JP2009165146A - 光無線送信装置および光無線送信方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 光回線への圧迫を除去し、通信性能の低下を無くして速やかな半二重光通信を実現可能とする。
【解決手段】 親機は、ネットワーク幹線から受け取ったイーサネットフレームF1から、そのイーサネットフレーム内の固定フィールド(主にプリアンブル信号PE)を除去し、当該固定フィールドが除去されたものの先頭に、光プリアンブル信号PLを付加し、この光プリアンブル信号PLが付加された光フレームF2を子機へ向けて光送信する。この親機からの光フレームF2を受け取った子機は、当該光フレームF2から光プリアンブル信号PLを除去し、除去された固定フィールド(主にプリアンブル信号PE)を挿入(SSDとSFDの間に挿入)し、その固定フィールドが挿入されたイーサネットフレームF3(イーサネットフレームF1と同じ)を端末に向けて送信する。
【選択図】 図2
【解決手段】 親機は、ネットワーク幹線から受け取ったイーサネットフレームF1から、そのイーサネットフレーム内の固定フィールド(主にプリアンブル信号PE)を除去し、当該固定フィールドが除去されたものの先頭に、光プリアンブル信号PLを付加し、この光プリアンブル信号PLが付加された光フレームF2を子機へ向けて光送信する。この親機からの光フレームF2を受け取った子機は、当該光フレームF2から光プリアンブル信号PLを除去し、除去された固定フィールド(主にプリアンブル信号PE)を挿入(SSDとSFDの間に挿入)し、その固定フィールドが挿入されたイーサネットフレームF3(イーサネットフレームF1と同じ)を端末に向けて送信する。
【選択図】 図2
Description
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送信装置および光無線送信方法と、その拡散型の光無線送信装置および光無線送信方法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送信装置および光無線送信方法とに関する。
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。
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。
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。
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。
また、有線LANで最も普及率の高いイーサネット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の伝送速度持つことが望ましい。
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。
ところで、近年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。
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。
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。
したがって、例えば光無線通信装置の送信部(発光部)からの送信信号光が、例えば1.2m先で反射して同じく受信部(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。また、例えば光無線通信装置の送信部からの送信信号光が例えば0.5m先で反射して受信部に戻ってきた場合の反射戻り光の位相と、例えばその光無線通信装置の送受信部から1m離れている別の光無線通信装置から送られてきた信号光の位相とは、同じものとなり、この場合、戻り光と信号光の区別が付かなくなる虞がある。
これらのことから、100Mbpsの伝送速度による光無線通信を実現するためには、様々な位相・振幅の光に対応可能な反射戻り光打ち消し回路が必要になる。
しかしながら、上述の如く様々な位相・振幅の光に対応可能な反射戻り光打ち消し回路を光無線通信装置に実装することは、装置の規模やコストの面から、現実的には非常に困難である。
以上のようなことから、100Mbpsの伝送速度による光無線通信を行う場合には、例えば、上述した反射戻り光が問題となる全二重通信を行わず、子機からの送信(発光)に際し、親機へ送信許可の申請処理(ID交換など)を行い、その許可がなされたときに子機から親機に送信を行うような、いわゆる半二重通信を行うようにすることにより、反射戻り光の影響を無くした光無線通信を実現することが考えられる。
以下、半二重通信を行う光無線通信システムにおいて、子機としての光無線通信装置(以下、単に子機とする)から、親機としての光無線通信装置(以下、単に親機とする)に対してフレーム単位の信号を送信する際の信号送受信タイミングイメージを説明する。なお、以下に説明する光無線通信システムにおいて、親機はネットワーク幹線を介して他のシステムと有線接続され、子機は例えばパーソナルコンピュータ等の端末と有線接続されているとする。また、親機は、ネットワーク幹線へ信号を送信する幹線側送信部と、ネットワーク幹線からの信号を受信する幹線側受信部と、子機へ光信号を送信する発光部と、子機からの光信号を受光する受光部とを有し、子機は、親機からの光信号を受光する受光部と、親機へ光信号を送信する発光部と、端末へ信号を送信する端末側送信部と、端末からの信号を受信する端末側受信部とを有しているとする。
図13には、フレーム単位の信号(以下、適宜、フレームやフレームデータとも呼ぶ)を、ネットワーク幹線から親機へ、親機から子機へ、子機から端末へ送信する場合の、光無線通信システムにおける信号送受信タイミングイメージを示し、図14には、フレーム単位の信号を、端末から子機へ、子機から親機へ、親機からネットワーク幹線へ送信する場合の、光無線通信システムにおける信号送受信タイミングイメージを示す。なお、100Mbpsの伝送速度による光無線通信システムにおいて、半二重光通信を使用すること自体の実現例はあまりないが、図13や図14には、半二重光通信を行う場合に採用されるであろうと思われる信号送受信タイミングイメージを示している。また、以下の説明において、ネットワーク幹線上或いは端末上で扱われるイーサネット規格のフレームをイーサネットフレームと呼び、光回線上で扱われるフレームを光フレームと呼んで区別する。
図13において、ネットワーク幹線上のイーサネットフレームf1は、図13の(a)に示すように、データの先頭を識別するためのSSD(Start of Start Delimiter)信号、プリアンブル信号pe、当該プリアンブル信号pe以降のフレームデータの先頭を識別するためのSFD(Start of Frame Delimiter)信号、宛先アドレスであるDA(Destination Address)信号、発信元アドレスであるSA(Source Address)信号、データの長さを表すL(Length)信号、実データ、フレーム誤りチェック用のFCS(Frame Check Sequence)信号、データの終わりを識別するためのESD(End of Stream Delimiter)信号とからなり、親機は、当該イーサネットフレームf1をネットワーク幹線から受け取る。
次に、親機は、図中t1のように、ネットワーク幹線から受け取ったイーサネットフレームf1の先頭に、図中(b)及び(c)に示すような光プリアンブル信号plを付加し、さらに当該光プリアンブル信号plが付加された光フレームf2を図中t2のように子機へ向けて光送信する。
この親機からの光フレームf2を受け取った子機は、当該光フレームf2から光プリアンブル信号plを除去した図中(d)に示すイーサネットフレームf3(イーサネットフレームf1と同じ)を、図中t3のように端末に向けて送信する。
一方、図14において、端末が発生するイーサネットフレームf11は、図14の(g)及び(f)に示すように、SSD信号、プリアンブル信号pe、SFD信号、DA信号、SA信号、L信号、実データ、FCS信号、ESD信号とからなり、端末からは図中t11のように当該イーサネットフレームf11が送信され、子機はそのイーサネットフレームf11を受信する。
次に、子機は、端末からのイーサネットフレームf11を光フレームに変換して親機へ向けて送信するのに先立ち、図14の(d)に示すように、光プリアンブル信号を付加した光回線使用要求信号reを、図中t12のように親機に向けて光送信する。
ここで、子機に対して光回線の使用を許可するならば、親機は、図14の(c)に示すように、光プリアンブル信号を付加した光回線使用許可信号pmを、図中t13のように子機に向けて光送信する。
この光回線使用許可信号pmを受け取った子機は、図中t14及び(e)のように、端末から受け取ったイーサネットフレームf11に光プリアンブル信号plを付加した光フレームf12を、図中t15及び(b)のように親機へ向けて光送信する。
当該子機からの光フレームf12を受け取った親機は、当該光フレームf12から光プリアンブル信号plを除去したイーサネットフレームf13を、図中t16及び(a)のように、ネットワーク幹線へ向けて送出する。
以上、図13及び図14を用いて説明したように、親機と子機との間の半二重光通信の際には、ネットワーク幹線或いは端末上のイーサネットフレームに対して光プリアンブル信号plを付加した光フレームを光送受信するようになると考えられる。
