(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光無線通信親機と複数の光無線通信子機との間で半二重光通信により光信号の送受信を行う光無線通信システムにおいて、
前記光無線通信親機は、
光回線の使用可能な状態を前記複数の光無線通信子機に通知するために、イーサネット（登録商標）規格に対応するパケット長よりも短いパケットのアイドル信号と無信号との繰り返しからなる光回線空き信号と、前記複数の光無線通信子機のうちで一の光無線通信子機から送信された光回線使用要求信号を検出した後に当該一の光無線通信子機に対して前記光回線の使用許可を通知し、且つ、前記一の光無線通信子機以外の光無線通信子機に対して前記光回線の使用状態を通知するために、前記イーサネット（登録商標）規格に対応するパケット長よりも短いパケットからなり且つ当該一の光無線通信子機の識別情報を含む光回線使用許可信号と、データパケットとを所定のタイミングで前記複数の光無線通信子機に向けて送信する光送信手段と、
各光無線通信子機から送信された各信号と、各データパケットとを所定のタイミングで受信する光受信手段とを備え、
前記各光無線通信子機は、
前記光無線通信親機から送信された前記光回線空き信号を検出したときに、当該光無線通信子機の識別情報を含む前記パケット長よりも短いパケットからなる前記光回線使用要求信号と、前記光無線通信親機から送信された前記光回線使用許可信号を検出したときに、前記光回線の使用許可又は使用状態を判定して、判定結果が使用状態であった場合に、前記光無線通信親機に対して所定の期間だけ通信をさせないためのダミー信号と、データパケットとを所定のタイミングで前記光無線通信親機に向けて送信する光送信手段と、
前記光無線通信親機から送信された各信号と、データパケットとを所定のタイミングで受信する光受信手段とを備え、
前記光回線空き信号中のアイドル信号の送信期間と、前記光回線空き信号中の無信号の送信期間と、前記光回線使用要求信号の送信期間と、前記光回線使用許可信号の送信期間と、前記ダミー信号の送信期間との総和が、前記イーサネット（登録商標）規格における衝突検出時間に対応するパケット長の期間よりも短いことを特徴とする光無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光無線により信号を広範囲に伝送する拡散型の光無線通信親機と、その拡散型の光無線通信親機との間で光無線により情報を送受信する狭指向角型の光無線通信子機とからなる光無線通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複数のパーソナルコンピュータ等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、それら情報処理機器は、例えば同軸ケーブルや光ケーブル等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、機械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点がある。
【０００３】
また、近年は、ラップトップ型、ブック型、パームトップ型等のパーソナルコンピュータや電子手帳等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、有線により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場合は、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と、当該コネクタ等の接続部の機械的破損が発生する虞もある。
【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、伝送路の全部また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。
【０００５】
ここで、当該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とがある。これら電波、光の何れの伝送媒体を使用しても高速データ伝送を実現可能であるが、電波の場合は法的な規制があるため、法的規制のない光を伝送媒体とした無線伝送が有利である。
【０００６】
また、有線ＬＡＮで最も普及率の高いイーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（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。
【０００７】
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を除去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、且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、例えば相手方の装置近傍に位置する物体により、自己が送出した送信信号光が反射等されて受信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点がある。このため、当該公報記載の技術では、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整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。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、図１１に示すような光無線通信システムを考えてみる。
【０００９】
図１１に示す光無線通信システムは、端末（例えばパーソナルコンピュータ等からなる端末）１０６に、ネットワークインターフェースカード（Network Interface Card：ＮＩＣ）の機能を備えたＰＣカード（以下、ＮＩＣ１１４とする）及びケーブル１０９を介して光無線通信装置１０８が接続され、また、当該光無線通信システムを構成する他方の光無線通信装置１０１は例えば天井１１２に取り付けられ、図示しないイーサネット等のネットワーク幹線と接続されているとする。
【００１０】
天井１１２に取り付けられている光無線通信装置１０１は、広範囲に光を出力可能となされ、また広範囲から光を受光可能となされた拡散型光無線通信装置であり、当該光無線通信システムにおける光回線の使用を管理する親機として設けられている。一方、例えば机１２２の上等に置かれた端末１０６に、ＮＩＣ１１４を介して接続されている光無線通信装置１０８は、狭角度で信号光を受光し且つ狭角度のビーム光を出力可能となされた狭指向角光無線通信装置であり、親機（光無線通信装置１０１）に対応する子機として動作するものである。
【００１１】
ところで、近年は伝送速度の高速化が望まれており、したがって上述のような光無線通信システムにおいても、伝送速度の更なる高速化が要求されている。
【００１２】
ここで、伝送速度が例えば１００Ｍｂｐｓとなる光無線通信を考えてみる。
【００１３】
１００Ｍｂｐｓの伝送速度にて光無線通信を行う場合、変調の基本周波数の１波長は、３０００００Ｋｍ／１２５ＭＨｚ＝２．４ｍになる。
【００１４】
したがって、例えば図１１の図中Ｒ２に示すように、親機としての光無線通信装置１０１の送受信部１０２に設けられている図示しない発光部からの送信信号光が、例えば１．２ｍ先の机１２２等で反射して同じく送受信部１０２に設けられている図示しない受光部に戻ってきたとすると、この受光部に到達した当該反射による戻り光は、発光部が送出した送信信号光に対して１波長分のズレを生じたものとなる。このことを言い換えると、発光部と反射物体との間の距離（同じく反射物体と受光部との間の距離）が何れであるかにより、当該反射による戻り光の位相が元信号（送信信号光）に対してどの様な位相になるのか予想がつかないことを意味している。
【００１５】
