JP4111737B2

JP4111737B2 - Optical wireless communication system

Info

Publication number: JP4111737B2
Application number: JP2002107835A
Authority: JP
Inventors: 浩司川邊; 芳毅古川; 浩樹横山; 弘幸岡; 大祐内田; 一憲広沢; 一親日比谷
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2022-04-10
Also published as: JP2003304204A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光無線により双方向通信のネットワークを構成するシステム、特に移動体に設置された光ノードと有線系ネットワークの複数の光中継機とを介して情報フレームのやり取りを行う光無線通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、赤外線を利用した光無線ネットワーク（ＬＡＮ）が提唱され、既に実用化されてきている。図３はこのような赤外線を利用した光無線ネットワークの概略のシステム構成を示す図である。
【０００３】
図３のシステムにおいて、建物の天井あるいは壁上部にアクセスポイントとなる複数の光中継機ＡＰが配置されている。この光中継機ＡＰは、スイッチングハブ（ＨＵＢ）と呼ばれる中継装置１を介して不図示の幹線ネットワークへ接続されており、建物内に配置された光ノードＲＮとの間で光無線による双方向通信を行う。また、各光ノードＲＮには、情報処理装置としてパソコン等のコンピュータＰＣが接続されている。
【０００４】
上記光中継機ＡＰと光ノードＲＮはそれぞれ受光部及び発光部を備えており、互いに双方向で光無線通信を行うが、光中継機ＡＰは複数の光ノードＲＮと通信することで単独でも機能するが、通常有線系（固定系）のネットワークに接続されて、大規模な通信システム（幹線システム）の一部を構成する。そして、物理的にも、ネットワーク構成的にも、光ノードＲＮの自由な移動を可能とする極めて柔軟な通信サービスを提供する。
【０００５】
また、光ノードＲＮは、通常１台のコンピュータＰＣ等が接続されているが、このコンピュータＰＣ等との間のインターフェースは、汎用有線ＬＡＮの形式が用いられることが多い。このため、コンピュータＰＣ等を有線接続と同じ通信条件で容易に移設できる便宜（モバイル環境）を得ることができる。このとき、光ノードＲＮに接続されるコンピュータＰＣ等は複数の場合もあり、またコンピュータＰＣ等内に光送受信のインターフェースを内蔵し、システム構成の簡略化を図ることもできる。
【０００６】
図４は上述の光中継機ＡＰと光ノードＲＮの受光及び発光の配光サービスエリア（通信エリア）を示す図である。なお、以下の説明では便宜上、光中継機ＡＰが発光した信号光を光ノードＲＮが受光する通信方向を「下り」、逆の通信方向を「上り」とする。
【０００７】
図４に示すように、光中継機ＡＰは受光、発光とも広指向角を持たせることで設置の自由度を向上させているのが通常である。光ノードＲＮ側では受光、発光ともレンズなどを用いて狭い指向角にすることで、受光においては感度を、発光においてはそのパワーを向上させ、投入電力に対する到達距離比の向上を図っている。
【０００８】
何れにしても、上りと下りの配光（通信可能エリア）は一致していることが望ましい。これは、双方向ネットワーク（ＬＡＮ）である以上、相手に情報を送れても受け取れなければ意味をなさず、また無駄な情報が届くことは全体の情報輻輳が助長されることになり、パフォーマンスが低下することから有害である。また、電力効率の面からも受発光のエリア一致が望ましい。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来の光無線通信システムにあっては、光ノードに接続されるコンピュータが移動可能とはいえ、ある動かない場所で使用されることを前提にして成り立っている。したがって、移動しながらも通信する必要がある場合、例えばコンピュータが搬送車及びロボットなどの移動体に搭載された場合、光ノードの指向角が狭いことが問題となる。その対処としては、以下の二つが考えられる。
（１）光ノードの受光部に例えば分割フォトダイードなどを用い、光中継機を常にその受発光の正面にくるように自動サーボ機構を付ける。
