JP2009188620A

JP2009188620A - 光通信端末及び光ｌａｎシステム

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Publication number: JP2009188620A
Application number: JP2008025167A
Authority: JP
Inventors: Etsuo Koyama; 悦雄小山; Yasuo Nagai; 康夫永井
Original assignee: TECDIA Co Ltd
Current assignee: TECDIA Co Ltd
Priority date: 2008-02-05
Filing date: 2008-02-05
Publication date: 2009-08-20
Also published as: US20090196609A1; EP2088704A2; EP2088703A2

Abstract

【課題】規模増大を抑制しつつ輻輳時の調整の困難性を軽減すること又は回避することが可能な光通信端末及び光ＬＡＮシステムを提供する。
【解決手段】光通信端末（ノード）１_ａ〜１_ｘと、各ノード１_ａ〜１_ｘから出射された光信号を全て合波して全ノード１_ａ〜１_ｘに分配する合波分配器２と、各ノード１_ａ〜１_ｘと合波分配器２とを光通信可能に接続する、送信用光ファイバ３_ａｔ〜３_ｘｔと受信用光ファイバ３_ａｒ〜３_ｘｒから構成されるそれぞれ１対の光ファイバ３_ａ〜３_ｘとを備え、各ノード１_ａ〜１_ｘが、全ての他ノード１_ｂ〜１_ｘ、１_ａと第１の波長を介して通信可能であって、かつ、１つ以上の第２の波長を介して光通信するノードからなるグループの全ての他ノードからと通信可能であり、自ノードからの光信号をブロックする構成を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の波長を介した通信が可能な、車内ＬＡＮ（Local Area Network）、ＳＯＨＯ（Small Office Home Office）向けＬＡＮ、ビル管理システム等に利用可能な、光通信端末及び光ＬＡＮシステムに関する。

今日、デジタル機器が搭載されていない乗用車等の車両は珍しい程、車両内の装置がデジタル化されてきている。また、これらのデジタル機器を一元的に管理し又は連携させて動作させようとする技術も普及してきている。これに応じて、これらのデジタル機器を搭載する車両にも、車内ＬＡＮ（Local Area Network）が設けられるようになってきている。

ここで、簡易なＬＡＮでは、伝送媒体として一般に同軸ケーブル、ペアケーブル等が使用される。車内ＬＡＮにおけるペアケーブル等の特殊な環境下で使用される伝送媒体には、この傾向が強いようである。そして、このような伝送媒体を使ってノード間の接続等を簡素化するために、片方向通信が一般に採用されている。そして、通信効率と信頼性を高めるため、以下のように限定された特殊な通信プロトコルが採用されている。

例えば、車内のＡＶ機器用等としてＭＯＳＴ（Media Oriented Systems
Transport）プロトコルが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。また、車両の制御に関しては、例えば、低速ボディ系制御用に使用されるＬＩＮ（Local
Interconnect Network）プロトコル、ステアリング制御系の制御用に使用されるＦｌｅｘ−Ｒａｙプロトコル、パワートレイン系制御用のＣＡＮ（Controller Area Network）プロトコルが知られている。

片方向通信では、ノード間の送受信の調整が必要になるが、トラフィックが輻輳するとこの調整が非常に複雑になり、イーサーネットにおける場合と同様に通信効率が極端に下がることとなる。車内ＬＡＮ用のＣＡＮプロトコルにおいては、かかる点について工夫されているが、昨今の増大するデジタル化又はそれに伴う通信量の増大に対応しきれず限界がある。

そのため、上記のＦｌｅｘ−Ｒａｙプロトコル等のより高速通信用のプロトコルに準拠する通信が、組み合わされるようになってきている。その結果、通信容量の増大、上位互換性の確保等がなされるが、その一方で大変複雑なＬＡＮシステムにもなってしまっている。また、ノイズ対策、軽量化等の観点から、車内ＬＡＮを光化することも、検討されてきている。
インターネット〈URL：http://en.wikipedia.org/wiki/MOST〉

しかしながら、従来のＬＡＮを単に光化したものでは、輻輳時の調整の困難性、調整回避のためのシステムの急激な複雑化又は大規模化が、解消されないという問題を有する。調整回避のためのシステムの急激な複雑化又は大規模化には、設備費、保守負担、教育訓練負担等の増大などの問題が伴う。

