JP2007266923A

JP2007266923A - クロック供給装置

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Publication number: JP2007266923A
Application number: JP2006088341A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nakamuta; 浩志中牟田; Yoshito Furuyama; 義人古山
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2007-10-11
Also published as: US20070229128A1; US7368962B2

Abstract

【課題】クロック供給ユニットを複数備え、これらクロック供給ユニットのいずれかを運用系ユニットとし、その他のユニットを待機系ユニットとする冗長構成を有するクロック供給装置において、運用系ユニットを切り替える際に生じる供給クロック信号の位相変動を低減することを目的とする。
【解決手段】自ユニット２０が待機系ユニットであるとき、運用系ユニット１０から入力される運用系ユニットのＤＰＬＬ１２からのクロック信号を基準として、自ユニット２０のＤＰＬＬ２２の出力クロック信号を、運用系ユニット１０のＤＰＬＬ１２の出力クロック信号に、所定の位相差を持って同期させるユニット間同期部２１、３７、３９を、クロック供給ユニット１０、２０に備えて構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ディジタル同期網に設けられる光伝送装置、移動通信装置などの伝送装置に基準クロックを供給するクロック供給装置に関する。特に、ディジタル同期網の上位から供給された外部基準クロックに基づいてクロック信号を生成するクロック供給ボードを複数備え、これらクロック供給ボードによる冗長構成を有するクロック供給装置に関する。

ディジタル同期網の最上位には基準となる基準クロック源が設けられ、この基準クロック源として一般的に１次標準器のセシウム原子発振器が使用される。同期網内に設けられた各伝送装置には、この基準クロック源から分配されるクロックを元に、装置内で使用するシステムクロックを生成するユニット（以下、「システムクロック供給装置」と記す）をもつ。
システムクロック供給装置はいわば各伝送装置の心臓部であり、システムクロックの障害は即システムダウンに繋がる。このため、システムダウンによる影響が大きい通信装置等においては、サービスを安定して提供するために、システムクロック供給装置を冗長化している。

冗長化されたシステムクロック供給装置には、複数のクロック供給ユニットが設けられ、そのうちの１つを運用系ユニット（ＡＣＴ系ユニット）として現在クロック信号を供給するために使用し、その他のクロック供給ユニットを待機系ユニット（ＳＴＢＹ系ユニット）とする。
冗長化されたシステムクロック供給装置の従来の構成例を図１に示す。
システムクロック供給装置１は、外部基準クロックに基づきクロック信号を生成する複数のクロック供給ユニット１０及び２０を備えて構成され、そのうち一方を運用系ユニットとして使用する間、他方を待機系ユニットとして待機させることで、冗長化された構成を有する。

第１のクロック供給ユニット１０は、上位のクロック供給源からＮ本の回線を経て供給される外部基準クロック信号のうち、当該ユニット１０を同期させる１つのクロック信号を選択する基準クロックセレクタ１１と、外部基準クロックに基づいて所定のクロック信号を生成するディジタル位相同期ループ回路（ＤＰＬＬ）１２と、ＤＰＬＬ１２が生成したクロック信号より高い周波数のクロック信号を生成するアナログ位相同期ループ回路（ＡＰＬＬ）１３とを備える。第２のクロック供給ユニット２０もまた、基準クロックセレクタ２１と、ＤＰＬＬ２２と、ＡＰＬＬ２３とを備え、第１のクロック供給ユニット１０と同様の構成を有する。

さらに、第１のクロック供給ユニット１０は出力クロックセレクタ１５を備える。供給クロックセレクタ１５は、第１のクロック供給ユニット１０が外部に出力する出力クロック信号として、自ユニットのＤＰＬＬ１２からのクロック信号か、バックボード配線Ｂ２を経由して第２のクロック供給ユニット２０から入力した、クロック供給ユニット２０のＤＰＬＬ２２からのクロック信号か、のいずれか一方を選択して、ディストリビューションＰＬＬ１６へ入力する。
なお、本明細書の以下において、バックボード配線Ｂ２を経由して第２のクロック供給ユニット２０から第１のクロック供給ユニット１０へ入力したクロック信号を、第１のクロック供給ユニット１０に関する説明において「パートナークロック信号」と記すことがある。

ディストリビューションＰＬＬ１６は、出力クロックセレクタ１５により選択されたクロック信号を入力してこのクロック信号に同期したクロック信号を生成して機器２側へと出力する。

