JPH0322722A - 光通信ネットワーク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光ファイバによる単線双方向通信・分岐形
光通信ネットワーク、特に中継機能を有するこの種の光
通信ネットワークに関するものである。

（従来の技術〕 第７図に、例えば特開昭５６−７６１号“データハイウ
エイ伝送装置”に開示されているような従来の単線双方
向通信設備の構成図を示す。

第７図において、１は光通信装置、２は端末装置（以下
１と２の組合わせを局という）、３は電気光変換装置（
以下Ｅ／Ｏという）．４，７，８，１ｌはレンズ、５は
光方向性結合器、６はプリズム、９．１０は光ファイバ
、１２は光電気変換器（以下０／Ｅという）である。

以上のように構成された単線双方向通信の光通信装置１
は次のように動作する。

端末装置２から送信された信号はＥ／０３にて電気光変
換されレンズ４により平行ビームに変換された後、方向
性結合器５を通過しプリズム６にて左右分岐される。左
右に分岐された光信号はそれぞれレンズ７，８により光
ファイバ９．１０に結合し、左右の両方向に伝送される
。光ファイバ１０を右方向から伝送されてきた信号は、
レンズ８において平行ビームとなった後、一部は左方向
に通過しレンズ７により光ファイバ９に結合し左方向に
伝送される。残りの光信号は、プリズム６で光路を曲げ
られ方向性結合器５に導かれる。方向性結合器５は、プ
リズム方向から来た信号をレンズ１１方向に光路を曲げ
、レンズ１１により０／Ｅ１２に結合する。光ファイバ
９を左方向から伝送されてきた光信号も、同様にして光
ファイバ１０方向と０／Ｅ　１　２に結合する。Ｏ／Ｅ
１２出力は端末装置２に出力される。

第８図は，従来の局を用いた単線双方向通信ネットワー
クの構成を示す。

第８図において、１３は断線検知自動復帰装置、１４は
光ファイバ、１５は光スイッチ、１６は光分岐器、１７
はイε号監視回路である。

ネットワークはＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ局の各光通信装置１
および断線検知自動復帰装置ｌ３をループ状に光ファイ
バ１４で接続して構成される。アクセス方式としてＴ　
Ｄ　Ｍ　Ａ　（ｔｉｍｅ　ｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉ
ｐｌｅ　ａｃｃｅｓｓ）方式を用いる場合を考える。

ループ内に断線がないときは断線検知自動復帰装置１３
内の光スイ゛ツチ１５によりループは開放されている。

Ａ局の光通信装置１から伝送された光信号は双方向にル
ープを周回する。時計回りに周回する光信号は各局の光
通信装置１において光分岐されながらループを周回し断
線検知自動復帰装置１３に至り、一郎の信号は断絵検出
の・ために光分岐器１６から０／Ｅ　１　２に分岐され
るとともに、他は光スイッチ１５においてバスから廃棄
される。反時計回りに周回する光信号はＡ局の光通信装
置１において光分岐されながらループを周回し断線検知
自動復帰装置１３に至り光スイッチ１５でバスから廃棄
される。ＴＤＭＡ方式においては基準バーストとよばれ
るフレーム信号を送信する基準局が必要である。従来例
においてはＡ局を基準局とする。各局はＡ局伝送信号を
基準として決められた信号送出タイムスロットを利用し
て送受信する。断線検知自動復帰装置１３では、０／Ｅ
１２出力は信号監視回路１７に入力される。信号監視回
路１７は受信信号中に含まれる基準局であるＡ局信号の
有無により断線を検出する。信号監視回路１７は断線検
出時には光スイッチ１５を閉じ、，断線したところを開
放点としネツトワークを再構成する。しかし、２か所以
上の断線に対してはネットワークを再構成することは出
来ない。

アクセス方式としては、ＣＳＭＡ／ＣＤ（ｃａｒｒｉｅ
ｒ　ｓｅｎｓｅ　ａ＋ｕＬｉｐｌｅ　ａｃｃｅｓｓ　ｗ
ｉｔｈ　ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ　ｄｅｔｅｃＬｉｏｎ）や
トークンバス等の他の方式も適用できるが、前記断線対
策を実装するには断線状態を監視する信号をＡ局から送
信するように工夫が必要である。