以上の現状に鑑み、本発明の目的は、規模増大を抑制しつつ輻輳時の調整の困難性を軽減すること又は回避することが可能な光通信端末及び光ＬＡＮシステムを提供する。

上記の課題を解決すべく、本発明は以下の構成を提供する。
請求項１に係る発明は、複数の波長を介した光通信が可能なネットワークに接続され、前記波長を選択的に切り替え可能かつ１つ以上の指定された前記波長で光信号を送信可能な光送信部と、前記光信号を受信可能な光受信部とを備える光通信端末であって、前記光受信部が、前記光信号を受光して電気信号に変換し出力可能な複数の光検出器と、前記光信号が入射する光路上に配置され、設定された分波波長の前記光信号を分波してそれぞれ異なる前記光検出器に出射可能な複数の分波器と、前記各分波器に個々に前記分波波長を設定可能な分波器制御手段と、自ノードから送信された前記光信号が変換された電気信号を必要に応じて受信データに変換せずにブロックし、他ノードから送信された前記光信号が変換された電気信号を受信データに変換可能な受信信号処理手段と、を有し、前記受信信号処理手段が、前記ネットワーク上の全ての他ノードからの第１の波長の前記光信号が変換された電気信号を受信データに変換し、１つ以上の第２の波長を介して光通信するノードからなるグループの全ての他ノードからの第２の波長の前記光信号が変換された電気信号を受信データに変換する、ことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光通信端末において、前記第２の波長が、前記ノード毎に異なることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の光通信端末において、前記分波器が、反射波長を選択的に切り替えて設定可能な反射フィルタからなり、前記分波波長として前記反射波長が設定されることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光通信端末において、前記分波器の個数が、２つであることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、それぞれ請求項１に記載の光通信端末からなるノードと前記ノード毎の受信用及び送信用のそれぞれ１対の光伝送媒体を介して接続され、前記送信用の光伝送媒体を介して前記各ノードから入射する前記光信号を全て合波して、全ての前記ノードにそれぞれ前記受信用の光伝送媒体を介して分配可能な受動素子からなる合波分配器を備える、ことを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載の光ＬＡＮシステムにおいて、前記合波分配器に、他のネットワークとの接続を可能とするルータが何れかの前記ノードとして接続されることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、複数の波長を介した光通信が可能なネットワークに接続され、波長を選択的に切り替え可能かつ１つ以上の指定された波長で光信号を送信可能な光送信部と、光信号を受信可能な光受信部とを備える光通信端末であって、光受信部が、光信号を受光して電気信号に変換し出力可能な複数の光検出器と、光信号が入射する光路上に配置され、設定された分波波長の光信号を分波してそれぞれ異なる光検出器に出射可能な複数の分波器と、各分波器に個々に分波波長を設定可能な分波器制御手段と、少なくとも自ノードから送信された光信号が変換された電気信号を受信データに変換せずにブロックし、他ノードから送信された光信号が変換された電気信号を受信データに変換可能な受信信号処理手段と、を有し、受信信号処理手段が、ネットワーク上の全ての他ノードからの第１の波長の光信号が変換された電気信号を受信データに変換し、１つ以上の第２の波長を介して光通信するノードからなるグループの全ての他ノードからの第２の波長の光信号が変換された電気信号を受信データに変換するため、規模増大を抑制しつつ輻輳時の調整の困難性を軽減すること又は回避することが可能な光通信端末を実現することができる。

請求項２に係る発明によれば、上記請求項１の効果に加えて、第２の波長が、ノード毎に異なるため、通信手順を簡素化することができる。

請求項３に係る発明によれば、上記請求項１又は請求項２の効果に加えて、分波器が、反射波長を選択的に切り替えて設定可能な反射フィルタからなり、分波波長として反射波長が設定されるため、光通信端末を更に簡素に構成することができる。

請求項４に係る発明によれば、上記請求項１乃至請求項３のいずれか一項の効果に加えて、分波器の個数が、２つであるため、光通信端末を更に簡素に構成することができる。

請求項５に係る発明によれば、それぞれ請求項１に記載の光通信端末からなるノードとノード毎の受信用及び送信用のそれぞれ１対の光伝送媒体を介して接続され、送信用の光伝送媒体を介して各ノードから入射する光信号を全て合波して、全てのノードにそれぞれ受信用の光伝送媒体を介して分配可能な受動素子からなる合波分配器を備えるため、規模増大を抑制しつつ輻輳時の調整の困難性を軽減すること又は回避することが可能な光ＬＡＮシステムを実現することができる。

請求項６に係る発明によれば、上記請求項５の効果に加えて、合波分配器に、他のネットワークとの接続を可能とするルータが何れかのノードとして接続されるため、更に規模増大を抑制することができる。

以下、実施例を示した図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明による光ＬＡＮシステムの一実施例を模式的に示すブロック構成図である。光ＬＡＮシステム１００は、図１に示すように、光通信機能を有するコンピュータ等の光通信端末（以下、ノードという。）ノード１_ａ〜１_ｘと、各ノード１_ａ〜１_ｘから出射された光信号を合波して各ノード１_ａ〜１_ｘに分配する合波分配器２と、各ノード１_ａ〜１_ｘと合波分配器２とを光通信可能に接続する、樹脂、無機材料等からなる光ファイバ３_ａ〜３_ｘとを備える。

図２は、光ＬＡＮシステムの通信機能上の構成を概念的に説明するための模式図である。ノード１_ａ〜１_ｘは、図２に示すように、コンピュータ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、コントローラ等からなる制御処理部１１_ａ〜１１_ｘ（以下、単に制御処理部１１とも記す。）と、光ファイバ３_ａｔ〜３_ｘｔを介してノード固有の波長で光信号を送信可能な光送信部１２_ａ〜１２_ｘ（以下、単に光送信部１２とも記す。）と、光ファイバ３_ａｒ〜３_ｘｒを介して合波分配器２からの光信号を受信可能な光受信部１３_ａ〜１３_ｘ（以下、単に光受信部１３とも記す。）とを有する。

図３は、本発明による光送信部の構成を示すブロック図である。光送信部１２は、図３に示すように、制御処理部１１に接続され、入力されたコマンド、データ等に応じて、通信速度、通信プロトコル、送信波長等の通信条件の制御を行う通信条件制御処理手段１２１と、通信条件制御処理手段１２１からの出力に応じて可調光源１２３の駆動及び制御を行う可調光源駆動制御手段１２２と、可調光源駆動制御手段１２２からの出力に応じて光信号を出射可能な可調光源１２３と、を有する。

ここで、通信条件制御処理手段１２１は、制御処理部１１から入力された送信コマンド、送信相手、データサイズ、送信状態等に応じて通信プロトコルを選択し、送信波長（以下、ノード送信波長という。）を指定する。通信条件制御処理手段１２１は、また、選択された通信プロトコルに応じて送信データを再構成して送信元データを作成し、送信元データとノード送信波長を特定する波長特定データとを可調光源駆動制御手段１２２に出力する。

可調光源駆動制御手段１２２は、通信条件制御処理手段１２１から出力された波長特定データに基づいてノード送信波長を特定し、送信元データに応じた光信号を送信するように可調光源１２３を駆動及び制御する。光源の波長、パワー等の制御方法又は駆動方法については、周知であるため、その説明を省略する。

可調光源１２３は、例えば外部共振型の半導体レーザ等を有し、可調光源駆動制御手段１２２による制御に応じてノード送信波長を選択的に切り替え可能となっている。可調光源１２３は、また、温度センサ、ＴＥＣ（Thermo-Electric Cooler）等の冷却素子を有し、可調光源駆動制御手段１２２によって温度制御されるのでもよい。

