WO2002093793A1 - Procede et systeme de communication optique - Google Patents

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WO2002093793A1
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optical transmission
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PCT/JP2001/004752
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Hajime Mouri
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Kabushiki Kaisha Sogo Kaihatsu Jimusho
Hiramatsu, Shuji
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Definitions

  • the present invention relates to an optical communication method and an optical communication system.
  • optical communication that performs communication by transmitting an optical signal through an optical fiber has been practically used.
  • a semiconductor laser is used to transmit an optical signal by repeatedly totally reflecting laser light in an optical fiber.
  • an optical communication system employing the so-called wavelength division multiplexing (WDM) system, in which multiple laser beams having different wavelengths are multiplexed for communication.
  • WDM wavelength division multiplexing
  • the transmitting side modulates the laser light of each wavelength based on transmission information using a plurality of laser diodes that emit laser lights of different wavelengths, and an optical signal composed of the laser light of a plurality of wavelengths
  • the transmission information is transmitted in a multiplexed state within the transmission line of the optical fiber, while the reception side receives the transmission information by reading the optical signal after separating the multiplexed light output from the optical fiber for each wavelength. Is what you do.
  • a multiplexing device for converting a plurality of laser lights having different wavelengths into one multiplexed light is constructed by precisely combining a plurality of lenses and mirrors. Therefore, there is a problem that the configuration of the multiplexing device is complicated and expensive.
  • the receiving section of each node high accuracy is required to converge the combined light multiplexed in the optical fiber with a lens or the like and accurately apply it to the effective portion of the pin photodiode, which is complicated.
  • the light receiving section has a structure in which a lens is arranged in a transmission path in an optical fiber so as to be orthogonal to the transmission direction and condenses light. Since the optical signal is attenuated when passing through the lens, In the case of transmitting an optical signal over a long distance, optical amplifiers must be provided at a large number of locations, and there is a disadvantage that the cost is high.
  • An object of the present invention is to provide an optical communication method and an optical communication system capable of performing high-speed and large-capacity optical communication with a simple and inexpensive configuration using an optical fiber.
  • the optical communication method of the present invention is directed to a method for performing communication between a transmitting side and a receiving side via an optical transmission path capable of transmitting an optical signal.
  • a plurality of spectrum lines having different wavelengths are intensity-modulated independently of each other to generate an optical signal, respectively, and transmit the same to the same optical transmission line.
  • a multiplex spectrum line on which the plurality of spectrum lines are superimposed is transmitted, and on the receiving side, the multiplex spectrum line transmitted in the optical transmission line is received. And separates the light into a plurality of spectrum lines having different wavelengths, and detects an optical signal for each of the separated spectrum lines.
  • a large amount of transmission information can be transmitted through one optical transmission line by transmitting and transmitting the optical signals by a plurality of spectrum lines having different wavelengths into the same optical transmission line.
  • optical signals using a plurality of spectrum lines are used, they can be easily superimposed in an optical transmission line, and can be transmitted as optical signals using multiple spectrum lines.
  • a multi-spectrum line transmitted in an optical transmission line is extremely easily separated into a plurality of spectrum lines by using a spectrum splitter or the like, and each spectrum line is divided into a plurality of spectrum lines.
  • Optical signals can be detected.
  • the receiving side receives a multiplex spectrum line on a side of the optical transmission path.
  • a natural light is generated by a light source, and a spectrum line of a predetermined wavelength extracted from the natural light is used.
  • wavelengths are different by using a simple and inexpensive device including a light source that emits natural light such as a light emitting diode and a spectrum spectrometer that extracts a spectrum line having a predetermined wavelength. Multiple star lines can be easily obtained.
  • the optical communication system of the present invention is intended for communication between a plurality of optical transmitters and one or a plurality of optical receivers via an optical transmission line capable of transmitting an optical signal.
  • each of the optical transmitters extracts a light source that emits natural light, a modulation unit that modulates the intensity of the natural light emitted by the light source based on transmission information, and a spectrum line of each predetermined wavelength from the natural light.
  • the optical transmission path is configured to transmit a multiple spectrum line on which a plurality of spectrum lines transmitted from the plurality of optical transmitters are superimposed
  • the optical receiver includes Receiving a multiple spectrum line transmitted through the optical transmission line.
  • Detecting means for detecting an optical signal.
  • the light source emits natural light
  • the modulation unit modulates the intensity of the natural light emitted by the light source based on the transmission information.
  • the extracting means extracts a spectrum line having a predetermined wavelength from the natural light, and sends out an optical signal based on the spectrum line having the predetermined wavelength into the optical transmission line.
  • the optical transmission line transmits a multiplexed spectrum line on which a plurality of spectrum lines transmitted from the plurality of optical transmitters are superimposed.
  • a light receiving unit receives the multiplexed spectrum line transmitted in the optical transmission line
  • a separating unit transmits the multiplexed spectrum line received by the light receiving unit to a wave. Separate into multiple spectrum lines with different lengths.
  • the detecting means is the separating means The optical signal is detected for each of the spectrum lines separated by.
  • optical signals by a plurality of spectrum lines having different wavelengths are transmitted and transmitted in the same optical transmission line, a large amount of transmission information can be transmitted through one optical transmission line.
  • an optical signal using a plurality of spectrum lines is used, it can be easily superimposed in an optical transmission line, and can be transmitted as an optical signal using a multiplex spectrum line.
  • a multi-spectrum line transmitted in an optical transmission line is extremely easily separated into a plurality of spectrum lines using a spectrum splitter or the like, and an optical signal is separated for each spectrum line. Can be detected.
  • the optical receiver is configured to receive a multiplex spectrum line on a side of the optical transmission line.
  • the attenuation of the optical signal due to the multiple spectrum line can be suppressed extremely low. Therefore, when transmitting an optical signal over a long distance, the number of optical amplifiers provided in the optical transmission line can be reduced.
  • the optical transmitter of the present invention is intended to be used for an optical communication method for performing communication by superimposing a plurality of spectrum lines having different wavelengths in an optical transmission line, and in particular, emits natural light.
  • a light source for modulating the intensity of natural light emitted from the light source based on transmission information; and extraction means for extracting a spectrum line having a predetermined wavelength from the natural light. It is characterized in that the optical signal is transmitted through the optical transmission line by the modulated single-wavelength spectrum line extracted by the extracting means.
  • the light source emits natural light
  • the modulating means modulates the intensity of the natural light emitted by the light source based on the transmission information.
  • the extracting means extracts a spectrum line having a predetermined wavelength from the natural light, and transmits an optical signal based on the spectrum line having the predetermined wavelength into the optical transmission line. Therefore, it is possible to realize an optical transmitter that transmits an optical signal composed of a spectrum line having a predetermined wavelength with an extremely simple configuration.
  • the optical receiver of the present invention is an optical receiver used in an optical communication method for performing communication by transmitting a multi-spectrum line on which a plurality of spectrum lines having different wavelengths are superimposed in an optical transmission line.
  • a light receiving unit for receiving a multi-spectrum line transmitted through the optical transmission line, and a plurality of spectrum lines having different waves are received by the multi-spectrum line received by the light receiving unit.
  • a detecting means for detecting an optical signal for each of the spectral lines separated by the separating means.
  • the light receiving section receives the multiple spectrum line transmitted through the optical transmission line
  • the separating means converts the multiple spectrum line received by the light receiving section into a plurality of wavelengths having different wavelengths. Separate into spectral lines.
  • the detecting means detects an optical signal for each spectral line separated by the separating means. Therefore, an optical signal can be detected for each spectrum line obtained by separating a plurality of spectrum lines with an extremely simple configuration.
  • the optical receiver is configured to receive a multiplex spectrum line on a side of the optical transmission line.
  • the attenuation of the optical signal due to the multiple spectrum line can be suppressed extremely low. Therefore, when transmitting an optical signal over a long distance, the number of optical amplifiers provided in the optical transmission line can be reduced.
  • the optical fiber of the present invention is intended for use in an optical communication method for performing communication by transmitting a plurality of spectrum lines having different wavelengths, and in particular, a spectrum of a predetermined single wavelength.
  • a third optical transmission line for transmitting a third optical signal by a vector line.
  • it is characterized in that the core diameter and the cladding diameter are gradually reduced.
  • the first transmission line transmits the first optical signal by a predetermined single-wavelength spectrum line
  • the second transmission line is another predetermined single-wavelength or a few-wavelength spectrum line.
  • the third transmission path uniformly superimposes the first signal light and the second signal light, and provides a good multiplexing signal without bias of light quantity for each wavelength. It can transmit vector lines. Therefore, the multiple channels transmitted via the third transmission path By receiving the spectral line and separating it into spectral lines of a plurality of wavelengths, it is possible to reliably detect an optical signal for each spectral line.
  • the third optical transmission line is arranged such that a core diameter of the third optical transmission line in the most upstream portion in a transmission direction of the optical signal by the multiplex spectrum line is equal to the first diameter.
  • the core diameter of the second optical transmission line and the core diameter of the second optical transmission line are also larger, and the cladding diameter is larger than the cladding diameter of the first optical transmission line and the second optical transmission line. It is characterized by being formed larger than the road's clad diameter.
  • the first optical signal and the second optical signal respectively transmit the first optical signal and the second optical signal, and the core diameter and the clad diameter are larger than those optical transmission lines. Is input to the most upstream portion of the large third optical transmission line, the first optical signal and the second optical signal are superimposed uniformly, and good multiplexing without unevenness in light quantity for each wavelength is performed. Spectral lines can be generated.
  • the core diameter of the third optical transmission line is reduced at a rate of about 12.5 ⁇ m or less with respect to a length of 1 m in the transmission direction. Therefore, in the third optical transmission line, a multi-spectrum line in which the first optical signal and the second optical signal are uniformly superimposed is formed.
  • the multi-spectrum line can be smoothly transmitted to the optical transmission line generated and communicated downstream of the third optical transmission line.
  • Fig. 2 is an overall configuration diagram of an optical communication network according to the embodiment Fig. 2 is a configuration diagram showing a configuration of a medium-distance connection line and a circle.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the node.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing the connection between the transmission / reception unit and the optical fiber.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the optical fiber.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of the optical transmitter and the optical receiver.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating the cell generation processing and the cell termination processing.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of the coupling device.
  • FIG. 9 shows the information flow when the destination is a node in the same circle.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing the flow of information when the destination is a node on another circle.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating time-division multiplexing of seven wavelength spectrum lines.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the contact of an optical fiber with a gun when a failure occurs.
  • the optical communication network 1 which is an embodiment of an optical communication method and an optical communication system of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the optical communication network 1 is connected to a circle 3 as a short-distance connection line composed of an annular optical fiber, and is connected to a plurality of circles 3 via a connecting device 82.
  • a middle-distance connection line 4 that forms a ring larger than 3 and a plurality of middle-distance connection lines 4 are connected via a coupling device 81 to form a ring that is larger than the middle-distance connection line 4.
  • a long-distance connection line 5 a long-distance connection line 5.
  • the circle means a basic structural unit of the network in the optical communication network 1, and the medium-distance connection line 4 and the long-distance connection line 5 are also connected devices 82, 8 which are a kind of node.
  • This is one form of a circle ⁇ which connects 1 in a ring.
  • the circle 3 is configured by connecting a plurality of nodes 7 in an annular shape by optical fibers 9 as shown in FIG.
  • branch numbers such as 3-1 to 3-4 are given to distinguish the individual circles 3, but they have the same configuration.
  • branch numbers from 1 to 4; in other cases, branch numbers will be omitted and simply described as cycle 3 And The same applies to other members.
  • Circle 3 connects nodes 7 to each circle 3 to a maximum of 700 points using an optical fiber 9 consisting of two annular optical finos 9.a and 9 of about 15 km in length. It was done. Since each node 7 is installed in each home or building, more than ten meters of the optical fibers 9a and 9b are used for drawing in each node, and in actual use, the circle 3 is used. Will cover an area of around 2 km. Also, each Various terminal devices 10 such as a personal computer, a telephone, and a facsimile are connected to the node 7. Circle 3 is typically used as a local communication network (LAN) in an office building or a local communication network for each block that divides the city into several blocks or several + blocks. It is.
  • LAN local communication network
  • the length of the optical fiber 9 was set to about 15 km based on the relationship between the light intensity of the LED, which is the light source of the optical transmitter 12 described later, and the light receiving sensitivity of the optical receiver 13. It is something. That is, an optical pulse emitted from one node 7 in the serve ⁇ 3 into the optical fiber 9 goes around the ring-shaped optical fiber 9 and returns to the node 7. In order to prevent double detection of optical pulses already detected as signal light by the optical receiver of each node 7 in the second round, the optical fiber 9 travels 15 km inside the optical fiber 9.
  • the sensitivity of the optical receiver 13 is set in consideration of the transmitted light attenuated light level.
  • the two optical fibers 9a and 9b constituting the annular optical fiber 9 form a double annular ring having different optical signal transmission directions.
  • the transmission direction of the optical signal in the circle 3-1 is clockwise in the optical fiber 9a and counterclockwise in the optical fiber 9b.
  • the optical fiber 9 is made of a glass material such as quartz glass and has a core 91 formed around the center of the axis and a refractive index higher than that of the core 91, similar to those widely used in the optical communication field. It is made of a small glass material and is composed of a cladding 92 covering the core 91 and a coating 90 of a resin material covering the cladding 92 (see FIG. 4).
  • Adjacent circles 3 are connected via a connecting device 8.
  • circles 3-1 and 3-2, 3-2 and 3-3, 3-3 and 3-4, 3-4 and 3-1 respectively connect the connecting device 8 Connected to each other.
  • a relay server (not shown) for amplifying the optical signal is installed approximately every 15 km in order to transmit the optical signal at a distance of ⁇ County or prefecture.
  • This is an annular line, and is composed of two annular optical fibers 9a and 9b as in the case of the above-mentioned circle 3.
  • the medium-distance connection line 4 is connected to a plurality of circles 3 via a connection device 82, respectively.
  • long-distance connection line 5 converts optical signals to long distances such as national units!
  • the long-distance connection line 5 is connected to a plurality of medium-distance connection lines 4 via a connection device 81.
