クロック・データ再生部及びその電力制御方法並びにＰＯＮシステム
【課題】ＰＯＮシステムの端末装置におけるクロック・データ再生部が省電力状態から起動する時の無駄な電力消費を低減し、かつ、迅速に確実な通信が可能となるようにする。
【解決手段】通常モード又は省電力モードの設定が可能であり、電圧制御型発振器２４３を含み、入力信号からクロック信号及びデータ信号を抽出する位相ロックループＬｐを備えたクロック・データ再生部２４Ａは、参照クロック信号を逓倍して出力する参照クロック逓倍回路２４９を備えるとともに、同じ電圧制御型発振器２４３を含み、位相ロックループＬｐが省電力モードから通常モードに移行する前に、参照クロック逓倍回路２４９を用いて電圧制御型発振器２４３による同期発振のトレーニングを行う周波数トレーニングループＬｆを備えている。
【解決手段】通常モード又は省電力モードの設定が可能であり、電圧制御型発振器２４３を含み、入力信号からクロック信号及びデータ信号を抽出する位相ロックループＬｐを備えたクロック・データ再生部２４Ａは、参照クロック信号を逓倍して出力する参照クロック逓倍回路２４９を備えるとともに、同じ電圧制御型発振器２４３を含み、位相ロックループＬｐが省電力モードから通常モードに移行する前に、参照クロック逓倍回路２４９を用いて電圧制御型発振器２４３による同期発振のトレーニングを行う周波数トレーニングループＬｆを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｐ２ＭＰ（Point To Multipoint）通信システムであるＰＯＮ（Passive Optical Network）システムにおける、主として端末装置側のクロック・データ再生部及びその電力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｐ２ＭＰ通信システムでは、１つの局側装置に多数の端末装置が、光ファイバを介して接続されている。端末装置は常に通信を行っている訳ではなく、休止している時間がある。そこで、端末装置の消費電力低減を目的として、端末装置を休止状態にすることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この場合、例えば一定時間後に端末装置は休止状態から起きて通常の動作を行うことが必要である。ところが、端末装置のクロック・データ再生部が休止状態から通常の動作状態に復帰するまでに源クロックが安定生成されないと通信に失敗する場合がある。そこで、そのような事態を防止すべく、源クロックが安定生成されるまで、クロック・データ再生の位相ロック制御に係わるデバイスを、通常の動作可能状態で待機させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１５３７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来のクロック・データ再生部では、待機中の電力消費が無駄になる。特に、１０Ｇｂｐｓクラスの端末装置におけるクロック・データ再生部に適用する場合には、無駄な電力消費が大きくなると考えられる。
【０００５】
かかる問題点に鑑み、本発明は、クロック・データ再生部が省電力状態から起動する時の無駄な電力消費を低減し、かつ、迅速に確実な通信が可能となること、を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明は、バースト信号による光通信に用いられるクロック・データ再生部であって、参照クロック信号を逓倍して出力する参照クロック逓倍回路と、通常モードのほか省電力モードの設定が可能であり、電圧制御型発振器を含み、入力信号からクロック信号及びデータ信号を抽出する位相ロックループと、前記電圧制御型発振器を含み、前記位相ロックループが省電力モードから通常モードに移行する前に、前記参照クロック逓倍回路を用いて前記電圧制御型発振器による同期発振のトレーニングを行う周波数トレーニングループと、を備えたものである。
【０００７】
上記のように構成されたクロック・データ再生部では、省電力モードに設定された位相ロックループが通常モードに移行する前に、参照クロック逓倍回路を用いて電圧制御型発振器による同期発振のトレーニングが行われることにより、短時間でトレーニングを行い、迅速に同期を確立して位相ロックループを通常モードに移行させることができる。
【０００８】
（２）また、上記（１）のクロック・データ再生部においては、通信相手からの指示に基づいて、位相ロックループを停止させることにより省電力化を行うようにすることができる。
この場合、位相ロックループの停止（電源オフ）により、省電力を実現することができる。
【０００９】
（３）また、上記（１）のクロック・データ再生部においては、通信相手からの指示に基づいて、位相ロックループ及び周波数トレーニングループの少なくとも一方を停止させることにより省電力化を行うようにしてもよい。
この場合、通信を行わないときは、位相ロックループを停止（電源オフ）させるほか、周波数トレーニングループも停止させれば、より省電力化を実現することができる。また、通信相手から通信に関する指示がある通常モードにおいても、必要のない周波数トレーニングループを停止させることで、周波数トレーニングループを備えながらも、省電力化を実現することができる。
【００１０】
（４）また、上記（３）のクロック・データ再生部においては、省電力化を行うべき期間が所定期間より長いときは、参照クロック逓倍回路を停止させるようにしてもよい。
この場合、例えば通信を行わないことにより、省電力化を行うべき期間が、所定期間より長い期間にわたるときは、参照クロック逓倍回路も停止（電源オフ）させて、さらに省電力化を実現することができる。
【００１１】
（５）また、上記（２）〜（４）のいずれかのクロック・データ再生部においては、通信相手から指示された省電力化を行うべき時間の終了時点より、少なくとも前記周波数トレーニングループが動作を終えるまでの所要時間分だけ早く、前記周波数トレーニングループが動作を開始することが好ましい。
この場合、省電力化を行うべき時間の終了時点では、周波数トレーニング（同期発振）が完了していることになるので、当該終了時点では位相ロックループが確実にクロック信号及びデータ信号を再生することができる。
【００１２】
（６）一方、本発明は、参照クロック信号を逓倍して出力する参照クロック逓倍回路と、電圧制御型発振器を含み、入力信号からクロック信号及びデータ信号を抽出する位相ロックループと、前記電圧制御型発振器を含む周波数トレーニングループとを有する、バースト信号による光通信に用いられるクロック・データ再生部についての電力制御方法であって、（ｉ）参照クロック信号を逓倍して出力する状態で、かつ、前記位相ロックループ及び前記周波数トレーニングループを共に省電力モードとして待機し、（ｉｉ）前記位相ロックループを省電力モードから通常モードに移行する場合には、その前に、前記参照クロック逓倍回路を用いて前記周波数トレーニングループを動作させ、（ｉｉｉ）その後、前記位相ロックループを通常モードで動作させ、前記参照クロック逓倍回路及び前記周波数トレーニングループの少なくとも一方は動作を停止させる、というものである。
【００１３】
上記のような電力制御方法によれば、省電力モードに設定された位相ロックループが通常モードに移行する前に、参照クロック逓倍回路を用いて電圧制御型発振器による同期発振のトレーニングが行われることにより、短時間でトレーニングを行い、迅速に同期を確立して位相ロックループを通常モードに移行させることができる。
【００１４】
（７）また、本発明は、光ファイバを介して複数の端末装置と共通の局側装置とを接続して成るＰＯＮシステムにおいて、前記各端末装置は、バースト信号による光通信に用いられるクロック・データ再生部を含むものであって、当該クロック・データ再生部は、参照クロック信号を逓倍して出力する参照クロック逓倍回路と、電圧制御型発振器を含み、入力信号からクロック信号及びデータ信号を抽出する位相ロックループと、前記電圧制御型発振器を含む周波数トレーニングループと、を備え、前記局側装置は、前記位相ロックループ及び前記周波数トレーニングループを個別に通常モード又は省電力モードにすることが可能であり、前記位相ロックループを省電力状態から通常状態に移行する場合には、その前に、前記参照クロック逓倍回路を用いて前記周波数トレーニングループを動作させる管理部、を備えたものである。
【００１５】
