JP2012085359A - 電力消費を低下させ、製造コストを低下させ、送信効率を増大させるために、二つの給電ピンと一つのステータスピンとを用いた光受信器を有する送信ネットワーク - Google Patents

Abstract

【課題】マルチメディア装置等のデジタルシステムのネットワークを相互接続する通信ネットワークを提供する。
【解決手段】通信ネットワークの各ノードには、受信器と送信器が含まれる。各ノードの受信器と送信器は、光受信器と光送信器とすることができる。光受信器は、好ましくはそれぞれ異なる給電量を供給する２個の給電ピンにより給電される。受信器内のアクティビティ検出器には第１の給電量が給電され、光受信器の信号路には第１の給電量を上回る第２の給電量が供給される。第１の給電量は常時供給され、第２の給電量はアクティビティが検出された場合にだけ供給される。第１の給電量を供給する電圧レギュレータを、ネットワークインタフェースと同一の集積回路上に実装し、ネットワークの製造コストを低下させることが好ましい。信号路とは別にアクティビティ検出器に給電することで、電力消費の低下と光受信器と光送信器の寿命増大のための電力増減（通常）動作状態を想定している。
【選択図】図４

Description

本発明は通信ネットワークに関し、より詳しくはネットワークインタフェースの第１の部分から生成された低出力電源（例えば、低供給電流）から給電され、受信器への入力信号を検出して、光受信器のデータ処理信号路及びネットワークインタフェースの残りの第２の部分に給電する高出力電源（例えば、高供給電流）を作動可能とするのに用いられるステータス信号を転送する、アクティビティ検出器を備える光受信器に関する。

以下の説明と諸例は、本セクションへ含めているということを理由に先行技術又は従来技術であると認めるものではない。

通信ネットワークは、通信路又は通信リンクにより相互接続された少なくとも２個のノードを含むものとして通常知られている。各ノードには、一般に送受信器と呼ばれる送信器と受信器の両方が含まれる。送受信器は、通信リンク上を送信される信号と、例えばデジタル領域内の信号に対し作用させることのできる電子サブシステムとの間のインタフェースとなっている。通信リンクが光ファイバである場合、受信器回路は光エネルギを電子信号に変換する。反対に、送信器は電気信号を光信号に変換し、次いで、その光信号は通信リンク上をネットワークの別のノード内の受信器へ転送される。

光送信器は、通常発光ダイオードすなわちＬＥＤを含む。光受信器は、光検出器を含んでいる。当業者に通常知られている多くの種類の光検出器が存在している。例えば、一般的な光検出器はフォトダイオード又はＰＩＮフォトダイオードである。受信器は、如何なる形であれ相当量の電流を消費し、従って、光検出器に光が入射したときに受信器のトランスインピーダンス増幅器内に相当量の電流を送り込むことのできる電源から、給電されなければならない。同様に、送信器も、光リンク上に光を駆動するときは常に相当量の電流を消費する。大電流は、通信ネットワーク内での電力消費を増大させるだけでなく、放熱もまた増大させる。ＬＥＤ近傍に結合された半透明プラスチック製の光リンクは、過大な電力が消費され及び／又は過大な放熱がなされると、暗くなったり部分的に不透明となる。

望ましくない電力消費や放熱に加えて、送信器と受信器は、ネットワーク上でデータを送信しているときにだけ、光を送受信することは周知である。しかしながら、ネットワークが非アクティブとされることは何度もある。ネットワークが電池から給電される、携帯機器では、電池寿命を延ばすように、通信が非アクティブとされたときには必ずネットワークへの出力を低下させることが望ましい。電池寿命が延びるだけではなく、ＬＥＤと光検出器の寿命もまた延びる。通信アクティビティに応じて選択的に出力を増大又は減少させ、また送信と受信に最適な電力に合わせ定期的に較正できるネットワークは、望ましいだけでなく、最新の集積回路の低電力動作モードにおいて重要でもある。従前のネットワークは、これまで費用対効果におけるこれらの利点を簡単に達成できない。

上記に概説した課題は、通信ネットワーク内でアクティビティが検出されたときに選択的に給電することのできる通信ネットワークにより大半が解決される。検出されないと、ネットワークは低電力状態のままとされる。さらに、製造時の送受信器は、製造後に、また通信ネットワークの現場に結合された後、簡単に較正することができ、それらの出力を定期的に調整することができる。必要に応じて、ネットワークリンクは、送信器を診断モードとすることで試験することができる。受信器は入力信号を受信すると、入力信号を所定の信号強度に対し比較する。入力信号が所定量を上回るか下回る場合、それに応じて送信器はより高いか又はより低い出力へ駆動される。通信ネットワークを選択的に出力増大させる一つのメカニズムは、受信器回路上の２個の給電ピンを用いるものである。一方の給電ピンは、受信器回路の第１の部分に第１の給電量を供給する。他方の給電ピンは、第１の量を上回る第２の給電量を、受信器回路の第２の部分に供給するのが好ましい。第１と第２の給電量は、電流とすることができる。さらに、第１の給電量は好ましくはアクティビティ検出器回路に印加されるのに対し、第２の給電量は、データ入力ポートとデータプロセッサとを含む受信器の残る回路に印加される。

