(57)【要約】【課題】半二重光無線通信のための送信許可手続を必要とする半二重光無線通信システムにおいて、特定の子機が連続してフレームを行うことにより回線を独占して他の子機の通信を著しく妨げることがある。【解決手段】同一親機１を中継機とする子機３の台数によって子機３は親機１への連続送信フレーム数（または連続送信時間）を適時定めることによって、複数の子機３が親機１との間で円滑に送信をやり取りできるようにする。また、この同一親機１を中継機とする子機３の台数を随時検出する機能をもち、この子機３の台数検出には各子機３から親機１へ送られる送信申請信号または送信許可信号を監視することで親機１または子機３がその数を検出する。【選択図】  図３
2004179984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の子機と１つの親機との間で半二重光無線通信を行う半二重光無線通信システムであり、
前記複数の子機における一の子機から前記親機に対して、複数のフレームからなる情報信号を送信するに際して、所定の送信許可手続を行ったうえで、前記フレーム単位の情報信号の送信を開始し、前記各フレームの送信の間には、前記所定の送信許可手続に要する第１の期間よりも短い第２の期間、アイドル信号を送信すると共に、前記所定の送信許可手続なしに連続して送信できる前記フレームの上限数を、前記親機の通信エリア内に存在する子機の数に応じて変化させるようにしたことを特徴とする半二重光無線通信システム。
【請求項２】
前記所定の送信許可手続なしに連続して送信できる前記フレームの上限数を、所定時間内に前記親機と通信を行った子機の数に応じて変化させたことを特徴とする請求項１記載の半二重光無線通信システム。
【請求項３】
複数の子機と１つの親機との間で半二重光無線通信を行う半二重光無線通信システムにおける子機であり、
前記親機に対して、複数のフレームからなる情報信号を送信するに際して、所定の送信許可手続を行ったうえで、前記フレーム単位の情報信号の送信を開始し、前記各フレームの送信の間には、前記所定の送信許可手続に要する第１の期間よりも短い第２の期間、アイドル信号を送信する送信手段と、
前記親機が前記親機の通信エリア内に存在する他の子機に送信する送信許可信号を監視することで、前記親機の通信エリア内に存在する他の子機の数を検出する検出手段とを備え、
前記検出手段における検出結果に応じて、前記送信手段が前記所定の送信許可手続なしに前記親機に連続して送信できる前記フレームの上限数を変化させるようにしたことを特徴とする半二重光無線通信システムにおける子機。
【請求項４】
複数の子機と１つの親機との間で半二重光無線通信を行う半二重光無線通信システムにおける親機であり、
前記複数の子機における一の子機から、複数のフレームからなる情報信号を受信するに際して、所定の送信許可手続を行ったうえで、前記フレーム単位の情報信号の受信を行う受信手段と、
前記複数の子機から送信される送信申請信号を監視することで、自機の通信エリア内に存在する子機の数を検出する検出手段とを備え、
前記検出手段における検出結果又はこの検出結果に基づき決定される前記所定の送信許可手続なしに前記一の子機が連続して送信できる前記フレームの上限数に係る情報を前記一の子機に送信するようにしたことを特徴とする半二重光無線通信システムにおける親機。
【請求項５】
複数の子機と１つの親機との間で半二重光無線通信を行う半二重光無線通信システムにおける子機であり、
前記親機に対して、複数のフレームからなる情報信号を送信するに際して、所定の送信許可手続を行ったうえで、前記フレーム単位の情報信号の送信を開始し、前記各フレームの送信の間には、前記所定の送信許可手続に要する第１の期間よりも短い第２の期間、アイドル信号を送信する送信手段を備え、
前記親機が検出した前記親機の通信エリア内に存在する子機の数又はこの数に基づき決定される前記所定の送信許可手続なしに前記親機に対して連続して送信できる前記フレームの上限数に係る情報を前記親機から受信し、この受信情報に基づき前記所定の送信許可手続なしに連続して送信できる前記フレームの上限数を変化させるようにしたことを特徴とする半二重光無線通信システムにおける子機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光無線により信号を広範囲に伝送する拡散型の半二重光無線通信親機と、その半二重光無線通信親機との間で光無線により情報を送受信する半二重光無線通信子機とから成る半二重光無線通信システム、半二重光無線通信システムにおける親機及び子機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、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Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ（以下ＬＡＮと称す）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。前記有線により各機器を接続する場合、煩雑な配線工事が必要であり、レイアウト変更毎に同工事を再度実施する必要があるなどの問題がある。また、近年は、ノートブック型や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簡単に相互接続してデータ伝送を行う要求が高まってきている。その際、前記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前記有線と同じ通信速度、例えば、有線ＬＡＮで最も普及率の高いイーサネット（登録商標）ＬＡＮと同等の１０Ｍｂｐｓまたは１００Ｍｂｐｓ、更にはそれ以上の高速レート（例えば、１Ｇｂｐｓ）で、イーサネットＬＡＮを無線化したいという要求が高まってきている。
【０００３】
このようなことから、本出願人は以下に示す特許文献１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。この公報に記載の技術は、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、光無線通信では、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、例えば通信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自己の受光部に入力してしまい、通信相手方からの送信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。そこで、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。
【０００４】
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。更に、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光無線通信方式を採用するのが賢明である。
【０００５】
また更に、本出願人は、以下に示す特許文献２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」を開示した。この方式は、いわゆる半二重光無線通信によって上述の反射光問題を回避するものであり、図１に示すように、先ずは、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、この信号を検知した子機３が、フレーム（情報伝送の一単位）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、親機１に送信を開始する、というものである。
【０００６】
以下に、このような子機３から親機１への送信における送信手続きを、フレーム毎に行う半二重光無線通信システムでのフレーム送受信タイミングを説明する。なお、このシステムでは、図１に示すように親機１はネットワーク幹線２（単に幹線２と称す）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通信端末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手段と、ネットワーク幹線２からの信号を受信する幹線側受信手段と、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、通信端末４へ信号を送信する通信端末側送信手段と、通信端末４からの信号を受信する通信端末側受信手段とを有しているものとする。
【０００７】
図１５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（子機３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、半二重光無線通信を使用すること自体の実例は少ないが、図１５は半二重光無線通信を行う場合に採用される可能性が高いと考えられる信号の送受信タイミングイメージを示すものである。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した場合のタイミングは異なるものであり、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。
