JPH04223726A - 光拡散通信システム - Google Patents

光拡散通信システム

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JPH04223726A
JPH04223726A JP2406793A JP40679390A JPH04223726A JP H04223726 A JPH04223726 A JP H04223726A JP 2406793 A JP2406793 A JP 2406793A JP 40679390 A JP40679390 A JP 40679390A JP H04223726 A JPH04223726 A JP H04223726A
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signal
coaxial cable
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communication system
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Motoyoshi Morifuji
森藤 素良
Shiyun Satou
佐藤 雋
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Yagi Antenna Co Ltd
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Yagi Antenna Co Ltd
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光りサテライトを同軸
ケーブルに多数接続し、移動可能なデータ機器間で光拡
散信号を用いたデータ通信に使用する電気−光信号およ
び光−電気信号に変換する光拡散通信システム。
【0002】
【従来の技術】従来、移動体と固定している親局間で通
信する場合は、電波を使用した方式が一般的に行なわれ
ている。しかし、この方式は外来雑音に弱く、また、移
動体と固定している親局間のサービスエリアを特定のエ
リアに限定することは困難であり、他のサービスエリア
と混信する場合が多い。また、電波を使用した通信方式
は、トンネル内や建造物内の壁面などの反射により良質
な通信が困難であり、漏洩ケーブルを使用し微弱電波で
移動体と拡散通信する方式が取られていた。さらに、こ
れら電波を使用した方式は工場内など他の設備からの雑
音の多い場所では通信が困難である等の欠点があった。 また、前記電波を利用した場合の欠点を補うために、光
空間伝送による移動体と固定している親局間の通信シス
テムが用いられている。
【0003】従来の光空間伝送システムを図7に示す。 親局701は移動体702へ制御を目的として送る下り
データ信号を発生し、さらに移動体702からの制御結
果や監視情報等の上りデータ信号を処理する処理装置7
03と、処理装置703からの下りデータ信号を光信号
に変換して光信号A1 で移動体702へ向けて送信お
よび移動体702からの光信号A2 を受信し、電気信
号に変換するための第1の光変換部704から構成され
る。
【0004】移動体702は、親局701から送られる
下りデータ信号を処理して親局701へ上りデータ信号
を送るための制御器706と、親局701からの光信号
A1を受信して電気信号に変換し、また制御器706か
らの上りデータ信号を光信号A2 に変換して親局60
1へ送るための第2の光変換部705から構成される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の光
空間伝送システムは、移動体702の移動範囲が光信号
A1 及び光信号A2 の光パワーレベルで制限された
伝送範囲に限定されること、さらに移動体602が曲線
上に移動する場合は多数の親局701を設け、それらを
相互に接続して構成する必要があり、システムが非常に
複雑となり、高価でさらに信頼性の低下の要因となって
いた。
【0006】本発明は前記従来の電波を使用した通信シ
ステムや光空間伝送システムでの欠点を鑑み、簡単なシ
ステムで安価でしかも高信頼の光拡散通信システムを提
供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、同軸
ケーブルの途中の任意の場所に複数の光サテライトを接
続し、空間を介して1台または複数台の移動可能なデー
タ機器相互間で光拡散通信を行なうシステムに於いて、
前記光サテライトは同軸ケーブル内を伝送するデータ通
信を分岐する第1の分岐回路を介して電気−光信号に変
換した後拡散して空間へ下りの光信号を送信し、データ
機器から空間を介して受信した上りの光信号を光−電気
変換を行ない、前記同軸ケーブルの第2の分岐回路でデ
ータ信号を結合することを特徴とする。
【0008】また、上記光サテライトに設けた第1の分
岐回路は同軸ケーブルの中心導体と外導体との間に並列
