WO2008018281A1

WO2008018281A1 - système de communication optique mobile et procédé de communication optique mobile

Info

Publication number: WO2008018281A1
Application number: PCT/JP2007/064331
Authority: WO
Inventors: Kazutoshi Nakajima; Masaaki Hanajima; Yoshihisa Amano; Akira Ohsugi; You Wang; Toyohiko Yamauchi; Tomonori Nakamura
Original assignee: Hamamatsu Photonics K.K.
Priority date: 2006-08-07
Filing date: 2007-07-20
Publication date: 2008-02-14
Also published as: CN101502028A; JP4863406B2; EP2056492A4; CN101502028B; EP2056492A1; JPWO2008018281A1

Description

明細書

移動体光通信システム及び移動体光通信方法

技術分野

[0001] 本発明は、移動体光通信システム及び移動体光通信方法に関し、特に光ファイバを用いた移動体光通信システム及び移動体光送信方法に関する。

背景技術

[0002] 従来の移動体光通信システムとして、漏洩光ファイバを移動体及び移動体の経路に沿って設けたものが知られている。当該移動体光通信システムにおいては、移動体の経路に沿って設けられた漏洩光ファイバから送出された光信号が、移動体の受光部にて受光される。また、移動体に設けられた漏洩光ファイバから送出された光信号が移動体の経路に設けられた受光部にて受光される（例えば、特許文献 1参照。 ) 特許文献 1 :特開 2004— 282685号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] しかし、従来の移動体光通信システムでは、漏洩光ファイバの周方向の全方位に、かつ長手方向の全てに渡って光が漏れ出る。そのため、膨大なエネルギーのロスが生じ、それを補うために非常識的な強度の光信号を漏洩光ファイバに送り込み続けなければなかった。そのため列車などの移動体通信に用いることは困難であった。

[0004] すなわち、漏洩光ファイバからは、ファイバ軸全体から常に光が漏洩しているのに対し、移動体に設けられた受光部は、そのわずか一部のみを受光しているに過ぎない。それでも S/Nを確保するためにはある量以上の強度をファイバに送らなければならず、そのために光源が必要とするパワーは、計算上数ワットにものぼる。

[0005] 例えば、受光部を半導体素子で構成した場合、受光素子の大きさは直径 0. lmm 程度となる。これは受光素子の大きさが大き過ぎるとブロードバンドに必要なギガビットクラスの通信には使えないためである。この受光素子を移動体に lmおきに設置すると仮定すると、光の利用効率は 0. lmm/lmで 1万分の 1にしかならない。また漏洩率として、 100mで光が漏洩し尽くすと仮定し、外乱光の影響を考慮して必要な S

/Nを確保するために、受光部に； 1 Wの光量が必要と仮定する。このときの投入パヮ一は; W/O. Imm X IOOmで 1Wも必要になる。当然ながら、信号光は 100m 毎に増幅しなければならなレ、。

[0006] すなわち、沿線 100mに渡り、直径 0. 1mmの受光素子を乗せた移動体が軌道上のどこを走っていても、受光素子に 1 Wの到達が必要となる。軌道がほぼ直線と仮定した場合、直径 0. 1mmの受光素子が軌道に沿って走る面積は、 100m X O. lm m、即ち、 10_²m²である。この 10_²m²の中のどの位置に受光面直径 0. 1mmすなわち受光面積 0. 00785 X 10— ⁶m²の受光素子があっても、 1 Wが入射していなければならない。したがって、光ファイバから漏洩された光が広がらないと仮定しても、投入パワーは最低でも、 l ^ W X lO— ²m²÷ 0. 00785 X 10— ⁶m²= 1. 27Wが必要となる。実際には、光ファイバから漏洩された光は空間的に広がるため、この何倍ものパワーを投入しなければならなレ、。

[0007] また、漏洩光の広がりを考慮する必要がある。漏洩光はファイバから放射された瞬間から空間的に広がってしまう。信号光はファイバ中を時系列のパターンとして伝播してくるビット列である。例えば lGb/s (毎秒 1ギガビット）の信号の場合、 20〜30cm 毎のビット列となっている。これが空間的に広がることは、時間的な歪みを生じることに相当するので、ビットエラーの増大につながることになる。