ディストリビューションＰＬＬ１６は、出力クロックセレクタ１５が、第１のクロック供給ユニット１０から出力する出力クロック信号を、ＤＰＬＬ１２からのクロック信号及びパートナークロック信号の一方から他方へ切り替えたときに、これら２つのクロック信号の位相差に起因する急激な出力クロック信号の位相変化を緩和する。
またディストリビューションＰＬＬ１６は、現在使用している運用系ユニットに支障が生じてから、出力クロックセレクタ１５の切り替え動作が完了する迄の僅かの間に、運用系ユニットのＤＰＬＬからのクロック信号の入力が途絶えても、自走発振により後段の機器２へクロック信号を供給し続ける役割も果たす。

なお、第２のクロック供給ユニット１０もまた、出力クロックセレクタ２５と、ディストリビューションＰＬＬ２６とを備えるとともに、バックボード配線Ｂ１を経由して第１のクロック供給ユニット１０から、クロック供給ユニット１０のＤＰＬＬ１２からのクロック信号を入力し、第１のクロック供給ユニット１０と同様の構成を有する。
なお、本明細書の以下において、バックボード配線Ｂ１を経由して第１のクロック供給ユニット１０から第２のクロック供給ユニット２０へ入力したクロック信号もまた、第２のクロック供給ユニット２０に関する説明において「パートナークロック信号」と記すことがある。

ここに本明細書及び特許請求の範囲の記載において使用する、「ＤＰＬＬ１２からのクロック信号」や「自ユニットのＤＰＬＬからのクロック信号」などの記載に含まれる、「〜からのクロック信号」の表現は、対象のクロック信号が、何れのユニットに設けられたＤＰＬＬによって生成されたクロック信号を起源とするかを峻別するために使用され、このようなクロック信号が当該ＤＰＬＬで生成されたクロック信号自体、及び該クロック信号に基づいて後段のＡＰＬＬで生成されたクロック信号、及びこれらを既知の遅延線で遅延させたクロック信号をも含む意味で使用される。
一方で、ＤＰＬＬで生成されたクロック信号自体を示す場合には、ＤＰＬＬ１２「によって生成されたクロック信号」や、自ユニット２０のＤＰＬＬ２２「の出力クロック信号」等の表現を使用する。

システムクロック供給装置１が、クロック供給ユニット１０及び２０のいずれか一方を運用系ユニットから待機系ユニットへと、他方を待機系ユニットから運用系ユニットへと切り替える動作は、２つの出力クロックセレクタ１５及び２５によって行われる。
例えば、第１のクロック供給ユニット１０が運用系ユニットであり、第２のクロック供給ユニット２０が待機系ユニットであるときは、図１に示すように、第１のクロック供給ユニット１０のＤＰＬＬ１２からのクロック信号がクロック供給ユニット１０から出力され、一方で第２のクロック供給ユニット２０からも、第１のクロック供給ユニット１０のＤＰＬＬ１２からのパートナークロック信号が出力される。

反対に、第２のクロック供給ユニット２０が運用系ユニットであり、第１のクロック供給ユニット１０が待機系ユニットであるときは、第２のクロック供給ユニット２０のＤＰＬＬ２２からのクロック信号がクロック供給ユニット２０から出力され、一方で第１のクロック供給ユニット１０からも、第２のクロック供給ユニット２０のＤＰＬＬ２２からのパートナークロック信号が出力される。

このとき、第１のクロック供給ユニット１０及び第２のクロック供給ユニット２０との間のバックボード配線の遅延により、２つのユニット１０及び２０から供給されるクロック信号に位相差が生じないように、第１のクロック供給ユニット１０のＡＰＬＬ１３と出力クロックセレクタ１５との間、及び第２のクロック供給ユニット２０のＡＰＬＬ２３と出力クロックセレクタ２５との間には、バックボード配線の遅延に対応した遅延量の遅延線１４及び２４がそれぞれ設けられる。

そして、２つの出力クロックセレクタ１５及び２５の切り替え動作は、システムクロック供給装置１内に設けられ、あるいはシステムクロック供給装置１より上位の外部装置として設けられた運用系切替部４０が生成する運用系切替信号によって制御される。運用系切替部４０は、例えば運用系ユニットの出力クロックの異常を検出して、それまで運用系ユニットとして使用してきたユニットを待機系ユニットへと自動的に切り替え、一方でそれまで待機系ユニットとして待機させてきたユニットを運用系ユニットへと切り替える。または運用系切替部４０は、このような切り換えをオペレータによる手動操作によって行ってもよい。

