JP2021002757A - 通信ネットワークシステム - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、複雑な中継ネットワークや複数の無線中継機を用いることなく、多数かつ任意の無線端末間で同時に通信を確立可能にすることを目的とする。【解決手段】本開示は、無線信号と光ファイバ無線信号とを互いに変換する複数の光無線変換機５２１−１〜５２１−ｎと、複数の光無線変換機５２１−１〜５２１−ｎと光ファイバ伝送路５３１−１〜５３１−ｎで接続され、複数の光無線変換機５２１−１〜５２１−ｎのうちの任意の光無線変換機から送信された光ファイバ無線信号が当該光無線変換機に接続されている光ファイバ伝送路から入力され、複数の光無線変換機５２１−１〜５２１−ｎのうちの設定された光無線変換機に接続されている光ファイバ伝送路に出力する方路制御機と、を備える通信ネットワークシステムである。【選択図】図７

Description

本開示は、無線通信において無線伝搬距離範囲外の無線端末同士が通信を行うことを可能とするための通信ネットワークシステムに関する。

無線端末は、他の無線端末と無線を用いて通信を行う際、通信に用いる無線方式の無線信号が到達可能な無線伝搬距離範囲内に無線端末同士が存在する場合に限り、無線通信を確立することが可能である（例えば、非特許文献１を参照）。

無線端末同士が無線伝搬距離範囲外に存在する場合、それぞれの無線端末は、それぞれの無線伝搬距離範囲内に設置された無線親機に接続し、無線親機同士はネットワークスイッチやネットワークルータ等によって構成された中継ネットワークを介して対向の無線親機に接続する構成とすることにより、通信を確立することが可能となる。又は、それぞれの無線端末が、それぞれの無線伝搬距離範囲内に設置された無線中継機に接続し、無線中継機同士が無線通信を確立することにより、無線端末同士の通信を確立することも可能である。

図１は、無線端末が中継ネットワークを介して接続される通信ネットワークシステムの形態の一例である。図１に示す通信ネットワークシステムは、無線端末１１１、１１２と、無線親機１２１、１２２と、中継ネットワーク１５１を用いて構成される。無線親機１２１は、アンテナ部１３１と伝送機能部１４１を備える。無線親機１２２は、アンテナ部１３２と伝送機能部１４２を備える。

このとき、無線端末１１１は無線親機１２１のアンテナ部１３１と無線接続され、無線親機１２１は中継ネットワーク１５１を介して無線親機１２２に接続され、無線親機１２２のアンテナ部１３２は無線端末１１２と無線接続される。ここで、無線親機１２１は、伝送機能部１４１を介して中継ネットワーク１５１と接続され、無線親機１２２は伝送機能部１４２を介して中継ネットワーク１５１と接続される。また、中継ネットワーク１５１は、一般的に複数のネットワークスイッチやネットワークルータを用いて構成される。

図２は、無線端末が無線中継機を介して接続される通信ネットワークシステムの形態の一例である。図２に示す通信ネットワークシステムは、無線端末２１１、２１２と、無線中継機２２１、２２２、２２３によりを備える。無線中継機２２１は、アンテナ部２３１、２３２と伝送機能部２４１を備える。無線中継機２２２は、アンテナ部２３３、２３４と伝送機能部２４２を備える。無線中継機２２３は、アンテナ部２３５、２３６と伝送機能部２４３を備える。

このとき、無線端末２１１は無線中継機２２１のアンテナ部２３１と無線接続され、無線中継機２２１と２２２はそれぞれを構成するアンテナ部２３２と２３３同士で無線接続され、無線中継機２２２と２２３はそれぞれを構成するアンテナ部２３４と２３５同士で無線接続され、無線中継機２２３のアンテナ部２３６は無線端末２１２と無線接続される。無線中継機２２１を構成するアンテナ部２３１、２３２は、伝送機能部２４１を介して接続され、無線中継機２２２を構成するアンテナ部２３３、２３４は、伝送機能部２４２を介して接続され、無線中継機２２３を構成するアンテナ部２３５、２３６は、伝送機能部２４３を介して接続される。

図２では無線中継機を３台接続した場合の例を示しているが、無線中継機が３台の構成に限らず、無線中継機が１台の構成においても、２台以上の複数台の構成においても、いずれの場合でも通信を確立することが可能であり、無線中継機の台数が多くなるほど遠距離の無線端末の通信を行うことが可能となる。

しかしながら、図１のような無線端末が中継ネットワークを介して接続される形態では、中継ネットワークを構成するために複数のネットワークスイッチやネットワークルータが必要となりネットワーク構成が複雑化する。

図２のような無線端末が無線中継機を介して接続される形態では、無線端末同士の距離が遠距離となる場合、複数の無線中継機を介して通信を確立する必要があり、構成が複雑化する。複雑化を避けるため少数の無線中継機を用いて構成した場合、無線端末同士の通信距離に制限が生じることとなる。

さらに、中継ネットワークを構成する機器や無線中継機は、設定、制御および保守を行う必要があるため、機器管理のための仕組みを別途構成しなければならない。このとき、簡易に無線信号（高周波信号）を長距離伝送するための手段として、低損失、広帯域な光ファイバ伝送路を介して無線信号を送受信するＲｏＦ（Ｒａｄｉｏ ｏｖｅｒ Ｆｉｂｅｒ）技術および、送信される無線信号がアンテナで受信されることによって生じる回り込み無線信号または回り込み光ファイバ無線信号（ここでは、無線信号から変換された光ファイバ伝送可能な光信号を光ファイバ無線信号と呼ぶ）による品質劣化を防止する回り込み信号除去機の利用がある（例えば、非特許文献２、非特許文献３を参照）。

図３は、無線端末がＲｏＦ技術を用いて接続される通信ネットワークシステムの形態の一例である。図３に示す通信ネットワークシステムは、無線端末３１１、３１２と、光無線変換機３２１、３２２と、光ファイバ伝送路３７１を備える。光無線変換機３２１は、送信アンテナ３３１及び受信アンテナ３３２を含むアンテナ部３４１と、光無線変換部３６１を備える。光無線変換機３２２は、送信アンテナ３３３及び受信アンテナ３３４を含むアンテナ部３４２と、光無線変換部３６２を備える。

このとき、無線端末３１１は光無線変換機３２１のアンテナ部３４１と無線接続され、光無線変換機３２１は光ファイバ伝送路３７１を介して光無線変換機３２２に接続され、光無線変換機３２２のアンテナ部３４２は無線端末３１２と無線接続される。光無線変換機３２１は光無線変換部３６１を介して光ファイバ伝送路３７１と接続され、光無線変換機３２２は光無線変換部３６２を介して光ファイバ伝送路３７１と接続される。

光無線変換部３６１および３６２は、無線信号と光ファイバ無線信号とを互いに変換する機能を有する。例えば、光無線変換部３６１は、受信アンテナ３３２の受信した無線信号を光ファイバ無線信号に変換し、光ファイバ伝送路３７１に出力する。また、光無線変換部３６１は、光ファイバ伝送路３７１で伝送された光ファイバ無線信号を無線信号に変換し、アンテナ部３４１に出力する。これにより、光無線変換機３２１及び３２２は、無線信号をＲｏＦ伝送する。

無線端末３１１から送信された無線信号は、受信アンテナ３３２により受信され、光無線変換部３６１で光ファイバ無線信号となって光ファイバ伝送路３７１内を伝送される。光ファイバ無線信号は、光無線変換部３６２で無線信号となり、送信アンテナ３３３より無線端末３１２へ送信される。一方、無線端末３１２から送信された無線信号は、受信アンテナ３３４により受信され、光無線変換部３６２により光ファイバ無線信号となって光ファイバ伝送路３７１内を伝送される。光ファイバ無線信号は、光無線変換部３６１により無線信号となって送信アンテナ３３１より無線端末３１１へ送信される。

このような、図３に示す通信ネットワークシステムは、中継ネットワークで用いられるネットワークスイッチやネットワークルータを介することなく、光ファイバ伝送路のみを用いて光無線変換機を直接接続することができ、光無線変換機自体の構成も簡易なものとすることが可能である。

電子情報通信学会 知識ベース 知識の森（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｅｉｃｅ−ｈｂｋｂ．ｏｒｇ／ｐｏｒｔａｌ／）、４群 モバイル・無線、１編 無線通信基礎、２章 無線伝搬路／９章 無線回線の設計・基準Ｖｅｒ．１ ２０１０．１１．９ 猿渡俊介、福井達也、成川聖、桐原誉人、南勝也、池田智、木崎一廣、木下和彦、渡辺尚、『振幅遅延制御回路とＲｏＦによるＩｏＴ端末同士の通信エリア拡張に関する検討』、電子情報通信学会 ２０１８年総合大会、Ｂ−１８−７ 石岡卓将、福井達也、成川聖、桐原誉人、南勝也、池田智、木下和彦、小林真、木崎一廣、猿渡俊介、渡辺尚、『振幅遅延制御回路を用いたＲｏＦによるＩｏＴ通信エリア拡張技術の実現性評価』、電子情報通信学会 ２０１８年ソサイエティ大会、Ｂ−８−１

