生成する第２の分周器と、上記第２の分周器から出力される参照クロックの周波数と前記第１の分周器から出力されるクロックの周波数とが所定の誤差範囲内で一致したとき、一致検出信号を出力する検出部とを有し、
前記自動クロック制御部が、上記第１、第２の分周器の分周比を所定周期で次々と変更し、上記検出部から一致検出信号が出力された時点で、上記第１の分周器の分周比の変更を停止することによって、前記位相同期発振回路の出力クロックの周波数を固定することを特徴とする請求項３に記載の波長変換器。
【請求項５】
前記参照クロック生成部が、信号伝送形態に対応して用意された発振周波数の異なる複数の発振器と、上記複数の発振器のうちの１つから出力されるクロックを基準クロックとして選択する選択器と、上記基準クロックを分周して前記参照クロックを生成する第２の分周器と、上記第２の分周器から出力される参照クロックの周波数と前記第１の分周器から出力されるクロックの周波数とが所定の誤差範囲内で一致したとき、一致検出信号を出力する検出部とを有し、
前記自動クロック制御部が、上記第１、第２の分周器の分周比を所定周期で次々と変更し、所定範囲内で予め決められた全ての分周比において上記検出部が上記クロック固定要求信号を発生しなかった場合は、上記選択器によって上記第２の分周器に供給すべき基準クロックを切替えて、上記第１、第２の分周器の分周比の変更を繰り返し、上記検出部が上記クロック固定要求信号を発生した時点で、上記第１の分周器の分周比の変更を停止することによって、前記位相同期発振回路の出力クロックの周波数を固定することを特徴とする請求項３に記載の波長変換器。
【請求項６】
入力光信号を電気的なデジタル信号に変換する光電気変換器と、
上記デジタル信号に応じて位相制御される位相同期発振回路と、
上記位相同期発振回路から出力されるクロック信号に基づいて上記デジタル信号のクロックタイミングを再生するタイミング再生回路と、
上記タイミング再生回路から出力されたデジタル信号を所定波長の光信号に変換する電気光変換器と、
上記位相同期発振回路から出力されるクロック信号と信号伝送形態に対応したクロック周波数との同期状態を判定する同期判定部と、
上記同期判定部の判定結果に応じて、上記位相同期発振回路から出力されるクロックの周波数を制御する自動クロック制御部とを備え、
上記位相同期発振回路が、電圧制御発振器と、上記電圧制御発振器から出力されるクロックを分周し、該位相同期発振回路の出力クロック信号として出力する可変分周比の第１の分周器と、上記第１の分周器の出力クロックと上記電気光変換器から出力されるデジタル信号との比較結果に応じて上記電圧制御発信機を制御する位相／周波数比較器とからなり、
上記同期判定部が、基本クロックを発生する発振器と、上記位相同期発振回路から出力されるクロック信号の周期に比例したカウント期間で上記基本クロックをカウントするカウンタと、上記カウンタによるカウント値を信号伝送形態に対応して予め記憶された参照クロック数とを比較し、上記カウント値と上記参照クロック数とが一致したとき、一致検出信号を出力する周波数比較部とを備え、
上記自動クロック制御部が、上記第１の分周器の分周比を所定周期で次々と変更し、上記周波数比較部から一致検出信号が出力された時点で、上記第１の分周器の分周比の変更を停止することによって、上記位相同期発振回路の出力クロック周波数を固定することを特徴とする波長変換器。
【請求項７】
デジタル信号の伝送形態に対応して周波数の異なる複数種類の参照クロックを発生する参照クロック生成部と、
送信デジタル信号の信号伝送形態に適合した所定周波数の位相同期クロックを発生する第１のクロック発生回路と、
上記第１のクロック発生手段から出力された位相同期クロックに基づいて、上記送信デジタル信号のクロックタイミングを再生する第１のタイミング再生回路と、
上記第１のタイミング再生回路から出力された送信デジタル信号を所定波長の光信号に変換し、光ネットワークノードに送出する第１の電気光変換器と、
光ネットワークノードから受信した所定波長の光信号を電気的な受信デジタル信号に変換する第１の光電気変換器と、
上記第１の光電気変換器から出力された受信デジタル信号の信号伝送形態に適合した所定周波数の位相同期クロックを発生する第２のクロック発生回路と、
