JPS62139437A - 単一伝送路双方向光通信装置 - 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〕 本発明は互いに離れた位置にある装置の間で、単一の光
伝送路（例えば一本の光ファイバや同一の空間）によっ
てディジタル信号の双方向通信を可能とする光通信装置
に関するものである。

〔発明の概要〕

この発明は単一伝送路を用いた双方向光通信装置におい
て、光送信回路・光出力制御回路・光受信回路・周波数
判定回路・クロック制御回路・回線診断回路を設け、光
出力制御回路により電源投入後またはリセット動作後の
一定期間、クロック情報を含んだ符号化されたデータを
出力する光送信回路の出力を停止させ、その間光受信回
路で伝送路上の光信号を受信し復号化して得られる再生
クロフクから、クロック制御回路は通信する相手側の通
信装置の送信クロック周波数と異なった送信クロック周
波数を選択することによって、単一伝送路を用いること
により生じるクロストーク（漏話）の影響を各々の周波
数で分離することで除去し長距離光通信を可能にすると
ともに、これらの動作を自動的に行なうことで運用性・
操作性を高めたものである。更に本発明では回線設定後
も、回線診断回路により再生クロック周波数と自分の送
信クロック周波数との比較を常時行なうことにより、相
手側の通信装置の故障や伝送路の不具合などが発生して
も直ちに検出することができ、運用性を著しく高めるこ
とを可能にしたものである。

〔従来の技術〕

従来、単一伝送路、例えば１本の光ファイバを用いた単
線双方向通信や同一の空間を用いた光空間双方向通信で
は、相手側からの信号に自分が送出した信号が混入して
しまうというクロストーク（漏話）の問題がある。この
原因としては、単線双方向通信の場合には、波長多重通
信では各波長間の分離が不充分なことによるクロストー
クが、光結合器（カプラー）を用いた同一波長通信では
光フアイバ接続点での反射光によるクロストークがそれ
ぞれ存在し、一方光空間双方向通信の場合には、空間の
浮遊物（ごみなど）などによる光の散乱や構造物（室内
なら壁・天井・机など）による光の反射などから生じる
クロストークが存在する。

従来、この対策として波長多重通信では各波長間隔を充
分に広げることで、同一波長通信では光結合器に偏光ビ
ームスプリッタを用い偏光方向の異なる近端反射を除去
し遠端反射のみが反射光となることを利用して反射光を
減らしたり、受信器のしきい値電圧をあらかじめ反射光
強度より高く設定することで、それぞれ対応し、一方光
空間双方向通信では同一波長通信と同様なしきい値電圧
調整で対応していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら以上述べた方法では、波長多重通信は互い
の波長を分離するための精度の良い分波器と波長の充分
雛れた光送信器が不可欠であり装置の価格が非常に高価
となる。同一波長通信は偏光ビームスプリッタを光結合
器に用いても遠端反射は残るため伝送距離が短くなると
その効果は小さくなる。しきい値電圧調整による方式は
装置の設置のたびにしきい値電圧の調整を行わなければ
ならないという欠点があるだけでな（、信号光が微弱な
ときは信号電圧としきい値電圧の差が非常に小さく、使
用している素子のばらつきや温度などの環境変化によっ
て容易にピットエラーレートが劣化するため、信号光が
微弱となる長距離通信は不可能であった。

本発明の目的は、単一伝送路上でクロストークの影響を
軽減し、長距離通信を可能とするとともに、運用性・操
作性・信頼性を著しく向上させる単一伝送路双方向光通
信装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本発明は、通信装置にある
、周波数のクロック信号を用いて伝送データを符号化し
、電気−光変換を施して光伝送路に出力する光送信回路
と、光送信回路から光信号を出力するか否かの制御を行
なう光出力制御回路と、光伝送路から入力される光信号
に光−電気変換を施し、その後復号化処理してクロック
信号とデータを再生・出力する光受信回路と、光受信回
路からの再生クロック信号の周波数を判定しその状態を
示す信号を出力する周波数判定回路と、光出力制御回路
から光送信回路より光信号が出力されない様に制御され
た状態での周波数判定回路出力より、自分の送信クロッ
ク周波数を決定し、かつその状態（周波数）を記憶する
クロック制御回路と、光出力制御回路から光送信回路よ
り光信号が出力される様に制御された状態での周波数判
定回路出力と、自分の送信クロ、り周波数を示す信号を
出力するクロック制御回路からの信号とから相手の通信
装置や伝送路などの通信回線状態を診断する回線診断回
路とを少なくとも用いた構成とし、クロストークの影響
を軽減するとともに運用性・操作性・信頼性を向上させ
るようにした。