図４は、光受信部の構成を示すブロック図であり、（ａ）は複数の反射フィルタを有する一般の構成を示し、（ｂ）は単一の反射フィルタを有する簡素な構成を示す。光受信部１３は、図４（ａ）に示すように、光ファイバ３_ａｒ〜３_ｘｒから入射した光信号のうち指定された波長の光信号を反射可能な複数の反射フィルタ１３１−１〜１３１−ｎと、反射フィルタ１３１−１〜１３１−ｎの反射波長を個々に設定及び制御可能なフィルタ制御手段１３２と、反射フィルタ１３１−１〜１３１−ｎを透過した光信号を検出可能な第１の光検出器１３３と、各反射フィルタ１３１−１〜１３１−ｎで反射した光信号を検出可能な第２の光検出器１３４と、光検出器１３３、１３４からの出力を受信データに変換可能な受信信号処理手段１３５とを有する。

ここで、反射フィルタ１３１−１〜１３１−ｎは光路上を入射する光信号を分波可能な分波器を具現化したものであり、個々の分波波長がそれぞれ反射波長に対応し、反射波長を個々に設定可能なフィルタ制御手段１３２は対応して分波波長を個々に設定可能な分波器制御手段を具現化したものである。以下、分波器を反射フィルタ１３１−１〜１３１−ｎとし、分波波長を反射波長として説明する。反射フィルタ１３１−１〜１３１−ｎとして、例えば選択的に反射波長を設定可能なＴＥＣＤＩＡ（株）製の「波長可変液晶フィルター」が使用可能である。また、通信容量が少なくて済む光ＬＡＮシステムにおいては、光受信部１３が図４（ｂ）に示すように簡易に構成されるのでもよい。

ここで、受信信号処理手段１３５は、異なる通信プロトコルの通信が並存する場合、第１の光検出器１３３からの出力と第２の光検出器１３４からの出力とを、通信プロトコルを切替えて又は並列して通信プロトコル毎に受信データに変換可能であってもよい。具体的には、第１の光検出器１３３からの出力が第１の通信プロトコルに準拠するものであり、第２の光検出器１３４からの出力が第２の通信プロトコルに準拠するものであり、それぞれ通信プロトコルを切り替えて又は並列に処理されるのでもよい。ただし、受信信号処理手段１３５は、所定の場合に、第２の光検出器１３４からの出力に応答しないように動作する。

図５は、光路中に配置される複数の反射フィルタに設定される反射波長の一例を示す説明図である。各反射フィルタに図５に示すように異なる反射波長が設定される結果、第１の光検出器１３３に入射する光信号用のλcom、反射フィルタ１３１−１によって反射され第２の光検出器１３４に入射する光信号用のλ１、同様に反射フィルタ１３１−２によって反射され第２の光検出器１３４に入射する光信号用のλ２、・・・、反射フィルタ１３１−ｎによって反射され第２の光検出器１３４に入射する光信号用のλｎが、通信に使用可能となる。

合波分配器２は、例えば、各光ファイバ３_ａｔ〜３_ｘｔから入射した光信号が内部で拡散して合波され、合波された光信号が各光ファイバ３_ａｒ〜３_ｘｒに分配されるように構成されている。具体的には、合波分配器２は、例えば光ファイバ３_ａ〜３_ｘをその途中の１箇所で束ねて、束ねた部分を合波および分配可能となるように相互に融着して得られるもの等の簡易なものからなる。合波分配器２は、また、例えば簡易なスラブ伝送路の構成を有するのでもよい。したがって、合波分配器２は、半導体素子等の能動素子、光路を切り替えるスイッチング素子等の複雑な構成要素を有しない。光信号の取捨選択は、全てノード１_ａ〜１_ｘによって行われるように構成されている。

以下、本発明による光ＬＡＮシステムの動作について図１〜図４（ａ）に示す構成を有するものについて説明する。以下では、まず、ノード間の通信モードとしてのコミュニティモードとプライベートモードとについて説明する。ここで、コミュニティモードは、このモード下で全ノードに情報が送信可能となる通信モードであり、プライベートモードは、このモード下でグループをなすノード間で通信が可能となる通信モードである。

説明の都合上、以下で使用する用語を定義しておく。まず、コミュニティモードをＣモードといい、Ｃモード下における、通信をＣモード通信といい、使用される波長をＣＭ通信波長といい、通信チャンネルをＣＭチャンネルという。同様に、プライベートモードをＰモードといい、Ｐモード下における、通信をＰモード通信といい、使用される波長をＰＭ通信波長といい、通信チャンネルをＰＭチャンネルという。また、Ｐモードでデータを送信することが必要となったノードをＰＭ通信元ノードといい、その相手方となる１つ以上のノードをＰＭ通信先ノードという。さらに、ＰＭ通信元ノードとＰＭ通信先ノードをＰモード通信グループという。

まず、Ｃモードについて詳細に説明する。Ｃモードでは、１ノード当りの平均の通信容量は小さく、例えばＬＡＮを立ち上げるときのノード間の調停、Ｐモードへの移行又はＰモードからの復帰の調停、サイズの小さいデータの送受信などが可能である。Ｃモード下では、いずれかのノードから出射した光信号は、反射フィルタ１３１−１〜１３１−ｎを通過して第１の光検出器１３３に入射し検出される。Ｃモード通信は、上記のＣＭ通信波長、通信速度、予め決められた通信プロトコル等の条件の下で行われ、各ノードとの調停を行ってから可能となる。また、ＣＡＮ等の通信プロトコルにも対応可能となるように、Ｃモード下での自ノードからの送信信号を受信するように構成するのでも、自ノードからの送信信号の受信の可否を切替え可能に構成するのでもよい。Ｃモード通信の詳細については、通常の光ＬＡＮでの片方向通信と同様であるため、説明を省略する。

