JPH0298253A - マルチメディア光ファイバネットワーク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光通信方式により信号の通信を行うマルチメ
ディア光ネットワークに関するものである。

〔従来の技術〕

近年、オフィス内で通信される情報は多様化しつつある
。例えば、コンピュータ、ワークステーションのデータ
信号、ファクシミリの静止画像信号、電話の音声信号、
ＴＶ会議システムの映像信号等が混在するようになり、
これらの伝送速度、伝送容量、連続性等はまちまちであ
る。また、通信される情報の一方の流れとして、各端末
装置の高性能化による大容量化、高速化があげられる。

このように情報社会の変化により、ネットワークには、
種々の伝送速度、伝送容量、連続性をもった信号を同一
の伝送媒体を用いて伝送する能力、すなわちマルチメデ
ィア対応能力と、高速性とが要求されるようになってき
ており、この目的に好適なネットワークとして、光ファ
イバネットワークが導入されつつある。なお、ここでい
う信号の連続性の違いとは、例えば音声やＴＶ映像等の
ように伝送中に中断できない信号（以後連続信号という
）と、コンピュータデータのように中断を交えて伝送し
ても支障のない信号（以後データ信号という）の差異の
ことである。

さて、光ファイバネットワークの信号アクセス方式とし
ては、一般に衝突検出機構付き搬送波検知方式（Ｃ３Ｍ
Ａ／ＣＤ）、トーワンバッシング方式、時分割多重方式
（ＴＤＭＡ）等が用いられるが、マルチメディア対応に
はＴＤＭＡが主に用いられる。

その理由は、Ｃ３ＭＡ／ＣＤ、）−クンパッシングは、
元来データ信号の伝送に適したパケット交換通信用であ
り、連続信号を扱うためには、受信端末でその信号の連
続性が失われないように特別な工夫が必要となるためで
ある。

一方、ＴＤＭＡ方式は、各端局装置からの信号を、フレ
ーム内のタイムスロットに割り当て、時間軸上で圧縮す
るものである。タイムスロットの割り当て方で種々の方
式があるが、中でも最近はネットワーク制御装置により
、必要に応じてタイムスロットを各端局に割り当てる可
変割り当て方式が主流になっている。

また、ＴＤＭＡ方式を用いたマルチメディア対応法とし
ては、フレーム内の一部のタイムスロットをデータ信号
を伝送するパケット交換用に、残りを連続信号を伝送す
る回線交換用に割り当てる方法がある。

〔発明が解決しようとしている問題点〕しかしながらＴ
ＤＭＡ方式を用いた多重化通信方式においては、次のよ
うな欠点があった。即ち、ＴＤＭＡにおいては、各端局
装置からの信号を時間的に多重化するためネットワーク
上での伝送速度は、必ず各端末装置の送出する信号の速
度よりも高くなり、また、各端末からの様々な伝送速度
の信号を同一の伝送速度に変換してネットワーク上に送
出しなければならないという制約がある。即ち、ネット
ワーク上での伝送速度は、最も高い伝送速度をもった端
末の速度に、その端末に対して想定される多重化数を乗
じただけの速度であることが必要とされ、また、最も低
い伝送速度をもった端末も、このネットワーク上での伝
送速度まで信号を時間圧縮して送出することか要求され
る。

従って、例えば数１０ｋｂｐｓの伝送速度をもった端末
から数１００　Ｍ　ｂ　ｐ　ｓの伝送速度をもった端末
までをそれぞれ１０端末程度想定したマルチメディアワ
ーク化しようとする場合、ネットワークには数Ｇｂｐｓ
の伝送速度が要求され、かつ、数１０ｋｂｐｓの端末に
対しても、その信号をネットワーク伝送速度、即ち、数
Ｇｂｐｓまで時間圧縮する為の通信装置が必要とされる
ことになる。

このような伝送速度のネットワークの実現は、技術的に
困難であり、また、実現できたとしても価格的に高価な
ものとなる。また本来低価格であるべき低速端末に対し
ても、ネットワークに接続するための通信系として高速
、即ち高価な装置を導入することが要求され、現実的に
ネットワーク化する事が不可能となる。

更に、このような複雑な制御を要求されるＴＤＭＡ方式
においては、ネットワーク制御装置が不可欠であり、こ
の点においてもコスト的に不利であるばかりでな（、ネ
ットワークの拡張性の面でも問題があった。

