JP2011019174A - Optical radio lan system and slave device for the same - Google Patents

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Kenichi Igawa
健一 井川
Arata Hayashi
新 林
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low cost optical radio LAN system that carries out 1:n communication at a speed of 100 Mbps.SOLUTION: Each slave device 2 is equipped with: a delay means 24-1 for delaying for a given period of time a frame (frame) from a terminal device 4; and a driving means for driving an infrared light LED 21 by a signal of the delayed frame and idling signal inserted only for a given period of time immediately before the signal of the frame is delayed. The slave device 2 outputs to a terminal device 4 a 3-value electric signal generated by receiving the visible light that is emitted by the visible light LED of a master device 1 through a visible light receiving element 22. A selection means 14 of the master device 1 continuously selects each frame of a 100BASE-TX from the top as the frame of the 100 BASE-TX for modulating the visible light for lighting that is emitted by the visible light LED when detecting the frame by the output of an infrared light receiving element 12.

Description

本発明は光無線ＬＡＮシステム及び光無線ＬＡＮシステム用子機装置に係り、より詳細には、光をダウンリンクとアップリンクの媒体として利用し、上位ネットワークに接続されてアクセスポイントとして機能する親機装置と、各々に端末装置が接続される複数の子機装置との間で光無線による相互通信を行う光無線ＬＡＮシステム及び光無線ＬＡＮシステム用子機装置に関するものである。   The present invention relates to an optical wireless LAN system and a slave device for an optical wireless LAN system, and more particularly, a master unit that uses light as a downlink and uplink medium and is connected to a higher level network and functions as an access point. The present invention relates to an optical wireless LAN system that performs optical wireless mutual communication between a device and a plurality of slave devices to which a terminal device is connected, and a slave device for an optical wireless LAN system.

光無線通信は、電波法の適用外であり、電波を使用した無線通信と比べた場合、通信エリアが制限されるため、情報を送る場所を特定できて混信することがなく、セキュリティーが確保しやすい他、精密機器への影響が少ないなどの特徴から、病院や飛行機内、セキュリティーを気にするオフィス内などでの利用が検討されている。   Optical wireless communication is not covered by the Radio Law, and the communication area is limited when compared with wireless communication using radio waves. Because it is easy to use and has little influence on precision equipment, it is being considered for use in hospitals, airplanes, and offices where security is a concern.

また、ＬＥＤ照明など可視光ＬＥＤの普及が進んでいる現在、可視光ＬＥＤはその応答性が他の照明光源に比べ高いという特徴を有し、可視光ＬＥＤが照明用と通信用インフラとして共用でき、設置コストの削減につながる可能性があることから、可視光通信という技術が注目されている。（例えば、特許文献１参照。）   In addition, with the spread of visible light LEDs such as LED lighting, visible light LEDs have a characteristic that their responsiveness is higher than other illumination light sources, and visible light LEDs can be shared as illumination and communication infrastructure. Because of the possibility of reducing installation costs, a technology called visible light communication has attracted attention. (For example, refer to Patent Document 1.)

特開２００７−２７４５８０JP2007-274580

ところで、現在、可視光を使用した光無線ＬＡＮシステムを普及させるには、デスクトップパソコン（ＰＣ）やノートパソコン（ＰＣ）に１００ＢＡＳＥ−ＴＸのＬＡＮインタフェースが標準的に装備されている。したがって、実用的なＬＡＮシステムを構築するためには、１対ｎ構成で少なくとも１００Ｍｂｐｓでの通信を実現することが望ましい。しかしながら、照明光などに使われている可視光ＬＥＤは、通信に特化したレーザダイオード（ＬＤ）や赤外光ＬＥＤに比べ高速な通信が難しいという問題がある。   By the way, at present, in order to popularize an optical wireless LAN system using visible light, a desktop personal computer (PC) or a notebook personal computer (PC) is equipped with a 100BASE-TX LAN interface as standard. Therefore, in order to construct a practical LAN system, it is desirable to realize communication at least 100 Mbps in a 1-to-n configuration. However, visible light LEDs used for illumination light and the like have a problem that high-speed communication is difficult as compared with laser diodes (LD) specialized for communication and infrared light LEDs.

また、可視光を使用した光無線ＬＡＮシステムの普及を促進するには、子機に接続される端末装置としてのパソコンにソフトウエアの面倒なインストールするなど何ら手を加えることなく、パソコンが子機に接続されるだけで使用でき、しかも、トータルコストを削減したシステムを構築するために数多く使用される子機が安価であることが求められる。   In order to promote the spread of optical wireless LAN systems using visible light, a personal computer can be used as a handset without any troublesome installation of software on the personal computer as a terminal device connected to the handset. In addition, it is required that a small number of slave units used for constructing a system with a reduced total cost can be used simply by being connected to the network.

よって本発明は、上述した従来の状況に鑑み、アップリンクとともに光媒体からなるダウンリンクが照明用可視光ＬＥＤの発光する可視光により構成され、１００ＢＡＳＥ−ＴＸのＬＡＮインタフェースを装備した端末装置が子機装置に接続されるだけで、１００Ｍｂｐｓの通信速度で１対ｎの通信が可能な安価な光無線ＬＡＮシステム及び斯かるシステムを構成するための光無線ＬＡＮシステム用子機装置を提供することを課題としている。   Accordingly, in the present invention, in view of the above-described conventional situation, a terminal device equipped with a LAN interface of 100BASE-TX, in which a downlink composed of an optical medium together with an uplink is configured by visible light emitted from an illumination visible light LED. To provide an inexpensive optical wireless LAN system capable of one-to-n communication at a communication speed of 100 Mbps only by being connected to an optical device, and a slave device for an optical wireless LAN system for constructing such a system It is an issue.

上記課題を解決するためなされた請求項１記載の発明に係る光無線ＬＡＮシステムは、照明光をダウンリンクの媒体として、赤外光をアップリンクの媒体としてそれぞれ利用し、照明光をダウンリンク、赤外光をアップリンクの媒体としてそれぞれ利用し、前記ダウンリンクの照明光を発光する可視光ＬＥＤと前記アップリンクの赤外光を受光する赤外光受光素子とを有し、上位ネットワークに接続されてアクセスポイントとして機能する親機装置と、各々が前記アップリンクの赤外光を発光する赤外光ＬＥＤと前記ダウンリンクの照明光を受光する可視光受光素子とを有し、１００ＢＡＳＥ−ＴＸのＬＡＮインタフェースを装備した端末装置がそれぞれ接続された複数の子機装置との間で光無線による相互通信を行う光無線ＬＡＮシステムであって、前記各子機装置は、前記端末装置のＬＡＮインタフェースを介して入力するフレームを一定時間遅延する遅延手段と、前記遅延手段により遅延された前記フレームの信号と当該フレームの直前に前記一定時間分のみ挿入されたアイドリング信号とにより前記赤外光ＬＥＤを駆動する駆動手段と備え、前記親機装置の前記可視光ＬＥＤが発光する可視光の前記可視光受光素子による受光によって生成される３値電気信号を前記端末装置のＬＡＮインタフェースに対して出力し、前記親機装置は、前記可視光ＬＥＤが発光する照明用可視光を変調する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のうちのフレーム部分を形成するフレームとして、常時は前記上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸのフレームを、前記赤外光受光素子の出力によりフレームを検出しているときは当該フレームをそれぞれ選択する選択手段を備えることを特徴とする。   An optical wireless LAN system according to the invention described in claim 1 for solving the above-described problems uses illumination light as a downlink medium, infrared light as an uplink medium, and illumination light as a downlink. Uses infrared light as an uplink medium, and has a visible light LED that emits the downlink illumination light and an infrared light receiving element that receives the infrared light of the uplink, and is connected to a higher level network. A base unit that functions as an access point, an infrared LED that emits the infrared light of the uplink, and a visible light receiving element that receives the illumination light of the downlink, and 100BASE-TX Optical wireless LAN system that performs optical wireless mutual communication with a plurality of slave devices to which terminal devices equipped with the LAN interface are connected Each of the slave units includes a delay unit that delays a frame input via the LAN interface of the terminal device for a predetermined time, the signal of the frame delayed by the delay unit, and the predetermined unit immediately before the frame. Drive means for driving the infrared LED by an idling signal inserted only for a time, and generated by receiving the visible light emitted from the visible light LED of the base device by the visible light receiving element 3 A value electrical signal is output to the LAN interface of the terminal device, and the master device outputs a frame portion of a 100BASE-TX ternary electrical signal that modulates the visible light for illumination emitted by the visible light LED. As a frame to be formed, a 100BASE-TX frame from the upper network is always used as the frame of the infrared light receiving element. While detecting a frame by force is characterized by having a selection means for selecting the frame, respectively.

請求項２記載の発明に係る光無線ＬＡＮシステムは、請求項１記載の発明に係る光無線ＬＡＮシステムにおいて、前記遅延手段が遅延する一定時間は、前記赤外光受光素子が赤外光を受光して出力する電気信号に基づき前記フレームを検出し、該検出に応じて前記選択手段が前記照明用可視光を変調する前記３値電気信号として当該フレームに対応する３値電気信号を選択するのに必要な時間であることを特徴とする。   An optical wireless LAN system according to a second aspect of the present invention is the optical wireless LAN system according to the first aspect of the present invention, wherein the infrared light receiving element receives infrared light for a predetermined time delayed by the delay means. The frame is detected based on the output electrical signal, and the selection means selects the ternary electrical signal corresponding to the frame as the ternary electrical signal for modulating the illumination visible light in response to the detection. It is the time required for

請求項３記載の発明に係る光無線ＬＡＮシステムは、請求項１又は２記載の発明に係る光無線ＬＡＮシステムにおいて、前記一定時間分挿入されたアイドリング信号による前記赤外光ＬＥＤの駆動は、前記遅延手段の出力にフレームがないときにアイドリング信号を挿入し、該挿入したアイドリング信号による前記赤外光ＬＥＤの駆動を、前記遅延手段へのフレームの入力開始から前記遅延手段が出力する前記フレームに対応する電気信号による前記赤外光ＬＥＤの駆動終了までの期間を除く期間持続する遮断信号により遮断することよって行われることを特徴とする。   An optical wireless LAN system according to a third aspect of the present invention is the optical wireless LAN system according to the first or second aspect, wherein the driving of the infrared LED by the idling signal inserted for the predetermined time is When there is no frame at the output of the delay means, an idling signal is inserted, and driving of the infrared light LED by the inserted idling signal is applied to the frame output by the delay means from the start of frame input to the delay means. It is performed by blocking by a blocking signal that lasts for a period excluding the period until the end of driving of the infrared LED by a corresponding electrical signal.

請求項４記載の発明に係る光無線ＬＡＮシステムは、請求項１又は２記載の発明に係る光無線ＬＡＮシステムにおいて、前記フレームの直前への前記一定時間分のみのアイドリング信号の挿入は、前記遅延手段の出力にフレームがある期間を除き、少なくとも前記遅延手段へのフレームの入力開始時から前記遅延手段の出力からフレームの出力が開始されるまでの期間、アイドリング信号を挿入することによって行われることを特徴とする。   An optical wireless LAN system according to a fourth aspect of the invention is the optical wireless LAN system according to the first or second aspect of the invention, wherein the idling signal is inserted only for the predetermined time immediately before the frame. Except for a period in which there is a frame in the output of the means, it is performed by inserting an idling signal at least from the start of frame input to the delay means until the start of frame output from the output of the delay means It is characterized by.

上記課題を解決するためなされた請求項５記載の発明に係る光無線ＬＡＮシステム用子機装置は、照明光をダウンリンク、赤外光をアップリンクの媒体としてそれぞれ利用し、各々が前記アップリンクの赤外光を発光する赤外光ＬＥＤと前記ダウンリンクの照明光を受光する可視光受光素子とを有するとともに、各々に１００ＢＡＳＥ−ＴＸのＬＡＮインタフェースを装備した端末装置が接続された複数が、前記ダウンリンクの照明光を発光する可視光ＬＥＤと前記アップリンクの赤外光を受光する赤外光受光素子とを有し、上位ネットワークに接続されたアクセスポイントとして機能する親機装置との間で光無線による相互通信を行って光無線ＬＡＮシステムを構成する光無線ＬＡＮシステム用子機装置であって、前記端末装置のＬＡＮインタフェースを介して入力するフレームを一定時間遅延する遅延手段と、前記遅延手段により遅延された前記フレームの信号と当該フレームの直前に前記一定時間分のみ挿入されたアイドリング信号とにより前記赤外光ＬＥＤを駆動する駆動手段と備え、常時は前記上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸのフレームで、前記赤外光受光素子の出力によりフレームを検出しているときは当該フレームでフレーム部分が形成されている１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号により変調された、前記親機装置の前記可視光ＬＥＤが発光する可視光を前記可視光受光素子が受光し、該受光した可視光に基づいて生成した３値電気信号を前記端末装置のＬＡＮインタフェースに対して出力することを特徴とする。   The slave unit for an optical wireless LAN system according to the invention described in claim 5 for solving the above-mentioned problems uses illumination light as a downlink and infrared light as an uplink medium, each of which is the uplink. A plurality of infrared light LEDs that emit infrared light and a visible light receiving element that receives the downlink illumination light, and each of which is connected to a terminal device equipped with a LAN interface of 100BASE-TX, Between a parent device that has a visible light LED that emits the downlink illumination light and an infrared light receiving element that receives the infrared light of the uplink and functions as an access point connected to a higher-level network In the optical wireless LAN system that constitutes an optical wireless LAN system by performing mutual communication by optical wireless communication, the LAN device of the terminal device The infrared light LED by delay means for delaying a frame input via the interface for a predetermined time; a signal of the frame delayed by the delay means; and an idling signal inserted for the predetermined time immediately before the frame. 100BASE-TX frame from the upper network at all times, and when a frame is detected by the output of the infrared light receiving element, a frame portion is formed by the frame. -A ternary electric signal generated based on the visible light received by the visible light receiving element received by the visible light receiving element, which is modulated by the ternary electric signal of TX, and emitted from the visible light LED of the base device. Is output to the LAN interface of the terminal device.

