JPH10243006A

JPH10243006A - 誘導式光通信装置

Info

Publication number: JPH10243006A
Application number: JP10022941A
Authority: JP
Inventors: Paul A Flaherty; エイフレアティーポール
Original assignee: Digital Equipment Corp
Current assignee: Digital Equipment Corp
Priority date: 1997-02-04
Filing date: 1998-02-04
Publication date: 1998-09-11
Also published as: EP0856959A2; EP0856959A3; US5978118A; CA2227718A1

Abstract

(57)【要約】【課題】光ファイバＬＡＮにおいて通信を生じさせる
装置を提供する。【解決手段】光ファイバＬＡＮにおいて通信を生じさ
せる装置は、第１波長の電磁波の第１送信器と、第２波
長の電磁波の第２検出器と、上記第１送信器、第２検出
器及び光ファイバＬＡＮに接続された光学的カプラーと
を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、光ファイ
バ通信システムにおいて通信を生じさせる装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）
は、パーソナル及びミニコンピュータを互いに接続する
と共に、他の共用リソース、例えば、プリンタやファイ
ルサーバやメインフレームコンピュータと接続する。個
別のＬＡＮをブリッジを介して接合し、コンピュータ及
び共用リソースがリンクされた大型のシステムを形成す
ることができる。

【０００３】ＬＡＮを構成しそして動作する最も一般的
な規格の１つは、イーサネット規格と一般に称されるＩ
ＥＥＥ８０２．３「ローカルエリアネットワークのため
のプロトコル」である。この８０２．３規格は、媒体ア
クセス制御（ＭＡＣ）のための衝突検出を伴うキャリア
感知多重アクセス（ＣＳＭＡ／ＣＤ）プロトコルについ
て規定し、ここで、「媒体」とは、通信媒体を指す。こ
の８０２．３ＣＳＭＡ／ＣＤ規格は、多数のＬＡＮ装置
が、中央でのメッセージの裁定を伴わずに共用通信媒体
内で通信を行えるようにする。各ＬＡＮ装置は、メッセ
ージを送信するときに、同時に通信媒体を聴取する。別
のＬＡＮ装置もメッセージの送信を開始する場合には、
第１のＬＡＮ装置は、多重アクセスを感知し、これによ
り、２つのメッセージの信号間の「衝突」を検出するこ
とができる。例えば、同軸ケーブルをその送信媒体とし
て使用すると共に、デジタル基本帯域の信号方法を利用
するイーサネットＬＡＮにおいては、第１のＬＡＮ装置
が信号の送信を開始すると同時に、送信媒体内に第２の
ＬＡＮ装置から到来する信号を検出するときに衝突が生
じる。第１のＬＡＮ装置は、「衝突」を宣言し、そして
その装置（及びメッセージを送信するよう試みる他のＬ
ＡＮ装置も）は、標準的なバックオフプロトコルを実施
する。このバックオフプロトコルは、一般に、各衝突の
後であって、そのメッセージの再送信を試みる前に、Ｌ
ＡＮ装置が次第に長いランダムな時間周期中待機するこ
とを要求する。

【０００４】又、８０２．３ＣＳＭＡ／ＣＤ規格は、光
ファイバ及び拡散スペクトル高周波通信ネットワークの
ような非金属性送信システムでも実施されている。８０
２．３ＣＳＭＡ／ＣＤ規格は、媒体が衝突検出方法をサ
ポートできる限り、いかなる送信媒体にも適用できる。
同軸ケーブル媒体（上記の）の場合、１つの衝突検出方
法は、トランシーバにおけるエネルギー密度を測定す
る。というのは、送信ラインに沿ってどこで測定される
全てのトランシーバの信号レベルも同様だからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ＬＡＮシステムのため
の赤外線通信技術は、トランシーバのコストが安く、消
費電力が低く、装置の信頼性が高く、生物学的安全性が
高く、設置コストが安く且つ必要な配線が僅かであるこ
とを含む多数の利益をもたらすので、魅力的である。既
存の赤外線送信規格（例えば、ＩＲＤＡ９４）は、デー
タ送信のポイント／ポイント単一アクセスプロトコルを
規定する。これらは、通常、半二重であって、振幅変調
（ＡＭ）を使用し、そしていかなる形態の衝突検出も与
えない。むしろ、これらの規格は、一般に、衝突回避に
依存する。真の多重アクセス赤外線ＬＡＮは、使用可能
なＩＲ帯域巾を高度に利用するための衝突検出方法を必
要とする。更に、ＩＲ衝突検出の有用な方法は、完全な
８０２．３ＣＳＭＡ／ＣＤプロトコルを実施でき、ＩＲ
多重アクセスＬＡＮが他の従来のＬＡＮシステム及び装
置とシームレスに統合できるようにするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、その広い形態
においては、光ファイバＬＡＮに通信を生じさせるため
の請求項１に記載の装置に係る。一例として以下に説明
するのは、光ファイバＬＡＮに通信を生じさせる装置で
あって、第１波長の電磁波の第１送信器と、第２波長の
電磁波の第２検出器と、上記第１送信器、第２検出器及
び光ファイバＬＡＮに接続された光学的カプラーとを備
えた装置である。