しかしながら、図３のような２拠点の接続を行う通信ネットワークシステムの形態を拡張し、図４に示すような３拠点以上の多拠点を接続する場合、以下に示すような課題が生じる。図４に示す通信ネットワークシステムは、複数の無線端末４１１−１、４１１−２ないし４１１−ｎと、複数の光無線変換機４２１−１、４２１−２ないし４２１−ｎと、複数の光ファイバ伝送路４３１−１、４３１−２ないし４３１−ｎと、光リピータハブ４４１を備える。光無線変換機４２１−１、４２１−２ないし４２１−ｎは、図３に示す光無線変換機３２１と同等の構成であり、それぞれ光ファイバ伝送路４３１−１、４３１−２ないし４３１−ｎを介して光リピータハブ４４１に接続される構成である。光リピータハブ４４１は、例えば単数又は複数の光スプリッタを用いて構成され、光無線変換機４２１−１、４２１−２ないし４２１−ｎより送信される光ファイバ無線信号を、送信元の光無線変換機を除き、すべての光無線変換機４２１−１、４２１−２ないし４２１−ｎに送信する。

このとき、光無線変換機４２１−１、４２１−２ないし４２１−ｎより送信される光ファイバ無線信号がすべて同じ光波長で送信される場合、複数の光無線変換機から同時に光ファイバ無線信号が送信されると光ファイバ無線信号が衝突し、光ファイバ無線信号同士の干渉により、光無線変換機４２１−１、４２１−２ないし４２１−ｎで正しく受信することができなくなる。この場合、光無線変換機４２１−１、４２１−２ないし４２１−ｎから送信される光ファイバ無線信号を、異なる時間に送信（時分割多重（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ））する、又は、異なる波長で送信（波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ））することで、光ファイバ無線信号の衝突を回避することが可能となる。

図５は、図４に示す通信ネットワークシステムにおいて時分割多重を用いて光ファイバ無線信号の衝突を回避した例である。理解が容易になるよう、図５においては、図４に示す符号の一部は省略している。無線端末４１１−１より送信された無線信号は、光無線変換機４２１−１により光波長λ_１を持つ光ファイバ無線信号４５１−１に変換され、光ファイバ伝送路４３１−１を介して光リピータハブ４４１へ送信される。光リピータハブ４４１は光ファイバ無線信号４５１−１を分岐し、光ファイバ無線信号４６１−２ないし４６１−ｎとして、光ファイバ伝送路４３１−２ないし４３１−ｎを介して、送信元の光無線変換機４２１−１を除くすべての光無線変換機４２１−２ないし４２１−ｎにそれぞれ送信する。光無線変換機４２１−２ないし４２１−ｎはそれぞれ無線端末４１１−２ないし４１１−ｎへ無線信号を送信する。このとき、光無線変換機４２１−１が光ファイバ無線信号４５１−１を送信している時間は、その他の光無線変換機４２１−２ないし４２１−ｎは光ファイバ無線信号を送信しないように制御することで、光ファイバ無線信号同士の衝突を回避する仕組みである。

時分割多重を用いて光ファイバ無線信号の衝突を回避する場合、無線信号の衝突回避のために各拠点で無線信号の周波数を異なるチャネルに設定したとしても、光ファイバ無線信号の衝突回避のために全拠点の無線端末のうち同時に無線信号を送信可能な無線端末は１台のみとなることから、通信効率が大幅に低下する。特に、光無線変換機が多数接続される大規模な通信ネットワークシステムの場合、無線端末あたりに割り当てられる送信可能時間が大きく減少するため、影響が顕著となる。

図６は、図４に示す通信ネットワークシステムにおいて波長分割多重を用いて光ファイバ無線信号の衝突を回避した例である。理解が容易になるよう、図６においては、図４に示す符号の一部は省略している。無線端末４１１−１より送信された無線信号は、光無線変換機４２１−１により光波長λ_１を持つ光ファイバ無線信号４７１−１に変換され、光ファイバ伝送路４３１−１を介して光リピータハブ４４１へ送信される。他の無線端末４１１−２ないし４１１−ｎより送信された無線信号についても同様に、それぞれ光無線変換機４２１−２ないし４２１−ｎによりそれぞれ光波長λ_２ないしλ_ｎを持つ光ファイバ無線信号４７１−２ないし４７１−ｎに変換され、それぞれ光ファイバ伝送路４３１−２ないし４３１−ｎを介して光リピータハブ４４１へ送信される。光リピータハブ４４１はすべての光ファイバ無線信号４７１−１ないし４７１−ｎを分岐し、光ファイバ無線信号４８１−１ないし４８１−ｎとして、光ファイバ伝送路４３１−１ないし４３１−ｎを介してすべての光無線変換機４２１−１ないし４２１−ｎにそれぞれ送信する。なお、光ファイバ無線信号４８１−１ないし４８１−ｎは、それぞれの送信元の光無線変換機から送信された光ファイバ無線信号を除く、光ファイバ無線信号４７１−１ないし４７１−ｎのすべての信号を合波した成分を有する。このとき、光無線変換機４２１−１ないし４２１−ｎは、光無線変換部において例えば光波長フィルタを用いて目的の光波長を有する光ファイバ無線信号を受信することで、光ファイバ無線信号同士の衝突を回避する仕組みである。

波長分割多重を用いて光ファイバ無線信号の衝突を回避する場合、受信側の光無線変換部において光波長フィルタ等により目的の光ファイバ無線信号を選択受信することにより複数の無線端末が同時に無線信号を送信可能となるが、光無線変換機内部の光無線変換部が出力する光波長をそれぞれ異なる波長となるよう制御する、又は異なる波長を出力する光送信機を用意する必要があることから、光無線変換機の構成や管理が複雑化する。特に、光無線変換機が多数接続される大規模な通信ネットワークシステムの場合、光無線変換機の送信する光波長を多数用意する必要が生じるため、影響が顕著となる。

さらに、図４の構成では、光無線変換機４２１−１は、自装置で発生した回り込み無線信号に加え、光無線変換機４２１−２〜４２１−ｎから送信された回り込み光ファイバ無線信号を受信する。光無線変換機４２１−２〜４２１−ｎについても同様である。これにより、図５及び図６の構成を採用したとしても、それぞれの所望の無線信号が受信されると同時に、不要な無線信号が受信されることとなり、信号品質が劣化する。信号品質が劣化すると、無線伝搬範囲が小さくなる、伝送帯域が小さくなるといった不都合が生じ、最悪の場合通信を確立することが不可能となる。

そこで、本開示は、複雑な中継ネットワークや複数の無線中継機を用いることなく、多数かつ任意の無線端末間で同時に通信を確立可能にすることを目的とする。

本開示は、ＲｏＦを用いて複数の無線端末を接続する通信ネットワークシステムにおいて、光スイッチ又は電気スイッチなどの光ファイバ伝送路の方路を制御する手段を設けることとした。

具体的には、本開示に係る通信ネットワークシステムは、
無線信号と光ファイバ無線信号とを互いに変換する複数の光無線変換機と、
前記複数の光無線変換機と光ファイバ伝送路で接続され、前記複数の光無線変換機のうちの任意の光無線変換機から送信された光ファイバ無線信号が当該光無線変換機に接続されている光ファイバ伝送路から入力され、前記複数の光無線変換機のうちの設定された光無線変換機に接続されている光ファイバ伝送路に出力する方路制御機と、
を備える。

具体的には、本開示に係る通信ネットワークシステムは、
無線信号と光ファイバ無線信号とを互いに変換する複数の光無線変換機が光リピータハブに接続され、前記光リピータハブが前記複数の光無線変換機に含まれる任意の光無線変換機から送信された光ファイバ無線信号を前記複数の光無線変換機のうちの送信元以外の光無線変換機に送信する、複数の通信ネットワークと、
前記複数の通信ネットワークに備わる前記光リピータハブと光ファイバ伝送路で接続され、複数の光リピータハブのうちの任意の光リピータハブから送信された光ファイバ無線信号が当該光リピータハブに接続されている光ファイバ伝送路から入力され、前記複数の光リピータハブのうちの設定された光リピータハブに接続されている光ファイバ伝送路に出力する方路制御機と、
を備える。

本開示に係る通信ネットワークシステムでは、前記方路制御機は、接続されている複数の光ファイバ伝送路のうちの任意の光ファイバ伝送路同士の導通経路を設定する光スイッチを備えてもよい。

本開示に係る通信ネットワークシステムでは、
前記方路制御機は、
予め定められた光ファイバ伝送路と接続され、光ファイバ伝送路から入力される光ファイバ無線信号を無線信号に変換し、無線信号を光ファイバ無線信号に変換して光ファイバ伝送路に出力する、光ファイバ伝送路ごとに備わる複数の方路制御機側光無線変換部と、
前記複数の方路制御機側光無線変換部で変換された無線信号を、出力先の光ファイバ伝送路で定められる前記方路制御機側光無線変換部に出力する、電気スイッチ部と、
を備えてもよい。