[0008] そこで本発明は、効率的に光を送受信することによりエネルギーロスを減少させることが可能な移動体光通信システム及び移動体光通信方法を提供することを目的とす

課題を解決するための手段

[0009] 上記目的を達成するために、本発明は、複数の移動体側受光手段を有する移動体と、該移動体の移動経路に沿って敷設され、該複数の移動体側受光手段が受光可能な光を送出する複数のファイバ側光送出手段を有する光ファイバケーブルと、を備えた移動体光通信システムであって、該複数のファイバ側光送出手段は該移動体の移動方向における長さ以下の間隔で並設され、該移動体側受光手段は、該移動体の移動方向に沿って、該ファイバ側光送出手段から該移動体に照射された光像の該移動体の移動方向における長さ以下の所定間隔で並設されている移動体光通信システムを提供している。

[0010] ここで、該光ファイバケーブルは、コアと該コアよりも屈折率が低く該コアに外接したクラッドと、該コアに接して形成され屈折率が該コアの屈折率より低ぐかつ該クラッドの屈折率より高い光漏洩部であって、該移動体の移動方向に断続的に複数設けられた光漏洩部とを有する漏洩光ファイバケーブルであり、該光漏洩部は該ファイバ側光送出手段として機能することが好ましい。また、該光漏洩部は該光ファイバケープルの周方向の一部に設けられていることが好ましい。さらに、該複数の光漏洩部のうち、該移動体の移動方向下流側の該光漏洩部の方が上流側の該光漏洩部より光の漏洩率が高いことが好ましい。さらに、該光漏洩部の長手方向の長さは、伝播する光信号の 1ビットに相当する空間的な長さ以下であることが好ましい。あるいは、該ファィバ側光送出手段は光送信装置であることが好ましい。

[0011] また、該移動体は、それぞれ該複数の移動体側受光手段を有する複数の移動体を備え、該移動経路には、 1本の経路が複数の分岐経路に分岐する分岐位置と、該複数の分岐経路が再び 1本の経路に合流する合流位置が設けられ、該移動経路は、各区間に該複数の移動体のうち 1台のみが存在するように設定される複数の区間を有し、各分岐経路は、該複数の区間のうちの一区間として機能し、各区間に 1対 1で対応するように複数の基地局が設けられ、各区間における該複数のファイバ側光送出手段は対応する該基地局に接続されてレ、ることが好まし!/、。

[0012] また、本発明は、複数の移動体側光送出手段を有する移動体と、該移動体の移動経路に沿って敷設され、該複数の移動体側光送出手段から送出された光を受光可能な複数のファイバ側受光手段を有する光ファイバケーブルと、を備えた移動体光通信システムであって、該複数の移動体側光送出手段は移動体の移動方向に沿つて配置され、該移動体が該移動経路に沿って移動したときに、任意の隣接する 2つの移動体側光送出手段から該移動経路に向けて照射されたそれぞれの光像は重なる領域を有し、該重なる領域は、各ファイバ側受光手段を通過するように配置されており、該複数のファイバ側受光手段は該移動体の移動方向における長さ以下の間隔で並設されてレ、ることを特徴とする移動体光通信システムを提供して!/、る。 [0013] また、任意の隣接する 2つの移動体側光送出手段から送出される光の波長は互いに異なってレ、ることが好まし!/、。

[0014] さらに、該移動体は、それぞれ該複数の移動体側光送出手段を有する複数の移動体を備え、該移動経路には、 1本の経路が複数の分岐経路に分岐する分岐位置と、該複数の分岐経路が再び 1本の経路に合流する合流位置が設けられ、該移動経路は、各区間に該複数の移動体のうち 1台のみが存在するように設定される複数の区間を有し、各分岐経路は、該複数の区間のうちの一区間として機能し、各区間に 1対 1で対応するように複数の基地局が設けられ、各区間における該複数のファイバ側受光手段は対応する該基地局に接続されてレ、ることが好まし!/、。