〔作用〕

上記の構成の単一伝送路双方向光通信装置では、Ｎａｉ
投入時またはリセット動作時に光送信回路出力を停止さ
せるので、その間に光受信回路に入力され周波数判定回
路で判定された再生クロック周波数とは異なるクロック
周波数をクロック制御回路で選択することにより、相手
通信装置と異なったクロック周波数になる。このため、
相手通信装置からの信号とクロストークにより受信する
自分の出力した信号との区別が周波数分離により容易に
行なえる。また、最初に光受信回路に信号が入力しない
場合には、あらかじめ定められた周波数のクロックを採
用して光送信回路から出力させることにより、相手の通
信装置が動作を開始した後に前述したように相手が異な
る周波数を選択することで両者間のクロック周波数が異
なったものとなる。更に両通信装置間で通信中に何らか
の障害が発生して通信が不能になった場合でも、再生ク
ロック周波数を監視するだけで検出可能となる。

つ主幻＠１常訟断回路でＩ蜂りロックｌ妨客ケと白昼の
送信クロック周波数の比較を行い、前者が後者と同じに
なった時は相手通信装置が動作していないか、光フアイ
バ断線などの伝送路異常が生じ、クロストークによる自
分の出力光が入力されていると判断できる。また再生ク
ロック周波数が自分の送信クロック周波数と異なってお
り、かつ決められた範囲外の周波数となっている時は、
相手通信装置が異常な出力をしているか、光転送路特性
が大幅に落ちていることが判断できる。

以上のことから、クロストークの影♂を軽減でき、長距
離伝送が可能となる。

〔実務例〕

以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は本発明の１実施例、第２図は回線決定時、即ちクロ
ック周波数決定時のタイミングチャート、第３図は動作
時のタイミングチャートである。第１図において、外部
データ端末（図示せず）とのやりとりを担当するインタ
ーフェイス回　。

路８０から取り込まれたデータＤ○は光送信回路１０へ
送られる。そこで出力データＤｏはクロノり制御回路５
０から出力される送イ言クロックＣＲＴにより自己クロ
ックコードに符号化する符号化回路１２と電気−光変換
を施して光信号を出力するＥ１０変換回路１１とを通過
し出力される。ここで符号化方式として、マンチャスタ
ー符号やＣＭｌ符号などが考えられるが本発明の限定す
るところではない。光出力は結合器７０を通って１本の
光ファイバ１に伝送され、相手通信装置（図ではＢ局と
なっている）に送られる。一方、相手通信ＷＺから光フ
ァイバ１を介して送られてくる信号光は結合器７０で光
の出力光とは分離され光受信回路３０に送られる。この
際、結合器７０や光ファイバなどから生じるクロストー
クによって自分の出力光の一部も入力光に混じって光受
信回路３０に送られてくる。光受信回路３０ではまず光
−電気変換を施すＯ／Ｅ変換回路３１により光信号を電
気信号に変換し、その後で復号化回路３２によりデータ
ＤＩとクロックＣＫＲとに再生・分離される。このうち
データＤＩはインターフェイス回路８０を通じて外部の
データ端末に送られることになる。

光出力制御回路２０はＥ１０変換回路１１から光信号を
出力するか否かを制御する回路であり、制御信号Ｒ３Ｔ
によって制御する。復号化回路３２から出力される再生
クロックＣＫＲは周波数判定回路４０に送られ、そこで
クロック周波数がチェックされる。周波数判定回路４０
の出力は、受信した信号の再生クロック周波数を示すも
のであり、クロック制御回路５０と回線診断回路６０と
に送られている。

