(57)【要約】      （修正有）【課題】１：ｎの通信が可能な光無線メッシュネットワークを提供する。【解決手段】光送信器Ｔｉと光受信器Ｒｉと、光受信器Ｒｉが受信した信号を光送信器Ｔｉに伝達する光ファイバケーブル又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器Ｓｉを備える、ｎ＋１個のノードＮｉを接続する光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１であって、ノードＮｉの光無線通信送受信器Ｓｉは、全てのノードが、所定の条件を満たす場合には、他のｎ個のノードＮｊの全ての光無線通信送受信器Ｓｊに同時に送信可能であり、他のＮ個のノードＮｊの全ての光無線通信送受信器Ｓｊから同時に受信可能であり、ノードＮｉの光無線通信送受信器Ｓｉは、信号が入力された場合に、入力信号を通信信号にフォーマット変換し、コントローラＣｉは、光無線通信送受信器Ｓｉから出力装置１３に信号を出力する場合に通信信号を出力信号にフォーマット変換する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光送信器と光受信器と、前記光受信器が受信した信号を前記光送信器に伝達する光ファイバケーブル又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器を各ノードに備え；
ｎ＋１個（ｎは２以上の正整数、以下、特許請求の範囲において同じ）の前記ノードをネットワークで接続する光無線メッシュネットワーク通信システムであって；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、通信相手のノードが、（１）光通信が可能な所定の直線距離以内にあり、（２）途中に光を遮断又は吸収する障害物が存在しない、（３）前記光送信器と前記光受信器のいずれも活性であるという条件では、前記通信相手のノードの光無線通信送受信器と通信可能であり；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、自ノード及び他のｎ個のノードの全てが、（１）ないし（３）の条件を満たす場合には、前記他のｎ個のノードの３／５以上の光無線通信送受信器に広角度の送信光で同時に送信可能であり、前記他のｎ個のノードの３／５以上の光無線通信送受信器からの広角度の送信光を同時に受信可能であり；
各前記ノードにおいて、前記光無線通信送受信器は、入力装置が繋がっているノードでは前記入力装置から入力信号が入力された場合に前記入力信号を前記ネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラを備え、出力装置が繋がっているノードでは前記光無線通信送受信器から前記出力装置に出力信号を出力する場合に前記ネットワークに係る通信信号を前記出力信号にフォーマット変換するコントローラを備える；
光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項２】
光送信器と光受信器と、前記光受信器が受信した信号を前記光送信器に伝達する光ファイバケーブル又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器を各ノードに備え；
三角形、四角形又は六角形の網目構造又は角数の異なる多角形が混ざり合った網目構造のネットワークからなる光無線メッシュネットワーク通信システムであって；
各前記ノードは網の節に設けられ、通信相手のノードが複数の隣接する節に設けられたノードであり；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、前記通信相手のノードが、（１）光通信が可能な所定の直線距離以内にあり、（２）途中に光を遮断又は吸収する障害物が存在しない、（３）前記光送信器と前記光受信器のいずれも活性であるという条件では、前記通信相手のノードの光無線通信送受信器と通信可能であり；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、自ノード及びｎ個の隣接ノードの全てが、（１）ないし（３）の条件を満たす場合には、前記他のｎ個の隣接ノードの３／５以上の光無線通信送受信器に広角度の送信光で同時に送信可能であり、前記他のｎ個の隣接ノードの３／５以上の光無線通信送受信器からの広角度の送信光を同時に受信可能であり；
各前記ノードにおいて、前記光無線通信送受信器は、入力装置が繋がっているノードでは前記入力装置から入力信号が入力された場合に前記入力信号を前記ネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラを備え、出力装置が繋がっているノードでは前記光無線通信送受信器から前記出力装置に出力信号を出力する場合に前記ネットワークに係る通信信号を前記出力信号にフォーマット変換するコントローラを備える；
光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に係る光無線メッシュネットワーク通信システムを一部に含む広域の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項４】
前記光受信器として、フォトダイオード（以下本特許請求の範囲において「ＰＤ」ともいう）と、このＰＤに対して電流の流れ方向下流側に接続した抵抗とキャパシタとを有し、受光波長のピークが環境光の波長よりも短い波長に設定されるとともに、入射する光子単位のエネルギーに反応して増倍機能を発揮し、１つの光子が入射してその増倍機能が回復するまでの間は次の光子を受け付けない機能を有し、ＰＤの端子間に電圧が印加されると、ＰＤ内の自由キャリアが活性化される、このような状態でＰＤに光子が入射すると、ＰＤ内で電子が増倍され、その増倍された電子による電流が出力され、この電流のうち、前記キャパシタを通過した光子の加速度的なゆらぎに対応した交流成分の電流を信号として取り出すことができる素子を有する光子検出受信器を使用する；
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項５】
前記光送信器の発信方向の角度の範囲及び前記光受信器の受信方向の角度の範囲は広角であり、
前記発信方向の角度内に、前記他のｎ個のノードが入らないときには、複数個の光送信器を組み合わせて、前記光無線通信送受信器の発信部分を構成し、前記受信方向の角度内に、前記他のｎ個のノードが入らないときには、複数個の光受信器を組み合わせて、前記光無線通信送受信器の受信部分を構成する；
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項６】
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器において、前記コントローラを有するものと有しないものがあり、前記有するものの割合は５０％以下であり、有する場合のコントローラはルーティング処理を行わず、自ノードの光無線通信送受信器の制御の他にコントローラを有しないノードの光無線通信送受信器の遠隔制御も行う；
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項７】
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器において、前記光送信器が信号を発信する場合には、前記コントローラは、直前に前記光受信器を不活性にし、所定期間経過後に活性にする；
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項８】
各前記ノードにおける光受信信号の値は、他のノードからの信号を合成した光量を基準値と比較して求められ；
各前記ノードにおける光送信器からの発信信号は、統一された所定の光量で発信される；
請求項１ないし請求項7のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項９】
前記光無線通信送受信器間の通信に多重通信が採用される；
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項１０】
前記光無線通信送受信器間の通信の信号は多値で表現される；
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項１１】
前記コントローラは、計測可能な各前記ノードにおける受光量を、蓄積された異常時のデータと比較して、同一又は類似の場合に障害が発生したと判断する；
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項１２】
各前記ノードにおいて、光送信器は信号送信時に自ノードの識別記号を付し；
前記コントローラは、異常なデータの経路を追跡することにより、障害箇所を求める；
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項１３】
いずれかの前記ノードに設置された光無線通信送受信器が移動可能に構成されている；
請求項１ないし請求項１２に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項１４】
光送信器と光受信器と、前記光受信器が受信した信号を前記光送信器に伝達する光ファイバケーブル又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器であって；
他の複数のノードの光無線通信送受信器に広角度の送信光で同時に送信可能であり、前記他の複数のノードの光無線通信送受信器からの広角度の送信光を同時に受信可能であり；
入力装置が繋がっているノードでは、ルーティング制御をする必要がなく、前記入力装置から入力信号が入力された場合に前記入力信号を前記ネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラを備え、出力装置が繋がっているノードでは、ルーティング制御をする必要がなく、前記光無線通信送受信器から前記出力装置に出力信号を出力する場合に前記ネットワークに係る通信信号を前記出力信号にフォーマット変換するコントローラを備え、入力装置又は出力装置が繋がっていないノードでは、ルーティング制御をするためのコントローラを有さない；
光無線通信送受信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光無線メッシュネットワーク通信システムに関する。詳しくは、１：ｎ（ｎは２以上の正整数、以下、明細書において同じ）の光無線通信を可能にする光無線メッシュネットワーク通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを使用する有線光ネットワークは現在の光通信に欠かせない技術ではあるが、それでも光ケーブルを敷設困難な箇所がある。例えば、船舶間の通信、大通りを挟んだビル間の通信、ケーブル配線が困難な狭い地下空間、高放射能の空間等である。他方、ＬＥＤ光源の出現により、数１０ｋＨｚの変調が可能になり、可視光通信の研究・開発が進展した。ＬＥＤでは光が発散するので、遠距離通信には向かないが、直線光が届く範囲では障害物で遮断されない限り通信が可能である。そこで、光ケーブルを敷設困難な箇所にはＬＥＤ等を用いた光無線通信ネットワークの構築が望まれる。
【０００３】
光無線メッシュネットワークに関しては、メッシュの節にノードを設け、ノードに設置された端末間で１：１の通信を行う例が開示されている（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】浅原誠之達、「メッシュ型ネットワークトポロジーを用いた室内光無線通信システムに関する検討」、電子情報通信学会総合大会、２００６年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献に記載のメッシュネットワークを含め従来の光通信ネットワークでは、レーザ（ＬＤ）を用いる２端末間の１：１の通信が用いられてきた。ところで、広角の発光を行うＬＥＤ光源では、複数の端末間で通信を行う１：ｎの通信が可能である。また、従来はコントローラで通信ルートの制御を行ってきたが、コントローラ付きノードを従属接続すると、光信号の遅延が大きく、光損失も大きいため、数個のノードまでしか光伝送できなかった。コントローラを無くすことにより、光信号の遅延を小さく、光損失も小さくできるので、光無線メッシュネットワークの伝送特性の向上が見込まれる。また、１：ｎの通信では、迂回路を増やして、リンクの迂回をより確実にできる。
【０００６】
本発明は、光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供することを目的とする。また、光無線メッシュネットワークの伝送特性を向上すること、リンクの迂回をより確実にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１は、例えば図１に示すように、
光送信器Ｔｉ（ｉは正整数）と光受信器Ｒｉと、光受信器Ｒｉが受信した信号を光送信器Ｔｉに伝達する光ファイバケーブル又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器Ｓｉを各ノードに備え、
ｎ＋１個のノードＮｉをネットワークで接続する光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１であって、
各ノードＮｉにおける光無線通信送受信器Ｓｉは、通信相手のノードＮｊ（ｊは正整数、ｊ≠ｉ）が、（１）光通信が可能な所定の直線距離以内にあり、（２）途中に光を遮断又は吸収する障害物が存在しない、（３）光送信器Ｔｉと光受信器Ｒｉのいずれも活性であるという条件では、通信相手のノードＮｊの光無線通信送受信器Ｓｊと通信可能であり、
各ノードＮｉにおける光無線通信送受信器Ｓｉは、自ノードＮｉ及び他のｎ個のノードＮｊの全てが、（１）ないし（３）の条件を満たす場合には、他のｎ個のノードＮｊの３／５以上の光無線通信送受信器Ｓｉに広角度の送信光で同時に送信可能であり、他のＮ個のノードＮｊの３／５以上の光無線通信送受信器Ｓｊから前記広角度の送信光を同時に受信可能であり；
各ノードＮｉにおいて、光無線通信送受信器Ｓｉは、入力装置１２が繋がっているノードでは入力装置１２から入力信号が入力された場合に入力信号をネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラＣｉを備え、出力装置１３が繋がっているノードでは光無線通信送受信器Ｓｉから出力装置１３に通信信号を出力する場合にネットワークに係る通信信号を出力信号にフォーマット変換するコントローラＣｉを備える。
【０００８】
ここにおいて、ネットワークは図１のような六角形に限られず、多角形であれば下限は三角形（ｎ＝２）から可能であり、上限は３２角形（ｎ＝３１）ぐらいであっても良い。また、実世界に適用すると、図１のような正六角形のノードの配置を実現することは困難である。特に全ノードにおいて光送信器の発光角度、光受信器の受光角度を統一することは困難である。例えば１２０度の場合、マージンを入れて、好ましくは１２０±３０度、より好ましくは１２０±２０度である。そして、１２０度という場合も、上記マージン内では実用的に送受信可能とみなすものとする。距離は好ましくは目標距離±３０％、より好ましくは目標距離±２０％である。以下の態様においても同様である。また、ノードＮｊの３／５以上としたのは、ノードの全てが好ましいのであるが、途中に光を遮断又は吸収する障害物が存在するときに、これを避けてネットワーク構成する場合があるからである。また、入力装置や出力装置には端末に限られず、Ｗｉ−Ｆｉ、携帯基地局，イーサネット（登録商標）との間のインターフェイスも含まれるものとする。また、本明細書において入出力装置１２＆１３というときは、入力装置１２、出力装置１３、入力装置と出力装置の両方の機能を備える装置のいずれも含むものとする。
【０００９】
このように構成すると、広角の発光を行うＬＥＤ光源を用いるので、光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供できる。有機ＥＬ光源を用いても良い。また、レーザ光源を例えば拡散媒体と組み合わせて広角度で発光させても良い。また、コントローラのルーティング制御を除いたので、光無線メッシュネットワークの伝送特性を向上することができる。また、従来よりも迂回経路を増やしたので、リンクの迂回をより確実にすることができる。また、光の広がりを生かしたネットワークを構築できる。
【００１０】
本発明の第２の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ２は、例えば図８及び図２に示すように、
光送信器Ｔｉと光受信器Ｒｉと、光受信器Ｒｉ器が受信した信号を光送信器Ｔｉに伝達する光ファイバケーブル又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器Ｓｉを各ノードＮｉに備え、
三角形、四角形又は六角形の網目構造又は角数の異なる多角形が混ざり合った網目構造のネットワークからなる光無線メッシュネットワーク通信システムＡ２であって、
各ノードＮｉは網の節に設けられ、通信相手のノードＮｊが複数の隣接する節に設けられたノードであり、
各ノードＮｉにおける光無線通信送受信器Ｓｉは、通信相手のノードＮｊが、（１）光通信が可能な所定の直線距離以内にあり、（２）途中に光を遮断又は吸収する障害物が存在しない、（３）光送信器Ｔｉ，Ｔｊと光受信器Ｒｉ，Ｒｊのいずれも活性であるという条件では、通信相手のノードＮｊの光無線通信送受信器Ｓｊと通信可能であり、
