受信部及び局側装置並びにクロック・データ再生回路における周波数校正方法
【課題】電圧制御型発振器を用いた受信部等において、温度補償用に容量素子を増やすことなく、温度変化による電圧制御型発振器の周波数特性を補償する。
【解決手段】本発明の受信部／局側装置は、受信信号からクロック信号及びデータ信号を再生するクロック・データ再生回路１１を含むものであって、クロック・データ再生回路１１に含まれる電圧制御型発振器１７の発振周波数を校正する校正器１６と、信号受信のスケジュールを管理する機能を有し、クロック信号及びデータ信号を再生すべき受信信号（上り信号）が無い状態の持続時間が校正器１６による校正の所要時間を満たす時を選んで校正器１６に対してリセット信号（校正指令信号）を出力する管理部１０４とを備えたものである。
【解決手段】本発明の受信部／局側装置は、受信信号からクロック信号及びデータ信号を再生するクロック・データ再生回路１１を含むものであって、クロック・データ再生回路１１に含まれる電圧制御型発振器１７の発振周波数を校正する校正器１６と、信号受信のスケジュールを管理する機能を有し、クロック信号及びデータ信号を再生すべき受信信号（上り信号）が無い状態の持続時間が校正器１６による校正の所要時間を満たす時を選んで校正器１６に対してリセット信号（校正指令信号）を出力する管理部１０４とを備えたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロック・データ再生回路を含む受信部及び、例えばＰＯＮ（Passive Optical Network）システムにおいて当該受信部を含む局側装置に関し、特に、クロック・データ再生回路に設けられている電圧制御型発振器の発振周波数を調整する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＯＮシステムは、複数の端末装置（宅側装置）及び、これらと光ファイバを介して接続された局側装置によって構成される。局側装置には、端末装置が送信した上り信号からクロック信号及びデータ信号を再生するクロック・データ再生回路が搭載されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
クロック・データ再生回路には、制御電圧に応じた発振周波数を出力する電圧制御型発振器（ＶＣＯ）が含まれている。この電圧制御型発振器は、素子特性のばらつきや、温度変化によって、出力特性が若干変化する。そこで、素子特性についての補償用可変容量を設けて、素子特性のばらつきを補償するように容量を調整し、また、温度に関しては別途、補償用可変容量を設け、温度検出器の情報に基づいて容量を変更することにより温度補償を行う発振器が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１７２６６５号公報（図５）
【特許文献２】特開２００４−３２０７２１号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような電圧制御型発振器において、温度補償を行うには、周波数を連続して監視することにより変動を検出し、それを補償するという過程が必要である。ところが、ＰＯＮシステムのようなＰ２ＭＰ（Point to Multi-Point）の通信システムでは、受信信号が不連続であるため、クロック・データ再生回路の位相ロック動作における電圧制御型発振器の周波数変動が大きい。このような大きな変動に含まれる、温度変化による微小な周波数変化を検出することは、困難である。また、素子特性補償の可変容量とは別に温度補償の可変容量を設けると、容量素子の数が増大して配線等の浮遊容量が無視できない大きさをもつようになる、という問題点もある。
【０００６】
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、電圧制御型発振器を用いた受信部や局側装置において、温度補償用に容量素子を増やすことなく、温度変化による電圧制御型発振器の周波数特性を補償することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は、受信信号からクロック信号及びデータ信号を再生するクロック・データ再生回路を含む受信部であって、
前記クロック・データ再生回路に含まれる電圧制御型発振器の発振周波数を校正する校正器と、信号受信のスケジュールを管理する機能を有し、クロック信号及びデータ信号を再生すべき受信信号が無い状態の持続時間が前記校正器による校正の所要時間を満たす時を選んで前記校正器に対して校正指令信号を出力する管理部とを備えたものである。
【０００８】
上記のように構成された受信部では、クロック信号及びデータ信号を再生すべき受信信号が無い状態の持続時間（言わば空き時間）が校正の所要時間以上である時に、管理部から校正器に校正指令信号が出力され、電圧制御型発振器の発振周波数が校正される。このような校正が随時行われることにより、温度変化による周波数変化を校正することができる。
【０００９】
（２）一方、本発明は、光ファイバを介して一対多接続された複数の端末装置と共にＰＯＮシステムを構成し、当該端末装置から送信される上り信号を時分割多重方式で受信する局側装置であって、
電圧制御型発振器及びその発振周波数を校正する校正器を有し、前記上り信号からクロック信号及びデータ信号を再生するクロック・データ再生回路と、前記上り信号を受信するスケジュールを管理する機能を有し、クロック信号及びデータ信号を再生すべき上り信号が無い状態の持続時間が前記校正器による校正の所要時間を満たす時を選んで前記校正器に対して校正指令信号を出力する管理部とを備えたものである。
【００１０】
上記のように構成された局側装置では、クロック信号及びデータ信号を再生すべき上り信号が無い状態の持続時間（言わば空き時間）が校正の所要時間以上である時に、管理部から校正器に校正指令信号が出力され、電圧制御型発振器の発振周波数が校正される。このような校正が随時行われることにより、温度変化による周波数変化を校正することができる。
【００１１】
（３）上記（２）の局側装置において、管理部は、新規な端末装置を検索するためのディスカバリ期間内におけるディスカバリ完了後の無信号区間に、校正指令信号を出力するようにしてもよい。
この場合、定期的に割り当てられるディスカバリ期間の後半の無信号区間を有効に利用して校正を行うことができる。
【００１２】
（４）また、上記（２）の局側装置において、管理部は、新規な端末装置を検索するためのディスカバリ期間として割り当て可能な期間が複数あるうちの一部を、校正指令信号を出力するために使用することを繰り返す、としてもよい。
この場合、ディスカバリ期間として割り当て可能な期間が複数あるうちの一部を利用して、校正を繰り返し確実に行うことができる。
【００１３】
（５）また、本発明は、光ファイバを介して一対多接続された複数の端末装置と共にＰＯＮシステムを構成し、当該端末装置から送信される複数の伝送レートの上り信号を時分割多重方式で受信する局側装置であって、
前記上り信号を受信するスケジュールを管理する機能を有する管理部と、電圧制御型発振器及びその発振周波数を前記管理部から校正指令信号を受けて校正する校正器を有し、相異なる複数種類の伝送レートで前記上り信号のクロック信号及びデータ信号を再生する複数のクロック・データ再生回路と、を備え、前記管理部は、いずれか一つの前記クロック・データ再生回路が連続して上り信号を取り扱う状態の持続時間が、他のクロック・データ再生回路における電圧制御型発振器の発振周波数を校正する所要時間を満たす時、当該他のクロック・データ再生回路の校正器に校正指令信号を出力するようにしてもよい。
【００１４】
上記のように構成された局側装置では、いずれか一つのクロック・データ再生回路が連続して上り信号を取り扱う状態の持続時間（言わば、他のクロック・データ再生回路にとっては空き時間）が、他のクロック・データ再生回路における電圧制御型発振器の発振周波数を校正する所要時間を満たす時、管理部から当該他のクロック・データ再生回路の校正器に校正指令信号が出力され、電圧制御型発振器の発振周波数が校正される。このような校正が随時行われることにより、温度変化による周波数変化を校正することができる。
【００１５】
（６）一方、本発明は、受信信号からクロック信号及びデータ信号を再生する機能及び、電圧制御型発振器の発振周波数を校正器によって校正する機能を有するクロック・データ再生回路における周波数校正方法であって、
（ａ）予め、前記クロック・データ再生回路が信号を受信するスケジュールを管理し、（ｂ）クロック信号及びデータ信号を再生すべき受信信号が無い状態の持続時間が前記校正器による校正の所要時間を満たす時を選び、（ｃ）前記校正器により前記電圧制御型発振器の校正を行う、ことを特徴とするものである。
【００１６】
上記のような周波数校正方法では、クロック信号及びデータ信号を再生すべき受信信号が無い状態の持続時間（言わば空き時間）が校正の所要時間以上である時に、電圧制御型発振器の発振周波数が校正される。このような校正が随時行われることにより、温度変化による周波数変化を校正することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の受信部／局側装置／周波数校正方法によれば、校正器によって電圧制御型発振器の発振周波数の校正が、随時行われることにより、温度変化による周波数変化を校正することができる。従って、温度補償用の容量素子を設けることなく、温度変化による電圧制御型発振器の周波数特性を補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る局側装置を含むＰＯＮシステムの接続図である。
【図２】図１のＰＯＮシステムにおける局側装置について、その内部構成の概略を示すブロック図である。
【図３】図１のＰＯＮシステムにおける一の端末装置について、その内部構成の概略を示すブロック図である。
【図４】図１のＰＯＮシステムにおける他の端末装置について、その内部構成の概略を示すブロック図である。
【図５】局側装置と端末装置との間での動作を示すシーケンス図である。
【図６】端末装置に対する帯域割当てと、局側装置と端末装置との間での上り方向通信に関する送受信を示すシーケンス図である。
【図７】局側装置と未登録端末装置との間で行われるディスカバリプロセスを示す図である。
【図８】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９】クロック・データ再生回路の内部構成を示すブロック図である。
【図１０】校正器の内部構成を示すブロック図である。
【図１１】電圧制御型発振器の内部構成を示す回路図である。
【図１２】電圧制御型発振器の入出力特性を示すグラフである。
【図１３】端末装置から上り信号としてパケットを受信する合間に、ディスカバリ期間が設けられることを示す図である。
【図１４】本来ならディスカバリ期間として割り当て可能な期間を、複数回に１回の割合で、ディスカバリに使用せず、この期間を校正に使用するときの図である。
【図１５】伝送レートが単一レートの場合の、クロック・データ再生回路の内部構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
《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局側装置を含む、ＰＯＮシステムの接続図である。図において、局側装置１は、「一対多」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。
【００２０】
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。
【００２１】
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
【００２２】
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それぞれ、Ｌ［Gbps］、Ｌ［Gbps］、Ｈ［Gbps］である。ここで、Ｌ，Ｈの値は、Ｌ＜Ｈの関係にあり、例えば、Ｌ＝１，Ｈ＝１０である。すなわち、このシステムは、伝送レートが複数種類あるマルチレートのＰＯＮシステムである。一方、局側装置１における下り方向通信の伝送レートはＤ［Gbps］１種類であり、Ｄの値は例えば１である。
なお、本例では端末装置を３台として、２種類の伝送レートとしたが、端末装置の台数及び異なる伝送レートの数は種々のパターンがあり得る。
【００２３】