上記のようなＰＯＮシステムによれば、端末装置において、省電力モードに設定された位相ロックループが通常モードに移行する前に、参照クロック逓倍回路を用いて電圧制御型発振器による同期発振のトレーニングが行われることにより、短時間でトレーニングを行い、迅速に同期を確立して位相ロックループを通常モードに移行させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のクロック・データ再生部、電力制御方法及びＰＯＮシステムによれば、クロック・データ再生部が省電力状態から起動する時の無駄な電力消費を低減し、かつ、迅速に確実な通信が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るＰＯＮシステムの接続図である。
【図２】局側装置について、その内部構成の概略を示すブロック図である。
【図３】端末装置について、その内部構成の概略を示すブロック図である。
【図４】ＰＯＮシステムの基本動作シーケンス図である。
【図５】端末装置におけるクロック・データ再生部の回路構成の一例を示すブロック図である。
【図６】省電力モードにおけるクロック・データ再生部の状態を概念的に示すブロック図であり、クロック・データ再生部内の実線で示すブロックは電源オン、破線で示すブロックは電源オフを表している。
【図７】周波数トレーニングモードにおけるクロック・データ再生部の状態を概念的に示すブロック図であり、クロック・データ再生部内の実線で示すブロックは電源オン、破線で示すブロックは電源オフを表している。
【図８】通常モードにおけるクロック・データ再生部の状態を概念的に示すブロック図であり、クロック・データ再生部内の実線で示すブロックは電源オン、破線で示すブロックは電源オフを表している。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
《ＰＯＮシステムの全体構成》
図１は、本発明の一実施形態に係るＰＯＮシステムの接続図である。図において、局側装置１は、Ｐ２ＭＰの関係で接続される複数の端末装置２〜４に対する集約局として設置される。端末装置２〜４はそれぞれ、ＰＯＮシステムの加入者宅に設置される。当該システムでは、局側装置１に接続された１本の光ファイバ５（幹線）から光カプラ６を介して複数の光ファイバ（支線）７〜９に分岐した光ファイバ網（５〜９）が構成され、分岐した光ファイバ７〜９の終端にそれぞれ端末装置２〜４が接続されている。さらに、局側装置１は上位ネットワークＮ１と接続され、端末装置２，３，４はそれぞれのユーザネットワークＮ２，Ｎ３，Ｎ４と接続されている。
【００１９】
なお、図１では３個の端末装置２〜４を示しているが、１つの光カプラ６から例えば３２分岐して３２個の端末装置を接続することが可能である。また、図１では光カプラ６を１個だけ使用しているが、光カプラを縦列に複数段設けることにより、さらに多くの端末装置を局側装置１と接続することができる。
【００２０】
図１において、各端末装置２〜４から局側装置１への上り方向には波長λ１でデータが送信される。逆に、局側装置１から端末装置２〜４への下り方向には波長λ２でデータが送信される。これらの波長λ１及びλ２は、ＩＥＥＥ規格８０２．３ａｈ−２００４のＣｌａｕｓｅ６０に基づいて、以下の範囲の値とすることができる。
１２６０ｎｍ≦λ１≦１３６０ｎｍ
１４８０ｎｍ≦λ２≦１５００ｎｍ
【００２１】
また、端末装置２，３，４における上り方向通信の伝送レートは互いに異なる場合もあるが、ここでは、同一（例えば１０Ｇｂｐｓ）であるとする。また、局側装置１から端末装置２〜４への下り通信の伝送レートは１種類（例えば１０Ｇｂｐｓ）であるとする。
【００２２】
《局側装置の構成》
図２は、局側装置１について、その内部構成の概略を示すブロック図である。局側装置１内の各部（１１〜１５，１７〜１９，１Ｍ）は、図示のように接続されている。図において、上位ネットワークＮ１からのフレームは上位ネットワーク側受信部１９により受信され、データ中継処理部１７に送られる。データ中継処理部１７は、ＰＯＮ側送信部１５へフレームを渡し、これが、光送信部１３において波長λ２で所定の伝送レートの光信号に変換され、合分波部１１を介して、端末装置２〜４（図１）に送られる。
【００２３】
一方、端末装置２〜４（図１）から上り方向に送信された光信号（波長λ１で所定の伝送レート）は、合分波部１１を通過して、光受信部１２により受信される。光受信部１２は、内部に、光電変換素子１２Ａ及び増幅器１２Ｂを備えている。光電変換素子１２Ａは、フォトダイオードやアバランシェフォトダイオード等の半導体受光素子であり、受光量に応じた電気信号を出力する。増幅器１２Ｂは、電気信号を増幅して出力する。増幅器１２Ｂの出力信号はＰＯＮ側受信部１４に入力される。
【００２４】
ＰＯＮ側受信部１４は、内部に、クロック・データ再生部１４Ａ、物理層符号化／復号化部１４Ｂ及び、フレーム再生部１４Ｃを備えている。クロック・データ再生部１４Ａは、増幅器１２Ｂから受けた電気信号に同期してタイミング成分（クロック信号）とデータ信号とを再生する。物理層符号化／復号化部１４Ｂは、再生されたデータに施されている符号を復号する。フレーム再生部１４Ｃは、復号されたデータからフレームの境界を検出して例えば、イーサネット（登録商標）フレームを復元する。また、フレーム再生部１４Ｃは、フレームのヘッダ部分を読みとることにより、受信したフレームがデータフレームであるか、又は、レポートフレーム等のメディアアクセス制御のための制御情報のフレームであるかを判定する。
【００２５】
なお、制御情報の例として、ＩＥＥＥ規格８０２．３ａｈ−２００４のＣｌａｕｓｅ ６４に記載のＭＰＣＰ（Multi-point Control Protocol） ＰＤＵ（Protocol Data Unit）を挙げることができる。局側装置１が端末装置２〜４に対して上り方向データの送出開始時刻および送出許可量を指示するため制御情報であるグラントや、端末装置２〜４が局側装置１に対して上り方向データの蓄積量に関する値を通知するための制御情報であるレポートは、このＭＰＣＰ ＰＤＵの一種である。
【００２６】
上記判定の結果、データフレームであれば、フレーム再生部１４Ｃはこれをデータ中継処理部１７に送る。データ中継処理部１７は、データフレームのヘッダ情報の変更や上位ネットワーク側送信部１８に対する送信制御等の所定の中継処理を行い、処理後のフレームは上位ネットワーク側送信部１８から上位ネットワークＮ１へ送出される。また、上記判定の結果、フレームがレポートフレームであれば、フレーム再生部１４Ｃはこれを管理部（例えばＭＡＣ−ＩＣからなる。）１Ｍに送る。管理部１Ｍはこのレポートに基づいて、制御情報としてのグラントフレームを生成し、これが、ＰＯＮ側送信部１５及び光送信部１３から合分波部１１を介して送信される。
【００２７】
上記管理部１Ｍは、端末装置２〜４が使用する伝送レートを記憶し、グラントに基づいて、次にバースト信号を受信する時期及びその伝送レートを特定する。すなわち管理部１Ｍは、信号受信のスケジュールを管理している。そして、特定された伝送レートは、光受信部１０９及びＰＯＮ側受信部１０７に通知される。光受信部１０９及びＰＯＮ側受信部１０７は、その時期に合わせて、受信機能を、特定された伝送レートに対応させることができる。
また、管理部１Ｍは、端末装置２〜４と通信するスケジュールがないときは、所定時間、端末装置２〜４のいずれかの機能を停止させ、省電力の状態とすることができる（詳細後述）。
【００２８】
《端末装置の構成》
図３は、端末装置２について、その内部構成の概略を示すブロック図である。なお、端末装置３，４についても同様であるので、代表として、端末装置２について説明する。端末装置２内の各部（２１〜２９）は、図示のように接続されている。図３において、局側装置１（図１）から下り方向に送信されて来る光信号は、合分波部２１を通過して、光受信部２２により電気信号に変換され、さらに、この電気信号はＰＯＮ側受信部２４により受信される。ＰＯＮ側受信部２４は、局側装置１と同様に、クロック・データ再生部２４Ａを含んでいる（詳細後述）。
【００２９】
ＰＯＮ側受信部２４は、受信したフレームのヘッダ部分（プリアンブル部分を含む）を読みとることにより、当該フレームが自己宛（ここでは、自己又は自己の配下のユーザネットワークＮ２内の装置宛を意味する。）であるか否かを判定する。判定の結果、自己宛であれば、当該フレームを取り込み、そうでなければ、当該フレームを廃棄する。例えば、上記の宛先判定を行うためのヘッダ情報の例として、ＩＥＥＥ規格８０２．３ａｈ−２００４に記載の論理リンク識別子（ＬＬＩＤ）を挙げることができる。
【００３０】
さらに、ＰＯＮ側受信部２４は、フレームのヘッダ部分を読みとることにより、受信したフレームがデータフレームであるか、又は、グラントフレームであるかを判定する。判定の結果、データフレームであれば、ＰＯＮ側受信部２４はこれをデータ中継処理部２７に送る。データ中継処理部２７は、ユーザネットワーク側送信部２８に対する送信制御等の所定の中継処理を行い、処理後のフレームはユーザネットワーク側送信部２８からユーザネットワークＮ２へ送出される。