第１の給電量は、第２の給電量よりも好ましくは１０倍、より好ましくは１００倍小さく、場合によって１０００倍を上回って小さくすることもできる。アクティビティ検出器は、好ましくは１〜１０μＡを供給する第１の給電ピンから給電される。アクティビティ検出器が通信リンク内に光が存在すると判定したときにだけ、受信器回路はステータスピン上にステータス信号を送信する。受信器回路上のステータスピンは、ネットワークインタフェース回路上のステータスピンに連結されている。ネットワークインタフェース上で一旦ステータス信号を受信すると、ネットワークインタフェースは、電源レギュレータが第２の電力給電量を生成できるようにし、この電力給電量はネットワークインタフェース回路の一部だけでなく受信器の第２の給電ピンにも送信される。

本通信ネットワークは、通信路すなわち通信リンクにより相互接続された一組のノードを含んでいる。リンクは、光ケーブル等の光リンクとすることができる。各ノードは、受信器と送信器を含むだけでなく、それらの受信器と送信器に結合されたネットワークインタフェース回路を含む。受信器は、好ましくはネットワークインタフェース回路とは別の集積回路であり、好ましくは幾つかのピンを含み、そのうちの３個が第１の給電ピンと第２の給電ピンとステータスピンである。第１の給電ピンは電池から第１の給電量を受け取り、第２の給電ピンは、電池に結合された電圧発生器から第２の給電量を受け取る。ステータスピンは、双方向性であり、受信器と同じノード内に含まれるネットワークインタフェースへ又はネットワークインタフェースから複数ビットのパケットデータを送受信することができる。

送信器回路は、好ましくはＬＥＤを１個しか含まない。ＬＥＤは、好ましくはＬＥＤとは別の集積回路上に含まれる駆動回路から入力を受信する。好ましくは、駆動回路は同様にネットワークインタフェース回路を含むモノリシック基板として実装される。ＬＥＤや受信器とは別のネットワークインタフェース集積回路には、受信器から送信される入力信号を、内部に記憶された所定値と比較することのできるメモリを含む。あるいは、受信器集積回路は入力信号を所定値と比較し、続いて比較結果をネットワークインタフェース集積回路へ転送する。その比較に応じ、インタフェース回路はそのプログラム可能な駆動回路を介してインタフェース回路から上流側の送信器へ増大信号又は減少信号を転送することができる。

ネットワークインタフェース内の電圧発生器は、受信器回路の第１の給電ピンに送信される第１の給電量の生成に用いられる。第１の給電量を生成するのに、特別な高電圧集積回路は不要である。第１の給電量を生成するのに用いるネットワークインタフェース部分は、受信器回路内のアクティビティ検出器とアクティビティ検出器からのステータス信号を受け取るネットワークインタフェース内の論理回路にのみ作用する。それ故、アクティビティ検出器は常時オンに保たれ、第１の給電ピンを介して給電状態に保たれるのに対し、受信器の他の部分とネットワークインタフェースの他の部分は、アクティビティが検出されたとき及びその後にのみ電力を受け取る。こうして、光受信器の二つの給電ピンと一つのステータスピンはネットワーク全体での低電力消費に役立つ。より低い製造コストは、別の高電圧集積回路にではなくネットワークインタフェース集積回路内に電圧レギュレータを実装することで達成される。送信効率は、ネットワークインタフェース内のプログラム可能な駆動回路を用い、受信信号と所定の（最適）信号強度との比較に応じてプログラム可能駆動回路が最適出力を生成できるようにすることで増大される。

１個のノードを詳しく示し、単一の電源から給電される通信ネットワーク内の相互接続ノードのブロック線図である。 通信ネットワークの光信号路により連結した光送信器と光受信器の一部だけの概略回路図である。 受信器が受光しているかどうかに応じて異なる供給電流、すなわち低出力電力（低供給電流）と高出力電力（高供給電流）を生成する電力レギュレータに給電する単一の給電ピンから給電される光受信器のブロック線図である。 一方が低出力電力（すなわち、低供給電流）で他方が高出力電力（すなわち、高供給電流）である２個の給電ピンにより給電されるより好適な光受信器で、低出力電力がアクティビティ検出器への印加時にネットワークインタフェースの第１の部分から生成され、高出力電力が入力信号が検出器により検出されたときに電力発生器から生成され、その後に光受信器の他の部分とネットワークインタフェースに供給される光受信器のブロック線図である。 図４の光受信器のアクティビティ検出器部分とデータプロセッサ部分の詳細なブロック線図である。 通信ネットワークの光信号路を試験する診断モードに置かれた可変駆動回路を有する光送信器のブロック線図である。 ネットワークインタフェース内に配置され、ネットワーク内の下流側受信器からの出力電力に応じて上流側送信器の送信器出力を可変する可変駆動回路で、送信器出力はネットワーク内の送信器を光受信感度に合わせ較正する通常の使用に応じて可変するか又は動作診断モードに置くかに応じて可変でき、定期的な較正に加え、送信器からの最大出力電力を設定することで製造後に送信器を較正するのに較正ツールを用いることのできる可変駆動回路を有するより好適な光送信器のブロック線図である。 ネットワークインタフェースから光受信器へのデータの書込み転送期間中にステータスピン上で送信されるステータス信号のビットシーケンスである。 光受信器からネットワークインタフェースへのデータの読取り転送期間中にステータスピン上で送信されるステータス信号のビットシーケンスである。

