(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
幹線ネットワークと端末との間の通信を実現するため、前記幹線ネットワークに接続される幹線側の光無線通信装置と、前記端末に接続される端末側の光無線通信装置とにより構成され、前記幹線側及び前記端末側の前記光無線通信装置間で半二重光通信を行う光無線通信システムにおける、前記端末側の光無線通信装置であって、
前記端末から、前記幹線ネットワークに送信するためのフレームを受信する端末側受信手段と、
前記幹線側の前記光無線通信装置からの光信号を受信する光回線受信手段と、
前記光信号から、前記幹線側の前記光無線通信装置と自装置との間の通信回線に空きが有ることを示す光回線空き報知信号を検出するキャリアセンス手段と、
前記幹線側の光無線通信装置が前記光回線空き報知信号を送信した送信タイミングから、所定時間以上経過しているか否かを判断する送信申請可能時間判断手段と、
前記送信申請可能時間判断手段で前記所定時間以上経過していると判断された場合、前記端末からのフレームを前記幹線側の前記光無線通信手段に送信する旨を申請する光回線送信申請信号を、前記幹線側の前記光無線通信手段に送信することを禁止するよう制御する送信制御手段とを、
有する光無線通信装置。
【請求項２】
前記送信制御手段で前記フレームの送信が制御された場合、
前記端末からのフレームの送信を停止させる指示を含む抑圧擬似信号を発生する抑圧擬似信号発生手段と、
前記端末に、前記抑圧擬似信号を送信する端末側送信手段とを、
有することを特徴とする請求項１に記載の光無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、幹線ネットワークと端末間の通信を実現するため、幹線ネットワークに接続する幹線側の光無線通信装置と、端末に接続する端末側の光無線通信装置とにより構成され、幹線側及び端末側の光無線通信装置間で半二重光通信を行う光無線通信システムにおける端末側の光無線通信装置に関し、特に、１台の幹線側の光無線通信装置に対して、複数台（Ｎ台）の端末側の光無線通信装置が半二重光通信を行う１：Ｎの光無線通信システムにおける端末側の光無線通信装置に関する。
【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ＬＡＮ（Local Area Network：ローカル・エリア・ネットワーク）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場合が多い。有線によって接続した場合には、機器間の接続を確実に行うことが可能となり、外来の雑音によるデータ誤りが少ないなどの点で有利である。しかしながら、一方では、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。これらの携帯型情報処理機器は、携帯性を向上させることを目的とした機器であり、有線によって接続した状態のままで、携帯及び移動する場合は極めて希である。また、有線による接続を利用した場合、これら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際には、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、非常に面倒である。また、コネクタの抜き差しを頻繁に繰り返すと、当該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】
上記のことから、据置型、携帯型に限らず、各種の情報処理機器間でデ−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高まっている。無線通信には、電波を伝送媒体とする通信方法と、光を伝送媒体とする通信方法が存在している。これらの電波又は光のどちらの伝送媒体を使用しても、高速データ伝送を実現することは可能であるが、電波を使用した場合には、法的な規制（例えば、使用可能な周波数帯域の規制）があることや機密性が確保しにくいという問題が存在するため、法的規制が無く、かつ、機密性を確保しやすい光を伝送媒体とした無線伝送のほうが有効である。
【０００５】
また、有線ＬＡＮでもっとも普及率の高いイーサネット（Ｒ）ＬＡＮ（Ethernet(R) 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。このように、伝送媒体として光を用いて、１０Ｍｂｐｓの伝送速度を実現する技術として、例えば、特開平８−５６１９８号公報に開示されている「光無線通信の戻り光打ち消し方法及びその装置」が知られている。
【０００６】
この特開平８−５６１９８号公報に開示されている技術は、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光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されているため、自己の送出した送信信号光が、例えば、通信相手装置の近傍に位置する物体によって反射されて自装置の受光部に入力してしまい、通信相手装置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。このため、特開平８−５６１９８号公報に記載されている技術では、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】
一方で、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、その信号は４Ｂ／５Ｂ変換（４バイト／５バイト変換）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、このように、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、逐次調整を行う必要があり、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光通信方式ではなく半二重光通信方式による実現が賢明である。
