(57)【要約】【課題】消費電力を低減しつつ主回線異常時に速やかに冗長回線で通信を開始する同期型シリアル通信システムと同期型シリアル通信システムの動作方法とを実現することを目的とする。【解決手段】主回線と、主回線に障害が発生した場合に主回線から切り替えて使用される冗長回線と、を備える同期型シリアル通信システムにおいて、冗長回線を確立する二つの通信装置は、マスタークロックが入力されるＰＬＬを各々備え、二つの通信装置は、主回線から切り替えて使用されない場合に、ＰＬＬによるマスタークロックに対する同期動作にのみに電源を供給する同期型シリアル通信システムとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主回線と、前記主回線に障害が発生した場合に前記主回線から切り替えて使用される冗長回線と、を備える同期型シリアル通信システムにおいて、
前記冗長回線を確立する二つの通信装置は、マスタークロックが入力されるＰＬＬを各々備え、
前記二つの通信装置は、前記主回線から切り替えて使用されない場合に、前記ＰＬＬによる前記マスタークロックに対する同期動作にのみに電源を供給する
ことを特徴とする同期型シリアル通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の同期型シリアル通信システムにおいて、
前記ＰＬＬは、前記マスタークロックが入力される入力バッファと、前記入力バッファの出力信号とフィードバック信号との位相差を検出する位相比較器と、前記位相比較器の出力信号から直流成分を抽出するＬＰＦと、前記直流成分が入力される電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器の出力信号を前記位相比較器へとフィードバックする経路に設けられる分周器と、を備え、
前記二つの通信装置は、前記主回線から切り替えて使用されない場合に、前記入力バッファと、前記位相比較器と、前記ＬＰＦと、前記電圧制御発振器と、前記分周器とにのみ電源を供給する
ことを特徴とする同期型シリアル通信システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の同期型シリアル通信システムにおいて、
前記二つの通信装置は、前記マスタークロックから前記ＰＬＬに供給する電源を生成するチャージポンプを備える
ことを特徴とする同期型シリアル通信システム。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の同期型シリアル通信システムにおいて、
前記二つの通信装置が各々備える前記ＰＬＬのうち少なくともいずれか一方は、複数のＰＬＬがカスケード接続されたＰＬＬアレイで構成される
ことを特徴とする同期型シリアル通信システム。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の同期型シリアル通信システムにおいて、
前記ＰＬＬは出力バッファをさらに備え、
前記出力バッファは、前記主回線から切り替えて使用されない場合には電源が供給されない
ことを特徴とする同期型シリアル通信システム。
【請求項６】
請求項４に記載の同期型シリアル通信システムにおいて、
前記ＰＬＬアレイにおいて、最後段のＰＬＬを除くＰＬＬは、前記主回線から切り替えて使用されない場合に、電源が供給される出力バッファをさらに備え、
前記最後段のＰＬＬは、前記主回線から切り替えて使用されない場合に、電源が供給されない出力バッファを備える
ことを特徴とする同期型シリアル通信システム。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の同期型シリアル通信システムにおいて、
前記冗長回線を確立する前記二つの通信装置は、前記主回線が接続された一対の局舎に各々配置される
ことを特徴とする同期型シリアル通信システム。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の同期型シリアル通信システムにおいて、
前記ＰＬＬは、同期がとれていないことをオペレータに通知する通知部を備える
ことを特徴とする同期型シリアル通信システム。
【請求項９】
請求項８に記載の同期型シリアル通信システムにおいて、
前記通知部は、前記オペレータに視認可能に配置された発光ダイオードである
ことを特徴とする同期型シリアル通信システム。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の同期型シリアル通信システムの動作方法であって、
前記主回線から切り替えて使用されない場合に、前記二つの通信装置が、前記ＰＬＬによる前記マスタークロックに対する同期動作にのみ電源を供給して常に同期をとる工程と、
前記主回線から切り替えて使用される場合に、前記二つの通信装置が、前記同期に基づいて、前記二つの通信装置間で通信を開始する工程と、を有する