[0015] さらに本発明は、複数の移動体側受光手段と複数の移動体側光送出手段とを有する移動体と、該移動体の移動経路に沿って敷設され、該複数の移動体側受光手段が受光可能な光を送出する複数のファイバ側光送出手段を有する第 1の光ファイバケーブルと、該複数の移動体側光送出手段から送出された光を受光可能な複数のファイバ側受光手段を有する第 2の光ファイバケーブルと、を備えた移動体光通信システムであって、該複数のファイバ側光送出手段は該移動体の移動方向における長さ以下の間隔で並設され、該移動体側受光手段は、該移動体の移動方向に沿って、該ファイバ側光送出手段から該移動体に照射された光像の該移動体の移動方向における長さ以下の所定間隔で並設されており、該移動体が該移動経路に沿って移動したときに、任意の隣接する 2つの移動体側光送出手段から該移動経路に向けて照射されたそれぞれの光像は重なる領域を有し、該重なる領域は、各ファイバ側受光手段を通過するように配置されており、該複数のファイバ側受光手段は該移動体の移動方向における長さ以下の間隔で並設されていることを特徴とする移動体光通信システムを提供している。

[0016] また、任意の隣接する 2つの移動体側光送出手段から送出される光の波長は、互いに異なり、且つファイバ側光送出手段から送出される光の波長とも異なっていることが好ましい。

[0017] ここで、該第 1の光ファイバケーブルは、コアと、該コアよりも屈折率が低く該コアに外接したクラッドと、該コアに接して形成され屈折率が該コアの屈折率より低ぐかつ該クラッドの屈折率より高い光漏洩部であって該移動体の移動方向に断続的に複数設けられた光漏洩部とを有する漏洩光ファイバケーブルであり、該光漏洩部は該ファィバ側光送出手段としているのが好ましい。また、該光漏洩部は該第 1の光ファイバケーブルの周方向の一部に設けられていることが好ましい。さらに、該複数の光漏洩部のうち、該移動体の移動方向下流側の該光漏洩部の方が上流側の該光漏洩部より光の漏洩率が高いことが好ましい。あるいは、該ファイバ側光送出手段は光送信装置であることが好ましい。

[0018] また、該移動体は、それぞれ該複数の移動体側光送出手段と該複数の移動体側受光手段とを有する複数の移動体を備え、該移動経路には、 1本の経路が複数の分岐経路に分岐する分岐位置と、該複数の分岐経路が再び 1本の経路に合流する合流位置が設けられ、該移動経路は、各区間に該複数の移動体のうち 1台のみが存在するように設定される複数の区間を有し、各分岐経路は、該複数の区間のうちの一区間として機能し、各区間に 1対 1で対応するように複数の基地局が設けられ、各区間における該複数のファイバ側光送出手段及び複数のファイバ側受光手段は対応する該基地局に接続されて!/、ること力 S好ましレ、。

[0019] また、本発明は、移動体の経路に沿って光を伝達し、該移動体の経路上に設けられた複数の送出位置から、該移動体の経路に沿って伝達された光を該移動体に向けて送出し、該移動体に向けて送出された光を、該移動体の複数の受光位置のうち少なくとも一つの受光位置で受光する移動体光通信方法において、該経路上の該複数の送出位置は、該移動体の移動方向の長さ以下の間隔で設けられ、該移動体の該複数の受光位置は、該移動体の移動方向に沿って、該経路上の該複数の送出位置から該移動体に照射された光像の該移動体の移動方向における長さ以下の所定間隔で並設されてレ、る移動体光通信方法を提供して!/、る。

[0020] また、本発明は、移動体の移動方向に沿って該移動体に設けられた複数の送出位置から光を送出し、該送出された光を、該移動体の経路上に設けられた複数の受光位置のうち少なくとも一つの受光位置で受光し、該移動体の経路上の該複数の受光位置のうち少なくとも一つの受光位置で受光された光を、該移動体の経路に沿って伝達する移動体光通信方法にお!/、て、該移動体が該移動体の経路に沿って移動したときに、任意の隣接する 2つの移動体側送出位置力該移動体の経路に向けて照射されたそれぞれの光像は重なる領域を有し、該重なる領域は、該移動体の経路上の各受光位置を通過するように配置されており、該経路上の該複数の受光位置は該移動体の移動方向における長さ以下の間隔で並設されていることを特徴とする移動体光通信方法を提供して!/、る。

