JPH0640635B2 - 信号衝突検出装置を備えた光ファイバ・ローカルエリア・ネットワーク - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は信号衝突検出装置を備えた光ファイバ・ローカ
ルエリア・ネットワークに関する。

〔従来の技術〕

典型的なCSMA／CD（Carrier Sense Multiple Access／C
ollision Detection）型の光ファイバ・ローカルエリア
・ネットワークは、１つのステーションが他のステーシ
ョンと共通バスを通じて通信しうるように互いに接続さ
れた複数のコンピュータまたはステーションを備えてい
る。特にかかるネットワークは、各ステーションが送受
信装置を備え、かつ送信用光ファイバおよび受信用光フ
ァイバを介して例えばスター・カプラ（star coupler）
のような共通バスに接続された複数のステーションから
構成されている。このようなネットワークでは、いかな
る時においても、１つのステーションのみがシステムの
単一チャンネルにアクセスすることができる。１つのス
テーションからなされた送信はスター・カプラを通じて
のすべてのステーションに対する送信となる。従来のこ
の種のネットワークが当面する問題は、２つ以上のステ
ーションが同時に送信した場合に生ずる「信号衝突（co
llision）」である。この信号衝突が発生すると、デー
タ群が失われ、すなわちデータ群が認識不能に破壊され
る。そこで従来から、送受信機（トランシーバ）ユニッ
ト内に信号衝突検出手段を設けることが行なわれてい
る。かかる信号衝突中に信号衝突検出手段に到達した信
号は単一信号ではなく２またはそれ以上の信号が混合さ
れたものである。従来の信号衝突検出回路は、この衝突
している信号が検出可能な量の歪または異常信号を発生
せしめておりかつかかる歪または異常信号が正常信号と
異なる故に検出可能であるという仮定に依存している。

光ファイバケーブルを用いたローカルエリア・ネットワ
ーク（LAN）において、例えば１つのステーションが他
のステーションよりもスター・カプラに物理的に近接し
て位置している場合には、上記仮定は必ずしも正しくな
い。第１図のステーション２２またはステーション４に
対するステーション２１を比較されたい。光信号の振幅
は光ファイバ中を伝播するにつれて減衰し、したがって
衝突中にスター・カプラにもっとも近いステーションか
ら他のすべてのステーションに送信された信号は、それ
より遠いステーションから送信された信号よりも振幅が
強大である。このような場合、送信された混合信号は、
スター・カプラにもっとも近いステーションから発せら
れた信号にきわめて類似する。換言すれば、もっとも遠
いステーションからの信号はもっとも近いステーション
からの信号に比較してきわめて弱くなり、信号衝突によ
っても検出可能な量の歪は発生しなくなる。遠方のステ
ーションのトランシーバに設けられた信号衝突検出回路
は衝突を検出し得ず、この問題は当業者間では「ダイナ
ミックレンジ問題」として知られている。

また、特開昭５８−９６４３６号公報には複数の端末装
置が同時に送信動作を行なったことを検出する衝突検出
装置を光スターリピターに設けた光データ通信システム
を開示している。即ち、各端末装置から光信号を電気信
号に変換しかつ増幅し、そしてそれを再度光信号に変換
した後、すべての端末装置へ受信用光ファイバを介して
送信する。光スターリピータ内に電気的な衝突検出装置
を設けている。この衝突検出装置は入力信号振幅の変化
を比較器で比較するか、複数の信号を論理回路で同時発
生するかにより信号衝突を検出している。また、信号衝
突が検出されると、各端末装置へ衝突信号を送信する
か、各端末装置への信号送信を中断する。

しかし、この従来の光データ通信システムにあっては、
光スターリピータが端末装置から送信された光信号を受
信してすべての端末装置へ送信用光ファイバを介して送
信するという本来の機能以外に複雑な衝突検出装置を具
える必要がある。よって、既存の光データ通信システム
に適用するには光スターリピータ全体を変更する必要が
ある。また、衝突検出装置を任意の場所に設置するとい
う自由度がない。

従って、本発明の目的は、光ファイバ・ローカルエリア
・ネットワークの基幹部、即ち複数のステーション・カ
プラおよびこれらを結ぶ信号送信および受信用光ファイ
バに実質的に影響することなく、これらのバイパス（側
路）し、かつこれらと光ファイバを介して結合される新
しい信号衝突検出装置を備える光ファイバ・ローカルエ
リア・ネットワークを提供することである。本発明の他
の目的は、既存のシステムに簡単に適用可能であり、か
つ設置場所の自由度が大きい信号衝突検出装置を備える
光ファイバ・ローカルエリア・ネットワークを提供する
ことである。

