(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光無線親機装置と、通信端末がそれぞれ接続された複数の光無線子機装置との間で光回線を確立させて半二重光無線通信方式によるデータ信号の送受信を行う半二重光無線通信システムに用いられる前記光無線子機装置であって、
当該光無線子機装置に接続された前記通信端末からフレームデータを受信する第１の受信手段と、
受信された前記フレームデータを記憶する記憶手段と、
前記光無線親機装置に対し光送信信号として送信するものであって、前記記憶手段に記憶された前記フレームデータを読み出してデータ信号として前記光無線親機装置へ送信するときは、一定のＤＣ発光のレベルを中心に発光レベルを上下に振幅させたバースト光により送信し、データ信号として送信するときではない場合は前記ＤＣ発光のみを前記光無線親機装置へ送信する送信手段と、
前記光無線親機装置から送信される、前記光回線が空き状態であることを示す光回線空き報知信号及びフレームデータのデータ信号を受信する第２の受信手段と、
前記第１の受信手段での前記フレームデータの受信が所定時間なく、かつ前記第２の受信手段で前記光回線空き報知信号を受信したときに、前記送信手段から送信される前記光送信信号を停止させ、また、前記第１の受信手段で前記フレームデータが受信されて前記記憶手段に記憶され、かつ前記第２の受信手段で前記光回線空き報知信号を受信したときに、前記送信手段からの前記ＤＣ発光の送信を開始させ、前記開始の時点から前記ＤＣ発光を受信した前記光無線親機装置における受信状態が安定するまでの時間に相当する時間を経過したときから、前記送信手段から前記記憶手段に記憶された前記フレームデータを送信させるように制御する制御手段とを、
備える光無線子機装置。
【請求項２】
前記フレームデータには送信元アドレスと送信先アドレスとが含まれており、
前記第１の受信手段に受信された前記フレームデータから前記送信元アドレスを抽出する第１のアドレス抽出手段と、
抽出された前記送信元アドレスを記憶するアドレス記憶手段と、
前記第２の受信手段で受信した前記フレームデータから前記送信先アドレスを抽出する第２のアドレス抽出手段と、
抽出された前記送信先アドレスと前記アドレス記憶手段に記憶された前記送信元アドレスとを比較する比較手段とを更に備え、
前記制御手段は、前記第１の受信手段での前記フレームデータの受信が所定時間なく、かつ前記第２の受信手段で前記光回線空き報知信号を受信したときに、前記送信手段から送信される前記光送信信号を停止させ、また、前記第２の受信手段で前記フレームデータのデータ信号の受信を開始して前記比較手段による比較結果がアドレス一致である場合に、前記送信手段から送信される前記ＤＣ発光の送信を開始させ、前記ＤＣ発光の送信の開始の時点から前記ＤＣ発光を受信した前記光無線親機装置における受信状態が安定するまでの時間に相当する時間を経過するまで、前記送信手段からの前記データ信号の送信を停止させるように制御する請求項１に記載の光無線子機装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光無線親機装置と複数の光無線子機装置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の前記光無線子機装置に関し、特に光無線親機装置に対して送信する信号がない場合にバースト発光振幅の中点レベルでＤＣ発光する光無線子機装置に関する。
【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、それらの情報処理機器は、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、これらの携帯型の情報処理機器は、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、有線で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、これらの携帯型の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上、コネクタなどの接続部の機械的破損が発生するおそれもある。
【０００４】
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。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、光のいずれの伝送媒体を使用しても高速データ伝送が実現可能であるが、電波の場合には法的な規制があり、また、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。
【０００５】
また、有線ＬＡＮでもっと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。このようなことから、本件出願人は、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。
【０００６】
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っているため、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ので、上記の公報に記載の技術では、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。
【０００７】
一方、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、その光信号は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が賢明である。
