JP2004015468A

JP2004015468A - 光無線通信システム

Info

Publication number: JP2004015468A
Application number: JP2002166664A
Authority: JP
Inventors: Katsuo Okuaki; 奥秋　克夫; Tsuneo Furuki; 古木　恒夫; Hidetoshi Naruki; 成木　秀敏
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】発光素子の長寿命化及び消費電力の低減を実現することができると共に、発光素子の不良や劣化を発見することができ、通信エラーを未然に防ぐことができる。
【解決手段】パイロット光のサーチが終了した後にテスト用の光通信パケットを送受信し、また、無線端末の光送信手段を構成する発光手段を複数の発光素子で構成し、パイロット光の受光レベルによって発光素子の発光量及び／又は発光する発光素子の数を低減し、サーチ後の通信テスト機能を利用して複数の発光素子毎に通信テストを行う。
【選択図】　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光無線を介して信号を伝送する光無線通信システムに関し、特に発光素子の長寿命化、低消費電力化及び通信エラーを未然に防ぐことを特徴とする光無線通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光無線を介して信号を伝送する場合、発光側の発光素子としてＬＥＤ（発光ダイオード）やレーザダイオードが用いられるが、レーザダイオードは、出射光のビームが細く、長距離を伝送しても広がらないので、ビル間の伝送や河を隔てた伝送等に用いられている。しかしながら、ビーム径が極めて細いので、人体、特に目に入射すると、目の損傷を招くおそれがあるので、オフィス等の構内においては使用することができなかった。
【０００３】
他方、ＬＥＤは指向性が広く、距離と共に光ビームが広がるので長距離伝送には向かないが、ＬＥＤと集束レンズを一体で形成することにより、伝送距離を延ばすことができる。なお、照明光等により発生する光雑音は、主に低域の周波数スペクトルを有するので、データは一般に、ＦＭやＰＭ等の変調によりブロードバンド信号に変換される。
【０００４】
また、特開平６−２２４８５８号公報には、上述した発光素子であるＬＥＤからの出射光をパラボラリフレクタにより平行化して送信するような送信装置を有する送信端末について記載されており、このような光無線端末はパーソナルコンピュータ等のステーションと接続されており、天井に取り付けた光無線集配装置に対して、集配装置から到来するパイロット光を頼りに、サーボ手段によって光軸合わせを自動的に行い、光無線通信のリンクを確立していた。
【０００５】
しかしながら、上述した光無線通信システムにおける光軸合わせ方法においては、パイロット光で使用する信号周波数（数十ｋＨｚ）と室内のインバータ蛍光灯のフリッカー周波数が近いため、光無線端末が光無線集配装置をサーチする際にインバータ蛍光灯の光をパイロット光と誤って認識してしまうという問題があった。
【０００６】
これを解決するために、本出願人は、先に出願の特願２００２−８２７５９に係る光無線通信システムを提案した。これについて図面を参照して説明する。図６は従来の光無線通信システムの構成例を示す図である。このシステムでは、天井や壁等に取り付けられる集配装置８と複数の通信端末（第１の通信端末１４、第２の通信端末１５、第３の通信端末１６）との間でスター型トポロジーを形成し、集配装置８を介して各通信端末１４〜１６及び幹線７上の他の通信装置（通信装置１〜３以外の通信装置）との間で通信を行う。同図に示すような集配装置８と複数の通信端末１４〜１６とからなるネットワークの環境において、第３の通信端末６に送信すべきデータが存在する場合、伝送路が占有されていないことを確認してから、集配装置８に対して送信要求信号を送信する。集配装置８では、この第３の通信端末６からの送信要求を認識すると、伝送路の使用が可能であることを確認し、第３の通信端末６に対する送信許可を表す応答信号をネットワーク内の各通信端末１４〜１６に対して返信する。この集配装置８からの送信許可信号は、ネットワーク内の通信可能な全ての通信端末が受信するが、送信許可の内容には送信を許可する第３の通信端末６を特定するためのＩＤが含まれており、これと一致するＩＤを有する第３の通信端末６が送信権を獲得する。そして、第３の通信端末６は送信許可信号に含まれるＩＤが自機のＩＤと一致した場合、集配装置８に対してデータの送信を開始し（集配装置８は第３の通信端末６からのデータを受信する）、データ送信終了後には接続を終了して伝送路を解放する。なお、第３の通信端末６がデータ送信している間は、伝送路が占有されているので他の通信端末から送信を行うことはできないが、伝送路が解放したあとでは全ての通信端末１４〜１６が送信可能となる。また、送信許可が返答されない場合や送信許可信号に含まれるＩＤが自機のＩＤと一致しない通信端末は、送信権を獲得できなかったことになるので、データを送信することができない。このとき送信したいデータを有する通信端末は、所定時間間隔を開けてから再度送信要求を集配装置８に対して送信することになる。