【０００７】その実施形態は、他の特徴を含む。例え
ば、上記第２検出器及び第１送信器には衝突検出器が接
続され、この衝突検出器は、上記第１送信器が電磁波を
送信する間に上記第２検出器のエネルギーレベルがスレ
ッシュホールド値を越えるときを決定する。衝突検出器
は、第１波長の電磁波の第１検出器を経て第１送信器に
光学的に接続されるか、又は電気的に接続される。第２
波長の電磁波の第２送信器及び第１波長の電磁波の第１
検出器を含むことができ、上記衝突検出器は、この第２
送信器及び第１検出器に接続され、そして上記衝突検出
器は、第１検出器のエネルギーレベルが第２送信器の送
信中にスレッシュホールドを越えるかどうか決定する。
上記送信器の各々は、発光ダイオード、レーザダイオー
ド又はレーザである。上記検出器は、バンドパスフィル
タを含む。第１及び第２の波長は、電磁スペクトルの赤
外線部分である。

【０００８】本発明の効果は、次のうちの１つ以上を含
む。誘導式光学ＬＡＮは、ＩＲ媒体の多重アクセスをサ
ポートすることができる。衝突検出方法を提供すること
により、ＩＲＬＡＮは、８０２．３ＣＳＭＡ／ＣＤ規
格を完全に実施する。ＩＲ帯域巾の効率的な使用は、よ
り高い通信帯域巾と、ＬＡＮ装置間の効率的なメッセー
ジコンテンションを許す。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明を一例として詳細に説明する。図１を参照すれば、二
重波長赤外線トランシーバ１０は、二重波長送信器１２
及び二重波長受信器１４を備えている。二重波長送信器
１２は、２つの指定波長λ₁及びλ₂においてＩＲ信号
を放射する２つの送信器１６ａ及び１６ｂを含み、例え
ば、発光ダイオード（ＬＥＤ）レーザは、各々、８５０
ｎｍ及び９５０ｎｍ（ナノメータ）を中心とする。例え
ば、一方のＬＥＤは、９５０ｎｍ領域で動作する典型的
なＧａＡｓインコヒレントなＬＥＤであり、そして他方
のＬＥＤは、その放射帯域を８５０ｎｍへシフトするよ
うにアルミニウム不純物でドープされたＧａＡｓのＬＥ
Ｄである。（ＩＲ電磁ドメインでは、ナノメータで表さ
れた波長が、通常使用される測定単位であるが、波長と
周波数は、信号の送信に使用される特定の電磁波を注目
するための相補的な用語である。）

【００１０】トランシーバ１０は、取付ユニットインタ
ーフェイス（ＡＵＩ）（図示せず）から送信されるべき
信号を受け取る。一般に、各ＬＡＮ装置は、適当なＬＡ
Ｎプロトコルを使用してＬＡＮメッセージの送受信を制
御するＡＵＩを有している。ドライバ比較器２０は、Ａ
ＵＩからの駆動レベル遷移を感知し、そしてどちらのド
ライバ１８ａ又は１８ｂが次に信号送信すべきか選択す
る。ＬＥＤ１６ａ及び１６ｂは、各々の整合されたドラ
イバ１８ａ及び１８ｂにより駆動される。

【００１１】例えば、差動マンチェスタエンコード動作
が使用される場合に、第１波長λ₁をオンにすると、高
レベルを表し、そして第２波長λ₂は、低レベルを表
し、従って、送信器がビット周期の始めに１つのレベル
から別のレベルへ移行すると、論理「０」が信号され、
そしてビット周期の始めに移行しないと、論理「１」が
信号される。論理「１」が第１波長λ₁のパルスにより
表されそして論理「０」が第２波長λ₂のパルスにより
表される簡単な概念を含むいずれかのエンコード概念が
送信器１２に使用される。

【００１２】２つの送信器１６ａ及び１６ｂからの信号
２２ａ及び２２ｂは、ＩＲ送信媒体（例えば、部屋）に
入り、そして二重波長受信器１４によって検出される。
二重波長受信器１４は、第１及び第２の波長λ₁及びλ
₂に同調された２つのバンドパス薄膜ＩＲフィルタ２４
ａ及び２４ｂを備えている（波長は、波長帯域とも称す
る）。検出器２６ａ及び２６ｂは、各ＩＲフィルタ２４
ａ及び２４ｂに接続され、各対応波長の入射信号を検出
する。各検出器は、例えば、ホトダイオード、アバラン
シェダイオード又はＰＩＮホトダイオードである。検出
器２６ａ及び２６ｂからの信号は、３状態検出比較器２
８により比較され、この比較器は、３つの考えられる出
力、即ち高、低又は衝突を与える。両方の検出器が所定
のスレッシュホールドより高いＩＲ信号を登録するとき
に衝突が生じる。このスレッシュホールドは、通常、環
境のバックグランドノイズより高いが、トランシーバ１
０で受け取られる最低の信号強度より低くセットされ
る。最低の信号強度は、一般に、受信器から最も遠いＬ
ＡＮ装置から受け取られるものである（ＩＲ信号は、距
離の逆２乗で減衰するので）。

