(57)【要約】【課題】  複数の光無線ノードからの送信信号が同位相の場合や、光無線ハブの受信信号の光強度が大きく異なる場合でも、衝突の発生を検出する。【解決手段】  光無線ハブ１は、光無線ノードからの受信信号ｅをピークホールドするピークホールド部１０５と、ピークホールド信号ｐを基にして、第１の基準電圧Ｖshを生成する基準電圧発生部１０６と、受信信号ｅと第１の基準電圧Ｖshとを比較することにより第１の矩形波信号ｆを生成する電圧比較回路１０７と、受信信号ｅと受信信号ｅの中点電位である第２の基準電圧Ｖref1とを比較することにより第２の矩形波信号ｇを生成する波形整形回路１０８と、第１の矩形波信号ｆと第２の矩形波信号ｇとに基づいて、複数の光無線ノードの衝突を検出する弁別部１０９とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光無線ハブと複数の光無線ノードとを備えた光無線装置において、
前記光無線ハブは、
前記光無線ノードからの受信信号をピークホールドするピークホールド部と、
前記ピークホールド部で生成したピークホールド信号を基にして、しきい値となる第１の基準電圧を生成する基準電圧発生部と、
前記受信信号と前記第１の基準電圧とを比較することにより第１の矩形波信号を生成する第１の矩形波生成回路と、
前記受信信号と前記受信信号の中点電位である第２の基準電圧とを比較することにより第２の矩形波信号を生成する第２の矩形波生成回路と、
前記第１の矩形波信号と前記第２の矩形波信号とに基づいて、前記複数の光無線ノードの衝突を検出する弁別部とを備えることを特徴とする光無線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポイント−トゥ−マルチポイントでデータ通信可能な光無線装置に係り、特に、衝突検出方法を改良した光無線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
IEEE802.3によるローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）環境下で、電波産業会ARIB STD-T50準拠のポイント−トゥ−マルチポイントでデータ通信可能な光無線装置が知られている。この光無線装置においては、例えば、マルチポイント側の複数台の光無線ノードがデータを受信するポイント側の光無線ハブへと同時にデータを送出すると、衝突（コリジョン）となる。衝突が発生すると正しいデータを受信することができないので、光無線ハブや光無線ノードでは、衝突の発生を検出する必要がある。
【０００３】
衝突検出に関する従来例としては、一例として、特許第３４０６４４３号公報（特許文献１）に記載のものがある。従来の衝突検出方法は、マルチポイント側（光無線ノード）の送信信号と、その信号をポイント側（光無線ハブ）で受信してリピートして送り返し、マルチポイント側で受信した信号とを比較し、両者が一致していなければ、衝突と判定するものである。
【特許文献１】特許第３４０６４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の光無線装置における衝突検出方法では、複数の光無線ノードからの送信信号が同位相であったり、光無線ハブが受信する信号の光強度が大きく異なっていた場合に、衝突の発生を検出できない場合があるという問題点があった。
【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、複数の光無線ノードからの送信信号が同位相であったり、光無線ハブが受信する信号の光強度が大きく異なっていた場合でも、衝突の発生を検出することができる光無線装置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】
【０００６】