【０００７】
次に、図７を用いて、上述した光無線通信システムにおける集配装置８の構成例を説明する。集配装置８には、各通信端末と光無線通信を行うため、ＬＥＤ等の赤外線を利用した光送信手段８ｅと、ＰＤ（フォトディテクタ）等による光受信手段８ｄとを持ち、また、サーバやＰＣ等の通信装置が繋がれている幹線７との通信を行う幹線送信手段８ａ及び幹線受信手段８ｂとを備えている。また、制御ブロック８ｃでは、幹線７及び通信端末からのデータを受信し、適切なあて先（幹線７及び通信端末）へと送り出すデータ処理手段と、通信端末との通信手続きを行う光通信手続き手段とがある。また、集配装置８は、通信端末が集配装置８との光軸を合わせるためパイロット光発生手段８ｆを備えている。
【０００８】
図８は上述した光無線通信システムに係る通信端末の一例を示す図であり、ここでは第１の通信端末の構成を示している。第１の通信端末１４には、集配装置８と光無線通信を行うため、ＬＥＤ等の赤外線を利用した光送信手段１４ａと、ＰＤ等による光受信手段１４ｂとがあり、また、第１の通信装置１との送信手段１４ｅ及び受信手段１４ｄを備えている。更に、集配装置８との光軸を合わせるために集配装置８から送られてくるパイロット光を受信するパイロット光受信手段１４ｆと、パイロット光受信手段１４ｆで受信した光信号からパイロット光成分を抽出するパイロット光抽出手段１４ｇと、パイロット光受信手段１４ｆで受信した光信号からインバータ光成分を抽出するインバータ光抽出手段１４ｈと、パイロット光抽出手段１４ｇ及びインバータ光抽出手段１４ｈからの光受信レベルを基に集配装置８への光軸合わせを制御するサーチ制御手段１４ｉと、サーボ機構等により第１の通信端末１４の方向を回転（パン、チルトなど）させるサーチ手段１４ｊとを備えている。
【０００９】
図９は上述した光無線通信システムにおける通信端末の動作を示すフローチャートである。なお、本従来例では通信端末として第１の通信端末１４を使用している。まず、第１の通信端末４の電源をオンにするか、第１の通信端末１４の光軸のずれが検出されると（ステップＳ１にてＹ）、パイロット光によるサーチを開始する（ステップＳ２）。第１の通信端末１４に設けられたパイロット光受信手段１４ｆによって受信したパイロット光は、パイロット光抽出手段１４ｇによってそのピークを見つけてサーチを終了する（ステップＳ３にてＹ）。そして、インバータ光抽出手段４ｈではその光受信レベルを検出し、そのレベルが予め設定した閾値以下であれば（ステップＳ４にてＹ）、パイロット光が正しく検出されたものとしてサーチを終了する（ステップＳ５）。また、インバータ光抽出手段１４ｈで検出されたインバータ光の受信レベルが予め設定した閾値以上であった場合、インバータ光抽出手段１４ｈにてインバータ光をサーチしたものと判断して再度サーチを行う（ステップＳ４にてＮ）。この際、同じインバータ光をサーチして無限ループに陥らないように前回サーチした場所を記憶し、この場所に除くようにサーチを行っても良いものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した光無線通信システムでは、無線端末４が集配装置８に対して、どの位置にあっても（近距離であっても）光送信手段１４ａに使用する発光素子の発光量は同じであったため、近距離においては必要以上に発光しているため発光素子の短寿命化や消費電力の増大を招いていた。
【００１１】
そこで、本発明は、無線端末の光送信手段に使用する発光手段を複数の発光素子で構成し、パイロット光の受信レベルに応じて発光する発光素子の数を可変することで、発光素子の長寿命化及び消費電力の低減を実現することを目的とするものである。また、この際サーチ後のテストパケットによる通信テスト機能を利用して、各発光素子毎に通信テストを行うことで、発光素子の不良及び発光素子の劣化を発見し、使用可能な発光素子のみを利用することで、通信エラーを未然に防ぐことを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、光無線信号によりデータの集配を行う光無線集配装置と、前記光無線信号によりデータの送受信を前記光無線集配装置との間で行う光無線通信端末とを有する光無線通信システムであって、前記光無線集配装置は、前記光無線通信端末から前記光無線信号によりデータを受信する光受信手段と、前記光無線通信端末へ前記光無線信号によりデータを送信する光送信手段と、前記光無線通信端末が光無線信号の光軸を合わせるために使用するパイロット光を発光させるパイロット光発光手段と、前記光無線通信端末との通信制御を行う光通信手続き手段とを有し、前