【００３１】
また、上記判定の結果、フレームがグラントフレームであれば、ＰＯＮ側受信部２４はこれを制御信号処理部２６に転送する。制御信号処理部２６は、グラントフレームに基づいて上り方向の送出をデータ中継処理部２７に指示する。
【００３２】
一方、ユーザネットワークＮ２からのフレームはユーザネットワーク側受信部２９により受信され、データ中継処理部２７に転送される。転送されたフレームはデータ中継処理部２７内のバッファメモリに一旦蓄積され、また、そのデータ量が制御信号処理部２６に通知される。制御信号処理部２６は、ＰＯＮ側送信部２５に対して送信制御を行い、所定のタイミングで、バッファメモリに蓄積されているフレームをＰＯＮ側送信部２５に出力させるとともに、通知されたバッファメモリ内のデータ蓄積量に基づいてレポートフレームを作成してＰＯＮ側送信部２５に出力させる。ＰＯＮ側送信部２５の出力は光送信部２３で光信号に変換され、波長λ１で所定の伝送レートの信号として、合分波部２１を介して上り方向に送信される。
【００３３】
《ＰＯＮシステムの基本動作シーケンス》
次に、上記のように構成されたＰＯＮシステムにおける動作手順について、図４のシーケンス図を参照して説明する。なお、このシーケンス図は、局側装置１と端末装置２との間での動作についてのものであるが、他の端末装置３，４についても同様である。
【００３４】
図４において、局側装置１は、運用時間開始時刻Ｔ０の時点で端末装置２に関するＲＴＴ（Round Trip Time）を既に計算している。時刻Ｔａ１において、局側装置１は送出要求量を通知させるために、端末装置２に対してレポート送出開始時刻Ｔｂ２を含んだグラント（グラントフレーム）Ｇ１を送信する。このレポート送出開始時刻Ｔｂ２は、他の端末装置３，４から送信されるレポートと衝突しないように計算される。
【００３５】
端末装置２は、自身に対するグラントＧ１を受信すると、データ中継処理部２７のバッファメモリに蓄積されたデータ量を参照して送出要求量を算出し、グラントＧ１に含まれるレポート送出開始時刻Ｔｂ２に、局側装置１に対して送出要求量を含んだレポート（レポートフレーム）Ｒ１を送出する。
【００３６】
局側装置１はレポートＲ１を受信すると、固定または可変の最大送出許可量以下となり、かつ、レポートＲ１に含まれるバッファメモリ内データ量のデータをなるべく多く送れるような値を演算し、演算結果を送出許可量としてグラントＧ２に挿入する。レポートＲ１に含まれる送出要求量がゼロの場合には、局側装置１による演算結果がゼロとなるため帯域が割当てられないが、端末装置２にレポートＲ２を送出させる必要があるので、局側装置１は端末装置２に対して必ずグラントＧ２を送出する。
【００３７】
グラントＧ２に含まれる送出開始時刻Ｔｂ４は、演算済みである前回の端末装置データの受信予定時刻、前回の端末装置２の送出許可量、現在の端末装置２に関するＲＴＴ及び固定時間であるガードタイムを用い、データ及びレポートが他の端末装置３，４からのデータまたはレポートと衝突しないように計算される。なお、局側装置１は、送出許可量及び送出開始時刻Ｔｂ４を含むグラントＧ２を送出する時刻Ｔａ３を、送出開始時刻Ｔｂ４までにグラントＧ２が端末装置２に到着するように計算する。
【００３８】
端末装置２は、自身に対するグラントＧ２を受信すると、グラントＧ２に含まれる送出開始時刻Ｔｂ４に、送出許可量分のデータＤを、次回の送出要求量を含んだレポートＲ２とともに局側装置１に送出する。このレポートＲ２はデータＤの直前または直後に送出されるが、データＤの直前に送出される場合には、送出要求量として局側装置１に報告する値は、バッファメモリに蓄積されているデータ量とデータＤのデータ量との差分である。
【００３９】
局側装置１は、データＤ及びレポートＲ２を受信すると、データＤを上位ネットワークＮ１に送出し、レポートＲ２についてはレポートＲ１に対する処理と同様の処理を行なう。以上説明したシーケンス処理は、全ての端末装置２〜４に対して独立に行なわれ、運用時間が終了するまで時刻Ｔａ３〜時刻Ｔａ４の処理が繰返される。
【００４０】
一方、上記のようなシーケンスとは別に、端末装置２から送信する予定のデータが無いときは、局側装置１から端末装置２に対して、通常モードから省電力モードに移行させる指示を与えることができる。省電力は、例えば、端末装置２内の各部の電源をオフにすることにより実現される。また、省電力モードで機能を休止させた状態から所定時間が経過すると、端末装置２は、自ら省電力モードから通常モードへ戻る。ここで、問題となるのは、端末装置２における前述のクロック・データ再生部である。クロック・データ再生部は、局側装置１から送信されて来る信号に同期させる必要があり、そのため、省電力モードから通常モードへの移行の間に、受信信号からクロックを抽出完了しなければならない。また、この際に、できるだけ無駄な電力消費を抑えたい。
【００４１】
《端末装置におけるクロック・データ再生部の構成》
そこで、次に、端末装置２（３，４でも同様。）における、クロック・データ再生部の構成・機能について、詳細に説明する。
【００４２】
図５は、端末装置２におけるクロック・データ再生部２４Ａの回路構成の一例を示すブロック図である。図において、クロック・データ再生部２４Ａには、端末装置２に内蔵されるクロック（図示せず。）からの参照クロック信号と、光受信部２２（図３）からバースト信号である光信号が入力される。また、光信号には、局側装置１の管理部１Ｍから送られてくる省電力モード／通常モードの選択指示の情報が含まれている。選択指示の内容は例えば３種類あり、これらを、信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３とする。また、信号Ｓ１，Ｓ２を論理和で受け取るためのオア回路２０が設けられている。
【００４３】
クロック・データ再生部２４Ａは、位相同期方式によってクロック信号及びデータ信号を再生し出力するものであり、通常モードの位相ロックループＬｐを構成する機能部としては、位相比較器２４１、チャージポンプ及びループフィルタ（以下、単にループフィルタという。）２４２、電圧制御型発振器（ＶＣＯ又はＶＣＸＯ）２４３、分周器２４４及び２４５、並びに、デシリアライザ２４６、を備えており、これらは図示のように接続されている。
【００４４】
なお、デシリアライザ２４６は、再生されたデータ信号をパラレル信号化して出力するものであり、このデシリアライザ２４６には、位相比較器２４１が出力するデータ信号（シリアル）と、電圧制御型発振器２４３の出力するフルレートクロック信号と、このクロック信号を分周器２４４，２４５で分周した分周クロック信号がそれぞれ入力される。なお、デシリアライザは既知の回路であり、ここでは詳細な説明は省略する。
【００４５】
一方、位相ロックループの一部を共用する他のループとして周波数トレーニングループＬｆが設けられており、この周波数トレーニングループＬｆを構成する機能部としては、ループフィルタ２４２、電圧制御型発振器２４３、分周器２４４の他、周波数差検出器２４７及び周波数比較器２４８があり、これらは、図示のように接続されている。ループフィルタ２４２及び電圧制御型発振器２４３は、それぞれ、周波数比較器２４８及び周波数差検出器２４７の出力によって、周波数が一致する方向に制御される。また、参照クロック逓倍回路２４９は、参照クロック信号を逓倍（例えば１６倍）して出力する。
【００４６】
バースト信号の伝送レートが高くなるほど、通常の水晶発振器等で与える参照クロックの周波数に対する比率が大きくなり、電圧制御型発振器２４３を、規格に適合する周波数に同期発振するようトレーニングする時間（周波数トレーニング時間）が長くなる（例えば１０Ｇｂｐｓで、参照クロックが１５６ＭＨｚ程度であれば、数百ナノ秒程度を要する。）。逓倍の比率を上げることにより、この時間を短縮することができる。但し、比率を上げるほど、参照クロック逓倍回路１４９の消費電力が大きくなる。
【００４７】
《クロック・データ再生部の動作モード》
［省電力モード］
図６は、省電力モードにおけるクロック・データ再生部２４Ａの状態を概念的に示すブロック図であり、クロック・データ再生部２４Ａ内の実線で示すブロックは電源オン、破線で示すブロックは電源オフ（省電力）を表している。具体的には、図において、管理部１Ｍからの信号Ｓ３はＨレベルであり、参照クロック逓倍回路２４９は電源オンの状態（省電力でない）である。一方、管理部１Ｍからの信号Ｓ１はＬレベルであり、Ｈレベルの信号Ｓ１によって電源オンする周波数差検出器２４７及び周波数比較器２４８は、電源オフの状態である。管理部１Ｍからの信号Ｓ２はＬレベルであり、Ｈレベルの信号Ｓ２によって電源オンする位相比較器２４１、分周器２４５及びデシリアライザ２４６は、電源オフの状態である。また、信号Ｓ１，Ｓ２の論理和はＬレベルであり、当該論理和がＨレベルであることにより電源オンするループフィルタ２４２、電圧制御型発振器２４３及び分周器２４４は電源オフの状態である。
