JP4300632B2 - 光送受信装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光送受信装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図8は、従来の光送受信装置の構成の一例を説明するブロック図である。レーザダイオード(以下、LDと略記する)1は、電気信号を対応する強度のレーザ光に変換し、図示せぬ光ファイバを介して外部に送出する。LD駆動部2は、信号線3を介して入力される送信データ(Tx.Data)とAPC(Auto Power Control)5からの出力信号7に応じてLD1を駆動する。フォトダイオード4は、LD1から出射されたレーザビームの一部が入射され、入射されたレーザビームを電気信号に変換する。
【0003】
APC5は、フォトダイオード4から出力された電気信号と、信号線6から入力される送信信号の基準振幅(Tx.Ref)に応じてLD駆動部2を制御し、LD1から出射されるレーザ光の強度が所定の振幅になるようにする。フォトダイオード8は、図示せぬ光ファイバを介して伝送されてきたレーザ光が入射され、対応する電気信号に変換するようになされている。増幅部9は、フォトダイオード8より出力された電気信号を所定のゲインで増幅し、信号線10を介して受信データ(Rx.Data)として光送受信装置の内部へ出力する。
【0004】
送信データは、信号線3を介してLD駆動部2に供給される。LD駆動部2は、送信データとAPC5の出力信号7に応じて、LD1を駆動し、レーザ光を出射させる。LD1から出射されたレーザ光は、図示せぬ光ファイバを介して、図示せぬ通信相手側に伝送される。
【0005】
LD1から出射されたレーザ光の一部は、フォトダイオード4に入射されているので、LD1から出射されるレーザ光の強度に対応した電気信号がAPC5に入力される。APC5は、フォトダイオード4から出力される電気信号と、信号線6より入力される送信信号の基準振幅(Tx.Ref)とを比較し、両者が所定の関係を保つように(例えば、同値となるように)LD駆動部2を制御する。その結果、LD1から出射されるレーザ光の強度は、常に所定の振幅となる。
【0006】
また、図示せぬ光ファイバを介して伝送されてきたレーザ光は、フォトダイオード8により対応する電気信号に光電変換され、増幅部9により所定のゲインで増幅された後、信号線10を介して受信データとして光送受信装置の内部へ出力される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の光送受信装置においては、送信されるレーザ光の強度は、常に所定の振幅となるように設定されていた。レーザ光の強度は、そのシステム(光送受信装置が相互に接続されることにより構成されるシステム)において最長の光ファイバの伝送損失を基準にして設定されることが一般的である。
【0008】
システム内で最長の光ファイバにおける伝送損失に充分対応しうる強度にレーザ光のパワー値を設定しておけば、システムは、充分な強度(パワー値)を確保することができる。
【0009】
レーザダイオード(LD)の寿命は、出射されるレーザビームの強度の2乗〜3乗に反比例すると言われている。従って、システムが、使用上想定される最長の光ファイバで通信できるレーザ光の強度を設定した場合に、短い光ファイバで通信すると、強度が過重となり、その結果、LDの寿命は著しく短かくなる。
【0010】
すなわち、システムが使用上想定される最長の光ファイバで通信できるレーザ光の強度を設定した場合、使用される光ファイバの長さが大きく異なると、光送受信装置の受信部に入力されるレーザ光の強度も同様に大きな差を持つことになる。例えば、LAN(Local Area Network)などでは、使用されている光ファイバの長さがおよそ1m乃至2kmと大きな幅があるため、伝送損失の差も16dB程度となり、レーザ光の強度もそれに応じて大きな差を有することになる。なお、このような差異は、伝送損失の大きいPOF(Plastic Optical Fiber)において特に顕著である。
【0011】
このように入力されるレーザ光の強度に大きな差がある場合、どのような強度のレーザ光の入力に対しても一定以下のエラーレートを確保するためには、光送受信装置における光のダイナミックレンジを充分広く確保する必要が生じ、その結果、装置の設計が煩雑になるとともに、装置の製造コストが高くなるという課題があった。
【0012】
更に、アイセーフ(Eye Safe)の問題を考慮した場合、レーザ光の強度は、できる限り小さく設定する方が望ましい。レーザ光の強度を低く設定すると、損失が大きいシステム(例えば、POFなどによって接続されているシステム)においては、前述のようにダイナミックレンジの問題に抵触するため、設計が困難となるという問題もあった。
【0013】
従来の光送受信装置は、用いられている光ファイバの種類や長さあるいは敷設状況、使用条件等により発光パワーや受信感度の制御をダイナミックに行うようにはなっていないので、光ファイバを含む光送受信装置は最悪の条件を意識した厳しい仕様で製作する必要があり、結果として高価になっている。このことは、特にプラスチック製の光ファイバのような比較的伝送損失の大きな光伝送媒体を用いる場合において顕著である。