[0021] また、任意の隣接する 2つの移動体側送出位置から送出される光の波長は互いに異なっていることが好ましい。

[0022] また、本発明は、移動体の経路に沿って光を伝達し、該移動体の経路上に設けられた複数の送出位置から、該移動体の経路に沿って伝達された光を該移動体に向けて送出し、該移動体に向けて送出された光を、該移動体の複数の受光位置のうち少なくとも一つの受光位置で受光し、該移動体の移動方向に沿って該移動体に設けられた複数の送出位置から光を送出し、該送出された光を、該移動体の経路上に設けられた複数の受光位置のうち少なくとも一つの受光位置で受光し、該移動体の経路上の該複数の受光位置のうち少なくとも一つの受光位置で受光された光を、該移動体の経路に沿って伝達する移動体光通信方法にお!/、て、該経路上の該複数の送出位置は、該移動体の移動方向における長さ以下の間隔で設けられ、該移動体の該複数の受光位置は、該移動体の移動方向に沿って、該経路上の該複数の送出位置から該移動体に照射された光像の該移動体の移動方向における長さ以下の所定間隔で並設され、該移動体が該移動体の経路に沿って移動したときに、任意の隣接する 2つの移動体側送出位置から該移動体の経路に向けて照射されたそれぞれの光像は重なる領域を有し、該重なる領域は、該移動体の経路上の各受光位置を通過するように配置されており、該経路上の該複数の受光位置は該移動体の移動方向における長さ以下の間隔で並設されていることを特徴とする移動体光通信方法を提供している。

[0023] また、任意の隣接する 2つの移動体側送出位置から送出される光の波長は、互いに異なり、且つ経路上の送出位置から送出される光の波長とも異なっていることが好ましい。

発明の効果 [0024] 請求項 1記載の移動体光通信システムによれば、複数のファイバ側光送出手段は移動体の移動方向における長さ以下の間隔で並設され、移動体側受光手段は、移動体の移動方向に沿って、ファイバ側光送出手段から移動体に照射された光像の移動体の移動方向における長さ以下の所定間隔で並設されている。このため、移動体が移動体の経路上のいずれの地点にいても、ファイバ側光送出手段から送出された光を複数の移動体側受光手段のうち少なくとも一つの移動体側受光手段で確実に受信すること力 Sできる。よって、シームレスなダウンリンクが達成される。

[0025] 請求項 2記載の移動体光通信システムによれば、光ファイバケーブルは漏洩光ファィバケーブルであるため、装置の設置が容易になり、装置の設置にかかる費用を抑 X_られる。

[0026] 請求項 3記載の移動体光通信システムによれば、光漏洩部は光ファイバケーブルの周方向の一部に設けられている。このため光漏洩部から漏れ出る光の量を周方向に関して限定することができる。これにより、光の無駄な漏洩を減らすことが出来、長距離に渡って光信号を伝播させることができる。

[0027] 請求項 4記載の移動体光通信システムによれば、移動体の移動方向下流側の光漏洩部の方が上流側の光漏洩部より光の漏洩率が高くなつてレ、る。このため各光漏洩部から漏れ出る光の量を一定にすることができる。よって、安定した光通信が達成される。

[0028] 請求項 5記載の移動体光通信システムによれば、光漏洩部の長手方向の長さは、伝播する光信号の 1ビットに相当する空間的な長さ以下であるため、複数個のビット信号が一度に空間に放射されることはない。よって、信号の歪みのない安定したダウンリンクが達成できる。