《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（１０１〜１０５，１０７〜１１５）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１０１により受信され、データ中継処理部１０３に送られる。データ中継処理部１０３は、ＰＯＮ側送信部１０５へフレームを渡し、これが、光送信部１０８で波長λ2、伝送レートＤ［Gbps］の光信号に変換され、合分波部１１０を介して、端末装置２〜４に送られる。
【００２４】
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、伝送レートＬ，Ｈ［Gbps］）は、合分波部１１０を通過して、光受信部１０９により受信される。光受信部１０９は、内部に、光電変換素子１１１及び増幅器１１２を備えている。光電変換素子１１１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１１２は、電気信号を増幅して出力する。増幅器１１２の出力信号はＰＯＮ側受信部１０７に入力される。
【００２５】
ＰＯＮ側受信部１０７は、内部に、クロック・データ再生部１１３、物理層符号化／復号化部１１４及び、フレーム再生部１１５を備えている。クロック・データ再生部１１３は、増幅器１１２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１１４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１１５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１１５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。
【００２６】
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。
【００２７】
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１１５はこれをデータ中継処理部１０３に送る。データ中継処理部１０３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１０２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１０２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１１５はこれを管理部１０４に送る。管理部１０４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１０５及び光送信部１０８から合分波部１１０を介して、波長λ2、伝送レートＤ［Gbps］で、下り方向に送信される。
【００２８】
上記管理部１０４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１０４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。
【００２９】
具体的には、光受信部１０９における光電変換素子１１１の増倍率、増幅器１１２のゲイン、ＰＯＮ側受信部１０７における量子化判定閾値、クロック・データ再生部１１３におけるロック許容範囲、参照クロックの周波数等、バースト受信に関する回路パラメータを切り替えることにより、所定の伝送レートに対応させることができるように構成されている。例えば、端末装置２〜４が同一の線路条件で接続されており（必要な光のパワーバジェットが同じであり）、同じビット誤り率の伝送品質を満足させなければならないような場合において、端末装置２，３と比較して伝送レートが高い端末装置４から受信するとき、光受信部１０９のゲインを下げ、帯域を拡げる。
【００３０】
また、例えば、端末装置２（３），４がそれぞれ１．２５Ｇｂｐｓ，１０．３１２５Ｇｂｐｓで上り方向にバースト通信する場合、クロック・データ再生部１１３に対して予め、次のバーストの伝送レートがそれぞれ１Ｇｂｐｓ，１０Ｇｂｐｓであると通知されていれば、後は端数分を合わせるだけでよいので、短い時間で確実に、クロック・データ再生部１１３の同期を確立することができる。さらにまた、１．２５Ｇｂｐｓ及び１０．３１２５Ｇｂｐｓに対してそれぞれ８Ｂ／１０Ｂ符号及び６４Ｂ／６６Ｂ符号で物理層符号化／復号化を行うことが前提となっている場合、次のバーストに対して使用すべき復号化回路を簡単かつ確実に選択することができる。
【００３１】
《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り、端末装置２内の各部（２０１〜２０９）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２０１を通過して、光受信部２０２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２０４により受信される。
【００３２】
ＰＯＮ側受信部２０４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ーネットワーク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。
【００３３】
さらに、ＰＯＮ側受信部２０４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２０４はこれをデータ中継処理部２０７に送る。データ中継処理部２０７は、ユーザネットワーク側送信部２０８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２０８からユーザネットワークＮ２へ送出される。
【００３４】
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２０４はこれを制御信号処理部２０６に転送する。制御信号処理部２０６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２０７に指示する。
【００３５】
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２０９により受信され、データ中継処理部２０７に転送される。転送されたフレームはデータ中継処理部２０７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２０６に通知される。制御信号処理部２０６は、ＰＯＮ側送信部２０５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２０５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２０５に出力させる。ＰＯＮ側送信部２０５の出力は光送信部２０３で光信号に変換され、波長λ1、伝送レートＬ［Gbps］の信号として、合分波部２０１を介して上り方向に送信される。
なお、端末装置３についても、その構成は図３と同様である。
【００３６】
図４は、端末装置４（伝送レートＨ［Gbps］）について、その内部構成の概略を示すブロック図であり、端末装置４内の各部（４０１〜４１１）は、図示のように接続されている。このうち４０１〜４０９は、図３における２０１〜２０９に相当する回路要素であり、同様の機能を有する。図３との違いは、制御信号処理部４０６と光送信部４０３との間に登録要求送信部４１１を設けた点と、ＰＯＮ側送信部４０５と登録要求送信部４１１とを、送信部切替判定部４１０によって切り替えることができるようにした点、及び、この送信部切替判定部４１０は制御信号処理部４０６の指令を受けて送信部切替を行うようにした点である。通常、送信部としては、ＰＯＮ側送信部４０５が動作するようになっている。なお、ＰＯＮ側送信部４０５が動作する場合の端末装置１４は、実質的に端末装置２と同様である。
【００３７】
《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５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。
【００３８】
図５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。
【００３９】
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２０７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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
図６は、端末装置２〜４に対する帯域割当てと、局側装置１と端末装置２〜４との間での上り方向通信に関する送受信を示すシーケンス図であり、分散割当方式の一例を示している。図の左側から右側へ時間が進行するとして、局側装置１を主体として見たシステムの動作について説明する。
【００４５】
まず、局側装置１は、端末装置４，３，２に対してそれぞれ、グラントＧ４１，Ｇ３１，Ｇ２１を順次送出する。そして局側装置１は、端末装置４，３，２からレポートＲ４１，Ｒ３１，Ｒ２１を受信すると、最初にデータの送出を許可する端末装置４に対するグラントＧ４２を送出する。
【００４６】
局側装置１は、端末装置４から送出されるデータＤ４１及び次のレポートＲ４２を受信するとともに、これと並行して端末装置３に対するグラントＧ３２を送出する。局側装置１は、端末装置３から送出されるデータＤ３１及び次のレポートＲ３２を受信するとともに、これと並行して端末装置２に対するグラントＧ２２を送出する。また、続いて、端末装置４に対するグラントＧ４３も送出する。
【００４７】
局側装置１は、端末装置２から送出されるデータＤ２１及び次のレポートＲ２２を受信する。また、局側装置１は、端末装置４から送出されるデータＤ４２及び次のレポートＲ４３を受信するとともに、これと並行して端末装置３に対するグラントＧ３３を送出する。さらに、局側装置１は、端末装置３から送出されるデータＤ３２及び次のレポートＲ３３を受信するとともに、これと並行して端末装置２に対するグラントＧ２３を送出する。ここで、端末装置２から送出されるデータがなければ、局側装置１は、次のレポートＲ２３のみを受信する。これ以降、同様の処理が繰返され、局側装置１は、順次端末装置２〜４に対して帯域を割当てて、データの受信を繰返す。
【００４８】
図６に示すシーケンスによれば、ユーザネットワークＮ２，Ｎ３，Ｎ４（図１）から送出されたデータが、対応する端末装置２〜４に到着し、そこから送出されるまでの待ち時間は、端末装置２〜４がレポートを送出してから、そのレポートに対応したデータを送出するまでの時間に依存する。すなわち、全ての端末装置２〜４からの送出データ量によって変化する。
【００４９】
例えば、端末装置２〜４からのレポートによる送出要求量を全て許可すると、レポートの送出からデータの送出までの待ち時間が大幅に増加し、リアルタイム処理が要求されるサービスに影響を及ぼすだけでなく、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）スループットにも大きく影響を及ぼすことになる。従って、端末装置内のバッファにおける待ち時間を、許容される時間内に抑えられるように、局側装置１は端末装置２〜４からの送出データ量を制御する必要がある。
【００５０】
上記シーケンス（図６）において、例えば端末装置４にグラントＧ４２が送出されたとき、図２の管理部１０４は、このグラントＧ４２に基づいて、レポートＲ４２を受信する前のバースト間ギャップの期間に、次に受信するバースト（レポートＲ４２＋データＤ４１）の伝送レートＨ（１０Ｇｂｐｓ）を、光受信部１０９及びＰＯＮ側受信部１０７に通知する。通知を受けた光受信部１０９及びＰＯＮ側受信部１０７は、受信機能を１０Ｇｂｐｓに対応させ、当該バーストを待つ。従って、当該バースト到来時に、伝送レートＨに対応した受信態勢が整っており、極めて迅速に同期を確立することができる。
【００５１】
同様に、端末装置３にグラントＧ３２が送出されたとき、管理部１０４は、データＤ４１とレポートＲ３２との間のバースト間ギャップの期間に、次に受信するバースト（レポートＲ３２＋データＤ３１）の伝送レートＬ（１Ｇｂｐｓ）を、光受信部１０９及びＰＯＮ側受信部１０７に通知する。通知を受けた光受信部１０９及びＰＯＮ側受信部１０７は、受信機能を１Ｇｂｐｓに対応させ、当該バーストを待つ。従って、当該バースト到来時に、伝送レートＬに対応した受信態勢が整っており、極めて迅速に同期を確立することができる。以下同様にして、迅速な同期確立が可能となるので、上り方向通信の効率を高めることができる。
