(57)【要約】【課題】親機と子機の間での半二重光通信を行うための送信許可手順を必要とする半二重光送信システムにおいて子機が端末から送られてくるフレームを速やかに親機へ送信することを可能とする。【解決手段】親機１と子機３の間で親機が子機に対して親機への光送信を許可する手順を実行した後、フレーム毎に送信許可手順を実行することなく、子機が複数のフレームを連続して、かつフレーム間にアイドル信号を挟んで送信する。【選択図】　　　　図２
2004023524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半二重光通信子機と半二重光通信親機との間で半二重光通信を行うシステムにおいて、
前記親機と前記子機との間で、前記親機が前記子機に対して前記親機への光送信を許可する手順を実行した後、前記手順をフレーム毎に実行することなく、前記子機が複数のフレームを連続して、かつフレーム間にアイドル信号を挟んで送信することを特徴とする半二重光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、端末が個々に接続される半二重光通信子機装置と半二重光通信親機装置との間で半二重光通信を行うシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複数のパーソナルコンピュータなどの情報処理機器を相互に接続してＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）を構築する場合、それら情報処理機器は、例えば同軸ケーブルや光ケーブルなどの有線によって接続されることが多い。有線による接続は、機器的に確実な接続が可能なので、外来雑音によるデータ誤りが少ないなどの点では有利であるが、配線工事が煩雑であり、レイアウト変更毎に工事が必要であるなどの問題がある。
【０００３】
また、近年は、ラップトップ型、ブック型、パームトップ型などのパーソナルコンピュータや電子手帳などの携帯型情報処理機器を相互に接続してデータ伝送を行う要求も高まっている。一方で、これらの携帯型情報処理機器は、元々携帯移動して使用することを目的とした機器であり、有線接続した状態のままで携帯移動するようなことは極めて希である。このため、これらの携帯型情報処理機器を相互に接続してデータ伝送を行う場合には、その移動毎にコネクタの抜き差しが行われることになり、そのような接続作業は非常に面倒である。また、コネクタの抜き差しを繰り返すと、コネクタなどの接続部の機械的破損が発生する恐れもある。これらのことから、据置型、携帯型に限らず、各種の情報処理機器間でデータの送受信を行う場合には、伝送路の全部又は一部を無線化して、有線による接続を減らしたいという要求がある。
【０００４】
ここで、無線伝送の手法としては、電波を伝送媒体としたものと、光を伝送媒体としたものがある。これら電波、光の何れの伝送媒体を使用しても高速データ伝送を実現可能であるが、電波の場合は法的な規制があることや機密性の確保の問題などから法的規制が無く機密性を確保し易い光を伝送媒体とした無線伝送が有利である。また、有線ＬＡＮで最も普及率の高いイーサネット（登録商標）ＬＡＮは、例えば１０Ｍｂｐｓの伝送速度を有しているので、無線伝送路においても最低１０Ｍｂｐｓの伝送速度を持つことが望ましい。
【０００５】
このようなことから、本出願人は特開平８−５６１９８号公報において伝送媒体として光を用い、１０Ｍｂｐｓの伝送速度を実現する「光無線通信の戻り光打ち消し方法及びその装置」を開示している。この公報記載の技術は、天井に取り付けた親機と部屋内に設置された子機との間で光無線による全二重通信を実現するものであって、特に親機については受信信号から送信信号を減算することで反射光による悪影響の除去を可能とする方式が採用されている。すなわち、光無線伝送では、自由空間へ光を送出し、かつ自由空間からの光を受信するようになされているため、例えば相手方の装置近傍に位置する物体によって、自己の送出した送信信号光が反射されるなどして受光部に入力してしまい、相手方からの通信信号を正確に取り出すことができなくなるという問題があるが、同公報記載の技術では、送信信号の一部を分岐して、この信号のレベル及び位相を調節して受信信号に加えることにより、戻り光による信号をキャンセルするようにしている。
【０００６】
一方で、近年では伝送速度の高速化が望まれており、上述のような光無線通信方式においても、伝送速度の更なる高速化が要求されている。ところが、伝送速度が、例えば１００Ｍｂｐｓとなる光無線通信を考えると、その信号は４Ｂ／５Ｂ変換などの必要性から１２５Ｍｂｐｓの伝送信号となり、この信号を位相の面で考えると１ビット長は８ｎｓで光が１ｍ進む時間は３．３ｎｓである。このことから、反射経路が１ｍ異なると（反射物までの距離にして５０ｃｍの差）、３６０＊３．３／８＝１４８．５度も異なる。つまり、このような反射物までの距離によって大きく位相がずれてしまう反射光を打ち消すには、振幅の調整だけでなく大幅に変化する位相についても逐次合わせ込む必要があり、極めて複雑な回路が必要となる。さらに、これらの方法を駆使してもその打ち消しは限られた範囲内での精度向上しか望めない。したがって、１００Ｍｂｐｓのような高速伝送で１：Ｎの光無線通信装置を実現するには全二重通信方式ではなく半二重通信方式による実現が賢明である。
【０００７】