システムクロック供給装置１からの供給クロック信号を使用する機器２は、２つクロック供給ユニット１０及び２０のうち、運用系ユニットとなるクロック供給ユニットを選択してからクロック信号を入力するユニットセレクタ３１と、選択された運用系ユニットから入力したクロック信号に基づいて、自装置２内で使用するクロック信号を生成するＰＬＬ３２とを備える。

特開２００４−２２９０２０号公報

上記のような冗長化された構成を有するシステムクロック供給装置１において、各ユニット１０及び２０のうち使用する運用系を切替える際に発生するクロック信号の擾乱、すなわち位相変動がしばしば問題となる。図２を参照して運用系ユニットを切替える際に発生する供給クロック信号の位相変動を説明する。

今、クロック供給ユニット１０を運用系ユニットから待機系ユニットへ、及びクロック供給ユニット２０を待機系ユニットから運用系ユニットへ切り替える場合を想定する。このとき、出力クロックセレクタ２５及びユニットセレクタ３１が切り替わる。
まずユニットセレクタ３１による切り替えに注目する。図１に示すＣ部分の信号には、Ｄ部分の信号に生じるバックボード配線Ｂ１による位相遅延と同じ位相遅延が、遅延線１４によって与えられるために、部分Ｃ及びＤの間の位相差が抑えられている。このため図２に示すように、ユニットセレクタ３１による切り替えにより生じるクロック信号の擾乱は小さい。

次に出力クロックセレクタ２５による切り替えに注目する。ユニット１０のＤＰＬＬ１２からのクロック信号とユニット２０のＤＰＬＬ２２からのクロック信号との間では、位相差の調整がされていないので、図１に示すＡ及びＢ部分の間の位相差は不定であり、最大でクロック周波数の１周期分の位相差が生じうる。このため図２に示すように、出力クロックセレクタ２５による切り替えにより生じるクロック信号の位相変動量が大きくなる。
出力クロックセレクタ２５により選択されたクロック信号を入力するディストリビューションＰＬＬ２６は、通常では、カットオフ周波数が低く設定されているため、ユニットセレクタ３１の切替え時に比べて位相変動の傾きは緩やかである。しかしながら変動量が大きいため、運用系切り替えの際における装置２の誤動作の原因となる。

上記問題に鑑み、本発明は、外部基準クロックに基づきクロック信号を生成するＤＰＬＬを有するクロック供給ユニットを複数備え、これらクロック供給ユニットのいずれかを運用系ユニットとし、その他のユニットを待機系ユニットとする冗長構成を有するクロック供給装置において、運用系ユニットを切り替える際に生じる供給クロック信号の位相変動を低減することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、クロック供給ユニットは、自ユニットが待機系ユニットであるとき、自ユニットのＤＰＬＬの出力クロック信号を、運用系ユニットのＤＰＬＬの出力クロック信号に、所定の位相差を持って同期させる。
このとき、待機系ユニットでは、運用系ユニットのＤＰＬＬ１２からのクロック信号（パートナークロック信号）を運用系ユニットから入力する。これらクロック供給ユニット内の回路の各部分における信号遅延量は試験などによって予め知ることができるので、このパートナークロック信号を基準として使用し、待機系ユニットのＤＰＬＬの出力クロック信号を、運用系ユニットのＤＰＬＬの出力クロック信号に所定の位相差を持って同期させ、かつこの所定の位相差を調整することが可能である。
待機系ユニットのＤＰＬＬの出力クロック信号と運用系ユニットのＤＰＬＬの出力クロック信号との間の位相差を調整すれば、運用系ユニットと待機系ユニットの各々から出力される出力クロック間の位相差を低減して、運用系ユニットを切り替える際に生じる供給クロック信号の位相変動を低減することが可能となる。

このため、本発明によるクロック供給装置は、外部基準クロックに基づきクロック信号を生成するＤＰＬＬを有するクロック供給ユニットを複数備えた冗長構成を有し、クロック供給ユニットに以下に示すユニット間同期部を備えて構成する。
このユニット間同期部は、自ユニットが待機系ユニットであるとき、運用系ユニットから入力されるパートナークロック信号を基準として、自ユニットのＤＰＬＬの出力クロック信号を、運用系ユニットのＤＰＬＬの出力クロック信号に、所定の位相差を持って同期させる。

