JP5009104B2 - 光送受信モジュール、その制御方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、光送受信モジュール、その制御方法およびプログラムに関し、特に、複数のチャンネルを用いて光信号を送受信する多チャンネル光送受信モジュールにおいて各チャンネルの起動タイミングを制御する技術に関する。

光伝送装置の課題の一つに、データ伝送の大容量化と装置の小型化の両立がある。データ伝送を大容量化する技術としては、波長の異なる複数の光チャンネルを多重化して伝送するＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長分割多重）が知られている。

近年、このＷＤＭを用いて波長１３１０ｎｍ前後の４つの光チャンネルを多重化することにより、１つのモジュールで１０Ｇｂｐｓもの伝送速度を実現する１０ＧＢＡＳＥ−ＬＸ４規格に準拠した多チャンネル光送受信モジュールが製品化されている（たとえば非特許文献１参照）。かかる光送受信モジュールによれば、上記光伝送装置の課題を解決するとともに、光ファイバの接続を簡素化することができる。
IEEE802.3ae 53.Physical Medium Dependent (PMD) sublayer and baseband medium, type 10GBASE-LX4

しかしながら、複数の光半導体素子を１つのモジュールにパッケージ化した上記従来の多チャンネル光送受信モジュールでは、図４に示すように、電源投入時や省電力動作モード（パワーダウンモード、シャットダウンモード）からの復帰時などに全チャンネルが同時に起動されるため、消費電流が瞬間的に増大し、モジュール電源電圧が急激に降下してしまうという問題があった。特に、伝送速度が高く１チャンネルあたりの消費電流を抑えることが難しい多チャンネル光送受信モジュールでは、上記電圧降下がモジュールの誤動作を引き起こす可能性が高かった。

本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、電源投入時や省電力動作モードからの復帰時などに瞬間的に必要となる電流を抑制することができる光送受信モジュール、その制御方法およびプログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る光送受信モジュールは、複数のチャンネルを用いて光信号を送受信する光送受信モジュールであって、複数の異なるタイミングを順次生成するタイミング生成手段と、前記タイミング生成手段により生成されるタイミングに従って、前記各チャンネルに対応する回路要素の少なくとも一部への電源供給を順次開始するよう制御する電源供給制御手段と、を含むことを特徴とする。本発明によれば、各チャンネルに対応する回路要素の少なくとも一部への電源供給を開始するタイミングがチャンネルごとに異なるので、チャンネルの起動時に瞬間的に必要となる電流が抑制される。

また、本発明の一態様では、前記タイミング生成手段は、時間を計測する計時手段を含み、該計時手段により計測される時間に基づいて、前記各タイミングを生成する。この態様によれば、ある時点からの時間経過に応じた異なるタイミングで複数のチャンネルを順次起動できるようなる。

また、本発明の一態様では、前記タイミング生成手段は、当該モジュールの電源電圧を監視する電圧監視手段を含み、該電圧監視手段による監視結果に基づいて、前記各タイミングを生成する。この態様によれば、当該モジュールの電源電圧の変動の程度に応じて異なるタイミングで複数のチャンネルを順次起動できるようなる。

また、本発明の一態様では、前記タイミング生成手段によるタイミングの生成は、省電力動作モードからの復帰時に開始される。この態様によれば、省電力動作モードからの復帰時に瞬間的に必要となる電流が抑制されるようになる。

また、本発明の一態様では、前記タイミング生成手段によるタイミングの生成は、当該モジュールへの電源投入時に開始される。この態様によれば、電源投入時に瞬間的に必要となる電流が抑制されるようになる。