【０００８】
まず、図１５において、通信端末４が発生し、子機３が受信したフレームＦ１を子機３から親機１に送信する場合、親機１からは光回線の空きを示す光回線空き信号ＥＰが図中Ｔ１として光送信される。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送信申請信号（ＲＱ）に同期用光プリアンブル信号（光Ｐ）を付加して光送信する。この送信申請信号（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送信許可信号（ＡＫ）に同期用光プリアンブル（光Ｐ）を付加して光送信する。親機１から送信許可信号（ＡＫ）を受け取った子機３は、親機１に対して、通信端末４から受信したフレームＦ１を図中Ｔ４のように同期用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。
【０００９】
なお、図１５では、通信端末４から受け取ったフレームＦ１乃至Ｆ３を子機３から親機１に送り、更に親機１からネットワーク幹線２に送る例について述べたが、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から通信端末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はこれを受信して通信端末４へ送信する。
【００１０】
以上、図１５を用いて説明したように、この半二重光無線通信によれば、子機３が通信端末４から受け取ったフレームＦ１乃至Ｆ３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ＥＰを検出し、親機１に対して光回線送信申請信号ＲＱを送り、親機１からそれに対する光回線送信許可信号ＡＫを受けた後に、通信端末４から受け取ったフレームＦ１乃至Ｆ３を親機１に送信するような手法になると考える。
【００１１】
【特許文献１】
特開平８−５６１９８号公報
【特許文献２】
特開２００２−５１０５３号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した半二重光無線通信の例では、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続をフレーム毎に毎回行うことになり、送信申請信号（ＲＱ）、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Ｆ１乃至Ｆ３へ付加する同期用光プリアンブル（光Ｐ）に要する時間の合計、すなわち、一つのフレーム送信に要する送信時のオーバーヘッドが大きいので、通信端末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、充分な性能を得ることが困難になる。
【００１３】
更に又、上述の如く子機３から親機１への送信における親機１からの光回線空き信号の検出および送信許可申請処理には、親機１からの光回線空き信号長と子機３からの送信申請信号長と親機１から返信される送信許可信号長とを加算した送信手続き時間が必要であり、更にフレームを親機１で受信可能とするためには、同期用光プリアンブル（光Ｐ）信号を付加する必要がある。従って、子機３はフレームを光回線に送出するのに、少なくとも、この送信手続き時間と送信フレームに付加する同期用光プリアンブル（光Ｐ）分との時間だけ、フレームの送信を遅延させなければならない。
【００１４】
一方で、子機３に有線接続されている通信端末４などから子機３に送信されて来るフレームのフレーム間隔は、１００Ｍｂｐｓイーサネットではその規定上、０．９６μｓが最短である。子機３と親機１間で交わされる前記送信手続き及び同期用光プリアンブル（光Ｐ）の付加がこの最短フレーム間隔より短い時間内で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しても、実質上の通信の遅れは発生しない。
【００１５】
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０．０４μｓであり、この最小フレーム間隔（０．９６μｓ）は、０．９６μｓ／０．０４μｓ＝２４ビット分に相当する。子機３及び親機１のＰＬＬ性能を考えると、送信申請信号（ＲＱ）、送信許可信号（ＡＫ）、更にフレーム信号に付加する各同期用光プリアンブル（光Ｐ）だけでも、これを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以内で送信手続きを完了させることは困難である。従って、実質上の送信の遅れが生じることは避けられない。
【００１６】
また、このような問題を回避するために、一度の送信手続きで複数のフレームを送信するといった手法も考えられるが、本願で取り上げるような一台の親機１（中継機）が複数の子機３と通信を行うようなシステムではその通信を円滑かつ効率的に制御することが難しい。つまり、ある子機３に一度の送信手続きで複数のフレームを許すと言うことは、他の子機３へ送信を控えさせることになり、子機の数が多い場合などではシステム全体としての円滑な通信に支障をきたしてしまう可能性がある。
【００１７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、幹線に接続可能な半二重光無線通信親機と通信端末に接続可能な半二重光無線通信子機との間で半二重光無線通信を行う半二重光無線通信システムに使用される親機と子機において、前記送信手続き時間に同期用光プリアンブルの時間を加えた合計時間より短い間隔で通信端末から子機に複数のフレームが送られてきた場合、子機による送信手続き遅延の累積による通信効率の低下を防止でき、さらに、複数の子機が円滑に光回線を利用できるようにする半二重光無線通信システム、半二重光無線通信システムにおける親機及び子機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】
以上の課題を解決するために、本発明に係る半二重光無線通信システムは、複数の子機と１つの親機との間で半二重光無線通信を行う半二重光無線通信システムであり、
前記複数の子機における一の子機から前記親機に対して、複数のフレームからなる情報信号を送信するに際して、所定の送信許可手続を行ったうえで、前記フレーム単位の情報信号の送信を開始し、前記各フレームの送信の間には、前記所定の送信許可手続に要する第１の期間よりも短い第２の期間、アイドル信号を送信すると共に、前記所定の送信許可手続なしに連続して送信できる前記フレームの上限数を、前記親機の通信エリア内に存在する子機の数に応じて変化させるようにしたことを特徴とするものである。
【００１９】
また、前記所定の送信許可手続なしに連続して送信できる前記フレームの上限数を、所定時間内に前記親機と通信を行った子機の数に応じて変化させたことを特徴とする請求項１記載の半二重光無線通信システム。
【００２０】
また、本発明に係る半二重光無線通信システムにおける子機は、複数の子機と１つの親機との間で半二重光無線通信を行う半二重光無線通信システムにおける子機であり、
前記親機に対して、複数のフレームからなる情報信号を送信するに際して、所定の送信許可手続を行ったうえで、前記フレーム単位の情報信号の送信を開始し、前記各フレームの送信の間には、前記所定の送信許可手続に要する第１の期間よりも短い第２の期間、アイドル信号を送信する送信手段と、
前記親機が前記親機の通信エリア内に存在する他の子機に送信する送信許可信号を監視することで、前記親機の通信エリア内に存在する他の子機の数を検出する検出手段とを備え、
前記検出手段における検出結果に応じて、前記送信手段が前記所定の送信許可手続なしに前記親機に連続して送信できる前記フレームの上限数を変化させるようにしたことを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明に係る半二重光無線通信システムにおける親機は、複数の子機と１つの親機との間で半二重光無線通信を行う半二重光無線通信システムにおける親機であり、
前記複数の子機における一の子機から、複数のフレームからなる情報信号を受信するに際して、所定の送信許可手続を行ったうえで、前記フレーム単位の情報信号の受信を行う受信手段と、
前記複数の子機から送信される送信申請信号を監視することで、自機の通信エリア内に存在する子機の数を検出する検出手段とを備え、
前記検出手段における検出結果又はこの検出結果に基づき決定される前記所定の送信許可手続なしに前記一の子機が連続して送信できる前記フレームの上限数に係る情報を前記一の子機に送信するようにしたことを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明に係る半二重光無線通信システムにおける子機は、複数の子機と１つの親機との間で半二重光無線通信を行う半二重光無線通信システムにおける子機であり、
