JP2007053506A - 光ネットワークシステム、光ネットワーク装置及び光ネットワーク制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 伝送するパルスの時間長や位相のずれが生じにくい光ネットワークシステム等を提供することである。
【解決手段】 マスタユニットＭは、アイドル状態に入ると、各スレーブユニットＳ−１〜Ｓ−ｎに宛ててポーリング用の光信号を送信する。各スレーブユニットＳ−１〜Ｓ−ｎがなす直鎖の最下位にあるスレーブユニットＳ−ｎは、特殊コードを含んだ自己宛てのポーリング用の光信号を受信するとこれに応答し、他のスレーブユニットに宛てて位相補正要求信号を表す光信号を送信する。最下位以外のスレーブユニットＳ−１〜Ｓ−（ｎ−１）はこの位相補正要求信号に応答し、各自のクロック信号を、最下位のスレーブユニットＳ−ｎのクロック信号に同期させるよう初期化する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ネットワークを介してデータ通信を行うための光ネットワークシステム、光ネットワーク装置及び光ネットワーク通信方法に関する。

近年、電気機器の遠隔操作などの目的で、光ネットワークを介したデータ通信が広く行われている。光ネットワークを介したデータ通信を、マスタとなる１個の機器とスレーブとなる複数個の機器との間で行わせたい場合は、これらの機器を、マルチドロップ接続といわれる形態で互いに接続してデータ通信を行わせることが一般的に行われている（例えば、特許文献１参照）。

マルチドロップ接続は、スレーブとなる複数の機器に順位を与えた上、マスタと最上位のスレーブとを光ファイバ等の光伝送路を介して接続し、最上位のスレーブと第２位のスレーブとを光伝送路を介して接続し、以下、最下位のスレーブに至るまで、互いに隣接する順位のスレーブ同士を光伝送路で接続することにより、１本の鎖状の光ネットワークを形成する、という接続形態である。

マルチドロップ接続の形態をとる光ネットワークでは一般に、ポーリング方式、すなわち、マスタが各スレーブに対して応答要求を行い、これに対してスレーブが応答を返すという手法によるデータ通信が行われる。マスタとスレーブとの間でのデータ通信は、マスタ及びスレーブが各自独立に発生するクロック信号に同期する形で行われるのが一般的である。
具体的には、例えばマスタからスレーブへとデータを送る場合、マスタはマスタ自身が発生するクロック信号に同期する形で当該データをスレーブに送信し、スレーブは、マスタが送信した当該データを、当該スレーブ自身が発生するクロック信号に同期する形でラッチすることにより、当該データの受信を行う。また、スレーブからマスタへとデータを送る場合、スレーブはスレーブ自身が発生するクロック信号に同期する形で当該データをマスタに送信し、マスタは、スレーブが送信した当該データを、当該マスタ自身が発生するクロック信号に同期する形でラッチすることにより、当該データの受信を行う。
複数のスレーブ相互間でのデータ通信も同様であり、具体的には、例えば、マスタから第１のスレーブが受信したデータが第２のスレーブを宛先とするものである場合、第１のスレーブは第１のスレーブ自身が発生するクロック信号に同期する形で当該データを第２のスレーブに送信し、第２のスレーブは、第１のスレーブが送信した当該データを、第２のスレーブ自身が発生するクロック信号に同期する形でラッチすることにより、当該データの受信を行う。
特開平８−１４７２２９号公報

しかし、データを表すパルスの伝送をクロックに同期する形で行う場合、パルスの遷移中の不安定な状態でパルスのラッチが行われる等のために、パルスの時間長や位相がずれてしまうという問題が起きる。例えば、マスタが発生するクロック信号を構成するパルスの時間長を「１」として、時間長が「５」であるパルスをマスタからスレーブへと伝送する場合、伝送されたこのパルスの時間長が、スレーブによる受信の時点において、時間量が「４」又は「６」になったり、あるいは位相がクロック周期１個分ずれてしまう、といった現象が起きてしまうことがある。

このような問題を解決する手法としては、データを表すパルスの時間長を、クロック信号を構成するパルスの時間長より十分長くすることにより、データを表すパルスの時間長や位相の比率ベースでの変動量を減少させる、という手法が考えられる。
また、他の手法としては、パルスを受信したスレーブが、パルスをクロック信号の周期でサンプリングして得られるデータをＦＩＦＯ（先入れ先出し）型のスタックに蓄積して、このスタックからデータを読み出してパルスを再現するものとし、パルスの時間長が本来予定されていない時間長をとった場合（例えば、パルスの時間長が本来はクロック周期の５の倍数倍であるべきところ、その他の値をとった、といった場合）は、スタックからの読み出し位置を先頭以外の位置へとずらすことによって、時間長が矯正されたパルス（例えば、クロック周期の５の倍数倍であって矯正前の時間長に最も近い時間長を有するパルス）を再現する、という手法が考えられる。なお、再現されたパルスが更に後続のスレーブへとで伝送されるべきものであれば、パルスを再現したスレーブは、当該後続のスレーブへとこのパルスを送信する。

ところが、スタックを用いる上述の手法によってもなお、クロック信号のジッタや周波数の変動などの原因で、パルスの時間長や位相がずれてしまうという問題は起きていた。
そして、データを表すパルスの時間長を、実用に耐える範囲でなるべく長くとるようにしても、パルスの時間長や位相のずれの影響は十分に除去することができなかった。