上記第２のクロック発生手段から出力された位相同期クロックに基づいて、上記受信デジタル信号のクロックタイミングを再生する第２のタイミング再生回路と、
上記参照クロック生成部から出力される複数種類の参照クロックを利用して、上記第１、第２のクロック発生回路で発生させる位相同期クロックの周波数を制御する自動クロック制御部とを備えたことを特徴とする光通信装置。
【請求項８】
クライアント装置から受信した送信光信号を前記送信デジタル信号に変換するための第２の光電気変換器と、前記第２のタイミング再生回路から出力された受信デジタル信号を光信号に変換してクライアント装置に送信する第２の電気光変換器とを備えたことを特徴とする請求項７に記載の光通信装置。
【請求項９】
前記第１、第２のクロック発生回路が、
前記第１または第２の光電気変換器から出力されたデジタル信号と前記位相同期クロックとの差分信号に応じて周波数制御されたクロック信号を発生する電圧制御発振器と、
上記電圧制御発振器の出力クロックを分周して、前記第１または第２のタイミング再生回路に供給すべき位相同期クロックを発生する第１の分周器とを有し、
前記自動クロック制御部が、上記第１の分周器の分周比と前記参照クロック生成部から出力される参照クロックの周波数を所定周期で次々と変更し、上記第１の分周器の出力クロックの周波数と上記参照クロック生成部から出力される参照クロックの周波数とが所定の一致状態となった時点で、上記第１の分周器の分周比の変更を停止することを特徴とする請求項８に記載の光通信装置。
【請求項１０】
前記参照クロック生成部が、
互いに異なる周波数の基準クロックを出力する第１、第２の発振器と、
前記参照クロックとなるクロックを出力する第２の分周器と、
上記第１、第２の発振器から出力される基準クロックの何れか一方を選択して、上記第２の分周器に供給する選択器と、
前記第１の分周器から出力されるクロックの周波数と上記第２の分周器から出力される参照クロックの周波数とが所定の一致状態となったとき、クロック固定要求信号を発生する検出部とを有し、
前記自動クロック制御部が、上記第１、第２の発振器のうちの何れか一方の基準クロックを上記第２の分周器に供給した状態で、上記第１、第２の分周器の分周比を所定の周期で次々と変更し、所定範囲内で予め決められた全ての分周比において上記検出部が上記クロック固定要求信号を発生しなかった場合は、上記選択器によって上記第２の分周器に供給すべき基準クロックを切替えて、上記第１、第２の分周器の分周比の変更を繰り返し、上記検出部が上記クロック固定要求信号を発生した時点で、上記第１の分周器の分周比の変更を停止することを特徴とする請求項９に記載の光通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信用の波長変換器および波長多重光通信装置に関し、更に詳しくは、クライアント装置によって種々の信号伝送形態をとり得るデジタル信号を波長多重伝送するための波長変換器（トランスポンダ）および波長多重光通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットの爆発的な普及に伴い、通信ネットワーク上で様々な形態のデータ通信サービスが必要となっている。通信業者には、例えば、一つの光ネットワークで、信号の伝送レート、伝送フォーマット、プロトコル等を異にした種々の信号を多重化して伝送することを要求されている。波長多重光ネットワークで伝送されるデジタル信号の信号伝送形態としては、例えば、ＳＤＨ（Synchronous Digital Hierarchy）、ＳＯＮＥＴ（Synchronous Optical NETwork）、Ｆａｓｔ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（100Base FX）、Ｇｉｇａ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（1000Base SX、LX）等がある。特に、メトロポリタン（都市型）光ネットワークでは、利用者（クライアント）の要求に応じて、波長毎の信号伝送形態を頻繁に変更できる（Service Provisioning）機能と、送信元と受信先との接続関係を自在に変更できる（Circuit Provisioning）機能が要求される。