各ノードＮｉにおける光無線通信送受信器Ｓｉは、自ノード及びｎ個の隣接ノードＮｊの全てが、（１）ないし（３）の条件を満たす場合には、他のｎ個の隣接ノードＮｊの３／５以上の光無線通信送受信器Ｓｊに広角度の送信光で同時に送信可能であり、他のｎ個の隣接ノードＮｊの３／５以上の光無線通信送受信器Ｓｊから広角度の送信光を同時に受信可能であり、
各ノードＮｉにおいて、光無線通信送受信器Ｓｉは、入力装置１２が繋がっているノードでは入力装置１２から入力信号が入力された場合に入力信号をネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラを備え、出力装置１３が繋がっているノードでは光無線通信送受信器Ｓｉから出力装置１３に出力信号を出力する場合にネットワークに係る通信信号を出力信号にフォーマット変換するコントローラＣｉを備える。
【００１１】
ここにおいて、ネットワークは図８のような三角形網に限られない。また、実世界に適用すると、図８のような正三角形網のノードの配置を実現することは困難である。第１の態様と同様に角度及び距離にマージンが適用される。また、三角形、四角形、六角形の網目の形状は、同一形状に限られず、多様な形状が混じり合っても良い。また、角数の異なる多角形が混ざり合った網目構造は、例えば三角形、四角形、六角形の網目が混じり合っても良く、さらに角数の大きい網目が混じり合っても良い。通信経路は網目に添うが、光は広がるので実際にはＮ１→Ｎ３、Ｎ１→Ｎ５の経路でも光は到達し得る。かかる場合には、光送信器又は光受信器でその方向の光をマスクで遮断する、実際に光が来ても光量が少ないのでノイズとしてカット処理をする等により対処しても良い。
【００１２】
このように構成すると、広角の発光を行うＬＥＤ光源を用いるので、光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供できる。有機ＥＬ光源を用いても良い。また、レーザ（ＬＤ）光源を例えば拡散媒体と組み合わせて広角度で発光させても良い。また、コントローラの通信ルート制御を除いたので、光無線メッシュネットワークの伝送特性を向上することができる。また、従来より迂回経路を増やせるので、リンクの迂回をより確実にすることができる。また、三角形、四角形又は六角形の網目構造を用いるので、無限に広がるネットワークを構築できる。
【００１３】
本発明の第３の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ７は、例えば図１５に示すように、第１の態様又は第２に態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムを一部に含む広域の光無線メッシュネットワーク通信システムである。
【００１４】
ここにおいて、第１の態様、第２の態様のネットワークを連結する場合、少なくとも２本の架け橋の経路を作れば、迂回路を確保できる。
このように構成すると、ネットワークを無限に広げることが可能になる。
【００１５】
本発明の第４の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１は、第１ないし第３のいずれかの態様において、光受信器Ｒｉとして、フォトダイオード（以下本特許請求の範囲において「ＰＤ」ともいう）と、このＰＤに対して電流の流れ方向下流側に接続した抵抗とキャパシタとを有し、受光波長のピークが環境光の波長よりも短い波長に設定されるとともに、入射する光子単位のエネルギーに反応して増倍機能を発揮し、１つの光子が入射してその増倍機能が回復するまでの間は次の光子を受け付けない機能を有し、ＰＤの端子間に電圧が印加されると、ＰＤ内の自由キャリアが活性化される、このような状態でＰＤに光子が入射すると、ＰＤ内で電子が増倍され、その増倍された電子による電流が出力され、この電流のうち、前記キャパシタを通過した光子の加速度的なゆらぎに対応した交流成分の電流を信号として取り出すことができる素子を有する光子検出受信器を使用する。
このように構成すると、光子検出受信器を使用するので、高速の光無線通信が可能になる。
【００１６】
本発明の第５の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１は、第１ないし第４のいずれかの態様において、例えば図９に示すように、光送信器Ｔｉの発信方向の角度の範囲及び光受信器Ｒｉの受信方向の角度の範囲は広角であり、発信方向の角度内に、他のｎ個のノードＮｊが入らないときには、複数個の光送信器Ｔｉを組み合わせて、光無線通信送受信器Ｓｉの発信部分を構成し、受信方向の角度内に、他のｎ個のノードＮｊが入らないときには、複数個の光受信器Ｒｉを組み合わせて、光無線通信送受信器Ｓｉの受信部分を構成する。
【００１７】
ここにおいて、１つのノードにおいて複数の光送信器、光受信器を組み合わせて光無線通信送受信器Ｓｉを構成する。明細書には３組、４組の光送信器、光受信器を組み合わせる例を記載したが、２組でもよく、５組以上でも良い。
このように構成すると、広い発光角、受光角をカバーできる。
【００１８】
本発明の第６の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１は、第１ないし第５のいずれかの態様において、例えば図１に示すように、各前記ノードＮｉにおける光無線通信送受信器Ｓｉにおいて、コントローラＣｉを有するものと有しないものがあり、有するものの割合は５０％以下であり、有する場合のコントローラＣｉはルーティング処理を行わず、自ノードの光無線通信送受信器の制御の他にコントローラを有しないノードの光無線通信送受信器Ｓｉの遠隔制御も行う。
【００１９】
ここにおいて、有するものの割合は５０％以下としたが、３０％以下がより好ましく、２０％以下がさらに好ましい。
このように構成すると、コントローラＣｉはルーティング処理を行わないので、当該ノードにおける処理時間を短くでき、光無線メッシュネットワークの伝送特性の向上が見込まれる。
【００２０】
本発明の第７の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１は、第１ないし第６のいずれかの態様において、例えば図１に示すように、各ノードＮｉにおける光無線通信送受信器Ｓｉにおいて、光送信器Ｔｉが信号を発信する場合には、コントローラＣｉは、直前に光受信器Ｒｉを不活性にし、所定期間経過後に活性にする。
【００２１】
ここにおいて、コントローラは自ノードのコントローラでもよく。自ノードにコントローラが無い場合は、他ノードのコントローラにより遠隔制御されても良い。
このように構成すると、２ノード間で往復して入力する信号や、多数のノードを迂回して入力する信号を遮断でき、通信の輻輳を阻止できる。
【００２２】
本発明の第８の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１（図１参照）は、第１ないし第７のいずれかの態様において、各ノードＮｉにおける光受信信号の値は、他のノードＮｊからの信号を合成した光量を基準値と比較して求められ、各ノードＮｉにおける光送信器Ｔｉからの発信信号は、統一された所定の光量で発信される。
【００２３】
ここにおいて、基準値は例えば過去の蓄積データに基づいて定められる。また、統一された所定の光量は状況に応じて複数あっても良い。所定の光量は少なくとも全ての相手方ノードに届くように定められる。
このように構成すると、光送信器は統一された所定の光量で発信されるので、ノード経由による信号の減衰を抑制できる。
【００２４】
本発明の第９の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムは、第１ないし第8のいずれかの態様において、光無線通信送受信器Ｓｉ（図２参照）間の通信に多重通信が採用される。
【００２５】
ここにおいて、例えば、多重通信は、複数の光無線通信送受信器Ｓｉによる時分割多重方式と周波数（波長）多重方式を組み合わせて行われる。
このように構成すると、多重化を利用すれば、並列に信号を送信でき、伝送時間を短縮できる。
【００２６】
本発明の第１０の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムは、第１ないし第９のいずれかの態様において、光無線通信送受信器Ｓｉ間の通信の信号は多値で表現される。
【００２７】
ここにおいて、多値通信の方式として、例えば、ＤＰＳＫ、ＤＱＰＳＫ、コヒーレントＱＡＭ、ＯＦＤＭ、ＷａｖｅｌｅｔＯＦＤＭ、ＰＰＭ等を適用できる。
このように構成すると、多値通信を行うと１光パルスで複数ビットの信号を送信できるので、伝送時間を大いに短縮できる。
【００２８】
本発明の第１１の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１（図１参照）は、第１ないし第１０のいずれかの態様において、例えば図１に示すように、コントローラＣｉは、計測可能な各ノードＮｉにおける受信光量を、蓄積された異常時のデータと比較して、同一又は類似の場合に障害が発生したと判断する。
【００２９】
ここにおいて、異常時のデータはコントローラに付属の記憶装置に蓄積しても良く、コントローラ全体を管理する自動構成システムの記憶装置に蓄積しても良い。また、類似とは、２値、多値の場合を含め、例えば１つ上又は１つ下の値に比して４：６以内の近い場合をいう。３：７以内の近い場合がより好ましい。
このように構成すると、障害の発生を判断できるので、例えば障害の経路の光受信器・光送信器を不活性にすることで対処することができる。
【００３０】
本発明の第１２の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１は、第１ないし第１１のいずれかの態様において、コントローラＣｉ（図２参照）は、異常なデータの経路を追跡することにより、障害箇所を求める。
【００３１】
ここにおいて、例えばコントローラが付されたノードにおいて、正常な場合及び各種障害が在る場合の各コントローラが付されたノードの光量を記録しておき、障害が生じた場合に、各コントローラが付されたノードの光量データを記録されたデータと比較することにより、障害箇所を特定する。
このように構成すると、障害箇所を把握できるので、例えば発光部品の交換等修復に結びつけられる。
【００３２】
本発明の第１３の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ８〜Ａ１０は、第１ないし第１２のいずれかの態様において、例えば図１６Ａに示すように、いずれかのノードＮｉに設置された光無線通信送受信器Ｓｉ（図２参照）が移動可能に構成されている。
このように構成すると、移動可能な光通信送受信装置を有するネットワークにおいても、１：ｎの通信が可能なネットワークを提供できる。また、光無線メッシュネットワークの伝送特性を向上すること、リンクの迂回をより確実にすることができる。
【００３３】
本発明の第１４の態様に係る光無線通信送受信器Ｓｉは、例えば図２に示すように、光送信器Ｔｉと光受信器Ｒｉと、光受信器Ｒｉが受信した信号を光送信器Ｔｉに伝達する光ファイバケーブル又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器Ｓｉであって、
他の複数のノードＮｉの光無線通信送受信器Ｓｉに広角度の送信光で同時に送信可能であり、他の複数のノードＮｉの光無線通信送受信器Ｓｉからの広角度の送信光を同時に受信可能であり、
入力装置１２（図８参照）が繋がっているノードＮｉでは、ルーティング制御をする必要がなく、入力装置１２から入力信号が入力された場合に入力信号をネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラＣｉを備え、出力装置１３（図８参照）が繋がっているノードＮｉでは、ルーティング制御をする必要がなく、光無線通信送受信器Ｓｉから出力装置１３に出力信号を出力する場合にネットワークに係る通信信号を出力信号にフォーマット変換するコントローラＣｉを備え、入力装置１２又は出力装置１３が繋がっていないノードでは、ルーティング制御をするためのコントローラを有さない。
【００３４】
ここにおいて、各ノードにおいて、ルーティング制御をする必要がないのは、送信光及び受信光が高角度で１：ｎの通信を行うからである。これにより、各ノードにおけるコントローラＣｉの負荷が大いに軽減され、処理速度が高速化される。例えば０．２ｍｓの処理を５ｎｓに短縮できる。
このように構成すると、コントローラがルーティング処理をする必要がなくなり、各ノードでの処理時間が短縮されて、光無線メッシュネットワークの伝送特性を大いに向上できる。本発明に係る光無線通信送受信器の大きな効果である。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供できる。また、光無線メッシュネットワークの伝送特性を向上すること、リンクの迂回をより確実にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施例１に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１の構成例を示す図である。
【図２】実施例１に係る光無線通信送受信器の構成例を示す図である。
【図３】複数の受光素子を並列に接続した受光回路の例を示す図である。
【図４】キャパシタを流れた電流に基づく電圧信号のパルス形状波形の立ち上がり立下り時間の例を示す図である。
【図５Ａ】入出力ノードにおけるコントローラを有する光無線通信送受信器の構成例を示す図である。
【図５Ｂ】入出力ノード以外のコントローラ無しの光無線通信送受信器の構成例を示す図である。
【図６】光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１における健全な状態のネットワークの通信のフローチャートの例を示す図である。
【図７Ａ】通信経路に障害が在る例を示す図である。
【図７Ｂ】ノードに障害が在る例を示す図である。
【図８】実施例２に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ２の構成例を示す図である。
【図９】広角度で光信号を送受信できる光無線通信送受信器の構造の第１の例を示す図である。
【図１０】実施例３に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１の構成例を示す図である。
【図１１】広角度で光信号を送受信できる光無線通信送受信器の構造の第２の例を示す図である。
【図１２】実施例４に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ４の構成例を示す図である。
【図１３】実施例５に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ５の構成例を示す図である。
【図１４】実施例６に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ６の構成例を示す図である。
【図１５】実施例７に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ７の構成例を示す図である。
【図１６Ａ】実施例８に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ８の構成例を示す図である。
【図１６Ｂ】実施例８に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ９の構成例を示す図である。
【図１６Ｃ】実施例８に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１０の構成例を示す図である。
【図１７】端末１６Ａから端末１６Ｂに画像データを送信する通信システムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。
【実施例１】
【００３８】
本実施例では、光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１がｎ＋１個のノードで構成され、各ノードに光無線通信送受信器が設けられ、任意のノードの光無線通信送受信器は他の全ての（ｎ個の）ノードの光無線通信送受信器と通信可能である例について説明する。代表例として六角形のネットワーク（ノード数６、通信相手ノード数ｎ＝５）の例について説明する。
【００３９】
図１に、本実施例に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１のネットワーク構成の例を示す。ネットワークは六角形であり、ノードは六角形の各頂点に配置される。各ノードＮｉ（ｉ＝１〜６）には光無線通信送受信器Ｓｉが配置されている。光無線通信送受信器Ｓｉは、光受信器Ｒｉ、送信器Ｔｉを有する。入出力装置１２＆１３（入力装置１２又は出力装置１３のいずれかがある場合を含む）がある、他のネットワークとの接続部となるノードＮｉでは、光無線通信送受信器ＳｉはさらにコントローラＣｉとインターフェイスＩｉを有する。ここでは、ノードＮ１，Ｎ３，Ｎ５に入出力装置１２＆１３とコントローラが配置され、他のネットワークに接続されるものとする。なお、入出力装置１２＆１３がなく（ここでは入力装置１２又は出力装置１３のいずれもない場合）、他のネットワークとの接続部とならないノードにも予備のコントローラを配置しても良い。
【００４０】