【００５２】
以上のようにして、局側装置１は、端末装置２〜４に与えるグラントに基づいて、次に上り方向の信号を受信する時期及びその伝送レートの情報を、実際の受信前に得ることができる。また、その伝送レートに受信機能を対応させた状態で信号を受信すれば、迅速に同期を確立することができる。従って、簡単かつ迅速に、上り方向通信の伝送レートに同期を確立して、上り方向通信の効率を高めることができる。
【００５３】
《ディスカバリプロセス》
なお、以上の説明において、端末装置２〜４はＰＯＮシステムに既に加入しているものとしたが、実際には、局側装置１に認識されていない電源オフの状態から、電源オンにより局側装置１に認識され、ＰＯＮシステムに加入する手順が存在する。この手順はディスカバリプロセスと呼ばれるものであり、ＩＥＥＥ規格８０２．３ａｈ−２００４のＣｌａｕｓｅ ６４に規定されている。以下、このディスカバリプロセスに関して説明する。
【００５４】
そもそも、局側装置１に認識される前の端末装置は、グラントを与えられる機会が無い。一方、全ての端末装置は、局側装置１から明示的にグラントが与えられない限り、上り方向通信を行うことができない。そこで、局側装置１は、電源オフ（未接続も含む。）から電源オンになり、ＰＯＮシステムに加入しようとする端末装置（以下、未登録端末装置という。）を検出するためのディスカバリプロセスを周期的に実行し、未登録端末装置に応答の機会を与える。
【００５５】
図７は、局側装置と未登録端末装置との間で行われるディスカバリプロセスを示す図である。図において、局側装置は時刻Ｔ１においてディスカバリプロセスを開始し、下り方向にディスカバリゲートメッセージをブロードキャストする。このディスカバリゲートメッセージには、これに対する応答が許されるディスカバリ期間の開始時刻と期間の長さの情報が含まれている。このディスカバリ期間は、ディスカバリウインドウと呼ばれ、例えば時刻Ｔ２からＴ４までの時間ΔＴｄとなる。
【００５６】
ディスカバリゲートメッセージを受け取った未登録端末装置は、時刻Ｔ２（局側装置と同期している。）からランダム長の時間をもつランダム待ち時間ΔＴｗだけ待ち、時刻Ｔ３に、登録要求メッセージを局側装置に送信する。このランダム待ち時間ΔＴｗは、登録要求メッセージがディスカバリウインドウに収まる範囲内で、ランダムな値となる。従って、仮に、ＰＯＮシステムに加入しようとする未登録端末装置が複数あった場合でも、複数の未登録端末装置からの登録要求メッセージが相互に衝突する確率を低下させることができる。
【００５７】
登録要求メッセージには、その未登録端末装置の個体識別番号としてのＭＡＣアドレスが含まれている。登録要求メッセージの受信に成功した局側装置は、ＰＯＮシステム上の論理的なリンク番号（ＬＬＩＤ）を当該未登録端末装置に割り当て、ＭＡＣアドレスとＬＬＩＤとを相互に関連付けて、ＰＯＮシステムに登録する。次に、局側装置は、新たに登録した端末装置に対して、時刻Ｔ５において、登録メッセージを送信する。登録メッセージには、当該端末装置のＬＬＩＤと、局側装置が上り方向のバースト通信を受信する際に必要な同期時間の情報とが含まれている。
【００５８】
その後、時刻Ｔ６において局側装置は、当該端末装置に対して上り方向通信を許可するグラント（グラントゲートメッセージ）を送信する。グラントを受信した未登録端末装置は、そのグラントを用いて時刻Ｔ７に登録アクノレッジを局側装置に送信し、これを局側装置が受信してディスカバリプロセスが終了となる。その後は、通常のＰＯＮシステムの通信が開始される。
【００５９】
図１に示すＰＯＮシステムの構成において、例えば全ての端末装置２〜４について上記ディスカバリプロセスが行われるとすると、局側装置１は、端末装置２〜４からそれぞれ登録要求メッセージを受け取らなければならない。端末装置２〜４がＰＯＮシステムに加入した後の通常のＰＯＮ通信では、前述のように、グラントに基づいて局側装置１の受信態勢を整える（受信機能を伝送レートに対応させる）ことができるが、未登録の段階ではこれができない。そこで、局側装置１は、例えば以下のようにして、未登録端末装置からの上り方向通信（登録要求メッセージ）を受信する。
【００６０】
すなわち、通常のＰＯＮ通信における伝送レートが互いに異なる端末装置２〜４であっても、登録要求メッセージに関しては１種類の伝送レート（典型的にはＬ）を使用するようにすれば、受信する前から伝送レートが判明している。
具体的には、伝送レートＬの端末装置２は、通常のＰＯＮ通信と同様に伝送レートＬで登録要求メッセージを送信する。一方、図４に示す伝送レートＨの端末装置４は、ディスカバリゲートメッセージを受け取ると、これを、制御信号処理部４０６から送信部切替判定部４１０に送る。これにより、送信部切替判定部４１０は、送信機能をＰＯＮ側送信部４０５から登録要求送信部４１１に切り替える。そして、制御信号処理部４０６は、登録要求送信部４１１から伝送レートＬで、登録要求メッセージを送信させる。
【００６１】
従って、通常のＰＯＮ通信では伝送レートＨの端末装置４が、登録要求メッセージに関しては、伝送レートＬで送信を行うことになる。なお、登録要求メッセージの送信後、送信部切替判定部４１０は、送信機能を登録要求送信部４１１からＰＯＮ側送信部４０５に戻す。
【００６２】
この結果、未登録の端末装置２〜４から局側装置１に対してディスカバリウインドウの期間内に届く登録要求メッセージ（２又は３台同時に電源オンであれば同期間内にランダムに前後して届く。）は、全て伝送レートＬで送られてくる。一方、局側装置１の管理部１０４は、ディスカバリゲートメッセージに対して、次に受信するバースト（登録要求メッセージ）の伝送レートＬを、光受信部１０９及びＰＯＮ側受信部１０７に通知する。通知を受けた光受信部１０９及びＰＯＮ側受信部１０７は、受信機能を伝送レートＬに対応させ、登録要求メッセージを待つ。
【００６３】
従って、局側装置１では、登録要求メッセージ到来時に、その伝送レートＬに対応した受信態勢が整っており、未登録の端末装置２〜４からの登録要求メッセージを迅速かつ確実に受信することができる。
なお、登録アクノレッジに関しては、通常のＰＯＮ通信の場合と同様に、その前に端末装置２〜４に対して与えられるグラントに基づいて、局側装置１の受信機能を伝送レートに対応させることができる。
【００６４】
《局側装置におけるクロック・データ再生部の構成》
次に、図２の局側装置１における、クロック・データ再生部１１３の構成と、管理部１０４との関係について、さらに詳細に説明する。
【００６５】
図８は、クロック・データ再生部１１３の回路構成の一例を示すブロック図である（なお、この図は、便宜上、図２と対比すると信号の流れに関して左右が反転している。）。図において、この再生部１１３は、複数種類の上り方向の伝送レートに対応して、その各伝送レートの上り信号からそれぞれクロック信号及びデータ信号の再生を行う複数のクロック・データ再生回路１１Ｌ，１１Ｈを備えている。すなわち、本例では、低速の伝送レートＬ［Gbps］用のクロック・データ再生回路１１Ｌと、高速の伝送レートＨ［Gbps］用のクロック・データ再生回路１１Ｈとが設けられている。また、クロック・データ再生回路１１Ｌ，１１Ｈにそれぞれ、アンド回路２０Ｌ，２０Ｈが接続されている。
【００６６】
アンド回路２０Ｌ，２０Ｈには、管理部１０４からレート選択信号（選択すべき伝送レートを示す信号）Ｓ１と、増幅器１１２からデータ検出信号（データ信号を検出したことを示す信号）Ｓ２とが入力される。従って、アンド回路２０Ｌでは、管理部１０４から低速の伝送レートＬを選択する指示を受け、かつ、データ信号が検出されたとき、出力の論理が成立する。アンド回路２０Ｈでは、管理部１０４から高速の伝送レートＨを選択する指示を受け、かつ、データ信号が検出されたとき、出力の論理が成立する。
【００６７】
クロック・データ再生回路１１Ｌ及び１１Ｈには、それぞれ、管理部１０４からのリセット信号（校正指令信号）と、水晶発振器（図示せず。）からの参照クロック信号と、増幅器１１２からの上り信号とが入力される。クロック・データ再生回路１１Ｌは、上り信号から再生したクロック信号（低速）及び低速のデータ信号を出力する。また、クロック・データ再生回路１１Ｈは、上り信号から再生したクロック信号（高速）及び高速のデータ信号を出力する。
なお、管理部１０４は、クロック・データ再生回路１１Ｌ，１１Ｈとともに、後述の校正器も含めて、本発明の一実施形態に係る「受信部」を構成するものである。
【００６８】
《クロック・データ再生回路の構成》
図９は、クロック・データ再生回路１１（１１Ｌ，１１Ｈの総称符号）の内部構成を示すブロック図である。クロック・データ再生回路１１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するものであり、前段側（図９の左側）から後段側（図９の右側）に向かって、位相比較器１２、周波数比較器１３、切り替え器１４、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。）１５、校正器１６、電圧制御型発振器（ＶＣＯ又はＶＣＸＯ）１７、分周器１８、及び、デシリアライザ１９を備えている。
【００６９】
切り替え器１４は、アンド回路２０（２０Ｌ，２０Ｈの総称符号）の出力に応じて、位相比較器１２及び周波数比較器１３の２入力を択一的に通過させる機能を有する。すなわち、アンド回路２０の出力があるときは位相比較器１２からループフィルタ１５へ信号を通過させ、アンド回路２０の出力がないときは周波数比較器１３からループフィルタ１５へ信号を通過させる。
【００７０】
増幅器１１２（図８）からの上り信号は、クロック・データ再生回路１１の位相比較器１２に入力される。アンド回路２０の出力があるときは、位相比較器１２から、切り替え器１４、ループフィルタ１５、及び、電圧制御型発振器１７を経て、位相比較器１２に戻る位相ロックループが構成される。このループにより、電圧制御型発振器１７は、出力の位相を、上り信号に同期させる。
【００７１】
一方、周波数比較器１３には、参照クロック信号が入力される。アンド回路２０の出力がないときは、周波数比較器１３から、切り替え器１４、ループフィルタ１５、電圧制御型発振器１７、及び、分周器１８を経て、周波数比較器１３に戻る周波数ロックループが構成される。このループにより、電圧制御型発振器１７は、自己の発振周波数を参照クロックに同期させる。
【００７２】
すなわち、低速用のクロック・データ再生回路１１Ｌでは、レート選択信号Ｓ１が低速に設定され、データ検出信号Ｓ２が立ち上がった時に位相ロックループとなり、それ以外の時には、周波数ロックループとなる。他方、高速用のクロック・データ再生回路１１Ｈでは、レート選択信号Ｓ１が高速に設定され、データ検出信号Ｓ２が立ち上がった時に位相ロックループとなり、それ以外の時には、周波数ロックループとなっている。
【００７３】
このため、増幅器１１２（図８）から入力される上り信号の伝送レートが低速Ｌの場合には、低速用のクロック・データ再生回路１１Ｌの位相ロックループが作動し、低速の伝送レートＬでのクロック信号及びデータ信号の再生が行われる。この際、高速用のクロック・データ再生回路１１Ｈは周波数ロックループになっていて、自己の発振周波数を参照クロックに同期させている。他方、増幅器１１２から入力される上り信号の伝送レートが高速Ｈの場合には、高速用のクロック・データ再生回路１１Ｈの位相ロックループが作動し、高速の伝送レートＨでのクロック信号及びデータ信号の再生が行われる。この際、低速用のクロック・データ再生回路１１Ｌは周波数ロックループになっていて、自己の発振周波数を参照クロックに同期させている。
【００７４】
このようにして、クロック・データ再生部１１３（図８）では、管理部１０４が生成したレート選択信号Ｓ１に基づいてアンド回路２０Ｌ，２０Ｈがクロック・データ再生回路１１Ｌ，１１Ｈを作動させるので、伝送レートの切り替えを迅速に行うことができる。そして、このレート選択信号Ｓ１は、管理部１０４が、グラントを利用して生成する信号であるから、局側装置１が受信する上り信号の伝送レートを判定する回路を別途設ける必要がなく、回路構成が容易になる。
【００７５】
図９に戻り、デシリアライザ１９は、各クロック・データ再生回路１１Ｌ，１１Ｈにおいて再生したデータ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１９には、位相比較器１２が出力するデータ信号（シリアル）と、電圧制御型発振器１７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５７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。
