JP4186698B2 - 光伝送装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、1つの装置から別の複数の装置へ光分岐装置を介して識別番号を付与して相互間で通信を行う光伝送装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、光ファイバは、その特性を活かして主に基幹通信用途で利用されている。それを用いた信号伝送方式は、送信側と受信側をそれぞれ1対1に接続した伝送を基本としている。
【0003】
一方、近年の超大規模集積回路(VLSI)の開発により、データ処理システムで使用する回路基板の回路機能が大幅に増大してきている。また、回路機能が増大化するにつれて各回路基板で使用する信号線数も増大化し、さらに各基板間をつなぐケーブルの芯線数も増大化してきた。このようなシステムにおいては、従来のような電線による伝送方式では、ケーブルの特性インピーダンスの不整合による反射や、電線の長さのばらつきからくる信号遅延、あるいは電線からの不要輻射による放射電磁界ノイズが避けられず、これらは信号の高速化を図る上で障害となっていた。
【0004】
この種の問題を解決する手段として光伝送による方法がある。光伝送で光ファイバを使用すれば不要輻射による放射電磁界ノイズを発生させることなく信号の高速化を図ることができ、さらに信号をシリアル化することで光ファイバの本数を少なくすることも可能である。以上のような理由により光ファイバは基幹通信用途に留まらず徐々に機器間、機器内、あるいはボード上のチップ間の信号伝送に応用が進みつつある。
【0005】
このような応用を考えるとき、光ファイバの接続方法を1対1に限定していては利用範囲が広がらないので、信号光を合流または分流するために1対多、もしくは多対多の接続方法が必要となる。その際、光ファイバを1対多、多対多接続するために光分岐結合装置(光分岐装置および/または光結合装置)が使用される。これは、例えば光スターカプラのような部品が用いられるが、特許文献1に記載のような光拡散部を備えた光シートバスを用いることもできる。
【特許文献1】
特開平10−123350号公報
【0006】
また、プロセッサを有する演算モジュールとメモリを有する複数のメモリモジュールとの間のデータの電送を担うバスモジュールにおいて、演算モジュールとメモリモジュールとの相互間で伝送される信号を光信号で伝送する技術が、特許文献2および特許文献3に記載されている。この技術は、バス配線を電気的に接続したときの、消費電力の増加、コストアップ、スキューによる伝送エラーなどの問題に対する解決を提案するものである。
【特許文献2】
特開平11−39069号公報
【特許文献3】
特開平11−39251号公報
【0007】
ここで、バスモジュールは光信号の共通伝送路を形成するもので、光信号を拡散して伝搬する光導波路を備える。この光導波路は、プロセッサを搭載する1つの装置(以後「マスター装置」と呼ぶ)とメモリなどを搭載する1つ以上の装置(以後「スレーブ装置」と呼ぶ)とを接続するものであるが、複数のスレーブ装置は通常全く同一の装置が用意される。この光導波路は、光信号を分散させる機能を有するため、全スレーブ装置が同一の信号を同タイミングで受信することになる。スレーブ装置自身は、その受信した信号より自身に関係する信号と判断したときマスター装置に要求された動作を実行する。
【0008】
スレーブ装置自身がそれぞれ受信した信号より自身に関係する信号であると判断できるようにするため、各スレーブ装置にそれぞれ識別番号を持たせる。簡単なやり方としては、例えば装置にいくつかのスイッチを搭載し、各スレーブ装置にそれぞれ異なった設定を行う。この設定と送信されてきた信号とを対比して、自身に関係あれば要求された動作を実行し、関係なければ無視する。しかし、この場合、スレーブ装置にスイッチを設けることによるコストの増加や、スレーブ装置毎に異なった設定をすることによる人為的ミスの発生などの問題が考えられる。
【0009】
一方、特許文献4には、局側装置と1台以上の加入者側装置がスターカプラを介して光伝送路により接続されている光伝送装置において、局側装置がそれぞれの加入者側装置に対して相異なる識別番号を付与する機能を有するようにした技術が開示されている。
【特許文献4】
特開2000−13426号公報
【0010】
