(57)【要約】【課題】ネットワークのスループットを向上させデータ伝送速度を高速にする。【解決手段】光ハブ１に収容される複数の光ノード２を備え光ビームを用いて通信を行う光無線システムにおいて、光ハブ１が傘下に存在する光ノード２を検出するディスカバリ状態と、該ディスカバリ状態で検出した光ノード２と光ハブ１間で通信を行うユーザ通信状態とを、時分割で交互に行い、ユーザ通信状態において、集中−集中方式により、光ハブ１はディスカバリ状態で検出した光ノード２との間で順次通信を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ハブに収容される複数の光ノードを備え光ビームを用いて通信を行う光無線システムにおいて、
上記光ハブが傘下に存在する上記光ノードを検出するディスカバリ状態と、該ディスカバリ状態で検出した上記光ノードと上記光ハブ間で通信を行うユーザ通信状態とを、時分割で交互に行うことを特徴とする光無線システム。
【請求項２】
上記ユーザ通信状態において、上記光ハブと上記光ノードの光ビームを絞って送信する集中−集中方式により、上記光ハブは上記ディスカバリ状態で検出した光ノードとの間で順次通信を行うことを特徴とする請求項１記載の光無線システム。
【請求項３】
上記ディスカバリ状態において、上記光ハブと上記光ノードの光ビームを絞って送信する集中−集中方式により、上記光ハブが傘下の領域を順次精査して傘下に存在する上記光ノードを順次検出することを特徴とする請求項２記載の光無線システム。
【請求項４】
光ハブに収容される複数の光ノードを備え光ビームを用いて通信を行う光無線システムにおいて、
上記光ハブが傘下に存在する上記光ノードを検出するディスカバリ状態と、該ディスカバリ状態で検出した上記光ノードと上記光ハブ間で通信を行うユーザ通信状態とを、それぞれ別手段の無線方式により実施することを特徴とする光無線システム。
【請求項５】
上記ユーザ通信状態において、上記光ハブと上記光ノードの光ビームを絞って送信する集中−集中方式により、上記光ハブは上記ディスカバリ状態で検出した光ノードとの間で順次通信を行うことを特徴とする請求項４記載の光無線システム。
【請求項６】
上記ユーザ通信状態において、上記光ハブから上記光ノードに対して送信権を与えるポーリング方式とデータの送達確認とを組み合わせたアシュアードポーリング方式により、通信を行うことを特徴とする請求項１又は請求項４記載の光無線システム。
【請求項７】
上記光ハブ又は上記光ノードからデータの送達確認を送信する際に、データの受信が検出できていないパケットのシーケンスナンバリストを、送信するパケットに追加することを特徴とする請求項６記載の光無線システム。
【請求項８】
上記光ハブと予備側の光ハブを集線するスイッチとを備え、上記ユーザ通信状態において、上記光ハブが上記光ノードとの間の伝送路の異常を検出した際に、上記スイッチが上記予備側の光ハブに上記光ノードの収容を指示して、ユーザ通信を再開させることを特徴とする請求項１又は請求項４記載の光無線システム。
【請求項９】
上記光ハブと予備側の光ハブを集線するスイッチとを備え、上記ユーザ通信状態において、上記光ハブが上記光ノードとの間の伝送路の異常を検出した際に、上記スイッチが上記予備側の光ハブにブロックされているユーザ通信を再開させることを特徴とする請求項１又は請求項４記載の光無線システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光ハブに収容される複数の光ノードを備え、光ビームを用いて通信を行う光無線システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光無線システムは１μｓ前後の波長を使った無線通信方式であり、電波無線と異なり電磁波による人体や精密機器への影響が無い。また、光ビームを絞ることによりギガクラスの高速伝送が可能である。
【０００３】
図１０は特許文献１に記載された従来の光無線システムの構成を示す図である。この光無線システムは、光ハブ１に収容される複数の光ノード２と各光ノード２に接続された通信端末１０を備えている。この特許文献１では、１００Ｍｂ／ｓクラスの光無線システムのメディアアクセス制御として、ＣＳＭＡ／ＣＤ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）の方式を適用している。
