JP5439006B2

JP5439006B2 - 半２重−全２重変換装置

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Publication number: JP5439006B2
Application number: JP2009083631A
Authority: JP
Inventors: 知由伊田
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2029-03-30
Also published as: JP2010239313A

Description

本発明は、半２重通信装置において、光ファイバを用いてペア線の区間の延長を行う際に用いられる半２重−全２重変換装置及び半２重−全２重変換システムに関する。

従来のペア線を使用した通信装置である半２重通信装置（図１）において、ペア線の区間を延長するために光ファイバを用いる場合がある。この場合は、通信に用いる信号を電気信号から光信号へ、或いは光信号から電気信号へ変換する必要がある（例えば、特許文献１及び２参照。）。これらの変換を行う装置は、ペア線から電気信号を受信して、光信号に変換した後、光ファイバに光信号を出力する。逆に光ファイバから光信号を受信して、電気信号に変換した後、ペア線に電気信号を出力する。

特許第２６１５１６９号公報特許第２９４０９２２号公報

従来の半２重通信装置では、電気信号に載っている電気バースト信号の送信タイミングに合わせて、電気バースト信号をペア線に出力する前に半２重通信用送信回路をハイインピーダンスの状態から接続状態に切り替えていた。しかし、従来の半２重通信装置に手を加えることなく、ペア線の区間を光ファイバを用いて延長しようとすると、光信号から電気信号への変換の際に電気バースト信号の送信タイミングを事前に得ることはできず、さらに半２重通信用送信回路をハイインピーダンスの状態から接続状態に切り替えるには時間を要するため、電気バースト信号の最初の信号列を送信できずに通信エラーを生じてしまう。

前記課題を解決するために、本発明は、従来の半２重通信装置に変更を加えることなくペア線の区間を光ファイバで延長できるように、事前に半２重通信用送信回路の出力をハイインピーダンスの状態から接続状態に切り替え、電気バースト信号の最初の信号列から通信エラー無しで送信できる半２重−全２重変換装置及び、当該半２重−全２重変換装置を用いた半２重−全２重変換システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願発明の半２重−全２重変換装置は、電気信号においてｎビット以上に相当する連続するＨｉｇｈ状態の後に、Ｌｏｗ状態が確認された場合に、半２重通信用送信回路をハイインピーダンスの状態から接続状態に切り替える構成とした。

具体的には、本願発明の半２重−全２重変換装置は、半２重通信装置からの電気信号を受信する半２重通信用受信回路と、前記半２重通信用受信回路からの電気信号を光信号に変換し、当該光信号を一方の光ファイバに送信する全２重通信用光送信回路と、他方の光ファイバからの光信号を受信し、電気信号に変換し、当該電気信号を出力する全２重通信用光受信回路と、前記全２重通信用光受信回路からの電気信号を遅延させる遅延回路と、前記遅延回路からの電気信号を前記半２重通信装置に送信する半２重通信用送信回路と、前記全２重通信用光受信回路からの電気信号に含まれるｎ（ｎは正整数）ビット以上に相当する連続するＨｉｇｈ状態の後の最初のＬｏｗ状態を検出すると、前記半２重通信用送信回路の出力を、ハイインピーダンス状態から接続状態に切り替えるバースト信号検出回路と、を備え、前記遅延回路は、前記全２重通信用光受信回路が前記最初のＬｏｗ状態を出力してから、前記バースト信号検出回路によって前記半２重通信用送信回路が接続状態に切り替わるまでの時間以上の遅延時間を有し、前記半２重通信用受信回路は、前記バースト信号検出回路がｎビット以上に相当する連続するＨｉｇｈ状態の後の最初のＬｏｗ状態を検出すると、接続状態からハイインピーダンス状態に切り替える。
ここで、前記半２重通信装置は、前記半２重通信用受信回路への電気信号の送信タイミングに合わせて、前記半２重通信用受信回路への電気信号の送信回路をハイインピーダンス状態から接続状態に切り替える。