〔問題点を解決するための手段（及び作用）〕本発明は
以上の点に鑑みてなされたもので、複数の端末間におい
て信号の通信を行うマルチメディア光ネットワークにお
いて、少なくとも３波以上の光波長多重を用い、第１の
波長で連続性を必要としない信号のパケット通信を行い
、第２の波長で高速性を必要としない連続信号の時分割
多重通信を行い、残りの波長で第２の波長では伝送でき
ない高速の連続信号の通信を行い、更に、第１の波長以
外の波長の通信制御を、第１の波長を用いたパケット通
信により、分散的に行うマルチメディア光ファイバネッ
トワークを提供するものである。

これにより、前述の様なＴＤＭＡマルチメディア光ネッ
トワークにおけるネットワーク伝送速度の超高速化によ
る技術的困難と、価格の上昇という問題を除去し、伝送
速度の低い端末のコストを抑え、更にネットワーク制御
をも不要とすることができ、広い範囲にわたるマルチメ
ディアに対応することが可能でかつ拡張性に富む高性能
な光ファイバネットワークを低価格で提供することを可
能としたものである。

〔実施例１〕 以下に第１図から第６図を用いて本発明の第１の実施例
を詳細に説明する。第１図は、本発明の第１の実施例の
マルチメディア光ネットワークのシステム全体を示す概
念図であり、第２図から第５図は、その通信機能を司る
インターフェース部のブロック図、第６図は第１図のシ
ステムのタイムチャートの概略図である。

第１図は、バス型光ファイバネットワークと呼ばれる通
信網の概念を示す構成図であり、１１−１゜１１−２．
１２−１．１２−２．１３−１．１３−２．１４はネッ
トワークに接続される端末群、２１〜２４は、該端末群
とネットワークの間の信号の送信、受信を行う通信イン
ターフェース（以下１／Ｆと略す）、３はノード、４は
光フアイババスである。

端末１１〜１４のうち、端末１１−１．１１−２はワー
クステーション、パーソナルコンピュータなど、前述の
いわゆるデータ信号を送受する端末であり、ここでは高
々１０　Ｍ　ｂ　ｐ　ｓ以下の速度の、連続性を必要と
しない信号を送受するものとする。これらの端末１１を
データ端末と呼ぶ。

端末１２−１．１２−２は、例えばコンパクトディスク
プレーヤー、ディジタルオーディオ、テープレコーダー
などのハイファイオーディオ機器などより成る端末であ
り、送受する信号は、数Ｍ　ｂ　ｐ　ｓ程度の連続性を
必要とするディジタル信号である。

これらの端末１２を中速連続信号端末と呼ぶ。

端末１３−１．１３−２は、例えば映像信号を扱うＴＶ
ＳＶＴＲ等の機器であり、送受する信号は、１００　Ｍ
　ｂ　ｐ　ｓ程度のディジタル信号とする。これらの端
末１３を高速連続信号端末と呼ぶことにする。

端末１４は、上記の端末の複合した複合端末である。

Ｉ／Ｆ２１〜２４は、各々の末端に好適な機能を有する
インターフェース回路であり、光波長の分波合波、光−
電気変換及びネットワーク制御などの機能を有する。こ
れらについては後に詳述する。

ノード３は光フアイバーバス４の上を伝送される光信号
パワーの１部分をＩ／Ｆ２１〜２４に送出し、あるいは
Ｉ／Ｆ２１〜２４より送出された光信号を光フアイババ
ス４に結合するための光カプラーである。

光フアイババス４上には後述するように、データ信号を
伝送するための第１の波長λ２、中速連続信号をＴＤＭ
Ａ方式により多重化した信号を伝送するための第２の波
長λ２、および高速連続信号を伝送するための第３、第
４の波長λ３．λ４の４つの光信号が波長多重化されて
伝送される。

第２図は、データ端末１１に好適なＩ／Ｆ２１のブロッ
ク図である。本実施例ではデータ信号は、ＩＥＥＥ８０
２゜３規格に準拠したＣＳＭＡ／ＣＤによる多重化を用
いて伝送される。尚、以下に説明する第２図〜第５図に
おいて同一機能のブロックには同一番号を付しである。

Ｃ８ＭＡ／ＣＤ制御回路７１は、データ端末１１からデ
ータ信号の送信要求を受けると、伝送路、即ち、波長λ
１が使用されていないことを確認したのち、該データ信
号をエンコーダ／デコーダ７２により伝送路符号に変換
し、Ｏ／Ｅ、Ｅ１０回路７３により波長λ１の光信号に
してネットワーク上へ送出する。この時、ネットワーク
上にはλ１以外の波長の光も伝送されているので、分波
、合波器７４を介して波長λ１をネットワーク上へ送出
する。

