JPH088580B2 - ループ状光伝送システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光ファイバによる単線双方向分岐形式の
光通信方式に係り、特にループ状光伝送システムに関す
るものである。

〔従来の技術〕

第５図は例えば特開昭56−761号公報に開示された従
来の単線双方向分岐形式のループ状光伝送システムにお
ける光通信装置の一例の構成図を示すもので、図中、
（１）は光通信装置、（２）は端末装置、（３）は電気
光変換器、（４），（７），（８），（11）はレンズ、
（５）は光方向性結合器、（６）はプリズム、（９），
（10）は光ファイバ、（12）は光電気変換器である。

上記構成を備える光通信装置（１）は次のように動作
する。

端末（２）から送信された信号は電気光変換器（３）
にて電気光変換され、レンズ（４）により平行ビームに
変換された後、方向性結合器（５）を通過しプリズ
（６）にて左右に分岐される。左右に分岐された光信号
はそれぞれレンズ（７），（８）により光ファイバ
（９），（10）に結合し左右の方向に伝送される。

光ファイバ（10）を右方向から伝送されてきた信号は
レンズ（８）において平行ビームとなった後、一部は左
方向に通過しレンズ（７）より光ファイバ（９）に結合
し左方向に伝送される。残りの光信号はプリズム（６）
で光路が曲げられ方向性結合器（５）に導かれる。方向
性結合器（５）はプリズム方向から来た信号をレンズ
（11）方向に光路を曲げレンズ（11）により光電気変換
器（12）に結合する。他方、光ファイバ（９）を左方向
から伝送されてきた光信号も同様にして光ファイバ（1
0）方向と光電気変換器（12）に結合する。そして、光
電気変換器（12）出力は端末（２）に出力される。

次に、第６図は上記光通信装置（１）を用いたループ
状単線双方向ネットワークの構成図を示し、図中、（1
3）は断線検知自動復帰装置、（14）は光ファイバ、（1
5）光スイッチ、（16）は光結合器、（17）は信号監視
回路を示す。

A,B,C,D局の上記各光通信装置（１）および断線検知
自動復帰装置（13）をループ状に光ファイバ（14）で接
続して構成される第６図に示すネットワークに係る動作
について説明する。

ここで、アクセス方式としてバーストTDMA方式を用い
る場合を考える。ループ内に断線がないときは断線検知
自動復帰装置（13）内の光スイッチ（15）は開放されて
いるものとする。また、ネットワークは物理的にはルー
プ状であるが、論理的にはバスであり、例えばＡ局の光
通信装置から伝送されてきた光信号は双方向にループを
周回する。

第６図に示すネットワークにおいて、時計回りに周回
する光信号は各局の光通信装置（１）において光分岐さ
れながらループを周回し断線検知自動復帰装置（13）に
至り、断線検知自動復帰装置（13）において、一部の信
号は光分岐器（16）から光電気変換器（12）に分岐さ
れ、残りの信号は光スイッチ（15）でバスから廃棄され
る。

反時計回りに周回する光信号は各局の光通信装置にお
いて光分岐されながらループを周回し断線検知自動復帰
装置（13）に至り光スイッチ（15）でバスから廃棄され
る。

ところで、バーストTDMA方式においては基準バースト
と呼ばれるフレーム信号を送信する基準局が必要で、
今、Ａ局を基準局とし、各局はＡ局伝送信号を基準とし
て決められた信号送出タイムスロットを利用して送受信
するようになされている。また、断線検知自動復帰装置
（13）においては、光電気変換器（12）出力は信号監視
回路（17）に入力され、信号監視回路（17）は受信信号
中に含まれる基準局であるＡ局信号の有無により断線を
検出するようになされ、信号監視回路（17）は断線検出
時に光スイッチ（15）を閉じ、断線したところを開放点
としバスを再構成するようになされている。しかしなが
ら、２か所以上の断線に対してはバスを再構成すること
はできない。

さらに、アクセス方式としては、CSMA/CDやトークン
バス等のバースト伝送を採用した他のアクセス方式にも
適用できるが、上記断線対策を実装するには断線状態を
監視する信号をＡ局から送信するように工夫が必要であ
る。また、このようなループ状ネットワークは受動分岐
回路で分岐挿入されるので、光通信装置（１）の電気光
変換器（３）には高い出力が要求され、光電気変換器
（12）には高い感度が要求される。しかし、実際には接
続可能な光通信装置の数は８〜20局である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のループ状光伝送システムは、以上のように構成
されていたので、上述した如く、ループ内に多くの光通
信装置を接続することが困難なであるとともに、光通信
装置も高価であること、断線も一箇所は許されるが、そ
れ以上断線するとネットワークは動作しないというこ
と、アクセス方式として基準局を必要としない方式でも
断線監視信号を送信する局を必要とし、ネットワークが
複雑になることなどの欠点を有する。

