(57)【要約】      （修正有）【課題】伝送媒体の状態を自動的に測定する手段と、測定された伝送媒体の状態に応じて、伝送速度、出力パワー、あるいはその両方を自動的に設定し、設定後にも変更できる手段を備えた送受信器を提供する。【解決手段】送受信器は、出力パワー制御部と、入力パワー測定部と、伝送速度を変更する手段を備えた通信データ処理部と、経路損失あるいは利得の導出を行い、送信部からの出力パワー、通信データの伝送速度、あるいはそれら両方を選択する情報処理部とを備える。伝送媒体の伝送損失あるいは利得を測定する方法は、第一の送受信器が自らの出力パワーの情報を第二の送受信器に送出し、第二の送受信器がその出力パワーの情報を受信したときの受信強度を測定し、第二の送受信器がその出力パワーの情報を読み取り、第二の送受信器が受信強度と読み取った出力パワーの情報との比較から伝送損失あるいは利得を見積もる手順による。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送媒体の両端に、それぞれ第一、第二の送受信手段を有し、
前記第一の送受信手段が自らの出力パワーの情報を前記第二の送受信手段に送出する手順と、
前記第二の送受信手段が前記出力パワーの情報を受信したときの受信強度を測定する手順と、
前記第二の送受信手段が前記出力パワーの情報を読み取る手順と、
前記第二の送受信手段が前記受信強度と前記出力パワーの情報との比較から前記伝送損失又は利得を見積もる手順とを含むことを特徴とする伝送損失利得測定方法。
【請求項２】
前記伝送損失利得測定方法は、光に対する伝送損失利得測定方法であることを特徴とする請求項１に記載の伝送損失利得測定方法。
【請求項３】
前記受信強度を測定する手段は、前記出力パワーの情報を受信するための受光素子に流れる平均光電流を測定する手段を更に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の伝送損失利得測定方法。
【請求項４】
前記出力パワーの情報は、デジタル符号で表されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の伝送損失利得測定方法。
【請求項５】
前記デジタル符号は、マーク率が一定の二値符号であることを特徴とする請求項４に記載の伝送損失利得測定方法。
【請求項６】
前記デジタル符号の先頭に、先頭であることを示すビット列が付加されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の伝送損失利得測定方法。
【請求項７】
前記デジタル符号に、該デジタル符号が出力パワーの情報を表す符号であることを示すビット列が付加されていることを特徴とする請求項４から６のいずれか1項に記載の伝送損失利得測定方法。
【請求項８】
前記デジタル符号に、符号誤りを検知するためのビット列が付加されていることを特徴とする請求項４から７のいずれか1項に記載の伝送損失利得測定方法。
【請求項９】
前記出力パワーの情報はそれぞれ出力パワーの異なる複数種類の情報を有し、前記伝送損失又は利得を見積もる手順は、前記複数種類の情報それぞれから見積もられた伝送損失又は利得を統計的な処理により見積もる手順を更に有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の伝送損失利得測定方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか1項に記載の伝送損失あるいは利得測定方法を行うことを特徴とする送受信器。
【請求項１１】
伝送媒体を介して相互に接続して通信データを送受する送受信器であって、前記送受信器は、
前記伝送媒体の伝送損失又は利得を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定した結果に基づき、伝送速度又は出力パワーを変更する手段と、
自らの出力パワー情報を送出する手段と、
前記出力パワーの情報を受信した時の受信強度を測定する手段と、
前記出力パワーの情報を読み取る手段と、
前記受信強度と前記出力パワーの情報とから伝送損失又は利得を測定する手段とを有することを特徴とする送受信器。
【請求項１２】
前記伝送媒体は光を伝える伝送媒体であることを特徴とする請求項１１に記載の送受信器。
【請求項１３】
前記出力パワーの情報を送出するときの出力パワーが、それを受信する側の送受信器の最大許容入力パワーを超えないように制御することを特徴とする請求項１１に記載の送受信器。
【請求項１４】
前記出力パワーの情報を送出するときの伝送速度と出力パワーによって生じる理論上又は実測上の符号誤り率が、前記通信データの送受において選択しうる最も低い伝送速度と最も高い出力パワーによって信号を送受信した際の理論上、又は実測上の符号誤り率と等しいか、より小さくなるよう設定されていることを特徴とする請求項１１又は１３に記載の送受信器。
【請求項１５】
前記出力パワーの情報を送出するときの伝送速度をＢ０、同出力パワーをＰ０、前記通信データの送受において選択しうる最も低い伝送速度をＢ１、最も高い出力パワーをＰ１としたとき、
Ｐ０  ≧  Ｐ１  ×（Ｂ０／Ｂ１）
の関係が成り立つことを特徴とする請求項１１から１４のいずれか1項に記載の送受信器。
【請求項１６】
前記出力パワーの情報を送出するときの伝送速度が、前記通信データの送受のために選択しうる最も低い伝送速度と等しいか、より低いことを特徴とする請求項１１から１５のいずれか１項に記載の光送受信器。
【請求項１７】
前記伝送媒体の伝送損失又は利得を測定した後、その伝送損失又は利得の情報を、相手側の送受信器に通知することを特徴とする請求項１１から１６のいずれか１項に記載の送受信器。
【請求項１８】
信号を伝送媒体中に送出する送信部と、
前記送信部からの出力パワーを制御する出力パワー制御部と、
前記伝送媒体からの信号を受信する受信部と、
入力された信号の強度を測定する入力パワー測定部と、
前記通信データの伝送速度を変更する手段を備えた通信データ処理部と、
経路損失又は利得の導出を行い、導出された前記経路損失又は利得に応じて前記送信部からの出力パワー又は前記通信データの伝送速度を変更する情報処理部とを有することを特徴とする送受信器。
【請求項１９】
前記送信部はレーザ光を出射するレーザダイオードと、前記レーザ光を変調する光変調器と、前記光変調器を駆動する光変調器ドライバーとを更に有することを特徴とする請求項１８に記載の送受信器。
【請求項２０】
前記出力パワー制御部が、電流値を制御する直流電流源を更に有することを特徴とする請求項１８又は１９に記載の送受信器。
【請求項２１】
前記送信部および前記出力パワー制御部が、直接光信号を出力する直接変調レーザダイオードと、前記直接変調レーザダイオードを駆動するレーザダイオードドライバーと、前記レーザダイオードドライバーのバイアス点を制御するバイアス点制御部と、前記レーザダイオードドライバーの変調振幅を制御する変調振幅制御部とを更に有することを特徴とする請求項１８に記載の送受信器。
【請求項２２】
前記受信部は受光素子を有し、前記入力パワー測定部は、前記受光素子の平均光電流を計測する直流電流計を更に有することを特徴とする請求項２１に記載の送受信器。
【請求項２３】
前記通信データ処理部が、前記通信データとしてやり取りされるフレームデータの符号誤りを検出する手段と、前記フレームデータの符号誤りの有無及び大小に応じて前記通信データの送受の伝送速度を変更する手段とを有することを特徴とする請求項１８から２２のいずれか１項に記載の送受信器。
【請求項２４】
前記通信データ処理部が、信号処理速度の基準となるクロック信号を生成するクロック生成部と、クロック生成部からのクロック信号を指定された分周率で分周する分周部と、入力されたフレームデータの符号誤りを検出するフレーム処理部とを更に有することを特徴とする請求項１８から２３のいずれか１項に記載の送受信器。
【請求項２５】
前記フレーム処理部により検出されたフレームデータの符号誤りの有無及び大小に応じて、前記分周率を変更する手段を有することを特徴とする請求項２４に記載の送受信器。
【請求項２６】
前記通信データ処理部は複数のデータ入出力ポートを有し、前記複数のデータ入出力ポートのデータを多重化し、通信データとして送出する手段と、受信された通信データを分離し前記複数のデータ入出力ポートに出力する手段と、前記複数のデータ入出力ポートのデータを多重化する際の多重数を増減する手段とを更に有することを特徴とする請求項１８から２３のいずれか１項に記載の送受信器。
【請求項２７】
前記通信データ処理部が、通信データとしてやり取りされるフレームデータの符号誤りを検出する手段と、前記フレームデータの符号誤りの有無及び大小に応じて前記複数のデータ入出力ポートのデータを多重化する際の多重数を増減する手段とを更に有することを特徴とする請求項２６に記載の送受信器。
【請求項２８】
伝送媒体と該伝送媒体の両端に複数の送受信器を有するシステムであって、
前記送受信器は、
信号及び出力パワーの情報を前記伝送媒体中に送出する送信部と、
前記送信部からの出力パワーを制御する出力パワー制御部と、
前記伝送媒体からの信号及び出力パワーの情報を受信する受信部と、