また、ネットワークからデータ端末１１へと信号が伝送
されてきた時には、上記と逆の過程を経て該データ信号
をデータ端末１１へと送出する。Ｃ３ＭＡ／ＣＤ制御回
路７１は、自端末から信号を送信している間、衝突検出
を行う機能と、また端末１１から送信の要求があった時
点で波長λ１が使用状態の場合に、波長λ１があくまで
端末１１からの送信を保留する機能も有する。

第３図は、中速連続信号端末１２に好適なＩ／Ｆ２２の
ブロック図である。前述の様に中速連続信号を伝送する
光波長λ２は、ＴＤＭＡ方式による多重化を行っており
、例えば４　Ｍ　ｂ　ｐ　ｓの中速連続信号を１０チヤ
ンネル伝送するために、４０　Ｍ　ｂ　ｐ　ｓの伝送速
度をもっているものとする。この時、波長λ２の伝送路
上には、Ｏから９までの番号のつけられたタイムスロッ
トがくり返し伝送され、ある端末は１０のうち特定の番
号のタイムスロットを使用して毎回信号を送出すること
により、信号の連続性が保障される。

中速連続信号端末１２から、信号送信の要求を受けると
、■／Ｆコントロールマイクロプロセッサユニット７５
は、Ｃ３ＭＡ／ＣＤ制御回路７１を介し、ネットワーク
に接続されている各端末に対し、使用するタイムスロッ
ト番号を信号のあて先をエンコーダデコーダ７２及びＤ
／Ｅ、Ｅ１０回路７３により波長λ１の伝送路により連
絡する。

この時、他の中速連続信号端末１２から、同じ番号のタ
イムスロットを使用するという連絡が同時になされよう
としていても、波長λ１の伝送路は、Ｃ８ＭＡ／ＣＤに
より多重化されているので、どちらかの端末が先に使用
の連絡を行うことになり、先に使用の連絡を行うことの
できた端末に対して、そのタイムスロットの使用権が与
えられる。また、上述のように、タイムスロットの使用
は、各端末に対して連絡されるので、各端末はタイムス
ロットの使用状況を常に把握することができ、適宜、お
いているタイムスロットの選択をすることが可能となる
。

Ｉ／ＦコントロールＭＰＵ７５からのタイムスロットの
使用に関する連絡が各端末に対してなされ、また信号の
あて先として指定された端末の受信準備が整うと、Ｉ／
ＦコントロールＭＰＵ７５は、ＴＤＭＡ制御回路７６に
対し、信号の送信許可を出し、時間軸圧縮されたデータ
はエンコーダ／デコーダ７７及びＯ／Ｅ、Ｅ１０回路７
８を通し波長λ２の光信号となって指定されたタイムス
ロットを用いてネットワーク上へ送信される。受信端末
は、この逆の過程を経て、指定されたタイムスロットか
ら、自端末への信号をとり出す。

第４図は、高速連続信号端末１３に好適なＩ／Ｆ２３の
ブロック図である。高速連続信号端末１３としては、例
えば高精細映像信号をデジタル符号化した６　００　Ｍ
　ｂ　ｐ　ｓの映像信号等が考えられる。高速映像信号
の伝送用には、本実施例では、λ３およびλ４の２波長
の光信号が用意されており、端末からの信号は、このど
ちらかを選択して伝送される。伝送中は、λ３あるいは
λ４の光信号は、その端末に占有され、同一波長で複数
の高速連続信号が同時に伝送されることはない。

高速連続信号端末１３からの信号送信要求を受けるとＩ
／Ｆ２３のＩ／ＦコントロールＭＰＵ７５は、まずＣ３
ＭＡ／ＣＤ制御回路７１を介し、各端末に波長λ３ある
いは、波長λ４の使用と、信号のあて先を連絡する。波
長の使用権の設定やおいている波長の認識は、第３図の
中速連続信号用Ｉ／Ｆで説明した動作と同様にしてなさ
れる。

波長λ３あるいはλ４の伝送路の使用に関する連絡がな
され、あて先の端末の受信準備が整うと、Ｉ／Ｆコント
ロールＭＰＵ７５は、バッファ回路８０に送信の許可を
出し、該高速連続信号は、エンコーダ／デコーダ８１で
伝送路符号に変換され、切替器８２でＩ／Ｆコントール
ＭＰＵから指定された波長のＥｌｏ、Ｏ／Ｅ回路８３あ
るいは８４に入力されて、波長λ３、あるいはλ４の光
信号となり、分波、合波器７４を介してネットワーク上
に送出される。受信端末では、この逆の過程を経て、指
定された波長の信号を受信する。