【０００３】
従来の光ネットワークにおいて、主として音声信号の伝送に用いられてきたＳＤＨあるいはＳＯＮＥＴは、通信管理用オーバーヘッドを含む固定フレームフォーマット、固定データレートの信号伝送方式であり、フレームフォーマットに割当てられた伝送品質管理用ビットによって、伝送品質の監視、警報監視、パス管理等が行われ、デジタル信号列中の特定信号部分を常時処理することによって、伝送品質が管理されている。また、ＳＤＨあるいはＳＯＮＥＴ方式の光ネットワークでは、各ノードにおいて、受信したデジタル信号を強度、波形、タイミングの３要素について再生する“3-regeneration repeat”処理を実行した上で中継することにより、デジタル信号レベルで高い伝送品質を保証していた。
【０００４】
ＳＤＨまたはＳＯＮＥＴ、その他のデジタル信号形態をもつ種々の光信号を共通の光ネットワークで多重伝送する場合、各ノードやトランスポンダ（波長変換器）に、受信光信号をできるだけそのままの形態で伝送する透明性（Transparency）が要求される。光ネットワークの透明性が高ければ、Service Provisioning機能に優れ、低コストで汎用的なネットワークを提供できる。光ネットワークの透明性を保つためには、例えば、クライアント・デジタル信号の“０”と“１”の信号レベルを検出し、波長多重光ネットワーク上の特定波長の光信号に変換する際に、信号強度や波形を再生する２Ｒ再生や、信号強度と波形以外にデジタル信号のクロックタイミングまでも再生する３Ｒ再生に限定して、信号再生処理が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
２Ｒ再生では、信号のタイミング劣化は再生されないために、デジタル信号のトランスペランシは容易に満足できる反面、再生タイミングに保証がなく、ネットワーク上で再生中継された信号に時間的な揺らぎが生じて伝送品質が低下するという問題がある。一方、３Ｒ再生では、受信信号のクロックタイミングを再生する位相同期発振回路：ＰＬＬ（Phase Lock Loop）回路に、信号伝送形態に適合した特定の発振周波数を設定する必要がある。上記ＰＬＬへの発振周波数の設定は、従来は、クライアント装置とトランスポンダとの接続回線上の光信号レートを予め把握して外部的に行われている。
【０００６】
クライアント装置とノードとの間にトランスポンダを設置し、上述したCircuit ProvisioningやService Provisioningを柔軟に行うようにした光ネットワークシステムでは、トランスポンダに接続されるクライアント装置の種類が頻繁に変更される可能性があり、３Ｒ再生のためのＰＬＬ回路の周波数設定を外部から人為的行おうとすると、ネットワークシステムの管理が煩雑になり、運用コストが増大する。
【０００７】
本発明の目的は、３Ｒ再生のためのＰＬＬ回路に対する周波数設定を自動化した波長変換器および波長多重光通信装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、送受信デジタル信号に適合したクロック周波数を自動的に検出して、検出されたクロック周波数による送受信デジタルのタイミング再生を可能とした波長変換器および波長多重光通信装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による波長変換器は、入力光信号を電気的なデジタル信号に変換する光電気変換器と、上記デジタル信号の伝送形態を自動的に識別して、信号伝送形態に適合した所定周波数の位相同期クロックを発生するクロック発生手段と、上記クロック発生手段から出力された位相同期クロックに基づいて、上記デジタル信号のクロックタイミングを再生するタイミング再生回路と、上記タイミング再生回路から出力されたデジタル信号を波長多重光伝送用の所定波長の光信号に変換する電気光変換器とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