[0029] 請求項 6記載の移動体光通信システムによれば、ファイバ側光送出手段は光送信装置であるため、エラーの少なレ、精度のよ!/、光通信が達成される。

[0030] 請求項 7記載の移動体光通信システムによれば移動経路には、移動体は、それぞれ複数の移動体側受光手段を有する複数の移動体を備えてレ、る。 1本の経路が複数の分岐経路に分岐する分岐位置と、複数の分岐経路が再び 1本の経路に合流する合流位置が設けられている。そして、移動経路は、各区間に複数の移動体のうち 1 台のみが存在するように設定される複数の区間を有している。また、各分岐経路は、該複数の区間のうちの一区間として機能する。さらに、各区間に 1対 1で対応するように複数の基地局が設けられている。各区間における複数のファイバ側光送出手段は対応する基地局に接続されている。このため、分岐経路を有する移動経路において、複数の車両の間で混線がないダウンリンクを行うことができる。また、複数の車両が独立してシームレスなダウンリンクを行うことができる。

[0031] 請求項 8記載の移動体光通信システムによれば、複数の移動体側光送出手段は移動体の移動方向に沿って配置されている。移動体が移動経路に沿って移動したときに、任意の隣接する 2つの移動体側光送出手段から移動経路に向けて照射されたそれぞれの光像は重なる領域を有し、重なる領域は、各ファイバ側受光手段を通過するように配置されている。複数のファイバ側受光手段は移動体の移動方向における長さ以下の間隔で並設されている。このため、移動体が移動体の経路上のいずれの地点にいても、複数の移動体側光送出手段のうち少なくとも一つの移動体側光送出手段から送出された光がファイバ側受光手段に受信される。よって、シームレスなアップリンクを達成できる。

[0032] 請求項 9記載の移動体光通信システムによれば、任意の隣接する 2つの移動体側光送出手段から送出される光の波長は互いに異なっている。このため、任意の隣接する 2つの移動体側光送出手段から照射される光による干渉ノイズを避けることができる。よって、ファイバ側受光手段は確実に移動体側光送出手段から送出される光を受光する。従って、混線のないアップリンクを達成できる。

[0033] 請求項 10記載の移動体光通信システムによれば移動経路には、移動体は、それぞれ複数の移動体側光送出手段を有する複数の移動体を備えて!/、る。 1本の経路が複数の分岐経路に分岐する分岐位置と、複数の分岐経路が再び 1本の経路に合流する合流位置が設けられている。そして、移動経路は、各区間に複数の移動体のうち 1台のみが存在するように設定される複数の区間を有している。また、各分岐経路は、該複数の区間のうちの一区間として機能する。さらに、各区間に 1対 1で対応するように複数の基地局が設けられている。各区間における複数のファイバ側光受光手段は対応する基地局に接続されている。このため、分岐経路を有する移動経路において、複数の車両の間で混線がないアップリンクを行うことができる。また、複数の車両が独立してシームレスなアップリンクを行うことができる。

[0034] 請求項 1 1記載の移動体光通信システムによれば、複数のファイバ側光送出手段は移動体の移動方向における長さ以下の間隔で並設されている。移動体側受光手段は、移動体の移動方向に沿って、ファイバ側光送出手段から移動体に照射された光像の移動体の移動方向における長さ以下の所定間隔で並設されている。さらに、移動体が移動経路に沿って移動したときに、任意の隣接する 2つの移動体側光送出手段から移動経路に向けて照射されたそれぞれの光像は重なる領域を有し、重なる領域は、各ファイバ側受光手段を通過するように配置されている。複数のファイバ側受光手段は移動体の移動方向における長さ以下の間隔で並設されている。このため、移動体が移動体の経路上のいずれの地点にいても、光送出手段から送出された光を複数の移動体側受光手段のうち少なくとも一つの移動体側受光手段で確実に受信すること力 Sできる。また、移動体が移動体の経路上のいずれの地点にいても、複数の移動体側光送出手段のうち少なくとも一つの移動体側光送出手段から送出された光がファイバ側受光手段に受信される。従って、シームレスな双方向通信を達成できる。