前記親機に対して、複数のフレームからなる情報信号を送信するに際して、所定の送信許可手続を行ったうえで、前記フレーム単位の情報信号の送信を開始し、前記各フレームの送信の間には、前記所定の送信許可手続に要する第１の期間よりも短い第２の期間、アイドル信号を送信する送信手段を備え、
前記親機が検出した前記親機の通信エリア内に存在する子機の数又はこの数に基づき決定される前記所定の送信許可手続なしに前記親機に対して連続して送信できる前記フレームの上限数に係る情報を前記親機から受信し、この受信情報に基づき前記所定の送信許可手続なしに連続して送信できる前記フレームの上限数を変化させるようにしたことを特徴とするものである。
【００２３】
【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各図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装置の主要部の概略構成を示す。本実施の形態の半二重光無線通信システム用親機１及び子機３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装置であり、図１に示すように、ネットワーク幹線２と通信端末４（４ａ、４ｂ、４ｃ、例えば、パーソナルコンピュータ）との間を、光無線通信装置（以下、親機１とする）及び光無線通信装置（３ａ、３ｂ、３ｃ；以下、子機３とする）による半二重光無線通信を使用して接続するものである。なお、通信端末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。
【００２４】
図２には、図１の光無線通信装置において、通信端末４が発生したフレームＦ１を子機３から親機１に送信し、更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、通信端末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、まず最初に、親機１から図中Ｔ１０のように光回線の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が、図中Ｔ９のように通信端末４から送られてきたフレームＦ１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送信申請信号（ＲＱ）に同期用光プリアンブル（光Ｐ）を付加して光送信する。
【００２５】
この送信申請信号（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送信許可信号（ＡＫ）に同期用光プリアンブル（光Ｐ）を付加して光送信し、子機３からフレームＦ１が送信されて来るのを待つ。子機３は親機１へ送信申請信号（ＲＱ）を送信後に、親機１から送信許可信号（ＡＫ）を受け取った場合、通信端末４から受け取ったフレームＦ１に、同期用光プリアンブル（光Ｐ）を付加して図中Ｔ１３のように親機１に対して光送信する。
【００２６】
そして、子機３は、フレームＦ１の親機１への送信中に通信端末４からの次のフレームＦ２を検出したら、フレームＦ２を一旦メモリへ待機させ、前の送信フレームＦ１の送信終了を待ち、このフレームＦ１に連続してＩＤＬＥ信号を最小フレーム間長（１００ＭｂｐｓのＥｔｈｅｒｎｅｔ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は一旦待機させていたフレームＦ２を図中Ｔ１７のように親機１へ送信する。
【００２７】
同様に、フレームＦ２の親機１への送信中に通信端末４からの次フレームＦ３が送られてきたなら、図中Ｔ２１に示すようにフレームＦ１の送信後にＩＤＬＥ信号を挟んでフレームＦ３を親機１へ送信する。ここで、次フレームＦ４が図中Ｔ２６に示すようにフレームＦ３の送信終了後に通信端末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、送信許可の手続を行い、図中Ｔ２９で示すように親機１へ同期用光プリアンブル（光Ｐ）を付加してフレームＦ４を送信する。
【００２８】
一方、親機１は図中Ｔ１２で子機３に対してフレームＦ１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、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Ｆ１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３に送信許可を与えてフレームＦ１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Ｆ２、Ｆ３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。
【００２９】
ここで、親機１は子機３からフレームＦ３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の判断をし、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）へも回線を開放する。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からの送信申請が合った場合を図中Ｔ２６、Ｔ２７、Ｔ２８、Ｔ２９で示している。
【００３０】
ここで、図２で説明した手法では、子機３は通信端末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みでは、子機３から親機１への連続送信は通信端末４からのフレーム間隔が短い期間行うことになり、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あり得る。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を送信しつづける事は考えにくいので十分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し、各々の子機３に円滑に通信させることが望ましく、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。
【００３１】
そこで、本発明では上記のような特定子機３が回線の独占を防止するために、子機３が一度の送信許可手続きで連続して送信できるフレームの数に上限を持たせることを行っている。加えて、この連続して送信できるフレームの数の上限を、同じ親機１を中継機とする子機３の台数によって可変することで、より効率的な回線の利用を実現している。つまり、子機３の台数が少ないときには連続送信できる数を多くし、子機３の台数が多いときには連続送信できる数を少なくすることで、回線使用の平等性および使用効率を高めるものである。この説明を次の図３の実施例で説明する。
【００３２】
図３において、通信端末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、まず最初に親機１から図中Ｔ１０のように光回線の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のように通信端末４から送られてきたフレームＦ１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）に同期用光プリアンブル（光Ｐ）を付加して光送信する。
【００３３】
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）に同期用光プリアンブル（光Ｐ）を付加して光送信し、子機３からのフレームＦ１が送られてくるのを一定時間待つ。
【００３４】
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）を受取った場合に、通信端末４から受取ったフレームＦ１に同期用光プリアンブル（光Ｐ）を付加して図中Ｔ１３ように親機１に対して光送信する。そして、子機３は、フレームＦ１の親機１への送信中に通信端末４から次のフレームＦ２を検出したら、フレームＦ２を一旦メモリへ待機させてフレームＦ１の送信終了後を待ち、フレームＦ１の送信直後にＩＤＬＥ信号を最小フレーム間長（１００ＭｂｐｓのＥｔｈｅｒｎｅｔ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は一旦待機させていたフレームＦ２を図中Ｔ１７のように親機１へ送信する。
【００３５】
同様に、現フレームの送信中に次のフレームを受信している限り、図中Ｔ２０に示したフラームＦＮまでのフレームを連続して親機１へ送信する。ここで、図示の如く、フレームＦＮの親機１へ送信中に次フレームＦ（Ｎ＋１）が送られてきているが、この子機３の連続送信フレーム数の上限をＮとした場合には、子機３は図中Ｔ２４で示すように通信端末４へ抑圧信号（ＤＭＹ）を送信して、通信端末４からの送信を停止させ通信端末４からの再送を待つ。
【００３６】
