JP2003229820A - 電源断通知機能を有するコンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な構成の回路を備えるだけで、局側に電源
断を通知することのできるコンバータを実現する。 【解決手段】信号処理回路１１と、入力光結合端Ｃ２
と、出力光結合端Ｃ１と、信号処理回路１１から出力さ
れる電気信号を光信号に変換するＥ／Ｏ変換回路１４
と、Ｅ／Ｏ変換回路１４と出力光結合端Ｃ１との間に挿
入された光スイッチ１６とを備える。前記光スイッチ１
６は、コンバータ１ｂの電源断時に、入力光結合端Ｃ２
から入力される光信号を折り返して出力光結合端Ｃ１か
ら出力する光路を設定する。コンバータ１ｂの電源が供
給される時には、前記設定された光路を、Ｅ／Ｏ変換回
路１４の出力光信号を出力光結合端Ｃ１から出力する光
路に切り替える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光信号と電気信号
との双方向変換処理を行うコンバータに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】家庭内やオフィス内のコンピュータと、
サービス提供業者とを結ぶ通信回線に光ファイバを採用
し、高速通信を可能にする光ファイバ接続システムが検
討されている。同システムにおいて、宅内でコンピュー
タに接続する回線や、サービス提供業者が外部ネットワ
ークと接続する回線は、メタル回線であるので、メタル
回線と光ファイバ回線とを中継する中継装置が必要とな
る。

【０００３】この中継装置は「メディアコンバータ」と
いわれる。図５は、光ファイバ接続システムの概略図で
あり、外部ネットワークのルータ２からサービス提供業
者（以下「局」という）３に接続されるメタル回線６、
局内のメディアコンバータ１ａ、局３から宅５に配線さ
れる光ファイバ回線４、宅内のメディアコンバータ１
ｂ、このメディアコンバータ１ｂにメタル回線７を通し
て接続されるパーソナルコンピュータ８が図示されてい
る。

【０００４】なお、図５では光ファイバ回線を１回線、
メディアコンバータを一組描いているが,実際には、双
方向通信をするので、光ファイバ回線は２回線、メディ
アコンバータは二組必要となる。メタル回線６，７を通
る信号は、10/100Base-TxというＩＥＥＥ802.3の規格に
従い、光ファイバ回線４を通る信号は100Base-Fxという
ＩＥＥＥ802.3の規格に従っている。メディアコンバー
タ１ａ，１ｂは、10/100Base-Txの信号と100Base-Fxの
信号を交互に変換する機器である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】宅内のメディアコンバ
ータ１ｂで電源断が発生した場合、メディアコンバータ
１ｂの管理責任者である局３は、直ちにこのことを知る
必要がある。局３では、光信号の受信が途絶えるが、こ
のことだけでは、電源断なのか、光ファイバーが断線し
たのか分からない。現状では、メディアコンバータ１ｂ
の中にバックアップ電源を備え、メディアコンバータ１
ｂで電源断を検出すれば、このバックアップ電源を使っ
て、局３に向かって電源異常信号を送出している。

【０００６】このバックアップ電源のため、メディアコ
ンバータ１ｂの回路構成が大きくなり、コスト高の要因
となっていた。そこで、本発明は、コンバータの中に簡
単な構成の回路を備えるだけで、局側に電源断を通知す
ることのできるコンバータを実現することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以下に使用する番号は、
本発明の実施の形態で使われる図面参照番号に対応して
いる。本発明のコンバータは、信号処理回路１１と、入
力光結合端Ｃ２と、出力光結合端Ｃ１と、信号処理回路
１１から出力される電気信号を光信号に変換する電気/
光変換回路１４と、電気/光変換回路１４と出力光結合
端Ｃ１との間に挿入された光スイッチ１６とを備える。
前記光スイッチ１６は、コンバータの電源断時に、入力
光結合端Ｃ２から入力される光信号を折り返して出力光
結合端Ｃ１から出力する光路を設定する。コンバータの
電源が供給される時には、前記設定された光路を、電気
/光変換回路１４の出力光信号を出力光結合端Ｃ１から
出力する光路に切り替える（請求項１）。