〔課題解決のための手段および作用〕

上述した従来技術の課題を解決するために、本発明の光
ファイバ・ローカルエリア・ネットワークによると、信
号衝突検出装置を基幹部からバイパスするように構成し
ている。即ち、複数のステーション、カプラおよびこれ
らを相互接続する信号送信用および受信用光ファイバに
より、光信号によりカプラを介してステーション間でデ
ータに送受信を行うネットワークを構成する。信号衝突
検出装置は各信号送信用光ファイバの光信号を検出用光
ファイバで取り出すタップを設ける。この検出用光ファ
イバの出力を光受信機で電気信号に変換、増幅し、論理
装置で信号衝突を検出する。この検出出力でジャム信号
発生器を駆動して、その光ジャム信号を光ファイバを介
して送信するよう構成する。

本発明によれば、光タップ（optical tap）がスター・
カプラに近いまたは遠い位置の光ファイバ内に設置され
る。タップは送信された光を２つの部分に分離させる受
動的光学素子である。光の一方の部分はスター・カプラ
に伝送され、他方の部分は、スター・カプラに物理的に
きわめて近い位置にある信号衝突検出装置に分岐され
る。各送信用ファイバ（受信用ファイバではない）には
それぞれタップがつけられる。タップから取出される光
の量はもとの伝送された光の量に対してわずかの部分
（例えば１０％）であり、大部分の光はこのタップを通
ってスター・カプラに伝送される。

本発明における信号衝突検出装置は、光ファイバによっ
て各タップにそれぞれ接続された各タップのための個々
の光受信機を備えている。この光受信機の機能は、１０
メガビット／秒の光信号を受信してこれを電気信号に変
換し、次にこの１０メガビット／秒の電気信号を信号衝
突検出装置で処理しうる信号、すなわち直流電圧に変換
することである。光受信機によって受信された光信号の
強度に関係なく、各光受信機は、電気信号の強度がこの
システムおよびその構成部品の限界によって決定される
所定の範囲内にある限り、この電気信号を所定の標準振
幅まで増幅する。増幅後、交流信号は整流されかつ波
されて論理装置に伝送される。例えば、信号は波され
かつ整流されて直流信号を発生するが、この直流信号は
コンパレータをトリップするのに用いられ、このコンパ
レータの出力はこの出力に応答する論理装置をトリガす
る。タップは信号衝突検出装置内のスター・カプラの直
前に設けられ、したがって、何れかの光受信機が信号を
受信した場合、その光受信機は信号を忠実に、すなわち
信号衝突のない形で受信することになる。各光受信機の
出力は論理装置へ電気的に伝達されるが、この論理装置
は、光受信機の出力を継続的に監視し、かつ２つ以上の
信号の同時の存在をいつでも検出するようになされてい
る。

信号衝突検出装置内には、論理装置とスター・カプラと
に接続されたジャム信号発生装置が設けられており、こ
のジャム信号発生装置は、論理装置が２つまたはそれ以
上の光受信機における２つまたはそれ以上の共存光信号
の存在を検出した場合に、この論理装置から送出される
所定の信号に積極的に応答する。ジャム信号（１メガヘ
ルツ）は正常に伝達された信号（１０メガヘルツ）と容
易に識別しうるように選定される。ジャム信号が送受信
装置に到達すると、いくつかの処理がなされうる。例え
ば、 (a)所定の期間送信を完全に停止させるようにジャム信
号で送受信回路の一部を作動させる。または、 (b)送信すべきデータの残部を送信する代りに所定の長
さの期間、「１」および「０」の任意順序を局が送信するよ
うにジャム信号で回路を作動させる。または、 (c)信号衝突およびそれ以前の信号衝突と比較した信号
衝突の適切なデータすなわち、信号衝突の長さ、信号衝
突間の時間および単位時間内の信号衝突の回数等を記録
する回路を作動させるのにジャム信号を用いる。または
上記(a)、(b)および(c)を組合せた処理がなされるが、
これらに限定されるものではない。