【０００８】
そこで、本出願人は、公知ではないが、特願２０００−２３７２８６号において１００Ｍbpsの伝送速度を実現する半二重通信方式の光無線通信システムを提 案している。この方式は、親機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に通知し、この信号を子機が検知してフレーム送信毎に親機との間で送信許可の申請処理（ＩＤ交換など）を行い、親機からの送信許可を得てから子機が親機に送信を開始することにより、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。
【０００９】
しかしながら、この方式では、子機がフレームや上記したように光送信のために親機上の間でやり取りされる送信申請信号などの各種データをそのデータ単位で送信（バースト発光）することになる。このとき、もし子機のバースト発光が、図９に示すように子機がフレームや送信申請信号を送出しないときには発光しない、直流成分を含むバーストであると、この信号を受信する親機では、その受信回路に備えているハイパスフィルタ（ＨＰＦ）などの影響によって、その受信信号は図１０のようにうねりを持ってしまい、安定した信号の受信が困難となる。そこで、このようなことを避けるために、上述するような半二重光無線装置では、図１１のような直流成分を排除した形で、つまり、子機はフレームや送信申請信号を送出しないときにはバースト中点レベル＝Ｖ１／２でＤＣ発光することが望ましい。
【００１０】
図１２（Ａ）、（Ｂ）を参照して、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無線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イメージを説明する。なお、以下に説明する光無線通信システムにおいて、親機はネットワーク幹線を介して他のシステムと有線で接続され、子機は、例えばパーソナルコンピュータなどの端末と有線で接続されているとする。また、親機は、ネットワーク幹線へ信号を送信する幹線側送信部と、ネットワーク幹線からの信号を受信する幹線側受信部と、子機へ光信号を送信する発光部と、子機からの光信号を受光する受光部とを有し、子機は、親機からの光信号を受信する受光部と、親機へ光信号を送信する発光部と、端末へ信号を送信する端末側送信部と、端末からの信号を受信する端末側受信部とを有しているとする。
【００１１】
図１２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、子機から送信したフレーム単位の信号が親機によって幹線側へのみ送信される（光側へ折り返されない）場合における子機から親機へのフレーム信号送信タイミングと、その際に子機が発光送信する光バースト信号を示している。なお、１００Ｍbpsの伝送速度による光無線通信システムでは、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１２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を示すものであり、ここでは子機や親機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、大容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−親機間で交わされる送信許可申請手続き処理などはその範疇であり、説明の煩雑さを避けるためここでは省略する。
【００１２】
まず、図１２（Ａ）に示す送受信タイミングにおいて、端末が発生したフレームＦ１を子機から親機に送信する場合、その前に図中Ｔｌとして親機からは光回線の空きを示す光回線空き信号ＥＰが光送信されると、この光送信された光回線空き信号ＥＰを検出（受光）した子機は、自分が光回線を使用したい場合に、親機に対して、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を受け取った親機は、光回線の使用が可能であるとき、子機に対して図中の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。
【００１３】
親機から光回線送信許可信号ＡＫを受け取った子機は、端末から受信したフレームＦ１を親機に対して図中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。親機は、子機から送られてきたフレームＦ１をネットワーク幹線に有線送信する。フレームＦ２の場合の動作もフレームＦ１の動作と同様である。
【００１４】
なお、図１２では、端末から受け取ったフレームを子機から親機に送り、さらに親機からネットワーク幹線に送る例を述べたが、その逆、すなわち、ネットワーク幹線から受け取ったフレームを親機から子機に送り、子機から端末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側に送出し、子機はこれを受信して端末へ送り出す。
【００１５】
ここで、上述した図１２（Ａ）のような送信を子機が実現した場合、図１２（Ｂ）に示すような光バースト信号となり、このバースト信号は直流成分を含まないようにするため送信データが無い場合には、バースト中点レベル（基準ＤＣレベル）＝Ｖ１／２でＤＣ発光し、データ送信する際にこのＤＣ発光レベル＝Ｖ１／２を中心に上下に発光レベル＝０〜Ｖ１を振幅させることでデータ伝送を実現している。
【００１６】