【０００８】
これらのことから、本発明の出願人は、すでに、特願２０００−２３７２８６号において、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」を出願している。なお、この特願２０００−２３７２８６号に記載されている技術は、本発明の出願時には公開されておらず、公知の技術とはなっていない。この特願２０００−２３７２８６号に記載されている技術は、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、子機は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ものであり、半二重光通信方式における反射光の問題を回避するものである。
【０００９】
すなわち、図２に示すように、親機１の光回線が空いている場合には、親機１は、その旨を配下の子機３に報知するための光回線空き報知信号ＥＰ（ＩＤＬＥバースト）を、子機３に対して送信する。子機３は、この親機１から送られてくる報知信号をキャリアセンス回路を用いて検出し、この時、端末４から送られてきたフレームＦ１があれば、光回線空き報知信号ＥＰの受信後、親機１に対して送信申請信号ＲＱを送信する。そして、親機１からの許可信号ＡＫを受信した後に、端末４から受信していたフレームＦ１を親機１に対して送信する。また、親機１は、幹線２からフレームＦ２を受信したら、子機３への光回線空き報知信号ＥＰの送信を停止し、幹線２より受信したフレ−ムＦ２を子機３に対して光送信する。このような手法によって、１：Ｎ（親機：子機）の光無線による半二重光通信システムを実現している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の手法によって実現される光無線による半二重光通信システムでは、子機が親機にフレームを送信する際に交わす半二重光送信処理（送信申請、送信許可）や受信同期を取るための光プリアンブルなどを必要とするため、通信でのオーバーヘッドが大きくなり、その通信性能に大きな影響を与えることになる。したがって、親機から送られる光回線空き報知信号ＥＰ（ＩＤＬＥバースト）は極力短く、その周期も不必要に長くなることは避けなければならない。
【００１１】
この場合、受信同期を取ってから光回線空き報知信号を検出することは、通信性能を劣化させることになるため、キャリアセンス回路を用いて検出を行うことになる。しかしながら、このような光無線による半二重光通信システムでは、子機・親機間の距離が一定ではなく、その設置状況によって同一親機の配下に置かれる子機は、おおよそ１ｍ〜８ｍ程度のエリア内に分散して存在している。したがって、親機との距離によって、各子機が親機から受光する光の強度（光量）が大きく異なるため、各子機が、光量の大小に影響されずに受光信号を安定して高速検知することは非常に難しく、各子機のキャリアセンスは、ばらつきを生じることになる。
【００１２】
このため、子機のキャリアセンスが必要以上に遅延する（長くなる）ことがあり、必要以上に遅延して検出された光回線空き報知信号に基づいて、子機が親機に対して送信申請信号を送信しても、この送信申請信号は、親機の送信申請信号待ち時間までに親機に到達しないため、親機からの送信許可信号が得られない場合が起こり得ることになる。つまり、このようなタイミングでは、子機は、親機から送信許可を得られず、さらに、複数の子機がある場合には、他の子機の送信申請信号との衝突も起こり得るので、１：Ｎ（親機：子機）の光無線による半二重光通信システム全体の性能を低下させることになる。
【００１３】
上記問題点に鑑み、本発明は、光無線通信システムにおいて、効率の良い通信を実現することを目的とし、特に、１台の幹線側の光無線通信装置に対して、複数台（Ｎ台）の端末側の光無線通信装置が通信を行う１：Ｎの光無線通信システムにおいて、複数台の端末側の光無線通信装置間での光回線送信申請信号の衝突を防ぎ、円滑な通信を実現可能とすることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、端末側の光無線通信装置が、幹線側の光無線通信装置からの光回線空き報知信号を所定時間以上遅延して検出した場合には、この検出を無効とし、幹線側の光無線通信装置への送信申請を禁止する。
【００１５】
すなわち、本発明によれば、幹線ネットワークと端末との間の通信を実現するため、前記幹線ネットワークに接続される幹線側の光無線通信装置と、前記端末に接続される端末側の光無線通信装置とにより構成され、前記幹線側及び前記端末側の前記光無線通信装置間で半二重光通信を行う光無線通信システムにおける、前記端末側の光無線通信装置であって、
前記端末から、前記幹線ネットワークに送信するためのフレームを受信する端末側受信手段と、
前記幹線側の前記光無線通信装置からの光信号を受信する光回線受信手段と、
前記光信号から、前記幹線側の前記光無線通信装置と自装置との間の通信回線に空きが有ることを示す光回線空き報知信号を検出するキャリアセンス手段と、
前記幹線側の光無線通信装置が前記光回線空き報知信号を送信した送信タイミングから、所定時間以上経過しているか否かを判断する送信申請可能時間判断手段と、
前記送信申請可能時間判断手段で前記所定時間以上経過していると判断された場合、前記端末からのフレームを前記幹線側の前記光無線通信手段に送信する旨を申請する光回線送信申請信号を、前記幹線側の前記光無線通信手段に送信することを禁止するよう制御する送信制御手段とを、
有する光無線通信装置が提供される。
【００１６】
また、さらに、本発明では、前記送信制御手段で前記フレームの送信が制御された場合、
前記端末からのフレームの送信を停止させる指示を含む抑圧擬似信号を発生する抑圧擬似信号発生手段と、