これらのことから、本出願人は、特開２００２−５１０５３号公報において１００Ｍｂｐｓの伝送を実現する「光無線通信装置及び光無線通信システム」を実現した。この方式は、図１に示すように親機１が光回線の使用状況を光回線空き報知信号として配下の子機３（３ａ、３ｂ、３ｃ）に通知し、この信号を子機３が検知して子機３はフレーム送信毎に親機１との間で送信許可の申請処理（ＩＤ交換など）を行い、親機１からの送信許可を得てから子機３が親機１に送信を開始するという、いわゆる半二重通信によって上述した反射光の問題を回避するものである。
【０００８】
以下に、このような子機から親機への送信に対して送信手続きをフレーム毎に行う半二重光通信システムにおける子機及び親機間でのフレーム送受信タイミングを説明する。なお、以下に説明する光通信システムでは、図１に示すように親機１はネットワーク幹線（単に幹線ともいう）２を介して他のシステムと有線接続され、子機３は、例えばパーソナルコンピュータなどの端末４と有線接続されているとする。また、親機１はネットワーク幹線２へ信号を送信する幹線側送信部と、ネットワーク幹線２からの信号を受信する幹線側受信部と、子機３へ光信号を送信する発光部と、子機３からの光信号を受光する受光部とを有し、子機３は親機１からの光信号を受信する受光部と、親機１へ光信号を送信する発光部と、端末４へ信号を送信する端末側送信部と、端末４からの信号を受信する端末側受信部とを有しているものとする。
【０００９】
図１０は従来例として、子機３から送信したフレーム単位の信号が親機１によって幹線２側へのみ送信される（光側へ折り返されない）場合における子機３から親機１へのフレーム信号送信タイミングを示す。なお、１００Ｍｂｐｓの伝送速度による光無線通信システムで、半二重光通信を使用すること自体の実例はあまり無いが、図１０には半二重光通信を行う場合に採用されるであろうと予想される信号の送受信タイミングイメージを示すものであり、ここでは子機３や親機１が必要最小限のメモリを有する場合でのタイミングであり、当然大量のメモリを搭載すればそのタイミングは異なるものであるが、基本的な子機３、親機１間で交わされる送信許可申請手続き処理などはその類推の範疇であり、説明の煩雑さを避けるため、ここでは省略する。
【００１０】
まず、図１０において、端末４が発生したフレームＦ１を子機３から親機１に送信する場合、図中Ｔ１として親機１からは光回線の空きを示す光回線空き信号ＥＰが光送信される。この光送信された光回線空き信号ＥＰを検出（受光）した子機３は、自分が光回線を使用したい場合に親機１に対して、図中Ｔ２のように、光回線の使用要求をするための光回線送信申請信号ＲＱに光プリアンブル信号（光Ｐ）を付加して光送信する。この光回線送信申請信号ＲＱを受け取った親機１は、光回線の使用が可能であるとき、子機３に対して図中のＴ３のように、光回線の使用を許可する光回線送信許可信号ＡＫに光プリアンブル（光Ｐ）を付加して光送信する。親機１から光回線送信許可信号ＡＫを受け取った子機３は、端末から受信したフレームＦ１を親機１に対して図中Ｔ４のように光プリアンブル信号（光Ｐ）及びフレームＦ１として光送信する。親機１は子機３から送られてきたフレームＦ１をネットワーク幹線２に有線送信する。次のフレームＦ２、Ｆ３の場合の動作もフレームＦ１の動作と同様である。
【００１１】
なお、図１０では、端末４から受け取ったフレームを子機３から親機１に送り、さらに親機１からネットワーク幹線２に送る例を述べたが、その逆、すなわち、ネットワーク幹線２から受け取ったフレームを親機１から子機３に送り、子機３から端末４へ送る場合には、ここで示した送信申請及び許可信号の送信手続きを取ることなく、光回線が空いていればネットワーク幹線２から送られてきたフレームに光プリアンブルを付加して子機３側に送出し、子機３はこれを受信して端末４へ送信する。
【００１２】
以上、図１０を用いて説明したように、この半二重光通信によれば、子機３が端末４から受け取ったフレームを親機１へ光送信する際に、子機３は親機１からの光回線空き信号を検出し、親機１に対して光回線送信申請信号を送り、親機１からそれに対する光回線送信許可信号を受けた後に、端末４から受け取ったフレームを親機１に送信するような手法になると考えられる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した半二重光通信の例では、子機３から親機１への送信において子機３が親機１に送信許可を得る光送信手順をフレーム毎に毎回行うことになり、光回線送信申請信号（ＲＱ）、光回線送信許可信号（ＡＫ）、そしてこれら各信号に付加する同期用光プリアンブル（光Ｐ）及びフレームへ付加する光プリアンブル（光Ｐ）といった一つのフレーム送信に対する送信時のオーバーヘットが大きいので、端末４からこのオーバーヘッド時間より短いフレーム間隔で複数のフレームが送られてきた場合には効率的な送信が難しく最大限の性能を得ることが困難である。
【００１４】
すなわち、上述のように子機３から親機１への送信において行われる、親機１からの光回線空き報知信号の検知及び送信許可申請処理には、光回線空き報知信号長と子機３からの送信申請信号長と、親機１からの返信される送信許可信号長を足した送信手続き時間が必要であり、さらに親機１でフレーム受信可能とするためには同期プリアンブル信号を付加する必要があり、これらに掛かる時間は送信でのオーバーヘットとなる。つまり、子機３はフレームを光回線に送出するのに、この送信手続き時間と同期プリアンブル分だけフレームの送信を遅延させることになる。