この発明は上記実状に鑑みてなされたもので、伝送するパルスの時間長や位相のずれが生じにくい光ネットワークシステム、光ネットワーク装置及び光ネットワーク制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る光ネットワークシステムは、
光伝送路を介して自己以外の装置との間で光信号の送受信を行うマスタユニットと、各自が光伝送路を介して各自以外の装置との間で光信号の送受信を行う１個以上のスレーブユニットと、より構成されており、
各前記スレーブユニットは、最上位のスレーブユニットから最下位のスレーブユニットに至るまで、光伝送路を介して直鎖状に互いに接続されており、
前記マスタユニットは、光伝送路を介して前記最上位のスレーブユニットに接続され、各々の前記スレーブユニットと自己との間で、当該スレーブユニットと自己との間に介在する他のスレーブユニット及び光伝送路を介して光信号の送受信を行うものであって、
前記マスタユニットは、自己が所定の動作の要求を受けていない期間が一定期間以上続いたか否かを判別し、続いたと判別したとき、前記最下位のスレーブユニットに所定の応答を求める特殊コードを含んだポーリング用の光信号を送信し、
各々の前記スレーブユニットはクロック信号を発生し、自己が受信した光信号が表す値を、自己が生成した当該クロック信号に同期したタイミングでラッチし、ラッチした値を表す光信号を生成して送信するものであって、
前記最下位のスレーブユニットは、特殊コードを含んだ前記ポーリング用の光信号を自己が受信したとき、当該特殊コードに応答し、自己以外の他のスレーブユニットに、当該他のスレーブユニットが発生するクロック信号の初期化を要求する補正要求を表す光信号を送信し、
最下位以外の前記スレーブユニットは、自己が前記補正要求を表す光信号を受信したとき、当該補正要求に応答し、自己が発生するクロック信号を、前記最下位のスレーブユニットが発生するクロック信号に同期させるよう初期化する、
ことを特徴とする。

このような光ネットワークシステムによれば、各スレーブユニットのクロック信号の初期化はマスタユニットがアイドル状態（すなわち、自己が所定の動作の要求を受けていない期間が一定期間以上続いた状態）にあるときに行われ、マスタユニットと各スレーブユニットとの間の通信が阻害される状態が生じないような形で、伝送する光信号の位相のずれや、この光信号を構成するパルスの時間長のずれの防止が図られる。
また、このような光ネットワークシステムにおいては、クロック信号の初期化を指示する補正要求は最下位のスレーブユニットから発せられるので、ポーリング用の光信号が最下位のスレーブユニットまで達するような良好な通信状態にある場合に限ってクロック信号の初期化が行われる。また、このような良好な通信状態では、最下位以外のスレーブユニットが補正要求を確実に受信することを期待できる。このため、クロック信号の初期化が確実に行われ、従って、伝送する光信号の位相のずれや、この光信号を構成するパルスの時間長のずれの防止が確実に図られる。

また、本発明の第２の観点に係る光ネットワーク装置は、
光伝送路を介して外部との間で光信号の送受信を行う光ネットワーク装置であって、
クロック信号を発生するクロック信号発生手段と、
光信号を外部より受信し、当該光信号が表す値を、前記クロック信号に同期したタイミングでラッチし、ラッチした値を表す光信号を生成して送信する送受信手段と、を備え、
前記送受信手段は、
最上位から最下位に至るまで光伝送路を介して直鎖状に互いに接続された複数の光ネットワーク装置のうちの当該最下位の光ネットワーク装置に宛てられた、所定の応答を求める特殊コードを含むポーリング用の光信号を受信したとき、当該ポーリング用の光信号が自己に宛てられたものであるか否かを判別する判別手段と、
前記特殊コードを含むポーリング用の光信号が自己に宛てられたものであると前記判別手段が判別したとき、当該ポーリング用の光信号に応答し、自己以外の外部の光ネットワーク装置に、当該外部の光ネットワーク装置のクロック信号を前記クロック信号発生手段の発生するクロック信号に同期させるように初期化することを要求する補正要求を表す光信号を送信する補正要求送信手段と、を備える、
ことを特徴とする。

このような光ネットワーク装置は、他の光ネットワーク装置へクロック信号の初期化を指示する補正要求を、自己が、光ネットワーク装置の連鎖の最下位であるときに発するので、ポーリング用の光信号が最下位の光ネットワーク装置まで達するような良好な通信状態にある場合に限って、補正要求の発生が行われる。また、このような良好な通信状態では、連鎖内の各光ネットワーク装置が補正要求を確実に受信することを期待できる。このため、最下位以外の光ネットワーク装置がこの補正要求に応答してクロック信号の初期化を行うものであれば、連鎖内の各光ネットワーク装置のクロック信号の初期化が確実に行われ、従って、これらの光ネットワーク装置が伝送する光信号の位相のずれや、この光信号を構成するパルスの時間長のずれの防止が確実に図られる。

前記送受信手段は、前記補正要求を表す光信号を外部より受信したとき、当該補正要求に応答し、前記クロック信号発生手段が発生するクロック信号を、外部の光ネットワーク装置が発生するクロック信号に同期させるよう初期化する手段を備えるものとすれば、この光ネットワーク装置は自己が最下位でなくても、補正要求に応答して自己のクロック信号の初期化を行う。

前記送受信手段は、ラッチした値を順次記憶し、記憶した値を順次選択して、選択した値を表す光信号を生成するものであってもよい。
この場合において、前記記憶した値の選択は、生成する光信号を構成するパルスの時間長が所定の条件に合致する値であって、かつ、当該パルスの時間長の、受信した光信号を構成するパルスの時間長からの矯正量が最小となるように行われれば、クロック信号の初期化が行われない間も、光ネットワーク装置が伝送する光信号の位相のずれや、この光信号を構成するパルスの時間長のずれの防止が図られる。