本発明の他の目的や利点は、下記の詳細な説明を読み、添付図面を参照したときに明らかとなろう。

本発明は各種改変形態や代替形態の余地があるが、本願明細書の具体的実施形態は例示により図面中に示してあり、ここに詳細に説明することにする。ただし、図面とその詳細な説明は開示された特定の形態に本発明を限定する意図はないものであり、逆に添付特許請求の範囲に規定した本発明の趣旨並びに範囲に含まれる全ての改変例と均等例と代替例とを包含することを意図するものであることを、理解されたい。

ここで図面を参照するに、図１は通信リンク１４により互いに連結された複数のノード１２を備える通信ネットワーク１０を示す。通信リンク１４は、好ましくは光を伝送させることのできる光ケーブルである。ノード１２は互いに分離されているが、通信リンク１４を介して互いに通信することができる。各ノード１２内には、光ファイバ受信器（ＦＯＲ;fiber optic receiver）１６と光ファイバ送信器（ＦＯＸ;fiber optic transmitter）１８とが設けられている。例示ノード１２ａの各種構成要素を、より詳細に図示する。簡潔さに配慮し、他のノード１２ｂ，１２ｃは送信器と受信器だけを示しているが、全てのノードがノード１２ａに示したのとほぼ同じ構成要素を有するものと理解されたい。

送受信器部分１６ａ，１８ａを連結しているのが、ネットワークインタフェース２０ａである。ネットワークインタフェースは、入力データを処理し、最大Ｎ個までの複数の装置に対して各種マルチメディア装置２２ａ〜２２Ｎとのインタフェースに必要とされる全ての機能を果たすよう機能する。インタフェース回路２０ａの一つの機能が、入力データの異なる種類を適切なマルチメディア装置へ分けることにある。例えば、ネットワーク１０は、通信リンク１４上でストリーミングデータとパケット化データの両方を送信することができる。受信器回路１６ａが入力データを受信すると、ネットワークインタフェース２０ａは、そのデータ用に適したチャネルを特定し、あらゆる必要なデコード又は解読を実行し、そのデータを適切なマルチメディア装置に配置する。同様に、マルチメディア装置はデータを生成すると、このデータはインタフェース２０ａに取り込まれ、送信器１８ａ上の適切なタイムスロット又はリンクチャネル１４内に配置される。異種データを受け入れるのに必要なタイムスロットとチャネルを見出すことは、ネットワーインタフェース２０ａの一つの機能に過ぎない。他の機能もまた利用可能であり、本開示の恩典を有する当業者には理解されよう。

ノード１２ａの各種機能を遂行するために、単一の電源２６が用いられている。電源２６は受信器と送信器に対してだけでなく、各マルチメディア装置とネットワークインタフェースに対しても電力を供給することができる。光が存在するとき及び光が存在しないときの双方において、電力は供給される。しかしながら、ネットワーク１０がアクティブであるときも非アクティブであるときも電力を印加することは、過度の電力を消費し、ＬＥＤの寿命を縮め、携帯型電池作動型装置の動作全体において一般的に非効率的である。

図２は、受信器（すなわち、受信器１６ｃ）に光学的に結合された送信器１８ａの一例を示す。一つの光リンクを示したが、たとえば送信器１８ｂと受信器１６ａとの間の光リンク等の他の光リンクも同様に説明される。図２の例では、送信器１８ａは、電気信号を通信路１４上で転送する光学的エネルギすなわち光エネルギへ変換するＬＥＤ３０を含んでいる。負荷容量及び関連する電気駆動回路３４は、相当量の駆動電流を必要とする。同様に、光検出器３６と増幅器回路３８は、より高いビットレートで早められ、相当量の電流消費を必要とする。しかしながら、一般に光検出器３６は抵抗３２を介して電源へ結合され、コンデンサ３１を介してグラウンドへ結合される。光検出器３６は、光が存在するときは必ず増幅器３８へ相当量の電流を送り込む。しかし、光が存在しないときは、好ましくはより少ない給電量の給電が必要である。

図３は、受信器回路への給電に用いる最適よりは劣る電力レギュレータ回路４０を示している。受信器回路１６ａ（図１）又は受信器１６ｃ（図２）が単一の給電ピンを用いる場合、そのときは電力レギュレータ回路４０を用いることができる。電池４２は、例えば７〜１２ボルトを供給する。電池からの電力は、トランジスタ４６のゲートに結合されている増幅器４４に印加される。抵抗分圧器４８から成る帰還回路が、バンドギャップ基準回路５０が生成するバンドギャップ基準電圧と比較される帰還電圧を供給する。バンドギャップ基準回路は、例えば抵抗分圧器回路とすることができる。恐らくは受光した受信器１６ａが原因で帰還電圧が降圧した場合、そのときは増幅器４４の反転入力がグラウンドへ向け下方へ引っ張られる。このことで増幅器４４の出力が増大し、トランジスタ４６のソース・ドレイン間電流路の抵抗全体が減少し、かくしてＶ_DDノードを上方に引っ張り、加えて帰還電圧をバンドギャップ基準電圧に向け引き戻す。かくして、光を受光するか又は光を全く受光しないときに、トランジスタ４６を流れる電流は変化する。例えば、受光時に電流は１０〜５０ｍＡまで上方に伸びるが、受光しない場合、そのとき電流は１０〜５０μＡとなる。