ここで、ＣモードからＰモードへの移行の調停では、Ｃモード下で、例えば、ＰＭ通信元ノードから他の全ノードにＰモード通信の開始、ＰＭ通信波長、通信速度、通信プロトコル、１つ以上のＰＭ通信先ノード等について通知（以下、Ｐモード通信開始通知という。）が行われる。なお、ＰＭ通信波長がノード固有の波長に設定されている場合、各ノードが全てのノードのＰＭ通信波長を記憶することによって、Ｐモード通信開始通知にＰＭ通信波長が含まれなくてもよい。また、複数のＰモード通信グループが構成される場合があるが、以下では説明の都合上、Ｐモード通信グループは１つとする。

また、ＰモードからＣモードへの復帰の調停では、ＣＭ通信波長を使用して、例えば、ＰＭ通信元ノードから他の全ノードにＰモード通信の終了、ＰＭ通信波長、通信速度、通信プロトコル、ＰＭ通信先ノード等について通知（以下、Ｐモード通信終了通知という。）が行われる。なお、ＰＭ通信波長がノード固有の波長に設定されている場合、Ｐモード通信終了通知についてもＰモード通信開始通知と同様に、各ノードが全てのノードのＰＭ通信波長を記憶することによって、ＰＭ通信波長が含まれなくてもよい。

次に、Ｐモードについて詳細に説明する。上記のように、Ｃモード下では調停、データ量の少ない通信等が許容されるが、例えば研究者によって使用される端末と部門のサーバとの間等の特定のノード間でサイズの大きいデータの送受信を必要とする場合がしばしば生ずる。また、日常的に通信が頻繁なノードのみならず、例えば、業務の終了時に外部のサーバにデータ転送する管理、営業部門の端末等の、時間よって通信の偏りが発生するノードもある。このような一時的な通信の偏りがある場合でも、例えば大きなサイズのファイルを転送しようとして、業務中の他の部門又は担当者の通常の実務に支障がきたす場合がある。

このような場合に、特定のノード間でＣＭチャンネルとは異なる通信チャンネルを介してデータ通信を可能とするのがＰモードである。ＣモードからＰモードへの移行は、Ｃモード下での上記のＰモード通信開始通知で始まり、この移行において各ノードは、以下のように設定して対応する。

まず、単一のＰＭ通信波長を使用する片方向通信の場合について説明する。この場合、ＰＭ通信元ノード以外の全てのノードは、Ｐモード通信開始通知に応答して、自己の反射フィルタ１３１−１〜１３１−ｎのうちの所定のものの反射波長を通知されたＰＭ通信波長に設定する。同様に、ＰＭ通信元ノードも自己の反射フィルタ１３１−１〜１３１−ｎのうちの所定のものの反射波長を通知したＰＭ通信波長に設定する。このときの通信プロトコルは、Ｐモード通信グループの各ノードが相互の調停の下に相手方ノードからの光信号を受信可能となるものが使用される。Ｐモード通信グループの各ノードは、自ノードからの光信号を受信しないようにブロックする。以下、光信号を受信せずにブロックすることを、単に「ブロック」又は「ブロックする」という。Ｐモード通信グループ以外の他の全てのノードは、このＰＭ通信波長の光信号をブロックする。他の各ノードは、上記の各対応が完了したとき、ＰＭ通信元ノードに対応が完了したことを示す応答（以下、ＯＫ応答という。）を返す。

次に、複数のＰＭ通信波長を使用する双方向通信の場合について説明する。この場合、Ｐモード通信開始通知に応答して、例えば、まず各ＰＭ通信先ノードが、相互に調停してＰＭ通信元ノードのＰＭ通信波長である第１のＰＭ通信波長と異なる、自ノードのＰＭ通信波長である第２のＰＭ通信波長を他の全てのノードに通知する。ここで、第２のＰＭ通信波長は、ＰＭ通信先ノードの数だけ使用されることとなり、ＰＭ通信元ノードが全てのＰＭ通信波長を記憶しておく。ただし、各ノードがＣＭ通信波長とノード固有のＰＭ通信波長で光信号を送信できる場合、各ノードがこれらの波長についての情報を保持することによって、他ノードへの通知、及び、そのためのＣモード下でのＢノード間の調停は省略可能である。以下では、上記のＢノード間での調停が不要な後者の構成を各ノードが有し、高速化に資するようにＰＭ通信波長を通知する場合を例にとって説明する。

次に、全てのノードが、自己の反射フィルタ１３１−１〜１３１−ｎの反射波長を「通知されたＰＭ通信波長及び通知したＰＭ通信波長」に設定する。次に、Ｐモード通信グループの各ノードは、相手方ノードからのＰモードでの光信号を受信可能とし、自ノードからの光信号をブロックする。Ｐモード通信グループ以外の他の全てのノードは、これらのＰＭ通信波長の光信号をブロックする。他の各ノードは、上記の各対応が完了したとき、ＰＭ通信元ノードに対応が完了したことを示す応答（以下、ＯＫ応答という。）を返す。

以下、Ｐモード通信開始通知に応答して、Ｐモード通信グループのＰＭ通信元ノード以外の各ノードがＰモードでの双方向通信を可能とするために行う上記の処理を、「先ノード双方向Ｐモード移行処理」という。また、Ｐモード通信開始通知を行って、ＰＭ通信元ノードが行う上記の反射波長の設定、（ノード固有となっていない場合の）ＰＭ通信波長の記憶等の処理を「元ノード双方向Ｐモード移行処理」という。Ｐモード通信グループ以外の他の全てのノードがＰモード通信開始通知に応答してＰＭ通信波長の光信号をブロックする上記の処理を、「他ノード双方向Ｐモード移行処理」という。