ことを特徴とする同期型シリアル通信システムの動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消費電力を低減しつつ主回線異常時に速やかに冗長回線で通信を開始する同期型シリアル通信システムと同期型シリアル通信システムの動作方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
対向装置と同期し、リンクを確立してシリアル通信する同期型シリアル通信システムにおいては、正常状態で通信に用いる主回線に加え、主回線に通信障害が発生した場合に用いる予備回線として冗長回線を備えている。
【０００３】
主回線の通信障害発生時には、通信遮断を回避するため、主回線の通信障害発生アラームの通報と同時に直ちに冗長回線による通信を開始できるようにすることが好ましい。このため、従来、冗長回線を構成する一対の通信装置には常時電源が投入されて、常に同期をとってリンク確立され、主回線の障害発生と同時に回線を切り替えて即座に通信が可能な状態とされていた。
【０００４】
しかし、低消費電力かつ省エネルギーの観点からは、現実に通信に用いられることがない正常状態において、冗長回線の一対の通信装置に常に電力を供給し続けることは好ましいとはいえない。
【０００５】
一方、仮に、冗長回線の一対の通信装置の電源を全て遮断してしまえば、主回線の障害発生時に電源を投入後、新たに同期をとりリンクを確立する必要がある。このため、一対の通信装置の起動完了までに相当の時間を要することとなり、この間に通信が完全に途絶える時間帯が生じることが懸念される。
【０００６】
上述した低消費電力かつ省エネルギーと迅速な起動とを両立する観点から、例えば下記特許文献１には、低電力モードからの復帰時間を短縮しつつ消費電力をより一層削減する画像形成装置に関する発明が開示されている。
【０００７】
これによれば、省電力モード時に、選択に応じて主要部以外の各部への電源の供給と供給遮断を行う複数の電源部であるＰＳＵ−Ａ１７Ａ、ＰＳＵ−Ｂ１７Ｂ、ＰＳＵ−Ｃ１７Ｃを設け、選択に応じて必要最低限の部分にのみ電源の供給を行うことができ、より一層消費電力を削減することができる技術思想が記載されている。
【０００８】
また、同様の観点から下記特許文献２には、双方向インターフェースを介してホストコンピュータ等と通信可能なプリンタ等の出力装置および出力装置の電源制御方法に関する発明であって、所定の通信媒体または所定のネットワークを介して単数または複数の情報処理装置との通信により受信した出力データを出力する際に、単数または複数の情報処理装置が出力データを送信可能かどうかを検知し、該検知結果および設定された電源遮断条件に基づいて出力装置本体または出力装置本体要部への電源供給遮断を制御することにより、情報処理装置またはネットワーク上の各情報処理装置から出力データの送信予定がなければ直ちに出力装置本体または出力装置本体要部への電源供給を遮断して高節電状態へ遷移させることができる出力装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２５０３２６号公報
【特許文献２】特開平０９−１９１５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来、冗長回線の一対の通信装置に常に電源を投入し続ける運用とされ、現実に通信に用いられることがない廃棄される消費電力が増大し、省エネルギーの観点から好ましいものとはいえない。一方、主回線の通信障害発生時に冗長回線へと迅速に切り替えて通信を開始するためには、冗長回線の通信装置の起動立ち上げ時間を極力短縮する動作が求められるところ、省エネルギーと迅速な回線切り替えとの両立は困難であった。
【００１１】
本発明は、上述した問題点に鑑み為された発明であって、消費電力を低減しつつ主回線異常時に速やかに冗長回線で通信を開始する同期型シリアル通信システムと同期型シリアル通信システムの動作方法とを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の同期型シリアル通信システムは、主回線と、主回線に障害が発生した場合に主回線から切り替えて使用される冗長回線と、を備える同期型シリアル通信システムにおいて、冗長回線を確立する二つの通信装置は、マスタークロックに同期するＰＬＬを各々備え、二つの通信装置は、主回線から切り替えて使用されない場合に、ＰＬＬによるマスタークロックに対する同期動作にのみに電源を供給することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の同期型シリアル通信システムは、好ましくはＰＬＬが、マスタークロックが入力される入力バッファと、入力バッファの出力信号とフィードバック信号との位相差を検出する位相比較器と、位相比較器の出力信号から直流成分を抽出するＬＰＦと、直流成分が入力される電圧制御発振器と、電圧制御発振器の出力信号を位相比較器へとフィードバックする経路に設けられる分周器と、を備え、二つの通信装置は、主回線から切り替えて使用されない場合に、入力バッファと、位相比較器と、ＬＰＦと、電圧制御発振器と、分周器とにのみ電源を供給することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の同期型シリアル通信システムは、さらに好ましくは二つの通信装置が、マスタークロックからＰＬＬに供給する電源を生成するチャージポンプを備えることを特徴とする