本開示に係る通信ネットワークシステムでは、
前記複数の光無線変換機は、
無線端末と無線信号を送受信するアンテナ部と、
前記アンテナ部の受信した無線信号を光ファイバ無線信号に変換して前記光ファイバ伝送路に出力し、前記光ファイバ伝送路で伝送された光ファイバ無線信号を無線信号に変換して前記アンテナ部に出力する光無線変換機側光無線変換部と、
前記光無線変換機側光無線変換部から前記アンテナ部に出力される無線信号を分岐し、分岐された無線信号を用いて、前記アンテナ部に出力される無線信号が前記アンテナ部で受信されることで生じた回り込み無線信号を抑圧する、第１の回り込み信号抑圧回路と、
を備えていてもよい。

本開示に係る通信ネットワークシステムでは、
前記複数の光無線変換機は、
無線端末と無線信号を送受信するアンテナ部と、
前記アンテナ部の受信した無線信号を光ファイバ無線信号に変換して前記光ファイバ伝送路に出力し、前記光ファイバ伝送路で伝送された光ファイバ無線信号を無線信号に変換して前記アンテナ部に出力する光無線変換機側光無線変換部と、
前記アンテナ部から前記光無線変換機側光無線変換部に出力される無線信号を分岐し、分岐された無線信号を用いて、前記アンテナ部から前記光無線変換機側光無線変換部に出力される無線信号が前記複数の光無線変換機のうちの前記設定された光無線変換機に備わるアンテナ部で受信されることで生じた回り込み光ファイバ無線信号を抑圧する、第２の回り込み信号抑圧回路と、
を備えていてもよい。

なお、上記各開示は、可能な限り組み合わせることができる。

本開示は、相互に無線伝搬距離範囲外の複数の無線端末同士が通信を行う場合において、複雑な中継ネットワークや複数の無線中継機を用いることなく、多数かつ任意の無線端末同士が同時に通信を確立することができるための通信機および通信ネットワークシステムを提供することができる。

本開示に関連する通信ネットワークシステムの第一例を示す。 本開示に関連する通信ネットワークシステムの第二例を示す。 本開示に関連する通信ネットワークシステムの第三例を示す。 本開示に関連する通信ネットワークシステムの第四例を示す。 図４に示す通信ネットワークシステムにおける信号の一例を示す。 図４に示す通信ネットワークシステムにおける信号の別例を示す。 第一の実施形態に係る通信ネットワークシステムの一例を示す。 図７に示す通信ネットワークシステムにおける信号の一例を示す。 キャンセル回路を用いた回り込み無線信号の除去の一例を示す。 キャンセル回路を用いた回り込み光ファイバ無線信号の除去の一例を示す。 キャンセル回路の構成例を示す。 第二の実施形態に係る通信ネットワークシステムの一例を示す。 図１２に示す通信ネットワークシステムにおける信号の一例を示す。 第三の実施形態に係る通信ネットワークシステムの一例を示す。 第四の実施形態に係る通信ネットワークシステムの一例を示す。 第五の実施形態に係る通信ネットワークシステムの一例を示す。 本開示の通信形態の第一例を示す。 図１７に示す通信ネットワークシステムにおける無線伝搬距離範囲外の無線通信確立の例を示す図である。 図１８における具体的な動作の第一例を示す。 図１８における具体的な動作の第二例を示す。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（第一の実施形態）
図７は、本開示における通信ネットワークシステムの第一の例を示す図である。図７に示す通信ネットワークシステムは、複数の無線端末５１１−１、５１１−２ないし５１１−ｎと、複数の光無線変換機５２１−１、５２１−２ないし５２１−ｎと、複数の光ファイバ伝送路５３１−１、５３１−２ないし５３１−ｎと、方路制御機として機能する光スイッチ５４１を備える。ここで、ｎは、２以上の任意の整数である。光無線変換機５２１−１、５２１−２ないし５２１−ｎは、送信アンテナ５５１および受信アンテナ５５２を備えるアンテナ部５６１と、キャンセル回路５７１と、光無線変換部５８１を備え、それぞれ光ファイバ伝送路５３１−１、５３１−２ないし５３１−ｎを介して光スイッチ５４１に接続される。

光無線変換部５８１は、無線信号と光ファイバ無線信号とを互いに変換する機能を有する。例えば、光無線変換機５２１−１に備わる光無線変換部５８１は、受信アンテナ５５２の受信した無線信号を光ファイバ無線信号に変換し、光ファイバ伝送路５３１−１に出力する。これにより、光無線変換機５２１−１は、無線端末５１１−１から送信された無線信号を、光ファイバ伝送路５３１−１で伝送可能にする。また、光無線変換機５２１−１に備わる光無線変換部５８１は、光ファイバ伝送路５３１−１で伝送された光ファイバ無線信号を無線信号に変換し、光無線変換機５２１−１に備わるアンテナ部５６１に出力する。これにより、光無線変換機５２１−１は、光ファイバ伝送路５３１−１で伝送された光ファイバ無線信号を、無線端末５１１−１に送信する。他の光無線変換機５２１−２〜５２１−ｎについても同様である。

光スイッチ５４１は、光ファイバ無線信号の導通経路を制御する。例えば光無線変換機５２１−１が光無線変換機５２１−２に光ファイバ無線信号を送信する場合、光スイッチ５４１は、光ファイバ伝送路５３１−１と光ファイバ伝送路５３１−２が導通するように制御する。これにより、本実施形態は、その他の光無線変換機へ不要な光ファイバ無線信号を送信せず、目的となる光無線変換機５２１−２のみに光ファイバ無線信号を送信することができる。

図８は、図７に示す通信ネットワークシステムにおける光スイッチによる通信経路制御例を示す図である。理解が容易になるよう、図８においては、図７に示す構成及び符号の一部は省略している。無線端末５１１−１より送信された無線信号は、光無線変換機５２１−１により光波長λ_１を持つ光ファイバ無線信号５９１−１に変換され、光ファイバ伝送路５３１−１を介して光スイッチ５４１へ送信される。光スイッチ５４１は、光ファイバ無線信号５９１−１の宛先を制御し、光ファイバ無線信号５９１−２として光ファイバ伝送路５３１−２を介して光無線変換機５２１−２に送信する。また、無線端末５１１−２より送信された無線信号は、光無線変換機５２１−２により光波長λ_１を持つ光ファイバ無線信号５９１−２に変換され、光ファイバ伝送路５３１−２を介して光スイッチ５４１へ送信する。光スイッチ５４１は光ファイバ無線信号５３１−２の宛先を制御し、光ファイバ無線信号５９１−１として光ファイバ伝送路５３１−１を介して光無線変換機５２１−１に送信する。これにより、無線端末５１１−１と無線端末５１１−２の通信を確立する。

光スイッチ５４１は、接続されている複数の光ファイバ伝送路５３１−１〜５３１−ｎのうちの光ファイバ伝送路５３１−１と５３１−２の導通経路を設定可能な任意の光デバイスを用いることができる。例えば、光スイッチ５４１は、入力ポートに光ファイバ伝送路５３１−１〜５３１−ｎが接続され、出力ポートに光ファイバ伝送路５３１−１〜５３１−ｎが接続されている、ｎ×ｎポートの光スイッチを用いることができる。入力ポートに対する出力ポートの設定は、光ファイバ無線信号５９１−１、５９１−２の送信前の任意のタイミングで行われる。なお、導通経路の制御方法は任意であり、例えば、電気光学効果、磁気光学効果、音響光学効果、熱光学効果または光カー効果を用いた光スイッチや、半導体ゲート型光スイッチ、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）型光スイッチ等を単一または複数組み合わせることによって構成することができる。

他の無線端末より送信された無線信号についても同様となるが、例えば無線端末５１１−ｎより送信された無線信号は、光無線変換機５２１−ｎにより光波長λ_１を持つ光ファイバ無線信号５９１−ｎに変換され、光ファイバ伝送路５３１−ｎを介して光スイッチ５４１へ送信する。光スイッチ５４１は光ファイバ無線信号５３１−ｎの宛先を制御し、光ファイバ無線信号５９１−ｍとして他の光ファイバ伝送路を介して他の光無線変換機に送信する。ここで、ｍは、１以上ｎ以下の任意の整数である。

このように、本実施形態では、光スイッチ５４１により光ファイバ無線信号の導通経路を制御することで、任意の光無線変換機同士のみでの光ファイバ無線信号の送受信が可能となる。

また、本実施形態は、光無線変換機５２１−１〜５２１−ｎは、回り込み信号抑圧回路として機能するキャンセル回路５７１を、アンテナ部５６１と光無線変換部５８１の間に備える。

図９は、図７に示す通信ネットワークシステムにおける信号の伝搬および伝送について示したものである。理解が容易になるよう、図９においては、図７に示す構成及び符号の一部は省略している。

無線端末５１１−１から送信された無線信号１８１は、光無線変換機５２１−１において光ファイバ無線信号１８２に変換され、光ファイバ伝送路５３１−１及び５３１−２内を伝送される。光ファイバ無線信号１８２は、光無線変換機５２１−２において無線信号１８３に変換され、無線端末５１１−２へ送信される。このとき、光無線変換機５２１−２において、無線信号１８３は、受信アンテナ５５２により受信され、回り込み無線信号１８４となってキャンセル回路５７１へ伝搬される。回り込み無線信号１８４は、キャンセル回路５７１において、無線信号１８３を用いて除去される。

