JP2817115B2 - 通信インターフェース装置及び光通信ネットワーク - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、送信信号の衝突検出機能を有する通信イン
ターフェース装置及び光通信ネットワークに関するもの
である。

［従来の技術］ 光フアイバを利用した光通信ネツトワークにおける多
重化の一方法として、従来電気通信ネツトワークで用い
られてきたCSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/C
ollision Detection）方式が用いられるようになつてき
ている。

第４図は、このような光通信ネツトワークにおけるCS
MA/CD（以下光CSMA/CDと略す）を用いた端末装置の通信
インタフエース部を示す概略ブロツク図を示したもので
ある。以下第４図を参照して端末装置の動作を説明す
る。

図示するように、光フアイバ10に光カプラ21及び通信
インタフエースを介して接続された端末装置39から送信
する信号を光フアイバ10へ転送し、他の端末へ送るもの
とする。この時、光CSMA/CDの動作は次の手続きによ
る。

まず、送信を希望する端末39が通信制御回路34に対
し、通信を希望することを示す制御信号を出力する。こ
の信号を受けて通信制御回路34では、搬送波検出回路25
により光フアイバ10上に他端末からの信号が伝送されて
いないか否かを調べる。ここで他端末からの信号が光フ
アイバ10上に存在しない場合、通信制御回路34は、端末
装置39に対して送信開始を示す制御信号を出力する。こ
の制御信号により端末39から出力された送信信号は、符
号化回路31で符号化され、次にE/O変換回路24で光信号
に変換される。そして、分岐合流素子22,光カプラ21を
経由して光フアイバ10へと送出される。

この時、符号化回路31から送出された信号は搬送波検
出回路25,衝突検出回路35,復号化回路30へそれぞれ入力
され、送信信号が正しく送信されているか否かのモニタ
を行つている。

このような手続きにより、端末39からの送信を開始す
るが、光フアイバ10に接続された他の端末が同時に送信
を開始してしまうことがある。このような場合のため
に、信号制御回路34では端末装置39が送信している間、
O/E変換回路23及び衝突検出回路35を用い、他の端末装
置からの信号が光フアイバ10上に伝送されているかどう
かをモニタしている。

ここで、衝突検出回路35が自端末からの信号と他端末
からの信号との衝突を検出した場合、衝突が生じたこと
を制御信号により端末装置39に連絡すると共に、符号化
回路31から送信中の信号が無効になつたことを示すキヤ
ンセル信号を光フアイバ10上へ送出する。そして、ラン
ダムに設定した時間がたつた後、上述の送信手続きを再
度行う。

［発明が解決しようとしている課題］ しかしながら、上記従来例では、以下に述べるような
問題があつた。

第４図に示すように、光フアイバ10を用いた伝送路上
には、光カプラ21と光フアイバ10との接続部や光フアイ
バ10同志の接続部といつた接続部分による光の反射を避
けることができず、特にネツトワークの形態として、バ
ス型光ネツトワークを採用し、比較的自由に端末装置の
接続，切り離しができるように構成した場合には、接続
部の反射を低減させることは困難であつた。

つまり、このような光を反射する接続部が光カプラ21
からｘメータの距離にあるとすると、光カプラ21から光
フアイバ10上に送出された光は、2x/C_f秒だけ遅れ、反
射されて戻つてくる。ここで、C_fは光フアイバ中を光が
伝搬する速度である。

従つて、この遅延2x/C_fが伝送される信号の１ビツト
に相当する時間長よりも充分短ければ問題は生じない
が、これと同程度か、それよりも長いと、この反射信号
は自端末から送信された信号か他端末からのものか識別
できなくなるため、衝突検出回路35は、信号の衝突を誤
検出してしまうことになる。

例えば、伝送速度を100Mb/sとすると、信号の１ビツ
トの長さは10nsecとなり、ｘが約2m以上であると、上述
した衝突の誤検出が発生することになる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもの
で、光伝送路上からの反射信号を除去することにより衝
突検出機能の誤検出を防止し、信頼性の高い通信インタ
ーフェース装置及び光通信ネットワークを提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段及び作用］ 上記目的を達成するために、本発明の通信インターフ
ェース装置は以下の構成を備える。