【００１５】
また、本発明の同期型シリアル通信システムは、さらに好ましくは二つの通信装置が各々備えるＰＬＬのうち少なくともいずれか一方は、複数のＰＬＬがカスケード接続されたＰＬＬアレイで構成されることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の同期型シリアル通信システムは、さらに好ましくはＰＬＬが出力バッファをさらに備え、出力バッファは、主回線から切り替えて使用されない場合には電源が供給されないことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の同期型シリアル通信システムは、さらに好ましくはＰＬＬアレイにおいて、最後段のＰＬＬを除くＰＬＬは、主回線から切り替えて使用されない場合に、電源が供給される出力バッファをさらに備え、最後段のＰＬＬは、主回線から切り替えて使用されない場合に、電源が供給されない出力バッファを備えることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の同期型シリアル通信システムは、さらに好ましくは冗長回線を確立する二つの通信装置が、主回線が接続された一対の局舎に各々配置されることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の同期型シリアル通信システムは、さらに好ましくはＰＬＬが、同期がとれていないことをオペレータに通知する通知部を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の同期型シリアル通信システムは、さらに好ましくは通知部が、オペレータに視認可能に配置された発光ダイオードであることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の同期型シリアル通信システムの動作方法は、上述のいずれか一項に記載の同期型シリアル通信システムの動作方法であって、主回線から切り替えて使用されない場合に、二つの通信装置が、ＰＬＬによるマスタークロックに対する同期動作にのみ電源を供給して常に同期をとる工程と、主回線から切り替えて使用される場合に、二つの通信装置が、同期に基づいて、二つの通信装置間で通信を開始する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
消費電力を低減しつつ主回線異常時に速やかに冗長回線で通信を開始する同期型シリアル通信システムと同期型シリアル通信システムの動作方法とを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第一の実施形態における同期型シリアル通信システムの構成概要を説明するブロック図である。
【図２】第一の実施形態にかかる冗長回線の通信装置の構成例を説明する概念図である。
【図３】第一の実施形態のＰＬＬが備える同期回路と非同期回路との構成概要を説明するブロック図である。
【図４】同期回路の各部の出力信号を例示してその動作を説明する概念図であり、（ａ）が位相比較器の出力信号を説明する図であり、（ｂ）がＬＰＦの出力信号を説明する図であり、（ｃ）が電圧制御発振器の入出力特性を説明する図である。
【図５】冗長回線を構成する通信装置について、冗長回線の使用有無に拘わらず常時電源を供給した場合と、冗長回線を使用しない時には電源を全く供給しない場合と、冗長回線を使用しない時にＰＬＬの同期動作にのみ電源を供給する第一の実施形態の場合とで、主回線から冗長回線への回線切り替え所要時間と総消費電力とがどのように相違するかを相対的に比較して説明する図である。
【図６】冗長回線を確立する通信装置の主回線から冗長回線への回線切り替えに伴う動作概要を説明するフロー図である。
【図７】第一の実施形態のＰＬＬにかえて、複数のＰＬＬがカスケード接続されたＰＬＬアレイを用いる通信装置の場合の、ＰＬＬアレイの構成概要を説明するブロック図である。
【図８】冗長回線を構成する第二の実施形態の通信装置について、冗長回線の使用有無に拘わらず常時電源を供給した場合と、冗長回線を使用しない時には電源を全く供給しない場合と、冗長回線を使用しない時にＰＬＬの同期動作にのみ電源を供給する第一の実施形態の場合とで、主回線から冗長回線への回線切り替え所要時間の内訳がどのように相違するかを比較して説明する概念図である。
【図９】第三の実施形態にかかる通信装置の構成概要を説明するブロック図である。