また、本発明に係る光送受信モジュールの制御方法は、複数のチャンネルを用いて光信号を送受信する光送受信モジュールの制御方法であって、複数の異なるタイミングを順次生成するタイミング生成ステップと、前記タイミング生成ステップで生成されるタイミングに従って、前記各チャンネルに対応する回路要素の少なくとも一部への電源供給を順次開始する電源供給ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係るプログラムは、コンピュータを、複数の異なるタイミングを順次生成するタイミング生成手段、前記タイミング生成手段により生成されるタイミングに従って、前記各チャンネルに対応する回路要素の少なくとも一部への電源供給を電源供給制御手段に順次開始させる手段、として機能させるためのプログラムである。

なお、上記プログラムは、コンピュータ読み取り可能な情報記録媒体に記憶されてもよく、情報記録媒体としては、たとえば、磁気テープ、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＭＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＩＣカードなどを用いることができる。

電源投入時や省電力動作モードからの復帰時に瞬間的に必要となる電流が抑制されるため、電圧降下による誤動作が防止され、複数のチャンネルそれぞれが安定起動するようになる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る光送受信モジュール１０のブロック図である。光送受信モジュール１０は、たとえばＱＳＦＰ（Quad Small Form-factor Pluggable）、１０ＧＢＡＳＥ−ＬＸ４およびＸ４０モジュールなどの多チャンネル光送受信モジュールであり、ここでは４チャンネルを多重化する多チャンネル光送受信モジュールであるものとする。

同図に示すように光送受信モジュール１０は、多重化される４つのチャンネルに対応して、ＣＤＲ（Clock Data Recovery）回路２０，４０、ＬＤ（Laser Diode：レーザダイオード）駆動回路２２、ＴＯＳＡ（Transmitter Optical Sub-Assembly：送信用小型光デバイス）２４、ＡＰＣ（Automatic Power Control：自動出力制御）回路２６、ＲＯＳＡ（Receiver Optical Sub-Assembly：受信用小型光デバイス）３８をそれぞれ４つずつ、マイクロコントローラ２８、ＬＤＯ（Low Dropout Voltage：低電圧効果）レギュレータ３４，３６をぞれぞれ１つずつ、含んで構成される。

ＣＤＲ回路２０は、ＬＤＯレギュレータ３４から供給される電源で動作し、光送受信モジュール１０を搭載する伝送装置から出力される電気信号からクロック情報を再生し、再生したクロック情報に基づき電気信号の波形を整形する回路である。

ＬＤ駆動回路２２は、ＣＤＲ回路２０から入力される整形後の電気信号に応じて変化する変調電流をＴＯＳＡ２４へ供給することにより、ＴＯＳＡ２４から出力される光信号を直接変調する回路である。

ＡＰＣ回路２６、ＴＯＳＡ２４からの光出力が一定になるようにＴＯＳＡ２４に供給するバイアス電流を制御する回路である。

ＴＯＳＡ２４は、ＡＰＣ回路２６から供給されるバイアス電流とＬＤ駆動回路２２から供給される変動電流により直接変調された光信号を出力する素子である。後述するシャットダウンモードでは、ＡＰＣ回路２６およびＬＤ駆動回路２２からの電源供給が遮断されるため、ＴＯＳＡ２４からの光出力が停止される。

ＲＯＳＡ３８は、他の伝送装置から送信される光信号を受信するとともに、受信した光信号を電気信号に変換しＣＤＲ回路４０に出力する素子である。

ＣＤＲ回路４０は、ＬＤＯレギュレータ３６から供給される電源で動作し、ＲＯＳＡ３８から入力される電気信号の波形を整形し、整形した電気信号を伝送装置に出力する。

マイクロコントローラは２８は、ＣＰＵ、プログラムを格納するメモリ(ＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭ)およびタイマを含み、光送受信モジュール１０内の各部を制御する。特に、パワーダウン制御信号線４４またはシャットダウン制御信号線４６を介して入力される伝送装置からの制御信号に従って、送受信モジュール１０の動作モードを制御する。

マイクロコントローラ２８が制御する動作モードには、通常動作モードの他に、消費電力を抑えて動作する２つの省電力動作モード（パワーダウンモード、シャットダウンモード）がある。