更に詳述すると、上記クロック発生手段は、例えば、入力デジタル信号に応じて位相制御されたクロック信号を発生する発振器と、上記発振器の出力クロックを分周する分周器と、上記分周器の分周比を所定周期毎に変更制御し、上記分周器の出力クロック周波数が上記デジタル信号の伝送形態に依存した参照クロック周波数と所定の一致を示した時、上記分周器の分周比を固定する自動クロック制御部とからなる。
【００１０】
また、本発明による波長多重光通信装置は、送信デジタル信号の伝送形態を自動的に識別して、信号伝送形態に適合した所定周波数の位相同期クロックを発生するクロック発生回路と、上記クロック発生手段から出力された位相同期クロックに基づいて、上記送信デジタル信号のクロックタイミングを再生するタイミング再生回路と、上記タイミング再生回路から出力された送信デジタル信号を所定波長の光信号に変換する電気光変換器と、上記電気光変換器を他の波長の光信号と波長多重化して光ネットワークに送出する波長多重化装置を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明による波長多重光通信装置の他の特徴は、光ネットワークから受信した波長多重化光信号から所定波長の光信号を分離する波長分離装置と、上記波長分離装置から受信した光信号を電気的なデジタル信号に変換する光電気変換器と、上記光電気変換器から出力されたデジタル信号の伝送形態を自動的に識別して、信号伝送形態に適合した所定周波数の位相同期クロックを発生するクロック発生回路と、上記クロック発生手段から出力された位相同期クロックに基づいて、上記デジタル信号のクロックタイミングを再生するタイミング再生回路と、上記タイミング再生回路から出力されたデジタル信号を所定波長の光信号に変換する電気光変換器とを備えたことにある。
本発明のその他の目的と特徴は、以下に説明する実施例の記載から明らかになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による自動クロック設定機能を備えたトランスポンダ１０のブロック図を示す。
図において、ＩＮ１、ＯＵＴ１はクライアント装置に接続された入／出力光ファイバ、ＩＮ２、ＯＵＴ２は波長多重ノード装置に接続された入／出力光ファイバ、１は自動クロック制御部９によって制御されるクロック再生部を示す。
【００１３】
２Ａは、入力ファイバＩＮ１から入力されたクライアント・デジタル光信号を電気的なデジタル信号に変換するためのＯ／Ｅ（光信号／電気信号）変換部、３Ａは、クロック再生部１で再生された電気的なクライアント・デジタル信号を波長多重光ネットワークにおける所定波長、所望出力レベルの光信号に変換して出力ファイバＯＵＴ２に出力するＥ／Ｏ（電気信号／光信号）変換部、２Ｂは、入力ファイバＩＮ２から入力される波長多重光ネットワークに接続された他の光信号源から送出された所定波長のデジタル光信号を電気的なデジタル信号に変換するためのＯ／Ｅ（光信号／電気信号）変換部、３Ｂは、クロック再生部１で再生された電気的な光ネットワーク・デジタル信号をクライアント装置用の所定波長、所望の光出力レベルの光信号に変換して光ファイバＯＵＴ１に出力するＥ／Ｏ（電気信号／信号）変換部、７−１、７−２は、互いに周波数の異なる参照用基準クロックを発生するための第１、第２の発振器を示す。
【００１４】
クロック再生部１は、クライアント装置から波長多重ノード装置に向かうデジタル信号のタイミングを再生するための手段として、Ｏ／Ｅ変換部２ＡとＥ／Ｏ変換部３Ａとの間に接続されたタイミング再生回路６Ａと、クライアント・デジタル信号に同期した所定周波数の再生クロックを生成するＰＬＬ（位相同期発振）回路４Ａとを備え、波長多重ノード装置からクライアント装置に向かうデジタル信号のタイミングを再生するための手段として、Ｏ／Ｅ変換部２ＢとＥ／Ｏ変換部３Ｂとの間に接続されたタイミング再生回路６Ｂと、光ネットワーク・デジタル信号に同期した所定周波数のクロックを生成するＰＬＬ回路４Ｂとを備える。
【００１５】
Ｏ／Ｅ変換部２Ａから出力される電気的デジタル信号は、ＰＬＬ回路４Ａとタイミング再生回路６Ａに供給される。Ｏ／Ｅ変換部２Ａが所定レベル以上の光入力を検出し、自動クロック制御部９に正常光入力状態となったことを伝えると、自動クロック制御部９が、自動クロック設定制御動作を開始する。自動クロック設定制御では、ＰＬＬ回路４Ａの電圧制御発振器に接続された分周器の分周比を可変制御することにより、ＰＬＬ出力クロックの周波数を所定のインターバルで順次に切り換える。