以上、図１２を用いて説明したように、半二重光通信によれば、端末から受け取ったフレームを子機が親機へ光送信する際に、子機は、親機からの光回線空き信号を検出し、親機に対して光回線送信申請信号を送り、親機からそれに対する光回線送信許可信号を受けた後に、端末から受け取ったフレームを親機に送信するような手順を取り、その発光は直流成分を排除した中点バースト信号を用いる手法となると考えられる。
【００１７】
【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、複数の子機が親機と光回線によって接続されるシステムであるので、子機の数が多くなると、子機の無信号時でのＤＣ発光が累積され、親機の受信レベルが飽和してしまい、子機から送信されるデータを正しく受信できなくなってしまう問題がある（課題１）。
また、各子機に関しては、端末が殆ど通信を行わないときにも中点バースト信号を送信するために発光素子に駆動電流を継続して印加すると、発光素子の寿命と消費電力の問題が発生する（課題２）。
【００１８】
本発明は、上述の課題１に鑑みてなされたものであり、より多くの子機を親機の配下に配置することができる半二重光無線通信システムの光無線子機装置を提供することを第１の目的とする。
本発明はまた、上述の課題２に鑑みてなされたものであり、より多くの子機を親機の配下に配置することができるとともに、発光素子の寿命を長くして消費電力を低減することができる半二重光無線通信システムの光無線子機装置を提供することを第２の目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記第１の目的を達成するために、第１の受信手段でのフレームデータの受信が所定時間なく、かつ第２の受信手段で光回線空き報知信号を受信したときに、送信手段から送信される光送信信号を停止させ、また、第１の受信手段でフレームデータが受信されて記憶手段に記憶され、かつ第２の受信手段で光回線空き報知信号を受信したときに、送信手段からのＤＣ発光の送信を開始させ、開始の時点からＤＣ発光を受信した光無線親機装置における受信状態が安定するまでの時間に相当する時間を経過したときから、送信手段から記憶手段に記憶されたフレームデータを送信させるように制御するものである。
【００２０】
すなわち本発明によれば、光無線親機装置と、通信端末がそれぞれ接続された複数の光無線子機装置との間で光回線を確立させて半二重光無線通信方式によるデータ信号の送受信を行う半二重光無線通信システムに用いられる前記光無線子機装置であって、
当該光無線子機装置に接続された前記通信端末からフレームデータを受信する第１の受信手段と、
受信された前記フレームデータを記憶する記憶手段と、
前記光無線親機装置に対し光送信信号として送信するものであって、前記記憶手段に記憶された前記フレームデータを読み出してデータ信号として前記光無線親機装置へ送信するときは、一定のＤＣ発光のレベルを中心に発光レベルを上下に振幅させたバースト光により送信し、データ信号として送信するときではない場合は前記ＤＣ発光のみを前記光無線親機装置へ送信する送信手段と、
前記光無線親機装置から送信される、前記光回線が空き状態であることを示す光回線空き報知信号及びフレームデータのデータ信号を受信する第２の受信手段と、
前記第１の受信手段での前記フレームデータの受信が所定時間なく、かつ前記第２の受信手段で前記光回線空き報知信号を受信したときに、前記送信手段から送信される前記光送信信号を停止させ、また、前記第１の受信手段で前記フレームデータが受信されて前記記憶手段に記憶され、かつ前記第２の受信手段で前記光回線空き報知信号を受信したときに、前記送信手段からの前記ＤＣ発光の送信を開始させ、前記開始の時点から前記ＤＣ発光を受信した前記光無線親機装置における受信状態が安定するまでの時間に相当する時間を経過したときから、前記送信手段から前記記憶手段に記憶された前記フレームデータを送信させるように制御する制御手段とを、
備える光無線子機装置が提供される。
【００２１】
また、本発明は上記第２の目的を達成するために、制御手段が、第１の受信手段でのフレームデータの受信が所定時間なく、かつ第２の受信手段で光回線空き報知信号を受信したときに、送信手段から送信される光送信信号を停止させ、また、第２の受信手段でフレームデータのデータ信号の受信を開始して比較手段による比較結果がアドレス一致である場合に、送信手段から送信されるＤＣ発光の送信を開始させ、ＤＣ発光の送信の開始の時点からＤＣ発光を受信した光無線親機装置における受信状態が安定するまでの時間に相当する時間を経過するまで、送信手段からのデータ信号の送信を停止させるように制御するものである。
【００２２】
すなわち本発明において、前記フレームデータには送信元アドレスと送信先アドレスとが含まれており、
前記第１の受信手段に受信された前記フレームデータから前記送信元アドレスを抽出する第１のアドレス抽出手段と、
抽出された前記送信元アドレスを記憶するアドレス記憶手段と、
前記第２の受信手段で受信した前記フレームデータから前記送信先アドレスを抽出する第２のアドレス抽出手段と、
抽出された前記送信先アドレスと前記アドレス記憶手段に記憶された前記送信元アドレスとを比較する比較手段とを更に備え、
前記制御手段が、前記第１の受信手段での前記フレームデータの受信が所定時間なく、かつ前記第２の受信手段で前記光回線空き報知信号を受信したときに、前記送信手段から送信される前記光送信信号を停止させ、また、前記第２の受信手段で前記フレームデータのデータ信号の受信を開始して前記比較手段による比較結果がアドレス一致である場合に、前記送信手段から送信される前記ＤＣ発光の送信を開始させ、前記ＤＣ発光の送信の開始の時点から前記ＤＣ発光を受信した前記光無線親機装置における受信状態が安定するまでの時間に相当する時間を経過するまで、前記送信手段からの前記データ信号の送信を停止させるように制御することは、本発明の好ましい態様である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