この構成によれば、光ファイバからの光バースト信号を変換した電気バースト信号の先頭を検出し、事前に半２重通信用送信回路をハイインピーダンスの状態から接続状態に切り替えることができるので、電気バースト信号の最初の信号列から通信エラー無しで送信できる。

この構成によれば、電気バースト信号の送信タイミングに合わせて半２重通信用受信回路を接続状態からハイインピーダンス状態に切り替えることができるので、自己の半２重通信用送信回路から送信された電気バースト信号を半２重通信用受信回路が誤って出力してしまうことはない。

この構成によれば、半２重通信用送信回路をハイインピーダンスの状態から接続状態に切り替える前に、電気バースト信号を半２重通信用送信回路へ先行して出力してしまうことはない。

また、本願発明の半２重−全２重変換装置の前記バースト信号検出回路は、前記全２重通信用受信回路からの電気信号に載っている電気バースト信号に含まれる連続するＨｉｇｈ状態のビット数（ｎ−１）よりも長い段数で、電気信号を直列入力並列出力するシフトレジスタと、前記シフトレジスタの並列出力の全ビットのうちいずれかがＬｏｗ状態になると、Ｌｏｗ状態を出力するＬｏｗ状態出力回路と、前記Ｌｏｗ状態出力回路の出力及び前記全２重通信用光受信回路からの電気信号のいずれかがＬｏｗ状態であれば、Ｌｏｗ状態であると検出するＬｏｗ状態検出回路と、を含むことを特徴とする。

この構成によれば、光ファイバからの光バースト信号を変換した電気バースト信号の先頭を検出することができる。

また、別の発明によれば、半２重−全２重変換システムであって、半２重−全２重変換装置の２組及び両者を結ぶ２本の光ファイバを備え、前記２本の光ファイバはそれぞれ、一方の半２重−全２重変換装置に搭載された全２重通信用光送信回路と他方の半２重−全２重変換装置に搭載された全２重通信用光受信回路との間を、一方の半２重−全２重変換装置に搭載された全２重通信用光受信回路と他方の半２重−全２重変換装置に搭載された全２重通信用光送信回路との間を接続することを特徴とする。

この構成によれば、半２重−全２重変換装置２組と光ファイバ２本とで半２重−全２重変換システムを構成できるため、従来の半２重通信装置に手を加えることなく光ファイバを利用してペア線の区間を延長できる。

なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。

本発明によれば、従来の半２重通信装置に変更を加えることなくペア線の区間を光ファイバで延長できるように、事前に半２重通信用送信回路の出力をハイインピーダンスの状態から接続状態に切り替え、電気バースト信号の最初の信号列から通信エラー無しで送信できる半２重−全２重変換装置及び、当該半２重−全２重変換装置を用いた半２重−全２重変換システムを提供できる。

従来の半２重通信装置を示す図である。本発明に係る半２重−全２重変換装置を示す図である。本発明に係る半２重−全２重変換装置の詳細図である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。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。

本発明の実施形態に係る半２重−全２重変換装置は、ペア線からの電気信号を受信する半２重通信用受信回路と、半２重通信用受信回路からの電気信号を光信号に変換し、当該光信号を一方の光ファイバに送信する全２重通信用光送信回路と、他方の光ファイバからの光信号を受信し、電気信号に変換し、当該電気信号を出力する全２重通信用光受信回路と、全２重通信用光受信回路からの電気信号を遅延させる遅延回路と、遅延回路からの電気信号をペア線に送信する半２重通信用送信回路と、全２重通信用光受信回路からの電気信号に含まれるｎビット以上に相当する連続するＨｉｇｈ状態の後の最初のＬｏｗ状態を検出すると、半２重通信用送信回路の出力を、ハイインピーダンス状態から接続状態に切り替えるバースト信号検出回路とを備える。