この発明は、上記のような問題点を解消するためにな
されたもので、断線に対し断線検出及び切替制御等を用
いずにネットワークを構成できるループ状光伝送システ
ムを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るループ状光伝送システムでは、複数の
光通信装置を光ファイバにより接続し、ループ状トロポ
ジーを含むネットワーク構成にて光通信するループ状光
伝送システムにおいて、光通信装置に、各光ファイバか
らの入力を受けて電気信号に変換する複数の光電気変換
器と、各光電気変換器の出力のうち、最前に受信した光
電気変換器出力を選択して端末に出力する受信選択回路
と、各光電気変換器出力と端末からの出力のうち最前に
受信した出力を光通信装置の送信出力とするよう送信選
択し、かつ最前に受信した出力があると、遅れて到着し
た出力に対してはそれが続く間は選択しない送信選択回
路と、送信選択回路の出力を入力とし、各光ファイバに
出力する複数の電気光変換回路と、上記光ファイバから
光電気変換器への入力の一部を分岐し上記電気光変換回
路から光ファイバへの出力に合成するパススルー光結合
手段とを備え、各光通信装置間の距離をＬ、送出ビット
周期をＴ、光ファイバ内の信号伝搬速度をＣとしてL/
（Ｃ・Ｔ）ビット以上のバーストデータ長を用いて通信
するようにした。

〔作用〕

この発明のループ状光伝送システムにおいては、対応
する光電気変換器及び電気光変換器に接続された各送信
選択回路は、対応する光ファイバ接続端子以外の光ファ
イバ接続端子に接続された光電気変換器の出力のうち先
着した信号を選択し、それ以外の信号は消去して対応す
る電気光変換器に出力し、また、光ファイバ接続端子の
間に設けられた光結合手段により光通信装置内部をパス
スルーするとき、パススルー数をＫとして、最大光通信
装置間距離をＬ、送出ビット周期をＴ、光ファイバ内の
光信号速度をｃとして｛（ｋ＋１）・Ｌ｝／（Ｔ・ｃ）
で表される値以上のバーストデータ長を用いて通信を行
う。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図に基づいて説明する。

第１図はこの発明の一実施例による光通信装置の構成
図を示す。図において、（3a），（3b），（3c）は電気
光変換器，（12a），（12b），（12c）は光電気変換
器，（18），（19），（20）は光ファイバ接続端子、
（18a），（18b），（18c），（19a），（19b），（20
a），（20b）は光結合手段としての細線ファイバ、（21
a），（21b），（21c）は送信選択回路、（22）は受信
選択回路を示し、各３個の光ファイバ接続端子（18），
（19），（20）から入出力される双方向光信号は光通信
装置（１）内で分岐され、電気光変換器（3a），（3
b），（3c），及び光電気変換器（12a），（12b），（1
2c）に接続され、光ファイバ接続端子（18）は各細線フ
ァイバ（18a），（18b），（18c）により電気光変換器
（3a），光電気変換器（12a）及び通過して相対する光
ファイバ接続端子（19）に結合され、また、光ファイバ
接続端子（19）は各細線ファイバ（19a），（19b），
（18c）により光電気変換器（12b），電気光変換器（3
b）及び通過して相対する光ファイバ接続端子（18）に
結合され、同様に、光ファイバ接続端子（20）は各細線
ファイバ（20a），（20b）により電気光変換器（3c）お
よび光電気変換器（12c）に結合される。そして、送信
選択回路（21a），（21b），（21c）は、これら対応す
る光電気変換器及び電気光変換器に接続されて、対応す
る光ファイバ接続端子以外の光ファイバ接続端子に接続
された光電気変換器の出力のうち先着した信号を選択し
て対応する電気光変換器に出力するようになされてい
る。

上記構成を備える光通信装置（１）の動作を以下詳細
に説明する。

今、第１図において、光ファイバ接続端子（18）から
外に接続される光ファイバから入力される信号を反時計
回りの信号、光ファイバ接続端子（19）に外から接続さ
れる光ファイバから入力される信号を時計回りの信号と
呼ぶことにする。

電気光変換器（3a），（3b），（3c）は、それぞれ送
信選択回路（21a），（21b），（21c）の出力を入力と
し、電気光変換後光ファイバ接続端子（18），（19），
（20）へ光信号を出力する。

一方、光電気変換器（12a），（12b），（12c）はそ
れぞれ光ファイバ接続端子（18），（19），（20）から
受信する光信号を光電気変換し受信選択回路（22）およ
び送選択回路（21a），（12b），（12c）へ出力する。