単一ピンを介して受信器１６ａに給送された可変電流は、時として特定の電流境界内に到達することが困難なことがある。保持コンデンサ５０はかなり狭い電圧範囲内にＶ_DDを保持できるが、Ｖ_DDノードを源泉とする電流は劇的に変化することがある。すなわち、受信器１６ａが消費する電力もまた劇的に変化する。単一の給電ピンを持たせる代りに、受信器１６ａが２個の給電ピンを持ち、ネットワークが非アクティブであるとき、受信器１６ａの一部だけが電力を受けることがより好ましい。これにより、ネットワークがより少ない電力を消費し、光回路の寿命を増し、下記に説明する如く、ノード製造の複雑さを最小化させることができる。

図４は、より好適な電圧レギュレータ回路５２（点線で示す）を例示している。電圧レギュレータ５２は、ネットワークインタフェース２０ａを担持する同じモノリシック基板上に配置されている。７〜１２ボルトの電池４２はレギュレータ５２へ給電するが、ノード５６の電圧を低下させるだけでなく、ノード５６におけるＶ_DDUによって受信器１６ａの第１の給電ピンに供給される電流も低下させるために、分離抵抗５４が用いられる。動作中、レギュレータ回路５２は、増幅器６０の一つの入力に、バンドギャップ基準６２が生成する電圧に大略等しい、分割された電圧を受ける。それ故、増幅器６０からの出力はかなり小さく、トランジスタ６４を介してごく僅かな電流しか流れない。一方、分離抵抗５４が相当に大きく、例えば１０ｋΩを上回り、好ましくは２０ｋΩ以上である場合、そのときはたとえ電池４２の出力とノード５６の電圧との間の電圧差が４〜８ボルトを上回ることがあっても、抵抗５４を介して電流が流れることはほとんどない。

トランジスタ６４を通してかなり小さな電流が一部消費されるが、その残りは受信器１６ａのＶ_DDUピン（すなわち、第１の給電ピン）に流れる。より具体的には、Ｖ_DDUは受信器１６ａのアクティビティ検出器すなわち覚醒回路６８に印加されるが、受信器１６ａ内の他の全ての回路には印加されない。図３の電圧レギュレータ４０とは異なり、図４のレギュレータ５２はネットワークインタフェース２０ａと同じモノリシック基板上に実装されている。これは、主に高電圧供給信号を必要とする電圧レギュレータ４０によるものであり、基板は、図４のノード５６のより低い給電とは対照的に、より高い給電に対応している。従って、ノード５６のより低い電圧供給は、ネットワークインタフェース２０ａに印加されるより低い電圧と両立する。レギュレータ５２はネットワークインタフェース２０ａ内の他の回路と同じ電圧で動作するため、レギュレータ５２を同一基板上に実装することのできる経済的便宜を享受し、従ってあとに続くレギュレータの製造コスト全体が減少する。

Ｖ_DDUが第１の給電ピンに印加される一方で、第２の給電ピンがＶ_DDを受け入れる。Ｖ_DDは第２の供給電流、好ましくはＶ_DDUが供給できる電流を大幅に上回る電流を生成する。受信器１６ａのアクティビティ検出器６８が受光すると、第２の給電量が必ず発生する。これが生ずると、アクティビティ検出器６８からネットワークインタフェース２０ａ内の論理回路７０へステータス信号が単一ピンを介して送信される。論理回路７０は、ステータス信号のあらゆる必要なデコードを実行し、電力レギュレータ７２に転送するイネーブル信号を生成する。レギュレータ７２は、Ｖ_DD以内で第２の給電量を生成する。Ｖ_DDは、受信器１６ａ内のアクティビティ検出器６８以外の他の全ての回路だけでなく、ネットワークインタフェース２０ａ内の論理回路７０とレギュレータ５２とを除く他の全ての回路にも接続される。具体的には、受信器６８内の残りの回路は、データ入力ポートと、受信器１６ａの信号路内のデータプロセッサ７４とに分類される。

図５は、受信器回路１６ａの一例を示す。受信器回路１６ａは、図１の通信ネットワーク１０内の全ての受信器回路に類似するものである。受信器１６ａは二つの主要回路要素、すなわちデータプロセッサ部分７４とアクティビティ検出器部分６８とに分けられている。データプロセッサ部分７４は、データプロセッサ８０と、異なる出力端Ｄ⁺／Ｄ^-を有する増幅器８２とを含む。データプロセッサ８０は、Ｖ_DD及び／又はＶ_DDUが給電される光検出器８４により変換された入力信号を受信する。例えば、アクティビティ検出器６８によりアクティビティが検出されると、光検出器８４はＶ_DDにより給電される。一方、アクティビティが検出される前は、光検出器８４はＶ_DDUにより給電される。例えば、出力がステータス信号により選択されるマルチプレクサが、Ｖ_DDとＶ_DDUを受け取るために用いられる。アクティビティ検出器６８は、入力信号を基準信号と比較する増幅器８６を含む。入力信号が基準信号の大きさを上回ると、タイマ８８が起動される。タイマは、一連のクロックパルスとすることができる。増幅器８６から出力された信号がタイマ８８のタイムアウト期間の間、アクティブのままであれば、恐らくは所定時間の間の光の指示で、アクティビティが知らされる。その信号は入／出力バッファ９０によりバッファ処理され、受信器１６ａのステータスピン上にステータス信号を生成する。