そこで本発明は上記課題を解消し、最適な条件で光送受信装置相互間の光伝送媒体を用いた光通信を確実に行うことができる光送受信装置を提供するものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項1の発明は、発光パワー制御信号に応じて入力信号の信号レベルを制御し、信号レベルの制御された入力信号を駆動信号として出力する駆動信号出力手段と、前記駆動信号の信号レベルに応じた強度で発光して、光信号を光伝送媒体を介して接続された相手側の光送受信装置に送信する発光素子と、前記発光パワー制御信号で示される現在の発光パワー値が含まれた特定の信号パターンを有し、前記相手側の光送受信装置が出力する信号の信号パターンとは異なるテスト信号を生成するテスト信号生成手段と、前記テスト信号と、データ信号の一方を、前記駆動信号生成手段に前記入力信号として選択的に出力する選択手段と、前記光伝送媒体を介して、前記相手側の光送受信装置から伝送されてきた光信号を受信し、受信した前記光信号を電気信号に変換する受光素子と、前記選択手段が前記テスト信号を選択している際に、前記受光素子から出力される電気信号が前記特定の信号パターンと一致するか否かを検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記発光パワー制御信号のパラメータを調整する制御手段と、を備え、前記選択手段は、前記テスト信号生成手段が生成する前記テスト信号と、前記受光素子から出力された前記電気信号の一方を選択的に出力する第1のセレクタと、前記第1のセレクタの出力と、前記データ信号の一方を選択的に出力する第2のセレクタと、を有し、前記制御手段は、前記検出手段が一致しないと検出したときは、前記発光素子が出力する光信号の強度が上昇するように前記発光パワー制御信号のパラメータを調整し、前記検出手段が一致したと検出したことに応じて、現在の前記発光パワー制御信号のパラメータを前記選択手段が前記データ信号を選択した際のパラメータとして設定し、前記特定の信号パターンとは異なる信号パターンを有するテスト信号を検出したとき、前記第1のセレクタが前記電気信号を出力し、前記第2のセレクタが前記第1のセレクタの出力である前記電気信号を出力するように前記選択手段を制御し、前記特定の信号パターンとは異なる信号パターンを有するテスト信号に含まれた発光パワー値に基づき、前記発光パワー制御信号のパラメータを設定する光送受信装置である。
【0015】
請求項1では、制御手段は、検出手段が一致しないと検出したときは、発光素子が出力する光信号の強度が上昇するように発光パワー制御信号のパラメータを調整し、検出手段が一致したと検出したことに応じて、現在の発光パワー制御信号のパラメータを選択手段がデータ信号を選択した際のパラメータとして設定することから、当初は光信号の強度を小さくしておき、発光パワー制御信号のパラメータの調整により光信号の強度を上昇させて検出結果が一致した時には、選択手段がデータ信号を選択した際のパラメータとして発光パワー制御信号のパラメータを設定する。従って、光伝送媒体の長さに応じて最適な条件で光伝送時の伝送損失を少くして光送受信装置相互間の光通信が確実に行える。
【0017】
請求項2の発明は、前記発光素子より送信された光信号の強度を検出する強度検出受光素子をさらに備え、前記制御手段は、前記強度検出受光素子によって検出された光信号の強度が限界値以上になった場合、前記検出手段が一致しないと検出したことに応じて行う前記パラメータの調整を停止することを特徴とする請求項1に記載の光送受信装置である。請求項2では、制御手段は、強度検出受光素子によって検出された光信号の強度が限界値以上になった場合、検出手段が一致しないと検出したことに応じて行うパラメータの調整を停止して作動を停止することができ、限界値以上の光信号の強度で光通信するのを防ぐことができる。
【0018】
請求項3の発明は、前記発光素子が発光する前記限界値を記憶する記憶手段をさらに備え、前記制御手段は、前記強度検出受光素子が検出した光信号の強度が前記限界値と等しくなったとき、前記パラメータの調整を停止する請求項2に記載の光送受信装置である。請求項3では、制御手段は、強度検出受光素子が検出した光信号の強度が限界値と等しくなったとき、パラメータの調整を停止することができる。
【0019】
請求項4の発明は、前記制御手段は、前記発光パワー制御信号のパラメータを設定した後、前記データ信号を出力するように前記選択手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の光送受信装置である。
【0020】
請求項5の発明は、前記発光素子が前記テスト信号を送信したタイミングから時間を計測する計時手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の光送受信装置である。請求項5では、計時手段により計測した時間に従ってテスト信号の送信したタイミングからの時間を知ることができる。
【0021】
請求項6の発明は、前記制御手段が出力する異常を示す信号に基づいて、ユーザに異常を報知する報知手段をさらに備え、前記報知手段は、前記計時手段が、前記発光素子が前記テスト信号を送信したタイミングから所定の時間を計時するまでに、前記制御手段が前記発光パワー制御信号のパラメータを設定しなかったとき、前記異常を示す信号を出力することによってユーザに対して報知する請求項5に記載の光送受信装置である。請求項6では、異常を示す信号により、報知手段がユーザに異常を報知することができる。