【００１５】
一方で、子機３に有線でつながっている端末４などから子機３に送られてくるフレームは、最短でそのフレーム間隔は１００Ｍｂｐｓイーサネット（登録商標）ではその規定上、０．９６μｓとなる。当然、この最短フレーム間隔より短い時間内で前記した子機３と親機１間で交わされる送信許可処理と同期プリアンブル付加が完了するのであれば、フレーム毎にこの送信手続きを交わすにしても、実質上の通信オーバーヘットは発生しない。
【００１６】
しかし、実際に１２５Ｍｂｐｓの伝送における１ビットあたりの時間幅は４０ｎｓであり、この最小フレーム間隔＝０．９６μｓは、０．９６μｓ／４０ｎｓ＝２４ビット分に相当し、送信許可申請信号、送信許可信号、フレーム信号に必要となる各同期プリアンブルだけでも子機３及び親機１のＰＬＬ性能を考えると２４ビットで実現することは難しく、これに加えて各信号の識別ビットを考慮に入れると、０．９６μｓ以内で送信許可手続き処理を完了させることは困難であり、実質上の送信オーバーヘット（遅延）が生じることは避けられない。このため、フレームがこのような送信手続き処理時間より狭い間隔で端末４から子機３に送られてきた場合には、その遅れが累積していくこととなり、通信効率を低下させることとなる。
【００１７】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、親機と子機の間での半二重光通信を行うために送信許可手順を必要とする半二重光送信システムにおいて、通信手続きを効率的に行うことで、子機が端末から送られてくるフレームを速やかに親機へ送信することを可能とし、高性能な１：Ｎの半二重光送信システムを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、親機と子機の間で親機が子機に対して親機への光送信を許可する手順を実行した後は、この手順をフレーム毎に実行することなく、複数のフレームを連続してかつフレーム間にアイドル信号を挟んで送信するようにしたものである、
【００１９】
すなわち本発明によれば、半二重光通信子機と半二重光通信親機との間で半二重光通信を行うシステムにおいて、
前記親機と前記子機との間で、前記親機が前記子機に対して前記親機への光送信を許可する手順を実行した後、前記手順をフレーム毎に実行することなく、前記子機が複数のフレームを連続して、かつフレーム間にアイドル信号を挟んで送信することを特徴とする半二重光通信システムが提供される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１には、本発明の一実施の形態として光無線通信システムの主要部の概略構成を示す。本実施の形態の光無線システムは、フレーム（パケット）送信によってデータを送受信するイーサネット（登録商標）（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（Ｒ））などの幹線系ネットワークに接続されるシステムであり、図１に示すように、ネットワーク幹線２と端末（例えばパーソナルコンピュータ）４（４ａ、４ｂ、４ｃ）との間を、親機としての光無線通信装置１（以下、親機１とする）及び子機としての光無線通信装置３（３ａ、３ｂ、３ｃ）（以下、子機３とする）による半二重光通信を使用して接続するものである。なお、端末４には、パーソナルコンピュータなどの他に、ネットワークインターフェースカード（Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｃａｒｄ：ＮＩＣ）やハブ（ＨＵＢ）などの中継機も含まれる。
【００２１】
図２には、図１の光無線通信システムにおいて端末４が発生したフレームＦ２を子機３から親機１に送信し、さらにネットワーク幹線２に送出する場合の基本的な信号送受信タイミングを示す。この図２において、端末４が発生したフレームＦ２を子機３から親機１に送信する場合、まず最初に、親機１から図中Ｔ１０のように光回線空きを示す光回線空き報知信号ＥＰが光送信され、この光送信された光回線空き報知信号ＥＰを検出した子機３は、図中Ｔ９で端末４から送られてきたフレームＦ２を親機１へ光送信するために、親機１に対して図中Ｔ１１のように、光回線の使用を求める光回線申請信号ＲＱに光プリアンブル（光Ｐ）を付加して光送信する。
【００２２】
この光回線送信申請信号ＲＱを受け取った親機１は、光回線の使用が可能であるとき、子機３に対して図中Ｔ１２のように、光回線の使用を許可するための光回線送信許可信号ＡＫに光プリアンブル（光Ｐ）を付加して光送信し、子機３からフレームＦ２が送られてくるのを一定時間待つ。子機３は一定時間内に親機１から光回線送信許可信号ＡＫを受け取った場合に、端末４から受け取ったフレームＦ２を図中Ｔ１３のように光プリアンブル（光Ｐ）を付加して親機１に対して光送信する。
【００２３】
親機１から許可を得てフレームＦ２を光送信した子機３は、端末４からの次のフレームＦ３をフレームＦ２の親機１への送信中に検出したら、フレームＦ３をいったんメモリへ待機させ、前の送信フレームＦ２の送信終了を持ち、このフレームＦ２に連続してＩＤＬＥ信号を最小フレーム間長（１００ＭｂｐｓのＥｔｈｅｒｎｅｔ（Ｒ）の場合には０．９６μｓ）だけ送信する。このＩＤＬＥ信号の送信に続いて、子機３はいったん待機させていたフレームＦ３を図中Ｔ１７のように親機１へ送信する。