に挿入され、巻き線の途中にタップを有するオートトラ
ンスを備え、分岐出力により発光素子で電気−光変換し
てデータ機器へ下りの光信号を送信する構成とし、また
、第2の分岐回路は同軸ケーブルの中心導体と直列にト
ランスの2次巻線が挿入され、1次巻線よりデータ機器
からの上りの光信号を受光素子で光−電気変換したのち
増幅した信号で同軸ケーブルに結合される構成とし、第
1の分岐回路と第2の分岐回路とで光サテライトの同軸
ケーブル側のインピーダンスの変化を補うことを特徴と
する。
【0009】
【実施例】本発明の光サテライトを用いた光拡散通信シ
ステムの構成例を図1に示す。また、図2は光サテライ
トの構成、図3はターミネータの回路、図4は親局のモ
デムの構成、図5は移動体の光トランシーバの構成、図
6は情報機器相互間でデータ通信する場合の応用例を示
す。
【0010】図1に示す本発明の光サテライトを用いた
光拡散通信システムは、移動体105とデータ通信して
データの処理を行なう親局101と同軸ケーブル102
、多数の光サテライト103(103a,b,c,…n
)とターミネータ104、および親局101からのデー
タ信号により制御を行ない、また親局101へ制御結果
や監視情報等のデータ信号を送信する移動体105から
構成される。
【0011】親局101は移動体105へ送信する下り
データを発生してモデム107で変調し、下り信号Fd
として同軸ケーブル102へ送信する。また移動体10
5からの上り信号Fuを復調し、上りデータ信号として
親局101で処理する。ここでモデム107はFSK方
式やPSK方式やコード変換など直流成分が含まない方
式のデータ信号の変調や復調を行なうもので、システム
の用途や価格に応じてその変調や復調の方式が決定され
る。
【0012】同軸ケーブル102は、下り信号Fdや上
り信号Fuを伝送するケーブルで、その途中に複数の光
サテライト103が接続される。また、同軸ケーブル1
02の任意の場所で分配や分岐され樹枝状の構成として
、多数の移動体105と親局101との通信が出来るよ
うに構成する事が可能である。
【0013】光サテライト103a,b,c,…nから
は、下り信号Sa,b,c,…nが移動体105の方向
へ間隙が無い様に照射される。いま、光サテライト10
3bが移動体105と最も接近している場合、光サテラ
イト103bを介して移動体105へ、親局101から
の下り信号Fdが光サテライト103bで下りの光信号
Sbに変換されて送られる。また、光サテライト103
bは、移動体105からの上りの光信号Svを受信して
電気信号に変換し、上り信号Fuとして同軸ケーブル1
02を介して親局101へ送出する。
【0014】ターミネータ104は、同軸ケーブル10
2で伝送される下り信号Fdや上り信号Fuが同軸ケー
ブル102内で反射しない様に設ける終端抵抗で、その
抵抗値は同軸ケーブル102の特性インピーダンスと同
じ値に選ばれる。
【0015】移動体105は、工場等で部品を運搬する
クレーンや搬送車やハンディターミナル等の移動可能な
機器で、同軸ケーブル102に沿って移動あるいは停止
しながら親局101と通信を行なう。また、移動体10
5は、配置換えが頻繁に行なわれる移動可能なデータ機
器等で構成される。次に前記光拡散通信システムを構成
する機器の詳細について説明する。
【0016】図2は本発明の光サテライト103a,b
,c,…nの内の1個の光サテライト103の構成を示
す回路で、接栓201と親局101が同軸ケーブル10
2で接続され、接栓202は同軸ケーブル102,およ
び他の光サテライト103a,b,c,…nを介してタ
ーミネータ104に接続される。第2の分岐回路203
は、トランスT1 の1次側に抵抗R1 が1次巻き線
と並列に挿入され、さらに、直流阻止用のコンデンサC
1 を介して増幅回路206が接続される。トランスT
1 の2次側は、接栓201と接栓202の中心コンタ
クトとの間に直列に挿入され、分岐結合量はトランスT
1 の1次側と2次側の巻き線数の比で決定される。
【0017】第2の分岐回路203の1次側と2次側の
巻き線数の比をn=5,同軸ケーブル102のインピー
ダンスZo =75Ω、また第2の分岐回路203の1
次側のインピーダンスZi =75Ω,抵抗R1 =7
5Ωとした分岐結合分量が20dBの場合、接栓201
,202側に直列に現れるインピーダンスZs は次式
で計算される。         Zs =Zi‖R1 ×(1/n)2
   =1.5Ω        (1)
【0018】
ここで「‖」はZi とR1 の並列接続のインピーダ
ンスを示す。すなわち、この直列に現れるインピーダン
スZs の分だけ接栓201,202側のインピーダン
スZo は高くなる。
【0019】第1の分岐回路204は、オートトランス
T2 の巻き線の途中に設けたタップから接続した整合
用の抵抗R3 とオートトランスT2の巻き線の接地側
に接続したコンデンサC2 で構成され、分岐結合量は