  • a main oscillation device 80 having a cesium atomic oscillator is connected on the long-distance connection line 5, and a main oscillation device 80 having a cesium atomic oscillator is connected.
  • the main transmission device 80 is configured to transmit a synchronization signal in the form of an optical signal on the long-distance connection line 5, and the optical communication network 1 uses the synchronization signal from the main transmission device 80 to Network synchronization is achieved by the slave synchronization method.
  • slave oscillators are provided for the coupling devices 81 and 82, and these slave oscillators generate a synchronization signal based on the synchronization signal from the main oscillation device 80. Synchronization is achieved at each level of line 4 and long-distance connection line 5.
  • the synchronization signal for example, data similar to a 5-byte header which is a part of a cell described later is converted into an optical signal and transmitted.
  • the circle 3, the medium-distance connection line 4, and the long-distance connection line 5 transmit optical signals using light sources having light intensities corresponding to the lengths of the respective lines. Therefore, the light intensity of the optical signal in each line increases in the order of circle 3, medium-range connection line 4, and long-distance connection line 5.
  • the node 7 includes transmission / reception units 11a and 11b connected to optical fibers 9a and 9b, a cell generation processing unit 14 and a cell termination processing unit 16 respectively. It comprises a transmission ATM switch 15, a reception ATM switch 17, and a slave oscillator 41.
  • the transmission / reception unit 11a includes an optical transmitter 12 for transmitting an optical signal to the optical fiber 9a, and an optical receiver 13 for receiving an optical signal from the optical fiber 9a.
  • the transmission / reception unit lib is a device having the same configuration and function as the transmission / reception unit 11a connected to the optical fiber 9b. Therefore, the description is omitted.
  • FIG. 4 shows the configuration near the connection between the transmission / reception unit 11a and the optical fiber 9a. .
  • the optical fiber 9a has a structure including the core 91, the clad 92, and the coating 90, and in the axial direction, as shown in FIG. 9, a single spectrum line introduction part 94, and a spectrum line superposition part 95 are provided. '
  • the multi-spectrum line transmission section 93 converts the multi-spectrum line on which the spectrum lines of the respective wavelengths output from the optical transmitters 12 of the nodes 7 on the circle 3 are superimposed. It is an optical transmission line for transmission, and occupies most of the optical fiber 9a constituting the annular circle 3.
  • the multiple spectrum line transmission section 93 is set to have a diameter D1 force S62.5 / zm of the core 91 and a diameter D2 force S125 ⁇ m of the clad 92.
  • the multiple spectrum line transmission section 93 is bonded to the spectrum line superimposition section 95 by bonding at a connection section 96 described later. Further, an optical receiver 13 is connected to a side surface of the multiplex spectrum line transmission section 93. .
  • the single-spectrum line introducing section 94 has an upstream end in the optical signal transmission direction connected to the signal light output port 12 a of the optical transmitter 12, and a downstream end connected to the coupling section 9. 6 is an optical transmission line for introducing a single-wavelength spectral line output from the optical transmitter 12 into the spectral line superimposing section 95.
  • the single spectrum line introduction section 94 is, like the multi-spectrum line transmission section 93, formed of a diameter D3 of the core 91, a force S62.5 m, and a diameter D4 of the clad 92. Is set to 1 25 m.
  • single-wave spectrum line or “single-wave spectrum line” is used to mean a continuous single-wavelength spectral line.
  • Each spectral line is distinguished by its center wavelength. Therefore, seven wavelengths means that there are seven wavelength regions, and a plurality of spectral lines means a plurality of spectral lines having different wavelength regions.
  • the spectral line superimposing unit 95 is provided at the upstream end in the optical signal transmission direction with a coupling unit coupled to the multiple spectral line transmitting unit 93 and the single spectral line introducing unit 94. 9 is formed, and is simply connected to the multiple spectrum line transmitted by the multiple spectrum line transmission section 93. This is an optical transmission line that transmits while superimposing a single-wavelength spectral line transmitted by one spectral line introduction unit 94.
  • the diameters of the core 91 and the clad 92 are the largest at the joining portion 96, and the diameter gradually decreases toward the downstream side.
  • the downstream end 97 of the downstream side 97 m downstream from the connecting section 96 has the same thickness as the multiple spectrum line transmitting section 93. The reason why the diameter of the optical fiber is gradually reduced in this way is that a structure in which the diameter is rapidly reduced causes attenuation of transmitted light.
  • the diameter D5 of the core 91 and the diameter D5 of the clad 92 at the coupling portion 96 are 250 and 500 ⁇ , respectively. That is, the diameter D5 of the core 91 at the most upstream part of the spectrum line superimposition part 95 is the diameter D3 of the core 91 of the single spectrum line introduction part 94, and the multiple spectrum It is larger than any of the diameters D1 of the cores 91 of the wire transmission section 93, and is also larger than the sum of them. Then, as shown in Fig. 5, every 1 m in the downstream direction, the core diameter decreases at a rate of 12.5 m, and at the downstream end 97 on the downstream side from the joint 96 by 15 m.
  • the diameter D7 of the core 91 is 62.5 ⁇ m, which is equal to D1
  • the diameter D8 of the clad 92 is 125 / zm, which is equal to D2. It continues to 93. ′
  • the transmission path of the spectrum line in the spectrum line superimposition section 95 is the same as that of the multiple spectrum line transmission section 93 and the single spectrum introduction section 94.
  • the cladding diameter D2 of the multiple spectrum line transmission section 93 and the cladding diameter D4 of the single spectrum line introduction section 94 At the coupling section 9'6, the cladding diameter D2 of the multiple spectrum line transmission section 93 and the cladding diameter D4 of the single spectrum line introduction section 94.
  • the multi-spectrum line and the single-spectrum line are configured to enter the core 91 of the spectrum line superimposition part 95 almost straight along the transmission direction of the spectrum line.
  • the two spectral lines are superimposed uniformly, and a multiple spectral line having no deviation in the light quantity for each wavelength can be generated.
  • the optical transmitter 12 includes a light emitting diode (hereinafter referred to as an LED) 19 and an LED driver. And a convex lens 21 and a spectrum spectrometer 22. The upstream side in the optical signal transmission direction of the single spectrum line introducing section 94 of the optical fiber 9a. Connected to the end.
  • a light emitting diode hereinafter referred to as an LED
  • an LED driver an LED driver
  • a convex lens 21 and a spectrum spectrometer 22.
  • the upstream side in the optical signal transmission direction of the single spectrum line introducing section 94 of the optical fiber 9a Connected to the end.
  • LED 19 is a light source that emits natural light, and is switched on and off by an electric signal. That is, when the transmission ATM switch 15 transmits an electric signal as transmission information to the optical transmitter 12, the LED drive circuit 20 outputs an ON or OFF electric signal based on the transmission information to the LED 1.
  • Supply 9 For example, when a bit constituting transmission information is "1”, an on signal is generated, and when it is "0", an off signal is generated.
  • the natural light emitted from the LED 19 is intensity-modulated based on the transmission information, thereby generating an optical pulse as an optical signal.
  • incoherent light is referred to as natural light regardless of the light source.
  • the convex lens 21 is an optical system member that condenses natural light emitted from the LED 19 and guides the natural light to the spectrum spectrometer 22.
  • the spectrum spectrometer 22 is a device that separates and outputs a spectrum line of a predetermined wavelength when natural light is input.
  • the optical transmitter 12 light pulses of natural light emitted from the LED 19 and condensed by the convex lens 21 are input to the spectrum spectrometer 22, so that the spectrum is
  • the spectroscope 22 outputs a signal light having a spectrum linear force of a predetermined wavelength.
  • the center wavelength of the spectrum line separated by the spectrum spectrometer 22 is predetermined for each node 7, and the center wavelength; which separates the spectral line of any wavelength from L to 7 It is set as follows.
  • the center wavelength and wavelength range of each spectral line is set as follows.
  • the optical receiver 13 is composed of a light receiving section 23, a spectrum spectrometer 24, and a photo diode 25, and is connected to the side of the multi-spectrum line transmission section 93 of the optical fiber 9a. Has been continued. '
  • the light receiving portion 23 projects in a direction substantially perpendicular to the axial direction of the optical fiber 9a, enters the cladding 92 of the optical fiber 9a, and is near the boundary between the core 91 and the cladding 92.
  • a convex lens 23 a is provided so as to face the side surface of the core 91.
  • the convex lens 23 a is an optical system member that receives and condenses the multiple spectral lines transmitted through the core 91 of the optical fiber 9 a.
  • the convex lens 23a is disposed near the boundary between the core 91 and the cladding 92 of the optical fiber 9a and substantially parallel to the side surface of the core 91 like a window facing the inside of the core 91 from the side. Have been. That is, the convex lens 23a is arranged so as to receive the multi-spectrum line laterally with respect to the transmission direction of the multi-spectrum line.
  • the spectrum spectrometer 24 is a device that separates input light into seven spectrum lines having different wavelengths. That is, multi-spectral line transmitted through the optical fiber 9 a core 9 1 is by Ri condenser to ⁇ lens 2 3 a is input to the spectroscope 2 4, center wave length; from; L 7 It outputs seven spectral lines.
  • the photo diode 25 is a device that converts an optical pulse as an input optical signal into an electric signal, and the seven spectral lines output from the spectrum spectrometer 24 are used for the conversion. It consists of seven photodiodes 25a to 25g that are input one by one and detect optical pulses independently. Photodiodes 25a to 25g receive spectral lines with center wavelengths ⁇ to 7 respectively, detect optical pulses, convert them into electrical signals, and output them to the ATM switch 17 for reception. It is.
  • the optical signal attenuates in proportion to the distance transmitted in the optical fiber, the intensity of the optical signal received by the optical receiver 13 of each node 7 depends on the distance of the node 7 that transmitted the optical signal.
  • the optical receiver 13 prevents the erroneous detection of the optical signal by mapping the intensity of the received light for each node 7 in advance and setting the light receiving sensitivity. It is configured.
  • the cell generation processing unit 14 divides the continuous information transmitted from the terminal device 10 into blocks (information fields) every 48 bytes, adds a header including the destination address of the information, and adds cells to the cell. Is a unit that performs the process of generating the cell (the process of the downward arrow in Fig. 7), writes the cell to the internal memory once, then reads it out within a predetermined time at twice or more the speed of writing and sends it out. .
  • a cell is generated, and a frame synchronization signal indicating a bit rate is added to the beginning of the cell, and the cell is transmitted to the transmission ATM switch 15. Will be transferred.
  • a total of 53 bytes consisting of an information field 48 bytes, a header 5 bits, and a volume is a unit of information transmitted in the optical communication network 1.
  • the cells are transmitted in the form of optical signals.
  • the cell termination processing unit 16 stores each cell received from the receiving ATM switch 17 in the internal memory, and then extracts 48-byte information from each cell, and compresses the compressed burst. This unit converts the signal into the original signal size that can be received by the terminal device 10 and transfers it to the terminal device 10 (the process of the upward arrow in FIG. 7). When receiving a synchronization signal from the receiving ATM switch 17, it supplies the synchronization signal to the terminal device 10.
  • the transmission ATM switch 15 is an electronic circuit that transmits information from the terminal device 10 and transfers the cell generated by the cell generation processing unit 14 to either the transmission / reception unit 11a or lib. It is connected to the optical transmitter 12 of the transmission / reception unit 11a, the optical transmitter 12 of the transmission / reception unit 11b, and the terminal device 10. That is, it decodes the destination address contained in the cell header, selects one of the optical fibers 9a and 9b, and transfers the cell to the transmission / reception unit 11a or lib. It is preferable that one of the optical fibers 9a and 9b is selected so that the transmission path of the optical signal is the shortest.
  • the transmission ATM switch 15 is configured by cascading two-input, two-output unit switches having the same configuration as a known ATM switch.
  • the transmission / reception unit 11a to which the optical fiber 9a is connected is selected, and when another predetermined address different from the predetermined address is input.
  • the transmission / reception unit 11 b connected to the optical fiber 9 b is configured to be selected.
  • the transmission / reception unit 11a connected to the optical fiber 9a is selected, and the first bit of the destination address '1' of the destination address is selected.
  • the transmission / reception unit 11b connected to the optical fiber 9b can be configured to be selected.
  • the receiving ATM switch 17 uses the cells that the transmission / reception unit 11a receives from the optical fiber 9a and the cells that the transmission / reception unit 11b receives from the optical fiber 9b as reception information. It is a switch that is input and transfers only cells destined for its own node among these cells to the terminal device 10, and includes a transmission / reception unit 11a connected to the optical fiber 9a and an optical fiber 9b. Are connected to the transmission / reception unit 11 b connected to the terminal 10 and the terminal device 10. Further, when the receiving ATM switch 17 receives a header including a synchronization signal from the transmission / reception unit 11a, the reception ATM switch 17 sends the synchronization signal to the cell generation processing unit 14 and the cell termination processing unit 16, respectively. Send out. Therefore, the cell generation processing section 14 and the cell termination processing section 16 operate while maintaining synchronization based on the synchronization signal supplied from the reception ATM switch 17.
  • the receiving ATM switch 17 is configured by cascade-connecting two-input / two-output unit switches, similarly to the above-described transmitting ATM switch 15. It is configured to transfer the cell to the terminal device 10 only when the destination address included in the cell header is addressed to its own node.
  • the slave oscillator 41 is a crystal oscillator that supplies a synchronization signal to the winter part in the node 7 based on the synchronization signal supplied by the slave oscillator 40 in the coupling device 82 which is a higher-order oscillator. is there.
  • the synchronization signal is transferred to the internal memory of the cell termination processing unit 16.
  • the internal memory transfers the synchronization signal to the slave oscillator 41.
  • the slave oscillator 41 sends the received ATM switch 17, the transmitted ATM switch 15, the cell generation processing unit 14, the cell termination processing unit 16, and the terminal device 10 based on the supplied synchronization signal. Provides a synchronization signal. Therefore, these units in the node 7 operate in synchronization with each other based on the synchronization signal supplied from the slave oscillator 41.
  • the linking device 82 is a transmission / reception unit 1a-1 and lib-1 and an ATM for receiving and receiving at the optical fibers 9a-1 and 9b-1 on the circle 3-1 side.
  • the memory 30 is configured by a memory such as a VCSDRAM (virtual channel SDRAM) that can obtain data at high speed.