次に、ＰモードからＣモードへの復帰の調停では、ＣＭ通信波長を使用して、例えば、ＰＭ通信元ノードから全ノードにＰモード通信の終了、関連する全てのＰＭ通信波長、通信速度、通信プロトコル、ＰＭ通信先ノード等について通知（以下、Ｐモード通信終了通知という。）が行われる。ＰＭ通信元ノード以外の全てのノードは、Ｐモード通信終了通知に応答して、自己の反射フィルタ１３１−１〜１３１−ｎのうちの対応するものの反射波長の設定を解除する。同様に、ＰＭ通信元ノードも自己の反射フィルタ１３１−１〜１３１−ｎのうちの対応するものの反射波長の設定を解除する。次に、Ｐモード通信グループの各ノードは、送信波長をＣＭ通信波長に戻す。次に、ＰＭ通信元ノード以外の各ノードは、Ｃモードに復帰したとき、ＯＫ応答をＰＭ通信元ノードに送信し、Ｃモードへの復帰は完了する。

Ｐモード下では、Ｐモード通信グループのいずれかのノードから出射した光信号は、上記で説明したように、Ｃモード下で反射波長が設定された反射フィルタ１３１−１〜１３１−ｎで反射され、第２の光検出器１３４に入射して検出される。しかしながら、このとき、Ｐモード通信グループは、受信信号処理手段１３５が他ノードからの光信号を受信するが自ノードからの光信号をブロックするように動作する。ここで、Ｐモード通信グループの各ノードにはＰＭ通信波長、通信速度、通信プロトコル、ＰＭ通信先ノード等として、上記のようにＣモード下で予め取り決められたものが設定されるが、ＰＭ通信波長、通信速度、通信プロトコル等としてはＣモードのものと異なるものでも許容されるため、柔軟に設定可能である。なお、Ｐモード下での通信の詳細については、通常の光ＬＡＮでの片方向通信又は双方向通信と同様であるため、説明を省略する。

以下、図１〜図４（ａ）に示す構成を有する光ＬＡＮシステムのおける、双方向通信を行うプライベートモードへの移行等について詳細に説明する。図６は、この構成におけるプライベートモードへの移行等について、通信波長の面で説明する図である。図６には、上記のＰＭ通信元ノードが「第２のノード」であり、ＰＭ通信先ノードが「第ｎ−１のノード」の例が示されている。以下、ＰＭ通信元ノードをＡノードともいい、ＰＭ通信先ノードをＢノードともいう。ただし、ＰＭ通信先ノードは１つには限られず、以下では特に断る場合を除き、Ｂノードというときは複数のノードを意味するものとする。

図６に示すように、この構成では、Ｃモード通信が共通のＣＭ通信波長（λcom）を用いて片方向通信として行われ、Ｐモード通信がＰモード通信グループ内で各ノード固有のＰＭ通信波長（λ１、λ２）を用いて双方向通信として行われる。図６において、Ｃモード（図６の上側に示す）下で、各ノードの左側で下方を向いて出ている矢印（以下、Ｃ送信矢印という。）は対応するノードがＣＭ通信波長を用いた送信可能状態であることを示し、反対にＣ送信矢印を反転させた矢印（以下、Ｃ受信矢印という。）は対応するノードがＣＭ通信波長を用いた受信が可能な状態であることを示す。

また、図６の下側に示す、Ｃ送信矢印を太くした矢印（以下、Ｐ送信太実矢印という。）は、対応するノードが第１のＰＭ通信波長を用いた送信が可能な状態であることを示す。脚が２本線からなるＣ送信矢印（以下、Ｐ送信重実矢印という。）は、対応するノードが第２のＰＭ通信波長を用いた送信が可能な状態であることを示す。さらに、Ｐ送信太実矢印を反転させた矢印（以下、Ｐ受信太実矢印という。）は、対応するノードが第１のＰＭ通信波長の光信号を受信可能な状態であることを示す。Ｐ送信重実矢印を反転させた矢印（以下、Ｐ受信重実矢印という。）は、対応するノードが第２のＰＭ通信波長の光信号を受信可能な状態であることを示す。そして、破線のＰ受信太実矢印（以下、Ｐ受信太破矢印という。）は、対応するノードが第１のＰＭ通信波長の光信号を受け付けないブロック状態であることを示す。破線のＰ受信重実矢印（以下、Ｐ受信重破矢印という。）は、対応するノードが第２のＰＭ通信波長の光信号を受け付けないブロック状態であることを示す。

図７は、図１〜図４（ａ）に示す構成を有する光ＬＡＮシステムにおいて、ＡノードがＢノードへＰモードで通信を行う状況が発生したときの、ＡノードのＰモードへの移行及び復帰について説明するフローチャートである。以下、このような状況が発生することを「Ｐモード通信イベントが発生する」という。

まず、Ａノードは、Ｐモード通信イベントが発生したとき、他の全てのノードに対してＣＭチャンネルを介してＰモード通信開始通知を通知する（Ｓ１０１）。以下、ＡノードでないノードをＡ以外ノードといい、ＡノードでもＢノードでもないノードをＡＢ以外ノードという。ステップＳ１０１でのＰモード通信開始通知を受信して、上記のように、Ｂノードは「先ノード双方向Ｐモード移行処理」を行い、ＡＢ以外ノードは「他ノード双方向Ｐモード移行処理」を行う。その結果、通常、Ａ以外ノードからＡノードにＯＫ応答が返される。

Ａノードは、ステップＳ１０１でＰモード通信開始通知を通知したとき、各Ａ以外ノードからの応答を受信する応答受信処理を行う（Ｓ１１０）。応答受信処理では、まず、Ａノードが、時間計測を開始し（Ｓ１１１）、次にＡ以外ノードからの応答を待って受信し（Ｓ１１２）、全てのＡ以外ノードから応答を受信したこと又はステップＳ１１１で計測を開始した時間が所定値以上であることの何れかが成立するか否かを判断する（Ｓ１１３）。ステップＳ１１３で何れもが成立しないと判断されたとき、ステップＳ１１３で何れかが成立すると判断するまで、ステップＳ１１２に戻って以降の処理が繰り返される。

ステップＳ１１０で応答受信処理が終了したとき、Ａノードは、全てのＡ以外ノードからＯＫ応答を受信したか否かを判断し（Ｓ１２１）、受信しないと判断したとき、Ａノードは、Ｐモードへの移行をやり直す（以下、やり直しをリトライという。）ために時間調整処理を行う（Ｓ１２２）。時間調整処理では、一定時間の経過を待つ処理が行われる。なお、リトライの回数は、所定回数内に制限されるのでもよい。以下、同様とする。