【０００４】
図１０において、光ノード２から光ハブ１へのデータ転送を行う上り方向の場合には、光ノード２は光ハブ１から送信される下り信号をモニタしており、他の光ノード２からの送信がないことを認識すると、光ハブ１へのデータの転送を開始する。光ハブ１は受信した光ノード２からの信号を拡散方式によって全ての光ノード２にブロードキャストする。
【０００５】
通常の通信状態であれば、光ノード２は自己の送信したデータと同一のデータを光ハブ１より受信することになる。このとき、光ノード２は、受信データが送信データと異なっている場合には、他の光ノード２からの送信データとの競合が発生したと見なして送信を停止し、一定時間Ｂａｃｋ−ｏｆｆ状態に入る。一定時間経過後、光ノード２は再度同様の送信を行う。
【０００６】
光ハブ１から光ノード２へのデータ転送を行う下り方向の場合には、光ハブ１は光ノード２からの送信がないときにデータの送信を開始する。
【０００７】
非特許文献１にも、上記特許文献１と同様のＣＳＭＡ／ＣＤ方式におけるデータ転送について記載がある。
【０００８】
これらの光無線システムは、メディアアクセス制御方式を用いているため、発生トラヒック量が多い場合に、上り方向の送信における衝突が多く発生したり、ギガクラスの高速伝送の場合に、データパケットの送信時間が衝突検出に要する時間、すなわち、図１０における光ノード２から光ハブ１までの往復の信号伝播時間より短くなって衝突の検出ができず、不要なデータまでネットワーク内に送出してしまい帯域を圧迫することがある。
【０００９】
また、これらの光無線システムは、光ハブ１及び光ノード２の光ビームを広げて送信する拡散−拡散方式や、光ハブ１の光ビームを広げ光ノード２の光ビームを絞って送信する拡散−集中方式を使用するために、データ伝送速度が高々１００Ｍｂ／ｓまでとなる。
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−８８７０２号公報
【非特許文献１】無線技術とその応用４、“次世代ワイヤレス技術”中嶋  信生編、丸善株式会社、平成１６年３月２５日発行、ｐ２２４−ｐ２２８．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の光無線システムは、以上のように構成され、メディアアクセス制御方式を用いていることによりスループットが低下するという課題があった。
また、従来の光無線システムは、拡散−拡散方式や拡散−集中方式を使用するために、データ伝送速度を１００Ｍｂ／ｓ以上に高速にすることができないという課題があった。
【００１２】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、スループットを向上させることができる光無線システムを得ることを目的とする。
また、この発明はデータ伝送速度を１００Ｍｂ／ｓ以上に高速にすることができる光無線システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係る光無線システムは、光ハブに収容される複数の光ノードを備え光ビームを用いて通信を行うものにおいて、上記光ハブが傘下に存在する上記光ノードを検出するディスカバリ状態と、該ディスカバリ状態で検出した上記光ノードと上記光ハブ間で通信を行うユーザ通信状態とを、時分割で交互に行うものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によりスループットを向上させることができ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】
【００１５】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による光無線システムの構成を示す図である。図１に示す光無線システムは、一つの光ハブ１が複数の光ノード２を収容し傘下（光信号が届く範囲）におく１：Ｎの形態で光ビームを用いて通信を行うもので、光ハブ１が傘下に存在する光ノード２を検出するディスカバリ状態と、このディスカバリ状態で検出した光ノード２と光ハブ１間で通信を行うユーザ通信状態とを時分割で交互に行うことにより、ネットワークにおけるスループットを向上させるものである。
なお、図１において、各光ノード２には、図１０に示すように、各通信端末１０が接続されているが、ここでは省略されている。