【００２４】
同様に、端末４からの次フレームＦ４がフレームＦ３の親機１への送信中に端末４から送られてきたなら、図中Ｔ２１に示すようにフレームＦ３送信後にＩＤＬＥ信号を挟んでフレームＦ４を親機１へ送信する。ここで、次のフレームＦ５が図中Ｔ２６に示すようにフレームＦ４の送信終了後に端末４より送られてきた場合には、親機１からの回線空き報知信号（ＥＰ）を待ち、図中Ｔ２５、Ｔ２７、Ｔ２８に示すように親機１との間で送信申請、送信許可の手順を行い、図中Ｔ２９で示すように親機１へ光プリアンブル（光Ｐ）を付加してフレームＦ５を送信する。
【００２５】
一方、親機１は図中Ｔ１２で子機３に対してフレームＦ２の送信許可を与えたら子機１からのフレーム送信を待ち、次いで一定時間内に図中Ｔ１４のように子機３からフレームＦ２を受け取ることができたら、これを図中Ｔ１５で幹線２側へ送信する。また、子機１に送信許可を与えてフレームＦ２を受け取った親機１は、その子機３からの送信信号（キャリア）が途絶えるまで子機３から送られてくるフレームＦ３、Ｆ４を図中Ｔ１８、Ｔ２２で示すように連続して受け取り、図中Ｔ１９、Ｔ２３のように幹線２へ送信する。
【００２６】
ここで、親機１は子機３からフレームＦ４を受信した後、子機３の送信信号の受信キャリアが途絶えたことにより、子機３からの連続送信が途切れたと判断し、図中Ｔ２４、Ｔ２５のように光回線空き報知信号ＥＰを送信して他の機器（ここでは他の子機３）へ回線を開放する。光回線空き報知信号ＥＰを送信以降、同様に子機３からの送信申請があればそれに応じて回線制御を行う。この図２では、再び子機３からの送信申請があった場合を図中Ｔ２６、Ｔ２７、Ｔ２８、Ｔ２９で示している。
【００２７】
ここで、図２で説明した手法では、子機３は端末４から短いフレーム間隔で送られてくるフレーム群に対して連続して親機１へフレームを送信できることを示しているが、ここで説明した手法の場合には、子機３から親機１への連続送信は端末４からのフレーム間隔が短い場合に行うことになり、一つの子機３からの連続送信が不用意に長く続いてしまうことも有り得る。もちろん、この図２の例においても、実際のネットワーク環境で永遠に高レートデータが送信し続けることは考え難いので十分に使用は可能であるが、冒頭で説明しているように、本発明の利用が想定される主なシステムでは、一台の親機１が複数の子機３からの通信を中継するようなものであるため、親機１はできる限り効率的に回線を制御することが望ましく、加えて、特定の子機３が回線を長時間独占することは基本的に避けねばならない。
【００２８】
そこで、本発明では上記のような特定子機３の回線の独占を防止する策を施した一歩発展させた例として次の図３での実施例を説明する。この図３において、端末４が発生したフレームＦ２を子機３から親機１に送信する場合、まず最初に、親機１から図中Ｔ１０のように光回線空きを示す光回線空き報知信号ＥＰが光送信され、この光送信された光回線空き報知信号ＥＰを検出した子機３は、図中Ｔ９で端末４から送られてきたフレームＦ２を親機１へ光送信するために、親機１に対して図中Ｔ１１のように光回線の使用を求める光回線送信申請信号ＲＱに光プリアンブル（光Ｐ）を付加して光送信する。この光回線送信申請信号ＲＱを受け取った親機１は、光幹線の使用が可能であるとき、子機３に対して図中Ｔ１２のように、光回線の使用を許可するための光回線送信許可信号ＡＫに光プリアンブル（光Ｐ）を付加して光送信し、子機３からフレームＦ２が送られてくるのを一定時間待つ。
【００２９】
子機３は一定時間内に親機１から光回線送信許可信号ＡＫを受け取った場合に、端末４から受け取ったフレームＦ２を図中Ｔ１３ように光プリアンブル（光Ｐ）を付加してフレームＦ２を親機１に対して光送信する。親機１から許可を得てフレームＦ２を光送信した子機３は、端末４からの次のフレームＦ３をフレームＦ２の親機１への送信中に検出したら、フレームＦ３をいったんメモリへ待機させて前の送信フレームＦ２の送信終了を持ち、このフレームＦ２に連続してＩＤＬＥ信号を最小フレーム間長（１００ＭｂｐｓのＥｔｈｅｒｎｅｔ（Ｒ）の場合には０．９６μｓ）だけ送信する。このＩＤＬＥ信号送信に続いて子機３はいったん待機させていたフレームＦ３を図中Ｔ１７のように親機１へ送信する。
【００３０】
同様に、端末４からのフレーム光送信中に送られてくる図中Ｔ２０に示したフレームＦＮまでを親機１へ送信する。ここで、このフレームＦＮを親機１へ送信中に次フレームＦＮ＋１−１が送られてくるが、この子機３の連続送信フレーム数の最大値をＮ個とするため、子機３は図中Ｔ２４で示すように端末４へ抑圧信号（ＤＭＹ）を送信して、端末４へ送信の停止と再送を促す。図中Ｔ２６に示すように端末４から再送されてきたフレームＦＮ＋１−１は、親機１からの回線空き報知信号（ＥＰ）を待ち、図中Ｔ２５、Ｔ２７、Ｔ２８に示すように親機１との間で送信申請、送信許可の手順を行い、図中Ｔ２９で示すように親機１へ光プリアンブル（光Ｐ）を付加してフレームＦ５を送信する。
【００３１】
一方、親機１は図中Ｔ１２で子機３に対してフレームＦ２の送信許可を与えたら子機３からのフレーム送信を待ち、一定時間内に図中Ｔ１５のように子機３からフレームＦ２を受け取ることができたら、これを図中Ｔ１５で幹線２側へ送信する。また、子機１に送信許可を与えてフレームＦ２を受け取った親機１は、その子機３からの送信信号（キャリア）が途絶えるまで子機３から送られてくるフレームＦ３〜ＦＮを図中Ｔ１８、Ｔ２２で示すように連続して受け取り、図中Ｔ１９、Ｔ２３のように幹線２へ送信する。