【0022】
請求項7の発明は、前記受光素子と、前記検出手段の間に接続され、前記受光素子が変換した前記電気信号を所定のゲインに基づいて増幅し、前記検出手段に出力する増幅手段をさらに備える請求項1に記載の光送受信装置である。請求項7では、検出手段に対して増幅した電気信号を確実に与えることができる。
【0023】
請求項8の発明は、前記増幅手段は、前記電気信号をアナログ/ディジタル変換するアナログ/ディジタル変換部を有する請求項7に記載の光送受信装置である。
【0024】
請求項9の発明は、前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記ゲインを調整する請求項7に記載の光送受信装置である。請求項9では、検出結果に応じて受光素子の電気信号の増幅時のゲインを最適に調整できる。
【0025】
請求項10の発明は、前記テスト信号は、前記データ信号が持たない特定の法則を有する信号であることを特徴とする請求項1に記載の光送受信装置である。請求項10では、テスト信号とデータ信号の区別が明確に行える。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【0027】
図1は、本発明の通信システムの好ましい実施の形態を示している。この通信システム100は、たとえば第1光送受信装置20と第2光送受信装置21を備えて、光通信システムを構成している。これらの第1光送受信装置20と第2光送受信装置21の間には、光ファイバ(光伝送媒体)F1,F2が配置されている。
第1光送受信装置20と第2光送受信装置21は同じ構成を有しており、第1光送受信装置20は、送信部20A、受信部20B及び制御部20Cを有している。第2光送受信装置21は、送信部21A、受信部21B、制御部21Cを有している。送信部20A,21Aは同じものであり、受信部20B,21Bは同じものであるとともに、ディジタル式の制御部20C,21Cは同じものである。
送信部20A,21Aは、伝送しようとする情報に応じて光信号を変調して、光ファイバF2,F1を通じて相手側の受信部21B,20Bに対して伝送する。
制御部20C,21Cは、受信部20B,21Bにより受信された光信号が正常かどうかを参照して、送信部20A,21Aから出力される光信号の強度(パワー値)を調整するようになっている。
【0028】
図2は、図1の第1光送受信装置20と第2光送受信装置21の内の第2光送受信装置21を代表してその構造を示している。第1光送受信装置20についても同じ構造であるので第2光送受信装置21の構造及び動作の説明を行うことで、第1光送受信装置20の構造及び動作の説明に援用する。
光送受信装置21は、上述したように送信部21A、受信部21B、制御部21Cを有している。
光ファイバF1,F2は、たとえばプラスチック製の光ファイバあるいはガラス製の光ファイバを用いることができるが、これらの光ファイバF1,F2は、それぞれ送信部21Aのコネクタ部、受信部21Bのコネクタ部に対して着脱可能に接続することができる。
【0029】
送信部21Aは、発光素子4とモニター受光素子5、駆動回路3、セレクタ1、伝送データ作成部110を有している。発光素子4はたとえばレーザダイオードや発光ダイオード(LED)等を採用することができる。モニター受光素子5は、発光素子4により送信された光信号の強度を検出する強度検出受光素子であり、モニター受光素子5は、たとえばフォトダイオードを採用することができる。
駆動回路3は駆動信号出力手段であり、発光パワー値制御信号s2Cに応じて、セレクタ1からの入力信号s1の信号レベルを制御して、信号レベルの制御された入力信号s1を駆動信号s3として発光素子4に出力する。
発光素子4は駆動回路3により駆動されて光信号200を光ファイバFの端部に発光する。発光素子4が発光した光信号200を、モニター受光素子5はモニターのために受光するようになっている。
セレクタ1は、伝送データ作成部110からの伝送データsTxと、パワー制御回路部2からのテスト信号入力s2aのいずれかを選択して、入力信号s1を駆動回路3に送る選択手段である。
【0030】
受信部21Bは、受光素子6、増幅回路7を有している。受光素子6は、たとえばフォトダイオード等を採用でき、受光素子6は光ファイバF2の端部から出射される光信号210を受光して、光電変換することにより電流信号s6を増幅回路7に送る。
この光信号210は、第1光送受信装置20の送信部20Aから出力され光ファイバF2を通じて送信されたものか、あるいは第2光送受信装置21の送信部21Aから発生して光ファイバF1、第1光送受信装置20、光ファイバF2を通じて送信されたものである。
増幅回路7はこの電流信号s6を増幅してアナログ/ディジタル変換して、受信信号s7aや検出信号s7bを作る。受信信号s7aは、コントロール回路115、比較回路8及びテストパターン検出回路9に送られる。受信信号s7aは、受光素子6が受けている通信信号(データ信号)である。検出信号s7bは、パワー制御回路部2に送られる。検出信号s7bは、受信した光信号210がある一定の振幅以上出力されているか、を検出する信号で、例えば光ファイバF2が正常に接続されているか、あるいは第1光送受信装置20が正常に動作しているか、を検出する信号である。