  • VCSDRAM virtual channel SDRAM
  • the transmission / reception units 11a-1 and lib-1 and 11a-2 and lib-2 have the same configuration as the transmission / reception unit 11a of the node 7 described above.
  • the receiving ATM switch 32-1 is connected to the optical receiver 13 of the transmitting / receiving unit 11a, the optical receiver 13 of the transmitting / receiving unit 11b, and the memory 30. .
  • the receiving ATM switch 32-1 is used only when the cell received by the two optical receivers 13 is input and the destination address included in the header is a predetermined address. It is configured to write the contents of the cell into the memory 30.
  • the memory 30 is shared by the connected circle 3-1 and the medium-distance connection line 4 and is configured to be accessible from both sides. Therefore, cell exchange between the two lines can be performed on the same axis at high speed. Can be processed.
  • the receiving ATM switch 32-1 is connected to the receiving A Like the TM switch 17, it is configured by cascade-connected two-input, two-output unit switches.
  • the destination address of a cell received in circle 3-1 is an address on a circle other than the relevant circle 3-1, adjacent circles 3-2 and 3-4, the cell It is configured to write the contents to memory 30. Note that these three circles are excluded for the following reasons. That is, in the case of the destination address S and the address in the circle 3-1, the information reaches the destination node without passing through any connecting device. Also, when the destination address is the adjacent circle 3 ′ 1 2 or 3 — 4, the transmission path via the connected coupling device 8 is respectively more than the transmission path via the coupling device 82. Because it is short.
  • the transmission ATM switch 31 includes a memory 30, an optical transmitter 12 of the transmission / reception unit 11 a, an optical transmitter 12 of the transmission / reception unit 11 b, and a transmission / reception unit 11 c
  • the optical transmitter 12 is connected to the optical transmitter 12 of the transmission / reception unit 11 d.
  • the transmission ATM switch 31 receives the cells stored in the memory 30 sequentially, and selects the destination address included in the header according to which of the predetermined address divisions belongs. It is configured to transfer a cell to the optical transmitter 12. More specifically, the transmission ATM switch 31 is configured by cascading two-input, two-output unit switches, similarly to the above-described reception ATM switch 17-1. .
  • the dress is divided into four sections, and each section is configured to correspond to the optical fiber 9a-1, 9b-1, 2, 9a-2, 9b-2.
  • the slave oscillator 40 is a crystal oscillator that supplies a synchronization signal to each unit in the connection device 82 based on the synchronization signal supplied by the slave oscillator in the connection device 81 that is a higher-order oscillator. .
  • the receiving ATM switch 32-2 is sent from the slave oscillator in the coupling device 81 via the optical fiber 9a-2 or 9b-2 of the medium-distance connection line 4.
  • the synchronization signal is transferred to the memory 30.
  • the memory 30 transfers the synchronization signal to the slave oscillator 40.
  • the subordinate oscillator 40 based on the supplied synchronization signal, receives the ATM switch 32 1, 3 2-'2, the ATM switch 31 for transmission, and the memory 30 for transmission. Supply a period signal. Therefore, each unit in the coupling device 82 operates synchronously based on the synchronization signal supplied from the slave oscillator 40.
  • the optical communication network 1 information is transmitted by a cell synchronous multiplexing / time division multiple access method. The details will be described below. '' The cells output from the transmitters 12 of the nodes 7 on the circle 3 are synchronized by the synchronization signal supplied from the slave oscillator 40 of the coupling device 82 provided for each circle 3. And time-division multiplexing and transmission.
  • the main transmission device 40 transmits an optical signal as a synchronization signal into the optical fiber 9 constituting the long-distance connection line 5.
  • the coupling device 81 connected to the long-distance connection line 5 receives the optical signal as the synchronizing signal, the synchronizing signal is generated by the subordinate oscillator 40 provided inside based on the synchronizing signal, It is transmitted as an optical signal into the optical fiber 9 of the medium-distance connection line 4.
  • the coupling device 82 connected to the intermediate distance connection line 4 similarly transmits an optical signal as a synchronization signal into the optical fiber 9 forming the circle 3.
  • the optical signal as a synchronization signal transmitted into the optical fiber 9 of the circle 3 is transmitted to the optical receiver 13 of each node 7 and the coupling device 8 while making a round in the annular optical fiber 9. Therefore, the synchronization signal is supplied from the ATM switch 17 to each part in the node 7 as described above. Therefore, transmission / reception of the optical signal is performed by the transmission / reception unit based on the synchronization signal.
  • the optical signal as the synchronization signal is supplied to the optical fiber 9.
  • the synchronization signal can be sent to all the nodes 7 on the circle 3 without being converted into an electric signal simply by sending the signal to the node 7. Therefore, synchronization of the entire circle 3 can be easily achieved, and furthermore, synchronization of the entire optical communication network 1 including the medium-distance connection line 4 and the long-distance connection line 5 can be easily achieved.
  • TDMA time division multiple access
  • the 100 nodes 7 to which the wavelength ⁇ is assigned transmit cells within any of the predetermined time slots of chl to ch100.
  • nodes 7 at 100 locations to which wavelengths ⁇ 2 to ⁇ 7 are assigned are chl 0 1 to ch 2 0 0, ch 2 0 1 to ch 3 0 0, ch ′ 3 0 1 to ch 4 0, ch 4 0 1 to ch 5 0 0, ch 5 0 1 to ch 6 0 0, ch 6 0 1 to ch 7 0, or transmit a cell in one of the time slots.
  • ch1 to ch70 can be obtained.
  • a total of 0 creates 700 virtual channels.
  • the optical receiver 13 receives multiple spectrum lines at every 1 / 40,000 second time slot, and separates it into seven wavelength spectrum lines, thereby connecting seven cells in parallel.
  • Receive For example, in the first time slot shown in Figure 11, chl, chl01, ch201, ch301, ch401, ch501, and ch501 for every 40,000 second time slot 1, receive 7 senoires of ch601 and ch70.1.
  • transmission information is created in the terminal device 10 connected to the node 7 a on the circle 3-1, and the transmission is performed by specifying the address of another node 7 as a destination and transmitting. Information is sent to node 7a in the form of an electrical signal.
  • the cell generation processing unit 14 divides the received information into information fields of 48 bytes each, adds a 5-byte header including the destination address, generates a cell A, and transmits the cell A. Input to the credit ATM switch 15.
  • the transmission ATM switch 15 selects one of the optical fins 9a and 9b based on the destination address included in the header of the cell A, and transmits and receives the transmission / reception unit 11a or 11b. Transfer the cell to the transmitter 12. (Here, it is assumed that the optical fiber 9a whose transmission direction of the optical signal is clockwise is selected.)
  • the optical transmitter 12 converts the content of the cell A into an optical signal and sends the signal to the single spectrum line introducing section 94 of the optical fiber 9a.
  • the spectrum spectrometer 22 separates the spectrum line of the wavelength;
  • the optical signal by the spectrum line of wavelength 1 is transmitted within the time slot of ch, 3 based on the synchronization signal (see Fig. 11).
  • the optical signal sent from the optical transmitter 12 is transmitted from the single spectrum line introducing section 94 of the optical fiber 9b to the spectrum line superimposing section 95, and is multiplexed.
  • the optical fiber 9a is superimposed on the multiplex spectrum line transmitted from the torque line transmission unit 93 and makes one round in the optical fiber 9a of the circle 3-1. That is, the spectrum line of the wavelength ⁇ i and the spectrum line of the wavelength transmitted from the nodes 7 a and 7 b are respectively transmitted from the single-spectrum line introducing section 94 into the optical fiber.
  • the multiplexed spectrum line transmitted from the multiplexed spectrum transmission section 93 is superimposed on the multiplexed spectrum line in the spectrum line superimposition section 95, and multiplexed as a new multiplexed spectrum line.
  • All nodes 7 and coupling devices 8 on the circle 3-1 receive the multiplexed spectrum line at the optical receiver 13 and convert it into an electric signal, which is input to each receiving ATM switch 17 .
  • the optical signal continues to rotate in the optical fiber 9a until the light intensity is completely attenuated and the light intensity becomes 0. Since the sensitivity of the photodiode 25 is set and set so that it is not detected by the optical receiver 13, the effective optical signal is transmitted by one round of the circle. More specifically, each node 7 receives a multi-spectrum line transmitted through the optical fiber 9 a at the convex lens 23 a of the optical receiver 13.
  • the convex lens 23 is provided on the side of the core 91 which does not block the transmission of the signal light, since the multiple spectrum line travels straight while spreading inside the core 91, the convex lens 23a The light is surely incident on the surface.
  • the received spectral lines are separated into spectral lines of seven wavelengths by the spectral spectrometer 24, and then are separated by the photodiode 25. Each time, the optical signal is received and input to each of the receiving ATM switches 17.
  • the receiving ATM switch 17 of each node 7 transmits the cell only when the destination address included in the cell header represented by the input optical signal is the address of its own node 7. Is transferred to its own terminal device 10 as an electric signal. For example, if the destination address of cell A is node 7c of circle 3-1, only the receiving ATM switch 17 of that node 7c transfers cell A to terminal device 10 for communication processing. Ends. '
  • the receiving ATM switch 32-1 of the coupling device 8 that has received the optical signal changes the destination address included in the header of the input cell to a destination address other than the circle 31-1. If the address is on a predetermined cycle 3 (for example, a circle 3-2), the contents of the cell are written into the memory 30. Then, the transmitting ATM switch 31 reads the header of the cell stored in the memory 30 and, according to a predetermined address division, two sets of optical fibers 9 connected to the connection node 8 concerned. The cell contents are transferred to the optical transmitter 12 of either a or 9b. (Here, it is assumed that the optical fiber 9a is selected.)
  • the optical transmitter 12 converts the contents of the cell into an optical signal and transmits the optical signal into the optical fiber 9a using a predetermined channel.
  • the spectrum line of wavelength 3 will be used.
  • the optical signal representing the contents of the cell B is transmitted from the coupling device 8a into the optical fiber 9a of the circle 3-2. [5] (See Fig. 10)
  • the receiving ATM switch 17 of each node 7 on the cycle 3-2 has a destination address included in the header of the cell represented by the input optical signal. Only when the address is of its own node 7, the cell contents are transferred to its own terminal device 10 as an electric signal. For example, if the destination address of cell B is node 7h of circle 3-2, only the receiving ATM switch 17 of that node 7h transfers cell B to terminal 10 and transmits it. The communication processing ends.
  • the information transmitted from the source terminal device 10 is transmitted in the form of a cell via one or more circles 3, medium-distance connection lines 4, or long-distance connection lines 5, It is transmitted to the destination terminal device 10.
  • the optical transmitter 12 is the transmitting side of the present invention
  • the optical receiver 13 is the receiving side
  • the optical communication network 1 is the optical communication system
  • the optical fiber 9 is the optical fiber.
  • a single-spectrum line introducing section 94 is provided on the first optical transmission path
  • a multi-spectral line transmission section 93 is provided on the second optical transmission path
  • a spectrum line superimposing section 95 is provided on the transmission path.
  • the LED 19 as a light source, the LED driving circuit 20 as a modulating means, the spectrum spectrometer 22 as an extracting means, the spectrum spectrometer 24 as a separating means, Photodiodes 25 correspond to the detection means, respectively.
  • the optical communication network 1 of the present embodiment a method is used in which natural light emitted from the LED 19 is transmitted by superimposing spectral lines separated for each wavelength. As a result, a much larger amount of information can be transmitted than a method in which only a single wavelength of light is transmitted in an optical fiber.
  • the circle 3 Since the connection line 4 or the long-distance connection line 5 itself is configured to perform the optical switching function, the optical communication network can be formed extremely simply and inexpensively without providing a large-scale switch, router, hub or the like. Can be built.
  • the communication speed is determined by the amount of data each node 7 transmits in the time slot.
  • each node 7 when each node 7 receives the optical signal, it does not read the entire cell, but reads only the header part and decodes whether or not it is addressed to its own node, so that high-speed processing can be performed.
  • the natural light emitted by the LED 19 is transmitted by superimposing spectral lines separated for each wavelength, it is far more than the method of transmitting only light of a single wavelength in an optical fiber. A large amount of information can be transmitted.
  • the optical transmitter 12 and the optical receiver 13 can be configured simply and inexpensively.
  • the node 7 including these devices can be a small and inexpensive device comparable to a mobile phone.
  • the light-receiving unit 23 in the optical receiver 13 It can be provided on the side surface of the core 91 as an optical transmission line. For this reason, light can be received without hindering the transmission of light, and a physical barrier such as a lens that causes light attenuation is provided in the optical transmission line as in an optical communication system using a conventional semiconductor laser. Compared with the structure, the attenuation of light transmitted in the optical fiber can be extremely reduced. Therefore, when transmitting an optical signal over a long distance using an optical fiber, the number of installation locations of a repeater for amplifying the signal can be significantly reduced as compared with the conventional case.
  • Synchronization within the circle can be achieved without conversion to the optical communication network, and as a result, synchronization of the entire optical communication network can be easily and reliably achieved.
  • the light-receiving section 23 of the transmission / reception unit is provided with the convex lens 23a so as to collect light, the light-receiving sensitivity can be improved.
  • each circle 3 forms a double ring with two optical fibers, for example, as shown in Fig. 12, a failure occurs at one point of the optical fiber.
  • a fault occurs, it is possible to bypass the fault at the nodes 7 on both sides based on the self-diagnosis program built in the nodes 7 on both sides of the fault and isolate the fault and return to return so that communication can be continued. As a result, extremely high reliability can be maintained.
  • the construction can be performed without stopping the communication service by adopting the same method as described above.
  • the optical fiber that has the shorter path to the destination node among the two optical fibers constituting the circle can be selected to transmit the optical signal, the communication speed can be further increased.
  • the LED is used as the light source.
  • a white light source such as a lamp that emits natural light, or various light emitting devices such as an SLD (super “luminescent” diode).
  • SLD super “luminescent” diode
  • a light source that emits natural light and that can be controlled on and off by semiconductor switching or the like may be used.
  • the optical communication is performed using seven visible light spectrum lines.
  • a spectrum line other than visible light such as infrared light is used. It may be a configuration.