また、例えば図１１の図中Ｒ１とＲ２の戻り光が並存した場合において、ＴＳ経路の信号のみを検出しようとすると、全ての受信光から自分の信号を（０．５×２）／２．４波長遅らせたもの（Ｒ１反射光除去）と、自分の信号を（１．５×２）／２．４波長遅らせたもの（Ｒ２反射光除去）とを、それぞれ適当な大きさで減算しなければならない。しかし、現実には、複数の反射光の位相を全て判別して除去することは非常に困難である。
【００１６】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、光無線通信方式において、反射戻り光打ち消し回路などの構成を必要とせず、伝送速度の高速化を実現可能で、且つ、イーサネット等との接続も可能な光無線通信システムの提供を目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明に係る光無線通信装置は、光無線通信親機と複数の光無線通信子機との間で半二重光通信により光信号の送受信を行う光無線通信システムにおいて、
前記光無線通信親機は、
光回線の使用可能な状態を前記複数の光無線通信子機に通知するために、イーサネット（登録商標）規格に対応するパケット長よりも短いパケットのアイドル信号と無信号との繰り返しからなる光回線空き信号と、前記複数の光無線通信子機のうちで一の光無線通信子機から送信された光回線使用要求信号を検出した後に当該一の光無線通信子機に対して前記光回線の使用許可を通知し、且つ、前記一の光無線通信子機以外の光無線通信子機に対して前記光回線の使用状態を通知するために、前記イーサネット（登録商標）規格に対応するパケット長よりも短いパケットからなり且つ当該一の光無線通信子機の識別情報を含む光回線使用許可信号と、データパケットとを所定のタイミングで前記複数の光無線通信子機に向けて送信する光送信手段と、
各光無線通信子機から送信された各信号と、各データパケットとを所定のタイミングで受信する光受信手段とを備え、
前記各光無線通信子機は、
前記光無線通信親機から送信された前記光回線空き信号を検出したときに、当該光無線通信子機の識別情報を含む前記パケット長よりも短いパケットからなる前記光回線使用要求信号と、前記光無線通信親機から送信された前記光回線使用許可信号を検出したときに、前記光回線の使用許可又は使用状態を判定して、判定結果が使用状態であった場合に、前記光無線通信親機に対して所定の期間だけ通信をさせないためのダミー信号と、データパケットとを所定のタイミングで前記光無線通信親機に向けて送信する光送信手段と、
前記光無線通信親機から送信された各信号と、データパケットとを所定のタイミングで受信する光受信手段とを備え、
前記光回線空き信号中のアイドル信号の送信期間と、前記光回線空き信号中の無信号の送信期間と、前記光回線使用要求信号の送信期間と、前記光回線使用許可信号の送信期間と、前記ダミー信号の送信期間との総和が、前記イーサネット（登録商標）規格における衝突検出時間に対応するパケット長の期間よりも短いことを特徴とするものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
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。
【００２２】
図１には、本発明の一実施の形態としての光無線通信装置からなる光無線通信システムの主要部の概略構成を示す。
【００２３】
本実施の形態の光無線通信システムは、パケット（フレーム）送信によってデータを送受信する例えばイーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））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、図１に示すように、イーサネット（登録商標）規格に対応したネットワーク幹線４と端末６（図１の例ではノート型のパーソナルコンピュータからなる端末６ａ，６ｂ，６ｃ）との間を、光無線通信親機（以下、親機１（１ａ，１ｂ）と呼ぶ）及び光無線通信子機（以下、子機８（８ａ，８ｂ，８ｃ）と呼ぶ）による半二重光通信を使用して接続可能となされたものである。
【００２４】
親機１ａ，１ｂは、広範囲に光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂを出力可能となされ、また広範囲から光を受光可能となされた拡散型光無線通信装置である。一方、子機８ａ，８ｂ，８ｃは、狭角度で信号光を受光し且つ狭角度のビーム光Ｌ８ａ，Ｌ８ｂ，Ｌ８ｃを出力可能となされた狭指向角光無線通信装置である。これら親機１と子機８の詳細な構成については後述する。
【００２５】
なお、図１の例において、子機８ａは、ネットワークインターフェースカード（Network Interface Card：ＮＩＣ、以下単にＮＩＣとする）１４ａに直接取り付けられており、当該ＮＩＣ１４ａが端末６ａのＰＣカードスロットに挿入されることで、子機８ａと端末６ａが接続されている。また、子機８ｂ，８ｃは、所定のケーブルを介してＮＩＣ１４ｂ，１４ｃと接続され、当該ＮＩＣ１４ｂ，１４ｃが端末６ｂ，６ｃのＰＣカードスロットに挿入されることで、子機８ｂ，８ｃと端末６ｂ，６ｃが接続されている。また、親機１ａ，１ｂは共に、例えば天井１２に取り付けられ、さらにハブ３を介してネットワーク幹線４に接続されているとする。
【００２６】
図２には、本実施の形態の光無線通信システムにおいて、半二重光通信により、例えば子機８から親機１に対してデータパケット（図中のフレームデータ）を送信する際の信号送受信タイミングイメージの一例を示す。
【００２７】
この図２において、端末６が発生したフレームデータＦ１を子機８から親機１に送信する場合、先ず、図中Ｔ１として、親機１は、光回線の空きを示す光回線空き信号ＳＰを光送信する。子機８は、この光回線空き信号ＳＰを検出（受光）し、且つ自分が光回線を使用したい場合、光回線の使用を要求する光回線使用要求信号ＲＥを生成し、図中Ｔ２に示すように、親機１が無信号状態のとき、その光回線使用要求信号ＲＥに光プリアンブル信号Ｐを付加して光送信する。
【００２８】
この光回線使用要求信号ＲＥを受け取った親機１は、光回線の使用が可能であるとき、その光回線使用要求信号ＲＥを送信してきた子機８に対して、図中Ｔ３のように、光回線の使用を許可する光回線使用許可信号ＰＭに光プリアンブル信号Ｐを付加して光送信する。なお、光回線使用許可信号ＰＭは、その光回線の使用が許可された子機以外の子機に対して、光回線の使用状態を知らせるための信号でもある。
【００２９】
親機１から光回線使用許可信号ＰＭを受け取った子機８は、端末６からＮＩＣ１４を介して受信したフレームデータＦ１を図中Ｔ４のように内部の発光部に有線送信し、さらに、当該発光部から親機１に対して、図中Ｔ５のように光プリアンブル信号Ｐを付加して光送信する。
【００３０】
親機１は、子機８から送られてきたフレームデータＦ１を、図中Ｔ６のようにネットワーク幹線４に有線送信する。次のフレームデータＦ２の場合の動作もフレームデータＦ１の場合と同様である。
【００３１】
なお、本実施の形態の光無線通信システムにおいて、例えば端末６ａから端末６ｂ（すなわち子機８ａから子機８ｂ）にフレームデータ（データパケット）を送信するような場合には、先ず、送信側の端末６ａから子機８ａを介して親機１ａに対してフレームデータを送信し、親機１ａは、当該フレームデータを内蔵メモリ等に一旦保存するようにし、そして、送信側の端末６ａ（子機８ａ）からのフレームデータを全て受信し終わった後、当該メモリに保存したフレームデータを読み出して受信側の端末６ｂの子機８ｂへ光送信する。
【００３２】
このように、本実施の形態の光無線通信システムにおいては、複数の子機８のうち、親機１側が認証（光回線の使用を許可）した子機８との間でのみ、当該親機１と子機８との間の光無線通信が行われ、また、一方から他方への光送信を相手方が無信号状態のときに行う、半二重通信方式を採用している。すなわち、本実施の形態では、１対複数の装置間の通信において半二重光通信方式を採用することで、光拡散通信における反射光の影響を回避し、全二重通信方式のような光反射による受信信号品質の低下を防止している（通信品質を向上させている）。