第８図のループ状ネットワークは受動分岐回路で分岐挿
入されるので、光通信装置１のＥ／０　３には高出力が
要求され、Ｏ／Ｅ　１　２には高感度か要求される。し
かし、実際には接続可能な局数は８〜２０局である。

（発明が解決しようとする課題） 従来のネットワークは以上のように構成されていたので
、ループ内に多くの局を接続することが困難であるとと
もに、光通信装置も高価であること、断線も一箇所は許
されるがそれ以上断線するとネットワークは動作しない
ということ、アクセス方式として基準局を必要としない
方式でも断線監視信号を送信する局を必要としネットワ
ークが複雑になることなどの問題を有する。

この発明は、このような事情のもとでなされたもので、
多数の局が接続可能で、光ファイバ断線．局の電源断に
かかわらず動作可能であって、断線監視信号を送信する
局を必要としない、光通信ネットワークを提供すること
を目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、この発明では光通信ネットワ
ークをつぎの（１）のとおりに構成する。

（１）複数の局を、局間最大接続距離に対する損失旦の
光ファイバで接続した単線双方向通信・分岐形光通信ネ
ットワークであって、前記局がつぎのａ〜ｉのａ　Ｎｉ
の構成要素を備えている単線双方向通信・分岐形光通信
ネットワーク。

ａ．電気光変換器。

ｂ．光電気変換器。

ｃ、第１．第２及び第３から第Ｎの光ファイバ接続端子
。

ｄ．前記第１，第２及び第３から第Ｎの光ファイバ接続
端子と、前記電気光変換器との間に設けた光結合手段。

ｅ．前記第１．第２及び第３から第Ｎの光ファイバ接続
端子と、前記光電気変換器との間に設けた光結合手段。

ｆ．前記第１及び第２の光ファイバ接続端子の間に設け
た通過損失１／（Ｎ・ｆｉ＋１）以上の光結合手段。

ｇ，前記光電気変換器の出力パルス信号の立ち上りをと
らえ、規定パルス幅長のパルス信号を再生し、前記電気
光変換器へ供給するパルス幅再生手段。

ｈ．当該局の必要とする信号を前記パルス幅再生手段を
介して受信し、当該局の信号を前記電気光変換器を介し
て発信する手段。

１．当該局の送信期間中、前記パルス幅再生手段による
中維動作を停止させる手段。

〔作用） 前記（】）の構成により、種々の型のネットワークに適
用して、一部の光ファイバ断線，局の電源断にかかわら
ず通信機能を保持でき、断線監視信号を要することなく
通信できる。

〔実施例〕

以下、この発明を実施例により詳しく説明する。

第１図に、この発明の第１実施例である“光通信ネット
ワーク”で用いる局の構成図を示す。

図において、ｌは光通信装置、２は端末装置、３はＥ／
０．１　２は０／Ｅ、１８，１９．２０は第１，第２及
び第３の光ファイバ接続端子、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ
．１９ａ，１９ｂ，２０ａ，２０ｂは細線ファイバ（光
結合手段）、２１は中Ｎ１制御回路（中継動作を停止さ
せる手段）、２２はパルス幅再生回路である。

次に，この光通信装置ｌの動作について説明する。

第１図において、３個の光ファイバ接続端子１８，１９
．２０から入出力される双方向光イε号は、光通ｆ３装
置１内で分岐しＥ／０３，Ｏ／Ｅ１２および通過して相
対する光ファイバに結合される。即ち、光ファイバ接続
端子１８は、各細線ファイバ１８ａ．１８ｂ，１８ｃに
ょりＥ／０３，０／Ｅ１２および通過して相対する光フ
ァイバｌ９に結合される。光ファイバ接続端子１９は、
各細線ファイバ１９ａ．１９ｂ，１８ｃによりＥ／０３
，Ｏ／Ｅ　ｌ　２および通過して相対する光ファイバ接
続端子１８に結合される。光ファイバ接続端子２０は各
細線ファイバ２０ａ，２０ｂによりＥ／０３およびＯ／
Ｅ　１　２に結合される。

Ｅ／０３は、中継制御回路２１から出力される電気信号
を光信号に変換し光ファイバ接続端子１８，１９．２０
へ出力する。

０／Ｅ　１　２は、光ファイバ接続端子１８，１９．２
０から受信する光信号を光電気変換しパルス幅再生回路
２２へ出力する。パルス幅再生回路２２の出力信号は、
中継制御回路２１および端末装置２へ出力される。