  • a spectral line which is light having the property of traveling straight while spreading.
  • the number of spectral lines to be separated may be more than 7 wavelengths, and may be less.
  • the optical communication network 1 is configured by a three-level network of a circle 3, a medium-distance connection line 4, and a long-distance connection line 5, but only the cycle 3
  • the optical communication network 1 may be configured by the circle 3 and the middle distance connection line 4, and a higher level connection line of the long distance connection line 5 may be provided.
  • the number of circles connected to one medium-distance connection line 4 is four, but it may be smaller or larger.
  • the preferred number of circles connected to the medium-distance connection line 4 is about 695.
  • the number of nodes (including the coupling device) connected to the cycle 3 is not limited to 700, and may be larger or smaller.
  • the length of the optical fiber constituting the circle 3 is not limited to 15 km, but may be longer or, of course, shorter. In short, the light intensity of the light source should be set according to the length of the optical fiber.
  • the length of the multi-spectrum line superimposing portion 95 of the optical fiber 9 is set to 15 m, but is not limited to this length.
  • the rate of reduction in the core diameter is set at 12.2 for a length of 1 m in the transmission direction, but is not limited thereto.
  • the core has a structure in which the core diameter gradually decreases, and the ratio is preferably 12.5111 or less.
  • the circle is formed into a double annular shape by the two optical fibers 9a and 9b.
  • the transmission direction of the optical signal is one-way, the transmission ATM switch 15 at the node 7 can be omitted.
  • the transmission ATM switch 15 and the like are configured by a well-known ATM switch as means for reading a cell header and transferring a signal. Any electronic circuit having the same function may be used.
  • the optical communication network constituted by the annular optical fiber
  • the optical communication method of the present invention performs communication between a transmitting side and a receiving side via an optical transmission path such as an optical fiber. If so, it can be implemented in any type of network such as a star type.
  • the present invention can be applied to optical communication in aircraft, automobiles, and the like.

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Description

明 細 書
光通信方法及び光通信システム 技術分野
本発明は、 光通信方法及び光通信システムに関する。 背景技術
従来より、 光ファイバにて光信号を伝送することによ り通信を行う光通信が実 用化されている。 従来の光通信では、 半導体レーザを用いて、 レーザ光を光ファ ィバ内で繰り返し全反射させることにより光信号を伝送するよ うに構成されてい る。
特に近年は、ィンターネッ トの急速な普及に伴う通信需要の拡大に対応すべく、 波長の異なる複数のレーザ光を多重化して通信を行う、いわゆる波長分割多重（W D M )方式を採用した光通信システムの開発が盛んに行われるよ うになつている。 この波長分割多重方式は、 送信側では、 波長の異なるレーザ光を発する複数の レ一ザダイォードを使って各波長のレーザ光を送信情報に基づいて変調し、 複数 波長のレーザ光からなる光信号が光ファイバの伝送路内で合波された状態で伝送 され、 一方、 受信側では、 光ファイバから出力される合波光を波長毎に分離して 光信号を読み取ることによ り前記送信情報を受信するものである。
しかしながら、 従来の波長分割多重方式では、 異なる波長のレーザ光を合波し たり、 合波光から所定波長のレーザ光を分波するために高い精度が要求され、 複 雑且つ高価なデバイスが必要と される。 '
すなわち、 光ファイバに接続された各ノードの送信部においては、 波長の異な る複数のレーザ光を 1本の合波光とするための合波装置が、 複数のレンズ及び鏡 を精密に組み合わせて構成されるため、 合波装置の構成が複雑であり、 且つ高価 であるという問題がある。
一方、 各ノー ドの受信部においては、 光ファイバ内で合波された合波光をレン ズ等で集光してピンフォ トダイォードの有効部分に正確に当てるために高い精度 が要求されるため、 複雑且つ高価な受光装置が必要と されるという問題がある。 更に、 受光部は、 光ファイバ内の伝送路中に伝送方向と直交するようにレンズを 配置して集光する構造となっており、 光信号がレンズを透過する際に減衰が生じ るので、 長距離に直って光信号を伝送する場合には多数箇所に光増幅器を設けな ければならず、 コス トがかかるという欠点もある。
そして、 以上のように光通信に必要な設備に多額の費用がかかるという点が、 光フアイバ通信網の普及にあたって大きなネック となっている。 発明の開示
本発明の目的は、 光ファイバを利用して簡易且つ安価な構成で高速且つ大容量 の光通信を行う ことができる光通信方法及び光通信システムを提供することであ る。 ―
この目的を達成するために、 本発明の光通信方法は、 光信号を伝送可能な光伝 送路を介して送信側と受信側との間で通信を行う ものを対象と して、 特に、 前記 送信側では、 波長の異なる複数のスぺク トル線を互いに独立して強度変調するこ とによ りそれぞれ光信号を発生させると ともに、 同一の光伝送路内に送出し'、 前 記光伝送路内では、 前記複数のスぺク トル線が重畳された多重スぺク トル線を伝 送し、 前記受信側では、 前記光伝送路内を伝送される多重スペク トル線を受光し て波長の異なる複数のスぺク トル線に分離し、 その分離されたスぺク トル線ごと に光信号を検出することを特徴とする。
従って、 .波長の異なる複数のスぺク' トル線による光信号を同一の光伝送路内に 送出して伝送する で、 一つの光伝送路を介して大量の送信情報を送信すること ができる。 また、 複数のスぺク トル線による光信号を利用するので、 光伝送路内 で容易に重畳することができ、 多重スぺク トル線による光信号として伝送するこ とができる。 また、 光伝送路内を伝送される多重スぺク トル線を、 スぺク トル分 光器等を用いて極めて簡単に複数のスぺク トル線に分離して スぺク トル線ごと に光信号を検出することができる。
また、 本発明の光 i 信方法の好ましい実施形態は、 前記受信側では、 前記光伝 送路の側方にて多重スぺク トル線を受光することを特徴とする。
従って、 光伝送路の途中に光の減衰,の原因となるレンズ等を設ける必要が無い ので、 多重スぺク トル線による光信号の減衰を極めて低く抑えることができる。 よって、 長距離に亘つて光信号を伝送する場合に、 光伝送路の途中に設ける光増 幅器の数を少なくすることができる。
また、 本発明の光通信方法の好ましい実施形態は、 前記送信側では、 光源によ り 自然光を発生させ、 その自然光よ り抽出した所定波長のスペク トル線を用いる こと ^特徴とする。
従って、 送信側において、 発光ダイオー ド等の自然光を発する光源と、 所定波 長のスぺク トル線を抽出するスぺク トル分光器とからなる簡易且つ安価な装置を 用いて、 波長の異なる複数のスぺタ トル線を容易に得ることができる。
また、 本発明の光通信システムは、 光信号を伝送可能な光伝送路を介して複数 の光送信器と単数若しく は複数の光受信器との間で通信を行う ものを対象と し て、 特に、 前記各光送信器は、 自然光を発する光源と、 その光源が発する自然光 を、送信情報に基づいて強度変調する変調手段と、各所定波長のスぺク トル線を、 自然光より抽出する抽出手段とを備え、 前記変調手段によ り変調され、 且つ前記 抽出手段によ り抽出された前記所定波長のスぺク トル線による光信号を前記光伝 送路内に送出するよ うに構成され、 前記光伝送路は、 前記複数の光送信器から送 出された複数のスぺク トル線が重畳された多重スぺク トル線を伝送するよ うに構 成され、 前記光受信器は、 前記光伝送路内を伝送される多重スペク トル線を受光 する受光部と、 その,受光部により受光された多重スぺク トル線を波長の異なる複 数のスペク トル線に分離する分離手段と、 その分離手段により分離されたスぺク トル線ごとに光信号を検出する検出手段とを備えていることを特徴とする。
従って、 光送信器においては、 光源が自然光を発し、 変調手段がその光源が発 する自然光を送信情報に基づいて強度変調する。 そして、 抽出手段が自然光より 所定波長のスぺク トル線を抽出し、 前記所定波長のスぺク トル線による光信号を 前記光伝送路内に送出する。 そして、 前記光伝送路は、 前記複数の光送信器から 送出された複数のスぺク トル線が重畳された多重スぺク トル線を伝送する。一方、 前記光受信器においては、 受光部が、 前記光伝送路内を伝送される多重スぺク ト ル線を受光し、 分離手段が、 その受光部により受光された多重スペク トル線を波 長の異なる複数のスぺク トル線に分離する。 そして、 検出手段が、 その分離手段 によ り分離されたスぺク トル線ごとに光信号を検出する。
よって、 波長の異なる複数のスぺク トル線による光信号を同一の光伝送路内に 送出して伝送するので、 一つの光伝送路を介して大量の送信情報を送信すること ができる。 また、 複数のスペク トル線による光信号を利用するので、 光伝送路内 で容易に重畳することができ、 多重スペク トル線による光信号と して伝送するこ とができる。 また、 光伝送路内を伝送される多重スペク トル線を、 スペク トル分 光器等を用いて極めて簡単に複数のスぺク トル線に分離して、 スぺク トル線ごと に光信号を検出することができる。
また、 本発明の光通信システムの好ましい実施形態は、 前記光受信器が、 前記 光伝送路の側方にて多重スぺク トル線を受光するよ うに構成されたことを特徴と する。
従って、 光伝送路の途中に光の減衰の原因となるレンズ等を設けないので、 多 重スぺク トル線による光信号の減衰を極めて低く抑えることができる。 よって、 長距離に亘つて光信号を伝送する場合に、 光伝送路の途中に設ける光増幅器の数 を少なくすることができる。
また、 本発明の光送信器は、 波長の異なる複数のスぺク トル線を光伝送路内で 重畳させて通信を行う光通信方法に使用するものを対象と して、 特に、 自然光を 発する光源と、 その光源が発する自然光を、 送信情報に基づいて強度変調する変 調手段と、 自然光よ り所定波長のスぺク トル線を抽出する抽出手段とを備え、 前 記変調手段によ り変調され、 且つ前記抽出手段によ り抽出された前記所定の単一 波長のスぺク トル線による光信号を前記光伝送路内に送出するように構成された ことを特徴とする。