【００１３】フィルタ２４ａ及び２４ｂは、図２に示す
ように、従来の多層薄膜バンドパスフィルタとして構成
され（例えば、異なる光学的指数を有する２つの物質３
０ａ及び３０ｂの一連の１／４波長層）、その真下に検
出器２６が配置される。このような平らなフィルタは、
フィルタ表面に直角な信号に対しては効果的に機能する
が、他の角度で到達する信号に対してはバンドパス機能
が著しく低下する）。図３に示す１つの変形は、半球状
の１組の層３２が、検出器２６上に設定された半球状の
レンズ３４に配置されたものを含む。これにより得られ
る半球状のバンドパスフィルタ３２は、ＩＴ光が、バン
ドパス機能を損なうことなく広範な種々の角度から入射
するのを許す。特定の検出器構成に対し方向性が所望さ
れる場合（例えば、ＩＲ放射が特定の方向からのみ到来
する場合）には、選択された軸に沿って所望の方向性を
追加又は差し引くようにフィルタの半球形状を変更する
ことができる。

【００１４】図４を参照すれば、２つのＬＡＮトランシ
ーバ１０₁及び１０₂は、例えば、室内空間のような共
通の送信媒体３４において相互作用する。各二重波長送
信器１２₁及び１２₂は同時に送信を行い、それにより
生じる信号３６₁及び３６₂は、各二重波長受信器１４
₁及び１４₂に実質的に同時に当たる。

【００１５】図５のタイミング図は、２つのＬＡＮトラ
ンシーバ（ステーション１及び２）が２つの別々の異な
るメッセージをほぼ同時に送信するときの本発明の１つ
の実施形態の動作を示す。ステーション１は、第１信号
３８ａを波長帯域λ₁においてそして第２の逆の信号３
８ｂを波長帯域λ₂において送信する。ステーション１
が始動した短時間の後に、ステーション２は、第１信号
４２ａを波長帯域λ₁においてそして第２の逆の信号４
２ｂを波長帯域λ₂において送信し始める。図示された
ように、データを送信しないときには（信号４２ａ及び
４２ｂの始めには）、ＬＡＮトランシーバは、信号を送
信せず、このため、信号４２ｂは、最初に、厳密に信号
４２ａの逆の形態にならない。ステーション１の受信器
は、２つの波長の合成信号４４及び４６を受け取る。ス
テーション２は、ステーション１からある距離にあるの
で、その信号強度は、距離の逆２乗で低下する。従っ
て、ある波長におけるステーション２からの信号パルス
は、ステーション１を取り巻くバックグランドに僅かに
追加されるだけである。

【００１６】ステーション１がその波長の信号を送信し
ないときに、ステーション１の受信器がその対応波長に
対するスレッシュホールド値４８又は５０より大きい振
幅の信号を検出するときに、衝突を宣言することができ
る。例えば、受信信号４４及び４６（λ₁及びλ₂の）
は、多数の衝突を示す。衝突５２ａは、受信信号４４が
スレッシュホールド値４８より高いが、λ₁信号（信号
３８ａ）が送信されていない場合である。同様に、衝突
５２ｃは、受信信号４６がスレッシュホールド値５０よ
り高いが、λ₂信号（信号３８ｂ）が送信されていない
ときに生じる。受信器１４の信号のエネルギーレベル
を、スレッシュホールド値と比較すると共に、各波長帯
域λ₁及びλ₂ごとにローカル送信器１２により送信さ
れる既知の信号と比較することにより、衝突を正しく検
出しそして宣言することができる。

【００１７】各ＬＡＮトランシーバは、ＩＲ送信器１２
及び受信器１４を有する二重波長のトランシーバ１０を
備えている。各ＬＡＮトランシーバは、一度に波長帯域
λ₁及びλ₂の１つのみにおいてＩＲ信号を送信するだ
けであるから、ＬＡＮトランシーバは、第１波長帯域λ
₁で送信するときに第２波長帯域λ₂の信号を検出する
場合、及びその逆の場合に、衝突を検出することができ
る。この衝突検出方法は、一般に、「波長シフトキーイ
ング」と称される。送信されたＩＲ放射は、距離と共に
急激に減衰するので、波長シフトキーイングは、ＬＡＮ
装置自身の高い信号レベルの信号が一方の波長で送信さ
れるときに、別の装置の非常に低い信号強度の信号を他
方の波長帯域で受け取るときに、衝突を検出できるよう
にする。又、たとえ多数の周囲反射が個々の信号パルス
を「不鮮明」にする傾向があっても、ローカルトランシ
ーバは、一方の波長で衝突信号を検出しながら、このよ
うな不鮮明にされた信号を第２波長で送信する（そして
検出する）ことができる。更に、１つではなく、２つの
波長を使用することにより、いかなる所与のサイクル中
にも衝突を検出する確率が倍増され、衝突検出効率が高
められる。

【００１８】図６を参照すれば、典型的なオフィス用赤
外線ＬＡＮは、ネットワークハブ６０と、１つ以上の移
動端末ステーション（ＭＥＳ）６２ａ及び６２ｂ（例え
ば、デスクトップ又はラップトップコンピュータ）とを
備えている。多経路反射及び分散のために、高速赤外線
送信器の範囲は、比較的小さな半径（例えば、５ｍ）に
限定される。図示されたように、ハブ６０の送信フィー
ルド６４は、ＭＥＳ６２ａには到達できるが、６２ｂに
は到達できない。同様に、ＭＥＳ６２ａの送信フィール
ド６６ａは、ハブ６０には到達できる（メッセージを返
送できる）が、ＭＥＳ６２ｂの送信フィールド６６ｂ
は、到達できない。