また送信選択回路（21a）は、光電気変換器（12b），
（12c）の出力及び端末装置（２）の送信出力を入力と
し、これらの信号のうち先着した信号を選択し電気光変
換器（3a）に出力する。即ち、端末からの信号が先着す
ると、それを送信データとして送信選択回路が選択し、
電気変換器を経由して光ファイバに出力する。これは他
の送信選択回路も同様である。選択動作は、最初に信号
が入力された時刻から上記全入力に信号が無くなるまで
継続する。例えば、光電気変換器（12b）と（12c）が信
号を受信し光電気変換器（12b）が先に信号を受信した
場合、光電気変換器（12b）の受信開始時に送信選択回
路は光電気変換器（12b）の信号を選択して出力し、光
電気変換器（12b）の信号が終了後も光電気変換器（12
c）の信号が無くなるまで光電気変換器（12b）を選択す
る。即ち、その間に受信した光電気変換器（12c）の出
力は伝送路に送られない。これは、光電気変換器（12
b）の信号を中継後、光電気変換器（12c）の信号断片を
伝送路に送出しないためである。

他の送信選択回路（21b），（21c）についても、送信
選択回路（21a）と同様に、それぞれ自己送信選択回路
の出力を入力とする電気光変換器が接続されている光フ
ァイバ接続端子以外の光ファイバ接続端子に接続されて
いる光電気変換器の出力及端末装置（２）の送信出力に
対し先着選択動作を行なう。

さらに、受信選択回路（22）は光電気変換器（12
a），（12b），（12c）出力を入力とし先着選択後出力
を端末装置（２）に出力する。

次に、第２図は上記光通信装置を用いて構成したルー
プ状ネットワークの構成図を示す。図中、（14）は光通
信装置間を接続する光ファイバで、光通信装置（１）は
等間隔（距離Ｌ）に配置されているもとする。

ここで、Ａ局から送信開始した場合の動作について説
明すると、Ａ局から時計回りおよび反時計回りに光信号
は伝搬し、両信号はＣ局とＤ局の中間で出会う。Ｃ局で
は時計回りの信号が先に受信されるので、Ｄ局方向より
伝送されてくる反時計回りの信号は、送信選択回路（21
a）で阻止されＢ局方向へ中継されない。Ｃ局において
は細線光ファイバ（18c）をパススルーする反時計回り
の信号はＢ局へ向かう。Ｂ局では、同様に送信選択回路
はＡ局の信号を受信中であるから反時計回りの信号は受
信されるがＡ局方向へ中継されない。Ｂ局の細線光ファ
イバ（18c）をパススルーする反時計回りの信号はC,B局
の細線光ファイバを通過し大きな損失を被るのでＡ局で
は受信レベル以下となり受信されない。

Ｄ局では反時計回りの信号が先に受信されるので、Ｃ
局方向より伝送されてくる時計回りの信号は、送信選択
回路（21b）で阻止されＥ局方向へ中継されない。Ｄ局
においては細線光ファイバ（18c）をパススルーする時
計回りの信号はＥ局へ向かう。Ｅ局では、同様に送信選
択回路（21a）は反時計回りの信号を受信中であるか
ら、時計回りの信号はＡ局方向へ中継されない。Ｅ局の
細線光ファイバ（18c）をパススルーする時計回りの信
号はD,E局の細線光ファイバを通過し大きな損失を被る
のでＡ局では受信レベル以下となり受信されない。

第３図にＢ局におけるバースト受信タイミングチャー
トを示す。Ａ局から送信開始した場合、Ｄ局で時計回り
の信号を、Ｃ局で反時計回りの信号を中継しないように
送信選択回路が制御できるためには、各局はそれぞれ送
信中にパススルー局の信号を受信する必要がある。これ
を数式で表わすと、式（１）で表わされる長さＮ（ビッ
ト）以上のバーストデータ長を用いて通信を行なう必要
がある。

Ｎ≧｛（Ｋ＋１）・Ｌ｝／（Ｃ・Ｔ） （１） ここで、Ｔはビット送出周期、Ｃは光ファイバ内の信
号伝搬速度、Ｋはパススルー数である。

今、Ａ局とＢ局間のファイバが切断されても信号はE,
D,C局→Ｂ局の経路で伝送され、断線検出、切り換え制
御などを用いなくてもネットワークが維持される。ま
た、断線が回復時も無制御でも元の伝送形態に復帰す
る。