[0035] 請求項 12記載の移動体光通信システムによれば、任意の隣接する 2つの移動体側光送出手段から送出される光の波長は、互いに異なり、且つファイバ側光送出手段から送出される光の波長とも異なっている。このため、任意の隣接する 2つの移動体側光送出手段から照射される光及びファイバ側光送出手段から送出される光による干渉ノイズを避けることができる。よって、ファイバ側受光手段は確実に移動体側光送出手段から送出される光を受光し、移動体側受光手段はファイバ側光送出手段から送出される光を確実に受光することができる。従って、混線のない双方向通信を達成できる。

[0036] 請求項 13記載の移動体光通信システムによれば、光ファイバケーブルは漏洩光フアイバケーブルであるため、装置の設置が容易になり、装置の設置にかかる費用を抑 X_られる。

[0037] 請求項 14記載の移動体光通信システムによれば、光漏洩部は光ファイバケーブルの周方向の一部に設けられている。このため光漏洩部から漏れ出る光の量を周方向に関して限定することができる。これにより、光の無駄な漏洩を減らすことが出来、長距離に渡って光信号を伝播させることができる。

[0038] 請求光 15記載の移動体光通信システムによれば、移動体の移動方向下流側の光漏洩部の方が上流側の光漏洩部より光の漏洩率が高くなつてレ、る。このため各光漏洩部から漏れ出る光の量を一定にすることができる。よって、安定した光通信が達成される。

[0039] 請求項 16記載の移動体光通信システムによれば、ファイバ側光送出手段は光送信装置であるため、エラーの少なレ、精度のよ!/、光通信が達成される。

[0040] 請求項 17記載の移動体光通信システムによれば移動経路には、移動体は、それぞれ複数の移動体側光送出手段と複数の移動体側受光手段とを有する複数の移動体を備えている。 1本の経路が複数の分岐経路に分岐する分岐位置と、複数の分岐経路が再び 1本の経路に合流する合流位置が設けられている。そして、移動経路は、各区間に複数の移動体のうち 1台のみが存在するように設定される複数の区間を有している。また、各分岐経路は、該複数の区間のうちの一区間として機能する。さらに、各区間に 1対 1で対応するように複数の基地局が設けられている。各区間における複数のファイバ側光送出手段および複数のファイバ側光受光手段は対応する基地局に接続されている。このため、分岐経路を有する移動経路において、複数の車両の間で混線がない双方向通信を行うことができる。また、複数の車両が独立してシームレスな双方向通信を行うことができる。

[0041] 請求項 18記載の移動体光通信方法によれば、経路上の複数の送出位置は、移動体の移動方向における長さ以下の間隔で設けられ、移動体の複数の受光位置は、移動体の移動方向に沿って、経路上の複数の送出位置から移動体に照射された光像の移動体の移動方向における長さ以下の所定間隔で並設されている。このため、移動体が移動体の経路上のいずれの地点にいても、経路上の送出位置から送出された光を複数の移動体の受光位置のうち少なくとも一つの移動体の受光位置で確実に受信すること力できる。よって、シームレスなダウンリンクが達成される。

[0042] 請求項 19記載の移動体光通信方法によれば、移動体が移動体の経路に沿って移動したときに、任意の隣接する 2つの移動体側光送出位置力移動体の経路に向けて照射されたそれぞれの光像は重なる領域を有し、重なる領域は、移動体の経路上の各受光位置を通過するように配置されて!、る。経路上の複数の受光位置は移動体の移動方向における長さ以下の間隔で並設されている。このため、移動体が移動体の経路上のいずれの地点にいても、複数の移動体の光送出位置のうち少なくとも一つの移動体の光送出位置から送出された光が経路上の受光位置に受信される。よつて、シームレスなアップリンクが達成される。

[0043] 請求項 20記載の移動体光通信方法によれば、任意の隣接する 2つの移動体側光送出位置から送出される光の波長は互いに異なっている。このため、任意の隣接する 2つの移動体の送出位置から照射される光による干渉ノイズを避けることができ、経路上の受光位置は確実に移動体の送出位置から送出される光を受光する。従って、混泉のなレ、アップリンクを達成できる。