一方、無線端末５１１−２から送信された無線信号１９１は、光無線変換機５２１−２において光ファイバ無線信号１９２に変換され、光ファイバ伝送路５３１−２及び５３１−１内を伝送される。光ファイバ無線信号１９２は、光無線変換機５２１−１において無線信号１９３に変換され、無線端末５１１−１へ送信される。このとき、光無線変換機５２１−１において、無線信号１９３は受信アンテナ５５２により受信され、回り込み無線信号１９４となってキャンセル回路５７１へ伝搬される。キャンセル回路５７１は、無線信号１９３を用いて回り込み無線信号１９４を除去する。

このように、光ファイバ無線信号５９１−２が光無線変換機５２１−２で無線信号に変換され、無線端末５１１−２へ送信される際に生じる回り込み無線信号は、光無線変換機５２１−２に備わるキャンセル回路５７１において除去される。また、光ファイバ無線信号５９１−１が光無線変換機５２１−１で無線信号に変換され、無線端末５１１−１へ送信される際に生じる回り込み無線信号は、光無線変換機５２１−１に備わるキャンセル回路５７１において除去される。他の光無線変換機５２１−３〜５２１−ｎについても同様である。

図１０は、図７に示す通信ネットワークシステムにおける信号の伝搬および伝送について示したものである。理解が容易になるよう、図１０においては、図７に示す構成及び符号の一部は省略している。

無線端末５１１−１から送信された無線信号２８１は、光無線変換機５２１−１において光ファイバ無線信号２８２に変換され、光ファイバ伝送路５３１−１及び５３１−２内を伝送される。光ファイバ無線信号２８２は、光無線変換機５２１−２において無線信号２８３に変換され、無線端末５１１−２へ送信される。このとき、光無線変換機５２１−２において、無線信号２８３は、受信アンテナ５５２により受信され、光無線変換部５８１により回り込み光ファイバ無線信号２８４となって、光ファイバ伝送路５３１−２及び５３１−１内を伝送される。回り込み光ファイバ無線信号２８４は、光無線変換機５２１−１において、光無線変換部５６１で回り込み無線信号２８５に変換され、キャンセル回路５７１へ伝搬される。回り込み無線信号２８５は、キャンセル回路５７１において、無線信号２８１を用いて除去される。

無線端末５１１−２から送信された無線信号２９１は、光無線変換機５２１−２において光ファイバ無線信号２９２に変換され、光ファイバ伝送路５３１−２及び５３１−１内を伝送される。光ファイバ無線信号２９２は、光無線変換機５２１−１において無線信号２９３に変換され、無線端末５１１−１へ送信される。このとき、光無線変換機５２１−１において、無線信号２９３は、受信アンテナ５５２により受信され、光無線変換部５８１により回り込み光ファイバ無線信号２９４となって、光ファイバ伝送路５３１−１及び５３１−２内を伝送される。回り込み光ファイバ無線信号２９４は、光無線変換機５２１−２において、光無線変換部５８１で回り込み無線信号２９５に変換され、キャンセル回路５７１へ伝搬される。回り込み無線信号２９５は、キャンセル回路５７１において、無線信号２９１を用いて除去される。

このように、本実施形態では、光ファイバ無線信号５９１−２が光無線変換機５２１−２で無線信号に変換され、無線端末５１１−２へ送信される際に生じる回り込み光ファイバ無線信号は、光無線変換機５２１−１に備わるキャンセル回路５７１において除去される。また、光ファイバ無線信号５９１−１が光無線変換機５２１−１で無線信号に変換され、無線端末５１１−１へ送信される際に生じる回り込み光ファイバ無線信号は、光無線変換機５２１−２に備わるキャンセル回路５７１において除去される。他の光無線変換機５２１−３〜５２１−ｎについても同様である。

キャンセル回路５７１は、例えば図１１のような構成とすることが可能である。図１１に示すキャンセル回路は、分岐器１６１１、遅延器１６２１、減衰器１６３１、合成器１６４１を備える。無線信号１６５１、１６６１および無線信号１６５１の回り込み無線信号１６５４がキャンセル回路５７１に入力され、無線信号１６５２、１６６２がキャンセル回路５７１から出力される。

キャンセル回路５７１へ入力された無線信号１６５１は、分岐器１６１１により無線信号１６５２、１６５３に分岐され、無線信号１６５２はキャンセル回路５７１から出力される。無線信号１６５３は遅延器１６２１および減衰器１６３１で回り込み無線信号１６５４の逆位相の信号となるよう所望の遅延と減衰を与えられ、抑圧信号となる。抑圧信号となった無線信号１６５３は、キャンセル回路５７１へ入力された無線信号１６６１および回り込み無線信号１６５４と合成器１６４１により合成される。無線信号１６５３と回り込み無線信号１６５４は遅延器１６２１および減衰器６３１により同じ強度で逆位相の関係となるよう制御されているため、合成器１６４１により合成されるとお互いに打ち消し合い、結果として無線信号１６６１がそのまま無線信号１６６２として出力される。

無線信号１６５１及び回り込み無線信号１６５４は、例えば、図９に示す無線信号１８３及び回り込み無線信号１８４である。無線信号１６５１及び回り込み無線信号１６５４は、例えば、図１０に示す無線信号２８１及び回り込み無線信号２８５である。

なお、抑圧信号の生成方法は遅延器及び減衰器を用いた方法に限定されず、無線信号１６５３を用いて回り込み無線信号１６５４と同じ強度で逆位相の信号が生成可能な任意の方法を採用することができる。また、抑圧信号の信号強度は、回り込み無線信号１６５４と同一に限らず、回り込み無線信号１６５４が抑圧可能な任意の強度でありうる。

また、本実施形態では、キャンセル回路５７１が回り込み無線信号及び回り込み光ファイバ無線信号の両方を抑圧する例を示すが、本開示はこれに限定されない。例えば、キャンセル回路５７１は、回り込み無線信号及び回り込み光ファイバ無線信号の少なくともいずれかを抑圧する機能を備える。また、本開示は、回り込み無線信号を抑圧するキャンセル回路と、回り込み光ファイバ無線信号を抑圧するキャンセル回路と、は個別の機能部として備わっていてもよい。

このような、図７に示す通信ネットワークシステムによって、それぞれの光無線変換機へ光ファイバ無線信号を送信するため、図５に示すような時分割多重により通信効率が大幅に低下する、又は、図６に示すような波長分割多重により光無線変換機の構成や管理が複雑化する、という課題を解消することができる。

また、キャンセル回路５７１によって不要な無線信号を除去することが可能となり、信号品質の劣化を回避し、無線伝搬範囲が小さくなる、伝送帯域が小さくなるといった効果を得ることができる。さらに、キャンセル回路５７１の副次的な効果として無線信号を同時に送受信することができるようになるため、一般的に時分割多重により半二重通信を行っていた無線通信を、全二重通信に拡張することも可能となる。

また、本実施形態は、光スイッチにより導通経路を制御するため、電気処理を行う場合と比較し低遅延かつ、無線信号の種別に依存しない導通経路制御が可能となる。したがって、本実施形態は、遅延の要求条件が厳しい通信ネットワークや、多種多様な無線信号を収容する通信ネットワークに適用する場合に効果的である。

なお、図７のような形態においても、時分割多重や波長分割多重と組み合わせることにより、無線端末や光無線変換機の接続数を増加させてもよい。また、光ファイバ伝送路上で同一波長を用いて双方向通信を行うことで生じる、反射光により受信信号が劣化する影響を回避するため、光ファイバ伝送路を２芯以上で構成することや、双方向の光ファイバ無線信号を異なる波長にすることも可能である。

（第二の実施形態）
図１２は、本開示における通信ネットワークシステムの第二の例を示す図である。図１２に示す通信ネットワークシステムは、複数の無線端末６１１−１、６１１−２ないし６１１−ｎと、複数の光無線変換機６２１−１、６２１−２ないし６２１−ｎと、複数の光ファイバ伝送路６３１−１、６３１−２ないし６３１−ｎと、方路制御機として機能する電気スイッチ６４１を備える。電気スイッチ６４１は、複数の光無線変換部６５１−１、６５１−２ないし６５１−ｎと、電気スイッチ部６６１を備える。ここで、ｎは、２以上の任意の整数である。

光無線変換機６２１−１、６２１−２ないし６２１−ｎは、送信アンテナ５５１および受信アンテナ５５２を備えるアンテナ部５６１と、キャンセル回路５７１と、光無線変換部５８１を備え、それぞれ光ファイバ伝送路６３１−１、６３１−２ないし６３１−ｎを介して電気スイッチ部６６１に接続される構成である。電気スイッチ部６６１は、光無線変換部６５１−１、６５１−２ないし６５１−ｎを介して光ファイバ伝送路６３１−１、６３１−２ないし６３１−ｎに接続される。アンテナ部５６１、キャンセル回路５７１及び光無線変換部５８１の機能及び動作は、第一の実施形態において述べたとおりである。