即ち、光伝送路によって複数の端末装置を互いに接続
して成り、送信信号の衝突検出機能を有する光通信ネッ
トワークに用いられ、各端末装置と光伝送路との間に配
置される通信インターフェース装置において、 前記光伝送路の途中で送信信号が反射されることによ
って発生し、受信信号に含まれて受信される反射信号の
送信信号に対する遅延時間を検出する検出手段と、 前記検出手段で検出された遅延時間に基づいて送信信
号を遅延させることによって擬似反射信号を生成し、こ
の擬似反射信号を前記受信信号から減算することによ
り、受信信号から反射信号を除去する除去手段とを備え
る。

また好ましくは、前記検出手段は、送信信号と反射信
号を含む受信信号とのたたみこみ積分を行う弾性表面波
コンボルバを含み、この弾性表面波コンボルバの出力に
基づいて前記反射信号の送信信号に対する遅延時間及び
減衰量を検出し、前記除去手段は、前記検出手段で検出
された遅延時間及び減衰量に基づいて送信信号を遅延及
び増幅することによって前記擬似反射信号を生成するこ
とを特徴とする。

更に好ましくは、前記検出手段は、波形整形回路とス
ライディングコリレータとから成り、前記波形形成回路
によって波形整形された受信信号と送信信号とを前記ス
ライディングコリレータで比較することにより、前記反
射信号の送信信号に対する遅延時間を検出することを特
徴とする。

また、本発明による光通信ネットワークは以下の構成
を備える。

即ち、光伝送路、前記光伝送路によって互いに接続さ
れた複数の端末装置、及び各端末装置と光伝送路との間
に配置された通信インターフェース装置から成り、送信
信号の衝突検出機能を有する光通信ネットワークにおい
て、 前記通信インターフェース装置に、前記光伝送路の途
中で送信信号が反射されることによって発生し、受信信
号に含まれて受信される反射信号の送信信号に対する遅
延時間を検出する検出手段と、 前記検出手段で検出された遅延時間に基づいて送信信
号を遅延させることによって擬似反射信号を生成し、こ
の擬似反射信号を前記受信信号から減算することによ
り、受信信号から反射信号を除去する除去手段とを備え
る。

また好ましくは、前記通信インターフェース装置の検
出手段は、送信信号と反射信号を含む受信信号とのたた
みこみ積分を行う弾性表面波コンボルバを含み、この弾
性表面波コンボルバの出力に基づいて前記反射信号の送
信信号に対する遅延時間及び減衰量を検出し、前記通信
インターフェース装置の除去手段は、前記検出手段で検
出された遅延時間及び減衰量に基づいて送信信号を遅延
及び増幅することによって前記擬似反射信号を生成する
ことを特徴とする。

更に好ましくは、前記通信信号インターフェース装置
の検出手段は、波形整形回路とスライディングコリレー
タとから成り、前記波形整形回路によって波形整形され
た受信信号と送信信号とを前記スライディングコリレー
タで比較することにより、前記反射信号の送信信号に対
する遅延時間を検出することを特徴とする。

［実施例］ 以下、添付図面を参照して本発明に係る好適な一実施
例を詳細に説明する。

＜第１の実施例＞ 第１図ないし第２図は、本発明の第１の実施例を示
し、第１図は、通信インタフエース部の構成を示す概略
ブロツク図であり、第２図は、第１図に示す装置による
ネツトワーク構成の一例を示す概略図である。

第１図において、10は光フアイバを用いた伝送路であ
り、通信ネツトワークを構成するものである。21は光カ
プラであり、光フアイバ10上の光の一部を後述する分岐
／合流素子22へと取り込み、あるいは分岐／合流素子22
からの光を光フアイバ10上へと送り出す。22は分岐／合
流素子であり、光信号の分岐、あるいは合流を制御す
る。23は光−電気（O/E）変換回路であり、光検出器や
増幅器等を含む。24は電気−光（E/O）変換回路であ
り、半導体レーザやその駆動回路等を含む。