光ファイバ１８ｃは、光ファイバ接続端子１８および光
ファイバ接続端子１９を双方向に伝送される光信号を双
方向に結合する、後述する規定の通過損失を有する光結
合手段である． パルス幅再生回路２２は、Ｏ／Ｅ　１　２出力信号の立
ち上がりをとらえ規定のパルス幅に再生して出力する。

中継制御回路２１は、端末装置２とパルス幅再生回路２
２から信号が人力され、当該局の送信期間中は端末装置
２の出力を、非送信期間中はパルス幅再生回路２２の出
力をＥ／０３に供給する。

第２図に、第１実施例である“光通信ネットワーク”の
構成を示す．図示のように、Ｂ局を分岐点としてＡ，Ｇ
局、Ｃ，Ｄ局，Ｅ，Ｆ局の３方向に３本のバスが配線さ
れたネットワークである。図において、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
，Ｅ，Ｆ，Ｇ局は同じ構成の光通信装置である。ただし
、Ａ．Ｇ，Ｃ，Ｅ局の光ファイバ接続端子２０は未使用
状態にある。また、Ｂ，Ｃ，Ｄ局の光通信装置１の光フ
ァイバ接続端子１８と光ファイバ接続端子！９は、光フ
ァイバ２３により接続され、Ｂ局とＥ局の光ファイバ接
続端子２０と光ファイバ接続端子１８は光ファイバ２４
により接続され、Ｅ局とＦ局の光ファイバ接続端子１９
と光ファイバ接続端子１Ｂは光ファイバ２３で接続され
、更に、Ｆ局とＤ局の光ファイバ接＆ｉ端子２０間は光
ファイバ２４で接続され、Ｂ，Ｅ，Ｆ，Ｄ，Ｃ局でルー
プを構成している。

はじめにループの経路は無視して光通信装置ｌの送受信
・中継動作について説明する。

Ｂ局の光通信装置１から送信開始された場合を考える。

Ｂ局の端末装置２から送信された信号は、光ファイバ２
３により左右両方向に送信される。

Ｃ局の光通信装置１では、Ｂ局の信号を受信し、パルス
幅再生した信号をＢ，Ｄ局両方向へ送信するとともにＢ
局イ３号をＤ局八ノくイノくス（ノくススルー）する。

Ｄ局では，Ｂ局からの信号のうちＣ局の光通信装置ｌを
バイパスした信号と、Ｃ局の光通信装置１で再生中継さ
れた信号の両方の信号を受信し、パルス幅再生した信号
をＦ局およびＤ局の左右両方向へ送信するとともにＣ局
信号をＤ局の右方向へバイパスする。

Ａ局．Ｅ局は、Ｃ局と同様の動作を行う。

光通信装置ｌにおけるパルス幅再生回路２２の役割は、
光信号を他局へ再生中継するとき、自局より送出した光
パルス信号が再生中継時の応答遅れにより他局のパスス
ルー信号と位相がずれた状態で重ね合わされて中継され
、この繰り返しによって連続点灯状態になり通信不能と
なるのを防ぐために各再生時にパルス幅を規定の値に再
生することである。

第３図を用いてＢ局における送受信動作を説明する。Ｂ
局は、送信開始後Ａ，Ｃ，Ｅ局から返送されてきた信号
と、Ｄ，Ｆ，Ｇ局から返送されてきた信号を合成した信
号を受信する。Ｂ局の送信パルス幅τ０は、Ｄ，Ｆ，Ｇ
局から返送されてくる信号のパルス立ち上がりが受信さ
れる時刻以上の時間継続し、ビットインターバルＴ以内
に復帰するＲ　Ｚ　（ｒｅｔｕｒｎ　ｔｏ　ｚｅｔｏ）
パルスが使用される。

Ｂ局のパルス幅再生回路２２は、前記合成信号の立ち上
がりを捕らえ規定のパルス幅τ０のパルスを再生する。

なお、Ｂ局において、端末装置２が送信中は，Ｅ／０３
には端末装置２からの信号のみ人力されるように、中維
制御回路２１は端末装置２により制御される。Ｄ，Ｆ，
Ｇより遠い局も信号をＢ局へむけて返送してくるが、光
通信装置ｌの通過（以下パススルーという）損失が規定
の値以上であれば正常に動作する。