前記端末に、前記抑圧擬似信号を送信する端末側送信手段とを、
有することを特徴とする光無線通信装置が提供される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の光無線通信装置に係る実施の形態について説明する。図１は、本発明の光無線通信装置を含む光無線通信システムに係る実施の形態を示す模式図である。図１に示す光無線通信システムは、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（Ｒ）ＬＡＮなどの幹線系ネットワークに接続されるシステムであり、幹線（ネットワーク幹線）２と、例えば、パーソナルコンピュータなどにより実現される端末４（端末４ａ、端末４ｂ、端末４ｃ）との間を、親機としての光無線通信装置１（以下、親機１と呼ぶ）及び子機としての光無線通信装置３（以下、子機３（子機３ａ、子機３ｂ、子機３ｃ）と呼ぶ）を介する半二重光通信を利用して接続するものである。
【００１８】
なお、端末４には、パーソナルコンピュータなどのほかに、ネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ：Network Interface Card）やハブ（Ｈｕｂ）などの中継機も含まれる。また、本実施の形態では、子機３と端末４とが有線回線によって接続される構成について説明するが、この接続は有線回線に限定されず、無線回線によって接続を行うことも可能である。
【００１９】
図２は、図１に示す光無線通信システムにおいて、幹線に接続された親機と、端末に接続された子機との間での基本的な通信タイミングの実施の形態を示すタイミングチャートである。なお、図２には、端末４で発生したフレームＦ１を子機３から親機１に送信する場合（上り回線）、及び、幹線２から親機１に対して送られてきたフレームＦ２を子機３を経由して端末４に送信する場合（下り回線）のそれぞれについての基本的タイミングが示されている。
【００２０】
図２には、親機１、幹線２、子機３、端末４のそれぞれにおける処理が、左から右に流れる時間軸に従って示されている。まず、親機１が子機３に対して、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ＥＰを送信し、子機３は、親機１からの光回線空き報知信号ＥＰを光キャリアセンス（キャリアセンス）することで検出する（以上、図２の「▲１▼回線空き」で示す区間における処理）。
【００２１】
子機３は、端末４からタイミングＴ２で送られるフレームＦ１を受信した場合、タイミングＴ１で検出していた親機１からの光回線空き報知信号ＥＰのキャリアセンスが終了したら、親機１に対してタイミングＴ３で、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）を付加した信号を光送信する。また、子機３は、端末４からのフレームＦ１をＦＩＦＯ（First In First Out）などの有線受信一時記憶装置に一時的に格納し、必要時（タイミングＴ５）に送出できるようにする。
【００２２】
幹線２が使用可能な状態の場合には、子機３からの光回線送信申請信号ＲＱを受け取った親機１は、その子機３に対してタイミングＴ４で、光回線の使用の許可を示す光回線送信許可信号ＡＫに光プリアンブル（光Ｐ）を付加した信号を光送信し、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待機状態となる。
【００２３】
子機３は、光回線送信申請信号ＲＱを送信してから一定時間内に、親機１から光回線送信許可信号ＡＫを受け取った場合に、親機１に対してタイミングＴ６で、端末４から受け取ったフレームＦ１に光プリアンブル（光Ｐ）を付加した信号を光送信する。このとき、端末４からのフレームＦ１は、子機３によって、送信申請処理が終わるまで一時的にＦＩＦＯなどの有線受信一時記憶装置に格納されている。そして、子機３からフレームＦ１を受信した親機１は、タイミングＴ７で、このフレームＦ１を幹線２に送信する（以上、図２の「▲２▼子機→親機通信」で示す区間における処理）。
【００２４】
また、幹線２からタイミングＴ９でフレームＦ２を受信した親機１は、フレームＦ２の送信先に該当する子機３に対してタイミングＴ１０で、そのフレームＦ２に光プリアンブル（光Ｐ）を付加した信号を光送信する。そして、このフレームＦ２を受信した子機３は、タイミングＴ１１でフレームＦ２を端末４に送信する（以上、図２の「▲３▼親機→子機通信」で示す区間における処理）。
【００２５】
なお、ここでは説明を簡略化するために、親機１が幹線２にフレームＦ１を送信する場合（タイミングＴ７）、及び、子機３が端末４にフレームＦ２を送信する場合（タイミングＴ１１）において、親機１・幹線２間及び子機３・端末４間での信号の衝突がない場合について説明しているが、信号の衝突が生じた場合には、親機１及び子機３はそれぞれフレームＦ１又はフレームＦ２の再送処理を行うようにすることが好ましい。したがって、親機１・子機３共に、再送処理のための一時記憶装置を有しており、その再送能力（可能回数）は、一時記憶装置の容量に依存するものである。
【００２６】
また、子機３が端末４からフレームＦ１を受け取る一方、親機1に対する送信申請が認められない（送信不可能）場合などには、端末４に抑圧擬似信号を送出して、端末４からのフレームＦ１の送信を抑圧する（停止させる）。なお、これは、端末４からのフレームＦ１が大容量であって、子機３の有線受信一時記憶装置の記憶容量を超える場合であり、子機３が十分な有線受信一時記憶装置の記憶容量を備えている場合には、その有線受信一時記憶装置の記憶容量を超えない限り、端末４のフレームＦ１の送信を停止させる必要はない。
【００２７】