また、本発明の第３の観点に係る光ネットワーク制御方法は、
光伝送路を介して自己以外の装置との間で光信号の送受信を行うマスタユニットと、各自が光伝送路を介して各自以外の装置との間で光信号の送受信を行う１個以上のスレーブユニットと、より構成されている光ネットワークシステムを制御するための光ネットワーク制御方法であって、
各前記スレーブユニットは、最上位のスレーブユニットから最下位のスレーブユニットに至るまで、光伝送路を介して直鎖状に互いに接続されており、
前記マスタユニットは、光伝送路を介して前記最上位のスレーブユニットに接続され、各々の前記スレーブユニットと自己との間で、当該スレーブユニットと自己との間に介在する他のスレーブユニット及び光伝送路を介して光信号の送受信を行うものであって、
前記マスタユニットは、自己が所定の動作の要求を受けていない期間が一定期間以上続いたか否かを判別し、続いたと判別したとき、前記最下位のスレーブユニットに所定の応答を求める特殊コードを含んだポーリング用の光信号を送信し、
各々の前記スレーブユニットはクロック信号を発生し、自己が受信した光信号が表す値を、自己が生成した当該クロック信号に同期したタイミングでラッチし、ラッチした値を表す光信号を生成して送信するものであって、
前記最下位のスレーブユニットは、特殊コードを含んだ前記ポーリング用の光信号を自己が受信したとき、当該特殊コードに応答し、自己以外の他のスレーブユニットに、当該他のスレーブユニットが発生するクロック信号の初期化を要求する補正要求を表す光信号を送信し、
最下位以外の前記スレーブユニットは、自己が前記補正要求を表す光信号を受信したとき、当該補正要求に応答し、自己が発生するクロック信号を、前記最下位のスレーブユニットが発生するクロック信号に同期させるよう初期化する、
ことを特徴とする。

このような光ネットワーク制御方法によれば、各スレーブユニットのクロック信号の初期化はマスタユニットがアイドル状態（すなわち、自己が所定の動作の要求を受けていない期間が一定期間以上続いた状態）にあるときに行われ、マスタユニットと各スレーブユニットとの間の通信が阻害される状態が生じないような形で、伝送する光信号の位相のずれや、この光信号を構成するパルスの時間長のずれの防止が図られる。
また、このような光ネットワーク制御方法においては、クロック信号の初期化を指示する補正要求は最下位のスレーブユニットから発せられるので、ポーリング用の光信号が最下位のスレーブユニットまで達するような良好な通信状態にある場合に限ってクロック信号の初期化が行われる。また、このような良好な通信状態では、最下位以外のスレーブユニットが補正要求を確実に受信することを期待できる。このため、クロック信号の初期化が確実に行われ、従って、伝送する光信号の位相のずれや、この光信号を構成するパルスの時間長のずれの防止が確実に図られる。

また、本発明の第４の観点に係る光ネットワーク制御方法は、
光伝送路を介して外部との間で光信号の送受信を行う光ネットワーク装置を制御するための光ネットワーク制御方法であって、
前記光ネットワーク装置は、
クロック信号を発生するクロック信号発生ステップと、
光信号を外部より受信し、当該光信号が表す値を、前記クロック信号に同期したタイミングでラッチし、ラッチした値を表す光信号を生成して送信する送受信ステップと、を実行し、
前記送受信ステップは、
最上位から最下位に至るまで光伝送路を介して直鎖状に互いに接続された複数の光ネットワーク装置のうちの当該最下位の光ネットワーク装置に宛てられた、所定の応答を求める特殊コードを含むポーリング用の光信号を受信したとき、当該ポーリング用の光信号が自己に宛てられたものであるか否かを判別する判別ステップと、
前記特殊コードを含むポーリング用の光信号が自己に宛てられたものであると前記判別ステップで判別したとき、当該ポーリング用の光信号に応答し、自己以外の外部の光ネットワーク装置に、当該外部の光ネットワーク装置のクロック信号を前記クロック信号発生ステップで発生しているクロック信号に同期させるように初期化することを要求する補正要求を表す光信号を送信する補正要求送信ステップと、を含んでいる、
ことを特徴とする。

このような光ネットワーク制御方法によれば、他の光ネットワーク装置へクロック信号の初期化を指示する補正要求の発生は、制御対象の光ネットワーク装置が、光ネットワーク装置の連鎖の最下位であるときに行われる。このため、ポーリング用の光信号が最下位の光ネットワーク装置まで達するような良好な通信状態にある場合に限って、補正要求の発生が行われる。また、このような良好な通信状態では、連鎖内の各光ネットワーク装置が補正要求を確実に受信することを期待できる。このため、最下位以外の光ネットワーク装置がこの補正要求に応答してクロック信号の初期化を行うものであれば、連鎖内の各光ネットワーク装置クロック信号の初期化が確実に行われ、従って、これらの光ネットワーク装置が伝送する光信号の位相のずれや、この光信号を構成するパルスの時間長のずれの防止が確実に図られる。

この発明によれば、伝送するパルスの時間長や位相のずれが生じにくい光ネットワークシステム、光ネットワーク装置及び光ネットワーク制御方法が実現される。

以下、この発明の実施の形態を、光ネットワークシステムを例とし、図面を参照して説明する。

図１は、この発明の実施の形態にかかる光ネットワークシステムの物理的構成を示す図である。図示するように、この光ネットワークシステムは、マスタユニットＭと、ｎ個（ｎは自然数）のスレーブユニットＳ−１〜Ｓ−ｎとより構成されている。

マスタユニットＭは、図２に示すように、制御部ＭＰと、クロック発生部ＭＣと、送信部ＭＴｘ０及びＭＴｘ１と、受信部ＭＲｘ０及びＭＲｘ１とより構成されている。クロック発生部ＭＣと、送信部ＭＴｘ０及びＭＴｘ１と、受信部ＭＲｘ０及びＭＲｘ１とは、いずれも制御部ＭＰに電気的に接続されている。

また、スレーブユニットＳ−１〜Ｓ−ｎは互いに実質的に同一の構成を有しており、スレーブユニットＳ−ｋ（ｋは１以上ｎ以下の整数）は、図３に示すように、制御部ＳＰ−ｋと、クロック発生部ＳＣ−ｋと、送信部ＳＴｘ０−ｋ及びＳＴｘ１−ｋと、受信部ＳＲｘ０−ｋ及びＳＲｘ１−ｋとより構成されている。クロック発生部ＳＣ−ｋと、送信部ＳＴｘ０−ｋ及びＳＴｘ１−ｋと、受信部ＳＲｘ０−ｋ及びＳＲｘ１−ｋとは、いずれも制御部ＳＰ−ｋに電気的に接続されている。