次に、図中Ｔ２６に示すように、通信端末４から再送されてきたフレームＦ（Ｎ＋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、送信許可の手続を行った後に、図中Ｔ２９で示すように親機１へ光プリアンブル（光Ｐ）と共に送信される。
【００３７】
このように、本実施の形態では上記している子機３の連続送信フレーム数の上限Ｎを同一親機１の通信エリア内にある子機３の台数に応じて設定するものとし、子機３の台数が多いときには連続送信フレーム数の上限Ｎを小さくし、子機３の台数が少ないときにはＮを大きくしている。なお、同一親機を中継としている子機３の台数を検出するためには、親機１または子機３において通信中の子機３からの送信申請信号または送信許可信号を検出すれば良い。
【００３８】
一方、親機１は図中Ｔ１２で示すように子機３に対してフレームＦ１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、図中Ｔ１４のように一定時間内に子機３からフレームＦ１を受け取ることができたら、これを図中Ｔ１５で示すように幹線側へ送信する。また、子機３に送信許可を与えフレームを受け取った親機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のように幹線へ送信する。
【００３９】
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時に、子機３からの連続送信が途切れたとの判断をし、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）へも回線を開放する。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、ここで示した実施の形態では、一つの子機３が親機１への送信にあたり無手続でフレームを送信でき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ている。
【００４０】
次に、図２及び図３で示した子機３及び親機１の実施例について説明する。第１の実施例は、親機１が他の子機３に送出する送信許可信号を子機３が監視することで他の子機３の数を検出し、これに基づいて一回の送信申請許可手続で送れる連続フレーム数の上限値を設定するものであり、図４及び図５を用いて説明する。
【００４１】
一方、第２の実施例は、子機３から送信される送信申請信号を親機１が監視することで子機３の数を検出し、これに基づいて一回の送信申請許可手続で送れる連続フレーム数の上限値を設定し、この結果を送信許可信号に付加して子機３へ送るものであり、図６及び図７を用いて説明する。
【００４２】
以下、図４を用いて第１の実施例における親機１について説明する。図４に示す親機１において，制御部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出力する光回線受信部１１と光信号を電気信号に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。
【００４３】
光回線受信部１１で受けた光信号は、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の検出結果に従い受信し、幹線へ送信するフレームを幹線への送信タイミングまで保持し、制御部１３の制御に従い有線出力信号切替部６へ出力する。
【００４４】
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回線フレーム受信部８にフレーム受信を指示する。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における任意の子機３から送られた光回線送信申請信号を検出し、この光回線送信申請信号を検出したことを制御部１３へ送信し、検出した送信申請信号の内容（どの子機３からの申請か等を示すＩＤなど）を光回線送信許可発生信号部３８へ伝送する。
【００４５】
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、光回線送信許可信号を発生し、送信申請信号を送ってきた子機３にこの光回線送信許可信号が送信されるよう、制御部１３の指示に従ってこれを光回線出力信号切替部１８に送信する。
【００４６】
有線回線抑圧擬似信号発生部７は、幹線からの信号を抑圧する必要が生じた際に、制御部１３の指示に従い抑圧擬似信号を発生し、有線出力信号切替部６へこの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。
【００４７】
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およ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。
【００４８】
光回線送信タイミング遅延部１６は、有線回線受信部１４から送られた信号を受信し、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保持し、保持していたフレームを制御部１３の指示によって光回線送信タイミングで光回線出力信号切替部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光プリアンブル信号を生成し、光回線出力信号切替部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。
【００４９】
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信号、そして光回線送信タイミング遅延部１６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切り替え、光回線送信部１９へ送信する。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。
【００５０】
なお、制御部１３は子機３からの送信フレームの受信を開始した後、子機３からの送信キャリアが一定時間内に停止しない場合には、連続してフレームが送信されていると判断し、各受信部を引き続きフレーム受信状態に制御する。但し、一定時間受信状態で待機しても子機３からフレームが送られてこない場合には、他の機器へ回線を開放するよう光回線空き報知信号発生手段１２を制御して回線を開放する。つまり、この制御手段部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。
【００５１】
次に、図５を用いて第１の実施例における子機３について説明する。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共に、通信端末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、当該子機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出力する光回線受信部２８を有する。
【００５２】
有線回線受信部２６は通信端末４からの信号を受信し、光回線送信タイミング遅延部２４およ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通信端末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。
【００５３】
光回線送信タイミング遅延部２４は、有線回線受信部２６で受信した信号を受信し、有線回線フレーム検出部２５の検出結果を元にフレームをＦＩＦＯなどの一時記憶装置に保持し、保持していたフレームを制御部２７の指示に従って光回線出力切替部２１を介して光回線送信部２０へ送る。また、光回線送信申請信号発生部２３は、通信端末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、制御部２７の指示に従い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。
【００５４】
光プリアンブル発生部２２は、制御部２７の指示により、親機１が受信時に同期信号として利用するプリアンブル（ＩＤＬＥ信号）と複数のフレーム間を埋める信号（ＩＤＬＥ信号）とをそれぞれ適切な長さで発生し、光回線出力信号切替部２１へ送信する。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およ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切り替え、各々の信号を光回線送信部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。
【００５５】
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、他子機送信許可信号検出部３６、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。
【００５６】