電源投入時より七ノド動作後などのように直ちに回線設
定を行わねばならない状態においては、光出力制御回路
２０は制御信号Ｒ３Ｔを用いてＥ１０変換回路１１の出
力を停止させ、光ファイバに自分の光信号が出力されな
いようにする。このとき光受信回路３０は動作している
ので、もし相手側の通信装置が動作中（光信号を出力中
）であるならば、データＤＩとクロックＣＫＲを出力す
る。一方、相手側がまだ動作していない場合には、光信
号が入力しないので何も出力しないことになる。この様
子は第２図のタイミングチャートに示されている。第２
図ｆａｔは、相手より先に自分が起動した場合であり、
Ｒ３Ｔがオフの間自分が送信していないので、再生クロ
ックＣＫＲには何も存在していない。第２図（ｂｌは相
手が自分より先に起動した場合であり、Ｒ３Ｔがオフの
間相手からの信号のみ受信するので、再生クロックＣＫ
Ｈには相手通信装置が用いた周波数のものが存在してい
る。Ｒ３Ｔオフの間に、このようなりロックＣＫＲを受
信しその周波数判定結果を出力する周波数判定回路の出
力をクロック制御回路５０で入力し、相手側が用いてい
る周波数とは異なった自分が用いるべきクロック周波数
をそこで決定しそのクロックＣＲＴを光送信回路１０に
送っている。第２図のタイミングチャートで、Ｒ３Ｔオ
フの間に決定された周波数のクロックＣＫＴはＲ３Ｔが
オンになると光送信回路に送られ、同時に光出力もなさ
れるため、第２図ｆａｔではクロストークにより自分が
用いたクロックと同じ周波数のクロックを再生・出力（
ＣＫＲ）Ｌ、ている。その後、相手が起動じた後で相手
局が送信する信号を再生し、正常な回線が設定される。

第２図中）ではＲ３Ｔオフの間に決定された周波数のク
ロックＣＲＴをＲ３Ｔがオンになってから送出すること
で、正常な回線が設定される。

以上のように、両方の通信装置間の回線が設定された後
は、自分の送信クロック周波数と受信したクロック周波
数を比較することで常時回線状態をチェックできる。第
１図において、クロック制御回路５０からの自分のクロ
ック周波数を示す信号と、周波数判定回路４０からの受
信したクロックの周波数を示す信号とを入力している回
線診断回路６０で、両信号の比較を行っている。ここで
両者が異なっているか又は受信クロック周波数がある所
定の範囲内にある場合は回線が正常であると判断され、
−万両者が同じか又は受信クロック周波数が所定の範囲
外にある場合は回線が異常であり、自分の信号がクロス
トークで受信されており相手からの信号がないなどの現
象が行っていると判断される。第３図のタイミングチャ
ートは以上のことを示しており、第３図ｆａｔは正常状
態で送信クロックＣＫＴと受信クロックＣＫＲが異なっ
ていて、状態を示す回線ステータス信号ＳＴはハイとな
っている。第３図（ｂｌは異常状態でＣＫＴとＣＫＲが
異なっておりステータス信号Ｓ′Ｆはローとなっている
。ここで（イ）の区間は正常な状態、（ロ）の区間は異
常状態でありＣＲＴとＣＫＲが等しくなっていて自分の
出力信号がクロストークにより受信されている状態と判
断できる。主に相手側装置の電源断、故障、又はファイ
バ断線がおこっているものと推定される。（ハ）の区間
も異常状態であるＣＫＲが不規則となっており、光受信
回路のＯ／Ｅ変換回路のしきい値電圧ぎりぎりの信号が
入ってきている場合にこのような現象がおきる。ところ
で、回線診断回路ではＣＫＴとＣＫＲの比較においては
、使用する周波数が二種類の場合には、ＣＫＴとＣＫＲ
が同じか異なっているかで判断し、周波数が二種類以上
の場合には、ＣＫＲがある所定の範囲に入っているか否
かで判断することにより対応できる。