通信には光を使用する。ここでは、主として可視光通信を扱うが、可視光以外の紫外光、近紫外光、赤外光、近赤外光等の帯域幅のある光を用いても良い。送信器Ｔｉは発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）等の可視光を発光する発光素子を有する。また、レーザ光源を例えば拡散媒体と組み合わせて広角度で発光させても良い。現時点では、ＬＥＤが実用レベルと考えるが、例えば印加電圧約３５Ｖで、約１，８５０万Ｃｄ／ｍ２の高輝度、有機ＥＬ素子が開発され（白井汪芳他、「超高輝度有機ＥＬの開発」、長野・上田地域知的クラスター創成事業成果第１４号、２００６年２月１６日発表、参照）、高速変調が可能なため、将来の高速大容量通信への適用が期待されている。
【００４１】
送信器Ｔｉからの光の送信方向は、広角θ（例えば１２０度）であり、他の全てのノードの方向を含む。したがって、他の全てのノードの光受信器Ｒｉで受信可能である。光受信器Ｒｉはフォトダイオード等の受光素子を有する。好ましくは、アバランシェフォトダイオード（以下「ＡＰＤ」ともいう）とその電流の流れ方向下流側に接続した抵抗ＲとキャパシタＣとで受光素子を構成し、ＡＰＤは受光波長のピークが環境光より短い波長に設定され、ＡＰＤを入射光子のエネルギーに対して増倍率が一定となるリニアモードで動作させる（特願２０１８−１０５１６５（未公開）参照）。
光の受信方向は、広角θ（例えば１２０度）であり、他の全てのノードの方向を含む。従って、他の全てのノードの光送信器Ｔｉからの光を受信可能である。隣接ノード間距離（ここでは六角形の一辺の距離）は、例えば２０ｍである。可視光通信は、主として近距離の通信に用いられるが、視界の届く距離、例えば１ｋｍで可能である。
【００４２】
図２に、本実施例に係る光無線通信送受信器の構成例を示す。光受信器Ｒｉは例えば３立方ｃｍ〜１０立方ｃｍの不透明なプラスチック製の筐体１０Ｒに収納され、光送信器Ｔｉは例えば３立方ｃｍ〜１０立方ｃｍの不透明なプラスチック製の筐体１０Ｔに収納される。発光素子、受光素子はそれぞれ、筐体１０Ｔ，１０Ｒから外に突出した円筒形の光学部品１１Ｔ，１１Ｒ内に組み込まれている。光学部品１１Ｔ，１１Ｒは外側に光を発光・受光する開口部を有し、その受光角θ、発光角θは広角で例えば１２０度である。筐体１０Ｔ、筐体１０Ｒは発光方向と受光方向が一致するように横並びに合体され、一体的な筐体１０として構成される。この場合、筐体１０Ｔ、筐体１０Ｒ間の境界壁は全部又は一部が取り除かれても良い。また、いずれかのノードにおいて、光送信器が送信する相手のノードと光受信器が受信する相手のノードとが異なる場合も生じ得るので、光送信器の発光方向と光受信器の受光方向を一致させなくても良く、筐体１０Ｔと筐体１０Ｒとを分離して構成しても良い。
【００４３】
ところで、光受信器Ｒｉ（ｉは正整数）として、特願２０１８−１０５１６５号に記載の受光装置が好適である。すなわち、受光素子は、フォトダイオード（以下「ＰＤ」ともいう）と、このＰＤに対して電流の流れ方向下流側に接続した抵抗ＲとキャパシタＣとを有する。上記ＰＤは、受光波長のピークが環境光の波長よりも短い波長に設定されるとともに、入射する光子単位のエネルギーに反応して増倍機能を発揮する。しかも、１つの光子が入射してその増倍機能が回復するまでの間は次の光子を受け付けない機能を有している。ＰＤの端子間に電圧が印加されると、ＰＤ内の自由キャリアが活性化される。このような状態でＰＤに光子が入射すると、ＰＤ内で電子が増倍され、その増倍された電子による電流が出力される。この電流のうち、上記キャパシタを通過した光子の加速度的なゆらぎに対応した交流成分の電流を信号として取り出すことができる。このような光受信器を光子検出受信器といい、本発明の光受信器Ｒｉとして光子検出受信器を使用すると好適である。
【００４４】
図３に、複数の受光素子を並列に接続した受光回路の例を示す。受光回路は、複数の受光素子ｅ１をマトリックスアレイ状に配置している。受光素子ｅ１は、ＡＰＤと、このＡＰＤに対して電流の流れ方向下流側に接続した抵抗ＲとキャパシタＣとを有する。ＡＰＤの両側に端子３，４が設けられ、端子３，４間に電圧を印加して、受光素子ｅ１をリニアモードで動作させる。端子３は各ＡＰＤのｎ領域に接続され、端子４は各ＡＰＤのｐ領域にそれぞれ個別の抵抗Ｒを介して接続される。各キャパシタＣは同一の出力端子５に接続される。各ＡＰＤがリニアモードで動作するように端子３，４間に電圧を印加すると、光子を受け付けたＡＰＤ２のマトリックスアレイから出力される電流の合計が、電流信号となり端子５から出力される。
【００４５】
受光素子としてＡＰＤを用いるのが好適であるが、受光波長のピークが環境光の波長よりも短い波長に設定され、入射する光子単位のエネルギーに反応するとともに、１つの光子が入射してその増倍機能が回復するまで次の光子を受け付けない機能を有していれば、ＰＤの種類は限定されない。受光素子を構成するＡＰＤは、複数の光子が入射した場合でも、１つの光子だけ受け付けアバランシェ降伏を起こして電流を出力するとともに、その電流がゼロになって増倍機能が１００％回復するまで次に光子を受け付けない特性を持っている。しかも、その受光波長のピークが４０５〜４７０ｎｍに設定されている。このように受光した受光素子は、その端子間にＡＰＤ降伏電圧以上の逆バイアス電圧を印加したガイガーモードで、波長３５０〜４７０ｎｍの光子がＡＰＤに入射すると、ＡＰＤ固有の飽和出力である大きな電流が出力される。このようなガイガーモードでは、光子が入射したとき、ガイガー放電により大きな電流が出力されるが、ひとたびガイガー放電が始まると、ＡＰＤ内部の電界がなくなるまで電流が出力され続ける。このように電流が出力されてそれが０になるまでの間、ＡＰＤは次の電子を受け付けない。
【００４６】
このような特性を持つＡＰＤをガイガーモードで使用すれば大きな電流が出力される。しかし、この大きな電流がゼロになるまで増倍機能が回復しないので、増倍機能が１００％回復するまで時間がかかってしまうことから、数百ＭＨｚ以上の高速通信ができないことが問題であった。しかも、ＡＰＤ２の下流にはＡＰＤ防護用の大電流対策としてクエンチング抵抗Ｒを設けているので、その抵抗分だけパルス形状の電流波形の立下り時間が長くなる。パルス形状の電流波形の立下り時間が長くなれば、ＡＰＤの増倍機能が１００％回復するまでの時間がさらに長くなる。例えば２５０ｎｓに達する。この時間が長くなれば、数百ＭＨｚの応答性を必要とする大容量通信ができなくなる。周波数２００〜５００ＭＨｚの大容量通信では、光子数をカウントするガイガー計測の場合に比して、光子の入射速度が比較にならないほど速くなければならない。したがって、ＡＰＤをガイガーモードで動作させていては、数百ＭＨｚ以上の大容量通信ができなくなる。
【００４７】
図４に、キャパシタＣを流れた電流に基づく電圧信号のパルス形状波形の立ち上がり立下り時間の例を示す。ところで本発明者は、ＰＤやＡＰＤ２から出力される電流は原則直流であるが、その電流には光子の加速度的なゆらぎに対応した交流成分はあるものと推察した。そして、図３において、上記ＰＤやＡＰＤ２から出力された電流の直流成分は抵抗Ｒで消費され、光子の加速度的な揺らぎに対応した交流成分がキャパシタＣに流れ、このキャパシタＣを流れる電流を端子５から電気信号として取り出すことができた。そして、キャパシタＣの容量を小さくすればするほど、時定数を小さくできるので、信号の立ち上がり立下り時間を短くできる。図４では、立ち上がり立下り時間合わせて約５ｎｓが得られた。
【００４８】
さらに、一対の端子３，４間には、ガイガーモードの逆バイアス電圧よりも小さい範囲のリニアモードの逆バイアス電圧が印加され、ＰＤやＡＰＤ２が、入射光子１個の入力エネルギーに対して電子の増倍率が一定となるリニアモードで動作するものである。例えば、ＰＤとしてＡＰＤ２を用いたとしても、ガイガーモードでなく、リニアモードで動作させて、大容量通信に対応できるようにしている。信号波形の立ち上がり立下り時間を短くできるので、図４に示すようにキャパシタＣから取り出せる信号のパルス波形が急峻になり、応答速度が速くなるため数百ＭＨｚ以上の大容量通信が可能になる。
【００４９】
また、受光波長もピークが環境光の波長より短いので、光子１個のエネルギーが大きな電気信号と、光子１個のエネルギーが小さい環境光に基づくノイズとを区別できる。さらに、４０５〜４７０ｎｍの光には、近紫外光から青色の光が含まれる。青色系の光は光子のエネルギーが大きいので、より環境光から区別しやすい。また、受光素子をアレイ状に配列して受光面にすると、受光素子を多くすれば大きな出力信号を得られる。また、抵抗及びキャパシタを受光面の裏側に設けると受光面の開口率を大きくでき、受光効率を向上できる。また、リニアモードの逆バイアス電圧はガイガーモードより小さいので、ＡＰＤ固有の飽和出力である大電流が出力されることはない。
【００５０】
図５Ａ及び図５Ｂに光無線通信送受信器の構成例を示す。図５Ａに入出力ノード（入力装置１２又は出力装置１３を有するノード）におけるコントローラを有する光無線通信送受信器の構成例を、図５Ｂに入出力ノード以外のノードにおけるコントローラを有する光無線通信送受信器の構成例を示す。
光無線通信送受信器Ｓｉは、光受信器Ｒｉと光送信器Ｔｉとを組み合わせて構成される。その他に、光受信器駆動回路Ｄｉ２と光送信器駆動回路Ｄｉ１、ケーブル（前記光受信器が受信した信号を前記光送信器に伝達する光ファイバケーブル又は同軸ケーブル）Ｃａ１〜Ｃａ３を有する。また、図５Ａに示すように、入出力ノードでは光受信器Ｒｉ及び光送信器Ｔｉを制御する。またインターフェイスＩｉを介して、ネットワークに係る通信信号を入力信号及び／又は出力信号に変換するコントローラＣｉを備える。かかるコントローラＣｉではルーティング処理をしない。また、図５Ｂに示すように、入出力ノード以外のノードでは、コントローラは不要である。つまり、広角の光を送信できる光送信器及び広角の光を受信できる光受信器を使用するので、ルーティング処理が不要になる。このため、各ノードにおいて、ルーティング処理に要する時間を節約できる。例えば０．２ｍｓの処理を５ｎｓに短縮できる。
【００５１】
図４に示すような高速の立ち上がり、立下りが可能な光受信器Ｒｉと組み合わせて用いる光送信器Ｔｉとしては、高速応答可能な光送信器Ｔｉが望まれる。１〜１０ｎｓ（１００ＭＨｚ〜１ＧＨｚ）の応答特性を有するものが望ましく、例えば有機ＥＬでは１００ＭＨｚ〜１ＧＨｚの応答が期待される。また、レーザ光源に拡散媒体を組み合わせて広角の送信光を形成できるが、レーザ光も１〜１０ＧＨｚの応答を期待される。
【００５２】
図５Ａを参照して、例えば、光受信器Ｒｉで受光され、光電変換された信号はＡ／Ｄ変換される。出力ノードにおいては、信号はインターフェイスＩｉに送られ、コントローラＣｉで復調、フォーマット変換されて出力装置１３で出力される。また、中継ノードにおいては（入出力ノードにおいて中継のみを行う場合も同様である）、Ａ／Ｄ変換された信号は、例えば光ファイバケーブル又は同軸ケーブルＣａ１で光送信器Ｔｉに送られ、Ｄ／Ａ変換され、発光素子を駆動し発光させる。また、入力ノードにおいては、入力装置１２から入力されコントローラＣｉで信号変換、変調された信号は、光ファイバケーブル又は同軸ケーブルＣａ１で光送信器Ｔｉに送られ、発光素子を駆動し発光させる。このように、入出力ノードではコントローラＣｉが配置されてフォーマット変換等を行うが、中継ノードにはコントローラが配置されておらず、あってもコントローラのルーティング処理がないので、ノードでの遅延はせいぜい０．２ｎｓ程度であり、ネットワーク全体での処理は高速である。
【００５３】
コントローラＣｉは、例えば４０ｍｍ角の半導体基板に構成され、筐体１０Ｒ，１０Ｔのいずれか一方の底面（筐体の内側）に設置される。コントローラＣｉは光受信器Ｒｉ及び光送信器Ｔｉと電気コードで接続され、光受信器Ｒｉ及び光送信器Ｔｉを制御する。また、入出力装置１２＆１３又は他のネットワークとの接続部においてインターフェイスＩｉに接続され、入力装置１２又は他のネットワークからの入力信号を光通信信号に変換し、また、光通信信号を出力装置１３又は他のネットワークへの出力信号に変換する。また、光受信器Ｒ１で複数の他のノードの光送信器からの減衰した光信号を合わせて受信し、光送信器Ｔｉに所定の光量（パワー）の光信号で他のノードの光受信器へと送信させる。また、光受信器Ｒｉ及び光送信器Ｔｉを活性、不活性にする等の制御を行う。所定の光量は例えば設計時に定められる。
【００５４】
入出力ノードでは、入力装置１２からの入力、出力装置１３への出力がなされる他に、イーサネット、Ｗｉ−Ｆｉへの接続により、他のネットワークを介した遠隔操作が可能になる。また、社内ＬＡＮへの接続により、社内のサーバや端末を含むネットワークへの拡張も可能になる。
【００５５】
図６に、本実施例に係る、障害やノイズが入らない健全な状態の光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１における通信のフローチャートの例を示す。まず、ノードＮ１からデータが入力されるものとする（Ｓ０１０）。次に、コントローラＣ１により入力信号が光通信のプロトコルに適合する光通信信号に変換される（Ｓ０１５）。ここで、信号変換のチェックと訂正が行われる場合には、既存のチェック方法と誤り訂正方法が使用される。次に、光送信器Ｔ１で発光素子を発光させる（Ｓ０２０）。所定の光量を発するように、例えば発光素子を電圧印加により発光させる。商用電力がない場所に設置される場合もあるので、他の全てのノードで検出可能な範囲で、バッテリーが長持ちするように、発光量及び印加電圧を定めるのが望ましい。発光された光は広角（例えば１２０度）に広がり、他のノードＮ２〜Ｎ６に向けて送信される（Ｓ０２５）。送信される信号の内容は各ノードについて同一である。次に、各ノードＮ２〜Ｎ６において、光受信器Ｒ２〜Ｒ６で光信号が受信される（Ｓ０３０）。受信される信号の内容も各ノードについて同一である。
【００５６】
次に、光受信器Ｒ２〜Ｒ６で送信元ノードＮ１からの受信を不活性にする（Ｓ０３５）。そして、各ノードＮ２〜Ｎ６において、光受信器Ｒ２〜Ｒ６で受信した信号を光送信器Ｔ２〜Ｔ６に転送する（Ｓ０４０）。転送工程では、まず光受信器での受信信号を光信号から電気信号に変換し、電気信号から送信用の光信号に変換する。そして、光送信器Ｔ２〜Ｔ６で発光素子を発光させ、他のノードの受信器に送信する（Ｓ０４５）。ここで、光受信器Ｒ２〜Ｒ６で送信元のノードＮ１からの受信を不活性にするのは、例えばノードＮ２において活性にしておくと、ノードＮ１とノードＮ２間の信号のやり取りが永続し、さらに他のノードを経由してＮ１からＮ２に入ってくる光信号も混入してくるので、輻輳の原因となるからである。すなわち、かかる輻輳を防ぐために不活性にする。その後、ネットワーク内での信号の伝搬において、（Ｓ０３５）〜（Ｓ０４５）を繰り返す。なお、出力ノードでは他ノードへの送信を不活性にする。これも輻輳を防止するためである。
【００５７】
上記を繰り返すことにより、いずれ、目的ノードＮｋ（ｋは正整数）の光受信器Ｒｋ（ｋは正整数）で光信号を受信する（Ｓ０５０）。ここで、入力ノードをＮ１，目的ノード（出力ノード）ＮｋをＮ３と仮定すると、Ｎ１→Ｎ３の光通信経路は、Ｎ１→Ｎ３の他に、Ｎ１→Ｎ２→Ｎ３、Ｎ１→Ｎ４→Ｎ３、Ｎ１→Ｎ５→Ｎ３、Ｎ１→Ｎ６→Ｎ３、Ｎ１→Ｎ２→Ｎ４→Ｎ３（又はＮ１→Ｎ４→Ｎ２→Ｎ３）、Ｎ１→Ｎ２→Ｎ５→Ｎ３（又はＮ１→Ｎ５→Ｎ２→Ｎ３）、Ｎ１→Ｎ２→Ｎ６→Ｎ３（又はＮ１→Ｎ６→Ｎ２→Ｎ３）、Ｎ１→Ｎ４→Ｎ５→Ｎ３（又はＮ１→Ｎ５→Ｎ４→Ｎ３）、Ｎ１→Ｎ４→Ｎ６→Ｎ３（又はＮ１→Ｎ６→Ｎ４→Ｎ３）、Ｎ１→Ｎ５→Ｎ６→Ｎ３（又はＮ１→Ｎ６→Ｎ５→Ｎ３）等がある。これらの経路を経て光信号が目的ノードＮｋの光受信器Ｒｋに到達する。目的ノードＮｋにおいて、光受信器Ｒｋは他の全てのノードの光送信器から送信された光を受光する。受光信号のチェックについては後述する。目的ノードにおいて、受信信号を光信号から出力信号に変換される（Ｓ０５５）。ここで、信号変換のチェックと訂正が行われる場合には、既存のチェック方法と誤り訂正方法が使用される。そして、出力装置にデータが出力される（Ｓ０６０）。
【００５８】
従来の光無線通信では、格子ネットワークにおいて、送信ノードから受信ノードへの通信は１つのノードから他の１ノードへの１：１の通信に限られていた。本実施例においては、１送信ノードから複数の他のノードへの送信がなされ、複数の他のノードで受信されている。また、複数のノードから１つの受信ノードへの送信がなされ、１つのノードの光受信器で受信されている。すなわち、１：ｎの通信が行われる。
【００５９】
かかる１:ｎ通信により、次の効果（ａ）、（ｂ）が得られる。
（ａ）多ルートの通信経路を形成できるので、通信経路の途中に障害物が在る場合でも、迂回路を介して目的ノードに光信号を送信できる。
（ｂ）従来の光無線通信では、各ノードの中継にホッピング方式が採用されていた。ところで、ホッピング方式では、各ノードにおいて、ルーティング制御等の処理時間に約０．２ｍｓ要し、例えば５つのノードを経由すると１ｍｓの遅延を生じる。これに対して、本実施例の光通信ではコントローラ処理でルーティン処理を行わないので、５ｎｓで送信可能である。各ノードにおいて、ルーティング制御をする必要がないのは、送信光及び受信光が高角度で１：ｎの通信を行うからである。これにより、各ノードにおけるコントローラＣｉの負荷が大いに軽減され、処理速度が高速化される。さらに、従来のホッピング方式では光量の減衰が見られ、例えば５つのノードを経由すると通信不可能になり、通信の到達距離は数１００ｍ程度となる。これに対して本実施例の光通信では各ノードにおいて、光送信器は所定の光量の光を発光するので、ノードを経由することによる光量の減衰はない。なお、特定のノードとの受信又は送信を禁止する場合には、光受信器Ｒｉ又は光送信器Ｔｉにおいて特定の方向の光を遮断するマスクを設ければよい。