【００３２】
ここで、親機１は子機３からフレームＦＮを受信した後、子機送信信号の受信キャリアが途絶えたことにより、子機３からの連続送信が途切れたと判断し、図中Ｔ３０、Ｔ２５のように光回線空き報知信号ＥＰを送信して他の機器（ここでは他の子機３）へ回線を開放する。光回線空き報知信号ＥＰを送信以降、同様に子機３からの送信申請があればそれに応じて回線制御を行う。この図３では、再び子機３からの送信申請があった場合を図中Ｔ２６、Ｔ２７、Ｔ２８、Ｔ２９で示している。つまり、ここで示した実施形態では、一つの子機３が親機１への送信にあたり無手順でフレームを上げられる数を制限することで、一つの子機３が長時間光回線を占有し続ける危険性を排除したものである。
【００３３】
次に、上述した図２及び図３のような子機３からの送信を親機１からの光回線空き報知信号及び子機３からの光回線送信申請、親機１からの光回線送信許可信号を用いて制御されて送られたフレーム及び、そのフレームに続いて送られてくる複数のフレームを受信する図１の光無線通信システムの親機１の具体的構成の一例を図４に示す。
【００３４】
この図４に示す親機１において、制御手段（以下、「手段」を「部」とも称す）１３は、当該親機１の全体の動作を制御するとともに、ネットワーク幹線２との間の通信制御、子機３との間の半二重光通信制御を行うものである。また、親機１は、子機３との間で光による無線通信を行うための構成として、広範囲に光を出力し、各信号を光信号として送信するための光回線送信部１９と、広範囲からの光を受光して光信号を電気的デジタル信号として受信する光回線受信部１１と、光信号を電気信号に変換して受信キャリアの検出を行うキャリア検出部３９を有する。
【００３５】
光回線受信部１１で受けられた光信号は、電気的デジタル信号として光回線フレーム受信部８、光回線フレーム検出部９、光回線送信申請信号検出部１０へ入力される。光回線フレーム受信部８では、光回線受信部１１から入力された信号を光回線フレーム検出部９の検出結果に従い、幹線２へ送信するフレームを幹線２への送信タイミングまで確保し、制御部１３の制御に従い出力信号切替部６へ出力する。光回線フレーム検出部９は光回線受信部１１からの入力信号からフレームを検出し、光幹線フレーム受信部８に受信フレームを指示する。光回線送信申請信号検出部１０は光回線受信部１１から入力された信号から任意の子機１から送られた光回線送信申請信号を検出し、そのことを制御部１３へ送信し、検出した送信申請信号の情報（どの子機３からの申請かなどを示すＩＤなど）を光回線送信許可検出信号部３８へ伝送する。
【００３６】
光回線送信許可信号発生部３８は光回線送信申請信号検出部１０によって検出され抽出された申請情報（ＩＤなど）を用いて送信申請信号を送ってきた子機３へ光回線送信許可信号を制御部１３の指示に従って光送信信号切替部１８へ送信する。有線回線抑圧擬似信号発生部７は、制御部１３の指示に従い、幹線２からの信号を抑圧する必要が生じた際に抑圧擬似信号を発生し、有線出力信号切替部６へ抑圧擬似信号を送信する。有線出力信号切替部６は光回線フレーム受信部８からのフレームと、有線回線抑圧擬似信号発生部７からの抑圧擬似信号を受け、制御部１３の指示に従い各信号を随時適切に切り替えて有線回線送信部５へ送信する。有線回線送信部５は有線出力信号切替部６からの信号を幹線出力信号として幹線２へ出力する。
【００３７】
有線回線受信部１４は幹線２からのデータを受信し、受信したデータを有線回線フレーム検出部１５及び光回線送信タイミング遅延部１６へ送信する。有線回線フレーム検出部１５は有線回線受信部１４より送られてきた受信データからフレームを検出し、制御部１３へ検出結果を送信すると同時に、光回線送信タイミング遅延部１６に対してもフレーム検出の結果を送信する。
【００３８】
光回線送信タイミング遅延部１６は有線回線受信部１４から送られた信号から有線回線フレーム検出部１５のフレーム検出結果を元にフレームをＦＩＦＯなどの一時記憶装置に待機させ、制御部１３の指示によって光回線送信タイミングにおいて待機させていたフレームを光回線出力切替部１８へ送信する。光プリアンブル発生部１７は制御部１３の指示に従い、フレームの光送信時にフレームの前に同期信号として付加するプリアンブル信号を生成し、光回線出力切替部１８に送信する。光回線空き報知信号発生部１２は制御部１３の指示に従い、光回線が空いている際に配下の子機３へ光回線が空いていることを知らせる光回線空き報知信号を発生し、光回線出力信号切替部１８へ送信する。
【００３９】
光回線出力信号切替部１８は光回線送信許可信号発生部３８からの光回線送信許可信号、光回線回線空き報知信号発生部１２からの光回線空き報知信号、光プリアンブル発生部１７からの光プリアンブルそして光回線送信タイミング遅延部からのフレームの各データを制御部１３の適切な指示に随時従い、光回線送信部１９へ切り替えて送信する。光回線送信部１９は光回線出力信号切替部１８によって適切に切り替え出力されたデータを光信号として光回線へ送信する。
【００４０】
なお、制御部１３は子機３からの送信許可信号を解析し、もし、子機３からの送信申請が連続送信の要求であれば、それ以降の受信制御を連続送信信号を受信するためのものにする。さらに、この制御部１３では、回線を制御するために子機３から送られてくるフレーム待ち時間などの時間検出なども同時に行っている。