【００７６】
このように、再生したデータをパラレル信号化して出力するデシリアライザ１９を内蔵することによって、クロック・データ再生部１１３（図８）の後段の回路ブロック（図２参照。）に対して、高速なシリアル信号ではなく低速のパラレル信号が送信される。このため、後段の回路ブロックにおいて再度クロック・データ再生を行う必要がなくなり、後段の回路ブロックの負担を軽減させることができる。
【００７７】
《電圧制御型発振器及びその校正器》
次に、電圧制御型発振器１７及びその発振周波数を校正する校正器１６について説明する。電圧制御型発振器１７の出力するフルレートクロック信号は、分周器１８によって分周され、分周クロック信号となる。校正器１６は、この分周クロック信号と参照クロック信号とに基づいて、電圧制御型発振器１７に対する周波数校正信号を出力することができる。
【００７８】
図１０は、校正器１６の内部構成を示すブロック図である。図において、校正器１６は、分周器１６１、同期器１６２、カウンタ１６３，１６４、同期器１６５、及び、比較器１６６を図示のように接続して構成されている。分周器１６１は、入力された分周クロック信号をさらに分周したクロック信号を得る。カウンタ１６３，１６４は、分周器１６１の出力するクロック信号又は、参照クロック信号の立ち上がりエッジをカウントする。このカウント値は、比較器１６６からのリセット信号でリセットされる。
【００７９】
同期器１６２は、参照クロック信号と、校正器１６に入力される分周クロック信号とを互いに同期させる。同期器１６２は、管理部１０４（図８）からのリセット信号によりリセットされる。同期器１６５は、参照クロック信号のカウント結果を分周器１６１の出力するクロック信号に同期させる。比較器１６６は、参照クロック信号と分周器１６１の出力するクロック信号とを比較し、電圧制御型発振器１７に与える周波数校正信号を決定する。
【００８０】
図１１は、電圧制御型発振器１７の内部構成を示す回路図である。電圧制御型発振器１７は、負性抵抗１７２、インダクタ１７３及び可変容量１７４によって構成される共振回路１７１と、共振回路１７１の素子特性補償用の容量素子群１７５と、この容量素子群１７５と直列に接続されたスイッチ１７６とを備えている。容量素子群１７５は、複数本の定容量キャパシタを容量素子とするもので、これらを、スイッチ１７６の各種オン・オフパターンによって可変容量とする。従って、校正器１６からの周波数校正信号は、どの容量素子をＧＮＤと接続するかを指示する１／０複数桁の信号となる。
校正器１６は、通常、クロック・データ再生回路１１に電源が投入されたとき、電圧制御型発振器１７の校正を行う。これにより、共振回路１７１の素子特性のばらつきを補償することができる。
【００８１】
図１２は、電圧制御型発振器１７の入出力特性（周波数特性）を示すグラフであり、横軸が入力の制御電圧Ｖｃを表し、縦軸が出力の周波数を表している。一般に、制御電圧Ｖｃには範囲があるので、その範囲の中心の電圧Ｖｃ＿ｍｉｄのとき、所望の周波数Ｆｄが得られることが好ましい。しかし、素子特性のばらつきによって、所望の周波数Ｆｄが得られる電圧が、制御電圧の範囲の端になってしまうと、制御電圧の範囲を広くとることができない。そこで、容量素子群１７５のオン・オフパターンを変更することにより全体としての容量を変化させ、図示のように、特性を縦軸方向にシフトさせることができる。従って、所望の周波数Ｆｄと、範囲の中心の電圧Ｖｃ＿ｍｉｄとが最も良く対応する実線の特性になるように容量素子群１７５のオン・オフパターンを設定することで、素子特性のばらつきを補償することができる。
【００８２】
《随時行う校正の動作》
一方、本実施形態における校正器１６は、管理部１０４からの指令によるリセット信号によって随時、電圧制御型発振器１７の校正を行う。管理部１０４は、上り信号を受信するスケジュールを管理する機能を有している。また、ディスカバリを行うディスカバリ期間を、どのタイミングで入れるかを把握している。従って、管理部１０４は、クロック信号及びデータ信号を再生すべき受信信号（上り信号）が無い状態を、察知することができる。そこで、このような状態の持続時間が校正器１６による校正の所要時間を満たす（以上である）時を選んで、校正器１６に対して校正指令信号（リセット信号）を出力する。このような「時」としては、例えば以下のものがある。
【００８３】
（その１）
前述のように局側装置１による新規な端末装置のディスカバリは定期的に行われている。図１３は、端末装置２〜４から上り信号としてパケットを受信する合間に、ディスカバリ期間が設けられることを示す図であり、横軸は時間を意味する。図において、パケット間の隙間は高々１μｓｅｃ程度しかないが、ディスカバリ期間は数百ｍｓｅｃ〜１秒の時間がある。また、ディスカバリ期間には通常、その後半に、ディスカバリ完了後の無信号区間があり、この長さが、校正の所要時間以上である可能性がある。そこで、管理部１０４は、ディスカバリ期間においてディスカバリ完了により無信号区間となった時、残りの無信号区間が校正の所要時間以上である場合、無信号区間に入ると同時に校正器１６に対してリセット信号を出力する。これにより、校正器１６は、電圧制御型発振器１７の校正を行う。
【００８４】
なお、無信号区間であるので、ループフィルタ１５からの制御電圧は、電源投入時と同様の初期値である。このとき、温度変化によって周波数が変化していれば、スイッチ１７６のオン・オフパターンが変更され、所望の周波数となる。こうして、電圧制御型発振器１７のリセットにより温度補償を行うことができる。また、このような校正は、定期的に割り当てられるディスカバリ期間の後半の無信号区間を有効に利用して行うことができるので便利である。
【００８５】
なお、上記の説明では、無信号区間に入ると同時に校正器１６に対してリセット信号を出力する、としたが、これは必ずしも同時でなくてもよい。すなわち、無信号区間が、校正の所要時間に比べて十分に長い場合は、無信号区間に入った後でリセット信号を出力することも可能である。要するに、リセット信号を出力する時点で、無信号区間の残り時間が、校正の所要時間を満たしていればよい。
【００８６】
（その２）
一方、上記のようなディスカバリ期間の無信号区間ではなく、ディスカバリ期間として定期的に割り当て可能な期間を、複数回に１回の割合で、校正のために使用するようにしてもよい。すなわち、図１４に示すように、本来ならディスカバリ期間として割り当て可能な期間を、複数回に１回の割合で、ディスカバリに使用せず、校正用の期間とする。そして、この期間内に、管理部１０４から校正器１６にリセット信号を出力する。この場合、ディスカバリを複数回に１回休む形で、校正を定期的に確実に行うことができる。
なお、上記の「複数回に１回の割合」とは一例に過ぎず、校正は、必ずしも一定頻度で行われなくてもよい。すなわち、校正を行う頻度（周期）は、変動してもよい。要するに、ディスカバリ期間として割り当て可能な期間が複数あるうちの一部を、校正指令信号を出力するために使用すること、を繰り返せばよいのである。これにより、ディスカバリ期間として割り当て可能な期間が複数あるうちの一部を利用して、校正を繰り返し確実に行うことができる。
【００８７】
（その３）
また、マルチレートのＰＯＮシステムでは、図８に示すように、伝送レートに対応して複数のクロック・データ再生回路が設けられるので、いずれか１つのクロック・データ再生回路が上り信号からクロック信号及びデータ信号を再生しているときは、他のクロック・データ再生回路はクロック信号及びデータ信号を再生すべき受信信号が無い状態とも言える。従って、例えば、伝送レートＬ，Ｈのうち、いずれか一方の伝送レートのパケットが続くとき、他方の伝送レートのクロック・データ再生回路は、クロック信号及びデータ信号を再生すべき受信信号が無い状態の持続時間が校正の所要時間以上となる場合がある。従って、このような場合にも、他方のクロック・データ再生回路における電圧制御型発振器の校正を行うことができる。
【００８８】
以上、詳説したように、クロック・データ再生回路１１を含み、電圧制御型発振器１７の校正器１６及び、管理部１０４を備えた受信部あるいは局側装置１では、クロック信号及びデータ信号を再生すべき受信信号（上り信号）が無い状態の持続時間（言わば空き時間）が校正の所要時間以上である時に、管理部１０４から校正器１６に校正指令信号が出力され、電圧制御型発振器１７の発振周波数が校正される。このような校正が随時行われることにより、温度変化による周波数変化を校正することができる。従って、温度補償用の容量素子を追加的に設けることなく、温度変化による電圧制御型発振器１７の周波数特性を補償することができる。
【００８９】
《その他》
なお、上記実施形態では、より複雑なマルチレートＰＯＮシステム（図１）について説明したが、校正による温度補償は、単一（共通）レートでのクロック・データ再生回路にも適用可能であることは言うまでもない。単一レートの場合には、図８のように複数のクロック・データ再生回路１１Ｌ，１１Ｈを設ける必要はなく、１つのクロック・データ再生回路があればよい。但し、この場合には、他のクロック・データ再生回路が連続的に処理を行っている間に校正を行う、ということはできないので、ディスカバリ期間等を利用することになる。
図１５は、マルチレート対応の図９に対して、単一レートの場合のクロック・データ再生回路を示すブロック図である。図示のように、この場合、切り替え器は不要である。
【００９０】
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】
【００９１】
１ 局側装置
２〜４ 端末装置
５，７〜９ 光ファイバ
１１（１１Ｌ，１１Ｈ） クロック・データ再生回路
１６ 校正器
１７ 電圧制御型発振器
１０４ 管理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロック・データ再生回路を含む受信部及び、例えばＰＯＮ（Passive Optical Network）システムにおいて当該受信部を含む局側装置に関し、特に、クロック・データ再生回路に設けられている電圧制御型発振器の発振周波数を調整する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＯＮシステムは、複数の端末装置（宅側装置）及び、これらと光ファイバを介して接続された局側装置によって構成される。局側装置には、端末装置が送信した上り信号からクロック信号及びデータ信号を再生するクロック・データ再生回路が搭載されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
クロック・データ再生回路には、制御電圧に応じた発振周波数を出力する電圧制御型発振器（ＶＣＯ）が含まれている。この電圧制御型発振器は、素子特性のばらつきや、温度変化によって、出力特性が若干変化する。そこで、素子特性についての補償用可変容量を設けて、素子特性のばらつきを補償するように容量を調整し、また、温度に関しては別途、補償用可変容量を設け、温度検出器の情報に基づいて容量を変更することにより温度補償を行う発振器が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１７２６６５号公報（図５）
【特許文献２】特開２００４−３２０７２１号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような電圧制御型発振器において、温度補償を行うには、周波数を連続して監視することにより変動を検出し、それを補償するという過程が必要である。ところが、ＰＯＮシステムのようなＰ２ＭＰ（Point to Multi-Point）の通信システムでは、受信信号が不連続であるため、クロック・データ再生回路の位相ロック動作における電圧制御型発振器の周波数変動が大きい。このような大きな変動に含まれる、温度変化による微小な周波数変化を検出することは、困難である。また、素子特性補償の可変容量とは別に温度補償の可変容量を設けると、容量素子の数が増大して配線等の浮遊容量が無視できない大きさをもつようになる、という問題点もある。
【０００６】
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、電圧制御型発振器を用いた受信部や局側装置において、温度補償用に容量素子を増やすことなく、温度変化による電圧制御型発振器の周波数特性を補償することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は、受信信号からクロック信号及びデータ信号を再生するクロック・データ再生回路を含む受信部であって、