入力された信号の強度を測定する入力パワー測定部と、
通信データの伝送速度を変更する通信データ処理部と、
前記出力パワーの情報及び前記信号の強度から経路損失の導出を行い、該経路損失に応じて前記送信部からの出力パワー又は通信データの伝送速度の変更を指示する情報処理部とを有することを特徴とする送受信システム。
【請求項２９】
前記出力パワーの情報を送出するときの伝送速度及び出力パワーによって生じる理論上又は実測上の符号誤り率を、通信データの送受において選択しうる最も低い伝送速度と最も高い出力パワーによって信号を送受信した際の理論上又は実測上の符号誤り率と等しいか、より小さくなるよう設定することを特徴とする請求項２８に記載の送受信システム。
【請求項３０】
前記出力パワーの情報を送出する時の伝送速度をＢ０、伝送出力パワーをＰ０、通信データの送受において選択しうる最も低い伝送速度をＢ１、最も高い出力パワーをＰ１としたとき、
Ｐ０  ≧  Ｐ１  ×  （Ｂ０／Ｂ１）
の関係が成り立つことを特徴とする請求項２９に記載の送受信システム。
【請求項３１】
前記出力パワーの情報を出力する時の伝送速度が通信データの送受のために選択しうる最も低い伝送速度と等しいか、より低いことを特徴とする請求項３０に記載の送受信システム。
【請求項３２】
前記伝送媒体の伝送損失を測定した後、該伝送損失の情報を送信先の送受信器に通知することを特徴とする請求項３１に記載の送受信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は通信に用いる送受信器に関し、特に、伝送路の状態を測定する手段を有し、その伝送路の状態に応じて送受信の伝送速度、出力パワーを選択、変更可能に構成した伝送損失利得測定方法、送受信器及び送受信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、通信に用いる送受信器は、伝送媒体を介して２台の送受信器を対向させた構成でデータの送受を行う。図１７に、光ファイバーを伝送媒体として、光信号を送受信する光送受信器の例を示す。光送受信器１０１と光送受信器１０２とは、光ファイバー１０３、及び光ファイバー１０４によって互いに接続されている。また、光送受信器１０１と光送受信器１０２から入出力される電気信号は、他の電気通信装置（図示せず）、あるいは電気情報処理装置（図示せず）に接続される。ここで、各光送受信器は、電気信号を光信号に変換して光ファイバーを介して相手側光送受信器に向けて送信し、また、相手側光送受信器からの光信号を電気信号に変換して他の電気通信装置、あるいは電気情報処理装置に伝える機能を有する。
【０００３】
このとき、通信データをやり取りする速度、すなわち伝送速度や、その他通信データの形式などについては、送受信器間の相互接続を容易にすることを目的として、さまざまな規格が定められている。そのような規格の例としては、たとえば、国際的な標準化組織であるＩＥＥＥ ＳＡ（Institute of Electrical and Electronics Engineers Standard Association）の８０２．３ａｅ特別委員会が定めた「１０ＧＢＡＳＥ−ＬＲ」という規格がある（非特許文献１参照）。この規格では光ファイバー上の伝送速度は１０．３１２５Ｇｂｐｓであること、その他、光の波長、データの形式、伝送距離などに関する規定が定められている。
【０００４】
光通信を確実に行う試みとして、発信側から伝送路に信号を送り、戻ってきた信号を観測して光ファイバの状態を知り、この情報を送信時のレーザ光の強度にフィードバックさせるものがある（特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−６８９３８号公報
【非特許文献１】「ＩＥＥＥ  Ｓｔｄ  ８０２．３ａｅ  −２００２」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の送受信器の第一の問題点は、伝送経路の状態などに応じて伝送速度を自動設定する機能を持たない点である。従来は別途測定器を用いて光ファイバーの損失などの経路の状態を計測し、それに応じて手動で伝送速度を設定するか、あるいは、伝送速度が固定されており設定変更できない場合は、送受信器そのものを別の機種に変更する必要があった。
【０００６】
以下に、上述した１０ＧＢＡＳＥ−ＬＲ規格の光送受信器を一例として、もし伝送速度が固定であるとすると、どのような問題が生じるかについて述べる。一般にデジタル信号による通信では、伝送速度が低いほど、より小さいパワーでも送受信が可能であり、したがって、光ファイバーなどの伝送媒体に、より大きな損失がある場合でも送受信が可能である。ところが、１０ＧＢＡＳＥ−ＬＲ規格の光送受信器では伝送速度が１０．３１２５Ｇｂｐｓに固定されており、伝送損失がある値以上に大きくなると、そこで通信不能となってしまう。すなわち、もし、伝送速度を下げることができれば通信することができる場合でも、伝送速度が固定であるがゆえに、そのような対応ができないという問題が生じる。
【０００７】
従来の送受信器の第二の問題点は、伝送経路の状態などに応じて出力パワーを自動設定する機能を持たない点である。前述の伝送速度の場合と同様に、従来は別途測定器を用いて光ファイバーの損失などの経路の状態を計測し、それに応じて手動で出力パワーを設定するか、あるいは、出力パワーが固定されており設定変更できない場合は、送受信器そのもの、あるいはそのインターフェース部分を別の機種に変更する必要があった。
【０００８】
従来の送受信器の第三の問題点は、光ファイバーの損失など、伝送媒体の状態を測定する手段を持たないことである。そのため、前述のように、送受信器を接続するに先立ち、あらかじめ別途測定器を用いて光ファイバーの損失など、経路の状態を計測する必要があった。そのため、装置の新規導入に時間がかかり、また、系の構成を変更する場合にも手間がかかるなどの問題があった。
【０００９】
本発明は、上記の問題を解消するために、光ファイバーなどの伝送媒体の状態を自動的に測定する手段と、それによって測定された伝送媒体の状態に応じて、伝送速度、あるいは出力パワー、あるいはその両方を自動的に設定し、あるいは設定後にも変更することのできる手段を備えた送受信器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する為に、請求項１に記載の発明である伝送損失利得測定方法は、伝送媒体の両端に、それぞれ第一、第二の送受信手段を有し、上記第一の送受信手段が自らの出力パワーの情報を上記第二の送受信手段に送出する手順と、上記第二の送受信手段が上記出力パワーの情報を受信したときの受信強度を測定する手順と、上記第二の送受信手段が上記出力パワーの情報を読み取る手順と、上記第二の送受信手段が上記受信強度と上記出力パワーの情報との比較から上記伝送損失又は利得を見積もる手順とを含むことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の伝送損失利得測定方法であって、上記伝送損失利得測定方法は、光に対する伝送損失利得測定方法であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の伝送損失利得測定方法であって、上記受信強度を測定する手段は、上記出力パワーの情報を受信するための受光素子に流れる平均光電流を測定する手段を更に有することを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記請求項１から３のいずれか１項に記載の伝送損失利得測定方法であって、上記出力パワーの情報は、デジタル符号で表されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の伝送損失利得測定方法であって、上記デジタル符号は、マーク率が一定の二値符号であることを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の伝送損失利得測定方法であって、上記デジタル符号の先頭に、先頭であることを示すビット列が付加されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項４から６のいずれか1項に記載の伝送損失利得測定方法であって、上記デジタル符号に、該デジタル符号が出力パワーの情報を表す符号であることを示すビット列が付加されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項４から７のいずれか1項に記載の伝送損失利得測定方法であって、上記デジタル符号に、符号誤りを検知するためのビット列が付加されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれかに記載の伝送損失利得測定方法であって、上記出力パワーの情報はそれぞれ出力パワーの異なる複数種類の情報を有し、上記伝送損失又は利得を見積もる手順は、上記複数種類の情報それぞれから見積もられた伝送損失又は利得を統計的な処理により見積もる手順を更に有することを特徴とする。
【００１９】
請求項１０に記載の発明である送受信器は、請求項１から９のいずれか1項に記載の伝送損失あるいは利得測定方法を行うことを特徴とする。