（２）光ノードの受光、発光とも広指向角とする。
【００１０】
上記（１）の場合は、自動制御のために非常に複雑な機構部と制御回路系が必要になり、容積、重量、消責電力が増大し、移動体用途としては大きな問題となる。更に、コスト的にも問題となる。
【００１１】
また、致命的なのは複数の光中継機を使って広い可動エリアを実現しようとすると、光ノードにおいて現在通信している光中継機とは別の光中継機の位置を確実に認識する検知系を更に具備しなければ光中継機の切替え（ハンドオーバー）ができない。すなわち、複数の光中継機によるシステム拡張が実現できないという問題がある。
【００１２】
そこで、上記（２）の光ノード側の受発光の配光を光中継機のように広くする方法が有効と考えられる。図５の（ａ）、（ｂ）にその具体例、つまり移動体用に拡張した光配光例を示す。同図中、ＡＰ１、ＡＰ２は光中継機、ＲＮ１はコンピュータＰＣ１に接続された光ノードで、自律歩行型ロボットとして構成された移動体２に載置されている。ＰＣ２は幹線ネットワーク側のコンピュータである。
【００１３】
空間を伝播する光は拡散して伝達されるので、そのエネルギーは距離により指数的に減衰してゆく。したがって、広いサービスエリアを実現しようとすれば、複数の光中継機ＡＰ１、ＡＰ２を配置し、そのエリアを広げることが有効と考えられる。
【００１４】
ここで図示した配光は便宜上のもので、実際には次のことが前提となる。
ａ）明確な通信エリア境界線はなく、例えば通信エラーレートがある値以下のエリアという基準で定義される。すなわち、通信できるかどうかが不確かな領域が存在するが、わかりやすくするため明確な境界線があるものとして説明する。ｂ）双方向通信であるので、上り伝送と下り伝送があり、それぞれ送り側の送信パワーと受け側の受光感度で通信エリア（距離）が定まり、現実的には「上り通信エリア」と「下り通信エリア」は同一にはならない（図６参照）。
【００１５】
以上のことで通信上の問題が発生するが、以下このことについて、図６と表１を用いて説明する。図６は配光の詳細を示す図、表１はその配光のエリア区分別の内容を示したものである。図６中、３は幹線ネットワークを示している。
【００１６】
【表１】

図６において、光ノード側はすでに受発光の広指向角化がなされており、光中継機ＡＰ１、ＡＰ２と光ノードＲＮ１の双方の性能の結果として、図示のエリア特性が得られたものとする。
【００１７】
複数の光中継機ＡＰ１、ＡＰ２を用いて広い通信エリアを得るためには、できるだけ光中継機ＡＰ１とＡＰ２の設置間隔を広くかつ、途中に通信できないエリアがないようにオーバーラップさせることが必要となる。ここで、そのオーバーラップさせたエリア（図６のｃ、ｄ、ｅ）に光ノードＲＮ１がある場合を考える。
【００１８】
上り伝送に関しては、光ノードＲＮ１より発光された信号光は光中継機ＡＰ１あるいはＡＰ２のどちらかで受光され、幹線ネットワーク３に伝送される。複数の光中継機ＡＰ１、ＡＰ２からの信号が同時に幹線ネットワーク３に流れると、そこでデータの衝突が発生し、破壊するおそれがある。このため、幹線ネットワーク３への接続は、記憶バッファを備えた中継装置１を介して伝送することが有効である。
【００１９】
中継装置１には、どの方向からいつフレーム（データ）が届いても破壊されることなく受信し、かつ、そのフレームの送り元、届け先のアドレスを管理する機能があり、受け手の存在するポートのみにフレームを送信することができる。したがって、上り伝送に関しては複数の光中継機ＡＰ１、ＡＰ２のエリアが重なっていることによる致命的な障害は発生しない。
【００２０】
ところが、下り伝送に関しては、幹線ネットワーク３から流れてきたフレームは中継装置１の機能により受け手の存在する光中継機ＡＰ１あるいはＡＰ２に対して伝送することになるが、受け手が移動体２にある場合、過去に上りフレームがあった光中継機ＡＰ１あるいはＡＰ２に対して伝送しても、受取るべき光ノードＲＮ１がすでに移動していてそのエリア内に存在しない可能性があるという問題が発生する。
【００２１】
更に、ここで上りと下りのエリア不一致が問題となる。
【００２２】
すなわち、図６に示すエリア区分（ａ）と（ｇ）は片方向しか伝送できないので、ＬＡＮとしてはサービスエリア外である。エリア区分（ｂ）と（ｆ）は一つの光中継機ＡＰ１あるいはＡＰ２とのみ双方向で伝送可能であり、正常なサービスエリアとして問題ない。
【００２３】