通常動作モードとは、光送受信モジュール１０への電源投入または省電力動作モードからの復帰に伴って、４つのチャンネルそれぞれに対応する回路要素すべてに電源を供給するモードである。このモードでは、４つのチャンネルすべての起動が完了し、すべてのチャンネルで通信が可能となっている。

パワーダウンモードとは、ＣＤＲ回路２０，４０、ＴＯＳＡ２４などへの電源供給を全チャンネル一括で遮断するために、ＬＤ駆動回路２２、ＡＰＣ回路２６、ＬＤＯレギュレータ３４，３６などによる電源供給をすべて停止するモードであり、このモードはシャットダウンモードよりも低消費電力である。通常動作モードとパワーダウンモードとの切り替えは、パワーダウンモード制御信号線４４を介して入力されるパワーダウン制御信号に応じて行われる。具体的には、パワーダウンモード制御信号線４４の電圧レベルがロー（以下「Ｌ」と表記する。）からハイ（以下「Ｈ」と表記する。）に変化すると、マイクロコントローラ２８はＬＤ駆動回路２２、ＡＰＣ回路２６、ＬＤＯレギュレータ３４，３６などによる電源供給をすべて停止する。逆に、電圧レベルがＨからＬに変化すると、停止していた電源供給を再開する。

シャットダウンモードとは、一部または全部のＴＯＳＡ２４の光出力を停止するために、ＬＤ駆動回路２２およびＡＰＣ回路２６からＴＯＳＡ２４への電源供給をチャンネルごとに遮断するモードである。通常動作モードとシャットダウンモードとの切り替えは、シャットダウン制御信号線４６を介して入力されるシャットダウン制御信号に応じて行われる。具体的には、シャットダウン制御信号線４６の電圧レベルがＬからＨに変化すると、マイクロコントローラ２８は一部または全部のチャンネルに対応するＬＤ駆動回路２２およびＡＰＣ回路２６による電源供給を停止する。逆に、電圧レベルがＨからＬに変化すると、光送受信モジュール１０をシャットダウンモードから通常動作モードに復帰させるよう、ＬＤ駆動回路２２およびＡＰＣ回路２６による電源供給を再開する。

ここで、電源投入時または省電力動作モードからの復帰時に、各回路要素に電源供給が開始されるタイミングについてより詳細に説明する。

マイクロコントローラ２８は、機能的構成としてタイミング生成部３０および電源供給制御部３２を含んでおり、光送受信モジュール１０の各回路要素に電源供給を開始するタイミングを制御する。これらの機能はメモリに格納される各種制御プログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。

タイミング生成部３０は、タイマにより計測される時間に基づいて、複数の異なるタイミングを順次生成する。このタイミング生成は、光送受信モジュール１０への電源投入時または省電力動作モードからの復帰時に開始される。なお、タイマにより計測される時間は、電源投入時または省電力動作モードからの復帰時からの経過時間であってもよいし、１つのチャンネルを起動してから次のチャンネルを起動するまでの時間であってもよい。

電源供給制御部３２は、タイミング生成部３０により生成されるタイミングに従って、４つのチャンネルそれぞれに対応する回路要素の少なくとも一部への電源供給を順次開始するよう、動作モードに応じてＬＤ駆動回路２２、ＡＰＣ回路２６、ＬＤＯレギュレータ３４，３６などによる電源供給を制御する。具体的には、光送受信モジュール１０への電源投入時には、チャンネルごとに異なるタイミングで、対応するすべての回路要素への電源供給を順次開始する。パワーダウンモードからの復帰時には、チャンネルごとに異なるタイミングで、対応するＬＤ駆動回路２２、ＡＰＣ回路２６、ＬＤＯレギュレータ３４，３６などによる電源供給を順次再開する。また、シャットダウンモードからの復帰時には、チャンネルごとに異なるタイミングで、対応するＬＤ駆動回路２２およびＡＰＣ回路２６による電源供給を順次再開する。なお、ＬＤＯレギュレータ３４，３６がＣＤＲ回路２０，４０への電源供給をチャンネルごとに制御できない場合には、チャンネルごとに電源供給を制御するためのデバイスをさらに用いるようにしてもよい。