【００２０】
請求項１１に記載の発明である送受信器は、伝送媒体を介して相互に接続して通信データを送受する送受信器であって、上記送受信器は、上記伝送媒体の伝送損失又は利得を測定する測定手段と、上記測定手段により測定した結果に基づき、伝送速度又は出力パワーを変更する手段と、自らの出力パワー情報を送出する手段と、上記出力パワーの情報を受信した時の受信強度を測定する手段と、上記出力パワーの情報を読み取る手段と、上記受信強度と上記出力パワーの情報とから伝送損失又は利得を測定する手段とを有することを特徴とする。
【００２１】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の送受信器であって、上記伝送媒体は光を伝える伝送媒体であることを特徴とする。
【００２２】
請求項１３に記載の発明は、請求項１１に記載の送受信器であって、上記出力パワーの情報を送出するときの出力パワーが、それを受信する側の送受信器の最大許容入力パワーを超えないように制御することを特徴とする。
【００２３】
請求項１４に記載の発明は、請求項１１又は１３に記載の送受信器であって、上記出力パワーの情報を送出するときの伝送速度と出力パワーによって生じる理論上又は実測上の符号誤り率が、上記通信データの送受において選択しうる最も低い伝送速度と最も高い出力パワーによって信号を送受信した際の理論上、又は実測上の符号誤り率と等しいか、より小さくなるよう設定されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項１５に記載の発明は、請求項１１から１４のいずれか1項に記載の送受信器であって、上記出力パワーの情報を送出するときの伝送速度をＢ０、同出力パワーをＰ０、上記通信データの送受において選択しうる最も低い伝送速度をＢ１、最も高い出力パワーをＰ１としたとき、Ｐ０≧Ｐ１×（Ｂ０／Ｂ１）の関係が成り立つことを特徴とする。
【００２５】
請求項１６に記載の発明は、請求項１１から１５のいずれかに記載の光送受信器であって、上記出力パワーの情報を送出するときの伝送速度が、上記通信データの送受のために選択しうる最も低い伝送速度と等しいか、より低いことを特徴とする。
【００２６】
請求項１７に記載の発明は、請求項１１から１６のいずれかに記載の送受信器であって、上記伝送媒体の伝送損失又は利得を測定した後、その伝送損失又は利得の情報を、相手側の送受信器に通知することを特徴とする。
【００２７】
請求項１８に記載の発明は、信号を伝送媒体中に送出する送信部と、上記送信部からの出力パワーを制御する出力パワー制御部と、上記伝送媒体からの信号を受信する受信部と、入力された信号の強度を測定する入力パワー測定部と、上記通信データの伝送速度を変更する手段を備えた通信データ処理部と、経路損失又は利得の導出を行い、導出された上記経路損失又は利得に応じて上記送信部からの出力パワー又は上記通信データの伝送速度を変更する情報処理部とを有することを特徴とする送受信器。
【００２８】
請求項１９に記載の発明は、請求項１８に記載の送受信器であって、上記送信部はレーザ光を出射するレーザダイオードと、上記レーザ光を変調する光変調器と、上記光変調器を駆動する光変調器ドライバーとを更に有することを特徴とする。
【００２９】
請求項２０に記載の発明は、請求項１８又は１９に記載の送受信器であって、上記出力パワー制御部が、電流値を制御する直流電流源を更に有することを特徴とする。
【００３０】
請求項２１に記載の発明は、請求項１８に記載の送受信器であって、上記送信部および上記出力パワー制御部が、直接光信号を出力する直接変調レーザダイオードと、上記直接変調レーザダイオードを駆動するレーザダイオードドライバーと、上記レーザダイオードドライバーのバイアス点を制御するバイアス点制御部と、上記レーザダイオードドライバーの変調振幅を制御する変調振幅制御部とを更に有することを特徴とする。
【００３１】
請求項２２に記載の発明は、請求項２１に記載の送受信器であって、上記受信部は受光素子を有し、上記入力パワー測定部は、受光素子の平均光電流を計測する直流電流計を更に有することを特徴とする。
【００３２】
請求項２３に記載の発明は、請求項１８から２２のいずれか１項に記載の送受信器であって、上記通信データ処理部が、上記通信データとしてやり取りされるフレームデータの符号誤りを検出する手段と、上記フレームデータの符号誤りの有無及び大小に応じて上記通信データの送受の伝送速度を変更する手段とを有することを特徴とする。
【００３３】
請求項２４に記載の発明は、請求項１８から２３のいずれかに記載の送受信器であって、上記通信データ処理部が、信号処理速度の基準となるクロック信号を生成するクロック生成部と、クロック生成部からのクロック信号を指定された分周率で分周する分周部と、入力されたフレームデータの符号誤りを検出するフレーム処理部とを更に有することを特徴とする。
【００３４】
請求項２５に記載の発明は、請求項２４に記載の送受信器であって、上記フレーム処理部により検出されたフレームデータの符号誤りの有無及び大小に応じて、上記分周率を変更する手段を有することを特徴とする。
【００３５】
請求項２６に記載の発明は、請求項１８から２３のいずれか１項に記載の送受信器であって、上記通信データ処理部は複数のデータ入出力ポートを有し、上記複数のデータ入出力ポートのデータを多重化し、通信データとして送出する手段と、受信された通信データを分離し上記複数のデータ入出力ポートに出力する手段と、上記複数のデータ入出力ポートのデータを多重化する際の多重数を増減する手段とを更に有することを特徴とする。
【００３６】
請求項２７に記載の発明は、請求項２６に記載の送受信器であって、上記通信データ処理部が、通信データとしてやり取りされるフレームデータの符号誤りを検出する手段と、上記フレームデータの符号誤りの有無及び大小に応じて上記複数のデータ入出力ポートのデータを多重化する際の多重数を増減する手段とを更に有することを特徴とする。
【００３７】
請求項２８に記載の発明である送受信システムは、伝送媒体と該伝送媒体の両端に複数の送受信器を有するシステムであって、上記送受信器は、信号及び出力パワーの情報を上記伝送媒体中に送出する送信部と、上記送信部からの出力パワーを制御する出力パワー制御部と、上記伝送媒体からの信号及び出力パワーの情報を受信する受信部と、入力された信号の強度を測定する入力パワー測定部と、通信データの伝送速度を変更する通信データ処理部と、上記出力パワーの情報及び上記信号の強度から経路損失の導出を行い、該経路損失に応じて上記送信部からの出力パワー又は通信データの伝送速度の変更を指示する情報処理部とを有することを特徴とする。
【００３８】
請求項２９に記載の発明は、請求項２８に記載の送受信システムであって、上記出力パワーの情報を送出するときの伝送速度及び出力パワーによって生じる理論上又は実測上の符号誤り率を、通信データの送受において選択しうる最も低い伝送速度と最も高い出力パワーによって信号を送受信した際の理論上又は実測上の符号誤り率と等しいか、より小さくなるよう設定することを特徴とする。
【００３９】
請求項３０に記載の発明は、請求項２９に記載の送受信システムであって、上記出力パワーの情報を送出する時の伝送速度をＢ０、伝送出力パワーをＰ０、通信データの送受において選択しうる最も低い伝送速度をＢ１、最も高い出力パワーをＰ１としたとき、Ｐ０≧Ｐ１×（Ｂ０／Ｂ１）の関係が成り立つことを特徴とする。
【００４０】
請求項３１に記載の発明は、請求項３０に記載の送受信システムであって、上記出力パワーの情報を出力する時の伝送速度が通信データの送受のために選択しうる最も低い伝送速度と等しいか、より低いことを特徴とする。
【００４１】
請求項３２に記載の発明は、請求項３１に記載の送受信システムであって、上記伝送媒体の伝送損失を測定した後、該伝送損失の情報を送信先の送受信器に通知することを特徴とする。
【００４２】
本発明による送受信器は、上記の目的を達成するために、信号を伝送媒体中に送出する送信部、その送信部からの出力パワーを制御する出力パワー制御部、伝送媒体からの信号を受信する受信部、入力された信号のパワーを測定する入力パワー測定部、通信データの伝送速度を変更する手段を備えた通信データ処理部、前記経路損失あるいは利得の導出を行い、また、導出された前記経路損失あるいは利得に応じて前記送信部からの出力パワー、あるいは前記通信データの伝送速度、あるいはそれら両方を選択する手段を備えた情報処理部から構成される。
【００４３】
また、本発明の送受信器が、伝送媒体の伝送損失あるいは利得を測定する方法は、伝送媒体の両端に、それぞれ第一、第二の送受信器を備えた構成において、その第一の送受信器が、自らの出力パワーの情報を第二の送受信器に送出する手順と、第二の送受信器が、その出力パワーの情報を受信したときの受信強度を測定する手順と、第二の送受信器が、その出力パワーの情報を読み取る手順と、第二の送受信器が、前述の受信強度と読み取った出力パワーの情報との比較から前記伝送損失あるいは利得を見積もる手順とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００４４】