この技術では、加入者側装置は通常の通信処理機能に加えて、受信した光信号をそれぞれ構成する複数フレーム中の識別番号付与フレームの内容により信号の内容を判断する機能と、受信した光信号をそれぞれ構成する複数フレーム中の識別番号付与フレームのなかの特定スロットに識別番号の付与を開始するための識別番号付与起動信号がセットされていた場合に、乱数を発生させ、その乱数を識別番号付与起動信号の受信確認信号にセットして、その乱数に応じた時間だけ送出時間を遅延させて局側装置に送出する機能と、次の周期である第2周期目の識別番号付与フレーム中の他の特定スロットに、受信確認信号にセットした乱数がセットされている場合に、識別番号付与フレーム中の他の特定スロットにセットされる識別番号を読み込み、一時的に識別番号を保持する機能と、識別番号を保持した場合に識別番号を保持したことを通知する識別番号受け取り完了信号を送信する機能と、第3周期目の識別番号付与フレーム中の特定スロットにセットされた識別番号付与結果信号から保持した識別番号を自分の識別番号として記憶してよいか否かを判断する機能とを備える。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の技術は、光伝送装置に接続されている加入者側装置が不特定多数であり、また加入者が局側に対して遠隔地に所在するためではあるが、識別番号を局側装置が加入者側装置に割り付けるための手段、あるいは不具合が発生しないようにするための手段などが複雑であり、その手段を実現する装置自体のコストや開発工数が大きいという問題がある。
【0012】
従って本発明の目的は、1つの装置から別の複数の装置へ光分岐装置を介して簡易に識別番号を付与することができる光伝送装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、光送信器および光受信器を有する第1の装置と、光送信器および光受信器を有する複数の第2の装置と、前記第1の装置の光送信器からの光信号を分岐して前記複数の第2の装置の各光受信器に伝送する光分岐装置と、前記複数の第2の装置の各光送信器からの光信号を結合して前記第1の装置の光受信器に伝送する光結合装置とを備えた光伝送装置であって、前記第1の装置から前記複数の第2の装置にそれぞれ異なる識別番号を付与する際に前記複数の第2の装置が前記第1の装置からの前記複数の第2の装置を個別に電源供給するための制御信号により前記識別番号を受信し得る状態とされ、前記複数の第2の装置は前記制御信号により電源供給された後に前記識別番号の受信を待機する状態となり、前記第1の装置が、電源を供給していない前記複数の第2の装置のうちの1つ に対して電源を供給し、前記電源を供給した第2の装置との間で通信経路を確立した後に前記電源を供給した第2の装置に対して識別番号付与フレームを送信し、前記第2の装置の搭載数全てに識別番号を報知するまで前記識別番号付与フレームを送信する動作を繰り返し、全ての前記第2の装置に識別番号を報知したのち待機解除フレームを送信するものであり、前記第2の装置は、待機状態のとき識別番号付与フレームを受信しても無視し、前記待機解除フレームを受信したとき前記第1の装置との通信を可能にする通常動作状態へ移行するものである光伝送装置により、達成される。
【0014】
前記第2の装置は、電源が供給されたあと前記第1の装置に対して特定のパターン信号を送信するものであり、かつ、前記第1の装置は、前記第2の装置から前記パターン信号が送られてきたかどうかを判定し、前記パターン信号を受信したあと前記電源を供給した第2の装置との間で通信経路を確立するものとすることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を詳述するが、その前に本発明の対象とされる光伝送装置の構成例を説明する。
図1は、光伝送装置の構成例を示す図である。機構系の動作や画像系処理用のASIC(Application specific IC)などを制御する場合などに使われるCPU(Central Processing Unit:中央演算処理装置)には、CPUとその周辺デバイス(ASIC,メモリなど)を電気的に接続し制御するためにCPUインターフェースとも呼ばれるCPUバスがある。そのCPUバスの双方向データバスを光ファイバ接続で実現しようとするとき、図1に示すように、光信号の系統を送信側と受信側の2系統に分割する必要がある。
【0016】