本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、光無線ハブ（１）と複数の光無線ノード（２Ａ，２Ｂ）とを備えた光無線装置において、前記光無線ハブは、前記光無線ノードからの受信信号をピークホールドするピークホールド部（１０５）と、前記ピークホールド部で生成したピークホールド信号を基にして、しきい値となる第１の基準電圧を生成する基準電圧発生部（１０６）と、前記受信信号と前記第１の基準電圧とを比較することにより第１の矩形波信号を生成する第１の矩形波生成回路（１０７）と、前記受信信号と前記受信信号の中点電位である第２の基準電圧とを比較することにより第２の矩形波信号を生成する第２の矩形波生成回路（１０８）と、前記第１の矩形波信号と前記第２の矩形波信号とに基づいて、前記複数の光無線ノードの衝突を検出する弁別部（１０９）とを備えることを特徴とする光無線装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の光無線装置によれば、複数の光無線ノードからの送信信号が同位相であったり、光無線ハブが受信する信号の光強度が大きく異なっていた場合でも、衝突の発生を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の光無線装置について、添付図面を参照して説明する。図１は本発明の光無線装置における光無線ハブの一実施形態を示すブロック図、図２は本発明の光無線装置における光無線ノードの一実施形態を示すブロック図、図３は本発明の光無線装置の全体構成例を示すブロック図、図４はIEEE802.3の転送フレーム形式及びそのビット列を示す図、図５は本発明の光無線装置における基本的動作を説明するための波形図、図６は本発明の光無線装置における動作を説明するための波形図である。
【０００９】
まず、図３を用いて、光無線装置の全体構成について説明する。図３において、ポイント側の光無線ハブ１は、10BASE-TのＬＡＮの回線３を介してハブ４に接続されている。ハブ４には、パーソナルコンピュータ５が接続されている。マルチポイント側の光無線ノード２Ａ，２Ｂは、光無線ハブ１と光にて無線通信する。光無線ノード２Ａ，２Ｂを総称して光無線ノード２と呼ぶこととする。ここでは光無線ノード２を２つ示しているが、光無線ノード２の数は任意である。光無線ノード２は、10BASE-TのＬＡＮの回線６を介してパーソナルコンピュータ７に接続されている。
【００１０】
次に、光無線ハブ１及び光無線ノード２の具体的構成、衝突検出の具体的方法について順次説明する。光無線ハブ１の一実施形態を示す図１において、受光素子１０１は、コンデンサＣ１１及び抵抗Ｒ１１を介して、プリアンプ１０２の一方の入力端子に接続されている。プリアンプ１０２の出力端子はアンプ１０３に接続され、アンプ１０３の出力端子は、二値化回路１０４に接続されている。プリアンプ１０２の出力端子とプリアンプ１０２の上記の一方の入力端子との間には、抵抗Ｒ１２が接続されている。プリアンプ１０２のもう一方の入力端子には、電源Ｅ１１からの電圧Ｖref1が供給されている。電圧Ｖref1は、プリアンプ１０２の出力である受信信号の中点電位となっている。
【００１１】
プリアンプ１０２の出力端子は、破線にて囲んだピークホールド部１０５の演算増幅器1051の非反転入力端子に接続されている。ピークホールド部１０５は、図示の如く接続されたダイオードＤ１１，コンデンサＣ１２，放電抵抗Ｒ１３を備え、ダイオードＤ１１のカソード端子を演算増幅器1051の反転入力端子に接続した電圧ホロア回路となっている。ピークホールド部１０５の出力段には、基準電圧発生部１０６が接続されている。基準電圧発生部１０６は、図示の如く接続された演算増幅器1061，1062と抵抗Ｒ１４，Ｒ１５とを備える。基準電圧発生部１０６の出力段には、電圧比較回路（第１の矩形波生成回路）１０７が設けられている。プリアンプ１０２の出力端子と電源Ｅ１１の出力端子との間には、波形整形回路（第２の矩形波生成回路）１０８が接続されている。
【００１２】
