JP2002009794A - 光無線通信方法及び光無線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光無線中継装置と複数の光無線端末との間の
無線通信において、高速通信にも適用可能な同期確立の
手法を提供する。 【解決手段】 光無線中継装置３では、この光無線伝送
端末１からの間欠的な信号をＰＤ３１で受信し、ＣＳ３
３でキャリアセンスすることによって光無線伝送端末１
の発光停止区間を認識し、この発光停止区間の間に信号
発生器４１から５Ｂ信号を挿入することで、ＩＣ３６に
連続信号として供給する。また、同時にＣＳ３３により
スイッチ３７を接続制御し、クロック発生装置４２から
のクロック信号に同期した同期用信号パルスをＬＥＤ３
９より一定時間発光するようにしている。光無線伝送端
末１はこの同期用信号をＰＬＬ回路１３に供給して同期
をとることで、光無線中継装置３に同期した送信信号の
発光を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、広範囲に発光・受
光を行う光無線中継装置（光無線装置）と複数の光無線
伝送端末との間で行う100BASE−Xでの光無線通信の送受
信周波数を常時同期させるようにした光無線通信方法及
び光無線装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光無線装置の形態としては、広範囲に発
光を行い、複数の光無線装置に対して通信を行う光無線
中継機(親機)とレンズまたは光学的手法によって光を集
束させ、単一の光通信装置との通信を行う光無線伝送端
末(子機)とがある。親機では、広範囲に対し発光を行
い、かつ広範囲からの光を受光する。そのため、光送信
部の光が壁や床、机等によって反射され、光受光部に戻
ってくる。このため、他の光無線装置との通信におい
て、他の光無線装置からの送信光が反射光と重なり、正
確に受光できないという問題がある。そのため、従来で
は、反射光の位相と振幅を調べ反射光のみを打ち消す反
射打ち消し回路を搭載する方法が用いられている。

【０００３】しかしながら、100Mbpsのような高周波数
を用いた伝送を行うシステムには反射打ち消し回路が実
装できないため、親機と子機のデータ送信が同時に行わ
ないように制御する、半二重通信を用いた逐次発光方式
が発明され、本出願人より出願されている。

【０００４】また、100BASE-XやIEEE1394のように高速
なＬＡＮシステムでは、隣り合うノード間でクロックを
送信して同期をとることにより、高速にデータを取り込
むことを可能としている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】高速な 光ＬＡ
Ｎシステムでは、高周波の信号を使用してデータの送受
信を行っているため、反射光を打ち消すことができず、
発光と受光を同時に行う全二重通信は不可能であった。
このため、半二重通信を用いて逐次通信を行う必要があ
り、全二重経路を用いる必要がある100BASE-X等のＦａ
ｓｔ−Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）では以下のような
問題が生じていた。

【０００６】Fast-Ethernetでは、無信号時に同期用連
続信号を送受信することで同期をとっており、各装置で
はデータ送信時にも受信部では同期用連続信号を受け取
っている。しかしながら、逐次通信方式では、データ送
信中はデータの受信ができないため、同期用連続信号を
受信することができず、Fast-Ethernetでは、逐次通信
方式による高速通信を適用することができないという課
題があった。

【０００７】そこで本発明は、光無線中継装置と複数の
光無線伝送端末との間の無線通信において、高速通信に
も適用可能な同期確立の手法を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、以下に示すような光無線通信方法を提供
しようとするものである。

【０００９】１．広範囲での光信号の送受信を行う光無
線中継装置とこの光無線中継装置と通信可能な範囲内に
ある複数の光無線伝送端末との間で光無線通信を行うた
めの光無線通信方法であって、前記各光無線伝送端末
は、発光停止区間中に受信した同期用信号を用いて前記
光無線中継装置で復調可能なデータ信号を発光区間と発
光停止区間とが交互になるように間欠的に送信し、前記
光無線中継装置は、前記光無線伝送端末から送信される
データ信号の発光停止区間を検出してこの発光停止区間
内に同期用信号を送信するようにしたことを特徴とする
光無線通信方法。

【００１０】２．双方向での光無線通信を行う光無線装
置であって、間欠的に送信されてくるデータ信号の無信
号区間を検出する検出手段と、この無信号区間に同期用
信号を送信する送信手段とを備えたことを特徴とするこ
とを特徴とする光無線装置。