本例の光伝送装置は、図1に示すように、マスター装置1と複数のスレーブ装置2〜4を備える。マスター装置1は、CPU(プロセッサ)11、ディジタルASIC12、光送信器13、および光受信器14を有する。光送信器13は、1つ又は複数のレーザダイオード(LD)等の発光素子131、その駆動回路132、および光ファイバとの結合用の光コネクタ133を有する。光受信器14は、1つ又は複数のフォトダイオード(PD)等の受光素子141、受信回路142、および光ファイバとの結合用の光コネクタ143を有する。ASIC12には所定のクロック15が与えられる。
【0017】
スレーブ装置2〜4は同一構成とすることができ、それぞれメモリ21、31、41、ディジタルASIC22、32、42、光送信器23、33、43、および光受信器24、34、44を有する。光送信器23、33、43はマスター装置の場合と同様に、1つ又は複数のレーザダイオード(LD)等の発光素子、その駆動回路、および光ファイバとの結合用の光コネクタ233、333、433を有する。光受信器24、34、44も同様に、1つ又は複数のフォトダイオード(PD)等の受光素子、受信回路、および光ファイバとの結合用の光コネクタ243、343、443を有する。なお、スレーブ装置2をメインスレーブ、スレーブ装置3、4をサブスレーブとすることもできる。
【0018】
マスター装置1と各スレーブ装置2〜4との間は、下り用の光伝送路5と上り用の光伝送路6とにより接続される。下り用の光伝送路5は、光ファイバ51、光分岐装置55、および複数の光ファイバ52〜54を有する。上り用の光伝送路6は、光ファイバ61、光結合装置65、および複数の光ファイバ62〜64を有する。図1に示すように、光ファイバ51は光コネクタ133に接続され、光ファイバ52〜54は光コネクタ243、343、443と接続される。また、光ファイバ61は光コネクタ143に接続され、光ファイバ62〜64は光コネクタ233、333、433と接続される。ここで、光ファイバとしては、例えばプラスチック光ファイバ(POF)を用いることができるが、これに限定されない。光分岐装置55および光結合装置65としては、例えばスターカプラ、または透過光拡散部を備えた光シートバス(特開平10−123350号公報、特開平10−282371号公報など)を用いることができる。なお、マスター装置1およびスレーブ装置2〜4には、図示しない電源装置から電源が供給される。
【0019】
図2は、図1の光伝送装置における信号の流れの一例を示す図である。本図は、下り10チャンネル(D0〜D8,CLK)、上り5チャンネル(D‘0〜D’3,CLK)の場合を示している。CPU(プロセッサ)を搭載している基板であるマスター装置1からASICやメモリなどを搭載している基板であるスレーブ装置2〜4にデータを書込むときは、マスター装置1からアドレスAD、データDA、ライトWR、チップセレクトCSなどの各制御信号および誤り訂正符号やフレームクロック(CLK)等のその他の信号OTを光送信器から光伝送路5を介して送信する。各スレーブ装置2〜4はこれらの信号を光受信器により受信する。またマスター装置1がスレーブ装置2〜4のデータを読み取るときは、まずマスター装置1からアドレスAD、リードRE、チップセレクトCSなどの信号を光送信器から光伝送路5を介して送信すると、スレーブ装置2〜4が光受信器により受信した信号に従い動作を実行する。そしてスレーブ装置2〜4は光送信器から光伝送路6を介してデータDAおよび誤り訂正符号COなどの信号をマスター装置1に送る。本例では、戻りのフレームクロック(CLK’)信号は送らない。マスター装置1は光受信器によりそのデータ信号等を受信しデータを受け取ることができる。
【0020】
マスター装置1から光分岐装置55を経由してスレーブ装置に光信号を送信する場合、1対1接続による伝送の場合とは異なり、マスター装置1からの光信号は全てのスレーブ装置2〜4に送信されることになる。これは光分岐装置55で分岐された信号が各スレーブ装置にそれぞれ到達するからである。従って、各スレーブ装置の受信側では自分に関係している信号であるかどうかを判定し、その結果、自分に対して送信されている信号であるならばその信号を受け取り、そうでなければ無視する判定装置を備える。この判定を行うために、各スレーブ装置には固有の識別番号が記憶されている。この識別番号はマスター装置より各スレーブ装置に付与することができる。
【0021】