【００６０】
図７Ａ及び図７Ｂに通信経路に障害がある場合の例を示す。図７Ａは通信経路に障害が在る例、図７Ｂはノードに障害が在る例を示す。すなわち、図７Ａ及び図７Ｂを用いて、効果（ａ）について説明する。
図７Ａにおいて、経路Ｎ２−Ｎ３間に障害が在る場合、Ｎ２−Ｎ３間の通信は不可能になる。しかしながら、入力ノードをＮ１，目的ノード（出力ノード）ＮｋをＮ３と仮定すると、Ｎ１→Ｎ３の光通信経路は、Ｎ１→Ｎ３の他に、Ｎ１→Ｎ４→Ｎ３、Ｎ１→Ｎ５→Ｎ３、Ｎ１→Ｎ６→Ｎ３、Ｎ１→Ｎ２→Ｎ４→Ｎ３、Ｎ１→Ｎ２→Ｎ５→Ｎ３、Ｎ１→Ｎ２→Ｎ６→Ｎ３（又はＮ１→Ｎ６→Ｎ２→Ｎ３）、Ｎ１→Ｎ４→Ｎ５→Ｎ３（又はＮ１→Ｎ５→Ｎ４→Ｎ３）、Ｎ１→Ｎ４→Ｎ６→Ｎ３（又はＮ１→Ｎ６→Ｎ４→Ｎ３）、Ｎ１→Ｎ５→Ｎ６→Ｎ３（又はＮ１→Ｎ６→Ｎ５→Ｎ３）の経路が可能である。
【００６１】
図７Ｂにおいて、ノードＮ２に障害がある場合、Ｎ２を経由する通信は不可能になる。しかしながら、入力ノードをＮ１，目的ノード（出力ノード）ＮｋをＮ３と仮定すると、Ｎ１→Ｎ３の光通信経路は、Ｎ１→Ｎ３の他に、Ｎ１→Ｎ４→Ｎ３、Ｎ１→Ｎ５→Ｎ３、Ｎ１→Ｎ６→Ｎ３、Ｎ１→Ｎ４→Ｎ５→Ｎ３（又はＮ１→Ｎ５→Ｎ４→Ｎ３）、Ｎ１→Ｎ４→Ｎ６→Ｎ３（又はＮ１→Ｎ６→Ｎ４→Ｎ３）、Ｎ１→Ｎ５→Ｎ６→Ｎ３（又はＮ１→Ｎ６→Ｎ５→Ｎ３）等の経路が可能である。
このように、複数の通信経路が可能であり、迂回通信が可能であることが解る。また、網目構造の隣接ノード以外のＮ１→Ｎ３，Ｎ１→Ｎ５等の通信経路も可能なので、迂回路を増加でき、迂回をより確実にできる。
【００６２】
次に障害箇所を特定するには、ＡＧＣ（オートマテイックゲインコントロール）の手法を適用できる。例えばコントローラが付されたノードにおいて、正常な場合及び各種障害が在る場合の各コントローラが付されたノードの光量をノードアドレス、タイムスタンプ情報と共に記録しておき、障害が生じた場合に、各コントローラが付されたノードの光量データを記録されたデータと比較することにより、障害箇所を特定する。
また、ブロックチェーンの手法も適用可能である。例えば、各ノードからの送信データにノードの識別符号（又は識別番号）を付して送信する。これにより、オリジナルの送信信号と異なるノードが見出されれば、障害発生ノード、不正接続経路、障害発生経路として特定される。
【００６３】
次に受信について、説明する。各ノードの光受信器Ｒｉでは、異なる複数のノード（ｎ個のノード）から送信される光信号を受信する。ここで、ノイズ又は障害により、あるノードからの光信号が他と異なる信号となれば、その信号を受ける光受信器の信号が影響される。かかる場合に、障害と同様に考えれば、ＡＧＣの手法、ブロックチェーンの手法を適用できる。
【００６４】
また、光受信器Ｒｉ，光送信器Ｔｉ及びコントローラＣｉのインピーダンスをマッチング（整合）させることが好ましいが、５０Ωに整合することがＷｉ−Ｆｉや携帯電話の通信網と整合性が良く、損失を少なくできるので好ましい。
【００６５】
以上により、本実施例によれば、光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供することができる。また、光無線メッシュネットワークの伝送特性を向上すること、リンクの迂回をより確実にすることができる。
【実施例２】
【００６６】
本実施例では、ネットワークが三角形の網目構造であり、光通信は隣接ノード間で行われる例について説明する。本実施例に係るネットワークは三角形の網目構造であり、隣接ノード数は３〜６、通信相手数はｎ＝３〜６である。
【００６７】
図８に、本実施例に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ２のネットワーク構成の例を示す。Ｎ１〜Ｎ６は実施例１と同様の位置関係にあり、その中心にノードＮ７が配置されている。Ｎ１に入力装置１２が、Ｎ３に出力装置１３が接続されている。ノードＮ１の光送信器Ｔ１（図1参照）は３つの隣接ノードＮ２，Ｎ６，Ｎ７に光信号を送信する。また、ノードＮ１の光受信器Ｒ１（図1参照）は３つの隣接ノードＮ２，Ｎ６，Ｎ７からの光信号を受信する。ノードＮ２，Ｎ６の光無線通信送受信器Ｓ２，Ｓ６は４つの隣接ノードに光信号を送信し、４つの隣接ノードからの光信号を受信する。ノードＮ３〜Ｎ５、Ｎ７の光無線通信送受信器Ｓ３〜Ｓ５、Ｓ７は６つの隣接ノードに光信号を送信し、６つの隣接ノードからの光信号を受信する。例えば、光無線通信送受信器Ｓ７は、隣接ノードＮ１〜Ｎ６の光無線通信送受信器Ｓ１〜Ｓ６に光信号を送信し、隣接ノードＮ１〜Ｎ６の光無線通信送受信器Ｓ１〜Ｓ６から光信号を受信する。入力装置１２、出力装置１３の作用は実施例１と同様である。
【００６８】
入力ノードをＮ１，目的ノード（出力ノード）ＮｋをＮ３と仮定する。Ｎ２−Ｎ３の経路に障害がある場合、又は、ノードＮ２に障害がある場合でも、Ｎ１→Ｎ７→Ｎ３の経路、Ｎ１→Ｎ７→Ｎ４→Ｎ３等の経路が通信可能なので、迂回通路を利用可能である。
【００６９】
ところで、図８に記載のネットワークでは、ノードＮ２，Ｎ６では、１８０度の広角の光の送信、受信が行われ、ノードＮ３〜Ｎ５，Ｎ７では、３６０度の広角の光の送信、受信が行われる。かかる場合には隣接ノードと通信するためには、１８０度、３６０度方向へ光信号を送信でき、１８０度、３６０度方向から光信号を受信できる光無線通信送受信器の構造が好ましい。
【００７０】
図９に３６０度方向へ光信号を送信でき、３６０度方向から光信号を受信できる光無線通信送受信器の構造の例を示す。三角形の支持体１４の各面に光無線通信送受信器を配置する。光受信器と光送信器を図２の筐体から切り離して支持体１４の各面に並べて配置する。第１の面に光受信器Ｒ７１と光送信器Ｔ７１、第２の面に光受信器Ｒ７２と光送信器Ｔ７２、第３の面に光受信器Ｒ７３と光送信器Ｔ７３を光軸方向を一致させ、並べて配置する。光受信器Ｒ７１と光送信器Ｔ７１で光無線通信送受信器Ｓ７１を，光受信器Ｒ７２と光送信器Ｔ７２で光無線通信送受信器Ｓ７２を，光受信器Ｒ７３と光送信器Ｔ７３で光無線通信送受信器Ｓ７３を構成し、各光受信器Ｒ７１、Ｒ７２，Ｒ７３は受光角度を例えば１２０とし、各光送信器Ｔ７１、Ｔ７２，Ｔ７３は発光角度を例えば１２０とする。これにより、各光無線通信送受信器を三角形の各面に配置することにより、３６０度の全方向での送受信額可能になる。なお、１つのコントローラＣ７が３つの光無線通信送受信器Ｓ７１，Ｓ７２，Ｓ７３に共用に設置される。
【００７１】
図９の実施例では、三角形の支持体１４の３つの面に光無線通信送受信器を配置して、３６０度の広角をカバーしたが、三角形の支持体１４の２つの面に光無線通信送受信器を配置すれば２４０度の広角を実現できるので、ノードＮ２，Ｎ６の光無線通信送受信器Ｓ２，Ｓ６に適用可能である。
【００７２】
以上により、本実施例によれば、実施例１と同様に、光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供することができる。また、光無線メッシュネットワークの伝送特性を向上すること、リンクの迂回をより確実にすることができる。
【実施例３】
【００７３】
本実施例では、ネットワークが四角形の網目構造であり、光通信は四角形の網目構造の隣接ノード間及び対角線上のノード間で行われる例について説明する。（隣接ノード数は２〜４、通信相手数はｎ＝３〜８である。
【００７４】
図１０に、本実施例に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ３のネットワーク構成を示す。四角形の網目の節にノードＮ１１〜Ｎ４４が配置されている。Ｎ１１に入力装置１２が、Ｎ３３に出力装置１３が接続されている。ノードＮ１１の光送信器Ｔ１１は他のノードＮ１２，Ｎ２１，Ｎ２２に光信号を送信する。また、ノードＮ１１の光受信器Ｒ１１は他のノードＮ１２，Ｎ２１，Ｎ２２からの光信号を受信する。ノードＮ１２の光無線通信送受信器Ｓ１２はノードＮ１１．Ｎ１３，Ｎ２１、Ｎ２２，Ｎ２３の光無線通信送受信器と通信する。ノードＮ２２の光無線通信送受信器Ｓ２２はノードＮ１１．Ｎ１２，Ｎ１３，Ｎ２１、Ｎ２３、Ｎ３１，Ｎ３２，Ｎ３３の光無線通信送受信器と通信する。入力装置１２、出力装置１３の作用は実施例１と同様である。したがって、各四角形の光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供することができる。
ここにおいて、Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ２１，Ｎ２２で構成されるネットワークは第１の態様を満たす。他の８つの四角形のネットワークも第１の態様を満たす。全体のネットワークはそれぞれ第１の態様を満たす９つの四角形のネットワークを繋いだものといえる。つまり、本実施例は後述する実施例７と同様に第３の態様に該当するといえる。
【００７５】
図１０において、入力ノードをＮ１１，目的ノード（出力ノード）ＮｋをＮ３３と仮定する。Ｎ１２−Ｎ２３の経路に障害がある場合、又は、ノードＮ１２に障害がある場合でもＮ１１→Ｎ２２→Ｎ３３の経路が通信可能なので、迂回通路を利用可能である。また、網目構造の隣接ノード以外の対角線の通信経路Ｎ１１→Ｎ２２等も可能なので、迂回路を増加でき、迂回をより確実にできる。
【００７６】
ところで、四角形の最小ネットワークを多数結合して大きなネットワークを形成可能である。図９のようにノードを配置すると、ノードＮ２２，Ｎ２３，Ｎ３２，Ｎ３３では、８方向に他のノードが存在する。かかる場合には隣接ノードと通信するためには、３６０度方向へ光信号を送信でき、３６０度方向から光信号を受信できる光無線通信送受信器の構造が好ましい。
【００７７】
図１１に、３６０度方向へ光信号を送信でき、３６０度方向から光信号を受信できる光無線通信送受信器の構造の第２の例を示す。四角形の支持体１５の各面に光無線通信送受信器を配置する。光受信器と光送信器を図１の筐体から切り離して支持体１５の各面に並べて配置する。第１の面に光受信器Ｒ８１と光送信器Ｔ８１、第２の面に光受信器Ｒ８２と光送信器Ｔ８２、第３の面に光受信器Ｒ８３と光送信器Ｔ８３、第４の面に光受信器Ｒ８４と光送信器Ｔ８４を、光軸方向を一致させ、並べて配置する。光受信器Ｒ８１と光送信器Ｔ８１で光無線通信送受信器Ｓ８１を，光受信器Ｒ８２と光送信器Ｔ８２で光無線通信送受信器Ｓ８２を，光受信器Ｒ８３と光送信器Ｔ８３で光無線通信送受信器Ｓ８３を、光受信器Ｒ８４と光送信器Ｔ８４で光無線通信送受信器Ｓ８４を構成し、各光受信器Ｒ８１〜Ｒ８４は受光角度を例えば９０度とし、各光送信器Ｔ８１〜Ｔ８４は発光角度を例えば９０度とする。これにより、各光無線通信送受信器を四角形の各面に配置することにより、３６０度の全方向での送受信が可能になる。なお、１つのコントローラＣ８が３つの光無線通信送受信器Ｓ８１〜Ｓ８４に共用に設置される。
【００７８】
図１１の実施例では、四角形の支持体１５の４つの面に光無線通信送受信器を配置して、３６０度の広角をカバーしたが、四角形の支持体１４の２つの面に光無線通信送受信器を配置すれば１８０度の広角を実現できるので、図１０のノードＮ１２，Ｎ１３等の光無線通信送受信器に適用可能である。また、図１１では光受信器と光送信器を横方向（水平方向）に並べて配置したが、設置場所に応じて、縦方向（鉛直方向）に並べて配置しても良い。
【００７９】
以上により、本実施例によれば、実施例１と同様に、光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供することができる。また、光無線メッシュネットワークの伝送特性を向上すること、リンクの迂回をより確実にすることができる。
【実施例４】
【００８０】
図１２に本実施例に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ４のネットワーク構成の例を示す。本実施例では、実施例１に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１の真中にノードＮ７が追加され、このため、Ｎ１−Ｎ４，Ｎ２−Ｎ５，Ｎ３−Ｎ６間の直接の通信は不可となるが、ノードＮ７を介したＮ１−Ｎ７−Ｎ４，Ｎ２−Ｎ７−Ｎ５，Ｎ３−Ｎ７−Ｎ６の通信が可能となる例について説明する。ネットワーク構成は実施例３の四角形の網目を変形したものである。本実施例に係るネットワークも四角形の網目構造であり、隣接ノード数は３〜６、通信相手数はｎ＝５〜６である。通信経路はさらにＮ１−Ｎ３，Ｎ１−Ｎ５，Ｎ２−Ｎ４，Ｎ２−Ｎ６，Ｎ３−Ｎ５，Ｎ４−Ｎ６が可能である。
【００８１】
入力ノードをＮ１，目的ノード（出力ノード）Ｎｋ（ｋは正整数）をＮ３と仮定する。Ｎ１−Ｎ２の経路に障害がある場合、又は、ノードＮ２に障害がある場合でもＮ１→Ｎ７→Ｎ３の経路が通信可能なので、迂回通路を利用可能である。また、各四角形のネットワークにおいて、１：ｎの通信が可能なネットワークを提供できる。
【００８２】
なお、ノードＮ７の位置を高くして、Ｎ１−Ｎ４，Ｎ２−Ｎ５，Ｎ３−Ｎ６間の直接通信を可能とすると、実施例１のネットワーク通信システムに、ノードＮ７が追加され、図１２の破線部分の通信経路が追加された状態となり、第１の形態に係るノード数７、ｎ＝６のケースになる。
【００８３】
以上により、本実施例によれば、実施例１と同様に、光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供することができる。また、光無線メッシュネットワークの伝送特性を向上すること、リンクの迂回をより確実にすることができる。
【実施例５】
【００８４】
図１３に本実施例に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ５のネットワーク構成の例を示す。本実施例では、第１の態様であって、任意のノードの光無線通信送受信器は全ノードのうち他のノードの３／５以上の光無線通信送受信器と通信可能である例について説明する。
実施例１に比して、Ｎ１→Ｎ５の経路とＮ１→Ｎ６の経路がない。例えば、Ｎ１から見てＮ５及びＮ６の方向に障害物となる建物がある場合等である。したがって、ノードＮ１の光無線通信送受信器Ｓ１（図１参照）と通信可能な光無線通信送受信器は全体Ｎ２〜Ｎ６＆のうちの３／５のノードＮ２〜Ｎ４である。この場合に、直接Ｎ１→Ｎ５、Ｎ１→Ｎ６の通信はできないが、Ｎ２〜Ｎ４を経由した経路を形成することにより、迂回路を形成できる。
【００８５】
その他は実施例１と同様であり、本実施例によれば、実施例１と同様に、光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供することができる。また、光無線メッシュネットワークの伝送特性を向上すること、リンクの迂回をより確実にすることができる。
【実施例６】
【００８６】
図１４に、本実施例に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ６のネットワーク構成の例を示す。本実施例では、角数の異なる多角形が混ざり合った網目構造のネットワークからなる例について説明する。
図１４において、Ｎ５１−Ｎ５２−Ｎ５３−Ｎ５４−Ｎ５５−Ｎ５１は五角形を形成し、Ｎ５１−Ｎ５６−Ｎ５７−Ｎ５２−Ｎ５１とＮ５６−Ｎ５７−Ｎ５２−Ｎ５１−Ｎ５６は四角形を形成し、Ｎ５２−Ｎ６０−Ｎ５３−Ｎ５２とＮ５２−Ｎ５７−Ｎ６０−Ｎ５２とＮ５６−Ｎ５８−Ｎ５７−Ｎ５６は三角形を形成する。このように、本実施例におけるネットワークは、三角形、四角形、五角形と角数の異なる多角形が混ざり合った網目構造のネットワークである。この場合にも、任意のノードから他の任意のノードへの経路について、迂回路を形成可能である。また、任意のノードで隣接ノードが２以上であり、１：２以上の通信が可能である。
【００８７】
その他は実施例２と同様であり、本実施例によれば、実施例２と同様に、光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供することができる。また、光無線メッシュネットワークの伝送特性を向上すること、リンクの迂回をより確実にすることができる。
【実施例７】
【００８８】
本実施例では、実施例１に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１が一部に使用された広域光無線メッシュネットワーク通信システムＡ７の例について説明する。
【００８９】
図１５に本実施例に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ７のネットワーク構成の例を示す。光無線メッシュネットワーク通信システムでは、必ずしも全域に１：ｎ通信を適用しなくても良く一部に使用されていれば良い。図１５では、１：ｎ通信の光無線メッシュネットワークが２か所、Ｎ１〜Ｎ６のネットワークＡ５０１とＮ１１〜Ｎ１６のネットワークＡ５０２が存在し、両ネットワーク間をＮ２−Ｎ１６とＮ３−Ｎ１３の２つの経路でつないでいる。このように構成しても、迂回路の形成が可能となる。
【００９０】
以上により、本実施例によれば、実施例１と同様に、光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供することができる。また、光無線メッシュネットワークの伝送特性を向上すること、リンクの迂回をより確実にすることができる。
【実施例８】
【００９１】