図２は、本実施形態に係る光送受信モジュール１０の電源供給開始タイミングおよび電源復帰波形の一例を示す図である。同図に示すように、伝送装置から通常動作モードへの復帰を指示するパワーダウン制御信号（またはシャットダウン制御信号）が入力されると、タイミング生成部３０は、パワーダウン制御信号線４４（またはシャットダウン制御信号線４６）の電圧レベルがＨからＬに変化するタイミングを起点として、チャンネル数に応じた異なる４つのタイミングを順次生成する。そして、電源供給制御部３２は、タイミング生成部３０により生成されるタイミングに従って、４つのチャンネルそれぞれについて、対応する回路要素の少なくとも一部に順次電源供給を開始する。このため、電源投入時や省電力動作モードからの復帰時に瞬間的に必要となる電流が抑制され、図２に示すように、モジュール電源電圧の電圧降下およびその後の電圧変動が抑制されるようになる。

次に、光送受信モジュール１０の動作の一例について説明する。図３は、光送受信モジュール１０がシャットダウンモードから復帰する処理を示すフロー図である。

同図に示すように、シャットダウンモードで動作中の光送受信モジュール１０に伝送装置から通常動作モードへの復帰指示が出されると（Ｓ１００）、すなわちシャットダウン制御信号線４６の電圧レベルがＨからＬに変化すると、タイミング生成部３０は、起動対象チャンネルを示すカウンタｉを０に初期化する（Ｓ１０２）。

次に、タイミング生成部３０は、タイマにより計測される時間に基づいて、ｉ番目のチャンネル（以下「チャンネルｉ」という。）の起動タイミングを生成する（Ｓ１０４）。たとえば、チャンネル０の起動タイミングをシャットダウン制御信号線４６の電圧レベルがＨからＬに変化した直後のタイミングとし、その他のチャンネルの起動タイミングはその前のチャンネルを起動してから所定時間後のタイミングとしてもよい。

続いて、電源供給制御部３２は、タイミング生成部３０によって生成されたタイミングに従って、チャンネルｉに対応するＬＤ駆動回路２２およびＡＰＣ回路２６にＴＯＳＡ２４への電源供給を開始させ（Ｓ１０６）、カウントｉに１を加算する（Ｓ１０８）。

そして、光送受信モジュール１０は、全チャンネルの起動が完了するまで、すなわちカウンタｉが全チャンネル数（ここでは４）以上となるまでＳ１０４以降の処理を繰り返し実行し、全チャンネルの起動完了に伴って本処理を終了する（Ｓ１１０）。

以上説明したように、本実施形態によれば、複数のチャンネルそれぞれについて異なるタイミングで、対応する回路要素の少なくとも一部への電源供給を順次開始するようにしたので、電源投入時や省電力動作モードからの復帰時に瞬間的に必要となる電流が抑制される。これにより、電圧降下による誤動作が防止され、複数のチャンネルそれぞれが安定起動するようになる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。たとえば、以上の説明では、タイミング生成部３０がタイマで計測される時間に基づいて複数の異なるタイミングを順次生成するようにしたが、タイミング生成部３０が光送受信モジュール１０の電源電圧を監視する電圧監視部を含み、該電圧監視部による監視結果に基づいて複数の異なるタイミングを順次生成するようにしてもよい。こうすれば、たとえば電圧監視部により監視される電圧の変動量が所定値以下となるたびに順次タイミングを生成することにより、タイマなどの計時手段を用いることなく好適に電圧降下を抑制できるようになる。