光回線送信許可信号検出部３１は、親機１が当該子機に対して出力したフレーム送信を許可する光回線送信許可信号を受信信号から検出し、その結果を制御部２７へ送るものであり、一方、他子機送信許可信号検出部３６は、同一親機１を中継機としている他の子機に対して親機１が発した送信許可信号を検出し、他子機通信台数記憶部３７へ結果を送る。他子機通信台数記憶部３７では他子機通信許可信号検出部３６が検出した結果から現在（ある一定時間内に）同一親機１を中継機として稼動している他の子機３の台数を特定して記憶する。
【００５７】
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１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へ送る。そして、有線回線送信タイミング遅延部３２は、光回線受信部２８が出力するフレームを光回線フレーム検出部２９のフレーム検出結果に従いＦＩＦＯなどの一時記憶装置に一旦保持させ、制御部２７からの指示に従って保持していたフレームを有線回線出力信号切替部３４へ送信する。
【００５８】
有線回線抑圧擬似信号発生部３３は、有線接続された通信端末４からの送信の抑圧が必要となった場合に抑圧擬似信号を発生し、有線回線出力信号切替部３４へ抑圧擬似信号を送る。有線回線出力信号切替部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および有線回線抑圧擬似信号発生部からの抑圧擬似信号を受け、制御部２７の適切な指示に従いこれらのフレーム信号と抑圧信号を切り替えて有線回線送信部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。
【００５９】
なお、この子機３の全体の動作を制御する制御部２７では、通信端末４からのフレーム間隔を計測することで、一度の送信申請・送信許可手続による複数フレームの連続送信を行うか否か決定し、他子機通信台数記憶部３７の結果から現在稼動状態にある他の子機の３の台数を知ることで、その台数に応じて上記したような親機１への連続フレーム送信時における連続フレーム上限数を定め、これに従った送信を実施する。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別することで、通信端末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。
【００６０】
次に、第１の実施例に係る親機１の動作を図８及び図９を用いてより詳細に説明する。ここで、図８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（主に制御手段１３の制御動作の流れ）を示している。
【００６１】
図８において、親機１の制御手段１３（図４）は、ステップＳ１の処理として、子機３との間で光無線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ければ、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で幹線からの信号を監視し、幹線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からのフレーム待ちとなり、幹線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。
【００６２】
ステップＳ３では、光回線の状態を確認することにより、幹線から受け取ったフレームを光回線へ出力できるか否かを判定する。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Ｓ９へ進み、幹線へ抑圧疑似信号を送信する。その後、ステップＳ１０で幹線からのフレーム送信の停止を確認し、ステップＳ１１で抑圧疑似信号を停止し、改めてステップＳ２において幹線からのフレームが受信されるまで待機する。
【００６３】
一方、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する。そして、ステップＳ６で子機３が受信時に同期を取るための光プリアンブルをフレーム送信の前に送信し、これに続いてステップＳ７で一時待機させていたフレームを光送信する。フレームを送信し終えたら、ステップＳ８で子機３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で幹線からのフレームを受信するまで待機する。
【００６４】
次に、配下の子機３から光送信申請があり、これを親機１が許可して子機３から光送信さ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（主に制御手段１３の制御動作の流れ）を図９に示す。
【００６５】
図９において、先ず、親機１の制御手段１３は、ステップＳ１２の処理として、光回線送信申請信号検出手段１０の検出結果を元に子機３からの光回線送信申請信号があるか否かを判定し、子機３からの送信申請信号があればステップＳ１３へ進んで光回線空き報知信号を停止し、更にステップＳ１４へ進んで子機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に光プリアンブルを付加して光回線へ送信する。
【００６６】
そして、送信許可信号を送出したらステップＳ１５で子機３からの発光があるか否かを調べ、一定時間内に子機３からの発光が無い場合にはステップＳ２１でタイムアウトしてステップＳ２３へ移る。一方、ステップＳ１５で子機３からの発光が有った場合には、ステップＳ１６で子機３からのフレームの検出を行う。ここで、一定時間内にフレームが検出されない場合には、ステップＳ２２でタイムアウトしてステップＳ２３へ移る。
【００６７】
ステップＳ１６において子機３からのフレームが検出された場合には、ステップＳ１７でフレームを一旦ＦＩＦＯなどの一時記憶装置へ退避させ、幹線２への送信タイミングまでフレームを遅延させて、幹線２への送信タイミングを調整して適時幹線への送信を開始する。また、ステップＳ１８で子機３からのフレームの受信状態を確認しながら受信フレームをステップＳ１７で幹線２への送信まで一時記憶装置に待機させる。
【００６８】
ステップＳ１８で受信していたフレームが終了したら、ステップＳ１９で子機３からの発光（キャリア）が停止したかを確認し、停止していない場合にはステップＳ１６へ戻り、次のフレームを待機する。一方、ステップＳ１９で子機３が送信するキャリアの停止が確認されたならステップＳ２０へ進み、光回線の空きを知らせる光回線空き報知信号の送信を開始してステップＳ１２へ戻る。
【００６９】
上記した流れの中で、ステップＳ２１およびステップＳ２２でタイムアウトした場合には、ステップＳ２３へ移り幹線２からのフレームがあるか否かを検出する。ここで、幹線２からのフレームが検出されない場合には、ステップ２３からステップＳ２０へ進み、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の送信を開始する。
【００７０】
ステップＳ２３で幹線２からのフレームが検出された場合には、ステップＳ２４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Ｓ２３およびステップＳ２４により簡単に示しているが、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８のフローによって動作する。
【００７１】
次に、第１の実施例に係る子機３の動作を図１０及び図１１を用いてより詳細に説明する。ここで、図１０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通信端末４へ送信するまでの、子機３における処理の流れ（主に制御手段２７の制御動作の流れ）を示している。
【００７２】
図１０では、先ず、ステップＳ２５において親機１からの送信が有るか否かを監視し、親機１からの送信があればステップＳ２６において、その親機１からの送信がフレームかどうかを判断する。この判断で親機１からの送信がフレームでない場合にはステップＳ２７へ進み、この親機１から送られてきているデータが他の子機３に対する送信許可信号であるか否かを判定する。
【００７３】
ここで、他の子機３に対する送信許可信号でない場合にはステップＳ２５へ戻り、再び親機１からの送信を監視する。一方、ステップＳ２７で親機１からの送信が他の子機３に対する送信許可信号であると判定できた場合には、ステップＳ２８においてこの他の子機３への送信許可信号が既に一定時間内に検知している子機３に対する送信許可信号か否かを判断する。既に検知済みの子機３に対する送信許可信号であればステップＳ２５へ戻る。一方、この親機１から他の子機３への送信許可信号が一定時間内に初めて検知したと判定したものである場合には、ステップＳ２９において自身と同じ親機１を中継機とする他の子機３の台数を記憶する子機台数カウンタの値を１つカウントアップして、ステップＳ２５へ戻る。
【００７４】