25は搬送波検出回路であり、光フアイバ10上に信号が
搬送されているか否かを検出する。26は局部発信回路で
あり、後述する弾性表面波コンボルバ32の入力中心周波
数とほぼ等しい周波数の信号を発生する。27は時間反転
回路であり、後述する符号化回路31からの符号系列を一
定時間ごとに時間反転信号に変換する、28,29はミキサ
である。30は復号化回路であり、O/E変換回路23で変換
された符号系列を通常の信号に復号化する。31は符号化
回路であり、送信される信号を伝送路上に伝搬させるの
に好適な符号系列に符号化する。

32は弾性表面波コンボルバであり、各ミキサ28,29か
らの入力信号のたたみこみ積分演算を行う。33は検波回
路である。34は通信制御回路であり、後述する端末装置
39との送受信を制御する。35は衝突検出回路であり、検
出した信号の衝突を通信制御回路34へ通知する。36は減
算回路であり、O/E変換回路23からの信号と符号化回路3
1からの信号の減算を行う。37は振幅・遅延時間検出回
路であり、検波回路33からの信号を用いて弾性表面波コ
ンボルバ32の２つの入力信号の振幅差と遅延時間差を検
出する。38は可変遅延・可変増幅回路であり、決定され
た増幅度と遅延時間を符号化回路31からの信号に与え
る。39は端末装置であり、信号の送・受信等を行う。

次に、第２図に示す211〜215は第１図に示す光カプラ
21であり、411〜415は端末装置39である。そして311〜3
15は第１図に示す光フアイバ10,光カプラ21,端末装置39
を除いた全体を示すもので、ここでは通信インタフエー
ス（信号I/F）と称す。

また、第２図に示すように、ネツトワーク形態はいわ
ゆるバス型光ネツトワークと呼ばれるものであり、各端
末装置は通信インタフエースを用いそれぞれの光カプラ
を介して光フアイバ10上に信号を送出し、あるいは光カ
プラによつて伝送路上の信号の一部を通信インタフエー
スに取り込むことによつて信号を受信するものである。

次に、第１の実施例での通信インタフエース部の動作
を第１図を参照して詳しく説明する。

なお、以下の説明では、端末装置39から信号を送信す
る場合を例に述べる。

送信端末39が通常のCSMA/CDの手続きに従つて信号を
送信する場合、まず送信端末39が通信制御回路34に対し
て送信希望信号を出力すると、通信制御回路34では、搬
送波検出回路25を用いて光フアイバ伝送路10上に他の端
末からの信号が伝送されていないかどうか調べる。その
結果、光フアイバ10上に信号が伝送されていなければ、
通信制御回路34から送・受信端末装置39へ送信可能を表
わす信号が出力される。この信号を入力した端末装置39
では、送信信号を符号化回路31によつて通信に適した符
号系列に変換し、E/O変換回路24によつて光信号に変換
した後、分岐／合流素子22,光カプラ21を介して光フア
イバ10へ送出する。

この時、前述したように、光フアイバ10上における信
号の伝送の遅延のため、複数の端末装置からほぼ同時に
送信が開始される可能性がある。また、光フアイバ10上
の反射面から反射された信号も、光カプラ21を介して伝
送されてくる。そこで、の通信インタフエースでは、こ
れらの信号を次のように識別し、反射信号による衝突の
後検出を行うことなしに、上述した他端末からの信号と
の衝突を検出するものである。

まず、光フアイバ10上の光信号は分岐／合流素子22を
通り、O/E変換回路23で電気信号に変換された後、ミキ
サ28において局部発振回路26からの信号と混合とされ
る。そして弾性表面波コンボルバ32の一方の入力トラン
スデユーサに入力される。一方、符号化回路31により符
号化された送信信号は、時間反転回路27によつて一定時
間毎に時間反転され、ミキサ29において局部発振回路26
からの信号と混合される。そして、この信号は弾性表面
波コンボルバ32の他方のトランスデユーサに入力され
る。