図１６Ａ〜１６Ｃに、本実施例に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ８〜Ａ１０の構成例を示す。本実施例では、ノードが移動可能な例について説明する。図１６Ａは、土木工事において、移動可能な重機を遠隔操作する光無線メッシュネットワーク通信システムＡ８の構成例を示す。Ｎ１は管理端末を有するノード、Ｎ２及びＮ３は管理をサポートするノード、Ｎ４は移動可能な重機を有するノードであり、ノードＮ１の管理端末でノードＮ４の重機を遠隔操作する。Ｎ１〜Ｎ３は比較的高位置に光無線通信送受信器Ｓ１〜Ｓ３（図２参照）が設置され、比較的低位置のノードＮ４の重機に設置された光無線通信送受信器Ｓ４（図２参照）と光無線メッシュネットワーク通信システムＡ６を介して通信する。Ｎ１〜Ｎ４は実施例１及び実施例２とは、ノードの数、位置関係は異なるが、第１の態様及び第２の態様の要件を満たす。土木工事の状況によっては積み上げられた土石によりＮ１からＮ４が見えなくなることもある。このような場合にＮ２，Ｎ３を迂回して通信ができれば遠隔操作が可能になる。ノードＮ４の光無線通信送受信器Ｓ４は移動可能なので、３６０度方向に光送信でき、３６０度方向から光受信できるように、図９又は図１１のような構成が好ましい。また、図１に示すように、中継ノードＮ２、Ｎ３にはコントローラがなく、コントローラがあるノードＮ１，Ｎ４でもルーティング処理をしないので、ネットワークでの処理時間が早い。
【００９２】
図１６Ｂは、建築工事において、管理端末から複数の移動する各工事現場と通信し合う光無線メッシュネットワーク通信システムＡ９の構成例を示す。Ｎ１は管理端末を有するノード、Ｎ２〜Ｎ４は各工事現場のノードで、それぞれ光無線通信送受信器Ｓ２〜Ｓ４（図２参照）を有する。管理事務所があるビルディングと施工されるビルディングは大通りを挟んで対向する位置にあり、工事現場のノードは工事の進展に即して変更される（例えば工事の階が上に上がっていく）。ノードＮ１の光無線通信送受信器Ｓ１はノードＮ２〜Ｎ４の光無線通信送受信器Ｓ２〜Ｓ４と通信する。また、ノードＮ２〜Ｎ４の光無線通信送受信器Ｓ２〜Ｓ４同志でも相互に通信が可能である。Ｎ１〜Ｎ４は実施例１及び実施例２とは、ノードの数、位置関係は異なるが、第１の態様及び第２の態様の要件を満たす。建築工事の状況によっては、いずれかのノードがノードＮ１から見えなくなることもある。このような場合に見えるノードを迂回して通信ができれば見えなくなったノードと通信が可能になる。ノードＮ２〜Ｎ４の光無線通信送受信器Ｓ２〜Ｓ４は移動可能なので、３６０度方向に光送信でき、３６０度方向から光受信できるような構成が好ましい。また、コントローラがあるノードＮ１〜Ｎ４でもルーティング処理をしないので、ネットワークでの処理時間が早い。
【００９３】
図１６Ｃは、船団において、各船が光無線通信送受信器を有し相互通信し合う光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１０の構成例を示す。Ｎ１〜Ｎ６は各船に設置されたノードであり、それぞれ光無線通信送受信器Ｓ１〜Ｓ６（図２参照）を有する。例えば、６隻の船は２列で航行する。ノードＮ１〜Ｎ２は、相互通信しやすいように船の比較的高く見通しの良い位置に設置される。船の進行により、ノードの位置関係は変化するが、第１の態様の要件を満たす。しかしながら、船が直線上に重なる場合などが生じ、２つのノード間の光がさえぎられることもある。このような場合に見えるノードを迂回して通信ができれば見えなくなったノード間で通信が可能になる。ノードＮ１〜Ｎ６の光無線通信送受信器Ｓ１〜Ｓ６は移動可能なので、３６０度方向に光送信でき、３６０度方向から光受信できるような構成が好ましい。また、コントローラがあるノードＮ１〜Ｎ６でもルーティング処理をしないので、ネットワークでの処理時間が早い。なお、Ｎ１−Ｎ２−Ｎ５−Ｎ６、Ｎ２−Ｎ３−Ｎ４−Ｎ５の２つの四角形の網目を作れば第２の態様の要件を満たす。この場合、個別の船の位置が入れ替わる時には、ノードの全体の配置は変わらないので、光の送受信の空間の流れは入れ替え前と同様と言える。また、通信経路やノードに障害があっての迂回路を形成可能である。
【００９４】
以上により、本実施例によれば、ノードが移動可能な場合も、実施例１と同様に、光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供することができる。また、光無線メッシュネットワークの伝送特性を向上すること、リンクの迂回をより確実にすることができる。
【実施例９】
【００９５】
本実施例では、実用化の可能性がある光無線メッシュネットワーク通信システムの応用例について説明する。従来のネットワークで通信困難な箇所に光無線メッシュネットワーク通信システムを適用し、その他は従来のネットワークを用いるのが実用的である。
【００９６】
図１７に、端末１６Ａから端末１６Ｂにテキストデータ、音声データを付加した画像データを送信する通信システムの構成例を示す。ＳＤＩ（Ｓｅｒｉａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）プロトコルの端末の画像データをＳＤＩケーブルＣＡ１で送信し、ＳＤＩ／ＨＤＭＩ（登録商標）変換機１７でＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）プロトコルに変換し、ＨＤＭＩケーブルＣＡ２Ａで送信し、ＨＤＭＩ／ＬＡＮ変換機１８ＡでＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）の光通信プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）に変換し、ＬＡＮケーブルＣＡ３Ａで光無線通信送受信器Ｓ５１に導く。光無線通信送受信器Ｓ５１と光無線通信送受信器Ｓ５２の間で光無線通信が行われる。光送受信器Ｓ５２で受光した光をＬＡＮケーブルＣＡ３Ｂで送信し、ＬＡＮ／ＨＤＭＩ変換機１８ＢでＨＤＭＩプロトコルに変換し、ＨＤＭＩケーブルＣＡ２Ｂで端末１６Ｂに送信する。このようにして、端末１６Ａから端末１６Ｂに音声データを付加した画像データを送信し、端末１６Ｂのモニタで観察可能である。
【００９７】
例えば、あるビルディングのルーム内の端末１６Ａから大型ビジョン用画像データを、大通りを挟んだ向かいのビルディングの喫茶店内の端末１６Ｂに伝送し、かつ音楽を非可聴音で伝送し、端末１６ＢのＬＥＤビジョンで画像を観察し、携帯で音楽を聴くことが可能である。大通りを挟んでビルディング間には光ケーブルを設置することは困難であり、ビルディング間の通信には光無線通信を用いるのが便利である。
【００９８】
この他に、監視カメラやＷｉ−Ｆｉを敷設し難いケース、例えば、河川監視、重要文化財の監視に可視光通信を利用すると、有線ケーブルの敷設工事を最小限にできる、敷設工事の省略で重機が不要になる、河川の上空を場所を選ばずに通信できる、ケーブルレスで景観を損ねない等の利点がある。また、従来の通信技術では、ケーブルを敷設し難いケース、例えば、建築・土木工事現場等の遠隔操作・無人化施行が求められる場合、人が入れない場所のロボット・調査機による調査が求められる場合に可視光通信を利用すると、ケーブルレス通信による大容量通信と作業性の向上、高解像度カメラによる作業性の向上と調査精度の向上が図れる等の利点がある。また、高解像度カメラを設置したい、高所や長距離での設置、大人数が一か所に集まるイベントに可視光通信を利用すると、従来はカメラを設置できなかった場所でも大容量・屋外・長距離での通信が可能、期間限定や一時的に必要な大容量通信手段として利用可能等の利点がある。また、通信インフラが未整備なケースにおいても、電波が届かないトンネル内・地下空間における大容量通信、電波を使用できない水中での通信が可能となる等の利点がある。また、エレベーター内やＷｉ−Ｆｉなど電波干渉のある場所等の、カメラやサイネージ（表示と通信にデジタル技術を活用して平面ディスプレイやプロジェクタなどによって映像や文字を表示する情報・広告媒体）を後付けしたいケースにおいても、可視光通信を利用すると、テールコード（エレベーターの「かご」下に吊り下げられている電線）入れ替え工事不要、通信ケーブルの断線リスク解消、電波干渉がない、後付け設置が簡易等の利点がある。また、商店街や駅等の広告・照明等のＬＥＤを利用した光無線通信も可能であり、このように既存の設備を利用して安価にネットワークを構築できる。
【実施例１０】
【００９９】
本実施例では、多値通信と多重通信について説明する。
多重通信について、同時に複数のコンテンツを送信できるので、便宜である。例えば光ファイバを用いる有線光通信では、複数モードの光を同時に送信する、マルチコアの光ファイバで同時に送信する空間分割多重通信、時間を分割して複数のコンテンツを送信する等の時分割多重通信が行われる。光無線通信においては、マルチコアの代わりに、複数の光無線通信送受信器を用いる通信でも多重化できる。また、周波数（波長）多重も可能である。
【０１００】
多値通信について、１光パルスに多値データを載せることにより、一時に送信する情報量を増大できるので、送信時間を大いに短縮できる。例えば、1光パルスを１６値とすると１光パルスに４ｂｉｔ分のデータを含められるので、周波数の利用効率を高め、送信時間を１／４に短縮できる。光無線通信では、ＤＰＳＫ（差動位相変調、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｐｈａｓｅ−Ｓｉｆｔ−Ｋｅｙｉｎｇ），ＤＱＰＳＫ（差動４値位相変調、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｑｕａｎｔｅｒｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ−Ｓｉｆｔ−Ｋｅｙｉｎｇ）等パルス間の位相差を利用する方法が提案され、また、コヒーレントＱＡＭ（直角位相振幅変調、Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）伝送技術により１２８値の多値伝送が報告されている（中沢正隆、「周波数の利用効率を１０倍向上させる新たな光通信方式を開発−コヒーレントＱＡＭ光伝送技術の実現−」、〔online〕、〔平成３０年９月３０日検索〕、インターネット、URL＝www.riec.tohoku.ac.jp/activity/pr/.../nakazawa071102.pdf  参照）。本実施例においても、これらの多値化技術を適用可能であり、また、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重、Ｗａｖｅｌｅｔ−ＯＦＤＭ（ウェーブレット直交周波数多重、Ｗａｖｅｌｅｔ  Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）、Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ），ＰＰＭ（パルス位置変調、Ｐｕｌｓｅ−Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）による多値化技術も適用可能である。
【０１０１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、実施の形態は以上の例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更を加え得ることは明白である。
例えば、以上の実施例では、網目が三角形、四角形、六角形の例を説明したが、実世界に適用される場合には、変形された形状になる。しかし、網目構造で、発光角・受光角が広角であり、迂回路を構成できる限り、本発明を適用して光無線メッシュネットワーク通信システムを構成できる。また、広域の光無線メッシュネットワーク通信システムの場合、網目が三角形、四角形、六角形のネットワークを相互に結合しても良い。また、多角形の内角は任意の角度で良く、１８０度を超えても良い。また、光無線通信送受信器について、不要な角度（通信相手のない方向）への、発光・受光を遮断し、ノイズを抑制するための開口部の一部を覆う遮光マスク（マスク位置調整可能としても良い）を付加しても良く、送信光の距離（例えば２０ｍ）を確保しながら、発光素子への印加電圧を下げて省エネを図る、バッテリーの長寿命化を図る等の工夫をしても良い。また、光受信器・光送信器の形状・寸法、受光角・発光角、発光素子・受信素子の種類・特性、コントローラの機能等適宜変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明は、光無線通信に利用可能である。
【符号の説明】
【０１０３】
２    ＡＰＤ素子
３〜５  端子
１０，１０Ｒ，１０Ｓ  筐体
１１Ｒ，１１Ｓ  光学部品
１２  入力装置
１３  出力装置
１２＆１３  入出力装置
１４，１５  支持体
１６Ａ，１６Ｂ  端末
１７  ＨＥＭＩ変換機
１８  ＬＡＮ変換機
Ａ１〜Ａ１０，Ａ５０１，Ａ５０２  光無線メッシュネットワーク通信システム
Ｃ    キャパシタ
Ｃｉ  コントローラ
ＣＡｉ、Ｃａｉ  ケーブル
Ｄｉ１  光送信器駆動回路
Ｄｉ２  光受信器駆動回路
Ｉｉ  インターフェイス
Ｎｉ  （ｉ＝正整数）  ノード
Ｎｊ  通信相手のノード
Ｎｋ  目的ノード
ｎ    通信相手数
Ｒ    抵抗
Ｒｉ  光受信器
Ｔｉ  光送信器
Ｓｉ  光無線通信送受信器
θ    受光角、発光角
【図１】
2020065240.tif 000003
【図２】
2020065240.tif 000004
【図３】
2020065240.tif 000005
【図４】
2020065240.tif 000006
【図５Ａ】
2020065240.tif 000007
【図５Ｂ】
2020065240.tif 000008
【図６】
2020065240.tif 000009
【図７Ａ】
2020065240.tif 000010
【図７Ｂ】
2020065240.tif 000011
【図８】
2020065240.tif 000012
【図９】
2020065240.tif 000013
【図１０】
2020065240.tif 000014
【図１１】
2020065240.tif 000015
【図１２】
2020065240.tif 000016
【図１３】
2020065240.tif 000017
【図１４】
2020065240.tif 000018
【図１５】
2020065240.tif 000019
【図１６Ａ】
2020065240.tif 000020
【図１６Ｂ】
2020065240.tif 000021
【図１６Ｃ】
2020065240.tif 000022
【図１７】
2020065240.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月30日(2019.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光送信器と光受信器と、前記光受信器が受信した信号を前記光送信器に伝達する光ファイバケーブル又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器を各ノードに備え；
ｎ＋１個（ｎは２以上の正整数、以下、特許請求の範囲において同じ）の前記ノードをネットワークで接続する光無線メッシュネットワーク通信システムであって；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、通信相手のノードが、（１）光通信が可能な所定の直線距離以内にあり、（２）途中に光を遮断又は吸収する障害物が存在しない、（３）前記光送信器と前記光受信器のいずれも活性であるという条件では、前記通信相手のノードの光無線通信送受信器と通信可能であり；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、自ノード及び他のｎ個のノードの全てが、（１）ないし（３）の条件を満たす場合には、前記他のｎ個のノードの３／５以上の光無線通信送受信器に広角度の送信光で、送信先光無線通信送受信器を指定することなく、同時に送信可能であり、前記他のｎ個のノードの３／５以上の光無線通信送受信器からの広角度の送信光を、送信元の光無線通信送受信器を指定することなく、同時に受信可能であり；
各前記ノードにおいて、前記光無線通信送受信器は、入力装置が繋がっているノードでは前記入力装置から入力信号が入力された場合に前記入力信号を前記ネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラを備え、出力装置が繋がっているノードでは前記光無線通信送受信器から前記出力装置に出力信号を出力する場合に前記ネットワークに係る通信信号を前記出力信号にフォーマット変換するコントローラを備える；
光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項２】
光送信器と光受信器と、前記光受信器が受信した信号を前記光送信器に伝達する光ファイバケーブル又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器を各ノードに備え；
三角形、四角形又は六角形の網目構造又は角数の異なる多角形が混ざり合った網目構造のネットワークからなる光無線メッシュネットワーク通信システムであって；