【図１０】チャージポンプの二倍昇圧動作を説明するための構成概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本実施形態で説明する同期型シリアル通信システムは、対向する局舎に各々設置された通信装置間で、マスタークロックに基づいて同期し、リンクを確立してシリアル通信を遂行する。また、本実施形態で説明する同期型シリアル通信システムは、正常状態で通信する場合に用いる主回線と、主回線に何らかの障害が発生した場合に主回線と切り替えられて用いられる予備の冗長回線とを備える。
【００２５】
また、対向する各局舎には、主回線用の通信装置と冗長回線用の通信装置とが各々設けられる。冗長回線用の通信装置は、主回線の障害発生時に備え、ＰＬＬの同期動作に対してのみ常に電源を供給して同期をとる動作のみを常に遂行するものとする。
【００２６】
これにより、冗長回線用の通信装置は、主回線の障害発生時には、同期をとるためのＰＬＬの動作に要する時間が短縮されるので、迅速に起動立ち上げして速やかに回線を切り替えることが可能となる。
【００２７】
また、主回線に障害が生じておらず冗長回線が用いられない場合においては、同期動作に要する必要最小限のみの電力消費となるので、冗長回線用の通信装置における消費電力を低減し、省エネルギーなシステムとできる。
【００２８】
また、冗長回線用の通信装置が、カスケード接続された複数段のＰＬＬを備える場合には、各ＰＬＬを立ち上げて各ＰＬＬの出力を前段から後段へと順次引き込んで同期させる同期立ち上げに要する相当時間が短縮されるので、時間短縮効果は比較的大きく、その後の迅速なリンク確立及び通信の開始とできる。
【００２９】
（第一の実施形態）
図１は、第一の実施形態における同期型シリアル通信システム１０００の構成概要を説明するブロック図である。図１に示すように、同期型シリアル通信システム１０００は、共通のマスタークロック（局舎クロックとも称する）が入力される局舎Ａ１００と局舎Ｂ２００とを備える。
【００３０】
局舎Ａ１００には、主回線３００を形成する通信装置（Ａ１）１１０と冗長回線４００を構成する通信装置（Ａ２）１２０とが配置される。また、局舎Ｂ２００には、主回線３００を形成する通信装置（Ｂ１）２１０と冗長回線４００を構成する通信装置（Ｂ２）２２０とが配置される。
【００３１】
また、通信装置（Ａ１）１１０と通信装置（Ｂ１）２１０とは主回線３００を介して通信を確立し、通信装置（Ａ２）１２０と通信装置（Ｂ２）２２０とは冗長回線４００を介して通信を確立する。また、正常状態においては、局舎Ａ１００と局舎Ｂ２００との間の通信には主回線３００が用いられる。このため、正常状態においては、冗長回線４００が通信に使用されることはない。
【００３２】
また、仮に主回線３００に何らかの障害等が発生し安定した通信ができない状態となった場合には、速やかに冗長回線４００に切り替えられて、局舎Ａ１００と局舎Ｂ２００との間の安定した通信を確保するとともに、局舎Ａ１００と局舎Ｂ２００との間の通信の断絶を回避する。
【００３３】
図２は、第一の実施形態にかかる冗長回線２４００の通信装置（Ａ２）１２０または／および通信装置（Ｂ２）２２０の構成例を説明する概念図である。図２において通信装置２１２０は、クロック盤２１２１とＩＦ（インターフェース）盤２１２２とを備える。
【００３４】
また、クロック盤２１２１は、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）２１２３を備える。ＰＬＬ２１２３は、通信装置２１２０外部から入力されるマスタークロックに対して同期をとるために最小限必要となる同期回路２１２４と、同期をとるために最小限必要とはいえないその他の非同期回路２１２５と、を備える。
【００３５】
また、ＩＦ盤２１２２は、ＰＬＬ２１２３での同期に基づいて、冗長回線２４００を介して対向装置とリンクを確立等して通信するための各種ＩＣ／ＬＳＩ２１２６を備える。
【００３６】
また、図２に示すように冗長回線の通信装置２１２０は、同期回路２１２４のみに電源２２００からの電力を供給するスリープモードと、対向装置と通信するようにクロック盤２１２１とＩＦ盤２１２２とに電源２２００からの電力を供給する通信モードと、の各モードを適宜切り替えるモード切替スイッチ２１２７を備える。
【００３７】
図２から理解できるように、モード切替スイッチ２１２７は、主回線での通信が正常に遂行されて冗長回線を使用する必要がないスリープモード時には開放されて、同期回路２１２４のみに電力を供給する。また、モード切替スイッチ２１２７は、主回線に通信障害が発生し安定した通信ができず冗長回線を使用する通信モード時には閉じられて、同期回路２１２４を含めたクロック盤２１２１とＩＦ盤２１２２とに電力を供給する。また、この場合には、典型的には通信装置２１２０全体に電源２２００の電力が供給されて、冗長回線での通信が支障なく遂行されるものとする。
【００３８】