【0031】
次に、制御回路部21Cの説明をする。制御回路部21Cは、パワー制御回路部2、比較回路8、テストパターン検出回路9、コントロール回路115を有している。検出信号s7bは、駆動回路3に対するリミット(出力制限)をかけるとともに、コントロール回路115に通知する信号である。比較回路8は、パワー制御回路部2が発生したテスト信号s2dと、増幅回路7が発生した受信信号s7aの信号パターンを比較した結果である信号s8をパワー制御回路部2に送る。
テストパターン検出回路9はテストパターン信号s9aをパワー制御回路部2に送るとともに、テストデータ出力信号s9bをパワー制御回路部2に送る。テストパターン信号s9aは、増幅回路7が出力した受信信号s7aであり、相手側の第1光送受信装置20が送出した信号である。テストデータ出力信号s9bは、テストパターン信号かデータ信号かを検出した信号である。テストパターン検出回路9と比較回路8は、選択手段がテストパターン信号(テスト信号)を選択している時に、受光素子6から出力される電気信号が特定の信号パターンを有するテスト信号か否かを検出する。
【0032】
テストパターン検出回路9がテストパターンであると認識するための方法として、たとえば一般的に用いられている符号化手法であるnBmB変換等においてテストパターン以外の通常データに割り当てられていないコードを用いることで判別することができる。このnBmB変換が、たとえば8B10Bである場合には8ビットを10ビットにコード変換するが、このnBmB変換はテストパターン作成用のコードとして用いることができる。通常データが8bitでつまり256通り表せる場合に、たとえば8B10Bに変換を行うことにより、1024通りから256通りを引いた残りをテストパターンに使用できる。そのうち、テストパターン信号は例えば上位から4ビットが1、すなわち1111XXXXXXXXというパターンを有するようにして、データ信号は上記パターンを有しないようにすることによって、テストパターン検出回路9はテストパターンを認識することができる。
【0033】
コントロール回路115は、表示部115A、アラーム音発生部115Bを有しており、表示部115A、アラーム音発生部115Bはユーザにテスト信号の異常を報知する報知手段である。コントロール回路115は、パワー制御回路部2に対してスタート信号sStを送り、パワー制御回路部2は光通信の故障時等にアラーム信号sAlをコントロール回路115に送る。制御回路部21Cは、上述したパワー制御回路部2を有しているが、このパワー制御回路部2は、セレクタ1に対してテスト信号入力s2aと、セレクタ信号s2bを送る。パワー制御回路部2は、駆動回路3に対して発光パワー値制御信号s2cを送る。モニター受光素子5は、検出出力s5をパワー制御回路部2に送る。パワー制御回路部2はテスト信号s2dを比較回路8に送る。
【0034】
図3は、図2のパワー制御回路部2の詳細な構成とその周辺部を示している。パワー制御回路部2は、タイマー回路18、セレクタ17、制御回路10、テストパターン発生回路16、カウント回路12、DAC回路12A、レジスタ13、ADC回路16A、比較回路15を有している。パワー制御回路部2は、検出手段による検出結果に基いて、発光パワー値制御信号s2Cのパラメータを調整する。
コントロール回路115からのスタート信号sStを制御回路10が受信すると、制御回路10はタイマー回路18にカウント開始信号s18Cを送ることにより、タイマー回路18はカウントを開始する。
タイマー回路18は、制御回路10に対して所定の時間をカウントした時点でタイムアウト信号s18を送る。セレクタ17は、制御回路10からの選択信号s10aと、テストパターン信号(検出出力)s9a、テストパターン信号s16aを受け取る。このセレクタ17は、選択信号s10aにより、テストパターン信号s9aとテストパターン信号s16aのいずれかを選択して、図2に示すテスト信号入力s2aをセレクタ1に送るようになっている。
図3のセレクタ17は、テストパターン信号(テスト信号)と、受光素子から出力された電気信号の一方を選択的に出力するための第1のセレクタである。
セレクタ1はセレクタ17の出力とデータ信号の一方を選択的に出力する第2のセレクタであるセレクタ17、セレクタ1は選択手段を構成している。
【0035】
テストパターン信号s9aは、相対する第1光送受信装置20が発光パワーを決定するために送信しテスト信号を第1光送受信装置20に対して送り返すための信号であり、テストパターン検出回路9により検出される。もし相対する光送受信装置が送信したテストパターンが検出された場合は比較回路8の信号s8とテストデータ出力信号s9bにより、つまり、比較回路8の信号s8は、第2光送受信装置21が送信したテストパターン信号を検出した信号ではなく、かつテストパターン検出回路9がテストパターン信号であることを検出した場合、テストパターン信号9aはセレクタ17、セレクタ1を介して駆動回路3に送出される。
テストパターン信号s16aは、テスト信号生成手段としてのテストパターン発生回路16から出力され、セレクタ17を介し、更にセレクタ1を介し相対する第1光送受信装置20に送出される。
テストパターン信号s16aは特定の信号パターンを有するテスト信号である。