【００４１】
次に、上述した図２のような端末４からの送信フレームを親機１に送信する際に、親機１からの送信許可を得た後、端末４から続けて送られてくるフレームに対してそのフレーム間隔が狭い場合は無手順で親機１へ送信し、フレーム間隔が広い場合には改めて親機１に送信許可を得てから送信する図１の光無線通信システムの子機３の具体的構成の一例を図５に示す。
【００４２】
この図５に示す子機３において、制御部２７は当該子機３の全体の動作を制御するとともに、端末４との間の通信制御、親機１との間の半二重光通信制御を行うものである。また、子機３は親機１との間で光による無線通信を行うための構成として、狭い範囲に光を出力し、各信号を光信号として送信するための光回線送信部２０と、親機１からの光を受光して光信号を電気的デジタル信号として受信する光回線受信部２８を有する。
【００４３】
有線回線受信部２６は端末４からの信号を受信し、光回線送信タイミング遅延部２４及び有線回線フレーム検出部２５へ受信データを送信する。有線回線フレーム検出部２５は有線回線受信部２６によって受信された端末４からの信号から光回線へ送出するフレームを検出し、その検出結果を制御部２７へ送り、同様に検出結果を光回線送信タイミング遅延手段２４へ送る。
【００４４】
光回線送信タイミング遅延部２４は、有線回線受信部２６で受信された信号から有線回線フレーム検出部２５の検出結果に従い、フレームをＦＩＦＯなどの一時記憶装置に待機させ、制御部２７の指示に従って光回線出力切替部２１へ送信する。光回線送信申請信号発生部２３は制御部２７の指示に従い、端末４からフレームが送信されてきて、親機１から光回線への送信許可を必要とする場合に光回線送信申請信号を発生し、光回線出力信号切替部２１へ光回線送信申請信号を送信する。
【００４５】
光プリアンブル発生部２２は制御部２７の指示により、フレームの光送信の前に親機１の受信時の同期信号としてのプリアンブルを発生し、光回線出力切替部２１へ光プリアンブルを送信する。光回線出力信号切替部２１は、光回線送信タイミング遅延部２４からのフレーム、光回線送信申請信号発生部２３からの光回線送信申請信号及び光プリアンブル発生部２２からの光プリアンブルの各信号を制御部２７の適切な指示に随時従い、各々の信号を切り替えて光回線送信部２０へ送信する。光回線送信部２０は、光回線出力信号切替部２１から送られる各信号を親機１へ光信号として送信する。
【００４６】
光回線受信部２８は、親機１から送られて来る光信号を受信し、電気的デジタル信号として光回線空き報知信号検出部３０、光回線送信許可信号検出部３１、光回線フレーム検出部２９、有線回線送信タイミング遅延部３２へ受信信号を送信する。光回線空き報知信号検出部３０は、光回線受信部２８から送られた受信信号から親機１が光回線の空きを知らせるために放出している光回線空き報知信号を検出し、その結果を制御部２７へ送る。光回線送信許可信号検出部３１は、光回線受信部２８から送られてきた受信信号から親機１が当該子機３に対して光回線へのフレーム送信を許可する光回線送信許可信号を検出し、その結果を制御部２７へ送る。光回線フレーム検出部２９は、光回線受信部２８から送られる受信信号から親機が送信した光送信フレームを検出し、その結果を制御部２７へ送ると同時に、有線回線送信タイミング遅延部３２へ送り、フレームの一時待機を指示する。
【００４７】
有線回線送信タイミング遅延部３２は、光回線受信部２８から送られた受信信号から、光回線フレーム検出部２９のフレーム検出結果に従い、検出したフレームをＦＩＦＯなどの一時記憶装置にいったん待機させ、制御部２７の端末４への送信指示に従って有線出力信号切替部３４へ待機させていたフレームを送信する。有線回線抑圧擬似信号発生部３３は、制御部２７の適切な指示に従って、有線接続された端末４からの送信の抑圧を必要とした場合に抑圧擬似信号を発生し、有線出力信号切替部３４へ抑圧擬似信号を送る。有線出力信号切替部３４は、有線回線送信タイミング遅延部３２からのフレーム信号及び有線回線抑圧擬似信号発生部３３からの抑圧擬似信号とを受け、制御部２７の適切な指示に随時従いこれらのフレーム信号と抑圧信号を随時切り替え有線回線送信部３５へ送信する。有線回線送信部３５は、有線回線出力信号切替部３４より送られる信号を端末側有線回線へ送信する。
【００４８】
なお、この子機３の全体の動作を制御する制御部２７では、端末４からのフレーム間隔を計測することで、親機１への送信を連続送信として申請するかなどを判断し、送信申請信号発生部２３にその連続送信を行うための連続送信申請信号の発生を促している。さらに、親機１への送信が現在連続送信中であるか否かを判断し、適切に端末４からのフレームを親機１へ送信するための制御を行っている。
【００４９】
次に、上述した図４の構成の親機１及び図５の子機３において、図２、図３の送受信タイミングイメージで説明したような通信手順を実現する場合の処理の流れを説明する。まず、図６にはネットワーク幹線２を介して送られてきたフレームを親機１が受信し、このフレームを配下の子機３に送信するまでの親機１における処理の流れ（主に制御部１３の制御動作の流れ）を示す。
【００５０】