上述のように通信装置２１２０は、スリープモード時には、マスタークロックに対する同期をとるのに必要最小限の同期回路２１２４にのみ電源が供給されるので、消費電力を低減することができる。一方、通信モードに切り替わった場合に、典型的には通信装置２１２０全体に電源２２００の電力が供給されることとなるが、その起動立ち上げに要する時間は、同期をとるための時間を必要としないので、比較的迅速なものとできる。
【００３９】
また、モード切替スイッチ２１２７は、主回線の障害発生有無を検知する不図示の異常検知手段からの検知信号に基づいて、動作するように構成することができる。すなわち、異常検知手段が主回線の異常を検知する異常検知信号を出力した場合にはモード切替スイッチ２１２７が閉じられ、異常検知手段が主回線の異常を検知する異常検知信号を出力しない場合にはモード切替スイッチ２１２７が開放される構成とすることができる。
【００４０】
図３は、第一の実施形態のＰＬＬ３０００が備える同期回路３１００と非同期回路３２００との構成概要をさらに具体的に説明するブロック図である。
【００４１】
図３に示すようにＰＬＬ３０００に入力されるマスタークロックに同期するための必要最小限の構成を備える同期回路３１００は、入力されたマスタークロックを一時記憶する入力バッファ３１１０と、入力バッファ３１１０の出力とフィードバック信号とが入力されて、両者の位相差を検出する位相比較器３１２０（ＰＤ：Ｐｈａｓｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）と、位相比較器３１２０の出力から直流成分を抽出するＬＰＦ（Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）３１３０と、ＬＰＦ３１３０の出力から所望の調整周波数を生成して出力する電圧制御発振器３１４０（ＶＣＯ：Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）と、電圧制御発振器３１４０の出力を位相比較器３１２０にフィードバックする経路に設けられ、周波数を（１／Ｎ）倍（Ｎは自然数）に調整する分周器３１５０（プリスケーラ／Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒとも称する）とを備える。
【００４２】
また、マスタークロックに同期するために必要最小限の構成ではないデバイス群からなる非同期回路３２００には、電圧制御発振器３１４０の出力を一時記憶する出力バッファ３２１０と、位相比較器３１２０の出力に基づいて、同期がとれていないこと、例えば所定の範囲を超えて同期ずれが生じていること、をオペレータに通知する通知部３２２０と、通知出力バッファ３２３０とが含まれる。
【００４３】
図３において、通知部３２２０はオペレータに視認可能に設けられた発光ダイオードで構成してもよく、通知出力バッファ３２３０は、オペレータにアラーム音で知らせる警報装置を鳴らすように信号を出力をしてもよい。
【００４４】
図４は、同期回路３１００の各部の出力信号を例示してその動作を説明する概念図である。図４（ａ）が位相比較器３１２０の出力信号を説明する図であり、図４（ｂ）がＬＰＦ３１３０の出力信号を説明する図であり、図４（ｃ）が電圧制御発振器の入出力特性を説明する図である。
【００４５】
図４（ａ）に示すように位相比較器３１２０は、マスタークロックとフィードバック信号との位相差に対応したパルス信号を出力する。また、図４（ｂ）に示すようにＬＰＦ３１３０は、位相比較器３１２０が出力するパルス信号から低周波成分のみを抽出して直流電圧を出力する。また、図４（ｃ）に示すように電圧制御発振器３１４０は、ＬＰＦ３１３０の出力電圧に対応した出力周波数を出力する。すなわち、電圧制御発振器３１４０は、入力された直流電圧が大きければより高い周波数を出力し、入力された直流電圧が小さければより低い周波数を出力する。
【００４６】
上述の構成と動作とにより、同期回路３１００は、冗長回線の使用有無に拘わらず常に同期をとって、予期せぬ障害発生時の迅速な起動立ち上げに備えるものとする。一方、同期回路３１００を除く通信装置２１２０の他の部位については冗長回線不使用時には通電されないので、不要な消費電力を低減して低消費電力かつ省エネルギーな通信装置２１２０を実現できる。なお、位相比較器３１２０は、いわゆる位相差比較器（ＰＦＣ：Ｐｈａｓｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｍｐａｒａｔｏr)を用いてもよい。
【００４７】
図５は、冗長回線を構成する通信装置について、冗長回線の使用有無に拘わらず常時電源を供給する従来の場合と、冗長回線を使用しない時には電源を全く供給しない場合と、冗長回線を使用しない時にＰＬＬの同期動作にのみ電源を供給する第一の実施形態の場合とで、主回線から冗長回線への回線切り替え所要時間と総消費電力とがどのように相違するかを相対的に比較して説明する図である。
【００４８】
