(57)【要約】      （修正有）【課題】イーサネット（登録商標）信号を光ネットワーク網で接続するときに、オートネゴシエーションを確立する、新しい光ネットワークインターフェース構成を提供する。【解決手段】第１は、ＰＣ間のイーサネット（登録商標）通信においてＵＴＰと光ファイバーで接続するとき、光ハブ装置の出力の一つを送信元の光入力部に接続することにより、マルチキャスト通信やブロードキャスト通信を可能とする。第２は、物理層からの電気信号出力を２分配して、一方は、光源をドライブして光イーサネット（登録商標）信号を出力し、もう一方は、スイッチを介して物理層の電気信号入力へループバックすることにより、オートネゴシエーションを強制的に確立して、マルチキャスト配信やブロードキャスト配信を可能とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イーサーネット電気信号を光に変換して多地点のコンピュータ間を送受信するネットワークインターフェースにおいて、多入力と多出力の光回路でそれぞれの入力からの信号が多出力全部に均等に出力する光ハブ装置を接続し、多地点からの光出力を光ハブ装置の入力に接続し、光ハブ装置の出力を多地点のネットワークインターフェースの入力に接続する光ネットワークにおいて、該光ハブ装置の一つの出力を配信元のネットワークインターフェースの入力に接続することによりブロードキャスト配信やマルチキャスト配信をすることを特徴とする光ネットワークインターフェース構成
【請求項２】
請求項１において、イーサーネット電気信号の物理層仕様（１０００Ｂａｓｅ−Ｔなど）を光に変換するために光の物理層仕様（１０００Ｂａｓｅ−ＦＸや１０００Ｂａｓｅ−ＳＸなど）に変換する物理層回路の電気出力を２分配して該一方の電気出力によりＬＤ光源を変調して光イーサーネット出力信号とし、該他方の電気出力を物理層回路の入力に接続することにより、光入力を接続しないままで、光ネットワークを通じてブロードキャスト配信やマルチキャスト配信をすることを特徴とする光ネットワークインターフェース構成
【請求項３】
請求項２において、波長多重のＬＤ光源を波長を選択して変調する構成を有し、他の地点の同じ構成のネットワークインターフェースを有する端末から特定の波長を選択して変調した信号が、請求項１の光ハブ装置を有する光ネットワークを通じて、該光入力へ接続する光ネットワークの構成において、光入力に各地点からの波長の混在した光が到来してくる場合に、特定の地点と接続するために特定の地点の光波長を受光した電気信号を物理層の入力に選択接続すると同時に、請求項２において、物理層からの出力を入力に接続した回路を電気スイッチにより非接続することにより、特定の地点とのイーサーネット回線接続をすることを特徴とする光ネットワークインターフェース構成
【請求項４】
請求項３において、ＬＤ光源を波長を選択して変調する構成には、変調信号が入力しても、外部からの指示入力により、強制的にＬＤ光源の光出力を出さない強制オフと光出力を出すオンの動作をスイッチする機能を有し、特定の光波長を受光したときには、受光を知らせる信号を外部に通知する機能を具備することを特徴とする光ネットワークインターフェース構成
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、イーサーネット電気信号を光に変換して遠隔の多地点のコンピュータ間の大容量情報を送受信するネットワークインターフェースの新しい構成を提供するものである。近年のイーサネット技術の進展は目覚ましく、１０Ｍｂｂｐｓ、１００Ｍｂｐｓ、１０００Ｍｂｐｓ、１０Ｇｂｐｓイーサーネットの世界の標準規格が定まり、ブロードバンドの通信基盤となっている。特に、光ネットワークでは、１ギガイーサーが普及し、１０ギガイーサーも需要が拡大しつつある。
【背景技術】