しかしながら、上述した半二重光通信の例では、子機から親機への光送信や親機から子機への光送信の際に必ず位相同期用の光プリアンブル信号を置かなければならない。このため、この追加された光プリアンブル信号の分だけ、光回線が圧迫され、通信性能を低下させてしまっている。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、光回線への圧迫を除去し、通信性能の低下を無くして速やかな半二重光通信を実現可能とする、光無線送信装置および光無線送信方法の提供を目的とする。
請求項1に記載の本発明に係る光無線通信装置は、他の光無線通信機器との間で半二重光通信により光信号の送受を行う光無線通信装置であり、上述の課題を解決するための手段として、所定通信回線上を送信されてきた第1のフレームを受信する通信回線受信手段と、前記受信した第1のフレーム内の固定フィールドと可変フィールドのデータを選別する選別手段と、前記選別された可変フィールドのデータを一時待機させる第1の記録手段と、光回線への送信用の光プリアンブル信号を生成する光プリアンブル生成手段と、前記光プリアンブル信号以降のデータの先頭を識別するための識別子を生成する識別子生成手段と、前記光プリアンブル信号及び識別子と前記第1の記憶手段に一時待機された可変フィールドのデータとから第2のフレームを構成する第2のフレーム構成手段と、前記第2のフレームを光回線に送信する光回線送信手段と、光回線上を送信されてきた第2のフレームを受信する光回線受信手段と、前記受信した第2のフレームから可変フィールドのデータを一時待機させる第2の記録手段と、前記固定フィールドのデータを生成する固定フィールド生成手段と、前記生成された固定フィールドのデータと前記第2の記録手段に一時待機された可変フィールドのデータとを用いて前記第1のフレームを構成する第1のフレーム構成構成手段と、前記第1のフレームを所定通信回線上に送信する通信回線送信手段とを有する。
請求項2に記載の本発明に係る光無線通信装置は、上述の課題を解決するための手段として、前記光回線の空きを知らせる光回線空き信号を生成する光回線空き信号生成手段と、光回線の使用を要求する旨の光回線使用要求信号を検出する光回線要求信号検出手段と、特定の光無線通信装置に対して光回線の使用を許可する光回線使用許可信号を生成する使用許可信号生成手段と、前記所定通信回線への送信を要求するための通信回線要求信号を生成する通信回線要求信号生成手段と、前記構成された第2のフレームと前記生成された光回線空き信号と前記生成された光回線使用許可信号を前記光回線上に送信する送信タイミングを切り替える光送信切替手段と、前記構成された第1のフレームと前記生成された通信回線要求信号を前記所定通信回線上に送信する送信タイミングを切り替える通信回線送信切替手段と、前記光送信切替手段と通信回線送信切替手段の送信タイミングの切り替えを制御する制御手段とを有する。
請求項3に記載の本発明に係る光無線通信装置は、上述の課題を解決するための手段として、光回線空き信号を検出する光回線空き信号検出手段と、光回線の使用を要求するための光回線使用要求信号を生成する使用要求信号生成手段と、光回線の使用を許可する旨の光回線使用許可信号を検出する使用許可信号検出手段と、前記所定通信回線への送信を要求するための通信回線要求信号を生成する通信回線要求信号生成手段と、前記構成された第2のフレームと前記生成された光回線使用要求信号を前記光回線上に送信する送信タイミングを切り替える光送信切替手段と、前記構成された第1のフレームと前記生成された通信回線要求信号を前記所定通信回線上に送信する送信タイミングを切り替える通信回線送信切替手段と、前記光送信切替手段と通信回線送信切替手段の送信タイミングの切り替えを制御する制御手段とを有する。
請求項4に記載の本発明に係る光無線通信装置は、上述の課題を解決するための手段として、前記特定の光無線通信装置から前記光回線を介して送られてきた第2のフレームのデータを当該特定の光無線通信装置へ折り返し送信するための制御を行う折り返し制御手段と、前記第2のフレームのデータを前記折り返し送信するタイミングまで一時待機させる第3の記録手段と、前記光回線を介して送られてきた第2のフレームの欠落した光プリアンブル信号を補完するための光プリアンブル付加手段とを備える。
請求項2に記載の本発明に係る光無線通信装置は、上述の課題を解決するための手段として、前記光回線の空きを知らせる光回線空き信号を生成する光回線空き信号生成手段と、光回線の使用を要求する旨の光回線使用要求信号を検出する光回線要求信号検出手段と、特定の光無線通信装置に対して光回線の使用を許可する光回線使用許可信号を生成する使用許可信号生成手段と、前記所定通信回線への送信を要求するための通信回線要求信号を生成する通信回線要求信号生成手段と、前記構成された第2のフレームと前記生成された光回線空き信号と前記生成された光回線使用許可信号を前記光回線上に送信する送信タイミングを切り替える光送信切替手段と、前記構成された第1のフレームと前記生成された通信回線要求信号を前記所定通信回線上に送信する送信タイミングを切り替える通信回線送信切替手段と、前記光送信切替手段と通信回線送信切替手段の送信タイミングの切り替えを制御する制御手段とを有する。
請求項3に記載の本発明に係る光無線通信装置は、上述の課題を解決するための手段として、光回線空き信号を検出する光回線空き信号検出手段と、光回線の使用を要求するための光回線使用要求信号を生成する使用要求信号生成手段と、光回線の使用を許可する旨の光回線使用許可信号を検出する使用許可信号検出手段と、前記所定通信回線への送信を要求するための通信回線要求信号を生成する通信回線要求信号生成手段と、前記構成された第2のフレームと前記生成された光回線使用要求信号を前記光回線上に送信する送信タイミングを切り替える光送信切替手段と、前記構成された第1のフレームと前記生成された通信回線要求信号を前記所定通信回線上に送信する送信タイミングを切り替える通信回線送信切替手段と、前記光送信切替手段と通信回線送信切替手段の送信タイミングの切り替えを制御する制御手段とを有する。
請求項4に記載の本発明に係る光無線通信装置は、上述の課題を解決するための手段として、前記特定の光無線通信装置から前記光回線を介して送られてきた第2のフレームのデータを当該特定の光無線通信装置へ折り返し送信するための制御を行う折り返し制御手段と、前記第2のフレームのデータを前記折り返し送信するタイミングまで一時待機させる第3の記録手段と、前記光回線を介して送られてきた第2のフレームの欠落した光プリアンブル信号を補完するための光プリアンブル付加手段とを備える。
請求項1に記載の本発明に係る光無線通信装置によれば、所定通信回線上を送信されてきた第1のフレーム内の固定フィールドを除去し、その除去後の可変フィールドのデータを一時待機させ、光回線への送信用の光プリアンブル信号とデータの先頭を識別するための識別子を生成し、光プリアンブル信号及び識別子と可変フィールドのデータとから第2のフレームを構成して光回線に送信し、また、光回線上を送信されてきた第2のフレームから可変フィールドのデータを一時待機させ、その可変フィールドのデータと新たに発生した固定フィールドのデータとから第1のフレームを構成して所定通信回線上に送信することにより、光回線への圧迫を除去でき、通信性能の低下を無くして速やかな半二重光通信が実現可能である。
請求項2に記載の本発明に係る光無線通信装置によれば、他の光無線通信装置に対して送信する光回線空き信号と光回線使用許可信号を生成し、これら光回線空き信号及び光回線使用許可信号と第2のフレームを光回線上に送信する送信タイミングを切り替え、また、通信回線要求信号と第1のフレームを所定通信回線上に送信する送信タイミングを切り替え可能となっていることにより、他の光無線通信装置との間の光回線を使用した半二重光通信の制御と、光回線と所定通信回線との間の中継を可能としている。
請求項3に記載の本発明に係る光無線通信装置によれば、光回線空き信号と光回線使用許可信号を検出し、光回線使用要求信号と所定通信回線への通信回線要求信号を生成し、第2のフレームと光回線使用要求信号を光回線上に送信する送信タイミングを切り替え、第1のフレームと通信回線要求信号を所定通信回線上に送信する送信タイミングを切り替え可能となっていることにより、他の光無線通信装置との間の光回線を使用した半二重光通信が可能であり、また、光回線と所定通信回線との間の中継を可能としている。
請求項4に記載の本発明に係る光無線通信装置によれば、特定の光無線通信装置から光回線を介して送られてきた第2のフレームのデータを当該特定の光無線通信へ折り返し送信可能となされている。
請求項2に記載の本発明に係る光無線通信装置によれば、他の光無線通信装置に対して送信する光回線空き信号と光回線使用許可信号を生成し、これら光回線空き信号及び光回線使用許可信号と第2のフレームを光回線上に送信する送信タイミングを切り替え、また、通信回線要求信号と第1のフレームを所定通信回線上に送信する送信タイミングを切り替え可能となっていることにより、他の光無線通信装置との間の光回線を使用した半二重光通信の制御と、光回線と所定通信回線との間の中継を可能としている。
請求項3に記載の本発明に係る光無線通信装置によれば、光回線空き信号と光回線使用許可信号を検出し、光回線使用要求信号と所定通信回線への通信回線要求信号を生成し、第2のフレームと光回線使用要求信号を光回線上に送信する送信タイミングを切り替え、第1のフレームと通信回線要求信号を所定通信回線上に送信する送信タイミングを切り替え可能となっていることにより、他の光無線通信装置との間の光回線を使用した半二重光通信が可能であり、また、光回線と所定通信回線との間の中継を可能としている。