下記に説明する如く、ステータス信号は双方向性であり、ステータス信号をネットワークインタフェース２０ａ（図４）に送るか、又は構成レジスタ９２に書込むために、ネットワークインタフェース２０ａからバッファ９０へ戻るステータス信号を受ける。しかしながら、重要な点は、アクティビティ検出器部分６８はＶ_DDUにより給電され、データプロセッサ部分７４はＶ_DDにより給電されるということである。図示の如く、受信器１６ａは２個の給電ピンと単一のステータスピンとを含む。単一のステータスピンは、アクティビティが検出されたかどうかを示す。アクティビティが検出された場合、そのときは図９に示す如くステータス信号が送信される。

図６はノード１２ａの一部、特に受信器１６ａとネットワークインタフェース２０ａと送信器１８ａとを示している。受信器１６ａがアクティビティを検出する。入力光信号中にアクティビティが検出された場合、受信器１６ａの残りの部分が第２の給電ピンにより起動され、データを光エネルギから電気エネルギへ変換させ、処理機能が実施される。入力データ（ＤＡＴＡ ＩＮ）はネットワークインタフェース２０ａに送信され、さらに処理される。送信器１８ａは、例えば、プログラム可能出力を持つ。診断信号（ＤＩＡＧ）が送信器１８ａに送信されると、駆動回路９４に供給される電力をスイッチ９６の作動を介して低下させることができる。抵抗値Ｒ１，Ｒ２が等しい場合、駆動回路９４に供給される電力は半分に低下され、ＬＥＤ９８から出力を半分だけ低下させた光信号が送信される。

診断動作モードにより、オペレータは送信信号強度を低くして、受信器が依然として入力信号を受信できるかどうか判定するために受信器を試験することができる。送信器の電力は、例えば−１．５ｄＢｍ〜−１０ｄＢｍの特定範囲内に規定される。受信器が−２ｄＢｍ〜−２３ｄＢｍで動作するよう規定されてもよい。送信器出力を半分低下させて、受信器が入力信号を一切検出できない場合、これはプロセス変動によるものか、又は光通信リンク内の容認できない減衰が原因である。上記の例において、送信信号が−１０ｄＢｍのより劣悪な場合で、リンクが耐えることができかつ受信器が−２３ｄＢｍで動作可能である最大減衰度を想定した場合、減衰度は−１３ｄＢｍを上回ってはならない。リンクの減衰度が−１３ｄＢｍである場合、診断は受信器の電力を−２６ｄＢｍへ低下し、受信器を機能させなくする。過度の減衰によって、受信器が入力信号を受信できなくなる。従って、図６の診断動作は、送信器を劣悪な状況に設定して、受信器の能力をチェックすることで、システムの機能性全体を試験することができる。

診断回路９６を送信器内に配置することで診断動作が可能となるが、受信器の入力に基づいて送信器の出力をどの程度低下させることができるかを知ることは往々にして困難である。例えば、受信器１６ａが最適でない条件で動作しているか、又はネットワークインタフェース２０ａを介して伝送されたマルチメディア装置が十分に駆動されない場合、データ出力（ＤＡＴＡ ＯＵＴ）信号を簡単には確認できず、任意の入力信号又はＤＡＴＡ ＯＵＴ信号に対して、回路９６内で適切な減衰が模倣される。より最適な較正又は診断技術を、図７に示す。

図７を参照するに、ネットワークインタフェース２０ａを用いて受信器１６ａからステータス情報を受信することができる。受信器１６ａ内には、受信した光信号を所定の基準電圧Ｖ_REF（恐らくはメモリ内に記憶されている）と比較する回路１１２が存在する。比較結果、論理「１」又は論理「０」のいずれかが、受信器１６ａ内のレジスタ１０８に記憶される。例えば、受信した光信号がＶ_REF未満である場合、論理１値をレジスタ１０８に記憶させる。受信した光信号がＶ_REFを上回る場合、論理０値をレジスタ１０８内に記憶させる。適切な論理値をネットワークインタフェース２０ａにより定期的に取り込み、レジスタ１０８内に記憶した論理状態に応じて電力増大（ＰＵ）又は電力減少（ＰＤ）のいずれかを生成する。例えば、受信した光信号がＶ_REFを上回ることを示す論理１を受信した場合、ＰＵメッセージがネットワークインタフェース２０ａにより生成され、送信器１８ａと受信器１６ａとを介して上流側ネットワークインタフェース２０ｂに送信される。上流側ネットワークインタフェース２０ｂは、ＰＵメッセージの受信に応答して駆動回路１０２を介して送信電力を増大させる。