そして、図１に示すように、マスタユニットＭの送信部ＭＴｘ１は、スレーブユニットＳ−１の受信部ＳＲｘ０−１に接続されている。
また、スレーブユニットＳ−１の送信部ＳＴｘ０−１は、マスタユニットＭの受信部ＭＲｘ１に接続されている。
また、スレーブユニットＳ−ｊ（ｊは１以上ｎ未満の整数）の送信部ＳＴｘ１−ｊは、スレーブユニットＳ−（ｊ＋１）の受信部ＳＲｘ０−（ｊ＋１）に接続されている。
また、スレーブユニットＳ−（ｊ＋１）の送信部ＳＴｘ０−（ｊ＋１）は、スレーブユニットＳ−ｊの受信部ＳＲｘ１−ｊに接続されている。

なお、マスタユニットＭの送信部ＭＴｘ０及び受信部ＭＲｘ０は、いずれもこの実施の形態においては使用されず、それぞれ例えば遮光されているものとする。また、スレーブユニットＳ−ｎの送信部ＳＴｘ１−ｎ及び受信部ＳＲｘ１−ｎも、この実施の形態においては使用されず、それぞれ例えば遮光されているものとする。

一方、制御部ＭＰは更に、図示するように、外部の制御装置１に接続されている。制御装置１は、制御部ＭＰとの間で電気信号の交換を行うことにより、マスタユニットＭを介して、スレーブユニットＳ−１〜Ｓ−ｎに接続された後述の被制御装置２−１〜２−ｎを制御する装置である。

また、図示するように、制御部ＳＰ−ｋは、外部の被制御装置２−ｋに接続されている。被制御装置２−ｋは、制御部ＳＰ−ｋとの間で電気信号の交換を行うことにより、マスタユニットＭ及びスレーブユニットＳ−１〜Ｓ−ｋを介して制御装置１からの制御を受け、この制御に従った動作を行う装置である。

なお、マスタユニットＭは、例えば、制御装置１と共通の筐体内に形成されていたり、あるいは、制御装置１が備えるスロットに装着可能な形状に形成されていればよい。制御装置１自身が制御部ＭＰの機能を兼ねて行うものであってもよい。
また、スレーブユニットＳ−ｋも、例えば、被制御装置２−ｋと共通の筐体内に形成されていたり、あるいは、被制御装置２−ｋが備えるスロットに装着可能な形状に形成されていればよい。制御装置１自身が制御部ＳＰ−ｋの機能を兼ねて行うものであってもよい。

マスタユニットＭ及びスレーブユニットＳ−ｋの各部の説明に移ると、マスタユニットＭの送信部ＭＴｘ０及びＭＴｘ１は、互いに実質的に同一の物理的構成を有している。送信部ＭＴｘ０及びＭＴｘ１は、それぞれ、例えば発光ダイオード等の発光素子を備えており、制御部ＭＰより供給された電気信号に従った強度の光を発光する。

受信部ＭＲｘ０及びＭＲｘ１は、互いに実質的に同一の物理的構成を有している。受信部ＭＲｘ０及びＭＲｘ１は、それぞれ、ホトトランジスタ等の受光素子を備えており、光を受光してこの光の強度を表す電気信号を生成し、制御部ＭＰに供給する。

クロック発生部ＭＣは、たとえば水晶発振器や論理回路などより構成されており、所定の周波数のクロック信号を発生して、制御部ＭＰへと連続的に供給する。
また、クロック発生部ＭＣは、図示しない任意の経路を介して、自己が発生するクロック信号を、スレーブユニットＳ−１〜Ｓ−ｎに供給する。

制御部ＭＰは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等からなるプロセッサと、ＲＡＭ（Random Access Memory）等からなる揮発性メモリと、ハードディスク装置等からなる不揮発性メモリとを備えている。
制御部ＭＰの不揮発性メモリは、制御部ＭＰのプロセッサが行う後述の処理を制御するプログラムを予め記憶しており、制御部ＭＰのプロセッサはこのプログラムを読み出し、クロック発生部ＭＣが供給するクロック信号を動作クロックとして、このプログラムを実行する。制御部ＭＰの揮発性メモリは、制御部ＭＰのプロセッサのワークエリアとなる記憶領域を提供する。

そして制御部ＭＰのプロセッサは、制御装置１に接続されている。制御部ＭＰのプロセッサは、自己が実行する上述のプログラムの制御の下、制御装置１が供給する制御用の電気信号に従って送信部ＭＴｘ１に光を発光させることにより光信号を生成させる処理や、受信部ＭＲｘ１が供給する電気信号を取得して、当該電気信号に基づいて、制御装置１に供給する電気信号を生成し、制御装置１に供給する処理（あるいは、受信部ＭＲｘ１が供給する電気信号をそのまま制御装置１に供給する処理）などを行うことにより、制御装置１による被制御装置２−１〜２−ｎの制御を媒介する。

また、制御部ＭＰのプロセッサは、マスタユニットＭがアイドル状態（すなわち、制御装置１若しくはスレーブユニットＳ−１より信号が一定期間以上供給されておらず、又はその他、自己が所定の動作の要求を受けていない状態）に入ったとき、送信部ＭＴｘ１に、ポーリング用の（すなわち、スレーブユニットに宛てて所定の応答を求める処理のための）光信号を生成させる。ただし、最下位のスレーブユニットＳ−ｎに宛てたポーリング用の光信号は、後述する位相補正要求信号を表す光信号の生成を当該最下位のスレーブユニットＳ−ｎに要求する特殊コードを表す部分を有するものとする。