【００１１】３．請求項２記載の光無線装置において、
前記無信号区間を100BASE-FX信号形態で５ｎ(ｎは整数)
ビットとしたことを特徴とする光無線装置。

【００１２】

【発明の実施の形態】まず、100Mbpsのような高周波数
を用いた高速伝送を行う光無線通信方法において、以下
の３つのパターンに分けてクロック同期の可能性につい
て図１を参照しながら説明する。図１は、幹線（有線Ｌ
ＡＮ）４に接続された光無線中継装置３とＰＣ５、６に
接続された光無線伝送端末１、２との間で光無線通信を
行う光無線通信システムの例を示す構成図である。以
下、光無線中継装置３と光無線伝送端末１、２との間で
光無線通信を行う際に光無線中継装置３の内部クロック
に光無線伝送端末１、２の内部クロックを同期させる方
法について述べる。

【００１３】なお、ここでは光無線中継装置３の通信可
能範囲内にある複数の光無線伝送端末１、２のうちの１
つの光無線伝送端末との間でデータ送受信を行う際に、
互いに同期制御を行いながら時分割でデータ信号の送信
を行う光無線通信を想定しており、このときの同期制御
は、光無線中継装置３から一定間隔で同期用信号を送る
ことによって、光無線中継装置３の送信周波数と各光無
線伝送端末１、２からの送信周波数を同期させることを
考える。

【００１４】パターン１：図１において、光無線中継装
置３及び光無線伝送端末１、２からのデータ送信がない
場合は、光無線中継装置３から何らかの同期用信号を送
信することによって、光無線伝送端末１、２のクロック
を光無線中継装置３のクロックに同期させることが可能
となる。

【００１５】パターン２：図１において、光無線中継装
置３から光無線伝送端末１、２に対してデータ送信があ
る場合（信号が出力されている場合）は、光無線中継
装置３の送信信号を同期用信号として用いることによっ
て、光無線伝送端末１、２のクロックを光無線中継装置
３のクロックに同期させることが可能となる。

【００１６】パターン３：図１において、光無線伝送端
末１、２から光無線中継装置３に対してデータ送信があ
る場合（信号が出力されている場合）は、光無線中継
装置３から同期用信号を送信することができないため、
光無線伝送端末１、２のクロックを光無線中継装置３の
クロックに同期させることが不可能である。

【００１７】このように、パターン１、２では、光無線
中継装置３からデータ信号もしくはデータ信号と同じ周
波数の同期信号を出力することによって、光無線伝送端
末１、２とクロック同期をとることが可能であるが、パ
ターン３のように光無線伝送端末１、２からデータが送
信されている間は、データ信号と同じ高周波の同期信号
を送信することはできず、クロック同期をとることがで
きない。しかしながら、光無線中継装置３において、光
無線伝送端末１、２から送信されるデータ信号の受信期
間が判れば、光無線伝送端末１、２からのデータ信号が
送信されていない期間に同期信号を送信することで、光
無線伝送端末１、２送信されるデータ信号を光無線中継
装置３に同期させたものにすることが可能である。そし
て、一定間隔で同期信号を送信することができれば、光
無線伝送端末１、２からデータ信号が送信されている期
間は同期信号を送信しなくても、光無線中継装置３と光
無線伝送端末１、２との間で同期をとることは可能とな
る。

【００１８】以下、本発明の光無線通信方法について図
面と共に説明する。

【００１９】まず、本発明の第１の実施の形態における
光無線中継装置３と光無線伝送端末１（、２）の主要部
分の構成を示すブロック図を図２に示す。

【００２０】図２では光無線中継装置３と光無線伝送端
末１との間で送受信を行う光信号として100Mbps Ethern
etの物理レイヤの１つである100BASE-FX信号を用いた場
合の例を示したものである。光無線伝送端末１は、光無
線中継装置３からの100BASE-FX信号を受信するホトディ
テクタ（ＰＤ）１１と、受信信号を増幅するアンプ１２
と、アンプ１２から出力される信号により位相同期を行
うＰＬＬ回路１３と、100BASE-FX信号の変復調を行う10
0BASE-FX物理層ＩＣ１６と、100BASE-FX物理層ＩＣ１６
で変調された100BASE-FX信号の出力を制御するスイッチ
１７と、100BASE-FX信号を増幅するアンプ１８と、100B
ASE-FX信号（光信号）を出力する発光素子（ＬＥＤ）１
９とを備えている。