エリア区分（ｄ）は両方の光中継機ＡＰ１、ＡＰ２と双方向で伝送可能であり、中継装置１がどちらの光中継機ＡＰ１あるいはＡＰ２を選択して送信しても受信可能であり、送信（発光）したフレームは必ず幹線ネットワーク３に届く。
【００２４】
エリア区分（ｅ）は送信（発光）したフレームは光中継機ＡＰ２にしか届かず、中継装置３の機能で下りは光中継機ＡＰ２が選択される。したがって、光中継機ＡＰ２と双方向通信可能である。
【００２５】
最も問題となるのがエリア区分（ｃ）である。ここでは送信（発光）したフレームは光中継機ＡＰ１、ＡＰ２の両方に届く。そうすると、中継装置１の機能で光ノードＲＮ１を有する移動体２がどちらのエリア内にあるかが管理テーブル上不定になる（どちらか遅れて認識した方に下りフレームを送信することになる）。
【００２６】
ところが、光中継機ＡＰ２の下りエリアの外であるので、フレームが光中継機ＡＰ２から送信（発光）された場合、フレームは光ノードＲＮ１には届かない。すなわち、二つの光中継機ＡＰ１、ＡＰ２のオーバーラップしたエリアであるにも関わらず、通信に障害が発生するという問題がある。
【００２７】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、光中継機と光ノードの受光、発光とも広指向角にした場合でも、光ノードの移動に伴うアドレステーブルからの消失を防止し、移動体とのネットワークを有線と同等に維持できるようにし、また複数の光中継機の通信エリアが重なった場合でも正常なネットワークが稼動な光無線通信システムを提供することを目的としている。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、光無線通信システムを次の（１）のとおりに構成する。
（１）移動体と有線系ネットワークで光無線により双方向通信のネットワークを構成するシステムであって、情報フレームの切替え機能を有した中継装置と、該中継装置に接続した複数の光中継器と、該光中継機と双方向通信を行う移動可能な移動体に搭載された光ノードとを有し、前記光中継機から前記光ノードヘの通信エリア範囲を該光ノードから前記光中継機への通信エリア範囲より外側に広くなるように設定するとともに、前記光中継機は隣接する他の光中継機と、前記光ノードから前記光中継機への通信エリア範囲が互いに一部重なるように配置し、前記光ノードからは、前記光ノードの最大移動速度に見合う送信間隔時間で定期的に自局アドレスを含む前記情報フレームを送信し、その際、前記送信間隔時間を、該光中継機から光ノードヘの通信エリア範囲と該光ノードから光中継器への通信エリア範囲の距離差を光ノードの最大移動速度で除したものより短くした光無線通信システム。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面について説明する。本実施例では、前述のように光中継機も光ノードも受光、発光とも広指向角にし、かつ光中継機を複数オーバーラップさせながら隣接させて設置した場合においても、次の条件を満足するようにしている。
ａ）光ノードの移動に伴うアドレステーブルからの消失を防止し、移動体とのネットワークを有線と同等に維持できるようにする。
ｂ）オーバーラップ部で発生する前述の不具合を解消し、複数の光中継機のサービスエリアが重なった場合でも正常にネットワークが稼動するようにする。
【００３１】
このため、本実施例では次のような構成をとっている。
１）下りエリアは必ず上りエリアより外側に広くなるように配光を設定する。すなわち、上りで通信できるエリアは下りは確実に通信できるように改定する。２）移動体の光ノードからは最大移動速度に見合う間隔で定期的にフレームを発光（送信）する。その定期的な送信の間隔は、移動体の最大速度とエリアのオーバーラップ量より適宜選択する。あるいは、逆に最大速度とサービスエリアの大きさによりオーバーラップ量を設定する。
【００３２】
図１は本発明の実施例の構成を示す図であり、光中継機ＡＰ１、ＡＰ２の配光の詳細を示している。図に示すように、光中継機ＡＰ１、ＡＰ２の上り（受光）の通信エリアは必ず下り（発光）の通信エリアより狭く改定している。こうすることで、上り信号の伝達が可能なエリアでは必ず下り信号の伝達が可能であることが保証される。
【００３３】