【００１９】図７を参照すれば、２ポートのＩＲ中継装
置７０は、半球状のターレットレンズ７４に接続された
トランシーバ７２（多数の方向からＩＲ情報を受信しそ
して送信するための）と、半−半球状方向に移動するこ
とのできる方向性リンクターレット７６とを備えてい
る。制御ブロック７８は、トランシーバ７２及びリンク
ターレット７６への及びそこからの信号の通過を制御す
る。バッテリ８０は中継装置７０を付勢し、そして光電
池８２（例えば、オフィスの周囲照明により与えられる
エネルギーで付勢できる）から電力が補給される。

【００２０】図８を参照すれば、近及び遠の両ＭＥＳ６
２ａ及び６２ｂは、中継装置（ＲＥＰ）７０ａ及び７０
ｂの使用により、ＬＡＮハブ６０と通信する。中継装置
７０ａは、ハブ６０の送信フィールド６４内に配置され
る。その半球状ターレットレンズ７４ａは、ハブ６０か
ら情報を受信し、それを各々の方向性ターレット７６ａ
に送信し、該ターレットは、次いで、収束された送信８
４ａを中継装置７０ｂの方向性ターレット７６ｂへ送
る。リンク送信８４ａ及び８４ｂを収束することによ
り、ＩＲレンジを、例えば、中継装置間で５０ｍまで拡
張できる。中継装置７０ｂは、次いで、中継された信号
をその半球状ターレットレンズ７４ｂを経て送信する。
ＭＥＳ６２ｂは、中継装置７０ｂの送信フィールド８６
ｂ内にあるから、中継信号は、ＭＥＳ６２ｂに到達す
る。

【００２１】ＭＥＳ６２ｂにより返送される（送信フィ
ールド６６ｂを経て）情報は、中継装置７０ｂの半球状
ターレットレンズ７４ｂにより受け取られ、方向性ター
レット７６ｂを経て中継装置７０ａの方向性ターレット
７６ａに送信され、そして半球状のターレットレンズ７
４ａ（送信フィールド８６ａを有する）を経てハブ６０
へ戻される。従って、離れたＭＥＳ６２ｂは、内蔵の自
己付勢式の中継装置７０ａ及び７０ｂを経てハブ６０と
の通信を維持することができる。

【００２２】図９を参照すれば、多数の中継装置７０
ａ、７０ｂ、７０ｃ等をチェーン状にリンクして、ハブ
６０から離れた位置（図示せず）まで信号を搬送するこ
とができる。中継装置７０ａは、ハブ６０の送信フィー
ルド６４から信号を受け取り、それをその方向性ターレ
ット７６ａの収束された送信フィールド８４ａを通して
中継装置７０ｂの方向性ターレット７６ｂへ送信する。
中継装置７０ｂは、半球状ターレットレンズではなく、
第２の方向性ターレット９０ｂを有し、これは、送信フ
ィールド８４ｂを経て信号を中継装置７０ｃに送信し、
この中継装置は、２つの方向性ターレット７６ｃ及び９
０ｃを有する。中継装置７０ｃは、チェーンに沿って更
に離れた中継装置へ信号を送信することができる。ある
用途では、各ターレットは、干渉を回避すると共に、過
渡的な反射からフィードバックループが形成されるのを
防止するために、異なる波長を指定することができる。
周囲光で付勢される安価な中継装置を使用することによ
り、ＩＲＬＡＮネットワークは、壁をめぐり、出入口
を通り、そして複雑な建築空間全体にわたって信号を送
信できるように容易に設置することができる。

【００２３】又、赤外線通信ネットワークは、光ファイ
バリンクを用いて形成することもできる。光ファイバネ
ットワークは、通常は、図１０に示すトポロジー１００
を有する。各ステーション１０２は、順方向回路１０４
及び逆方向回路１０６によりすぐ隣のステーションへ直
列にリンクされる。ステーション１０２ａがステーショ
ン１０２ｃへメッセージを送信するときには、メッセー
ジがステーション１０２ｂを通過する。ステーション１
０２ｂの故障は、ネットワークの故障となる。ファイバ
分布型データ相互接続（ＦＤＤＩ）規格は、これを考慮
し、中間ステーションが電力を失うか又は不作動になっ
たときでも、ネットワーク回路に沿ってメッセージを再
ルート指定するためのバイパス回路を各ステーションに
設けさせる。このようなバイパスは、コストがかかり、
全ての環境のもとで信頼性があるというのではない。

【００２４】別のトポロジー（図示せず）においては、
全てのステーション（又はノード）が中央のスイッチを
経て接続される。中央のスイッチが故障した場合には、
ネットワーク内の全てのメッセージが停止する。各々の
場合に、リンクは、半二重であり、通信は一方向にしか
通過しない。図１１を参照すれば、両方向性のＣＤＭＡ
／ＣＤ光ファイバネットワーク１１２は、多数のネット
ワークステーション１０３を備え、その各々は、両方向
性トランシーバ１０５により両方向性誘導式光搬送ファ
イバ１１０に接続される。