＜第１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は本発明の第１の実施の形態としての光無線通信システムの主要部の概略構成を示す。こ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））などのネットワーク幹線（以下単に幹線ともいう）２に接続されるシステムであり、図１に示すように、幹線２と端末（例えばパーソナルコンピュータなどから構成される端末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（以下、子機３（３ａ、３ｂ、３ｃ）とする）による半二重光通信を使用して接続するシステムである。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。
【００２４】
図２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Ｆ１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。図２（Ａ）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、まず最初に、親機１から図中Ｔ１のように光回線空きを示す光回線空き報知信号ＥＰが光送信されると、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、自分が光回線を使用したいとき、親機１に対して図中Ｔ２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。
【００２５】
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Ｔ３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Ｆ１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、端末から受け取ったフレームＦ１を図中Ｔ４のように光プリアンブル（光Ｐ）を付加してフレームＦ１を親機１に対して光送信する。子機３は端末４からのフレームＦ１を受け取ってから、端末４からの無信号状態が一定の時間を経過したら、光回線が空いていることを親機１からの光回線空き報知信号ＥＰを確認して、図２（Ｂ）に示すように発光部を停止する。
【００２６】
その後、子機３が端末４よりフレームＦ２を受け取ったら、光回線が空いていることを親機１からの光回線空き報知信号ＥＰを確認して発光部による発光を開始する。ここでの例では、子機３は端末４からのフレームＦ２を完全に保持できるだけの記憶装置を持っていない場合として、フレームＦ２をいったん、有線回線抑圧信号ＤＹによって端末４を抑圧して、端末４からの送信を停止させる。子機３は、発光再開から一定時間経過し、親機１の受信部が安定してから受け取ったフレームＦ３を先のフレームＦ１の場合と同様に送信手順を親機１との間で交わして、親機１へ光送信する。
【００２７】
図３は親機１の具体的構成の一例を示し、親機１は上述した図２に示すように親機１からの光回線空き報知信号に応答した子機３からの光回線送信申請や、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。この図３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。
【００２８】
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（発光部）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（受光部）１１を有する。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。
【００２９】
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の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の制御に従い有線出力信号切替え部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、光回線フレーム受信部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３から送られた光回線送信申請信号を検出してそのことを制御部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）を光回線送信許可信号検出部３７へ伝送する。
【００３０】
光回線送信許可信号検出部３７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え部１８へ送信する。有線回線側の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、有線出力信号切替え部６へ抑圧擬似信号を送信する。有線出力信号切替え部６は光回線フレーム受信部８からのフレームと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え部６からの信号を幹線出力信号として幹線２へ出力する。
【００３１】