この図６において、まず、親機１の制御部１３は、ステップＳ１の処理として、子機３との間で光通信が行われているか否かを監視し、光回線が使われていないときに光回線空き報知信号を配下の子機３に向けて光送信する。次に、ステップＳ２で幹線２からの信号を監視し、幹線２からフレームが送られてこなければ、光送信制御状態としては幹線２からのフレーム待ちとなり、幹線２からフレームを受信した場合には次のステップＳ３へ移る。ステップＳ３では幹線２から受け取ったフレームを光回線へ出力できるか否か光回線の状態をチェックする。
【００５１】
もし、光回線が子機３などによって利用されている場合にはステップＳ８へ進んで幹線２へ抑圧信号を送信し、次いでステップＳ９で幹線２からのフレーム送信の停止を確認し、次いでステップＳ１０で抑圧信号を停止し、改めてステップＳ２において幹線２からのフレームが受信されるまで待機する。
【００５２】
もし、ステップＳ３において光回線が空いていればステップＳ４に進み、幹線２からのフレームをＦＩＦＯなどの一時記憶装置へ光回線送信タイミングまで待機させておき、次のステップＳ５で子機３へ送出していた光回線空き報知信号を停止し、次いでステップＳ６でフレーム送信の前に子機３が受信時に同期を取るための光プリアンブルを送信し、これに続いてステップＳ５で一時待機させていたフレームをステップＳ７で光送信する。フレームを送信し終えたら、ステップＳ１１で子機へ光回線が空いたことを知らせるために光回線空き報知信号を送出し、再びステップＳ２で幹線２からのフレーム受信まで待機する。
【００５３】
次に、図７は配下の子機３から光送信申請があり、それを親機１が許可して子機３から光送信され送られてきたフレームを親機１が受信し、このフレームをネットワーク幹線２へ送信するまでの、親機１における処理の流れ（主に制御部１３の制御動作の流れ）を示す。
【００５４】
この図７において、まず、親機１の制御部１３は、ステップＳ１２の処理として、子機３からの光回線送信申請信号があるか否かを光回線送信申請信号検出部１０の検出結果を基に監視し、もし、子機３からの送信申請信号があればステップＳ１６へ進んで光回線空き報知信号を停止し、次いでステップＳ１７へ進み、子機３から受け取った送信信号の子機識別情報（ＩＤなど）を組み込んだ光回線送信許可信号を光プリアンブルを付加して光回線へ送信する。
【００５５】
送信許可信号を送出したらステップＳ１８において子機３からのフレーム光送信を待ち、一定時間内にフレームが来ない場合にはステップＳ２０でタイムアウトし、次のステップＳ２１で幹線からのフレームが送られてきていないのを確認して、再び光回線を配下の子機３へ開放するためステップＳ２２で光回線空き報知信号を送出する。もし、ステップＳ２１で幹線２からフレームが来ている場合にはステップＳ２３で光プリアンブルを付加して光送信する。ここでは、幹線２からのフレームの光送信をステップＳ２１及びステップＳ２３で簡単に表現しているが、この幹線２からのフレームの光送信フローは先に説明した図６のフローによって動作する。
【００５６】
さて、ステップＳ１８において子機３からフレームを光受信できた場合には、ステップＳ１９において、この受信フレームをタイミングを見計らって幹線２へ送信する。ここで、次のステップＳ４７に移り、子機３からの送信フレームを受信中かを確認し、もし受信中であれば、ステップＳ１８に戻り、続くステップＳ１９で順次受信データを幹線２へ送信する。もし、ステップＳ４７で子機３からのフレーム受信が終わっていればステップＳ４８に進み、子機３の発光が停止しているかをキャリア検出し、もし、まだキャリアが検出されているようであればステップＳ１８に戻り、子機３からの次フレームの送信を持つ。また、もしステップＳ４８で子機３からの光送信キャリアが検出できなければ、子機３からのフレームの送信が終了したと判断し、ステップＳ２２へ進んで光回線を他の機器に開放するために光回線空き報知信号を送信し始め、次いでステップＳ１２へ戻って子機３からの送信申請を待つ。
【００５７】
次に、図２、図３の送信タイミングイメージで説明したような通信を実現するための子機３の動作について説明する。まず、図８は親機１から送られてきたフレームを子機３が受信し、このフレームを有線回線で接続された端末４ヘ送信するまでの、子機３における処理の流れ（主に制御部２７の制御動作の流れ）を示す。
【００５８】
図８では、まず、ステップＳ２４において親機１からフレームが送出されてきていないか否かを監視し、もし親機１からの光送信フレームがあればステップＳ２５において、いったん、ＦＩＦＯなどの一時記憶装置に光受信したフレームを確保しておき、次に、ステップＳ２６において有線回線に端末４からのフレームが来ていないかを確認し、もし端末４からフレームが送られてきていればステップＳ２９において、いったん、端末４からのフレーム送信を抑圧するために抑圧擬似信号を有線側に送出する。ステップＳ２６で有線回線が空いたなら、ステップＳ２７で、もしこのとき抑圧擬似信号を送出中ならこのステップでそれを停止し、次のステップＳ２８において、ステップＳ２５において待機させておいたフレームを有線回線へ送出し端末４への送信を行う。
【００５９】
次に、図９は図２、図３のタイミングイメージ及び図５の構成における子機３において、端末４から送られてきたフレームを子機３が光回線を通して親機１へ送信するまでの、子機３における処理の流れ（主に制御部２７の制御動作の流れ）を示す。
【００６０】