請求項4に記載の本発明に係る光無線通信装置によれば、特定の光無線通信装置から光回線を介して送られてきた第2のフレームのデータを当該特定の光無線通信へ折り返し送信可能となされている。
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。
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。
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イーサネット(Ethernet)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、ネットワーク幹線2と端末(例えばパーソナルコンピュータ等からなる端末4(4a,4b,4c))との間を、親機としての光無線通信装置(以下、親機1とする)及び子機としての光無線通信装置(以下、子機3(3a,3b,3c)とする)による半二重光通信を使用して接続するものである。なお、端末4には、パーソナルコンピュータ等の他に、ネットワークインターフェースカード(Network Interface Card:NIC)やハブ(hub)などの中継機も含まれる。
図2には、フレーム単位の信号を、ネットワーク幹線2から親機1へ、親機1から子機3へ、子機3から端末4へ送信する場合の、本実施の形態の光無線通信システムにおける信号送受信タイミングイメージを示す。
図2において、ネットワーク幹線2上のイーサネットフレームF1は、図2の(a)に示すように、データの先頭を識別するためのSSD信号、プリアンブル信号PE、当該プリアンブル信号PE以降のフレームデータの先頭を識別するためのSFD信号、宛先アドレスであるDA信号、発信元アドレスであるSA信号、データの長さを表すL信号、実データ、フレーム誤りチェック用のFCS信号、データの終わりを識別するためのESD信号とからなり、親機1は、当該イーサネットフレームF1をネットワーク幹線2から受け取る。
次に、親機1は、図中T1のように、ネットワーク幹線2から受け取ったイーサネットフレームF1から、そのイーサネットフレーム内の固定パターンであり、受信側で生成可能な固定フィールド(主にプリアンブル信号PE)を除去し、当該固定フィールドが除去されたものの先頭に、図中(b)及び(c)に示すような光プリアンブル信号PLを付加し、この光プリアンブル信号PLが付加された光フレームF2を図中T2のように子機3へ向けて光送信する。
この親機1からの光フレームF2を受け取った子機3は、当該光フレームF2から光プリアンブル信号PLを除去し、親機1にて除去された固定フィールド(主にプリアンブル信号PE)を挿入(SSDとSFDの間に挿入)し、その固定フィールドが挿入された図中(d)に示すイーサネットフレームF3(イーサネットフレームF1と同じ)を、図中T3のように端末に向けて送信する。
次に、図3には、フレーム単位の信号を、端末4から子機3へ、子機3から親機1へ、親機1からネットワーク幹線2へ送信する場合の、本実施の形態の光無線通信システムにおける信号送受信タイミングイメージを示す。
この図3において、端末4が発生するイーサネットフレームF11は、図3の(g)及び(f)に示すように、SSD信号、プリアンブル信号PE、SFD信号、DA信号、SA信号、L信号、実データ、FCS信号、ESD信号とからなり、端末4からは図中T11のように当該イーサネットフレームF11が送信され、子機3はそのイーサネットフレームF11を受信する。
次に、子機3は、端末4からのイーサネットフレームF11を光フレームに変換して親機1へ向けて送信するのに先立ち、図3の(d)に示すように、光プリアンブル信号を付加した光回線使用要求信号REを、図中T12のように親機1に向けて光送信する。
ここで、子機3に対して光回線の使用を許可するならば、親機1は、図3の(c)に示すように、光プリアンブル信号を付加した光回線使用許可信号PMを、図中T13のように子機3に向けて光送信する。
この光回線使用許可信号PMを受け取った子機3は、図中T14及び(e)のように、端末4から受け取ったイーサネットフレームF11から、そのイーサネットフレーム内の固定フィールド(主にプリアンブル信号PE)を除去し、当該固定フィールドが除去されたものの先頭に光プリアンブル信号PLを付加し、この光プリアンブル信号PLが付加された光フレームF12を図中T15のように親機1へ向けて光送信する。
当該子機3からの光フレームF12を受け取った親機1は、当該光フレームF12から光プリアンブル信号PLを除去し、子機3にて除去された固定フィールド(主にプリアンブル信号PE)を挿入(SSDとSFDの間に挿入)し、その固定フィールドが挿入された図中(a)に示すイーサネットフレームF13(イーサネットフレームF11と同じ)を、図中T16のようにネットワーク幹線2に向けて送信する。
以上のように、本発明実施の形態では、ネットワーク幹線2または端末4からのフレームを光送信する際に、当該ネットワーク幹線2または端末4から送られてきたイーサネットフレーム内の固定フィールド(主にプリアンブル信号PE)を除去したものに光プリアンブル信号PLを付加して光フレームを構成して送信するようになされている。また、この光プリアンブル信号PLが付加された光フレームを受取った親機1または子機3は、除去された固定フィールド(主にプリアンブル信号PE)を加えて元のイーサネットフレームを復元し、ネットワーク幹線2または端末4へ送り出すようになされている。
ここで、本実施の形態によれば、ネットワーク幹線2または端末4からのイーサネットフレームを光回線上の光フレームに変換する際、或いは、光回線上の光フレームをイーサネットフレームへ変換する際に、図2や図3の例の他に図4及び図5に示すような変換を行うこともできる。なお、図4には、ネットワーク幹線2或いは端末4上を流れるイーサネットフレームの先頭にプリアンブルPE以外の情報(この例ではSSD)が置かれている場合(例えば100BASEのイーサネットフレーム)の変換例を、図5には、ネットワーク幹線2或いは端末4上を流れるイーサネットフレームの先頭にプリアンブル信号PEが置かれている場合(例えば10BASEのイーサネットフレーム)の変換例を示す。
図4の(a)に示すイーサネットフレームは、プリアンブル信号PEの前にSSD信号が置かれ、これらSSD信号及びプリアンブル信号PEとSFD信号が固定フィールド部となり、DA信号、SA信号、L信号、実データ、FCS信号が可変フィールド部であり、また、ESD信号も固定フィールド部となっている。
本実施の形態において、この図4の(a)に示すイーサネットフレームを光フレームに変換する場合には、例えば図4の(b),(c),(d),(e)に示すような変換例が考えられる。
すなわち、図4の(b)は、図2や図3で説明した変換例と同様であり、図4の(a)に示したイーサネットフレームから、固定フィールドのプリアンブル信号PEを除去し、そのプリアンブル信号PEが除去されたものの先頭に光プリア
ンブル信号PLを付加して光フレームを形成した例を示している。また、図4の(c)は、図4の(a)に示したイーサネットフレームから、固定フィールドのプリアンブル信号PEとSFD信号を除去し、それら信号が除去されたものの先頭に光プリアンブル信号PLを付加して光フレームを形成した例を示している。また、図4の(d)は、図4の(a)に示したイーサネットフレームから、固定フィールドのSSD信号とプリアンブル信号PEを除去し、それら信号が除去されたものの先頭に光プリアンブル信号PLを付加して光フレームを形成した例を示している。また、図4の(e)は、図4の(a)に示したイーサネットフレームから、固定フィールドのSSD信号とプリアンブル信号PEとSFD信号及びESD信号(すなわち固定フィールドの全て)を除去し、それら信号が除去されたものの先頭に光プリアンブル信号PLとSSD信号又はSFD信号のビットパターンを表す固定フィールドのSBP(Start bits patarne)を付加して光フレームを形成した例を示している。
ンブル信号PLを付加して光フレームを形成した例を示している。また、図4の(c)は、図4の(a)に示したイーサネットフレームから、固定フィールドのプリアンブル信号PEとSFD信号を除去し、それら信号が除去されたものの先頭に光プリアンブル信号PLを付加して光フレームを形成した例を示している。また、図4の(d)は、図4の(a)に示したイーサネットフレームから、固定フィールドのSSD信号とプリアンブル信号PEを除去し、それら信号が除去されたものの先頭に光プリアンブル信号PLを付加して光フレームを形成した例を示している。また、図4の(e)は、図4の(a)に示したイーサネットフレームから、固定フィールドのSSD信号とプリアンブル信号PEとSFD信号及びESD信号(すなわち固定フィールドの全て)を除去し、それら信号が除去されたものの先頭に光プリアンブル信号PLとSSD信号又はSFD信号のビットパターンを表す固定フィールドのSBP(Start bits patarne)を付加して光フレームを形成した例を示している。
これら図4の(b),(c),(d),(e)に示した光フレームからは、図4の(a)に示すイーサネットフレームが再構成されることになる。