具体的には、光中継機ＡＰ１、ＡＰ２の発光素子の数、発光パワーを上げ、指向特性を広げる。逆に、光ノード側の発光指向特性を狭くする（光パワーを弱くする）。あるいは、光中継機ＡＰ１、ＡＰ２の受光部にフィールドストップ（絞り）を設置するようにしても良く、何れの方法でも、また組み合わせても良い。こうすることで、表２に示すように、オーバーラップ部における障害を排除することができる。
【００３４】
【表２】

なお、隣り合う光中継機ＡＰの通信エリアの輻輳範囲は、移動体２の移動速度や光中継機ＡＰの設置間隔、光中継機ＡＰの設置高さと光ノードとの距離、システムの無線強度に応じて適宜設定される。
【００３５】
図２は光ノードが移動する場合の例を示す図である。情報処理装置であるコンピュータＰＣ１に接続された光ノードＲＮ１は、台車などの移動体２に載置されている。また、情報フレームの切替え機能を有した光中継機ＡＰ１、ＡＰ２は、建物の天井や壁などに配置されている。なお、その他の構成は従来例と同様であるので、説明は省略する。
【００３６】
ここで、光ノードＲＮ１からの定期発光（送信）について説明する。通常、ＬＡＮ（コンピュータどうしのネットワーク通信）において、すべての情報伝達はフレームと呼ばれる情報のかたまりを単位として行われる。一つのフレームには必ず送り手と受け手のそれぞれの固有のアドレスが付加されている。したがって、光ノードＲＮ１に接続されたコンピュータＰＣ１上のソフトで定期的に自局アドレスを含む情報フレームを送信すれば、スイッチングハブである中継装置１にて、常に光ノードＲＮ１の所在を管理することが可能になる。
【００３７】
例えば、図２に示すように、移動体２が光中継機ＡＰ２からＡＰｌの方向に進行していて、エリア区分（ｃ）と（ｄ）の境界に存在するとする。仮に、下りの最小エリアと上りの最大エリアの距離の最小値が５０ｃｍで、移動体２の最大移動速度が２５ｃｍ／ｓであるとすれば、光中継機ＡＰ２の下り伝送が届かなくなるまでに最低２秒時間の余裕がある。その間は中継装置１が光中継機ＡＰ２に向かって送信すれば、フレームは光ノードＲＮ１に届く。
【００３８】
そこで、光ノードＲＮ１から１秒間に１回上りフレームを発光することにすれば、上記エリア内では発光信号は光中継機ＡＰ２には届かず、かつ光中継機ＡＰｌには必ず届くので、中継装置１におけるテーブルの書き換えが確実に行われることになる。
【００３９】
また、他のエリア区分については従来例と同様であり、問題なく双方向通信を行うことができる。
【００４０】
なお、上記実施例においては、中継装置１は複数の光中継機ＡＰ１、ＡＰ２を統括する機能を有する一つのネットワーク装置として構成した例で説明した。
【００４１】
また、光ノードＲＮが搭載される移動体２は、図２及び図５に示すような自律歩行型ロボットに限られず、車や飛行機など光無線通信を行う他の移動体にも本発明は適用できる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光中継機と光ノードの受光、発光とも広指向角にした場合でも、光ノードの移動に伴うアドレステーブルからの消失を防止し、移動体とのネットワークを有線と同等に維持できるようになる。
【００４３】
また、複数の光中継機の通信エリアが重なった場合でも、正常なネットワークが稼動になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の構成を示す図
【図２】実施例の光ノードが移動する場合の例を示す説明図
【図３】光無線ネットワークのシステム構成を示す図
【図４】光中継機と光ノードの配光エリアを示す説明図
【図５】移動体用に拡張した配光例を示す図
【図６】従来の配光の詳細を示す説明図
【符号の説明】
１中継装置
２移動体
３幹線ネットワーク
ＡＰ１光中継機
ＡＰ２光中継機
ＲＮ１光ノード
ＰＣ１コンピュータ（情報処理装置）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a system for forming a two-way communication network by optical wireless, particularly an optical wireless communication system for exchanging information frames via an optical node installed in a mobile body and a plurality of optical repeaters of a wired network. It is about.