【０００８】前記の構成によれば、コンバータの電源断
時には、入力光結合端Ｃ２から入力される光信号がバイ
パスされて、出力光結合端Ｃ１から出力される。したが
って、光ファイバ回線などの光回線でつながった相手方
は、自局から送出した光信号の送信フレームがそのまま
折り返されるので、コンバータ内部で電源断が発生して
いることを知ることができる。コンバータの電源供給時
には、前記設定された光路を、電気/光変換回路１４の
出力光信号を出力光結合端Ｃ１から出力する光路に切り
替えるので、コンバータ本来の信号中継機能を行うこと
ができる。

【０００９】本発明のコンバータは、信号処理回路１１
と、電気スイッチ１７と、電気信号から光信号への変換
を行う電気/光変換回路１４と、入力される光信号から
電気信号への変換を行う光/電気変換回路１３と、光/電
気変換回路１３によって変換された電気信号の電気エネ
ルギーを蓄積する蓄積回路２０と、蓄積回路２０に蓄積
された電気エネルギーに基づいて所定のパターンの電気
信号を発生する信号発生回路１９とを備えるものでもよ
い。前記電気スイッチ１７は、コンバータの電源断時
に、信号発生回路１９の出力電気信号を電気/光変換回
路１４につなぐ経路を設定し、コンバータの電源供給時
には、前記設定された経路を、信号処理回路１１の出力
信号を電気/光変換回路１４に出力する経路に切り替え
る（請求項２）。

【００１０】この構成であれば、信号発生回路１９は、
入力される光信号から変換される電気信号の電気エネル
ギーを使って、所定のパターンの電気信号を発生してい
る。コンバータの電源断時には、この信号発生回路１９
の出力する所定のパターンの電気信号を電気/光変換回
路１４に供給することにより、光信号として送り出す。
相手方は、所定のパターンの光信号を検出することによ
り、コンバータ内部で電源断が発生していることを知る
ことができる。

【００１１】コンバータの電源供給時には、前記設定さ
れた経路を、信号処理回路１１の出力信号を電気/光変
換回路１４に出力する経路に切り替えるので、コンバー
タ本来の信号中継機能を行うことができる。前記電気/
光変換回路１４は、コンバータの電源断時に、蓄積回路
２０に蓄積された電気エネルギーに基づいて動作する
（請求項３）。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面を参照しながら詳細に説明する。 ＜第１の実施形態＞図１は、電源断時に、光信号を折り
返すようにしたメディアコンバータ１ｂの回路構成図で
ある。メディアコンバータ１ｂは、信号処理回路１１、
Ｏ／Ｅ変換回路１３、Ｅ／Ｏ変換回路１４、光スイッチ
１６，２１及び電源回路１２を有している。

【００１３】Ｏ／Ｅ変換回路１３は、光ファイバ回線４
ａを通して受信した100Base-FxというＩＥＥＥ802.3の
規格の光信号を電気信号に変換するものであり、受光ダ
イオード、及び受光ダイオードへのバイアス供給回路な
どで構成される。信号処理回路１１は、前記電気信号
を、メタル回線７ａを通るＩＥＥＥ802.3規格の10/100B
ase-Tx電気信号に変換するとともに、メタル回線７ｂか
ら入力される同規格の電気信号を、100Base-Fxの電気信
号に変換する回路である。

【００１４】Ｅ／Ｏ変換回路１４は、前記100Base-Fxの
電気信号を光信号に変換するための回路であり、レーザ
発光ダイオード及びその駆動回路などで構成される。光
スイッチ２１は、光ファイバ回線４ａから光結合端Ｃ２
を介して入力される光信号を光結合端Ａ２，Ｂ２のいず
れかに切り替える回路である。光スイッチ１６は、Ｅ／
Ｏ変換回路１４から光結合端Ｂ１を介して入力される光
信号又は光スイッチ２１から光結合端Ａ１を通って折り
返される光信号のいずれかを切り替えて、光結合端Ｃ１
から光ファイバ回線４ｂに送出する回路である。