以下、図２、図３を用いて本発明に係る半２重−全２重変換装置３０の実施形態を説明する。図２において、１１は半２重通信装置、１２は半２重通信用送信回路、１３は半２重通信用受信回路、１４はペア線、２１は全２重通信用光送信回路、１６は光ファイバ、２２は全２重通信用光受信回路、１７は遅延回路、２３はバースト信号検出回路である。半２重通信装置１１は、半２重通信用送信回路１２及び半２重通信用受信回路１３を搭載し、半２重通信方式により信号を送受信する。半２重通信方式の例としてはＲＳ−４２２、ＲＳ−４８５がある。半２重通信用送信回路１２は、電気信号をペア線１４に送信するが、通常は、出力をハイインピーダンス状態に設定して、送信を行わない。電気信号の例としては、ＨＤＬＣフォーマットが挙げられる。半２重通信用受信回路１３は、ペア線１４から電気信号を受信する。ペア線１４は電気信号を伝達するために用いられる。遅延回路１７は、入力される電気信号を所定時間遅延する。全２重通信用光送信回路２１は、半２重通信用受信回路１３からの電気信号を光信号へ変換して光ファイバ１６へ送信する。全２重通信用光受信回路２２は、光ファイバ１６からの光信号を受信し、電気信号へ変換してバースト信号検出回路２３へ出力する。バースト信号検出回路２３は、半２重通信用送信回路１２の出力をハイインピーダンス状態から接続状態に変更する。光ファイバ１６は、光信号を伝達するために用いられる。

図３において、１７は遅延回路、１８は否定論理積回路、１９はシフトレジスタ論理積回路、２０はシフトレジスタである。なお、バースト信号検出回路２３は、シフトレジスタ２０、シフトレジスタ論理積回路１９、否定論理積回路１８によって構成される。シフトレジスタ２０は、全２重通信用光受信回路２２からの電気信号に載っている直列入力される電気バースト信号を順次記憶し、並列出力する。シフトレジスタ２０の段数は、電気信号内ではＨｉｇｈ状態がｎ−１ビットまで連続する可能性があり、電気バースト信号間ではＨｉｇｈ状態がｎビット以上連続する可能性があるため、ｎビット以上の段数である必要がある。Ｌｏｗ状態出力回路としてのシフトレジスタ論理積回路１９は、シフトレジスタ２０に記憶された全２重通信用光受信回路２２からの電気信号の各ビットの論理積演算を行う。すなわち、シフトレジスタ論理積回路１９は、シフトレジスタ２０の並列出力の全ビットのうちいずれかがＬｏｗ状態になると、Ｌｏｗ状態を出力する。Ｌｏｗ状態検出回路としての否定論理積回路１８は、シフトレジスタ論理積回路１９から得られた論理積演算の結果と、全２重通信用光受信回路２２からの電気信号との論理積演算を行う。すなわち、否定論理積回路１８は、シフトレジスタ論理積回路１９の出力と全２重通信用光受信回路２２からの電気信号との論理積演算の結果を出力する。なお、図２において説明された要素については説明を省略する。

以下に図２を参照して本発明に係る半２重−全２重変換装置３０の動作を説明する。まず、電気信号を光信号に変換して出力する動作について説明する。半２重−全２重変換装置３０に備えられた半２重通信用受信回路１３は、ペア線１４から電気信号を受信し、全２重通信用光送信回路２１へ出力する。全２重通信用光送信回路２１は入力された電気信号を光信号に変換し、光ファイバ１６へ送信する。

次に、光信号を電気信号に変換して出力する動作について説明する。全２重通信用光受信回路２２が、光ファイバ１６から光信号を受信する。全２重通信用光受信回路２２は光信号を電気信号に変換し、遅延回路１７とバースト信号検出回路２３とに分岐して出力する。