光無線通信システムでは、上述の基本手順で親機１・子機３間での通信が実現されているが、すでに記載したように、このような光無線通信システムでは、親機１からの光回線空き報知信号ＥＰの安定した検出が難しい。すなわち、図３に示すように、子機３が親機１に送信許可を求める場合、その光回線送信申請信号ＲＱが親機１の送信申請待機時間［T-rx］内に届かなければ意味がないが、親機１が送信する光回線空き報知信号ＥＰを子機３がキャリアセンスした場合には遅延時間が生じてしまうという問題がある。
【００２８】
親機１から実際に送信される光回線空き報知信号ＥＰの長さ［T-idle-tx］に比べて、子機３で検出されるキャリアセンスの長さ［T-cs］は、不確定におおよそ［T-cs-dly］の時間だけ長くなってしまうので、子機３が親機１に対して送信申請を行う（光回線送信申請信号ＲＱを送る）ことができる時間は［T-id-tx］に限定されてしまうことになる。
【００２９】
この場合、子機３は、キャリアセンスの長さ［T-cs］を監視することによって、親機１に対して光回線送信申請信号ＲＱを送信しても意味の無い（すなわち、親機１の送信申請待機時間［T-rx］に間に合わない）場合には、光回線空き報知信号ＥＰの検出結果（キャリアセンス信号）に対して送信申請を見送り、他の子機３の光回線送信申請信号ＲＱとの不用意な衝突を避けるようにする。
【００３０】
以下、図３を参照しながら、親機１が送信する光回線空き報知信号ＥＰ（ＩＤＬＥバースト）と、子機３がキャリアセンス検出する光回線空き報知信号ＥＰとの時間的関係を説明する。図３は、本発明に係る親機が光回線空き報知信号ＥＰを送信するタイミングと、子機が光回線空き報知信号ＥＰをキャリアセンス検出するタイミングとの時間的関係の実施の形態を示すタイミングチャートである。
【００３１】
なお、図３では、親機１の送信する光回線空き報知信号ＥＰの周期を［T-burst］、光回線空き報知信号ＥＰの長さを［T-idle-tx］、親機１が子機３からの光回線送信申請信号ＲＱを待機する送信申請待機時間を［T-rx］、親機１が受信した信号の確認処理を行い、次の発光の判断などの処理に要する時間を［T-proc］、子機３が親機１の光回線空き報知信号ＥＰを検出したキャリアセンスの長さを［T-cs］、親機１における光回線空き報知信号ＥＰの送出終了時から、子機３におけるキャリアセンスの終了までの遅延時間を［T-cs-dly］、子機３が親機１の送信申請待機時間［T-rx］内に光回線送信申請信号ＲＱを送信することができる送信申請可能時間を［T-id-tx］として示すことにする。
【００３２】
ここで考慮すべき時間は、子機３が親機１の送信申請待機時間［T-rx］内に光回線送信申請信号ＲＱを送ることが可能な送信申請可能時間［T-id-tx］である。この送信申請可能時間［T-id-tx］は、
［T-id-tx］＝［T-rx］−［T-cs-dly］
であり、子機３がこの送信申請可能時間［T-id-tx］を参照し、送信申請可能時間［T-id-tx］＞０である場合（図３の（I）及び（III）で示す区間の場合）には、この光回線空き報知信号ＥＰに対して、送信申請を行うようにする。一方、送信申請可能時間［T-id-tx］≦０である場合（図３の（II）で示す区間の場合）には、子機３は、この光回線空き報知信号ＥＰに対して、送信申請を見送るようにする。
【００３３】
次に、図１に示す光無線通信システムにおける親機１の具体的な構成について説明する。図４は、本発明の光無線通信装置（親機）の構成に係る実施の形態を示すブロック図である。図４に示す親機１は、有線回線送信手段５、有線回線出力信号切替手段６、有線回線抑圧擬似信号発生手段７、光回線フレーム受信手段８、光回線フレーム検出手段９、光回線送信申請信号検出手段１０、光回線受信手段（受光部）１１、光回線空き報知信号発生手段１２、制御手段１３、有線回線受信手段１４、有線回線フレーム検出手段１５、光回線送信タイミング遅延手段１６、光プリアンブル発生手段１７、光回線出力信号切替手段１８、光回線送信手段（発光部）１９、光回線送信許可信号発生手段３７を有している。
【００３４】
制御手段１３は、親機１の全体の動作を制御するとともに、幹線２との間の通信制御や、子機３との間の半二重光通信制御を行う手段である。また、光回線受信手段１１は、子機３との間で通信を行うために外部からの光を受光して、光信号を電気的デジタル信号に変換する手段である。光回線受信手段１１で受信された光信号は、電気的デジタル信号として、光回線フレーム受信手段８、光回線フレーム検出手段９、光回線送信申請信号検出手段１０のそれぞれに対して供給される。
【００３５】
光回線フレーム受信手段８は、光回線フレーム検出手段９のフレームの検出結果に基づいて、幹線２への送信タイミングまで幹線２に送信するフレーム（光回線受信手段１１から供給された信号）を確保し、制御手段１３の制御に従って、確保しているフレームを所定の送信タイミングで有線回線出力信号切替手段６に出力する手段である。
【００３６】
光回線フレーム検出手段９は、光回線受信手段１１より供給された信号からフレームを検出し、光回線フレーム受信手段８に対象となる受信フレームを指示する手段である。光回線送信申請信号検出手段１０は、光回線受信手段１１より供給された信号から、任意の子機３から送られた光回線送信申請信号ＲＱを検出して、その検出結果を制御手段１３に送信し、例えば、どの子機３から送信申請が行われたかを示すＩＤ情報などを示す申請情報を光回線送信許可信号発生手段３７に伝送する手段である。
【００３７】
光回線送信許可信号発生手段３７は、制御手段１３の指示に従い、光回線送信申請信号検出手段１０で検出された申請情報によって特定される子機３（光回線送信申請信号ＲＱを送ってきた子機３）に対して送信すべき光回線送信許可信号ＡＫを、光回線出力信号切替手段１８に送出する手段である。
【００３８】
有線回線抑圧擬似信号発生手段７は、制御手段１３の指示に従い、幹線２からの信号を抑圧する（幹線２からのフレームを停止させる）必要が生じた際に抑圧擬似信号を発生し、その抑圧擬似信号を有線回線出力信号切替手段６に送出する手段である。有線出力信号切替手段６は、光回線フレーム受信手段８からのフレーム及び有線回線抑圧擬似信号発生手段７からの抑圧擬似信号を受け、制御手段１３の指示に従って、各信号を随時適切に切り替えて有線回線送信手段５に送出する手段である。有線回線送信手段５は、有線回線出力信号切替手段６からの信号を幹線出力信号として幹線２に送信する手段である。