第１図においてクロック制御回路５０は、発振回路５１
と可変分周回路５２と制御論理回路５３とから構成され
ている。発振回路５１は送信クロック周波数の数倍程度
以上の周波数で発振し可変分周回路５２で所定の分周比
により送信クロック周波数まで分周される。この分周比
は制御論理回路５３により制御されるが、これは光出力
制御回路２０が光送信回路１０の出力を停止させている
間に周波数判定回路４０で判定された受信信号のクロン
ク周波数とは異なった周波数を持つクロックを選択する
ように構成されている。分周比としては１／９．１／１
０．１／１１などの簡単な値が望ましく、回路もカウン
ターといくつかのゲート回路のみで実現できよう。

ＬＥＤ表示回路８１は、回線診断回路のステータス情報
ＳＴを入力し、ＳＴが真ならばＬＥＤをオンさせ、偽な
らばオフさせる機能を持つことによって使用者に回線状
態を指示している。またステータス情報ＳＴはインター
フェイス回路にも入力されていて、ＳＴが真の時のみ外
部のデータ端末とのやりとりを行なうなどの用途に使わ
れる。

つまり回線が異常の場合、又は回線設定中の場合は外と
のやりとりは強制的に中止させ誤ったデータの交換が行
なわれないようにすることができる。

以上説明してきたように、起動後（電源投入後又はリセ
ット動作後）自動的に光出力制御回路が働き、その期間
に回線が自動設定されるため非常に運用性が良くなって
いる。またクロック制御回路は簡単に構成できるので、
回路自体の信頼性があがるだけでなく、装置のクロック
周波数変更が生じても容易に対応できるというフレキシ
ビリティに富んだものとなっている。さらに回線診断回
路は自身の送信クロックと受信クロックの周波数を比較
するだけで回線の診断が可能となるため非常に存効とな
っている。

本発明による通信装置においては、使用する周波数とし
て二つの値を用いることが、回路の筒易化を図るうえで
適している。つまり第１図において、クロック制御回路
５０の可変分周回路５２と制御論理回路５３と、周波数
判定回路４０とが三者選択の回路構成となるため、非常
にすっきりとしたものになるのである。この場合、二つ
の周波数値の決定方法としては、第（１）式を満足して
いれば、通信装置として満足のできる特性が得られるこ
とが確認できた。

ΔＭ＞ΔＦ＞Δｍ　　　−・−・−（１）ここでΔＦは
二つの周波数の差、Δｍは周波数判定回路で判別できる
晟小の周波数の差、ΔＭは光受信回路の復号化回路で復
号できる最大の周波数の差を示している。第（１）式に
おいて、周波数差の上限は、復号化回路ではどちらの周
波数のクロックを持つデータも共通に扱うことになるの
で、周波数差が大きくなるほどタイミングのズレによる
復号ミスが発生しやすくなるという点で存在し、一方下
限は、周波数判定回路で二者間の区別をつける際に周波
数差が小さければ小さいほど判別誤差が生じるという点
で存在している。本発明の通信装置を具体的に作成する
場合、復号化回路や周波数判定回路の実現方式はいくつ
か考えられるが、どのような回路を採用しても第（１）
式を満足しさえすれば通信装置としての機能は充分果た
すことができるので設計の自由度が増すことになる。