第５図は、データ信号、中速連続信号、高速連続信号を
併せ持つ複合端末１４に好適なＩ／Ｆ２４のブロック図
である。即ち、第２図〜第４図で、説明した波長λ１．
λ２．λ３．λ４の送受信機能を有し、Ｉ／Ｆコントロ
ールＭＰＵ７５は、端末１４からの信号の種類によって
、第２図から第４図で説明した過程のいずれかを用いて
信号の送・受信を行う。

第６図は、本実施例の光ファイバネットワークの動作の
一例を示すタイムチャートであり、λ、。

λ２．λ３．λ４は光波長を示す。前述の如く、λ１は
ＩＥＥＥ８０２，３に準拠したＣ５ＭＡ／ＣＤ方式によ
る多重化、λ２はＴＤＭＡ方式による多重化を時間軸上
で行っている。図中の矩形が光信号の伝送を示す。

波長λ１の伝送において、１１１，１１３等斜線を施し
ていない矩形は、データ端末間のデータ信号のパケット
を示しており、斜線を施した矩形は、波長λ２からλ４
の伝送路の使用に関する連絡のためのパケットを示して
いる。波長λ２の伝送において０〜９の番号を付した区
間はタイムスロットであり、Ｉ〜■の番号を付した区間
はその周期である。

第６図の初期状態、即ち左端の状態では、波長λ、では
Ｃ３ＭＡ／ＣＤにより適宜通信が行わなわれており、波
長λ２は、２．３．５．８の番号を付したタイムスロッ
トが使用されている。また、波長λ３．λ４は使用され
ていない。この状態から順次、波長λ１のパケットに付
した番号（１）〜（５）に従い、通信状態を説明する。

（１）第１の高速連続信号端末１３−１が通信を開始す
るに当り波長λ１のパケット１１２により各端末に使用
の連絡とあて先の指定を行い、しかる後に波長λ３を用
いて、通信３１１を開始する。

（２）第１の中速連続信号端末１２−１は波長λ２にお
いて使用中のタイムスロット２．３．５．８以外のタイ
ムスロットからタイムスロット６を選択し、波長λ、の
パケット１１４を用いてタイムスロット６のおよびあて
先の指定の連絡を行い、しかる後、タイムスロットの周
期■以降、タイムスロット６を使用して、２，１８．２
２３゜２２７、・・・の伝送を開始する。

（３）第２の高速連続信号端末１３−２は、パケット１
１２により、波長λ３が第１の高速連続信号端末１３−
１により使用されていることを認識しているので、波長
λ４を用いて通信を行うことを、パケット１１８によっ
て各端末に連絡し、波長λ４によって通信３２１を開始
する。

（４）波長λ２のタイムスロット２を使用していた第２
の中速連続信号端末１２−２は、通信を終了し、このむ
ねを波長λ、のパケット１２０により、各端末に連絡す
る。これにより、周期■以降タイムスロット２は各端末
のいずれか１つが使用を連絡するまで開放された状態と
なる。

（５）波長λ３を用いて通信３１１を行っていた第１の
高速連続信号端末は、通信を終了し、そのむねを波長λ
１のパケット１２３を用いて各端末に連絡する。これに
より、波長λ３は開放される。

以上の様にして本実施例では、Ｃ５ＭＡ／ＣＤを用いた
データ信号の伝送を波長λ、で、ＴＤＭＡ方式を用いた
中速連続信号の伝送を波長λ２で、また時間軸多重を用
いない、高速連続信号の伝送を波長λ３及び波長λ４で
行い、さらに、波長λ２から波長λ４の通信状態の制御
を波長λ１のＣＳＭＡ／ＣＤ通信を用いて分散制御で行
うことにより、前述したマルチメディアネットワークの
構築上の問題点である、伝送速度の高速化、コストの上
昇等を抑え、且つ特性の異なる各種信号の通信を効率良
（実行可能となる。

〔実施例２〕 次に、本発明の第２の実施例を第７図及び第８図によっ
て説明する。本実施例のシステム全体の概念図は、第１
の実施例と同様であり、第１図に示した通りである。

第７図および第８図は、第１の実施例の第３図及び第４
図に示した、中速連続信号端末１２及び高速連続信号端
末１３に用いられるＩ／Ｆ２２．２３と同一の部位を第
２の実施例に関して示したものであり・第１の実施例と
の主要な差異は、Ｏ／Ｅ、Ｅ１０回路７８．８３．８４
の後に搬送波検出回路９０．　９１゜９２を設けたこと
にある。