なお、制御部ＭＰのプロセッサは、例えばクロック発生部ＭＣより供給されるクロック信号に基づいて、上述の一定期間の経過の有無を判別すればよい。
また、制御部ＭＰのプロセッサが最下位のスレーブユニットＳ−ｎを特定する手法は任意である。従って、例えば、マスタユニットＭが特願２００４−３１６６４３に示されている手法を実行することにより最下位のスレーブユニットＳ−ｎを特定してもよいし、あるいは、制御部ＭＰの不揮発性メモリが最下位のスレーブユニットＳ−ｎを特定するデータを予め記憶して、制御部ＭＰのプロセッサがこのデータにアクセスすることにより最下位のスレーブユニットＳ−ｎを特定するようにしてもよい。

一方、スレーブユニットＳ−ｋの送信部ＳＴｘ０−ｋ及びＳＴｘ１−ｋは、いずれも例えばマスタユニットＭの送信部ＭＴｘ０あるいはＭＴｘ１と実質的に同一の物理的構成を有しており、制御部ＳＰ−ｋより供給された信号に従った強度の光を発光する。

受信部ＳＲｘ０−ｋ及びＳＲｘ１−ｋは、いずれも例えばマスタユニットＭの受信部ＭＲｘ０あるいはＭＲｘ１と実質的に同一の物理的構成を有しており、光を受光してこの光の強度を表す電気信号を生成し、制御部ＳＰ−ｋに供給する。

クロック発生部ＳＣ−ｋは、たとえば、水晶発振器や、シフトレジスタ等を含む論理回路などより構成されており、マスタユニットＭのクロック発生部ＭＣが発生するクロックと実質的に同一の周波数のクロックを発生して、制御部ＳＰ−ｋへと連続的に供給する。
クロック発生部ＳＣ−ｋは、自己が属するスレーブユニットＳ−ｋが最下位のスレーブユニットＳ−ｎでない場合において、所定の初期化命令が、自己が属するスレーブユニットＳ−ｋの制御部ＳＰ−ｋから自己に供給されたとき、自己が発生するクロック信号の位相を、最下位のスレーブユニットＳ−ｎのクロック発生部ＳＣ−ｎが発生するクロック信号の位相に同期するように初期化する機能を有する。

具体的には、クロック発生部ＳＣ−ｋは、例えば最下位のスレーブユニットＳ−ｎが供給した位相補正要求信号に応答して制御部ＳＰ−ｋのプロセッサが初期化命令を供給したとき、この初期化命令に応答して、自己が発生するクロック信号を、当該位相補正要求信号を含む光信号に同期させる。
後述するように、スレーブユニットが生成する光信号一般は、当該スレーブユニットのクロック発生部が発生するクロック信号に同期する形で生成される。従って、位相補正要求信号を含む光信号も、最下位のスレーブユニットＳ−ｎによって、クロック発生部ＳＣ−ｎが発生するクロック信号に同期する形で生成される。このため、クロック発生部ＳＣ−ｋが、自己が発生するクロック信号を、位相補正要求信号を含む光信号に同期させる結果、このクロック信号の位相は、クロック発生部ＳＣ−ｎが発生するクロック信号の位相に同期するようになる。この場合において、最下位のスレーブユニットＳ−ｎから他のスレーブユニットへのクロック信号の受け渡しは不要である。

制御部ＳＰ−ｋは、例えば、マスタユニットＭの制御部ＭＰと実質的に同一の物理的構成を有しており、制御部ＳＰ−ｋのプロセッサは、制御装置１に接続されている。
制御部ＳＰ−ｋの揮発性メモリの記憶領域は、制御部ＳＰ−ｋのプロセッサのワークエリアとして用いられる他、更に、第１及び第２のスタック領域を形成する。

制御部ＳＰ−ｋのプロセッサは、制御部ＳＰ−ｋの不揮発性メモリが記憶するプログラムを読み出し、クロック発生部ＳＣ−ｋが供給するクロック信号を動作クロックとして、このプログラムを実行する。そして、このプログラムの制御の下、被制御装置２−ｋが供給する制御用の電気信号に従って送信部ＳＴｘ０−ｋに光を発光させることにより、当該クロック信号に同期した光信号を生成させる処理を行う。

また、制御部ＳＰ−ｋのプロセッサは、このプログラムの制御の下、受信部ＳＲｘ０−ｋが供給する電気信号を取得して、当該電気信号が示す値を、クロック発生部ＳＣ−ｋが発生するクロック信号に基づいて決まる所定のタイミング（例えば、当該クロック信号が立ち上がるタイミング）でラッチし、例えばラッチしたこの値などに基づいて、受信部ＳＲｘ０−ｋが受光した光信号が、被制御装置２−ｋを制御するための信号であるか、スレーブユニットＳ−ｋに宛てられたポーリング用の信号であるか、これらのいずれでもない信号か、を判別するという処理を行う。

そして、被制御装置２−ｋを制御するための信号であると判別したとき、制御部ＳＰ−ｋのプロセッサは、受信部ＳＲｘ０−ｋより取得した当該電気信号に基づいて、被制御装置２−ｋに供給する電気信号を生成し、被制御装置２−ｋに供給する処理（あるいは、受信部ＳＲｘ０−ｋが供給する電気信号をそのまま被制御装置２−ｋに供給する処理）などを行うことにより、制御装置１による被制御装置２−１〜ｋの制御を媒介する。

また、スレーブユニットＳ−ｋに宛てられたポーリング用の信号であると判別したときは、当該ポーリング用の信号が上述の特殊コードを含んでいるか否かを判別する。そして、制御部ＳＰ−ｋのプロセッサは、送信部ＳＴｘ０−ｋに、スレーブユニットＳ−ｋを識別する情報を含む応答用の光信号を生成させる。
ただし、当該ポーリング用の信号が上述の特殊コードを含んでいると判別していた場合（つまり、スレーブユニットＳ−ｋがすなわち最下位のスレーブユニットＳ−ｎであるという場合）は、この応答用の光信号に加え、更に、スレーブユニットＳ−ｋより上位の各スレーブユニットのクロック発生部が発生するクロック信号の位相の初期化を要求するため、前述の位相補正要求信号を含む光信号も生成させる。（又は上述の応答用の光信号を、位相補正要求信号を含んだ態様のものとして生成させる。）