【００２５】図１２を参照すれば、各ステーション１０
３は、二重波長のファイバトランシーバ１０５を経て搬
送ファイバ１１０に接続される。二重波長のファイバト
ランシーバ１０５は、二重波長送信器１２（ドライバ１
８、２つのレーザダイオード送信器１６ａ及び１６ｂを
含む）と、二重波長受信器１４（検出器２６ａ及び２６
ｂ、各バンドパスフィルタ２４ａ及び２４ｂ、受信／比
較器２８を含む）とを備えている。二重波長のファイバ
トランシーバ１０５は、上記の非誘導式トランシーバ１
０と実質的に同様に動作する。

【００２６】送信器１６ａ及び１６ｂからの放射エネル
ギーと、検出器２６ａ及び２６ｂへの放射エネルギー
は、５方ファイバカプラー１１４を経て両方向性リンク
１０８に接続される。次いで、この両方向性リンク１０
８は、光ファイバネットワークの「バックボーン」であ
る搬送ファイバ１１０に接続される（３方カプラー１１
６を経て）。適切に機能するためには、ネットワークに
おける全ての光ファイバ接続（各ステーション内にあっ
て、各ステーションを搬送ファイバ１１０へ接続する）
は、反射信号による誤った衝突検出を防止するように適
切に整合されねばならない。搬送ファイバ１１０の両端
は、最終ステーション１０２内又はエバネッセントファ
イバターミネータ内で終端しなければならない。

【００２７】図１１及び１２に示された光ファイバネッ
トワーク（「誘導型」ネットワークと称することができ
る）は、赤外線、可視光線及び紫外線を含む種々の波長
に使用することができる。更に、多数の対の波長が使用
される場合には、波長分割マルチプレクス（ＷＤＭ）に
より、多数のＣＳＭＡ／ＣＤネットワークを同じ単一の
搬送ファイバ１１０内に配置することができる。このよ
うな同一配置のＷＤＭネットワーク間でのスイッチング
及び／又はルート指定は、いずれのステーションでも達
成でき、ネットワークの設計者に著しい構造上の融通性
を与えることができる。

【００２８】ある環境においては、図１及び１２の固定
の二重波長送信器１２及び検出器１４を可変波長の対応
部分に置き換えることが所望され、即ちメッセージ送信
中でも、必要に応じて波長を変更できることが所望され
る。図１３を参照すれば、半導体可変波長レーザ１１５
が劈開結合キャビティレーザとして形成される。可変波
長レーザ１１５の各ダイオード部分１５２ａ及び１５２
ｂは、金膜の上面１５４ａ及び１５４ｂと、ヘテロ接合
１５６ａ及び１５６ｂと、絶縁層１５８ａ及び１５８ｂ
と、各部分１５２ａ及び１５２ｂを基体１６２に取り付
けるためのボンディング層１６０ａ及び１６０ｂとを備
えている。例えば、バタワース又はチェビシェフ型フィ
ルタと同様に、ダイオードの各層は、１／４の１送信線
フィルタとして動作し、その設計波長において適切な境
界インピーダンス整合を与える。インピーダンス不整合
（ひいてはフィルタ作用）は、設計波長から波長が大き
く（又は小さく）なるにつれて指数関数的に増大する。

【００２９】右側のダイオード部分１５２ｂの絶縁層１
５８ｂは、ダイオード部分１５２ｂの導通を変化させる
ために埋設された縞状電極を有している。上部接点１６
４ａ及び１６４ｂは、ダイオード部分１５２ａ及び１５
２ｂを導通状態へ駆動したりしなかったりする。レーザ
動作の間に、左側のダイオード部分１５２ａは、導通状
態に駆動される一方、右側のダイオード部分１５２ｂ
は、非導通から完全導通へと変化される。左側のダイオ
ード部分１５２ａと右側のダイオード部分１５２ｂとの
間の劈開１６６は、可変波長のファブリ・ペロー干渉計
を形成する。この干渉計と左側のダイオード部分１５２
ａ（レーザダイオードとして導通する）との間の結合
は、レーザの波長を選択できるようにする。選択された
周波数のレーザ光１６８が右側のダイオード部分１５２
ｂから放射する。

【００３０】図１４を参照すれば、可変波長の受信器１
７０は、絶縁層１７４内に埋設された光学的検出器１７
２を有する。光学的整合層１７６は、検出器１７２を薄
膜の可変干渉計層１７８に接続する。可変干渉計１７８
は、金属接点１８４ａ及び１８４ｂを有する複数の誘電
体薄膜層１８０及び１８２（２つが示されているが、更
に多数を使用して波長選択の精度を高めることができ
る）を備えている。接点１８４ａ及び１８４ｂに与えら
れる電荷は、容量性作用により、薄膜層１８０及び１８
２の誘電率を変化させ、それらの光学特性を変化させる
と共に、可変光学フィルタを形成する。半球状の整合レ
ンズ１８６は、光を集めて、可変干渉計１７８（そして
検出器１７２）へ誘導する。光ファイバ環境に使用され
る場合に、半球状の整合レンズ１８６は、可変波長受信
器１７０をファイバシステムへ結合するための適当な光
ファイバ整合部分と置き換えることができる。