ここで、光フレームからイーサネットフレームを再構成する際には、上述のように、光フレームから光プリアンブル信号PLを除去し、プリアンブル信号PEを挿入することになるため、光プリアンブル信号PLとそれ以外のフィールド(可変フィールド)との境界を検出しなければならない。本実施の形態の場合、図4の(a)に示したイーサネットフレームから変換された図4の(b),(c),(d),(e)の各光フレームには、可変フィールドと光プリアンブル信号PLの間に、可変フィールドの開始を示す識別子として必ず固定フィールドが配されている。このため、本実施の形態では、光フレームからイーサネットフレームを再構成する際に、この識別子としての固定フィールドを検出することで、光プリアンブル信号と可変フィールドとの境界を識別し、その境界を元に、光フレームから光プリアンブル信号PL等を除去し、その後プリアンブル信号PE等を挿入することでイーサネットフレームを再構築可能となされている。
すなわち、図4の(b)の光フレームの場合、例えば固定フィールドのSSD信号から光プリアンブル信号PLと可変フィールドとの境界が検出され、その境界位置により光プリアンブル信号PLが除去され、その光プリアンブル信号PLが除去された後のフレームのSSD信号とSFD信号の間にプリアンブル信号PEが挿入されることで、図4の(a)のイーサネットフレームが再構築される。以下同様に、図4の(c)の光フレームの場合、固定フィールドのSSD信号から光プリアンブル信号PLと可変フィールドとの境界が検出され、その境界位置により光プリアンブル信号PLが除去され、その光プリアンブル信号PLが除去された後のフレームのSSD信号の後にプリアンブル信号PEとSFD信号が挿入されることで、図4の(a)のイーサネットフレームが再構築される。また、図4の(d)の光フレームの場合、固定フィールドのSFD信号から光プリアンブル信号PLと可変フィールドとの境界が検出され、その境界位置により光プリアンブル信号PLが除去され、その光プリアンブル信号PLが除去された後のフレームのSFDの前にSSD信号とプリアンブル信号PEが挿入されることで、図4の(a)のイーサネットフレームが再構築される。また、図4の(e)の光フレームの場合、固定フィールドのSBP信号から光プリアンブル信号PLと可変フィールドとの境界が検出され、その境界位置により光プリアンブル信号PLが除去され、その光プリアンブル信号PLが除去された後のフレームのSBP信号からSSD信号とSFD信号が復元され、その復元されたSSD信号とSFD信号の間にプリアンブル信号PEが挿入され、さらに、そのフィールドの最後にESD信号が付けられることで、図4の(a)のイーサネットフレームが再構築される。
一方、図5の(a)に示すイーサネットフレームは、先頭にプリアンブル信号PEが置かれ、このプリアンブル信号PEとSFD信号が固定フィールド部となり、DA信号、SA信号、L信号、実データ、FCS信号が可変フィールド部となっている。
本実施の形態において、この図5の(a)に示すイーサネットフレームを光フレームに変換する場合には、例えば図5の(b)に示すような変換例が考えられる。
すなわち、図5の(b)は、図5の(a)に示したイーサネットフレームから、固定フィールドのプリアンブル信号PEを除去し、そのプリアンブル信号PEが除去されたものの先頭に光プリアンブル信号PLを付加して光フレームを形成した例を示している。
また、この図5の(b)に示した光フレームからは、図5の(a)に示すイーサネットフレームが再構成されることになる。この図5の例においても、光フレームには、可変フィールドと光プリアンブル信号PLの間に固定フィールドのSFD信号が配されているため、光プリアンブル信号PLと可変フィールドとの境界を識別可能となっている。
したがって、図5の(b)の光フレームの場合、固定フィールドのSFD信号から光プリアンブル信号PLと可変フィールドとの境界が検出され、その境界位置により光プリアンブル信号PLが除去され、その光プリアンブル信号PLが除去された後のフレームの先頭にプリアンブル信号PEが挿入されることで、図5の(a)のイーサネットフレームが再構築される。
なお、図2から図5の説明では、子機を特定せずに基本的動作を説明したが、複数の各子機3a,3b,3cのそれぞれが親機1との間で光通信可能なシステムの場合も、前述した同様の手順が採用されることは言うまでもない。
次に、上述したようなイーサネットフレームから光フレームへの変換、或いは光フレームからイーサネットフレームの再構築を行う、図1の光無線通信システムの親機1の一具体例の構成を図6に示す。なお、図6には、親機1において、子機3から送られてきたフレームデータを当該子機3へ折り返し送信しない(或いは親機1が折り返し機能を有さない)場合の構成例を示している。
この図6に示す親機1において、制御部51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2との間の通信制御、子機3との間の半二重光通信制御を行う。当該制御部51における詳細な制御動作の流れについては後述する。
また、当該親機1は、子機3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67と、光通信がなされる送信信号に応じて発光部67を駆動する光送信処理部66と、広範囲からの光を受光する受光部60と、当該受光部60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59とを有する。
光受信処理部59より出力された受信信号は、光回線要求信号検出部57と、回線要求部56と、送信データ検出部55と、データ記録部41とに入力する。
光回線要求信号検出部57は、光受信処理部59からの受信信号のうち、各子機3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。当該光回線要求信号検出部57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51に送られる。また、光回線使用要求信号検出部57は、光回線使用要求信号REに含まれる子機ナンバー(例えば子機に固有のIDなど)を、半二重光手続き処理部44に送る。
半二重光手続き処理部44は、光回線使用要求信号REを送信してきた子機に対して、その光回線の使用を許可する際の半二重通信手続き処理(すなわち認証処理)を行う。当該半二重光手続き処理部44での認証処理結果は、制御部51に送られ、また、子機ナンバーは光回線空き/使用許可信号発生部61に送られる。
光回線空き/使用許可信号発生部61は、制御部51の制御の元で、半二重光手続き処理部44より供給された子機ナンバーの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を発生する。当該光回線使用許可信号PMには、子機ナンバーが含まれ、光送信切替部62に送られる。
また、光回線空き/使用許可信号発生部61は、制御部51の制御の元で、光回線が空いていて使用可能であるとき、光回線空き信号を発生し、その光回線空き信号を光送信切替部62に送る。
また、光プリアンブル生成部64は、子機3に送信する信号に付加される前記光プリアンブル信号PLを発生し、その光プリアンブル信号PLを光送信用フレーム生成部47に送る。
また、データスタートフラグ生成部48は、光プリアンブル信号PL以降のデータの先頭を識別するための識別子である前記SSD信号やSFD信号などのデータスタートフラグを生成し、そのデータスタートフラグを光送信用フレーム生成部47に送る。
さらに、幹線信号受信部68は、ネットワーク幹線2上の信号から、当該親機1や各子機3及び端末4からなる図1の光無線通信システムに含まれる各端末4に宛に送られてくる信号を受信し、その受信信号を送信データ検出部63と送信データ切り出し部45に送る。
送信データ検出部63は、幹線信号受信部68からの受信信号より、各子機(実際には各子機3に接続された各端末4)に向けて送られてきた送信データ(イーサネットフレームデータ)を検出し、その検出信号を制御部51に送る。
送信データ切り出し部45は、制御部51の制御の元で、幹線信号受信部68からの受信信号のイーサネットフレームより、前述の図2〜図5で説明したように、プリアンブル信号PE等の冗長部分を除去した後の可変フィールド部等のデータ部分を切り出し、それら可変フィールド部等のデータをデータ記録部46に送る。
データ記録部46は、制御部51の制御の元で、送信データ切り出し部45から供給された可変フィールド部等のデータを記録(この場合は遅延)し、光送信用フレーム生成部47に送る。
光送信用フレーム生成部47は、データ記録部46から供給されたデータと、光プリアンブル生成部64からの光プリアンブル信号PLと、データスタートフラグ生成部48からのデータスタートフラグとを用いて、前述の図2〜図5で説明したような光フレームを生成し、その光フレームを光送信切替部62に送る。
光送信切替部62は、制御部51の制御の元で、光回線使用許可信号PMや、光回線空き信号、光フレームを、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66に送る。
光送信処理部66は、光送信切替部62から供給された送信信号に応じて発光部67を駆動する。これにより、発光部67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。
一方、回線要求部56は、光受信処理部59からの受信信号をネットワーク幹線2を介して接続された別の機器へ送信する際に、当該ネットワーク幹線2への送信を要求する回線要求信号を生成し、制御部51を介して幹線送信切替部53に送る。
また、擬似信号発生部52は、制御部51の制御の元で、回線要求部56が生成した回線要求信号をネットワーク幹線2へ送信する場合などに、ネットワーク幹線2からの信号送信を停止させるために使用される擬似フレームを発生し、幹線送信切替部53に送る。