図５から理解できるように、冗長回線を構成する通信装置について、冗長回線の使用有無に拘わらず常時電源を供給した場合には、マスタークロックとの同期は常にとれておりかつ対向する通信装置とのリンクも常に確立されていることから、起動立ち上げ時間が極めて短時間で済み、主回線から冗長回線への切り替え所要時間も短い。
【００４９】
一方、冗長回線を構成する通信装置について、冗長回線の使用有無に拘わらず常時電源を供給する場合には、冗長回線を使用しない正常状態の通信時においても冗長回線の通信装置内全てに通電されるため、主回線での通信に直接寄与しない無駄な消費電力が多大に生じることとなる。
【００５０】
また、冗長回線を構成する通信装置について、冗長回線を使用しない時には電源を全く供給しない場合には、主回線の障害を検知した後に電源を投入することとなり、電源投入を受けてＰＬＬが同期をとり、ＩＦ盤を構成する各種ＩＣ／ＬＳＩが起動されてリンクを確立する各動作が必要となるので、通信装置の起動完了までに多大な時間を要し、切り替え所要時間は大きい。
【００５１】
一方、冗長回線を構成する通信装置について、冗長回線を使用しない時には電源を全く供給しない場合には、主回線が正常に機能している通常状態には、冗長回線の通信装置に全く通電されないことから、無駄な消費電力は発生せず極めて低消費電力となる。
【００５２】
また、冗長回線を構成する通信装置について、冗長回線を使用しない時にＰＬＬの同期動作にのみ電源を供給する第一の実施形態の場合には、同期が常にとれているので起動立ち上げ時間を低減でき、冗長回線への切り替え所要時間も低減できる。
【００５３】
また、冗長回線を構成する通信装置について、冗長回線を使用しない時にＰＬＬの同期動作にのみ電源を供給する第一の実施形態の場合には、冗長回線を用いない期間において同期をとるのに必要最小限の電力しか消費しないことから、無駄な消費電力の発生もある程度低減できる。換言すれば、第一の実施形態で示す通信装置２１２０は、無駄な消費電力の低減と迅速な回線切り替えとのバランスを高い次元でとり、極めて実用的な運用を可能とする。
【００５４】
図６は、冗長回線２４００を確立する通信装置２１２０の主回線から冗長回線２４００への回線切り替えに伴う動作概要を説明するフロー図である。そこで、図６に示す各ステップに基づいて、通信装置２１２０の回線切り替えに伴う動作について、図２参照しながら以下に順次説明する。
【００５５】
（ステップＳ６１０）
冗長回線２４００を確立する一対の通信装置２１２０が、ＰＬＬ２１２３の同期動作に対してのみ電源を供給する。これにより、冗長回線２４００を確立する一対の通信装置２１２０は、冗長回線２４００を介した通信の有無に拘わらず、同期をとる動作のみを常に継続する。
【００５６】
（ステップＳ６２０）
通信装置２１２０は、主回線の通信障害を検知する不図示の障害検知手段から、何らかの通信障害を検知した障害発生検知信号が入力されたか否かを判断する。障害発生検知信号が入力された場合にはステップＳ６３０へと進み、障害発生検知信号が入力された場合でなければステップＳ６１０へと戻る。
【００５７】
（ステップＳ６３０）
冗長回線２４００を確立する一対の通信装置２１２０には、各々冗長回線２４００による通信に必要な電源が全て投入されて起動立ち上げ開始される。
【００５８】
（ステップＳ６４０）
冗長回線２４００を確立する一対の通信装置２１２０は、各々パワーオンリセット処理を遂行する。
【００５９】
（ステップＳ６５０）
冗長回線２４００を確立する一対の通信装置２１２０は、各々リンクを確立するため等の各種ＩＣ／ＬＳＩ２１２６を起動させる。すなわち、冗長回線２４００を確立する一対の通信装置２１２０は、各々ＩＦ盤２１２２を起動立ち上げする。
【００６０】
（ステップＳ６６０）
冗長回線２４００を確立する一対の通信装置２１２０は、互いにリンクを確立して通信を開始する。
【００６１】
上述のステップＳ６３０乃至ステップＳ６６０で説明する動作処理が、冗長回線２４００を確立する一対の通信装置２１２０の起動立ち上げ処理であり、この間に要する時間が起動立ち上げ時間となり、実質的な回線切り替え所要時間に大きく影響する。第一の実施形態で説明する通信装置２１２０は、電源がフル投入される前に、同期が既に確立されており、省エネルギーながら比較的短い起動立ち上げ時間で済むので好ましい。
【００６２】
（第二の実施形態）
図７は、第一の実施形態のＰＬＬ３０００にかえて、複数のＰＬＬ３０００（１），３０００（２），３０００（３）がカスケード接続されたＰＬＬアレイ７０００を用いる通信装置の場合の、ＰＬＬアレイ７０００の構成概要を説明するブロック図である。
【００６３】
ＰＬＬアレイ７０００は、図２に示す第一の実施形態の通信装置２１２０のＰＬＬ２１３２に代替して設けられるのであって、その他の構成及び動作は、第一の実施形態において既に説明した内容と重複するので、ここでは説明を省略する。
【００６４】