【００３９】
また、有線回線受信手段１４は、幹線２から信号を受信し、その受信信号を有線回線フレーム検出手段１５及び光回線送信タイミング遅延手段１６に送信する手段である。有線回線フレーム検出手段１５は、有線回線受信手段１４より供給された信号からフレームを検出し、制御手段１３にその検出結果を送出するとともに、光回線送信タイミング遅延手段１６に対して、フレームの検出結果を送出する手段である。
【００４０】
光回線送信タイミング遅延手段１６は、有線回線フレーム検出手段１５のフレームの検出結果に基づいて、有線回線受信手段１４より供給された信号から検出されるフレームをＦＩＦＯなどの一時記憶装置に待機させ、制御手段１３の指示による光回線送信タイミングに従って、待機させていたフレームを光回線出力信号切替手段１８に送出する手段である。
【００４１】
光プリアンブル発生手段１７は、制御手段１３の指示に従い、子機３がフレーム受信時に同期を取ることができるよう、子機３に光送信すべきフレームを送信する前に同期信号として送信されるプリアンブル信号（光プリアンブル：光Ｐ）を発生し、光回線出力信号切替手段１８に送出する手段である。光回線空き報知信号発生手段１２は、制御手段１３の指示に従って、光回線が空いている場合には、配下の子機３に光回線が空いている旨を通知する光回線空き報知信号ＥＰを発生し、光回線出力信号切替手段１８に送出する手段である。
【００４２】
光回線出力信号切替手段１８は、制御手段１３からの指示に随時従って、光回線送信許可信号発生手段３７からの光回線送信許可信号ＡＫ、光回線空き報知信号発生手段１２からの光回線空き報知信号ＥＰ、光プリアンブル発生手段１７からの光プリアンブル（光Ｐ）、光回線送信タイミング遅延手段１６からのフレームの各信号をそれぞれ切り替えて、光回線送信手段１９に送出する手段である。
【００４３】
光回線送信手段１９は、制御手段１３によって発光及び発光停止が制御可能であり、子機３との間で通信を行うために外部に広範囲に光を出力するものであって、光回線出力信号切替手段１８によって適切に切り替え出力される電気的デジタル信号を光信号に変換して、光送信する手段である。
【００４４】
次に、図１に示す光無線通信システムにおける子機３の具体的な構成について説明する。図５は、本発明の光無線通信装置（子機）の構成に係る実施の形態を示すブロック図である。図５に示す子機３は、光回線送信手段（発光部）２０、光回線出力信号切替手段２１、光プリアンブル発生手段２２、光回線送信申請信号発生手段２３、光回線送信タイミング遅延手段２４、有線回線フレーム検出手段２５、有線回線受信手段（端末側受信手段）２６、制御手段（送信申請可能時間判断手段、送信制御手段）２７、光回線受信手段（受光部）２８、光回線フレーム検出手段２９、光回線空き報知信号検出手段３０、光回線送信許可信号検出手段３１、有線回線送信タイミング遅延手段３２、有線回線抑圧擬似信号発生手段３３、有線回線出力信号切替手段３４、有線回線送信手段（端末側送信手段）３５、有線回線無信号時間計測手段３６、キャリアセンス手段３８を有している。
【００４５】
制御手段２７は、子機３の全体の動作を制御するとともに、端末４との間の通信制御や、親機１との間の半二重光通信制御を行う手段である。また、有線回線受信手段２６は、有線回線（端末４）から信号を受信し、その受信信号を光回線送信タイミング遅延手段２４、有線回線フレーム検出手段２５、有線回線無信号時間計測手段３６に送信する手段である。
【００４６】
有線回線無信号時間計測手段３６は、有線回線からの信号が無信号状態になっている時間（有線回線受信手段２６における端末４からの信号の受信が終了し、端末４からの信号が来ない状態の時間）を計測し、その計測結果を制御手段２７に送出する手段である。有線回線フレーム検出手段２５は、有線回線受信手段２６が端末４より受信した信号から光回線に送出すべきフレームを検出し、制御手段２７及び光回線送信タイミング遅延手段２４に、フレームの検出結果を送信する手段である。
【００４７】
光回線送信タイミング遅延手段２４は、有線回線フレーム検出手段２５のフレームの検出結果に基づいて、有線回線受信手段２６が端末４より受信した信号から検出されたフレームをＦＩＦＯなどの一時記憶装置に待機させ、制御手段２７の指示による光回線送信タイミングに従って、待機させていたフレームを光回線出力信号切替手段２１に送出する手段である。
【００４８】
光回線送信申請信号発生手段２３は、制御手段２７の指示に従い、端末４からフレームが送信されてきて、そのフレームを親機１に送信する際、親機１から光回線への送信許可を受ける必要がある場合に光回線送信申請信号ＲＱを発生し、その光回線送信申請信号ＲＱを光回線出力信号切替手段２１に送出する手段である。
【００４９】
光プリアンブル発生手段２２は、制御手段２７の指示に従い、親機１がフレーム受信時に同期を取ることができるよう、親機１に光送信すべきフレームを送信する前に同期信号として送信されるプリアンブル信号（光プリアンブル：光Ｐ）を発生し、光回線出力信号切替手段２１に送出する手段である。
【００５０】
光回線出力信号切替手段２１は、制御手段２７からの指示に随時従って、光回線送信タイミング遅延手段２４からのフレーム、光回線送信申請信号発生手段２３からの光回線送信申請信号ＲＱ、光プリアンブル生成手段２２からの光プリアンブル（光Ｐ）の各信号をそれぞれ切り替えて、光回線送信手段２０に送出する手段である。
【００５１】
光回線送信手段２０は、制御手段２７によって発光及び発光停止が制御可能であり、子機３との間で通信を行うために外部の狭い範囲（親機１に指向）に光を出力するものであって、光回線出力信号切替手段２１によって適切に切り替え出力される電気的デジタル信号を光信号に変換して、光送信する手段である。