さらに、送信データ検出部55は、光受信処理部59からの受信信号より、前記端末4(子機3)から送られてきた光フレームデータを検出し、さらに、前述のように光フレーム内の固定フィールド(可変フィールドの開始を示す識別子)から光プリアンブル信号PLと可変フィールドとの境界も検出し、その検出信号を制御部51へ送る。
また、データ記録部41は、制御部51の制御の元で、光受信処理部59から供給された光フレームデータのうち、前述の図2〜図5で説明したように、光プリアンブル信号PLを除去した、残りの可変フィールド部等のデータを記録(この場合は遅延)する。このデータ記録部41からは、ネットワーク幹線2へのイーサネットフレームの送出タイミングに合わせて、その記録したデータが読み出され、フレーム再生部(再構成)部42に送られる。
また、フレーム固定フィールド生成部43は、制御部51の制御の元で、SSD信号やプリアンブル信号PEなどのイーサネットフレームにおける固定フィールドのデータを生成し、その固定フィールドのデータをフレーム再生部42に送る。
フレーム再生部42は、データ記録部41から供給された可変フィールド部等のデータと、フレーム固定フィールド生成部43から供給された固定フィールドのデータとを用いて、前述の図2〜図5で説明したようなイーサネットフレームを生成し、そのイーサネットフレームを幹線送信切替部53に送る。
幹線送信切替部53では、制御部51の制御の元で、擬似信号発生部52からの擬似フレームや、フレーム再生部42にて再構成されたイーサネットフレーム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54に送る。
幹線送信処理部54は、幹線送信切替部53からの信号をネットワーク幹線2へ送信可能な信号に処理し、ネットワーク幹線2に送信する。
次に、図7には、前述したイーサネットフレームから光フレームへの変換、或いは光フレームからイーサネットフレームの再構築を行う、図1の光無線通信システムの親機1の他の具体例の構成を示す。なお、図7には、親機1において、子機3から送られてきたフレームデータを当該子機3へ折り返し送信する場合の構成例を示している。
なお、この図7に示す親機1を構成する各構成要素において、図6の各構成要素と同一のものには同じ指示符号を付して、その説明は省略する。
この図7において、光受信処理部59により出力された受信信号は、図6の構成と同様に、光回線要求信号検出部58、回線要求部56、送信データ検出部55、データ記録部41に入力すると共に、データ記録部69と光折り返し制御部70にも入力する。
光折り返し制御部70は、制御部51の制御の元で、子機から送られてきた光フレームを折り返し送信する際の制御を行う。
また、データ記録部69は、光受信処理部59から供給された光フレームを、折り返しタイミングまで待機(遅延)させる。このデータ記録部69から折り返しタイミングで読み出された光フレームは、光プリアンブル付加部49に送られる。
光プリアンブル付加部49には、必要に応じて光プリアンブル生成部64が発生する光プリアンブル信号PLが供給され、データ記録部69で遅延された光フレームの光プリアンブル信号PLが何らかの理由で欠落している場合に、その光プリアンブル信号PLを補完する。この光プリアンブル付加部49にて必要に応じて光プリアンブル信号PLが補完された光フレームは、光送信切替部62に送る。
光送信切替部62は、制御部51の制御の元で、前述した光回線使用許可信号PMや、光回線空き信号SP、光送信用フレーム生成部62からの光フレーム、光プリアンブル付加部49を介した光フレームを、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66に送る。
これにより、発光部67からは、その送信信号に応じた光信号(折り返しフレ
ームを含む)が出力されることになる。
ームを含む)が出力されることになる。
次に、図8には、前述したイーサネットフレームから光フレームへの変換、或いは光フレームからイーサネットフレームの再構築を行う、図1の光無線通信システムの子機3の一具体例の構成を示す。
この図8に示す子機3において、制御部81は、当該子機3の全体の動作を制御すると共に、端末4との間の通信制御、親機1との間の半二重光通信制御を行う。なお、制御部81の詳細な制御動作の流れについては後述する。
また、当該子機3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97と、光通信がなされる送信信号に応じて発光部97を駆動する光送信処理部96と、狭角度で信号光を受光する受光部90と、当該受光部90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89とを有する。
光受信処理部89に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91と、回線要求部86と、送信データ検出部85と、データ記録部104とに入力する。
回線空き/使用許可信号検出部91は、光受信処理部89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使用許可信号PMを検出する。当該光回線使用許可信号検出部91にて光回線使用許可信号PMが検出されたとき、その検出信号が制御部81に送られる。また、回線空き/使用許可信号検出部91は、光回線使用許可信号PMに含まれる子機ナンバーを、半二重光手続き処理部103に送る。
半二重光手続き処理部103は、光回線使用許可信号PMに含まれる子機ナンバーにより、自分に対する光回線の使用許可がなされたかを判断する半二重通信手続き処理を行う。当該半二重光手続き処理部103での判断処理結果は、制御部81に送られる。
また、回線空き/使用許可信号検出部91は、光受信処理部89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を検出する。当該回線空き/使用許可信号検出部91にて光回線空き信号が検出されたとき、その検出信号は制御部81に送られる。
次に、回線要求部86は、光受信処理部89からの受信信号を端末4へ送信する際に、当該端末4への送信を要求する回線要求信号を生成し、制御部81を介して端末送信切替部83に送る。
さらに、送信データ検出部85は、ネットワーク幹線2を介し、さらに親機1を介して送信されてきた、端末4宛の光フレームデータを検出し、その検出信号を制御部81に送る。
また、データ記録部104は、制御部81の制御の元で、光受信処理部89から供給された光フレームデータを記録(この場合は遅延)し、フレーム再生部(再構成)部105に送る。
また、データ記録部104は、制御部81の制御の元で、光受信処理部89から供給された光フレームデータのうち、前述の図2〜図5で説明したように、光プリアンブル信号PLを除去した、残りの可変フィールド部等のデータを記録(この場合は遅延)する。このデータ記録部104からは、端末4へのイーサネットフレームの送出タイミングに合わせて、その記録したデータが読み出され、フレーム再生部(再構成)部105に送られる。
また、フレーム固定フィールド生成部106は、制御部81の制御の元で、SSD信号やプリアンブル信号PEなどのイーサネットフレームにおける固定フィールドのデータを生成し、その固定フィールドのデータをフレーム再生部105に送る。
フレーム再生部105は、データ記録部104から供給された可変フィールド部等のデータと、フレーム固定フィールド生成部106から供給された固定フィールドのデータとを用いて、前述の図2〜図5で説明したようなイーサネットフレームを生成し、そのイーサネットフレームを端末送信切替部83に送る。
また、擬似信号発生部82は、制御部81の制御の元で、回線要求部86が生成した回線要求信号を端末4へ送信する場合などに、端末4からの信号送信を停止させるために使用される擬似フレームを発生し、端末送信切替部83に送る。
端末送信切替部83は、制御部81の制御の元で、擬似フレームや、フレーム再生部105にて再構成されたイーサネットフレームデータ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84に送る。
端末送信処理部84は、端末送信切替部83からの信号を端末4へ送信可能な信号に処理し、端末4に送信する。
一方、端末信号受信部98は、端末4から送られてくる信号を受信し、その受信信号を送信データ切り出し部100、送信データ検出部93に送る。
送信データ検出部93は、端末信号受信部98からの受信信号より、イーサネットフレームデータを検出し、その検出信号を制御部81に送る。
送信データ切り出し部100は、制御部81の制御の元で、端末信号受信部98からの受信信号のイーサネットフレームより、前述の図2〜図5で説明したように、プリアンブル信号PE等の冗長部分を除去した後の可変フィールド部等のデータ部分を切り出し、それら可変フィールド部等のデータをデータ記録部99に送る。
データ記録部99は、制御部81の制御の元で、送信データ切り出し部100から供給された可変フィールド部等のデータを記録(この場合は遅延)し、光送信用フレーム生成部101に送る。
また、光プリアンブル生成部94は、親機1に送信する信号に付加される前記光プリアンブル信号PLを発生し、その光プリアンブル信号PLを光送信用フレーム生成部101に送る。
また、データスタートフラグ生成部102は、光プリアンブル信号PL以降のデータの先頭を識別するための前記SSD信号やSFD信号などのデータスタートフラグを生成し、そのデータスタートフラグを光送信用フレーム生成部101に送る。