従って、 光源が自然光を発し、 変調手段がその光源が発する自然光を送信情報 に基づいて強度変調する。 そして、 抽出手段が自然光よ り所定波長のスペク トル 線を抽出し、 前記所定波長のスペク トル線による光信号を前記光伝送路内に送出 する。 よって、 極めて簡易な構成で、 所定波長のスぺク トル線からなる光信号を 送出する光送信器を実現することができる。
また、 本発明の光受信器は、 波長の異なる複数のスぺク トル線が重畳された多 重スぺク トル線を光伝送路内で伝送させて通信を行う光通信方法に使用する光受 信器において、 前記光伝送路内を伝送される多重スぺク トル線を受光する受光部 と、 その受光部により受光された多重スぺク トル線を波 の異なる複数のスぺク トル線に分離する分離手段と、 その分離手段によ り分離されたスぺク トル線ごと に光信号を検出する検出手段とを備えたことを特徴とする。
従って、 受光部が、 前記光伝送路内を伝送される多重スぺク トル線を受光し、 分離手段が、 その受光部によ り受光された多重スぺク トル線を波長の異なる複数 のスペク トル線に分離する。 そして、 検出手段が、'その分離手段によ り分離され たスペク トル線ごとに光信号を検出する。 よって、 極めて簡易な構成で、 複数の スぺク トル線を分離したスぺク トル線ごとに光信号を検出することができる。 また、 本発明の光受信器の好ましい実施形態は、 前記光伝送路の側方にて多重 スぺク トル線を受光するように構成されたことを特徴とする。
従って、 光伝送路の途中に光の減衰の原因となるレンズ等を設けないので、 多 重スぺク トル線による光信号の減衰を極めて低く抑えることができる。 よって-、 長距離に亘つて光信号を伝送する場合に、 光伝送路の途中に設ける光増幅器の数 を少なくすることができる。
また、 本発明の光ファイバは、 波長の異なる複数のスペク トル線を伝送させて 通信を行う光通信方法に使用されるものを対象と して、 特に、 所定の単一波長の スぺク トル線による第 1の光信号を伝送する第 1 の光伝送路と、 他の所定の単一 波長若しぐは複数波長のスぺク トル線による第 2の光信号を伝送する第 2の光伝 送路と、 前記第 1の光伝送路及ぴ前記第 2の光伝送路と連通されると ともに、 前 記第 1 の光信号と前記第 2の光信号とを重畳させた多重スぺク トル線による第 3 の光信号を伝送する第 3の光伝送路とを備え、 その第 3の光伝送路は、 前記多重 スぺク トル線による光信号の伝送方,向下流に向かって、 コア径及ぴクラッ ド径が 徐々に縮小するよ うに形成されたことを特徴とする。
従って、 第 1の伝送路が所定の単一波長のスペク トル線による第 1の光信号を 伝送し、 第 2の伝送路が、 他の所定の単一波長若しくはネ复数波長のスペク トル線. による第 2の光信号を伝送し、 第 3の伝送路が、 前記第 1 の信号光と前記第 2の 信号光とを均一に重畳させ、 波長毎に光量の偏り等がない良好な多重スぺク トル 線を伝送するこ とができる。 よって、 第 3の伝送路を介して伝送された多重スぺ ク トル線を受光し、 複数波長のスぺク トル線に分離することにより、 スぺク トル 線ごとの光信号を確実に検出することができる。
また、 本発明の光ファイバの好ましい実施形態は、 前記第 3の光伝送路が、 前 記多重スぺク トル線による光信号の伝送方向における最上流部において、 そのコ ァ径が前記第 1の光伝送路のコァ径及ぴ前記第 2の光伝送路のコア径ょ り も大き く、 且つそのクラッ ド径が前記第 1の光伝送路のクラッ ド径及び前記第 2の光伝 送路のクラッ ド径よ り も大きく形成されていることを特徴とする。
従って、 第 1 の光伝送路及び第 2の光伝送路によ り、 それぞれ第 1 の光信号及 び第 2の光信号が伝送されて これらの光伝送路よ り もコア径及びクラッ ド径が 大きい第 3の光伝送路の最上流部に入力されるので、 前記第 1の光信号と前記第 2の光信号とを均一に重畳させ、 波長毎に光量の偏り等がない良好な多重スぺク トル線を生成することができる。
また、 本発明の光ファイバの好ましい実施形態は、 前記第 3の光伝送路のコア 径が、 前記伝送方向の長さ 1 mに ¾ "して約 1 2 . 5 μ m以下の割合で縮小するよ うに形成されていることを特徴とする。 ' 従って、 第 3の光伝送路において、 第 1の光信号と第 2の光信号とが均一に重 畳された多重スぺク トル線を生成し、 且つ第 3の光伝送路の下流側に連通された 光伝送路へ多重スぺク トル線を円滑に伝送するこ とができる。 図面の簡単な説明 ' 図 1は、 本発明の実施形態の光通信ネッ トワークの全体構成図である。 図 2は、 中距離接続回線及びサークルの構成を示す構成図である。
図 3は、 ノー ドの構成を示すブロック図である。
図 4は、 送受信ュニッ 卜と光ファイバとの接続を示す説明図である。
図 5は、 光ファイバの構成を説明する説明図である。
図 6は、 光送信器及び光受信器の構成を示すプロック図である。
図 7は、 セル生成処理及ぴセル終端処理を説明する説明図である。
図 8は、 連結装置の構成を示すブロック図である。
図 9は、 宛先が同一サークル内のノ一ドである場合の情報の流れを示す説明 図である。
図 1 0は、 宛先が他のサークル上のノー ドである場合の情報の流れを示す説 明図である。
図 1 1は、 7波長のスペク トル線の時分割多重を説明する説明図である。 図 1 2は、 故障発生時における光ファイバの接銃を説明する説明図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の光通信方法及び光通信システムを具体化した実施形態である光 通信ネッ トワーク 1 について図面を参照しつつ説明する。 - まず、光通信ネッ トワーク 1 の全体構成について、 図 1 を参照しつつ説明する。 光通信ネッ トワーク 1 は、 図 1に示すように、 円環状の光ファイバからなる短 距離接続回線と してのサークル 3 と、 複数のサークル 3 と連結装置 8 2を介して 連結され、，サークル 3 よ り も大きな円環を形成する中距離接続回線 4 と、 複数の 中距離接続回線 4を連結装置 8 1 を介して接続され、 中距離接続回線 4より も大 きな円環を形成する長距離接続回線 5 とから構成されている。 ここで、 サークル とは、 光通信ネッ トワーク 1 におけるネッ トワークの基本構成単位を意味するも のであり、 中距離接続回線 4、 長距離接続回線 5 もノー ドの一種である連結装置 8 2 , 8 1 を円環状に接続するサーク^の一形態である。
サークル 3は、 よ り詳細には、 図 2に示すように、 複数のノード 7が光フアイ バ 9により円環状に接続されて構成されている。 尚、 図 2では、 個々のサークル 3を区別するために、 3 — 1〜 3 — 4のように枝番号を付しているが、 これらは 同様の構成を有するものである。 以後、 個々のサークルを区別する必要がある場 合にのみ、 1から 4の枝番号を付して説明し、 他の場合は枝番号を省略して、 単 にサ一クル 3 と記載すること とする。 他の部材についても同様である。
サークル 3は、 長さが約 1 5 k mの円環状の 2本の光ファイノ 9. a， 9 から なる光ファイバ 9を使用して、 各サークル 3に最大 7 0 0箇所までノード 7を接 続したものである。 尚、 各ノー ド 7は各家庭やビル内に設置されるので、 1 ノー ドあたり光ファイバ 9 a , 9 bの十数 m分が引込みに使用され、 実際の使用にお いては、 サークル 3は周囲 2 k m程度の地域をカバーすることになる。 また、 各 ノー ド 7には、 パーソナルコンピュータ、 電話、 ファクシミ リ等の種々の端末装 置 1 0が接続されている。 サークル 3は、 典型的には、 市内を数ブロ ック乃至数 +プロ ックに分割した各プロック毎の地域通信網やオフィスビル内のローカルェ リアネッ トワーク （ L A N ) と して利用されるものである。
尚、 光ファ 9の長さを約 1 5 k mと したのは、 後述する光送信器 1 2の光 源である L E Dの光強度及ぴ光受信器 1 3の受光感度との関係により設定された ものである。 すなわち、 サーク^ ^ 3内の一つのノード 7から光ファイバ 9内に発 せられた光パルスは、 円環状の光ファイバ 9内を一周して当該ノード 7に帰還す るのであるが、 1周目で各ノード 7の光受信器によつて信号光と して既に検出済 みの光パルスが、 2周目にはで二重に検出されないよ うに、 光ファイバ 9内を 1 5 k mに つて伝送されて減衰した光量レベルを考慮して光受信器 1 3 の感度が 設定されている。
円環状の光ファイバ 9を構成する 2本の光ファイバ 9 a、 9 bは、 光信号の伝 送方向が異なる二重の円環を形成している。 例えば、 サークル 3— 1 における光 信号の伝送方向は、 光ファ 9 aでは時計回りであり、 光フアイバ 9 bでは反 時計回り となっている。
光ファイバ 9は、 光通信分野において広く用いられているものと同様に、 石英 ガラス等のガラス材料からなり、 軸中心周りに形成されたコア 9 1 と、 そのコア 9 1 よ り も屈折率の小さいガラス材料からなり、コア 9 1 を覆う クラッ ド 9 2 と、 そのクラッ ド 9 2を覆う榭脂材料からなる被覆 9 0 とから構成されている （図 4 参照）。
隣接するサークル 3は、 連結装置 8を介して連結されている。 図 2の光通信ネ ッ トワーク 1 では、 サークル 3— 1 と 3 — 2、 3 — 2 と 3— 3、 3— 3 と 3— 4、 3 — 4 と 3 — 1が、 それぞれ連結装置 8を介して互いに連結されている。
中距離接続回線 4は、 光信号を巿ゃ郡、 あるいは県単位の中距離に里って伝送 するために、 光信号を増幅するための図示しない中継サーバを約 1 5 k m毎に配 置した円環状の回線であり、 前述したサークル 3 と同様に 2本の円環状の光ファ ィバ 9 a , 9 bにより構成されている。 中距離接続回線 4は、 複数のサークル 3 と連結装置 8 2を介してそれぞれ連結されている。 一方、 長距離接続回線 5は、 光信号を国単位等の長距離に！:つて伝送するため に、 図示しない中継サーバを約 1 5 k m毎に配置した円環状の回線であり、 前述 したサークル 3や中距離接続回線 4 と同様に 2本の円環状の光ファイバ 9 a , 9 bによ り構成されている。 長距離接続回線 5は、 図 1 に示すよ うに、 複数の中距 離接続回線 4 と連結装置 8 1 を介して連結されている。
また、 長距離接続回線 5上には、 セシウム原子発振器を備えた主発振装置 8 0 が接続されている。 主発信装置 8 0は、 同期信号を光信号の形で長距離接続回線 5上に伝送するよ うに構成され、 光通信ネッ トワーク 1は、 この主発信装置 8 0 からの同期信号によ り、従属同期方式によ り網同期を図っている。 より詳細には、 連結装置 8 1 、 8 2に従属発振器が設けられ、 これらの従属発振器は主発信装置 8 0からの同期信号に基づいて同期信号を発生するので、 サークル 3、 中距離接 続回線 4、長距離接続回線 5のそれぞれのレベルで同期が図られるのである。 尚、 同期信号は、 例えば、 後述するセルの一部である 5バイ トのヘッダと同様のデー タが光信号化して伝送される。
尚、 サークル 3、 中距離接続回線 4、 長距離接続回線 5は、 それぞれの回線の 長さに対応した光強度の光源を用いて、 光信号を伝送するようになっている。 よ つて、 各回線における光信号の光強度は、 サークル 3、 中距離接続回線 4、 長距 離接続回線 5の順に大きくなつている。
次に、 ノー ド 7及び光ファイバ 9 a 、 9 bの構成について図 3乃至図 5を参照 しつつ説明する。
ノード 7は、 図 3に示すように、 光ファイバ 9 a , 9 bにそれぞれ接続された 送受信ュニッ ト 1 1 a , 1 1 b と、 セル生成処理部 1 4 と、 セル終端処理部 1 6 と、 送信用 A T Mスィ ツチ 1 5 と、 受信用 A T Mスィ ッチ 1 7 と、 従属発振器 4 1 とから構成されている。
送受信ュニッ ト 1 1 aは、 光ファイバ 9 aへ光信号の送出を行う光送信器 1 2 と、 光ファイバ 9 aからの光信号の受信を行う光受信器 1 3 とから構成されてい る。 以下、 送受信ュニッ ト 1 1 a及び光ファイバ 9 aの構成について図 4乃至図 6を参照しつつを詳細に説明する。 尚、 送受信ュニッ ト l i bは、 光ファイバ 9 bに接続された送受信ュニッ ト 1 1 a と同様の構成及び機能を有する装置である ので、 説明を省略する。
図 4は、 送受信ュニッ ト 1 1 a と光ファイバ 9 a との接続部付近の構成を示し ている。 .
光ファイバ 9 aは、 前述したとおり、 コア 9 1 と、 クラッ ド 9 2 と、 被覆 9 0 とからなる構造を有し、 軸方向には、 図 4に示すよ うに、 多重スペク トル線伝送 部 9 3 と、 単一スぺク トル線導入部 9 4 と、 スぺク トル線重畳部 9 5 とが設けら れている。 '
多重スぺク トル線伝送部 9 3は、 サークル 3上の各ノー ド 7の光送信器 1 2か ら出力された各波長のスぺク トル線が重畳された多重スぺク トル線を伝送する光 伝送路であり、 円環状のサークル 3を構成する光フアイバ 9 aの大部分を占めて レヽる。 多重スぺク トル線伝送部 9 3は、 コア 9 1 の直径 D 1力 S 6 2 . 5 /z m、 ク ラッ ド 9 2の直径 D 2力 S 1 2 5 μ mに設定されている。 多重スぺク トル線伝送部 9 3は、 後述する結合部 9 6においてスぺク トル線重畳部 9 5 と接着により結合 されている。 また、 多重スぺク トル線伝送部 9 3 の側面には、 光受信器 1 3が接 続される。 .