[0044] 請求項 21記載の移動体光通信方法によれば、経路上の複数の送出位置は、移動体の移動方向における長さ以下の間隔で設けられている。移動体の複数の受光位置は、移動体の移動方向に沿って、経路上の複数の送出位置から移動体に照射された光像の移動体の移動方向における長さ以下の所定間隔で並設されている。移動体が移動体の経路に沿って移動したときに、任意の隣接する 2つの移動体側送出位置から移動体の経路に向けて照射されたそれぞれの光像は重なる領域を有し、重なる領域は、移動体の経路上の各受光位置を通過するように配置されている。経路上の複数の受光位置は移動体の長さ以下の間隔で並設されている。このため、移動体が移動体の経路上のいずれの地点にいても、経路上の送出位置から送出された光を複数の移動体の受光位置のうち少なくとも一つの移動の受光位置で確実に受信すること力 Sできる。また、移動体が移動体の経路上のいずれの地点にいても、複数の移動体の光送出位置のうち少なくとも一つの移動体の光送出位置から送出された光力経路上の受光位置に受信される。よって、シームレスな双方向通信が達成され

[0045] 請求項 22記載の移動体光通信方法によれば、任意の隣接する 2つの移動体側送出位置から送出される光の波長は、互いに異なり、且つ経路上の送出位置から送出される光の波長とも異なっている。このため、任意の隣接する 2つの移動体の送出位置から照射される光及び経路上の送出位置から送出される光による干渉ノイズを避けること力 Sできる。よって、経路上の受光位置は確実に少なくとも一つの移動体の送出位置から送出される光を受光し、少なくとも一つの移動体の受光位置は確実に経路上の送出位置から送出される光を受光する。従って、混線のない双方向を達成できる。

図面の簡単な説明

[0046] [図 1]本発明の第 1の実施の形態による移動体光通信システムの全体構成を示す説明図である。

[図 2]第 1の実施の形態による移動体光通信システムに用いられる漏洩光ファイバの構造を示す斜視図である。

[図 3]図 2の漏洩光ファイバを光軸方向に直交する方向に切断した面による断面図である。

[図 4]第 1の実施の形態による移動体光通信システムに用いられる漏洩光ファイバの光漏洩部から照射される光の軌跡を示す側面図である。

[図 5]第 1実施の形態による移動体光通信システムに用いられる光ファイバの構成を示す説明図である。

[図 6]第 1の実施の形態による移動体光通信システムにおいて、車両側に設けられた光送信装置から照射される光の軌跡を示す側面図である。

[図 7]第 2の実施の形態による移動体光通信システムの全体構成を示す説明図であ

[図 8]変更例による光送信装置の構成を示す説明図である。

[図 9]別の変更例による光送信装置の構成を示す説明図である。

符号の説明

[0047] 1···移動体光通信システム、 2···線路、 3···車両、

4·· '基地局、 5·· '中継局、

6·· 'インターネット公衆基地局、 10· · '漏洩光ファイバ、

11···コア、 12···クラッド、 13··•光漏洩部、 20·· '光ファイバ、

21·· '受光装置、 25·· •信号生成装置、

31·· '受信用光ファイバ、 32· • -受光装置、

33·· •復調装置、 34·· •送信用光フアイ

35·· •信号生成装置、 36· ··光送信装置、

101· ··移動体光通信シヽ，、

102a〜； 102d…線路、

103x, 103y…車両、

104a〜； 104d…基地局、

105···中継局、 106· · 'インターネット公衆基地局、

110a〜； 11 Od' ··漏洩光ファイバ、

113a〜； 113(1···光漏洩部、

120a~120d- "光ファイバ、

121a〜； 121(1···受光装置、

220, 320···光送信装置、

131x, 131y •受信用光フアイ

133x, 133y •復調装置、

134x, 134y •送信用光フアイ

135x, 135y •信号生成装置、

136x, 136y •光送信装置

Ρ1···軌跡、 P2- 発明を実施するための最良の形態

本発明の第 1の実施の形態による移動体光通信システムについて図 1乃至図 6に基づき説明する。本実施の形態による移動体光通信システム 1は、新幹線などの鉄道車両と、インターネットなどのネットワークとの間で高速通信を行うためのシステムである。図 1は移動体光通信システム 1の全体構成を示す説明図である。移動体光通信システム 1は線路 2、車両 3、複数の基地局 4、中継局 5、インターネット公衆基地局 6を備えている。線路 2に沿って複数の漏洩光ファイバ 10、複数の光ファイバ 20、複数の受光装置 21が設けられている。