[0002]
[Prior art]
In recent years, an optical wireless network (LAN) using infrared rays has been proposed and already put into practical use. FIG. 3 is a diagram showing a schematic system configuration of such an optical wireless network using infrared rays.
[0003]
In the system of FIG. 3, a plurality of optical repeaters AP serving as access points are arranged on the ceiling or upper part of the wall of the building. This optical repeater AP is connected to a trunk network (not shown) via a relay device 1 called a switching hub (HUB), and bidirectional communication by optical wireless is performed with an optical node RN arranged in the building. I do. Each optical node RN is connected to a computer PC such as a personal computer as an information processing apparatus.
[0004]
The optical repeater AP and the optical node RN each include a light receiving unit and a light emitting unit, and perform optical wireless communication in both directions. However, the optical repeater AP functions alone by communicating with a plurality of optical nodes RN. However, it is usually connected to a wired (fixed) network and constitutes a part of a large-scale communication system (trunk system). It provides an extremely flexible communication service that allows the optical node RN to move freely, both physically and network.
[0005]
The optical node RN is usually connected to a single computer PC or the like, but the interface with the computer PC or the like is often in the form of a general-purpose wired LAN. For this reason, the convenience (mobile environment) which can move computer PC etc. easily on the same communication conditions as a wired connection can be obtained. At this time, there may be a plurality of computer PCs connected to the optical node RN, and an optical transmission / reception interface may be built in the computer PC or the like to simplify the system configuration.
[0006]
FIG. 4 is a diagram showing a light distribution service area (communication area) for light reception and light emission of the optical repeater AP and the optical node RN described above. In the following description, for the sake of convenience, the communication direction in which the optical node RN receives the signal light emitted from the optical repeater AP is “down”, and the opposite communication direction is “up”.
[0007]
As shown in FIG. 4, the optical repeater AP normally improves the degree of freedom of installation by providing a wide directivity angle for both light reception and light emission. On the optical node RN side, both light reception and light emission are made narrow by using a lens or the like, thereby improving the sensitivity in light reception and the power in light emission and improving the reach ratio with respect to the input power.
[0008]
In any case, it is desirable that the upstream and downstream light distribution (communicable area) be the same. Since this is a two-way network (LAN), it does not make sense if information cannot be received even if it can be sent to the other party, and the arrival of useless information promotes overall information congestion and performance. Harmful because it drops. Also, from the viewpoint of power efficiency, it is desirable that the light receiving and emitting area coincide.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the conventional optical wireless communication system as described above is based on the assumption that the computer connected to the optical node is used in a place where it does not move although it can move. Therefore, when it is necessary to communicate while moving, for example, when a computer is mounted on a moving body such as a transport vehicle and a robot, the directivity angle of the optical node is a problem. There are two possible countermeasures.
(1) For example, a split photo diode is used for the light receiving portion of the optical node, and an automatic servo mechanism is attached so that the optical repeater is always in front of the light receiving and emitting.
(2) Both the light reception and light emission of the optical node have a wide directivity angle.