【０００２】  パーソナルコンピュータ（ＰＣ）から、ネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）を介して、ＲＪ−４５（Ｒｅｇｉｓｔｅｒｄ  Ｊａｃｋ、８極８芯モジュラージャック）から、ＵＴＰケーブル（Ｕｎｓｈｉｅｌｄｅｄ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｐａｉｒ  Ｃａｂｌｅ）を利用してイーサーネット電気信号は送受信される。図１に示すように、ＰＣのデータは、ＮＩＣにより、ＭＡＣ層（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ、媒体アクセス制御部）、ＰＬＳ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ  Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ、物理層信号化部）を介して、ＵＴＰケーブル伝送に適した信号形式に変換される。ＰＣａとＰＣｂ間のデータ通信は、ａ１およびｂ１のＵＴＰケーブルによる電気配線により、送受信される。通常のイーサネットでは、ＰＣａおよびＰＣｂ機器間でのオートネゴシエーション機能が導入されている。このオートネゴシエーション機能は、プラグ・アンド・プレー（ユーザ設定フリーの）接続を実現するための仕組みで、ファーストリンクプルス（ＦＬＰ）と呼ばれる信号をやり取りすることによって、お互いがサポートする通信モードの情報を交換し、最適な通信モードを自動的に選択する。通常のオートネゴシエーションの手順は、▲１▼自局のサポートモードをＦＬＰでアナウンスし、▲２▼相手局からのＦＬＰを受信して、相手局のサポートモードを認識し、▲３▼優先解決（より高速な通信が可能となるモードの選択をして、▲４▼お互いに選択した通信モードをＦＬＰアナウンスして、▲５▼リンクが確立する。【０００３】  １００Ｍｂｐｓ以上のイーサーネット用のＵＴＰケーブルは、８極８芯の４本のツイストペア線で構成されている。このＵＴＰケーブルを利用して、１００Ｂａｓｅ−Ｔにおいても、さらに１０００Ｂａｓｅ−Ｔ以上の送受信方式においては、全二重通信ができる。とくに光ファイバーを介在したイーサーネット通信では全二重通信が利用されている。図２に示すように、光ファイバーを利用して遠隔地間の相互通信には、ＵＴＰの電気信号を送信と受信の低電圧デジタル差動信号（ＬＶＤＳ）に変換する物理層変換回路（ＰＨＹ）を利用する。  これは、光源を変調するためのＥ／Ｏ変換部ａ４により光デジタル信号として送信する側と相手からの光信号を受信して低電圧デジタル差動信号（ＬＶＤＳ）に変換するＯ／Ｅ変換部ａ５からの入力側から構成される。図２は、光ファイバー２本により、ＰＣ間のイーサーネット通信をする構成である。この構成により、双方からのＦＬＰ信号のやり取りによりオートネゴシエーションが確立し、イーサーネット通信が実行できる。【０００４】  従来の光ファイバーによるイーサネット通信では、図２に示すように送信側の光ファイバーと受信側の光ファイバーを利用するので、２芯のペアーの光ファイバーが普及している。今後の光ファイバーネットワークによるイーサーネット通信では、このようなストレートな２芯の光ファイバのみでなく、光ファイバー１本からｎ本に分岐する光スプリッタやｎ本からの１本へ接続する光カプラ−などの光合波分波回路を導入した光ファイバー網や途中に光スイッチを挿入した光ファイバー網などの複雑な光ファイバー接続網への拡張にも対応する必要がある。このような複雑な光ファイバー網でイーサーネット信号を送受信する場合には、用途に応じて、新規なネットワーク構成を検討する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  本発明が解決しようとする課題は、光ファイバー１本で接続された相手先のＰＣへのイーサーネット信号の送信、一本の光ファイバに光スプリッタや光ハブ装置を接続し、その出力ファイバーに接続された複数のＰＣへのイーサーネット信号のマルチキャスト通信など、従来のＰＣ相互間でのＦＬＰのやり取りによるオートネゴシエーションの確立による送信開始では対応できない場合が生じる。図３は、送信用のファイバー接続はされているが、受信側のファイバー接続がされていない場合には、オートネゴシエーションが確立しないのでイーサーネット通信ができない。また、図４の構成では、ＰＣａの送信ファイバーに１ｘ３の光スプリッター９を接続して、ＰＣｂとＰＣｃの２台のＰＣへイーサーネット信号を送信することもオートネゴシエーションが確立できないので送信できない。