ステップＳ１２１で全てのＡ以外ノードからＯＫ応答を受信したと判断されたとき、Ａノードは、Ｐモードに通信モードを切り替える（Ｓ１２３）。この切替えにおいて、Ａノードは、上記の「元ノード双方向Ｐモード移行処理」を行う。

次に、Ａノードは、Ｐモード下で、通知した条件でデータの送受信を行い（Ｓ１３０）、データの送受信が完了したか否かを判断し（Ｓ１４１）、完了しないと判断したとき、ステップＳ１３０に戻り以降の処理を繰り返す。尚、Ｐモード下でのデータの送受信は、ＡノードとＢノードとの間のみならず、Ｂノード間でも可能である。また、送信されるデータには、例えばパケット通信におけるように、送信先アドレスがヘッダとして付加されているものとする。

ステップＳ１４１でＢノードとの間のデータの送受信が完了したと判断されたとき、Ａノードは、通信モードをＣモードに切り替える（Ｓ１４２）。このとき、Ａノードは、送信波長をＰＭ通信波長からＣＭ通信波長に切り替え、自己の反射フィルタ１３１−１〜１３１−ｎのうちの対応するものの反射波長の設定を解除する。

次に、Ａノードは、Ａ以外ノードに対してＣＭチャンネルを介してＰモード通信終了通知を通知する（Ｓ１４３）。ここで、Ａ以外ノードは、ステップＳ１４３でのＰモード通信終了通知を受信して、自己の反射フィルタ１３１−１〜１３１−ｎのうちの対応するものの反射波長の設定を解除すると共に、Ｂノードが送信波長をＣＭ通信波長に戻す。そして、Ａ以外ノードは、ステップＳ１４３での通知への対応が完了したときに、ＡノードにＯＫ応答を返す。

Ａノードは、ステップＳ１４３でＰモード通信終了通知を通知したとき、ステップＳ１１０と同様に、応答受信処理を行い（Ｓ１５０）、ステップＳ１５０で応答受信処理を終了したとき、全てのＡ以外ノードからＯＫ応答を受信したか否かを判断する（Ｓ１６１）。ステップＳ１６１で全てのＡ以外ノードからＯＫ応答を受信しないと判断されたとき、Ａノードは、時間調整処理を行い（Ｓ１６２）、リトライのためにステップＳ１４３に戻り以降の処理を繰り返す。ステップＳ１６１で全てのＡ以外ノードからＯＫ応答を受信したと判断されたとき、処理は終了し、Ｃモードへの復帰が完了する。なお、リトライについては、上記と同様である。

図８は、図７に対応し、ＡノードがＢノードへＰモードで通信を行う状況が発生したときの、Ａノード以外のノードの動作について説明するフローチャートである。
まず、Ｃモードでは各ノードは他のノードから送信されたデータを受信可能であるため、Ａ以外ノードは、受信したデータがＰモード通信開始通知であるか否かを判断し（Ｓ２０１）、Ｐモード通信開始通知でないと判断したとき、Ｃモードでの動作を継続する（Ｓ２０７）。

ステップＳ２０１でＰモード通信開始通知であると判断したとき、Ａ以外ノードは、自ノードがＰモード通信開始通知にＰＭ通信先ノードとして設定されているか否かを判断する（Ｓ２０２）。ステップＳ２０２でＰＭ通信先ノードとして設定されていると判断したノード、即ちＢノードは、上記の「先ノード双方向Ｐモード移行処理」を行い、（Ｓ２０３）、ＡノードからＰモードで送信されるデータを待ってＡノードとＰモード通信を行う（Ｓ２０４）。ここで、送信されるデータには、例えばパケット通信におけるように、送信先アドレスがヘッダとして付加されているものとする。また、Ｂノード間でのデータの通信も可能である。

次に、Ｂノードは、ＡノードからＰモード通信終了通知があったか否かを判断し（Ｓ２０５）、Ｐモード通信終了通知があるまで、ステップＳ２０４に戻って以降の処理を繰り返す、即ち、ＡノードとＰモード通信を行う。

ステップＳ２０５でＡノードからＰモード通信終了通知があったと判断されたとき、Ｂノードは、通信モードをＣモードに切り替えてＯＫ応答をＡノードに返し（Ｓ２０６）、Ｃモードの動作に復帰する（Ｓ２０７）。この切替えにおいて、Ｂノードは、送信波長をＣＭ通信波長に戻し、自己の反射フィルタ１３１−１〜１３１−ｎのうちの対応するものの反射波長の設定を解除する。

ステップＳ２０２で自ノードがＰモード通信開始通知にＰＭ通信先ノードとして設定されていないと判断したノード、即ちＡＢ以外ノードは、上記の「他ノード双方向Ｐモード移行処理」を行う（Ｓ２０８）。

次に、ＡＢ以外ノードは、ＡノードからＰモード通信終了通知があったか否かを判断し（Ｓ２０９）、Ｐモード通信終了通知があるまで、この処理を繰り返す。ステップＳ２０９でＡノードからＰモード通信終了通知があったと判断されたとき、ＡＢ以外ノードは、自己の反射フィルタ１３１−１〜１３１−ｎのうちの対応するものの反射波長の設定を解除してＯＫ応答を返し（Ｓ２１０）、Ｃモードの動作に復帰する（Ｓ２０７）。

図９は、ＡノードがＢノードとＰモード通信中にＣノードとＰモード通信を行う状況が発生したときに、ＡノードがＣノードとのＰモード通信に移行し復帰する動作について説明するフローチャートである。以下、ＣノードはＣモードで動作しているものとして説明する。