【００２１】また、光無線中継装置３は、光無線伝送端
末１からの100BASE-FX信号を受信するＰＤ３１と、受信
信号を増幅するアンプ３２と、アンプ１２から出力され
る信号のキャリアセンスを検出するＣＳ３３と、このＣ
Ｓ３３によりキャリアセンスを検出する時間に合わせて
受信信号を遅延する遅延線３４と、信号発生器４１と、
受信信号の切り替えを行うスイッチ３５と、動作クロッ
クを発生するクロック発生装置４２と、100BASE-FX信号
の変復調を行う100BASE-FX物理層ＩＣ３６と、100BASE-
FX物理層ＩＣ３６で変調された100BASE-FX信号の出力を
制御するスイッチ３７と、100BASE-FX信号を増幅するア
ンプ３８と、100BASE-FX信号（光信号）を出力する発光
素子（ＬＥＤ）３９とを備えている。

【００２２】そして、ＭＩＩインターフェース１４，４
４は、4ビットパラレルの双方向インターフェースであ
り、物理層及びデータ伝送速度から独立した形で定義さ
れている。このＭＩＩインターフェース１４，４４の後
段は、様々なEthernetの物理層ＩＣを繋ぐことができ
る。

【００２３】また、図３は、本発明の第２の実施の形態
における光無線中継装置３と光無線伝送端末１（、２）
の主要部分の構成を示すブロック図であり、図２に示し
て説明した第１の実施の形態に対して、光伝送空間に10
0Mbps Ethernetの物理レイヤの他の例である100BASE-TX
信号を用いている点が異なる。そして、100BASE-TX信号
はスクランブルが施されているため、光無線中継装置３
及び光無線伝送端末１内で100BASE-TX信号を100BASE-FX
信号に変換してから処理を行っている。このため、図３
に示す光無線中継装置３ａ及び光無線伝送端末１ａで
は、100BASE-TX信号と100BASE-FX信号との間で変換を行
う100BASE-TX/FX変換ＩＣ４０，２０を更に備えた構成
となっている。

【００２４】この図２及び図３に示したような構成の光
無線伝送端末１（１ａ）と光無線中継装置３（３ａ）と
の間での信号の光送受信は、パケット分割方式を用いて
行う。

【００２５】本発明は、全ての光無線伝送端末１が光無
線中継装置３のクロック発生装置４２から出力されるク
ロックに同期して動作する。そのため、光無線中継装置
３から、常に同期用信号を送信し続ける必要がある。し
かしながら、上記したパターン３で説明したように、こ
のままでは光無線伝送端末１が送信している間は、光無
線中継装置３から同期用信号を送信することができな
い。そこで本発明では、以下のような手順で、光無線中
継装置３から同期信号を送信する様にしている。なお、
光無線伝送端末１からの送信信号を図４（Ａ）に示し、
光無線中継装置３内部での各信号を図４（Ｂ）〜（Ｄ）
に示す。

【００２６】まず、光無線伝送端末１は、100BASE-FX物
理層ＩＣ１６から出力される100BASE-FX信号(125MHzのN
RZI信号)をスイッチ１７で一定間隔ごとに区切り、一定
の間隔でＬＥＤ１９を発光させたり発光を停止させたり
する（パケット化）。この発光停止区間（時間）は例え
ば５ｎ(ｎは整数)ビットとする。このようにして間欠的
なデータ信号を送信する（図４（Ａ））。

【００２７】光無線中継装置３では、この光無線伝送端
末１からの間欠的な100BASE-FX信号をＰＤ３１で受信す
る。そして、光無線中継装置３は、受信した100BASE-FX
信号(125MHzのNRZI)をＣＳ３３でキャリアセンスする
（通信が行われているかどうかを確認する）ことによっ
て光無線伝送端末１の発光停止区間を認識し（図４
（Ｃ））、この発光停止区間の間に信号発生器４１から
５Ｂ信号（所定の５ビットの信号）を挿入することで、
100BASE-FX物理層ＩＣ３６ではこの光無線伝送端末１か
らの100BASE-FX信号を連続している５Ｂ信号（図４
（Ｄ））として受信している。ここで、100BASE-FX物理
層ＩＣ３６が５Ｂ信号を受信しているのは、100BASE-X
の伝送速度は100Mbpsであるが、100BASE-FX物理層は、
４ビット（４Ｂ）のデータ信号をクロック再生しやすく
するために、符号の遷移が多いパターンの５ビット（５
Ｂ）の信号に変換してし使用しているからである。した
がって、挿入する信号も100BASE-FX物理層ＩＣ３６が受
け付ける５Ｂ信号を使用している。