電圧比較回路１０７の出力端子と波形整形回路１０８の出力端子は、弁別部１０９に接続されている。弁別部１０９は、２つのＮＡＮＤ回路よりなるＲＳフリップフロップ1091とＤフリップフロップ1092とを備える。二値化回路１０４の出力と、弁別部１０９の出力は、光−10BASE-T変換部１１０に入力されている。
【００１３】
光−10BASE-T変換部１１０は、衝突検出部1101とＯＲ回路1102とスイッチＳ１１，Ｓ１２とを備える。受光素子１０１にて受光し、二値化回路１０４にて二値化された受信データは、光−10BASE-T変換部１１０の衝突検出部1101及びアンプ１１１を介して、送信データとして外部インタフェース１１２に供給される。この送信データは、図３に示す回線３へと出力される。逆に、回線３より外部インタフェース１１２に入力された受信データは、アンプ１１３を介して衝突検出部1101へと入力される。光−10BASE-T変換部１１０内の各構成の具体的動作については後述する。受信データは、発光素子ドライバ１１４を介して発光素子１１５へと供給され、光信号として出力される。
【００１４】
光無線ノード２（２Ａ，２Ｂ）の一実施形態を示す図２において、受光素子２０１は、コンデンサＣ２１及び抵抗Ｒ２１を介して、プリアンプ２０２の一方の入力端子に接続されている。プリアンプ２０２の出力端子はアンプ２０３に接続され、アンプ２０３の出力端子は、二値化回路２０４に接続されている。プリアンプ２０２の出力端子とプリアンプ２０２の上記の一方の入力端子との間には、抵抗Ｒ２２が接続されている。プリアンプ２０２のもう一方の入力端子には、電源Ｅ２１からの電圧Ｖref2が供給されている。
【００１５】
二値化回路２０４の出力は、光−10BASE-T変換部２１０に入力されている。光−10BASE-T変換部２１０は、衝突検出部2101とスイッチＳ２１とを備える。受光素子２０１にて受光し、二値化回路２０４にて二値化された受信データは、光−10BASE-T変換部２１０の衝突検出部2101とスイッチＳ２１及びアンプ２１１を介して、送信データとして外部インタフェース２１２に供給される。この送信データは、図３に示す回線６へと出力される。
【００１６】
逆に、回線６より外部インタフェース２１２に入力された受信データは、アンプ２１３を介して衝突検出部2101及び発光素子ドライバ２１４へと入力される。衝突検出部2101は、二値化回路２０４からの受信データと、アンプ２１３からの受信データとの衝突を検出する。衝突が発生したら、衝突検出部2101はスイッチＳ２１をオンし、二値化回路２０４からの受信データを、送信データとして外部インタフェース２１２に供給する。発光素子ドライバ２１４に入力された受信データは、発光素子２１５へと供給され、光信号として出力される。
【００１７】
ここで、衝突検出の具体的方法について説明する。本実施形態は、IEEE802.3によるＬＡＮ環境下の光無線装置である。IEEE802.3の転送フレーム形式は、図４（Ａ）に示す通りであり、図４（Ｂ）に、７バイトのプリアンブル及び１バイトのフレーム開始の一部のビット列を示している。
【００１８】
光無線ハブ１が受信可能状態であるとき、発光素子１１５より図５（Ａ）に示すアイドル信号が出力されている。このアイドル信号は、光無線ノード２の受光素子２０１にて受光され、光−10BASE-T変換部２１０へと供給される。ここでの光無線ノード２とは、図３における光無線ノード２Ａであるとする。光−10BASE-T変換部２１０がアイドル信号を認識することにより、光無線ハブ１が受信可能状態であると判断すると、パーソナルコンピュータ７は、内蔵のネットワーク・インタフェース・カード（以下、ＮＩＣ）（図示せず）を通して、光無線ノード２に図５（Ｂ）に示すIEEE802.3のパルス信号を供給する。すると、発光素子２１５は、図５（Ｃ）に示す光信号を出力する。
【００１９】
光無線ハブ１（受光素子１０１）が図５（Ｃ）の光信号を受信すると、前述のようにして、外部インタフェース１１２より回線３を介してハブ４にIEEE802.3のパルス信号を供給する。光無線ハブ１の受信データは、光−10BASE-T変換部１１０のスイッチＳ１１，Ｓ１２を介して、図５（Ａ）に示すように、送信データ（折り返し信号）としてそのまま発光素子ドライバ１１４へと供給され、発光素子１１５より送信される。但し、図５（Ｂ）のパルス信号と比較して４ビット遅れとなる。図５（Ｄ）に示すパルス信号は、上記の折り返し信号を光無線ノード２Ａが受信した信号である。このように、光無線ハブ１は、受信データをいわゆるリピート送信する。