〔実施例〕

以下本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
しよう。

第１図には、１つのステーションが他のすべてのステー
ションと交信しうるように光ファイバ１４および１５に
よってカプラ１０に接続された複数のコンピュータまた
はステーション２、３、４、５、６、２１、２２および
２３を備えたCSMA／CD型の光ファイバ・ローカルエリア
・ネットワークが示されている。カプラ１０は一般に当
業者間で「スター・カプラ」として知られているもの
で、例えばカナダ国オンタリオ州所在の「カナダ ワイ
ヤ アンド ケーブル リミテッド」の「キャンスター
・コミュニケーションズ・ディビジョン」で製造された
「TSC８×８−１００」型の送信可能なスター接続光カ
プラである。光ファイバ１５は信号送信用光ファイバ
で、１４はスター・カプラ１０からの信号受信用光ファ
イバである。

いかなる時においても、１つのステーションのみが光フ
ァイバ１４および１５とスター・カプラ１０とで構成さ
れた送信チャンネルにアクセスすることができる。１つ
のステーションからの送信はスター・カプラ１０を通じ
てすべてのステーションに分配される。１つ以上のステ
ーションが同時に送信した場合、信号間で衝突が生じ
る。第１図に示されたローカルエリア・ネットワークの
信号衝突検出装置の実施例では、実行を容易にするため
に、タップ１３、光ファイバ１２、論理装置１８、リー
ド線９、ジャム信号発生装置８および光ファイバ１１が
スター・カプラ１０の近傍に配置されている。しかしな
がら、信号衝突検出装置７はスター・カプラから若干離
れた位置に設けてもよく、特に送信信号よりも強力なジ
ャム信号を用いる場合は多少遠くても適切に機能する。
ステーションが他の信号より強力なジャム信号を受信す
る限り、装置は良好に動作する。

信号衝突が生じた場合には、信号衝突検出装置７によっ
て検出され処理される。信号衝突検出装置がステーショ
ン内に設けられている従来のシステムでは、このような
場合、信号衝突後１つのステーションに到達する信号は
単一信号でなく２つまたはそれ以上の信号が混合された
信号である。ステーション内に設けられた従来の信号衝
突検出装置は、この混合信号が検出可能な量の歪を発生
せしめ、かつこのような歪は正常な信号とは異なるから
容易に認識しうるという仮定に依存しているが、かかる
仮定は、特にステーション３、４、５、６および２２に
比較してステーション２、２１および２３がカプラ１０
に近接して配置されている場合には必ずしも正しくな
い。光信号の振幅は光ファイバ１４および１５を伝播す
るにしたがって減衰するために、ステーション２１から
の信号はステーション４または２２からの信号よりもよ
り大きい振幅をもって全ステーションに分配されるから
である。例えばステーション２１、４および２２からの
信号が衝突を生じた場合、分配された混合信号は、ステ
ーション２１からの信号にきわめて類似しているであろ
う。また、ステーション４および２２からの信号はステ
ーション２１からの信号に比較してきわめて弱いので、
ステーション２１からの信号内の歪の量は検知不能であ
ろう。これが前述した「ダイナミックレンジ問題」であ
る。

第１図のネットワーク１はこの問題を解決したものであ
る。スター・カプラ１０に到達するどのステーションか
らの信号も等分に分岐されてネットワーク１内の全ステ
ーションに分配される。スター・カプラ１０に到達後で
なければ信号は他の信号と衝突し得ない。ファイバケー
ブル（光ファイバ１４および１５）はスター・カプラ１
０および種々のステーションに接続されて送信路および
受信路を形成している。タップ１３は送信用光ファイバ
１５に挿入され、すなわち、この送信用光ファイバ１５
は各ステーションの送信信号のために用いられる受動的
光学素子であるタップ１３は、送信光信号を２つの出力
に分離する。これら出力の一方は図示のようにスター・
カプラ１０に接続され、他方の出力はタップ１３および
光ファイバ１２を通じて信号衝突検出装置７に接続され
ている。信号衝突検出装置７はスター・カプラ１０に物
理的にきわめて近くても近くなくてもよい。タップ１３
によって原信号から取出される光の量は僅かの部分（例
えば１０％）で、大部分の光出力はスター・カプラ１０
を通って他のステーションに分配される。