【0036】
制御回路10は、パワーアップ信号s10bをカウント回路12に供給する。カウンタ回路12は、このパワーアップ信号s10bをカウントしてカウント出力s12としてDAC回路(ディジタル/アナログ変換回路)12Aに送る。DAC回路12Aは、カウント出力s12をアナログ信号に変換し、駆動回路3に対して駆動回路のパワー制御信号s2cを送る。これにより駆動回路3は、発光素子4の光信号200のパワー値の制御を行うことができる。
【0037】
図3の制御回路10はパワー制御回路部2の全体をコントロールする。タイマー回路18はテスト信号を伝送後ある決まった時間経過すると制御回路10にタイムアウト信号s18を出力する。制御回路10はタイマー回路18が所定の時間をカウントする前にテスト信号の検出信号s8が入力されなければカウント回路12へパワーアップ信号s10bを出力し、カウント出力s12をDAC回路11に出力する。DAC回路11ではカウント出力s12をディジタル/アナログ変換し駆動回路用パワー制御信号s2cとして出力する。
【0038】
図3のレジスタ13は、あらかじめ定められている光信号200のパワー値を少くとも1つ、好ましくは複数段階記憶しているメモリ(記憶手段)である。ADC回路(アナログ/ディジタル変換回路)16Aは、モニター受光素子5からの検出出力s5を受け取って、アナログ/ディジタル変換して、出力s14を比較回路15に送る。
比較回路15は、レジスタ13に記憶されている光信号200の複数段階のパワー値と、モニター受光素子5の検出出力に対応する出力s14とを比較することで、モニター受光素子5が受光した検出出力s5がどの程度のパワー値であるか検出し、そして比較回路15は比較結果信号s15を制御回路10に送ることができる。
【0039】
テストパターン発生回路16は、制御回路10からタイミング信号stを受け取り、そのタイミング信号stに従ってテストパターン信号s16aをセレクタ17に送ることができる。
【0040】
次に、上述した通信システム100の第1光送受信装置20と第2光送受信装置21及び光ファイバF1,F2を用いる場合の光伝送時の動作制御例について説明する。
通常の光送受信動作の場合には、図2のパワー制御回路部2は、セレクタ信号s2bをセレクタ1に送ることにより、セレクタ1は伝送しようとする伝送データsTx側に切り換えられている。これにより、伝送データ作成部110で作成された伝送データsTxは、セレクタ1により入力信号s1として選択され、この入力信号s1は駆動回路3に供給される。駆動回路3は入力信号s1に基づいて発光素子4を動作させて、発光素子4は光信号200を伝送データsTxに応じて光ファイバF1の端部に送信する。
光ファイバF2を通して相手方の図1に示す第1光送受信装置20から送られてくる光信号210は、受光素子6で受光され、光電変換されることにより、電流信号s6が増幅回路7に入る。増幅回路7は電流信号s6を増幅して受信信号s7a及び検出信号s7bを出力する。
【0041】
次に、実際に発光素子4の光信号200のパワー値を制御して、たとえば光ファイバF1,F2の伝送路長さや第1光送受信装置20と第2光送受信装置21の特性に応じて最適な光信号のパワー値を設定する例を説明する。
図2のパワー制御回路部2は、スタート信号sStをコントロール回路115から受けることにより動作を始める。通常の場合には、主電源がオンとなり、光ファイバF1、光ファイバF2のコネクタがそれぞれ対応する位置に接続された場合に、パワー制御回路部2の動作が始まる。
【0042】
ここで、光ファイバのコネクタの接続を確認する方法としては、次のようなものがある。
第2光送受信装置21は、光信号200を光ファイバF1を通じて相手側の第1光送受信装置20に供給し、第1光送受信装置20から光ファイバF2を通して光信号210が受光素子6に受光された場合に、図2の検出信号s7bは受信した光信号210が所定の振幅以上の出力がある場合、パワー制御回路部2に送られる。
この場合に、第2光送受信装置21はたとえば光信号200の発光パワー値制御信号s2cとして図5(C)をパワー制御回路部2から駆動回路3に送った場合に、パワー制御回路部2は、検出信号s7bが出力されていれば、光ファイバF1,F2がコネクタ部に確実に接続されていることを判断する。このように光信号210のパワー値があるレベルより大きくなった場合には光ファイバの接続を確認してパワー制御の動作を開始する。
【0043】
最初に、パワー制御回路部2はテスト信号入力s2aをセレクタ1に対して出力する。また、パワー制御回路部2はセレクタ信号s2bを出力し、セレクタ1がテスト信号入力s2aを選択するように制御する。そして、発光素子4が最小の発光パワーで発光するように、パワー制御回路部2はパワー制御信号s2cを駆動回路3に対して出力し、駆動回路3はパワー制御信号s2cの示すパワーで、セレクタ1から出力された信号s1を駆動する。ここでは、セレクタ1の出力信号s1として、テスト信号s2aが供給される。そして、発光素子4は駆動回路3から出力された駆動信号s3に基づいて発光し、光ファイバF1を介して、光信号200を第1光送受信装置20に対して出力する。