記光無線通信端末は、前記光無線集配装置から前記光無線信号によりデータを受信する端末側光受信手段と、前記光無線集配装置へ前記光無線信号によりデータを送信する端末側光送信手段と、前記光無線集配装置との通信制御を行う光通信手続き手段と、前記光無線集配装置のパイロット光発光手段からのパイロット光を受信するためのパイロット光受信手段と、前記端末側光送信手段及び／又は前記端末側光受信手段の光軸を動かす光軸合わせ手段と、前記パイロット光受信手段にて受信した光受信レベルによって前記光軸合わせ手段を制御するサーチ制御手段とを有し、前記光無線通信端末及び前記光無線集配装置は、前記サーチ制御手段による光軸合わせが終了した後に、相互にテスト用光通信パケットを送受信することで光無線通信の可否の確認を行うことを特徴とする光無線通信システムを提供する。
【００１３】
また、前記光無線通信端末は、前記光無線集配装置からのパイロット光の受信レベルに応じて前記端末側光送信手段に使用される発光素子の発光レベル及び／又は発光する発光素子の数を変化させることを特徴とする請求項１に記載の光無線通信システムを提供する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光無線通信システムの一実施例について図１を参照しながら説明する。図１によれば、天井や壁などに取り付けられる集配装置８と複数の通信端末４，５，６との間でスター型トポロジーを形成し、集配装置８を介して各通信端末４，５，６及び幹線７上の他の通信装置（通信装置１〜３以外）との間で通信を行う。
【００１５】
図２は本発明に係る光無線通信システムに使用される集配装置８の主要な構成を示すブロック図である。集配装置８には、各通信端末と光無線通信を行うため、ＬＥＤ等の赤外線を利用した光送信手段８ｅと、ＰＤ（フォトディテクタ）等による光受信手段８ｄとを持ち、また、サーバやＰＣ等の通信装置が繋がれている幹線７との通信を行う幹線送信手段８ａ及び幹線受信手段８ｂとを備えている。また、制御ブロック８ｃでは、幹線７及び通信端末からのデータを受信し、適切なあて先（幹線７及び通信端末）へと送り出すと共に、通信端末との通信制御を行う制御ブロック８ｃとがある。また、集配装置８は、通信端末が集配装置８との光軸を合わせるためパイロット光発生手段８ｆを備えている。
【００１６】
図３は本発明に係る光無線通信システムに使用される通信端末の主要な構成を示すブロック図であり、ここでは通信端末４を例に説明する。通信端末４には、集配装置８と光無線通信を行うため、ＬＥＤなどの赤外線を利用した光送信手段４ａと、ＰＤ（フォトディテクタ）などによる光受信手段４ｂとを持ち、また、第１の通信装置１へデータの送信を行う送信手段４ｅ、第１の通信装置１からのデータの受信を行う受信手段４ｄを備えている。また、集配装置８との光軸を合わせるために集配装置８から送られてくるパイロット光を受信するパイロット光受信手段４ｆと、パイロット光受信手段４ｆからの光受信レベルを基に集配装置８への光軸合わせを制御するサーチ制御手段４ｉと、サーボ機構などにより通信端末４の方向を回転（パン、チルト）させるサーチ手段４ｊを備えている。
【００１７】
なお、パイロット光によるサーチ終了時には、正しく光軸が合っているかを確認するため、テストパケットを集配装置８とやり取りし、実際にデータが通るのを確認してサーチを終了する。このためパイロット光によるサーチ終了時にサーと制御手段４ｊから制御ブロック４ｃに対して通信テスト要求を出し、制御ブロック４ｃではテストパケットによる通信テストの結果をサーチ制御手段４ｉに報告している。また、制御ブロック４ｃは、集配装置８及び第１の通信装置１からの通信データをそれぞれ適切なあて先（幹線７及び通信端末９）へ送り出すと共に、集配装置８との通信制御を行っている。更に、制御ブロック４ｃは、パイロット光の受信レベルを監視し、受信レベルが高い場合には、光送信手段４ａを構成する発光手段の発光量を受信レベルに応じて下げることで不必要に発光することなく発光手段の長寿命化と消費電力の低減を行うことができる。
【００１８】
図４は従来の通信テストの手順の一例を示す図である。通信端末１４のサーチ制御手段１４ｉで電源投入時及び光軸ずれと判断した場合、通信端末１４ではパイロット光によるサーチを開始し、パイロット光によるサーチが終了した後に、サーチ制御手段１４ｉから通信端末１４に対して通信テスト要求が出される。そして、通信端末１４では集配装置８の通信許可タイミングを監視して通信可能状態となったら通信確認のためのテストパケットを送信する。集配装置８にてテストパケットを受け取ったらテストパケットの確認を繰り返し、正常に受け取れていることを通信端末１４に通知する。通信端末１４が集配装置８からのテストパケットの確認通知を受け取ったら光軸は正しいものと判断して、サーチ制御手段１４ｉに対して通信テストＯＫの信号を送信し、サーチを完了する。
【００１９】