単一スぺク トル線導入部 9 4は、 光信号の伝送方向における上流側端部が光送 信器 1 2の信号光出射口 1 2 a に接続され、 下流側端部が結合部 9 6に接着によ り結合されており'、 光送信器 1 2から出力される単一波長のスぺク トル線をスぺ ク トル線重畳部 9 5へと導入する光伝送路である。 単一スぺク トル線導入部 9 4 は、 多重スぺク トル線伝送部 9 3 と同様に、 コア 9 1 の直径 D 3力 S 6 2 . 5 m、 クラッ ド 9 2の直径 D 4が 1 2 5 mに設定されている。 尚、 本明細書において は、 単一波長のスぺク トル線又は単一スぺク トル線との用語を、 連続した単一の 波長領域のスぺク トル線という意味で用いており、 各スぺク トル線をその中心波 長により区別している。 従って、 7波長とは、 波長領域が 7つであることを意味 し、 複数のスぺク トル線とは、 波長領域の異なる複数のスぺク トル線'という意味 である。
スぺク トル線重畳部 9 5は、 光信号の伝送方向における上流側端部に多重スぺ ク トル線伝送部 9 3及び単一スぺク トル線導入部 9 4 と結合される結合部 9 6が 形成され、 多重スぺク トル線伝送部 9 3によ り伝送される多重スぺク トル線と単 一スぺク トル線導入部 9 4によ り伝送される単一波長のスぺク トル線とを重畳さ せながら伝送する光伝送路である。
スぺク トル線重畳部 9 5は、 図 5に示すよ うに、 結合部 9 6において、 コア 9 1及びクラッ ド 9 2の径が最も大きく、 下流方向へ行く に従って徐々に径が小さ く なり、 結合部 9 6から 1 5 m下流側の下流側端部 9 7では多重スぺク トル線伝 送部 9 3 と同一の太さとなつている。 このよ うに徐々に光ファイバの径が小さく なる構造と したのは、 急激に径を減少させる構造では、 伝送される光を減衰させ る原因となるためである。
よ り詳細には、 結合部 9 6におけるコア 9 1の直径 D 5力 2 5 0 μ ηι、 クラッ ド 9 2の直径 D 6力 5 0 0 111となってレ、る。 つまり、 スぺク トル線重畳部 9 5 の最上流部のコア 9 1の直径 D 5は、 単一スぺク トル線導入部 9 4のコア 9 1の 直径 D 3、 多重スぺク トル線伝送部 9 3のコア 9 1の直径 D 1のいずれより も大 きく、 さらにこれらの和よ り も大きい。 そして、 図 5に示すよ うに、 下流方向へ 1 m進む毎に 1 2 . 5 mの割合でコアの直径が減少し、 結合部 9 6から 1 5 m 下流側の下流側端部 9 7では、 コア 9 1の直径 D 7が D 1 と等しい 6 2 . 5 μ m , クラッ ド 9 2の直径 D 8は D 2 と等しい 1 2 5 /z mとなって多重スぺク トル線伝 送部 9 3へと連続している。 ' 図 4に示すように、 多重スぺク トル線伝送部 9 3 と単一スぺク トル耩導入部 9 4 とはスぺク トル線重畳部 9 5におけるスぺク トル線の伝送方向と略平行に配置 されて、 結合部 9' 6にて、 多重スぺク トル線伝送部 9 3のクラッ ド径 D 2 と単一 スぺク トル線導入部 9 4のクラッ ド径 D 4 との和に等しい直径 D 5を有するスぺ ク トル線重畳部 9 5のコア 9 1に結合されている。 従って、 多重スぺク トル線と 単一スペク トル線とが、 スペク トル線重畳部 9 5のコア 9 1内へ、 スペク トル線 の伝送方向に沿ってほぼ真っ直ぐに入射されるよ うに構成されているので、 両ス ぺク トル線が均一に重畳されて、 波長毎の光量に偏りが無い多重スぺク トル線を 生成することができるのである。
次に、 送受信ュニッ ト 1 1 a を構成する光送信器 1 2及び光受信器 1 3の詳細 構成について図 6を参照しつつ説明する。
光送信器 1 2は、 発光ダイォー ド （以下、 L E Dと称する） 1 9 と、 L E D駆 動回路 2 0 と、 凸レンズ 2 1 と、 スぺク トル分光器 2 2 とから構成され、 光ファ ィバ 9 aの単一スぺク トル線導入部 9 4の光信号伝送方向における上流側端部に 接続されている。
L E D 1 9は、 自然光を発する光源であり 、 電気信号により点灯 · 消灯が切り 替えられる。 すなわち、 送信用 ATMスィ ッチ 1 5が光送信器 1 2に送信情報と しての電気信号を送信すると、 L E D駆動回路 2 0が送信情報に基づいてオン又 はオフの電気信号を L E D 1 9に供給する。 例えば、 送信情報を構成するビッ ト が" 1 " の場合はオン信号、" 0 " の場合はオフ信号を発生する。 このよ う に、 L ED 1 9から発せられる自然光が送信情報に基づいて強度変調されることによ り光信号と しての光パルスが発生する。 尚、 本明細書では、 光源が何であるかに 拘わらず、 イ ンコヒーレン トな光を自然光と称する。
凸レンズ 2 1 は、 L E D 1 9が発する自然光を集光してスペク トル分光器 2 2 へと導く光学系部材である。
スペク トル分光器 2 2は、 自然光が入力されると所定波長のスぺク トル線を分 離して出力する装置である。光送信器 1 2においては、 L E D 1 9より発せられ、 且つ凸レンズ 2 1 によ り集光された自然光による光パルスがスぺク トル分光器 2 2に入力,されるので、 スぺク トル分光器 2 2からは所定波長のスぺク トル線力 ら なる信号光が出力される。 尚、 スペク トル分光器 2 2が分離するスペク トル線の 中心波長は、 ノー ド 7毎に予め決められており、 中心波長； L 〜え 7のいずれかの 波長の'スペク トル線を分離するように設定されている。 ここで、 各スペク トル線 の中心波長及び波長範囲. （かっこ内） は、 え = 4 0 0 (± 1 0 ) n m (紫）、 X 4 5 0 (± 1 0 ) n m (青）、 ぇ 3= 5 2 5 (± 1 0 ) n m (緑）、 λ 4= 5 5 0 (± 1 0 ) n m (黄緑）、 '； L 5= 6 0 0 (± 1 0 ) n m (黄）、 え 6= ' 6 5 0 (± 1 0 ) n m (橙）、 え 7 = 7 0 0 (± 1 0 ) n m (赤） である。
光受信器 1 3は、 受光部 2 3 と、 スぺク トル分光器 2 4 と、 フォ トダイォー ド 2 5 とから構成され、 光ファイバ 9 a の多重スペク トル線伝送部 9 3の側面に接 続されている。 '
受光部 2 3は、 光ファイバ 9 aの軸方向と略直交する方向に突出し、 光フアイ ノく 9 aのクラッ ド 9 2内に揷入され、 コア 9 1 とクラッ ド 9 2 との境界近傍には コア 9 1の側面に面するよ うに凸レンズ 2 3 aが設けられている。
凸レンズ 2 3 a は、 光ファイバ 9 a のコア 9 1 内を伝送される多重スぺク トル 線を受光し、 且つ集光する光学系部材である。 凸レンズ 2 3 aは、 光ファイバ 9 aのコア 9 1 とクラッ ド 9 2 との境界近傍において、 コア 9 1内を側方から臨む 窓のよ うにコア 9 1の側面に対して略平行に配置されている。 つま り、 凸レンズ 2 3 aは、 多重スぺク トル線の伝送方向に対して側方にて多重スぺク トル線を受 光するように配置されている。
尚、このよ うに多重スぺク トル線の伝送方向の側方にて受光が可能であるのは、 スぺク トル線が光ファィバ 9内を拡がりながら直進する性質を有する光であるか らである。 従って、 半導体レーザ装置によるレーザ光のよ うに拡がらない光を利 用した光通信システムにおいては、 光伝送路内の光を一旦全て受光して取り込む 必要があるので、 本実施形態のように光伝送路の側方から受光することは不可能 である。
スぺク トル分光器 2 4は、 入力された光を波長の異なる 7本のスぺク トル線に 分離する装置である。 すなわち、 光ファイバ 9 aのコア 9 1 内を伝送される多重 スぺク トル線が ΰレンズ 2 3 aによ り集光されて分光器 2 4に入力され、 中心波 長； から； L 7の 7本のスぺク トル線を出力するのである。
フォ トダイォー ド 2 5は、 入力された光信号と しての光パルスを電気信号に変 換する装置であり 、 スぺク トル分光器 2 4から出力される 7本のスぺク トル線が 1本ずつ入力されて、 それぞれ独立して光パルスを検出するよ うに 7個のフォ ト ダイォード 2 5 a〜 2 5 gによ り構成されている。 フォ トダイォード 2 5 a〜 2 5 gには、 それぞれ中心波長 λ 〜え 7のスペク トル線が入力され、 光パルスを検 出して電気信号に変換し、 受信用 A T Mスィ ツチ 1 7へと出力するのである。 ここで、 光信号は光ファイバ内を伝送される距離に比例して減衰するので、 各 ノード 7の光受信器 1 3が受信する光信号の強度は、 光信号を送信したノード 7 の距離が近いほど強く 、 距離が遠いほど光信号の強度が弱い。 従って、 あるノー ド 7で受光する光信号の強度は、 光信号を送信したノード 7 ごとに決定される。 そこで、 光受信器 1 3は、 予め、 受信光の強度をノード 7ごとにマッピングして 受光感度を設定しておく ことにより、 光信号を誤検出することを防止するよ うに 構成されている。
次に、 セル生成処理部 1 4及ぴセル終端処理部 1 6の機能について、 図 7を参 照しつつ説明する。
セル生成処理部 1 4は、 端末装置 1 0から送信される連続情報を 4 8バイ トご とのブロック （情報フィールド） に区切り、 当該情報の宛先ア ドレスを含むへッ ダを付加してセルを生成する処理 （図 7の下向き矢印の処理） を行い、 そのセル を一旦、 内部メモリ に書き込んでから、 所定時間内に書き込み時の 2倍以上の速 度で読み出して送出するュニッ トである。 端末装置 1 0からセル生成処理部 1 4 へ情報が入力されると、 セルが生成され、 その先頭にビッ ト レー トを表すフレー ム同期信号を付加して送信用 A T Mスィ ッチ 1 5へ転送される。 尚、 情報フィー ノレ ド 4 8 ノ ィ トとヘッダ 5 ノくィ ト とカ らなる計 5 3 バイ トのセ が、 光通信ネ ッ トワーク 1 において伝送される情報の単位をなすものであり、 光ファイバ 9内で はセルが光信号の形で伝送される。
一方、 セル終端処理部 1 6は、 受信用 A T Mスィ ッチ 1 7よ り受け取った各セ ルを内部メモリに一且蓄えてから、 各 4 8バイ トの情報を取り出し、 圧縮された バース ト信号を端末装置 1 0で受信可能な元の信号サイズに変換して端末装置 1 0 へ転送する処理 （図 7の上向き矢印の処理） を行うユニッ トである。 また、 受 信用 A T Mスィ ッチ 1 7から同期信号を受け取った場合は、 端末装置 1 0へ同期 信号を供給する。
次に、 送信用 A T Mスィ ツチ 1 5及び受信用 A T Mスィ ツチ 1 7の構成につい て説明する。
送信用 A T Mスィッチ 1 5は、 端末装置 1 0から情報が送信され、 セル生成処 理部 1 4により生成されたセルを、 送受信ュ-ッ ト 1 1 a又は l i b のいずれか へ転送する電子回路であり、 送受信ュニッ ト 1 1 aの光送信器 1 2 と、 送受信ュ ニッ ト 1 1 b の光送信器 1 2 と、 端末装置 1 0 とに接続されている。 すなわち、 セルのヘッダに含まれる宛先ア ドレスを解読し、 光ファイバ 9 a 、 9 bのいずれ かを選択してセルを送受信ュニッ ト 1 1 a、又は l i bに転送するのである。 尚、 光信号の送信経路が最も短くなるよ うに光ファイバ 9 a , 9 bのいずれかを選択 するよ う構成されるのが望ましい。 よ り詳細には、 送信用 ATMスィッチ 1 5は、 周知の ATMスィッチと同様の 構成を有する 2入力 2出力の単位スィ ツチを縦列接続したものによ り構成されて いる。 所定のア ドレスが入力されると、 光ファイバ 9 aが接続された送受信ュニ ッ ト 1 1 aが選択され、 前記所定のァ ドレスとは異なる他の所定のァ ドレスが入 力されると光ファイバ 9 bが接続された送受信ュニッ ト 1 1 bが選択されるよ う に構成される。
例えば、 セルのヘッダに含まれる宛先ア ドレスの先頭ビッ トが 0のとき、 光フ アイバ 9 aに接続された送受信ュニッ ト 1 1 a を選択し、 宛先ァ ドレスの先頭ビ ッ トカ' 1のとき、 光ファイバ 9 bに接続された送受信ュニッ ト 1 1 b を選択する ように構成することができる。
—方、 受信用 ATMスィ ッチ 1 7は、 送受信ュニッ ト 1 1 aが光ファイバ 9 a から受信したセル及び送受信ュニッ ト 1 1 bが光ファイバ 9 bから受信したセル が受信情報と して入力され、 これらのセルのうち自己のノード宛のセルのみを端 末装置 1 0へ転送するスィツチであり、 光ファイバ 9 aに接続された送受信ュニ ッ ト 1 1 a と、 光ファイバ 9 bに接続された送受信ュニッ ト 1 1 b と、 端末装置 1 0 とに接続されている。 さらに、 受信用 ATMスィ ッチ 1 7は、 送受信ュニッ ト 1 1 aから同期信号を含むへッダを受け取った場合は、 セル生成処理部 1 4 , セル終端処理部 1 6にそれぞれ同期信号を送出する。 従って、 セル生成処理部 1 4 , セル終端処理部 1 6は、 この受信用 ATMスィ ッチ 1 7により供給される同 期信号に基づいて同期を取りつつ動作するのである。
よ り詳細には、 受信用 ATMスィ ッチ 1 7は、 前述じた送信用 ATMスィ ッチ 1 5 と同様に、 2入力 2出力の単位スィ ッチを縦列接続して構成されている。 セ ルのヘッダに含まれる宛先ァ ドレスが自己のノー ド宛である場合にのみ、 セルを 端末装置 1 0に転送するように構成されて 'いる。
従属発振器 4 1は、 よ り上位の発振器である連結装置 8 2内の従属発振器 4 0 によ り供給された同期信号に基づいて、 ノード 7内の冬部へ同期信号を供給する 水晶発振器である。
よ り詳細には、 受信用 ATMスィツチ 1 7が、 連結装置 8 2內の従属発振器 4 0からサークル 3の光ファイバ 9 a、 又は 9 bを介して送られた同期信号を、 光 送受信ユニッ ト 1 1 a、 又は l i b よ り受け取ると、 セル終端処理部 1 6の内部 メモリに同期信号を転送する。 内部メモリは、 その同期信号を従属発振器 4 1 に 転送する。 従属発振器 4 1は、 供給された同期信号に基づいて、 受信用 ATMス イッチ 1 7、 送信用 ATMスィ ツチ 1 5、 セル生成処理部 1 4、 セル終端処理部 1 6及び端末装置 1 0に同期信号を供給する。 従って、 これらのノード 7内の各 部は、 従属発振器 4 1 よ り供給きれた同期信号に基づいて、 同期を取って動作す るのである。