一方、被制御装置２−ｋを制御するための信号又はスレーブユニットＳ−ｋに宛てられたポーリング用の信号のいずれでもないと判別したときは、ラッチした値を、制御部ＳＰ−ｋの第１のスタック領域に格納する処理を行う。そして、第１のスタック領域に格納された値を、上述した所定のタイミングが次に到来した時点で読み出し、読み出した値に相当する強度の光信号を送信部ＳＴｘ１−ｋに生成させる処理を行う。

制御部ＳＰ−ｋのプロセッサが第１のスタック領域から読み出す値は、必ずしも最も新しく格納された値ではない。制御部ＳＰ−ｋのプロセッサは、送信部ＳＴｘ１−ｋに生成させる光信号を構成するパルスの時間長がその本来予定されている条件に合致する値へと矯正されるように、第１のスタック領域から値を読み出す記憶位置を選択するものとする。

具体的には、例えば図４〜図６に示すように、クロック信号が立ち上がるタイミングで順次ラッチされた最新の１５個の値が第１のスタック領域に格納されるものとし、一方、送信部ＳＴｘ１−ｋに生成させる光信号をなすパルスの値が“１”である時間長及び“０”である時間長は、いずれも本来、マスタユニットＭのクロック信号の周期の５の倍数倍であるものとする。
この場合、例えばパルスが正論理をとる（つまり、パルスの値が“１”である連続する区間の時間長がこのパルスの時間長である）場合において、図４に示すように、値“１”が５回連続ラッチされた後に値“０”がラッチされている場合、制御部ＳＰ−ｋのプロセッサは、パルスの時間長にずれが生じていないものと判断し、所定の記憶位置（図４〜図６においては、当該記憶位置は古い方から６番目の値を記憶する記憶位置であるとする）の値を順次読み出して光信号の生成に用いる。

一方、例えば図５に示すように、値“１”が４回連続ラッチされた後に値“０”がラッチされたという場合、制御部ＳＰ−ｋのプロセッサは、パルスの時間長が本来の長さよりクロック信号１周期分短くなっていると判断する。そして、パルスの時間長が本来の長さよりクロック信号１周期分短くなっていると判断した場合、当該パルスの立ち上がり以降最初に第１のスタック領域に格納された値が上述の所定の記憶位置に至った時点以降、値“０”が読み出されるまでの間は、この所定の記憶位置より１個分古い記憶位置の値を読み出して光信号の生成に用いるようにすることで、生成される光信号の値が“１”である時間長を、クロック信号５周期分へと矯正する。

また、例えば図６に示すように、値“１”が６回連続ラッチされた後に値“０”がラッチされたという場合、制御部ＳＰ−ｋのプロセッサは、パルスの時間長が本来の長さよりクロック信号１周期分長くなっていると判断する。そして、パルスの時間長が本来の長さよりクロック信号１周期分長くなっていると判断した場合、当該パルスの立ち上がり以降最初に第１のスタック領域に格納された値が上述の所定の記憶位置に至った時点以降、値“０”が読み出されるまでの間は、この所定の記憶位置より１個分新しい記憶位置の値を読み出して光信号の生成に用いるようにすることで、生成される光信号の値が“１”である時間長を、クロック信号５周期分へと矯正する。

なお、制御部ＳＰ−ｋのプロセッサは、読み出しを行う記憶位置を所定の記憶位置からずらす量を最小にとどめることにより、パルスの時間長の矯正量を最小に留めるものとする。
例えば、値“１”が７回連続ラッチされた後に値“０”がラッチされたという場合は、読み出しを行う記憶位置を上述の所定の記憶位置より２個分新しい記憶位置へとずらすことにより、パルスの時間長をクロック信号５周期分へと矯正する。（３個分古い記憶位置へとずらすことによってパルスの時間長をクロック信号１０周期分へと矯正することも論理的には可能であるものの、そのようには操作しない。）
また、値“１”が８回連続ラッチされた後に値“０”がラッチされたという場合は、読み出しを行う記憶位置を上述の所定の記憶位置より２個分古い記憶位置へとずらすことにより、パルスの時間長をクロック信号１０周期分へと矯正する。（３個分新しい記憶位置へとずらすことによってパルスの時間長をクロック信号５周期分へと矯正することも論理的には可能であるものの、そのようには操作しない。）

また、制御部ＳＰ−ｋのプロセッサは、制御部ＳＰ−ｋの不揮発性メモリより読み出したプログラムの制御の下、受信部ＳＲｘ１−ｋが供給する電気信号を取得して、当該電気信号が示す値を上述の所定のタイミングでラッチしてこの値を制御部ＳＰ−ｋの第２のスタック領域に格納し、第２のスタック領域に格納された値を、上述した所定のタイミングが次に到来した時点で読み出し、読み出した値に相当する強度で、送信部ＳＴｘ０−ｋに光を発光させる、という処理も行う。

ただし、受信部ＳＲｘ１−ｋに供給された光信号が上述の位相補正要求信号を含んだものであった場合、この光信号に相当する電気信号を受信部ＳＲｘ１−ｋより供給された制御部ＳＰ−ｋのプロセッサはこの、位相補正要求信号に相当する電気信号に応答して、上述の初期化命令を生成し、クロック発生部ＳＣ−ｋに供給する。この結果、クロック発生部ＳＣ−ｋが発生するクロック信号の位相が、最下位のスレーブユニットＳ−ｎのクロック発生部ＳＣ−ｎが発生するクロック信号の位相に同期するように初期化される。