まず、Ａノードは、ＢノードとＰモード通信中であるため、送信波長をＣＭ通信波長に切り替え（Ｓ３０１）、Ａ以外ノードに対してＣＭチャンネルを介して新たにＣノードがＰモード通信に参加する通知（以下、ＰＭ通信先ノード参加通知という。）を行う（Ｓ３０２）。ここで、ＰＭ通信先ノード参加通知は、Ｐモード通信への参加の開始、ＰＭ通信波長、通信速度、通信プロトコル、参加するＰＭ通信先ノード等を通知する。

ステップＳ３０２でのＰＭ通信先ノード参加通知を受信して、Ｃノードは上記の「先ノード双方向Ｐモード移行処理」を行う。Ｂノードは、必要に応じて「先ノード双方向Ｐモード移行処理」を行うのでもよいが、以下では、ＣノードとのＰモード通信のために「先ノード双方向Ｐモード移行処理」を行うものとして説明する。ＡノードでもＢノードでもＣノードでもない他のノードは、ＣノードのＰＭ通信波長の光信号をブロックするように、上記のように反射フィルタに反射波長を設定する。

Ａノードは、ステップＳ３０２でＰＭ通信先ノード参加通知をしたとき、応答受信処理を行い（Ｓ３１０）、応答受信処理が終了したとき、Ａノードは、全てのＡ以外ノードからＯＫ応答を受信したか否かを判断し（Ｓ３２１）、受信しないと判断したとき、Ｐモードへの移行をやり直すために時間調整処理を行う（Ｓ３２２）。

ステップＳ３２１で全てのＡ以外ノードからＯＫ応答を受信したと判断されたとき、Ａノードは、Ｐモードに通信モードを切り替えて（Ｓ３２３）、ＰモードでＣノードを含めてデータの送受信を開始し（Ｓ３２４）、Ｓ１３０に戻る。この切替えにおいて、Ａノードは、Ｃノードとの通信のための上記の「元ノード双方向Ｐモード移行処理」を行う。ここで、送信されるデータには、例えばパケット通信におけるように、送信先アドレスがヘッダとして付加されているものとする。また、Ｂノード間又はＢノードとＣノードとの間でのデータの通信も可能である。

このようにしてＰモードでは、Ｐモード通信グループ内でＣＭチャンネルとは全く独立した専用のチャンネルを介した通信が可能となる。その結果、他のチャンネル又は他のＰモード通信グループの通信速度、通信プロトコル、データサイズ、通信状態等に影響されないより自由な通信が可能となり、もって輻輳の解消が可能となる。なお、Ｐモードへの以降のときに反射フィルタの反射波長の設定が適切に行われない場合、そのノードにはＰＭ通信波長の光信号が第１の第１の光検出器１３３に入射して誤動作が発生する。その結果、この反射フィルタの反射波長の設定が適切に行われていない場合、検出可能となる。この光信号がＣモード通信の光信号と重なることにより、特に異常な状態が生ずることになる。

図１０は、ノードの光送信部が複数のＰＭ通信波長で同時に送信可能な場合に可能となる通信の一例を通信波長の面で説明する図である。ノードの光送信部が複数のＰＭ通信波長で同時に送信可能な場合、図１０に示すように、一方の送信波長をＣモード通信専用とし、残りの送信波長をＰモード通信用とすることによって、より自由な通信が可能となる。具体的には、モード間の以降又は復帰において送信波長の切り替えが必要なくなり、さらにはリソース環境に応じて複数のＰモード通信グループのノードと同時に通信可能となる。

図１１は、ノードが図４（ｂ）に示すように単一の反射フィルタを有する場合に可能な通信の一例を通信波長の面で説明する図である。光受信部が単一の反射フィルタ１３１’を有する簡単な構成においても、図１１に示すように、Ｐモード通信グループ内で送受信の調停を行うことによって、ＣＭチャンネルとは全く独立した専用のチャンネルを介した通信が可能である。そのため、図４（ｂ）に示す構成の光受信部を有する光ＬＡＮシステムは、Ｐモード通信グループを構成するノード数が少ない場合、Ｐモードでの各ノードの通信容量が大きくなくて済む場合等に適している。

また、光ＬＡＮシステムは、必要に応じて、単一の反射フィルタを有すると共に単一のＰＭ通信波長で送信可能なノードと、単一の反射フィルタを有すると共に複数のＰＭ通信波長で送信可能なノードと、複数の反射フィルタを有すると共に単一のＰＭ通信波長で送信可能なノードと、複数の反射フィルタを有すると共に複数のＰＭ通信波長で送信可能なノードとが混在するように構成されるのでもよい。

さらに、ノードの増設は、光ＬＡＮシステムを予めファイバの数を多くした構成にしておき、増設が必要になったときに空いているファイバの対応する端部に増設するノードを通信可能に取り付けることによって実現可能である。また、ノード数が当初予定したものよりも多くなる場合、以下に説明する新たなＬＡＮを増設することによっても、ノードの増設は実現可能である。

図１２は、新たなＬＡＮを増設してＬＡＮを拡張していく場合の例について説明する図である。図１２において、増設前には、光ＬＡＮシステム１００のみが全体を構成するが、光ＬＡＮシステム１００との通信を可能とするルータ（プログラム上ではゲートウェイに対応）を光ＬＡＮシステム１００の１つのノードとすることによって、新たなＬＡＮが増設可能である。

図１３は、新たなＬＡＮが光ＬＡＮシステムの１つのノードをなすルータを介して増設された例を模式的に示すブロック図である。図１３において、例えば、ＬＡＮ（Ａ）の何れかのノードは、ルータ１αを介して通信相手の光ＬＡＮシステム１００のノード１ｋと通信可能となっている。ここで、図１２において、ＬＡＮ（Ａ、Ｂ、Ｃ）は既に増設されているものを示す。

増設されるＬＡＮは、必ずしも光信号を介して通信を行うものである必要はなく、ルータを選択することによって電気信号を介して通信を行うＬＡＮ（以下、電気信号ＬＡＮという。）であってもよい。具体的には、ルータを、光ＬＡＮシステム１００からの光信号及び電気信号ＬＡＮからの電気信号を受信可能であって、相互に光信号と電気信号との間で信号変換可能なものに、選択する。