上記請求項１又は５にかかる発明の構成により、各子機装置が備える遅延手段が端末装置のＬＡＮインタフェースを介して入力するフレームを一定時間遅延する遅延手段により遅延されたフレームの信号と当該フレームの直前に一定時間分のみ挿入されたアイドリング信号とにより駆動手段が赤外光ＬＥＤを駆動するようになっているので、端末装置のＬＡＮインタフェースからフレームに対応する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を入力していない子機装置の赤外光ＬＥＤからは一切赤外光は発光されていない。   According to the configuration of the invention according to claim 1 or 5, the delay unit included in each slave device delays the frame input through the LAN interface of the terminal device by a delay unit and the frame signal delayed by the delay unit. Since the driving means drives the infrared LED by the idling signal inserted for a certain period of time immediately before, a 100BASE-TX ternary electrical signal corresponding to the frame is sent from the LAN interface of the terminal device. No infrared light is emitted from the infrared LED of the slave unit that is not input.

また、親機装置では、可視光ＬＥＤが発光する照明用可視光を変調する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のうちのフレーム部分を形成するフレームとして、常時は上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸのフレームが、赤外光受光素子の出力によりフレームを検出しているときは当該フレームがそれぞれ選択されているが、親機装置が備える赤外光受光素子が子機装置の赤外光ＬＥＤが発光する赤外光を受光して出力する電気信号がフレームに対応するものであることが、一定時間分挿入されたアイドリング信号に対応する赤外光受光素子の出力に基づく同期の確立により確実に検出できるので、この検出に応じて赤外光受光素子が出力する電気信号からフレームが確実に選択される。この選択により、それまで上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号により変調された可視光を発光していた可視光ＬＥＤは、赤外光受光素子が出力するフレームに対応する３値電気信号により変調された照明用可視光を発光し、ダウンリンクにリピート信号として送出するようになる。このとき複数の端末装置が短時間内に相前後してフレームの送信を行った場合には、コリジョンが発生して乱れたリピート信号が送出される。   In the base device, the 100BASE-TX frame from the upper network is normally used as a frame forming the frame portion of the 100BASE-TX ternary electric signal that modulates the visible light for illumination emitted by the visible light LED. However, when the frame is detected by the output of the infrared light receiving element, the frame is selected, but the infrared light receiving element of the base device emits the infrared light LED of the slave device. It is possible to reliably detect that the electrical signal output by receiving infrared light corresponds to the frame by establishing synchronization based on the output of the infrared light receiving element corresponding to the idling signal inserted for a certain period of time. Therefore, the frame is reliably selected from the electrical signal output from the infrared light receiving element in response to this detection. By this selection, the visible light LED that has been emitting visible light modulated by the 100BASE-TX ternary electrical signal from the upper network until then corresponds to the frame output by the infrared light receiving element. The visible light for illumination modulated by the light is emitted and transmitted as a repeat signal to the downlink. At this time, when a plurality of terminal devices transmit frames in succession within a short time, a repeat signal that is disturbed due to a collision is transmitted.

各子機装置は、親機装置の可視光ＬＥＤが発光する可視光の可視光受光素子による受光によって生成される３値電気信号を端末装置のＬＡＮインタフェースに対して出力する。端末装置のＬＡＮインタフェースには、上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のフレームに対応するものやリピート信号があるとき、これらに対応する３値電気信号が入力されるが、これらがないとき、端末装置のＬＡＮインタフェースには、アイドリング信号に対応する３値電気信号が入力され続ける。したがって、端末装置は、アイドリング信号の入力によりＣＳＭＡ／ＣＤ伝送手順に準拠してフレームの送信が可能な状態にあることを知ることができる。   Each slave device outputs a ternary electric signal generated by receiving visible light from the visible light LED of the master device to the LAN interface of the terminal device. When there is a signal corresponding to a frame of a 100BASE-TX ternary electric signal from the host network or a repeat signal, the terminal device LAN interface receives a ternary electric signal corresponding to these, but there is no such signal. At this time, a ternary electric signal corresponding to the idling signal is continuously input to the LAN interface of the terminal device. Therefore, the terminal device can know that the frame can be transmitted in accordance with the CSMA / CD transmission procedure by inputting the idling signal.

端末装置のＬＡＮインタフェースは、各子機装置から１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を入力することによって、ＬＡＮインタフェースが備えるＣＳＭＡ／ＣＤ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）伝送手順に準拠して、この３値電気信号が自身の送信したフレームに対応するものであるかどうかを判定し、自身の送信したフレームが他の端末装置の送信したフレームとの間にコリジョンが発生しているかどうかを検出し、コリジョン発生を検出したときには、上位レイヤの働きにより速やかにデータ送信の停止や再送などの処理を行うことができる。   The LAN interface of the terminal device is compliant with the CSMA / CD (Carrier Sense Multiple Access Detection Detection) transmission procedure provided in the LAN interface by inputting a 100BASE-TX ternary electrical signal from each slave device. It is determined whether the ternary electric signal corresponds to the frame transmitted by itself, and it is detected whether a collision occurs between the frame transmitted by itself and the frame transmitted by another terminal device. When collision occurrence is detected, processing such as stop or retransmission of data transmission can be performed promptly by the action of the upper layer.

また、上記請求項２にかかる発明の構成により、遅延手段が遅延する一定時間を、赤外光受光素子が赤外光を受光して出力する電気信号に基づきフレームを検出し、この検出に応じて照明用可視光を変調する３値電気信号として当該フレームに対応する３値電気信号を選択するのに必要な時間としている。したがって、可視光ＬＥＤが発光する照明用可視光を変調する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のうちのフレーム部分を形成するフレームとして、常時は上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸのフレームを選択していても、過不足のない一定時間分挿入されたアイドリング信号に対応する赤外光受光素子の出力に基づいて同期を確立してフレームを確実に検出し、この検出により、当該フレームに対応する３値電気信号を、照明用可視光を変調する３値電気信号として確実に選択できる。   Further, according to the configuration of the invention according to claim 2, the frame is detected based on the electric signal output by the infrared light receiving element receiving and outputting the infrared light for the predetermined time that the delay means delays. Thus, the time required to select the ternary electric signal corresponding to the frame as the ternary electric signal for modulating the visible light for illumination. Therefore, the 100BASE-TX frame from the upper network is always selected as the frame forming the frame portion of the 100BASE-TX ternary electric signal that modulates the visible light for illumination emitted by the visible light LED. However, the synchronization is established based on the output of the infrared light receiving element corresponding to the idling signal inserted for a certain period of time without excess or deficiency, and the frame is reliably detected. an electric signal, certainly can be selected as ternary electrical signals for modulating the illumination visible light.

さらに、上記請求項３にかかる発明の構成により、遅延手段の出力にフレームがないときに当該出力に挿入した挿入したアイドリング信号による赤外光ＬＥＤの駆動を、遅延手段へのフレームの入力開始から遅延手段が出力するフレームに対応する電気信号による赤外光ＬＥＤの駆動終了までの期間を除く期間持続する遮断信号により遮断することよって、フレームの直前に一定時間分挿入されたアイドリング信号による赤外光ＬＥＤの駆動が行われている。したがって、フレームがないときにアイドリング信号を挿入してこの挿入したアイドリング信号に対応する電気信号を生成するために、一般に使用されている１００ＢＡＳＥ−ＴＸの機能部品が流用でき、遮断機能を有する部品を追加するだけで実現できる。   Further, according to the configuration of the invention according to claim 3, when there is no frame at the output of the delay means, the infrared LED is driven by the inserted idling signal inserted into the output from the start of the input of the frame to the delay means. Infrared by an idling signal inserted for a certain period of time immediately before the frame by blocking by a blocking signal that lasts for a period excluding the period until the end of driving of the infrared light LED by the electrical signal corresponding to the frame output by the delay means The light LED is driven. Therefore, in order to insert an idling signal when there is no frame and generate an electric signal corresponding to the inserted idling signal, a functional component of 100BASE-TX that is generally used can be diverted, and a component having a blocking function can be used. Just add it.

さらにまた、上記請求項４にかかる発明の構成により、フレームの直前への一定時間分のみのアイドリング信号の挿入は、遅延手段の出力にフレームがある期間を除き、少なくとも遅延手段へのフレームの入力開始時から遅延手段の出力からフレームの出力が開始されるまでの期間、アイドリング信号を挿入することによって行われている。したがって、フレームがないときにアイドリング信号を挿入する機能を有する、一般に使用されている１００ＢＡＳＥ−ＴＸの機能部品に一部手を加えるだけで簡単に実現できる。   Furthermore, according to the configuration of the invention according to claim 4, the insertion of the idling signal only for a predetermined time immediately before the frame is performed at least by inputting the frame to the delay means except for the period in which the output of the delay means is a frame. This is performed by inserting an idling signal during the period from the start to the output of the frame from the output of the delay means. Therefore, it can be realized simply by modifying a commonly used functional part of 100BASE-TX having a function of inserting an idling signal when there is no frame.

請求項１又は５記載の発明によれば、システムの設置コストの削減につながる可能性があるように、アップリンクとともに光媒体からなるダウンリンクが照明用可視光ＬＥＤの発光する可視光により構成されているが、照明用可視光ＬＥＤが３値電気信号により変調されて可視光を発光するように使用され、遮断周波数の低い可視光ＬＥＤでも高速通信が可能になっている。しかも、子機装置から端末装置のＬＡＮインタフェースに、上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のフレームに対応するものやリピート信号間にアイドリング信号を挿入した１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号が入力されるようになっているので、ＬＡＮインタフェースが備えるＣＳＭＡ／ＣＤ伝送手順の準拠を果たすことができ、端末装置としてのパソコンにソフトウエアの面倒なインストールするなど何ら手を加えることなく、パソコンが子機装置に接続されるだけで使用でき、１対ｎ構成で少なくとも１００Ｍｂｐｓでの通信を実現することができる。さらに、子機装置及び親機装置はともに、１００ＢＡＳＥ−ＴＸのフレームの信号やアイドリング信号を取り扱う、端末装置が標準的の装備しているＬＡＮインタフェースと同様の機能を有するので、既存のＬＡＮインタフェースで使用されている部品を流用して構成されてるので、システムを構築するために数多く使用される子機装置が安価に構成できるようになっている。   According to invention of Claim 1 or 5, the downlink which consists of an optical medium with an uplink is comprised by the visible light which the visible light LED for illumination emits so that it may lead to the reduction of the installation cost of a system. However, the visible LED for illumination is used so as to emit visible light by being modulated by a ternary electric signal, and high-speed communication is possible even with a visible LED having a low cutoff frequency. In addition, a 100BASE-TX ternary electric signal corresponding to a frame of a 100BASE-TX ternary electric signal from the host network or an idling signal inserted between repeat signals is transmitted from the slave device to the LAN interface of the terminal device. Because it is designed to be input, it can comply with the CSMA / CD transmission procedure provided by the LAN interface, and the PC can be installed without any troublesome installation of software on the PC as a terminal device. It can be used simply by being connected to the slave unit, and communication at least 100 Mbps can be realized in a 1-to-n configuration. Furthermore, both the slave device and the master device have the same functions as the standard LAN interface of the terminal device that handles 100BASE-TX frame signals and idling signals. Since the components used are diverted, the slave device that is frequently used for constructing the system can be configured at low cost.

したがって、１００ＢＡＳＥ−ＴＸのＬＡＮインタフェースを装備した端末装置が子機装置に接続されるだけで、１００Ｍｂｐｓの通信速度で１対ｎの通信が可能な安価な光無線ＬＡＮシステム及び斯かるシステムを構成するための光無線ＬＡＮシステム用子機装置を提供することができる。   Therefore, an inexpensive optical wireless LAN system capable of one-to-n communication at a communication rate of 100 Mbps and only such a terminal device equipped with a 100BASE-TX LAN interface is configured. Therefore, it is possible to provide a slave device for an optical wireless LAN system.