前記クロック・データ再生回路に含まれる電圧制御型発振器の発振周波数を校正する校正器と、信号受信のスケジュールを管理する機能を有し、クロック信号及びデータ信号を再生すべき受信信号が無い状態の持続時間が前記校正器による校正の所要時間を満たす時を選んで前記校正器に対して校正指令信号を出力する管理部とを備えたものである。
【０００８】
上記のように構成された受信部では、クロック信号及びデータ信号を再生すべき受信信号が無い状態の持続時間（言わば空き時間）が校正の所要時間以上である時に、管理部から校正器に校正指令信号が出力され、電圧制御型発振器の発振周波数が校正される。このような校正が随時行われることにより、温度変化による周波数変化を校正することができる。
【０００９】
（２）一方、本発明は、光ファイバを介して一対多接続された複数の端末装置と共にＰＯＮシステムを構成し、当該端末装置から送信される上り信号を時分割多重方式で受信する局側装置であって、
電圧制御型発振器及びその発振周波数を校正する校正器を有し、前記上り信号からクロック信号及びデータ信号を再生するクロック・データ再生回路と、前記上り信号を受信するスケジュールを管理する機能を有し、クロック信号及びデータ信号を再生すべき上り信号が無い状態の持続時間が前記校正器による校正の所要時間を満たす時を選んで前記校正器に対して校正指令信号を出力する管理部とを備えたものである。
【００１０】
上記のように構成された局側装置では、クロック信号及びデータ信号を再生すべき上り信号が無い状態の持続時間（言わば空き時間）が校正の所要時間以上である時に、管理部から校正器に校正指令信号が出力され、電圧制御型発振器の発振周波数が校正される。このような校正が随時行われることにより、温度変化による周波数変化を校正することができる。
【００１１】
（３）上記（２）の局側装置において、管理部は、新規な端末装置を検索するためのディスカバリ期間内におけるディスカバリ完了後の無信号区間に、校正指令信号を出力するようにしてもよい。
この場合、定期的に割り当てられるディスカバリ期間の後半の無信号区間を有効に利用して校正を行うことができる。
【００１２】
（４）また、上記（２）の局側装置において、管理部は、新規な端末装置を検索するためのディスカバリ期間として割り当て可能な期間が複数あるうちの一部を、校正指令信号を出力するために使用することを繰り返す、としてもよい。
この場合、ディスカバリ期間として割り当て可能な期間が複数あるうちの一部を利用して、校正を繰り返し確実に行うことができる。
【００１３】
（５）また、本発明は、光ファイバを介して一対多接続された複数の端末装置と共にＰＯＮシステムを構成し、当該端末装置から送信される複数の伝送レートの上り信号を時分割多重方式で受信する局側装置であって、
前記上り信号を受信するスケジュールを管理する機能を有する管理部と、電圧制御型発振器及びその発振周波数を前記管理部から校正指令信号を受けて校正する校正器を有し、相異なる複数種類の伝送レートで前記上り信号のクロック信号及びデータ信号を再生する複数のクロック・データ再生回路と、を備え、前記管理部は、いずれか一つの前記クロック・データ再生回路が連続して上り信号を取り扱う状態の持続時間が、他のクロック・データ再生回路における電圧制御型発振器の発振周波数を校正する所要時間を満たす時、当該他のクロック・データ再生回路の校正器に校正指令信号を出力するようにしてもよい。
【００１４】
上記のように構成された局側装置では、いずれか一つのクロック・データ再生回路が連続して上り信号を取り扱う状態の持続時間（言わば、他のクロック・データ再生回路にとっては空き時間）が、他のクロック・データ再生回路における電圧制御型発振器の発振周波数を校正する所要時間を満たす時、管理部から当該他のクロック・データ再生回路の校正器に校正指令信号が出力され、電圧制御型発振器の発振周波数が校正される。このような校正が随時行われることにより、温度変化による周波数変化を校正することができる。
【００１５】
（６）一方、本発明は、受信信号からクロック信号及びデータ信号を再生する機能及び、電圧制御型発振器の発振周波数を校正器によって校正する機能を有するクロック・データ再生回路における周波数校正方法であって、
（ａ）予め、前記クロック・データ再生回路が信号を受信するスケジュールを管理し、（ｂ）クロック信号及びデータ信号を再生すべき受信信号が無い状態の持続時間が前記校正器による校正の所要時間を満たす時を選び、（ｃ）前記校正器により前記電圧制御型発振器の校正を行う、ことを特徴とするものである。
【００１６】
上記のような周波数校正方法では、クロック信号及びデータ信号を再生すべき受信信号が無い状態の持続時間（言わば空き時間）が校正の所要時間以上である時に、電圧制御型発振器の発振周波数が校正される。このような校正が随時行われることにより、温度変化による周波数変化を校正することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の受信部／局側装置／周波数校正方法によれば、校正器によって電圧制御型発振器の発振周波数の校正が、随時行われることにより、温度変化による周波数変化を校正することができる。従って、温度補償用の容量素子を設けることなく、温度変化による電圧制御型発振器の周波数特性を補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る局側装置を含むＰＯＮシステムの接続図である。
【図２】図１のＰＯＮシステムにおける局側装置について、その内部構成の概略を示すブロック図である。
【図３】図１のＰＯＮシステムにおける一の端末装置について、その内部構成の概略を示すブロック図である。
【図４】図１のＰＯＮシステムにおける他の端末装置について、その内部構成の概略を示すブロック図である。
【図５】局側装置と端末装置との間での動作を示すシーケンス図である。
【図６】端末装置に対する帯域割当てと、局側装置と端末装置との間での上り方向通信に関する送受信を示すシーケンス図である。
【図７】局側装置と未登録端末装置との間で行われるディスカバリプロセスを示す図である。
【図８】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９】クロック・データ再生回路の内部構成を示すブロック図である。
【図１０】校正器の内部構成を示すブロック図である。
【図１１】電圧制御型発振器の内部構成を示す回路図である。
【図１２】電圧制御型発振器の入出力特性を示すグラフである。
【図１３】端末装置から上り信号としてパケットを受信する合間に、ディスカバリ期間が設けられることを示す図である。
【図１４】本来ならディスカバリ期間として割り当て可能な期間を、複数回に１回の割合で、ディスカバリに使用せず、この期間を校正に使用するときの図である。
【図１５】伝送レートが単一レートの場合の、クロック・データ再生回路の内部構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
《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局側装置を含む、ＰＯＮシステムの接続図である。図において、局側装置１は、「一対多」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。
【００２０】
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。
【００２１】
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
【００２２】
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それぞれ、Ｌ［Gbps］、Ｌ［Gbps］、Ｈ［Gbps］である。ここで、Ｌ，Ｈの値は、Ｌ＜Ｈの関係にあり、例えば、Ｌ＝１，Ｈ＝１０である。すなわち、このシステムは、伝送レートが複数種類あるマルチレートのＰＯＮシステムである。一方、局側装置１における下り方向通信の伝送レートはＤ［Gbps］１種類であり、Ｄの値は例えば１である。
なお、本例では端末装置を３台として、２種類の伝送レートとしたが、端末装置の台数及び異なる伝送レートの数は種々のパターンがあり得る。
【００２３】
《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（１０１〜１０５，１０７〜１１５）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１０１により受信され、データ中継処理部１０３に送られる。データ中継処理部１０３は、ＰＯＮ側送信部１０５へフレームを渡し、これが、光送信部１０８で波長λ2、伝送レートＤ［Gbps］の光信号に変換され、合分波部１１０を介して、端末装置２〜４に送られる。
【００２４】
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、伝送レートＬ，Ｈ［Gbps］）は、合分波部１１０を通過して、光受信部１０９により受信される。光受信部１０９は、内部に、光電変換素子１１１及び増幅器１１２を備えている。光電変換素子１１１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１１２は、電気信号を増幅して出力する。増幅器１１２の出力信号はＰＯＮ側受信部１０７に入力される。
【００２５】
ＰＯＮ側受信部１０７は、内部に、クロック・データ再生部１１３、物理層符号化／復号化部１１４及び、フレーム再生部１１５を備えている。クロック・データ再生部１１３は、増幅器１１２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１１４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１１５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１１５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。
【００２６】
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。
【００２７】
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１１５はこれをデータ中継処理部１０３に送る。データ中継処理部１０３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１０２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１０２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１１５はこれを管理部１０４に送る。管理部１０４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１０５及び光送信部１０８から合分波部１１０を介して、波長λ2、伝送レートＤ［Gbps］で、下り方向に送信される。
【００２８】
上記管理部１０４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１０４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。
【００２９】
具体的には、光受信部１０９における光電変換素子１１１の増倍率、増幅器１１２のゲイン、ＰＯＮ側受信部１０７における量子化判定閾値、クロック・データ再生部１１３におけるロック許容範囲、参照クロックの周波数等、バースト受信に関する回路パラメータを切り替えることにより、所定の伝送レートに対応させることができるように構成されている。例えば、端末装置２〜４が同一の線路条件で接続されており（必要な光のパワーバジェットが同じであり）、同じビット誤り率の伝送品質を満足させなければならないような場合において、端末装置２，３と比較して伝送レートが高い端末装置４から受信するとき、光受信部１０９のゲインを下げ、帯域を拡げる。
【００３０】
また、例えば、端末装置２（３），４がそれぞれ１．２５Ｇｂｐｓ，１０．３１２５Ｇｂｐｓで上り方向にバースト通信する場合、クロック・データ再生部１１３に対して予め、次のバーストの伝送レートがそれぞれ１Ｇｂｐｓ，１０Ｇｂｐｓであると通知されていれば、後は端数分を合わせるだけでよいので、短い時間で確実に、クロック・データ再生部１１３の同期を確立することができる。さらにまた、１．２５Ｇｂｐｓ及び１０．３１２５Ｇｂｐｓに対してそれぞれ８Ｂ／１０Ｂ符号及び６４Ｂ／６６Ｂ符号で物理層符号化／復号化を行うことが前提となっている場合、次のバーストに対して使用すべき復号化回路を簡単かつ確実に選択することができる。