オートトランスT2 の接栓201,202側〜接地側
の間の巻き線数と、タップ〜接地側との間の巻き線数の
比で決定される。第1の分岐回路204の巻き線数の比
をn=5,同軸ケーブル102のインピーダンスZo 
=75Ω,タップに接続される抵抗R3 =75Ω,発
光素子208のインピーダンスZl =75Ωとし、分
岐結合量が20dBの場合、接栓201,202側に並
列に現れるインピーダンスZp は、         Zp =(R3 +ZL )×n2 
=3750Ω        (2)となり、接栓20
1,202側に並列にインピーダンスZp が接続され
た事により接栓201,202側のインピーダンスZo
 は低くなる。
【0020】したがって、前記図2の分岐回路203と
図1の分岐回路204の双方を組合わせた場合、(1)
式と(2)式により接栓202へ同軸ケーブル102の
インピーダンスZo を接続し、接栓201側の入力イ
ンピーダンスZinは、         Zin=Zs +(Zp ‖Zo )
=75.029Ω        (3)
【0021】
となり、同軸ケーブル102のインピーダンスZo と
ほぼ等しい値となって、図2の光サテライト103の回
路での下り信号Fdや上り信号Fuの反射は少なくなる
。また接栓202側の入力インピーダンスも(3)式で
表わせるので同じ値となる。
【0022】ここで、第1の分岐回路204の接地側に
接続したコンデンサC2 は、親局101から同軸ケー
ブル102を介して光サテライト103の接栓201,
202に下り信号Fdと重畳されて送られる直流電源を
電源回路205へ送り、下り信号Fdで高い周波数成分
を接地するためのバイパス用コンデンサである。
【0023】移動体105からの上り光信号は、受光素
子207で光−電気変換の後、増幅回路206で増幅さ
れ、コンデンサC1 を介して前記第2の分岐回路20
3の1次側巻き線へ送られ、さらに2次側巻き線から接
栓201,202と接続する同軸ケーブル102を介し
て親局101へ上り信号Fuとして送られる。ここで抵
抗R2 は受光素子207の光電流を電圧に変換するた
めの負荷抵抗である。
【0024】下り信号Fdは、親局101から同軸ケー
ブル102を介して接栓201,202から第1の分岐
回路204へ送られ、抵抗R3 を介して受光素子20
8で輝度変調し、下りの光信号に変換されて移動体10
5へ送信される。上記抵抗R3は、前記整合用の他に発
光素子208の直流バイアスを決定する機能を有してい
る。
【0025】図2では発光素子208は1個の場合を示
したが、下がりの光信号を強くするために発光素子20
8を直列に、あるいは直列に接続した多数の発光素子2
08をさらに並列に接続することも可能である。しかし
、この場合は抵抗R3 のみでは駆動できないので、駆
動回路を抵抗R3 と発光素子208の間にも設け、電
源回路から駆動回路へ電源供給を受ける様にする事で実
現できる。
【0026】電源回路205は、前記親局101から同
軸ケーブル102を介して接栓201,202に送られ
る直流電源を第1の分岐回路204の接地側から入力し
、電圧を安定化して増幅回路206用の電源や受光素子
207のバイアス電圧として供給する。あるいは接栓2
01や接栓202からチョークコイルを介して直接電源
回路205に取り出してもよい。また、前記発光素子2
08を多数接続する場合には駆動回路へ電源を供給する
【0027】図3は同軸ケーブル102の終端に用いる
ターミネータ104の回路を示す。コンデンサC3 は
親局101から同軸ケーブル102を介して送られる直
流電源を阻止するコンデンサであり、抵抗R4 は同軸
ケーブル102の特性インピーダンスと同じ値の抵抗で
、同軸ケーブル102内を伝送する下り信号Fdや上り
の信号Fuの反射を無くす。
【0028】図4は親局101に設けるモデム107の
内部構成を示す。処理装置401は移動体105へ送る
下しりデータ信号を生成する。あるいは移動体105か
ら上りのデータ信号を処理するコンピュータである。移
動体105へ送る下りデータ信号は、インターフェイス
402を介して変調器403へ送られ、下りデータ信号
のパルスが[1]の場合、周波数f1 に、また[0]
の場合周波数f2 とする様なFSK変調されて下り信
号Fdとして、電源重畳回路405を通して接栓408
より同軸ケーブル102へ送られる。
【0029】又、移動体105からの上りデータ信号は
移動体105の内部の光トランシーバ106で同様なF
SK変調されて上りの光信号に変換された後、光サテラ
イト103へ向けて送られ、さらに光サテライト103
で光−電気変換され、上り信号Fuとして同軸ケーブル
102を介して接栓408より電源重畳回路405、分
波器404を通り、復調器406へ入力される。
【0030】復調器406へ入力された上り信号Fuは
、復調されてパルスとして上りデータ信号を再生した後
、インターフェイス402より処理装置401へ送られ
て処理される。
【0031】分波器404は、前記下り信号Fdと上り