[0010]
In the case of the above (1), a very complicated mechanism and control circuit system are required for automatic control, and the volume, weight, and destructive power increase, which is a serious problem for mobile applications. Furthermore, there is a problem in terms of cost.
[0011]
In addition, what is fatal is that a detection system that reliably recognizes the position of an optical repeater that is different from the optical repeater currently communicating at the optical node when a large movable area is realized using multiple optical repeaters. If not further provided, the optical repeater cannot be switched (handover). That is, there is a problem that system expansion by a plurality of optical repeaters cannot be realized.
[0012]
Therefore, the method (2) of widening the light distribution on the optical node side like the optical repeater is considered effective. 5A and 5B show specific examples thereof, that is, examples of light distribution extended for a moving body. In the figure, AP1 and AP2 are optical repeaters, and RN1 is an optical node connected to a computer PC1 and is placed on a moving body 2 configured as an autonomous walking robot. PC2 is a computer on the main line network side.
[0013]
Since light propagating in space is diffused and transmitted, its energy decays exponentially with distance. Therefore, in order to realize a wide service area, it is considered effective to arrange a plurality of optical repeaters AP1 and AP2 and widen the area.
[0014]
The light distribution shown here is for the sake of convenience, and in fact, the following is assumed.
a) There is no clear communication area boundary, and for example, the communication error rate is defined on the basis of an area below a certain value. That is, there is a region where it is uncertain whether or not communication is possible, but it is assumed that there is a clear boundary for easy understanding. b) Since it is bidirectional communication, there are uplink transmission and downlink transmission, and the communication area (distance) is determined by the transmission power on the sending side and the light receiving sensitivity on the receiving side. The “communication area” is not the same (see FIG. 6).
[0015]
Although the above causes communication problems, this will be described below with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing the details of the light distribution, and Table 1 shows the contents of the light distribution by area section. In FIG. 6, 3 indicates a trunk network.
[0016]
[Table 1]

In FIG. 6, it is assumed that the optical node side has already made a wide directivity angle of light reception and emission, and the area characteristics shown in the figure were obtained as a result of the performance of both the optical repeaters AP1 and AP2 and the optical node RN1. .
[0017]
In order to obtain a wide communication area using a plurality of optical repeaters AP1 and AP2, it is necessary to make the installation intervals of the optical repeaters AP1 and AP2 as wide as possible and to overlap so that there is no area where communication is not possible. Become. Here, consider a case where the optical node RN1 is in the overlapped area (c, d, e in FIG. 6).
[0018]
Regarding uplink transmission, the signal light emitted from the optical node RN1 is received by either the optical repeater AP1 or AP2 and transmitted to the trunk network 3. If signals from a plurality of optical repeaters AP1 and AP2 flow to the trunk network 3 at the same time, there is a risk of data collision and destruction. For this reason, it is effective to transmit the connection to the main line network 3 via the relay device 1 having a storage buffer.
[0019]
The relay device 1 has a function of receiving a frame (data) from any direction and receiving it without being destroyed, and managing the address of the source and destination of the frame. Only the port where the receiver exists Can send frames. Therefore, for the uplink transmission, a fatal failure due to the overlap of the areas of the plurality of optical repeaters AP1 and AP2 does not occur.
[0020]
However, with regard to downlink transmission, the frame flowing from the trunk network 3 is transmitted to the optical repeater AP1 or AP2 in which the receiver exists by the function of the relay apparatus 1, but the receiver is in the mobile unit 2. Even if transmission is performed to the optical repeater AP1 or AP2 in which an upstream frame has been transmitted in the past, there is a problem that the optical node RN1 to be received may have already moved and may not exist in the area.
[0021]
Furthermore, the up and down area mismatch is a problem here.
[0022]
That is, since the area divisions (a) and (g) shown in FIG. 6 can be transmitted in only one direction, the LAN is outside the service area. Area sections (b) and (f) can be transmitted bidirectionally with only one optical repeater AP1 or AP2, and there is no problem as a normal service area.