以上説明したように、本発明によれば、光ファイバーなどの伝送媒体の状態を自動的に測定する手段と、それによって測定された伝送媒体の状態に応じて、伝送速度、あるいは出力パワー、あるいはその両方を自動的に設定し、あるいは設定後にも変更することのできる手段を備えた送受信器が提供される。この送受信器を用いれば、伝送可能範囲、すなわち、装置適用範囲が従来と比較して格段に広がるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
光ファイバーなどの伝送媒体の状態を自動的に測定し、それによって測定された伝送媒体の状態に応じて、伝送速度又は出力パワー、あるいはその両方を自動的に設定し、あるいは設定後にも変更することのできる送受信器を実現した。
【実施例１】
【００４６】
［構成の説明］
以下、本発明の第一の実施例の構成について、図面を参照して説明する。
図１は本発明の第一の実施例による光送受信器を用いて光通信を行う場合の構成を示す図である。光送受信器１と光送受信器２とは、光ファイバー３、及び光ファイバー４によって互いに接続されている。また、光送受信器１と光送受信器２から入出力される電気信号は、他の電気通信装置（図示せず）、あるいは電気情報処理装置（図示せず）に接続される。
【００４７】
図２は、本発明の第一の実施例による光送受信器の内部の構成を示す図である。ここで、図１における光送受信器１と光送受信器２とは同一の構成を有するものであり、図２においては、その一方のみを示している。図２に示すように、この光送受信器は、電気信号を光信号に変換して出力する光送信部８、光送信部８からの光出力パワーを制御する光出力パワー制御部７、入力された光信号を電気信号に変換する光受信部１０、入力された光信号の強度を測定する光入力パワー測定部１１、光受信部１０から出力された電気信号の波形を整え、デジタル信号処理が可能な波形とする波形再生部１３、送受される通信データの処理を行う通信データ処理部１５、後述する[動作の説明]の項で説明する各種の情報処理を行う情報処理部５、情報処理部５から送出されるデジタル信号である光出力パワー指定信号１８をアナログ信号に変換し、光出力パワー制御部７に伝えるＤ／Ａ変換部６、光入力パワー測定部１１からのアナログ信号である光入力パワー信号２２をデジタル信号に変換し、情報処理部５に伝えるＡ／Ｄ変換部１２、情報処理部５からの信号か、通信データ処理部１５からの信号かのいずれかを選択し、光送信部８へ接続する送信切換部９、波形再生部１３からの信号を、情報処理部５か、通信データ処理部１５かのいずれかを選択し接続する受信切換部１４から構成される。
【００４８】
通信データ処理部１５は、情報処理部５からの伝送速度指定信号２４により伝送速度を選択、変更できる。この第一の実施例においては、伝送速度は６２２Ｍｂｐｓ、２．５Ｇｂｐｓ、１０Ｇｂｐｓの三通りから選択、変更できる。
【００４９】
図３は光送信部８、及び光出力パワー制御部７の内部の構成を示す図である。光送信部８は、連続発光する光、すなわちＣＷ（continuous wave）光を発光するレーザダイオード２７と、入力される電気信号に応じて、そのＣＷ光をＯＮ、ＯＦＦし、光信号を生成する光変調器２８と、その光変調器２８に電気信号を入力して駆動する光変調器ドライバー２９から構成される。前述の送信切換部９からの信号は、この光変調器ドライバー２９に接続される。また、光出力パワー制御部７は直流電流源３０から構成され、その出力はレーザダイオード２７に接続されている。そしてこの直流電流源３０はＤ／Ａ変換部６に接続されており、アナログ信号に変換された光出力パワー指定信号１９を受け取り、その信号によってレーザダイオード２７に出力する直流電流の大きさを制御し、結果としてレーザダイオード２７の光出力パワーを制御する。このレーザダイオード２７の光出力パワー（平均パワー）は、−６ｄＢｍ、−３ｄＢｍ、０ｄＢｍ、＋３ｄＢｍの四通りに設定できる。
【００５０】
図４は光受信部１０、及び光入力パワー測定部１１の内部の構成を示す図である。光受信部１０は入力された光信号を電気信号に変換するｐｉｎフォトダイオード３１と、ｐｉｎフォトダイオード３１のｎ電極を交流等価回路的にアース電位に落とすためのコンデンサー３３と、ｐｉｎフォトダイオード３１からの電気信号を増幅する前置増幅器３２から構成される。このｐｉｎフォトダイオード３１の最大許容光入力パワーは、この第一の実施例においては＋１ｄＢｍ（平均パワー）である。すなわち、平均光入力パワーが＋１ｄＢｍを超えると過大入力によりこのｐｉｎフォトダイオード３１は故障してしまう。また、光入力パワー測定部１１は直流電流計３４から構成される。この直流電流計３４は光受信部１０のｐｉｎフォトダイオード３１に接続され、ｐｉｎフォトダイオード３１に流れる光電流の直流成分、すなわち平均光電流を計測する。そしてその計測値をアナログ信号としてＡ／Ｄ変換部１２へ送る。
【００５１】
図５は通信データ処理部１５の内部の構成を示す図である。通信データ処理部１５は、フレームの形で入力される通信データを一時的にバッファメモリーに蓄えるバッファ部３５、入力されたフレームの符号誤りを検査するフレーム処理部３６、フレームデータを光送受信に適した符号に変換し、また、逆に受信したデータ符号を、元のフレームデータに復号する符号化復号化部３７、信号処理速度の基準となるクロック信号を生成するクロック生成部３８、クロック生成部からのクロック信号を、指定された分周率で分周し、各部へ分配する分周部３９から構成される。この分周されたクロック信号により通信データの伝送速度が決まる。
【００５２】
［動作の説明］
次に、本発明の第一の実施例の動作について、図面を参照して説明する。ここで、図１における光送受信器１と光送受信器２とは同様の動作をするものであり、本節の説明は、その一方の動作を中心にして記述している。
図６、図７は本発明の第一の実施例による光送受信器の動作手順を示すフローチャートである。まず、動作全体の概略を説明する。図６は電源投入から通信データ送受開始までの動作手順を示すフローチャートである。ステップＳ１において、光送受信器の電源が投入されると、次のステップＳ２からＳ１０の手順により、通信データ送受のための最適な光出力強度、伝送速度を決定し、通信データの送受を開始するか、あるいは、通信不能と判断すれば警報を発報する。また、ここまでの動作において光送受信器間で送受される符号は、すべて図２の情報処理部５で作成される特殊な符号であり、それぞれの符号には、その符号がどの種類の符号であるかを示すビット列が付加されている。このことにより、各光送受信器は、これらの特殊な符号と、通常の通信データとを区別することが出来る。
【００５３】
また、上記により最適な光出力強度、伝送速度を決定した後の通信データの送受においては、図２、図５の通信データ処理部１５がその中心的役割を果たす。図７は、通信データの送受開始以降の手順を示すフローチャートであり、何らかの原因で符号誤り率が上昇した場合に、通信データ処理部１５がそれを検知し、伝送速度を低下させることにより通信を維持するための動作手順を示している。
【００５４】
次に、図６のステップＳ１からＳ１１まで、及び図７のステップＳ１２からＳ２０までの個々の動作について具体的に説明する。
まず、光送受信器の電源が投入されると情報処理部５（図２）は電源が投入されたことを検知する（ステップＳ１）。
次に、ステップＳ２においては、光出力パワー（平均パワー）が初期値Ｐ０ ＝ ０ｄＢｍに設定される。これは具体的には、図２において、情報処理部５が、平均光出力パワーを０ｄＢｍに指定する信号をＤ／Ａ変換部６経由で光出力パワー制御部７へと送ることに相当する。
【００５５】
ここで、ステップＳ２において光出力パワーの初期値Ｐ０をＰ０ ＝ ０ｄＢｍに設定することにより得られる効果を説明する。本発明による光送受信器は、図1で示したように、２台の光送受信器を光ファイバーを介して接続した構成で使用するが、光送受信器の電源を投入した時点においては、光送受信器間の光ファイバーの損失がどのくらいか、という情報を２台の光送受信器はまだ得ていない。したがって、その状態で、もし光出力パワーを例えば＋６ｄＢｍに設定してしまうと、２台の光送受信期間の距離が短く光ファイバーの損失が小さい場合には、光受信部１０に入力される光パワーが、最大許容光入力パワーである＋１ｄＢｍを超えてしまい、過大入力によりｐｉｎフォトダイオード３１が故障してしまうことになる。一方、本実施例のように光出力パワーを０ｄＢｍに設定すれば、仮に光ファイバーの損失がゼロであっても光受信部１０に入力される光パワーは最大許容光入力パワーを超えることは無く、ｐｉｎフォトダイオード３１の故障を防ぐことができるという効果がある。
【００５６】
なお、ここでは光出力パワーの初期値Ｐ０が０ｄＢｍ、フォトダイオードの最大許容光入力パワーが＋１ｄＢｍである場合について述べたが、当然ながら、この特定の値に限って前述の効果が得られるわけではなく、一般に、光出力パワーの初期値が、それを受信する側のフォトダイオードの最大許容入力パワーを超えない場合に、以上述べた効果と同様の効果が得られる。
【００５７】