次に、第４図はこの発明の他の実施例によるネットワ
ークの構成図である。図中、端末装置（２）は省略して
ある。第４図の構成においては、A,B,C,D,E各局におい
て、光通信装置（１）は２重化され、A,E各局において
は２重化された各局A1,A2,E1,E2の第３の光ファイバ接
続端子を光ファイバ（23）で接続している。この構成に
より、例えばA1−B1,A1−E1,A2−E2間が同時に切断して
も、ネットワークは断線検出や切り換え制御を行なうこ
となく維持することができる。

なお、上記実施例ではループ状にネットワークを構成
した場合について説明したが、ツリー状やバス状のネッ
トワークを含んで構成しても上記実施例と同様の効果が
ある。また、送信選択回路（21a），（21b），（21c）
に端末装置（２）からの送出信号を入力せずに、中継器
として光通信装置（１）を用いても上記実施例と同様の
効果が得られる。

さらに、アクセス方式については、バースト伝送シス
テムを用いる方式であれば、バーストTDMA、トークンバ
ス、CSMA/CD等の方式に適用できる。

〔発明の効果〕

以上この発明によれば、光通信装置に、ｎ個の光ファ
イバ接続端子およびｎ対の電気光変換器、光電気変換器
を備え、２個の光ファイバ接続端子から３分岐し電気光
変換器、光電気変換器および互いの光ファイバ接続端子
間を光ファイバにより接続し、（ｎ−２）個の光ファイ
バ接続端子から電気光変換器、光電気変換器に２分岐接
続し、異なる光ファイバ接続端子に接続された電気光変
換器と光電気変換器の間に先着識別により選択する送信
選択回路を備えると共に、光ファイバ接続端子の間に設
けられた光結合手段により光通信装置内部をパススルー
するとき、最大光通信装置間距離をＬ、送出ビット周期
をＴ、光ファイバ内の光信号速度をｃとして｛（ｋ＋
１）・Ｌ｝／（Ｔ・ｃ）で表される値以上のバーストデ
ータ長を用いて通信を行う信号中継するようにしたこと
により、ループ状トポロジーを含む各種ネットワークを
構成した場合、断線に対し断線検出、切り替え制御など
を用いずにネットワークが維持できる経済的で信頼性の
高いループ状光伝送システムが構成できるという効果が
ある。更に、通信路中のバーストデータ長を限定してい
て、バースト信号のループ中の余分な巡回を防ぐ効果が
ある。またパススルーのための光結合手段を設けて、電
源が投入されていない光通信装置がある場合でもネット
ワークの維持ができる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の光通信装置の構成図、第
２図はこの発明によるネットワークの構成図、第３図は
この発明の一実施例のＢ局、Ｃ局の動作タイミングチャ
ート図、第４図はこの発明の他の実施例によるネットワ
ークの構成図、第５図は従来の単線双方向通信装置の構
成図、第６図は従来の光通信装置を用いたループ状単線
双方向ネットワークの構成図である。 （１）は光通信装置、（３）は電気光変換器、（12）は
光電気変換器、（18），（19），（20）は光ファイバ接
続端子、（14），（23）は光通信装置間を接続する光フ
ァイバ、（18a），（18b），（18c），（19a），（19
b），（20a），（20b）は細線ファイバ、（21a），（21
b），（21c）は送信選択回路、（22）は受信選択回路で
ある。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

フロントページの続き (72)発明者 向原 彰司 静岡県静岡市小鹿３丁目18番１号 三菱電 機株式会社静岡製作所内 (56)参考文献 特開 昭61−290837（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−35914（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−306739（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の光通信装置を光ファイバにより接続
   し、ループ状トロポジーを含むネットワーク構成にて光
   通信するループ状光伝送システムにおいて、 上記光通信装置に、上記各光ファイバからの入力を受け
   て電気信号に変換する複数の光電気変換器と、上記各光
   電気変換器の出力のうち、最前に受信した上記光電気変
   換器出力を選択して端末に出力する受信選択回路と、上
   記各光電気変換器出力と端末からの出力のうち最前に受
   信した出力を光通信装置の送信出力とするよう送信選択
   し、かつ上記最前に受信した出力があると、遅れて到着
   した出力に対してはそれが続く間は選択しない送信選択
   回路と、上記送信選択回路の出力を入力とし、上記光フ
   ァイバに出力する複数の電気光変換回路と、上記光ファ
   イバから上記光電気変換器への入力の一部を分岐して上
   記電気光変換回路出力から光ファイバへの出力に合成す
   るパススルー光結合手段とを備え、 上記各光通信装置間の距離をＬ、送出ビット周期をＴ、
   上記光ファイバ内の信号伝搬速度をＣとしてL/（Ｃ・
   Ｔ）ビット以上のバーストデータ長を用いて通信するこ
   とを特徴とするループ状光伝送システム。