【００１６】
図２は光ビームで分類した光無線システムの方式を説明する図である。図２（ａ）は光ハブ１と光ノード２の光ビームを広げて送信する拡散−拡散方式を示す図であり、図２（ｂ）は光ハブ１の光ビームを広げ光ノード２の光ビームを絞って送信する拡散−集中方式を示す図であり、図２（ｃ）は光ハブ１と光ノード２の光ビームを絞って送信する集中−集中方式を示す図である。
図２（ａ）に示す拡散−拡散方式及び図２（ｂ）に示す拡散−集中方式では、データ伝送速度は高々１００Ｍｂ／ｓ程度であるが、図２（ｃ）に示す集中−集中方式では、データ伝送速度を１０Ｇｂ／ｓ程度まで高速にすることができる。
【００１７】
図１において、ディスカバリ状態では、光ハブ１と光ノード２の光ビームを広げて送信する拡散−拡散方式により光ハブ１が傘下に存在する光ノード２を同時に検出する一括ディスカバリ方式（方式Ａ）と、光ハブ１と光ノード２の送信ビームを絞って送信する集中−集中方式により光ハブ１が傘下の領域を順次精査して傘下に存在する光ノード２を順次検出するスキャンディスカバリ方式（方式Ｂ）があるが、この実施の形態１では、一括ディスカバリ方式（方式Ａ）を使用する。
【００１８】
一括ディスカバリ方式（方式Ａ）では、拡散−拡散方式を使用しているためにデータ伝送速度は１００Ｍｂ／ｓ程度であるが、スキャンディスカバリ方式（方式Ｂ）では、集中−集中方式を使用しているためにデータ伝送速度を１０Ｇｂ／ｓ程度まで高速にすることができる。なお、一括ディスカバリ方式（方式Ａ）では、通常の測量分野で用いられている３点測量等の方法により、光ハブから傘下にある光ノードを検出する。
【００１９】
ユーザ通信状態では、光ハブ１と光ノード２の光ビームを絞って送信する集中−集中方式により、光ハブ１はディスカバリ状態で検出した特定の光ノード２との間で順次通信を行うことにより、データ伝送速度を１０Ｇｂ／ｓ程度まで高速にすることができる。
【００２０】
図３はディスカバリ状態とユーザ通信状態の遷移を示す図である。ディスカバリ状態とユーザ通信状態は図３に示すように時間軸上で遷移する。つまり、ユーザ通信状態で集中−集中方式により、光ハブ１と光ノード２は例えば１０Ｇｂ／ｓの伝送速度で高速通信を行っているが、一定時間が経過するとディスカバリ状態に移行し、一定時間の間、この実施の形態１では一括ディスカバリ方式（方式Ａ）を使用して、光ハブ１が傘下に存在する光ノード２を検出する。次のユーザ通信状態では、集中−集中方式により、光ハブ１は検出した光ノード２にアクセスしてデータの送受信を行う。
このディスカバリ状態とユーザ通信状態の一定時間は、この光無線システムで予め設定されているものとする。
【００２１】
以上のように、この実施の形態１によれば、光ハブ１が傘下に存在する光ノード２を検出するディスカバリ状態と、このディスカバリ状態で検出した光ノード２と光ハブ１間で通信を行うユーザ通信状態とを時分割で交互に行うことにより、ネットワークにおけるスループットを向上させることができるという効果が得られる。
【００２２】
また、この実施の形態１によれば、ユーザ通信状態では、光ハブ１と光ノード２の光ビームを絞って送信する集中−集中方式により、光ハブ１がディスカバリ状態で検出した特定の光ノード２との間で順次通信を行うことにより、ユーザ通信状態でデータ伝送速度を１００Ｍｂ／ｓ以上に高速にすることができるという効果が得られる。
【００２３】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２による光無線システムの構成を示す図は、上記実施の形態１の図１と同じである。
【００２４】
上記実施の形態１では、ディスカバリ状態で、一括ディスカバリ方式（方式Ａ）を使用して、拡散−拡散方式により光ハブ１が傘下に存在する光ノード２を同時に検出しているが、この実施の形態２では、一括ディスカバリ方式（方式Ａ）の代わりに、スキャンディスカバリ方式（方式Ｂ）を使用して、光ハブ１と光ノード２の光ビームを絞って送信する集中−集中方式により、光ハブ１が傘下の領域を順次精査して傘下に存在する光ノード２を順次検出する。
ユーザ通信状態の処理は上記実施の形態１と同様である。
【００２５】
以上のように、この実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られると共に、ディスカバリ状態とユーザ通信状態で、同じ集中−集中方式を使用することができ、ディスカバリ状態とユーザ通信状態で光ビームを変更する必要がなくなるという効果が得られる。