クロック供給ユニットに設けられるＤＰＬＬを、入力される基準クロック信号及び自らが出力するクロック信号の間の位相差を求めて、この位相差と指定された収束位相差との差分信号を出力する位相比較部と、この差分信号の値が減少する方向に周波数を変動させてＤＰＬＬが出力するクロック信号を生成する発振部と、を備えて構成してよい。
このとき、ユニット間同期部は、自ユニットが待機系ユニットであるときに、ＤＰＬＬに入力する基準クロック信号を、外部基準クロック信号からパートナークロック信号へと切り替え、このとき収束位相差の指定値を変更することによって、自ユニットのＤＰＬＬの出力クロック信号を、運用系ユニットのＤＰＬＬの出力クロック信号に、所定の位相差を持って同期させてよい。
このためにユニット間同期部は、ＤＰＬＬに入力する基準クロック信号を、外部基準クロック信号からパートナークロック信号へと切り替えるクロック信号切替部と、ＤＰＬＬに入力する基準クロック信号を切り替えるときに収束位相差の指定値を変更する収束位相差変更部と、を備えて構成してよい。

収束位相差変更部は、収束位相差を、予め定めた複数の異なる固定値、例えば自ユニットが運用系ユニットであるときに使用する指定値、及び待機系ユニットであるときに使用する指定値、の中から選択して指定してよい。
あるいは、上記の通りクロック供給ユニットが、自ユニットのＤＰＬＬからのクロック信号及びパートナークロック信号の何れかを、選択して外部に出力する構成を有する場合には、さらに自ユニットのＤＰＬＬからのクロック信号とパートナークロック信号との間の位相差である出力位相差を検出する位相差検出部を設け、収束位相差変更部によって、出力位相差が減少する方向へ収束位相差の指定値を変更してもよい。
このように収束位相差の指定値を変更することによって、収束位相差を固定することよる不都合を回避することが可能となる。例えば、クロック供給ユニット内の信号遅延量は各製品毎にバラツキがあるため、最適な収束位相差の指定値に若干の差が生じるが、収束位相差を可変とすることでこのバラツキに対応した収束位相差を設定することが可能となる。

また、自ユニットが待機系ユニットであるとき、自ユニットが運用系ユニットであるときと比べて自ユニットのＤＰＬＬのカットオフ周波数を高めるカットオフ周波数変更部をクロック供給ユニットに設けてもよい。ＤＰＬＬのカットオフ周波数を高めることによって、パートナークロックへの追従性を高めることが可能となる。

複数のクロック供給ユニットによる冗長構成を有するクロック供給装置において、運用系ユニットを切り替える際に生じる供給クロック信号の位相変動を低減することが可能となる。

以下、添付する添付する図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図３は、本発明によるシステムクロック供給装置の第１実施例の概略構成を示すブロック図である。図１に示す従来のシステムクロック供給装置の各構成要素と同様の構成要素に対して同じ参照符号を付す。また同様の機能については説明を省略する。
図示するとおり、第１のクロック供給ユニット１０は、第２のクロック供給ユニット２０のＤＰＬＬ２２の出力クロックに基づきＡＰＰＬ２３により生成されたクロック信号、すなわち、上記説明した用語の用法に従う「ＤＰＬＬ２２からのクロック信号」を、バックボード配線Ｂ２を介してパートナークロック信号として入力する。そしてフィードバック線ＦＬ１によってパートナークロック信号を基準クロックセレクタ１１へフィードバック入力する。

基準クロックセレクタ１１は、運用系切替部４０が発生させる運用系切替信号に従い、クロック供給ユニット１０が運用系ユニットであるときには、上位のクロック供給源から供給される外部基準クロック信号をＤＰＬＬ１２へ基準クロックとして入力する。クロック供給ユニット１０が待機系ユニットであるときには、フィードバック線ＦＬ１によって入力されたパートナークロック信号をＤＰＬＬ１２へ基準クロックとして入力する。

ＤＰＬＬ１２にもまた運用系切替部４０から運用系切替信号が入力される。これはクロック供給ユニット１０が運用系ユニットであるか待機系ユニットであるかに応じて動作設定値を変更して、クロック供給ユニット１０が待機系ユニットであるときに、その出力クロックを、第２のクロック供給ユニット２０のＤＰＬＬ２２の出力クロックに所定の位相差を持って同期させるためである。

同様に第２のクロック供給ユニット２０もまた、第１のクロック供給ユニット１０のＡＰＰＬ１３により生成されたクロック信号、すなわち「ＤＰＬＬ１２からのクロック信号」を、バックボード配線Ｂ１を介してパートナークロック信号として入力する。そしてフィードバック線ＦＬ２によってパートナークロック信号を基準クロックセレクタ２１へフィードバック入力する。