図1における相対する第1光送受信装置20においてその光信号200が受信された場合には、その受信された光信号200は、図2における光信号210としてそのまま光ファイバF2を経て受光素子6に戻ってくる。受光素子6がこの光信号210を受光することで、受信信号s7aは比較回路8においてテスト信号s2d(テスト信号s2aと同じ信号)と比較されて、双方同じ信号パターンであれば正常に受信されたとして、現在の発光素子用のパワー値を保持する。すなわち、パワー制御回路部2から駆動回路3に送られている発光パワー値制御信号s2cの値を保持したまま、セレクタ1は伝送データ作成部110が出力する伝送データsTxを選択し、実際の光送受信装置20,21及び光ファイバF1,F2を用いた通常の光送受信動作に入る。
この様子は、図4のステップST1、ステップST2及びステップST4で示している。
【0044】
図4のステップST1において、主電源が入って第1光送受信装置20からテストデータが、第2光送受信装置21に送信されてくる。ステップST2において、第2光送受信装置21が第1光送受信装置20のテストデータを受信すると、ステップST3において、第2光送受信装置21から光ファイバF1を介して第1光送受信装置20へそのままテストデータを送信する。
これにより、第2光送受信装置21の発光素子4は光ファイバF1を通じて相手側の第1光送受信装置20に第1光送受信装置20が発生したテストデータの光信号210を受け取ったことを知らせることができる。
【0045】
ところで上述したように図4のステップST1、ステップST2及びステップST4のように、第2光送受信装置21がテスト信号入力s2aに対応した光信号200を相手側の第1光送受信装置20に送った場合に、第1光送受信装置20からそのままテストデータが返されてくるはずであるが、ある時間内に返されてこない場合に、光信号210が受光素子6で正常に受光されない場合がある。このような例としては、たとえば光ファイバF1,F2の光路長さがあらかじめ想定された光路長よりも長い場合や、その他に第1光送受信装置20の光学的特性が想定された特性とは異なっていたり、第1光送受信装置20が故障している場合等の理由である。
【0046】
そこで、パワー制御回路部2は、たとえば図5の(A)〜(E)に示すように光信号200のパワー値P1〜P5のように少しずつパワー値を上げていくために、図2の発光パワー値制御信号s2cを駆動回路3に送ることができるようになっている。すなわち、パワー制御回路部2は、発光パワー値制御信号s2cを駆動回路3に対して与える場合に、図5の(A)〜(E)に示すような発光パワー値になる発光パワー値制御信号s2cを送ることにより、図1における第1光送受信装置20と第2光送受信装置21と光ファイバF1,F2からなる通信システム100での最適な光通信用の光信号200のパワー値を特定することができる。この最適な光信号のパワー値は、システムに過大な光を供給せずに、光伝送における伝送損失をできる限り小さくして光伝送できる値である。
【0047】
図4のステップST4において、たとえば送信部21Aのテスト信号入力s2aが与えられて光信号200が光ファイバF1に射出されて、受信部21B側で光信号210が受信できない場合には、パワー制御回路部2は光信号200のパワー値が不足していると考えて、図5の(A)から(E)のようにパワー値を上げる発光パワー値制御信号s2cを駆動回路3に供給する。図5の(A)、(B)、(C)、(D)、(E)では、それぞれ光信号のパワー値はP1,P2,P3,P4,P5と設定されており、徐々に大きくなっている。このようにすることで、第2光送受信装置21が光信号200を光ファイバF1を介して相手側の第1光送受信装置20に送ったにも関わらず、受光素子6が光信号210を図4のステップST5のように図3に示すタイマー回路18がタイムアウト信号s18を制御回路10に供給する前である場合(所定の時間内)、パワー制御回路部2は次の光信号のパワー値を設定する処理(ステップST7)を行うことにより、発光パワー値制御信号s2cを図5に示すように発光パワーが増加する方向に制御する。
【0048】
尚、図5の(A)〜(E)のような光信号用の発光パワー値制御信号s2cに対応するデータは、たとえばパワー制御回路部2の制御回路10がカウント回路12にカウントアップ命令を与え、DAC回路12Aがカウント回路12の出力s12をディジタル/アナログ変換し、駆動回路3に供給することによって作成される。
【0049】
なお、図4のステップST8に示すように、送る側の光信号200のパワー値にはリミット(限界)を設けている。図2のモニター受光素子5は、光信号200をモニターしており、パワー制御回路部2は、必要以上に発光素子4を光らせないようにしている。このようにパワー制御回路部2が必要以上に発光素子4を光らせないようにするのは、高いパワー値で発光素子4を光らせると発光素子4の寿命が短くなるとともに、発光素子4が光通信には過剰なパワー値の光信号を出力してしまうからである。もし光信号200のパワー値がある限界値を超えてしまった場合には、図2のパワー制御回路部2は、アラーム信号sAlをコントロール回路115に送る。これにより、コントロール回路115は、表示部115Aにおいてアラーム表示するかあるいはスピーカのようなアラーム音発生部115Bを用いてアラーム音を発生させることで、使用者に知らせることができる。このことは、図4のステップST6に示している。また、図3のタイマー回路18がタイムアウト信号s18を制御回路10に出力した場合(タイムアウト)では、ステップST6のようにコントロール回路15はやはりアラームを発生する。