光送信用フレーム生成部101は、データ記録部99から供給されたデータと、光プリアンブル生成部94からの光プリアンブル信号PLと、データスタートフラグ生成部102からのデータスタートフラグとを用いて、前述の図2〜図5で説明したような光フレームを生成し、その光フレームを光送信切替部92に送る。
また、光回線要求信号発生部87は、制御部81の制御の元で、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を発生し、光送信切替部92に送る。
光送信切替部92は、制御部81の制御の元で、光回線使用要求信号REや、光フレームデータを、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96に送る。
光送信処理部96は、光送信切替部92から供給された送信信号に応じて発光部97を駆動する。これにより、発光部97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。
次に、上述した図6や図7の構成の親機及び図8の構成の子機3において、前記図2〜図5で説明した通信手順を実現する場合の処理の流れを説明する。
先ず、図9には、ネットワーク幹線2を介して送られてきたイーサネットフレームを受信し、光フレームに変換して子機3へ送信するまでの、親機1における処理の流れ(主に制御部51の制御動作の流れ)を示す。
この図9において、先ず、親機1の制御部51は、ステップS1の処理として、子機3との間で光通信が行われているか否かを監視することで、光回線に空きが有るか否かの判断を行っており、光回線に空きがないとき、ステップS2の処理として、擬似信号発生部52を制御して擬似フレームの信号を発生させ、さらに、幹線送信切替部53を切替制御することで、当該擬似フレームをネットワーク幹線2へ送出させ、ネットワーク幹線2からの信号送信を停止させる。一方、光回線に空きがあるとき、制御部51は、ステップS3の処理として、擬似信号発生部52からの擬似フレームの発生と、幹線送信切替部53の切替制御を行うことで、ネットワーク幹線2への擬似フレームの送出を停止する。
次に、制御部51は、ステップS4の処理として、送信データ検出部63の検出信号を監視することで、ネットワーク幹線2からイーサネットフレームデータが送信されてきているか否か調べる。このステップS4の処理において、イーサネットフレームデータが送信されていないときにはステップS1の処理に戻り、一方、送信データ検出部63によりイーサネットフレームデータが検出されたときステップS5の処理に進む。
ステップS5の処理に進むと、制御部51は、先ず、光回線空き/使用許可信号発生部61を制御して光回線空き信号の送出を停止させると共に、前述の図2〜図5で説明したように、送信データ切り出し部45を制御して、イーサネットフレームよりプリアンブル信号PE等の冗長部分を除去した後の残りのデータ部分(SSD,SFD,DA,SA,データ,FCS,ESDなど)を切り出させ、さらに、それら残りのデータを、FIFOメモリ等により構成されるデータ記録部46へ書き込ませる。このデータ記録部46には、光フレームを送信することになるタイミングまでデータが保持される。
次に、制御部51は、ステップS6〜ステップS10までの処理により、イーサネットフレームから光フレームへの変換と光回線への送出を行う。
すなわち、制御部51は、ステップS6の処理として、光プリアンブル生成部64を制御して光プリアンブル信号PLを発生させ、さらに、ステップS7の処理として、光送信用フレーム生成部47と光送信切替部62を制御して当該光プリアンブル信号PLを光送信処理部66へ送ることで、光プリアンブル信号PLを子機3へ送信(発光部67の発光)する。
続いて、制御部51は、ステップS8の処理として、データ記録部46からのデータ、データスタートフラグ生成部48からのデータスタートフラグを光送信用フレーム生成部47に送ることにより、光プリアンブル信号PLに続く残りの光フレーム部分を光送信切替部62に送出させ、さらに光送信処理部66へ送って子機3へ送信(発光部67の発光)する。
次に、制御部51は、ステップS9として、データ記録部46に記録されたデータが全て読み出されて送信されたか否か判定し、読み出しと送信が完了していないときにはステップS8の処理に戻り、読み出しと送信が完了したときにはステップS10の処理に進む。
ステップS10の処理に進むと、制御部51は、データ記録部46からの読み出しと送信を停止する。
その後、制御部51は、ステップS11の処理として、回線空き/使用許可信号発生部61を制御して光回線空き信号を発生させると共に、光送信切替部62を制御することで当該光回線空き信号の送信を行った後、ステップS1の処理に戻る。
次に、図10には、子機3からの光フレーム信号を受信し、ネットワーク幹線2へ送信するまでの、親機1における処理の流れ(主に制御部51の制御動作の流れ)を示す。
この図10において、先ず、親機1の制御部51は、ステップS21の処理として、子機3から送信要求信号が有るか否か、すなわち光回線要求信号検出部57において子機3からの光回線使用要求信号REを検出したか否かを監視することにより、子機3が光回線を使用した送信を要求しているか否かの判断を行っており、光回線要求信号検出部57にて光回線使用要求信号REが検出されたとき、ステップS22の処理に進む。
ステップS22の処理に進むと、制御部51は、光回線開放信号の送信を停止、すなわち、光回線空き/使用許可信号発生部61を制御して光回線空き信号の発生を停止すると共に、光送信切替部62を制御することで、当該光回線空き信号の送信を停止する。
次に、制御部51は、ステップS23の処理として、子機3に対して、光プリアンブル信号PL及び光回線使用許可信号PMを送信する。すなわち、光プリアンブル発生部64を制御して光プリアンブル信号を発生させ、また、光回線空き/使用許可信号発生部61を制御して光回線使用許可信号PMを発生させ、光送信用フレーム生成部47を介した光プリアンブル信号と、光回線使用許可信号PMを、光送信切替部62の切替制御により光送信処理部66へ送ることで、光プリアンブル信号及び光回線使用許可信号PMを子機3へ送信(発光部67の発光)する。
次に、制御部51は、ステップS24の処理として、送信データ検出部55の検出信号を監視することにより、子機3から光フレームデータが送信されてきたか否か判断する。
ここで、光フレームデータが送信されてきていないとき、制御部51は、さらにステップS25の処理としてその状態が一定時間経過したか否か判定しており、一定時間経過するまでステップS24とステップS25の判定処理を続ける。
一方、ステップS25にて一定時間経過しても光フレームデータが送信されてこない場合、制御部51は、ステップS33の処理として、光回線空き/使用許可信号発生部61を制御して光回線空き信号を発生させると共に、光送信切替部62を制御して、当該光回線空き信号の送信を再開する。このステップS33の処理後は、処理を終了するか又はステップS21の処理に戻る。
これに対し、ステップS24及びステップS25の判定処理にて一定時間内に子機3からフレームデータが送信されてきたと判定した場合、制御部51は、ステップS26の処理に進む。
ステップS26の処理に進むと、制御部51は、送信データ検出部55からの検出信号に基づいて、光受信処理部59から供給された光フレームデータのうち、前述の図2〜図5で説明した、光プリアンブル信号PLを除去した残りのデータ(SSD,SFD,DA,SA,データ,FCS,ESDなど)を、例えばFIFOメモリ等により構成されるデータ記録部41に書き込ませる。このデータ記録部41には、イーサネットフレームを送信することになるタイミングまでデータが保持される。
次に、制御部51は、ステップS27〜ステップS31までの処理により、光フレームからイーサネットフレームの再構成とネットワーク幹線2への送出を行う。
すなわち、制御部51は、ステップS27の処理として、フレーム固定フィールド生成部43を制御して前述した固定フィールド部のSSD信号を出力させ、さらにフレーム再生部42と幹線送信切替部53を制御し、当該SSD信号をネットワーク幹線2へ送信させる。
続いて、制御部51は、ステップS28の処理として、フレーム固定フィールド生成部43を制御してプリアンブル信号PLを発生させ、さらに、ステップS29の処理として、フレーム再生部42と幹線送信切替部53を制御し、当該プリアンブル信号PEをネットワーク幹線2へ送信させる。
さらに続いて、制御部51は、ステップS30の処理として、データ記録部41からのデータをフレーム再生部42に送り、このフレーム再生部42と幹線送信切替部53を制御することで、当該データをネットワーク幹線2へ送信させる。
次に、制御部51は、ステップS31として、データ記録部41に記録されたデータが全て読み出されて送信されたか否か判定し、読み出しと送信が完了していないときにはステップS30の処理に戻り、読み出しと送信が完了したときにはステップS32の処理に進む。
ステップS32の処理に進むと、制御部51は、データ記録部41からの読み出しと送信を停止させた後、ステップS21の処理に戻る。
次に、図11には、親機1からの光フレーム信号を受信し、端末4へ送信するまでの、子機3における処理の流れ(主に制御部81の制御動作の流れ)を示す。
この図11において、先ず、子機3の制御部81は、ステップS41の処理として、親機1からの光フレームの送信が有るか否か、すなわち送信データ検出部85において親機1からの光フレームを検出したか否かを監視することにより、親機1が光回線を使用して光フレームを送信してきたか否かの判断を行っており、送信データ検出部85にて光フレームが検出されたとき、ステップS42の処理に進む。