なお、制御部ＳＰ−ｋのプロセッサは、送信部ＳＴｘ０−ｋに生成させる光信号を構成するパルスの時間長がその本来予定されている条件に合致する値であって、かつ、パルスの時間長の矯正量が最小となるように、第２のスタック領域から値を読み出す記憶位置を選択するものとする。第２のスタック領域から値を読み出す記憶位置を選択する手法は、上述の第１のスタック領域から値を読み出す記憶位置を選択する手法と実質的に同一の手法である。

以上説明した動作を行う結果、この光ネットワークシステムは、マスタユニットＭがアイドル状態に入ったとき各スレーブユニットＳ−１〜Ｓ−ｎにポーリング用の光信号を送り、各スレーブユニットＳ−１〜Ｓ−ｎはそれぞれ自己が最下位のスレーブユニットであるか否かを判別して、最下位であると判別すれば（上述の例ではスレーブユニットＳ−ｎがそのように判別することになる）、該当するスレーブユニットは自らが発生するクロック信号の位相をマスタユニットＭのクロック信号の位相に合わせるよう初期化すると共に、他のスレーブユニットへ位相補正要求信号を含む光信号を送る。これら他のスレーブユニットは、この位相補正要求信号に応答して各自のクロック信号を同様に初期化する。
このため、各スレーブユニットＳ−１〜Ｓ−ｎのクロック信号の初期化はマスタユニットＭがアイドル状態にあるときに行われ、マスタユニットＭと各スレーブユニットＳ−１〜Ｓ−ｎとの間の通信が阻害される状態が生じないような形で、伝送する光信号の位相のずれや、この光信号を構成するパルスの時間長のずれの防止が図られる。

また、この光ネットワークシステムにおいては、クロック信号の初期化を指示する位相補正要求信号は最下位のスレーブユニットから発せられるので、ポーリング用の光信号が最下位のスレーブユニットまで達するような良好な通信状態にある場合に限ってクロック信号の初期化が行われる。また、このような良好な通信状態では、最下位以外のスレーブユニットが位相補正要求信号を確実に受信することを期待できる。このため、クロック信号の初期化が確実に行われ、従って、伝送する光信号の位相のずれや、この光信号を構成するパルスの時間長のずれの防止が確実に図られる。

また、この光ネットワークシステムは、マスタユニットＭと各スレーブユニットＳ−１〜Ｓ−ｎとの間で伝送される光信号を構成するパルスの時間長を、その本来予定されている条件に合致する値であって、かつ、パルスの時間長の矯正量が最小となるような形で矯正する操作を行う。この操作によっても、伝送するパルスの時間長や位相のずれの防止が図られる。

なお、この光ネットワークシステムの構成は、上述のものに限られない。
例えば、被制御装置２−１〜２−ｎが、スレーブユニットＳ−１〜Ｓ−ｎを介して互いを制御し合ってもよいし、被制御装置２−１〜２−ｎがマスタユニットＭを介して制御装置１を制御することがあってもよい。また、スレーブユニットＳ−ｋは、マスタユニットＭの機能を行うものであってもよい。

また、スレーブユニットＳ−ｎは、自己が最下位のスレーブユニットであると無条件にみなすものとして、自己が最下位のスレーブユニットであるか否かを判別する処理を省略するように予め構成されていてもよい。
一方、スレーブユニットＳ−１〜Ｓ−（ｎ−１）は、各自が最下位のスレーブユニットではないと無条件にみなすものとして、各自が最下位のスレーブユニットであるか否かを判別する処理を省略するように予め構成されていてもよい。

本発明の実施の形態にかかる光ネットワークシステムの構成を示すブロック図である。 マスタユニットの構成を示す図である。 スレーブユニットの構成を示す図である。 元のパルスの時間長が正常な場合のスタック内の値の時間推移、及び、矯正後のパルスの波形を模式的に示す図である。 元のパルスの時間長が正常な場合より短い場合におけるスタック内の値の時間推移、及び、矯正後のパルスの波形を模式的に示す図である。 元のパルスの時間長が正常な場合より長い場合におけるスタック内の値の時間推移、及び、矯正後のパルスの波形を模式的に示す図である。

符号の説明

Ｍ マスタユニット
ＭＰ 制御部
ＭＣ クロック発生部
ＭＴｘ０、ＭＴｘ１ 送信部
ＭＲｘ０、ＭＲｘ１ 受信部
Ｓ−１〜Ｓ−ｎ スレーブユニット
ＳＰ−１〜ＳＰ−ｎ 制御部
ＳＣ−１〜ＳＣ−ｎ クロック発生部
ＳＴｘ０−１〜ＳＴｘ０−ｎ 送信部
ＳＴｘ１−１〜ＳＴｘ１−ｎ 送信部
ＳＲｘ０−１〜ＳＲｘ０−ｎ 受信部
ＳＲｘ１−１〜ＳＲｘ１−ｎ 受信部
１ 制御装置
２−１〜２−ｎ 被制御装置

Claims (6)