【0050】
セレクタ17は、第2光送受信装置21のテストパターン発生回路16によって生成されたテストパターン信号s16aと、相対する第1光送受信装置20からのテストパターン信号のどちらをテストパターンとして伝送するかを、選択信号s10aによって選択する。例えば相手からのテストパターンが受信されると、制御回路10は相手からのテストパターンを選択するための選択信号s10aを出力する。
【0051】
上述した実施の形態では、送り側の光信号200の発光パワー値を制御する例を示している。これに限らず、図6と図7に示すように発光素子4の光信号200の発光パワー値の制御に加えて、受光素子6の受光感度を制御するようにしてもよい。
この場合には、パワー制御回路部2から受光素子6の増幅回路7に対して受信感度制御信号r2cを供給する。受信感度制御信号r2cに基いて光信号210のパワー値に応じて増幅率を変えることができる。増幅回路7の増幅率を増幅回路7が飽和しない程度に上げることにより、発光素子4のパワー値を上げなくても、より高い受光感度を得ることができ、これによりさらに小さい発光パワー値で送信できる。
あるいは図6においてパワー制御回路部2は発光パワー値制御信号s2cを制御せずに受信感度制御信号r2cのみを制御してもよい。
【0052】
図7は、図6のパワー制御回路部2の詳細な構成とその周辺部を示している。図3のブロックと同じ構成、動作のブロックは、同じ符号を付している。
図7において、カウント回路19、およびDAC回路(ディジタル/アナログ変換回路)19Aは、駆動回路3、および増幅回路7を制御するために、2系統の入出力を有している。
制御回路10は、駆動回路パワーアップ信号s10cをカウント回路19に供給する。カウント回路19は、この駆動回路パワーアップ信号s10cをカウントして、カウント値を駆動回路カウント出力s19aとしてDAC回路(ディジタル/アナログ変換回路)19Aに送る。DAC回路19Aは、駆動回路カウント出力s19aをアナログ信号に変換し、駆動回路3に対して駆動回路のパワー制御信号s2cを送る。このパワー制御信号s2cに基づいて、駆動回路3は、発光素子4の光信号200のパワー値の制御を行うことができる。
また、制御回路10は、増幅回路ゲインアップ信号s10dをカウント回路19に供給する。カウント回路19は、この増幅回路ゲインアップ信号s10dをカウントして、カウント値を増幅回路カウント出力s19bとしてDAC回路(ディジタル/アナログ変換回路)19Aに送る。DAC回路19Aは、増幅回路カウント出力s19bをアナログ信号に変換し、増幅回路7に対して増幅回路の受信感度制御信号r2cを送る。この受信感度制御信号r2cに基づいて、増幅回路7は、受光素子6の光信号210の受信感度の制御を行うことができる。
【0053】
またテスト信号入力s2aには、光送受信装置の現在の設定値を一緒に送り制御に用いても構わない。すなわち、テストパターン内に現在の発光パワー値を入れて送り、相対する光送受信装置の発光パワーを設定するということである。この場合に、たとえば双方の光送受信装置20,21の設定条件を合わせることができるようになる。
【0054】
本発明の実施の形態では、接続されている光ファイバの種類、長さ、敷設状況、及び使用状況によって通信システムにおける最適な発光パワー値で発光素子4を動作させることができるので、発光素子の長寿命化が期待できる。
条件に応じてダイナミックに発光素子4の発光パワーや受光素子6の受光感度を制御することができるために、一種類の発光素子や受光素子を用いるだけで、光ファイバF1,F2の伝送距離や使用条件あるいは光ファイバの種類に対応することができる。
ほとんどの機能が図2や図3に示すようなディジタル回路で実現することができ、LSI(大規模集積回路)に取り込むことにより、コストダウンを図ることができる。
【0055】
図2と図3の光送受信装置のパワー制御回路部2はディジタルで制御する方式を採用しており、図3のレジスタ13には設定データであるモニター用の複数段階の光信号のパワー値を保持することができるために、バースト伝送への対応が容易である。すなわち、伝送したい時に保持しているパワー値で即伝送が可能である。もしアナログでバースト伝送しようとすると、想定したテストパターンを送れるように光送受信装置が安定する時間を充分に取る必要がある。それに対してディジタル方式では即座に想定したパターンを出すことができる。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、最適な条件で光送受信装置相互間の光伝送媒体を用いた光通信を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の通信システムの好ましい実施の形態を示す図。
【図2】図1の通信システムの光送受信装置の構造例を示す図。
【図3】図2の光送受信装置のパワー制御回路部の構造及びその周辺部分を示す図。
【図4】動作の一例を示す図。
【図5】発光素子から光信号を発生させる場合の発光パワー値の制御信号が多段階に設定された例を示す図。
【図6】本発明の通信システムの光送受信装置の好ましい別の実施の形態を示す図。
【図7】図6の光送受信装置のパワー制御回路部の構造例を示す図。
【図8】従来の光送受信装置の一例を示す図。