各前記ノードは網の節に設けられ、通信相手のノードが複数の隣接する節に設けられたノードであり；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、前記通信相手のノードが、（１）光通信が可能な所定の直線距離以内にあり、（２）途中に光を遮断又は吸収する障害物が存在しない、（３）前記光送信器と前記光受信器のいずれも活性であるという条件では、前記通信相手のノードの光無線通信送受信器と通信可能であり；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、自ノード及びｎ個の隣接ノードの全てが、（１）ないし（３）の条件を満たす場合には、前記他のｎ個の隣接ノードの３／５以上の光無線通信送受信器に広角度の送信光で、送信先光無線通信送受信器を指定することなく、同時に送信可能であり、前記他のｎ個の隣接ノードの３／５以上の光無線通信送受信器からの広角度の送信光を、送信先光無線通信送受信器を指定することなく、同時に受信可能であり；
各前記ノードにおいて、前記光無線通信送受信器は、入力装置が繋がっているノードでは前記入力装置から入力信号が入力された場合に前記入力信号を前記ネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラを備え、出力装置が繋がっているノードでは前記光無線通信送受信器から前記出力装置に出力信号を出力する場合に前記ネットワークに係る通信信号を前記出力信号にフォーマット変換するコントローラを備える；
光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項３】
光送信器と光受信器と、前記光受信器が受信した信号を前記光送信器に伝達する光ファイバケーブル又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器を各ノードに備え；
ｎ＋１個（ｎは２以上の正整数、以下、特許請求の範囲において同じ）の前記ノードをネットワークで接続する光無線メッシュネットワーク通信システムであって；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、通信相手のノードが、（１）光通信が可能な所定の直線距離以内にあり、（２）途中に光を遮断又は吸収する障害物が存在しない、（３）前記光送信器と前記光受信器のいずれも活性であるという条件では、前記通信相手のノードの光無線通信送受信器と通信可能であり；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、自ノード及び他のｎ個のノードの全てが、（１）ないし（３）の条件を満たす場合には、前記他のｎ個のノードの３／５以上の光無線通信送受信器に広角度の送信光で同時に送信可能であり、前記他のｎ個のノードの３／５以上の光無線通信送受信器からの広角度の送信光を同時に受信可能であり；
各前記ノードにおいて、前記光無線通信送受信器は、入力装置が繋がっているノードでは前記入力装置から入力信号が入力された場合に前記入力信号を前記ネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラを備え、出力装置が繋がっているノードでは前記光無線通信送受信器から前記出力装置に出力信号を出力する場合に前記ネットワークに係る通信信号を前記出力信号にフォーマット変換するコントローラを備え；
前記光受信器として、フォトダイオード（以下本特許請求の範囲において「ＰＤ」ともいう）と、このＰＤに対して電流の流れ方向下流側に接続した抵抗とキャパシタとを有し、受光波長のピークが環境光の波長よりも短い波長に設定されるとともに、入射する光子単位のエネルギーに反応して増倍機能を発揮し、１つの光子が入射してその増倍機能が回復するまでの間は次の光子を受け付けない機能を有し、ＰＤの端子間に電圧が印加されると、ＰＤ内の自由キャリアが活性化される、このような状態でＰＤに光子が入射すると、ＰＤ内で電子が増倍され、その増倍された電子による電流が出力され、この電流のうち、前記キャパシタを通過した光子の加速度的なゆらぎに対応した交流成分の電流を信号として取り出すことができる素子を有する光子検出受信器を使用する；
光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項４】
光送信器と光受信器と、前記光受信器が受信した信号を前記光送信器に伝達する光ファイバケーブル又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器を各ノードに備え；
三角形、四角形又は六角形の網目構造又は角数の異なる多角形が混ざり合った網目構造のネットワークからなる光無線メッシュネットワーク通信システムであって；
各前記ノードは網の節に設けられ、通信相手のノードが複数の隣接する節に設けられたノードであり；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、前記通信相手のノードが、（１）光通信が可能な所定の直線距離以内にあり、（２）途中に光を遮断又は吸収する障害物が存在しない、（３）前記光送信器と前記光受信器のいずれも活性であるという条件では、前記通信相手のノードの光無線通信送受信器と通信可能であり；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、自ノード及びｎ個の隣接ノードの全てが、（１）ないし（３）の条件を満たす場合には、前記他のｎ個の隣接ノードの３／５以上の光無線通信送受信器に広角度の送信光で同時に送信可能であり、前記他のｎ個の隣接ノードの３／５以上の光無線通信送受信器からの広角度の送信光を同時に受信可能であり；
各前記ノードにおいて、前記光無線通信送受信器は、入力装置が繋がっているノードでは前記入力装置から入力信号が入力された場合に前記入力信号を前記ネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラを備え、出力装置が繋がっているノードでは前記光無線通信送受信器から前記出力装置に出力信号を出力する場合に前記ネットワークに係る通信信号を前記出力信号にフォーマット変換するコントローラを備え；
前記光受信器として、フォトダイオード（以下本特許請求の範囲において「ＰＤ」ともいう）と、このＰＤに対して電流の流れ方向下流側に接続した抵抗とキャパシタとを有し、受光波長のピークが環境光の波長よりも短い波長に設定されるとともに、入射する光子単位のエネルギーに反応して増倍機能を発揮し、１つの光子が入射してその増倍機能が回復するまでの間は次の光子を受け付けない機能を有し、ＰＤの端子間に電圧が印加されると、ＰＤ内の自由キャリアが活性化される、このような状態でＰＤに光子が入射すると、ＰＤ内で電子が増倍され、その増倍された電子による電流が出力され、この電流のうち、前記キャパシタを通過した光子の加速度的なゆらぎに対応した交流成分の電流を信号として取り出すことができる素子を有する光子検出受信器を使用する；
光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項５】
光送信器と光受信器と、前記光受信器が受信した信号を前記光送信器に伝達する光ファイバケーブル又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器を各ノードに備え；
ｎ＋１個（ｎは２以上の正整数、以下、特許請求の範囲において同じ）の前記ノードをネットワークで接続する光無線メッシュネットワーク通信システムであって；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、通信相手のノードが、（１）光通信が可能な所定の直線距離以内にあり、（２）途中に光を遮断又は吸収する障害物が存在しない、（３）前記光送信器と前記光受信器のいずれも活性であるという条件では、前記通信相手のノードの光無線通信送受信器と通信可能であり；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、自ノード及び他のｎ個のノードの全てが、（１）ないし（３）の条件を満たす場合には、前記他のｎ個のノードの３／５以上の光無線通信送受信器に広角度の送信光で同時に送信可能であり、前記他のｎ個のノードの３／５以上の光無線通信送受信器からの広角度の送信光を同時に受信可能であり；
各前記ノードにおいて、前記光無線通信送受信器は、入力装置が繋がっているノードでは前記入力装置から入力信号が入力された場合に前記入力信号を前記ネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラを備え、出力装置が繋がっているノードでは前記光無線通信送受信器から前記出力装置に出力信号を出力する場合に前記ネットワークに係る通信信号を前記出力信号にフォーマット変換するコントローラを備え；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器において、前記コントローラを有するものと有しないものがあり、前記有するものの割合は５０％以下であり、有する場合のコントローラはルーティング処理を行わず、自ノードの光無線通信送受信器の制御の他にコントローラを有しないノードの光無線通信送受信器の遠隔制御も行う；
光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項６】
光送信器と光受信器と、前記光受信器が受信した信号を前記光送信器に伝達する光ファイバケーブル又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器を各ノードに備え；
三角形、四角形又は六角形の網目構造又は角数の異なる多角形が混ざり合った網目構造のネットワークからなる光無線メッシュネットワーク通信システムであって；
各前記ノードは網の節に設けられ、通信相手のノードが複数の隣接する節に設けられたノードであり；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、前記通信相手のノードが、（１）光通信が可能な所定の直線距離以内にあり、（２）途中に光を遮断又は吸収する障害物が存在しない、（３）前記光送信器と前記光受信器のいずれも活性であるという条件では、前記通信相手のノードの光無線通信送受信器と通信可能であり；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、自ノード及びｎ個の隣接ノードの全てが、（１）ないし（３）の条件を満たす場合には、前記他のｎ個の隣接ノードの３／５以上の光無線通信送受信器に広角度の送信光で同時に送信可能であり、前記他のｎ個の隣接ノードの３／５以上の光無線通信送受信器からの広角度の送信光を同時に受信可能であり；
各前記ノードにおいて、前記光無線通信送受信器は、入力装置が繋がっているノードでは前記入力装置から入力信号が入力された場合に前記入力信号を前記ネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラを備え、出力装置が繋がっているノードでは前記光無線通信送受信器から前記出力装置に出力信号を出力する場合に前記ネットワークに係る通信信号を前記出力信号にフォーマット変換するコントローラを備え；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器において、前記コントローラを有するものと有しないものがあり、前記有するものの割合は５０％以下であり、有する場合のコントローラはルーティング処理を行わず、自ノードの光無線通信送受信器の制御の他にコントローラを有しないノードの光無線通信送受信器の遠隔制御も行う；
光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に係る光無線メッシュネットワーク通信システムを一部に含む広域の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項８】
前記光送信器の発信方向の角度の範囲及び前記光受信器の受信方向の角度の範囲は広角であり、
前記発信方向の角度内に、前記他のｎ個のノードが入らないときには、複数個の光送信器を組み合わせて、前記光無線通信送受信器の発信部分を構成し、前記受信方向の角度内に、前記他のｎ個のノードが入らないときには、複数個の光受信器を組み合わせて、前記光無線通信送受信器の受信部分を構成する；
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項９】
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器において、前記光送信器が信号を発信する場合には、前記コントローラは、直前に前記光受信器を不活性にし、所定期間経過後に活性にする；
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項１０】
各前記ノードにおける光受信信号の値は、他のノードからの信号を合成した光量を基準値と比較して求められ；
各前記ノードにおける光送信器からの発信信号は、統一された所定の光量で発信される；
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項１１】
前記光無線通信送受信器間の通信に多重通信が採用される；
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項１２】
前記光無線通信送受信器間の通信の信号は多値で表現される；
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項１３】
前記コントローラは、計測可能な各前記ノードにおける受光量を、蓄積された異常時のデータと比較して、同一又は類似の場合に障害が発生したと判断する；
請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項１４】
各前記ノードにおいて、光送信器は信号送信時に自ノードの識別記号を付し；
前記コントローラは、異常なデータの経路を追跡することにより、障害箇所を求める；
請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項１５】
いずれかの前記ノードに設置された光無線通信送受信器が移動可能に構成されている；
請求項１ないし請求項１４に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項１６】
光送信器と光受信器と、前記光受信器が受信した信号を前記光送信器に伝達する光ファイバケーブル又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器であって；
他の複数のノードの光無線通信送受信器に広角度の送信光で、送信先光無線通信送受信器を指定することなく、同時に送信可能であり、前記他の複数のノードの光無線通信送受信器からの広角度の送信光を、送信元の光無線通信送受信器を指定することなく、同時に受信可能であり；
入力装置が繋がっているノードでは、ルーティング制御をする必要がなく、前記入力装置から入力信号が入力された場合に前記入力信号を前記ネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラを備え、出力装置が繋がっているノードでは、ルーティング制御をする必要がなく、前記光無線通信送受信器から前記出力装置に出力信号を出力する場合に前記ネットワークに係る通信信号を前記出力信号にフォーマット変換するコントローラを備え、入力装置又は出力装置が繋がっていないノードでは、ルーティング制御をするためのコントローラを有さない；
光無線通信送受信器。
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月23日(2020.1.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光送信器と光受信器と、前記光受信器が受光した信号を前記光送信器に伝送する光ファイバケーブル、又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器を各ノードに備え；
ｎ＋１個（ｎは２以上の正整数、以下、特許請求の範囲において同じ）の前記ノードをネットワークで接続する光無線メッシュネットワーク通信システムであって；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、通信相手のノードが、（１）光通信が可能な所定の直線距離以内にあり、（２）途中に光を遮断又は吸収する障害物が存在しない、（３）前記光送信器と前記光受信器のいずれも活性であるという条件では、前記通信相手のノードの光無線通信送受信器と通信可能であり；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、自ノード及び他のｎ個のノードの全てが、（１）ないし（３）の条件を満たす場合には、前記他のｎ個のノードの３／５以上の光無線通信送受信器に広角度の送信光で、送信先光無線通信送受信器を指定することなく、同時に送信可能であり、前記他のｎ個のノードの３／５以上の光無線通信送受信器からの広角度の送信光を、送信元の光無線通信送受信器を指定することなく、同時に受光可能であり；
前記広角度の送信光は、ＬＥＤ発光素子、又は有機ＥＬ発光素子単体からの光を走査無しで１２０度以上の広角度で送信する送信光であり、
各前記ノードにおいて、前記光無線通信送受信器は、入力装置が繋がっているノードでは前記入力装置から入力信号が入力された場合に前記入力信号を前記ネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラを備え、出力装置が繋がっているノードでは前記光無線通信送受信器から前記出力装置に出力信号を出力する場合に前記ネットワークに係る通信信号を前記出力信号にフォーマット変換するコントローラを備える；