【００４８】
すなわち、この状態では、クロック・データ再生部２４Ａで電源オンなのは、参照クロック逓倍回路２４９のみである。参照クロック逓倍回路２４９は、後述する周波数トレーニングモードの起動に必要であり、電源オン時の立ち上がり収束時間が若干あるので、このように他の部分が電源オフのときも、電源オンとしておくことが好ましい。但し、省電力モードの時間が長い場合には、周波数トレーニング開始よりも上記収束時間だけ前まで、電源オフにしてもよい。この場合は、クロック・データ再生部２４Ａ内の主要な全ての機能部が電源オフとなり、最も電力消費を少なくすることができる。
【００４９】
［周波数トレーニングモード］
図７は、周波数トレーニングモードにおけるクロック・データ再生部２４Ａの状態を概念的に示すブロック図であり、クロック・データ再生部２４Ａ内の実線で示すブロックは電源オン、破線で示すブロックは電源オフ（省電力）を表している。具体的には、図において、管理部１Ｍからの信号Ｓ３はＨレベルであり、参照クロック逓倍回路２４９は電源オンの状態である。また、管理部１Ｍからの信号Ｓ１もＨレベルであり、周波数差検出器２４７及び周波数比較器２４８は、電源オンの状態である。また、信号Ｓ１，Ｓ２の論理和はＨレベルであり、ループフィルタ２４２、電圧制御型発振器２４３及び分周器２４４は電源オンの状態である。一方、管理部１Ｍからの信号Ｓ２はＬレベルであり、位相比較器２４１、分周器２４５及びデシリアライザ２４６は、電源オフの状態である。
【００５０】
この状態は、いわば省電力モードから通常モードへの過渡的な移行モードである。具体的には、電圧制御型発振器２４３による同期発振の周波数トレーニングが行われる。これにより、電圧制御型発振器２４３の発振周波数を分周器２４４で分周した周波数が、参照クロック逓倍回路２４９の出力する周波数が一致するように動作し、一致により当該モード終了となる。
【００５１】
［通常モード］
周波数トレーニングモードの終了と同時に、通常モードへ移行する。図８は、通常モードにおけるクロック・データ再生部２４Ａの状態を概念的に示すブロック図であり、クロック・データ再生部２４Ａ内の実線で示すブロックは電源オン、破線で示すブロックは電源オフを表している。具体的には、図において、管理部１Ｍからの信号Ｓ３はＬレベルであり、参照クロック逓倍回路２４９は電源オフの状態である。また、管理部１Ｍからの信号Ｓ１はＬレベルであり、周波数差検出器２４７及び周波数比較器２４８は、電源オフの状態である。一方、管理部１Ｍからの信号Ｓ２はＨレベルであり、位相比較器２４１、分周器２４５及びデシリアライザ２４６は、電源オンの状態である。さらに、信号Ｓ１，Ｓ２の論理和はＨレベルであり、ループフィルタ２４２、電圧制御型発振器２４３及び分周器２４４は電源オンの状態である。
【００５２】
すなわち、この状態では、通常の位相ロックループが形成され、クロック・データ再生部２４Ａで入力されるバースト信号に同期して、クロック信号及びデータ信号を再生し、出力している状態となる。周波数差検出器２４７、周波数比較器２４８及び参照クロック逓倍回路２４９は、この時点では必要なく、電源オフになっている。すなわち、周波数トレーニングループＬｆ及び参照クロック逓倍回路２４９は、共に動作停止の状態である。但し、必ずしも共に停止でなくてもよく、いずれか一方の停止でもよい。
【００５３】
《まとめ》
以上のように、本実施形態に係るクロック・データ再生部２４Ａでは、省電力モードに設定された位相ロックループＬｐが通常モードに移行する前に、参照クロック逓倍回路２４９を用いて電圧制御型発振器２４３による同期発振のトレーニングが行われることにより、短時間でトレーニングを行い、迅速に同期を確立して位相ロックループＬｐを通常モードに移行させることができる。従って、クロック・データ再生部２４Ａが省電力状態から起動する時の無駄な電力消費を低減し、かつ、迅速に確実な通信が可能となる。
【００５４】
また、省電力モードでは、通信相手である局側装置１からの指示に基づいて、位相ロックループＬｐを停止（電源オフ）させることにより、省電力を実現することができる。
また、さらに、周波数トレーニングループＬｆも停止させることにより省電力を実現することができる。
なお、局側装置１から通信に関する指示がある通常モードにおいても、必要のない周波数トレーニングループを停止させることで、周波数トレーニングループを備えながらも、省電力化を実現することができる。
【００５５】
また、省電力化を行うべき期間が所定期間より長いときは、参照クロック逓倍回路２４９を停止させてもよい。すなわちこの場合は、例えば通信を行わないことにより、省電力化を行うべき期間が、所定期間より長い期間にわたるときは、参照クロック逓倍回路２４９も停止（電源オフ）させて、さらに省電力化を実現することができる。
【００５６】
なお、クロック・データ再生部２４Ａにおいては、局側装置１から指示された省電力化を行うべき時間の終了時点より、少なくとも周波数トレーニングループＬｆが動作を終えるまでの所要時間分だけ早く、周波数トレーニングループＬｆが動作を開始することが好ましい。
この場合、省電力化を行うべき時間の終了時点では、周波数トレーニングが完了していることになるので、当該終了時点では位相ロックループＬｐが確実にクロック信号及びデータ信号を再生することができる。
【００５７】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５８】
１：局側装置
１Ｍ：管理部
２〜４：端末装置
５，７〜９：光ファイバ
２４Ａ：クロック・データ再生部
２４３：電圧制御型発振器
２４９：参照クロック逓倍回路
Ｌｆ：周波数トレーニングループ
Ｌｐ：位相ロックループ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｐ２ＭＰ（Point To Multipoint）通信システムであるＰＯＮ（Passive Optical Network）システムにおける、主として端末装置側のクロック・データ再生部及びその電力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｐ２ＭＰ通信システムでは、１つの局側装置に多数の端末装置が、光ファイバを介して接続されている。端末装置は常に通信を行っている訳ではなく、休止している時間がある。そこで、端末装置の消費電力低減を目的として、端末装置を休止状態にすることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この場合、例えば一定時間後に端末装置は休止状態から起きて通常の動作を行うことが必要である。ところが、端末装置のクロック・データ再生部が休止状態から通常の動作状態に復帰するまでに源クロックが安定生成されないと通信に失敗する場合がある。そこで、そのような事態を防止すべく、源クロックが安定生成されるまで、クロック・データ再生の位相ロック制御に係わるデバイスを、通常の動作可能状態で待機させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１５３７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来のクロック・データ再生部では、待機中の電力消費が無駄になる。特に、１０Ｇｂｐｓクラスの端末装置におけるクロック・データ再生部に適用する場合には、無駄な電力消費が大きくなると考えられる。
【０００５】
かかる問題点に鑑み、本発明は、クロック・データ再生部が省電力状態から起動する時の無駄な電力消費を低減し、かつ、迅速に確実な通信が可能となること、を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明は、バースト信号による光通信に用いられるクロック・データ再生部であって、参照クロック信号を逓倍して出力する参照クロック逓倍回路と、通常モードのほか省電力モードの設定が可能であり、電圧制御型発振器を含み、入力信号からクロック信号及びデータ信号を抽出する位相ロックループと、前記電圧制御型発振器を含み、前記位相ロックループが省電力モードから通常モードに移行する前に、前記参照クロック逓倍回路を用いて前記電圧制御型発振器による同期発振のトレーニングを行う周波数トレーニングループと、を備えたものである。
【０００７】
上記のように構成されたクロック・データ再生部では、省電力モードに設定された位相ロックループが通常モードに移行する前に、参照クロック逓倍回路を用いて電圧制御型発振器による同期発振のトレーニングが行われることにより、短時間でトレーニングを行い、迅速に同期を確立して位相ロックループを通常モードに移行させることができる。