弾性表面波コンボルバとは、例えば、柴山幹夫監修
“弾性表面波工学”、電子通信学会、P.221〜225に詳し
く述べられているように、弾性表面波基板それ自身の非
線形性、あるいは弾性表面波基板と近接させて置いた半
導体の空之層の非線形性を利用して２つの入力信号のた
たみこみ積分を行うものである。すなわち、いま２つの
トランスデユータにそれぞれＦ（ｔ）e^jwt,G（ｔ）e^jwt
のように変調された信号を入力すると、出力電極には、 Ｈ（ｔ）＝ke^j2wt∫Ｆ（ｔ）・Ｇ（2t−τ−Ｔ）ｄτ
…（１） なる信号が出力される。ここで、Ｔは弾性表面波コンボ
ルバのコンボリユーシヨン領域の伝搬遅延時間である。

上述の（１）式を定性的に解釈すると、信号Ｇ（ｔ）
の時間反転信号と、信号Ｆ（ｔ）とが全く似ていない
（相関がない）ときには出力がゼロであり、これらが似
てくるに従つてパルス状の出力信号が出るようになる。
そして、これらが同一の信号の時に出力が最大となる。
また、片方の信号がもう一方に比べて遅延している時に
は、この出力パルスはその遅延量に応じて遅延されて出
力される。

実施例においては、O/E変換回路23からの信号が上述
したＦ（ｔ）に相当し、符号化回路からの信号がＧ
（ｔ）に相当する、また、局部発振回路26は、上述した
e^jwtを発生するものであり、この周波数は、弾性表面波
コンボルバの入力トランスデユーサの中心周波数付近に
選べばよい。

また、弾性表面波コンボルバ32の出力信号は検波回路
33によつてe^j2wtの成分が除去され、振幅・遅延時間検
出回路37に入力される。

上記の如く、この信号からO/E変換回路23からの信号
と、符号化回路31からの信号に同一の符号系列が含まれ
ているか否かという情報と、もし含まれているならば、
それがどの程度遅延しているかという情報が得られる。

これらの信号に同一の符号系列が含まれているという
ことは、光フアイバ伝送路10上のどこかで信号が反射し
てきていることを意味するので、これらの情報から、反
射信号の有無と遅延時間を知ることができる訳である。
また送信信号と反射信号は、全く同一の符号系列であ
る。すなわち、上述の（１）式において、Ｆ（ｔ）＝Ｇ
（ｔ）であるので、ｋの値より反射信号がどれだけ減衰
して反射してきたかを知ることもできる。

このようにして、反射信号の有無，その遅延時間，減
衰量を知ることができたので、この情報に従つて、符号
化回路31からの信号を可変遅延・可変増幅回路38で好適
に遅延・増幅（あるいは減衰）することによって擬似反
射信号を生成し、この擬似反射信号をO/E変換回路23か
らの信号から減算回路36によつて減算することにより、
受信信号から自端末からの送信信号の反射成分を除去
し、他端末からの信号成分のみを衝突検出回路35に入力
することができる。

通信制御装置34は、衝突検出回路35からの信号を受け
て、自端末からの信号送信中に他端末からの信号と衝突
が生じているか否かを監視し、衝突が生じた場合には、
端末装置39にその旨を報告するとともに、符号化回路31
へ光フアイバ伝送路10に送信信号が無効になつたことを
示すキヤンセル信号を出力する。

上述のように、自端末からの送信信号に対する反射信
号は、常に受信信号から除去して衝突検出を行つている
ので、前述したような衝突の誤検出が生ずることはな
い。

＜第２の実施例＞ 次に、本発明に係る第２の実施例を第３図を参照して
以下に説明する。

第３図は、第２の実施例における通信インタフエース
部の概略を示すブロツク図であり、第２の実施例も第１
の実施例と同様に、第２図に示すような光通信ネツトワ
ークにおいて好適に用いられている。

なお、第３図において、第１図と同じ機能を有するブ
ロツクには同一の符号を付し、ここでの説明は省略す
る。そして、第１図と異なる点は、時間反転回路27、局
部発振回路26、弾性表面波コンボルバ32、ミキサ28,29
を削除し、波形整形回路40及びスライデイングコリレー
タ41を追加した点である。また、第１図において用いら
れた可変遅延・可変増幅回路38の代わりに第３図では可
変遅延回路43を用いている。