電気スイッチ部６６１は、光ファイバ無線信号の導通経路を制御する。例えば、光無線変換機６２１−１が光無線変換機６２１−２に光ファイバ無線信号を送信する場合、電気スイッチ部６６１は、光無線変換部６５１−１と光無線変換部６５１−２が導通するように制御する。これにより、本実施形態は、その他の光無線変換機へ不要な光ファイバ無線信号を送信せず、目的となる光無線変換機６２１−２のみに光ファイバ無線信号を送信することができる。

図１３は、図１２に示す通信ネットワークシステムにおける電気スイッチによる通信経路制御例を示す図である。理解が容易になるよう、図１３においては、図１２に示す構成及び符号の一部は省略している。無線端末６１１−１より送信された無線信号は、光無線変換機６２１−１により光波長λ_１を持つ光ファイバ無線信号６７１−１に変換され、光ファイバ伝送路６３１−１を介して電気スイッチ６４１へ送信する。電気スイッチ６４１は内部の光無線変換部６５１−１により光ファイバ無線信号６７１−１を無線信号６８１−１に変換し、電気スイッチ部６６１へ送信する。電気スイッチ部６６１は無線信号６８１−１の宛先を制御し、無線信号６８１−２として光無線変換部６５１−２に送信する。光無線変換部６５１−２は、無線信号６８１−２を光ファイバ無線信号６７１−２に変換し、光ファイバ伝送路６３１−２を介して光無線変換機６２１−２に送信する。また、無線端末６１１−２より送信された無線信号は、光無線変換機６２１−２により光波長λ_１を持つ光ファイバ無線信号６７１−２に変換され、光ファイバ伝送路６３１−２を介して電気スイッチ６４１へ送信する。電気スイッチ６４１は内部の光無線変換部６５１−２により光ファイバ無線信号６７１−２を無線信号６８１−２に変換し、電気スイッチ部６６１へ送信する。電気スイッチ部６６１は無線信号６８１−２の宛先を制御し、無線信号６８１−１として光無線変換部６５１−１に送信する。光無線変換部６５１−１は、無線信号６８１−１を光ファイバ無線信号６７１−１に変換し、光ファイバ伝送路６３１−１を介して光無線変換機６２１−１に送信する。これにより、無線端末６１１−１と無線端末６１１−２の通信を確立する。

電気スイッチ部６６１は、無線信号６８１−１を出力先の光ファイバ伝送路６３１−２で定められる光無線変換部６５１−２に出力可能な任意のデバイスを用いることができる。例えば、電気スイッチ部６６１は、入力ポートに光ファイバ伝送路６３１−１〜６３１−ｎが接続され、出力ポートに光ファイバ伝送路６３１−１〜６３１−ｎが接続されている、ｎ×ｎポートの電気スイッチを用いることができる。入力ポートに対する出力ポートの設定は、光ファイバ無線信号６７１−１、６７１−２の送信前の任意のタイミングで行われる。なお、導通経路の制御方法は任意であり、例えば電気スプリッタや周波数変換器、電気方路切替器等を単一または複数組み合わせることによって構成することができる。

他の無線端末より送信された無線信号についても同様となるが、例えば無線端末６１１−ｎより送信された無線信号は、光無線変換機６２１−ｎにより光波長λ_１を持つ光ファイバ無線信号６７１−ｎに変換され、光ファイバ伝送路６３１−ｎを介して電気スイッチ６４１へ送信する。電気スイッチ６４１は内部の光無線変換部６５１−ｎおよび電気スイッチ部６６１により光ファイバ無線信号６７１−ｎの宛先を制御し、光ファイバ無線信号６７１−ｍとして他の光ファイバ伝送路を介して他の光無線変換機に送信する。ここで、ｍは、１以上ｎ以下の任意の整数である。

このように、本実施形態では、電気スイッチ６４１により光ファイバ無線信号の導通経路を制御することで、任意の光無線変換機同士のみでの光ファイバ無線信号の送受信が可能となる。

また、本実施形態は、光無線変換機６２１−１〜６２１−ｎは、回り込み信号抑圧回路として機能するキャンセル回路５７１を備える。このため、光ファイバ無線信号６７１−２が光無線変換機６２１−２で無線信号に変換され、無線端末６１１−２へ送信される際に生じる回り込み無線信号は、光無線変換機６２１−２に備わるキャンセル回路５７１において除去される。また、光ファイバ無線信号６７１−１が光無線変換機６２１−１で無線信号に変換され、無線端末６１１−１へ送信される際に生じる回り込み無線信号は、光無線変換機６２１−１に備わるキャンセル回路５７１において除去される。他の光無線変換機６２１−３〜６２１−ｎについても同様である。

また、本実施形態では、光ファイバ無線信号６７１−２が光無線変換機６２１−２で無線信号に変換され、無線端末６１１−２へ送信される際に生じる回り込み光ファイバ無線信号は、光無線変換機６２１−１に備わるキャンセル回路５７１において除去される。また、光ファイバ無線信号６７１−１が光無線変換機６２１−１で無線信号に変換され、無線端末６１１−１へ送信される際に生じる回り込み光ファイバ無線信号は、光無線変換機６２１−２に備わるキャンセル回路５７１において除去される。他の光無線変換機６２１−３〜６２１−ｎについても同様である。

このような、図１２に示す通信ネットワークシステムによって、図４に示すようなすべての光無線変換機へ光ファイバ無線信号を送信するため、時分割多重により通信効率が大幅に低下する、又は、波長分割多重により光無線変換機の構成や管理が複雑化する、という課題を解消することができる。

また、キャンセル回路５７１によって不要な無線信号を除去することが可能となり、信号品質の劣化を回避し、無線伝搬範囲が小さくなる、伝送帯域が小さくなるといった効果を得ることができる。さらに、キャンセル回路５７１の副次的な効果として無線信号を同時に送受信することができるようになるため、一般的に時分割多重により半二重通信を行っていた無線通信を、全二重通信に拡張することも可能となる。

また、本実施形態は、電気スイッチにより導通経路を制御するため、任意の電気回路を用いた無線信号の処理を行うことができる。例えば、無線信号の周波数単位での導通経路制御が可能となるため、無線信号の周波数チャネルを変更する、光ファイバ無線信号の光波長を変更する等、光処理より細かい制御が必要となる通信ネットワークに適用する場合に効果的である。

なお、図１２のような形態においても、時分割多重や波長分割多重と組み合わせることにより、無線端末や光無線変換機の接続数を増加させてもよい。また、光ファイバ伝送路上で同一波長を用いて双方向通信を行うことで生じる、反射光により受信信号が劣化する影響を回避するため、光ファイバ伝送路を２芯以上で構成することや、双方向の光ファイバ無線信号を異なる波長にすることも可能である。

（第三の実施形態）
図１４は、本開示における通信ネットワークシステムの第三の例を示す図である。
図１４に示す通信ネットワークシステムは、無線端末７１１−１、７１１−ｍ、７１１−ｍ＋１、７１１−ｎ、７１１−ｐを含む複数の無線端末７１１−１ないし７１１−ｑと、光無線変換機７２１−１〜７２１−ｍ、７２１−ｍ＋１〜７２１−ｎ、７２１−ｐ〜７２１−ｑを含む複数の光無線変換機７２１−１ないし７２１−ｑと、光ファイバ伝送路７３１−１〜７３１−ｍ、７３１−ｍ＋１〜７３１−ｎ、７３１−ｐ〜７３１−ｑを含む複数の光ファイバ伝送路７３１−１ないし７３１−ｑおよび７５１−１ないし７５１−ｘと、光スイッチ７４１−１、７４１−２ないし７４１−ｘおよび７６１を備える。

光無線変換機７２１−１ないし７２１−ｑは、図３に示す光無線変換機３２１と同等の構成であり、それぞれ光ファイバ伝送路７３１−１ないし７３１−ｑを介してそれぞれ光スイッチ７４１−１ないし７４１−ｘに接続される構成である。光スイッチ７４１−１ないし７４１−ｘおよび７６１は、図７に示す光スイッチ５４１と同等の構成であり、光スイッチ７４１−１ないし７４１−ｘはそれぞれ光ファイバ伝送路７５１−１ないし７５１−ｘを介して光スイッチ７６１に接続される構成である。

このような、図１４に示す通信ネットワークシステムによって、図７に示す通信ネットワークシステムをさらに広範囲に接続することが可能となる。本実施形態では、光スイッチ７６１は、光スイッチ７４１−１ないし７４１−ｘからの光ファイバ無線信号を、光ファイバ伝送路７５１−１と光ファイバ伝送路７５１−ｘのうちの設定された方路に出力する。

なお、図１４では光スイッチを２段階で接続する例を示しているが、３段階以上を接続する形態でもかまわない。また、２段階接続と３段階接続が混在するなど、様々な段数が混在する形態でもかまわない。