次に、図３を参照してバースト信号検出回路２３の動作について説明する。バースト信号検出回路２３へ分岐された電気信号は、シフトレジスタ２０と否定論理積回路１８とへさらに分岐される。シフトレジスタ２０は、入力された電気信号を順次記録する。記録された全てのビットはシフトレジスタ論理積回路１９によって論理積演算され、否定論理積回路１８へと演算結果が送出される。分岐された否定論理積回路１８への電気信号とシフトレジスタ２０及びシフトレジスタ論理積回路１９における演算結果との論理積演算の結果は、半２重通信用送信回路１２へと出力される。

否定論理積回路１８の演算結果がＨｉｇｈ状態であれば、半２重通信用送信回路１２は接続状態となり、電気バースト信号をペア線１４へ送信可能となる。つまり、分岐された否定論理積回路１８への電気信号又はシフトレジスタ２０及びシフトレジスタ論理積回路１９における演算結果のいずれかがＬｏｗ状態になると、否定論理積回路１８はＨｉｇｈ状態となって半２重通信用送信回路１２を接続状態にする。例えば、シフトレジスタ２０への電気信号の入力がｎビットのうちいずれかのビットがＬｏｗ状態であれば、電気バースト信号の先頭であるため、シフトレジスタ２０及びシフトレジスタ論理積回路１９における演算結果もＬｏｗ状態となるので、否定論理積回路１８はＨｉｇｈ状態となって半２重通信用送信回路１２を接続状態にする。同様に、シフトレジスタ２０及びシフトレジスタ論理積回路１９における演算処理に遅れがあっても、分岐された否定論理積回路１８への電気信号がＬｏｗ状態になると、否定論理積回路１８はＨｉｇｈ状態になって半２重通信用送信回路１２を接続状態にする。そして、分岐された否定論理積回路１８への電気信号が再びＨｉｇｈ状態になっても、シフトレジスタ２０に入力された電気信号のｎビットのうちいずれかのビットがＬｏｗ状態であれば、否定論理積回路１８はＨｉｇｈ状態のままで半２重通信用送信回路１２の接続状態を維持する。つまり、ｎ段のシフトレジスタであれば、電気バースト信号内でｎビット以上の連続するＨｉｇｈ状態がないことを利用して、電気バースト信号の期間内は、シフトレジスタ論理積回路１９がＬｏｗ状態を出力する。シフトレジスタ２０の最大段数は、電気バースト信号の時間に相当するビット数である。接続状態となった半２重通信用送信回路１２に、遅延回路１７へ分岐された電気バースト信号が遅延されて入力される。半２重通信用送信回路１２は、入力された電気バースト信号をペア線１４に送信する。

例えば、ＨＤＬＣフォーマットでは、シフトレジスタ２０に入力される電気バースト信号には、開始フラグ又は終了フラグ以外に、５ビット以上に相当する連続するＨｉｇｈ状態はない。電気バースト信号以外では、電気バースト信号のフレーム間の無信号状態、即ちＨｉｇｈ状態がある。電気バースト信号の開始フラグ及び終了フラグには、Ｌｏｗ状態１ビットの後にＨｉｇｈ状態が６ビット連続し、その後Ｌｏｗ状態１ビットが続く。つまり、電気バースト信号には、Ｈｉｇｈ状態が７ビット以上連続することはない。したがって、ＨＤＬＣフォーマットにおける電気バースト信号の先頭を検出するためには、ｎ＝７ビット以上に相当するＨｉｇｈ状態の後の最初のＬｏｗ状態を検出すればよい。分岐された否定論理積回路１８への電気信号は、いずれかのビットがＬｏｗ状態になることで、半２重通信用送信回路１２を接続状態とする。そして、半２重通信用送信回路１２が電気バースト信号を送信している間には、７ビット以上に相当する連続するＨｉｇｈ状態はないため、半２重通信用送信回路１２は接続状態を維持する。つまり、７段のシフトレジスタであれば、電気バースト信号内で７ビット以上の連続するＨｉｇｈ状態がないことを利用して、電気バースト信号の期間内は、シフトレジスタ論理積回路１９がＬｏｗ状態を出力する。シフトレジスタの最大段数は電気バースト信号の時間に相当するビット数である。