駆動回路１０２は、インタフェース２０ａと同じモノリシック基板上に製造され、作動的に結合されたレジスタによりプログラムされる。駆動回路１０２は、光パワーを低下させて出力するようプログラムされる。その低下された光出力は、システムが診断モードで動作しているときに、１以上のノードに発行されたコマンドの結果である。このコマンドはネットワークインタフェース２０ａに送信器１８ａからの光の出力パワーを低下させることを指示し、受信器１６ｂへの光入力パワーを低下させる。低下量は、プログラムにより変えることができる。例えば、診断モードにおいて光パワーを３ｄＢだけ低下させる。リンクが依然機能する場合、明らかに３ｄＢを上回る余裕がなければならない。リンクが機能しない場合、そのときはリンクは限界にあると考えられ、交換しなければならない。従って、個別の診断ピン（図６）を持つ代りに、図７の駆動回路１０２の出力は、例えばソフトウェアにてプログラムされる。改善された構成は、送信器１８ａ内に１個のＬＥＤ１０４しか含まない。ＬＥＤ１０４駆動用の残る回路は、インタフェース２０ｂの集積回路内に保持されている。

診断モードにおけるネットワークリンクと送信器と受信器の試験に加え、各送信器は、製造後、ネットワーク内への送信器の配置前に試験される。好ましくは、所定値に出来る限り近く、ただしそれを上回らないように、各送信器の出力をこの動作期間中に設定することである。較正ツール１０６は、製造直後に各ノードごとに送信器出力と受信器出力とに結合される。ツール１０６は、ノードをネットワーク内に挿入した後、ネットワーク全体の動作期間中ではなく主にそのノードの製造工程中に用いられる。ツール１０６は、ノード１２ａの送信器１８ａからの光出力パワーを計測し、この値をメッセージ内でネットワークインタフェース２０ａに送信する。送信器が例えば−１．５ｄＢＭを上回る量を生成する場合、そのときはツール１０６がノード１２ａへメッセージを転送し、具体的には構成レジスタが送信器１８ａからの出力を低下させる。この処理は受信器１６ａ上で−１．５ｄｂＭ未満が読取られるまで続き、その時点で送信器出力を、−１．５ｄＢＭに出来る限り近くかつそれ未満であるよう設定するのに用いられる値を不揮発性メモリに記憶させ、送信器１８ａが使用期間中に−１．５ｄｂＭを上回る値を生成することを排除する。

送信電力範囲に影響を及ぼす主な要因には、ＬＥＤや駆動回路の製造工程のばらつきと、ＬＥＤや駆動回路の温度変動と、ＬＥＤの経年劣化とが含まれる。製法のばらつきは、インタフェース２０ａと送信器１８ａを例えば印刷回路基板上に配置した後、セット製造業者により較正することができる。温度変動と経年劣化のばらつきは、ネットワークインタフェース２０ａ内の送信器１８ａと駆動回路の通常の計測値に基づきインタフェース２０ａにより補償することができる。

製造後に、較正ツール１０６を各ノードの送／受信ポートから取り除いて、（それらの製造後に各ノードから結合ツール１０６を取り除いたことを示す点線で示される如く）ネットワークを形成することができる。ノードを作動させてネットワークを起動させるたびにその場で定期的に送信器を較正することができる。例えば、受信器１６ａは送信器１８ｂから受信した光パワーを計測する。受信した強さが所定レベルを上回る場合、ネットワークインタフェース２０ａはネットワークインタフェース２０ｂにメッセージを送信し、そのＬＥＤ駆動回路１０２の出力を低下させるよう要求する。インタフェース２０ｂがその駆動電流を下げた後、インタフェース２０ａは受信器１６ａをチェックする。受信電力が依然として閾値を上回る場合、インタフェース２０ａは別のメッセージをインタフェース２０ｂに送信してその出力を再度低下させる。この処理は、受信器１６ａが、受信した光量が閾値未満であることを検出するまで繰り返される。一旦それが閾値未満となると、インタフェース２０ａはインタフェース２０ｂにメッセージを送信し、受信電力が閾値を上回るまでその駆動電流を増大させる。その値は、１以上のインタフェースユニット内のレジスタ内に保存される。

しかしながら、時間による送信器１８ｂと受信器１６ａとの間のリンク内の減衰度は、恐らくは経年劣化や接続箇所の塵埃の堆積等に起因して劣化する。インタフェース２０ａが受信器１６ａから読取って受信した電力が閾値未満であると判定すると、インタフェース２０ａがインタフェース２０ｂにメッセージを送信し、その駆動電流と送信器１８ｂの光出力パワーを増大させる。ある時点で減衰が悪化し、インタフェース２０ｂは例えば−１．５ｄＢＭの眼の安全限界を上回る可能性を伴うことなくその出力電流を増大させることはできなくなる。そうなると、インタフェース２０ａ又は２０ｂが中央システムコントローラにリンクが限界であることを通知し、このことをユーザ又は技術者に報告する。技術者はネットワークインタフェースユニット内に記憶された全ての診断情報を読取り、いずれの光リンクが限界であるか判定する。しかしながら、技術者はどの程度の限界状態であるかを知ることはできない。例えば依然として３ｄＢの余裕があるかどうかを判定するために、技術者は診断モードにてコマンドを送信し、各送信器からの送信光出力を３ｄＢだけ低下させる。システムが依然として適切に作動する場合、そのとき３ｄＢの余裕が依然として存在することになる。