基準クロックセレクタ２１は、運用系切替部４０からの運用系切替信号に従い、クロック供給ユニット２０が運用系ユニットであるときには、上位のクロック供給源から供給される外部基準クロック信号をＤＰＬＬ２２へ基準クロックとして入力する。クロック供給ユニット２０が待機系ユニットであるときには、フィードバック線ＦＬ２によって入力されたパートナークロック信号をＤＰＬＬ２２へ基準クロックとして入力する。
ＤＰＬＬ２２にもまた運用系切替部４０から運用系切替信号が入力される。

図４は、図３に示すＤＰＬＬ２２の構成例の概略を示すブロック図である。第１のクロック供給ユニット１０に設けられたＤＰＬＬ１２も同一の構成を有しているため説明を省略する。
ＤＰＬＬ２２は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）３４の出力クロックを１／Ｍ分周器３６によって分周比１／Ｍで分周したクロック信号Ｃ１の位相と、基準クロック信号の周波数を１／Ｎ分周器３５によって分周比１／Ｎで分周したクロック信号ＣＲｅｆの位相との間を、ディジタル位相比較器（ＤＰＤ）３１で比較し、ＤＰＤ３１の出力を誤差信号としてＶＣＯ３４を負帰還制御する。

ＤＰＤ３１は、基準クロック信号を分周したクロック信号ＣＲｅｆの所定の基準点（例えば立ち上がりエッジ）から、ＶＣＯ３４の出力クロックを分周したクロック信号Ｃ１の所定の基準点までの間をカウントする。そして、設定された収束位相差ΔＣとこのカウント数との差を誤差信号として出力する。なおこの収束位相差ΔＣは「ＤＰＤカウント」と呼ばれることがある。
したがって、この誤差信号を用いてＶＣＯ３４を負帰還制御することによって、ＶＣＯ３４の出力クロックは、クロック信号Ｃ１とクロック信号ＣＲｅｆとの位相差に応じたカウント数と収束位相差ΔＣとの差分が減少する方向に、周波数が制御されることになる。

ＤＰＬＬ２２は、一般にはその他に、ＤＰＤ３１からの位相差信号を低域濾過するローパスフィルタ（ＬＰＦ）３２と、ＬＰＦ３２からのディジタル信号をアナログ信号へ変換してＶＣＯ３４の制御電圧を得るディジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）３３と、を備えて構成される。

図５は、第２のクロック供給ユニット２０を運用系ユニットである場合における各部の信号を示すタイムチャートである。図５に示す各信号Ｅ、Ｆ、ＣＲｅｆ及びＣ１は、それぞれ図４に示す各場所Ｅ、Ｆ、ＣＲｅｆ及びＣ１における信号を示したものである。
ここに、信号Ｅは基準クロックセレクタ２１により選択された信号であり、信号ＦはＶＣＯ３４の出力クロック信号であり、信号ＣＲｅｆは信号Ｅを分周比１／Ｎ倍で分周してＤＰＤ３１に入力した信号であり、信号Ｃ１は信号Ｆを分周比１／Ｍで分周してＤＰＤ３１に入力した信号であり、信号ＣＮＴは、信号ＣＲｅｆの基準点Ｐ１から信号Ｃ１の基準点Ｐ２までをカウントするために使用されるＤＰＤ３１内部のカウンタクロックである。第２のクロック供給ユニット２０が運用系ユニットであるとき、基準クロックセレクタ２１は外部基準クロック信号を基準クロック信号として選択するので、信号Ｅは外部基準クロック信号となる。
なお、図５及び以下の図６に示すクロック供給ユニット１０及び２０の各部におけるタイムチャートの態様は、クロック供給ユニット１０及び２０の回路構成に応じて異なり、収束位相差ΔＣ０や以下に説明する待機時用収束位相差ΔＣＶもまた、回路構成に応じて異なる値が設定される。
例えばタイムチャートは、ＤＰＬＬ１２及び２２の出力クロックの位相と、外部基準クロック等の基準クロックとの間の位相関係をどのようにロックするかに応じても異なる。また、図６に示すタイムチャートでは、ＡＰＬＬ１３及び２３の入出力クロック間の位相関係をどのようにロックするかに応じても異なる。
したがって説明の簡単のため図５及び図６では、ＤＰＬＬ１２及び２２の出力クロックの位相が、基準クロックに対して所定の周期毎に各々の立ち上がりタイミングが一致するようにロックされ、ＡＰＬＬ１３及び２３もまた、その出力クロックと入力クロックの立ち上がりタイミングが所定周期毎に一致するようにロックされる場合のタイムチャートを例に使用して説明を行う。