[0023]
The area section (d) can be transmitted bidirectionally with both optical repeaters AP1 and AP2, and can be received regardless of which optical repeater AP1 or AP2 the relay apparatus 1 selects and transmits. The light-emitting frame always reaches the main network 3.
[0024]
In the area classification (e), the transmitted (light-emitting) frame reaches only the optical repeater AP2, and the optical repeater AP2 is selected for the downlink by the function of the repeater 3. Therefore, bidirectional communication with the optical repeater AP2 is possible.
[0025]
The most problematic is the area division (c). Here, the transmitted (emitted) frame reaches both the optical repeaters AP1 and AP2. Then, it becomes uncertain in the management table in which area the mobile unit 2 having the optical node RN1 is located by the function of the relay device 1 (the downlink frame is transmitted to the one recognized later).
[0026]
However, since it is outside the downlink area of the optical repeater AP2, when the frame is transmitted (lighted) from the optical repeater AP2, the frame does not reach the optical node RN1. That is, there is a problem that a communication failure occurs even though the two optical repeaters AP1 and AP2 are overlapped areas.
[0027]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and even when the optical repeater and the optical node receive and emit light at a wide directional angle, the loss from the address table accompanying the movement of the optical node is prevented. An object of the present invention is to provide an optical wireless communication system in which a network with a mobile body can be maintained equivalent to a wired network, and a normal network operates even when communication areas of a plurality of optical repeaters overlap.
[0028]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention constitutes a optical wireless communication system as shown in the following (1).
(1) A system that forms a two-way communication network by optical wireless between a mobile unit and a wired network, a relay device having an information frame switching function, and a plurality of optical repeaters connected to the relay device; An optical node mounted on a movable movable body that performs bidirectional communication with the optical repeater, and a communication area range from the optical repeater to the optical node is changed from the optical node to the optical repeater. The optical repeater is set so as to be widened outside the communication area range, and the optical repeater is arranged so that the adjacent optical repeater and the communication area range from the optical node to the optical repeater partially overlap each other. , from the optical node, and transmitting the information frame including a regular local address in the transmission interval time commensurate with the maximum moving speed of the optical node, this time, the transmission interval time from the light repeater Nodohe optical wireless communication system shorter than divided by the maximum speed of movement of the optical node from the communication area range and optical node distance difference of the communication area range of the optical repeater.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, as described above, the following conditions are satisfied even when both the optical repeater and the optical node receive light and emit light with a wide directivity angle and are installed adjacent to each other while overlapping a plurality of optical repeaters. I am doing so.
a) It is possible to prevent disappearance from the address table due to the movement of the optical node, and to maintain the network with the moving body equivalent to the wired network.
b) The above-mentioned problems occurring in the overlap part are solved, and the network operates normally even when the service areas of a plurality of optical repeaters overlap.
[0031]
For this reason, in this embodiment, the following configuration is adopted.
1) The light distribution is set so that the downstream area is always wider than the upstream area. That is, the area that can be communicated in the uplink is revised so that the downlink can be reliably communicated. 2) The optical node of the mobile unit periodically emits (transmits) frames at intervals corresponding to the maximum moving speed. The regular transmission interval is appropriately selected based on the maximum speed of the moving body and the overlap amount of the area. Alternatively, the overlap amount is set according to the maximum speed and the size of the service area.
[0032]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention, and shows details of light distribution of optical repeaters AP1 and AP2. As shown in the figure, the upstream (light receiving) communication area of the optical repeaters AP1 and AP2 is always revised to be narrower than the downstream (light emitting) communication area. By doing so, it is ensured that a downlink signal can be transmitted in an area where the uplink signal can be transmitted.
[0033]
Specifically, the number of light emitting elements and the light emission power of the optical repeaters AP1 and AP2 are increased to widen the directivity. Conversely, the light emission directivity characteristic on the optical node side is narrowed (light power is weakened). Alternatively, a field stop (aperture) may be installed in the light receiving section of the optical repeaters AP1 and AP2, and any method may be used in combination. By doing so, as shown in Table 2, a failure in the overlap portion can be eliminated.