【００３３】
また、本実施の形態において、親機１による子機８に対する光回線使用の認証（光回線の使用許可）の際には、先ず子機８側が光回線使用要求信号ＲＥに例えば子機ナンバーのような固有の識別情報（子機ＩＤ）を含めて送出し、一方、親機１側は、先の光回線使用要求信号ＲＥに含まれていた子機ＩＤを光回線使用許可信号ＰＭを用いて送り返すようになされ、これにより当該子機ＩＤの返送を受けた子機８のみが光回線を使用可能となっている。
【００３４】
ここで、本実施の形態によれば、親機１による子機８に対する光回線使用の認証の際に用いられる光回線空き信号ＳＰや光回線使用要求信号ＲＥ、光回線使用許可信号ＰＭは、イーサネット規格に対応したフレームデータを送受信するためのデータパケット長よりも、短いパケット長（時間的に短時間のパケット）となされている。これは、短いパケットであれば例えば複数の子機８からの光回線使用要求信号ＲＥが衝突したとしても、ネットワーク幹線系のＬＡＮで規定されている衝突管理時間内（この例の場合はイーサネット規定の衝突管理時間内）に、その衝突を確認することが出来るからである。
【００３５】
以下、本実施の形態において、上述したような親機１と子機８間での光無線通信方式として採用した半二重通信と、親機１による子機８に対する光回線使用の認証の際に用いられる短いパケットについて説明する。
【００３６】
一般に、光拡散通信路を用いたシステムにおいて、伝送信号品質を向上させるための最良の方法は、半二重光通信を行う事であると考えられるが、当該半二重通信は交互通信であるため１対１の信号系での実現例は多いが、図１のように１つの親機に対して複数の子機が存在するような１対複数の装置間における通信方式としてはあまり実現された例は見られない。
【００３７】
例えばＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers：米国電気電子技術者協会）８０２．３で規定されたイーサネットのような信号系では、線路の観測を全二重で行い、通信自体は半二重で行うことが想定されている。すなわち当該イーサネットの信号系によれば、回線上での衝突状態だけは各通信装置側で検出可能となされており、各通信装置では、回線上の衝突状態を観察しつつ、自分の送出した信号が衝突していないことを確認しながら信号を送出するようにし、また、衝突時には適切な時間経過後に信号を再送出するように決められている。つまり、当該イーサネットの信号系の場合、線路上或いは各通信装置自体は全二重通信動作に対応可能となっているが、通信媒体が複数の通信装置にて共有されているために回線上で衝突が発生する虞があり、この回線上での衝突を回避するために、信号の送受信の際には半二重通信を行うようにしているに過ぎない。
【００３８】
一方、光拡散通信系の場合、当該光拡散通信を行う親機側では、光回線上での衝突検出が出来ない。しかしながら、この光拡散通信系をイーサネットに接続するためには、イーサネット規格で定められた衝突検出時間内に、光回線上での衝突検出を行わなければならない。
【００３９】
そこで、本発明実施の形態では、以下のようなことを行うことにより、光回線上での衝突検出を可能としている。
【００４０】
先ず、親機１は、光回線の空き状態を示す２値バースト信号からなるアイドル信号を図２に示した光回線空き信号ＳＰとして発生し、当該アイドル信号を一定ビット数分に相当する時間（以下、Ｎビットの伝送に要する時間をＮビット時間と呼ぶことにする）だけ送出した後、無信号状態となって子機８側からの光回線使用要求信号ＲＥを所定の時間待ち、当該所定の待ち時間内に子機８から光回線使用要求信号ＲＥが送信されてこない場合には、その所定の待ち時間経過後に、再び光回線空き状態を示すアイドル信号（光回線空き信号ＳＰ）を送出するような動作を繰り返す。
【００４１】
これに対して、子機８側では、端末６（なお、図１の例では実際にはＮＩＣ１４を介して信号の送受がなされるため、適宜ＮＩＣ１４とする）からの信号を光回線上に送出したい場合に、親機１側の前記光回線の空き状態を示すアイドル信号（光回線空き信号ＳＰ）によって光回線が空き状態で有るか否か判断し、光回線が空き状態であれば、親機１が無信号状態の時に当該光回線の使用を要求するためのパケット（光回線使用要求信号ＲＥ）を親機１側へ送出し、一方、例えば親機１側から信号受信中となっていて光回線が使用中であれば、当該親機１からの信号をそのままＮＩＣ１４側（端末６側）に送出し、また例えば、親機１側が無信号状態となってはいるが別の子機との間で光回線が使用されている時には、ダミー信号（擬似パケット）を発生してＮＩＣ側に送信することによりＮＩＣ１４側から信号が送信されてくるのを防ぐようにする。
【００４２】
また、親機１側からネットワーク幹線４の信号を光回線上に送出したい場合、当該親機１では、子機８側から信号が送られてきていないとき、又は、子機８側から光回線使用要求信号ＲＥが送信されてきていないときに、ネットワーク幹線４側から送られてきた信号をそのまま光拡散空間にデータパケット（フレームデータ）として送出する。なおこの場合、当該データパケットの送信が終了するまで、光回線の状態が観察されることは無くなる。
【００４３】
ここで、本実施の形態において、上述したようなことを行う場合、ＮＩＣ１４（端末６）側から見た回線上の衝突検出時間が、イーサネットの規格で決められた衝突検出時間内に収まるかどうかが問題になる。
【００４４】
このため、本実施の形態では、以下のようにして、ＮＩＣ１４（端末６）側から見た回線上の衝突検出時間を設定している。
【００４５】
例えば、親機１から送出される前記光回線の空き状態を示すアイドル信号（前記光回線空き信号ＳＰ）の時間をＴｂｓｔとし、親機１が子機８からの光回線使用要求信号ＲＥを待ち受ける要求待ち時間（前記無信号状態となる所定の待ち時間）をＴｂｌｋ、子機８が光回線使用要求信号ＲＥを送出し終えるまでの時間をＴｒｑ、親機１が子機８に送出する光回線使用許可信号ＰＭの送出時間をＴａｎｓ、当該光回線使用許可信号ＰＭが得られず光回線が使用中であるときに子機８がＮＩＣ１４側に送信するダミー信号（すなわちＮＩＣ１４から信号が送信されてくると回線の衝突が起こるため、ＮＩＣ１４からの信号送信を停止させるための擬似パケット）の送出時間をＴｄｕｍとして、衝突検出に掛かる最悪値を計算する。
【００４６】
ここで、親機１からの光回線空き信号ＳＰであるアイドル信号（バースト信号）を受信直後に、子機８に対してＮＩＣ１４から信号が送信されてきた場合を最悪値と考え、イーサネット規格上の衝突検出の窓時間である５１２ビット時間と、実際の衝突検出に掛かる時間とを比較すると、式（１）に示す条件を満たす時間が必要となる。
【００４７】
Ｔｂｌｋ＋Ｔｂｓｔ＋Ｔｒｑ＋Ｔａｎｓ＋Ｔｄｕｍ＜５１２ビット時間  (1)
さらに、Ｔｄｕｍは３２ビット時間（イーサネット規格の場合）と考え、Ｔｂｌｋ＝Ｔｂｓｔ＝Ｔｒｑ＝Ｔａｎｓとした場合、各時間が１２０ビット時間未満であれば、理論的には当該システムにおいてイーサネット規格の衝突検出条件を満足できることになる。
【００４８】
ただし、この条件は理論値であり、実際にはＮＩＣ１４（端末６）から子機８、子機８から親機１、親機１から子機８、子機８からＮＩＣ１４（端末６）への４つの直列的な信号伝送経路を通過するのに要する遅延時間と、各装置内での処理の為の遅延時間とを考慮しなければならない。これらの遅延時間は、それぞれ３０ビット時間程度であると考えられる。
【００４９】
また、光回線上の信号伝送の遅延時間は、１００ＭｂｐｓのＬＡＮシステムを例に挙げた場合は３０００００Ｋｍ／１００ＭＨｚ＝３ｍ／１Ｈｚとなる。すなわち例えば６ｍの空間伝送距離を考えた場合は２ビット時間の遅延となる。
【００５０】
さらに、各装置における回路部分での遅延時間が送信側と受信側でそれぞれ４ビット時間程度であると考えると、全体の信号伝送経路上では１０ビット時間程度の遅延時間を考慮する事が現実的である。
【００５１】