次に、ステップＳ３の動作を説明する。ステップＳ３においては、後に説明する光出力パワー符号を相手側送受信器にむけて平均光出力パワー ０ｄＢｍ、伝送速度Ｂ０ ＝ １５６Ｍｂｐｓにて出力する。これは具体的には、図２において、光送信部８が、光出力パワー制御部７から平均光出力パワーが０ｄＢｍとなるようパワー制御を受けながら、情報処理部５で生成された光出力パワー符号１６を光信号として出力することに相当する。なお、このとき送信切換部９は、情報処理部５からの切換命令１７により、光送信部８へ接続する信号として情報処理部５からの信号を選択する状態となっている。
【００５８】
またここで、光出力パワー符号とは、平均光出力パワーが現在どの値に設定されているかを相手側の光送受信器に伝える符号で、図８に示すように４ビット、４種類の符号をそれぞれ４通りの平均光出力パワーに対応させた符号である。そして、各符号とも４ビットのうち2ビットが「１」、残り２ビットが「０」となっており、全ビット中で「１」が現れる割合、すなわちマーク率は０．５となっている。
【００５９】
図９に符号Ｂと符号Ｃの波形の例を示す。これらの符号は図に示すように、ＮＲＺ（Non-Return-to-Zero）符号、すなわち「１」に対応するビットの中では最初から最後まで瞬間光出力パワーが高い状態を保った符号となっている。そして、例えば符号Ｂでは平均光出力パワー、すなわち、瞬間光出力パワーを時間的に平均したパワーが −３ｄＢｍ、符号Ｃでは０ｄＢｍとなっている。本発明第一の実施例では光出力パワー符号を送出する平均光出力パワーは０ｄＢｍと設定されているので、光出力パワー符号としては符号Ｃを用いる。
【００６０】
なお、図示していないが、光出力パワー符号には、平均光出力パワーに対応させた４ビットの符号に加えて、実際には符号の先頭を表すビット列、この符号が光出力パワー符号であることを表すビット列、符号誤りを検査するためのビット列が付加されている。そして、その付加されたビット列も含めて全てＮＲＺ符号であり、また、符号全体としてマーク率が０．５となるよう考慮されている。
【００６１】
ここで、ステップＳ３において、光送信パワー符号を送信する時の光出力パワーＰ０が ０ｄＢｍであり、かつ、伝送速度Ｂ０が １５６Ｍｂｐｓであることの効果について説明する。一般に、デジタル光信号を受信する場合、符号誤り率をある基準以下とするために最低限必要な光入力パワー、すなわち最小受信感度は、伝送速度が低いほど小さく、両者は概ね比例関係にあることが知られている。また、別の言い方をすれば、受信パワーが一定ならば、伝送速度が小さいほど符号誤り率が小さい。図１０に、符号誤り率１０のマイナス1２乗を基準とした最小受信感度と伝送速度との関係を示す。今、Ｂ０＝１５６Ｍｂｐｓであるから、最小受信感度は−３３ｄＢｍである。そしてＰ０＝０ｄＢｍであるから、もしこの伝送速度Ｂ０と光出力パワーＰ０において基準以下の符号誤り率で符号を受信することができないならば、それは、光ファイバーの損失が３３ｄＢ以上あることを意味する。
【００６２】
ここで、光ファイバーの損失が３３ｄＢ以上である場合に、通信データの送受が可能かどうかを考える。光ファイバーの損失が大きい場合に通信データを送受するには、なるべく高い光出力パワーで、また、前述のように、なるべく低い伝送速度で通信を行う必要がある。今、通信データの送受において選択しうる最低の伝送速度は、［構成の説明］の項で述べたように６２２Ｍｂｐｓであり、その時の最小受信感度は、図９から−２７ｄＢｍである。また、通信データの送受において選択しうる最も高い光出力パワーは＋３ｄＢｍである。したがって、通信データを基準以下の符号誤り率で受信するためには、光ファイバーの損失は３−（−２７）＝３０ｄＢ以下である必要がある。ここで、前述のように、今、光ファイバーの損失は３３ｄＢ以上あるので、通信データを基準以下の符号誤り率で送受できないと判断することが出来る。
【００６３】
すなわち、ステップＳ３において得られる効果は、光出力パワー符号が読み取れない場合には、その時点ですぐに通信データの送受も不能であると判断することができ、例えば、相手側光送受信器に対して符号を送信する光出力パワーを上昇するよう要求するなどの手順は不要となり、手順全体の簡略化が可能となるという効果である。
【００６４】
ここでさらに、前述のステップＳ３において得られた効果について、その効果が得られる条件について説明する。前述のステップＳ３において得られた効果は、前述した特定の伝送速度、出力パワーにおいてのみ得られるものではない。より一般には、選択しうる最も低い伝送速度と、最も高い出力パワーによって通信データを送受した際の符号誤り率をＥ１、光出力パワー符号を送受した際の符号誤り率をＥ０としたとき、
Ｅ１  ≧  Ｅ０                                               （１）
という条件が満たされたときに同様の効果が得られる。
【００６５】
以下にその理由を説明する。今、基準となる符号誤り率をESとすると、光出力パワー符号を基準以下の符号誤り率で受信できないということを式で表せば
Ｅ０  ＞  ＥＳ                                               （２）
となる。ここで、前述の（１）式が成り立つならば、（１）式と（２）式より
Ｅ１  ＞  ＥＳ                                               （３）
が成り立つ。これは、通信データの送受において、選択しうる最も低い伝送速度と、最も高い出力パワーによっても、基準以下の符号誤り率で送受できないことを意味する。すなわち、（１）式の条件が満たされれば、「光出力パワー符号を基準以下の符号誤り率で受信できなければ、通信データの送受において、選択しうる最も低い伝送速度と、最も高い出力パワーによっても、基準以下の符号誤り率で送受できない」ことがいえたことになり、ステップＳ３で得られた効果と同様の効果が得られるということが出来る。
【００６６】
またさらに、前述のステップＳ３の効果が得られる条件について、別の表現による条件を説明する。光出力パワー符号を送出するときの伝送速度をＢ０、出力パワーをＰ０、通信データの送受において選択しうる最も低い伝送速度をB1、最も高い出力パワーをＰ１としたとき、
Ｐ０  ≧  Ｐ１  ×  （Ｂ０／Ｂ１）                           （４）
の関係が成り立つとき、前述のステップＳ３において得られた効果と同様の効果が得られる。なお、ここでは、Ｐ０、およびＰ１の単位は[ｄＢｍ]ではなく、[ｍＷ]、あるいは[Ｗ]とする。
【００６７】
以下に、その理由を説明する。前述したように、最小受信感度と伝送速度とは概ね比例関係にある。したがって、伝送速度Ｂ０、Ｂ１における最小受信感度を、それぞれＳ０、Ｓ１とすれば、
Ｓ０  ＝  Ｓ１  ×  （Ｂ０／Ｂ１）                           （５）
が成り立つ。ここで、光ファイバーで伝送後、伝送損失により光パワーが１／ａ倍になるとして、「光出力パワー符号を基準以下の符号誤り率で受信できない」という状況を式で表せば
Ｐ０／ａ  ＜  Ｓ０                                            （６）
となる。したがって、（５）式と（６）式より
Ｐ０／ａ  ＜  Ｓ１  ×  （Ｂ０／Ｂ１）                        （７）
が得られる。ここで、（４）式の条件が成り立つならば、（４）式と（７）式より
（Ｐ１／ａ）  ×  （Ｂ０／Ｂ１）  ＜  Ｓ１  ×  （Ｂ０／Ｂ１）  （８）
が成り立ち、したがって
Ｐ１／ａ  ＜  Ｓ１                                            （９）
が成り立つ。この式は、通信データの受信パワー（＝  Ｐ１／ａ）が、最小受信感度Ｓ１未満であり、基準以下の符号誤り率で受信できないことを表している。すなわち、以上より、（４）式が成り立てば、「光出力パワー符号を基準以下の符号誤り率で受信できなければ、通信データの送受において、選択しうる最も低い伝送速度と、最も高い出力パワーによっても、基準以下の符号誤り率で送受できない」ことがいえたことになり、ステップＳ３で得られた効果と同様の効果が得られるということができる。
【００６８】
次に、ステップＳ３において、光出力パワー符号を送出するときの伝送速度Ｂ０（＝１５６Ｍｂｐｓ）が、通信データの送受において選択しうる最も低い伝送速度をＢ１（＝６２２Ｍｂｐｓ）以下となっていること、すなわち
Ｂ０  ≦  Ｂ１                                            （１０）
が成り立っていることの効果について説明する。まず、もし（１０）式が成り立たないとすると、どのような不都合が生じるかについて説明する。
（１０）式が成り立たない場合、すなわち
Ｂ０  ＞  Ｂ１                                            （１１）
ならば、
Ｂ０／Ｂ１  ＞  １                                        （１２）
であるから、このとき（４）式を満たすようなＰ０、Ｐ１を選ぶとすると、それは必ず
Ｐ０  ＞  Ｐ１                                            （１３）