また、請求項２記載の発明によれば、過不足のない一定時間分挿入されたアイドリング信号に対応する赤外光受光素子の出力に基づいて同期を確立してフレームを確実に検出し、この検出により、当該フレームに対応する３値電気信号を、照明用可視光を変調する３値電気信号として確実に選択できるので、アップリンクのスループットを大幅に低下することなく、１対ｎの相互通信を実現することができる。   According to the second aspect of the present invention, synchronization is established based on the output of the infrared light receiving element corresponding to the idling signal inserted for a certain period of time without excess or deficiency, and the frame is reliably detected. By detection, the ternary electrical signal corresponding to the frame can be reliably selected as the ternary electrical signal that modulates the visible light for illumination, so that one-to-n mutual communication is achieved without significantly reducing the uplink throughput. Can be realized.

さらに、上記請求項３記載の発明によれば、フレームがないときにアイドリング信号を挿入してこの挿入したアイドリング信号に対応する電気信号を生成するために、一般に使用されている１００ＢＡＳＥ−ＴＸの機能部品が流用し、遮断機能を有する部品を追加するだけで簡単に実現でき、子機装置のコストダウンを図ることができる。   Further, according to the third aspect of the present invention, the function of 100BASE-TX generally used for inserting an idling signal and generating an electric signal corresponding to the inserted idling signal when there is no frame. The parts can be diverted, and can be realized simply by adding a part having a blocking function, and the cost of the slave unit can be reduced.

さらにまた、上記請求項４記載の発明によれば、フレームがないときにアイドリング信号を挿入する機能を有する、一般に使用されている１００ＢＡＳＥ−ＴＸの機能部品に一部手を加えるだけで簡単に実現でき、子機装置のコストダウンを図ることができる。   Furthermore, according to the fourth aspect of the present invention, it is simply realized by adding a part to a functional part of 100BASE-TX which is generally used and has a function of inserting an idling signal when there is no frame. The cost of the slave unit can be reduced.

本発明に係る光無線ＬＡＮシステムの全体構成を示す概略構成図である。It is a schematic diagram showing the overall configuration of the optical wireless LAN system according to the present invention. 本発明の光無線ＬＡＮシステムのアクセス制御手順の概要を説明するための説明図である。It is an explanatory diagram for explaining an outline of access control procedure of the optical wireless LAN system of the present invention. 本発明に係る本発明に係る光無線ＬＡＮシステムに使用される子機と親機の構成の一実施の形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of a structure of the subunit | mobile_unit used for the optical wireless LAN system based on this invention which concerns on this invention, and a main | base station. 図３のシステムの各部の信号パターンを示し、（ａ）はＬＡＮインタフェースが直列に出力する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号、（ｂ）は遮断信号生成手段として働くＦＰＧＡが出力する遮断信号、（ｃ）は赤外光ＬＥＤを駆動する３値電気信号のパターンをそれぞれ示す図である。The signal pattern of each part of the system of FIG. 3 is shown, (a) is a 100BASE-TX ternary electrical signal output in series by the LAN interface, (b) is a cutoff signal output by the FPGA acting as a cutoff signal generating means, ( c) is a diagram showing respective patterns of ternary electric signal for driving the infrared LED. 遮断信号生成手段として機能するＦＰＧＡの動作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows operation | movement of FPGA which functions as an interruption | blocking signal production | generation means. 親機を照明光源として設置した場合のサービスエリアを示す図である。It is a figure which shows the service area at the time of installing a main | base station as an illumination light source.

以下、本発明の光無線ＬＡＮシステムの実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、親機装置としての親機１とこの親機１と通信可能な範囲内にある複数の子機装置としての子機２ａ，２ｂとの間で光無線通信を行う光無線ＬＡＮシステムを示す概略構成図である。図１において、各子機２ａ，２ｂは親機１からの光信号を受信しつつ光信号を送信可能な全二重方式により双方向通信を行っている。なお、以下の説明において、各子機２ａ，２ｂからの光信号の送信をアップリンク、親機１からの光信号の送信をダウンリンクと呼ぶこともある。   Hereinafter, embodiments of the optical wireless LAN system of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 illustrates an optical wireless LAN system that performs optical wireless communication between a parent device 1 as a parent device and a plurality of child devices 2a and 2b that are within a range in which the parent device 1 can communicate with each other. It is a schematic block diagram which shows. In FIG. 1, each of the slave units 2a and 2b performs bidirectional communication by a full-duplex method capable of transmitting an optical signal while receiving the optical signal from the master unit 1. In the following description, transmission of the optical signal from each of the slave units 2a and 2b may be referred to as uplink, and transmission of the optical signal from the master unit 1 may be referred to as downlink.

そして、親機１は例えば１００ＢＡＳＥ−ＴＸで１００Ｍｂｐｓの伝送を行う上位ネットワーク３に接続されており、各子機２ａ，２ｂとの間でデータ（フレーム）の送受信を行うための中継機能を有し、各子機２ａ，２ｂとの間で１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号に対応する光信号による光無線双方向通信を行うために、照明光源を兼ね１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号に対応する拡散系の可視光を発光する可視光ＬＥＤ（発光ダイオード）１１と、１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号に対応する非拡散系の赤外光を受光する視野角の広い赤外光受光素子１２とを有している。   The base unit 1 is connected to an upper network 3 that performs 100 Mbps transmission using, for example, 100BASE-TX, and has a relay function for transmitting and receiving data (frames) to and from each of the slave units 2a and 2b. In order to perform optical wireless two-way communication using optical signals corresponding to the 100BASE-TX ternary electrical signal between the slave units 2a and 2b, the slave unit 2a and 2b also supports the 100BASE-TX ternary electrical signal serving as an illumination light source. A visible light LED (light emitting diode) 11 that emits diffusive visible light; an infrared light receiving element 12 having a wide viewing angle that receives non-diffusive infrared light corresponding to a 100BASE-TX ternary electrical signal; have.

また、各子機２ａ，２ｂ（以下、代表して子機２とすることもある）は、図示しない１００ＢＡＳＥ−ＴＸのＬＡＮインタフェースを装備したＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの端末装置４ａ，４ｂに１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号で送受信可能な有線（非シールドツイストペアケーブル（ＵＴＰ：Ｕｎｓｈｉｅｌｄｅｄ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｐａｉｒ ｃａｂｌｅ））５ａ，５ｂによりそれぞれ接続されており、親機１を介して端末装置４ａ，４ｂと上位ネットワーク３との間で１００ＢＡＳＥの３値電気信号でのデータの送受信を行うための中継機能を有している。そして、親機１との間で１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号に対応する光信号による光無線双方向通信を行うために、１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号に対応する非拡散系の赤外光を発光する赤外光ＬＥＤ（発光ダイオード）２１と１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号に対応する拡散系の可視光を受光する視野角の狭い可視光受光素子２２とを有している。   Further, each of the slave units 2a and 2b (hereinafter sometimes referred to as the slave unit 2) is connected to the terminal device 4a or 4b such as a PC (personal computer) equipped with a LAN interface of 100BASE-TX (not shown). -Wired (unshielded twisted pair cable (UTP)) 5a and 5b, which can be transmitted and received with TX ternary electrical signals, respectively, and are connected to the terminal devices 4a and 4b via the parent device 1 and the upper network 3 has a relay function for transmitting / receiving data to / from 3 using a 100BASE ternary electric signal. Then, in order to perform optical wireless bidirectional communication with the base unit 1 using an optical signal corresponding to a 100BASE-TX ternary electrical signal, a non-diffusive infrared corresponding to the 100BASE-TX ternary electrical signal is used. An infrared light LED (light emitting diode) 21 that emits light and a visible light receiving element 22 having a narrow viewing angle that receives visible light of a diffusion system corresponding to a ternary electric signal of 100BASE-TX are included.

図２を（ａ）〜（ｄ）を参照して、本発明の光無線ＬＡＮシステムのアクセス制御手順の概要を説明する。   With reference to FIGS. 2A to 2D, an outline of an access control procedure of the optical wireless LAN system of the present invention will be described.

まず、通信が行われていない状態では、親機１の可視光ＬＥＤ１１からは１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のアイドリング信号（図示せず）により変調された可視光が常に送信されており、（ａ）に示されるように、子機２ａ及び２ｂからは光信号は送信されていない。この様な状態で（ａ）に示すように、子機２ａが端末装置４ａから１００ＢＡ
フレーム（データ）（１）を受けると、親機１からの光信号がアイドリング信号であることを確認し、フレーム（データ）の先頭に一定サイズのアイドリング信号を付加した状態で、（ｂ）に示すように、赤外光ＬＥＤ２１から赤外光（２）の送信を開始する。 First, in a state where communication is not performed, visible light modulated by an idle signal (not shown) of a 100BASE-TX ternary electrical signal is always transmitted from the visible light LED 11 of the base unit 1 ( As shown in a), optical signals are not transmitted from the slave units 2a and 2b. In this state, as shown in (a), the handset 2a is changed from the terminal device 4a to 100BA.
When receiving the frame (data) (1), it is confirmed that the optical signal from the base unit 1 is an idling signal, and an idling signal of a certain size is added to the head of the frame (data). As shown, transmission of infrared light (2) from the infrared light LED 21 is started.

そして、親機１は子機が付加したアイドリング信号の時間内に受信系の立ち上げを行い１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のフレーム（データ）の受信を開始し、（ｃ）に示すように、受信した１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のフレーム（データ）の３値信号により変調された可視光を直ちに可視光リピート信号（３）として可視光ＬＥＤ１１から送信する。この際、親機１からの可視光（３）は自身の赤外光受光素子１２にも入射するが、赤外光受光素子１２は可視光カットフィルタを装着することにより妨害を受けることなく安定してリピート送信を継続できる。   Then, the base unit 1 starts up the receiving system within the time of the idling signal added by the slave unit and starts receiving the frame (data) of the 100BASE-TX ternary electrical signal, as shown in (c). The visible light modulated by the ternary signal of the received 100BASE-TX ternary electrical signal frame (data) is immediately transmitted from the visible light LED 11 as a visible light repeat signal (3). At this time, the visible light (3) from the base unit 1 is also incident on its own infrared light receiving element 12, but the infrared light receiving element 12 is stable without being disturbed by mounting a visible light cut filter. And repeat transmission can be continued.

親機１のリピート信号は、図示のように拡散光として広い範囲に照射され、子機２ａ及び２ｂの可視光受光素子２２により受信される。この際、子機２ａとしてはアイドリング信号に続いてデータ信号を受信する形となり、１００ＢＡＳＥ−ＴＸ規格とまったく同じ状況になるため特別な処理を行う必要がない。子機２ａは受信したデータを端末装置４ａにそのまま渡しＣＳＭＡ／ＣＤに必要な処理は端末装置４ａに実装されているＬＡＮインタフェース（図示せず）に一任する。端末装置４ａは、自己の送信信号と受信したリピート信号を比較し、一致を確認しながら送信を継続する。一方、子機２ａは受信したリピート信号を端末装置４ａに送る。端末装置４ａ及び４ｂは、受信信号が自己のアドレス宛てであれば取り込み、異なれば破棄する。   The repeat signal of the master unit 1 is irradiated to a wide range as diffused light as shown in the figure, and is received by the visible light receiving elements 22 of the slave units 2a and 2b. At this time, the slave unit 2a receives the data signal subsequent to the idling signal, and is in exactly the same situation as the 100BASE-TX standard, so that no special processing is required. The subunit | mobile_unit 2a passes the received data to the terminal device 4a as it is, and leaves the process required for CSMA / CD to the LAN interface (not shown) mounted in the terminal device 4a. The terminal device 4a compares its own transmission signal with the received repeat signal, and continues transmission while confirming a match. On the other hand, the slave unit 2a sends a repeat signal received to the terminal device 4a. The terminal devices 4a and 4b take in if the received signal is addressed to their own address, and discard them if they are different.

以上の手順が、正常にパケット伝送が行われた場合の動作であるが、偶然に端末装置４ａ及び４ｂが同時に送信を開始すると、親機１は両端末装置４ａ及び４ｂから同時に送信信号を受けることとなってコリジョンが発生し、リピート信号は破壊された波形で送信されて子機２ａ及び２ｂに受信される。子機２ａ及び２ｂの受信信号は端末装置４ａ及び４ｂに送られるが、各端末装置は受信信号が破壊されていることを確認してコリジョンを検出し、上位レイヤの働きにより速やかにデータ送信の停止や再送などの処理を行う。   The above procedure is the operation when packet transmission is normally performed. However, if the terminal devices 4a and 4b accidentally start transmission at the same time, the base unit 1 receives transmission signals from both terminal devices 4a and 4b at the same time. As a result, collision occurs, and the repeat signal is transmitted in a destroyed waveform and received by the slave units 2a and 2b. The reception signals of the slave units 2a and 2b are sent to the terminal devices 4a and 4b, but each terminal device confirms that the reception signal is destroyed, detects a collision, and promptly transmits data by the upper layer. Perform processing such as stopping and resending.