【００３１】
《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り、端末装置２内の各部（２０１〜２０９）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２０１を通過して、光受信部２０２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２０４により受信される。
【００３２】
ＰＯＮ側受信部２０４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ーネットワーク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。
【００３３】
さらに、ＰＯＮ側受信部２０４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２０４はこれをデータ中継処理部２０７に送る。データ中継処理部２０７は、ユーザネットワーク側送信部２０８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２０８からユーザネットワークＮ２へ送出される。
【００３４】
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２０４はこれを制御信号処理部２０６に転送する。制御信号処理部２０６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２０７に指示する。
【００３５】
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２０９により受信され、データ中継処理部２０７に転送される。転送されたフレームはデータ中継処理部２０７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２０６に通知される。制御信号処理部２０６は、ＰＯＮ側送信部２０５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２０５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２０５に出力させる。ＰＯＮ側送信部２０５の出力は光送信部２０３で光信号に変換され、波長λ1、伝送レートＬ［Gbps］の信号として、合分波部２０１を介して上り方向に送信される。
なお、端末装置３についても、その構成は図３と同様である。
【００３６】
図４は、端末装置４（伝送レートＨ［Gbps］）について、その内部構成の概略を示すブロック図であり、端末装置４内の各部（４０１〜４１１）は、図示のように接続されている。このうち４０１〜４０９は、図３における２０１〜２０９に相当する回路要素であり、同様の機能を有する。図３との違いは、制御信号処理部４０６と光送信部４０３との間に登録要求送信部４１１を設けた点と、ＰＯＮ側送信部４０５と登録要求送信部４１１とを、送信部切替判定部４１０によって切り替えることができるようにした点、及び、この送信部切替判定部４１０は制御信号処理部４０６の指令を受けて送信部切替を行うようにした点である。通常、送信部としては、ＰＯＮ側送信部４０５が動作するようになっている。なお、ＰＯＮ側送信部４０５が動作する場合の端末装置１４は、実質的に端末装置２と同様である。
【００３７】
《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５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。
【００３８】
図５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。
【００３９】
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２０７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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
図６は、端末装置２〜４に対する帯域割当てと、局側装置１と端末装置２〜４との間での上り方向通信に関する送受信を示すシーケンス図であり、分散割当方式の一例を示している。図の左側から右側へ時間が進行するとして、局側装置１を主体として見たシステムの動作について説明する。
【００４５】
まず、局側装置１は、端末装置４，３，２に対してそれぞれ、グラントＧ４１，Ｇ３１，Ｇ２１を順次送出する。そして局側装置１は、端末装置４，３，２からレポートＲ４１，Ｒ３１，Ｒ２１を受信すると、最初にデータの送出を許可する端末装置４に対するグラントＧ４２を送出する。
【００４６】
局側装置１は、端末装置４から送出されるデータＤ４１及び次のレポートＲ４２を受信するとともに、これと並行して端末装置３に対するグラントＧ３２を送出する。局側装置１は、端末装置３から送出されるデータＤ３１及び次のレポートＲ３２を受信するとともに、これと並行して端末装置２に対するグラントＧ２２を送出する。また、続いて、端末装置４に対するグラントＧ４３も送出する。
【００４７】
局側装置１は、端末装置２から送出されるデータＤ２１及び次のレポートＲ２２を受信する。また、局側装置１は、端末装置４から送出されるデータＤ４２及び次のレポートＲ４３を受信するとともに、これと並行して端末装置３に対するグラントＧ３３を送出する。さらに、局側装置１は、端末装置３から送出されるデータＤ３２及び次のレポートＲ３３を受信するとともに、これと並行して端末装置２に対するグラントＧ２３を送出する。ここで、端末装置２から送出されるデータがなければ、局側装置１は、次のレポートＲ２３のみを受信する。これ以降、同様の処理が繰返され、局側装置１は、順次端末装置２〜４に対して帯域を割当てて、データの受信を繰返す。
【００４８】
図６に示すシーケンスによれば、ユーザネットワークＮ２，Ｎ３，Ｎ４（図１）から送出されたデータが、対応する端末装置２〜４に到着し、そこから送出されるまでの待ち時間は、端末装置２〜４がレポートを送出してから、そのレポートに対応したデータを送出するまでの時間に依存する。すなわち、全ての端末装置２〜４からの送出データ量によって変化する。
【００４９】
例えば、端末装置２〜４からのレポートによる送出要求量を全て許可すると、レポートの送出からデータの送出までの待ち時間が大幅に増加し、リアルタイム処理が要求されるサービスに影響を及ぼすだけでなく、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）スループットにも大きく影響を及ぼすことになる。従って、端末装置内のバッファにおける待ち時間を、許容される時間内に抑えられるように、局側装置１は端末装置２〜４からの送出データ量を制御する必要がある。
【００５０】
上記シーケンス（図６）において、例えば端末装置４にグラントＧ４２が送出されたとき、図２の管理部１０４は、このグラントＧ４２に基づいて、レポートＲ４２を受信する前のバースト間ギャップの期間に、次に受信するバースト（レポートＲ４２＋データＤ４１）の伝送レートＨ（１０Ｇｂｐｓ）を、光受信部１０９及びＰＯＮ側受信部１０７に通知する。通知を受けた光受信部１０９及びＰＯＮ側受信部１０７は、受信機能を１０Ｇｂｐｓに対応させ、当該バーストを待つ。従って、当該バースト到来時に、伝送レートＨに対応した受信態勢が整っており、極めて迅速に同期を確立することができる。
【００５１】
同様に、端末装置３にグラントＧ３２が送出されたとき、管理部１０４は、データＤ４１とレポートＲ３２との間のバースト間ギャップの期間に、次に受信するバースト（レポートＲ３２＋データＤ３１）の伝送レートＬ（１Ｇｂｐｓ）を、光受信部１０９及びＰＯＮ側受信部１０７に通知する。通知を受けた光受信部１０９及びＰＯＮ側受信部１０７は、受信機能を１Ｇｂｐｓに対応させ、当該バーストを待つ。従って、当該バースト到来時に、伝送レートＬに対応した受信態勢が整っており、極めて迅速に同期を確立することができる。以下同様にして、迅速な同期確立が可能となるので、上り方向通信の効率を高めることができる。
【００５２】
以上のようにして、局側装置１は、端末装置２〜４に与えるグラントに基づいて、次に上り方向の信号を受信する時期及びその伝送レートの情報を、実際の受信前に得ることができる。また、その伝送レートに受信機能を対応させた状態で信号を受信すれば、迅速に同期を確立することができる。従って、簡単かつ迅速に、上り方向通信の伝送レートに同期を確立して、上り方向通信の効率を高めることができる。
【００５３】
《ディスカバリプロセス》
なお、以上の説明において、端末装置２〜４はＰＯＮシステムに既に加入しているものとしたが、実際には、局側装置１に認識されていない電源オフの状態から、電源オンにより局側装置１に認識され、ＰＯＮシステムに加入する手順が存在する。この手順はディスカバリプロセスと呼ばれるものであり、ＩＥＥＥ規格８０２．３ａｈ−２００４のＣｌａｕｓｅ ６４に規定されている。以下、このディスカバリプロセスに関して説明する。
【００５４】
そもそも、局側装置１に認識される前の端末装置は、グラントを与えられる機会が無い。一方、全ての端末装置は、局側装置１から明示的にグラントが与えられない限り、上り方向通信を行うことができない。そこで、局側装置１は、電源オフ（未接続も含む。）から電源オンになり、ＰＯＮシステムに加入しようとする端末装置（以下、未登録端末装置という。）を検出するためのディスカバリプロセスを周期的に実行し、未登録端末装置に応答の機会を与える。
【００５５】
図７は、局側装置と未登録端末装置との間で行われるディスカバリプロセスを示す図である。図において、局側装置は時刻Ｔ１においてディスカバリプロセスを開始し、下り方向にディスカバリゲートメッセージをブロードキャストする。このディスカバリゲートメッセージには、これに対する応答が許されるディスカバリ期間の開始時刻と期間の長さの情報が含まれている。このディスカバリ期間は、ディスカバリウインドウと呼ばれ、例えば時刻Ｔ２からＴ４までの時間ΔＴｄとなる。
【００５６】
ディスカバリゲートメッセージを受け取った未登録端末装置は、時刻Ｔ２（局側装置と同期している。）からランダム長の時間をもつランダム待ち時間ΔＴｗだけ待ち、時刻Ｔ３に、登録要求メッセージを局側装置に送信する。このランダム待ち時間ΔＴｗは、登録要求メッセージがディスカバリウインドウに収まる範囲内で、ランダムな値となる。従って、仮に、ＰＯＮシステムに加入しようとする未登録端末装置が複数あった場合でも、複数の未登録端末装置からの登録要求メッセージが相互に衝突する確率を低下させることができる。
【００５７】
登録要求メッセージには、その未登録端末装置の個体識別番号としてのＭＡＣアドレスが含まれている。登録要求メッセージの受信に成功した局側装置は、ＰＯＮシステム上の論理的なリンク番号（ＬＬＩＤ）を当該未登録端末装置に割り当て、ＭＡＣアドレスとＬＬＩＤとを相互に関連付けて、ＰＯＮシステムに登録する。次に、局側装置は、新たに登録した端末装置に対して、時刻Ｔ５において、登録メッセージを送信する。登録メッセージには、当該端末装置のＬＬＩＤと、局側装置が上り方向のバースト通信を受信する際に必要な同期時間の情報とが含まれている。
【００５８】
その後、時刻Ｔ６において局側装置は、当該端末装置に対して上り方向通信を許可するグラント（グラントゲートメッセージ）を送信する。グラントを受信した未登録端末装置は、そのグラントを用いて時刻Ｔ７に登録アクノレッジを局側装置に送信し、これを局側装置が受信してディスカバリプロセスが終了となる。その後は、通常のＰＯＮシステムの通信が開始される。
【００５９】
図１に示すＰＯＮシステムの構成において、例えば全ての端末装置２〜４について上記ディスカバリプロセスが行われるとすると、局側装置１は、端末装置２〜４からそれぞれ登録要求メッセージを受け取らなければならない。端末装置２〜４がＰＯＮシステムに加入した後の通常のＰＯＮ通信では、前述のように、グラントに基づいて局側装置１の受信態勢を整える（受信機能を伝送レートに対応させる）ことができるが、未登録の段階ではこれができない。そこで、局側装置１は、例えば以下のようにして、未登録端末装置からの上り方向通信（登録要求メッセージ）を受信する。