信号Fuを分波するフィルターであり、また、電源重畳
回路405は前記光サテライト103に電源407から
の電源を供給するための回路である。下り信号Fdと上
り信号uはコンデンサC4 を通り、電源407からの
直流はチョークコイルL1 を通る構成となっている。
【0032】図5は移動体195と接続される光モデム
106の構成を示す。光サテライト103から送られる
下りの光信号は、受光素子506で電気信号に変換され
、更に復調器505で復調されて親局101からの下り
データ信号を得る。この復調された下りデータ信号は、
インターフェイス503を介して制御器504へ入力さ
れ、下りデータ信号の内容を解析し処理する。制御器5
04は移動体105の発進や停止等の動作や移動体10
5での作業等の制御を親局101からの下りデータ信号
により行なう、あるいは移動体105での状態等を親局
101へ上りデータ信号として送信するコンピュータで
構成される。親局101へ上りデータ信号として送信す
るデータは、インターフェイス503を介し変調器50
2で前記親局101内に設けたモデム107で述べたと
同様のFSK変調を行ない、発光素子501を駆動させ
て輝度変調し、上りの光信号として光サテライト103
へ送る。
【0033】前記本発明の光サテライト103a,b,
c,…nを用いた光拡散通信システムの構成例では、同
軸ケーブル102の片端に親局101を設けて移動体1
05と同軸ケーブル102、光サテライト103を介し
て相互に通信を行なう場合についての構成、及び動作例
を示したが、親局101を特別に設けずに例えばハンデ
ィ端末やディスクトップ型のパソコンなどに光トランシ
ーバ106を接続し、親局101として光サテライト1
03を介して移動体105を制御することも可能である
。この場合は同軸ケーブル102の両端にターミネータ
104を設け、さらに電源重畳回路405と電源407
を同軸ケーブル102の途中に設け、下り信号Fdと上
り信号Fuを同じ周波数とし、親局101と移動体10
5間で半2重通信を行なう事で実現できる。
【0034】また、多数の移動体105を制御したり、
移動体105の代わりに多数のハンディ端末やデスクト
ップ型のパソコン等のデータ機器相互間でデータの通信
を行なうLAN(Local Area Networ
k)等の利用も可能であり、この場合は同軸ケーブル内
の下がり信号Fdと上り信号Fuが混信しないように多
数の移動体やデータ機器毎のアドレスを設け、通信方式
として各移動体やデータ機器を親局から順次ポーリング
を行なうポーリング方式、あるいは送信する場合に他の
データ機器の送信がないことを確認した後に無い場合の
み送信し、伝送路で送信信号の衝突が発生した場合、送
信を一時中断した後、他のデータ機器の送信が無いこと
を確認して送信するCSMAN/CD(Carrier
 Sence Multiple Access wi
th Collision Detection)方式
や多数のデータ機器に順次回されるトークンと称する送
信権を持つデータ機器のみ送信するトークンバス方式を
適用することが出来る。
【0035】次に本発明の光サテライト103a,b,
c,…nを用いた応用例として、前記CSMAN/CD
方式を適用した場合の構成を図6に示す。両端にターミ
ネータ104を設けた同軸ケーブル102の途中に多数
の光サテライト103a,b,c,…nを接続して伝送
路を構成し、光サテライト103a,b,c,…nの光
伝送範囲内に多数のデータ機器601a,b,c,…n
にそれぞれ光トランシーバ106a,b,c,…nを接
続して構成する。
【0036】いま、データ機器601bがデータ機器6
01nにデータを伝送する場合、データ機器601bは
データ機器601a,b,c,…nが送信しているかを
光サテライト103bから下りの光信号を受信して調べ
、下りの光信号が無い場合データ機器601bは光トラ
ンシーバ106bを介して上りの光信号を送信する。 上りの光信号を受信した光サテライト103bは、上り
の光信号を電気信号に変換し、同軸ケーブル102を介
して光サテライト103a,b,c,…nの全てに送り
、下りの光信号としてデータ機器601a,b,c,…
nの全てに送る。したがって、データ機器601bは自
データを受信する事になるので、送信データが他のデー
タ機器601a,b,c,…nからの送信データと衝突
したか、あるいは自データが破壊したかを調べることが
でき、送信データが衝突あるいは破壊した場合、送信を
中断し、タイマーで定められた時間の後に再送信する。 再送信の回数が規定値以上の場合は、伝送路あるいは機
器の異常としてデータ機器601bに表示し利用者に知
らせる。データ機器601bの送信が正常の場合、デー
タ機器601nは自アドレス宛てのデータ機器601b
からの送信データを判断して処理する。したがって、C
SMA/CD方式の場合は同軸ケーブル102内を伝送
する信号は常に1波である事が前提なため、前記図1の
移動体105と親局101の通信の時の下り信号Fdと