図１及び図２について概略説明した光無線ＬＡＮシステムに使用される親機１並びに子機２ａ及び２ｂの構成とその動作を図３及び図４を参照して以下説明するが、子機２ａ及び２ｂは実質的に同一の構成を有するので、その一方２ａについてのみ説明する。   The configuration and operation of the master unit 1 and the slave units 2a and 2b used in the optical wireless LAN system schematically described with reference to FIGS. 1 and 2 will be described below with reference to FIGS. since 2b have substantially the same configuration, it will be described only for the one 2a.

図３において、子機２ａは、パルストランス付モジューラジャックコネクタ（ＲＪ４５）を有し１００ＢＡＳＥ−ＴＸの信号を伝送する有線５ａを介して端末装置４ａに接続されており、赤外光ＬＥＤ２１及び可視光受光素子２２の他に、第１のＰＨＹ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｖｉｃｅ）回路２３、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）２４、第２のＰＨＹ回路２５を備える。   In FIG. 3, the subunit | mobile_unit 2a is connected to the terminal device 4a via the wire 5a which has a modular jack connector (RJ45) with a pulse transformer, and transmits the signal of 100BASE-TX, and infrared light LED21 and visible light In addition to the light receiving element 22, a first PHY (Physical Layer Device) circuit 23, an FPGA (Field Programmable Gate Array) 24, and a second PHY circuit 25 are provided.

第１のＰＨＹ回路２３は、モジューラジャックコネクタ（ＲＪ４５）から、図４（ａ）に示すようにフレーム間にアイドリング信号が挿入された１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を直列に入力する。この３値電気信号は、端末装置４ａ内の図示しない１００ＢＡＳＥ−ＴＸのＬＡＮインタフェースにおいて、フレーム間にアイドリング信号が挿入されてから４ｂｉｔ／５ｂｉｔの変換回路で４ビットの２進信号が５ビット長のパターンに置換された後、３値符号（ＭＬＴ−３（Ｍｕｌｔｉ Ｌｅｖｅｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ−３）という）にエンコードされた上で３値電気信号に変換されて直列に送出されたものである。第１のＰＨＹ回路２３に入力された３値電気信号は、この第１のＰＨＹ回路２３で２値符号（ＮＲＺ（Ｎｏｎ Ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ Ｚｅｒｏ）という）にデコードされた後、５ｂｉｔ／４ｂｉｔの変換回路で４ビットの並列２値信号に変換処理されて出力され、媒体に依存しないインタフェイスであるＭＩＩ（Ｍｅｄｉａ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を介してＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）２４に渡される。   The first PHY circuit 23 inputs, in series, a 100BASE-TX ternary electrical signal in which an idling signal is inserted between frames as shown in FIG. 4A from a modular jack connector (RJ45). This ternary electric signal is a 4-bit binary signal having a 5-bit length by a 4-bit / 5-bit conversion circuit after an idling signal is inserted between frames in a 100BASE-TX LAN interface (not shown) in the terminal device 4a. After being replaced with a pattern, it is encoded into a ternary code (referred to as MLT-3 (Multi Level Transmission-3)), converted into a ternary electric signal, and sent in series. The ternary electrical signal input to the first PHY circuit 23 is decoded by the first PHY circuit 23 into a binary code (referred to as NRZ (Non Return to Zero)), and then converted by a 5-bit / 4-bit conversion circuit. It is converted into a 4-bit parallel binary signal, output, and passed to an FPGA (Field Programmable Gate Array) 24 via a media independent interface (MII) that is a medium-independent interface.

第１のＰＨＹ回路２３はまた、ＭＩＩを介してのＦＰＧＡ２４からのフレームに対応する２値信号の入力に応じて当該フレーム間にアイドリング信号を挿入した１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を端末装置４ａのＬＡＮインタフェースに直列に出力する。第１のＰＨＹ回路２３が直列に出力する３値電気信号は、４ｂｉｔ／５ｂｉｔの変換回路でＦＰＧＡ２４からの２値信号の４ビットが５ビット長のパターンに置換されてから３値符号にエンコードされた上で３値電気信号に変換されて直列に送出されたものである。   The first PHY circuit 23 also receives a 100BASE-TX ternary electrical signal in which an idling signal is inserted between the frames in response to the input of a binary signal corresponding to the frame from the FPGA 24 via the MII. Output in series to the LAN interface. The ternary electric signal output in series by the first PHY circuit 23 is encoded into a ternary code after the 4 bits of the binary signal from the FPGA 24 are replaced with a 5-bit pattern by a 4-bit / 5-bit conversion circuit. It was converted into ternary electrical signals on those sent in series.

ＦＰＧＡ２４は、プログラミングにより後述する遅延手段２４−１と遮断信号生成手段２４−２として機能するように構成されている。遅延手段２４−１はＦＩＦＯのバッファメモリからなり、第１のＰＨＹ回路２３が並列に出力する２値信号を入力して一定時間遅延したフレームに対応する２値信号を並列に出力する。遮断信号生成手段２４−２は、第１のＰＨＹ回路２３が並列に出力するフレームに対応する２値信号の入力の開始から遅延手段２４−１が並列に出力するフレームに対応する２値信号の出力の終了までの期間を除く期間持続する、図４（ｂ）に示すような遮断信号を生成して出力する。なお、図４（ｂ）に示すような遮断信号を生成して出力する遮断信号生成手段２４−２として機能するＦＰＧＡ２４の動作については後述する。   The FPGA 24 is configured to function as a delay unit 24-1 and a cutoff signal generation unit 24-2, which will be described later, by programming. The delay means 24-1 comprises a FIFO buffer memory, and receives a binary signal output in parallel by the first PHY circuit 23 and outputs in parallel a binary signal corresponding to a frame delayed for a predetermined time. The blocking signal generation unit 24-2 generates a binary signal corresponding to the frame output from the delay unit 24-1 in parallel from the start of the input of the binary signal corresponding to the frame output from the first PHY circuit 23 in parallel. A cutoff signal as shown in FIG. 4B, which lasts for a period excluding the period until the end of output, is generated and output. The operation of the FPGA 24 functioning as the cutoff signal generation means 24-2 that generates and outputs a cutoff signal as shown in FIG. 4B will be described later.

第２のＰＨＹ回路２５は、ＦＰＧＡ２４の遅延手段２４−１が一定時間遅延して出力するフレームに対応する２値信号がＭＩＩを介して入力され、この２値信号の入力に応じて当該フレーム間にアイドリング信号を挿入した１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を直列に出力する。具体的には、入力するフレームに対応する２値信号の有無に応じて、アイドリング信号に対応する３値信号を挿入するゲートを制御することにより、フレーム間にアイドリング信号を挿入している。第２のＰＨＹ回路２５が直列に出力する３値電気信号は、４ｂｉｔ／５ｂｉｔの変換回路でＦＰＧＡ２４からの２値信号の４ビットが５ビット長のパターンに置換されてから３値符号にエンコードされた上で３値電気信号に変換されて直列に送出されたものである。   The second PHY circuit 25 receives a binary signal corresponding to the frame output by the delay means 24-1 of the FPGA 24 after being delayed by a predetermined time via the MII. A 100BASE-TX ternary electrical signal with an idling signal inserted into is output in series. Specifically, the idling signal is inserted between the frames by controlling the gate for inserting the ternary signal corresponding to the idling signal in accordance with the presence / absence of the binary signal corresponding to the input frame. The ternary electric signal output in series by the second PHY circuit 25 is encoded into a ternary code after the 4 bits of the binary signal from the FPGA 24 are replaced with a 5-bit pattern by a 4-bit / 5-bit conversion circuit. It was converted into ternary electrical signals on those sent in series.

第２のＰＨＹ回路２５と赤外光ＬＥＤ２１との間には、第２のＰＨＹ回路２５にマイクロウェーブ帯域で安定した伝送特性を有するＳＭＡ形（ＳＵＢ−ＭＩＮＩＡＴＵＲＥ ＴＹＰＥ Ａ）コネクタ付同軸ケーブルを介して接続され、上記遮断信号生成手段２４−２が生成する遮断信号によって制御される遮断手段としてのスイッチ２６が設けられている。第２のＰＨＹ回路２５が直列に出力する３値電気信号は、スイッチ２６が遮断信号によって遮断されていないとき、スイッチ２６を介して赤外光ＬＥＤ２１に印加され、これに応じて赤外光ＬＥＤ２１が駆動されて３値電気信号に応じた赤外光を発光する。スイッチ２６を介して赤外光ＬＥＤ２１に印加される３値電気信号は、図４（ｃ）に示されるように、一定時間遅延されたフレームの先頭に一定時間分のアイドリング信号（ｉｄｌ）が挿入されたものである。   Between the second PHY circuit 25 and the infrared LED 21, a coaxial cable with an SMA type (SUB-MINIATURE TYPE A) connector having stable transmission characteristics in the microwave band is connected to the second PHY circuit 25. A switch 26 is provided which is connected and is controlled by a cutoff signal generated by the cutoff signal generation unit 24-2. The ternary electrical signal output in series by the second PHY circuit 25 is applied to the infrared light LED 21 via the switch 26 when the switch 26 is not blocked by the cutoff signal, and the infrared light LED 21 accordingly. There emitting infrared light in accordance with the ternary electrical signals are driven. As shown in FIG. 4C, the ternary electric signal applied to the infrared LED 21 via the switch 26 inserts an idling signal (idl) for a certain time at the head of a frame delayed for a certain time. It has been done.

第２のＰＨＹ回路２５は、ＳＭＡ形コネクタ付同軸ケーブルを介して接続された可視光受光素子２２が可視光を受光して出力する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を入力し、この３値電気信号を２値符号にデコードした後、５ｂｉｔ／４ｂｉｔの変換回路で４ビットの並列２値信号に変換処理して出力する。第２のＰＨＹ回路２５が並列に出力する２値信号は、ＭＩＩを介してＦＰＧＡ２４に渡されるが、ＦＰＧＡ２４で何らの処理も行われずにＭＩＩを介してそのまま第１のＰＨＹ回路２３に入力される。   The second PHY circuit 25 receives a 100BASE-TX ternary electrical signal that is received by the visible light receiving element 22 connected via the coaxial cable with the SMA connector and outputs the visible light. After the signal is decoded into a binary code, it is converted into a 4-bit parallel binary signal by a 5-bit / 4-bit conversion circuit and output. The binary signal output in parallel by the second PHY circuit 25 is passed to the FPGA 24 via the MII, but is not input to the first PHY circuit 23 via the MII without performing any processing in the FPGA 24. .

図３において、親機１は、１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を直列に送受するスイッチハブ６に接続されることで、このスイッチハブ６を含む上位ネットワーク３に接続されていて、可視光ＬＥＤ１１及び赤外光受光素子１２の他に、第１のＰＨＹ回路１３、スイッチ（ＳＷ）１４、第２のＰＨＹ回路１５を備える。図示の例では、スイッチハブ６には、１点破線で示す他の光無線ＬＡＮシステムが接続されている他、パソコンも直接接続されているが、本発明のシステムとしては、親機２が上位ネットワーク３に接続されているものであればよい。   In FIG. 3, the base unit 1 is connected to a higher level network 3 including the switch hub 6 by being connected to a switch hub 6 that transmits and receives a 100BASE-TX ternary electric signal in series. In addition to the infrared light receiving element 12, a first PHY circuit 13, a switch (SW) 14, and a second PHY circuit 15 are provided. In the example shown in the figure, the switch hub 6 is connected to another optical wireless LAN system indicated by a one-dot broken line, and is also directly connected to a personal computer. Any device connected to the network 3 may be used.

親機１の第１のＰＨＹ回路１３は、赤外光受光素子１２から１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を直列に入力し、この直列に入力した３値電気信号のうちのフレームに対応する２値信号を第２のＰＨＹ回路１５と、選択手段としてのスイッチ１４の常開接点ａとに並列に出力する。第１のＰＨＹ回路１３は、直列に入力した赤外光受光素子１２からの１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号に基づいてフレームを検出するとフレーム検出信号を生成し、この検出信号を制御信号としてスイッチ１４に印加し、スイッチ１４を常開接点ａ側に切り替える。   The first PHY circuit 13 of the base unit 1 inputs a 100BASE-TX ternary electric signal from the infrared light receiving element 12 in series, and 2 corresponding to a frame of the ternary electric signal input in series. The value signal is output in parallel to the second PHY circuit 15 and the normally open contact a of the switch 14 as the selection means. The first PHY circuit 13 generates a frame detection signal when detecting a frame based on a 100BASE-TX ternary electric signal from the infrared light receiving element 12 input in series, and switches the detection signal as a control signal. was applied to 14 switches the switch 14 to the normally open contact a.