ここで、マスター装置より各スレーブ装置に識別番号を付与するときには工夫が必要である。それは、何も手当することなく、マスター装置から光分岐装置を経由して特定のスレーブ装置に固有の識別番号を付与しようとすると、この固有の識別番号が全てのスレーブ装置に送信されてしまうからである。以下、本発明により、マスター装置より各スレーブ装置に識別番号を付与する方法について説明する。
【0022】
図3は、本発明に係る光伝送装置の一実施例を示す図である。本図において、図1と異なるところは、各スレーブ装置2、3、4への電源の供給の仕方にある。即ち、本実施例では、オン/オフ可能な電源部(もしくは電源供給を行う中継部による電源供給素子でも良い)20、30、40がスレーブ装置2、3、4にそれぞれ対応して設けられている。電源部20、30、40は、外部電源50に接続されており、マスター装置1のCPU11からの信号によりオン/オフすることができる。このように構成することにより、電源部がオンされたスレーブ装置は動作状態となりマスター装置からの信号を受け取ることができ、電源部がオフのスレーブ装置は非動作状態でありマスター装置からの信号を受け取ることができない。これを利用して、マスター装置から複数のスレーブ装置に簡単かつ容易に異なる識別番号を付与することができる。次に識別番号付与の方法を詳述する。
【0023】
マスター装置からスレーブ装置に識別番号を付与する方法は、マスター装置がスレーブ装置の搭載数量を知っているかどうかで手段が異なる。以下、まず、識別番号付与シーケンスの動作前にマスター装置にスレーブ装置の総数が設定されている場合について説明し、その次にスレーブ装置の総数が設定されていない場合について説明する。
【0024】
図4は、識別番号付与シーケンスの動作前にマスター装置にスレーブ装置総数が設定されている場合の動作フローチャートの一例を示す図で、(a)はマスター装置、(b)はスレーブ装置に係るものである。マスター装置1に外部から電源が供給(投入)されると(M41)、マスター装置1は自身の初期設定を実行したのち、各スレーブ装置に対して識別番号を報知するためのシーケンス(N=1)を実行する(M42)。マスター装置1は、識別番号を報知していないスレーブ装置が有るかどうかを判断し(M43)、有る場合は電源部の1つ、例えば電源部20をオンにしてスレーブ装置2の電源を投入する(M44、S41)。電源を供給されたスレーブ装置2は自身の初期設定を実施したのちマスター装置1からの通信経路を確立させるためのシーケンスが実行されるのを待つ。
【0025】
マスター装置1はスレーブ装置2が初期設定が完了したころを見計らって通信経路を自動確立する為のシーケンスを実行させ、マスター装置1とスレーブ装置2間の通信を可能な状態とする(M45、S42)。マスター装置1は、識別番号を付与するためのシーケンスを実行し、識別番号付加フレームを送信する(M46)。これを受信したスレーブ装置2は、識別番号付加フレームの有無を判別し(S43)、有りの場合、このフレームから識別番号を読み取り(抽出し)(S44)、識別番号記憶装置に識別番号を記憶、保持させる(S45)。識別番号を保持したスレーブ装置2は他スレーブ装置が識別番号を取得できるまで待機状態を維持する(S46)。
【0026】
マスター装置1は、N=N+1とし(M47)、上記ステップを繰り返す。即ち、次のスレーブ装置3に識別番号を報知するため、電源部30をオンにしてスレーブ装置3に電源を供給する。スレーブ装置3は前記と同じく通信経路を確立した後、識別番号付加フレームの受信のため待機する。マスター装置1は前に使った識別番号と異なる番号を送信し、これを受信したスレーブ装置3は識別記憶装置に記憶したのち待機状態に移行する。既に識別番号を取得した待機状態にあるスレーブ装置2はこの識別番号付加フレームを受信しても無視する。マスター装置1は識別番号付与シーケンスに入る前にあらかじめ設定されているスレーブ装置全数量に対して識別番号を付与する動作を繰り返す。全てのスレーブ装置に識別番号を付与した後、マスター装置は待機状態になっているスレーブ装置に対して待機状態からマスター装置とスレーブ装置間の通信を可能にする通常動作状態へ移行させるため待機解除フレームを送信する(M48)。これを受信したスレーブ装置は、待機解除フレーム有りとなり(S47)、待機状態から通信可能状態(通常動作状態)に移行する(S48)。
【0027】