図示するように、第２のクロック供給ユニット２０が運用系ユニットであるときに使用する収束位相差をΔＣ０に設定すると、ＶＣＯ３４は、その出力クロック信号Ｆが、外部基準クロックＥに対してΔＣ０に応じて定まる特定の位相関係を有するように制御される。すなわち、その出力クロック信号Ｆは、その出力クロック信号Ｆを分周比１／Ｍで分周した信号Ｃ１が、外部基準クロックを周比１／Ｎで分周した信号ＣＲｅｆに対して位相差ΔＣ０を有するように制御される。
ここで、運用系ユニットとして動作する場合に使用される収束位相差ΔＣ０は、信号ＣＲｅｆの基準点Ｐ１及びＣ１の位相差の基準点Ｐ２の間の時間をカウントしたＤＰＤカウント値が、適切なダイナミックレンジを有する値を取りうる大きさに設定される。これによって、信号ＣＲｅｆ及びＣ１の位相差を精度よく検出することを可能とし、ＶＣＯ３４の出力クロック信号Ｆと外部基準クロック信号Ｅとの間の位相関係を良好に制御する。

図６は、第２のクロック供給ユニット２０を待機系ユニットである場合における各部の信号を示すタイムチャートである。図６に示す各信号Ｇ、Ｈ、Ａ、ＣＲｅｆ、Ｆ、Ｉ、Ｂ及びＣ１は、図３並びに図４に示す各場所Ｇ、Ｈ、Ａ、ＣＲｅｆ、Ｆ、Ｉ、Ｂ及びＣ１における信号を示したものである。
ここに、図５に示す信号Ｇは運用系ユニットである第１のクロック供給ユニット１０のＤＰＬＬ１２の出力クロック信号であり、信号Ｈは第１のクロック供給ユニット１０のＡＰＬＬ１３の出力クロック信号であり、信号Ａは第２のクロック供給ユニット２０におけるパートナークロック信号であり、信号Ｃｒｅｆは信号Ａを分周比１／Ｎ倍で分周してＤＰＤ３１に入力した信号である。

また、信号Ｆは第２のクロック供給ユニット２０のＤＰＬＬ２２内のＶＣＯ３４の出力クロック信号であり、信号ＩはＡＰＬＬ２３の出力クロック信号であり、信号Ｂは信号Ｉを遅延線２４で遅延させた遅延クロック信号であり、信号Ｃ１は信号Ｆを分周比１／Ｎ倍で分周してＤＰＤ３１に入力した信号であり、信号ＣＮＴはＤＰＤ３１内部のカウンタクロックである。

いま、第２のクロック供給ユニット２０が待機系ユニットであるときに、第２のクロック供給ユニット２０の出力段に設けられたディストリビューションＰＬＬ２６に入力される、信号Ａと信号Ｂとの間の位相差を無くして同期させることを考える。
信号Ａと信号Ｂとの間の位相差が無くなれば、第２のクロック供給ユニット２０が待機系ユニットから運用系ユニットに切り替わる際に、ディストリビューションＰＬＬ２６に入力される信号が、ユニット１０のＤＰＬＬ１２からのパートナークロック信号Ａから、遅延クロック信号Ｂへと切り替わっても、入力される信号の位相変動が無くなる。

ここで図６に示すように、第２のクロック供給ユニット２０のＡＰＬＬ２３の出力信号Ｉに対する遅延クロック信号Ｂの遅延量ΔＤＤは、遅延線２４による遅延量でありその値は既知である。
したがって、パートナークロック信号Ａをユニット２０のＤＰＬＬ２２に基準クロック信号として入力するとともに、ＤＰＬＬ２２内のＤＰＤ３１に設定される収束位相差の値を運用時用のΔＣ０から遅延量ΔＤＤだけ早めた待機時用のΔＣＶへ変更することによって、遅延クロック信号Ｂとパートナークロック信号Ａとの間の位相差を無くすことができる。

この目的のため、各クロック供給ユニット１０及び２０は、図４に示す収束位相差変更部３７を備える。収束位相差変更部３７は、運用系切替部４０からの運用系切替信号に従って、自ユニットが運用系ユニットである場合には運用時用収束位相差ΔＣ０をＤＰＤ３１に設定し、自ユニットが待機系ユニットである場合にはΔＣ０に調整値ΔＣＡを加味した待機時用収束位相差ΔＣＶをＤＰＤ３１に設定する。
このような収束位相値ΔＣ０及びΔＣＶ又はΔＣＡは予め試験等により決定して、各クロック供給ユニット１０及び２０のファームウエアに記憶しておいてもよい。