という関係を満たす必要がある。ここで、ステップＳ２の動作により得られる効果の説明の項で述べたように、光出力パワー符号を送出するパワーＰ０は、フォトダイオードの焼損を防止するために、フォトダイオードの最大許容光入力パワーＰａ以下である必要がある。すなわち、
Ｐａ  ≧  Ｐ０                                            （１４）
である必要がある。したがって（１３）式と（１４）式より、
Ｐａ  ＞  Ｐ１                                            （１５）
である必要があることが分かる。ここで、通信データの送受において選択しうる最も高い光出力パワーＰ１は、より大きな経路損失に対しても通信が可能となるようになるべく大きな値であることが望ましいが、（１５）式では、フォトダイオードの最大許容光入力パワーＰａ未満の値に制限されてしまうことになる。すなわち（１０）式が成り立たない場合には、このように、十分大きなＰ１が選べないという不都合が生じる。
【００６９】
一方、（１０）式が成り立つ場合には、
Ｂ０／Ｂ１  ≦  １                                        （１６）
が成り立ち、したがって、（４）式を満たすようなＰ０、Ｐ１を選ぶときに、
Ｐ０  ≦  Ｐ１                                            （１７）
であるような、Ｐ０、Ｐ１を選ぶことが出来る。そして、（４）式より、Ｂ０／Ｂ１の値が小さければ小さいほど、より大きなＰ１を選べることが分かる。
【００７０】
以上まとめると、光出力パワー符号を送出するときの伝送速度Ｂ０が通信データの送受において選択しうる最も低い伝送速度をＢ１以下であること、すなわち（１０）式が成り立つことにより得られる効果は、通信データの送受において選択しうる最も高い光出力パワーＰ１として、より大きな経路損失に対しても通信が可能となるような、十分大きな値を選ぶことが出来るという効果である。
【００７１】
次に、ステップＳ４、及びＳ５の動作を説明する。ステップＳ４においては、相手側の光送受信器がステップＳ３において送出した光出力パワー符号を、ある基準以下の符号誤り率で読み取り可能かどうかを判断する。そのための手順は、まず、光出力パワー符号の先頭を表すビット列（ステップＳ３の動作を説明する項で前述）を用いて、符号読み取りのための同期を取る。次に、光出力パワー符号に付加された符号誤りを検査するためのビット列（同じくステップＳ３の動作を説明する項で前述）を用いて、光出力パワー符号が、ある基準回数だけ連続して符号誤り無く読み取れたかどうかを検査する。以上の手順によりステップＳ４の判断を行う。
【００７２】
もし光出力パワー符号が基準以下の符号誤り率で読み取り不可能であれば、それは、ステップＳ３の効果を説明する項で述べた理由により、通信データの送受も不可能であることも意味するので、通信不能であることを知らせるアラームを発報する（ステップＳ５）。
【００７３】
また、読み取り可能であれば、次のステップＳ６に進む。
なお、図６では省略しているが、何らかの理由により、前述の符号読み取りのための同期が取れない場合、あるいは、光出力パワー符号の入力が確認されない場合、あるいは、光入力自体が確認されない場合、その他、正常な動作が不可能な場合にも、やはりアラームを発報する。
【００７４】
次に、ステップＳ６の動作、および得られる効果について、図１１を用いて説明する。前述のように、ステップＳ３において、光送受信器は光出力パワーが０ｄＢｍであることを示す符号Ｃを、平均光出力パワー０ｄＢｍで相手側光送受信器に向けて送出する（図１１（ａ））。送出された符号Ｃは、光ファイバーでの伝送損失により、相手側光送受信器に到達したときには、そのパワーが減衰し、この実施例では、図１１（ｂ）のように、平均光パワーが−５ｄＢｍとなっている。符号Ｃが相手側光送受信器の光受信部１０に入射されると、図４に示したようにフォトダイオード３１で光電変換され、その光電流の直流成分、すなわち、平均光電流値が光入力パワー測定部１１の直流電流計３４で計測される。ここで、ステップＳ３の動作の項で説明したように、光出力パワー符号は、そのマーク率が０．５で一定となるように考慮されているので、平均光電流値を安定して測定することが出来るという効果がある。
【００７５】
次に、図２に示したように、光入力パワー測定部からアナログ信号として出力された光入力パワー信号２２は、Ａ／Ｄ変換部１２においてデジタル信号に変換された後、情報処理部５に入力される。情報処理部５は、この光入力パワー信号２３の情報から、符号Ｃを受信したときの平均光パワーは−５ｄＢｍであるとの情報を得る。一方、光電流の交流成分、すなわち符号Ｃの「０１１０」という情報を含む電気信号は、フォトダイオード３１から出力された後、図４の前置増幅器３２でその振幅を増強され、図２の波形再生部１３で波形を整形された後、受信切換部１４を経て情報処理部５へ入力される。そして情報処理部５は符号Ｃの「０１１０」という情報から、送信時の平均光出力パワーは０ｄＢｍであったという情報を得る。ここで情報処理部５は、受信時と送信時の両方の平均光パワーの情報を得たことになり、両者の差から光ファイバーでの経路損失を導出することができるという効果が得られる。具体的に、この実施例の場合には、
０ｄＢｍ  −  （−５ｄＢｍ）  ＝  ５ｄＢ
から、経路損失は５ｄＢであると導出する。
【００７６】
次に、ステップＳ７の動作について説明する。ステップＳ７では、各光送受信器がステップＳ６の動作において導出した経路損失の情報を符号化して、互いに相手の光送受信器に向けて送出する。なおこのとき、経路損失の情報を含む符号には、それが経路損失情報であることを示すビット列が付加されており、相手側光送受信器は、この経路損失符号と、前述のステップＳ３において送受する光出力パワー符号とを区別することができる。
【００７７】
次に、ステップＳ７の動作により得られる効果について説明する。図１の光送受信器１がステップＳ６で導出する経路損失は、光ファイバー４の経路損失である。ところが光送受信器１が通信データを送信するときに用いる光ファイバーは光ファイバー３であり、必要とする経路損失の情報も光ファイバー３の情報である。同様のことが光送受信器２についてもいえる。ここで、ステップＳ７により、各光送受信器が、自分の導出した経路損失情報を相手の光送受信器に送れば、通信データを送信するときに必要な情報を互いに得ることができるという効果がある。
【００７８】
次に、ステップＳ８およびステップＳ９の動作について説明する。ステップＳ８では、経路損失が基準以下であるかどうかを判定する。ステップＳ３の効果を説明する部分で前述したように、光ファイバーの経路損失は３０ｄＢ以下であれば通信データを基準以下の符号誤り率で受信することができるが、ここでは５ｄＢのマージンをとって、経路損失２５ｄＢを基準とし、経路損失がこれ以下であれば以下に説明するステップＳ１０へ進み、これを超えれば経路損失過大を知らせるアラームを発報する（ステップＳ９）。
【００７９】
次に、ステップＳ１０の動作について説明する。ステップＳ１０では、前述のステップＳ７で得られた経路損失の情報を基に、情報処理部５が、通信データの送受で用いる伝送速度、光出力パワーを決定する。情報処理部５は、図１２に示すような、経路損失に対する最適な光出力パワー、伝送速度の情報を、あらかじめデータベースとして保有している。例えば、本実施例では経路損失は５ｄＢであるので、光出力パワーは−３ｄＢｍ、伝送速度は１０Ｇｂｐｓが選択されることになる。もし、経路損失が、より大きい場合には、図１２に示したように、光出力パワーを上昇させ、さらにそれでも不足の場合は伝送速度を下げることにより対応する。逆に、経路損失が、より小さい場合には光出力パワーを下げる。
【００８０】
なお、図１２において、白丸で示した部分はその点が含まれず、黒丸で示した部分はその点が含まれることを表す。例えば、もし経路損失が１９ｄＢであれば、光出力パワーは、３ｄＢｍ、伝送速度は２．５Ｇｂｐｓが選択される。
【００８１】
そして、相手側光送受信器に、通信データの送受を行う準備完了を通知する符号を送信する。なお、このとき、この通信準備完了通知符号には、それぞれの光送受信器が選択した光出力パワー、伝送速度の情報を含ませてもよい。そして、その情報に基づき、もし互いに選択した伝送速度が異なる場合にはいずれかにそろえて、それに伴い光出力パワーも変更するなどの動作を行ってもよい。また、通信準備完了通知符号には、それが通信準備完了通知符号であることを示すビット列が含まれていることは光出力パワー符号、及び、経路損失符号と同様である。
【００８２】
次に、ステップＳ１０の動作により得られる効果について説明する。ステップＳ１０では、まず経路損失に対応して最適な光出力パワーが選択される。したがって、必要が無いのに無駄に高い光出力パワーで送信することが無くなり、光送受信器の消費電力を低減することができるという効果がある。また、レーザダイオードの寿命は、光出力パワーが小さいほど長くなるため、レーザダイオードの長寿命化にも効果がある。また、経路損失が大きく、光出力パワーを上げても不足の場合には、伝送速度を下げることにより、対応できるという効果がある。すなわち、もし従来のように伝送速度が固定であれば、通信ができなかったような場合でも、本発明では通信が可能となるという効果がある。