【００５２】
また、光回線受信手段２８は、親機１との間で通信を行うために外部からの光を受光して、光信号を電気的デジタル信号に変換する手段である。光回線受信手段２８で受信された光信号は、電気的デジタル信号として、キャリアセンス手段３８、光回線空き報知信号検出手段３０、光回線送信許可信号検出手段３１、光回線フレーム検出手段２９、有線回線送信タイミング遅延手段３２のそれぞれに対して供給される。
【００５３】
キャリアセンス手段３８は、光回線受信手段２８より供給された信号から、親機１からの送信キャリアを検出し、検出された送信キャリアを光回線空き報知信号検出手段３０に送出する手段である。光回線空き報知信号検出手段３０は、キャリアセンス手段３８で検出された送信キャリアから、光回線空き報知信号ＥＰの検出及び選別を行い、その検出結果を制御手段２７に送出する手段である。
【００５４】
光回線送信許可信号検出手段３１は、光回線受信手段２８より供給された信号から、親機１が子機３に対して光回線へのフレームの送信を許可する光回線送信許可信号ＡＫを検出し、その検出結果を制御手段２７に送出する手段である。光回線フレーム検出手段２９は、光回線受信手段２８より供給された信号から、親機３が送信したフレームを検出し、制御手段２７に検出結果を送信するとともに、有線回線送信タイミング遅延手段３２に対して、検出されたフレーム及びフレームの一時的な待機（一時的な格納）の指示を送出する手段である。
【００５５】
有線回線送信タイミング遅延手段３２は、光回線フレーム検出手段２９のフレームの検出結果に基づいて、光回線受信手段２８より供給された信号から検出されたフレームをＦＩＦＯなどの一時記憶装置に待機させ、制御手段２７による端末４への送信タイミング指示に従って、待機させていたフレームを有線回線出力信号切替手段３４に送出する手段である。
【００５６】
有線回線抑圧擬似信号発生手段３３は、制御手段２７の指示に従い、有線回線によって接続された端末４から送信されてくる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、その抑圧擬似信号を有線出力信号切替手段３４に送出する手段である。
【００５７】
有線回線出力信号切替手段３４は、有線回線送信タイミング遅延手段３２からのフレーム及び有線回線抑圧擬似信号発生手段３３からの抑圧擬似信号を受け、制御手段２７の適切な指示に随時従って、これらのフレーム及び抑圧擬似信号を随時適切に切り替えて有線回線送信手段３５に送出する手段である。有線回線送信手段３５は、有線回線出力信号切替手段３４からの信号を端末４が接続する有線回線に送信する手段である。
【００５８】
次に、図６〜図９を参照しながら、図４に示す親機１と図５に示す子機３とを構成要素とする光無線通信システムにおいて、図２に示すタイミングチャートの通信手順を実現する場合の処理について説明する。
【００５９】
まず、図６を参照しながら、親機１が幹線２を介して送られてきたフレームを受信し、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（主に、親機１の制御手段１３における処理）について説明する。図６は、本発明に係る幹線を介して送られてきたフレームを親機が受信し、このフレームを配下の子機に送信するまでの親機における処理の流れを示すフローチャートである。
【００６０】
まず、親機１の制御手段１３は、子機３との間で光通信が行われているか否か（光回線が使われているか否か）を監視し、光回線が使われていないときに、ステップＳ１において、配下の子機３に向けて、光回線空き報知信号ＥＰの送信を開始する。次に、ステップＳ２において、幹線２からのフレーム（信号）が送られてくるか否かを監視し、幹線２から送られてくるフレームが存在しない場合には、幹線２からのフレーム待ち状態となり、一方、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に移る。
【００６１】
ステップＳ３において、親機１は光回線の状態をチェックし、光回線に空きが存在し、幹線２から受け取ったフレームを光回線に出力することが可能か否かを判断する。光回線が子機３との通信などによって利用されており、光回線に空きが存在しないと判断された場合には、ステップＳ８において、親機１は、幹線２からのフレーム送信を停止させるため、幹線２に抑圧擬似信号を送出し、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する。そして、幹線２からのフレーム送信の停止を確認できた場合には、ステップＳ１０において、抑圧擬似信号を停止して、再び、ステップＳ２で幹線２からフレームを受信するまで、待機状態となる。
【００６２】
一方、ステップＳ３で光回線に空きが存在すると判断された場合には、ステップＳ４において、所定の光回線送信タイミングまで、幹線２からのフレームをＦＩＦＯなどの一時記憶装置に待機（すなわち、フレーム送信を光回線送信タイミングまで遅延）させる。そして、ステップＳ５において、子機３に送信していた光回線空き報知信号ＥＰを停止し、ステップＳ６において、フレーム送信を行う前に、子機３がフレーム受信時に同期を取るための光プリアンブル（同期信号）を送信し、これに続いて、ステップＳ７において、ステップＳ５で一時的に待機させていたフレーム（遅延フレーム）を子機３に送信する。
【００６３】
フレームの送信が終了した場合には、新たに、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状態となった場合には、ステップＳ４５において、配下の子機３に向けて、光回線が空いたことを通知する光回線空き報知信号ＥＰの送信を開始して、再び、ステップＳ２で幹線２からフレームが受信するまで待機状態となる。
【００６４】