[0034]
[Table 2]

The congestion range of the communication area of the adjacent optical repeater AP depends on the moving speed of the moving body 2, the installation interval of the optical repeater AP, the installation height of the optical repeater AP and the distance between the optical nodes, and the wireless strength of the system. It is set accordingly.
[0035]
FIG. 2 is a diagram illustrating an example when the optical node moves. An optical node RN1 connected to a computer PC1 that is an information processing apparatus is placed on a moving body 2 such as a carriage. The optical repeaters AP1 and AP2 having the information frame switching function are arranged on the ceiling or wall of the building. Since other configurations are the same as those of the conventional example, description thereof is omitted.
[0036]
Here, regular light emission (transmission) from the optical node RN1 will be described. Normally, in a LAN (network communication between computers), all information transmission is performed in units of information called a frame. A unique address of each sender and receiver is always added to one frame. Therefore, if the information frame including its own address is periodically transmitted by software on the computer PC1 connected to the optical node RN1, the location of the optical node RN1 is always managed by the relay device 1 which is a switching hub. Is possible.
[0037]
For example, as shown in FIG. 2, it is assumed that the moving body 2 is traveling in the direction from the optical repeater AP2 to AP1, and exists at the boundary between the area sections (c) and (d). If the minimum value of the distance between the minimum downlink area and the maximum uplink area is 50 cm and the maximum moving speed of the mobile unit 2 is 25 cm / s, the minimum transmission time until the downlink transmission of the optical repeater AP2 is not reached. There is room for 2 seconds. In the meantime, if the repeater 1 transmits toward the optical repeater AP2, the frame reaches the optical node RN1.
[0038]
Therefore, if the upstream frame is emitted from the optical node RN1 once per second, the light emission signal does not reach the optical repeater AP2 in the area and always reaches the optical repeater AP1. The table in 1 is rewritten with certainty.
[0039]
The other area divisions are the same as in the conventional example, and bidirectional communication can be performed without any problem.
[0040]
In the above embodiment, the relay apparatus 1 is described as an example configured as a single network apparatus having a function of controlling the plurality of optical repeaters AP1 and AP2 .
[0041]
The mobile body 2 on which the optical node RN is mounted is not limited to the autonomous walking robot as shown in FIGS. 2 and 5, and the present invention is also applied to other mobile bodies that perform optical wireless communication such as cars and airplanes. it can.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when the light reception and light emission of the optical repeater and the optical node are set to wide directional angles, disappearance from the address table accompanying the movement of the optical node is prevented, and The network can be maintained in the same way as wired.
[0043]
Even when the communication areas of a plurality of optical repeaters overlap, a normal network can be operated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example when an optical node of the embodiment moves. FIG. 3 is a diagram showing a system configuration of an optical wireless network. Explanatory diagram showing the light distribution area of the optical repeater and the optical node [FIG. 5] A diagram showing an example of the light distribution expanded for the mobile body [FIG. 6] An explanatory diagram showing the details of the conventional light distribution
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Relay apparatus 2 Mobile body 3 Trunk network AP1 Optical repeater AP2 Optical repeater RN1 Optical node PC1 Computer (information processing apparatus)

Claims

A system in which a mobile body and a wired network constitute a network for two-way communication by optical wireless, a relay device having an information frame switching function, a plurality of optical repeaters connected to the relay device, and the optical device An optical node mounted on a movable body that performs bidirectional communication with the repeater, and a communication area range from the optical repeater to the optical node is a communication area range from the optical node to the optical repeater The optical repeater is arranged so as to become wider outside, and the optical repeater is disposed so that the adjacent optical repeater and the communication area range from the optical node to the optical repeater partially overlap each other. from node, it transmits the information frame including a regular local address in the transmission interval time commensurate with the maximum moving speed of the optical node, this time, the transmission interval time, the light no from the light repeater Optical wireless communication system, characterized in that shorter than those from the communication area range and optical node f and the distance difference of the communication area range of the optical repeater divided by the maximum moving speed of the optical node.