【００１６】
ＰＬＬ回路４Ａの出力周波数が、所定時間内に、上記デジタル信号の伝送形態に対応した参照周波数で入力デジタル信号と位相同期した状態に引込まれない場合は、自動クロック制御部９は、分周器の分周比を変更し、ＰＬＬ回路４Ａが参照周波数において位相同期状態に引き込まれるのを待つ。ＰＬＬ回路４Ａの出力クロックの周波数が、所定時間内に上記参照周波数に一致した位相同期状態に引込まれると、自動クロック制御部９は、その時点で分周器の分周比を固定し、出力クロックの周波数を安定させる。タイミング再生回路６Ａは、ＰＬＬ回路４Ａの出力クロックに基づいて、入力デジタル信号を３Ｒ再生する。
上記ＰＬＬ回路４Ａには、入力デジタル信号の伝送形態に対応した複数種類の参照クロックが、例えば、ＳＴＭ（Synchronous Transport Module）系用の第１の参照クロックと、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ系用の第２の参照クロックとして供給される。
【００１７】
本発明において、自動クロック制御部９による上述したＰＬＬの分周比の切り換え制御（自動クロック設定）は、ＰＬＬ回路４Ａの出力クロックが、上記第１、第２の何れかの参照クロックと所定の一致を示した時点で完了する。すなわち、上記参照クロックとＰＬＬ回路４Ａの出力クロックとが同期したことが検出された時点で、ＰＬＬの分周比は固定され、タイミング再生回路６Ａに対して安定した周波数の同期クロックが供給される。
【００１８】
図１において、第１の発振器７−１と第２の発振器７−２は、上述した第１、第２の参照クロックを発生するためのものであり、実際の応用においては、各発振器から出力された基準クロック信号の周波数を分周器で分周することによって、ＰＬＬ回路の出力クロックと比較すべき参照クロックが生成される。トランスポンダ１０に収容すべきクライアント装置で使用される信号伝送形態が１種類に限定されている場合は、参照クロック発生用の発振器は１個で済む。逆に、クライアント装置に許容される信号伝送形態が３種類以上ある場合は、各信号伝送形態に対応した発振周波数をもつ３個以上の発振器が必要となる。
波長多重ノード装置からクライアント装置に向かうデジタル信号についても、上記自動クロック制御部９によって、ＰＬＬ回路４Ｂに対して同様の制御が行われ、ＰＬＬ回路４Ｂから入力デジタル信号の伝送形態に適合した周波数のクロックが出力され、これを利用してタイミング再生回路６Ｂによる３Ｒ再生が行われる。
【００１９】
以上のように、本発明では、クロック再生部１に自動クロック制御部９を備え、信号伝送形態に対応した参照クロックを利用してＰＬＬの出力周波数を制御することによって、クライアント装置側および波長多重部ノード装置側からの入力光信号を自動的にタイミング再生するようにしたことを特徴としている。自動クロック制御部９は、例えば、所定のシーケンス制御機能をもたせたＦＰＧＡ（Field Programable Gate Array）によって実現できる。これに代えて、制御プログラムを格納したＲＯＭと、上記制御プログラムを実行するマイクロプロセッサとで実現することも可能である。自動クロック制御部９は、必ずしもクロック再生部１と同一ボード上に搭載する必要はなく、別ボード上にあって通信手段を介して制御情報を交信する構成とすることもできる。
【００２０】
図２は、本発明による自動クロック設定機能を備えたトランスポンダを適用した光ネットワークシステムの構成図を示す。
波長多重光ネットワーク１００は、光ファイバ１１０で接続された複数の波長多重ノード２０（２０−１〜２０−６）からなり、各ノード２０には、例えば、ノード２０−１、２０−４に示すように、クライアント装置１１（１１−１、１１−４）がトランスポンダ１０（１０−１、１０−４）を介して接続されている。クライアント１１−１で発生した光信号は、トランスポンダ１０−１によって自動的にタイミング再生し、信号品質を高めた状態で特定波長の光信号に変換した後、ノード２０−１の波長多重部１２−１に入力される。上記特定波長の光信号は、波長多重部１２−１において、他トランスポンダ（図示せず）から出力された別波長の光信号と波長多重された後、光ファイバ伝送路１１０に送出され、光ネットワーク１００上を伝播する。トランスポンダ１０−１から出力された光信号は、宛先となるノード、例えば、ノード２０−４の波長分離部１３−４で分離され、トランスポンダ１０−４に入力される。上記光信号は、トランスポンダ１０−４において自動的にタイミング再生し、クライント用の波長をもつ光信号に変換した後、クライアント装置１１−４に入力される。