一方、スイッチ１４の常閉接点ｂには、第２のＰＨＹ回路１５が出力する上位ネットワーク３の１００ＢＡＳＥ−ＴＸのフレームに対応する２値信号出力が並列に入力されている。したがって、スイッチ１４の共通接点ｃには、常時は、第２のＰＨＹ回路１５から上位ネットワーク３の１００ＢＡＳＥ−ＴＸのフレームに対応する２値信号が並列に入力されるが、フレーム検出信号によりスイッチ１４が常開接点ａ側に切り換えられたときには、赤外光受光素子１２から入力する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のうちのフレームに対応する２値信号が並列に入力される。   On the other hand, a binary signal output corresponding to the 100BASE-TX frame of the upper network 3 output from the second PHY circuit 15 is input in parallel to the normally closed contact b of the switch 14. Accordingly, a binary signal corresponding to the 100BASE-TX frame of the higher-level network 3 is normally input in parallel to the common contact c of the switch 14 from the second PHY circuit 15, but the switch 14 is detected by a frame detection signal. Is switched to the normally open contact a side, binary signals corresponding to frames of 100BASE-TX ternary electric signals inputted from the infrared light receiving element 12 are inputted in parallel.

スイッチ１４の共通接点ｃからフレームに対応する２値信号が並列に入力されている第１のＰＨＹ回路１３は、フレーム間にアイドリング信号を挿入した１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を可視光ＬＥＤ１１に対して直列に出力する。このことにより、可視光ＬＥＤ１１は１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号により変調された可視光を発光する。   The first PHY circuit 13 to which the binary signal corresponding to the frame is input in parallel from the common contact c of the switch 14 is supplied to the visible light LED 11 with a 100BASE-TX ternary electrical signal with an idling signal inserted between the frames. Output in series. Thus, the visible light LED 11 emits visible light modulated by a 100BASE-TX ternary electric signal.

なお、スイッチ１４は、可視光ＬＥＤ１１が発光する照明用可視光を変調する３値電気信号として、常時は上位ネットワーク３からの１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を、赤外光受光素子１２が直列に出力する３値電気信号に基づいてフレームを検出しているときは当該フレームに対応する３値電気信号をそれぞれ選択する選択手段として働いている。   Note that the switch 14 is normally a 100BASE-TX ternary electrical signal from the host network 3 as a ternary electrical signal for modulating the visible light for illumination emitted by the visible light LED 11, and the infrared light receiving element 12 is connected in series. When a frame is detected on the basis of the ternary electric signal output to, the ternary electric signal corresponding to the frame is selected as selection means.

第２のＰＨＹ回路１５は、上位ネットワーク３の１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号の入力に応じてフレームに対応する２値信号出力が並列に出力し、赤外光受光素子１２から入力する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号に応じて第１のＰＨＹ回路１３が出力するフレームに対応する２値信号の並列入力に応じてフレーム間にアイドリング信号を挿入した１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を上位ネットワーク３に含まれるスイッチハブ６に対して直列に出力する。   The second PHY circuit 15 outputs a binary signal output corresponding to the frame in parallel in response to the input of the 100BASE-TX ternary electric signal of the upper network 3, and the 100 BASE− input from the infrared light receiving element 12. A 100BASE-TX ternary electric signal in which an idling signal is inserted between frames according to a parallel input of a binary signal corresponding to a frame output by the first PHY circuit 13 according to the TX ternary electric signal 3 is output in series to the switch hub 6 included in 3.

次に、遅延手段２４−１と遮断信号生成手段２４−２として機能するＦＰＧＡ２４の動作について、図５のフロー図を参照して説明する。ＦＰＧＡ２４は、その動作の開始時点で、遮断信号の生成を開始していて、第１のＰＨＹ回路２３からフレーム（データ）に対応する２値信号が並列に入力されているとき（ステップ１がＹｅｓのとき）、第１のＰＨＹ回路２３からのデータの遅延手段２４−１を構成するバッファ（メモリ）への格納を開始するとともに、遮断信号の生成を中止する（ステップ２）。このことによって、スイッチ２６を通じて第２のＰＨＹ回路の出力が赤外光ＬＥＤ２１に入力されるようになる。その後、データのバッファリングを一定時間継続してから（ステップ３）、バッファ内のデータの第２のＰＨＹ回路２５への出力を開始する（ステップ４）。   Next, operations of the FPGA 24 functioning as the delay unit 24-1 and the cutoff signal generation unit 24-2 will be described with reference to the flowchart of FIG. The FPGA 24 starts generation of a cutoff signal at the start of its operation, and when a binary signal corresponding to a frame (data) is input in parallel from the first PHY circuit 23 (Step 1 is Yes). ), The storage of the data from the first PHY circuit 23 into the buffer (memory) constituting the delay means 24-1 is started, and the generation of the cutoff signal is stopped (step 2). As a result, the output of the second PHY circuit is input to the infrared LED 21 through the switch 26. Thereafter, data buffering is continued for a certain time (step 3), and then output of data in the buffer to the second PHY circuit 25 is started (step 4).

その後も、第１のＰＨＹ回路２３からデータに対応する２値信号が入力されているときには（ステップ５がＹｅｓのときには）、バッファへのバッファリングを継続するとともに、バッファ内のデータの第２のＰＨＹ回路２５への出力を行う（ステップ６）ことを繰り返す。第１のＰＨＹ回路２３からデータに対応する２値信号が入力されなくなると（ステップ５がＮｏになると）、バッファ内にデータがあること（ステップ７がＹｅｓであること）を確認してバッファ内のデータの第２のＰＨＹ回路２５への出力を行い（ステップ８）、バッファ内にデータがなくなっているとき（ステップ７がＮｏのとき）には、遮断信号を生成して（ステップ９）、一連の動作を終了して元に戻る。このことによって、スイッチ２６を通じて第２のＰＨＹ回路２５の出力が赤外光ＬＥＤ２１に入力されなくなる。   Thereafter, when the binary signal corresponding to the data is input from the first PHY circuit 23 (when Step 5 is Yes), the buffering to the buffer is continued and the second data of the data in the buffer is continued. The output to the PHY circuit 25 is repeated (step 6). When the binary signal corresponding to the data is not input from the first PHY circuit 23 (when Step 5 becomes No), it is confirmed that there is data in the buffer (Step 7 is Yes) and the buffer is in the buffer. Is output to the second PHY circuit 25 (step 8), and when there is no data in the buffer (step 7 is No), a cutoff signal is generated (step 9). End a series of operations and return. As a result, the output of the second PHY circuit 25 is not input to the infrared LED 21 through the switch 26.

上述したことから明らかなように、ＦＰＧＡ２４、第２のＰＨＹ回路２５及びスイッチ２６は、遅延手段２４−１により遅延されたフレームの信号と当該フレームの直前に一定時間分のみ挿入されたアイドリング信号とにより赤外光ＬＥＤ２１を駆動する駆動手段として働いている。   As is apparent from the above, the FPGA 24, the second PHY circuit 25, and the switch 26 include a frame signal delayed by the delay means 24-1 and an idling signal inserted for a predetermined time immediately before the frame. Therefore, it works as a driving means for driving the infrared LED 21.

子機２ａにおいて、ＦＰＧＡ２４の遅延手段２４−１がフレームに対応する２値信号を遅延して出力する一定時間は、第１のＰＨＹ回路１３が遅延されたフレームの前に遅延時間分だけ挿入されたアイドリング信号により同期をとり、赤外光受光素子１２から入力する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号に基づいてフレームを検出して出力するフレーム検出信号によりスイッチ１４を常開接点ａ側に切り替えることによって、赤外光受光素子１２から入力する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のフレームに対応する２値信号を第１のＰＨＹ回路１３に入力し、可視光ＬＥＤ１１の発光する照明用可視光を変調する３値電気信号として当該フレームに対応する３値電気信号を選択することができるために必要な時間である。したがって、親機１と子機２との関係によって変化するので、ＦＰＧＡ２４のプログラミングにより調整可能であることが望ましい。   In the slave unit 2a, the fixed time for which the delay means 24-1 of the FPGA 24 delays and outputs the binary signal corresponding to the frame is inserted by the delay time before the delayed frame by the first PHY circuit 13. The switch 14 is switched to the normally open contact a side by a frame detection signal that is detected and output based on a 100BASE-TX ternary electrical signal input from the infrared light receiving element 12 and synchronized with the idling signal. , The binary signal corresponding to the frame of the 100BASE-TX ternary electrical signal input from the infrared light receiving element 12 is input to the first PHY circuit 13 and the visible light for illumination emitted by the visible light LED 11 is modulated. This is the time required for selecting the ternary electric signal corresponding to the frame as the ternary electric signal to be performed. Therefore, since it changes depending on the relationship between the parent device 1 and the child device 2, it is desirable that adjustment is possible by programming the FPGA 24.

また、子機２ａのＦＰＧＡ２４に構成された遮断信号生成手段２４−２は、第１のＰＨＹ回路２３が並列に出力するフレームに対応する２値信号の入力の開始から遅延手段２４−１が並列に出力するフレームに対応する２値信号の出力の終了までの期間を除く期間持続する遮断信号を生成して出力していて、遅延手段２４−１内にフレームに対応する２値信号が存在しないときには、遮断手段としてのスイッチ２６は遮断信号によって遮断状態にあるので、第２のＰＨＹ回路２５がフレーム間に挿入したアイドリング信号を出力していても、このアイドリング信号により赤外光ＬＥＤ２１が駆動されて赤外光を発光することがない。すなわち、赤外光ＬＥＤ２１は、一定時間遅延されたフレームに先だって一定時間だけアイドリング信号に対応する３値電気信号により駆動されて赤外光を発光することになるが、この遮断期間中、第２のＰＨＹ回路２５が直列に出力する３値電気信号による赤外光ＬＥＤ２４の駆動を停止されるので、端末装置４ａのＬＡＮインタフェースからフレームに対応する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を入力していない子機装置２ａの赤外光ＬＥＤ２１からは一切赤外光は発光されていない。   In addition, the cutoff signal generation unit 24-2 configured in the FPGA 24 of the slave unit 2a includes the delay unit 24-1 in parallel from the start of the input of the binary signal corresponding to the frame output in parallel by the first PHY circuit 23. A cutoff signal that lasts for a period excluding the period until the end of the output of the binary signal corresponding to the frame to be output is generated and output, and there is no binary signal corresponding to the frame in the delay means 24-1. Sometimes, the switch 26 serving as the shut-off means is in the shut-off state by the shut-off signal, so that the infrared light LED 21 is driven by the idling signal even when the second PHY circuit 25 outputs the idling signal inserted between the frames. Infrared light is not emitted. That is, the infrared LED 21 is driven by a ternary electric signal corresponding to the idling signal for a certain time prior to the frame delayed for a certain time, and emits infrared light. Since the driving of the infrared LED 24 by the ternary electrical signal output in series by the PHY circuit 25 of the terminal device 4a is stopped, the 100BASE-TX ternary electrical signal corresponding to the frame is not input from the LAN interface of the terminal device 4a. No infrared light is emitted from the infrared light LED 21 of the slave device 2a.

したがって、第１のＰＨＹ回路１３は、赤外光受光素子１２が直列に出力する３値電気信号に基づいてアイドリング信号に続くフレームを確実に検出でき、可視光ＬＥＤ１１が発光する照明用可視光を変調する３値電気信号として、常時は上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を選択しているスイッチ１４が、赤外光受光素子１２が直列に出力する３値電気信号に基づくフレームの検出により、当該フレームに対応する３値電気信号を確実に選択できる。よって、親機装置１が備える赤外光受光素子１２が子機装置２の赤外光ＬＥＤが発光する赤外光を受光して出力する３値電気信号がフレームに対応するものであるときは、それまで上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号により変調された可視光を発光していた可視光ＬＥＤ１１は、赤外光受光素子１２が出力するフレームに対応する３値電気信号により変調された照明用可視光を発光し、ダウンリンクにリピート信号として送出するようになる。このとき複数の端末装置が短時間内に相前後してフレームの送信した場合には、コリジョンが発生して乱れたリピート信号が送出される。   Therefore, the first PHY circuit 13 can reliably detect the frame following the idling signal based on the ternary electric signal output from the infrared light receiving element 12 in series, and the visible light for illumination emitted by the visible light LED 11 can be detected. As a ternary electric signal to be modulated, a switch 14 that always selects a 100BASE-TX ternary electric signal from a higher-level network is used for the frame based on the ternary electric signal output from the infrared light receiving element 12 in series. By detection, the ternary electric signal corresponding to the frame can be reliably selected. Therefore, when the infrared light receiving element 12 included in the parent device 1 receives the infrared light emitted from the infrared light LED of the child device 2 and outputs the ternary electric signal corresponding to the frame. The visible light LED 11 that has been emitting visible light modulated by the 100BASE-TX ternary electrical signal from the upper network until then is modulated by the ternary electrical signal corresponding to the frame output by the infrared light receiving element 12. The illuminated visible light is emitted and sent to the downlink as a repeat signal. At this time, when a plurality of terminal devices transmit frames in succession within a short time, a repeat signal that is disturbed due to a collision is transmitted.