ステップＳ２６で親機１からの送信がフレームと判定された場合には、ステップＳ３０において、このフレームを一旦ＦＩＦＯ等の一時記憶装置に記憶させ、有線回線側への送信タイミングまでこのフレームを待機させる。ここで、ステップＳ３１において有線回線への送信が可能か否かを判断するために、通信端末４からフレームが来ているか否かを確認し、通信端末４からフレームが送られて来ていればステップＳ３２において、一旦、通信端末４からのフレーム送信を抑圧するために抑圧疑似信号を有線側に送出する。一方、ステップＳ３１で有線回線の空きが確認されたらステップＳ３３に移行し、この時に抑圧疑似信号を送出中であれば、このステップＳ３３で前記信号の送出を停止する。その後、次のステップＳ３４で待機させておいたフレームを有線回線へ送出し、通信端末４への送信を行う。
【００７５】
次に、子機３の通信端末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（主に制御手段２７の制御動作の流れ）について図１１を用いて説明する。
【００７６】
図１１では、先ず、ステップＳ３５において通信端末４からのフレームの送信があるか否かを監視し、フレームが送信されて来ていればステップＳ３６で前の送信フレームとの間隔を検知し（この例では前の光送信フレームが送信中であるか否かを判断することでそのフレーム間隔を判断し）、一定の間隔より短い場合にはステップＳ４６において子機３の親機１への連続送信の許可数を示す連続送信カウンタのカウント値を確認する。ここで、この連続送信カウンタの初期値は、後述の如く、先の図１０のステップＳ２９で記憶している他の子機台数カウンタの値により設定され、子機３が親機１へ連続してフレームを送信するごとにカウントダウンされる。
【００７７】
ステップＳ４６においてこの連続送信カウンタが０でない状態であれば、ステップＳ３５で受信しているフレームを現在送信中の前フレームの送信終了後に連続して親機１へ送信するために、ステップＳ４７で一旦ＦＩＦＯ等の一時記憶装置にフレームを記憶させ、送信タイミングまで待機させる。その後、前フレームの送信が終了したらそれに続けてステップＳ４８でＩＤＬＥ信号を必要最小限の長さで送信する。
【００７８】
例えば、１００Ｍｂｐｓ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔの場合なら、その定める最小フレーム間隔（０．９６μｓ）に相当するＩＤＬＥを送信する。これにより、後段での処理に負担を掛けず、滑らかな処理の流れを形成できる。もちろん、ＩＤＬＥ信号の送信時間は、これより短くても何ら問題は無いが、その場合には後段で定める規定の間隔をフレーム間に確保する処理が必要となる。ステップＳ４８で必要最低限のＩＤＬＥ信号を送信したら、ステップＳ４２で待機させていたフレームをＩＤＬＥ信号に続いて親機１へ送信する。フレームを送信したらステップＳ４３で連続送信カウンタの値を１つカウントダウンしてステップＳ３５へ戻る。
【００７９】
一方、ステップＳ４６で連続送信カウンタが０である状態であれば、子機３は親機１へのフレームの連続送信を一旦終了し、改めて親機１への送信申請を行うために、ステップＳ４９において通信端末４への抑圧信号の送信を開始する。そして、ステップＳ５０で通信端末４からのフレームが停止することを確認し、通信端末４からのフレームが停止したらステップＳ５１で抑圧信号を止める。更に、ステップＳ５２で他の子機台数カウンタの値に基づき連続送信カウンタの初期値をセットし、ステップＳ３５へ戻って通信端末４からのフレームを待つ。
【００８０】
なお、ステップＳ３６で通信端末４から送られてきたフレームと前のフレームとの間隔が一定時間以上であった場合には（ここの例では前フレームの送信が完了していれば）ステップＳ３７において、一旦ＦＩＦＯ等の一時記憶装置にフレームを記憶させ、送信タイミングまで待機させる。そして、ステップＳ３８において光回線を監視し、親機１からの光回線空き報知信号を検出する。その際、一定時間内に光回線空き報知信号が検出できなかった場合にはステップＳ４４でタイムアウトとなり、ステップＳ４９以降の処理によって通信端末４を抑圧し、ステップＳ３５へ戻って再び通信端末４からの送信を監視する。
【００８１】
一方、ステップＳ３８で光回線空き報知信号が検出できた場合には、ステップＳ３９において親機１へ送信申請信号を送り、ステップＳ４０において親機１からの送信許可信号の返信を待つ。そして、一定時間内に親機１からの送信許可信号が返ってこなかった場合には、ステップＳ４５でタイムアウトとなり、ステップＳ４９以降の処理によって通信端末４を抑圧し、ステップＳ３５へ戻って再び通信端末４からの送信を監視する。
【００８２】
ステップＳ４０で親機１からの送信許可信号が検出できた場合には、ステップＳ４１で同期信号としての光プリアンブルを送信し、これに続けてステップＳ４２で待機させていたフレームを親機１へ光送信し、ステップＳ４３で連続送信カウンタの値を１つカウントダウンしてステップＳ３５へ戻る。
【００８３】
次に、図６を用いて第２の実施例における親機１について説明する。この図６に示す親機１において，制御部５２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５８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出力する光回線受信部４９と光信号を電気信号にして受信キャリアの検出を行うキャリア検出部４８を有する。
【００８４】
光回線受信部４９で受けた光信号は、電気的デジタル信号として光回線フレーム受信部４３、光回線フレーム検出部４４、光回線送信申請信号検出部４５へ入力される。光回線フレーム受信部４３では、光回線フレーム検出部４４の検出結果に従い、光回線受信部４９から入力された信号を幹線への送信タイミングまで保持し、制御部５２の制御に従い、有線出力信号切替部４１へ出力する。
【００８５】
光回線フレーム検出部４４は光回線受信部４９からの入力信号からフレームを検出し光回線フレーム受信部４４にフレーム受信を指示する。光回線送信申請信号検出部４５は光回線受信部４９から入力された信号における任意の子機３から送られた光回線送信申請信号を検出し、この光回線送信申請信号を検出したことを制御部５２へ送信し、検出した送信申請信号の内容（どの子機３からの申請か等を示すＩＤなど）を光回線送信許可発生信号部５０、子機ＩＤ記録部４６および子機台数判定部４７へ伝送する。
【００８６】
子機ＩＤ記録部４６は光回線送信申請信号検出部４５が検出した子機３からの送信申請信号から子機固有のＩＤ情報を記録する。このとき、子機ＩＤ記録部４６は制御部５２の指示によって一定期間内に通信のあった子機３のＩＤを記録する。これによって子機台数判定部４７において現在（稼動中）の子機３のおおよその台数を判定し、この子機３の判定台数をもとに連続送信回数算出部５９において、親機１自身の通信エリアにある子機３から親機１への連続送信フレーム数の上限を決定し、この情報を光回線送信許可信号発生部５０へ送る。光回線送信許可信号発生部５０は光回線送信申請信号検出部４５によって検出され抽出された申請情報（ＩＤなど）と連続送信回数算出部５９で決定された連続送信フレーム数の上限情報を組込んだ光回線送信許可信号を制御部５２の指示に従って光回線出力信号切替部５７へ送信する。
【００８７】
また、有線回線抑圧擬似信号発生部４２は、制御部５２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４１へ抑圧擬似信号を送信する。有線出力信号切替部４１は光回線フレーム受信部４３からのフレームと、有線回線抑圧擬似信号発生部４２からの抑圧擬似信号を受け、制御部５２の指示に従い各信号を適切に切り替えて有線回線送信部４０へ送信する。有線回線送信部４０は有線出力信号切替部４１からの信号を幹線出力信号として幹線２へ出力する。
【００８８】
有線回線受信部５３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５４および光回線送信タイミング遅延部５５へ送信する。有線回線フレーム検出部５４は有線回線受信部５３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５２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５５に対してもフレーム検出の結果を送信する。
【００８９】
光回線送信タイミング遅延部５５は有線回線受信部５３から送られた信号を受信し、有線回線フレーム検出部５４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保持し、保持していたフレームを制御部５２の指示によって光回線送信タイミングで光回線出力信号切替部５７へ送信する。光プリアンブル発生部５６は制御部５２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光プリアンブル信号を生成し、光回線出力信号切替部５７に送信する。光回線空き報知信号発生部５１は制御部５２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５７へ送信する。