第１の実施例においては、波長λ２における各タイムス
ロットの使用状況、および波長λ３．λ５の使用状況は
使用端末が波長λ１のパケットを用いて各端末に連絡す
ることにより、各端末において認識されていた。このよ
うな方式は、ネットワーク使用開始時に全端末が使用可
能となるようなシステムに於ては好適に動作する。しか
しながら、例えば、非使用端末は通常電源を切っておい
て、使用時に電源を投入することが想定される端末が接
続される場合、該端末は電源投入時に各タイムスロット
や各波長の使用状況が把握できないので問題となる。

本実施例によれば、搬送波検出回路を設けることにより
、ネットワーク動作中に後から電源が投入された新規参
入の端末に関しても、タイムスロットや波長の使用状況
が把握できるので、上記のような問題は生じない。なお
、図には中速連続端末と高速連続端末に用いられるＩ／
Ｆのブロック図を示したが、複合端末についても同様の
搬送波検出回路を用いれば、同様の効果が得られること
は明白である。

〔実施例３〕 第９図は本発明の第３の実施例を示すシステム全体の概
念図である。

第９図はスター型光ファイバネットワークと呼ばれる通
信網の構成図であり、端末１１−１４、Ｉ／Ｆ２１〜２
４は第１の実施例あるいは、第２の実施例で示したもの
と同様の機能を有し、５は光フアイバ伝送路、６はスタ
ーカプラである。

スターカプラ６は、光フアイバー伝送路５のどれか１本
に光信号が伝送されて来た時にこの光信号をすべての光
フアイバ伝送路に分配する機能を有する。このようなネ
ットワーク構成によっても第１の実施例あるいは第２の
実施例で説明したと同様の機能を有するマルチメディア
光ファイバネットワークが実現できる。

以上３種類の実施例を用いて本発明の詳細な説明したが
、本発明の適用範囲はこれらに限定される訳ではない。

まずネットワーク形態に関しては、パッシブバス型、及
びパッシブスター型といわれる形態を用いて説明したが
、いわゆるアクティブスター型と呼ばれる形態において
も、本発明が有効であることは明らかである。また、バ
ス型の形状において、バス上に、再生中継を行うような
増幅器を設けても、波長が保存されて中継されるならば
本発明は実施可能である。更に、バス上に光増幅器を設
けることもできる。

また、前述実施例では、波長λ１にＩＥＥＥ８０２゜３
に準拠したＣ８ＭＡ／ＣＤ、また波長λ２に伝送速度４
０　Ｍ　ｂ　ｐ　ｓ　、多重度１０のＴＤＭＡ方式を用
いて説明したが、これらの多重化方式に限定される訳で
はな（、波長λ１が分散制御型の多重化方式、波長λ２
が信号の連続性を保障する多重化方式であれば、本発明
は適用可能である。また、高速連続信号は、６００　Ｍ
　ｂ　ｐ　ｓの信号を波長λ３、λ４の２波多重行う例
を示したが、この信号速度と多重数は一例であり、本発
明の適用がこの数値に限定される訳ではない。さらに前
記実施例に示したディジタルオーディオ機器やビデオ機
器は端末の一例であり、信号速度や連続性の一致した端
末ならばどのようなものでもこれらと置きかえる事が可
能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば種々の伝送速度、
伝送容量、連続性を有する複数の端末間において信号の
通信を行うマルチメディア光ファイバネットワークにお
いて、ネットワーク上の伝送速度を超高速化することな
（、また、低伝送速度の端末の価格を低（抑えることが
可能で、更にネットワーク制御装置を不要とすることが
できるので、広い範囲にわたるマルチメディアに対応す
ることが可能で、拡張性に富む、高性能なネットワーク
を低価格で提供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示したシステム全体の
概略構成図、 第２図から第５図は、その通信インターフェース装置の
ブロック図、 第６図は第１図のシステムの動作の一例を示すタイムチ
ャート図、 と 第７図年第８図は、本発明の第２の実施例を示した通信
インターフェースのブロック図、第９図は本発明の第３
の実施例を示したシステム構成概略図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の端末間において信号の通信を行うマルチメ
   ディア光ネットワークにおいて、少なくとも３波以上の
   光波長多重を用い、第１の波長で連続性を必要としない
   信号のパケット通信を行い、第２の波長で高速性を必要
   としない連続信号の時分割多重通信を行い、残りの波長
   で第２の波長では伝送できない高速の連続信号の通信を
   行い、更に、第１の波長以外の波長の通信制御を、第１
   の波長を用いたパケット通信により、分散的に行うこと
   を特徴とするマルチメディア光ファイバネットワーク。
2. （２）第１の波長以外の波長を用いた通信を行う端末装
   置は、その通信制御系に搬送波検出機能を有することを
   特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載のマルチメ
   ディア光ファイバーネットワーク。