【０００８】
（２）また、上記（１）のクロック・データ再生部においては、通信相手からの指示に基づいて、位相ロックループを停止させることにより省電力化を行うようにすることができる。
この場合、位相ロックループの停止（電源オフ）により、省電力を実現することができる。
【０００９】
（３）また、上記（１）のクロック・データ再生部においては、通信相手からの指示に基づいて、位相ロックループ及び周波数トレーニングループの少なくとも一方を停止させることにより省電力化を行うようにしてもよい。
この場合、通信を行わないときは、位相ロックループを停止（電源オフ）させるほか、周波数トレーニングループも停止させれば、より省電力化を実現することができる。また、通信相手から通信に関する指示がある通常モードにおいても、必要のない周波数トレーニングループを停止させることで、周波数トレーニングループを備えながらも、省電力化を実現することができる。
【００１０】
（４）また、上記（３）のクロック・データ再生部においては、省電力化を行うべき期間が所定期間より長いときは、参照クロック逓倍回路を停止させるようにしてもよい。
この場合、例えば通信を行わないことにより、省電力化を行うべき期間が、所定期間より長い期間にわたるときは、参照クロック逓倍回路も停止（電源オフ）させて、さらに省電力化を実現することができる。
【００１１】
（５）また、上記（２）〜（４）のいずれかのクロック・データ再生部においては、通信相手から指示された省電力化を行うべき時間の終了時点より、少なくとも前記周波数トレーニングループが動作を終えるまでの所要時間分だけ早く、前記周波数トレーニングループが動作を開始することが好ましい。
この場合、省電力化を行うべき時間の終了時点では、周波数トレーニング（同期発振）が完了していることになるので、当該終了時点では位相ロックループが確実にクロック信号及びデータ信号を再生することができる。
【００１２】
（６）一方、本発明は、参照クロック信号を逓倍して出力する参照クロック逓倍回路と、電圧制御型発振器を含み、入力信号からクロック信号及びデータ信号を抽出する位相ロックループと、前記電圧制御型発振器を含む周波数トレーニングループとを有する、バースト信号による光通信に用いられるクロック・データ再生部についての電力制御方法であって、（ｉ）参照クロック信号を逓倍して出力する状態で、かつ、前記位相ロックループ及び前記周波数トレーニングループを共に省電力モードとして待機し、（ｉｉ）前記位相ロックループを省電力モードから通常モードに移行する場合には、その前に、前記参照クロック逓倍回路を用いて前記周波数トレーニングループを動作させ、（ｉｉｉ）その後、前記位相ロックループを通常モードで動作させ、前記参照クロック逓倍回路及び前記周波数トレーニングループの少なくとも一方は動作を停止させる、というものである。
【００１３】
上記のような電力制御方法によれば、省電力モードに設定された位相ロックループが通常モードに移行する前に、参照クロック逓倍回路を用いて電圧制御型発振器による同期発振のトレーニングが行われることにより、短時間でトレーニングを行い、迅速に同期を確立して位相ロックループを通常モードに移行させることができる。
【００１４】
（７）また、本発明は、光ファイバを介して複数の端末装置と共通の局側装置とを接続して成るＰＯＮシステムにおいて、前記各端末装置は、バースト信号による光通信に用いられるクロック・データ再生部を含むものであって、当該クロック・データ再生部は、参照クロック信号を逓倍して出力する参照クロック逓倍回路と、電圧制御型発振器を含み、入力信号からクロック信号及びデータ信号を抽出する位相ロックループと、前記電圧制御型発振器を含む周波数トレーニングループと、を備え、前記局側装置は、前記位相ロックループ及び前記周波数トレーニングループを個別に通常モード又は省電力モードにすることが可能であり、前記位相ロックループを省電力状態から通常状態に移行する場合には、その前に、前記参照クロック逓倍回路を用いて前記周波数トレーニングループを動作させる管理部、を備えたものである。
【００１５】
上記のようなＰＯＮシステムによれば、端末装置において、省電力モードに設定された位相ロックループが通常モードに移行する前に、参照クロック逓倍回路を用いて電圧制御型発振器による同期発振のトレーニングが行われることにより、短時間でトレーニングを行い、迅速に同期を確立して位相ロックループを通常モードに移行させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のクロック・データ再生部、電力制御方法及びＰＯＮシステムによれば、クロック・データ再生部が省電力状態から起動する時の無駄な電力消費を低減し、かつ、迅速に確実な通信が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るＰＯＮシステムの接続図である。
【図２】局側装置について、その内部構成の概略を示すブロック図である。
【図３】端末装置について、その内部構成の概略を示すブロック図である。
【図４】ＰＯＮシステムの基本動作シーケンス図である。
【図５】端末装置におけるクロック・データ再生部の回路構成の一例を示すブロック図である。
【図６】省電力モードにおけるクロック・データ再生部の状態を概念的に示すブロック図であり、クロック・データ再生部内の実線で示すブロックは電源オン、破線で示すブロックは電源オフを表している。
【図７】周波数トレーニングモードにおけるクロック・データ再生部の状態を概念的に示すブロック図であり、クロック・データ再生部内の実線で示すブロックは電源オン、破線で示すブロックは電源オフを表している。
【図８】通常モードにおけるクロック・データ再生部の状態を概念的に示すブロック図であり、クロック・データ再生部内の実線で示すブロックは電源オン、破線で示すブロックは電源オフを表している。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
《ＰＯＮシステムの全体構成》
図１は、本発明の一実施形態に係るＰＯＮシステムの接続図である。図において、局側装置１は、Ｐ２ＭＰの関係で接続される複数の端末装置２〜４に対する集約局として設置される。端末装置２〜４はそれぞれ、ＰＯＮシステムの加入者宅に設置される。当該システムでは、局側装置１に接続された１本の光ファイバ５（幹線）から光カプラ６を介して複数の光ファイバ（支線）７〜９に分岐した光ファイバ網（５〜９）が構成され、分岐した光ファイバ７〜９の終端にそれぞれ端末装置２〜４が接続されている。さらに、局側装置１は上位ネットワークＮ１と接続され、端末装置２，３，４はそれぞれのユーザネットワークＮ２，Ｎ３，Ｎ４と接続されている。
【００１９】
なお、図１では３個の端末装置２〜４を示しているが、１つの光カプラ６から例えば３２分岐して３２個の端末装置を接続することが可能である。また、図１では光カプラ６を１個だけ使用しているが、光カプラを縦列に複数段設けることにより、さらに多くの端末装置を局側装置１と接続することができる。
【００２０】
図１において、各端末装置２〜４から局側装置１への上り方向には波長λ１でデータが送信される。逆に、局側装置１から端末装置２〜４への下り方向には波長λ２でデータが送信される。これらの波長λ１及びλ２は、ＩＥＥＥ規格８０２．３ａｈ−２００４のＣｌａｕｓｅ６０に基づいて、以下の範囲の値とすることができる。
１２６０ｎｍ≦λ１≦１３６０ｎｍ
１４８０ｎｍ≦λ２≦１５００ｎｍ
【００２１】
また、端末装置２，３，４における上り方向通信の伝送レートは互いに異なる場合もあるが、ここでは、同一（例えば１０Ｇｂｐｓ）であるとする。また、局側装置１から端末装置２〜４への下り通信の伝送レートは１種類（例えば１０Ｇｂｐｓ）であるとする。
【００２２】
《局側装置の構成》
図２は、局側装置１について、その内部構成の概略を示すブロック図である。局側装置１内の各部（１１〜１５，１７〜１９，１Ｍ）は、図示のように接続されている。図において、上位ネットワークＮ１からのフレームは上位ネットワーク側受信部１９により受信され、データ中継処理部１７に送られる。データ中継処理部１７は、ＰＯＮ側送信部１５へフレームを渡し、これが、光送信部１３において波長λ２で所定の伝送レートの光信号に変換され、合分波部１１を介して、端末装置２〜４（図１）に送られる。
【００２３】
一方、端末装置２〜４（図１）から上り方向に送信された光信号（波長λ１で所定の伝送レート）は、合分波部１１を通過して、光受信部１２により受信される。光受信部１２は、内部に、光電変換素子１２Ａ及び増幅器１２Ｂを備えている。光電変換素子１２Ａは、フォトダイオードやアバランシェフォトダイオード等の半導体受光素子であり、受光量に応じた電気信号を出力する。増幅器１２Ｂは、電気信号を増幅して出力する。増幅器１２Ｂの出力信号はＰＯＮ側受信部１４に入力される。