ステップS42の処理に進むと、制御部81は、擬似信号発生部82を制御して擬似フレームを発生させ、さらにその擬似フレームを端末送信切替部83と端末送信部84を介して端末4へ送信させる。これにより、端末4からの信号送信を抑制する。
次に、制御部81は、ステップS43の処理として、送信データ検出部85からの検出信号に基づいて、光受信処理部89から供給された光フレームデータのうち、前述の図2〜図5で説明した、光プリアンブル信号PLを除去した残りのデータ(SSD,SFD,DA,SA,データ,FCS,ESDなど)を、例えばFIFOメモリ等により構成されるデータ記録部104に書き込ませる。このデータ記録部104には、イーサネットフレームを送信することになるタイミン
グまでデータが保持される。
グまでデータが保持される。
次に、制御部81は、ステップS44〜ステップS49までの処理により、光フレームからイーサネットフレームの再構成と端末4への送出を行う。
すなわち、制御部81は、ステップS44の処理として、フレーム固定フィールド生成部106を制御して前述した固定フィールド部のSSD信号を出力させ、さらにフレーム再生部105と端末送信切替部83を制御し、当該SSD信号を端末4へ送信させる。
続いて、制御部81は、ステップS45の処理として、フレーム固定フィールド生成部106を制御してプリアンブル信号PLを発生させ、さらに、ステップS46の処理として、フレーム再生部105と端末送信切替部83を制御し、当該プリアンブル信号PEを端末4へ送信させる。
さらに続いて、制御部81は、ステップS47の処理として、データ記録部104からのデータをフレーム再生部105に送り、このフレーム再生部105と端末送信切替部83を制御することで、当該データを端末4へ送信させる。
次に、制御部81は、ステップS48として、データ記録部104に記録されたデータが全て読み出されて送信されたか否か判定し、読み出しと送信が完了していないときにはステップS47の処理に戻り、読み出しと送信が完了したときにはステップS49の処理に進む。
ステップS49の処理に進むと、制御部81は、データ記録部104からの読み出しと送信を停止させた後、ステップS41の処理に戻る。
次に、図12には、端末4から送られてきたイーサネットフレームを受信し、光フレームに変換して親機1へ送信するまでの、子機3における処理の流れ(主に制御部81の制御動作の流れ)を示す。
この図12において、先ず、子機1の制御部81は、ステップS61の処理として、端末4からイーサネットフレームの送信が有るか否か、すなわち送信データ検出部93において端末4からのイーサネットフレームを検出したか否かを監視することにより、端末4がイーサネットフレームを送信してきたか否かの判断を行っており、送信データ検出部93にてイーサネットフレームが検出されたとき、ステップS62の処理に進む。
ステップS62の処理に進むと、制御部81は、回線空き/使用許可信号検出部91の検出信号を監視することにより、親機1から光回線空き信号が送信されているか、すなわち光回線に空きが有るか否かの判断を行う。
ここで、光回線に空きがないとき、制御部81は、さらにステップS63の処理としてその状態が一定時間経過したか否か判定しており、一定時間経過するまでステップS62とステップS63の判定処理を続ける。
一方、ステップS63にて一定時間経過しても、親機1から光回線空き信号が送信されてこないとき、制御部81は、ステップS73の処理として、擬似信号発生部82を制御して擬似フレームを発生させ、さらに端末送信切替部83を制御して当該擬似フレームを端末4へ送信させる。これにより、端末4からの信号送信を抑制する。このステップS73の処理後は、処理を終了するか又はステップS61の処理に戻る。
これに対し、ステップS62及びステップS63の判定処理にて一定時間内に親機1から光回線空き信号が送信されてきたと判定した場合、すなわち光回線に空きがあると判断した場合、制御部81は、ステップS64の処理に進む。
ステップS64の処理に進むと、制御部81は、光プリアンブル生成部94を制御して光プリアンブル信号を発生させ、また、光回線要求信号発生部87を制御して光回線使用要求信号REを発生させ、光送信用フレーム生成部101を介した光プリアンブル信号と、光回線使用要求信号REを、光送信切替部92の切替制御により光送信処理部96へ送ることで、光プリアンブル信号及び光回線使用要求信号REを親機1へ送信(発光部97の発光)する。
次に、制御部81は、ステップS65の処理として、回線空き/使用許可信号検出部91の検出信号を監視することにより、親機1から自分宛の光回線使用許可信号PMが送信されているか、すなわち光回線が使用可能であるか否かの判断を行う。
ここで、親機1から光回線の使用許可信号PMが送信されてきていないとき、制御部81は、さらにステップS66の処理としてその状態が一定時間経過したか否か判定しており、一定時間経過するまでステップS65とステップS66の判定処理を続ける。
一方、ステップS66にて一定時間経過しても、親機1から光回線使用許可信号PMが送信されてこないとき、制御部81は、ステップS73の処理に進み、擬似フレームを端末4へ送信させて、端末4からの信号送信を抑制する。
これに対し、ステップS65及びステップS66の判定処理にて一定時間内に親機1から自分宛の光回線使用許可信号PMが送信されてきたと判定した場合、すなわち光回線が使用可能であると判断した場合、制御部81は、ステップS67の処理に進む。
次に、制御部81は、ステップS67の処理として、前述の図2〜図5で説明したように、送信データ切り出し部100を制御して、端末4からのイーサネットフレームよりプリアンブル信号PE等の冗長部分を除去した後の残りのデータ部分(SSD,SFD,DA,SA,データ,FCS,ESDなど)を切り出させ、さらに、それら残りのデータを、FIFOメモリ等により構成されるデータ記録部99へ書き込ませる。このデータ記録部99には、光フレームを送信することになるタイミングまでデータが保持される。
次に、制御部81は、ステップS68〜ステップS72までの処理により、イーサネットフレームから光フレームへの変換と光回線への送出を行う。
すなわち、制御部81は、ステップS68の処理として、光プリアンブル生成部94を制御して光プリアンブル信号PLを発生させ、さらに、ステップS69の処理として、光送信用フレーム生成部101と光送信切替部92を制御して当該光プリアンブル信号PLを光送信処理部96へ送ることで、光プリアンブル信号PLを親機1へ送信(発光部97の発光)する。
続いて、制御部81は、ステップS70の処理として、データ記録部99からのデータ、データスタートフラグ生成部102からのデータスタートフラグを光送信用フレーム生成部101に送ることにより、光プリアンブル信号PLに続く残りの光フレーム部分を光送信切替部92に送出させ、さらに光送信処理部96へ送って親機1へ送信(発光部97の発光)する。
次に、制御部81は、ステップS71として、データ記録部99に記録されたデータが全て読み出されて送信されたか否か判定し、読み出しと送信が完了していないときにはステップS70の処理に戻り、読み出しと送信が完了したときにはステップS72の処理に進む。
ステップS72の処理に進むと、制御部81は、データ記録部99からの読み出しと送信を停止させた後、ステップS61の処理に戻る。
以上説明したように、本発明実施の形態によれば、親機1は、ネットワーク幹線2より受け取ったイーサネットフレーム内の固定フィールド(プリアンブル等)と他の可変フィールド(DA,SA,データ等)を選別及び切り出すための送信データ切り出し部45と、その切り出された可変フィールドのデータを一時待機させるデータ記録部46と、子機3への光送信時に新たに送信データの先頭に付加する光プリアンブル信号を生成する光プリアンブル生成部64と、この光プリアンブル信号以降のデータの先頭を識別するためのデータスタート識別子(SSDやSFDなど)を生成するデータスタートフラグ生成部48と、これら生成された光プリアンブル信号及びデータスタート識別子と上記データ記録部46で記録した可変フィールドのデータとから新に光フレームを生成する光送信用フレーム生成部47と、光回線の空きを子機3に知らせる光回線空き信号と特定の子機への光送信を許可する光回線使用許可信号PMを生成する光回線空き/使用許可信号発生部61と、光送信用フレーム生成部47にて生成された光フレームと光回線空き/使用許可信号発生部61によって生成される光回線空き信号/光回線使用許可信号PMの送信タイミングを切り替える光送信切替部62とを有し、さらに、子機3から送られた光回線使用要求信号REを検出する光回線要求信号検出部57と、この検出された光回線使用要求信号REによって子機3との間で送受信手続きを行う半二重光手続き処理部44と、子機4から送られた光フレームを検出する送信データ検出部55と、その受信データをネットワーク幹線2に送るために、ネットワーク幹線2への送信を要求する回線要求部56と、この要求を行うための信号を発生するための擬似信号発生部52と、検出された光フレームから送信データフィールド(データスタート識別子以下のデータ)を一時待機させるデータ記録部41と、子機3側で排除された固定フィールド(SSD、プリアンブル等)を再生成するための固定フィールドを生成するためのフレーム固定フィールド生成部43と、この生成された固定フィールド(SSD、プリアンブル)とデータ記録部41に待機させているデータとを用いて元のイーサネットフレームを再構築するフレーム再生部42と、この再生されたイーサネットフレームと擬似フレームの各送信タイミングを切り替える幹線送信切替部53と、幹線送信切替部53や光送信切替部63の送信タイミングやその他の各部の動作を制御する制御部51とを有することにより、光回線への圧迫を除去し、通信性能の低下を無くして速やかな半二重光通信が実現可能となっており、また、イーサネット規格との間の接続が可能となっている。