【００３１】可変波長送信器１５０及び可変波長受信器
１７０は、図１及び１２の送信器１６及び検出器２４／
２６に取って代わり、可変波長の光送信システムを形成
することができる。このようなシステムは、ＣＳＭＡ／
ＣＤを実施することができると共に、多数の異なる波長
又は周波数チャンネルを更に使用することができる。各
可変検出器／送信器は、必要に応じて波長帯域の他の対
へスイッチングすることにより、融通性のある波長分割
マルチプレクスを実施する上で助けとなる。従って、多
数の個別のＣＳＭＡ／ＣＤネットワークを同じ通信媒体
上に使用することができる。１つのネットワークを波長
λ₁及びλ₂で動作する一方、別のネットワークを波長
λ₃及びλ₄で動作することができる。これらの波長の
選択は、必要に応じて動的に行うことができる。更に、
ＬＡＮステーション当たり１つの可変波長送信器１５０
及び受信器１７０しか必要とされない。というのは、そ
の両方が迅速に異なる動作波長へと切り換わることがで
きるからである。

【００３２】図１５を参照すれば、指向型であるが誘導
型ではない公知の光通信システム２００は、一般に、レ
ーザ２０４ａ及び受信器２０４ｂを備え、一般にレンズ
２０８を通るレーザ光により指向型通信リンクが形成さ
れる。このような指向型であるが誘導型でない通信リン
クは、多数の用途を有する。例えば、ワイヤ及び／又は
光ファイバケーブル配線が甚だしく高価になるか又は設
置が困難である場合；取引のためのショー又は顧客のデ
モンストレーションのような一時的設置；軍用及び非常
用のポータブル通信リンク；並びに施設の信頼性を向上
するためのバックアップリンク。ＲＦワイヤレス通信リ
ンクの場合と同様に、非誘導型、指向型の光学リンク
は、環境における高い周囲ノイズを受ける。非誘導型、
指向型の光学システムは、一般に、レンズや配管による
光学的増幅を介してのノイズ干渉を減少し、ノイズソー
ス（例えば、拡張ビームを経て飛行する鳥）の影響を減
少するが、機械的な安定性及び指向精度の必要性を高め
る。図１５のように、リンクが両方向性である（通常そ
うであるように）場合には、２組の光学系が必要とさ
れ、第１ステーション２１０ａ及び第２ステーション２
１０ｂの各々が、１組のレーザ及び受信器２０４ａ、２
０６ａ、及び２０４ｂ、２０６ｂをレンズ２０８と共に
各々有する。分離された指向型リンク（レーザ２０４ａ
から受信器２０４ｂへそしてレーザ２０６ｂから受信器
２０６ａへ）では、衝突検出が必要とされない。

【００３３】図１６を参照すれば、非誘導型、指向型の
合成された通信システム２２０は、レーザ２２４ａ及び
受信器２２６ａと、レーザ２２４ｂ及び受信器２２６ｂ
の整合された組から（各々）形成された２つのコンパク
トな通信ステーション２２２ａ及び２２２ｂを有してい
る。各端には１組の光学系２２８ａ及び２２８ｂしか必
要とされず、これは、製造コストを低減し、機械的安定
性及び信頼性を高め、そして観察角度の要求を容易にす
る。この合成システムでは、上記の波長シフトキーイン
グ方法は、もし必要であれば、衝突検出を充分に果た
す。即ち、レーザ２２４ａ及び２２４ｂの各々は、２つ
の異なる波長の対にされたレーザソース、又は図１３に
ついて述べた可変波長の送信器を有する。

【００３４】非誘導型、指向型の通信システム２２０で
は、一度に１つの波長しか使用しないので、屋外環境で
通常見られるような広帯域ノイズを減衰する改良された
受信器を案出することができる。図１７を参照すれば、
改良された多波長受信器３００は、多数の指定の波長検
出器３０２ａないし３０２ｎを有する。各検出器３０２
からの信号は、ローパスフィルタ３０４ａないし３０４
ｎによりフィルタすることができる。又、信号は、衝突
検出マトリクスブロック３０６へ直接通過することもで
きる。ローパスフィルタ３０４は、長時間の周囲信号、
例えばノイズを測定しそして平均化し、それ故、衝突検
出マトリクスブロック３０６の判断及び衝突スレッシュ
ホールドは、それに応じて調整することができる。従っ
て、受信器は、送信媒体の環境が変化するときに種々様
々な周囲ノイズ状態に対して調整される。

【００３５】以上に述べた方法及び装置は、多数の設定
に有利に適用できる。コンピュータと、プリンタと、パ
ーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）と、モデムと
で形成されるネットワークは、ワイヤレスのＩＲ通信リ
ンクにより形成することができる。このようなネットワ
ークは、例えば、ワイヤをベースとするＬＡＮ及びラッ
プトップ又はＰＤＡを有するビルディング間に理想的な
一時的接続を与えることができ、或いは急速に変化する
ビジネス環境においてオフィス装置移動度を与えること
ができる。各個人は、このワイヤレス能力を家庭用の移
動型コンピュータに使用することができる。更に、波長
シフトキーイングは、波長分割マルチプレクスと合成さ
れて、光ファイバの送信容量を著しく高めることができ
る。