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ともに、光回線送信タイミング遅延部１６に対してフレーム検出結果を送信する。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基に、受信フレームをＦＩＦＯなどの一時記憶装置に待機させ、この待機させ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において光送信信号切替え部１８へ送信する。
【００３２】
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、光送信信号切替え部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、光送信信号切替え部１８へ送信する。光送信信号切替え部１８は光回線送信許可信号検出部３７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、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て、光回線送信部１９へ送信する。光回線送信部１９は光送信信号切替え部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。
【００３３】
図４は子機３の具体的構成の一例を示し、子機３は上述した図２のように、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との間で送信申請及び送信許可信号のやり取りを交わした後に、端末４から送られるフレームを親機１へ送信し、また、端末４からフレームがある期間送信されてこず、無信号状態が有線受信部で続くようならば、子機３が発光を停止し、次にフレームが端末４から送られてきたら再度発光を開始する。
【００３４】
この図４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。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。
【００３５】
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、有線回線フレーム検出部２５及び有線回線無信号時間計測部３６へ受信データを送信する。有線回線無信号時間計測部３６は、有線回線受信部２６で受信され、有線回線フレーム検出部２５で検出されたフレームを受信し終えてから、有線回線からの信号が無信号（フレームが来ない）状態になっている間を計測し、その結果を制御部２７へ送る。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部２４へ送る。
【００３６】
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、受信フレームをＦＩＦＯなどの一時記憶装置に待機させ、この待機させていたフレームを制御部２７の指示に従って光回線出力信号切替え部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え部２１へ光回線送信申請信号を送信する。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、これを光回線出力信号切替え部２１へ送信する。
【００３７】
光回線出力信号切替え部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（発光部）２０へ送信する。光回線送信部２０は、光送信のための発光部を備え、光回線出力信号切替え部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ものであり、制御部２７の制御によって発光及び発光停止を制御できる。
【００３８】
光回線受信部（受光部）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、その検出結果を制御部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、その検出結果を制御部２７へ送る。
【００３９】
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、その検出結果を制御部２７へ送るとともに、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。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、この待機させていたフレームを制御部２７の端末４への送信指示に従って有線出力信号切替え部３４へ送信する。
【００４０】
有線回線側の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、有線出力信号切替え部３４へ抑圧擬似信号を送る。有線出力信号切替え部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擬似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は有線出力信号切替え部３４より送られる信号を端末側有線回線へ送信する。
【００４１】
次に、上述した図３の構成の親機１及び図４の構成の子機３において、図２の送受信タイミング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５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。図５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において幹線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。