単線双方向バスの通信制御方式としては、丁ＤＭＡ．｝
−クンバス，ＣＳＭＡ／ＣＤ方式などが使用可能である
。

光ファイバ接続端子１８と光ファイバ接続端子ｌ９の通
過損失で定義したパススルー損失の最大値は、Ｏ／Ｅ　
１　２の最小受信光レベル（この光レベル以上において
、規定の品質の信号を０／Ｅが出力できる。）で規定さ
れるが、さらにパススルー損失の最小値に限界値がある
ことを説明する。Ｏ／Ｅ　１　２は、一般に最小受信光
レベルからサイレンズ検出光レベル（この光レベル以下
において、Ｏ／Ｅが非受信状態であることを保証する）
の間の受信光信号に対しては、符号誤り等の動作不良が
発生する。サイレンス検出光レベル以下の受信光信号に
対しては、サイレンス出力を出力する。したがって、光
通信装置１のパススルー損失は、最小受信光レベルと光
バス内に発生する最大サイレンス光レベルとの間にマー
ジンが取れる値に設定する必要がある。

次に、最小受信光レベルと最大サイレンス光レベルの計
算を行いパススルー損失の規定値を明らかにする。

なお、ここでいう最大サイレンス光レベルとは、所要の
パススルー数ｋを越えて伝送されてくる光信号の最大値
である。

第２図において、Ｂ局を中心にＡ，Ｃ，Ｅ局方向に無限
に光通信装置が接続されているとする。

また、所要パススルー数ｋ内で最も離れた２局間で送信
，受信する場合の受光レベルについて考える。

各局のパススルー損失をα，各局の光通信装置間を結ぶ
光ファイバの損失を角、光送信レベルをＰｔｘとすると
、最小受信光レベルＰｒｍｉｎは式（１）で与えられる
。

Ｐｒｍｉｎ　＝　ａ’　−　１”’　　−　ＰＬｘ　　
　　　（　１　）このパススルー数ｋ以内の連続する局
の電源断に対しては、パススルーによりネットワークを
保持することができる。

最大サイレンスレベルＰｓｍａｘは式（２）で与えられ
る。

Ｐｓｍａｘ＝３ａ”’　　−１１”’　　ｌ’ｔｘ　／
　（１−ａ）　　（２）最小受信光レベルと光バス内に
発生する最大サイレンズ光レベルとの間のマージンＭａ
ｒｇは、両者の比で求められ、式（３）で表される。

式（３）においてＭａｒｇ≧１のとき、Ｏ／Ｅ１２にお
けるサイレンスレベルしきい値設定においてマージンを
有することができる。式（３）よりサイレンスレベルし
きい値設定マージンを有するために満すべきパススルー
損失条件として式（４）が導かれる。

α≦１／（３・トｚ）　　　　　　　　　（４）式（４
）は、パススルー数ｋに依存しない条件である。

第４図に、式（４）より計算した最小受信光レベルと最
大サイレンス光レベルとの間のマージンＭａｒｇと、パ
ススルー損失αの関係を示す。

第５図に前記パススルー損失を有する細線光ファイバの
構成図を示す．第５図は，光ファイバ接続端子１８．１
９の光ファイバよりもコア径．クラッド径の細いファイ
バを束ねて接続することにより分岐挿入およびパススル
ーを行うものである。第５図において細線ファイバ１８
ｃのコア径，クラッド径の太さを選択することにより式
（４）を満足するパススルー損失を得ることができる。

なお、前記式（２）は、発信局が他の全局Ｎより受ける
応答光レベルである最大受信光レベルＰｒｍａｘより導
き出せる。

Ｐｒｍａｘ　＝３　（１−ａ’　）Ｐｔｘ／　（１−ａ
）≦３ＰＬｘ　／　（１−ａ）　　　（Ｎ−＋ｏｏ）　
　（５）（第２実施例） 第１図では、枝が３本に分れている場合の光通信装置ｌ
の構成を示しているが、例えば５本に分ける場合の光通
信装置１の構成は第６図のようになる。

式（４）は、Ｂ局から枝が３本に分れている場合につい
てのパススルー損失条件であるが、一般的に、Ｎ本の枝
に分れるときはパススルー損失条件は式（６）で表わさ
れる． α≦１／（Ｎ−Ｊ２−１−１）　　　　　　　　　（６
）以上のように、パススルー損失の最小値を、式（６）
で与えられる条件下で選ぶと、光通信装置１及び端末装
置２を用いて第２図のようになネットワークを構成する
ことができる。