以上より、Ｔｂｌｋ＝Ｔｂｓｔ＝Ｔｒｑ＝Ｔａｎｓ＜８０ビット時間の条件を満たせば、衝突検出が可能であると考えられる。なお、この衝突検出時間は、短いほど衝突からの回復時間を低減でき、また、衝突頻度を低減可能となるため、Ｔｂｌｋ，Ｔｂｓｔ，Ｔｒｑ，Ｔａｎｓの４つの時間は極力短くすることが望ましい。
【００５２】
次に、本実施の形態のように、１対複数装置間の通信を行う場合において、子機８の内の１台が親機１に対して通信を行っている時、他の子機８には一切信号が送られないため、これらの子機８と親機１が通信を再開しようとした時は、信号伝送のためのディジタル変調基準周波数を、親機１と子機８間で再同期する必要が生じる。したがって、前述した光回線空き信号ＳＰ、光回線使用要求信号ＲＥ、光回線使用許可信号ＰＭのような短いパケットと言えども、当該ディジタル変調基準周波数の再同期のための光プリアンブル信号Ｐを付加する必要がある。つまり、例えば１００Ｍｂｐｓのイーサネット信号を安定して同期させるためには、少なくとも３０ビット時間程度に相当する光プリアンブル信号Ｐをパケットに付加する必要がある。
【００５３】
また、各子機８を特定するために送られる前述した子機ナンバーのような子機ＩＤとしては、最低でも６４台分を表すことのできる値が必要であり、他の親機１の光送受信可能エリアとの重複までを考慮すれば、その４倍程度（２５６台分程度）まで表すことができる値であることが望ましい。さらに、送受信された子機ＩＤの信頼性を確保するためには、例えば同じ子機ＩＤを２度送ることによる信頼性の確保などの措置が必要となる。また、子機ＩＤを送信する際のパケットの識別コードとしては、２オクテット（バイト）を使い、計６４ビット程の長さが、最低でも必要になる。
【００５４】
したがって、本実施の形態では、ＴｂｌｋとＴｂｓｔとＴｒｑとＴａｎｓとの総和、及び、後述の光プリアンブル信号Ｐの時間を含めた時間が、イーサネット信号規格の６４ビット時間の４倍（２５６ビット時間）を越えないようにしている。
【００５５】
次に、例えば赤外線を利用した光無線通信の場合には、電熱器や白熱電球、蛍光灯等により放射される赤外線が通信信号光に対してノイズとなるので、受光部内に設けられている受光素子からの出力を低域濾波する必要があり、このため、親機と子機の何れについても、受光部の受光素子の出力段に、例えばハイパスフィルタ（ＨＰＦ）などの低域周波数遮断手段を設ける必要がある。特に、家庭用電源の周波数変換を行うインバータを用いた蛍光灯の場合は、その出力光のスペクトラムが１ＭＨｚ以上にも及ぶため、これに合わせたカットオフ周波数（遮断周波数）のＨＰＦが必要になる。
【００５６】
一方で、前記光回線空き信号ＳＰの送信時のように、例えば図３に示す無信号状態と２値バースト状の信号ＢＷ（アイドル信号）とが交互に繰り返すような信号を扱う信号系において、上述したＨＰＦを受信側に挿入すると、直流成分ＤＣが通らなくなるため、その信号レベルの中心値において例えば当該バースト信号ＢＷの上下の積分値が等しくなるような信号応答出力となってしまう。このため、当該ＨＰＦを通過後の信号は、図４に示すように、バースト信号ＢＷの最初では波形が正の側に大きく振られるが、ＨＰＦの時定数に比例した時間で上下の振幅レベルが等しい信号に変化し、更に、バースト信号ＢＷの終了後は、ＨＰＦの時定数に合わせて、負の側から交流的な中点レベルに復帰するような信号となる。
【００５７】
このようなことから、上述の無信号状態と２値バースト信号ＢＷとが交互に繰り返すような信号を扱う信号系の受信側において、ディジタル変調基準周波数の位相同期を行おうとする場合には、そのバースト初期とバースト後期とで位相のズレが生じ、ジッタを生じることになる。
【００５８】
そこで、本実施の形態の親機１では、図５に示すように、バースト信号ＢＷと無信号期間とが繰り返される信号の送出時に、その無信号期間のレベルをバースト信号ＢＷのレベル中点を表すキャリアレベルＣＬに設定し、一方、子機８側では、バースト信号ＢＷの当該キャリアレベルＣＬを検出する手段を設けて当該キャリアレベル検出手段により無信号状態を検出し、さらにその無信号状態の検出出力に応じてＨＰＦ通過後に直流レベルを再現する手法を用いることにより、位相同期の際にジッタを生じずに信号再生回路のクロックを生成する事を可能としている。
【００５９】
また、無信号時に発光部の発光を停止すれば、消費電力を削減出来るため、本実施の形態の子機８側では、他の子機８が通信中（親機１からの送信は行われない無信号時）、又は、親機１からのイーサネット信号（データパケット）受信時には、発光部の発光を停止させるようにしている。すなわち、本実施の形態の場合、子機８側では、親機１側において受信信号の直流成分の変動によるＨＰＦの影響を防ぐことができるようにしつつ、親機１側の受信部のＨＰＦのカットオフ周波数以下の信号成分を削減し、且つ、送信時の無信号期間での直流電流値を削減可能とするために、親機１側が光回線空き信号ＳＰの無信号期間より所定の期間だけ長い無信号状態となっているか、又は、親機１がイーサネット信号（データパケット）の送信を開始したことを検出した後、発光部の発光を停止させる際には、図６中のＴＲｄに示すように、親機１側のＨＰＦに応答しない程度の過渡応答で、当該子機８の発光部の発光回路の直流駆動成分を減少させて行くようにし、一方、発光部の発光を開始する際には、図６中のＴＲｕに示すように、親機１側のＨＰＦに応答しない程度の過渡応答で、当該子機８の発光部の発光回路へのアイドル電流を、送出すべき光２値信号の中点レベルまで増加させて行くようにしている。
【００６０】
次に、図７には、上述した本発明実施の形態の光無線通信システムに適用される親機１の一構成例を示す。
【００６１】
この図７において、制御部３９は、当該親機１の全体の動作を制御すると共に、ネットワーク幹線４との間の通信制御、子機８との間の前述した半二重光通信の制御を行う。なお、当該制御部３９における詳細な制御動作の流れについては後述する。
【００６２】
また、当該親機１は、子機８との間で光による無線通信を行うための構成として、広範囲に光を出力する発光部４５と、光通信がなされる送信信号に応じて発光部４５を駆動する光送信処理部４４と、広範囲からの光を受光すると共にその受光信号出力段に前記ＨＰＦを備えた受光部３１と、当該受光部３１の受光信号から光通信により送信されてきた信号を取り出す光受信処理部３２とを有する。
【００６３】
ここで、光送信処理部４４は、制御部３９の制御の元で、前記図５に示したように、前記光回線の空きを示す光回線空き信号ＳＰのパケット（アイドル信号を構成する２値バースト信号ＢＷ）間の無信号期間において、その無信号期間のレベルを、バースト信号ＢＷの中点レベル（キャリアレベルＣＬ）となるように発光部４５を駆動する。これにより、子機８側において受光部による光電変換出力信号が例えばＨＰＦに通された場合でも波形歪みを生じないようにしている。
【００６４】
光受信処理部３２より出力された受信信号は、イーサネット信号記憶部４３と、イーサネット信号検出部３５と、回線要求信号検出部３６と、幹線送信切替部３３とに入力する。
【００６５】
イーサネット信号検出部３５は、光受信処理部３２からの受信信号より、ネットワーク幹線４へ向けて送られるイーサネット信号のデータパケット（フレームデータ）を検出し、その検出信号を制御部３９に送る。なお、個々のデータパケットには、発信先の装置と宛先の装置のそれぞれの識別データが含まれており、したがって親機１の制御部３９は、その識別データを見ることで発信先と宛先を知ることができる。
【００６６】
イーサネット信号記憶部４３は、子機同士の通信を行う場合、すなわち例えばある子機から別の子機（ある端末から別の端末）へ送信されるイーサネット信号（データパケット）が、当該親機１へ送信されてきたとき、制御部３９の制御の元で、光受信処理部３２の受信信号からそのイーサネット信号を取り出して記憶する。ここで、データパケットには、上述のように発信側装置と宛先側装置のそれぞれの識別データ（例えばイーサネット信号に含まれるＭＡＣアドレス）が含まれているため、親機１の制御部３９は、当該記憶したデータパケットを少なくとも自分の管理する光空間側に送るべきか、或いは幹線側に送るべきかがわかる。また、イーサネット信号記憶部４３は、通信されるデータパケットの最大通信データ量までを記憶し得る記憶容量を有している。