また、端末装置４のＬＡＮインタフェースには、上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のフレームに対応するものやリピート信号があるとき、これらに対応する３値電気信号が入力されるが、これらがないとき、端末装置４のＬＡＮインタフェースには、アイドリング信号に対応する３値電気信号が直列に入力され続ける。したがって、端末装置２は、アイドリング信号の入力によりＣＳＭＡ／ＣＤ伝送手順に準拠してフレームの送信が可能な状態にあることを知ることができる。   In addition, when there is a signal corresponding to a frame of a 100BASE-TX ternary electric signal from the host network or a repeat signal, the ternary electric signal corresponding to these is input to the LAN interface of the terminal device 4. When these are not present, a ternary electric signal corresponding to the idling signal is continuously input to the LAN interface of the terminal device 4 in series. Therefore, the terminal device 2 can know that the frame can be transmitted in accordance with the CSMA / CD transmission procedure by inputting the idling signal.

ところで、光無線では、注入する電流を変化させてＬＥＤの光出力を変調する直接変調が採用される。また、可視光ＬＥＤ１１は、照明光源としても使用される関係で光出力をできるだけ大きくする必要がある。しかしながら、ＬＥＤ１１は光出力が大きくなる程応答が遅くなり、変調周波数が高くなると、被変調光強度の振幅が徐々に低下して、この振幅が低周波数変調時に比べて１．５ｄＢ低下するときの遮断周波数が低くなる。すなわち、変調周波数を大きくして高速化することと、照明光源として可視光ＬＥＤに求められる特性とは相反するものである。   By the way, in the optical wireless, direct modulation is employed in which the light output of the LED is modulated by changing the injected current. Further, the visible light LED 11 needs to have a light output as large as possible because it is also used as an illumination light source. However, the response of the LED 11 increases as the light output increases, and when the modulation frequency increases, the amplitude of the modulated light intensity gradually decreases, and this amplitude decreases by 1.5 dB compared to the low frequency modulation. The cut-off frequency is lowered. That is, increasing the modulation frequency to increase the speed is contrary to the characteristics required of the visible light LED as the illumination light source.

幸いに、１００ＢＡＳＥ−ＴＸでは、符号化方式として、ベースバンド方式のうちの４Ｂ５Ｂ・ＭＬＴ３方式を採用していて、４ビットの２進値を５ビットのシンボルにビット変換した後、ＭＬＴ３の３値レベルに対応付けして送信している。ＭＬＴ−３では、高中低の３段階の電圧レベルを持ち、データビットが０の時は変化せず、１の時は隣の電圧レベルに変化する符号化方式である。この３値レベル化によって、信号の周波数帯域が半減されるので、この３値レベル信号を変調信号としてＬＥＤを直接駆動することによって、遮断周波数の低い可視光ＬＥＤでも高速通信が可能になり、１００Ｍｂｐｓの伝送速度を確保できる。   Fortunately, 100BASE-TX employs the 4B5B / MLT3 system of the baseband system as an encoding system, and after converting a 4-bit binary value into a 5-bit symbol, the 3 values of MLT3 It is transmitted in association with the level. MLT-3 is an encoding method that has three levels of high, medium, and low voltages, and does not change when the data bit is 0, but changes to the adjacent voltage level when it is 1. This ternary level halves the frequency band of the signal. By directly driving the LED using this ternary level signal as a modulation signal, high-speed communication is possible even with a visible light LED having a low cutoff frequency, and 100 Mbps. Can be ensured.

また、光無線ＬＡＮシステムでは、アップリンクとダウンリンクを異なる波長を使うことで光学的に完全に分離して光での全二重を実現し、第１及び第２のＰＨＹ回路２３及び２５によって子機装置２に入力されるアップリンク用のフレームを赤外光として子機装置２から親機装置１に向けて出力する際に一定時間だけ遅延させ、アイドリング信号をその遅延時間のみ送るので、複数の子機装置２が全二重用の１００ＢＡＳＥ−ＴＸの信号を使いながらお互いのアイドリング信号に妨害されることが少なく、光信号部分を共有することができる。   In the optical wireless LAN system, the uplink and the downlink are optically completely separated by using different wavelengths to realize full duplex in light, and the first and second PHY circuits 23 and 25 When the uplink frame input to the slave unit 2 is output as infrared light from the slave unit 2 to the master unit 1, it is delayed for a certain time, and the idling signal is sent only for the delay time. The plurality of slave units 2 are less likely to be disturbed by each other's idling signal while using a 100BASE-TX signal for full duplex, and can share the optical signal portion.

本発明の実施形態としては、屋内で照明光としても利用できる形態を想定している。図５は親機を照明光源として設置した場合のサービスエリアを示したものである。一般的なオフィス等の天井高を２５０ｃｍと想定し、テーブルなど子機の設置スペースを床上７５ｃｍ、親機から子機設置面までの距離を１７０ｃｍとしている。親機からの送信角度を最大４５度とすると３４０ｃｍのサービスエリアを確保できる。以上の条件を満たす場合、親機と子機の距離は１７０ｃｍ〜２４０ｃｍとなるため、伝送距離は１ｍ〜３ｍあれば実用に耐えうるシステムになる。なお、子機受光面での照度が２０ｌｘ以上あれば通信の確立が可能であることを実験により確認しており、照明光として実用に耐えうる（本が読める）照度である５０ｌｘを達成することで、同時に通信に必要な条件を満たす。   As an embodiment of the present invention contemplates embodiments which can be utilized as illumination light indoors. Figure 5 shows the service area of the case of installing the base unit as an illumination light source. Assuming that the ceiling height of a general office is 250 cm, the installation space for a child device such as a table is 75 cm above the floor, and the distance from the parent device to the child device installation surface is 170 cm. The transmission angle from the base unit can be secured service area of 340cm When up to 45 degrees. When the above conditions are satisfied, the distance between the parent device and the child device is 170 cm to 240 cm. Therefore, if the transmission distance is 1 m to 3 m, the system can withstand practical use. In addition, it has been confirmed by experiment that communication can be established if the illuminance on the light receiving surface of the slave unit is 20 lx or more, and 50 lx, which is an illuminance that can withstand practical use (read a book) as illumination light, should be achieved At the same time, the conditions necessary for communication are satisfied.

実施形態について上述した発明によれば、システムの設置コストの削減につながる可能性があるように、アップリンクとともに光媒体からなるダウンリンクが照明用可視光ＬＥＤの発光する可視光により構成されているが、照明用可視光ＬＥＤが３値電気信号により変調されて可視光を発光するように使用され、遮断周波数の低い可視光ＬＥＤでも高速通信が可能になっている。しかも、子機装置の第１のＰＨＹ回路から端末装置のＬＡＮインタフェースに、上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のフレームに対応するものやリピート信号間にアイドリング信号を挿入した１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号が入力されるようになっているので、ＬＡＮインタフェースが備えるＣＳＭＡ／ＣＤ伝送手順の準拠を果たすことができ、端末装置としてのパソコンにソフトウエアの面倒なインストールするなど何ら手を加えることなく、パソコンが子機装置に接続されるだけで使用でき、１対ｎ構成で少なくとも１００Ｍｂｐｓでの通信を実現することができる。さらに、子機装置を構成する第１及び第２のＰＨＹ回路並びには、端末装置が標準的の装備しているＬＡＮインタフェースと同様の機能を有し、既存のＬＡＮインタフェースで使用されている部品を流用して構成されてるので、システムを構築するために数多く使用される子機装置が安価に構成できるようになっている。   According to the invention described above with respect to the embodiments, the downlink made of the optical medium together with the uplink is configured by the visible light emitted by the illumination visible light LED so that the installation cost of the system may be reduced. However, the visible light LED for illumination is used to emit visible light by being modulated by a ternary electrical signal, and high-speed communication is possible even with a visible light LED having a low cutoff frequency. Moreover, a 100BASE-TX in which an idle signal is inserted between a repeat signal and a signal corresponding to a frame of a 100BASE-TX ternary electric signal from the upper network to the LAN interface of the terminal device from the first PHY circuit of the slave device. The ternary electrical signal can be input, so that the CSMA / CD transmission procedure of the LAN interface can be satisfied, and the troublesome installation of the software on the personal computer as the terminal device can be achieved. Without being added, the personal computer can be used simply by being connected to the slave device, and communication at at least 100 Mbps can be realized in a one-to-n configuration. Further, the first and second PHY circuits constituting the slave device and the functions that are similar to the LAN interface that the terminal device is equipped with as standard, are components used in the existing LAN interface. Since it is configured to be diverted, it is possible to configure inexpensively the slave unit devices that are used in many cases for constructing the system.

したがって、１００ＢＡＳＥ−ＴＸのＬＡＮインタフェースを装備した端末装置が子機装置に接続されるだけで、１００Ｍｂｐｓの通信速度で１対ｎの通信が可能な安価な光無線ＬＡＮシステム及び斯かるシステムを構成するための光無線ＬＡＮシステム用子機装置を提供することができる。   Therefore, an inexpensive optical wireless LAN system capable of one-to-n communication at a communication rate of 100 Mbps and only such a terminal device equipped with a 100BASE-TX LAN interface is configured. Therefore, it is possible to provide a slave device for an optical wireless LAN system.

以上要するに、上述した光無線ＬＡＮシステムでは、各子機装置２が備える第１のＰＨＹ回路２３が、フレーム間にアイドリング信号が挿入されている１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を、端末装置２のＬＡＮインタフェースから入力して当該３値電気信号に対応した２値信号を並列に出力する。この２値信号を入力する遅延手段２４−１が一定時間遅延したフレームに対応する２値信号を並列に出力する。遅延手段２４−１が並列に出力するフレームに対応する２値信号を入力する第２のＰＨＹ回路２５が、当該フレーム間にアイドリング信号を挿入した１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を直列に出力する。第２のＰＨＹ回路２５が直列に出力する３値電気信号により駆動されて当該３値電気信号に対応した赤外光を発光する赤外光ＬＥＤ２１と第２のＰＨＹ回路２５との間に設けられた遮断手段としてのスイッチ２６が、第１のＰＨＹ回路２１が並列に出力するフレームに対応する２値信号の入力の開始から遅延手段２４−１が並列に出力するフレームに対応する２値信号の出力の終了までの期間を除く期間持続する遮断信号生成手段２４−２の生成する遮断信号により遮断される。赤外光ＬＥＤ２１は一定時間遅延されたフレームに先だって一定時間だけアイドリング信号に対応する３値電気信号により駆動されて赤外光を発光することになるが、この遮断期間中、第２のＰＨＹ回路２５が直列に出力する３値電気信号による赤外光ＬＥＤ２１の駆動を停止されるので、端末装置４のＬＡＮインタフェースからフレームに対応する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を入力していない子機装置２の赤外光ＬＥＤ２１からは一切赤外光は発光されていない。   In short, in the above-described optical wireless LAN system, the first PHY circuit 23 included in each slave device 2 transmits the 100BASE-TX ternary electrical signal in which an idling signal is inserted between frames to the terminal device 2. enter the LAN interface and outputs a binary signal corresponding to the ternary electric signal in parallel. The delay means 24-1 that inputs the binary signal outputs the binary signal corresponding to the frame delayed for a predetermined time in parallel. A second PHY circuit 25 that inputs a binary signal corresponding to a frame output in parallel by the delay means 24-1 outputs a 100BASE-TX ternary electric signal in which an idling signal is inserted between the frames in series. . The second PHY circuit 25 is driven by a ternary electric signal output in series and is provided between the infrared LED 21 that emits infrared light corresponding to the ternary electric signal and the second PHY circuit 25. The switch 26 serving as the cutoff means outputs the binary signal corresponding to the frame output in parallel from the delay means 24-1 from the start of input of the binary signal corresponding to the frame output in parallel from the first PHY circuit 21. It is interrupted by the interruption signal generated by the interruption signal generation means 24-2 that lasts for a period excluding the period until the end of output. The infrared LED 21 is driven by a ternary electric signal corresponding to the idling signal for a certain time prior to the frame delayed for a certain time, and emits infrared light. During this cutoff period, the second PHY circuit Since the driving of the infrared LED 21 by the ternary electric signal output by 25 in series is stopped, the slave device that does not input the 100BASE-TX ternary electric signal corresponding to the frame from the LAN interface of the terminal device 4 from 2 of the infrared light LED21 is all infrared light is not emitted.