【００２１】
ここでは、クライアント装置から光ネットワークに向かう送信デジタル信号と、光ネットワークからクライアント装置に向かう受信デジタル信号の両方に対してタイミング再生が実施されているが、信号の劣化が低い場合は、上記何れか一方のタイミング再生を省略してもよい。
【００２２】
図３は、図１に示したクロック再生部１の第１の実施例を示す。
ここでは、クライアント装置から波長多重部に向かうデジタル信号用のＰＬＬ回路４Ａの構成と動作について説明し、同様の構成をもつ波長多重ノード装置からクライアント装置に向かうデジタル信号用のＰＬＬ回路４Ｂについては説明を省略する。
【００２３】
Ｏ／Ｅ変換部２Ａで閾値以上の高レベルの光入力信号が検出されると、送信信号の発生を示す検出信号Ｓ２が自動クロック制御部９に入力され、自動タイミング再生制御が開始される。ＰＬＬ回路４Ａは、電圧制御発振器ＶＣＯ（Voltage Control Oscillator）４１と、ＶＣＯが発生するクロック信号を指定の比率で分周する分周比可変の第１分周器４２と、Ｏ／Ｅ変換部２Ａから出力される電気的なデジタル信号と上記第１分周器４２から出力されるクロック信号との間で周波数と位相を比較する第１位相／周波数比較器４３とを有し、第１位相／周波数比較器４３から出力される差分信号を制御電圧に変換して上記ＶＣＯ４１の発振周波数が制御されている。第１分周器４２の分周比は、自動クロック制御部９から周期的に出力される制御信号Ｓ９１によって更新され、第１分周器４２の出力クロック周波数が後述する参照クロックの周波数と一致した時点で、第１分周器４２の分周比が固定される。
【００２４】
第１発振器７−１は、例えば、ＳＯＮＥＴ用の２．４８８３２ＧＨｚの周波数、第２発振器１７−２は、例えば、Gigabit Ethernet用の１．２５ＧＨｚの周波数でそれぞれ基準クロックを発生する。本実施例では、上記第１、第２発振器の出力クロックを選択器４４に入力し、何れか一方の基準クロックを自動クロック制御部９からの選択信号Ｓ９２に従って選択して第２分周器４５に入力する。例えば、初期状態では第１発振器７−１から発生した２．４８８３２ＧＨｚの基準クロックを選択し、これを第２の分周器４５で分周することによって、参照クロック信号を生成する。第２分周器４５の分周比は、自動クロック制御部９から与えられる制御信号Ｓ９３によって指定される。
【００２５】
上記参照クロック信号は、第２の位相／周波数差検出部４６に入力され、第１の分周器４２の出力クロック信号と比較される。第２位相／周波数差検出部４６は、第１の分周器４２の出力クロック信号と参照クロック信号との差異が許容範囲内になった時、一致信号Ｓ４６によって自動クロック制御部９にクロック固定（ロック）を要求する。上記両クロックの差分が許容範囲を超えていれば、信号Ｓ４６は非ロック通知の状態となっている。
【００２６】
自動クロック制御部９は、Ｏ／Ｅ変換部２Ａからの状態検出信号Ｓ２によって、光入力が正規のレベルになったこと検知すると、制御信号Ｓ９１、Ｓ９３によって第１分周器４２と第２分周器４５に初期分周比を設定し、制御信号Ｓ９２によって選択部４４２に第１発振器７−１の出力クロック選択を指示する。ＰＬＬ回路４Ａが初期分周比で動作してから所定期間内に、信号Ｓ５６がクロック固定要求（ロック要求）状態にならない場合、自動クロック制御部９は、制御信号Ｓ９１、Ｓ９３によって、第１、第２分周器４２、４５に予め決められた次の値の分周比を設定する。信号Ｓ４６が非ロック通知状態にある限り、所定期間毎に第１、第２分周器の分周比設定値が次々と変更される。
【００２７】