何れかのステーションによって送信された光の一部（１
０％またはそれ以下）はタップ１３を通じて光ファイバ
１２に流入し、次に信号衝突検出装置７に入力される。
信号衝突検出装置７は、第２図を参照すればさらに明ら
かなように、複数のタップ１３と、光ファイバ１２によ
って１つのタップにそれぞれ接続された各タップについ
て１台ずつの光受信機１６と、論理回路１８とジャム信
号回路８とよりなる。なお、ステーション３〜６のタッ
プ１３と論理装置１８との間にも光受信機１６が設けら
れているが、第１図では便宜上図示を省略されている。
光受信機１６のうちの何れか１つにより受信された信号
は、スター・カプラ１０から対応するステーションまで
の物理的距離に応じて弱い場合もあり強い場合もありう
る。そしてこれら光受信機１６の機能は、光信号の存在
を検出し、この光信号を電気信号に変換し、次にこの電
気信号を前述のような処理のための直流出力電圧に変換
することである。この出力電圧は、それに応答するよう
にプログラムされかつ２つまたはそれ以上のリード線１
７における信号の同時存在を検出するようになされた、
すなわち２つまたはそれ以上のステーションが同時に送
信した場合（信号衝突が生じている）に応答するように
なされた論理装置１８にリード線１７を通じて入力され
る。論理装置１８は、リード線１７に２つまたはそれ以
上の信号が存在することを検出すると、これに応答して
所定の信号をリード線９を通じてジャム信号発生装置８
に送出する。ジャム信号発生装置８は論理装置１８から
発せられたこの所定の信号に応答しうるようになされて
おり、この信号に応答してジャム信号を光ファイバ１１
を通じて全ステーションに送信する。各ステーション内
には、ジャム信号発生装置８から発せられたジャム信号
に応答する論理手段（図示せず）が設けられており、こ
の手段が作動されると１つまたはそれ以上のあらかじめ
関連づけられた機能を実行する。

〔発明の効果〕

本発明の信号衝突検出装置を備える光ファイバ・ローカ
ルエリア・ネットワークによると、信号衝突検出装置は
複数のステーション信号送受信用光ファイバ対およびカ
プラを含むネットワークの基幹部を変更することなく、
これをバイパスして信号衝突検出装置を光ファイバを介
して結合する。従って、ネットワーク基幹部またはカプ
ラに対して信号衝突検出装置の設置場所が自由に選定で
き、既存のネットワークに信号衝突検出装置を簡単に付
加することが可能になる。また、カプラは単に各ステー
ションおよびジャム信号発生装置から受信した光信号を
信号送信用光ファイバを介してすべてのステーションへ
送信する本来の機能のみを行なえば足りる等の顕著な効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるローカルエリア・ネットワークの
概略図、第２図は第１図の信号衝突検出装置のブロック
図である。 図面において、１はローカルエリア・ネットワーク、
２、３、４、５、６、２１、２２および２３は局、７は
信号衝突検出装置、８はジャム信号発生装置、９および
１７はリード線、１０はスター・カプラ、１１、１２、
１４および１５は光ファイバ、１３はタップ、１６は光
受信機、１８は論理装置をそれぞれ示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジエイ リチヤード ジヨーンズ アメリカ合衆国ノースカロライナ州ロー リ、トリー バーク コート 10516 (72)発明者 リチヤード ピー ケリイ アメリカ合衆国ノースカロライナ州ロー リ、ハワード ロード 2616 (56)参考文献 特開 昭58−96436（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のステーションと、カプラと、このカ
   プラを介して前記ステーション間を相互接続する信号送
   信用および受信用の１対の光ファイバと、前記ステーシ
   ョンから前記信号送信用光ファイバを介して前記カプラ
   に送られる信号の衝突を検出する信号衝突検出装置とを
   備える光ファイバ・ローカルエリア・ネットワークにお
   いて、 前記信号衝突検出装置は、 前記各ステーションの前記信号送信用光ファイバに接続
   され、その信号送信用光ファイバを通じて伝送される光
   信号の一部分を検出用光ファイバに取り出すタップと、 前記タップにより前記検出用光ファイバに取り出された
   光信号を増幅して電気信号を得る複数の光受信機と、 前記複数の光受信機の２つ以上の信号の衝突を検出する
   論理装置と、 前記論理装置の出力により駆動されてジャム信号を発生
   するジャム信号発生装置と、 前記ジャム信号発生装置の光信号を前記カプラに入力す
   る光ファイバとを具え、 前記信号衝突検出装置が光ファイバによりバイパスされ
   るよう構成されていることを特徴とする信号衝突検出装
   置を備える光ファイバ・ローカルエリア・ネットワー
   ク。