なおここで、パートナークロック信号Ａは、第１のクロック供給ユニット１０のＡＰＬＬ１３の出力信号Ｈに対して、バックボード配線Ｂ１に起因する遅延量ΔＤＢを有しており、その遅延量ΔＤＢは事前の試験により決定することが可能である。また、ＡＰＬＬ１３に入力されるＤＰＬＬ１２の出力信号ＧとＡＰＬＬ１３の出力信号Ｈとの位相関係も予め定まっている。一方で、第２のクロック供給ユニット２０のＤＰＬＬ２２の出力信号ＦとＡＰＬＬ２３の出力信号Ｉとの位相関係もまた同様に予め定まっている。
したがって上述のように、収束位相差ΔＣを変更して、パートナークロック信号ＡとＡＰＬＬ２３の出力信号Ｉとの間の位相差を調整することは、待機系ユニットである第２のクロック供給ユニット２０のＤＰＬＬ２２の出力クロック信号を、運用系ユニットである第１のクロック供給ユニット１０のＤＰＬＬ１２の出力クロック信号に、所定の位相差（図６に示すΔＤ）を持って同期させることを意味する。この意味で、収束位相差変更部３７及び基準クロックセレクタ２１は特許請求の範囲に係るユニット間同期部を成す。

なお、ＡＰＬＬ１３及びＡＰＬＬ２３の発振周波数と、外部基準クロック信号の周波数とが異なる場合には、分周器３５は、運用系切換信号にしたがって自ユニットが運用系ユニットであるか待機系ユニットであるかに応じて、分周比を切り替えるように構成してもよい。

図４に戻り、各クロック供給ユニット１０及び２０は、運用系切換信号にしたがって自ユニットが運用系ユニットであるか待機系ユニットであるかに応じて、それぞれのＤＰＬＬ１２及び２２のカットオフ周波数を変更するために、各ＤＰＬＬ内のＬＰＦ３２のカットオフ周波数を変更するカットオフ周波数変更部３８を備えてよい。
カットオフ周波数変更部３８は、例えばディジタルフィルタで実現されるＬＰＦ３２のタップ係数を変更することによって、待機時のカットオフ周波数を、運用時のそれに比べて高めることによって、基準クロックとしてＤＰＤ１２、２２に入力されるパートナークロック信号への追従性を向上する。

通常ＤＰＬＬ内のＬＰＦ３２は、後段に出力するクロック信号の位相が急激に変動することを避けるためにカットオフ周波数を低く設定している。しかし待機時にはそのユニットとＤＰＬＬの出力クロック信号はシステムクロック供給装置１から後段へ供給されないため、この間はカットオフ周波数を高めてもよい。そこでカットオフ周波数変更部３８は、自ユニットが待機系ユニットであるときにはＤＰＬＬのカットオフ周波数を高めて、遅延クロック信号Ｂとパートナークロック信号Ａとの間の位相差を迅速に解消する。
また、運用系ユニットに入力される外部基準クロック信号に乗っているワンダなどの原因によってパートナークロック信号Ａに緩慢な位相変動がある場合にも、遅延クロック信号Ｂのパートナークロック信号Ａへの追従性が向上される。

図７は、本発明によるシステムクロック供給装置の第２実施例におけるクロック供給ユニットの概略構成を示すブロック図であり、図８は、図７に示すＤＰＬＬの概略構成を示すブロック図である。なお図３に示すシステムクロック供給装置１が有する２つのクロック供給ユニット１０及び２０のうち、第２クロック供給ユニット２０のみを図示するが、第１クロック供給ユニット１０も同様に構成される。

本実施例では、第２クロック供給ユニット２０が待機系ユニットであるときに、遅延クロック信号Ｂとパートナークロック信号Ａとの間の位相差Δθを検出して、位相差Δθが減少する方向へ、ＤＰＤ３１の収束位相差ΔＣＶを変更し、ＡＰＬＬ２３の出力クロック信号の位相差を負帰還制御することで、遅延クロック信号Ｂとパートナークロック信号Ａとの間の位相差を解消する。
このために、第２クロック供給ユニット２０は、遅延クロック信号Ｂとパートナークロック信号Ａとの間の位相差Δθを検出する位相差検出部３９と、位相差Δθが減少する方向へ収束位相差ΔＣＶを変更して収束位相差変更部３７と、を備える。