（第四の実施形態）
図１５は、本開示における通信ネットワークシステムの第四の例を示す図である。
図１５に示す通信ネットワークシステムは、無線端末８１１−１、８１１−ｍ、８１１−ｍ＋１、８１１−ｎ、８１１−ｐを含む複数の無線端末８１１−１ないし８１１−ｑと、光無線変換機８２１−１〜８２１−ｍ、８２１−ｍ＋１〜８２１−ｎ、８２１−ｐ〜８２１−ｑを含む複数の光無線変換機８２１−１ないし８２１−ｑと、光ファイバ伝送路８３１−１〜８３１−ｍ、８３１−ｍ＋１〜８３１−ｎ、８３１−ｐ〜８３１−ｑを含む複数の光ファイバ伝送路８３１−１ないし８３１−ｑおよび８５１−１ないし８５１−ｘと、電気スイッチ８４１−１、８４１−２ないし８４１−ｘおよび８６１を備える。

光無線変換機８２１−１ないし８２１−ｑは、図３に示す光無線変換機３２１と同等の構成であり、それぞれ光ファイバ伝送路８３１−１ないし８３１−ｑを介してそれぞれ電気スイッチ８４１−１ないし８４１−ｘに接続される構成である。電気スイッチ８４１−１ないし８４１−ｘおよび８６１は、図１２に示す電気スイッチ６４１と同等の構成であり、電気スイッチ８４１−１ないし８４１−ｘはそれぞれ光ファイバ伝送路８５１−１ないし８５１−ｘを介して電気スイッチ８６１に接続される構成である。

このような、図１５に示す通信ネットワークによって、図１２に示す通信ネットワークをさらに広範囲に接続することが可能となる。本実施形態では、電気スイッチ８６１は、電気スイッチ８４１−１ないし８４１−ｘから受信した無線信号を、必要に応じて周波数チャネルの変更を行い、予め設定された方路に任意の光波長で出力する。

なお、図１５では電気スイッチを２段階で接続する例を示しているが、３段階以上を接続する形態でもかまわない。また、２段階接続と３段階接続が混在するなど、様々な段数が混在する形態でもかまわない。

（第五の実施形態）
図１６は、本開示における通信ネットワークシステムの第五の例を示す図である。
図１６に示す通信ネットワークシステムは、無線端末９１１−１、９１１−ｍ、９１１−ｍ＋１、９１１−ｎ、９１１−ｐを含む複数の無線端末９１１−１ないし９１１−ｑと、光無線変換機９２１−１〜９２１−ｍ、９２１−ｍ＋１〜９２１−ｎ、９２１−ｐ〜９２１−ｑを含む複数の光無線変換機９２１−１ないし９２１−ｑと、光ファイバ伝送路９３１−１〜９３１−ｍ、９３１−ｍ＋１〜９３１−ｎ、９３１−ｐ〜９３１−ｑを含む複数の光ファイバ伝送路９３１−１ないし９３１−ｑおよび９５１−１ないし９５１−ｘと、方路制御機９４１−１、９４１−２ないし９４１−ｘおよび９６１を備える。

光無線変換機９２１−１ないし９２１−ｑは、図３に示す光無線変換機３２１と同等の構成であり、それぞれ光ファイバ伝送路９３１−１ないし９３１−ｑを介してそれぞれ方路制御機９４１−１ないし９４１−ｘに接続される構成である。

方路制御機９４１−１ないし９４１−ｘおよび９６１は、図４に示す光リピータハブ４４１と同等の構成または図７に示す光スイッチ５４１と同等の構成または図１２に示す電気スイッチ６４１と同等の構成を個別かつ任意にとることが可能である。ただし、方路制御機９４１−１ないし９４１−ｘおよび９６１のうちのいずれかは図８に示す光スイッチ５４１と同等の構成または図１２に示す電気スイッチ６４１と同等の構成を備える。方路制御機９４１−１ないし９４１−ｘはそれぞれ光ファイバ伝送路９５１−１ないし９５１−ｘを介して方路制御機９６１に接続される構成である。

このような、図１６に示す通信ネットワークシステムによって、図４ないし図１５に示す通信ネットワークシステムに対し、光リピータハブと光スイッチと電気スイッチを任意に利用することにより、特定の拠点間において遅延の要求条件が厳しい場合や、多種多様な無線信号を収容する場合、無線信号の周波数チャネルを変更する、光ファイバ無線信号の光波長を変更する等、光処理より細かい制御が必要となる場合等に、最適な方路制御機を配置することが可能となり、さらに効率的に広範囲に拡大できる。

なお、図１６では方路制御機を２段階で接続する例を示しているが、３段階以上を接続する形態でもかまわない。また、２段階接続と３段階接続が混在するなど、様々な段数が混在する形態でもかまわない。

（通信形態の例）
図１７、１８、１９および２０は、本開示における第一〜第五の実施形態およびそれらの複合形態を用いた通信形態の例を示す図である。図１７に示す通信ネットワークシステムは、無線端末１０１１−１ないし１０１１−４、１０１２−１ないし１０１２−４、１０１３−１ないし１０１３−４および、１０１４−１ないし１０１４−４と、光無線変換機１０２１−１ないし１０２１−４、１０２２−１ないし１０２２−４、１０２３−１ないし１０２３−４および、１０２４−１ないし１０２４−４と、光ファイバ伝送路１０３１−１ないし１０３１−４、１０３２−１ないし１０３２−４、１０３３−１ないし１０３３−４、１０３４−１ないし１０３４−４、１０５１ないし１０５４、１０７１および１０７２と、光リピータハブ１０４１ないし１０４４と、光スイッチ１０６１および１０６２と、電気スイッチ１０８１を備える。

本実施形態は、複数の通信ネットワークを備える。例えば、本実施形態では、複数の通信ネットワークは、複数の光無線変換機１０２１−１〜１０２１−４が光リピータハブ１０４１に接続されている通信ネットワークと、複数の光無線変換機１０２２−１〜１０２２−４が光リピータハブ１０４２に接続されている通信ネットワークと、複数の光無線変換機１０２３−１〜１０２３−４が光リピータハブ１０４３に接続されている通信ネットワークと、複数の光無線変換機１０２４−１〜１０２４−４が光リピータハブ１０４４に接続されている通信ネットワークと、を備える。

光無線変換機１０２１−１ないし１０２１−４、１０２２−１ないし１０２２−４、１０２３−１ないし１０２３−４および、１０２４−１ないし１０２４−４は、図３に示す光無線変換機３２１と同等の構成である。光無線変換機１０２１−１ないし１０２１−４はそれぞれ光ファイバ伝送路１０３１−１ないし１０３１−４を介して光リピータハブ１０４１と接続され、光無線変換機１０２２−１ないし１０２２−４はそれぞれ光ファイバ伝送路１０３２−１ないし１０３２−４を介して光リピータハブ１０４１と接続され、光無線変換機１０２３−１ないし１０２３−４はそれぞれ光ファイバ伝送路１０３３−１ないし１０３３−４を介して光リピータハブ１０４３と接続され、光無線変換機１０２４−１ないし１０２４−４はそれぞれ光ファイバ伝送路１０３４−１ないし１０３４−４を介して光リピータハブ１０４４と接続される構成である。

光リピータハブ１０４１ないし１０４４は、図４に示す光リピータハブと同等の構成である。例えば、光リピータハブ１０４１は、複数の光無線変換機１０２１−１〜１０２１−４に含まれる任意の光無線変換機から送信された光ファイバ無線信号を複数の光無線変換機１０２１−１〜１０２１−４のうちの送信元以外の光無線変換機に送信する。本実施形態では、前述の光無線変換機１０２１−１ないし１０２１−４、１０２２−１ないし１０２２−４、１０２３−１ないし１０２３−４および、１０２４−１ないし１０２４−４との接続に加え、それぞれ光ファイバ伝送路１０５１ないし１０５４を介して光スイッチ１０６１または１０６２に接続される構成である。

光スイッチ１０６１ないし１０６２は、図７に示す光スイッチと同等の構成であり、前述の光リピータハブ１０４１ないし１０４４との接続に加え、それぞれ光ファイバ伝送路１０７１または１０７２を介して電気スイッチ１０８１と接続される構成である。
電気スイッチ１０８１は、図１２に示す電気スイッチと同等の構成である。

光無線変換機１０２１−１ないし１０２１−４、１０２２−１ないし１０２２−４、１０２３−１ないし１０２３−４および、１０２４−１ないし１０２４−４は、それぞれの上位に接続される光リピータハブ１０４１ないし１０４４に対し、それぞれ光ファイバ無線信号１０１０１−１ないし１０１０１−４、１０１０２−１ないし１０１０２−４、１０１０３−１ないし１０１０３−４および、１０１０４−１ないし１０１０４−４を送信する。光リピータハブ１０４１ないし１０４４は、それぞれの下位に接続される光無線変換機１０２１−１ないし１０２１−４、１０２２−１ないし１０２２−４、１０２３−１ないし１０２３−４および、１０２４−１ないし１０２４−４に対し、それぞれ光ファイバ無線信号１０１１１−１ないし１０１１１−４、１０１１２−１ないし１０１１２−４、１０１１３−１ないし１０１１３−４および、１０１１４−１ないし１０１１４−４を送信すると共に、それぞれの上位に接続される光スイッチ１０６１または１０６２に対し、それぞれ光ファイバ無線信号１０１２１ないし１０１２４を送信する。光スイッチ１０６１、１０６２は、それぞれの下位に接続される光リピータハブ１０４１ないし１０４４に対し、それぞれ光ファイバ無線信号１０１３１ないし１０１３４を送信すると共に、上位に接続される電気スイッチ１０８１に対し、それぞれ光ファイバ無線信号１０１４１、１０１４２を送信する。電気スイッチ１０８１は、下位に接続される光スイッチ１０６１、１０６２に対し、それぞれ光ファイバ無線信号１０１５１、１０１５２を送信する。