【００１５】光スイッチ１６，２１には、例えば、音響
光学結晶を用いた弾性表面波素子、電気光学結晶を用い
た光結合素子など、公知の光学素子を使用することがで
きる。以下、弾性表面波素子であることを前提に説明を
進めるが、本発明はこれに限定されるものではないこと
はもちろんである。電源回路１２は、信号処理回路１
１、Ｏ／Ｅ変換回路１３、Ｅ／Ｏ変換回路１４、及び光
スイッチ１６，２１に電源（電圧源でも電流源でもよ
い）を供給する回路である。

【００１６】光スイッチ２１は、電源回路１２から電源
が供給されていない状態では、光結合端Ａ２−Ｃ２間が
通っており、光結合端Ａ２−Ｂ２間は遮断されている。
光スイッチ１６は、電源回路１２から電源が供給されて
いない状態では、光結合端Ａ１−Ｃ１間が通っており、
光結合端Ａ１−Ｂ１間は遮断されている。ところが、電
源回路１２から電源が供給されると、弾性表面波が発生
して、光結合端が変更されてＣ２−Ｂ２間、Ｃ１−Ｂ１
間が通り、光結合端Ａ２−Ｃ２間、Ａ１−Ｃ１間が遮断
される。

【００１７】したがって、電源回路１２が正常なとき
は、光ファイバ回線４ａを通して受信された光信号は、
Ｏ／Ｅ変換回路１３に送られ、またＥ／Ｏ変換回路１４
から出力される光信号は、光ファイバ回線４ｂに送出さ
れる。ところが、電源回路１２が断になると、光スイッ
チ１６，２１のＡ１−Ｃ１間、Ａ２−Ｃ２間が通り、Ｃ
１−Ｂ１間、Ｃ２−Ｂ２間が遮断される。光ファイバ回
線４ａを通して受信された光信号は、光スイッチ１６，
２１で折り返されて、光ファイバ回線４ｂに送出され
る。

【００１８】局側では、メディアコンバータ１ｂに送っ
た信号が何の処理も加えられることなく、戻されてくる
ので、メディアコンバータ１ｂの電源断であることが分
かる。前記光スイッチ２１に代えて、光分配器を用いて
もよい。図２は、光分配器２２と光スイッチ１６とを用
いて、電源断時に、光信号を折り返すようにしたメディ
アコンバータ１ｂの回路構成図である。

【００１９】図１との違いは、光スイッチ２１に代え
て、光分配器２２を用いていることのみである。光分配
器２２は、光ファイバ回線４ａを通して受信された光信
号を２分配し、光スイッチ１６の光結合端Ａ１に供給す
る。電源断時には、光スイッチ１６のＡ１−Ｃ１間が導
通することにより、光信号を折り返すことができる。こ
の構成では、通常のコンバータの電源供給時でも、受信
した光が光分配器２２で分配されて光強度が半減してし
まう。そこで後段に増幅器を入れなければならないとい
う難点はあるが、光信号の折り返しという本発明の作用
を実現することは可能である。

【００２０】＜第２の実施形態＞図３は、光ファイバ回
線４ａを通して受信した光信号のエネルギーを蓄積し、
電源断時に、そのエネルギーを用いて電気信号を発生し
て光信号に変換して送信するようにしたメディアコンバ
ータ１ｂの回路構成図である。メディアコンバータ１ｂ
は、信号処理回路１１、Ｏ／Ｅ変換回路１３、Ｅ／Ｏ変
換回路１４、電気スイッチ１７,１８、パルス発生回路
１９、バックアップ回路２０及び電源回路１２を有して
いる。