赤外光ＬＥＤ２１が一定時間だけアイドリング信号に対応する３値電気信号により駆動されて赤外光を発光し、この赤外光を受光して赤外光受光素子が直列に出力する３値電気信号に基づいてアイドリング信号に続くフレームが確実に検出される。したがって、可視光ＬＥＤ１１が発光する照明用可視光を変調する３値電気信号として、常時は上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を選択している選択手段としてのスイッチ１４が、赤外光受光素子が直列に出力する３値電気信号に基づくフレームの検出により、当該フレームに対応する３値電気信号を確実に選択できる。よって、親機装置１が備える赤外光受光素子１２が子機装置２の赤外光ＬＥＤ２２１が発光する赤外光を受光して出力する３値電気信号がフレームに対応するものであるときは、それまで上位ネットワーク３からの１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号により変調された可視光を発光していた可視光ＬＥＤ１１が、赤外光受光素子１２が出力するフレームに対応する３値電気信号により変調された照明用可視光を発光し、ダウンリンクにリピート信号として送出するようになる。このとき複数の端末装置４が短時間内に相前後してフレームの送信した場合には、コリジョンが発生して乱れたリピート信号が送出される。   The infrared light LED 21 is driven by a ternary electric signal corresponding to the idling signal for a predetermined time, emits infrared light, receives this infrared light, and outputs the infrared light receiving element in series. The frame following the idling signal is reliably detected based on. Therefore, the switch 14 serving as a selection unit that always selects the 100BASE-TX ternary electrical signal from the higher-order network as the ternary electrical signal that modulates the visible light for illumination emitted by the visible light LED 11 is the infrared signal. By detecting a frame based on a ternary electric signal output from the light receiving element in series, the ternary electric signal corresponding to the frame can be reliably selected. Therefore, when the infrared light receiving element 12 included in the parent device 1 receives the infrared light emitted from the infrared LED 221 of the child device 2 and outputs the ternary electric signal corresponding to the frame. The visible light LED 11 that has been emitting visible light modulated by the 100BASE-TX ternary electrical signal from the upper network 3 until then is transmitted by the ternary electrical signal corresponding to the frame output from the infrared light receiving element 12. The modulated visible light for illumination is emitted and transmitted as a repeat signal to the downlink. At this time, when a plurality of terminal apparatuses 4 transmit frames in succession within a short time, a repeat signal disturbed due to a collision is transmitted.

各子機装置２が備える可視光受光素子２２は、親機装置１が備える可視光ＬＥＤ１１の発光する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号により変調された照明用可視光を受光して各子機装置が備える第２のＰＨＹ回路に３値電気信号を出力する。各子機装置２が備える第２のＰＨＹ回路２５は、１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号の入力に応じて当該３値電気信号に対応した２値信号を第１のＰＨＹ回路２３に並列に出力する。各子機装置２が備える第１のＰＨＹ回路２３は、フレームに対応する２値信号の入力に応じて当該フレーム間にアイドリング信号を挿入した１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を端末装置４のＬＡＮインタフェースに直列に出力する。端末装置４のＬＡＮインタフェースには、上位ネットワーク３からの１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のフレームに対応するものやリピート信号があるとき、これらに対応する３値電気信号が入力されるが、これらがないとき、端末装置４のＬＡＮインタフェースには、アイドリング信号に対応する３値電気信号が直列に入力され続ける。したがって、端末装置４は、アイドリング信号の入力によりＣＳＭＡ／ＣＤ伝送手順に準拠してフレームの送信が可能な状態にあることを知ることができる。   The visible light receiving element 22 provided in each slave device 2 receives visible light for illumination modulated by a 100BASE-TX ternary electric signal emitted from the visible light LED 11 provided in the master device 1, and receives each visible light for illumination. A ternary electric signal is output to the second PHY circuit included in. The second PHY circuit 25 provided in each slave device 2 outputs a binary signal corresponding to the ternary electrical signal in parallel to the first PHY circuit 23 in response to the input of the 100BASE-TX ternary electrical signal. To do. The first PHY circuit 23 included in each slave device 2 transmits a 100BASE-TX ternary electric signal in which an idling signal is inserted between the frames according to the input of the binary signal corresponding to the frame to the LAN of the terminal device 4. Outputs serially to the interface. The LAN interface of the terminal device 4 receives a ternary electric signal corresponding to a frame or a repeat signal corresponding to a 100BASE-TX ternary electric signal from the upper network 3. When there is no signal, the ternary electric signal corresponding to the idling signal is continuously input to the LAN interface of the terminal device 4 in series. Therefore, the terminal device 4 can know that the frame can be transmitted in accordance with the CSMA / CD transmission procedure by inputting the idling signal.

端末装置４のＬＡＮインタフェースは、各子機装置２が備える第１のＰＨＹ回路２３がフレームに対応する２値信号の入力に応じて出力する当該フレーム間にアイドリング信号を挿入した１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を入力することによって、ＬＡＮインタフェースが備えるＣＳＭＡ／ＣＤ伝送手順に準拠して、この３値電気信号に対応する２値信号が自身の送信したフレームに対応するものであるかどうかを判定し、自身の送信したフレームが他の端末装置の送信したフレームとの間にコリジョンが発生しているかどうかを検出し、コリジョン発生を検出したときには、上位レイヤの働きにより速やかにデータ送信の停止や再送などの処理を行うことができる。   The LAN interface of the terminal device 4 is 100BASE-TX 3 in which an idling signal is inserted between the frames output by the first PHY circuit 23 included in each slave device 2 in response to the input of a binary signal corresponding to the frame. By inputting a value electric signal, it is determined whether or not the binary signal corresponding to this ternary electric signal corresponds to the frame transmitted by itself in accordance with the CSMA / CD transmission procedure provided in the LAN interface. When a collision is detected between a frame transmitted by itself and a frame transmitted by another terminal device, and the occurrence of a collision is detected, the transmission of data is immediately stopped by the action of the upper layer. Processing such as retransmission can be performed.

そして、上述した光無線ＬＡＮシステムによれば、システムの設置コストの削減につながる可能性があるように、アップリンクとともに光媒体からなるダウンリンクが照明用可視光ＬＥＤ１１の発光する可視光により構成されているが、照明用可視光ＬＥＤ１１が３値電気信号により変調されて可視光を発光するように使用され、遮断周波数の低い可視光ＬＥＤでも高速通信が可能になっている。しかも、子機装置２の第１のＰＨＹ回路２３から端末装置４のＬＡＮインタフェースに、上位ネットワーク３からの１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のフレームに対応するものやリピート信号間にアイドリング信号を挿入した１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号が入力されるようになっているので、ＬＡＮインタフェースが備えるＣＳＭＡ／ＣＤ伝送手順の準拠を果たすことができ、端末装置４としてのパソコンにソフトウエアの面倒なインストールするなど何ら手を加えることなく、パソコンが子機装置に接続されるだけで使用でき、１対ｎ構成で少なくとも１００Ｍｂｐｓでの通信を実現することができる。さらに、子機装置２を構成する第１及び第２のＰＨＹ回路２３及び２５並びには、端末装置４が標準的の装備しているＬＡＮインタフェースと同様の機能を有し、既存のＬＡＮインタフェースで使用されている部品を流用して構成されてるので、システムを構築するために数多く使用される子機装置２が安価に構成できるようになっている。   And according to the optical wireless LAN system mentioned above, the downlink which consists of an optical medium with the uplink is comprised by the visible light which the visible light LED11 for illumination emits so that it may lead to the reduction of the installation cost of a system. However, the visible light LED 11 for illumination is used to emit visible light by being modulated by a ternary electric signal, and high-speed communication is possible even with a visible light LED having a low cutoff frequency. Moreover, an idling signal is inserted between the one corresponding to the frame of the 100BASE-TX ternary electrical signal from the upper network 3 and the repeat signal from the first PHY circuit 23 of the slave unit 2 to the LAN interface of the terminal device 4. The 100BASE-TX ternary electrical signal can be input, so that the CSMA / CD transmission procedure provided by the LAN interface can be satisfied, and the software installation on the personal computer as the terminal device 4 is troublesome. It can be used simply by connecting the personal computer to the slave unit without any additional work, and communication at a rate of at least 100 Mbps can be realized with a one-to-n configuration. Furthermore, the first and second PHY circuits 23 and 25 constituting the slave unit 2 have the same function as the LAN interface that the terminal device 4 is equipped with as standard, and are used in the existing LAN interface. Therefore, the slave unit 2 that is often used for constructing the system can be configured at low cost.

上述したように、本発明では、白色などの可視光ＬＥＤにて１００Ｍｂｐｓを実現する方法として多値多重方式による通信を行い、多値方式としては１００ＢＡＳＥ−ＴＸ規格で採用されているＭＬＴ−３を採用している。ＭＬＴ−３とは、高中低の３段階の電圧レベルを持ち、データビットが０の時は変化せず、１の時は隣の電圧レベルに変化する符号化方式である。このＭＬＴ−３を利用することにより周波数応答性の低い白色ＬＥＤでも必要な伝送速度を確保できる。また、ＭＬＴ−３と同時にデータの０や１が連続しないように均等に割り振る４Ｂ／５Ｂ符号を利用することにより送信波形が安定し受信時のフィルタの設計がしやすくなる。なお、この４Ｂ／５ＢとＭＬＴ−３の組み合わせは１００ＢＡＳＥ−ＴＸ規格にて採用されているものと同じであり、１００ＢＡＳＥ−ＴＸ規格との親和性が高く、既存のＰＨＹ回路チップなどを流用できるなどのコストメリットも期待できる。波長分割による多重通信を行うことでさらに高速な通信が可能となる。   As described above, in the present invention, communication using a multi-value multiplex method is performed as a method for realizing 100 Mbps with visible light LEDs such as white, and MLT-3 adopted in the 100BASE-TX standard is used as the multi-value method. Adopted. MLT-3 is an encoding method that has three levels of high, medium, and low voltages, and does not change when the data bit is 0, but changes to the adjacent voltage level when the data bit is 1. By using this MLT-3, a necessary transmission speed can be ensured even with a white LED with low frequency response. In addition, by using a 4B / 5B code that is evenly allocated so that data 0 and 1 do not continue at the same time as MLT-3, the transmission waveform is stabilized, and the filter design during reception is facilitated. The combination of 4B / 5B and MLT-3 is the same as that adopted in the 100BASE-TX standard, has high affinity with the 100BASE-TX standard, and can use an existing PHY circuit chip, etc. The cost merit can be expected. By performing multiplex communication by wavelength division, higher speed communication is possible.

そして、本発明では、光通信での１対ｎ構成を実現するために可視光と赤外光の組み合わせによるキャリア分離の空間全二重通信を利用したＣＳＭＡ／ＣＤを行っている。アクセスポイント及び照明の機能を果たす親機は、天井などに取り付けられ、上位ネットワークに接続される。一方、子機は親機からの拡散ダウンリンク光がサービスするエリア内に複数台配置し、パソコンなどのＬＡＮインタフェースに接続される。親機からのダウンリンクは照明光も兼ねるため可視光での拡散系とし、子機からのアップリンクにビーム系の赤外光を使い、親機側の受信部に可視光フィルタを用いることで、親機の送信光の回り込みや反射光の受信を防ぎ、共有空間の中で全二重伝送路の確保を実現している。この際、子機の受信系にも指向性を持たせることによって反射光の影響を受けない安定した通信経路を確保している。また、本システムは、アクセス制御としてＣＳＭＡ／ＣＤ制御を行う。しかし、光には指向性があるため子機は他の子機からの信号を受信できず、信号の衝突（コリジョン）を検出することができない。そこで空間全二重通信が確立できることを利用し、子機からの信号を受信した親機が拡散系のダウンリンクで信号をリピートすることで他の子機の通信状態および信号の衝突を検知できるようにしている。   And in this invention, in order to implement | achieve 1 to n structure in optical communication, CSMA / CD using the carrier full-space duplex communication by the combination of visible light and infrared light is performed. The access point and the master unit that performs the illumination function are attached to the ceiling or the like and connected to the upper network. On the other hand, a plurality of slave units are arranged in an area served by the spread downlink light from the master unit, and are connected to a LAN interface such as a personal computer. Since the downlink from the master unit also serves as illumination light, a visible light diffusing system is used, infrared light from the beam system is used for the uplink from the slave unit, and a visible light filter is used at the receiver on the master unit side. This prevents the transmission of the transmitted light and the reception of reflected light from the master unit, and secures a full-duplex transmission line in the shared space. At this time, by providing directivity to the reception system of the slave unit, a stable communication path that is not affected by reflected light is secured. Further, this system performs CSMA / CD control as access control. However, since the light has directivity, the slave unit cannot receive signals from other slave units, and cannot detect signal collisions. Therefore, using the fact that spatial full-duplex communication can be established, the master unit that has received the signal from the slave unit can detect the communication status of other slave units and signal collision by repeating the signal on the downlink of the diffusion system. I am doing so.

上述した実施形態では、２つの子機のみを示しているが、２つ以上の子機を設けることができる。また、子機には１つのパソコンしか接続されていないが、スイッチハブを介して複数のパソコンを接続することも可能である。   In the embodiment described above, only two child devices are shown, but two or more child devices can be provided. Further, although only one personal computer is connected to the slave unit, a plurality of personal computers can be connected via a switch hub.

また、上述した実施形態では、上位ネットワークの詳細について言及していないが、照明用の可視光ＬＥＤへの電力供給線を通信ラインとして流用したネットワークであってもよい。   In the above-described embodiment, details of the host network are not mentioned, but a network in which a power supply line to the visible LED for illumination is used as a communication line may be used.