第１図において、データやクロックの流れは実線で、制
御信号の流れは破線でそれぞれ示されているが、実際に
回路を作成する時はより複雑になり、必要な信号、特に
制御信号用のラインや付加回路が増えることは電子回路
設計技術者としては当然予想されることであるが、その
ような状況になっても本発明の主旨に従っている限りは
本発明の範囲内にあることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上本発明によれば、クロストークの影響による単一伝
送路での双方向通信の問題を軽減することによって、容
易に長距離伝送を可能にするだけでなく、回線の設定・
維持を自動的に行なう機能も備わっているため、運用性
・操作性・信頼性を安価に著しく向上させることも可能
になっており、その価値は高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の通信装置の全体構成図、第２図＋ａ１
．　（ｂｌは、起動時におけるタイミングチャート、第
３図ｆａｔ、　ｆｂｌは動作時におけるタイミングチャ
ートを示す図である。 １−−−−−・・光ファイバ １０−・−・・−光送信回路 １１−−−Ｅ　／　Ｏ変換回路 １２−・−・−符号化回路 ２０・−・−光出力制御回路 ３０・−−−一一一光受信回路 ３１−・・−Ｏ／Ｅ変換回路 ３２−−−−−・−復号化回路 ４０−・・・周波数判定回路 ５０−・−・−クロック制御回路 ５１−・・−・・発振回路 ５２−−−・・−可変分周回路 ５３−・−・・制御論理回路 ６０・−・−・−回線診断回路 ７０−・−光結合器 ８０、−　・・インターフェイス回路 ８１・−−−−−・ＬＥＤ表示回路 以上 出願人　セイコー電子工業株式会社 （２）１届が先に起動した８合 Ｃｂ）摺手局が先に８勤した場合 グロッグ周波教シ犬定時のタイミンク’ｆｖ−）−嶌　
２　図 （ｂ）　　胃常時 動イ乍時のタイミング子マート

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）ある周波数の値を持つクロック信号から送信用デ
   ータを符号化し、その後光信号に変換してから外部の光
   伝送路に出力する光送信回路と、前記光送信回路から光
   信号を出力させるか否かを制御する光出力制御回路と、 光伝送路からの光入力信号を電気信号に変換した後に復
   号化し、クロック信号とデータを再生・出力する光受信
   回路と、 前記再生クロック信号の周波数を判定し受信クロック周
   波数を示す信号を出力する周波数判定回路と、 前記光出力制御回路の制御によって前記光送信回路から
   光信号が出力されていない状態での前記周波数判定回路
   からの信号より、自分の送信クロック周波数を決定・出
   力し、かつその状態を記憶するクロック制御回路と、 前記光出力制御回路の制御によって前記光送信回路から
   光信号が出力されている状態での前記周波数判定回路か
   らの信号と、前記クロック制御回路で記憶されている自
   分の送信クロック周波数を示す信号とから、通信回線の
   状態を診断する回線診断回路とから少なくとも成ること
   を特徴とする単一伝送路双方向光通信装置。
2. （２）光出力制御回路は、電源投入後、および、あるい
   はリセット動作後直ちに光送信回路からの光信号出力を
   中止させ、所定の時間経過してから光信号を出力させる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の単一伝送
   路双方向光通信装置。
3. （３）クロック制御回路は、少なくとも発振回路と可変
   分周回路と制御論理回路とから構成されており、発振回
   路は所定の周波数のクロック信号を出力し、可変分周回
   路は前記クロック信号を任意の分周比で分周し、制御論
   理回路は前記周波数判定回路からの信号に応じて可変分
   周回路の分周比を決定するとともにその値を記憶するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の単一伝送路
   双方向光通信装置。
4. （４）回線診断回路は、自分の送信クロック周波数と、
   受信クロック周波数が同一か、または受信クロック周波
   数が所定の範囲にない場合に、回線が異常であることを
   示す信号を出力し、自分の送信クロック周波数と、受信
   クロック周波数が異なっており、かつ受信クロック周波
   数が所定の範囲に入っている場合に、回線が正常である
   ことを示す信号をそれぞれ出力することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の単一伝送路双方向光通信装置
   。
5. （５）送信クロック周波数として二つの値を有している
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の単一伝送
   路双方向光通信装置。
6. （６）送信クロック周波数として二つの値を有しており
   、周波数差をΔＦ、周波数判定回路で判別できる最小の
   周波数差をΔｍ、光受信回路で復号ルできる最大の周波
   数差をΔＭとすると、 ΔＭ＞ΔＦ＞Δｍ となっていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の単一伝送路双方向光通信装置。