なお，以上の各実施例ではバス形にネットワークを構成
した場合について説明したが、この発明はこれに限定さ
れるものではなく、ツリヘ状やループ状にネットワーク
を構成しても同様の作用効果がある。

ループ状に構成された場合の動作について一応説明する
。第２図において、Ｂ局から送信された信号はＤ局とＦ
局に到達し、Ｄ局とＦ局は互いに光ファイバ２４が介し
て信号を送り合う。Ｄ局およびＦ局は互いに相手局の信
号を受信する時刻には、Ｃ局．Ｅ局の信号を受信してお
り、パルス幅再生回路２ｌは再トリガされない。この動
作により、Ｆ局．Ｄ局は互いに相手局の信号を終端する
。この終端動作により物理的に接続状態にあっても論理
的に開放状態となりバスが構成可能である． また断線に対しては、例えば光ファイバの断線により信
号がＢ局からＥ局へ届かない場合は光ファイバ２３を介
してＥ局へはＦ局経由で自動的に信号が伝送される。断
線自動復帰動作に特別の監視信号は不必要である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、ネットワーク
における各局の光通信装置にＮ個の光ファイバ接続端子
を備え、そのうち２端子については，光信号を規定の損
失以上の通過損失にて直接通過させ，他の端子はすべて
Ｅ／０，Ｏ／Ｅに接続し、Ｏ／Ｅ出力の立ち上がりに対
し規定のパルス幅のイε号を再生し中継するように構成
したので、バス型のみならずツリー型，ループ型および
その混在型のネットワークが自由に構成でき、又多数の
局が接続でき、断線監視信号を送信する局を必要とせず
、光スイッチなどを用いなくても光ファイバ断線や局電
源断に対してネットワークを保持できるなど経済的で信
頼性の高いネットワークが構成が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例で用いる局の構成図、第
２図は同実施例の構成図、第３図は同実施例の動作を示
す波形図、第４図は最小受信光レベルと最大サイレンス
光レベルのマージンと、パススルー損失の関係図、第５
図は第１図の局のパススル一部の構成図、第６図はこの
発明の第２実施例で用いる局の構成図、第７図は従来の
光通信装置の構成図、第８図は従来の光通信ネットワー
クの構成図である。 図中、１は光通信装置、２は端末装置、３は電気光変換
器、１２は光電気変換器，１８，１９．２０は光ファイ
バ接続端子、１８ａ．１８ｂ．１８ｃ，１９ａ，１９ｂ
，２０ａ，２０ｂは細線ファイバ、２１は中ｌ！制御回
路、２２はパルス幅再生回路である．２５．２６は光フ
ァイバ接続端子、２５ａ，２５ｂ．２６ａ．２６ｂは細
線光ファイバである， なお、図中同一符号は，同一または相当部分を示す。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の局を、局間最大接続距離に対する損失ｌの
   光ファイバで接続した単線双方向通信・分岐形光通信ネ
   ットワークであって、前記局がつぎのａ〜ｉの構成要素
   を備えていることを特徴とする光通信ネットワー ク。 ａ、電気光変換器。 ｂ、光電気変換器。 ｃ、第１、第２及び第３から第Ｎの光ファイバ接続端子
   。 ｄ、前記第１、第２及び第３から第Ｎの光ファイバ接続
   端子と、前記電気光変換器との間に設けた光結合手段。 ｅ、前記第１、第２及び第３から第Ｎの光ファイバ接続
   端子と、前記光電気変換器との間に設けた光結合手段。 ｆ、前記第１及び第２の光ファイバ接続端子の間に設け
   た通過損失１／（Ｎ・ｌ＋１）以上の光結合手段。 ｇ、前記光電気変換器の出力パルス信号の立ち上りをと
   らえ、規定パルス幅長のパルス信号を再生し、前記電気
   光変換器へ供給するパルス幅再生手段。 ｈ、当該局の必要とする信号を前記パルス幅再生手段を
   介して受信し、又当該局からの信号を前記電気光変換器
   を介して発信する手段。 ｉ、当該局の送信期間中、前記パルス幅再生手段による
   中継動作を停止させる手段。