この実施例と前述した第１の実施例の動作上の主な違
いは、第１の実施例においては自端末からの信号の反射
信号を識別する場合に、信号をアナログ量として扱うの
に対し、第２の実施例ではデイジタル量として扱つてい
ることである。

以下、第３図を参照して第２の実施例における動作を
説明する。

なお、送信開始の手続きは、前述した実施例と同様で
ある。

まず、端末装置39が送信を開始すると、光カラプ21か
らの光信号は分岐／合流素子22を通り、O/E変換回路22
により電気信号に変換され、波形整形回路40へ入力され
る。この波形整形回路40は入力された信号をデイジタル
信号に変換する機能を有する。すなわち、O/E変換素子2
3では、入力した光信号に強度に比例した電圧の電気信
号が出力されるが、波形整形回路40では、この電気信号
から“0"と“1"に対応する電圧の閾値を検出し、各時刻
において入力信号が“0"であるとか、“1"であるかを決
定し、それに対応した電圧を出力する。次に、この信号
は、スライデイングコリレータ41の一方の入力に入力さ
れ、他方の入力には符号化回路31からの信号が入力され
る。

スライデイングコリレータ41は、デイジタル回路の１
つであり、２つの入力から入力された符号系列を時間的
にスライドさせながら比較し、２つの入力符号系列の相
関を求めるものである。すなわち、２つの符号系列を時
間をずらしながら比較し、符号系列が一致した時に出力
信号が最大となる。これを用いることにより、波形整形
回路40からの出力信号と符号化回路31からの出力信号に
同じ符号系列が含まれているか否か、すなわち、O/E変
換回路23の入力信号に反射信号成分が含まれているか否
かと、もし含まれている場合には、どれだけ遅延してい
るかを知ることができる。

このようにして、反射信号の有無、その遅延時間を知
ることができたので、符号化回路31からの信号をこの遅
延時間に相当する時間だけ、可変遅延回路43で遅延させ
ることによって擬似反射信号を生成し、この擬似反射信
号を減算回路36を用いて波形整形回路40からの信号から
減算することにより、自端末からの信号の反射成分を除
去することができる。

しかる後に、この信号を衝突検出回路35に入力し、衝
突検出を行う。なお、衝突を検出した後の手続きは第１
の実施例と同様である。

第１の実施例では、弾性表面波コンボルバを用いてい
るため、自端末からの信号の反射成分を識別する処理が
高速で行うことが可能であり、光通信が高速のデータ伝
送を行う場合に適しているが、その反面、局部発振回路
や時間反転回路等が必要となり、システムが比較的高価
になる。

一方、第２の実施例では、スライデイングコリレータ
を用い、反射信号の識別処理をデイジタル的に行つてい
るために、高速の伝送系には適用できないが、比較的安
価なシステムとすることができる。

以上、第１と実施例及び第２の実施例を用いて本発明
の概要を説明したが、本発明の適用はこの２つの実施例
に限られるものではない。

実施例では、信号のたたみこみ積分、あるいは相関演
算を行うのに弾性表面波コンボルバ、あるいはスライデ
イングコリレータを用いているが、これらと同様の作用
をするものであれば、例えばCCDコリレータ等、いかな
るものを用いることも可能である。

また、実施例では、通常のバス型光通信ネツトワーク
を用いて説明を行つたが、この拡張である通信路上に光
増幅基を設けたバス型光通信ネツトワーク、あるいはバ
ス型ではない、例えばスター型光通信ネツトワーク又は
ループ型光通信ネツトワーク等にも、本発明は適用可能
である。