光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項２】
光送信器と光受信器と、前記光受信器が受光した信号を前記光送信器に伝送する光ファイバケーブル、又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器を各ノードに備え；
三角形、四角形又は六角形の網目構造又は角数の異なる多角形が混ざり合った網目構造のネットワークからなる光無線メッシュネットワーク通信システムであって；
各前記ノードは網の節に設けられ、通信相手のノードが複数の隣接する節に設けられたノードであり；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、前記通信相手のノードが、（１）光通信が可能な所定の直線距離以内にあり、（２）途中に光を遮断、又は吸収する障害物が存在しない、（３）前記光送信器と前記光受信器のいずれも活性であるという条件では、前記通信相手のノードの光無線通信送受信器と通信可能であり；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、自ノード及び他のｎ個の隣接ノードの全てが、（１）ないし（３）の条件を満たす場合には、前記他のｎ個の隣接ノードの３／５以上の光無線通信送受信器に広角度の送信光で、送信先光無線通信送受信器を指定することなく、同時に送信可能であり、前記他のｎ個の隣接ノードの３／５以上の光無線通信送受信器からの広角度の送信光を、送信元の光無線通信送受信器を指定することなく、同時に受光可能であり；
前記広角度の送信光は、ＬＥＤ発光素子、又は有機ＥＬ発光素子単体からの光を走査無しで１２０度以上の広角度で送信する送信光であり、
各前記ノードにおいて、前記光無線通信送受信器は、入力装置が繋がっているノードでは前記入力装置から入力信号が入力された場合に前記入力信号を前記ネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラを備え、出力装置が繋がっているノードでは前記光無線通信送受信器から前記出力装置に出力信号を出力する場合に前記ネットワークに係る通信信号を前記出力信号にフォーマット変換するコントローラを備える；
光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項３】
光送信器と光受信器と、前記光受信器が受光した信号を前記光送信器に伝送する光ファイバケーブル、又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器を各ノードに備え；
ｎ＋１個（ｎは２以上の正整数、以下、特許請求の範囲において同じ）の前記ノードをネットワークで接続する光無線メッシュネットワーク通信システムであって；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、通信相手のノードが、（１）光通信が可能な所定の直線距離以内にあり、（２）途中に光を遮断又は吸収する障害物が存在しない、（３）前記光送信器と前記光受信器のいずれも活性であるという条件では、前記通信相手のノードの光無線通信送受信器と通信可能であり；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、自ノード及び他のｎ個のノードの全てが、（１）ないし（３）の条件を満たす場合には、前記他のｎ個のノードの３／５以上の光無線通信送受信器に広角度の送信光で同時に送信可能であり、前記他のｎ個のノードの３／５以上の光無線通信送受信器からの広角度の送信光を同時に受光可能であり；
各前記ノードにおいて、前記光無線通信送受信器は、入力装置が繋がっているノードでは前記入力装置から入力信号が入力された場合に前記入力信号を前記ネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラを備え、出力装置が繋がっているノードでは前記光無線通信送受信器から前記出力装置に出力信号を出力する場合に前記ネットワークに係る通信信号を前記出力信号にフォーマット変換するコントローラを備え；
前記光受信器として、フォトダイオード（以下本特許請求の範囲において「ＰＤ」ともいう）と、このＰＤに対して電流の流れ方向下流側に接続した抵抗とキャパシタとを有し、受光波長のピークが環境光の波長よりも短い波長に設定されるとともに、入射する光子単位のエネルギーに反応して増倍機能を発揮し、１つの光子が入射してその増倍機能が回復するまでの間は次の光子を受け付けない機能を有し、ＰＤの端子間に電圧が印加されると、ＰＤ内の自由キャリアが活性化される、このような状態でＰＤに光子が入射すると、ＰＤ内で電子が増倍され、その増倍された電子による電流が出力され、この電流のうち、前記キャパシタを通過した光子の加速度的なゆらぎに対応した交流成分の電流を信号として取り出すことができる素子を有する光子検出受信器を使用する；
光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項４】
光送信器と光受信器と、前記光受信器が受光した信号を前記光送信器に伝送する光ファイバケーブル、又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器を各ノードに備え；
三角形、四角形又は六角形の網目構造又は角数の異なる多角形が混ざり合った網目構造のネットワークからなる光無線メッシュネットワーク通信システムであって；
各前記ノードは網の節に設けられ、通信相手のノードが複数の隣接する節に設けられたノードであり；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、前記通信相手のノードが、（１）光通信が可能な所定の直線距離以内にあり、（２）途中に光を遮断又は吸収する障害物が存在しない、（３）前記光送信器と前記光受信器のいずれも活性であるという条件では、前記通信相手のノードの光無線通信送受信器と通信可能であり；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、自ノード及び他のｎ個の隣接ノードの全てが、（１）ないし（３）の条件を満たす場合には、前記他のｎ個の隣接ノードの３／５以上の光無線通信送受信器に広角度の送信光で同時に送信可能であり、前記他のｎ個の隣接ノードの３／５以上の光無線通信送受信器からの広角度の送信光を同時に受光可能であり；
前記広角度の送信光は、ＬＥＤ発光素子、又は有機ＥＬ発光素子単体からの光を走査無しで１２０度以上の広角度で送信する送信光であり、
各前記ノードにおいて、前記光無線通信送受信器は、入力装置が繋がっているノードでは前記入力装置から入力信号が入力された場合に前記入力信号を前記ネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラを備え、出力装置が繋がっているノードでは前記光無線通信送受信器から前記出力装置に出力信号を出力する場合に前記ネットワークに係る通信信号を前記出力信号にフォーマット変換するコントローラを備え；
前記光受信器として、フォトダイオード（以下本特許請求の範囲において「ＰＤ」ともいう）と、このＰＤに対して電流の流れ方向下流側に接続した抵抗とキャパシタとを有し、受光波長のピークが環境光の波長よりも短い波長に設定されるとともに、入射する光子単位のエネルギーに反応して増倍機能を発揮し、１つの光子が入射してその増倍機能が回復するまでの間は次の光子を受け付けない機能を有し、ＰＤの端子間に電圧が印加されると、ＰＤ内の自由キャリアが活性化される、このような状態でＰＤに光子が入射すると、ＰＤ内で電子が増倍され、その増倍された電子による電流が出力され、この電流のうち、前記キャパシタを通過した光子の加速度的なゆらぎに対応した交流成分の電流を信号として取り出すことができる素子を有する光子検出受信器を使用する；
光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項５】
光送信器と光受信器と、前記光受信器が受光した信号を前記光送信器に伝送する光ファイバケーブル、又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器を各ノードに備え；
ｎ＋１個（ｎは２以上の正整数、以下、特許請求の範囲において同じ）の前記ノードをネットワークで接続する光無線メッシュネットワーク通信システムであって；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、通信相手のノードが、（１）光通信が可能な所定の直線距離以内にあり、（２）途中に光を遮断又は吸収する障害物が存在しない、（３）前記光送信器と前記光受信器のいずれも活性であるという条件では、前記通信相手のノードの光無線通信送受信器と通信可能であり；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、自ノード及び他のｎ個のノードの全てが、（１）ないし（３）の条件を満たす場合には、前記他のｎ個のノードの３／５以上の光無線通信送受信器に広角度の送信光で同時に送信可能であり、前記他のｎ個のノードの３／５以上の光無線通信送受信器からの広角度の送信光を同時に受光可能であり；
各前記ノードにおいて、前記光無線通信送受信器は、入力装置が繋がっているノードでは、前記入力装置から入力信号が入力された場合に前記入力信号を前記ネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラを備え、出力装置が繋がっているノードでは、前記光無線通信送受信器から前記出力装置に出力信号を出力する場合に前記ネットワークに係る通信信号を前記出力信号にフォーマット変換するコントローラを備え；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器において、前記コントローラを有するものと有しないものがあり、前記有するものの割合は５０％以下であり、有する場合のコントローラは、ルーティング処理を行わず、自ノードの光無線通信送受信器の制御の他にコントローラを有しないノードの光無線通信送受信器の遠隔制御も行う；
光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項６】
光送信器と光受信器と、前記光受信器が受光した信号を前記光送信器に伝送する光ファイバケーブル、又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器を各ノードに備え；
三角形、四角形又は六角形の網目構造又は角数の異なる多角形が混ざり合った網目構造のネットワークからなる光無線メッシュネットワーク通信システムであって；
各前記ノードは網の節に設けられ、通信相手のノードが複数の隣接する節に設けられたノードであり；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、前記通信相手のノードが、（１）光通信が可能な所定の直線距離以内にあり、（２）途中に光を遮断又は吸収する障害物が存在しない、（３）前記光送信器と前記光受信器のいずれも活性であるという条件では、前記通信相手のノードの光無線通信送受信器と通信可能であり；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、自ノード及び他のｎ個の隣接ノードの全てが、（１）ないし（３）の条件を満たす場合には、前記他のｎ個の隣接ノードの３／５以上の光無線通信送受信器に広角度の送信光で同時に送信可能であり、前記他のｎ個の隣接ノードの３／５以上の光無線通信送受信器からの広角度の送信光を同時に受光可能であり；
前記広角度の送信光は、ＬＥＤ発光素子、又は有機ＥＬ発光素子単体からの光を走査無しで１２０度以上の広角度で送信する送信光であり、
各前記ノードにおいて、前記光無線通信送受信器は、入力装置が繋がっているノードでは前記入力装置から入力信号が入力された場合に前記入力信号を前記ネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラを備え、出力装置が繋がっているノードでは前記光無線通信送受信器から前記出力装置に出力信号を出力する場合に前記ネットワークに係る通信信号を前記出力信号にフォーマット変換するコントローラを備え；
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器において、前記コントローラを有するものと有しないものがあり、前記有するものの割合は５０％以下であり、有する場合のコントローラはルーティング処理を行わず、自ノードの光無線通信送受信器の制御の他にコントローラを有しないノードの光無線通信送受信器の遠隔制御も行う；
光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に係る光無線メッシュネットワーク通信システムを一部に含む広域の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項８】
前記光送信器の送信方向の角度の範囲及び前記光受信器の受光方向の角度の範囲は広角であり、
前記送信方向の角度内に、前記他のｎ個のノードが入らないときには、複数個の光送信器を組み合わせて、前記光無線通信送受信器の発信部分を構成し、前記受信方向の角度内に、前記他のｎ個のノードが入らないときには、複数個の光受信器を組み合わせて、前記光無線通信送受信器の受光部分を構成する；
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項９】
各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器において、前記光送信器が信号を発信する場合には、前記コントローラは、直前に前記光受信器を不活性にし、所定期間経過後に活性にする；
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項１０】
各前記ノードにおける光受信信号の値は、他のノードからの信号を合成した光量を基準値と比較して求められ；
各前記ノードにおける光送信器からの送信信号は、統一された所定の光量で送信される；
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項１１】
前記光無線通信送受信器間の通信に多重通信が採用される；
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項１２】
前記光無線通信送受信器間の通信の信号は多値で表現される；
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項１３】
前記コントローラは、計測可能な各前記ノードにおける受光量を、蓄積された異常時のデータと比較して、同一又は類似の場合に障害が発生したと判断する；
請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項１４】
各前記ノードにおいて、光送信器は信号送信時に自ノードの識別記号を付し；
前記コントローラは、異常なデータの経路を追跡することにより、障害箇所を求める；
請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項１５】
いずれかの前記ノードに設置された光無線通信送受信器が移動可能に構成されている；
請求項１ないし請求項１４に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
【請求項１６】
光送信器と光受信器と、前記光受信器が受光した信号を前記光送信器に伝送する光ファイバケーブル又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器であって；
他の複数のノードの光無線通信送受信器に広角度の送信光で、送信先光無線通信送受信器を指定することなく、同時に送信可能であり、前記他の複数のノードの光無線通信送受信器からの広角度の送信光を、送信元の光無線通信送受信器を指定することなく、同時に受光可能であり；
前記広角度の送信光は、ＬＥＤ発光素子、又は有機ＥＬ発光素子単体からの光を走査無しで１２０度以上の広角度で送信する送信光であり、
入力装置が繋がっているノードでは、ルーティング制御をする必要がなく、前記入力装置から入力信号が入力された場合に前記入力信号を前記ネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラを備え、出力装置が繋がっているノードでは、ルーティング制御をする必要がなく、前記光無線通信送受信器から前記出力装置に出力信号を出力する場合に前記ネットワークに係る通信信号を前記出力信号にフォーマット変換するコントローラを備え、入力装置又は出力装置が繋がっていないノードでは、ルーティング制御をするためのコントローラを有さない；
光無線通信送受信器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の第１の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１は、例えば図１に示すように、
光送信器Ｔｉ（ｉは正整数）と光受信器Ｒｉと、光受信器Ｒｉが受光した信号を光送信器Ｔｉに伝送する光ファイバケーブル又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器Ｓｉを各ノードに備え、
ｎ＋１個のノードＮｉをネットワークで接続する光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１であって、