【００３６】家庭用又はオフィス用の装置を、豊富に接
続されたワイヤレスネットワークに適用させる技術を使
用することができる。両方向通信を使用すると、コンピ
ュータで動作される装置として装備された機器は、互い
の存在を学習し、そして協働して通信することができ
る。例えば、電話にワイヤレスリンクされるステレオシ
ステムは、近傍の電話が鳴り始めたときに静寂状態にな
ることができる。「スマート」リモート制御器は、家庭
内の全ての制御可能な機器の存在を学習し、そしてユー
ザの介入なしにそれらの各々を動作するようにそれ自体
を適応させることができる。個別のウインドウエアコン
ディショナーは、家庭のどこかに配置されたサーモスタ
ットに問い合わせし、それに応じてその出力を変更する
ことができる。ホームセキュリティシステムは、侵入者
を検出すると、全ての機器をオンにし、注意を引き付け
ることができる。

【００３７】又、ここに述べる方法及び装置は、「スマ
ートカード」及び他の確証装置に容易に使用するよう適
応させることができる。両方向性の識別カードを使用し
て、顧客が保安ドアに接近し、その接近中に確証トラン
ザクションを行い、そしてドアのロックを解除すること
ができ、例えば、ドアの前で休止し、そしてカードを読
取装置に差し込むという通常の段階を必要としない。同
様に、電子式の支払又はデジタルキャッシュ転送を用い
た迅速トランザクションを、例えば、自動車の運転者が
適切に装備された料金所を通過するようにして、又は顧
客及び適切に装備されたキャッシュレジスタで行うこと
もできる。

【００３８】上記のように適当なサイズのＩＲＬＡＮ
ネットワークが装備されたビルディングにおいては、ネ
ットワークと通信できるスマートバッジを着用した顧客
を、迅速に且つ対話式にそれらの行先へルート案内する
ことができる。このシステムは、顧客がセルからセルへ
と通過するときに顧客を位置決めし、適当な音声指示を
送信して、顧客を正しくルート案内することができる。
又、訪問者の位置は、保安の目的で監視することがで
き、そして訪問者には、非常の際に出口ルートを知らせ
ることができる。同様に、博物館の客を対話誘導式に巡
回させ、特定の展示品又は工芸品に対面する客の位置に
基づいてスマートバッジに情報をダウンロードすること
もできる。

【００３９】病院においては、患者に、バイオセンサに
接続されたトランシーバを着用し、患者が部屋を出ると
きでも、中央の追跡システムに医療情報が常時送信され
るようにすることができる。高度に使用可能な帯域巾、
及び適当なサイズのセルは、多数のバイオデータチャン
ネルを考慮すると共に、このような患者が部屋から離れ
て不意の状態になったときの位置の追跡を考慮する。従
って、看護のために、医療チームを迅速に且つ確実に派
遣することができる。又、患者が医療チャートを電子的
に「彼等と共に」携帯することもでき、即ち医療ＰＤＡ
を着用した医師又は看護婦が患者に接近し、そしてその
チャートを迅速にダウンロードし、部屋から離れた患者
に迅速に対応することができる。

【００４０】衝突検出を伴うＩＲＬＡＮを装備した倉
庫は、安価なトランシーバを使用して、木箱や梱包を追
跡することができる。梱包の運搬及び中身の情報は、梱
包ごとに、取り扱い上の注意事項及び危険物の非常時指
令と共にフラッシュメモリにローカルで含ませることが
できる。このように装備された梱包が到着すると、梱包
が積載ドッグからプラントを通して物理的に移動される
ときに情報をダウンロードすることができる。この場合
も、適当なＬＡＮセルサイズにより、梱包の位置を常時
追跡することができる。又、梱包に電子センサを埋め込
んで、温度や、湿度や、衝撃等を監視することができ
る。このようなパラメータが認定限界を越えた場合に
は、梱包が助成要求を、例えば倉庫の環境システムに送
信することができる。

【００４１】上記方法及び装置の両方向性、及び典型的
な広帯域巾のＩＲ信号により、遠隔のポータブルトラン
シーバ間に高忠実度のデジタル音声及び映像信号を転送
することができる。情報に富んだデータ（株相場、ニュ
ース、天気レポート、及び他の放送情報）を、安価なア
ルファニューメリックページング装置、音声ページング
装置、又はポータブルテレビジョン受像機に得ることが
できる。ソフトウェアの更新は、ルーチン、即ち周期的
なベースで、パーソナルコンピュータだけではなく、家
庭用機器のマイクロコントローラへもダウンロードする
ことができる。

【００４２】この技術によって可能となる他の有用な製
品は、多数のコンピュータ（デスク上に２つ以上のコン
ピュータを有する場合）を制御することのできる健全な
ワイヤレスキーボード、又は単一のコンピュータに取り
付けられた（例えば、トレーニングの目的で）多数のキ
ーボードを含む。各々のクロック及び機器は、内蔵され
た小型のトランシーバを有し、それらの環境ＬＡＮから
１日の時刻と同期情報を周期的に受け取り、家庭又はオ
フィスの全てのクロックを正確に同期させることができ
る。例えば、ＶＣＲは、番組録画の開始及び終了時刻に
正確に同期される。