【００９０】
光回線出力信号切替部５７は光回線送信許可信号発生部５０からの光回線送信許可信号、光回線空き報知信号発生部５１からの光回線空き報知信号、光プリアンブル発生部５６からの光プリアンブル信号、そして光回線送信タイミング遅延部５５からのフレームの各データを制御部５２の適切な指示に随時従い切り替え、光回線送信部５８へ送信する。光回線送信部５８は光回線出力信号切替部５７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。
【００９１】
なお、制御部５２は子機３からの送信フレームの受信を開始した後、子機３からの送信キャリアが一定時間内に停止しない場合には、連続してフレームが送信されてくると判断し、各受信部を引き続きフレーム受信状態に制御する。但し、一定時間受信状態で待機しても子機３からフレームが送られてこない場合には、他の機器へ回線を開放するよう光回線空き報知信号発生手段５１を制御して回線を開放する。つまり、この制御手段部５２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。
【００９２】
次に、図７を用いて第２の実施例における子機３について説明する。図７に示す子機３において、制御部６７は、当該子機３の全体の動作を制御すると共に、通信端末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、当該子機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６０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出力する光回線受信部６８を有する。
【００９３】
有線回線受信部６６は通信端末４からの信号を受信し、光回線送信タイミング遅延部６４および有線回線フレーム検出部６５へ受信データを送信する。有線回線フレーム検出部６５は有線回線受信部６６によって受信された通信端末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６７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６４へ送る。
【００９４】
光回線送信タイミング遅延部６４は、有線回線受信部６６で受信した信号を受信し、有線回線フレーム検出部６５の検出結果を元に従いフレームをＦＩＦＯなどの一時記憶装置に保持し、保持していたフレームを制御部６７の指示に従って光回線出力信号切替部６１を介して光回線送信部６０へ送る。また、光回線送信申請信号発生部６３は、通信端末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、制御部６７の指示に従い光回線送信申請信号を発生し、光回線出力信号切替部６１へ光回線送信申請信号を送信する。
【００９５】
光プリアンブル発生部６２は制御部６７の指示により、親機１が受信時に同期信号として利用するプリアンブル（ＩＤＬＥ信号）と複数のフレーム間を埋める信号（ＩＤＬＥ信号）とをそれぞれ適切な長さで発生し、光回線出力信号切替部６１へ送信する。光回線出力信号切替部６１は、光回線送信タイミング遅延部６４からのフレーム、光回線送信申請信号発生部６３からの光回線送信申請信号および光プリアンブル発生部６２からの光プリアンブルの各信号を制御部６７の適切な指示に随時従い切り替え、各々の信号を光回線送信部６０へ送信する。光回線送信部６０は、光回線出力切替部６１から送られる各信号を親機１へ光信号として送信する。
【００９６】
光回線受信部６８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６９、光回線送信許可信号検出部７０、光回線フレーム検出部７２、有線回線送信タイミング遅延部７３へ受信信号を送信する。光回線空き報知信号検出部６９は、光回線受信部６８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６７へ送る。
【００９７】
光回線送信許可信号検出部７０は、親機１が当該子機に対して出力した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受信信号から検出し、その結果を制御部６７へ送ものであり、一方で、この送信許可信号を連続送信許可回数検出部７１へ引き渡す。光回線送信許可信号検出部７０より許可信号を渡された連続送信許可回数検出部７１は、引き渡された親機１からの許可信号の中から親機１が許可している連続送信回数情報を検出し、制御部６７へ検出結果を送る。制御部６７ではこの情報をもとに親機１へのフレーム送信の際の連続フレーム数の上限を設定し、これに従って親機１への送信を制御する。
【００９８】
光回線フレーム検出部７２は、光回線受信部６８から送られる受信信号から親機１が送信した光送信フレームを検出し、その結果を制御部６７へ送ると同時に、有線回線送信タイミング遅延部７３へ送る。そして、有線回線送信タイミング遅延部７３は、光回線受信部６８が出力するフレームを光回線フレーム検出部７２からのフレーム検出結果に従い、ＦＩＦＯなどの一時記憶装置に保持させ、制御部６７からの指示に従って保持していたフレームを有線回線出力信号切替部７４へ送信する。
【００９９】
有線回線抑圧擬似信号発生部７５は、有線接続された通信端末４からの送信の抑圧が必要となった場合に抑圧擬似信号を発生し、有線回線出力信号切替部７４へ抑圧擬似信号を送る。有線回線出力信号切替部７４は、有線回線送信タイミング遅延部７３からのフレーム信号および有線回線抑圧擬似信号発生部からの抑圧擬似信号を受け、制御部６７の適切な指示に従いこれらのフレーム信号と抑圧信号を切り替えて有線回線送信部７６へ送信する。有線回線送信部７６は、有線回線出力信号切替部７４より送られる信号を端末側有線回線へ送信する。
【０１００】
なお、この子機３の全体の動作を制御する制御部６７では、通信端末４からのフレーム間隔を計測することで、一度の送信申請・送信許可手続きによる複数フレームの連続送信を行うか否かを判定する。また、親機１から許可信号として送られる親機１が許可する連続フレーム送信数を連続送信許可回数検出部７１で検出する。これにより、自身の連続フレーム送信数が無制限に多くなることを制限し、自身と同一親機１を中継機とする他の子機とが回線を独占することなく円滑かつ効率的に通信を行うように制御している。
【０１０１】
次に、第２の実施例に係る親機１の動作を詳細に説明するが、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（主に制御手段５２の制御動作の流れ）は、図８で示した第１の実施例における動作と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１０２】
以下、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（主に制御手段５２の制御動作の流れ）を図１２を用いて説明する。
【０１０３】
この図１２において、先ず、親機１の制御部５２は、ステップＳ５３の処理として、光回線送信申請信号検出手段４５の検出結果を元に子機３からの光回線送信申請信号があるか否かを判定し、子機３からの送信申請信号があれば、この送信申請信号が一定時間内に既に検出している子機３のものであるかを判定する。この判定の結果、一定時間内に新しく検出した子機３からの送信申請信号があった場合は、ステップＳ５５において子機台数カウンタのカウント値を１つカウントアップする。
【０１０４】
この子機台数カウンタとは、この親機１を中継機としている配下の稼動中の子機３の台数を数えるものであり、一定時間内に検出した子機３の送信申請信号によってその台数を判定している。従って、この図１２では示していないが、一度検出した子機３からの申請が一定時間以上送信されてこなかった場合には、このカウンタのカウント値を１つカウントダウンする。
【０１０５】
ここで、ステップ５５で子機台数カウンタをセットした場合、もしくはステップＳ５４で子機３からの送信申請信号が既に検出済みの子機３からのものと判定した場合には、ステップＳ５６へ進み光回線空き報知信号を停止し、更に、ステップＳ５７で子機３から受け取った送信信号の子機識別情報（ＩＤなど）と連続送信許可回数の情報とを組み込んだ光回線送信許可信号に光プリアンブルを付加して光回線へ送信する。
【０１０６】
送信許可信号を送出したらステップＳ５８で子機３からの発光があるか否かを調べ、一定時間内に子機３からの発光が無い場合にはステップＳ６４でタイムアウトとなりステップＳ６６へ移る。一方、ステップＳ５８で子機３からの発光が有った場合には、ステップＳ５９で子機３からのフレームの検出を行う。また、一定時間内にフレームが検出されない場合には、ステップＳ６５でタイムアウトしてステップＳ６６へ移る。
【０１０７】