【００４２】
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を光回線の状態によりチェックする。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へ抑圧擬似信号を送信し、次いでステップＳ９において幹線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において抑圧擬似信号を停止し、次いでステップＳ２に戻って幹線２からのフレームが受信されるまで待機する。
【００４３】
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（コマンド）を停止し、次いでステップＳ６でフレーム送信の前に子機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Ｓ４３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、次いでステップＳ２に戻って幹線２からのフレーム受信を待機する。
【００４４】
次に、図６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。図６において、まず、親機１の制御部１３は、ステップＳ１１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の検出結果を元に監視し、もし、子機３からの送信申請信号があれば、ステップＳ１２へ進んで光回線空き報知信号を停止し、次いでステップＳ１３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これに光プリアンブルを付加して光回線へ送信する。
【００４５】
送信許可信号を送出したらステップＳ１４において子機３からのフレーム光送信を待ち、ある一定時間内にフレームがこない場合にはステップＳ１６でタイムアウトし、続くステップＳ１７で幹線２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Ｓ１８で光回線空き報知信号（コマンド）を送出する。もし、ステップＳ１７で幹線２からフレームがきている場合には、ステップＳ１９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Ｓ１７及びステップＳ１９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５のフローによって動作する。さて、ステップＳ１４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Ｓ１５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。
【００４６】
次に、図２の送信タイミング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７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。
【００４７】
図７では、まず、ステップＳ２０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Ｓ２１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Ｓ２２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Ｓ２５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Ｓ２２で有線回線が空いたなら、ステップＳ２３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Ｓ２４において、ステップＳ２１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。
【００４８】
次に、図８は、図２のタイミング及び図７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。図８では、まず、ステップＳ２６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Ｓ３３において発光部が中点発光（ＤＣ発光）状態かを判断する。もし発光部が発光停止状態ならステップＳ３４において親機１からの光回線空き報知信号を検出する。
【００４９】
光回線の空きを確認できたなら、ステップＳ４１において発光部の中点発光を開始し、ステップＳ３７において有線回線を介して端末側へ抑圧擬似信号を送出し、次いでＳ３８で端末４からの送信の停止を確認し、次いでステップＳ３９で端末４への抑圧擬似信号を停止し、次いでステップＳ２６で再び端末からのフレームを待つ。もし、ステップＳ３３で発光部が中点発光をしていれば、ステップＳ４０で発光部が発光し始めてから親機１の受信部が安定するまでの一定の時間が経過しているかを確認する。もし、ここで親機１の受信部が安定するに必要な時間が経過していないなら、ステップＳ３７、ステップＳ３８、ステップＳ３９において有線回線に抑圧擬似信号を送出し、端末４を抑圧してフレーム送信を停止させ、次いでステップＳ２６で再び端末４からのフレームを待つ。
【００５０】