【００６７】
このイーサネット信号記憶部４３に記憶されたイーサネット信号は、制御部３９の制御の元で、受信側の子機へ送信される際に読み出され、光送信切替部４１へ送られ、光送信処理部４４及び発光部４５を介して光拡散空間に送出される。つまり、イーサネット信号記憶部４３には、送信先の子機からパケット単位のデータが保持され、その送信側子機からの送信終了後に、当該イーサネット信号記憶部４３に記憶された（ＭＡＣアドレスを含む）データパケットが読み出され、そのデータパケットが光拡散空間に送出されることになる。
【００６８】
これにより、当該光拡散空間上に存在する各子機は、全て親機側から送信されたデータパケットを受信することとなり、回線が親機により占有されていることがわかる。子機８に繋がったＮＩＣ１４は、そのデータパケットを取り込むが、イーサネット中のＭＡＣアドレスを読むことにより、自分宛のデータであるか否かを判断でき、自分宛のデータの場合には、端末機６にデータを取り込むが、自分宛のデータでない場合はデータを取り込むことなく、かつ、回線が使用中であると判断して自分のデータを送出しない。この結果、各子機に繋がった端末の中の１台（宛先とされたＮＩＣの挿入された端末）のみが、送信側の端末との間で通信できることになる。
【００６９】
次に、回線要求信号検出部３６は、光受信処理部３２からの受信信号のうち、各子機８から送信されてきた前述の光回線使用要求信号ＲＥを検出する。当該回線要求信号検出部３６にて光回線使用要求信号ＲＥが検出されたとき、その検出信号が制御部３９に送られる。
【００７０】
また、回線要求信号検出部３６にて光回線使用要求信号ＲＥが検出されたときの制御部３９は、当該光回線使用要求信号ＲＥに含まれる子機ＩＤ（例えば子機ナンバー）を記憶し、当該子機ＩＤに対応する子機に対して光回線の使用を許可するときにはその記憶した子機ＩＤを読み出し、回線空き／使用許可信号生成部４２に送る。
【００７１】
回線空き／使用許可信号発生部４２は、制御部３９の制御の元で、回線要求信号検出部３６より検出された子機ＩＤに対応する子機、すなわち回線の使用要求を行っている子機に対して光回線の使用許可を行うときに、当該子機へ送信される光回線使用許可信号ＰＭを生成する。当該光回線使用許可信号ＰＭは子機ＩＤを含み、光送信切替部４１に送られる。
【００７２】
また、回線空き／使用許可信号発生部４２は、制御部３９の制御の元で、前述のアイドル信号としての光回線空き信号ＳＰを発生し、その光回線空き信号ＳＰを光送信切替部４１に送ることも行う。
【００７３】
一方、幹線信号受信部４０は、ネットワーク幹線４上の信号から、当該親機１や各子機８及び端末６からなる図１の光無線通信システムに含まれる各端末６に宛に送られてくる信号を受信し、その受信信号をイーサネット信号検出部３８と光送信切替部４１に送る。
【００７４】
イーサネット信号検出部３８は、幹線信号受信部４０からの受信信号より、各子機（実際には各子機８に接続された各ＮＩＣ１４）に向けて送られてきたイーサネット信号（データパケット）を検出し、その検出信号を制御部３９に送る。
【００７５】
また、プリアンブル発生部４６は、制御部３９の制御の元で、子機側において容易に位相同期（ＰＬＬ）を取れるようにするための光プリアンブル信号Ｐを発生し、光送信切替部４１に送る。
【００７６】
光送信切替部４１は、制御部３９の制御の元で、光回線空き信号ＳＰや、光回線使用許可信号ＰＭ、ネットワーク幹線４を介して端末６に向けて送られてきたイーサネット信号のデータパケット、ある子機から別の子機へ送られるイーサネット信号のデータパケットを、それぞれの送信タイミングに応じて切り替え、その切り替え後の信号を光送信処理部４４に送る。なお、光送信切替部４１は、光回線使用許可信号ＰＭやデータパケットについては、制御部３９の制御の元で、プリアンブル発生部４６が発生した光プリアンブル信号Ｐを付加して出力することも行う。
【００７７】
送信処理部４４は、制御部３９の制御の元で、光送信切替部４１から供給された送信信号に応じて発光部４５を駆動する。これにより、発光部４５からは、その送信信号に応じた光信号が出力されることになる。ここで、前述の図５で説明したように、前記光回線の空きを示す光回線空き信号ＳＰのパケットを送信する際の無信号期間については、そのレベルがバースト信号の中点レベル（キャリアレベルＣＬ）となるように発光部４５を駆動することで、子機側において受光部による光電変換出力信号が例えばＨＰＦに通された場合でも波形歪みを生じないようにしている。
【００７８】
また、擬似信号発生部３７は、制御部３９の制御の元で、ネットワーク幹線４からの信号送信を停止させるために使用される擬似パケット（擬似フレーム）を発生し、幹線送信切替部３３に送る。
【００７９】
幹線送信切替部３３では、制御部３９の制御の元で、データパケットや擬似パケットを、それぞれの送信タイミングで切り替え、その切り替え後の信号を幹線送信処理部３４に送る。
【００８０】
幹線送信処理部３４は、幹線送信切替部３３からの信号をネットワーク幹線４へ送信可能な信号に処理し、ネットワーク幹線４に送信する。
【００８１】
次に、図８には、上述した本発明実施の形態の光無線通信システムに適用される子機８の一構成例を示す。
【００８２】
この図８において、制御部５９は、当該子機８の全体の動作を制御すると共に、ＮＩＣ１４（端末６）との間の通信制御、親機１との間の前述した半二重光通信の制御を行う。この制御部５９における詳細な制御動作の流れについては後述する。
【００８３】
また、当該子機８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、狭角度のビーム光を出力する発光部６５と、光通信がなされる送信信号に応じて発光部６５を駆動する光送信処理部６４と、狭角度で信号光を受光すると共にその受光信号出力段に前記ＨＰＦを備えた受光部５１と、当該受光部５１の受光信号から光通信により送信されてきた信号を取り出す光受信処理部５２とを有する。
【００８４】
受光部５１での光電変換処理により得られた受光信号は、光受信処理部５２に送られる。当該光受信処理部５２は、受光部５１の受光信号から光通信により送信されてきた信号を取り出すことを行うが、特に、親機１からの送信が例えば前述の図５に示したようにバースト信号ＢＷと無信号期間との繰り返しとなされている場合には、その無信号期間のキャリアレベルＣＬを検出し、当該検出したキャリアレベルＣＬに応じて、受光部５１のＨＰＦ通過後の受光信号の無信号期間における直流レベルを再現することにより、位相同期の際にジッタを生じずに信号再生回路のクロックを生成する事を可能としている。
【００８５】
光受信処理部５２より出力された受信信号は、回線空き／使用許可信号検出部５６と、イーサネット信号検出部５５と、端末送信切替部５３とに入力する。
【００８６】
回線空き／使用許可信号検出部５６は、光受信処理部５２からの受信信号のうち、親機１から送信されてきた前述の光回線空き信号ＳＰや光回線使用許可信号ＰＭを検出する。当該回線空き／使用許可信号検出部５６にて光回線空き信号ＳＰや光回線使用許可信号ＰＭが検出されたとき、それら検出信号が制御部５９に送られる。
【００８７】
ここで、親機１から送信されてきた前述の光回線空き信号ＳＰが当該回線空き／使用許可信号検出部５６にて検出された場合において、イーサネット信号検出部５８が、端末信号受信部６０からの受信信号を検出した場合、イーサネット信号は遅延部６８に送られ、一方、制御部５９は、ＩＤ番号生成保持部６３を制御して子機ＩＤを出力させ、回線要求信号生成部６２に送出させる。
【００８８】
このときの回線要求信号生成部６２は、制御部５９の制御の元、親機１との間の光通信回線を要求する光回線使用要求信号ＲＥを生成すると共に、ＩＤ番号生成保持部６３から供給された子機ＩＤを当該光回線使用要求信号ＲＥに挿入し、光送信切替部６１に送る。
【００８９】
また、プリアンブル発生部６７は、制御部５９の制御の元で、親機１側において容易に位相同期（ＰＬＬ）を取れるようにするための光プリアンブル信号Ｐを発生し、光送信切替部６１に送る。