図１８は、図１７に示す通信ネットワークシステムにおける、無線伝搬距離範囲外の無線通信確立の例を示す図である。無線端末１０１１−１ないし１０１１−４は、光無線変換機１０２１−１ないし１０２１−４と光ファイバ伝送路１０３１−１ないし１０３１−４と光リピータハブ１０４１により、図４と同様に、相互に無線伝搬距離範囲外の複数の無線端末同士が、多数かつ任意の無線端末同士が同時に通信を確立することができる。このとき確立した通信範囲を図１８中で仮想無線エリア１０９１として表している。無線端末１０１２−１ないし１０１２−４、１０１３−１ないし１０１３−４および、１０１４−１ないし１０１４−４についても同様に、それぞれ仮想無線エリア１０９２、１０９３、１０９４として通信を確立することができる。このとき、光スイッチ１０６１ないし１０６２および、電気スイッチ１０８１によって光リピータハブ１０４１ないし１０４４を接続する構成を取っていることから、その方路制御によって仮想無線エリア１０９１ないし１０９４を任意に接続し、さらに広範囲の無線端末同士の接続を確立することができる。

図１９は、図１８における、具体的な動作の一例を示す図であり、仮想無線エリア１０９１と１０９２を同一の仮想無線エリアとし、仮想無線エリア１０９３と１０９４を同一の仮想無線エリアとした場合の設計を示している。

光無線変換機１０２１−１ないし１０２１−４および、１０２２−１ないし１０２２−４の送信する光ファイバ無線信号１０１０１−１ないし１０１０１−４および、１０１０２−１ないし１０１０２−４が、それぞれ光波長λ_１ないしλ_８を持つように設計している。光無線変換機１０２３−１ないし１０２３−４および、１０２４−１ないし１０２４−４の送信する光ファイバ無線信号１０１０３−１ないし１０１０３−４および、１０１０４−１ないし１０１０４−４が、それぞれ光波長λ_１ないしλ_８を持つように設計している。

光リピータハブ１０４１は、光ファイバ無線信号１０１０１−１ないし１０１０１−４のうち、送信元の光無線変換機より送信された光ファイバ無線信号を除き、他の信号成分および光波長を持つ光ファイバ無線信号として光無線変換機１０２１−１ないし１０２１−４へ送信すると共に、光ファイバ無線信号１０１０１−１ないし１０１０１−４すべてを合波した信号成分および光波長を持つ光ファイバ無線信号１０１２１として光スイッチ１０６１へ送信する。

光リピータハブ１０４２は、光ファイバ無線信号１０１０２−１ないし１０１０２−４のうち、送信元の光無線変換機より送信された光ファイバ無線信号を除き、他の信号成分および光波長を持つ光ファイバ無線信号として光無線変換機１０２２−１ないし１０２２−４へ送信すると共に、光ファイバ無線信号１０１０２−１ないし１０１０２−４すべてを合波した信号成分および光波長を持つ光ファイバ無線信号１０１２２として光スイッチ１０６１へ送信する。

この際、光スイッチ１０６１は光ファイバ伝送路１０５１と１０５２が導通するように制御を行っており、光ファイバ無線信号１０１３１は光ファイバ無線信号１０１２２と同じ信号成分および光波長を有する。また、光ファイバ無線信号１０１３２は光ファイバ無線信号１０１２１と同じ信号成分および光波長を有する。

その結果、光リピータハブ１０４１は、光ファイバ無線信号１０１３１についても下位の光無線変換機１０２１−１ないし１０２１−４に送信することとなり、光リピータハブ１０４２は、光ファイバ無線信号１０１３２についても下位の光無線変換機１０２２−１ないし１０２２−４に送信することとなるため、光ファイバ無線信号１０１１１−１ないし１０１１１−４および、１０１１２−１ないし１０１１２−４は、送信元の光無線変換機より送信された光ファイバ無線信号を除く、光ファイバ無線信号１０１０１−１ないし１０１０１−４および、１０１０２−１ないし１０１０２−４のすべての信号成分および光波長を持つ光ファイバ無線信号となる。光無線変換機１０２１−１ないし１０２１−４および、１０２２−１ないし１０２２−４では、受信側の光無線変換部において光波長フィルタ等により目的の光ファイバ無線信号を選択受信することにより、仮想無線エリア１０９１と１０９２を同一の仮想無線エリアとなるよう、通信を確立する。

仮想無線エリア１０９３と１０９４についても同様に、それぞれの光無線変換機の送信する光ファイバ無線信号を波長および光スイッチの経路について設計および制御を行うことで、同一の無線エリアとなるよう通信を確立する。

このような設計および制御により、通信を確立することが可能な無線端末の範囲を拡大することが可能となる。

図２０は、図１８における、図１９とは異なる具体的な動作の一例を示す図であり、仮想無線エリア１０９１と１０９３を同一の仮想無線エリアとした場合の設計を示している。

光無線変換機１０２１−１ないし１０２１−４および、１０２２−１ないし１０２２−４の送信する光ファイバ無線信号１０１０１−１ないし１０１０１−４および、１０１０２−１ないし１０１０２−４が、それぞれ光波長λ_１ないしλ_８を持つように設計している。光無線変換機１０２３−１ないし１０２３−４および、１０２４−１ないし１０２４−４の送信する光ファイバ無線信号１０１０３−１ないし１０１０３−４および、１０１０４−１ないし１０１０４−４が、それぞれ光波長λ_１ないしλ_８を持つように設計している。

光リピータハブ１０４１は、光ファイバ無線信号１０１０１−１ないし１０１０１−４のうち、送信元の光無線変換機より送信された光ファイバ無線信号を除き、他の信号成分および光波長を持つ光ファイバ無線信号として光無線変換機１０２１−１ないし１０２１−４へ送信すると共に、光ファイバ無線信号１０１０１−１ないし１０１０１−４すべてを合波した信号成分および光波長を持つ光ファイバ無線信号１０１２１として光スイッチ１０６１へ送信する。

光リピータハブ１０４２は、光ファイバ無線信号１０１０２−１ないし１０１０２−４のうち、送信元の光無線変換機より送信された光ファイバ無線信号を除き、他の信号成分および光波長を持つ光ファイバ無線信号として光無線変換機１０２２−１ないし１０２２−４へ送信すると共に、光ファイバ無線信号１０１０２−１ないし１０１０２−４すべてを合波した信号成分および光波長を持つ光ファイバ無線信号１０１２２として光スイッチ１０６１へ送信する。

この際、光スイッチ１０６１は光ファイバ伝送路１０５１と１０７１が導通するように制御を行っており、光ファイバ無線信号１０１３１は光ファイバ無線信号１０１５１と同じ信号成分および光波長を有する。また、光ファイバ無線信号１０１３２は無信号となる。

光リピータハブ１０４３は、光ファイバ無線信号１０１０３−１ないし１０１０３−４のうち、送信元の光無線変換機より送信された光ファイバ無線信号を除き、他の信号成分および光波長を持つ光ファイバ無線信号として光無線変換機１０２３−１ないし１０２３−４へ送信すると共に、光ファイバ無線信号１０１０３−１ないし１０１０３−４すべてを合波した信号成分および光波長を持つ光ファイバ無線信号１０１２３として光スイッチ１０６２へ送信する。

光リピータハブ１０４４は、光ファイバ無線信号１０１０４−１ないし１０１０４−４のうち、送信元の光無線変換機より送信された光ファイバ無線信号を除き、他の信号成分および光波長を持つ光ファイバ無線信号として光無線変換機１０２４−１ないし１０２４−４へ送信すると共に、光ファイバ無線信号１０１０４−１ないし１０１０４−４すべてを合波した信号成分および光波長を持つ光ファイバ無線信号１０１２４として光スイッチ１０６２へ送信する。

この際、光スイッチ１０６２は光ファイバ伝送路１０５３と１０７２が導通するように制御を行っており、光ファイバ無線信号１０１３３は光ファイバ無線信号１０１５２と同じ信号成分および光波長を有する。また、光ファイバ無線信号１０１３４は無信号となる。

電気スイッチ１０８１は、光ファイバ伝送路１０７１と１０７２が導通するように制御を行うと共に、光ファイバ無線信号の光波長を変更して送信を行うよう制御を行っており、光波長λ_１ないしλ_４を持つファイバ無線信号１０１４１を、同一の信号成分かつ異なる光波長λ_５ないしλ_８を持つファイバ無線信号１０１５２に変換して光スイッチ１０６２へ送信し、光波長λ_１ないしλ_４を持つファイバ無線信号１０１４２を、同一の信号成分かつ異なる光波長λ_５ないしλ_８を持つファイバ無線信号１０１５１に変換して光スイッチ１０６１へ送信する。