図７に示すように、ＰＬＬアレイ７０００を構成するＰＬＬ３０００（１），３０００（２），３０００（３）は、各々第一の実施形態で説明したＰＬＬ３０００と同一であってもよい。ＰＬＬアレイ７０００は、第一のＰＬＬ３０００（１）の出力を第二のＰＬＬ３０００（２）の入力へと引き込み、第二のＰＬＬ３０００（２）の出力を第三のＰＬＬ３０００（３）の入力へと引き込む。
【００６５】
このため、ＰＬＬ３０００単独で用いる場合に比較して、所定倍数に周波数が引き上げられてＰＬＬアレイ７０００から出力される。また、ＰＬＬアレイ７０００として同期動作を遂行する。従って、第一のＰＬＬ３０００（１）においては、同期回路３１００（１）に加え、その出力バッファ３２１０（１）にも常時通電する。また、第二のＰＬＬ３０００（２）においては、同期回路３１００（２）に加え、その出力バッファ３２１０（２）にも常時通電する。
【００６６】
一方、第三のＰＬＬ３０００（３）においては、同期回路３１００（３）のみが常時通電される。すなわち、冗長回線を通信に用いない場合には、ＰＬＬアレイ７０００の外部に同期信号を出力することはなく、従って、最後段となる出力バッファ３２１０（３）は動作させない。
【００６７】
また、ＰＬＬアレイ７０００は、全体として一つの通知部７２２０と通知出力バッファ３２３０とを備えていれば足りる。通知部７２２０と通知出力バッファ７２３０とは、第一の実施形態で説明したように、冗長回線を通信に用いない場合には通電されない。また、図７においては、ＰＬＬ７０００全体としての分周器を図示していないが、このような分周器を備えてもよい。
【００６８】
また、第二の実施形態においては、３段接続されたＰＬＬアレイ７０００を図７に例示したが、これに限定されるものではなく、２以上の所望の段数だけカスケード接続する構成としてもよい。この場合にも、冗長回線を通信に用いない場合には、最後段のＰＬＬの出力バッファは通電しないこととできる。その他の部位についての第二の実施形態の構成と動作とは、第一の実施形態での説明によるものとする。
【００６９】
図８は、冗長回線を構成する第二の実施形態の通信装置について、冗長回線の使用有無に拘わらず常時電源を供給する従来の場合と、冗長回線を使用しない時には電源を全く供給しない場合と、冗長回線を使用しない時にＰＬＬの同期動作にのみ電源を供給する第一の実施形態の場合とで、主回線から冗長回線への回線切り替え所要時間の内訳がどのように相違するかを比較して説明する概念図である。
【００７０】
図８（ａ）に示す冗長回線の使用有無に拘わらず常時電源を供給した場合には、冗長回線の一対の通信装置間で常時同期がとれており、かつ常時リンクが確立されているので、回線切り替えのトリガーと同時に既に起動完了している状態であるから、主回線から冗長回線への切り替え期間は極めて短い期間で完了する。
【００７１】
また、図８（ｂ）に示す冗長回線を使用しない時には電源を全く供給しない場合には、回線切り替えのトリガー後に電源投入することとなる。このため、電源投入に続いて、パワーオンリセットと第一のＰＬＬの同期、第二のＰＬＬの同期、第三のＰＬＬの同期と、ＩＦ盤が備える各種ＩＣ／ＬＳＩの起動と、対向装置間でのリンク確立と、を冗長回線の一対の通信装置が順次遂行することとなる。
【００７２】
従って、図８（ｂ）から理解できるように、これらの動作を遂行するための所要期間は相当に長い期間となる。また、図８（ｂ）においては、ＰＬＬが三段にカスケード接続された例を説明したが、仮に、それ以上の段数のＰＬＬをカスケード接続した場合には、順次引き込み同期をとる動作を遂行する総所要期間はさらに長いものとなる。
【００７３】
また、図８（ｃ）に示す冗長回線を使用しない時にＰＬＬの同期動作にのみ電源を供給する第二の実施形態の場合には、主回線から冗長回線への切り替えトリガーがあった後、冗長回線２４００の通信装置２１２０の電源２２００が投入されて、パワーオンリセットが遂行される。この場合には、ＰＬＬアレイ７０００の同期はすでにとれているので、速やかにＩＦ盤２１２２の各種ＩＣ／ＬＳＩ２１２６の起動へと移行し、対向装置との間でリンクを確立することができる。すなわち、図８（ｃ）から理解できるように、本実施形態においては、起動完了までの起動時間短縮による速やかや回線切り替えと、省電力との本来トレードオフにある関係を、極めて現実的に高い次元でマッチングさせる同期型シリアル通信システムの運用が可能となる。
【００７４】
（第三の実施形態）
図９は、第三の実施形態にかかる通信装置９１２０の構成概要を説明するブロック図である。図９に示すように第三の実施形態においては、通信装置９１２０が、クロック盤９１２１とＩＦ盤９１２２とに加え、ＰＬＬ９１２３の不図示の同期回路のみに常時電源を供給するチャージポンプ９１２８を備える。
【００７５】
チャージポンプ９１２８は、外部から入力されるマスタークロックを昇圧させてＰＬＬ９１２３の不図示の同期回路のみに電源を常に生成して供給する。また、チャージポンプ９１２８はマスタークロックの電力を利用するので、ＰＬＬ９１２３の不図示の同期回路に常時供給する電力を主電源９２００から調達する必要がなく、さらに省電力・低消費エネルギーとできる。