本発明では、このような光ファイバー網でもイーサネット通信を可能とする構成を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  まず、図４の構成において、図５に示すように。スプリッター９の１本の出力を光ファイバーａ７を通じて受光Ｏ／Ｅ変換部ａ５に接続することにより、ＰＣａからのＦＬＰは、光ファイバーａ６、スプリッター９、光ファイバーａ７、ａ５、ＬＶＤＳのａ３を介して、自局の送信側からのＦＬＰと自局の送信側からのＦＬＰのオートネゴシエーションが確立し、ＰＣａからのイーサーネットの送信が確立することを実験的に確認した。このオートネゴシエーションの確立の条件は、ＰＣｂとＰＣｃのＮＩＣのイーサーネット通信モードがＰＣａのイーサネットの通信モードと一致していることである。ＰＣａにとっては、ＰＣａから発信するＦＬＰと受信するＦＬＰが自局からのＦＬＰであれば、オートネゴシエーションが確立し、その通信モードとしてＰＣａからイーサーネット信号を発信し、光ファイバー接続されたＰＣｂとＰＣｃは、ＰＣａからのイーサーネット信号を受信することができる。この通信モードの成立条件としては、ＵＤＰ／ＲＴＰモードにネットワーク設定したときにマルチキャスト通信やブロードキャスト通信をする場合である。【０００７】  本発明の第１の構成図を図６に示す。本構成において、各ＰＣａ、ＰＣｂ、ＰＣｃに使用するイーサネットカードＮＩＣは、同じ通信モード（１０００Ｂａｓｅ−Ｔなど）であることを条件とする。本構成例では、３入力３出力の光ハブ装置１０を接続し、入力の１本ｃにＰＣａからの光入力を接続し、光ハブの出力ａ’に接続した光ファイバーａ７を接続することによりオートネゴシエーションを確立し、ＰＣａからのデータをイーサーネット通信によりＰＣｂとＰＣｃへマルチキャスト配信やブロードキャスト配信できる。この光ハブ装置としては、ｎ入力ｍ出力の任意の規模に適用可能である。【０００８】  図６の構成において、すべてのポートを光ファイバーで相互接続した図面を図７に示す。この図は、ＰＣａとＰＣｂとＰＣｃの出力の光ファイバーを光ハブ装置１０の入力に接続し、該光ハブ装置１０の出力をＰＣａとＰＣｂとＰＣｃの入力へすべて接続した構成である。この場合には、各ＰＣからの各々のファーストリンクパルスＦＬＰａ、ＦＬＰｂ、ＦＬＰｃすべてが各受光部にすべて入力するので、混信してオートネゴシエーションは不安定となり、イーサーネット通信は正常に通信できない状態となる。【０００９】  本発明の第２の構成は、図８（ａ）、図８（ｂ）、図９の構成であり、この構成によりイーサーネット通信を確立することが可能となる。ただし、ＰＣａとＰＣｂとＰＣｃのＮＩＣとしては、すべて同じ通信速度の通信モードを利用していることを前提条件とする。  各Ｏ／Ｅ変換部、Ｅ／Ｏ変換部に、図９に示すような光波長多重のＯ／Ｅ変換、Ｅ／Ｏ変換を導入する。Ｏ／Ｅ変換部ａ４とＥ／Ｏ変換部ａ５として、図９を適用した場合の動作について説明する。図８（ａ）に示すＰＨＹａ８からのＬＶＤＳ信号を分配器Ｓ１により２分岐し、一方を図９の光源ドライブ用のａ２に接続し、他方をＬＶＤＳのパスａｆを通じて２入力１出力のスイッチＳ２に接続し、ｓ２−Ｌｏｏｐを選択するとＰＨＹａ８へ戻すことにより、このパスのオートネゴシエーションを確立する。図８（ｂ）は、スイッチｓ２��ｓ２−ｐａｓｓを選択することにより、パスａｆの接続を切断し、受光した信号ａ３をパスする選択機能を有する。図９では、入力したａ２は、スイッチＳ３により、ａｏに接続し、光波長λａを発光し、光合波器ｍ１を通じて、光ファイバーａ６へ出力する。Ｅ／Ｏ変換部ａｏ、ｂｏ、ｃｏは、制御信号Ｔｘａ、Ｔｘｂ、Ｔｘｃにより、それぞれの光出力をオン／オフできる機能を有しており、Ｔｘａのみオンとし、その他はオフ状態にしておく。一方、ａ７で受光する側は、光分波器によりλａ、λｂ、λｃを分波して、それぞれをＯ／Ｅ変換部ａｅ、ｂｅ、ｃｅでＯ／Ｅ変換し、ＬＶＤＳ信号のスイッチＳ４により、λａ、λｂ、λｃのどれか一つの信号を選択してａ３から出力する機能を有する。このＯ／Ｅ変換部ａｅ、ｂｅ、ｃｅからは、λａ、λｂ、λｃが存在するか否かをＲｘａ、Ｒｘｂ、Ｒｘｃからモニター信号が出力する機能を有する。