【００２６】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３による光無線システムの構成を示す図である。
上記実施の形態１及び上記実施の形態２では、図３に示すように、ディスカバリ状態とユーザ通信状態を時分割で交互に実施しているが、この実施の形態３では、ディスカバリ状態とユーザ通信状態とをそれぞれ別手段の無線方式により実施する。
【００２７】
図４に示すように、光ハブ１及び光ノード２に、ディスカバリ状態で使用するための別のＨ／Ｗとしての通信ユニット３及び通信ユニット４がそれぞれ接続されている。ディスカバリ状態のための別手段による無線方式として、例えば、無線ＬＡＮや別波長の光無線システム等が考えられる。
【００２８】
図４において、ディスカバリ状態では、光ハブ１が傘下に存在する光ノード２を、光ハブ１に接続された通信ユニット３及び光ノード２に接続された通信ユニット４を介しての光ノード２からの位置情報により検出する。
ユーザ通信状態の処理は上記実施の形態１と同様である。
【００２９】
以上のように、この実施の形態３によれば、ディスカバリ状態とユーザ通信状態とをそれぞれ別手段の無線方式により実施することにより、ネットワークにおけるスループットを向上させることができるという効果が得られる。
【００３０】
また、この実施の形態３によれば、ユーザ通信状態では、光ハブ１と光ノード２の光ビームを絞って送信する集中−集中方式により、光ハブ１がディスカバリ状態で検出した特定の光ノード２との間で順次通信を行うことにより、ユーザ通信状態でデータ伝送速度を１００Ｍｂ／ｓ以上に高速にすることができるという効果が得られる。
【００３１】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４による光無線システムの構成を示す図は、上記実施の形態１及び上記実施の形態２の図１並びに上記実施の形態３の図４の何れでも良い。
この実施の形態４では、上記実施の形態１〜上記実施の形態３に示すユーザ通信状態において、光ハブ１から光ノード２に対して送信権を与えるポーリング方式とデータの送達確認（ＡＣＫ）とを組み合わせたアシュアードポーリング方式により、上り方向及び下り方向のデータの衝突をなくしてスループットを向上させている。
【００３２】
図５はユーザ通信状態における上り方向と下り方向の通信手順を示す図である。
まず、上り方向の通信手順について説明する。
ステップＳＴ１１において、光ハブ１から送信を許可する光ノード２に対して送信許可を与える。ステップＳＴ１２において、光ノード２は光ハブ１から送信許可を受信した場合にデータ送信を開始する。
【００３３】
ステップＳＴ１３において、光ノード２は光ハブ１に対して送信したデータが正確に届いているか否かを確認するために送達確認要求（ＡＣＫ要求）を光ハブ１に送信し、ステップＳＴ１４において、光ハブ１は、送達確認要求（ＡＣＫ要求）を受信したら、該光ノード２で前回の送達確認要求（ＡＣＫ要求）から受信したデータの欠落がなければ送達確認（ＡＣＫ）を該光ノード２に対して送信する。
【００３４】
ステップＳＴ１５において、光ノード２は送達確認（ＡＣＫ）を受信すればデータ送信を継続し、送達確認（ＡＣＫ）が得られなければ、該光ノード２は前回送達確認（ＡＣＫ）以降送信したデータを再送する。ステップＳＴ１６において、光ハブ１から光ノード２への送信終了要求と送達確認（ＡＣＫ）の送信によりデータの送信を修了する。なお、このステップＳＴ１６では、光ノード２から光ハブ１への送信終了通知によりデータの送信を修了しても良い。
上記ステップＳＴ１１からステップＳＴ１６までの処理が該光ノード２に与えられた送信許可時間である。
【００３５】
上記一連の処理において、光ノード２からの送達確認要求（ＡＣＫ要求）の送信間隔及び光ハブ１からの送信終了要求の送信間隔は、予めネットワークで設定されたパラメータによる。その値は動的に変更しても良いし、固定的に設定して運用しても構わない。また、データの送達判定は、各パケットに設けたシーケンス番号により行う。
【００３６】
図６は実施の形態４におけるパケットフォーマットの例を示す図である。図６に示すように、光無線システムにおけるパケットの制御領域は、ＦＣＳ（Frame Check Sequence）、シーケンス番号、送信要求やＡＣＫ要求等の制御コード種別、光無線システム内のアドレス、開始デリミタから構成されている。