なお、本発明実施の形態の親機1には、子機3から送られた光フレームをその子機3側に折り返し送信する制御を行う光折り返し制御部70と、その折り返し送信がなされるタイミングまで光フレームのデータを待機させるデータ記録部69と、子機3からの光フレームの受信時に欠落した光プリアンブルを補完するための光プリアンブル付加部49とを備えることも可能である。
さらに、本発明実施の形態によれば、子機3は、端末4側より受け取ったイーサネットフレームから当該フレーム内の固定フィールド(プリアンブル等)と他の可変フィールドのデータ(DA,SA,データ等)を選別して切り出す送信データ切り出し部100と、当該切り出したデータを一時待機させるデータ記録部99と、親機1への光送信時に新たに送信データの先頭に付加する光プリアンブル信号を生成する光プリアンブル生成部94と、この光プリアンブル信号以降のデータの先頭を識別するためのデータスタート識別子(SSDやSFDなど)を生成するデータスタートフラグ生成部102と、これら生成された光プリアンブル信号及びデータスタート識別子と上記データ記録部99に記録した可変フィールドデータとから新たに光フレームを生成する光送信用フレーム生成部101と、親機1に光回線の使用を要求するための光回線使用要求信号REを発生する光回線要求信号発生部87と、これら生成された光フレームと光回線使用要求信号REの送信タイミングを切り替える光送信切替部92と、親機1から送られてくる光回線空き信号と親機1から子機3に送られる光回線使用許可信号を検出する回線空き/使用許可信号検出部91と、これら光回線使用要求、光回線使用許可などの送信手続きを親機1との間で交わすことを制御する半二重光手続き処理部103と、親機1から送られた光フレームを検出する送信データ検出部85と、その受信データを端末4側に送るために端末4側への送信を要求する回線要求部86と、この要求を行うための信号を発生するための擬似信号発生部82と、親機1から送られてきて検出された光フレームから送信データフィールド(データスタート識別子以下のデータ)を一時待機させるデータ記録部104と親機1側で排除された固定フィールド(SSD、プリアンブル等)を再生成するための固定フィールドを生成するフレーム固定フィールド生成部106と、この生成された固定フィールド(SSD、プリアンブル)とデータ記録部104に待機させているデータとを用いて元のイーサネットフレームを再構築するフレーム再生部105と、この再生されたイーサネットフレームと擬似フレームの各送信タイミングを切り替える端末送信切替部83と、端末送信切替部84や光送信切替部92の送信タイミングやその他の各部の動作を制御する制御部81とを有することにより、光回線への圧迫を除去し、通信性能の低下を無くして速やかな半二重光通信が実現可能となっており、また、イーサネット規格との間の接続が可能となっている。
なお、本実施の形態によれば、親機1と子機3間での光通信の際には、イーサネットフレーム内の固定データ部を除外し、その残りの可変データ部に光プリアンブル信号PLを付加して光フレームを構成し、また、この光フレームには光プリアンブル信号と可変データ部との境界を判別するための識別子として、例えばSSD、SFD等のデータを設ける例を説明しているが、これは一例であり、SSD、SFD等とは別の独自の識別子を用いてもよい。
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。
1…親機、2…ネットワーク幹線、3(3a,3b,3c)…子機、4(4a,4b,4c)…端末、41,46,69,99,104…データ記録部、42…フレーム再生部、43,106…フレーム固定フィールド生成部、44,103…半二重光手続き処理部、45,100…送信データ切り出し部、47,101…光送信用フレーム生成部、48,102…データスタートフラグ生成部、49…光プリアンブル付加部、51,81…制御部、52,82…擬似信号発生部、53…幹線送信切替部、54,84…幹線送信処理部、55,63,85,93…送信データ検出部、56,86…回線要求部、57…光回線要求信号検出部、59,89…光受信処理部、60,90…受光部、61…光回線空き/使用許可信号発生部、62,92…光送信切替部、64,94…光プリアンブル生成部、66,96…光送信処理部、67,97…発光部、68…幹線受信処理部、70…光折り返し制御部、87…回線要求信号発生部、91…回線空き/使用許可信号検出部
Claims (5)
- イーサネット通信回線上を送信されたイーサネットフレームを受信するイーサネット通信回線受信手段と、
前記受信したイーサネットフレーム内の固定フィールドのイーサネットフレームのプリアンブル信号と、可変フィールドのデータとを選別する選別手段と、
前記選別された可変フィールドのデータを一時待機させる一時待機手段と、
前記選別された固定フィールドのイーサネットフレームのプリアンブル信号を除去し前記イーサネットフレームの先頭を識別するためのSSD信号を残す第1の除去手段と、
光回線への送信用の光プリアンブル信号を生成する光プリアンブル生成手段と、
前記光プリアンブル信号と、前記イーサネットフレームのSSD信号と、前記第1の記憶手段に一時待機された可変フィールドのデータとを含む光通信フレームを構成する光通信フレーム構成手段と、
前記光通信フレームを光回線を介し光無線受信装置に対し送信する光回線送信手段と、
を有する光無線送信装置。 - 請求項1記載の光無線送信装置において、さらに、
前記光回線の空きを知らせる光回線空き信号を生成する光回線空き信号生成手段と、
光回線の使用を要求する旨の光回線使用要求信号を検出する光回線要求信号検出手段と、
特定の光無線通信装置に対して光回線の使用を許可する光回線使用許可信号を生成する使用許可信号生成手段と、
前記イーサネット通信回線への送信を要求するための通信回線要求信号を生成する通信回線要求信号生成手段と、
前記構成された光通信フレームと前記生成された光回線空き信号と前記生成された光回線使用許可信号を前記光回線上に送信する送信タイミングを切り替える光送信切替手段と、
前記構成されたイーサネットフレームと前記生成された通信回線要求信号を前記イーサネット通信回線上に送信する送信タイミングを切り替える通信回線送信切替手段と、
前記光送信切替手段と通信回線送信切替手段の送信タイミングの切り替えを制御する制御手段と
を有する光無線送信装置。 - 請求項1記載の光無線送信装置において、さらに、
光回線空き信号を検出する光回線空き信号検出手段と、
光回線の使用を要求するための光回線使用要求信号を生成する使用要求信号生成手段と、
光回線の使用を許可する旨の光回線使用許可信号を検出する使用許可信号検出手段と、
前記イーサネット通信回線への送信を要求するための通信回線要求信号を生成する通信回線要求信号生成手段と、
前記構成された光通信フレームと前記生成された光回線使用要求信号を前記光回線上に送信する送信タイミングを切り替える光送信切替手段と、
前記構成されたイーサネットフレームと前記生成された通信回線要求信号を前記イーサネット通信回線上に送信する送信タイミングを切り替える通信回線送信切替手段と、
前記光送信切替手段と通信回線送信切替手段の送信タイミングの切り替えを制御する制御手段と
を有する光無線通信装置。 - 請求項2記載の光無線送信装置において、さらに、
前記特定の光無線通信装置から前記光回線を介して送られてきた光通信フレームのデータを当該特定の光無線通信装置へ折り返し送信するための制御を行う折り返し制御手段と、
前記光通信フレームのデータを前記折り返し送信するタイミングまで一時待機させる第3の一時待機手段と、
前記光回線を介して送られてきた光通信フレームの欠落した光プリアンブル信号を補完するための光プリアンブル付加手段と
を有する光無線通信装置。 - イーサネット通信回線上を送信されたイーサネットフレームを受信するステップと、
前記受信したイーサネットフレーム内の固定フィールドのイーサネットフレームのプリアンブル信号と、可変フィールドのデータとを選別するステップと、
前記選別された可変フィールドのデータを一時待機させるステップと、
前記選別された固定フィールドのイーサネットフレームのプリアンブル信号を除去するステップと、
光回線への送信用の光プリアンブル信号を生成するステップと、
前記光プリアンブル信号と、前記一時待機された可変フィールドのデータとを含む光通信フレームを構成するステップと、
前記光通信フレームを光回線を介し光無線受信装置に対し送信するステップと、
を有する光無線送信方法。
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---|---|---|---|
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- 2009-02-23 JP JP2009039019A patent/JP2009165146A/ja active Pending
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