また、上記実施形態では、パワーダウン制御信号線４４（またはシャットダウン制御信号線４６）を介してパワーダウン制御信号（またはシャットダウン制御信号）を供給するようにしたが、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）バス４２他の制御信号線を介してこれらの制御信号を供給するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、マイクロコントローラ２８（タイミング生成部３０、電源供給制御部３２）により電源供給開始タイミングを制御をしたが、タイミング生成部３０および電源供給制御部３２と同等の機能を有する電源監視デバイスにより電源供給開始タイミングを制御するようにしてもよい。

本発明の実施形態に係る光送受信モジュールのブロック図である。 本発明の実施形態に係る光送受信モジュールの電源供給開始タイミングおよび電源復帰波形の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る光送受信モジュールがシャットダウンモードから復帰する処理を示すフロー図である。 従来の多チャンネル光送受信モジュールの電源供給開始タイミングおよび電源復帰波形を示す図である。

符号の説明

１０ 光送受信モジュール、２０，４０ ＣＤＲ回路、２２ ＬＤ駆動回路、２４ ＴＯＳＡ、２６ ＡＰＣ回路、２８ マイクロコントローラ、３０ タイミング生成部、３２ 電源供給制御部、３４，３６ ＬＤＯレギュレータ、３８ ＲＯＳＡ、４２ Ｉ２Ｃバス、４４ パワーダウン制御信号線、４６ シャットダウン制御信号線。

Claims (5)

1. 複数のチャンネルを用いて光信号を送受信する光送受信モジュールであって、
   複数の異なるタイミングを順次生成するタイミング生成手段と、
   前記タイミング生成手段により生成されるタイミングに従って、前記各チャンネルに対
   応する回路要素の少なくとも一部への電源供給を順次開始するよう制御する電源供給制御
   手段と、
   を備え、
   前記タイミング生成手段は、
   当該モジュールの電源電圧を監視する電圧監視手段を含み、
   前記電圧監視手段により監視される前記電源電圧の変動量が所定値以下となるたびに順
   次、前記各タイミングを生成する、
   ことを特徴とする光送受信モジュール。
2. 請求項１に記載の光送受信モジュールにおいて、
   前記タイミング生成手段によるタイミングの生成は、省電力動作モードからの復帰時に
   開始される、
   ことを特徴とする光送受信モジュール。
3. 請求項１又は２に記載の光送受信モジュールであって、
   前記タイミング生成手段によるタイミングの生成は、当該モジュールへの電源投入時に
   開始される、
   ことを特徴とする光送受信モジュール。
4. 複数のチャンネルを用いて光信号を送受信する光送受信モジュールの制御方法であって
   、
   複数の異なるタイミングを順次生成するタイミング生成ステップと、
   前記タイミング生成ステップで生成されるタイミングに従って、前記各チャンネルに対
   応する回路要素の少なくとも一部への電源供給を順次開始する電源供給ステップと、
   を備え、
   前記タイミング生成ステップは、
   当該モジュールの電源電圧を監視する電圧監視ステップを含み、
   前記電圧監視ステップにより監視される前記電源電圧の変動量が所定値以下となるたび
   に順次、前記各タイミングを生成する、
   ことを特徴とする光送受信モジュールの制御方法。
5. 複数のチャンネルを用いて光信号を送受信する光送受信モジュールに備えられる搭載されたマイクロコントローラを、
   複数の異なるタイミングを順次生成するタイミング生成手段、
   前記タイミング生成手段により生成されるタイミングに従って、前記各チャンネルに対
   応する回路要素の少なくとも一部への電源供給を電源供給制御手段に順次開始させる手段
   、
   として機能させるためのプログラムであって、
   前記タイミング生成手段は、
   当該モジュールの電源電圧を監視する電圧監視手段を含み、
   前記電圧監視手段により監視される前記電源電圧の変動量が所定値以下となるたびに順
   次、前記各タイミングを生成する、
   ことを特徴とするプログラム。

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