信号Ｓ５６がロック要求状態（一致検出状態）になった時、自動クロック制御部９は、第１、第２分周器４２、４４の分周比設定値の変更動作を停止する。すなわち、第１、第２分周器の分周比が同一と仮定すると、ＶＣＯ４１の発振周波数が第１発振器７−１（または第２発振器７−２）の発振周波数と一致した時点、あるいは周波数差が許容誤差範囲内となった時、自動クロック制御部９による分周比変更制御が停止し、所定周波数で入力デジタル信号に位相同期したクロックがタイミング再生６Ａに供給されて、信号強度、波形およびタイミングを再生した高品質のデジタル信号がＥ／Ｏ変換部３Ａに入力されることになる。
【００２８】
尚、自動クロック制御部９は、ＰＬＬ回路４Ａが一旦ロック状態になった後は、Ｏ／Ｅ変換部２Ａからの信号Ｓ２が光入力の低下あるいは遮断状態を示した場合でも、数秒程度の短時間の間は、第１分周器４２の設定分周比を維持し、ＶＣＯ４１を含む帰還ループを自走的に動作させる。これによって、正規の光信号が再入力された時点でのＰＬＬ再引き込み制御シーケンスの繰り返しを回避する。光入力が低下または遮断状態が所定時間を超えた場合は、自動クロック制御部９は第１、第２分周器の設定分周比を初期化し、その後に光信号が入力された時点でＰＬＬ再引き込み制御シーケンスを最初からやり直す。
【００２９】
第１、第２分周器の設定分周比を予め決められた範囲内で変更したにも関わらず、信号Ｓ４６がロック状態にならなかった場合、自動クロック制御部９は、制御信号Ｓ９２によって選択部４４２に第２発振器７−２の出力クロック選択を指示し、制御信号Ｓ９１、Ｓ９３によって第１、第２分周器４２、４５に初期分周比を設定し直して、所定周期で上述した分周比変更を繰り返す。これによって、クライアント端末からの送信信号がＳＯＮＥＴ用のものであれば、第１発振器の出力クロック選択時にクロック同期に成功し、Gigabit Ethernet用のものであれば、第２発振器の出力クロック選択時にクロック同期に成功できる。
【００３０】
上記実施例では、第１、第２の発振器に対して、分周器４５と位相／周波数差検出器４６を共用したが、各発振器にそれぞれ専用の分周器４５と位相／周波数差検出器４６を設け、ＰＬＬの出力周波数を２種類の参照クロックと並列的に比較するようにしてもよい。このようにすれば、自動クロック制御部９による発振器の切り換えと、制御シーケンスの繰り返しが不要となり、クロック制御を迅速化できる。
【００３１】
図４は、クロック再生部１の第２の実施例を示す。ここでは、図３と同様、クライアント装置から波長多重部に向かうデジタル信号用のＰＬＬ回路４Ａの構成と動作について説明するが、波長多重ノード装置からクライアント装置に向かうデジタル信号用のＰＬＬ回路４Ｂも同様の構成となっている。
ＶＣＯ４１、第１分周器４２、位相／周波数比較器４３からなる帰還ループは、第１実施例と同様に動作している。本実施例では、第１実施例の第１、第２の発振器７−１、７−２に代えて、第３の発振器８を使用する。また、第１分周器４２からの出力クロックを第３分周器５１に入力し、所定の分周比で更に分周する。第３分周器５１の出力クロックは、立ち上がりエッジ検出回路５２に入力され、第３分周器の出力クロックの立ち上がりで、クロックカウンタ５３をリセットする。上記クロックカウンタ５３は、端子ＣＬからの入力クロックをカウントし、リセットの都度、直前のカウント値をレジスタ５４に出力する。クロックカウンタ５３の端子ＣＬには、クロック発振器８で発生した参照クロックカウント用の基本クロックが入力されている。従って、レジスタ５４には、第３分周器５１から出力されるクロック周期によって異なった値の基本クロックカウント値が設定され、上記レジスタ５４の設定値は周波数比較部５５に入力されている。
【００３２】
周波数比較部５５は、自動ロック制御部９から制御信号Ｓ９４によって、予め複数の比較対象値が設定されている。これらの比較対象値は、図４では、記号Ｂ１、Ｂ２、・・・Ｂｎで表してある。これらの比較対象値Ｂ１、Ｂ２、・・・Ｂｎは、波長多重光ネットワーク１００上で適用可能な信号伝送形態のクロック周波数に対応して複数種類の数値が用意される。周波数比較部５５は、複数の比較機能５５−１〜５５−ｎを有し、レジスタ５４の設定値をＡとして、Ａ＝Ｂ１、Ａ＝Ｂ２、・・・Ａ＝Ｂｎの何れかが成立した時、一致周波数を示す識別信号を検出保護回路５６に出力する。検出保護回路５６は、周波数比較部５５から出力された周波数を示す識別信号の信頼性を確認した時点で、正規の周波数識別信号Ｓ５６を自動ロック制御部９に通知する。