そして、第２クロック供給ユニット２０が運用系ユニットであるときには、セレクタ４０によって所定の収束位相差ΔＣ０をＤＰＤ３１の収束位相差として選択し、第２クロック供給ユニット２０が待機系ユニットであるときには、収束位相差変更部３７によって制御される可変の収束位相差ΔＣＶを、ＤＰＤ３１の収束位相差として選択する。
ΔＣＶを固定値とした第１実施例では、各クロック供給ユニット１０、２０を構成する素子の遅延量のバラツキによって、遅延クロック信号Ｂとパートナークロック信号Ａとの間に若干の位相差が生じるが、遅延クロック信号Ｂとパートナークロック信号Ａとの間の位相差Δθに応じて待機時の収束位相差ΔＣＶを可変制御することによって、この不都合を回避する。

本発明は、ディジタル同期網に設けられる光伝送装置、移動通信装置などの伝送装置に、基準クロックを生成するクロック供給装置に利用可能である。特に、ディジタル同期網の上位から供給された外部基準クロックに基づいてクロック信号を生成するクロック供給ボードを複数備え、これらクロック供給ボードによる冗長構成を有するクロック供給装置に利用可能である。

冗長化されたシステムクロック供給装置の従来の構成例を示すブロック図である。運用系ユニットを切替える際に発生する供給クロック信号の位相変動を示す図である。本発明によるシステムクロック供給装置の第１実施例の概略構成を示すブロック図である。図３に示すＤＰＬＬの概略構成を示すブロック図である。運用系ユニットとして動作するクロック供給ユニットの各部の信号を示すタイムチャートである。待機系ユニットとして動作するクロック供給ユニットの各部の信号を示すタイムチャートである。本発明によるシステムクロック供給装置の第２実施例におけるクロック供給ユニットの概略構成を示すブロック図である。図７に示すＤＰＬＬの概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１システムクロック供給装置
１０、２０クロック供給ユニット
１１、２１基準クロックセレクタ
１５、２５出力クロックセレクタ
Ｂ１、Ｂ２バックボード配線
ＦＬ１、ＦＬ２フィードバック線
ΔＣ収束位相差

Claims

外部基準クロックに基づきクロック信号を生成するＤＰＬＬを有するクロック供給ユニットを複数備え、これらクロック供給ユニットのいずれかを、該クロック供給ユニットにより生成されるクロック信号を後段に供給する運用系ユニットとし、その他のユニットを待機系ユニットとする冗長構成を有するクロック供給装置であって、
前記クロック供給ユニットは、
自ユニットが前記待機系ユニットであるとき、前記運用系ユニットから入力される前記運用系ユニットのＤＰＬＬからのクロック信号を基準として、自ユニットのＤＰＬＬの出力クロック信号を、前記運用系ユニットのＤＰＬＬの出力クロック信号に、所定の位相差を持って同期させるユニット間同期部、
を備えることを特徴とするクロック供給装置。
前記ＤＰＬＬは、
入力される基準クロック信号と自らが出力するクロック信号との間の位相差と、指定された収束位相差との差分信号を出力する位相比較部と、
前記差分信号の値が減少する方向に周波数を変動させて、前記ＤＰＬＬが出力するクロック信号を生成する発振部と、を備え、
前記ユニット間同期部は、
自ユニットが前記待機系ユニットであるときに、前記ＤＰＬＬに入力する基準クロック信号を、外部基準クロック信号から、前記運用系ユニットから入力されるクロック信号へ切り替えるクロック信号切替部と、
前記ＤＰＬＬに入力する基準クロック信号を切り替えるときに、前記収束位相差の指定値を変更する収束位相差変更部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のクロック供給装置。
前記収束位相差変更部は、前記収束位相差の指定値を、予め定めた複数の異なる固定値の中から選択することを特徴とする請求項２に記載のクロック供給装置。
前記クロック供給ユニットは、
自ユニットのＤＰＬＬからのクロック信号及び前記運用系ユニットから入力されるクロック信号の何れかを、外部に出力するクロック信号として選択する供給クロック選択部と、
自ユニットのＤＰＬＬからのクロック信号と前記運用系ユニットから入力されるクロック信号との間の位相差である出力位相差を検出する位相差検出部と、
を更に備え、
前記収束位相差変更部は、前記出力位相差が減少する方向へ前記収束位相差の指定値を変更することを特徴とする請求項２に記載のクロック供給装置。
前記クロック供給ユニットは、
自ユニットが前記待機系ユニットであるとき、自ユニットが前記運用系ユニットであるときと比べて前記自ユニットのＤＰＬＬのカットオフ周波数を高めるカットオフ周波数変更部、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のクロック供給装置。