さらに、上述した実施形態では、一定時間分挿入されたアイドリング信号による赤外光ＬＥＤ２１の駆動は、遅延手段２４−１の出力にフレームがないときにアイドリング信号を挿入し、この挿入したアイドリング信号による赤外光ＬＥＤ２１の駆動を、遅延手段２４−１へのフレームの入力開始から遅延手段により遅延されたフレームに対応する３値電気信号による赤外光ＬＥＤ２１の駆動終了までの期間を除く期間持続する遮断信号により遮断することよって、余分に挿入したアイドリング信号による駆動が行われないようにして行われているが、挿入タイミングを制御することで、遅延手段によって遅延されたフレームの直前に一定時間分挿入したアイドリング信号によって駆動を行うようにしてもよい。フレームの直前への一定時間分のみのアイドリング信号の挿入は、遅延手段２４−１の出力にフレームがある期間を除き、少なくとも遅延手段２４−１へのフレームの入力開始時から遅延手段２４−１の出力からフレームの出力が開始されるまでの期間、アイドリング信号を挿入することによって行われてもよい。   Further, in the above-described embodiment, the driving of the infrared light LED 21 by the idling signal inserted for a certain period of time inserts an idling signal when there is no frame at the output of the delay means 24-1, and the idling signal is inserted. The drive of the infrared light LED 21 is continued for a period excluding the period from the start of frame input to the delay means 24-1 to the end of drive of the infrared light LED 21 by a ternary electric signal corresponding to the frame delayed by the delay means. Although it is performed so that it is not driven by the idling signal inserted by cutting off by the blocking signal, the insertion timing is controlled so that a certain amount of time is immediately before the frame delayed by the delay means. You may make it drive by the inserted idling signal. Insertion of an idling signal for a certain period of time immediately before the frame is performed at least from the start of frame input to the delay means 24-1, except for a period in which there is a frame at the output of the delay means 24-1. May be performed by inserting an idling signal during a period from the output of the frame to the start of the frame output.

具体的には、ＦＰＧＡ２４の動作フローを示す図５において、ＦＰＧＡ２４が、その動作の開始時点で、遮断信号の生成を開始せず、しかも、第１のＰＨＹ回路２３からフレーム（データ）に対応する２値信号が並列に入力されているとき（ステップ１がＹｅｓのとき）、ステップ２でバッファ（メモリ）への格納を開始したときに、遮断信号の生成を中止する代わりに、挿入信号の生成を行い、ステップ４でバッファ内のデータの第２のＰＨＹ回路２５への出力を開始した時点で挿入信号の生成を中止するようにするとともに、ステップ９の機能を削除する。このことによって、ＦＰＧＡ２４は、遅延手段２４−１へのフレームの入力開始時から遅延手段２４−１の出力からフレームの出力が開始されるまでの期間持続する挿入信号を生成する挿入信号生成手段として機能するようになり、生成した挿入信号は図３に点線で示すように第２のＰＨＹ回路２５に印加される。   Specifically, in FIG. 5 showing the operation flow of the FPGA 24, the FPGA 24 does not start generating the cutoff signal at the start of the operation, and corresponds to the frame (data) from the first PHY circuit 23. When binary signals are input in parallel (when step 1 is Yes), when storing in the buffer (memory) is started in step 2, instead of interrupting signal generation, generating an insertion signal When the output of the data in the buffer to the second PHY circuit 25 is started in step 4, the generation of the insertion signal is stopped and the function of step 9 is deleted. As a result, the FPGA 24 serves as an insertion signal generation unit that generates an insertion signal that lasts for a period from the start of frame input to the delay unit 24-1 to the start of frame output from the output of the delay unit 24-1. The generated insertion signal is applied to the second PHY circuit 25 as shown by a dotted line in FIG.

第２のＰＨＹ回路２５に印加された挿入信号は、第２のＰＨＹ回路２５へのフレームに対応する２値信号の入力の有無に応じて、アイドリング信号に対応する２値信号の挿入をゲート制御する信号に代わって使用されることにより、遅延手段２４−１の出力にフレームがある期間を除き、少なくとも遅延手段２４−１へのフレームの入力開始時から遅延手段２４−１の出力からフレームの出力が開始されるまでの期間アイドリング信号が挿入される。   The insertion signal applied to the second PHY circuit 25 is gate-controlled to insert the binary signal corresponding to the idling signal according to whether or not the binary signal corresponding to the frame is input to the second PHY circuit 25. Is used instead of a signal to be transmitted, except for a period in which there is a frame at the output of the delay unit 24-1, at least from the start of frame input to the delay unit 24-1, An idling signal is inserted for a period until output is started.

１、精密機器への影響などを考慮する医療分野
２、電磁波などの影響で電波による通信が難しい工業分野
３、高度なセキュリティーを考慮する情報分野 1. Medical field that considers the impact on precision equipment 2. Industrial field that is difficult to communicate by radio waves due to the influence of electromagnetic waves, etc. 3. Information field that considers high security

１ 親機（親機装置）
１１ 可視光ＬＥＤ
１２ 赤外光受光素子
１４ スイッチ（選択手段）
２ａ、２ｂ 子機（子機装置）
２１ 赤外光ＬＥＤ
２２ 可視光受光素子
２４ ＦＰＧＡ（駆動手段）
２４−１ 遅延手段
２５ 第２のＰＨＹ回路（駆動手段）
２６ スイッチ（駆動手段）
３ 上位ネットワーク
４ 端末装置
５ 有線 1 Base unit (base unit)
11 Visible LED
12 Infrared light receiving element 14 Switch (selection means)
2a, 2b Slave unit (slave unit)
21 Infrared LED
22 Visible light receiving element 24 FPGA (driving means)
24-1 Delay Unit 25 Second PHY Circuit (Drive Unit)
26 switch (drive means)
3 Host network 4 Terminal device 5 Wired

Claims (5)

照明光をダウンリンク、赤外光をアップリンクの媒体としてそれぞれ利用し、前記ダウンリンクの照明光を発光する可視光ＬＥＤと前記アップリンクの赤外光を受光する赤外光受光素子とを有し、上位ネットワークに接続されてアクセスポイントとして機能する親機装置と、各々が前記アップリンクの赤外光を発光する赤外光ＬＥＤと前記ダウンリンクの照明光を受光する可視光受光素子とを有し、１００ＢＡＳＥ−ＴＸのＬＡＮインタフェースを装備した端末装置がそれぞれ接続された複数の子機装置との間で光無線による相互通信を行う光無線ＬＡＮシステムであって、
前記各子機装置は、
前記端末装置のＬＡＮインタフェースを介して入力するフレームを一定時間遅延する遅延手段と、
前記遅延手段により遅延された前記フレームの信号と当該フレームの直前に前記一定時間分のみ挿入されたアイドリング信号とにより前記赤外光ＬＥＤを駆動する駆動手段と備え、
前記親機装置の前記可視光ＬＥＤが発光する可視光の前記可視光受光素子による受光によって生成される３値電気信号を前記端末装置のＬＡＮインタフェースに対して出力し、
前記親機装置は、
前記可視光ＬＥＤが発光する照明用可視光を変調する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のうちのフレーム部分を形成するフレームとして、常時は前記上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸのフレームを、前記赤外光受光素子の出力によりフレームを検出しているときは当該フレームをそれぞれ選択する選択手段を備える
ことを特徴とする光無線ＬＡＮシステム。 Using a visible light LED that emits the downlink illumination light and an infrared light receiving element that receives the uplink infrared light, using the illumination light as the downlink and infrared light as the uplink medium, respectively. A base unit that is connected to a higher level network and functions as an access point; an infrared LED that emits the uplink infrared light; and a visible light receiving element that receives the downlink illumination light. And an optical wireless LAN system that performs optical wireless mutual communication with a plurality of slave devices to which terminal devices equipped with 100BASE-TX LAN interfaces are connected,
Each slave unit is
Delay means for delaying a frame input via the LAN interface of the terminal device for a predetermined time;
Drive means for driving the infrared light LED by the signal of the frame delayed by the delay means and an idling signal inserted for the predetermined time immediately before the frame;
Outputting a ternary electric signal generated by light reception by the visible light receiving element of visible light emitted from the visible light LED of the base device to the LAN interface of the terminal device;
The base unit is
As a frame that forms a frame portion of a 100BASE-TX ternary electrical signal that modulates the visible light for illumination emitted by the visible light LED, a 100BASE-TX frame from the upper network is always used as the frame. An optical wireless LAN system comprising selection means for selecting each frame when a frame is detected by the output of the light receiving element. 前記遅延手段が遅延する一定時間は、前記赤外光受光素子が赤外光を受光して出力する電気信号に基づき前記フレームを検出し、該検出に応じて前記選択手段が前記照明用可視光を変調する前記３値電気信号として当該フレームに対応する３値電気信号を選択するのに必要な時間である
ことを特徴とする請求項１記載の光無線ＬＡＮシステム。 The fixed time for which the delay means delays detects the frame based on an electrical signal output by the infrared light receiving element receiving infrared light, and the selection means detects the illumination visible light according to the detection. The optical wireless LAN system according to claim 1, wherein the time is required to select a ternary electric signal corresponding to the frame as the ternary electric signal for modulating the frequency. 前記一定時間分挿入されたアイドリング信号による前記赤外光ＬＥＤの駆動は、前記遅延手段の出力にフレームがないときに当該出力に挿入したアイドリング信号による前記赤外光ＬＥＤの駆動を、前記遅延手段へのフレームの入力開始から前記遅延手段が出力する前記フレームに対応する電気信号による前記赤外光ＬＥＤの駆動終了までの期間を除く期間持続する遮断信号により遮断することよって行われる
ことを特徴とする請求項１又は２記載の光無線ＬＡＮシステム。 The driving of the infrared light LED by the idling signal inserted for a certain period of time is the driving of the infrared light LED by the idling signal inserted in the output when there is no frame in the output of the delaying means. It is performed by blocking by a blocking signal that lasts for a period excluding a period from the start of frame input to the end of driving of the infrared LED by the electrical signal corresponding to the frame output by the delay means. The optical wireless LAN system according to claim 1 or 2. 前記フレームの直前への前記一定時間分のみのアイドリング信号の挿入は、前記遅延手段の出力にフレームがある期間を除き、少なくとも前記遅延手段へのフレームの入力開始時から前記遅延手段の出力からフレームの出力が開始されるまでの期間、アイドリング信号を挿入することによって行われる
ことを特徴とする請求項１又は２記載の光無線ＬＡＮシステム。 Insertion of the idling signal for the predetermined time just before the frame is performed at least from the start of frame input to the delay means from the output of the delay means except for a period when there is a frame in the output of the delay means. The optical wireless LAN system according to claim 1 or 2, wherein an idling signal is inserted during a period until output of is started. 照明光をダウンリンク、赤外光をアップリンクの媒体としてそれぞれ利用し、各々が前記アップリンクの赤外光を発光する赤外光ＬＥＤと前記ダウンリンクの照明光を受光する可視光受光素子とを有するとともに、各々に１００ＢＡＳＥ−ＴＸのＬＡＮインタフェースを装備した端末装置が接続された複数が、前記ダウンリンクの照明光を発光する可視光ＬＥＤと前記アップリンクの赤外光を受光する赤外光受光素子とを有し、上位ネットワークに接続されたアクセスポイントとして機能する親機装置との間で光無線による相互通信を行って光無線ＬＡＮシステムを構成する光無線ＬＡＮシステム用子機装置であって、
前記端末装置のＬＡＮインタフェースを介して入力するフレームを一定時間遅延する遅延手段と、
前記遅延手段により遅延された前記フレームの信号と当該フレームの直前に前記一定時間分のみ挿入されたアイドリング信号とにより前記赤外光ＬＥＤを駆動する駆動手段と備え、
常時は前記上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸのフレームで、前記赤外光受光素子の出力によりフレームを検出しているときは当該フレームでフレーム部分が形成されている１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号により変調された、前記親機装置の前記可視光ＬＥＤが発光する可視光を前記可視光受光素子が受光し、該受光した可視光に基づいて生成した３値電気信号を前記端末装置のＬＡＮインタフェースに対して出力する
ことを特徴とする光無線ＬＡＮシステム用子機装置。 Infrared light LED that emits illumination light as a downlink and infrared light as an uplink medium, each of which emits the infrared light of the uplink, and a visible light receiving element that receives the illumination light of the downlink, And a plurality of terminal devices each equipped with a 100BASE-TX LAN interface are connected to a visible light LED that emits the downlink illumination light and an infrared light that receives the uplink infrared light. A slave device for an optical wireless LAN system that forms an optical wireless LAN system by performing optical wireless mutual communication with a parent device that has a light receiving element and functions as an access point connected to an upper network. And
Delay means for delaying a frame input via the LAN interface of the terminal device for a predetermined time;
Drive means for driving the infrared light LED by the signal of the frame delayed by the delay means and an idling signal inserted only for the predetermined time immediately before the frame;
It is a 100BASE-TX frame from the upper network at all times. When a frame is detected by the output of the infrared light receiving element, a 100BASE-TX ternary electric signal in which the frame portion is formed by the frame is used. The visible light receiving element receives the modulated visible light emitted from the visible LED of the base device, and generates a ternary electric signal generated based on the received visible light to the LAN interface of the terminal device. A slave device for an optical wireless LAN system, characterized in that the output is output to the optical wireless LAN system.
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