図９では、まず、ステップＳ３０において端末４からのフレームの送信があるかを監視し、もしフレームが送信されてきていればステップＳ３１で端末４から先に受け取ったフレームがまだ親機１への送信途中かを調べる。もし、既に送信が終了していればステップＳ３２において、いったん、ＦＩＦＯなどの一時記憶装置に、送られてきているフレームを光回線への送信タイミングまで待機させ、ステップＳ３５に移る。ステップＳ３５では光回線が空いているか否かを親機１の送出する光回線空き信号を監視することで光回線の空きを検出する。
【００６１】
このステップＳ３５で光回線が空かず、ステップＳ４２でタイムアウトした場合は、ステップＳ４４において有線回線へ端末抑圧擬似信号を送出し、ステップＳ４５で端末４からの送信の停止を確認し、次のステップＳ４６で端末４への抑圧擬似信号を停止し、再びステップＳ３０において端末からの送信フレームを監視する。
【００６２】
ステップＳ３５において親機３からの光回線開き報知信号が検出され、光回線の空きを確認できた場合には、ステップＳ３６へ移り、親機３に対して光回線への送信許可要求のため、光プリアンブルを付加した光回線送信申請信号を親機３に対して光送信する。光回線送信申請をした後、ステップＳ３７において親機３から光回線送信許可信号が帰ってくるかを一定時間監視し、もし、送信許可信号が親機３から得られず、ステップＳ４３においてタイムアウトした場合には、ステップＳ４４、Ｓ４５、Ｓ４６を経て抑圧擬似信号で端末４を抑圧し、再び、ステップＳ３０において端末からのフレーム送信を監視する。
【００６３】
ステップＳ３７において、親機３から光回線送信許可信号を得られた場合には、ステップＳ３８で親機３がフレームを光受信する際の同期信号として光プリアンブルを光送信し、これに続けてステップＳ３９においてステップＳ３２で一時待機させていた端末４からのフレームを光送信する。
【００６４】
ここで、もしステップＳ３１で前フレームの送信がまだ完了していなかった場合にはステップＳ４１へ進み、これまでの連続して親機１へ送信したフレームの数をチェックし、もし既にこの数が規定の数に達していれば（ステップＳ４１でＮｏ）、ステップＳ４４へ移り、ステップＳ４５、Ｓ４６において端末４を抑圧してフレーム送信の停止と再送を端末４へ促す。
【００６５】
もし、ステップＳ４１でまだ連続送信の数が規定の数に達していなければ（ステップＳ４１でＹｅｓ）、ステップＳ４９に進み、この現在送信中のフレームが送信し終わるまで（正確には送信タイミングまで）いったんその端末４からのフレームをメモリに待機させる。次に、送信中のフレームの送信が終了したらそれに続いてステップＳ５０でＩＤＬＥ信号を必要最低限の長さで（最小フレーム間隔）送信し、次いでステップＳ３９によってステップＳ４９で待機させていたフレームを光送信する。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、親機と子機の間での半二重光通信を行うための送信許可手順を必要とする半二重光送信システムにおいて、送信状況に応じて一回の送信許可手順を親機、子機間で交わすだけで複数のフレームを連続して送信するので、親機、子機間での送信許可手順によるフレーム送信時でのオーバーヘッドによる通信性能の低下を防止することができる。
加えて、本発明では子機がフレームを連続送信する際にそのフレーム間隔を最小限のＩＤＬＥ信号でつなげることにより、不要な光送信用のプリアンブルなどを無くし、送信時の負担を軽減することができる。また、子機が連続してフレームを送信する際にキャリアを送信し続けることにより、親機が子機からの連続送信の終わりをキャリアの検出で判断することが可能となり、速やかな送信状況の判断ができることで、光回線の効率的制御が可能となる。さらに、連続送信フレーム数に上限を設けることで、特定の通信装置が長時間回線を独占してしまうことを回避することも考慮されており、これまでの半二重光通信装置の円滑な通信制御を損なうことなく、より快適な通信性能を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半二重光通信システムの一実施形態の概略を示すブロック図である。
【図２】図１において子機が親機にフレームを連続送信するタイミングの一例を示す説明図である。
【図３】図１において子機が親機にフレームを連続送信するタイミングの他の例を示す説明図である。
【図４】図１の親機を詳しく示すブロック図である。
【図５】図１の子機を詳しく示すブロック図である。
【図６】図１の親機の光フレーム送信及び光回線空き報知信号送信を説明するためのフローチャートである。
【図７】図１の親機の光フレーム受信を説明するためのフローチャートである。
【図８】図１の子機の光フレーム受信及び有線送信を説明するためのフローチャートである。
【図９】図１の子機の光フレーム送信を説明するためのフローチャートである。
【図１０】従来の子機が親機にフレームを連続送信するタイミングの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１　親機
３　子機
【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８】
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【図９】
2004023524.tif 000011
【図１０】
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