【００９０】
光送信切替部６１は、制御部５９によりその送出切替タイミングが制御されるものであり、このときの光送信切替部６１では、プリアンブル発生部６７が発生した光プリアンブル信号Ｐを光回線使用要求信号ＲＥに付加して送出する。
【００９１】
光送信処理部６４は、光送信切替部６１から供給された送信信号に応じて発光部６５を駆動する。これにより、発光部６５からは、その送信信号に応じた光信号が出力されることになる。
【００９２】
次に、上述した光回線使用要求信号ＲＥが送出された後、回線空き／使用許可信号検出部５６にて自分に対する光回線使用許可信号ＰＭが検出された場合、制御部５９は、イーサネットで規定された回線使用可能状態を示すアイドル信号を発生して端末送信切替部５３に送る。なお、回線空き／使用許可信号検出部５６は、ＩＤ番号生成保持部６３から供給された子機ＩＤと、光回線使用許可信号ＰＭより取り出された子機ＩＤとを比較し、その子機ＩＤが一致したときに、親機１が自分に対して光回線の使用許可を与えたことを検出する。
【００９３】
この後に遅延部６８にて遅延されていたイーサネット信号に対し、光送信切替部６１で、プリアンブル発生部６７で生成した光プリアンブル信号を付与して送信部６４に送る。
【００９４】
この光回線使用要求信号ＲＥが送出され、回線空き／使用許可信号検出部５６にて光回線使用許可信号ＰＭが検出され、光プリアンブル信号が付与された後、イーサネット信号（データパケット）が送出されるまでの期間、イーサネット信号は、遅延部６８にて遅延される。この遅延部６８の遅延量は、使用許可信号ＰＭ検出までの時間を観測することにより、制御部５９によって可変される。
【００９５】
一方、回線空き／使用許可信号検出部５６にて自分に対する光回線使用許可信号ＰＭの検出がなされず、親機１側が前述した光回線空き信号ＳＰ間の無信号期間を超えて無信号であるとき、制御部５９は、擬似信号発生部５７を制御し、端末６（ＮＩＣ１４）からの信号送信を停止させるために使用される擬似パケット（ダミー信号）を発生させて、端末送信切替部５３へ送出させる。すなわち、本実施の形態においては、回線空き／使用許可信号検出部５６にて自分宛の光回線使用許可信号ＰＭが所定時間内に検出されなかった場合、或いは、自分の子機ＩＤとはことなる子機ＩＤを含む光回線使用許可信号ＰＭが検出された場合、ＮＩＣ１４側に擬似パケットを送出させることにより、ＮＩＣ１４側に光回線上で衝突が生じていることを知らしめるようにしている。
【００９６】
また、イーサネット信号検出部５５は、光受信処理部５２からの受信信号より、端末６（ＮＩＣ１４）へ向けて送られるイーサネット信号のデータパケットを検出し、その検出信号を制御部５９に送る。
【００９７】
端末送信切替部５３では、制御部５９の制御の元で、擬似パケットや、親機１を介してネットワーク幹線４から送られてきたデータパケット、イーサネットで規定された回線使用可能状態を示すアイドル信号を、それぞれの送信タイミングで切り替え、その切り替え後の信号を端末送信処理部５４に送る。
【００９８】
端末送信処理部５４は、端末送信切替部５３からの信号をＮＩＣ１４（端末６）へ送信可能な信号に処理し、ＮＩＣ１４へ送信する。
【００９９】
一方、端末信号受信部６０は、ＮＩＣ１４を介して端末６から送られてくる信号を、イーサネット信号検出部５８と光送信切替部６１に送る。
【０１００】
イーサネット信号検出部５８は、端末信号受信部６０からの受信信号より、親機１（実際には親機１とネットワーク幹線４を介して接続される他の装置）に向けて送られてきたイーサネット信号（データパケット）を検出し、その検出信号を制御部５９に送る。
【０１０１】
このときの光送信切替部６１は、制御部５９の制御の元で、プリアンブル発生部６７が発生した光プリアンブル信号Ｐと、ＮＩＣ１４を介して端末６から送られてきたイーサネット信号のデータパケットとを、それらの送信タイミングに応じて切り替える。この光送信切替部６１から出力された、光プリアンブル信号Ｐが付加されたデータパケットは、光送信処理部６４に送られる。
【０１０２】
ここで、光送信処理部６４は、制御部５９の制御の元、当該子機８が親機１からの信号（イーサネット信号）を受信中であるとき、又は、他の子機８が光回線を使用中であるとき（親機１が無信号状態であるとき）、親機１側において受信信号の直流成分の変動によるＨＰＦの影響を防止するために、親機１の受光部３１に設けられたＨＰＦのカットオフ周波数以下の信号成分を削減する。
【０１０３】
また、送信時の無信号期間での直流電流値を削減可能とするために、発光部６５の発光を停止させる際には、前述した図６に示したように、親機１側のＨＰＦに応答しない程度の過渡応答で、当該発光部６５の直流駆動成分を減少させ、一方、発光部６５の発光を開始する際には、親機１側のＨＰＦに応答しない程度の過渡応答で、当該発光部６５へのアイドル電流を、送出すべき光２値信号の中点レベルまで増加させて行くようにする。
【０１０４】
また、本実施の形態の当該子機８において、ＮＩＣ１４側に回線の使用可能状態を示すアイドル信号を送出する場合、制御部５９は、例えば光送信処理部６４が発光部６５から送出させる上述の光２値信号の中点レベルに対して一定の値までアイドル電流を増加させたタイミングで、当該ＮＩＣ１４側に回線の使用可能状態を示すアイドル信号を送出するような制御を行うことができる。なお、図示は省略するが、発光部６５から送出される光２値信号の中点レベルに対して一定の値までアイドル電流が増加したことを検出する手段を設け、制御部５９がその検出信号に応じてＮＩＣ１４側へのアイドル信号を発生するような構成であっても良い。
【０１０５】
次に、図９には、上述した本発明実施の形態の光無線通信システムに適用される親機１における通信路制御の流れ（主に制御部３９の制御動作の流れ）を示す。
【０１０６】
この図９において、先ず、親機１の制御部３９は、ステップＳ１の処理として、イーサネット信号検出部３８からの検出信号を監視することにより、ネットワーク幹線４上の信号の状態を確認する。このステップＳ１において、ネットワーク幹線４上に信号がある場合はステップＳ２の処理に進み、信号が無い場合にはステップＳ１０の処理に進む。
【０１０７】
ステップＳ２の処理に進むと、制御部３９は、イーサネット信号検出部３５、回線要求信号検出部３６からの検出信号を監視することにより、子機８からの信号が有るか否か判断し、子機８からの信号が無い場合にはステップＳ６の処理に進み、子機８からの信号が有る場合にはステップＳ３の処理に進む。
【０１０８】
ステップＳ３の処理に進むと、制御部３９は、光回線とネットワーク幹線４の両側に対して衝突通知を行うために、ネットワーク幹線４に対しては擬似信号発生部３７から発生させた擬似パケットを幹線送信切替部３３及び幹線送信処理部３４を介して送出させることで、当該ネットワーク幹線４からの信号送信を抑制し、また、光回線に対しては所定時間以上の無信号状態とすることにより子機８からの発信を抑制する。
【０１０９】
次に、制御部３９はステップＳ４の処理に進み、子機８とネットワーク幹線４からの発信が抑制され、無信号状態となっていることを確認した後、ステップＳ５の処理として擬似パケットの送出を停止させる。このステップＳ５の処理後は、ステップＳ１９の処理に進む。
【０１１０】
一方、ステップＳ２にて子機からの信号が検出されない場合、制御部３９は、ステップＳ６の処理として、光送信切替部４１を切替制御し、光送信処理部４４及び発行部４５を介して光回線上へ、ネットワーク幹線４からの信号（パケットデータ）を送出させる。
【０１１１】
その後、制御部３９は、ステップＳ７の処理として、光回線への信号送出の終了確認と信号送出の停止制御を行い、次いで、ステップＳ８の処理として子機８及びネットワーク幹線４からの無信号状態を確認した後、ステップＳ９として、光回線の使用が可能であることを示すバースト信号（前記光回線空き信号ＳＰ）の光拡散空間上への送出と、イーサネットで規定された回線使用可能状態を示すアイドル信号のネットワーク幹線４への送出とを行わせる。このステップＳ９の処理後はステップＳ１９に進む。