1. 光伝送路を介して自己以外の装置との間で光信号の送受信を行うマスタユニットと、各自が光伝送路を介して各自以外の装置との間で光信号の送受信を行う１個以上のスレーブユニットと、より構成されており、
   各前記スレーブユニットは、最上位のスレーブユニットから最下位のスレーブユニットに至るまで、光伝送路を介して直鎖状に互いに接続されており、
   前記マスタユニットは、光伝送路を介して前記最上位のスレーブユニットに接続され、各々の前記スレーブユニットと自己との間で、当該スレーブユニットと自己との間に介在する他のスレーブユニット及び光伝送路を介して光信号の送受信を行うものであって、
   前記マスタユニットは、自己が所定の動作の要求を受けていない期間が一定期間以上続いたか否かを判別し、続いたと判別したとき、前記最下位のスレーブユニットに所定の応答を求める特殊コードを含んだポーリング用の光信号を送信し、
   各々の前記スレーブユニットはクロック信号を発生し、自己が受信した光信号が表す値を、自己が生成した当該クロック信号に同期したタイミングでラッチし、ラッチした値を表す光信号を生成して送信するものであって、
   前記最下位のスレーブユニットは、特殊コードを含んだ前記ポーリング用の光信号を自己が受信したとき、当該特殊コードに応答し、自己以外の他のスレーブユニットに、当該他のスレーブユニットが発生するクロック信号の初期化を要求する補正要求を表す光信号を送信し、
   最下位以外の前記スレーブユニットは、自己が前記補正要求を表す光信号を受信したとき、当該補正要求に応答し、自己が発生するクロック信号を、前記最下位のスレーブユニットが発生するクロック信号に同期させるよう初期化する、
   ことを特徴とする光ネットワークシステム。
2. 光伝送路を介して外部との間で光信号の送受信を行う光ネットワーク装置であって、
   クロック信号を発生するクロック信号発生手段と、
   光信号を外部より受信し、当該光信号が表す値を、前記クロック信号に同期したタイミングでラッチし、ラッチした値を表す光信号を生成して送信する送受信手段と、を備え、
   前記送受信手段は、
   最上位から最下位に至るまで光伝送路を介して直鎖状に互いに接続された複数の光ネットワーク装置のうちの当該最下位の光ネットワーク装置に宛てられた、所定の応答を求める特殊コードを含むポーリング用の光信号を受信したとき、当該ポーリング用の光信号が自己に宛てられたものであるか否かを判別する判別手段と、
   前記特殊コードを含むポーリング用の光信号が自己に宛てられたものであると前記判別手段が判別したとき、当該ポーリング用の光信号に応答し、自己以外の外部の光ネットワーク装置に、当該外部の光ネットワーク装置のクロック信号を前記クロック信号発生手段の発生するクロック信号に同期させるように初期化することを要求する補正要求を表す光信号を送信する補正要求送信手段と、を備える、
   ことを特徴とする光ネットワーク装置。
3. 前記送受信手段は、前記補正要求を表す光信号を外部より受信したとき、当該補正要求に応答し、前記クロック信号発生手段が発生するクロック信号を、外部の光ネットワーク装置が発生するクロック信号に同期させるよう初期化する手段を備える、
   ことを特徴とする請求項２に記載の光ネットワーク装置。
4. 前記送受信手段は、ラッチした値を順次記憶し、記憶した値を順次選択して、選択した値を表す光信号を生成するものであって、
   前記記憶した値の選択は、生成する光信号を構成するパルスの時間長が所定の条件に合致する値であって、かつ、当該パルスの時間長の、受信した光信号を構成するパルスの時間長からの矯正量が最小となるように行われる、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の光ネットワーク装置。
5. 光伝送路を介して自己以外の装置との間で光信号の送受信を行うマスタユニットと、各自が光伝送路を介して各自以外の装置との間で光信号の送受信を行う１個以上のスレーブユニットと、より構成されている光ネットワークシステムを制御するための光ネットワーク制御方法であって、
   各前記スレーブユニットは、最上位のスレーブユニットから最下位のスレーブユニットに至るまで、光伝送路を介して直鎖状に互いに接続されており、
   前記マスタユニットは、光伝送路を介して前記最上位のスレーブユニットに接続され、各々の前記スレーブユニットと自己との間で、当該スレーブユニットと自己との間に介在する他のスレーブユニット及び光伝送路を介して光信号の送受信を行うものであって、
   前記マスタユニットは、自己が所定の動作の要求を受けていない期間が一定期間以上続いたか否かを判別し、続いたと判別したとき、前記最下位のスレーブユニットに所定の応答を求める特殊コードを含んだポーリング用の光信号を送信し、
   各々の前記スレーブユニットはクロック信号を発生し、自己が受信した光信号が表す値を、自己が生成した当該クロック信号に同期したタイミングでラッチし、ラッチした値を表す光信号を生成して送信するものであって、
   前記最下位のスレーブユニットは、特殊コードを含んだ前記ポーリング用の光信号を自己が受信したとき、当該特殊コードに応答し、自己以外の他のスレーブユニットに、当該他のスレーブユニットが発生するクロック信号の初期化を要求する補正要求を表す光信号を送信し、
   最下位以外の前記スレーブユニットは、自己が前記補正要求を表す光信号を受信したとき、当該補正要求に応答し、自己が発生するクロック信号を、前記最下位のスレーブユニットが発生するクロック信号に同期させるよう初期化する、
   ことを特徴とする光ネットワーク制御方法。
6. 光伝送路を介して外部との間で光信号の送受信を行う光ネットワーク装置を制御するための光ネットワーク制御方法であって、
   前記光ネットワーク装置は、
   クロック信号を発生するクロック信号発生ステップと、
   光信号を外部より受信し、当該光信号が表す値を、前記クロック信号に同期したタイミングでラッチし、ラッチした値を表す光信号を生成して送信する送受信ステップと、を実行し、
   前記送受信ステップは、
   最上位から最下位に至るまで光伝送路を介して直鎖状に互いに接続された複数の光ネットワーク装置のうちの当該最下位の光ネットワーク装置に宛てられた、所定の応答を求める特殊コードを含むポーリング用の光信号を受信したとき、当該ポーリング用の光信号が自己に宛てられたものであるか否かを判別する判別ステップと、
   前記特殊コードを含むポーリング用の光信号が自己に宛てられたものであると前記判別ステップで判別したとき、当該ポーリング用の光信号に応答し、自己以外の外部の光ネットワーク装置に、当該外部の光ネットワーク装置のクロック信号を前記クロック信号発生ステップで発生しているクロック信号に同期させるように初期化することを要求する補正要求を表す光信号を送信する補正要求送信ステップと、を含んでいる、
   ことを特徴とする光ネットワーク制御方法。

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