【符号の説明】
1・・・セレクタ(第2のセレクタ、選択手段)、2・・・パワー制御回路部(制御手段)、3・・・駆動回路(駆動信号出力手段)、4・・・発光素子、5・・・受光素子(強度検出受光素子)、6・・・受光素子、5・・・モニター受光素子、13・・・レジスタ(記憶手段)、16・・・テストパターン発生回路(テスト信号生成手段)、17・・・セレクタ(第1のセレクタ、選択手段)、18・・・タイマー回路(計時手段)、20・・・光送受信装置(第1光送受信装置)、21・・・光送受信装置(第2光送受信装置)、20A,21A・・・送信部、20B,21B・・・受信部、100・・・通信システム、F1,F2・・・光ファイバ(光伝送媒体)
Claims (10)
- 発光パワー制御信号に応じて入力信号の信号レベルを制御し、信号レベルの制御された入力信号を駆動信号として出力する駆動信号出力手段と、
前記駆動信号の信号レベルに応じた強度で発光して、光信号を光伝送媒体を介して接続された相手側の光送受信装置に送信する発光素子と、
前記発光パワー制御信号で示される現在の発光パワー値が含まれた特定の信号パターンを有し、前記相手側の光送受信装置が出力する信号の信号パターンとは異なるテスト信号を生成するテスト信号生成手段と、
前記テスト信号と、データ信号の一方を、前記駆動信号生成手段に前記入力信号として選択的に出力する選択手段と、
前記光伝送媒体を介して、前記相手側の光送受信装置から伝送されてきた光信号を受信し、受信した前記光信号を電気信号に変換する受光素子と、
前記選択手段が前記テスト信号を選択している際に、前記受光素子から出力される電気信号が前記特定の信号パターンと一致するか否かを検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づいて、前記発光パワー制御信号のパラメータを調整する制御手段と、
を備え、
前記選択手段は、前記テスト信号生成手段が生成する前記テスト信号と、前記受光素子から出力された前記電気信号の一方を選択的に出力する第1のセレクタと、
前記第1のセレクタの出力と、前記データ信号の一方を選択的に出力する第2のセレクタと、
を有し、
前記制御手段は、前記検出手段が一致しないと検出したときは、前記発光素子が出力する光信号の強度が上昇するように前記発光パワー制御信号のパラメータを調整し、前記検出手段が一致したと検出したことに応じて、現在の前記発光パワー制御信号のパラメータを前記選択手段が前記データ信号を選択した際のパラメータとして設定し、
前記特定の信号パターンとは異なる信号パターンを有するテスト信号を検出したとき、前記第1のセレクタが前記電気信号を出力し、前記第2のセレクタが前記第1のセレクタの出力である前記電気信号を出力するように前記選択手段を制御し、
前記特定の信号パターンとは異なる信号パターンを有するテスト信号に含まれた発光パワー値に基づき、前記発光パワー制御信号のパラメータを設定する光送受信装置。 - 前記発光素子より送信された光信号の強度を検出する強度検出受光素子をさらに備え、
前記制御手段は、前記強度検出受光素子によって検出された光信号の強度が限界値以上になった場合、前記検出手段が一致しないと検出したことに応じて行う前記パラメータの調整を停止する
ことを特徴とする請求項1に記載の光送受信装置。 - 前記発光素子が発光する前記限界値を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記強度検出受光素子が検出した光信号の強度が前記限界値と等しくなったとき、前記パラメータの調整を停止する請求項2に記載の光送受信装置。 - 前記制御手段は、前記発光パワー制御信号のパラメータを設定した後、前記データ信号を出力するように前記選択手段を制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の光送受信装置。 - 前記発光素子が前記テスト信号を送信したタイミングから時間を計測する計時手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の光送受信装置。
- 前記制御手段が出力する異常を示す信号に基づいて、ユーザに異常を報知する報知手段をさらに備え、
前記報知手段は、前記計時手段が、前記発光素子が前記テスト信号を送信したタイミングから所定の時間を計時するまでに、前記制御手段が前記発光パワー制御信号のパラメータを設定しなかったとき、前記異常を示す信号を出力することによってユーザに対して報知する請求項5に記載の光送受信装置。 - 前記受光素子と、前記検出手段の間に接続され、前記受光素子が変換した前記電気信号を所定のゲインに基づいて増幅し、前記検出手段に出力する増幅手段をさらに備える請求項1に記載の光送受信装置。
- 前記増幅手段は、前記電気信号をアナログ/ディジタル変換するアナログ/ディジタル変換部
を有する請求項7に記載の光送受信装置。 - 前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記ゲインを調整する請求項7に記載の光送受信装置。
- 前記テスト信号は、前記データ信号が持たない特定の法則を有する信号であることを特徴とする請求項1に記載の光送受信装置。
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