【００８３】
次にステップＳ１１の動作について説明する。ステップＳ１１においては、各光送受信器が、互いの通信準備完了通知符号を確認し、決定された光出力パワー、および伝送速度で通信データの送受を開始する。まず、情報処理部５から送信切換部９に対して切換命令１７が送出され、光送信部８には、いままで情報処理部５からの各特殊符号１６が接続されていたところを、通信データ処理部１５からの通信データ２５を接続しなおす。また、情報処理部５から受信切換部１４に対しても切換命令２１が送出され、いままで波形整形部１３は情報処理部５に接続され、相手側光送受信器からの特殊符号を情報処理部が読み取っていたところを、波形整形部１３を通信データ処理部１５へ接続しなおし、相手側光送受信器からの通信データ２６を入力する態勢とする。また、通信データ送信時の光出力パワーを制御するための動作は、情報処理部５からの光出力パワー指定信号１８がＤ／Ａ変換部６を経て光出力パワー制御部７に入力され、光送信部８からの光出力パワーが制御される（図２）。
【００８４】
次に、伝送速度を制御するための動作について説明する。まず、情報処理部５から伝送速度制御信号２４が送出され、これが通信データ処理部１５の内部の分周部３９に入力される（図２、図５）。分周部３９ではクロック生成部３８で生成された１０Ｇｂｐｓのクロックを、１／１、あるいは１／４、あるいは１／１６のいずれかの分周率で分周することにより、それぞれ１０Ｇｂｐｓ、２．５Ｇｂｐｓ、６２２Ｍｂｐｓのクロックを生成する。ここで、前述の伝送速度制御信号２４は、分周部３９がどの分周率を選択するかを指定する。ここでは、ステップＳ１０において伝送速度として１０Ｇｂｐｓが選択されているので、分周率としては１／１が選択され、分周部３９は、各部に１０Ｇｂｐｓのクロックを分配し、そのクロックにしたがって、光送受信器は１０Ｇｂｐｓの伝送速度で通信データを送出する。
【００８５】
また、図５において、バッファ部３５は、通信データを一時的にバッファメモリーに蓄えるとともに、そのバッファメモリーの残り容量を常時監視し、バッファメモリーの残り容量がある基準以下になったら送信一時停止を要求するフレームを送出し、基準以上になったら送信再開を要求するフレームを送出することにより、バッファメモリーの残り容量を管理する。
【００８６】
また、図２、あるいは図５に示したように、本実施例では、通信データ処理部１５に入出力される電気信号は、それぞれ一系統の電気経路により伝播されるデータ、すなわちシリアルデータであるが、これに限らず、複数の電気経路により並列に伝播されるデータ、すなわちパラレルデータであってもよい。パラレルデータの場合、電気信号入出力部には、パラレルデータをシリアルデータに変換しバッファ部に入力し、また逆に、バッファ部からのシリアルデータをパラレルデータに変換して出力するシリアル−パラレル変換部が挿入される。
【００８７】
次に、ステップＳ１２からＳ１５の動作について説明する。まず、ステップＳ１２においては、通信データの送受開始後、何らかの理由により符号誤り率が上昇していないかどうかの検査を行う。フレームの形で入力された通信データには、予め符号誤りを検査するためのビット列が付加されている。図５のフレーム処理部３６が、このビット列を用いて符号誤りの検査を行う。そして、符号誤りがある基準以上となったら、相手側光送受信器に伝送速度低下を要求するフレームを送出する（ステップＳ１３）。ここで、伝送速度低下要求フレームを送出した回数をカウントしておき、回数がある基準以上になったら、「相手側光送受信器は、それ以上伝送速度を下げられない状態である」、と判断してアラームを発報する（ステップＳ１４、Ｓ１５）。
【００８８】
次に、ステップＳ１６からＳ２０の動作について説明する。ステップＳ１６において、フレーム処理部３６は、相手側光送受信器から、伝送速度低下を要求するフレームが来ていないか検査し、もし伝送速度低下フレームを検知したら、次に、伝送速度を現在の設定値から下げることが可能かどうか判定する（ステップＳ１７）。もし、伝送速度が既に下限に達しており、それ以上伝送速度を下げることが出来ないならば、アラームを発報する（ステップＳ１８）。あるいは、もし伝送速度を下げることが出来るならば、伝送速度を一段階低下させて（ステップＳ１９）、通信データの送受を続行する（ステップＳ２０）。
【００８９】
次に、前述したステップＳ１２からＳ１５の動作、及び、ステップＳ１６からＳ２０の動作において得られる効果について説明する。通信データの送受開始後、何らかの理由により符号誤り率が上昇した場合、従来の伝送速度が固定の光送受信器では、何ら対応することが出来ずに通信不能となってしまう。これに対し本発明では、符号誤り率が上昇した場合には、相手側光送受信器に伝送速度低下を要求することができ、また逆に、相手側光送受信器からの要求に応じて伝送速度を低下させることで、通信を維持することが出来るという効果がある。
【００９０】
以上、第一の実施例においては、選択しうる光出力パワーが４段階のみであったが、より少ない、あるいはより多くの段階とすることも可能である。さらに、段階的に調節するのではなく、連続可変とすることも可能である。
【００９１】
また、以上、第一の実施例においては、選択しうる伝送速度が３段階のみであったが、より少ない、あるいはより多くの段階とすることも可能である。さらに、段階的に調節するのではなく、連続可変とすることも可能である。
【００９２】
また、以上、第一の実施例においては、光出力パワー符号は一種類のみ送出したが、これに限らず複数の光出力パワーに対応する複数種類の光出力パワー符号を送出してもよい。さらにこの場合、これら複数種類の光出力パワー符号により導出されるそれぞれの経路損失に対し、統計的な処理を施すことにより、最終的な経路損失を決定してもよい。
【００９３】
また、以上、第一の実施例においては、光出力パワー符号がＮＲＺ符号である場合について述べたが、これに限らず、ＲＺ（Return to Zero）符号や、その他の符号を用いてもよい。
【００９４】
また、以上、第一の実施例においては、送信切換部９、および受信切換部１４に対し情報処理部５が切換命令１７、２１を送出することにより通信データ、特殊符号の切換を行っていたが、これに限らず、ローパスフィルター、ハイパスフィルターを組み合わせることにより、通信データ、特殊符号の分離を行ってもよい。すなわち、通信データの方が特殊符号よりビットレートが高いので、情報処理部５の特殊符号入出力部分にローパスフィルターを、通信データ処理部１５の入出力部分にハイパスフィルターを挿入することで通信データ、特殊符号の分離を行うことが出来る。
【００９５】
また、以上、第一の実施例においては、光ファイバーの経路損失を見積もる場合について述べたが、これに限らず、経路に利得がある場合、すなわち経路に光アンプが挿入されている場合などにおいても、経路損失の符号が反転していると考えれば第一の実施例と同様であり、やはり本発明が適用可能である。
【実施例２】
【００９６】
［構成の説明］
次に、本発明第二の実施例の構成について説明する。図１３は、本発明第二の実施例の構成における出力パワー制御部と光送信部を説明する図で、第一の実施例に於ける図３に相当する。他の部分の構成は第一の実施例と同様である。第二の実施例では、光出力パワー制御部と光送信部は、直接変調により光信号を出力する直接変調レーザダイオード４０、直接変調レーザダイオード４０の電流を制御することで直接変調するレーザダイオードドライバー４１、このレーザドライバーに接続され、直接変調する際の信号の振幅を制御する変調振幅制御部４２、同じく直流バイアス点を制御するバイアス点制御部４３から構成される。
【００９７】
［動作の説明］
次に、第二の実施例の動作について説明する。第二の実施例では、第一の実施例で用いた光変調器２８を用いず、直接変調レーザダイオード４０に流す電流を増減させることにより光信号を出力する。図１４に、直接変調レーザダイオード４０の電流−光出力特性、および、レーザダイオードドライバー４１が直接変調レーザダイオード４０に与える電流と光信号出力の関係を示す。直接変調レーザダイオード４０の電流−光出力特性は、一般のレーザダイオードと同様に、電流がある閾値を超えてから光出力が電流とともに大きくなるという特性を有する。したがって、直接変調レーザダイオード４０に光信号を出力させるには、図１４に示したように、あるバイアス点を設定し、その点を基準として電気信号を与える必要がある。図１３において、Ｄ／Ａ変換部６から入力された光出力パワー指定信号１９は、バイアス点制御部４３と、変調振幅制御部４２に入力され、所望の光出力パワーが得られるようバイアス点と変調振幅とが制御される。このとき、図１４に示したように、バイアス点の電流値から変調振幅の半値を差し引いた値が、概ね閾値程度になるように常に調節されている。また、送信切換部９から入力された送信データは、変調振幅制御部４２で振幅を調節された後、レーザダイオードドライバーを介して直接変調レーザダイオード４０の電流値を増減し、光信号を出力させる。その他の動作は第一の実施例と同様である。
【００９８】