【００７６】
また、主回線から冗長回線への切り替えトリガーがあった場合には、モード切替スイッチ９１２７をオンとすることで、クロック盤９１２１全体と、ＩＦ盤９１２２が備えるＩＣ／ＬＳＩ９１２６等に主電源９２００から電力が投入されて、冗長回線の通信装置９１２０が通信可能に起動されることとなる。
【００７７】
その他の構成と動作とは、既に説明した第一の実施形態、第二の実施形態と同一であるのでここでは説明を省略する。チャージポンプ９１２８は、クロック信号を昇圧させるＤＣ−ＤＣコンバータであるので、クロック信号を平滑回路で直流化した信号をその入力としてこれを昇圧してもよい。また、チャージポンプ９１２８は、クロック信号の電圧印加期間においてのみパルスを昇圧させ、その後昇圧させたパルスを平滑化して出力してもよい。
【００７８】
なお、チャージポンプ９１２８は、公知の任意のチャージポンプを用いて構成することが可能であるが、その動作については以下に簡略に説明する。
【００７９】
（チャージポンプについて）
図１０は、チャージポンプの二倍昇圧動作を説明するための構成概念図である。ＤＣ−ＤＣコンバータの一種であるチャージポンプは、それ自体ではインダクタを必須要素とすることなく、小型で低ノイズの電源を構成することができる。このため、チャージポンプは、オンボードにおける比較的小容量用の電源として活用される。
【００８０】
また、近年のチャージポンプは、出力電力容量も増大するように種々改善されており、その適用範囲がさらに拡大している。また、チャージポンプは、複数のコンデンサと複数のスイッチとを組み合わせた回路からなり、スイッチドキャパシタ回路のカテゴリーに分類される。
【００８１】
図１０において、スイッチＳ９１乃至スイッチＳ９３は互いに連動してオンオフ動作を遂行し、これを繰り返すことで入力に対して二倍の出力電圧が生成される。図１０から理解できるように、各スイッチＳ９１乃至Ｓ９３が図１０（ａ）に示す状態である場合に、コンデンサＣ９１は、入力電圧源によって端子電圧がＶＤＤにまで昇圧される。
【００８２】
続いて各スイッチＳ９１乃至Ｓ９３が反転し図１０（ｂ）に示す状態になると、コンデンサＣ９１はスイッチＳ９２の下に示された電圧源と直列になるので、図１０（ｂ）のａ点の電圧はＶＤＤの二倍にまで上昇される。同時にスイッチＳ９３が閉じられるので、その出力電圧としてＶＤＤの二倍の電圧が出力されることとなる。
【００８３】
このようなチャージポンプを複数連結してチャージポンプアレイとすれば、入力電圧ＶＤＤの三倍、四倍等任意の昇圧電圧を出力させることが可能となる。また、コンデンサＣ９１を分割して、図１０（ａ）の充電時は直列接続とし、図１０（ｂ）の放電時は並列接続になるように構成すれば、出力電圧をＶＤＤの１．５倍とすることも可能である。
【００８４】
また、スイッチＳ９１乃至スイッチＳ９３のオンオフタイミングを反転させた二つの回路出力を合成させることで、入出力リップルを減少させて比較的大きな出力電流を得ることが可能となる。これにより、上述した各実施形態のＰＬＬの同期回路は、常時安定した同期動作を遂行することが可能となるので好ましい。
【００８５】
なお、複数のコンデンサを並列に接続して同時に充電した後に、直列に接続して昇圧する典型的なスイッチドキャパシタを用いることも可能であるが、低ノイズであること、および低耐圧スイッチが使用可能であること、および入力電流の負担が比較的小さいとの観点から、上述のチャージポンプを用いることがより好ましい。
【００８６】
また、上述の各実施形態で例示した同期型シリアル通信システム１０００等は、各実施形態での説明に限定されるものではなく、各実施形態で説明する技術思想の範囲内かつ自明な範囲内で、適宜その構成や動作及び動作方法等を変更することができる。また、説明の便宜上各実施形態ごとに個別に説明しているが、各実施形態の構成を適宜組み合わせて適用し、またその動作も適宜組み合わせてアレンジしてもよい。なお、上述の実施形態において、主回線と冗長回線とは必ずしも固定されているものではなく、その時点で通信を遂行している回線を主回線と称し万一に備えて待機している回線を冗長回線と称するので互いに相対的なものであって、メンテナンス時等には適宜入れ替えてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明の同期型シリアル通信システムは、固定予備回線を備える光通信システム等に広く適用できる。
【符号の説明】
【００８８】
１００・・局舎Ａ、１１０・・通信装置（Ａ１）、１２０・・通信装置（Ａ２）、２００・・局舎Ｂ、２１０・・通信装置（Ｂ１）、２２０・・通信装置（Ｂ２）、３００・・主回線、４００・・冗長回線、１０００・・同期型シリアル通信システム。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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