次に、図７を参照しながら、親機１が、配下の子機３から受信した光送信申請を許可し、光送信を許可した子機３からフレームを受信し、このフレームを幹線２に送信するまでの親機１における処理（主に、親機１の制御手段１３における処理）について説明する。図７は、本発明に係る親機が配下の子機から受信した光送信申請を許可し、光送信を許可した子機からフレームを受信し、このフレームを幹線に送信するまでの親機における処理の流れを示すフローチャートである。
【００６５】
まず、親機１の制御手段１３は、ステップＳ１１において、子機３からの光回線送信申請信号ＲＱが検出されるか否かを監視し、子機３からの光回線送信申請信号ＲＱが検出された場合には、ステップＳ１２において、光回線空き報知信号ＥＰの送信を停止し、ステップＳ１３において、光回線に対して、同期信号である光プリアンブルと、子機３から受け取った光回線送信申請信号ＲＱ内の子機３の申請情報（子機３のＩＤなど）を組み込んだ光回線送信許可信号ＡＫとを送信する。
【００６６】
ステップＳ１３で光回線送信許可信号ＡＫを送信したら、ステップＳ１４において、親機１は、子機３からフレーム（信号）が送信されてくるか否かを監視し、子機３からフレームが送信されてきた場合には、ステップＳ１５において、幹線２への送出タイミングを調整しながら、この受信フレームを幹線２に送信する。
【００６７】
一方、子機３からフレームが送信されてこない場合には、所定の時間だけ子機３からのフレーム待ち状態となり、ステップＳ１６において、フレーム待ち状態の待機時間が、所定の時間を超えたか否かを判断する。そして、所定の時間内に子機３からフレームが送信されてこなかった場合にはタイムアウトとなり、ステップＳ１７において、幹線２からフレーム（信号）が送られてくるか否かを監視する。
【００６８】
幹線２からフレームが送られてこない場合には、ステップＳ１８において、再び、光回線を配下の子機３に開放するため、光回線空き報知信号ＥＰの送信を開始し、一方、幹線２からフレームが送られてきた場合には、ステップＳ１９において、受信したフレームに同期信号の光プリアンブルを付加して光回線に送信する。なお、ステップＳ１７以降における幹線２からのフレームの送信の処理は、先に説明した図５のフローチャートに示す処理に従って動作する。
【００６９】
次に、図８を参照しながら、子機３が、親機１から送られてきたフレームを受信し、このフレームを有線回線で接続された端末４に送信するまでの子機３における処理（主に、子機３の制御手段２７における処理）について説明する。図８は、本発明に係る子機が親機から送られてきたフレームを受信し、このフレームを有線回線で接続された端末に送信するまでの子機における処理の流れを示すフローチャートである。
【００７０】
まず、子機３の制御手段２７は、ステップＳ２０において、光回線から（すなわち、親機１から）フレームが送られてくるか否かを監視し、親機１からフレームが送られてこない場合には、親機１からのフレーム待ち状態となる。一方、親機１からフレームを受信した場合には、ステップＳ２１において、所定の有線回線送信タイミングまで、親機１からのフレームをＦＩＦＯなどの一時記憶装置に待機（すなわち、フレーム送信を有線回線送信タイミングまで遅延）させる。
【００７１】
そして、ステップＳ２２において、有線回線に端末４からのフレームが送られてきているか否かの確認を行う。有線回線に端末４からのフレームが送られてきている（存在する）場合には、ステップＳ２５において、端末４からのフレーム送信を抑圧する（停止させる）ために、抑圧擬似信号を有線回線（端末４）に送信する。なお、このステップＳ２５におけるフレーム送信の抑圧は、端末４からのフレーム送信が停止するまで行われる。そして、端末４からのフレーム送信が停止し、有線回線に空きが生じた場合には、ステップＳ２３において、抑圧擬似信号の送信を停止し、ステップＳ２４において、ステップＳ２１で一時的に待機させていたフレーム（遅延フレーム）を有線回線（端末４）に送信する。
【００７２】
次に、図９を参照しながら、子機３が、端末４から送られてきたフレームを、光回線を通して親機１に送信するまでの子機３における処理（主に、子機３の制御手段２７における処理）について説明する。図９は、本発明に係る子機が端末から送られてきたフレームを、光回線を通して親機に送信するまでの子機における処理の流れを示すフローチャートである。
【００７３】
まず、子機３の制御手段２７は、ステップＳ２６において、端末４から（すなわち、有線回線から）フレームが送られてくるか否かを監視し、端末４からフレームが送られてこない場合には、端末４からのフレーム待ち状態となる。一方、端末４からフレームを受信した場合には、ステップＳ２７において、所定の光回線送信タイミングまで、端末４からのフレームをＦＩＦＯなどの一時記憶装置に待機（すなわち、フレーム送信を光回線送信タイミングまで遅延）させる。
【００７４】
そして、ステップＳ２８において、親機１からの光回線空き報知信号ＥＰが検出されるか否かを監視し、親機１からの光回線空き報知信号ＥＰが検出された場合には、ステップＳ２９において、親機１に対して、同期信号である光プリアンブルと親機１に送信許可を求める光回線送信申請信号ＲＱとを送信する。
【００７５】
ステップＳ２９で光回線送信申請信号ＲＱを送信したら、ステップＳ３０において、子機３は、親機１から送信の許可を示す光回線送信許可信号ＡＫが送信されてくるか否かを監視し、親機１から光回線送信許可信号ＡＫが送信されてきた場合には、ステップＳ３１において、光プリアンブル（同期信号）を送信し、これに続いて、ステップＳ３２において、ステップＳ２７で一時的に待機させていたフレーム（遅延フレーム）を親機１に送信する。
【００７６】
また、さらに、ステップＳ３３において、端末４から、親機１に送信するためのフレームが送られてきている（存在する）場合には、ステップＳ３４において、所定の光回線送信タイミングまで、端末４からのフレームをＦＩＦＯなどの一時記憶装置に待機（すなわち、フレーム送信を光回線送信タイミングまで遅延）させる。
【００７７】
