JPH088533B2

JPH088533B2 - 光通信ネットワーク

Info

Publication number: JPH088533B2
Application number: JP1157449A
Authority: JP
Inventors: 忠義北山; 康松本; 豊博小林; 彰司向原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-06-20
Filing date: 1989-06-20
Publication date: 1996-01-29
Anticipated expiration: 2011-01-29
Also published as: JPH0322722A

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）、4,7,8,11はレンズ、５は光方向弾
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O/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/O3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O/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
O/E12に結合する。O/E12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は信号監
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13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TDMA（time div
ision multple 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
光スイッチ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、一部の信号は断線検出のために光
分岐器16からO/E12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、O/E12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
開放点としネッ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（carrier sense mut
iple access with collision detection）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/O3には高出力が要求
され、O/E12には高感度が要求される。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.N個（Ｎは複数）の光ファイバ接続端子。

d.前記Ｎ個は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Ｎ個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Ｎ個の光ファイバ接続端子のうちの２つの間に設
けた通過損失1/（Ｎ・ｌ＋１）以上の光結合手段。（ｌ
は前記複数の局を結ぶ光ファイバの損失として定める所
定の値） 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。

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。

〔作用〕

前記（１）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、１
は光通信装置、２は端末装置、３はE/O、12はO/E、18,1
9,20は第1,第２及び第３の光ファイバ接続端子、18a,18
b,18c,19a,19b,20a,20bは細線ファイバ（光結合手
段）、21は中継制御回路（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１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信号は、光通信装置１内で分
岐しE/O3,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によりE/O3,O/E12および通過して相対
する光ファイバ接続端子19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/O3,O/
E12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20
a,20bによりE/O3およびO/E12に結合される。

E/O3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。

O/E12は、光ファイバ接続端子18,19,20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/E12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22
から信号が入力され、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/O3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19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18は光ファイバ23で接続さ
れ、更に、Ｆ局とＤ局の光ファイバ接続端子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１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23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
局信号をＤ局へバイパス（パススルー）する。

Ｄ局では、Ｂ局からの信号のうちＣ局の光通信装置１
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１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τｏ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RZ（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τｏのパルス再生するが、Ｂ局におい
ては、端末装置２から送信中であり、E/O・３には端末
装置２からの信号のみを入力するように、中継制御回路
21が端末装置２から制御されているので、前記合成信号
により再送信することはない。D,F,G局により遠い局よ
り途中の局をバイパスして大きく遅れた信号がＢ局へ送
られてくるが、光通信装置１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、これらの局からの
信号のレベルはＢ局の受信可能なしきい値（後述の“サ
イレンス検出光レベル”相当）以下となるので、この信
号でＢ局のパルス幅再生回路22が動作することはない。

このようにして、Ｂ局からの送信を受けた他局からの
送信に基づいて、再びＢ局が再送信を行うことがない。

Ｂ局以外の局においては、前述のようにＢ局からの信
号を受けて送信するが、この場合も、Ｂ局と同様に、他
局からの信号を受けて再送信を行うことがない。これを
１局に特定（自局という）して説明する。

Ｂ局からの信号を受けて自局のパルス幅再生回路22が
動作し、パルス幅τＯの信号を送信する。この信号を受
けて送信する他局からの信号を自局は受信するが、この
受信信号の立ち上がりは、Ｂ局と同様に、自局の送信期
間内におさまるので、この受信信号にもとづいて自局の
パルス幅再生回路22が動作することがなく、再送信され
ない。自局からより遠い局から途中の局をパススルーし
て大きく遅れた信号が自局へ送られるてくるが、この信
号のレベルは自局の受信可能のしきい値以下になってい
るので、この信号にもとづいて自局のパルス幅再生回路
22が動作し再送信することがない。

このようにして、各局においては、規定パルス幅長の
パルス信号を送信しており、このパルス信号を受けて送
信する他局からの信号を受けて再送信を行うことがな
く、他局からの信号も規定パルス幅長に制限されてお
り、かつ他局からの大きく遅れた信号は各局の受信可能
のしきい値以下すなわち消灯状態相当となっているの
で、“連続点灯状態”になることはない。

単線双方向バスの通信制御方式としては、TDMA,トー
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19の通過
損失で定義したパススルー損失の最大値は、O/E12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O/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/E12は、一般に最小受信光レベルからサイレンス
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は応答することなく非受
信状態であり、パルス幅再生回路22に信号を出力しな
い。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ｌ、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＝α^k・l^k+1・Ptx （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＝3α^k+2・1^K+2・Ptx/（１−α）（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
ス光レベルとの間のマージンMarg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）よりサイレンズレベルしきい値
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・ｌ＋１）（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18,19
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18c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−α^N）Ptx/（１−α） ≦3Ptx/（１−α）（Ｎ→∞）（５）（第２実施例）第１図では、枝が３本に分かれている場合の光通信装
置１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本に分かれている場合に
ついてのパススルー損失条件であるが、一般的に、Ｎ本
の枝に分か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・ｌ＋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、ツリー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21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/O,O/Eに接続し、O/E出力の立ち上がりに対し規定の
パルス幅の信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図の局のパススルー部の構成図、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
は中継制御回路、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。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の局を光ファイバで接続した単線双方
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.N個（Ｎは複数）の光ファイバ接続端子。 d.前記Ｎ個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Ｎ個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Ｎ個の光ファイバ接続端子のうちの２つの間に設
けた通過損失1/（Ｎ・ｌ＋１）以上の光結合手段。（ｌ
は前記複数の局を結ぶ光ファイバの損失として定める所
定の値） 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。