図5は、マスター装置がスレーブ装置搭載数量を知らない場合の動作フローチャートの一例を示す図で、(a)はマスター装置、(b)はスレーブ装置に係るものである。マスター装置1に外部から電源が供給(投入)されると(M51)、マスター装置1は自身の初期設定を実行したのち、各スレーブ装置に対して識別番号を報知するためのシーケンス(N=1)を実行する(M52)。マスター装置1は、スレーブ装置2〜4に電源を供給する電源部20、30、40をオン/オフするオン/オフ信号を備えており、その1つ、例えば電源部20をオンする(M53)。これによりスレーブ装置2は電源が投入され(S51)、自身の初期設定を実施したのち自身が搭載されていることをマスター装置1に報知するために、決まったパターンの光信号をマスター装置1に送信する(S52)。
【0028】
パターン信号を受信したマスター装置1は(M54)、通信経路を自動確立するためのシーケンスを実行させ、マスター装置1とスレーブ装置2間の通信を可能な状態とする(M55、S53)。マスター装置1は、識別番号を付与するためのシーケンスを実行し、識別番号付加フレームを送信する(M56)。これを受信したスレーブ装置2は、識別番号付加フレームの有無を判別し(S54)、有りの場合、このフレームから識別番号を読み取り(抽出し)(S55)、識別番号記憶装置に識別番号を記憶、保持させる(S56)。識別番号を保持したスレーブ装置2は他のスレーブ装置が識別番号を取得できるまで待機状態を維持する(S57)。
【0029】
次に、マスター装置1は、N=N+1とし(M57)、上記ステップを繰り返す。即ち、次のスレーブ装置3に識別番号を報知するため、電源部30をオンしてスレーブ装置3に電源を供給する。スレーブ装置3は前記と同じく通信経路を確立した後、識別番号付加フレームの受信のため待機する。マスター装置1は前に使った識別番号と異なる番号を送信し、これを受信したスレーブ装置3は識別記憶装置に記憶したのち待機状態に移行する。既に識別番号を取得した待機状態にあるスレーブ装置2はこの識別番号付加フレームを受信しても無視する。マスター装置1は、スレーブ装置の電源投入直後の決まったパターン信号を受信できなくなったとき、もしくは識別番号付与シーケンスを実行する前にあらかじめ上位装置などから報知されているスレーブ装置の搭載上限値に達したときのいずれかの場合に、搭載されているスレーブ装置全てに対して識別番号を付与できたと判断する。マスター装置1は待機状態になっているスレーブ装置2〜4に対して待機状態からマスター装置とスレーブ装置間の通信を可能にする通常動作状態へ移行させるため待機解除フレームを送信する(M58)。これを受信したスレーブ装置は、待機解除フレーム有りとなり(S58)、待機状態から通信可能状態(通常動作状態)に移行する(S59)。
【0030】
上記実施例では、スレーブ装置の電源供給を個別に入り切りするマスター装置からの制御信号により識別番号を付与するスレーブ装置を選択したが、スレーブ装置を個別にリセットまたはリセット解除するマスター装置からの制御信号により識別番号を付与するスレーブ装置を選択することもできる。次にその例を図6を用いて説明する。
【0031】
図6は、本発明に係る光伝送装置の他の実施例を示す図である。本図において、図1と異なるところは、マスター装置1からスレーブ装置2、3、4にリセット信号28、38、48が個別に付与され得る点である。この場合、図1の場合と同様に、マスター装置1およびスレーブ装置2〜4には、図示しない電源装置から電源が供給される。リセット信号28、38、48は、マスター装置1のCPU11から出力することができる。このリセット信号により、リセット解除されたスレーブ装置は動作状態となりマスター装置からの信号を受け取ることができ、リセットされたスレーブ装置は非動作状態でありマスター装置からの信号を受け取ることができない。これを利用して、図3の場合と同様にして、マスター装置から複数のスレーブ装置に簡単かつ容易に異なる識別番号を付与することができる。
【0032】