【００６０】
すなわち、通常のＰＯＮ通信における伝送レートが互いに異なる端末装置２〜４であっても、登録要求メッセージに関しては１種類の伝送レート（典型的にはＬ）を使用するようにすれば、受信する前から伝送レートが判明している。
具体的には、伝送レートＬの端末装置２は、通常のＰＯＮ通信と同様に伝送レートＬで登録要求メッセージを送信する。一方、図４に示す伝送レートＨの端末装置４は、ディスカバリゲートメッセージを受け取ると、これを、制御信号処理部４０６から送信部切替判定部４１０に送る。これにより、送信部切替判定部４１０は、送信機能をＰＯＮ側送信部４０５から登録要求送信部４１１に切り替える。そして、制御信号処理部４０６は、登録要求送信部４１１から伝送レートＬで、登録要求メッセージを送信させる。
【００６１】
従って、通常のＰＯＮ通信では伝送レートＨの端末装置４が、登録要求メッセージに関しては、伝送レートＬで送信を行うことになる。なお、登録要求メッセージの送信後、送信部切替判定部４１０は、送信機能を登録要求送信部４１１からＰＯＮ側送信部４０５に戻す。
【００６２】
この結果、未登録の端末装置２〜４から局側装置１に対してディスカバリウインドウの期間内に届く登録要求メッセージ（２又は３台同時に電源オンであれば同期間内にランダムに前後して届く。）は、全て伝送レートＬで送られてくる。一方、局側装置１の管理部１０４は、ディスカバリゲートメッセージに対して、次に受信するバースト（登録要求メッセージ）の伝送レートＬを、光受信部１０９及びＰＯＮ側受信部１０７に通知する。通知を受けた光受信部１０９及びＰＯＮ側受信部１０７は、受信機能を伝送レートＬに対応させ、登録要求メッセージを待つ。
【００６３】
従って、局側装置１では、登録要求メッセージ到来時に、その伝送レートＬに対応した受信態勢が整っており、未登録の端末装置２〜４からの登録要求メッセージを迅速かつ確実に受信することができる。
なお、登録アクノレッジに関しては、通常のＰＯＮ通信の場合と同様に、その前に端末装置２〜４に対して与えられるグラントに基づいて、局側装置１の受信機能を伝送レートに対応させることができる。
【００６４】
《局側装置におけるクロック・データ再生部の構成》
次に、図２の局側装置１における、クロック・データ再生部１１３の構成と、管理部１０４との関係について、さらに詳細に説明する。
【００６５】
図８は、クロック・データ再生部１１３の回路構成の一例を示すブロック図である（なお、この図は、便宜上、図２と対比すると信号の流れに関して左右が反転している。）。図において、この再生部１１３は、複数種類の上り方向の伝送レートに対応して、その各伝送レートの上り信号からそれぞれクロック信号及びデータ信号の再生を行う複数のクロック・データ再生回路１１Ｌ，１１Ｈを備えている。すなわち、本例では、低速の伝送レートＬ［Gbps］用のクロック・データ再生回路１１Ｌと、高速の伝送レートＨ［Gbps］用のクロック・データ再生回路１１Ｈとが設けられている。また、クロック・データ再生回路１１Ｌ，１１Ｈにそれぞれ、アンド回路２０Ｌ，２０Ｈが接続されている。
【００６６】
アンド回路２０Ｌ，２０Ｈには、管理部１０４からレート選択信号（選択すべき伝送レートを示す信号）Ｓ１と、増幅器１１２からデータ検出信号（データ信号を検出したことを示す信号）Ｓ２とが入力される。従って、アンド回路２０Ｌでは、管理部１０４から低速の伝送レートＬを選択する指示を受け、かつ、データ信号が検出されたとき、出力の論理が成立する。アンド回路２０Ｈでは、管理部１０４から高速の伝送レートＨを選択する指示を受け、かつ、データ信号が検出されたとき、出力の論理が成立する。
【００６７】
クロック・データ再生回路１１Ｌ及び１１Ｈには、それぞれ、管理部１０４からのリセット信号（校正指令信号）と、水晶発振器（図示せず。）からの参照クロック信号と、増幅器１１２からの上り信号とが入力される。クロック・データ再生回路１１Ｌは、上り信号から再生したクロック信号（低速）及び低速のデータ信号を出力する。また、クロック・データ再生回路１１Ｈは、上り信号から再生したクロック信号（高速）及び高速のデータ信号を出力する。
なお、管理部１０４は、クロック・データ再生回路１１Ｌ，１１Ｈとともに、後述の校正器も含めて、本発明の一実施形態に係る「受信部」を構成するものである。
【００６８】
《クロック・データ再生回路の構成》
図９は、クロック・データ再生回路１１（１１Ｌ，１１Ｈの総称符号）の内部構成を示すブロック図である。クロック・データ再生回路１１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するものであり、前段側（図９の左側）から後段側（図９の右側）に向かって、位相比較器１２、周波数比較器１３、切り替え器１４、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。）１５、校正器１６、電圧制御型発振器（ＶＣＯ又はＶＣＸＯ）１７、分周器１８、及び、デシリアライザ１９を備えている。
【００６９】
切り替え器１４は、アンド回路２０（２０Ｌ，２０Ｈの総称符号）の出力に応じて、位相比較器１２及び周波数比較器１３の２入力を択一的に通過させる機能を有する。すなわち、アンド回路２０の出力があるときは位相比較器１２からループフィルタ１５へ信号を通過させ、アンド回路２０の出力がないときは周波数比較器１３からループフィルタ１５へ信号を通過させる。
【００７０】
増幅器１１２（図８）からの上り信号は、クロック・データ再生回路１１の位相比較器１２に入力される。アンド回路２０の出力があるときは、位相比較器１２から、切り替え器１４、ループフィルタ１５、及び、電圧制御型発振器１７を経て、位相比較器１２に戻る位相ロックループが構成される。このループにより、電圧制御型発振器１７は、出力の位相を、上り信号に同期させる。
【００７１】
一方、周波数比較器１３には、参照クロック信号が入力される。アンド回路２０の出力がないときは、周波数比較器１３から、切り替え器１４、ループフィルタ１５、電圧制御型発振器１７、及び、分周器１８を経て、周波数比較器１３に戻る周波数ロックループが構成される。このループにより、電圧制御型発振器１７は、自己の発振周波数を参照クロックに同期させる。
【００７２】
すなわち、低速用のクロック・データ再生回路１１Ｌでは、レート選択信号Ｓ１が低速に設定され、データ検出信号Ｓ２が立ち上がった時に位相ロックループとなり、それ以外の時には、周波数ロックループとなる。他方、高速用のクロック・データ再生回路１１Ｈでは、レート選択信号Ｓ１が高速に設定され、データ検出信号Ｓ２が立ち上がった時に位相ロックループとなり、それ以外の時には、周波数ロックループとなっている。
【００７３】
このため、増幅器１１２（図８）から入力される上り信号の伝送レートが低速Ｌの場合には、低速用のクロック・データ再生回路１１Ｌの位相ロックループが作動し、低速の伝送レートＬでのクロック信号及びデータ信号の再生が行われる。この際、高速用のクロック・データ再生回路１１Ｈは周波数ロックループになっていて、自己の発振周波数を参照クロックに同期させている。他方、増幅器１１２から入力される上り信号の伝送レートが高速Ｈの場合には、高速用のクロック・データ再生回路１１Ｈの位相ロックループが作動し、高速の伝送レートＨでのクロック信号及びデータ信号の再生が行われる。この際、低速用のクロック・データ再生回路１１Ｌは周波数ロックループになっていて、自己の発振周波数を参照クロックに同期させている。
【００７４】
このようにして、クロック・データ再生部１１３（図８）では、管理部１０４が生成したレート選択信号Ｓ１に基づいてアンド回路２０Ｌ，２０Ｈがクロック・データ再生回路１１Ｌ，１１Ｈを作動させるので、伝送レートの切り替えを迅速に行うことができる。そして、このレート選択信号Ｓ１は、管理部１０４が、グラントを利用して生成する信号であるから、局側装置１が受信する上り信号の伝送レートを判定する回路を別途設ける必要がなく、回路構成が容易になる。
【００７５】
図９に戻り、デシリアライザ１９は、各クロック・データ再生回路１１Ｌ，１１Ｈにおいて再生したデータ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１９には、位相比較器１２が出力するデータ信号（シリアル）と、電圧制御型発振器１７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５７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。
【００７６】
このように、再生したデータをパラレル信号化して出力するデシリアライザ１９を内蔵することによって、クロック・データ再生部１１３（図８）の後段の回路ブロック（図２参照。）に対して、高速なシリアル信号ではなく低速のパラレル信号が送信される。このため、後段の回路ブロックにおいて再度クロック・データ再生を行う必要がなくなり、後段の回路ブロックの負担を軽減させることができる。
【００７７】
《電圧制御型発振器及びその校正器》
次に、電圧制御型発振器１７及びその発振周波数を校正する校正器１６について説明する。電圧制御型発振器１７の出力するフルレートクロック信号は、分周器１８によって分周され、分周クロック信号となる。校正器１６は、この分周クロック信号と参照クロック信号とに基づいて、電圧制御型発振器１７に対する周波数校正信号を出力することができる。
【００７８】
図１０は、校正器１６の内部構成を示すブロック図である。図において、校正器１６は、分周器１６１、同期器１６２、カウンタ１６３，１６４、同期器１６５、及び、比較器１６６を図示のように接続して構成されている。分周器１６１は、入力された分周クロック信号をさらに分周したクロック信号を得る。カウンタ１６３，１６４は、分周器１６１の出力するクロック信号又は、参照クロック信号の立ち上がりエッジをカウントする。このカウント値は、比較器１６６からのリセット信号でリセットされる。
【００７９】
同期器１６２は、参照クロック信号と、校正器１６に入力される分周クロック信号とを互いに同期させる。同期器１６２は、管理部１０４（図８）からのリセット信号によりリセットされる。同期器１６５は、参照クロック信号のカウント結果を分周器１６１の出力するクロック信号に同期させる。比較器１６６は、参照クロック信号と分周器１６１の出力するクロック信号とを比較し、電圧制御型発振器１７に与える周波数校正信号を決定する。
【００８０】
図１１は、電圧制御型発振器１７の内部構成を示す回路図である。電圧制御型発振器１７は、負性抵抗１７２、インダクタ１７３及び可変容量１７４によって構成される共振回路１７１と、共振回路１７１の素子特性補償用の容量素子群１７５と、この容量素子群１７５と直列に接続されたスイッチ１７６とを備えている。容量素子群１７５は、複数本の定容量キャパシタを容量素子とするもので、これらを、スイッチ１７６の各種オン・オフパターンによって可変容量とする。従って、校正器１６からの周波数校正信号は、どの容量素子をＧＮＤと接続するかを指示する１／０複数桁の信号となる。
校正器１６は、通常、クロック・データ再生回路１１に電源が投入されたとき、電圧制御型発振器１７の校正を行う。これにより、共振回路１７１の素子特性のばらつきを補償することができる。
【００８１】
図１２は、電圧制御型発振器１７の入出力特性（周波数特性）を示すグラフであり、横軸が入力の制御電圧Ｖｃを表し、縦軸が出力の周波数を表している。一般に、制御電圧Ｖｃには範囲があるので、その範囲の中心の電圧Ｖｃ＿ｍｉｄのとき、所望の周波数Ｆｄが得られることが好ましい。しかし、素子特性のばらつきによって、所望の周波数Ｆｄが得られる電圧が、制御電圧の範囲の端になってしまうと、制御電圧の範囲を広くとることができない。そこで、容量素子群１７５のオン・オフパターンを変更することにより全体としての容量を変化させ、図示のように、特性を縦軸方向にシフトさせることができる。従って、所望の周波数Ｆｄと、範囲の中心の電圧Ｖｃ＿ｍｉｄとが最も良く対応する実線の特性になるように容量素子群１７５のオン・オフパターンを設定することで、素子特性のばらつきを補償することができる。
【００８２】
《随時行う校正の動作》
一方、本実施形態における校正器１６は、管理部１０４からの指令によるリセット信号によって随時、電圧制御型発振器１７の校正を行う。管理部１０４は、上り信号を受信するスケジュールを管理する機能を有している。また、ディスカバリを行うディスカバリ期間を、どのタイミングで入れるかを把握している。従って、管理部１０４は、クロック信号及びデータ信号を再生すべき受信信号（上り信号）が無い状態を、察知することができる。そこで、このような状態の持続時間が校正器１６による校正の所要時間を満たす（以上である）時を選んで、校正器１６に対して校正指令信号（リセット信号）を出力する。このような「時」としては、例えば以下のものがある。