【００２０】
光無線ノード２は、図５（Ｂ）に示すパルス信号と図５（Ｄ）に示すパルス信号とをプリアンブル期間で比較し、ビット列パターンが一致することを確認してデータの送信を継続する。光無線ハブ１との送受信を確立している図３における光無線ノード２Ａ以外の光無線ノード２（図３では、光無線ノード２Ｂ）は、図５（Ａ）に示すアイドル信号を受信できないので、光無線ハブ１が受信不可能状態であると認識し、送信待機状態となる。なお、図５（Ｆ）は、図５（Ｃ）と図５（Ｅ）との合成波形である。
【００２１】
図３における光無線ノード２Ａと光無線ノード２Ｂとがほぼ同時に図５（Ｅ）の送信を開始したとすると、光無線ハブ１の受信信号の波形は、図５（Ｆ）のように乱れる。従って、図５（Ｆ）のリピート信号と、光無線ノード２の送信信号のプリアンブル期間のビット列パターンは一致しない。光無線ノード２は、スイッチＳ２１をオンし、受信信号をパーソナルコンピュータ７のＮＩＣへと送信する。データを送信中のＮＩＣがデータを受信することになり、ＮＩＣが衝突と判断する。
【００２２】
このように、一般的な衝突検出方法は、マルチポイント側である光無線ノード２からの送信信号（第１の信号）をポイント側である光無線ハブ１が受信してリピートした送信信号を光無線ハブ１が受信し、この受信信号（第２の信号）と第１の信号とを、プリアンブル期間でデータ比較することにより、両者が一致しなければ衝突と判定するものである。なお、図１に示す光無線ハブ１における衝突検出部1101は、外部インタフェース１１２への送信信号と外部インタフェース１１２からの受信信号との衝突を検出する。衝突が検出された場合には、スイッチＳ１２を図１の上側へと接続し、衝突検出部1101が発生する１０ＭＨｚのジャム信号を送信する。
【００２３】
以上の一般的な衝突検出方法では、複数の光無線ノード２からの送信信号が同位相であったり、光無線ハブ１が受信する信号の光強度が大きく異なっていた場合には、衝突の発生を検出することができない場合がある。そこで、本実施形態では、以上の一般的な衝突検出方法に加え、次のように構成することにより新たな衝突検出方法を搭載している。
【００２４】
複数の光無線ノード２が同時に送信を開始すると、プリアンブル期間でのビット列パターンは同一であるため、プリアンブル期間の比較によっては衝突を検出することはできないが、図４（Ａ）の送信元アドレス以降のビット列パターンは必ず異なるので、送信元アドレス以降の期間を用いて衝突を検出することができる。
【００２５】
図３における光無線ノード２Ａの外部インタフェース２１２から図６（Ａ）に示すパルス信号が出力され、発光素子２１５から図６（Ｂ）に示す光信号が出力されているとする。図３における光無線ノード２Ｂの外部インタフェース２１２から図６（Ｃ）に示すパルス信号が出力され、発光素子２１５から図６（Ｄ）に示す光信号が出力されているとする。光無線ハブ１は、この図６（Ｂ）に示す光信号と図６（Ｄ）に示す光信号とを受光する。
【００２６】
ここで、図６（Ｂ）に示す光信号と図６（Ｄ）に示す光信号とが、光無線ハブ１に到達したときの信号レベルを２：１とする。図１のプリアンプ１０２の出力信号は、図６（Ｅ）の波形ｅとなる。ピークホールド部１０５は、波形ｅをピークホールドし、図６（Ｅ）に一点鎖線にて示すピークホールド信号ｐを生成する。ピークホールド信号ｐは、外乱ノイズ等による誤動作を防止するため、放電抵抗Ｒ１３を通すことにより、比較的長い時間で放電するようにしている。ピークホールド信号ｐは、基準電圧発生部１０６に入力される。
【００２７】