各ノードＮｉにおける光無線通信送受信器Ｓｉは、通信相手のノードＮｊ（ｊは正整数、ｊ≠ｉ）が、（１）光通信が可能な所定の直線距離以内にあり、（２）途中に光を遮断又は吸収する障害物が存在しない、（３）光送信器Ｔｉと光受信器Ｒｉのいずれも活性であるという条件では、通信相手のノードＮｊの光無線通信送受信器Ｓｊと通信可能であり、
各ノードＮｉにおける光無線通信送受信器Ｓｉは、自ノードＮｉ及び他のｎ個のノードＮｊの全てが、（１）ないし（３）の条件を満たす場合には、他のｎ個のノードＮｊの３／５以上の光無線通信送受信器Ｓｉに広角度の送信光で同時に送信可能であり、他のＮ個のノードＮｊの３／５以上の光無線通信送受信器Ｓｊから前記広角度の送信光を同時に受光可能であり；
各ノードＮｉにおいて、光無線通信送受信器Ｓｉは、入力装置１２が繋がっているノードでは入力装置１２から入力信号が入力された場合に入力信号をネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラＣｉを備え、出力装置１３が繋がっているノードでは光無線通信送受信器Ｓｉから出力装置１３に通信信号を出力する場合にネットワークに係る通信信号を出力信号にフォーマット変換するコントローラＣｉを備える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
このように構成すると、広角の発光を行うＬＥＤ光源を用いるので、光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供できる。有機ＥＬ光源を用いても良い。また、レーザ光源を例えば拡散媒体と組み合わせて広角度で発光させても良い。また、コントローラのルーティング制御を除いたので、光無線メッシュネットワークの伝送特性を向上することができる。また、従来よりも迂回経路を増やしたので、リンクの迂回をより確実にすることができる。また、光の広がりを生かしたネットワークを構築できる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の第２の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ２は、例えば図８及び図２に示すように、
光送信器Ｔｉと光受信器Ｒｉと、光受信器Ｒｉ器が受光した信号を光送信器Ｔｉに伝送する光ファイバケーブル又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器Ｓｉを各ノードＮｉに備え、
三角形、四角形又は六角形の網目構造又は角数の異なる多角形が混ざり合った網目構造のネットワークからなる光無線メッシュネットワーク通信システムＡ２であって、
各ノードＮｉは網の節に設けられ、通信相手のノードＮｊが複数の隣接する節に設けられたノードであり、
各ノードＮｉにおける光無線通信送受信器Ｓｉは、通信相手のノードＮｊが、（１）光通信が可能な所定の直線距離以内にあり、（２）途中に光を遮断又は吸収する障害物が存在しない、（３）光送信器Ｔｉ，Ｔｊと光受信器Ｒｉ，Ｒｊのいずれも活性であるという条件では、通信相手のノードＮｊの光無線通信送受信器Ｓｊと通信可能であり、
各ノードＮｉにおける光無線通信送受信器Ｓｉは、自ノード及びｎ個の隣接ノードＮｊの全てが、（１）ないし（３）の条件を満たす場合には、他のｎ個の隣接ノードＮｊの３／５以上の光無線通信送受信器Ｓｊに広角度の送信光で同時に送信可能であり、他のｎ個の隣接ノードＮｊの３／５以上の光無線通信送受信器Ｓｊから広角度の送信光を同時に受信可能であり、
各ノードＮｉにおいて、光無線通信送受信器Ｓｉは、入力装置１２が繋がっているノードでは入力装置１２から入力信号が入力された場合に入力信号をネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラを備え、出力装置１３が繋がっているノードでは光無線通信送受信器Ｓｉから出力装置１３に出力信号を出力する場合にネットワークに係る通信信号を出力信号にフォーマット変換するコントローラＣｉを備える。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
本発明の第１４の態様に係る光無線通信送受信器Ｓｉは、例えば図２に示すように、光送信器Ｔｉと光受信器Ｒｉと、光受信器Ｒｉが受光した信号を光送信器Ｔｉに伝送する光ファイバケーブル又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器Ｓｉであって、
他の複数のノードＮｉの光無線通信送受信器Ｓｉに広角度の送信光で同時に送信可能であり、他の複数のノードＮｉの光無線通信送受信器Ｓｉからの広角度の送信光を同時に受光可能であり、
入力装置１２（図８参照）が繋がっているノードＮｉでは、ルーティング制御をする必要がなく、入力装置１２から入力信号が入力された場合に入力信号をネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラＣｉを備え、出力装置１３（図８参照）が繋がっているノードＮｉでは、ルーティング制御をする必要がなく、光無線通信送受信器Ｓｉから出力装置１３に出力信号を出力する場合にネットワークに係る通信信号を出力信号にフォーマット変換するコントローラＣｉを備え、入力装置１２又は出力装置１３が繋がっていないノードでは、ルーティング制御をするためのコントローラを有さない。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
ここにおいて、各ノードにおいて、ルーティング制御をする必要がないのは、送信光及び受信光が広角度で１：ｎの通信を行うからである。これにより、各ノードにおけるコントローラＣｉの負荷が大いに軽減され、処理速度が高速化される。例えば０．２ｍｓの処理を５ｎｓに短縮できる。
このように構成すると、コントローラがルーティング処理をする必要がなくなり、各ノードでの処理時間が短縮されて、光無線メッシュネットワークの伝送特性を大いに向上できる。本発明に係る光無線通信送受信器の大きな効果である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
図１に、本実施例に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１のネットワーク構成の例を示す。ネットワークは六角形であり、ノードは六角形の各頂点に配置される。各ノードＮｉ（ｉ＝１〜６）には光無線通信送受信器Ｓｉが配置されている。光無線通信送受信器Ｓｉは、光受信器Ｒｉ、光送信器Ｔｉを有する。入出力装置１２＆１３（入力装置１２又は出力装置１３のいずれかがある場合を含む）がある、他のネットワークとの接続部となるノードＮｉでは、光無線通信送受信器ＳｉはさらにコントローラＣｉとインターフェイスＩｉを有する。ここでは、ノードＮ１，Ｎ３，Ｎ５に入出力装置１２＆１３とコントローラが配置され、他のネットワークに接続されるものとする。なお、入出力装置１２＆１３がなく（ここでは入力装置１２又は出力装置１３のいずれもない場合）、他のネットワークとの接続部とならないノードにも予備のコントローラを配置しても良い。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
通信には光を使用する。ここでは、主として可視光通信を扱うが、可視光以外の紫外光、近紫外光、赤外光、近赤外光等の帯域幅のある光を用いても良い。光送信器Ｔｉは発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）等の可視光を発光する発光素子を有する。また、レーザ光源を例えば拡散媒体と組み合わせて広角度で発光させても良い。現時点では、ＬＥＤが実用レベルと考えるが、例えば印加電圧約３５Ｖで、約１，８５０万Ｃｄ／ｍ２の高輝度、有機ＥＬ素子が開発され（白井汪芳他、「超高輝度有機ＥＬの開発」、長野・上田地域知的クラスター創成事業成果第１４号、２００６年２月１６日発表、参照）、高速変調が可能なため、将来の高速大容量通信への適用が期待されている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
光送信器Ｔｉからの光の送信方向は、広角θ（例えば１２０度）であり、他の全てのノードの方向を含む。従って、他の全てのノードの光受信器Ｒｉで受信可能である。光受信器Ｒｉは、フォトダイオード等の受光素子を有する。好ましくは、アバランシェフォトダイオード（以下「ＡＰＤ」ともいう）とその電流の流れ方向下流側に接続した抵抗ＲとキャパシタＣとで受光素子を構成し、ＡＰＤは受光波長のピークが環境光より短い波長に設定され、ＡＰＤを入射光子のエネルギーに対して増倍率が一定となるリニアモードで動作させる（特願２０１８−１０５１６５（未公開）参照）。
光の受光方向は、広角θ（例えば１２０度）であり、他の全てのノードの方向を含む。従って、他の全てのノードの光送信器Ｔｉからの光を受光可能である。隣接ノード間距離（ここでは六角形の一辺の距離）は、例えば２０ｍである。可視光通信は、主として近距離の通信に用いられるが、視界の届く距離、例えば１ｋｍで可能である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
このような特性を持つＡＰＤをガイガーモードで使用すれば大きな電流が出力される。しかし、この大きな電流がゼロになるまで増倍機能が回復しないので、増倍機能が１００％回復するまで時間がかかってしまうことから、数百ＭＨｚ以上の高速通信ができないことが問題であった。しかも、ＡＰＤ２の下流にはＡＰＤ防護用の大電流対策としてクエンチング抵抗Ｒを設けているので、その抵抗分だけパルス形状の電流波形の立下り時間が長くなる。パルス形状の電流波形の立下り時間が長くなれば、ＡＰＤの増倍機能が１００％回復するまでの時間がさらに長くなる。例えば２５０ｎｓに達する。この時間が長くなれば、数百ＭＨｚの応答性を必要とする大容量通信ができなくなる。周波数２００〜５００ＭＨｚの大容量通信では、光子数をカウントするガイガー計測の場合に比して、光子の入射速度が比較にならないほど速くなければならない。従って、ＡＰＤをガイガーモードで動作させていては、数百ＭＨｚ以上の大容量通信ができなくなる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
図５Ａ及び図５Ｂに光無線通信送受信器の構成例を示す。図５Ａに入出力ノード（入力装置１２又は出力装置１３を有するノード）におけるコントローラを有する光無線通信送受信器の構成例を、図５Ｂに入出力ノード以外のノードにおけるコントローラを有する光無線通信送受信器の構成例を示す。
光無線通信送受信器Ｓｉは、光受信器Ｒｉと光送信器Ｔｉとを組み合わせて構成される。その他に、光受信器駆動回路Ｄｉ２と光送信器駆動回路Ｄｉ１、ケーブル（前記光受信器が受光した信号を前記光送信器に伝送する光ファイバケーブル又は同軸ケーブル）Ｃａ１〜Ｃａ３を有する。また、図５Ａに示すように、入出力ノードでは光受信器Ｒｉ及び光送信器Ｔｉを制御する。またインターフェイスＩｉを介して、ネットワークに係る通信信号を入力信号及び／又は出力信号に変換するコントローラＣｉを備える。かかるコントローラＣｉではルーティング処理をしない。また、図５Ｂに示すように、入出力ノード以外のノードでは、コントローラは不要である。つまり、広角の光を送信できる光送信器及び広角の光を受光できる光受信器を使用するので、ルーティング処理が不要になる。このため、各ノードにおいて、ルーティング処理に要する時間を節約できる。例えば０．２ｍｓの処理を５ｎｓに短縮できる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
かかる１:ｎ通信により、次の効果（ａ）、（ｂ）が得られる。
（ａ）多ルートの通信経路を形成できるので、通信経路の途中に障害物が在る場合でも、迂回路を介して目的ノードに光信号を送信できる。
（ｂ）従来の光無線通信では、各ノードの中継にホッピング方式が採用されていた。ところで、ホッピング方式では、各ノードにおいて、ルーティング制御等の処理時間に約０．２ｍｓ要し、例えば５つのノードを経由すると１ｍｓの遅延が生じる。これに対して、本実施例の光通信ではコントローラ処理でルーティン処理を行わないので、５ｎｓで送信可能である。各ノードにおいて、ルーティング制御をする必要がないのは、送信光及び受信光が広角度で１：ｎの通信を行うからである。これにより、各ノードにおけるコントローラＣｉの負荷が大いに軽減され、処理速度が高速化される。さらに、従来のホッピング方式では光量の減衰が見られ、例えば、５つのノードを経由すると通信不能になり、通信の到達距離は数１００ｍ程度となる。これに対して本実施例の光通信では各ノードにおいて、光送信器は所定の光量の光を発光するので、ノードを経由することによる光量の減衰はない。なお、特定のノードとの受信又は送信を禁止する場合には、光受信器Ｒｉ又は光送信器Ｔｉにおいて特定の方向の光を遮断するマスクを設ければよい。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
図１０に、本実施例に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ３のネットワーク構成を示す。四角形の網目の節にノードＮ１１〜Ｎ４４が配置されている。Ｎ１１に入力装置１２が、Ｎ３３に出力装置１３が接続されている。ノードＮ１１の光送信器Ｔ１１は他のノードＮ１２，Ｎ２１，Ｎ２２に光信号を送信する。また、ノードＮ１１の光受信器Ｒ１１は他のノードＮ１２，Ｎ２１，Ｎ２２からの光信号を受信する。ノードＮ１２の光無線通信送受信器Ｓ１２はノードＮ１１．Ｎ１３，Ｎ２１、Ｎ２２，Ｎ２３の光無線通信送受信器と通信する。ノードＮ２２の光無線通信送受信器Ｓ２２はノードＮ１１．Ｎ１２，Ｎ１３，Ｎ２１、Ｎ２３、Ｎ３１，Ｎ３２，Ｎ３３の光無線通信送受信器と通信する。入力装置１２、出力装置１３の作用は実施例１と同様である。従って、各四角形の光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供することができる。
ここにおいて、Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ２１，Ｎ２２で構成されるネットワークは第１の態様を満たす。他の８つの四角形のネットワークも第１の態様を満たす。全体のネットワークはそれぞれ第１の態様を満たす９つの四角形のネットワークを繋いだものといえる。つまり、本実施例は後述する実施例７と同様に第３の態様に該当するといえる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
ところで、四角形の最小ネットワークを多数結合して大きなネットワークを形成可能である。図１０のようにノードを配置すると、ノードＮ２２，Ｎ２３，Ｎ３２，Ｎ３３では、８方向に他のノードが存在する。かかる場合には隣接ノードと通信するためには、３６０度方向へ光信号を送信でき、３６０度方向から光信号を受光できる光無線通信送受信器の構造が好ましい。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
図１３に本実施例に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ５のネットワーク構成の例を示す。本実施例では、第１の態様であって、任意のノードの光無線通信送受信器は全ノードのうち他のノードの３／５以上の光無線通信送受信器と通信可能である例について説明する。
実施例１に比して、Ｎ１→Ｎ５の経路とＮ１→Ｎ６の経路がない。例えば、Ｎ１から見てＮ５及びＮ６の方向に障害物となる建物がある場合等である。従って、ノードＮ１の光無線通信送受信器Ｓ１（図１参照）と通信可能な光無線通信送受信器は全体Ｎ２〜Ｎ６＆のうちの３／５のノードＮ２〜Ｎ４である。この場合に、直接Ｎ１→Ｎ５、Ｎ１→Ｎ６の通信はできないが、Ｎ２〜Ｎ４を経由した経路を形成することにより、迂回路を形成できる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
図１６Ａ〜１６Ｃに、本実施例に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ８〜Ａ１０の構成例を示す。本実施例では、ノードが移動可能な例について説明する。図１６Ａは、土木工事において、移動可能な重機を遠隔操作する光無線メッシュネットワーク通信システムＡ８の構成例を示す。Ｎ１は管理端末を有するノード、Ｎ２及びＮ３は管理をサポートするノード、Ｎ４は、移動可能な重機を有するノードであり、ノードＮ１の管理端末でノードＮ４の重機を遠隔操作する。Ｎ１〜Ｎ３は、比較的高位置に光無線通信送受信器Ｓ１〜Ｓ３（図２参照）が設置され、比較的低位置のノードＮ４の重機に設置された光無線通信送受信器Ｓ４（図２参照）と光無線メッシュネットワーク通信システムＡ８を介して通信する。Ｎ１〜Ｎ４は実施例１及び実施例２とは、ノードの数、位置関係は異なるが、第１の態様及び第２の態様の要件を満たす。土木工事の状況によっては積み上げられた土石によりＮ１からＮ４が見えなくなることもある。このような場合にも、Ｎ２，Ｎ３を迂回して通信ができれば遠隔操作が可能になる。ノードＮ４の光無線通信送受信器Ｓ４は、移動可能なので、３６０度方向に光送信でき、３６０度方向から受光できるように、図９、又は図１１のような構成が好ましい。また、図１に示すように、中継ノードＮ２、Ｎ３にはコントローラがなく、コントローラがあるノードＮ１，Ｎ４でもルーティング処理をしないので、ネットワークでの処理時間が早い。