【００２４】
ＰＯＮ側受信部１４は、内部に、クロック・データ再生部１４Ａ、物理層符号化／復号化部１４Ｂ及び、フレーム再生部１４Ｃを備えている。クロック・データ再生部１４Ａは、増幅器１２Ｂから受けた電気信号に同期してタイミング成分（クロック信号）とデータ信号とを再生する。物理層符号化／復号化部１４Ｂは、再生されたデータに施されている符号を復号する。フレーム再生部１４Ｃは、復号されたデータからフレームの境界を検出して例えば、イーサネット（登録商標）フレームを復元する。また、フレーム再生部１４Ｃは、フレームのヘッダ部分を読みとることにより、受信したフレームがデータフレームであるか、又は、レポートフレーム等のメディアアクセス制御のための制御情報のフレームであるかを判定する。
【００２５】
なお、制御情報の例として、ＩＥＥＥ規格８０２．３ａｈ−２００４のＣｌａｕｓｅ ６４に記載のＭＰＣＰ（Multi-point Control Protocol） ＰＤＵ（Protocol Data Unit）を挙げることができる。局側装置１が端末装置２〜４に対して上り方向データの送出開始時刻および送出許可量を指示するため制御情報であるグラントや、端末装置２〜４が局側装置１に対して上り方向データの蓄積量に関する値を通知するための制御情報であるレポートは、このＭＰＣＰ ＰＤＵの一種である。
【００２６】
上記判定の結果、データフレームであれば、フレーム再生部１４Ｃはこれをデータ中継処理部１７に送る。データ中継処理部１７は、データフレームのヘッダ情報の変更や上位ネットワーク側送信部１８に対する送信制御等の所定の中継処理を行い、処理後のフレームは上位ネットワーク側送信部１８から上位ネットワークＮ１へ送出される。また、上記判定の結果、フレームがレポートフレームであれば、フレーム再生部１４Ｃはこれを管理部（例えばＭＡＣ−ＩＣからなる。）１Ｍに送る。管理部１Ｍはこのレポートに基づいて、制御情報としてのグラントフレームを生成し、これが、ＰＯＮ側送信部１５及び光送信部１３から合分波部１１を介して送信される。
【００２７】
上記管理部１Ｍは、端末装置２〜４が使用する伝送レートを記憶し、グラントに基づいて、次にバースト信号を受信する時期及びその伝送レートを特定する。すなわち管理部１Ｍは、信号受信のスケジュールを管理している。そして、特定された伝送レートは、光受信部１０９及びＰＯＮ側受信部１０７に通知される。光受信部１０９及びＰＯＮ側受信部１０７は、その時期に合わせて、受信機能を、特定された伝送レートに対応させることができる。
また、管理部１Ｍは、端末装置２〜４と通信するスケジュールがないときは、所定時間、端末装置２〜４のいずれかの機能を停止させ、省電力の状態とすることができる（詳細後述）。
【００２８】
《端末装置の構成》
図３は、端末装置２について、その内部構成の概略を示すブロック図である。なお、端末装置３，４についても同様であるので、代表として、端末装置２について説明する。端末装置２内の各部（２１〜２９）は、図示のように接続されている。図３において、局側装置１（図１）から下り方向に送信されて来る光信号は、合分波部２１を通過して、光受信部２２により電気信号に変換され、さらに、この電気信号はＰＯＮ側受信部２４により受信される。ＰＯＮ側受信部２４は、局側装置１と同様に、クロック・データ再生部２４Ａを含んでいる（詳細後述）。
【００２９】
ＰＯＮ側受信部２４は、受信したフレームのヘッダ部分（プリアンブル部分を含む）を読みとることにより、当該フレームが自己宛（ここでは、自己又は自己の配下のユーザネットワークＮ２内の装置宛を意味する。）であるか否かを判定する。判定の結果、自己宛であれば、当該フレームを取り込み、そうでなければ、当該フレームを廃棄する。例えば、上記の宛先判定を行うためのヘッダ情報の例として、ＩＥＥＥ規格８０２．３ａｈ−２００４に記載の論理リンク識別子（ＬＬＩＤ）を挙げることができる。
【００３０】
さらに、ＰＯＮ側受信部２４は、フレームのヘッダ部分を読みとることにより、受信したフレームがデータフレームであるか、又は、グラントフレームであるかを判定する。判定の結果、データフレームであれば、ＰＯＮ側受信部２４はこれをデータ中継処理部２７に送る。データ中継処理部２７は、ユーザネットワーク側送信部２８に対する送信制御等の所定の中継処理を行い、処理後のフレームはユーザネットワーク側送信部２８からユーザネットワークＮ２へ送出される。
【００３１】
また、上記判定の結果、フレームがグラントフレームであれば、ＰＯＮ側受信部２４はこれを制御信号処理部２６に転送する。制御信号処理部２６は、グラントフレームに基づいて上り方向の送出をデータ中継処理部２７に指示する。
【００３２】
一方、ユーザネットワークＮ２からのフレームはユーザネットワーク側受信部２９により受信され、データ中継処理部２７に転送される。転送されたフレームはデータ中継処理部２７内のバッファメモリに一旦蓄積され、また、そのデータ量が制御信号処理部２６に通知される。制御信号処理部２６は、ＰＯＮ側送信部２５に対して送信制御を行い、所定のタイミングで、バッファメモリに蓄積されているフレームをＰＯＮ側送信部２５に出力させるとともに、通知されたバッファメモリ内のデータ蓄積量に基づいてレポートフレームを作成してＰＯＮ側送信部２５に出力させる。ＰＯＮ側送信部２５の出力は光送信部２３で光信号に変換され、波長λ１で所定の伝送レートの信号として、合分波部２１を介して上り方向に送信される。
【００３３】
《ＰＯＮシステムの基本動作シーケンス》
次に、上記のように構成されたＰＯＮシステムにおける動作手順について、図４のシーケンス図を参照して説明する。なお、このシーケンス図は、局側装置１と端末装置２との間での動作についてのものであるが、他の端末装置３，４についても同様である。
【００３４】
図４において、局側装置１は、運用時間開始時刻Ｔ０の時点で端末装置２に関するＲＴＴ（Round Trip Time）を既に計算している。時刻Ｔａ１において、局側装置１は送出要求量を通知させるために、端末装置２に対してレポート送出開始時刻Ｔｂ２を含んだグラント（グラントフレーム）Ｇ１を送信する。このレポート送出開始時刻Ｔｂ２は、他の端末装置３，４から送信されるレポートと衝突しないように計算される。
【００３５】
端末装置２は、自身に対するグラントＧ１を受信すると、データ中継処理部２７のバッファメモリに蓄積されたデータ量を参照して送出要求量を算出し、グラントＧ１に含まれるレポート送出開始時刻Ｔｂ２に、局側装置１に対して送出要求量を含んだレポート（レポートフレーム）Ｒ１を送出する。
【００３６】
局側装置１はレポートＲ１を受信すると、固定または可変の最大送出許可量以下となり、かつ、レポートＲ１に含まれるバッファメモリ内データ量のデータをなるべく多く送れるような値を演算し、演算結果を送出許可量としてグラントＧ２に挿入する。レポートＲ１に含まれる送出要求量がゼロの場合には、局側装置１による演算結果がゼロとなるため帯域が割当てられないが、端末装置２にレポートＲ２を送出させる必要があるので、局側装置１は端末装置２に対して必ずグラントＧ２を送出する。
【００３７】
グラントＧ２に含まれる送出開始時刻Ｔｂ４は、演算済みである前回の端末装置データの受信予定時刻、前回の端末装置２の送出許可量、現在の端末装置２に関するＲＴＴ及び固定時間であるガードタイムを用い、データ及びレポートが他の端末装置３，４からのデータまたはレポートと衝突しないように計算される。なお、局側装置１は、送出許可量及び送出開始時刻Ｔｂ４を含むグラントＧ２を送出する時刻Ｔａ３を、送出開始時刻Ｔｂ４までにグラントＧ２が端末装置２に到着するように計算する。
【００３８】
端末装置２は、自身に対するグラントＧ２を受信すると、グラントＧ２に含まれる送出開始時刻Ｔｂ４に、送出許可量分のデータＤを、次回の送出要求量を含んだレポートＲ２とともに局側装置１に送出する。このレポートＲ２はデータＤの直前または直後に送出されるが、データＤの直前に送出される場合には、送出要求量として局側装置１に報告する値は、バッファメモリに蓄積されているデータ量とデータＤのデータ量との差分である。
【００３９】
局側装置１は、データＤ及びレポートＲ２を受信すると、データＤを上位ネットワークＮ１に送出し、レポートＲ２についてはレポートＲ１に対する処理と同様の処理を行なう。以上説明したシーケンス処理は、全ての端末装置２〜４に対して独立に行なわれ、運用時間が終了するまで時刻Ｔａ３〜時刻Ｔａ４の処理が繰返される。
【００４０】