【００３７】
次に図５に示す下り方向の通信手順について説明する。
ステップＳＴ２１において、全ての光ノード２が送信を停止させて、光ハブ１は光ノード２にデータ送信を行う。ステップＳＴ２２において、光ハブ１は送信している光ノード２に対して送達確認要求（ＡＣＫ要求）と送達確認（ＡＣＫ）を送信するための送信許可を与える。
【００３８】
ステップＳＴ２３において、光ノード２は、送達確認要求（ＡＣＫ要求）を受信したら、該光ハブ１で前回の送達確認要求（ＡＣＫ要求）から受信したデータの欠落がなければ送達確認（ＡＣＫ）を該光ハブ１に対して送信する。ステップＳＴ２４において、光ハブ１は送達確認（ＡＣＫ）を受信すればデータ送信を継続し、送達確認（ＡＣＫ）が得られなければ該光ハブ１は前回送達確認（ＡＣＫ）以降送信したデータを再送する。
【００３９】
ステップＳＴ２５，ＳＴ２６の処理は、上記ステップＳＴ２２，ＳＴ２３の処理と同じである。その後、光ハブ１の判断で次の光ノード２へのデータ送信を行うか、又は上り方向の通信に切り替えることが可能である。
上記下り方向の一連の処理において、パケットフォーマットは図７と同一とする。
【００４０】
ディスカバリ状態の処理は、上記実施の形態１、上記実施の形態２又は上記実施の形態３と同様である。
【００４１】
以上のように、この実施の形態４によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られると共に、光ハブ１から光ノード２に対して送信権を与えるポーリング方式とデータの送達確認（ＡＣＫ）とを組み合わせたアシュアードポーリング方式により、上り方向及び下り方向のデータの衝突をなくしてネットワークにおけるスループットを向上させることができるという効果が得られる。
【００４２】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５による光無線システムの構成を示す図は、上記実施の形態１及び上記実施の形態２の図１並びに上記実施の形態３の図４の何れでも良い。
この実施の形態５におけるユーザ通信状態における上り方向と下り方向の通信手順を示す図は、上記実施の形態４の図５と同じである。
【００４３】
図７は実施の形態５におけるパケットフォーマットの例を示す図である。図７に示すパケットフォーマットは、上記実施の形態４の図６に示すパケットフォーマットに、受信が検出できていないパケットのシーケンスナンバリストを追加したものである。
【００４４】
図５に示す上り方向のステップＳＴ１４又は下り方向のステップＳＴ２３において、光ハブ１又は光ノード２は送達確認（ＡＣＫ）を行う際に、図７に示すパケットフォーマットを用いることができる。このとき、光ハブ１又は光ノード２は、送達確認（ＡＣＫ）を送信する際に、受信が検出できていない未受信パケットのシーケンスナンバーリストを、送信するパケットに追加して送信する。これらの送達確認（ＡＣＫ）を受信した光ノード２又は光ハブ１は、未受信パケットのシーケンスナンバーリストにあるパケットのみを再送する。
【００４５】
以上のように、この実施の形態５によれば、上記実施の形態４と同様の効果が得られると共に、光ハブ１又は光ノード２が送達確認（ＡＣＫ）を送信する際に、受信が検出できていない未受信パケットのシーケンスナンバリストを、送信するパケットに追加し、送達確認（ＡＣＫ）を受信した光ノード２又は光ハブ１が、未受信パケットのシーケンスナンバーリストにあるパケットのみを再送することにより、さらにネットワークにおけるスループットを向上させることができるという効果が得られる。
【００４６】
実施の形態６．
図８はこの発明の実施の形態６による光無線システムの構成を示す図である。図８に示す光無線システムは、光ハブ１−１と予備側の光ハブ１−２を集線するスイッチ５を備えており、上記実施の形態１〜上記実施の形態５の光無線システムの信頼性を強化するものである。
【００４７】
図８において、光ハブ１−１と光ノード２の間でユーザ通信を行っている際に、光ハブ１−１は、伝送路の異常により通信断を検出すると、障害発生通知とユーザ通信中の光ノード２に関する情報をスイッチ５に送信する。スイッチ５は予備側の光ハブ１−２に対して該光ノード２の収容を指示する。光ハブ１−２は該光ノード２に対して送信許可を送信しユーザ通信を再開する。