その結果、光リピータハブ１０４１は、光ファイバ無線信号１０１５１と同じ信号成分および光波長を有する光ファイバ無線信号１０１３１についても下位の光無線変換機１０２１−１ないし１０２１−４に送信することとなり、光リピータハブ１０４３は、光ファイバ無線信号１０１５２と同じ信号成分および光波長を有する光ファイバ無線信号１０１３３についても下位の光無線変換機１０２３−１ないし１０２３−４に送信することとなるため、光ファイバ無線信号１０１１１−１ないし１０１１１−４および、１０１１３−１ないし１０１１３−４は、送信元の光無線変換機より送信された光ファイバ無線信号を除く、光ファイバ無線信号１０１０１−１ないし１０１０１−４および、１０１０３−１ないし１０１０３−４のすべての信号成分を持ち、一部光波長が異なる光ファイバ無線信号となる。光無線変換機１０２１−１ないし１０２１−４および、１０２３−１ないし１０２３−４では、受信側の光無線変換部において光波長フィルタ等により目的の光ファイバ無線信号を選択受信することにより、仮想無線エリア１０９１と１０９３を同一の仮想無線エリアとなるよう、通信を確立する。

図１９および図２０は一例であり、光波長設計、方路制御機配置、光ファイバ伝送路接続構成、経路制御設計等により、仮想無線エリアの接続方法を任意に変更することが可能となる。また、機器構成についても、第五の実施形態において述べたように、図１７に限らず、様々な段数、方路制御機配置、光無線変換機数等が混在する形態でもかまわない。

本開示は情報通信産業に適用することができる。

１１１、１１２、２１１、２１２、３１１、３１２、４１１−１、４１１−２、４１１−ｎ、５１１−１、５１１−２、５１１−ｎ、６１１−ｎ、６１１−２、６１１−ｎ、７１１−１、７１１−ｍ、７１１−ｍ＋１、７１１−ｎ、７１１−ｐ、７１１−ｑ、８１１−１、８１１−ｍ、８１１−ｍ＋１、８１１−ｎ、８１１−ｐ、８１１−ｑ、９１１−１、９１１−ｍ、９１１−ｍ＋１、９１１−ｎ、９１１−ｐ、９１１−ｑ、１０１１−１、１０１１−２、１０１１−３、１０１１−４、１０１２−１、１０１２−２、１０１２−３、１０１２−４、１０１３−１、１０１３−２、１０１３−３、１０１３−４、１０１４−１、１０１４−２、１０１４−３、１０１４−４：無線端末
１２１、１２２：無線親機
１４１、１４２、２４１、２４２、２４３：伝送機能部
１５１：中継ネットワーク
２２１、２２２、２２３：無線中継機
１３１、１３２、２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６、５６１：アンテナ部
３２１、３２２、４２１−１、４２１−２、４２１−ｎ、５２１−１、５２１−２、５２１−ｎ、６２１−１、６２１−２、６２１−ｎ、７２１−１、７２１−ｍ、７２１−ｍ＋１、７２１−ｎ、７２１−ｐ、７２１−ｑ、８２１−１、８２１−ｍ、８２１−ｍ＋１、８２１−ｎ、８２１−ｐ、８２１−ｑ、９２１−１、９２１−ｍ、９２１−ｍ＋１、９２１−ｎ、９２１−ｐ、９２１−ｑ
１０２１−１、１０２１−２、１０２１−３、１０２１−４、１０２２−１、１０２２−２、１０２２−３、１０２２−４、１０２３−１、１０２３−２、１０２３−３、１０２３−４、１０２４−１、１０２４−２、１０２４−３、１０２４−４：光無線変換機
３７１、４３１−１、４３１−２、４３１−ｎ、５３１−１、５３１−２、５３１−ｎ、６３１−１、６３１−２、６３１−ｎ、７３１−１、７３１−ｍ、７３１−ｍ＋１、７３１−ｎ、７３１−ｐ、７３１−ｑ、７５１−１、７５１−２、７５１−ｘ、８３１−１、８３１−ｍ、８３１−ｍ＋１、８３１−ｎ、８３１−ｐ、８３１−ｑ、８５１−１、８５１−２、８５１−ｘ、９３１−１、９３１−ｍ、９３１−ｍ＋１、９３１−ｎ、９３１−ｐ、９３１−ｑ、９５１−１、９５１−２、９５１−ｘ、１０３１−１、１０３１−２、１０３１−３、１０３１−４、１０３２−１、１０３２−２、１０３２−３、１０３２−４、１０３３−１、１０３３−２、１０３３−３、１０３３−４、１０３４−１、１０３４−２、１０３４−３、１０３４−４：光ファイバ伝送路
３３１、３３３、５５１：送信アンテナ
３３２、３３４、５５２：受信アンテナ
５７１：キャンセル回路
３６１、３６２、５８１、６５１−１、６５１−２、６５１−ｎ：光無線変換部
４４１、１０４１、１０４２、１０４３、１０４４：光リピータハブ
５４１、７４１−１、７４１−２、７４１−ｘ、７６１、１０６１、１０６２：光スイッチ
６４１、８４１−１、８４１−２、８４１−ｘ、８６１、１０８１：電気スイッチ
６６１：電気スイッチ部
９４１−１、９４１−２、９４１−ｘ、９６１：方路制御機
１６１１：分岐器
１６２１：遅延器
１６３１：減衰器
１６４１：合成器

Claims (6)

1. 無線信号と光ファイバ無線信号とを互いに変換する複数の光無線変換機と、
   前記複数の光無線変換機と光ファイバ伝送路で接続され、前記複数の光無線変換機のうちの任意の光無線変換機から送信された光ファイバ無線信号が当該光無線変換機に接続されている光ファイバ伝送路から入力され、前記複数の光無線変換機のうちの設定された光無線変換機に接続されている光ファイバ伝送路に出力する方路制御機と、
   を備える通信ネットワークシステム。
2. 無線信号と光ファイバ無線信号とを互いに変換する複数の光無線変換機が光リピータハブに接続され、前記光リピータハブが前記複数の光無線変換機に含まれる任意の光無線変換機から送信された光ファイバ無線信号を前記複数の光無線変換機のうちの送信元以外の光無線変換機に送信する、複数の通信ネットワークと、
   前記複数の通信ネットワークに備わる前記光リピータハブと光ファイバ伝送路で接続され、複数の光リピータハブのうちの任意の光リピータハブから送信された光ファイバ無線信号が当該光リピータハブに接続されている光ファイバ伝送路から入力され、前記複数の光リピータハブのうちの設定された光リピータハブに接続されている光ファイバ伝送路に出力する方路制御機と、
   を備える通信ネットワークシステム。
3. 前記方路制御機は、接続されている複数の光ファイバ伝送路のうちの任意の光ファイバ伝送路同士の導通経路を設定する光スイッチを備える、
   請求項１又は２に記載の通信ネットワークシステム。
4. 前記方路制御機は、
   予め定められた光ファイバ伝送路と接続され、光ファイバ伝送路から入力される光ファイバ無線信号を無線信号に変換し、無線信号を光ファイバ無線信号に変換して光ファイバ伝送路に出力する、光ファイバ伝送路ごとに備わる複数の方路制御機側光無線変換部と、
   前記複数の方路制御機側光無線変換部で変換された無線信号を、出力先の光ファイバ伝送路で定められる前記方路制御機側光無線変換部に出力する、電気スイッチ部と、
   を備える、
   請求項１又は２に記載の通信ネットワークシステム。
5. 前記複数の光無線変換機は、
   無線端末と無線信号を送受信するアンテナ部と、
   前記アンテナ部の受信した無線信号を光ファイバ無線信号に変換して前記光ファイバ伝送路に出力し、前記光ファイバ伝送路で伝送された光ファイバ無線信号を無線信号に変換して前記アンテナ部に出力する光無線変換機側光無線変換部と、
   前記光無線変換機側光無線変換部から前記アンテナ部に出力される無線信号を分岐し、分岐された無線信号を用いて、前記アンテナ部に出力される無線信号が前記アンテナ部で受信されることで生じた回り込み無線信号を抑圧する、第１の回り込み信号抑圧回路と、
   を備える、
   請求項１から４のいずれかに記載の通信ネットワークシステム。
6. 前記複数の光無線変換機は、
   無線端末と無線信号を送受信するアンテナ部と、
   前記アンテナ部の受信した無線信号を光ファイバ無線信号に変換して前記光ファイバ伝送路に出力し、前記光ファイバ伝送路で伝送された光ファイバ無線信号を無線信号に変換して前記アンテナ部に出力する光無線変換機側光無線変換部と、
   前記アンテナ部から前記光無線変換機側光無線変換部に出力される無線信号を分岐し、分岐された無線信号を用いて、前記アンテナ部から前記光無線変換機側光無線変換部に出力される無線信号が前記複数の光無線変換機のうちの前記設定された光無線変換機に備わるアンテナ部で受信されることで生じた回り込み光ファイバ無線信号を抑圧する、第２の回り込み信号抑圧回路と、
   を備える、
   請求項１から５のいずれかに記載の通信ネットワークシステム。

Images