次に、第二の実施例で得られる効果について説明する。図３で説明したように、第一の実施例では構成部品として光変調器２８を用いている。ところが、光変調器２８は、一般に値段が高く、光送受信器の製作コストが上昇するという問題点がある。ここで、第二の実施例のように直接変調レーザダイオード４０を用いて、光変調器２８を用いない構成とすれば、光送受信器の作製コストを低く抑えることができるという効果がある。
【実施例３】
【００９９】
［構成の説明］
次に、本発明第三の実施例の構成について説明する。図１５は第三の実施例の構成を説明する図で、第一の実施例における図２に対応する。第三の実施例では、第一の実施例における通信データ処理部１５の代わりに通信データ時分割多重分離部４４を用いる。通信データ時分割多重分離部４４は図１５に示したように、第１から第１０の１０組の入出力ポート４５−１〜４５−１０を持つ。図１６は通信データ時分割多重分離部４４の内部の構成を示す図である。図１６に示すように、第１から第１０の１０組の入出力ポートはそれぞれバッファ部５０−１〜５０−１０を経由して多重分離制御部４７に接続される。そしてこの多重分離制御部４７において、後に説明する多重化処理を行い、フレーム処理部４８、符号化復号化部４９をへて送信切換部９、受信切換部１４へ接続される。バッファ部５０、フレーム処理部４８、符号化復号化部４９の機能は第一の実施例と同様である。また、第三の実施例において、通信データ時分割多重分離部４４以外の部分の構成は第一の実施例と同様である。
【０１００】
［動作の説明］
次に、第三の実施例の動作について説明する。第三の実施例では、第１から第１０の入出力ポート４５−１〜４５−１０からの信号を多重分離制御部４７において時分割多重して、一つのシリアル信号とし、また逆に、一つのシリアル信号を多重分離制御部４７において時分割して第１から第１０の入出力ポート４５へ出力する。このとき、多重分離するポートの数は可変であり、情報処理部５からの多重数指定信号４６により決定される。そして、多重分離制御部４７からフレーム処理部４８以降への伝送速度は、この多重数により変わり、多重数が多いほど速く、少ないほど遅く設定される。すなわち、第一の実施例においては、情報処理部５からの伝送速度制御信号２４により伝送速度が決定されていたのに対し、第三の実施例においては、まず多重数が決定され、それに応じて伝送速度が決定される。そして、例えば多重数が８と決定された場合、第１から第１０の入出力ポート４５−１〜４５−１０の内、バッファ部５０の残りメモリー容量の少ないポートから順に８つのポートを選び多重化を行う。その後もバッファ部５０の残りメモリー容量の変化に応じて適宜ポートの切換を行う。また、各々のポートのバッファ部５０において、バッファメモリーの残り容量がある基準以下になったら送信一時停止を要求するフレームを送出し、基準以上になったら送信再開を要求するフレームを送出する点は第一の実施例と同様である。また、その他の動作も第一の実施例と同様である。
【０１０１】
次に、第三の実施例の効果について説明する。第三の実施例では、図１６に示したように電気の入出力ポートとして複数のポートを扱うことができ、これらを多重化することにより相手側の光送受信器にまとめて送信できるので、個々に送信するよりも効率がよいという効果がある。また、経路損失の大小により最適な多重数が決定されるので、無駄が無く、また、無理の無い伝送が可能になるという効果がある。
【０１０２】
以上、第一、第二、第三の実施例においては光ファイバーを伝送媒体とした光送受信器の例を示したが、これに限らず、電気ケーブルを介した電気の送受信器など、他の伝送媒体を利用する送受信器にも本発明は適用可能である。
【０１０３】
また、以上、第一、第二、第三の実施例においては、通信データの送受において用いられるプロトコルについて特に特定していなかったが、イーサネット（Ｒ）、ファイバーチャネル、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨなど、通常の通信で用いられるあらゆるプロトコル、あるいは、それらに準じるプロトコル、あるいは、独自のプロトコルなどを任意に用いることができる。
【０１０４】
また、以上、第一、第二、第三の実施例においては、２台の送受信器が分岐の無い経路で接続されている例について示したが、これに限らず、伝送経路に分岐がある場合や、２台の送受信器の接続ではなく、送受信器が１対多に接続された場合、特に、いわゆるＰＯＮ（Passive Optical Network）システムなどに対しても本発明は適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明は有線伝送システムに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明第一の実施例による送受信器の使用時の構成を示す図である。
【図２】本発明第一の実施例による送受信器の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明第一の実施例による送受信器の、光送信部、光出力パワー制御部の構成を示す図である。
【図４】本発明第一の実施例による送受信器の、光受信部、光入力パワー測定部の構成を示す図である。
【図５】本発明第一の実施例による送受信器の、通信データ処理部の構成を示す図である。
【図６】本発明第一の実施例による送受信器の動作を説明するフローチャートである。
【図７】本発明第一の実施例による送受信器の動作を説明するフローチャートである。
【図８】本発明第一の実施例による送受信器の動作を説明する図である。
【図９】本発明第一の実施例による送受信器の動作を説明する図である。
【図１０】本発明第一の実施例による送受信器の動作を説明する図である。
【図１１】本発明第一の実施例による送受信器の動作を説明する図である。
【図１２】本発明第一の実施例による送受信器の動作を説明する図である。
【図１３】本発明第二の実施例による送受信器の、光送信部、光出力パワー制御部の構成を示す図である。
【図１４】本発明第二の実施例による送受信器の動作を説明する図である。
【図１５】本発明第三の実施例による送受信器の構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明第三の実施例による送受信器の、通信データ時分割分離多重分離部の構成を示す図である。
【図１７】従来の技術による送受信器の使用時の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１〜２    光送受信器
３〜４    光ファイバー
５    情報処理部
６    Ｄ／Ａ変換部
７    光出力パワー制御部
８    光送信部
９    送信切換部
１０    光受信部
１１    光入力パワー測定部
１２    Ａ／Ｄ変換部
１３    波形再生部
１４    受信切換部
１５    通信データ処理部
１６    特殊符号（光出力パワー符号、経路損失符号、通信準備完了符号）
１７    切換命令
１８    光出力パワー指定信号（デジタル）
１９    光出力パワー指定信号（アナログ）
２０    相手側光送受信器からの特殊符号（光出力パワー符号、経路損失符号、通信準備完了符号）
２１    切換命令
２２    光入力パワー信号（アナログ）
２３    光入力パワー信号（デジタル）
２４    伝送速度制御信号
２５〜２６    通信データ
２７    レーザダイオード
２８    光変調器
２９    光変調器ドライバー
３０    直流電流源
３１    ｐｉｎフォトダイオード
３２    前置増幅器
３３    コンデンサー
３４    直流電流計
３５    バッファ部
３６    フレーム処理部
３７    符号化復号化部
３８    クロック生成部
３９    分周部
４０    直接変調レーザダイオード
４１    レーザダイオードドライバー
４２    変調振幅制御部
４３    バイアス点制御部
４４    通信データ時分割多重分離部
４５−１〜４５−１０    第１〜第１０入出力ポート
４６    多重数指定信号
４７    多重分離制御部
４８    フレーム処理部
４９    符号化復号化部
５０−１〜５０−１０    バッファ部
【図１】
2005136510.tif 000003
【図２】
2005136510.tif 000004
【図３】
2005136510.tif 000005
【図４】
2005136510.tif 000006
【図５】
2005136510.tif 000007
【図６】
2005136510.tif 000008
【図７】
2005136510.tif 000009
【図８】
2005136510.tif 000010
【図９】
2005136510.tif 000011
【図１０】
2005136510.tif 000012
【図１１】
2005136510.tif 000013
【図１２】
2005136510.tif 000014
【図１３】
2005136510.tif 000015
【図１４】
2005136510.tif 000016
【図１５】
2005136510.tif 000017
【図１６】
2005136510.tif 000018
【図１７】
2005136510.tif 000019