【００４８】
以上のように、この実施の形態６によれば、上記実施の形態１〜上記実施の形態５と同様の効果が得られると共に、光ハブ１−１と予備側の光ハブ１−２を集線するスイッチ５を備え、光ハブ１−１が光ノード２との間の伝送路の異常を検出した際に、スイッチ５が予備側の光ハブ１−２に該光ノード２の収容を指示して、ユーザ通信を再開させることにより、光無線システムの信頼性を強化することができるという効果が得られる。
【００４９】
実施の形態７．
図９はこの発明の実施の形態７による光無線システムの構成を示す図である。図９に示す光無線システムは、上記実施の形態６と同様に、光ハブ１−１と予備側の光ハブ１−２を集線するスイッチ５を備えており、上記実施の形態１〜上記実施の形態５の光無線システムの信頼性を強化するものである。
【００５０】
上記実施の形態６の図８では、光ハブ１−２と光ノード２間の予備経路では、通常はユーザ通信は行われておらず、障害発生後にこの区間を用いてユーザ通信が行われるが、一方、図９では、光ハブ１−１，１−２と光ノード２間では、常に両経路でユーザ通信が行われているものとし、予備経路については予備側の光ハブ１−２でユーザ通信がブロックされている。
【００５１】
図９において、光ハブ１−１と光ノード２の間でユーザ通信を行っている際に、光ハブ１−１は、伝送路の異常により通信断を検出すると、障害発生通知とユーザ通信中の光ノード２に関する情報をスイッチ５に送信する。スイッチ５は予備側の光ハブ１−２に対してブロッキングを解除させてユーザ通信を再開させる。
【００５２】
以上のように、この実施の形態７によれば、上記実施の形態１〜上記実施の形態５と同様の効果が得られると共に、光ハブ１−１と予備側の光ハブ１−２を集線するスイッチ５を備え、光ハブ１−１が光ノード２との間の伝送路の異常を検出した際に、スイッチ５が予備側の光ハブ１−２にブロックされているユーザ通信を再開させることにより、光無線システムの信頼性を強化することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】この発明の実施の形態１による光無線システムの構成を示す図である。
【図２】光ビームで分類した光無線システムの方式を説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態１による光無線システムにおけるディスカバリ状態とユーザ通信状態の遷移を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態３による光無線システムの構成を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態４による光無線システムのユーザ通信状態における上り方向と下り方向の通信手順を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態４による光無線システムのパケットフォーマットの例を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態５による光無線システムのパケットフォーマットの例を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態６による光無線システムの構成を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態７による光無線システムの構成を示す図である。
【図１０】従来の光無線システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  光ハブ、１−１  光ハブ、１−２  光ハブ、２  光ノード、３  通信ユニット、４  通信ユニット、５  スイッチ、１０  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】
2007274506.tif 000007
【図６】
2007274506.tif 000008
【図７】
2007274506.tif 000009
【図８】
2007274506.tif 000010
【図９】
2007274506.tif 000011
【図１０】
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