【０１１２】
また、ステップＳ１において無信号であると判定してステップＳ１０に進むと、制御部３９は、イーサネット信号検出部３５、回線要求信号検出部３６からの検出信号により、子機８からの信号が検出されているか否か判断し、子機８からの信号が検出されていない場合にはステップＳ１７の処理に進み、ステップＳ９と同様にバースト及びアイドル信号の送出を行わせ、一方、子機８からの信号が検出されている場合にはステップＳ１１の処理に進む。
【０１１３】
ステップＳ１１の処理に進むと、制御部３９は、回線要求信号検出部３６により、その受信信号から光回線使用要求信号ＲＥが検出されたか否か判定を行い、光回線使用要求信号ＲＥが検出されたと判定した場合はステップＳ１２の処理に進み、検出されていないと判定した場合はステップＳ１８の処理に進む。
【０１１４】
ステップＳ１１にて光回線使用要求信号ＲＥが検出され、その要求信号ＲＥを送出してきた子機８に対して光回線の使用許可を行うとき、制御部３９は、ステップＳ１２の処理として、回線空き／使用許可信号生成部４２を制御し、光回線使用許可信号ＰＭを送出させる。
【０１１５】
次に、制御部３９は、ステップＳ１３の処理として、その使用許可を与えた子機８からイーサネット信号のパケットデータが送られてきたか否か確認し、送られてこないときにはステップＳ１８の処理に進み、送られてきたときにはステップＳ１４の処理に進む。
【０１１６】
ステップＳ１４の処理に進むと、制御部３９は、そのパケットデータがネットワーク幹線４を介した別の装置宛のデータであるとき、幹線送信替部３３を制御し、更に幹線送信処理部３４を介してそのパケットデータをネットワーク幹線４に送出させる。また、そのパケットデータが別の子機８宛のデータであるとき、制御部３９は、イーサネット信号記憶部４３を制御してそのパケットデータを記憶させる。
【０１１７】
次に、制御部３９は、ステップＳ１５の処理として、ネットワーク幹線４へのパケットデータの送出の終了を確認、或いは、イーサネット信号記憶部４３への全パケットデータの記憶を確認する。
【０１１８】
ステップＳ１５にてネットワーク幹線４へのパケットデータの送出の終了を確認した場合、制御部３９は、ステップＳ１６の処理として、擬似信号発生部３７から擬似パケットを発生させ、幹線送信切替部３３と幹線送信処理部３４を介して、ネットワーク幹線４へ擬似パケットを送出させる。一方、ステップＳ１５にてイーサネット信号記憶部４３への記憶完了を確認した場合、制御部３９は、ステップＳ１６の処理として、そのイーサネット信号記憶部４３に記憶されたパケットデータを読み出させ、光送信切替部４１、光送信処理部４４、発光部４５を介して、そのパケットデータを光拡散空間へ送出させる。このステップＳ１６の処理後は、ステップＳ１９に進む。
【０１１９】
また、ステップＳ１１にて子機８からの光回線使用要求信号ＲＥが検出されずにステップＳ１８の処理に進むと、制御部３９は、光回線とネットワーク幹線４の両側に対して衝突通知を行うために、ネットワーク幹線４に対しては擬似パケットを送出させ、一方、光回線に対しては所定時間以上の無信号状態とする。
【０１２０】
ステップＳ５，Ｓ９，Ｓ１６，Ｓ１８の何れかの処理後、ステップＳ１９の処理に進むと、制御部３９は、子機８とネットワーク幹線４からの発信が抑制され、無信号状態となっていることを確認した後、ステップＳ２０の処理として、ステップＳ９と同様にバースト及びアイドル信号の送出を行わせる。このステップＳ２０の処理後は、最初のステップＳ１の処理に戻る。
【０１２１】
次に、図１０には、上述した本発明実施の形態の光無線通信システムに適用される子機８における通信路制御の流れ（主に制御部５９の制御動作の流れ）を示す。
【０１２２】
この図１０において、先ず、子機８の制御部５９は、ステップＳ３１の処理として、回線空き／使用許可信号検出部５６、イーサネット信号検出部５５からの検出信号を監視することにより、光回線上の信号の状態を確認する。このステップＳ３１において、光回線上に信号がある場合はステップＳ３２の処理に進み、信号が無い場合にはステップＳ３７の処理に進む。
【０１２３】
ステップＳ３２の処理に進むと、制御部５９は、回線空き／使用許可信号検出部５６の検出出力を元に、その光回線上の信号が前述した光回線空き信号ＳＰのようなバースト状のアイドル信号か否か判定し、アイドル信号であるときはステップＳ３３の処理に進み、アイドル信号でないときはステップＳ４０の処理に進む。
【０１２４】
ステップＳ３３の処理に進むと、制御部５９は、イーサネット信号検出部５８からの検出信号を監視することにより、ＮＩＣ１４側からの信号が有るか否か判断し、ＮＩＣ１４からの信号が無い場合にはステップＳ３１の処理に戻り、ＮＩＣ１４からの信号が有る場合にはステップＳ３４の処理に進む。
【０１２５】
ステップＳ３４の処理に進むと、制御部５９は、ＩＤ番号生成保持部６３から子機ＩＤを出力させて回線要求信号生成部６２に送らせると共に、当該回線要求信号生成部６３から光回線使用要求信号ＲＥを出力させ、その子機ＩＤを含む光回線使用要求信号ＲＥを、光送信切替部６１、光送信処理部６４、発光部６５を介して、光回線上に送出させる。
【０１２６】
次に、制御部５９は、ステップＳ３５の処理として、回線空き／使用許可信号検出部５６にて、自分の子機ＩＤを含む光回線使用許可信号ＰＭが検出されたか否か監視し、検出されたときにはステップＳ３６の処理に進み、検出されていないときにはステップＳ４１の処理に進む。
【０１２７】
ステップＳ３６の処理に進むと、制御部５９は、端末受信処理部６０を介して供給されたＮＩＣ１４側の信号を、光送信切替部６１、光送信処理部６４、発光部６５を介して光回線上に送出させる。このステップＳ３６の処理後は、最初のステップＳ３１の処理に戻る。
【０１２８】
一方、ステップＳ４１の処理に進むと、制御部５９は、擬似信号発生部５７を制御して擬似パケットを発生させ、さらに端末送信切替部５３と端末送信処理部５４を介してその擬似パケットをＮＩＣ１４側に送出することで、衝突通知を行う。このステップＳ４１の処理後は、最初のステップＳ３１の処理に戻る。
【０１２９】
また、ステップＳ３２にてアイドル信号でないと判定されてステップＳ４０の処理に進むと、制御部５９は、受光部５１、光受信処理部５２を介した受信信号を、端末送信切替部５３、端末送信処理部５４を介してＮＩＣ１４側に送出する。このステップＳ４０の処理後は、最初のステップＳ３１に戻る。
【０１３０】
また、ステップＳ３１にて、光回線上に信号が無いと判定されたステップＳ３７の処理に進むと、制御部５９は、擬似信号発生部５７を制御して擬似パケットを発生させ、さらに端末送信切替部５３と端末送信処理部５４を介してその擬似パケットをＮＩＣ１４側に送出する。
【０１３１】
次に、制御部５９は、ステップＳ３８の処理として、親機１から所定の時間内に信号が有るか否か判定し、有ると判定した場合は最初のステップＳ３１に戻り、一方、無いと判定した場合はステップＳ３９にてＮＩＣ１４側への信号送出を停止した後、最初のステップＳ３１に戻る。
【０１３２】
以上説明したように、本発明実施の形態によれば、半二重光通信を採用し、光回線の使用可能な状態を示す信号として、親機１側からイーサネットに規定されるパケット長よりも短いバースト状のアイドル信号（光回線空き信号ＳＰ）と無信号期間とを交互に繰り返して送信し、一方、親機１から連続した通信データが送られているときは、光回線が使用されている状態であることを示し、また、何れかの子機８が光回線を使用しているときは、その子機以外の子機に光回線の使用状態を通知後、親機１側が無信号状態になって他の子機８の発信を抑制することにより、１対複数装置間での半二重光通信を実現している。
【０１３３】
また、本発明実施の形態によれば、親機１からの送信が光回線空き信号ＳＰと無信号期間の繰り返しとなされている時、親機１の無信号期間内に子機８側が光回線使用要求信号ＲＥを送出することにより、親機１側が自分の発光した信号の反射光による影響を回避した状態で子機８からの光回線使用要求信号ＲＥを検知し得るようになされている。
【０１３４】