この構成によれば、光ファイバ１６からの光バースト信号を変換した電気バースト信号のビットからデータの先頭を検出し、半２重通信用送信回路１２を、時間に余裕を持ってハイインピーダンスの状態から接続状態に切り替えることができるので、電気バースト信号を最初の信号列から送信でき、通信エラーを無くすことができる。

また、半２重通信用受信回路１３は、バースト信号検出回路２３がｎビット以上の連続するＨｉｇｈ状態の後の最初のＬｏｗ状態を検出すると、出力が接続状態からハイインピーダンス状態に切り替えられる。半２重通信用受信回路１３は通常、接続状態であり電気信号を受信できるため、自己の半２重通信用送信回路１２から送信された電気信号を誤って受信してしまい、全２重通信用光送信回路２１へ出力してしまう可能性がある。しかし、自己の半２重通信用送信回路１２の出力をハイインピーダンス状態から接続状態に切り替えると同時に、半２重通信用受信回路１３の出力を接続状態からハイインピーダンス状態に切り替えることができれば、半２重通信用受信回路１３は電気信号を出力できず、全２重通信用光送信回路２１は光信号を光ファイバ１６へ送信することはない。

また、遅延回路１７は、全２重通信用光受信回路２２が最初のＬｏｗ状態を出力してから、バースト信号検出回路２３によって半２重通信用送信回路１２が接続状態に切り替わるまでの時間以上の遅延時間を有する。また、遅延時間は、全２重通信用光受信回路２２が電気バースト信号を出力してから、バースト信号検出回路２３によって半２重通信用送信回路１２が接続状態に切り替わるまでの時間に１ビットの信号に相当する時間を加えた時間以下であればよい。全２重通信用光受信回路２２から出力された電気バースト信号は、否定論理積回路１８及びシフトレジスタ２０へ分岐される。シフトレジスタ２０へ分岐された電気バースト信号が、シフトレジスタ２０からシフトレジスタ論理積回路１９を通じて否定論理積回路１８で演算されている間に、シフトレジスタ２０へ分岐されなかった電気バースト信号が、先行して出力される。しかし、出力がハイインピーダンス状態である半２重通信用送信回路１２は、シフトレジスタ２０へ分岐されなかった電気バースト信号をペア線１４へ出力できない。このため、通信エラーが生じる。これを防ぐため、遅延回路１７は、全２重通信用光受信回路２２が電気バースト信号を出力してから、バースト信号検出回路２３によって半２重通信用送信回路１２が接続状態に切り替わるまでの時間以上、すなわち、電気バースト信号がバースト信号検出回路２３へ分岐され、半２重通信用送信回路１２の出力がハイインピーダンス状態から接続状態に切り替えられるまでの時間、入力された電気バースト信号を遅延させることができれば、半２重通信用送信回路１２がハイインピーダンス状態から接続状態に切り替えられたタイミングに合わせて、半２重通信用送信回路１２が電気バースト信号をペア線１４へ出力することができる。

さらに、本発明に係るいずれかの半２重−全２重変換装置３０は、半２重−全２重変換装置３０の２組及び両者を結ぶ２本の光ファイバ１６を備え、前記２本の光ファイバ１６はそれぞれ、一方の半２重−全２重変換装置３０に搭載された全２重通信用光送信回路２１と他方の半２重−全２重変換装置３０に搭載された全２重通信用光受信回路２２との間を、一方の半２重−全２重変換装置３０に搭載された全２重通信用光受信回路２２と他方の半２重−全２重変換装置３０に搭載された全２重通信用光送信回路２１との間を接続する半２重−全２重変換システム４０を構成する。