基準電圧発生部１０６は、演算増幅器1061，1062で構成した電圧ホロア回路で、演算増幅器1061，1062への入力信号をインピーダンス変換し、演算増幅器1061，1062の出力電圧を抵抗Ｒ１４，Ｒ１５により抵抗分割して、しきい値である基準電圧Ｖshを生成する。基準電圧Ｖshを図６（Ｅ）に実線にて示している。基準電圧Ｖshは、ピークホールド信号ｐと電源Ｅ１１からの電圧Ｖref1との電位差の約９０％となるよう、抵抗Ｒ１４，Ｒ１５により抵抗分割する。
【００２８】
電圧比較回路１０７は、例えば、演算増幅器で構成したヒステリシス帰還回路とスレッショルド設定回路とからなる。スレッショルド設定回路の設定端子に電圧比較回路１０７の基準信号としての基準電圧Ｖshを供給し、比較信号入力端子にプリアンプ１０２の出力信号ｅを供給する。電圧比較回路１０７は、信号ｅの電位が基準電圧Ｖshの電位以上であればローレベル、信号ｅの電位が基準電圧Ｖshの電位未満であればハイレベルの矩形波となるよう信号ｅを整形して、図６（Ｆ）に示すピーク比較信号ｆを生成する。
【００２９】
波形整形回路１０８は、信号ｅと電圧Ｖref1とに基づいて、図６（Ｇ）に示す整形信号ｇを生成して、弁別部１０９に供給する。波形整形回路１０８は、例えば、演算増幅器で構成したヒステリシス帰還回路とスレッショルド設定回路とからなる。スレッショルド設定回路の設定端子に波形整形回路１０８の基準信号としての電圧Ｖref1を供給し、比較信号入力端子に信号ｅを供給する。波形整形回路１０８は、信号ｅの電位が電圧Ｖref1の電位以上であればハイレベル、信号ｅの電位が電圧Ｖref1の電位未満であればローレベルの矩形波となるよう信号ｅを整形して、図６（Ｇ）に示す整形信号ｇを生成する。
【００３０】
弁別部１０９のＲＳフリップフロップ1091は、ピーク比較信号ｆのローレベルでセットされ、整形信号ｇのローレベルでリセットされる。Ｄフリップフロップ1092のＤ入力端子には、ＲＳフリップフロップ1091からの図６（Ｈ）に示す出力信号ｈが入力される。Ｄフリップフロップ1092のＣＫ入力端子には、整形信号ｇが入力される。Ｄフリップフロップ1092は、整形信号ｇの立下りエッジでトリガされる。弁別部１０９は、ピーク比較信号ｆと整形信号ｇとに基づいて、図６（Ｉ）に示す衝突検出信号ｉを生成する。
【００３１】
衝突検出信号ｉは、光−10BASE-T変換部１１０のＯＲ回路1102に入力される。上述したように、衝突検出部1101により衝突が検出されるか、弁別部１０９より衝突検出信号ｉが入力されると、スイッチＳ１２は図１の上側へと接続され、衝突検出部1101が発生するジャム信号が送出されることとなる。光無線ノード２がジャム信号を受信すると、前述のように、光−10BASE-T変換部２１０のスイッチＳ２１をオンして、受信信号をパーソナルコンピュータ７のＮＩＣへと送出する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の光無線装置における光無線ハブの一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の光無線装置における光無線ノードの一実施形態を示すブロック図である。
【図３】本発明の光無線装置の全体構成例を示すブロック図である。
【図４】IEEE802.3の転送フレーム形式及びそのビット列を示す図である。
【図５】本発明の光無線装置における基本的動作を説明するための波形図である。
【図６】本発明の光無線装置における動作を説明するための波形図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  光無線ハブ
２Ａ，２Ｂ  光無線ノード
１０５  ピークホールド部
１０６  基準電圧発生部
１０７  電圧比較回路（第１の矩形波生成回路）
１０８  波形整形回路（第２の矩形波生成回路）
１０９  弁別部
【図１】
2005045638.tif 000003
【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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