上り信号Fuの2波を使用せずとも通信可能となる。
【0037】
【発明の効果】本発明の光サテライトを用いて構成した
光拡散通信システムは、移動物体105の移動路線に沿
って敷設した同軸ケーブルに多数の光サテライトを接続
し、光信号を拡散して親局101と移動体105間で相
互に通信するシステムで、移動体105の移動範囲は曲
線的な移動が容易に実現できる。さらに複数の移動体1
05がシステム内に存在することも可能である。
【0038】また、光サテライトの回路に用いる分岐回
路を同軸ケーブルの中心導体に直接に挿入される第2の
分岐回路と同軸ケーブルの中心導体と外導体に並列に挿
入される第1の分岐回路を備えている為、同軸ケーブル
側のインピーダンスの変化が互いに相殺し、伝送する信
号に反射による歪みを生じることなく信頼性の高い信号
伝送ができる。
【0039】さらに、第2の分岐回路は受光回路側に、
第1の分岐回路は送光回路側へ接続して使用する為に相
互の信号の結合は両分岐回路の結合の和となり、他の光
サテライトを介して伝送される場合の信号レベルや親局
からの信号レベルおよび自局の信号レベルとはほぼ等し
くなり、CSMA/CD方式の通信での複数局同時送信
に起因する信号の衝突を検知する機能は損なわれないの
で、高品質のデータ伝送が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る光拡散通信システムの
全体構成を示すブロック図。
【図2】図1における光サテライトの詳細を示す回路構
成図。
【図3】図1におけるターミネータの構成を示す図。
【図4】図1における親局の詳細を示すブロック図。
【図5】図1における移動体の構成を示すブロック図。
【図6】本発明の光拡散通信システムの応用例を示すブ
ロック図。
【図7】従来の光空間伝送システムを示す図。
【符号の説明】
101…親局、102…同軸ケーブル、103a,b,
c,…n…光サテライト、104…ターミネータ、10
5…移動体、106…光トランシーバ、107…モデム
、203…第2の分岐回路、204…第1の分岐回路、
205…電源回路、206…増幅回路、207…受光素
子、208…発光素子、401…処理装置、402…イ
ンターフェイス、403…変調器、404…分波器、4
05…電源重畳回路、406…復調器、407…電源、
501…発光素子、502…変調器、503…インター
フェイス、504…制御器、505…復調器、506…
受光素子、601a,b,c,…n…データ機器、70
1…親局、702…移動体、703…処理装置、704
…第1の光変換部、705…第2の光変換部。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  同軸ケーブルの途中の任意の場所に複
    数の光サテライトを接続し、空間を介して1台または複
    数台の移動可能なデータ機器相互間で光拡散通信を行な
    うシステムに於いて、前記光サテライトは同軸ケーブル
    内を伝送するデータ通信を分岐する第1の分岐回路を介
    して電気−光信号に変換した後拡散して空間へ下りの光
    信号を送信する手段と、データ機器から空間を介して受
    信した上りの光信号を光−電気変換を行ない前記同軸ケ
    ーブルの第2の分岐回路でデータ信号を結合する手段と
    を備えたことを特徴とする光拡散通信システム。
  2. 【請求項2】  請求項1記載の光拡散通信システムお
    いて、光サテライトに設けた第1の分岐回路は同軸ケー
    ブルの中心導体と外導体との間に並列に挿入され、巻き
    線の途中にタップを有するオートトランスを備え、分岐
    出力により発光素子で電気−光変換してデータ機器へ下
    りの光信号を送信する構成とし、また第2の分岐回路は
    同軸ケーブルの中心導体と直列にトランスの2次巻線が
    挿入され、1次巻線よりデータ機器からの上りの光信号
    を受光素子で光−電気変換したのち増幅した信号で同軸
    ケーブルに結合される構成とし、第1の分岐回路と第2
    の分岐回路とで光サテライトの同軸ケーブル側のインピ
    ーダンスの変化を補うことを特徴とする光拡散通信シス
    テム。
  3. 【請求項3】  請求項1記載の光拡散通信システムお
    いて、同軸ケーブルは移動可能なデータ機器の移動範囲
    に沿って敷設し、同軸ケーブルの途中の任意の場所には
    多数の光サテライトを接続し、また同軸ケーブルの片端
    または両端には終端抵抗を接続して伝送系を構成したこ
    とを特徴する光拡散通信システム。
  4. 【請求項4】  請求項1記載の光拡散通信システムお
    いて、光サテライトで必要とする電源は、同軸ケーブル
    の途中に電源とデータ信号とを重畳させる手段を設けて
    供給することを特徴とする光拡散通信システム。
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