【００４３】特許請求の範囲内で他の実施形態も考えら
れる。例えば、可視光線、紫外線、及び高周波ＥＭ放射
を含む他の波長又は周波数の電磁放射をメッセージの通
信に使用することができる。いかなる数の異なる検出器
及び送信器を使用することもでき、そして種々のフィル
タ機能を用いて、衝突検出に対し少なくとも２つの異な
る波長又は周波数の選択を行うことができる。衝突検出
は、ローカル及びリモートの両送信器から受け取った放
射を感知するか、又はローカル送信器がその一方のチャ
ンネルで放射を送信していると分かるときに他方のチャ
ンネルにおいて受け取った放射及びスレッシュホールド
放射に注目することにより、行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】二重波長トランシーバの概略ブロック図であ
る。

【図２】多層薄膜フィルタの断面図である。

【図３】多層薄膜フィルタの断面図である。

【図４】ＩＲネットワーク環境における２つのＬＡＮ装
置の概略図である。

【図５】ＩＲ信号の送信及び検出と衝突とを示す信号タ
イミング図である。

【図６】ＩＲネットワーク環境の有効到達範囲を示す図
である。

【図７】ＩＲ中継装置の概略図である。

【図８】ＩＲ中継装置を伴うＩＲネットワーク環境の有
効到達範囲を示す図である。

【図９】ＩＲ中継装置を伴うＩＲネットワーク環境の有
効到達範囲を示す図である。

【図１０】光ファイバネットワークの概略図である。

【図１１】多重アクセス光ファイバネットワークの概略
図である。

【図１２】多重アクセス光ファイバネットワークの二重
波長トランシーバを示す回路図である。

【図１３】可変波長のレーザダイオード送信器の概略図
である。

【図１４】可変波長のフィルタ受信器の概略図である。

【図１５】公知のレーザベースの通信システムの概略図
である。

【図１６】衝突検出を伴う両方向性のレーザ通信システ
ムの概略図である。

【図１７】衝突検出を伴う多重波長検出システムの回路
図である。

【図１８】ＩＲＬＡＮの回路図である。

【符号の説明】

１０二重波長赤外線トランシーバ１２二重波長送信器１４二重波長受信器１６ａ、１６ｂ送信器１６ａ、１６ｂＬＥＤ１８ａ、１８ｂドライバ２０比較器２４ａ、２４ｂバンドパス薄膜ＩＲフィルタ２６ａ、２６ｂ検出器２８３状態検出比較器６０ネットワークハブ６２ａ、６２ｂ移動端末ステーション（ＭＥＳ）７０ＩＲ中継装置７２トランシーバ７４ターレットレンズ７６方向性リンクターレット７８制御ブロック８０バッテリ８２光電池

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバＬＡＮに通信を生じさせる装
置において、第１波長の電磁波の光学的部分の第１送信器と、第２波長の電磁波の光学的部分の第２検出器と、上記第１送信器、第２検出器及び光ファイバＬＡＮに接
続された光学的カプラーとを備えたことを特徴とする装
置。
【請求項２】上記第２検出器及び第１送信器に接続さ
れた衝突検出器を更に備え、この衝突検出器は、上記第
１送信器が電磁波を送信する間に上記第２検出器のエネ
ルギーレベルがスレッシュホールド値を越えるときを決
定する請求項１に記載の装置。
【請求項３】上記衝突検出器は、第１波長の電磁波の
第１検出器を通して上記第１送信器に光学的に接続され
る請求項２に記載の装置。
【請求項４】第２波長の電磁波の第２送信器と、第１波長の電磁波の第１検出器とを更に備え、上記衝突
検出器は、これら第２送信器及び第１検出器に接続さ
れ、そして上記衝突検出器は、第１検出器のエネルギー
レベルが第２送信器の送信中にスレッシュホールドを越
えるかどうか決定する請求項２に記載の装置。
【請求項５】上記衝突検出器は、第２検出器を経て第
２送信器に光学的に接続される請求項２に記載の装置。
【請求項６】上記第１送信器は、発光ダイオード、レ
ーザダイオード及びレーザから選択される請求項１に記
載の装置。
【請求項７】上記第１及び第２検出器は、バンドパス
フィルタより成る請求項４に記載の装置。
【請求項８】上記第１及び第２波長は、電磁スペクト
ルの赤外線部分である請求項１に記載の装置。
【請求項９】上記第２送信器は、発光ダイオード、レ
ーザダイオード及びレーザから選択される請求項４に記
載の装置。
【請求項１０】光ファイバＬＡＮに通信を生じさせる
装置において、第１波長の電磁波の第１送信器と、第２波長の電磁波の第２送信器と、第１波長の電磁波の第１検出器と、第２波長の電磁波の第２検出器と、上記第１送信器、第２検出器及び光ファイバＬＡＮに接
続された光学的カプラーとを備えたことを特徴とする装
置。
【請求項１１】光ファイバＬＡＮにおいて通信する装
置であって、ＬＡＮトランシーバと、上記ＬＡＮトランシーバに光学的に接続された光ファイ
バケーブルと、上記光ファイバケーブルに光学的に接続された出力レン
ズとを備えたことを特徴とする装置。
【請求項１２】上記ＬＡＮトランシーバに機械的に接
続された第２のＬＡＮトランシーバと、上記第２のＬＡＮトランシーバに光学的に接続された第
２の光ファイバケーブルと、上記第２の光ファイバケーブルに光学的に接続された第
２の出力レンズとを備えた請求項１１に記載の装置。