【００２１】信号処理回路１１、Ｏ／Ｅ変換回路１３、
Ｅ／Ｏ変換回路１４の機能は、第１の実施形態を用いて
説明したのと同様である。電気スイッチ１７は、信号処
理回路１１から電気接点Ｅ１を介して入力される電気信
号、又はパルス発生回路１９から電気接点Ｆ１を通って
入力される電気パルス信号のいずれかを切り替えて、電
気接点Ｄ１からＥ／Ｏ変換回路１４に送出する回路であ
る。

【００２２】電気スイッチ１８は、バックアップ回路２
０から電気接点Ｆ２を介して入力される電源、又は電源
回路１２から電気接点Ｅ２を介して入力される電源のい
ずれかを切り替えて、電気接点Ｄ２からＥ／Ｏ変換回路
１４に供給する回路である。電気スイッチ１７は、電源
が与えられないときは電気接点Ｆ１に倒され、電源が与
えられるときは電気接点Ｅ１に倒される。電気スイッチ
１８は、電源が与えられないときは電気接点Ｆ２に倒さ
れ、電源が与えられるときは電気接点Ｅ２に倒される。
このような電気スイッチ１７，１８は例えばリレー接点
を用いて構成することができる。

【００２３】電気スイッチ１７，１８を駆動する電源
は、電源回路１２から供給される。バックアップ回路２
０は、Ｏ／Ｅ変換回路１３で光信号から変換される電気
信号を電荷の形でコンデンサＣに蓄積してパルス発生回
路１９に供給している。また、バックアップ回路２０
は、電気スイッチ１８が電気接点Ｆ２の側に接続された
ときに、Ｅ／Ｏ変換回路１４に電源を供給する。したが
って、バックアップ回路２０のコンデンサＣの容量とし
ては、パルス発生回路１９及びＥ／Ｏ変換回路１４を駆
動するだけの容量があればよい。

【００２４】しかし、光信号の電力が微弱であるから、
バックアップ回路２０は、パルス発生回路１９及びＥ／
Ｏ変換回路１４を常時駆動するだけの電源を供給するこ
とはできないと考えられる。そこでバックアップ回路２
０で、時間をかけて電気エネルギーを蓄積して、一定量
蓄積すれば、パルス発生回路１９及びＥ／Ｏ変換回路１
４を短時間駆動するという、間欠的な動作をさせること
が適切と考えられる。バックアップ回路２０の回路構成
例を図６に示す。Ｏ／Ｅ変換回路１３で光信号から変換
された電気信号はコンデンサＣに蓄えられ、トランジス
タＱを通して負荷で放電される。コンデンサＣの電圧
は、３つの抵抗Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3で分割されている。Ｒ1，
Ｒ2，Ｒ3はコンデンサＣの電流リークを少なくするため
に高抵抗値を持つ。ここではＲ1＝Ｒ3＜Ｒ2とする。抵
抗Ｒ3の電圧はトランジスタオフ時のエミッタ−ベース
間の電圧となる。抵抗Ｒ2と並列にフォトカプラー２０
ａが接続されている。フォトカプラー２０ａは、トラン
ジスタＱのコレクタ電流が流れたときに、抵抗Ｒ2を短
絡する。

【００２５】以上の回路の動作を説明する。コンデンサ
Ｃの電圧をＶcと書く。電源断後、Ｏ／Ｅ変換回路１３
で光信号から変換された電気信号はコンデンサＣに蓄え
られていく。電圧Ｖcが上昇し、トランジスタＱのベー
ス電圧も上昇する。この電圧が、トランジスタのエミッ
タ−ベース間のオン電圧（一定0.6Ｖ）を超えると、ト
ランジスタＱがオンとなり、コンデンサＣからトランジ
スタＱを通って負荷に電流が流れる。この電流により、
フォトカプラー２０ａが働いて抵抗Ｒ2を短絡するの
で、トランジスタＱのベース電圧はさらに上昇し、負荷
電圧よりも高い値を維持する。したがって、トランジス
タＱはオン状態を続ける。コンデンサＣの放電により、
コンデンサＣの電圧が低下していき、トランジスタＱの
ベース電圧、すなわち抵抗Ｒ3の電圧が、トランジスタ
のエミッタ−ベース間のオン電圧（0.6Ｖ）よりも下が
ると、トランジスタＱがオフする。