また、本発明実施の形態において、光回線使用要求信号ＲＥは、複数の子機８の各個を識別可能な子機ＩＤを含む短いパケット信号であり、したがって子機８はそれぞれ自分の子機ＩＤを生成保持するＩＤ番号生成保持部６３と、光回線使用要求信号ＲＥを発生する回線要求信号生成部６２とを具備しており、一方、親機１は、当該光回線使用要求信号ＲＥを検出するための回線要求信号検出部３６を備えている。また、親機１は、その光回線使用要求信号ＲＥに答えて、その子機ＩＤに対応する子機８に光回線の使用許可するための光回線使用許可信号ＰＭを発生する使用許可信号生成部（図７の回線空き／使用許可信号生成部４２）を備え、一方、子機８は、親機１からの光回線使用許可信号ＰＭを検出するための使用許可信号検出部（図８の回線空き／使用許可信号検出部５６）を備えている。これにより、本実施の形態では、イーサネットに規定された衝突検出時間内に、光回線上での衝突を検出可能となっている。
【０１３５】
ここで、本発明実施の形態において、パケットの送出用基準周波数は、光通信に使われるディジタル変調方式の基準周波数に等しい値となされている。また、本実施の形態の親機１では、親機１側の無信号期間のレベルを、光回線空き信号ＳＰを構成する２値バースト信号の中点レベルとして送出することにより、子機８の受光部５１の出力段に設けられるＨＰＦを通過後も波形歪みを生じないようにしている。
【０１３６】
また、本実施の形態では、子機８において、親機１からの信号を受信中、又は他の子機８が回線を使用中には発光部６５による発光を停止するようにし、特に、発光部６５の発光を停止させる際には親機１側のＨＰＦに応答しない程度の過渡応答で、当該発光部６５の直流駆動成分を減少させ、一方、発光部６５の発光を開始する際には、親機１側のＨＰＦに応答しない程度の過渡応答で、当該発光部６５へのアイドル電流を、送出すべき光２値信号の中点レベルまで増加させて行くようにしている。これにより、本実施の形態によれば、例えば赤外線を利用した光無線通信の場合は、電熱器や白熱電球、蛍光灯等により放射される赤外線に起因するノイズの影響を回避しつつ、ディジタル変調基準周波数の位相同期時におけるジッタの発生を低減可能としている。
【０１３７】
また、本実施の形態の子機８においては、親機１から送信がなされている時には当該親機１からのデータをＮＩＣ１４側に送出し、親機１から光回線空き信号ＳＰが送出されているときにはＮＩＣ１４側にイーサネットで規定されたアイドル信号を送出し、親機１側が光回線空き信号ＳＰ間の無信号期間を超えて無信号であるときにはＮＩＣ１４側にダミーのイーサネット信号（擬似パケット）を送出することで、ＮＩＣ１４からの送信を抑制可能としている。なお、このＮＩＣ１４側に回線の使用可能状態を示す信号の送出開始のタイミングを検出する場合、本実施の形態では、例えば、光２値バースト信号の中点レベルに対して一定の値までアイドル電流が増加した事を検出し、この検出されたタイミングで、ＮＩＣ１４側に回線の使用可能状態を示す信号を送出するようなことが可能である。
【０１３８】
また、本実施の形態の子機８においては、子機ＩＤを含む短いパケット信号である光回使用線要求信号ＲＥを発信後、親機１から返信される筈の、その子機ＩＤを含む光回線使用許可信号ＰＭを所定の時間内に受信できなかった場合、或いは自分の子機ＩＤと異なる子機ＩＤを検出した場合、ＮＩＣ１４に擬似パケットを送出することにより、ＮＩＣ１４側に光回線上で衝突が生じたことを知らしめる事を可能としている。
【０１３９】
さらに、本実施の形態の親機１には、子機同士の通信を行うためのイーサネット信号記憶部４３が設けられており、パケットデータにそれぞれ発信先と受信先の認識データを含め、当該イーサネット信号記憶部４３に通信信号の区分単位となる通信データの最大量迄を記憶しうる容量を持つものを使用し、送信先の子機からの送信終了後、このイーサネット信号記憶部４３に記憶されたパケットデータを読み出しながら、親機１から全ての子機８に再送信し、各子機８の内の１台（受信先の子機）がこのパケットデータを受信することで、子機同士の通信を実現可能としている。
【０１４０】
その他、本発明実施の形態においては、前記ＴｂｌｋとＴｂｓｔとＴｒｑとＴａｎｓとの総和、及び、後述の光プリアンブル信号Ｐの時間を含めた時間が、イーサネット信号規格の６４ビット時間の４倍（２５４ビット時間）を越えないようにすることで、ネットワーク幹線４のイーサネット規格上での衝突検出期間内に、光回線上での衝突検出を可能としている。
【０１４１】
また、本発明実施の形態の子機１側からの光回線使用要求信号ＲＥの先頭に光プリアンブル信号Ｐ（すなわち同期を取るための長さ）を付加するようになされているため、これを受信する親機１側の光受信処理部３２の動作クロックが、容易に位相同期（ＰＬＬ）を取れるようになっている。
【０１４２】
最後に、上述の実施の形態の説明は、本発明の一例である。このため、本発明は上述の各実施の形態に限定されることはなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【０１４３】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明に係る光無線通信システムによると、光無線通信親機と複数の光無線通信子機との間で半二重光通信により光信号の送受信を行う際、とくに、光回線空き信号中のアイドル信号の送信期間と、光回線空き信号中の無信号の送信期間と、光回線使用要求信号の送信期間と、光回線使用許可信号の送信期間と、ダミー信号の送信期間との総和が、イーサネット（登録商標）規格における衝突検出時間に対応するパケット長の期間よりも短いため、イーサネット（登録商標）規格に対応する通信回線との間の接続が可能であり、且つ、通信回線上で各光無線通信子機同士の送信衝突を回避することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態としての光無線通信装置からなる光無線通信システムの主要部の概略構成を示す図である。
【図２】本実施の形態において、半二重光通信により子機から親機に対してデータパケットを送信する際の信号送受信タイミングイメージの一例を示す図である。
【図３】無信号状態と２値バースト信号とが交互に繰り返すような信号において直流成分を残した状態の説明に用いる波形図である。
【図４】直流成分を残したままのバースト信号をＨＰＦ通過させた後の応答波形の説明に用いる波形図である。
【図５】直流成分を除去したバースト信号の説明に用いる波形図である。
【図６】ＨＰＦが応答しないように直流成分を加えたバースト信号の説明に用いる図である。
【図７】本実施の形態の光無線システムの親機の一具体例の構成を示すブロック図である。
【図８】本実施の形態の光無線システムの子機の一具体例の構成を示すブロック図である。
【図９】本実施の形態の親機側での通信路制御の流れを示すフローチャートである。
【図１０】本実施の形態の子機側での通信動作の流れを示すフローチャートである。
【図１１】従来の光無線通信システムにおいて、例えば１００Ｍｂｐｓとなる光無線通信を行う場合の欠点の説明に用いる図である。
【符号の説明】
１…親機、３，１０…ハブ、４，１１…ネットワーク幹線、６（６ａ，６ｂ，６ｃ）…端末、８（８ａ，８ｂ）…子機、１０…ハブ、３１，５１…受光部、３２，５２…光受信処理部、３３…幹線送信切替部、３４…幹線送信処理部、３５，３８，５５，５８…イーサネット信号検出部、３６…回線要求信号検出部３６、３７，５７…擬似信号発生部、３９，５９…制御部、４０…幹線受信処理部、４１，６１…光送信切替部、４２…回線空き／使用許可信号生成部、４３…イーサネット信号記憶部、４４，６４…光送信処理部、４５，６５…発光部、４６，６７…プリアンブル発生部、５６…回線空き／使用許可信号検出部、６２…回線要求信号生成部、６３…ＩＤ番号生成保持部
【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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