【００８３】
（その１）
前述のように局側装置１による新規な端末装置のディスカバリは定期的に行われている。図１３は、端末装置２〜４から上り信号としてパケットを受信する合間に、ディスカバリ期間が設けられることを示す図であり、横軸は時間を意味する。図において、パケット間の隙間は高々１μｓｅｃ程度しかないが、ディスカバリ期間は数百ｍｓｅｃ〜１秒の時間がある。また、ディスカバリ期間には通常、その後半に、ディスカバリ完了後の無信号区間があり、この長さが、校正の所要時間以上である可能性がある。そこで、管理部１０４は、ディスカバリ期間においてディスカバリ完了により無信号区間となった時、残りの無信号区間が校正の所要時間以上である場合、無信号区間に入ると同時に校正器１６に対してリセット信号を出力する。これにより、校正器１６は、電圧制御型発振器１７の校正を行う。
【００８４】
なお、無信号区間であるので、ループフィルタ１５からの制御電圧は、電源投入時と同様の初期値である。このとき、温度変化によって周波数が変化していれば、スイッチ１７６のオン・オフパターンが変更され、所望の周波数となる。こうして、電圧制御型発振器１７のリセットにより温度補償を行うことができる。また、このような校正は、定期的に割り当てられるディスカバリ期間の後半の無信号区間を有効に利用して行うことができるので便利である。
【００８５】
なお、上記の説明では、無信号区間に入ると同時に校正器１６に対してリセット信号を出力する、としたが、これは必ずしも同時でなくてもよい。すなわち、無信号区間が、校正の所要時間に比べて十分に長い場合は、無信号区間に入った後でリセット信号を出力することも可能である。要するに、リセット信号を出力する時点で、無信号区間の残り時間が、校正の所要時間を満たしていればよい。
【００８６】
（その２）
一方、上記のようなディスカバリ期間の無信号区間ではなく、ディスカバリ期間として定期的に割り当て可能な期間を、複数回に１回の割合で、校正のために使用するようにしてもよい。すなわち、図１４に示すように、本来ならディスカバリ期間として割り当て可能な期間を、複数回に１回の割合で、ディスカバリに使用せず、校正用の期間とする。そして、この期間内に、管理部１０４から校正器１６にリセット信号を出力する。この場合、ディスカバリを複数回に１回休む形で、校正を定期的に確実に行うことができる。
なお、上記の「複数回に１回の割合」とは一例に過ぎず、校正は、必ずしも一定頻度で行われなくてもよい。すなわち、校正を行う頻度（周期）は、変動してもよい。要するに、ディスカバリ期間として割り当て可能な期間が複数あるうちの一部を、校正指令信号を出力するために使用すること、を繰り返せばよいのである。これにより、ディスカバリ期間として割り当て可能な期間が複数あるうちの一部を利用して、校正を繰り返し確実に行うことができる。
【００８７】
（その３）
また、マルチレートのＰＯＮシステムでは、図８に示すように、伝送レートに対応して複数のクロック・データ再生回路が設けられるので、いずれか１つのクロック・データ再生回路が上り信号からクロック信号及びデータ信号を再生しているときは、他のクロック・データ再生回路はクロック信号及びデータ信号を再生すべき受信信号が無い状態とも言える。従って、例えば、伝送レートＬ，Ｈのうち、いずれか一方の伝送レートのパケットが続くとき、他方の伝送レートのクロック・データ再生回路は、クロック信号及びデータ信号を再生すべき受信信号が無い状態の持続時間が校正の所要時間以上となる場合がある。従って、このような場合にも、他方のクロック・データ再生回路における電圧制御型発振器の校正を行うことができる。
【００８８】
以上、詳説したように、クロック・データ再生回路１１を含み、電圧制御型発振器１７の校正器１６及び、管理部１０４を備えた受信部あるいは局側装置１では、クロック信号及びデータ信号を再生すべき受信信号（上り信号）が無い状態の持続時間（言わば空き時間）が校正の所要時間以上である時に、管理部１０４から校正器１６に校正指令信号が出力され、電圧制御型発振器１７の発振周波数が校正される。このような校正が随時行われることにより、温度変化による周波数変化を校正することができる。従って、温度補償用の容量素子を追加的に設けることなく、温度変化による電圧制御型発振器１７の周波数特性を補償することができる。
【００８９】
《その他》
なお、上記実施形態では、より複雑なマルチレートＰＯＮシステム（図１）について説明したが、校正による温度補償は、単一（共通）レートでのクロック・データ再生回路にも適用可能であることは言うまでもない。単一レートの場合には、図８のように複数のクロック・データ再生回路１１Ｌ，１１Ｈを設ける必要はなく、１つのクロック・データ再生回路があればよい。但し、この場合には、他のクロック・データ再生回路が連続的に処理を行っている間に校正を行う、ということはできないので、ディスカバリ期間等を利用することになる。
図１５は、マルチレート対応の図９に対して、単一レートの場合のクロック・データ再生回路を示すブロック図である。図示のように、この場合、切り替え器は不要である。
【００９０】
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】
【００９１】
１ 局側装置
２〜４ 端末装置
５，７〜９ 光ファイバ
１１（１１Ｌ，１１Ｈ） クロック・データ再生回路
１６ 校正器
１７ 電圧制御型発振器
１０４ 管理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号からクロック信号及びデータ信号を再生するクロック・データ再生回路を含む受信部であって、
前記クロック・データ再生回路に含まれる電圧制御型発振器の発振周波数を校正する校正器と、
信号受信のスケジュールを管理する機能を有し、クロック信号及びデータ信号を再生すべき受信信号が無い状態の持続時間が前記校正器による校正の所要時間を満たす時を選んで前記校正器に対して校正指令信号を出力する管理部と
を備えていることを特徴とする受信部。
【請求項２】
光ファイバを介して一対多接続された複数の端末装置と共にＰＯＮシステムを構成し、当該端末装置から送信される上り信号を時分割多重方式で受信する局側装置であって、
電圧制御型発振器及びその発振周波数を校正する校正器を有し、前記上り信号からクロック信号及びデータ信号を再生するクロック・データ再生回路と、
前記上り信号を受信するスケジュールを管理する機能を有し、クロック信号及びデータ信号を再生すべき上り信号が無い状態の持続時間が前記校正器による校正の所要時間を満たす時を選んで前記校正器に対して校正指令信号を出力する管理部と
を備えていることを特徴とする局側装置。
【請求項３】
前記管理部は、新規な端末装置を検索するためのディスカバリ期間内におけるディスカバリ完了後の無信号区間に、前記校正指令信号を出力する請求項２記載の局側装置。
【請求項４】
前記管理部は、新規な端末装置を検索するためのディスカバリ期間として割り当て可能な期間が複数あるうちの一部を、前記校正指令信号を出力するために使用することを繰り返す請求項２記載の局側装置。
【請求項５】
光ファイバを介して一対多接続された複数の端末装置と共にＰＯＮシステムを構成し、当該端末装置から送信される複数の伝送レートの上り信号を時分割多重方式で受信する局側装置であって、
前記上り信号を受信するスケジュールを管理する機能を有する管理部と、
電圧制御型発振器及びその発振周波数を前記管理部から校正指令信号を受けて校正する校正器を有し、相異なる複数種類の伝送レートで前記上り信号のクロック信号及びデータ信号を再生する複数のクロック・データ再生回路と、を備え、
前記管理部は、いずれか一つの前記クロック・データ再生回路が連続して上り信号を取り扱う状態の持続時間が、他のクロック・データ再生回路における電圧制御型発振器の発振周波数を校正する所要時間を満たす時、当該他のクロック・データ再生回路の校正器に校正指令信号を出力することを特徴とする局側装置。
【請求項６】
受信信号からクロック信号及びデータ信号を再生する機能及び、電圧制御型発振器の発振周波数を校正器によって校正する機能を有するクロック・データ再生回路における周波数校正方法であって、
予め、前記クロック・データ再生回路が信号を受信するスケジュールを管理し、
クロック信号及びデータ信号を再生すべき受信信号が無い状態の持続時間が前記校正器による校正の所要時間を満たす時を選び、
前記校正器により前記電圧制御型発振器の校正を行う
ことを特徴とするクロック・データ再生回路における周波数校正方法。
【請求項１】
受信信号からクロック信号及びデータ信号を再生するクロック・データ再生回路を含む受信部であって、
前記クロック・データ再生回路に含まれる電圧制御型発振器の発振周波数を校正する校正器と、
信号受信のスケジュールを管理する機能を有し、クロック信号及びデータ信号を再生すべき受信信号が無い状態の持続時間が前記校正器による校正の所要時間を満たす時を選んで前記校正器に対して校正指令信号を出力する管理部と
を備えていることを特徴とする受信部。
【請求項２】
光ファイバを介して一対多接続された複数の端末装置と共にＰＯＮシステムを構成し、当該端末装置から送信される上り信号を時分割多重方式で受信する局側装置であって、
電圧制御型発振器及びその発振周波数を校正する校正器を有し、前記上り信号からクロック信号及びデータ信号を再生するクロック・データ再生回路と、
前記上り信号を受信するスケジュールを管理する機能を有し、クロック信号及びデータ信号を再生すべき上り信号が無い状態の持続時間が前記校正器による校正の所要時間を満たす時を選んで前記校正器に対して校正指令信号を出力する管理部と
を備えていることを特徴とする局側装置。
【請求項３】
前記管理部は、新規な端末装置を検索するためのディスカバリ期間内におけるディスカバリ完了後の無信号区間に、前記校正指令信号を出力する請求項２記載の局側装置。
【請求項４】
前記管理部は、新規な端末装置を検索するためのディスカバリ期間として割り当て可能な期間が複数あるうちの一部を、前記校正指令信号を出力するために使用することを繰り返す請求項２記載の局側装置。
【請求項５】
光ファイバを介して一対多接続された複数の端末装置と共にＰＯＮシステムを構成し、当該端末装置から送信される複数の伝送レートの上り信号を時分割多重方式で受信する局側装置であって、
前記上り信号を受信するスケジュールを管理する機能を有する管理部と、
電圧制御型発振器及びその発振周波数を前記管理部から校正指令信号を受けて校正する校正器を有し、相異なる複数種類の伝送レートで前記上り信号のクロック信号及びデータ信号を再生する複数のクロック・データ再生回路と、を備え、
前記管理部は、いずれか一つの前記クロック・データ再生回路が連続して上り信号を取り扱う状態の持続時間が、他のクロック・データ再生回路における電圧制御型発振器の発振周波数を校正する所要時間を満たす時、当該他のクロック・データ再生回路の校正器に校正指令信号を出力することを特徴とする局側装置。
【請求項６】
受信信号からクロック信号及びデータ信号を再生する機能及び、電圧制御型発振器の発振周波数を校正器によって校正する機能を有するクロック・データ再生回路における周波数校正方法であって、
予め、前記クロック・データ再生回路が信号を受信するスケジュールを管理し、
クロック信号及びデータ信号を再生すべき受信信号が無い状態の持続時間が前記校正器による校正の所要時間を満たす時を選び、
前記校正器により前記電圧制御型発振器の校正を行う
ことを特徴とするクロック・データ再生回路における周波数校正方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−３５５４４（Ｐ２０１１−３５５４４Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７８０２７（Ｐ２００９−１７８０２７）
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【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２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【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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