図6を用いて、更に本発明に係る光伝送装置の他の実施例を説明する。本図において、前述でリセット信号28、38、48とした、マスター装置1からスレーブ装置2〜4への信号を、識別番号を付与するための制御信号28、38、48とすることもできる。この場合、図1の場合と同様に、マスター装置1およびスレーブ装置2〜4には、図示しない電源装置から電源が供給される。識別番号付与信号28、38、48は、マスター装置1のCPU11から出力することができる。電源を供給されたスレーブ装置2〜4は初期設定を実行したのち識別番号付与信号がアサートされるのを待つ。この識別番号付与信号がアサートされたスレーブ装置は、マスター装置との通信経路を自動確立するためのシーケンスを実行し終えたあと、識別番号を付与し得る状態となり、マスター装置からの識別番号を受け取ることができる。識別番号付与信号がアサートされていないスレーブ装置はマスター装置からの識別番号の信号を受け取ることができない。これを利用して、図3の場合と同様にして、マスター装置から複数のスレーブ装置に簡単かつ容易に異なる識別番号を付与することができる。
【0033】
以上のように構成することにより、各々のスレーブ装置に対して機械的な手段で識別番号を付与する煩わしさやその時の人的ミスを抑制することができる。また、それによってコスト低減や開発工数の削減が可能となる。さらに、スレーブ装置数量をマスター装置が知らなくても識別番号を付与できるため、スレーブ装置数量の変動に応じて、その都度マスター装置の設定を変更する必要がなくなるという利点もある。
【0034】
【発明の効果】
本発明によれば、1つの装置から別の複数の装置へ光分岐装置を介して簡易に識別番号を付与することができる光伝送装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】光伝送装置の構成例を示す図である。
【図2】図1の光伝送装置における信号の流れの一例を示す図である。
【図3】本発明に係る光伝送装置の一実施例を示す図である。
【図4】識別番号付与シーケンスの動作前にマスター装置にスレーブ装置総数が設定されている場合の動作フローチャートの一例を示す図で、(a)はマスター装置、(b)はスレーブ装置に係るものである。
【図5】マスター装置がスレーブ装置搭載数量を知らない場合の動作フローチャートの一例を示す図で、(a)はマスター装置、(b)はスレーブ装置に係るものである。
【図6】本発明に係る光伝送装置の他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
1 マスター装置
2〜4 スレーブ装置
5、6 光伝送路
11 CPU
12,22,32,42 ASIC
13,23,33,43 光送信器
14,24,34,44 光受信器
20、30、40 電源部
51〜54,61〜64 光ファイバ
55 光分岐装置
65 光結合装置
Claims (2)
- 光送信器および光受信器を有する第1の装置と、光送信器および光受信器を有する複数の第2の装置と、前記第1の装置の光送信器からの光信号を分岐して前記複数の第2の装置の各光受信器に伝送する光分岐装置と、前記複数の第2の装置の各光送信器からの光信号を結合して前記第1の装置の光受信器に伝送する光結合装置とを備えた光伝送装置であって、
前記第1の装置から前記複数の第2の装置にそれぞれ異なる識別番号を付与する際に前記複数の第2の装置が前記第1の装置からの前記複数の第2の装置を個別に電源供給するための制御信号により前記識別番号を受信し得る状態とされ、前記複数の第2の装置は前記制御信号により電源供給された後に前記識別番号の受信を待機する状態となり、
前記第1の装置が、電源を供給していない前記複数の第2の装置のうちの1つに対して電源を供給し、前記電源を供給した第2の装置との間で通信経路を確立した後に前記電源を供給した第2の装置に対して識別番号付与フレームを送信し、前記第2の装置の搭載数全てに識別番号を報知するまで前記識別番号付与フレームを送信する動作を繰り返し、全ての前記第2の装置に識別番号を報知したのち待機解除フレームを送信するものであり、前記第2の装置は、待機状態のとき識別番号付与フレームを受信しても無視し、前記待機解除フレームを受信したとき前記第1の装置との通信を可能にする通常動作状態へ移行するものであることを特徴とする光伝送装置。 - 前記第2の装置が、電源が供給されたあと前記第1の装置に対して特定のパターン信号を送信するものであり、かつ、前記第1の装置が、前記第2の装置から前記パターン信号が送られてきたかどうかを判定し、前記パターン信号を受信したあと前記電源を供給した第2の装置との間で通信経路を確立するものであることを特徴とする請求項1記載の光伝送装置。
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