半２重−全２重変換システム４０は、２組の半２重−全２重変換装置３０と２本の光ファイバ１６とで構成され、半２重通信装置１１のペア線１４を半２重−全２重変換装置３０にそのまま接続するだけで、電気信号及び光信号の相互変換と半２重通信方式及び全２重通信方式の相互変換とを行う。したがって、従来の半２重通信装置１１の通信方式を変更する必要もなく、電気信号及び光信号を相互変換し、かつ、通信エラーは起きないので、容易にペア線１４の区間を光ファイバ１６を利用して延長することができる。

本発明の半２重−全２重変換装置は、光ファイバを用いて半２重通信装置の通信距離の延長に適用することができる。

１１：半２重通信装置
１２：半２重通信用送信回路
１３：半２重通信用受信回路
１４：ペア線
１６：光ファイバ
１７：遅延回路
１８：否定論理積回路
１９：シフトレジスタ論理積回路
２０：シフトレジスタ
２１：全２重通信用光送信回路
２２：全２重通信用光受信回路
２３：バースト信号検出回路
３０：本発明に係る半２重−全２重変換装置
４０：半２重−全２重変換システム

Claims

半２重通信装置からの電気信号を受信する半２重通信用受信回路と、
前記半２重通信用受信回路からの電気信号を光信号に変換し、当該光信号を一方の光ファイバに送信する全２重通信用光送信回路と、
他方の光ファイバからの光信号を受信し、電気信号に変換し、当該電気信号を出力する全２重通信用光受信回路と、
前記全２重通信用光受信回路からの電気信号を遅延させる遅延回路と、
前記遅延回路からの電気信号を前記半２重通信装置に送信する半２重通信用送信回路と、
前記全２重通信用光受信回路からの電気信号に含まれるｎ（ｎは正整数）ビット以上に相当する連続するＨｉｇｈ状態の後の最初のＬｏｗ状態を検出すると、前記半２重通信用送信回路の出力を、ハイインピーダンス状態から接続状態に切り替えるバースト信号検出回路と、
を備え、
前記遅延回路は、前記全２重通信用光受信回路が前記最初のＬｏｗ状態を出力してから、前記バースト信号検出回路によって前記半２重通信用送信回路が接続状態に切り替わるまでの時間以上の遅延時間を有し、
前記半２重通信用受信回路は、前記バースト信号検出回路がｎビット以上に相当する連続するＨｉｇｈ状態の後の最初のＬｏｗ状態を検出すると、接続状態からハイインピーダンス状態に切り替える
ことを特徴とする半２重−全２重変換装置。
前記半２重通信装置は、前記半２重通信用受信回路への電気信号の送信タイミングに合わせて、前記半２重通信用受信回路への電気信号の送信回路をハイインピーダンス状態から接続状態に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の半２重−全２重変換装置。
前記バースト信号検出回路は、
前記全２重通信用光受信回路からの電気信号に載っている電気バースト信号に含まれる連続するＨｉｇｈ状態のビット数（ｎ−１）よりも長い段数で、前記電気信号を直列入力並列出力するシフトレジスタと、
前記シフトレジスタの並列出力の全ビットのうちいずれかがＬｏｗ状態になると、Ｌｏｗ状態を出力するＬｏｗ状態出力回路と、
前記Ｌｏｗ状態出力回路の出力及び前記全２重通信用光受信回路からの電気信号のいずれかがＬｏｗ状態であれば、Ｌｏｗ状態であると検出するＬｏｗ状態検出回路と、
を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の半２重−全２重変換装置。
請求項１から３のいずれかに記載の半２重−全２重変換装置の２組及び両者を結ぶ２本の光ファイバを備え、前記２本の光ファイバはそれぞれ、一方の半２重−全２重変換装置に搭載された全２重通信用光送信回路と他方の半２重−全２重変換装置に搭載された全２重通信用光受信回路との間を、一方の半２重−全２重変換装置に搭載された全２重通信用光受信回路と他方の半２重−全２重変換装置に搭載された全２重通信用光送信回路との間を接続することを特徴とする半２重−全２重変換システム。