一方、上記のようなシーケンスとは別に、端末装置２から送信する予定のデータが無いときは、局側装置１から端末装置２に対して、通常モードから省電力モードに移行させる指示を与えることができる。省電力は、例えば、端末装置２内の各部の電源をオフにすることにより実現される。また、省電力モードで機能を休止させた状態から所定時間が経過すると、端末装置２は、自ら省電力モードから通常モードへ戻る。ここで、問題となるのは、端末装置２における前述のクロック・データ再生部である。クロック・データ再生部は、局側装置１から送信されて来る信号に同期させる必要があり、そのため、省電力モードから通常モードへの移行の間に、受信信号からクロックを抽出完了しなければならない。また、この際に、できるだけ無駄な電力消費を抑えたい。
【００４１】
《端末装置におけるクロック・データ再生部の構成》
そこで、次に、端末装置２（３，４でも同様。）における、クロック・データ再生部の構成・機能について、詳細に説明する。
【００４２】
図５は、端末装置２におけるクロック・データ再生部２４Ａの回路構成の一例を示すブロック図である。図において、クロック・データ再生部２４Ａには、端末装置２に内蔵されるクロック（図示せず。）からの参照クロック信号と、光受信部２２（図３）からバースト信号である光信号が入力される。また、光信号には、局側装置１の管理部１Ｍから送られてくる省電力モード／通常モードの選択指示の情報が含まれている。選択指示の内容は例えば３種類あり、これらを、信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３とする。また、信号Ｓ１，Ｓ２を論理和で受け取るためのオア回路２０が設けられている。
【００４３】
クロック・データ再生部２４Ａは、位相同期方式によってクロック信号及びデータ信号を再生し出力するものであり、通常モードの位相ロックループＬｐを構成する機能部としては、位相比較器２４１、チャージポンプ及びループフィルタ（以下、単にループフィルタという。）２４２、電圧制御型発振器（ＶＣＯ又はＶＣＸＯ）２４３、分周器２４４及び２４５、並びに、デシリアライザ２４６、を備えており、これらは図示のように接続されている。
【００４４】
なお、デシリアライザ２４６は、再生されたデータ信号をパラレル信号化して出力するものであり、このデシリアライザ２４６には、位相比較器２４１が出力するデータ信号（シリアル）と、電圧制御型発振器２４３の出力するフルレートクロック信号と、このクロック信号を分周器２４４，２４５で分周した分周クロック信号がそれぞれ入力される。なお、デシリアライザは既知の回路であり、ここでは詳細な説明は省略する。
【００４５】
一方、位相ロックループの一部を共用する他のループとして周波数トレーニングループＬｆが設けられており、この周波数トレーニングループＬｆを構成する機能部としては、ループフィルタ２４２、電圧制御型発振器２４３、分周器２４４の他、周波数差検出器２４７及び周波数比較器２４８があり、これらは、図示のように接続されている。ループフィルタ２４２及び電圧制御型発振器２４３は、それぞれ、周波数比較器２４８及び周波数差検出器２４７の出力によって、周波数が一致する方向に制御される。また、参照クロック逓倍回路２４９は、参照クロック信号を逓倍（例えば１６倍）して出力する。
【００４６】
バースト信号の伝送レートが高くなるほど、通常の水晶発振器等で与える参照クロックの周波数に対する比率が大きくなり、電圧制御型発振器２４３を、規格に適合する周波数に同期発振するようトレーニングする時間（周波数トレーニング時間）が長くなる（例えば１０Ｇｂｐｓで、参照クロックが１５６ＭＨｚ程度であれば、数百ナノ秒程度を要する。）。逓倍の比率を上げることにより、この時間を短縮することができる。但し、比率を上げるほど、参照クロック逓倍回路１４９の消費電力が大きくなる。
【００４７】
《クロック・データ再生部の動作モード》
［省電力モード］
図６は、省電力モードにおけるクロック・データ再生部２４Ａの状態を概念的に示すブロック図であり、クロック・データ再生部２４Ａ内の実線で示すブロックは電源オン、破線で示すブロックは電源オフ（省電力）を表している。具体的には、図において、管理部１Ｍからの信号Ｓ３はＨレベルであり、参照クロック逓倍回路２４９は電源オンの状態（省電力でない）である。一方、管理部１Ｍからの信号Ｓ１はＬレベルであり、Ｈレベルの信号Ｓ１によって電源オンする周波数差検出器２４７及び周波数比較器２４８は、電源オフの状態である。管理部１Ｍからの信号Ｓ２はＬレベルであり、Ｈレベルの信号Ｓ２によって電源オンする位相比較器２４１、分周器２４５及びデシリアライザ２４６は、電源オフの状態である。また、信号Ｓ１，Ｓ２の論理和はＬレベルであり、当該論理和がＨレベルであることにより電源オンするループフィルタ２４２、電圧制御型発振器２４３及び分周器２４４は電源オフの状態である。
【００４８】
すなわち、この状態では、クロック・データ再生部２４Ａで電源オンなのは、参照クロック逓倍回路２４９のみである。参照クロック逓倍回路２４９は、後述する周波数トレーニングモードの起動に必要であり、電源オン時の立ち上がり収束時間が若干あるので、このように他の部分が電源オフのときも、電源オンとしておくことが好ましい。但し、省電力モードの時間が長い場合には、周波数トレーニング開始よりも上記収束時間だけ前まで、電源オフにしてもよい。この場合は、クロック・データ再生部２４Ａ内の主要な全ての機能部が電源オフとなり、最も電力消費を少なくすることができる。
【００４９】
［周波数トレーニングモード］
図７は、周波数トレーニングモードにおけるクロック・データ再生部２４Ａの状態を概念的に示すブロック図であり、クロック・データ再生部２４Ａ内の実線で示すブロックは電源オン、破線で示すブロックは電源オフ（省電力）を表している。具体的には、図において、管理部１Ｍからの信号Ｓ３はＨレベルであり、参照クロック逓倍回路２４９は電源オンの状態である。また、管理部１Ｍからの信号Ｓ１もＨレベルであり、周波数差検出器２４７及び周波数比較器２４８は、電源オンの状態である。また、信号Ｓ１，Ｓ２の論理和はＨレベルであり、ループフィルタ２４２、電圧制御型発振器２４３及び分周器２４４は電源オンの状態である。一方、管理部１Ｍからの信号Ｓ２はＬレベルであり、位相比較器２４１、分周器２４５及びデシリアライザ２４６は、電源オフの状態である。
【００５０】
この状態は、いわば省電力モードから通常モードへの過渡的な移行モードである。具体的には、電圧制御型発振器２４３による同期発振の周波数トレーニングが行われる。これにより、電圧制御型発振器２４３の発振周波数を分周器２４４で分周した周波数が、参照クロック逓倍回路２４９の出力する周波数が一致するように動作し、一致により当該モード終了となる。
【００５１】
［通常モード］
周波数トレーニングモードの終了と同時に、通常モードへ移行する。図８は、通常モードにおけるクロック・データ再生部２４Ａの状態を概念的に示すブロック図であり、クロック・データ再生部２４Ａ内の実線で示すブロックは電源オン、破線で示すブロックは電源オフを表している。具体的には、図において、管理部１Ｍからの信号Ｓ３はＬレベルであり、参照クロック逓倍回路２４９は電源オフの状態である。また、管理部１Ｍからの信号Ｓ１はＬレベルであり、周波数差検出器２４７及び周波数比較器２４８は、電源オフの状態である。一方、管理部１Ｍからの信号Ｓ２はＨレベルであり、位相比較器２４１、分周器２４５及びデシリアライザ２４６は、電源オンの状態である。さらに、信号Ｓ１，Ｓ２の論理和はＨレベルであり、ループフィルタ２４２、電圧制御型発振器２４３及び分周器２４４は電源オンの状態である。
【００５２】
すなわち、この状態では、通常の位相ロックループが形成され、クロック・データ再生部２４Ａで入力されるバースト信号に同期して、クロック信号及びデータ信号を再生し、出力している状態となる。周波数差検出器２４７、周波数比較器２４８及び参照クロック逓倍回路２４９は、この時点では必要なく、電源オフになっている。すなわち、周波数トレーニングループＬｆ及び参照クロック逓倍回路２４９は、共に動作停止の状態である。但し、必ずしも共に停止でなくてもよく、いずれか一方の停止でもよい。
【００５３】
《まとめ》
以上のように、本実施形態に係るクロック・データ再生部２４Ａでは、省電力モードに設定された位相ロックループＬｐが通常モードに移行する前に、参照クロック逓倍回路２４９を用いて電圧制御型発振器２４３による同期発振のトレーニングが行われることにより、短時間でトレーニングを行い、迅速に同期を確立して位相ロックループＬｐを通常モードに移行させることができる。従って、クロック・データ再生部２４Ａが省電力状態から起動する時の無駄な電力消費を低減し、かつ、迅速に確実な通信が可能となる。
【００５４】
また、省電力モードでは、通信相手である局側装置１からの指示に基づいて、位相ロックループＬｐを停止（電源オフ）させることにより、省電力を実現することができる。