以上のような機能を有する図８、図９の構成を利用することにより次の機能が実現できる。▲１▼ＰＣａからＰＣｂとＰＣｃへイーサーネットのマルチキャスト通信ができる。▲２▼ＰＣａと他のどれかのＰＣとのイーサーネットの双方向通信ができる。▲１▼を実現するには、図８の接続（ｓ２−Ｌｏｏｐ）を選択して、図９において、ＰＣａに接続した送信側は、スイッチｓ３によりλａを選択し、受信側のＰＣｂ、ＰＣｃにおいては、λａを選択する。▲２▼を実現するには、たとえば▲１▼の状態を実施中に、ＰＣａに接続しているパスの図９の構成において、Ｒｘａ以外のＲｘｂの受信をモニターしたときに、図８のスイッチｓ２のｓ２−ｐａｓｓを選択することにより、ＰＣａからはλａで送信し、λｂで受信し、ＰＣｂからは、λｂで送信し、λａで受信するＰＣａとＰＣｂ間の双方向通信に切り替えることができる。これは、ＰＣｂ側からもマルチキャスト通信をした場合に、ＰＣａに接続した図９からＲｘｂの受信信号を確認するので、ＰＣａは、ＰＣｂが双方向通信を選択したものと判断した結果、双方向通信に切換えることにした例である。  以上は、３つのＰＣ間で３波長と３ｘ３の光ハブ装置を利用したマルチキャスト通信と双方向通信をする本発明の実施例である。ＰＣ４台のの場合には、４波長と４ｘ４の光ハブ装置を利用すれば、同様にマルチキャスト通信と各ＰＣ間の双方向通信が可能となる。同様にｎ波長とｎｘｎの光ハブ装置により、マルチキャスト通信と各ＰＣ間の双方向通信が可能である。
【発明の効果】
【００１０】  本発明では、以上の説明からも判るように、光ハブ装置を含んだ光ネットワークにおいて、イーサネットのマルチキャスト通信や双方向通信を選択して実現できる効果がある。また、特定の相手と双方向通信も光波長選択により可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】  本発明の実施のためには、各端末ごとに光波長の異なる光ネットワークインターフェースを準備することにより、各端末からのブロードキャストやマルチキャスト配信ができること、および、必要に応じて各端末間の双方向通信もできる。また、遠隔教育や映像配信などのブロードキャストができればよい場合には、１波長の光により実現もできる。用途に応じて波長数を減らして経済的なネットワーク設計もできる。
【実施例１】
【００１２】  本発明の実施例を、図１０に示す。４ロケーションにハイビジョンカメラとハイビジョンディスプレーを有する場合またはいずれか一方のみを有する場合に利用可能なハイビジョン光ローカルネットワークの例である。  光ネットワークへのインターフェースとして図８と図９に示すような本発明の光ネットワークインターフェースボックスＯＮＩＢ１１を使用し、光ファイバー接続には４入力４出力の光ハブ１０を接続して実現する光ローカルネットワークである。  各４か所の端末は、パソコンＰＣに接続されたハイビジョンカメラとハイビジョンディスプレー、およびＯＮＩＢから構成される。端末ａのハイビジョンカメラの映像を他の３か所のハイビジョンディスプレーへ同時に伝送することができる。これは、上述の▲１▼の方法によりマルチキャスト配信により実現される。本例では、４か所の端末の光源の波長は、それぞれ４波長有していて、利用方法により、また時間同期により選択可能なように構成されている。これは、遠隔教育として、１か所の講義を多数か所へ配信するときに便利に利用できる。また、特別な医療現場など、他の複数個所の地点の専門医へ同時配信し、グループ医療にも利用できる。また、端末ｃの地点の専門医が端末ａの医療現場と相互通信を要請するときには、設定を切り替えることにより相互通信も可能である。このように本発明は、同じ構成のＯＮＩＢを利用して、設定の切り替えにより複数の用途に対して対応できる特徴があり、遠隔教育やサイバーホスピタルなどに便利に利用できる。  また、複数個所からのハイビジョンカメラの映像を一か所のハイビジョンディスプレーで監視する場合には、時間同期で設定を切り替えることにより実現できる。これは、防犯や防災用に高精細画面で監視したいときに利用できる。