-次に、 連結装置 8 2の構成について、 サークル 3— 1 と中距離接続回線 4 とを 連結する連結装置 8 2を例に挙げ、 図 8を参照しつつ説明する。 尚、連結装置 8、 8 1 も同様の構成であるので、 これらについての詳細説明'は省略する。 . 連結装置 8 2は、 サークル 3— 1側の光ファイ ノく 9 a — 1、 9 b— 1に設けら れた送受信ュ-ッ ト 1 1 a — 1， l i b— 1及ぴ受信用 ATMスィツチ 3 2— 1 と、 中距離接続回線 4側の光ファイバ 9 a— 2、 9 b— 2に設けられた送受信ュ ニッ ト 1 1 a — 2 , l i b - 2及ぴ受信用 ATMスィ ッチ 3 2— 2 と、 2メガパ イ トの容量のメモリ 3 0 と、 送信用 ATMスィ ツチ 3 1 と : 従属発振器 4 0 とか ら構成されている。
メモリ 3 0は、 V C S D RAM (バーチャルチャネル S D RAM) 等の高速 にデータの入手力が可能なメモリにより構成される。
送受信ユニッ ト 1 1 a — 1、 l i b— 1、 1 1 a— 2、 l i b— 2は、 前述し たノード 7の送受信ュニッ ト 1 1 a と同様の構成を有するものである。
受信用 ATMスィ ツチ 3 2— 1は、 送受信ュニッ ト 1 1 aの光受信器 1 3 と、 送受信ュ-ッ ト 1 1 bの光受信器 1 3 と、 メモリ 3 0 とに接続されている。 そし て、 受信用 ATMスィ ツチ 3 2— 1は、 前述した 2つの光受信器 1 3により g信 されたセルが入力され、 ヘッダに含まれる宛先ア ドレスが所定のア ドレスである 場合にのみ、 セルの内容をメモリ 3 0に書き込むように構成されている。 尚、 メ モリ 3 0は、 連結されたサークル 3— 1及び中距離接続回線 4により共有され、 双方からアクセス可能に構成.されているため、 両回線間のセルの交換を同軸上で 高速に処理することができる。
より詳細に説明すると、 受信用 ATMスィ ッチ 3 2— 1 は、 前述した受信用 A TMスィ ッチ 1 7 と同様に、 2入力 2出力の単位スィ ッチを縦列接続したものに よ り構成されている。
例えば、 サークル 3 — 1 において受信されたセルの宛先ァ ドレスが当該サーク ノレ 3 — 1、 隣接するサークル 3 — 2及び 3 — 4以外のサークル上のァ ド レスであ る場合にのみ、 セルの内容をメモリ 3 0に書き込むよ うに構成される。 尚、 これ ' ら 3つのサークルが除かれるのは、 以下の理由による。 すなわち、 宛先ア ドレス 力 S、 当該サークル 3— 1 内のア ドレスの場合は、 いかなる連結装置を介すること なく情報が宛先のノー ドに到達する。 また、 宛先ア ドレスが隣接するサークル 3 ' 一 2又は 3 — 4である場合は、 それぞれに,接続された連結装置 8を経由する伝送 経路の方が連結装置 8 2を経由する伝送経路より も短いからである。
送信用 A TMスィツチ 3 1は、 メモリ 3 0 と、 送受信ュ-ッ ト 1 1 a の光送信 器 1 2 と、 送受信ュニッ ト 1 1 bの光送信器 1 2 と、 送受信ュニッ ト 1 1 cの光 送信器 1 2 と、 送受信ュニッ ト 1 1 dの光送信器 1 '2 とに接続されている。 そし て、送信用 ATMスィツチ 3 1は、 メモリ 3 0に格納されたセルが順次入力され、 ヘッダに含まれる宛先ア ドレスが、 予め決められたア ドレス区分のいずれに属す るかにより選択された光送信器 1 2へセルを転送するように構成されている。 よ り詳細に説明すると、 送信用 ATMスィ ツチ 3 1は、 前述した受信用 ATM スィ ッチ 1 7 — 1 と同様に 2入力 2出力の単位スィ ツチが縦列接^されて構成さ れている。 例えば、 Ύ ドレスを 4つの区分に分け、 各区分をそれぞれ光フアイバ 9 a - 1 , 9 b— 1， 9 a - 2 , 9 b — 2に対応させるよ うに構成される。
従属発振器 4 0は、 よ り上位の発振器である連結装置 8 1 内の従属発振器によ り供給された同期信号に基づいて、 連結装置 8 2内の各部へ同期信号を供給する 水晶発振器である。
よ り詳細には、 受信用 ATMスィツチ 3 2 — 2が、 連結装置 8 1内の従属発振 器から中距離接続回線 4の光ファイバ 9 a — 2、 又は 9 b — 2を介して送られた 同期信号を、 光送受信ュニッ ト 1 1 a'— 2、 又は 1 1 b — 2よ り受け取ると、 メ モリ 3 0に同期信号を転送する。 メモリ 3 0は、 その同期信号を従属発振器 4 0 に転送する。 従属発振器 4 0は、 供給された同期信号に基づいて、 受信用 ATM スィ ッチ 3 2— 1 , 3 2 — '2、 送信用 ATMスィツチ 3 1 , 及ぴメモリ 3 0に同 期信号を供給する。 従って、 これらの連結装置 8 2内の各部は、 従属発振器 4 0 よ り供給された同期信号に基づいて、 同期を取って動作するのである。
次に、 光通信ネッ トワーク 1における多元接続の方式について、 説明する。 光通信ネッ トワーク 1では、 セル同期多重 · 時分割多元接続方式により情報の 伝送が行われれる。 以下、 その詳細について説明する。 ' サークル 3上の各ノード 7の送信器 1 2力 ら出力されるセルは、 各サークル 3 ごとに一つ設けられた連結装置 8 2の従属発振器 4 0から供給される同期信号に よ り同期が図られると ともに時分割多重化されて送信される。
すなわち、 前述したように、 主発信装置 4 0が長距離接続回線 5を構成する光 ファイバ 9内に、 同期信号と しての光信号を送出する。 長距離接続回線 5に接続 された連結装置 8 1がその同期信号と しての光信号を受け取ると、 その同期信号 に基づいて内部に設けた従属発振器 4 0によ り同期信号を発生し、 光信号と して 中距離接続回線 4の光ファイバ 9内に送出する。 中距離接続回線 4に接続された 連結装置 8 2は、 同様にして、 サークル 3を構成する光ファイバ 9内に同期信号 と しての光信号を送出する。
サークル 3の光ファイバ 9内に送出された同期信号と しての光信号は、 円環状 の光ファイバ 9内を一周する間に、 各ノー ド 7及ぴ連結装置 8の光受信器 1 3に よって受信され、 前述したように A T Mスィ ッチ 1 7より ノー ド 7内の各部へ同 期信号が供給される。 従って、 光信号の送受信は、 送受信ユニッ トによ り この同 期信号に基づいて行われる。 ここで、 サークル 3を構成する光ファイバ 9のコア 9 1 内には光信号の減衰の原因となるレンズ等は一切設けられていないので、 同 期信号と しての光信号を光ファイバ 9内に送出するだけで、 電気信号への変換を 行う ことなく、 サークル 3上の全てのノー ド 7に同期信号を送ることができる。 よって、 サークル 3全体の同期を容易に図ることができ、 ひいては、 中距離接続 回線 4、 長距離接続回線 5を含む光通信ネッ トワーク 1の全体の同期を容易に図 ることができるのである。
各ノー ド 7の光送信器 1 2から出力される光信号は、 同期信号に基づいてセル 単位に時分割多元接続 （T D M A ) 方式によ り光ファイバ内を伝送される。 よ り 具体的には、 図 1 1 に示すように、 え 〜ぇ？の各波長のスぺク トル線毎に 4 0 0 分の 1秒の T DMAフレームが、 1 0 0台の端末によ り時分割して使用される。 よって、 各セルは、 4万分の 1秒のタイムスロ ッ トで同期多重化されて送信され る。 換言すれば、 1 0 0台の端末が、 1秒間に 4 0 0回の送信を行うことができ るのである。 従って、 光信号の送信レー トを 6 4 M b p s (有効な信号が、 その 2分の 1 ) と した場合、 1秒間の送信容量は、 6 4 M+ 2 X 4 0 0 (回） X 2 (光 フアイパ本数） = 2 5. 6 Gビッ トとなる。
例えば、 波長 λ ,が割り 当てられた 1 0 0箇所のノード 7は、 それぞれ予め決 められた c h l〜 c h 1 0 0のいずれかのタイムスロ ッ ト内でセルを送信する。 同様に、 波長 λ 2から λ 7が割り当てられたそれぞれ 1 0 0箇所のノード 7は、 c h l 0 1〜 c h 2 0 0 , c h 2 0 1〜 c h 3 0 0， c h' 3 0 1〜 c h 4 0 0 , c h 4 0 1 ~ c h 5 0 0 , c h 5 0 1 ~ c h 6 0 0 , c h 6 0 1〜 c h 7 0 0のレ、 ずれかのタイムスロ ッ ト内でセルを送信する。
このように、 光通信ネッ トワーク 1では、 7波長のスぺク トル線を使い、 各波 長を 1 0 0個のタイムスロ ッ トに時分割多重化することによ り、 c h l〜 c h 7 0 0の合計 7 0 0の仮想チャネルを作り出している。
一方、 光受信器 1 3は、 4万分の 1秒のタイムスロ ッ ト毎に、 多重スぺク トル 線を受光し、 7波長のスペク トル線に分離することにより、 7個のセルを並列に 受信する。 例えば、 図 1 1 に示す先頭のタイムスロ ッ トでは、 4万分の 1秒のタ ィムスロッ ト毎に、 c h l、 c h l 0 1 、 c h 2 0 1 、 c h 3 0 1、 c h 4 0 1 , c h 5 0 1、 c h 6 0 1、 c h 7 0..1の 7個のセノレを受信する。
次に、 光通信ネッ トワーク 1における情報の流れ及び各部材の作用について、 図 9乃至図 1 0の説明図を参照しつつ概略を説明する。
[ 1 ] (図 9参照）
まず、 サークル 3 — 1上の、 ノード 7 a に接続された端末装置 1 0において送 信情報を作成し、 宛先と して他のノード 7のア ドレスを指定して送信すると、 接 続されたノード 7 aに情報が電気信号の形で送られる。
セル生成処理部 1 4は、 受け取った情報を、 4 8バイ ト毎の情報フィールドに 分割すると ともに、 宛先ァ ドレスを含む 5バイ トのへッダを付加してセル Aを生 成し、 送信用 ATMスィツチ 1 5へ入力する。 送信用 A T Mスィ ツチ 1 5は、 セル Aのヘッダに含まれる宛先ア ドレスに基づ いて、 光ファイノ 9 a 、 9 bのいずれかを選択し、 送受信ュニッ ト 1 1 a又は 1 1 bの光送信器 1 2にセルを転送する。 （ここでは、 光信号の伝送方向が時計回 りの光ファイバ 9 aが選択されたものと仮定する。）
光送信器 1 2は、 セル Aの内容を光信号に変換して、 光ファイバ 9 aの単一ス ぺク トル線導入部 9 4内へ送出する。 ここで、 例えば、 当該ノード 7 aに c h 3 のチャネルが割り 当てられている場合、 スぺク トル分光器 2 2は波長； L iのスぺ ク トル線を分離し、 セル Aの内容を表す波長 1 のスぺク トル線による光信号が、 ' 同期信号に基づいて c h , 3のタイムスロ ッ ト内に送出される （図 1 1参照）。
同様に、 c h 1 0 5のタイムスロ ッ トが割り 当てられたノード 7 bに接続され ' た端末装置 1 0から情報が送信されると、 ノー ド 7 bからは、 セル Bの内容を表 す波長 2のスぺク トル線による光信号が、 同期信号に基づいて c h 1 0 5のタ ィムスロ ッ ト内に送出される （図 1 1参照） · - [ 2 ] (図 9参照）
光送信器 1 2よ り送出された光信号は、 光ファイバ 9 b の単一スぺク トル線導 入部 9 4からスぺク トル線重畳部 9 5へと伝送されて、 多重スぺク トル線伝送部 9 3から伝送される多重スぺク トル線と重畳されてサークル 3 ― 1 の光ファイバ 9 a内を 1周する。 すなわち、 ノード 7 a , 7 bからそれぞれ送出された波 ¾ λ iのスペク トル線と波長 のスぺク トノレ線とは、 それぞれ単一スペク トル線導 入部 9 4から光フアイパ内へ送出されて、 多重スぺク トル線伝送部 9 3から伝送 される多重スぺク トル線とスぺク トル線重畳部 9 5内で重畳されて、.新たな多重 スぺタ トル線となって多重スぺク トル線伝送部 9 3內を伝送されるのである。 サークル 3 — 1上の全てのノード 7及び連結装置 8は、 それぞれ光受信器 1 3 にて多重スぺク トル線を受光し、 電気信号に変換して各受信用 A T Mスイッチ 1 7に入力する。 尚、 現実には光信号は完全に減衰して光量が 0になるまで光ファ ィバ 9 a内を回り続けるのであるが、 サークル 3 — 1 を 1周して減衰した後の光 量は、 光受信器 1 3によって検出されないようにフォ トダイォード 2 5の感度を 設,定してあるので、 有効な光信号と してはサークルを 1周だけ伝送することにな る。 より詳細には、 各ノー ド 7は、 光ファイバ 9 a内を伝送される多重スぺク トル 線を光受信器 1 3の凸レンズ 2 3 a において受光する。 尚、 凸レンズ 2 3は信号 光の伝送を遮らないコア 9 1の側方に設けられているが、 多重スぺク トル線はコ ァ 9 1内を拡がりながら直進するので、 凸レンズ 2 3 a内に確実に入射されるの である。 受光されたスぺク トル線は、 スぺク トル分光器 2 4によ り え 〜ぇァの 7 波長のスぺク トル線に分離した後、 フォ トダイオード 2 5においてスぺク トル線 毎に光信号を受信して各受信用 ATMスィ ッチ 1 7に入力する。
[ 3 ] (図 9参照） ' '
各ノード 7の受信用 ATMスィ ツチ 1 7は、 入力された光信号によ り表される セルのヘッダに含まれる宛先ア ドレスが、 自己のノー ド 7のア ドレスである場合 にのみ、 セルの内容を自 己の端末装置 1 0に電気信号と して転送する。 例えば、 セル Aの宛先ア ドレスがサークル 3— 1のノー ド 7 cである場合、 そのノー ド 7 cの受信用 ATMスィ ツチ 1 7のみが端末装置 1 0にセル Aを転送して通信処理 が終了する。 '
[4] (図 1 0参照）
一方、 [ 2 ] において光信号を受信した連結装置 8の受信用 ATMスィ ッチ 3 2— 1 は、 入力されたセルのへッダに含まれる宛先ァ ドレスが、 当該サークル 3 一 1以外の所定のサ一クル 3 (例えばサークル 3— 2 ) 上のア ドレスである場合、 セルの内容をメモリ 3 0に書き込む。 そして、 送信用 ATMスィ ツチ 3 1 はメモ リ 3 0に格納されたセルのヘッダを読み出して、 予め決められたア ドレスの区分 に従って、 当該連結ノー ド 8に接続された二組の光ファイバ 9 a、 9 bのいずれ かの光送信器 1 2へセルの内容を転送する。 （ここでは、 光ファイバ 9 aが選択 されたものと仮定する。）
光送信器 1 2は、 セルの内容を光信号に変換し、 予め決められたチャネルを使 用して、 光ファイバ 9 a内へ送出する。
例えば、 セル Bの宛先ァ ドレスがサークル 3— 2上のァ ドレスである場合であ つて、 連結装置 8 a に c h 2 0 2が割り 当てられている場合、 波長え 3のスぺク トル線によるセル Bの内容を表す光信号が連結装置 8 a よ りサークル 3— 2の光 ファイバ 9 a内に送出される。 [ 5 ] (図 1 0参照）