【００２６】要するに、コンデンサＣは、コンデンサＣ
に電荷が溜まることにより電圧Ｖcがある第１のしきい
値（0.6×(R1+R2+R3/R3)よりも高くなれば、放電により
負荷に電力を供給し、コンデンサＣが放電して電圧Ｖc
がそれより低い第２のしきい値（0.6×(R1+R3/R3)より
も低くなれば、電力の供給を停止して充電する。図７に
コンデンサ電圧Ｖcの時間変化波形図を示す。これによ
りバックアップ回路２０は、オンしきい値と、オフしき
い値とが異なる、一種のヒステリシス動作をすることに
なる。

【００２７】パルス発生回路１９は、電気パルス信号を
発生するものであるが、パルス信号に限定されるもので
なく、相手局が識別できる所定のパターンの電気信号を
発生するものであればよい。例えば、所定の符号で変調
された連続信号（例えば擬似ノイズ符号で変調された周
波数拡散信号）を発生する回路でもよい。以上の回路構
成の動作を説明する。電源回路１２が正常なときは、光
ファイバ回線４ａを通して受信された光信号は、Ｏ／Ｅ
変換回路１３を通して信号処理回路１１に送られ、また
信号処理回路１１から出力される電気信号は、電気スイ
ッチ１７の電気接点Ｅ１を通り、Ｅ／Ｏ変換回路１４で
光信号に変換され、光ファイバ回線４ｂに送出される。

【００２８】一方、光ファイバ回線４ａを通して受信さ
れた光信号がＯ／Ｅ変換回路１３の受光ダイオードで電
気エネルギーに変換され、バックアップ回路２０に蓄え
られる。蓄えられた電気エネルギーがしきい値を超える
と、パルス発生回路１９は、電気パルス信号を出力す
る。この結果、電気エネルギーが減少するが、光ファイ
バ回線４ａを通して光信号は続いてくるので、また蓄え
られた電気エネルギーがしきい値を超える。すると、パ
ルス発生回路１９は、電気パルス信号を出力する。この
ようにして、電気パルス信号が間欠的ないし周期的に出
力される。

【００２９】電源回路１２が断になると、電気スイッチ
１７は、電気接点Ｆ１に切り替わる。また、電気スイッ
チ１８は、電気接点Ｆ２に切り替わる。これにより、バ
ックアップ回路２０からＥ／Ｏ変換回路１４に電源が供
給される。なお、電源断時にＯ／Ｅ変換回路１３には、
バックアップ回路２０の電源は供給されないが、これ
は、光ファイバ回線４ａを通して受信された光信号を受
光ダイオードで電気エネルギーに変換するとき、受光ダ
イオードに供給するバイアス電源は必ずしもなくてもよ
い、という考えに立っている。ただし、バイアス電源が
ないと受光ダイオードの変換効率が少し落ちるので、変
換効率を最良にしたいのであれば、電源断時にＯ／Ｅ変
換回路１３にもバックアップ回路２０の電源を供給する
ようにしてもよい。

【００３０】パルス発生回路１９で出力される電気パル
ス信号は、電気スイッチ１７の電気接点Ｆ１に送られ、
電気接点Ｄ１からＥ／Ｏ変換回路１４に送られる。Ｅ／
Ｏ変換回路１４において光パルス信号に変換され、局側
に送られる。局では、宅から間欠的ないし周期的な光パ
ルス信号が送られてくることに基づいて、宅のメディア
コンバータ１ｂの電源が断となったことを知ることがで
きる。