【００３３】
検出保護回路５６から周波数識別信号Ｓ５６が出力されなければ、自動クロック制御部９は、第１分周器４２の設定分周比を所定の周期で変更する。カウンタ５３による基準クロックのカウント期間は、上記第１分周器４２の分周比の変更に伴って変化するため、レジスタ５４には分周器４２の出力クロック周期に比例したカウント値が設定され、カウント値がクライアント・デジタル信号のクロック周波数に適合した値となった時、周波数識別信号Ｓ５６が発生して、ＰＬＬ回路４Ａの出力クロックが固定される。
【００３４】
発振器８から発生する周波数算定用の基本クロックの周波数は、例えば、ＦＰＧＡで回路を組む場合、１５０ＭＨｚ（ｍａｘ）程度とすればよい。第３分周器５１から立ち上がりエッジ検出回路５２への入力クロックは、１５０ＭＨｚで非同期方式の同期化ができるように、１５０ＭＨｚの１／１６程度の周波数とする。例えば、１／２８８とすると、ＳＴＭ１６では８．６４ＭＨｚ、Gigabit Ethernetでは４．３４ＭＨｚ、ＳＴＭ４では２．１６ＭＨｚとなる。
【００３５】
立ち上がりエッジ検出回路５２は、発振器８の基本クロックで同期化した後、分周器５１の出力パルスの立ち上がりエッジ検出を開始させる。例えば、同期化の際の不確定ｂｉｔ＝±１ｂｉｔ、素子遅延等による不確定ｂｉｔ＝±１ｂｉｔ、余裕ｂｉｔ＝±１ｂｉｔと仮定すると、レジスタ５４に設定されるカウント値は、ＳＴＭ１６で１３〜１９、Gigabit Ethernetで３２〜３９、ＳＴＭ４で６８〜７５となる。従って、周波数比較部５５に、比較対象値Ｂ１＝１６±３、Ｂ２＝３５±４、Ｂ３＝７２±４を設定し、これとレジスタ５４のカウント値が比較することによって、Ａ＝Ｂ１であればＳＴＭ１６、Ａ＝Ｂ２であればGigabit Ethernet、Ａ＝Ｂ３であればＳＴＭ４と判定できる。
【００３６】
尚、検出保護回路５６において、周波数比較部５５による周波数識別結果の保護条件として、例えば、「３連続一致検出時に識別周波数を確定する」、「５連不一致検出時には、一致検出回数を解除した後、再引き込み開始」等を加えることによって、識別周波数信号Ｓ５６の確実度を増すことが可能となる。
上記第２実施例の構成によれば、基本クロックを発生する1個の発振器８を用いて信号伝送形態に対応した複数種類の参照クロックを生成でき、且つ、ＰＬＬの出力クロック周波数と複数種類の参照クロック周波数とを瞬時に比較することができるため、タイミング再生に必要な同期クロックを迅速に供給できる。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、クライアント装置が採用している信号伝送形態に適合した周波数を自動的に識別して、タイミング再生用の同期クロックを生成できるため、人手による周波数設定が不要となり、クライアント装置の接続変更に迅速に対応した光ネットワークシステムを構築できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自動クロック設定機能を備えたトランスポンダのブロック構成図。
【図２】本発明によるトランスポンダを適用した光ネットワークシステムの構成図。
【図３】図１におけるクロック再生部１の第１の実施例を示す図。
【図４】クロック再生部１の第２の実施例を示す図。
【符号の説明】
１０：トランスポンダ、１１：クライアント装置、１２：波長多重部、１３：波長分離部、２０：ノード、１００：光ネットワーク、１１０：光伝送路、１：クロック再生部、２Ａ、２Ｂ：Ｏ／Ｅ変換部、３Ａ、３Ｂ：Ｅ／Ｏ変換部、
４Ａ、４Ｂ：ＰＬＬ、６Ａ、６Ｂ：タイミング再生回路、７Ａ、７Ｂ、８：発振器、
９：自動クロック制御部、４３、４６：位相／周波数比較器、
４１：ＶＣＯ（Voltage Control Oscillator）、
４２、４５、５１：分周器、４４：選択部、５２：立ちあがりエッジ検出回路、５３：カウンタ、５４：レジスタ、５５：周波数比較部、５６：検出保護回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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