もし、ステップＳ４０で発光部が発光し始めて一定時間が過ぎていることが確認された場合には、ステップＳ２７において、送られてきているフレームをいったんＦＩＦＯなどの一時記憶装置に光回線への送信タイミングまで待機させる。次に、ステップＳ２８において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報知信号を監視することで光回線の空きを検出する。このステップＳ２８で光回線が空かずステップＳ３５でタイムアウトした場合は、ステップＳ３７、ステップＳ３８、ステップＳ３９において有線回線に抑圧擬似信号を送出し、端末４を抑圧してフレーム送信を停止させ、次いでステップＳ２６で再び端末４からのフレームを待つ。
【００５１】
ここで、ステップＳ２８において親機からの光回線空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Ｓ２９へ移り、親機１に対して光回線への送信許可を要求するために、光プリアンブルを付加した光回線送信申請信号を親機１に対して光送信する。光回線送信申請を送信した後、ステップＳ３０において親機１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１から得られず、ステップＳ３６においてタイムアウトした場合には、ステップＳ３７、ステップＳ３８、ステップＳ３９において有線回線に抑圧擬似信号を送出し、端末４を抑圧してフレーム送信を停止させ、次いでステップＳ２６で再び端末４からのフレームを待つ。ステップＳ３０において、親機１から光回線送信許可信号を得られた場合には、ステップＳ３１で親機１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Ｓ３２においてステップＳ２７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。
【００５２】
ここで、もし、ステップＳ２６で端末４側からのフレームが受信されないならステップＳ４２において、端末４側からフレームが送られてこなくなってからの有線側の無信号状態の経過時間を計測し、この状態が一定時間経過しているかを判断する。もし有線側からフレームが来なくなってから一定時間が経過していないのならステップＳ２６に戻り、端末４からのフレーム受信を待つ。もし、このステップＳ４２において有線回線の無信号状態の経過時間が一定時間を経過している場合には、ステップＳ４３で光回線の空き信号を監視し光回線が空き状態であることを確認し、もし、光回線が空かない場合にはステップＳ２６に戻り、有線回線の受信状態を監視する。また、もしステップＳ４３で光回線の空きが確認できたなら、ステップＳ４４において発光部の発光を停止させ、次いでステップＳ２６で有線回線からの送信を監視する。
【００５３】
＜第２の実施の形態＞
ところで、実際のネットワーク使用環境では、あるエリア内に存する端末４の接続状況や、アドレス確認のために通信が行われることが多く、特に光回線側から送られた信号データが、ある子機３に接続された端末４へのデータである場合、その信号データ終了直後に端末４からの応答が光回線側に対し送付されることが多い。このため、子機３の受信した光回線側からの信号データの宛先が、自身に接続された端末４への信号データであるか否かを判断できれば、次に端末４から送られてくる信号データに対して迅速な光回線への信号出力が可能になる。以下、説明する通信プロトコルは、例えば、ＴＣＰ／ＩＰ方式である。この方式においては、送信元から送信先に送られるパケット中には、送信先アドレスと送信元アドレスと通信データとがある。
【００５４】
図１３は第２の実施の形態のシーケンスを示したもので、子機３が光回線からフレームＦ１の信号を受信した時点で、受信データ中の宛先アドレスを確認し、自分に接続された端末４向けのアドレスを検出した場合を示している。フレームＦ１の受信途中で端末４からの信号に備えて、送信手段の駆動電流レベルを発光駆動電流の中点レベルに素早く立ち上げておくことで、図２で示したように端末４からのＦ２信号に対し抑圧信号を送ることなく、端末４からの信号受信と同時に光回線送信申請信号ＲＱを送付することが可能になっている。
【００５５】
図１４は第２の実施の形態の子機３の構成を示し、図４に示す構成に対して有線側、光回線側にそれぞれ設けられた各ＭＡＣ／ＩＰ検出手段４０、４２と、ＭＡＣ／ＩＰ蓄積手段４１と比較手段４３が追加されている。ＭＡＣ／ＩＰ検出手段４０は有線回線受信部２６から入力される信号を図１５の右側に示すように常に観察して送信元（Ｓ）すなわち当該端末４のＭＡＣアドレスとＩＰアドレスを検出し、新規なアドレスがあればＭＡＣ／ＩＰ蓄積手段４１に蓄積する。一方、ＭＡＣ／ＩＰ検出手段４２は光回線からの信号受信部２８より入力した信号を、図１５の左側に示すように観察し、送信先（Ｄ）のＭＡＣアドレスとＩＰアドレスを検出して比較手段４３に伝える。
【００５６】
比較手段４３はＭＡＣ／ＩＰ蓄積手段４１に蓄積された当該端末４のアドレスとＭＡＣ／ＩＰ検出手段４２により検出された送信先のアドレスを比較し、一致した場合に制御部２７に通知する。制御部２７は光回線送信部２０に対し中点レベル保持のための電流を流すかどうかの制御を行っており、電流を遮断しているときに上記一致通知を受けると、速やかに光回線送信部２０の駆動電流を中点レベルに引き上げる。
【００５７】
図１６は第２の実施の形態の子機３の処理を示し、図８に示すフローチャートに対してステップＳ４５、Ｓ４６、Ｓ４７が追加されている。もし、ステップＳ２６で端末４側からのフレームが受信されないなら、ステップＳ４５において光回線からのフレーム信号の有無を検出し、もし光回線からのフレームが存在するときには、次のステップＳ４６でこの受信フレームの中に存在するＭＡＣアドレス／ＩＰアドレスが有線回線（端末４）側から送られたことがあるかを判別し、ここでは図１４に示すＭＡＣ／ＩＰ蓄積手段４１の内容と等しいと判断された場合は、ステップＳ４７において中点レベルでの発光を再開する。