これに対して本発明に係る光無線通信端末システムでは図５に示すように通信テストを行う。従来の通信テストとの相違点は、通信端末４が集配装置テストパケットを送信する際に、光送信手段４ａを構成する発光素子の発光量及び／又は発光する発光素子の数を可変としている点である。ここでは、２つのＬＥＤ１，ＬＥＤ２を発光素子として用いており、パイロット光によるサーチを終了した後、最初に全てのＬＥＤ（ＬＥＤ１及びＬＥＤ２）を用いて通信テストを行う。これが成功した場合、サーチは正常に行われ通信路が確保されていると判断する。ここで、パイロット光のレベルを監視し、ある閾値（発光量を下げた及び／又は発光する発光素子の数を減らしたときでも通信可能な受信レベル）より高い場合、発光量及び／又は発光する発光素子の数を減らして通信テストを行う。ここでは、ＬＥＤが２本あるので、簡単にどちらか一本ずつを使用して通信テストを行う。そして、この通信テストが成功したときには、発光素子の数を減らしても通信を行うことが可能となり、発光素子の長寿命化、消費電力の低減を実現することができる。
【００２０】
ここで、一定時間毎又は電源投入時に、発光素子を順次又はランダムに切り替えることで、発光素子の使用頻度を均一化することができる。また、前述した通信テストが不成功であったとき、その発光素子を使用不可とすることで通信エラーを未然に防ぐことが可能となる。更に、発光素子を２本以上として複数をグループ化して通信テストを行っても良い。更にまた、発光量を下げるときに発光素子への信号の振幅やＤＣレベルを下げて実現しても良い。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る光無線通信システムにおいて、無線端末の光送信手段を構成する発光手段を複数の発光素子で構成し、パイロット光の受光レベルによって発光素子の発光量及び／又は発光する発光素子の数を低減することで、発光素子の長寿命化及び消費電力の低減を実現することができるという効果を奏するものである。また、サーチ後の通信テスト機能を利用して複数の発光素子毎に通信テストを行うことで、発光素子の不良や劣化を発見することができ、通信エラーを未然に防ぐことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光無線通信システムの一実施例を示す図である。
【図２】本発明に係る光無線通信システムに適用される集配装置の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る光無線通信システムに適用される通信端末の一例を示すブロック図である。
【図４】従来の光無線通信システムにおける通信テストの手順を示す図である。
【図５】本発明に係る光無線通信システムおける通信テストの手順を示す図である。
【図６】従来の光無線通信システムの一例を示す図である。
【図７】従来の光無線通信システムに適用される集配装置の一例を示すブロック図である。
【図８】従来の光無線通信システムに適用される通信端末の一例を示すブロック図である。
【図９】従来の光無線通信システムにおけるパイロット光のサーチの動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１、２，３　　通信装置
４，５，６，１４，１５，１６　　通信端末
７　　幹線
８　　集配装置

Claims

光無線信号によりデータの集配を行う光無線集配装置と、前記光無線信号によりデータの送受信を前記光無線集配装置との間で行う光無線通信端末とを有する光無線通信システムであって、
前記光無線集配装置は、前記光無線通信端末から前記光無線信号によりデータを受信する光受信手段と、前記光無線通信端末へ前記光無線信号によりデータを送信する光送信手段と、前記光無線通信端末が光無線信号の光軸を合わせるために使用するパイロット光を発光させるパイロット光発光手段と、前記光無線通信端末との通信制御を行う光通信手続き手段とを有し、
前記光無線通信端末は、前記光無線集配装置から前記光無線信号によりデータを受信する端末側光受信手段と、前記光無線集配装置へ前記光無線信号によりデータを送信する端末側光送信手段と、前記光無線集配装置との通信制御を行う光通信手続き手段と、前記光無線集配装置のパイロット光発光手段からのパイロット光を受信するためのパイロット光受信手段と、前記端末側光送信手段及び／又は前記端末側光受信手段の光軸を動かす光軸合わせ手段と、前記パイロット光受信手段にて受信した光受信レベルによって前記光軸合わせ手段を制御するサーチ制御手段とを有し、
前記光無線通信端末及び前記光無線集配装置は、前記サーチ制御手段による光軸合わせが終了した後に、相互にテスト用光通信パケットを送受信することで光無線通信の可否の確認を行うことを特徴とする光無線通信システム。
前記光無線通信端末は、前記光無線集配装置からのパイロット光の受信レベルに応じて前記端末側光送信手段に使用される発光素子の発光レベル及び／又は発光する発光素子の数を変化させることを特徴とする請求項１に記載の光無線通信システム。