図１４は、光ＬＡＮシステムに増設されるＬＡＮが全て光信号を介して通信する構成の場合の、図１２に対応して通信に使用される波長の構成の一例を示す説明図である。図１４において、光ＬＡＮシステム１００はλbaseを介して上記の通信が可能となっており、他のＬＡＮ（Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・）はそれぞれ、送信波長λＡ、λＢ、λＣ、・・・を介して通信が可能となっている。図１２に破線で示された増設対象のＬＡＮ（Ｎ）には、新たな送信波長λＮが割り当てられる。

本発明による光通信端末及び光ＬＡＮシステムは、ＭＯＳＴプロトコル、ＬＩＮプロトコル、Ｆｌｅｘ−Ｒａｙプロトコル、ＣＡＮプロトコル等に準拠した車内ＬＡＮ、装置間ＬＡＮ、装置内棚間ＬＡＮ、ＳＯＨＯ向けＬＡＮ、オフィス向けＬＡＮ、ビル管理システム等に利用可能である。

本発明による光ＬＡＮシステムの一実施例を模式的に示すブロック構成図である。光ＬＡＮシステムの通信機能上の構成を概念的に説明するための模式図である。本発明による光送信部の構成を示すブロック図である。光受信部の構成を示すブロック図であり、（ａ）は複数の反射フィルタを有する一般の構成を示し、（ｂ）は単一の反射フィルタを有する簡素な構成を示す。光路中に配置される複数の反射フィルタに設定される反射波長の一例を示す説明図である。この構成におけるプライベートモードへの移行等について、通信波長の面で説明する図である。図１〜図４（ａ）に示す構成を有する光ＬＡＮシステムにおいて、ＡノードがＢノードへＰモードで通信を行う状況が発生したときの、ＡノードのＰモードへの移行及び復帰について説明するフローチャートである。図７に対応し、ＡノードがＢノードへＰモードで通信を行う状況が発生したときの、Ａノード以外のノードの動作について説明するフローチャートである。ＡノードがＢノードとＰモード通信中にＣノードとＰモード通信を行う状況が発生したときに、ＡノードがＣノードとのＰモード通信に移行し復帰する動作について説明するフローチャートである。ノードの光送信部が複数のＰＭ通信波長で同時に送信可能な場合に可能となる通信の一例を通信波長の面で説明する図である。ノードが図４（ｂ）に示すように単一の反射フィルタを有する場合に可能な通信の一例を通信波長の面で説明する図である。新たなＬＡＮを増設してＬＡＮを拡張していく場合の例について説明する図である。新たなＬＡＮが光ＬＡＮシステムの１つのノードをなすルータを介して増設された例を模式的に示すブロック図である。光ＬＡＮシステムに増設されるＬＡＮが全て光信号を介して通信する構成の場合の、図１２に対応して通信に使用される波長の構成の一例を示す説明図である。

符号の説明

１ａ〜１ｘ、１α ノード
２合波分配器
３ａ〜３ｘ、３ａｒ〜３ｘｒ、３ａｔ〜３ｘｔ光ファイバ
１１、１１ａ〜１１ｘ制御処理部
１２、１２ａ〜１２ｘ光送信部
１３、１３’、１３ａ〜１３ｘ光受信部
１００光ＬＡＮシステム
１２１通信条件制御処理手段
１２２可調光源駆動制御手段
１２３可調光源
１３１、１３１’、１３１−１〜１３１−ｎ分波器（反射フィルタ）
１３２、１３２’ 分波器制御手段（フィルタ制御手段）
１３３、１３４、１３４’ 光検出器
１３５受信信号処理手段
２００増設後の全ＬＡＮ
Ａ、Ｂ、Ｃ、ＮＬＡＮ
ＬＡ、ＬＢ、ＬＣルータ
Ｒ、Ｒ’ 光受信部
Ｔ光送信部

Claims

複数の波長を介した光通信が可能なネットワークに接続され、前記波長を選択的に切り替え可能かつ１つ以上の指定された前記波長で光信号を送信可能な光送信部と、前記光信号を受信可能な光受信部とを備える光通信端末であって、
前記光受信部が、
前記光信号を受光して電気信号に変換し出力可能な複数の光検出器と、
前記光信号が入射する光路上に配置され、設定された分波波長の前記光信号を分波してそれぞれ異なる前記光検出器に出射可能な複数の分波器と、
前記各分波器に個々に前記分波波長を設定可能な分波器制御手段と、
自ノードから送信された前記光信号が変換された電気信号を必要に応じて受信データに変換せずにブロックし、他ノードから送信された前記光信号が変換された電気信号を受信データに変換可能な受信信号処理手段と、を有し、
前記受信信号処理手段が、
前記ネットワーク上の全ての他ノードからの第１の波長の前記光信号が変換された電気信号を受信データに変換し、１つ以上の第２の波長を介して光通信するノードからなるグループの全ての他ノードからの第２の波長の前記光信号が変換された電気信号を受信データに変換する、ことを特徴とする光通信端末。
前記第２の波長が、前記ノード毎に異なることを特徴とする請求項１に記載の光通信端末。
前記分波器が、反射波長を選択的に切り替えて設定可能な反射フィルタからなり、前記分波波長として前記反射波長が設定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光通信端末。
前記分波器の個数が、２つであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光通信端末。
それぞれ請求項１に記載の光通信端末からなるノードと前記ノード毎の受信用及び送信用のそれぞれ１対の光伝送媒体を介して接続され、前記送信用の光伝送媒体を介して前記各ノードから入射する前記光信号を全て合波して、全ての前記ノードにそれぞれ前記受信用の光伝送媒体を介して分配可能な受動素子からなる合波分配器を備える、ことを特徴とする光ＬＡＮシステム。
前記合波分配器に、他のネットワークとの接続を可能とするルータが何れかの前記ノードとして接続されることを特徴とする請求項５に記載の光ＬＡＮシステム。