信号強度が所定値を上回る場合、例えばネットワークを介してデジタル−アナログ変換器１１８を有する上流側ネットワークインタフェースへ電力減少（ＰＤ）メッセージを送信する。すると変換器１１８は、駆動回路１０２からの出力を低下させる。しかし、信号強度がメモリ１１０内に記憶している所定値未満である場合、駆動回路１０２からの出力を増大させるための電力増大（ＰＵ）信号が変換器１１８に送信される。

不揮発性メモリの形のファームウエアが、所定電圧値を記憶し、かつ下流側受信器１６ａの入力電力に基づいて上流側送信器１８ａの出力電力を調整するために用いられる。ほとんど光学的な減衰を持たないリンクの利点には、低電力消費、より低い電磁放射、改善されたＬＥＤ信頼性が含まれる。これは、受信器１６ａ上で入力光信号を監視し、この信号を受信器内で所定値と比較し、上流側送信器の送信電力を低下させることで達成することができる。このように送信電力を絶えず監視することで、信号の保全性を維持する十分な送信電力が存在し、電力の消費と放出を低下させ、相当の時間期間にわたりＬＥＤを過度に駆動することでＬＥＤに生ずる放熱や障害を低下させるようにすることができる。従って、通常の動作期間中、受信電力インジケータが定期的に監視される。送信ポートが既に最大保証安全電力を出力している場合、機器に通知される。処理、温度、経年変動をどの程度良好に補償するかに応じ、送信電力が補償される−１．５ｄＢｍにどの程度近づけるかについて決定することができる。

最も単純な動作モードにあっては、ステータスピンはデジタルステータス出力としてのみ動作し、受信器１６ａが低電力モード又は通常動作モードにあるときに、その状態を指示する。光検出器上に光が存在しないとき低電力モードとなるのに対し、光が存在するときは通常の動作モードとなる。ステータスピンは双方向シリアル通信を提供し、外部コントローラを、受信器の内部レジスタ及び／又はこの受信器に関連するネットワークインタフェースへアクセスさせ、受信器とネットワークインタフェースの動作を調整可能とする。ステータス線路は、一連の非同期フォーマットを用いて動作する。内部には、レジスタアドレスポインタを含む幾つかの８ビットレジスタが存在する。線路がアクティブ化された後の最初の転送は、先ずレジスタアドレスポインタにロードされた２個の開始ビット（０１）、５個のアドレスレジスタビット、最上位ビットを含む第１のバイトと、後続の転送方向を特定する読取り／書込みビットとを含む書込み転送でなければならない。読取り／書込みがロウである場合、読み取ったアドレスレジスタより指定されたレジスタへ後続のバイトが書込まれる。読取り／書込みがハイである場合、レジスタアドレスポインタにより指定されたレジスタからバイトが読取られる。レジスタアドレスは、最大３２個の内部レジスタを可能にする５ビット幅である。

ステータス線路は、受信器に入力される有効な光が存在するときに起動され、ステータス信号を論理０レベルへ遷移させる。それが起動されると、内部発振器がオンにされ、状態機械をクロック動作させる。一旦転送が完了すると、電力管理状態機械により使用されていない場合は内部発振器をオフとする。ステータスピン上のデータに関連する外部クロックの必要はなく、データは非同期態様にて送信され、受信器はステータスピン上で信号をオーバーサンプリングし、そのデータからクロックを再生し、データをサンプリングする。データは、ＮＲＺフォーマットで送信することができる。受信器は、タイミング再生用に常にスレーブモードとすることができる。

図８は、書込み転送と、特にステータスピンを介するネットワークインタフェース２０ａから受信器１６ａへのデータの書込みとを示す。転送を開始するため、光が検出され、ステータス信号が論理ロウ電圧値へ遷移する。その後、主装置（例えば、ネットワークインタフェース）は約２００μｓにわたりステータスピンをハイにアサートし、ステータスピンを中間レールへ移行させる。この状態が受信器を覚醒させ、ステータスピンを解放し、ネットワークインタフェースが開始コード０１を送信する、正確な開始シーケンスを待つ。本システムは、適切なシーケンスが受信されない場合、ほぼ所定のクロック周期後に時間切れとなる。一旦このシーケンスを受信すると、ネットワークインタフェースは５ビットアドレスを介してそのアドレスを送信する。図８に示す如く、ネットワークインタフェースが受信器へ書き込むと、ネットワークインタフェースは論理０電圧値からなる書込みビットを送信する。その後、ネットワークインタフェースは８ビットデータを転送し、その直後にステータスピンを解放する。その後の或る時点で、受信器は図示の如くステータスピンをロウに駆動する。