【００５８】
ここで、ステップＳ４６の判断内容を詳細に示したのが図１７である。まずステップＳ５０において光回線からの宛先ＭＡＣ（Ｄ−ＭＡＣ）アドレスが有線回線（端末４側）から送られてきたことのある送付元ＭＡＣ（Ｓ−ＭＡＣ）アドレスと一致するかどうかを判別し、一致すればステップＳ５４に進む。一方、ステップＳ５０でＭＡＣアドレスの一致を見ない場合でも、宛先ＭＡＣアドレスがマルチキャスト・アドレスであり（ステップＳ５１でYes）、宛先ＩＰアドレスがブロードキャスト・アドレスの場合（ステップＳ５２でYes）は、端末４が応答を返す可能性があるため、ステップＳ５４に進む。また、ステップＳ５１で宛先ＭＡＣアドレスがマルチキャスト・アドレスであり、宛先のＩＰアドレスがブロードキャスト・アドレスでない場合（ステップＳ５２のNo）でも、宛先のＩＰアドレスが有線回線からの送付元ＩＰアドレスに一致していればステップＳ５４に進む。ステップＳ５１、Ｓ５３でそれぞれ該当しない場合はステップＳ４２に進む。
【００５９】
ステップＳ５４では、光回線送信部（発光部）２０のＬＥＤの駆動電流が遮断状態であれば、ステップＳ４７で駆動電流を中点駆動に戻し、図１６に示す初期状態に戻る。もし既に中点駆動されていたならば、ステップＳ４２に進み、端末４側からフレームが送られてこなくなってからの有線側の無信号状態の経過時間を計測し、この状態が一定時間経過しているかを判断する。もし有線側からフレームが来なくなってから一定時間が経過していないのなら図１６に示す初期状態に戻り、ステップＳ２６で端末からのフレーム受信を待つ。もし、このステップＳ４２において有線回線の無信号状態の経過時間が一定時間を経過している場合には、ステップＳ４３で光回線の空き報知信号を監視し、光回線が空き状態であることを確認し、もし、光回線が空かない場合にはステップＳ２６で有線回線の受信状態を監視する。また、もしステップＳ４３で光回線の空きが確認できたなら、ステップＳ４４において発光部２０の発光を停止させ、ステップＳ２６で有線回線からの送信を監視する。
【００６０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、子機が光送信を必要としないときに発光を停止するので、親機の配下に複数の子機が存在する場合に、それらの子機の送信待機発光（無信号時での中点レベル発光）の累積によって親機の受信レベルが飽和状態に陥る問題を軽減することができ、より多くの子機を配置して安定した１：Ｎの光無線通信システムを実現することができる。
また、子機の発光を必要最小限にすることで、その消費電力を押さえることができ、携帯端末などのバッテリ駆動型の端末へ利用した場合でも端末バッテリへの負荷を抑えることができる。 さらに、発光を必要時だけにすることで事実上の発光時間を短くすることとなり、発光素子の使用期間（商品寿命）を伸ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半二重光無線通信システムの第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】図１の子機から親機へフレームを送信する場合のタイミングを示すタイミングチャート及び子機の発光信号を示す波形図である。
【図３】図１の親機の構成を示すブロック図である。
【図４】図１の子機の構成を示すブロック図である。
【図５】図１の親機の光回線フレーム送信時と光回線空き報知信号送信時の概略処理を示すフローチャートである。
【図６】図１の親機の光回線フレーム受信時の概略処理を示すフローチャートである。
【図７】図１の子機の光回線フレーム受信時と有線送信時の概略処理を示すフローチャートである。
【図８】図１の子機の光回線フレーム送信時の概略処理を示すフローチャートである。
【図９】直流成分を残したバースト信号を示す波形図である。
【図１０】図９のバースト信号のＨＰＦ通過後の応答波形図である。
【図１１】直流成分を除去したバースト信号を示す波形図である。
【図１２】従来の子機から親機へフレームを送信する場合のタイミングを示すタイミングチャート及び子機の発光信号を示す波形図である。
【図１３】第２の実施の形態において子機から親機へフレームを送信する場合のタイミングを示すタイミングチャート及び子機の発光信号を示す波形図である。
【図１４】第２の実施の形態の子機の構成を示すブロック図である。
【図１５】第２の実施の形態の子機のアドレス比較を示す説明図である。
【図１６】第２の実施の形態の子機の光回線フレーム送信処理を示すフローチャートである。
【図１７】図１６のアドレス比較処理を詳しく示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  親機
３  子機
４  端末
１３、２７  制御部
２０  光回線送信部（発光部）
４０、４２  ＭＡＣ／ＩＰ検出手段
４１  ＭＡＣ／ＩＰ蓄積手段
４３  比較手段
【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】
0003932114.tif 000014
【図１４】
0003932114.tif 000015
【図１５】
0003932114.tif 000016
【図１６】
0003932114.tif 000017
【図１７】
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