また、さらに、周波数トレーニングループＬｆも停止させることにより省電力を実現することができる。
なお、局側装置１から通信に関する指示がある通常モードにおいても、必要のない周波数トレーニングループを停止させることで、周波数トレーニングループを備えながらも、省電力化を実現することができる。
【００５５】
また、省電力化を行うべき期間が所定期間より長いときは、参照クロック逓倍回路２４９を停止させてもよい。すなわちこの場合は、例えば通信を行わないことにより、省電力化を行うべき期間が、所定期間より長い期間にわたるときは、参照クロック逓倍回路２４９も停止（電源オフ）させて、さらに省電力化を実現することができる。
【００５６】
なお、クロック・データ再生部２４Ａにおいては、局側装置１から指示された省電力化を行うべき時間の終了時点より、少なくとも周波数トレーニングループＬｆが動作を終えるまでの所要時間分だけ早く、周波数トレーニングループＬｆが動作を開始することが好ましい。
この場合、省電力化を行うべき時間の終了時点では、周波数トレーニングが完了していることになるので、当該終了時点では位相ロックループＬｐが確実にクロック信号及びデータ信号を再生することができる。
【００５７】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５８】
１：局側装置
１Ｍ：管理部
２〜４：端末装置
５，７〜９：光ファイバ
２４Ａ：クロック・データ再生部
２４３：電圧制御型発振器
２４９：参照クロック逓倍回路
Ｌｆ：周波数トレーニングループ
Ｌｐ：位相ロックループ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バースト信号による光通信に用いられるクロック・データ再生部であって、
参照クロック信号を逓倍して出力する参照クロック逓倍回路と、
通常モードのほか省電力モードの設定が可能であり、電圧制御型発振器を含み、入力信号からクロック信号及びデータ信号を抽出する位相ロックループと、
前記電圧制御型発振器を含み、前記位相ロックループが省電力モードから通常モードに移行する前に、前記参照クロック逓倍回路を用いて前記電圧制御型発振器による同期発振のトレーニングを行う周波数トレーニングループと
を備えていることを特徴とするクロック・データ再生部。
【請求項２】
通信相手からの指示に基づいて、前記位相ロックループを停止させることにより省電力化を行う請求項１記載のクロック・データ再生部。
【請求項３】
通信相手からの指示に基づいて、前記位相ロックループ及び前記周波数トレーニングループの少なくとも一方を停止させることにより省電力化を行う請求項１記載クロック・データ再生部。
【請求項４】
省電力化を行うべき期間が所定期間より長いときは、前記参照クロック逓倍回路を停止させる請求項３記載のクロック・データ再生部。
【請求項５】
通信相手から指示された省電力化を行うべき時間の終了時点より、少なくとも前記周波数トレーニングループが動作を終えるまでの所要時間分だけ早く、前記周波数トレーニングループが動作を開始する請求項２〜４のいずれか１項に記載のクロック・データ再生部。
【請求項６】
参照クロック信号を逓倍して出力する参照クロック逓倍回路と、電圧制御型発振器を含み、入力信号からクロック信号及びデータ信号を抽出する位相ロックループと、前記電圧制御型発振器による同期発振の周波数トレーニングループとを有する、バースト信号による光通信に用いられるクロック・データ再生部についての電力制御方法であって、
参照クロック信号を逓倍して出力可能な状態で、かつ、前記位相ロックループ及び前記周波数トレーニングループを共に省電力モードとして待機し、
前記位相ロックループを省電力モードから通常モードに移行する場合には、その前に、前記参照クロック逓倍回路を用いて前記周波数トレーニングループを動作させ、
その後、前記位相ロックループを通常モードで動作させ、前記参照クロック逓倍回路及び前記周波数トレーニングループの少なくも一方は動作を停止させる
ことを特徴とする電力制御方法。
【請求項７】
光ファイバを介して複数の端末装置と共通の局側装置とを接続して成るＰＯＮシステムにおいて、前記各端末装置は、バースト信号による光通信に用いられるクロック・データ再生部を含むものであって、当該クロック・データ再生部は、
参照クロック信号を逓倍して出力する参照クロック逓倍回路と、
電圧制御型発振器を含み、入力信号からクロック信号及びデータ信号を抽出する位相ロックループと、
前記電圧制御型発振器による同期発振の周波数トレーニングループと、を備え、
前記局側装置は、前記位相ロックループ及び前記周波数トレーニングループを個別に通常モード又は省電力モードにすることが可能であり、前記位相ロックループを省電力状態から通常状態に移行する場合には、その前に、前記参照クロック逓倍回路を用いて前記周波数トレーニングループを動作させる管理部、を備えていることを特徴とするＰＯＮシステム。
【請求項１】
バースト信号による光通信に用いられるクロック・データ再生部であって、
参照クロック信号を逓倍して出力する参照クロック逓倍回路と、
通常モードのほか省電力モードの設定が可能であり、電圧制御型発振器を含み、入力信号からクロック信号及びデータ信号を抽出する位相ロックループと、
前記電圧制御型発振器を含み、前記位相ロックループが省電力モードから通常モードに移行する前に、前記参照クロック逓倍回路を用いて前記電圧制御型発振器による同期発振のトレーニングを行う周波数トレーニングループと
を備えていることを特徴とするクロック・データ再生部。
【請求項２】
通信相手からの指示に基づいて、前記位相ロックループを停止させることにより省電力化を行う請求項１記載のクロック・データ再生部。
【請求項３】
通信相手からの指示に基づいて、前記位相ロックループ及び前記周波数トレーニングループの少なくとも一方を停止させることにより省電力化を行う請求項１記載クロック・データ再生部。
【請求項４】
省電力化を行うべき期間が所定期間より長いときは、前記参照クロック逓倍回路を停止させる請求項３記載のクロック・データ再生部。
【請求項５】
通信相手から指示された省電力化を行うべき時間の終了時点より、少なくとも前記周波数トレーニングループが動作を終えるまでの所要時間分だけ早く、前記周波数トレーニングループが動作を開始する請求項２〜４のいずれか１項に記載のクロック・データ再生部。
【請求項６】
参照クロック信号を逓倍して出力する参照クロック逓倍回路と、電圧制御型発振器を含み、入力信号からクロック信号及びデータ信号を抽出する位相ロックループと、前記電圧制御型発振器による同期発振の周波数トレーニングループとを有する、バースト信号による光通信に用いられるクロック・データ再生部についての電力制御方法であって、
参照クロック信号を逓倍して出力可能な状態で、かつ、前記位相ロックループ及び前記周波数トレーニングループを共に省電力モードとして待機し、
前記位相ロックループを省電力モードから通常モードに移行する場合には、その前に、前記参照クロック逓倍回路を用いて前記周波数トレーニングループを動作させ、
その後、前記位相ロックループを通常モードで動作させ、前記参照クロック逓倍回路及び前記周波数トレーニングループの少なくも一方は動作を停止させる
ことを特徴とする電力制御方法。
【請求項７】
光ファイバを介して複数の端末装置と共通の局側装置とを接続して成るＰＯＮシステムにおいて、前記各端末装置は、バースト信号による光通信に用いられるクロック・データ再生部を含むものであって、当該クロック・データ再生部は、
参照クロック信号を逓倍して出力する参照クロック逓倍回路と、
電圧制御型発振器を含み、入力信号からクロック信号及びデータ信号を抽出する位相ロックループと、
前記電圧制御型発振器による同期発振の周波数トレーニングループと、を備え、
前記局側装置は、前記位相ロックループ及び前記周波数トレーニングループを個別に通常モード又は省電力モードにすることが可能であり、前記位相ロックループを省電力状態から通常状態に移行する場合には、その前に、前記参照クロック逓倍回路を用いて前記周波数トレーニングループを動作させる管理部、を備えていることを特徴とするＰＯＮシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１７８７６７（Ｐ２０１２−１７８７６７Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４１２５４（Ｐ２０１１−４１２５４）
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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