図９は、ネットワークインタフェース２０ａが受信器１６ａからデータを読取る読取り転送動作を示す。図８と同様、受信器の光検出器に光が達すると、ステータス信号は論理低電圧値へ遷移する。ネットワークインタフェースがステータスピンを中間レールに駆動することで遷移を開始し、その後に受信器はステータスピンを解放する。ネットワークインタフェースは開始コード０１を転送し、ネットワークインタフェースは主装置としてアドレスを送信する。読取り／書込みビットは、読取り動作を示す論理ハイ電圧となる。その後、ネットワークインタフェースは、読取りビットの送出後にステータスピンを解放する。受信器はコード（０１）を送信し、受信器は８ビットデータパケットの最上位ビットで始まるデータを送信する。

本願明細書に記載した実施形態は、電力消費と電力管理を慎重に監視しなければならない電池等の携帯電源を含む機器に利用可能であるこの開示の恩典を有する当業者には理解できる筈である。一実施形態によれば、各ノードが自動車の選択的位置に配置され、各ノードが、それに接続された１又は複数のマルチメディアを有する通信ネットワークを自動車内に見出すことができる。通信リンクは好ましくは光ケーブルであり、各ノード内の受信器と送信器は好ましくは光ファイバ受信器と光ファイバ送信器である。しかしながら、他の構造や構成が実施されると認識されたい。それ故、ネットワークや受信器や送信器の各個別構成要素に各種改変及び変形を施すことができ、添付特許請求の範囲はこの種の全ての改変や変形を含むものと解釈できることに留意されたい。したがって、明細書と図面は限定的な意味合いではなく例示的と見なすべきである。

Claims (11)

1. 第１の給電ピンに結合されたアクティビティ検出器と、第２の給電ピンに結合されたデータプロセッサと、そして光検出器とを備える受信器と、
   前記第１の給電ピンに転送される第１の給電量を生成する電圧レギュレータと、そして
   前記受信器に結合され、論理回路を備えるネットワークインタフェースであって、前記論理回路は、入来信号が前記アクティビティ検出器により検出される前は前記第１の給電ピンから前記光検出器と前記アクティビティ検出器に第１の給電量を供給することを可能にし、前記入来信号が検出された後は前記第２の給電ピンから前記光検出器と前記データプロセッサに第２の給電量を供給することを可能にする、ネットワークインタフェースと
   を備え、
   前記受信器と前記ネットワークインタフェースとの間でアドレスとデータを送信するために、前記受信器と前記ネットワークインタフェース上のステータスピンが連結されている
   ことを特徴とする通信ネットワーク。
2. 前記アクティビティ検出器が光検出器に結合されている、請求項１記載の通信ネットワーク。
3. 前記アドレスと前記データが、逆の論理状態の書込みビット又は読取りビットにより分離されている、請求項１記載の通信ネットワーク。
4. 前記ネットワークインタフェースからのアドレス転送の始端を知らせるために、前記受信器から前記ステータスピンに論理ハイ電圧値を供給することにより、かつ前記ネットワークインタフェースから前記ステータスピンに論理ロー電圧値を供給することにより、前記受信器と前記ネットワークインタフェース上の前記ステータスピンが中間レールの電圧にされる、請求項１記載の通信ネットワーク。
5. 前記ネットワークインタフェースと前記電圧レギュレータは、単一のモノリシック基板上に実装され、前記ネットワークインタフェースは、前記電圧レギュレータと前記論理回路を除いて、前記第２の給電を受け取るよう結合されている、請求項１記載の通信ネットワーク。
6. 前記電圧レギュレータは増幅器を備え、前記増幅器は、基準電圧を受信するよう結合された一つの入力と該増幅器からの分圧出力を受信するよう結合された他の一つの入力とを備える、請求項１記載の通信ネットワーク。
7. 前記増幅器は電池に結合され、抵抗を介して給電される、請求項６記載の通信ネットワーク。
8. 前記受信器は、ネットワークを介して前記受信器に連結された下流側ネットワークインタフェースおよび送信器から送信された入来信号を受信するよう結合され、そして前記受信器により受信された入来信号は、前記入来信号が前記所定値を上回るとき、前記下流側ネットワークインタフェースに前記ネットワーク上の電力減少値を送信し、前記入来信号が前記所定値を下回るとき、前記下流側ネットワークインタフェースに前記ネットワーク上の電力増大値を送信する、請求項１記載の通信ネットワーク。
9. 前記下流側ネットワークインタフェースは、前記下流側ネットワークインタフェースに結合された下流側受信器を介して前記電力減少値または前記電力増大値を受信するよう結合された駆動回路をさらに備え、そして前記駆動回路の出力は、前記電力減少値または前記電力増大値のいずれが受信されたかに応じて前記駆動回路の出力を切替えるために、前記送信器に印加される、請求項８記載の通信ネットワーク。
10. 前記送信器の出力電力を測定するために前記受信器と前記送信器とに結合された較正試験装置をさらに備え、前記送信器の出力電力が所定値に等しくなるまで前記駆動回路の出力を変更し、前記駆動回路から前記受信器に前記出力をメッセージで送信する、請求項１記載の通信ネットワーク。
11. 前記アクティビティ検出器と前記データプロセッサは、前記ネットワークインタフェースが実装された単一の第２のモノリシック基板とは別の第１のモノリシック基板上に実装される、請求項１記載の通信ネットワーク。

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