更に、波長多重等の多重方式を用いて、マルチメデイ
ア化した光通信ネツトワークにおいても、伝送路上での
信号の衝突検出が必要とされるシステムであれば、本発
明が適用できることも明らかである。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、光伝送路上か
らの反射信号を除去することにより衝突検出機能の誤検
出を防止し、信頼性の高い通信インターフェース装置及
び光通信ネットワークを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の実施例での通信インタフエース部を示す
ブロツク図、 第２図は実施例における光通信ネツトワークを示す概略
図、 第３図は第２の実施例での通信インタフエース部を示す
ブロツク図、 第４図は従来での光CSMA/CD方式を説明するための図で
ある。 図中、10……光フアイバ伝送路、26……局部発振回路、
27……時間反転回路、32……弾性表面波コンボルバ、34
……通信制御回路、35……衝突検出回路、39……端末装
置、41……スライデイングコリレータである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−111539（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−54345（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−26041（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−38949（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−254547（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−121626（ＪＰ，Ａ)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光伝送路によって複数の端末装置を互いに
   接続して成り、送信信号の衝突検出機能を有する光通信
   ネットワークに用いられ、各端末装置と光伝送路との間
   に配置される通信インターフェース装置において、 前記光伝送路の途中で送信信号が反射されることによっ
   て発生し、受信信号に含まれて受信される反射信号の送
   信信号に対する遅延時間を検出する検出手段と、 前記検出手段で検出された遅延時間に基づいて送信信号
   を遅延させることによって擬似反射信号を生成し、この
   擬似反射信号を前記受信信号から減算することにより、
   受信信号から反射信号を除去する除去手段とを備えるこ
   とを特徴とする通信インターフェース装置。
2. 【請求項２】前記検出手段は、送信信号と反射信号を含
   む受信信号とのたたみこみ積分を行う弾性表面波コンボ
   ルバを含み、この弾性表面波コンボルバの出力に基づい
   て前記反射信号の送信信号に対する遅延時間及び減衰量
   を検出し、前記除去手段は、前記検出手段で検出された
   遅延時間及び減衰量に基づいて送信信号を遅延及び増幅
   することによって前記擬似反射信号を生成することを特
   徴とする請求項１に記載の通信インターフェース装置。
3. 【請求項３】前記検出手段は、波形整形回路とスライデ
   ィングコリレータとから成り、前記波形整形回路によっ
   て波形整形された受信信号と送信信号とを前記スライデ
   ィングコリレータで比較することにより、前記反射信号
   の送信信号に対する遅延時間を検出することを特徴とす
   る請求項１に記載の通信インターフェース装置。
4. 【請求項４】光伝送路、前記光伝送路によって互いに接
   続された複数の端末装置、及び各端末装置と光伝送路と
   の間に配置された通信インターフェース装置から成り、
   送信信号の衝突検出機能を有する光通信ネットワークに
   おいて、 前記通信インターフェース装置に、前記光伝送路の途中
   で送信信号が反射されることによって発生し、受信信号
   に含まれて受信される反射信号の送信信号に対する遅延
   時間を検出する検出手段と、 前記検出手段で検出された遅延時間に基づいて送信信号
   を遅延させることによって擬似反射信号を生成し、この
   擬似反射信号を前記受信信号から減算することにより、
   受信信号から反射信号を除去する除去手段とを備えるこ
   とを特徴とする光通信ネットワーク。
5. 【請求項５】前記通信インターフェース装置の検出手段
   は、送信信号と反射信号を含む受信信号とのたたみこみ
   積分を行う弾性表面波コンボルバを含み、この弾性表面
   波コンボルバの出力に基づいて前記反射信号の送信信号
   に対する遅延時間及び減衰量を検出し、前記通信インタ
   ーフェース装置の除去手段は、前記検出手段で検出され
   た遅延時間及び減衰量に基づいて送信信号を遅延及び増
   幅することによって前記擬似反射信号を生成することを
   特徴とする請求項４に記載の光通信ネットワーク。
6. 【請求項６】前記通信インターフェース装置の検出手段
   は、波形整形回路とスライディングコリレータとから成
   り、前記波形整形回路によって波形整形された受信信号
   と送信信号とを前記スライディングコリレータで比較す
   ることにより、前記反射信号の送信信号に対する遅延時
   間を検出することを特徴とする請求項４に記載の光通信
   ネットワーク。