【００２８】また挿入する信号は受信信号の発光停止区
間にタイミング良く挿入する必要があるため、ＣＳ３３
でのキャリアセンスに要する時間分、受信信号を遅延線
３４により遅延させ、ＣＳ３３からの出力でスイッチ３
５の入力を切替えている。この様にすることにより、遅
延線３４からの受信信号の発光停止区間に信号発生器４
１から出力された５Ｂ信号を挿入した連続信号を100BAS
E-FX物理層ＩＣ３６に入力することができる。

【００２９】このように、光無線伝送端末１から受信し
た間欠的な信号を連続信号に変換してから100BASE-FX物
理層ＩＣ３６で受信するようにしたので、100BASE-FX物
理層ＩＣ３６が無信号部分で未定義な５Ｂ信号(00000：
無信号)を受信してエラーが生じ、信号受信の停止状態
となることを防止している。そして、光無線中継装置３
では、受信信号の発光停止区間に（一定間隔で）挿入し
た信号発生器４１からの所定５Ｂ信号を取り除いて受信
信号パケットを結合することにより受信信号のみを復調
することができる。

【００３０】また、ＣＳ３３によるキャリアセンスによ
り、発光停止区間（無信号区間）を認識すると同時にＣ
Ｓ３３からの出力信号によりスイッチ３７を接続制御
し、クロック発生装置４２からのクロック信号に同期し
た同期用信号パルス（図４（Ｂ））をＬＥＤ３９より一
定時間発光するようにしている。このことにより、光無
線中継装置３は光無線伝送端末１に対して、光無線伝送
端末１が送信信号送出期間中の発光停止区間内で同期用
信号の送信を行うことになるので、光無線伝送端末１は
この同期用信号をＰＬＬ回路１３に供給して同期をとる
ことで、光無線中継装置３に同期した送信信号の発光を
行うことができる。

【００３１】以上説明したように本発明では、光無線中
継装置３は、光無線伝送端末１から受信した間欠的な信
号を連続信号に変換してから100BASE-FX物理層ＩＣ３６
で受信するようにしたので、光無線伝送端末１からの間
欠的な受信信号をエラーを生じることなく受信すること
ができ、また、光無線伝送端末１は、光無線伝送端末１
の送信信号送出期間中の発光停止区間内で送信された同
期用信号を使用して光無線中継装置３に同期した送信信
号の発光を行うことができる。したがって、Fast-Ether
net等による光無線通信においても高速データ送受信が
可能になるという効果がある。

【００３２】

【発明の効果】本発明の光無線通信方法は、Fast-Ether
net等による光無線通信での高速データ送受信が可能に
なるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光無線システムの一実施の形態を示す
構成図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態を示す構成図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施の形態を示す構成図であ
る。

【図４】各信号の送受信タイミングを説明するためのタ
イミング図である。

【符号の説明】

１，１ａ，２ 光無線伝送端末 ３，３ａ 光無線中継装置（光無線装置） ４ 幹線（有線ＬＡＮ） ５，６ ＰＣ １１，３１ ホトディテクタ（ＰＤ） １２，１８，３２，３８ アンプ １３ ＰＬＬ回路 １４，４４ ＭＩＩインターフェース １６，３６ 100BASE-FX物理層ＩＣ １７，３５，３７ スイッチ １９，３９ 発光素子（ＬＥＤ） ２０，４０ 100BASE-TX/FX変換ＩＣ ３３ ＣＳ ３４ 遅延線 ４１ 信号発生器 ４２ クロック発生装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 10/00

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】広範囲での光信号の送受信を行う光無線中
   継装置とこの光無線中継装置と通信可能な範囲内にある
   複数の光無線伝送端末との間で光無線通信を行うための
   光無線通信方法であって、 前記各光無線伝送端末は、発光停止区間中に受信した同
   期用信号を用いて前記光無線中継装置で復調可能なデー
   タ信号を発光区間と発光停止区間とが交互になるように
   間欠的に送信し、 前記光無線中継装置は、前記光無線伝送端末から送信さ
   れるデータ信号の発光停止区間を検出してこの発光停止
   区間内に同期用信号を送信するようにしたことを特徴と
   する光無線通信方法。
2. 【請求項２】双方向での光無線通信を行う光無線装置で
   あって、間欠的に送信されてくるデータ信号の無信号区
   間を検出する検出手段と、この無信号区間に同期用信号
   を送信する送信手段とを備えたことを特徴とすることを
   特徴とする光無線装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の光無線装置において、前記
   無信号区間を100BASE-FX信号形態で５ｎ(ｎは整数)ビッ
   トとしたことを特徴とする光無線装置。