そして、ステップＳ４２において、ステップＳ３２でのフレームの送信が終了した時刻から所定の時間内であるならば（すなわち、前回送信したフレームとの間隔が所定の間隔より狭いならば）、光回線に空きが有るか否かの確認を行わず、ステップＳ３１に戻って、前フレームに続いて光プリアンブル及びそのフレームの送信を行うようにする。また、ステップＳ３２でのフレームの送信が終了した時刻から所定の時間以上経過している場合には、再び、ステップＳ２６に戻って、光回線に空きが有るか否かの確認を行う。
【００７８】
また、ステップＳ２８での親機１からの光回線空き報知信号ＥＰが検出されるか否かの監視、及び、ステップＳ３０での親機１から送信の許可を示す光回線送信許可信号ＡＫが送信されてくるか否かの監視では、それぞれ、ステップＳ３５及びステップＳ３６において、信号を受信するまでの待機時間が、所定の時間を超えたか否かを判断する。そして、ステップＳ３５又はステップＳ３６で所定の時間を経過してタイムアウトとなった場合には、ステップＳ３７に進む。
【００７９】
ステップＳ３７において、子機３は、端末４からのフレーム送信を抑圧する（停止させる）ために、抑圧擬似信号を有線回線（端末４）に送信する。そして、ステップＳ３８において、端末４からのフレーム送信の停止が確認でき、有線回線に空きが生じた場合には、ステップＳ３９において、抑圧擬似信号の送信を停止し、再び、ステップＳ２６の初期状態に戻る。
【００８０】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、幹線ネットワークと端末間の通信を実現するため、幹線ネットワークに接続する幹線側の光無線通信装置と半二重光通信を行う端末側の光無線通信装置において、幹線側の光無線通信装置から受信した信号から、キャリアセンス手段が、通信回線に空きが有ることを示す光回線空き報知信号ＥＰを検出し、制御手段（送信申請可能時間判断手段）が、幹線側の光無線通信装置が光回線空き報知信号ＥＰを送信した送信タイミングから、所定時間以上経過しているか否かを判断し、所定時間以上経過していると判断された場合には、端末からのフレームを幹線側の光無線通信手段に送信することを通知する光回線送信申請信号ＲＱの送信を行わないようにするので、１：Ｎの光無線通信システムにおいて、複数台の端末側の光無線通信装置間での光回線送信申請信号の衝突を防ぎ、効率の良い通信を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光無線通信装置を含む光無線通信システムに係る実施の形態を示す模式図である。
【図２】図１に示す光無線通信システムにおいて、幹線に接続された親機と、端末に接続された子機との間での基本的な通信タイミングの実施の形態を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明に係る親機が光回線空き報知信号ＥＰを送信するタイミングと、子機が光回線空き報知信号ＥＰをキャリアセンス検出するタイミングとの時間的関係の実施の形態を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の光無線通信装置（親機）の構成に係る実施の形態を示すブロック図である。
【図５】本発明の光無線通信装置（子機）の構成に係る実施の形態を示すブロック図である。
【図６】本発明に係る幹線を介して送られてきたフレームを親機が受信し、このフレームを配下の子機に送信するまでの親機における処理の流れの実施の形態を示すフローチャートである。
【図７】本発明に係る親機が配下の子機から受信した光送信申請を許可し、光送信を許可した子機からフレームを受信し、このフレームを幹線に送信するまでの親機における処理の流れの実施の形態を示すフローチャートである。
【図８】本発明に係る子機が親機から送られてきたフレームを受信し、このフレームを有線回線で接続された端末に送信するまでの子機における処理の流れの実施の形態を示すフローチャートである。
【図９】本発明に係る子機が端末から送られてきたフレームを、光回線を通して親機に送信するまでの子機における処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  光無線通信装置（親機）
２  幹線（ネットワーク幹線）
３、３ａ、３ｂ、３ｃ  光無線通信装置（子機）
４、４ａ、４ｂ、４ｃ  端末
５、３５  有線回線送信手段
６、３４  有線回線出力信号切替手段
７、３３  有線回線抑圧擬似信号発生手段
８  光回線フレーム受信手段
９、２９  光回線フレーム検出手段
１０  光回線送信申請信号検出手段
１１、２８  光回線受信手段（受光部）
１２  光回線空き報知信号発生手段
１３  制御手段
１４  有線回線受信手段
１５、２５  有線回線フレーム検出手段
１６、２４  光回線送信タイミング遅延手段
１７、２２  光プリアンブル発生手段
１８、２１  光回線出力信号切替手段
１９、２０  光回線送信手段（発光部）
２３  光回線送信申請信号発生手段
２６  有線回線受信手段（端末側受信手段）
２７  制御手段（送信申請可能時間判断手段、送信制御手段）
３０  光回線空き報知信号検出手段
３１  光回線送信許可信号検出手段
３２  有線回線送信タイミング遅延手段
３５  有線回線送信手段（端末側送信手段）
３６  有線回線無信号時間計測手段
３７  光回線送信許可信号発生手段
３８  キャリアセンス手段
【図１】
0003835311.tif 000002
【図２】
0003835311.tif 000003
【図３】
0003835311.tif 000004
【図４】
0003835311.tif 000005
【図５】
0003835311.tif 000006
【図６】
0003835311.tif 000007
【図７】
0003835311.tif 000008
【図８】
0003835311.tif 000009
【図９】
0003835311.tif 000010