[ 2 ] と同様に、 その光信号が円環状の光ファイバ 9 a を 1周する間に、 サー クル 3 — 2上の全てのノー ド 7及ぴ連結装置 8が、 各光受信器 1 3においてこの 光信号を受信し、 電気信号に変換して各受信用 A T Mスィ ツチ 1 7に入力する。
[ 6 ] (図 1 0参照）
[ 3 ] と同様に、 サ一クル 3— 2上の各ノード 7の受信用 A T Mスィ ッチ 1 7 は、 入力された光信号によ り表されるセルのヘッダに含まれる宛先ァ ドレスが、 自己のノ ド 7のア ドレスである場合にのみ、 セルの内容を自己の端末装置 1 0 に電気信号と して転送する。 例えば、 セル Bの宛先ア ドレスがサークル 3 — 2の ノ ー ド 7 hである場合、 そのノー ド 7 hの受信用 A T Mスィ ツチ 1 7のみが,端末 装置 1 0にセル Bを転送して通信処理が終了する。
以下、宛先のノードが同一のサークル 3内に存在しない場合は、 [ 4 ]及び [ 5 ] の処理が繰り返され、 宛先のノー ドが存在するサークル 3に到達した後は、 [ 6 ] の処理によ り通信処理が終了する。
このよ うにして、 送信元の端末装置 1 0から送信された情報は、 セルの形で、 1又は 2以上のサークル 3、 中距離接続回線 4、 あるいは長距離接続回線 5を経 由し、 宛先の端末装置 1 0へ伝送されるのである。
尚、 上記実施形態において、 光送信器 1 2が本発明の送信側に、 光受信器 1 3 が受信側に、 光通信ネッ トワーク 1、 サークル 3が光通信システムに、 光フアイ バ 9が光伝送路に、 単一スペク トル線導入部 9 4が第 1 の光伝送路に、 多重スぺ ク トル線伝送き 9 3が第 2 の光伝送路に、 スぺク トル線重畳部 9 5が第 3の光伝 送路に、 L E D 1 9が光源に、 L E D駆動回路 2 0が変調手段に、 スペク トル分 光器 2 2が抽出手段に、 スペク トル分光器 2 4が分離手段に、 フォ トダイオー ド 2 5が検出手段にそれぞれ相当するものである。
以上詳述したことから明らかなよ うに、 本実施形態の光通信ネッ トワーク 1 に おいては、 L E D 1 9が発する自然光を波長毎に分離したスぺク トル線を重畳し て伝送する方式であるので、 単一波長の光のみを光ファイバ内で伝送する方式に 比べて遙かに大量の情報を伝送することができる。 '
また、 本実施形態の光通信ネッ トワーク 1においては、 サークル 3、 中距離接 続回線 4、 あるいは長距離接続回線 5 自体が光交換機能を果たすよ うに構成した ので、 大規模な交換器や、 ルータ、 ハブ等を設けることなく 、 極めて簡易且つ安 価に光通信ネッ トワークを構築することができる。
また、 光通信ネッ トワーク 1では、 各ノード 7がタイムスロ ッ ト内にどれだけ の容量のデータを送信するかによって通信速度が決まるので、 個々のノード 7や 連結装置 8等を構成するメモリ等の半導体部品のアクセス速度や容量を向上させ ることによ り、 ネッ トワーク と しての通信速度を無制限に向上させることが可能 である。
また、 各ノード 7は、 光信号を受信すると、 セル全体を読み込まず、 ヘッダ部 分のみを読み込んで自己のノード宛か否かを解読するので、 高速に処理すること が可能である。
また、 L E D 1 9が発する自然光を波長毎に分離したスぺク トル線を重畳して 伝送する方式であるので、 単一波長の光のみを光フアイパ内で伝送する方式に比 ベて遙かに大量の情報を伝送することができる。
また、 分離しやすいスペク トル線を重畳して伝送を行う方式であるので、 半導 体レーザを用いた波長分割多重方式と異なり、 安価なスペク トル分光器 2 2、 又 は 2 4を使用して、 簡易且つ安価に光送信器 1 2及び光受信器 1 3を構成するこ とができる。 ひいては、 これらの装置を含むノード 7を、 携帯電話並みの小型且 つ安価な装置とすることができる。
また、 自然光から分離した単一波長のスペク トル線を重畳した多重スペク トル 線は光ファイバ 9のコア 9 1 内を拡がりながら直進するので、 光受信器 1 3にお ける受光部 2 3を、 光伝送路であるコア 9 1 の側面に設けることができる。 この ため、 光の伝送を妨げることなく受光することができ、 従来の半導体レーザを用 いた光通信システムのよ う に光伝送路中に光の減衰の原因となるレンズ等の物理 的障壁を設ける構造と比較して、 光ファイバ内を伝送される光の減衰を極めて低 く抑えることができる。 よって、 光ファイバを使って長距離に亘つて光信号を伝 送する場合に、 信号を増幅するための中継装置の設置箇所を従来よ り も格段と減 らすことが可能である。
さらに、 同期信号と しての光信号を光ファイバ内に送出するだけで、 電気信号 への変換無く、 サークル内での同期化を図ることができ、 ひいては光通信ネッ ト ワーク全体の同期化を容易且つ確実に図ることができる。
また、 送受信ユニッ トの受光部 2 3には、 凸レンズ 2 3 a を設けて集光するよ うにしたので、 受光感度を向上させることができる。
また、 光通信ネッ トワーク 1 は、 各サークル 3が 2本の光ファイバにより二重 の円環を形成しているので、 例えば、 図 1 2に示すように、 光ファイバの 1力所 で故障が起こつたときは、 故障箇所を挟む両側のノード 7に内蔵された自己診断 プロダラムに基づき、 その両側のノー ド 7でバイパスして故障箇所を切り離し、 折り返すことで通信を継続できるよ うにすることができるので、 極めて高い信頼 性を保つことができる。 勿論、 サークル上にノー ド 7を新設する工事を行う際に も、 上記と同様の方法を採用することにより、 通信サービスを停止することなく 工事を行う ことができる。
また、 サークルを構成する 2本の光ファイバのうち、 宛先のノードへの経路が 短い方の光フアイバを選択して光信号を伝送できるので、 通信をより高速化する ことができる。 '
また、 波長の異なるスぺク トル線毎に時分割して多元接続したので、 サークル 上に多数のノードを接続して通信を行う ことができる。 尚、 前記実施形態では、 1サークルを長さ 1 5 k mの光ファイバを用いて周囲が約 2 k mとレ、う小規模な 単位に設定し、 且つノード数を 1波長あたり 1 0 0に制限しているので、 時分割 処理がし易いという利点もある。
尚、 本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、 本発明の主旨を 逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能である。
例えば、 前記実施形態では、 光源と して L E Dを使用したが、 自然光を発する ランプ等の白色光源や、 S L D (スーパー 'ルミネッセン ト ' ダイオード） 等の 各種の発光装置を用いることも可能である。 要するに、 自然光を発する光源であ つて、 半導体スィ ツチング等によるオン . オフ制御が可能なものを用いればよい のである。
また、 前記実施形態では、 7本の可視光のスペク トル線を利用して光通信を行 う よ うに構成したが、 例えば、 赤外線等の可視光以外のスぺク トル線を利用する 構成であってもよい。 要するに、 拡がり ながら直進するという性質を有する光で あるスペク トル線を利用するものであればよいのである。
また、 分離するスペク トル線は 7波長より も多くてもよく、 勿論少なくても構 わない。
また、 前記実施形態では、 光通信ネッ トワーク 1 をサークル 3 , 中距離接続回 線 4、 長距離接続回線 5の' 3段階のレベルのネッ トワークによ り構成したが、 サ 一クル 3のみ、 あるいはサークル 3 と中距離接続回線 4 とによ り光通信ネッ トヮ ーク 1 を構成してもよく、 長距離接続回線 5のさらに上位レベルの接続回線を設 けてもよい。 また、 図 2では、 一つの中距離接続回線 4に接続するサークル数を 4 と したが、 これより少なくても多く ても構わない。 尚、 中距離接続回線 4に接 続される好ましいサークル数は、 6 9 5程度である。
また、 サ一クル 3に接続されるノー ド （連結装置を含む） の数は、 7 0 0に限 られず、 これより多くても少なくても構わない。
また； サークル 3を構成する光ファィバの長さは 1 5 k mに限定されるもので はなく 、 これよ り長くてもよく、 勿論、 短くても構わない。 要するに、 光フアイ バの長さに対応して、 光源の光強度を設定.すればよいのである。
また、 光ファイバ 9の多重スぺク トル線重畳部 9 5の長さを 1 5 mと したが、 この長さに限定されるものではない。 また、 コア径が縮小する割合を、 伝送方向 の長さ 1 mに対して 1 2 . と したが、 これに限定されるものではない。 要 するに、徐々にコア径が縮小する構造どなっていればよいのであり、好ましくは、 1 2 . 5 111以下の割合である。
また、 前記実施形態では、 サークルを 2本の光ファイバ 9 a , 9 b により二重 の円環状と したが、 1本の光フアイバを用いて一重の円環状で構成することも可 能である。 この場合には、 光信号の伝送方向が一方向であるので、 ノード 7にお いて送信用 A T Mスィ ツチ 1 5を省略することができる。
、 また、 前記実施形態では、 セルのヘッダを読み込んで信号の転送を行う手段と して送信用 A T Mスィツチ 1 5等を周知の A T Mスィ ッチによ り構成したが、 セ ル信号を処理する同等の機能を有する電子回路であればよい。 ' また、 前記実施形態では、 円環状の光ファイバによ り構成した光通信ネッ トヮ ークにおいて本発明の光通信方法を実施する例を示したが、 本発明の光通信方法 は、 光フアイバ等の光伝送路を介して送信側と受信側との間で通信を行う もので あれば、 スタ一型等のいかなるネッ トワーク形態においても実施することが可能 である。 また、 航空機や自動車等における光通信にも適用することができる。 また、 前記実施形態では、 情報が 4 8バイ トの情報フィールドと 5バイ トのへ ッダとからなるセルの形で伝送される例を示したが、 これに限られず、 情報が光 信号に変換されて伝送さ'れるものであれば、 送信される情報の論理構造はいかな るものも採用可能である。

Claims

請求の範囲
' 1 . 光信号を伝送可能な光伝送路を介して送信側と受信側との間で通信を行う 光通信方法において、
前記送信側では、 波長の異なる複数のスぺク トル線を互いに独立して強度変' 調するこ とによりそれぞれ光信号を発生させると ともに、 同一の光伝送路内に送 出し、
前記光伝送路内では、 前記複数のスぺク トル線が重畳された多重スぺク トル 線を伝送し、
前記受信側では、 前記光伝送路内を伝送される多重スぺク トル線を受光して 波長の異なる複数のスペク トル線に分離し、 その分離されたスペク トル線ごとに 光信号を検出することを特徴とする光通信方法。
2 . 前記受信側では、 前記光伝送路の側方にて多重スペク トル線を受光するこ とを特徴とする請求項 1 に記載の光通信方法。
3 . 前記送信側では、 光源によ り 自然光を発生させ、 その'自然光よ り抽出した 所定波長のスぺク トル線を用いることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の光通 信方法。 '
4 . 光信号を伝送可能な光伝送路を介して複数の光送信器と単数若しく は複数 の光受信器との間で通信を行う光通信システムにおいて、
前記各光送信器は、
自然光を発する光源と、
その光源が発する自然光を、送信情報に基づいて強度変調する変調手段と、 各所定波長のスペク トル線を、 自然光より抽出する抽出手段とを備え、 前記変調手段によ り変調され、 且つ前記抽出手段により抽出された前記所 定波長のスぺク トル線による光信号を前記光伝送路内に送出する.よ う に構成さ れ、 '■
前記光伝送路は、 前記複数の光送信器から送出された'複数のスぺク トル線が 重畳された多重スぺク トル線を伝送するよ うに構成され、
前記光受信器は、 ·
前記光伝送路内を伝送される多重スぺク トル線を受光する受光部と、 その受光部によ り受光された多重スぺク トル線を波長の異なる複数のスぺ ク トル線に分離する分離手段と、
その分離手段によ り分離されたスぺク トル線ごとに光信号を検出する検出 手段とを備えていることを特徴とする光通信システム。
5 . 前記光受信器は、 前記光伝送路の側方にて多重スペク トル線をを受光する ように構成されたことを特徴とする請求項 4に記載の光通信システム。
6 . 波長の異なる複数のスぺク トル線を光伝送路内で重畳させて通信を行う光 通信方法に使用する光送信器において、
自然光を発する光源と、
その光源が発する自然光を、 送信情報に基づいて強度変調する変調手段と、 自然光よ り所定波長のスぺク トル線を抽出する抽出手段とを備え、 前記変調手段により変調され、 且つ前記抽出手段により抽出された前記所定 の単一波長のスぺク トル線による光信号を前記光伝送路内に送出するように構成 されたことを特徴とする光送信器。
7 . 波長の異なる複数のスペク トル線が重畳された多重スペク トル線を光伝送 路内で伝送させて通信を行う光通信方法に使用する光受信器において、
前記光伝送路内を伝送される多重スぺク トル線を受光する受光部と、 その受光部によ り受光された多重スぺク トル線を波長の異なる複数のスぺク トル線に分離する分離手段と、
その分離手段により分離されたスぺク トル線ごとに光信号を検出する検出手 段とを備えたことを特徴とする光受信器。
8 . 前記光受信器は、 前記光伝送路の側方にて多重スペク トル線を受光するよ うに構成されたことを特徴とする請求項 7に記載の光受信器。
9 . 波長の異なる複数のスぺク トル線を伝送させて通信を行う光通信方法に使 用される光ファイバにおいて、
所定の単一波長のスぺク トル線による第 1の光信号を伝送する第 1 の光伝送 ^と、
他の所定の単一波長若しく は複数波長のスぺク トル線による第 2の光信号を 伝送する第 2の光伝送路と、 前記第 1 の光伝送路及び前記第 2 の光伝送路と連通されると ともに、 前記第 1 の光信号と前記第 2の光信号とを重畳させた多重スぺク トル線による第 3の光 信号を伝送する第 3の光伝送路とを備え、
その第 3の光伝送路は、 前記多重スぺク トル線による光信号の伝送方向下流 に向かって、 コア径及びクラッ ド径が徐々に縮小するよ うに形成されたことを特 徴とする光ファイバ。
1 0 . 前記第 3の光伝送路は、 前記多重スぺク トル線による光信号の伝送方向 における最上流部において、 そのコア径が前記第 1の光伝送路のコア径及び前記 第 2の光伝送路のコア径ょり も大きく、 且つそのクラッ ド径が前記第 1の光伝送 路のクラッ ド径及び前記第 2の光伝送路のクラッ ド径ょ り も大きく形成されてい ることを特徴とする請求項 9に記載の光ファィバ。
1 1 . 前記第 3の光伝送路は、 そのコア径が、 前記伝送方向の長さ 1 mに対し て約 1 2 . 5 β m以下の割合で縮小するよ うに形成されていることを特徴とする 請求項 9又は 1 0に記載の光ファィパ。
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