【００３１】以上の説明の中で、電気スイッチ１８に代
えて、ダイオードなどの逆流防止素子を用いて、Ｅ／Ｏ
変換回路１４に電源を供給するようにしてもよい。図４
は、ダイオードＤを用いたメディアコンバータ１ｂの回
路構成図である。図３と異なるところは、電気スイッチ
１８に代えて、ダイオードＤを用いているところであ
る。図４によれば、電源正常時には、電源回路１２から
ダイオードＤを通してＥ／Ｏ変換回路１４に電源が供給
されるが、電源断時には、バックアップ回路２０からＥ
／Ｏ変換回路１４に電源が供給される。このとき、ダイ
オードＤの逆流阻止作用により、バックアップ回路２０
から電源回路１２に電源が供給されることはない。

【００３２】以上で、本発明の実施の形態を説明した
が、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能で
ある。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、局側にコ
ンバータの電源断を通知するのに、当該コンバータの中
に簡単な構成の回路を備えるだけで速やかに通知するこ
とができるので、局側は電源断対策に入ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】２つの光スイッチ１６，２１を用いて、電源断
時に、光信号を折り返すようにしたメディアコンバータ
１ｂの回路構成図である。

【図２】光分配器２２と光スイッチ１６とを用いて、電
源断時に、光信号を折り返すようにしたメディアコンバ
ータ１ｂの回路構成図である。

【図３】電源断時に、光ファイバ回線４ａを通して受信
した光信号のエネルギーを用いて電気信号を発生して、
光信号に変換して折り返し送信するようにしたメディア
コンバータ１ｂの回路構成図である。

【図４】電気スイッチ１８に代えて、ダイオードＤを用
いたメディアコンバータ１ｂの回路構成図である。

【図５】メディアコンバータを使った光ファイバ接続シ
ステムの概略図である。

【図６】図３におけるバックアップ回路２０の回路構成
例を示す図である。

【図７】コンデンサ電圧Ｖcの時間変化波形を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１ｂ メディアコンバータ ４ａ，４ｂ 光ファイバ回線 ７ａ，７ｂ メタル回線 １１ 信号処理回路 １２ 電源回路 １３ Ｏ／Ｅ変換回路 １４ Ｅ／Ｏ変換回路 １６ 光スイッチ １７,１８ 電気スイッチ １９ パルス発生回路 ２０ バックアップ回路 ２１ 光スイッチ ２２ 光分配器 Ｃ コンデンサ Ｄ ダイオード Ｑ トランジスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 10/28 17/00

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光信号と電気信号との双方向変換処理を行
   うコンバータにおいて、 信号処理回路と、入力光結合端と、出力光結合端と、信
   号処理回路から出力される電気信号を光信号に変換する
   電気/光変換回路と、電気/光変換回路と出力光結合端と
   の間に挿入された光スイッチとを備え、 前記光スイッチは、コンバータの電源断時に、入力光結
   合端から入力される光信号を折り返して出力光結合端か
   ら出力する光路を設定し、コンバータの電源供給時に
   は、前記設定された光路を、電気/光変換回路の出力光
   信号を出力光結合端から出力する光路に切り替えるもの
   であることを特徴とする、電源断通知機能を有するコン
   バータ。
2. 【請求項２】光信号と電気信号との双方向変換処理を行
   うコンバータにおいて、 信号処理回路と、電気スイッチと、電気信号から光信号
   への変換を行う電気/光変換回路と、入力される光信号
   から電気信号への変換を行う光/電気変換回路と、光/電
   気変換回路によって光信号から変換された電気信号の電
   気エネルギーを蓄積する蓄積回路と、蓄積回路に蓄積さ
   れた電気エネルギーに基づいて所定のパターンの電気信
   号を発生する信号発生回路とを備え、 前記電気スイッチは、コンバータの電源断時に、信号発
   生回路の出力電気信号を電気/光変換回路につなぐ経路
   を設定し、コンバータの電源供給時には、前記設定され
   た経路を、信号処理回路の出力信号を電気/光変換回路
   に出力する経路に切り替えるものであることを特徴とす
   る、電源断通知機能を有するコンバータ。
3. 【請求項３】前記電気/光変換回路は、コンバータの電
   源断時に、蓄積回路に蓄積された電気エネルギーに基づ
   いて動作するものである請求項２記載のコンバータ。