ステップＳ５９において子機３からのフレームが検出された場合には、このフレームをステップＳ６０で一旦ＦＩＦＯなどの一時記憶装置へ退避させ、幹線２への送信タイミングを調整して適時幹線へ送信する。また、ステップＳ６１で子機３からのフレームの受信状態を確認しながら受信フレームをステップＳ６０で幹線２への送信まで一時記憶装置に待機させる。ステップＳ６１で受信していたフレームが終了したら、ステップＳ６２で子機３からの発光（キャリア）が停止したかを確認し、停止していない場合にはステップＳ５９へ戻り、次のフレームを待機する。一方、ステップＳ６２で子機３が送信するキャリアの停止が確認されたならステップＳ６３へ進み、光回線の空きを知らせる光回線空き報知信号の送信を開始してステップＳ５３へ戻る。
【０１０８】
上記した流れの中で、ステップＳ６４およびステップＳ６５でタイムアウトした場合には、ステップＳ６６へ移り幹線２からのフレームがあるか否か検出する。ここで、幹線２からのフレームが検出されない場合には、ステップ６６からステップＳ６３へ進み、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の送信を開始する。ステップＳ６６で幹線２からのフレームが検出された場合には、ステップＳ６７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Ｓ６６およびステップＳ６７により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８のフローによって動作する。
【０１０９】
次に、第２の実施例に係る子機３の動作を図１３及び図１４を用いてより詳細に説明する。ここで、図１３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通信端末４へ送信するまでの、子機３における処理の流れ（主に制御手段６７の制御動作の流れ）を示している。
【０１１０】
図１３では、先ず、ステップＳ６８において親機１からの送信が有るか否かを監視し、親機１からの送信があればステップＳ６９において、光受信したフレームを一旦ＦＩＦＯ等の一時記憶装置に記憶し、有線回線側への送信タイミングまでこのフレームを待機させる。ここで、ステップＳ７０において、通信端末４からフレームが来ているか否かを確認することで、有線回線への送信が可能か否かを判定し、通信端末４からフレームが送られて来ていればステップＳ７３において、通信端末４からのフレーム送信を抑圧するために抑圧疑似信号を有線側に送出する。ステップＳ７０で有線回線の空きが確認されたら、ステップＳ７１に移行し、この時に抑圧疑似信号を送出中であれば、このステップＳ７１で前記信号の送出を停止し、次のステップＳ７２で待機させておいたフレームを有線回線へ送出し、通信端末４への送信を行う。
【０１１１】
次に、子機３の通信端末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（主に制御手段６７の制御動作の流れ）について、図１４を用いて説明する。
【０１１２】
図１４では、先ず、ステップＳ７８において通信端末４からのフレームの送信があるか否かを監視し、フレームが送信されて来ていればステップＳ７９で前の送信フレームとの間隔を検知し（この例では前の光送信フレームが送信中であるか否かを判断することでそのフレーム間隔を判断し）、一定の間隔より短い場合にはステップＳ９０において子機３の親機１への連続送信の許可数を示す連続送信カウンタのカウント値を確認する。ここで、この連続送信カウンタの初期値は、親機１からの光回線送信許可信号により設定されるものであり、子機３が親機１へ連続してフレームを送信するごとにカウントダウンされる。
【０１１３】
ステップＳ９０においてこの連続送信カウンタが０でない状態であれば、ステップＳ７９で受信しているフレームを現在送信中の前フレームの送信終了後に連続して親機１へ送信するために、ステップＳ９１で一旦ＦＩＦＯ等の一時記憶装置にフレームを記憶させ、送信タイミングまで待機させる。その後、前フレームの送信が終了したらそれに続けてステップＳ９２でＩＤＬＥ信号を必要最小限の長さで送信する。
【０１１４】
例えば、１００Ｍｂｐｓ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔの場合なら、その定める最小フレーム間隔（０．９６μｓ）に相当するＩＤＬＥを送信する。これにより、後段での処理に負担を掛けず、滑らかな処理の流れを形成できる。もちろんＩＤＬＥ信号の送信時間は、これより短くても何ら問題は無いが、その場合には後段で定める規定の間隔をフレーム間に確保する処理が必要となる。ステップＳ９０で必要最低限のＩＤＬＥ信号を送信したら、ステップＳ８６で待機させていたフレームをＩＤＬＥ信号に続いて親機１へ送信する。フレームを送信したらステップＳ８７で連続送信カウンタのカウント値を１つカウントダウンしてステップＳ７８へ戻る。
【０１１５】
一方、ステップＳ９０で連続送信カウンタが０である状態であれば、子機３は親機１へのフレームの連続送信を一旦終了し、改めて親機１への送信申請を行うために、ステップＳ９３において通信端末４への抑圧信号の送信を開始する。そして、ステップＳ９４で通信端末４からのフレームが停止することを確認し、通信端末４からのフレームが停止したらステップＳ９５で抑圧信号を止める。更に、ステップＳ９６で他の子機台数カウンタの値に基づき連続送信カウンタの初期値をセットし、ステップＳ７８へ戻って通信端末４からのフレームを待つ。
【０１１６】
なお、ステップＳ７９で通信端末４から送られてきたフレームと前のフレームとの間隔が一定時間以上であった場合には（ここの例では前フレームの送信が完了していれば）ステップＳ８０において、一旦ＦＩＦＯ等の一時記憶装置にフレームを記憶させ、送信タイミングまで待機させる。そして、ステップＳ８１において光回線を監視し、親機１からの光回線空き報知信号を検出する。その際、一定時間内に光回線空き報知信号が検出できなかった場合にはステップＳ８８でタイムアウトとなり、ステップＳ９３以降の処理によって通信端末４を抑圧し、ステップＳ７８へ戻って再び通信端末４からの送信を監視する。
【０１１７】
一方、ステップＳ８１で光回線空き報知信号が検出できた場合には、ステップＳ８２において親機１へ送信申請信号を送り、ステップＳ８３において親機１からの送信許可信号の返信を待つ。そして、一定時間内に親機１からの送信許可信号が返ってこなかった場合には、ステップＳ８９でタイムアウトとなり、ステップＳ９３以降の処理によって通信端末４を抑圧し、ステップＳ７８へ戻って再び通信端末４からの送信を監視する。
【０１１８】
一方、ステップＳ８３で親機１からの送信許可信号を検出できた場合には、ステップ８４においてこの親機１から返信された送信許可信号内に含まれる連続送信許可回数情報を取り出し、連続送信カウンタの初期値にセットする。次に、ステップＳ８５で同期信号としての光プリアンブルを送信し、これに続けてステップＳ８６で待機させていたフレームを親機１へ光送信し、ステップＳ８７で連続送信カウンタの値を１つカウントダウンしてステップＳ３５へ戻る。なお、本発明は、１００Ｍｂｐｓに限らず、これよりも高速なレートでの伝送にも適用可能である。
【０１１９】
【発明の効果】
本発明によれば、１回の送信許可手続により子機から親機に複数のフレームを連続して送信することができるため、フレーム送信を効率的に行えるばかりでなく、１回の送信許可手続により連続して送信できるフレーム数に制限を設けたため、１つの子機が回線を独占的に使用してしまう事態を防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半二重光無線通信システムの全体図である。
【図２】子機３が親機１にフレームを連続送信するタイミングの一例と、抑圧疑似信号を発生するタイミングの一例を示す説明図である。
【図３】子機３が親機１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】第１の実施例における親機１の構成を示すブロック図である。
【図５】第１の実施例における子機３の構成を示すブロック図である。
【図６】第２の実施例における親機１の構成を示すブロック図である。
【図７】第２の実施例における子機３の構成を示すブロック図である。
【図８】第１の実施例における親機１の動作の詳細を示す流れ図である。
【図９】第１の実施例における親機１の他の動作の詳細を示す流れ図である。
【図１０】第１の実施例における子機３の動作の詳細を示す流れ図である。
【図１１】第１の実施例における子機３の他の動作の詳細を示す流れ図である。
【図１２】第２の実施例における親機１の動作の詳細を示す流れ図である。
【図１３】第２の実施例における子機３の動作の詳細を示す流れ図である。
【図１４】第２の実施例における子機３の他の動作の詳細を示す流れ図である。
【図１５】従来の半二重光無線通信システムにおけるフレームタイミングを示す説明図である。
【符号の説明】
１…親機
３、３ａ、３ｂ、３ｃ…子機
４、４ａ、４ｂ、４ｃ…通信端末
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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