以上の説明では、ハイビジョンカメラＨＤＶ画像を中心に通信できることを説明したが、もちろん、通常のＤＶ画像などの通信にも利用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１３】    本発明は、上述の実施例からも理解できるように、複数の地点のハイビジョンカメラなどの撮影画像を他の複数の地点のハイビジョンディスプレーへ伝送できることから、多地点間の高品位画像相互通信ができることを特徴としている。その特徴は、今後のサイバーホスピタルなどの遠隔医療、イベント情報の遠隔地での鑑賞、新車などの遠隔セールス、遠隔教育などに便利に利用される可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来のパソコン間のＵＴＰケーブル接続によるイーサネット構成図
【図２】従来のパソコン間のＵＴＰケーブルと光ファイバー接続によるイーサーネット構成図
【図３】図２において、双方向の光ファイバ接続の一方向のみ接続された構成図
【図４】送信パソコンの出力の光ファイバーに光スプリッタを接続し、送信パソコンの光入力が切断されている構成図
【図５】図４において、光スプリッタの出力を送信パソコン側の光入力に接続した光ネットワークインターフェース構成図
【図６】本発明の光ハブ装置を接続した１つのＰＣから配信し、その他のＰＣは受信する場合の光ネットワークインターフェース構成図
【図７】本発明の光ハブ装置を接続した光ネットワークインターフェース構成において、各端末ＰＣから送受信をする場合の光ネットワークインターフェース構成図
【図８ａ】（ａ）本発明の送信のみを行う光ネットワークインターフェース構成図
【図８ｂ】（ｂ）本発明の送信受信を行う光ネットワークインターフェース構成図
【図９】本発明の光波長多重選択スイッチ、電気光（Ｅ／Ｏ）変換部、光電気（Ｏ／Ｅ）変換部及び光の分波（ＤＥＭＵＸ）合波（ＭＵＸ）を有する光−電気変換部分の構成図
【図１０】本発明の実施例
【符号の説明】
【００１３】ＰＣａ、ＰＣｂ、ＰＣｃ、ＰＣｄ    パーソナルコンピュータ１、ａ１、ｂ１、ｃ１、１２        イーサネット電気ケーブル（ＵＴＰなど）２                  ネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）３                  パーソナルコンピュータ（ＰＣ）４                  メディアアクセス制御部（ＭＡＣ）５                  物理層信号変換部（ＰＨＹ）６                  メディアアクセスユニット（ＭＡＵ）とＲＪ−４５コネクタＦＬＰ              ファーストリンクプルスａ’、ｂ’、ｃ’    光スプリッタや光ハブの出力端子ａ、ｂ、ｃ          光ハブ装置の入力端子ａ２、ｂ２、ｃ２    光源ドライブ電気信号ＬＶＤＳａ３、ｂ３、ｃ３    光受信電気信号ＬＶＤＳａｆ、ａ３ｆ        光源ドライブ電気信号ＬＶＤＳの帰還信号ａ４、ｂ４、ｃ４    電気光変換部（Ｅ／Ｏ）ａ５、ｂ５、ｃ５    光電気変換部（Ｏ／Ｅ）ａ６、ｂ６、ｃ６    出力光ファイバａ７、ｂ７、ｃ７    入力光ファイバ１１                光ファイバー接続ａ８、ｂ８、ｃ８    物理層信号変換部（ＰＨＹ）ｓ１  ２分配器  ｓ２  ２ｘ１スイッチ  ｓ３  １ｘ３スイッチ  ｓ４  １ｘ３スイッチｍ１  光合波器（ＭＵＸ）  ｄ１  光分波器（ＤＥＭＵＸ）７                  光源ドライブ用ＬＶＤＳ電気信号８                  光ファイバー９                  光スプリッタ１０                光ハブａ、ｂ、ｃ          光スプリッタ／光ハブの入力ａ’、ｂ’、ｃ’    光スプリッタ／光ハブの出力ＦＬＰａ、ＦＬＰｂ、ＦＬＰｃ  各ＰＣａ、ＰＣｂ、ＰＣｃからのファーストリンクパルス１１                光ネットワークインターフェースボックス（ＯＮＩＢ）１３                光ファイバー接続網
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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