[0049] 車両 3は線路 2に沿って移動する。車両 3には、受信用光ファイバ 31、複数の受光装置 32、復調装置 33、送信用光ファイバ 34、信号生成装置 35、複数の光送信装置 36が設けられている。

[0050] 複数の基地局 4は線路上に一定の間隔で設けられている。基地局 4はそれぞれ中継局 5にネットワーク回線によって接続されている。中継局 5はインターネット公衆基地局 6にネットワーク回線によって接続されている。複数の基地局 4が設けられる間隔は、線路上に複数の車両が存在する場合、複数の車両の間で信号が混線しないように、各基地局 4の間に車両 3が最大でも 1台のみ存在するような間隔であればよい。例えば、新幹線などの鉄道車両において、車両の現在位置は ATC (自動列車制御装置）によって常時監視されており、その制御区間内には必ず一台の車両しか走行していない。このため、本実施の形態でも、 ATCが設置された箇所に基地局 4を設置するのが好適である。例えば、新幹線などで設置されている ATCは主として 3000 m間隔で設置されており、 ATCの集中制御方式では主として 20km毎に複数の AT Cを集中制御している。よって本実施の形態においても、例えば、基地局 4は 3000m 毎に設置され、複数の基地局 4を束ねる中継局 5は 20km毎に設置されるのが好適である。

[0051] 以下では、車両 3の移動方向（図 1)に関して上流側を単に上流側と表し、車両 3の移動方向に関して下流側を単に下流側と表す。

[0052] まず、ダウンリンク、即ち線路 2側に設けられた漏洩光ファイバ 10から車両 3に光を送信するための構成について説明する。

[0053] 各漏洩光ファイバ 10は隣接する 2つの基地局 4の間に敷設されている。 2つの基地局 4のうち上流側もしくは下流側いずれか一方の基地局 4に漏洩光ファイバ 10が接続されている。本実施の形態では、漏洩光ファイバ 10は上流側の基地局 4に接続されているとする。基地局 4は漏洩光ファイバ 10に光信号を送信する。

[0054] 図 2は漏洩光ファイバ 10の構造を示す斜視図である。図 3は漏洩光ファイバ 10を光軸方向（車両 3の移動方向）に直交する方向に切断した面による断面図である。漏洩光ファイバの長手方向は車両 3の移動方向と等しい。 [0055] 図 2、図 3に示すように、漏洩光ファイバ 10はコア 11、クラッド 12、光漏洩部 13を備えている。コア 11は漏洩光ファイバ 10の中心部分に設けられている。クラッド 12はコァ 11に外接している。光漏洩部 13はコア 11に接して、コア 11の周方向の一部に設けられている。図 2に示すように、光漏洩部 13は長手方向に沿って断続的に複数、例えば光漏洩部 13A, 13B, 13Cのように設けられている。漏洩光ファイバ 10内の光の伝播方向と車両 3の進行方向とは同じである。この場合、光漏洩部 13Aが設けられた方を上流側、 13Cが設けられた方を下流側とする。

[0056] 例えば車両 3の移動方向における長さ（車両 3の長さ）を 400mとした場合、光漏洩部 13は車両 3の移動方向の長さ 400m以下の間隔で設けられており、漏洩光フアイノ 10は光漏洩部 13が設けられた箇所が移動する車両 3の底面と対向するように上を向くように敷設されている。図 1に示すように、基地局 4の近傍で、車両 3の移動方向に関して上流側の線路 2上には漏洩光ファイバ 10が設けられていない区間 41が存在する。このような区間 41においても、基地局 4の上流側であって基地局 4に最も近い光漏洩部 13と、基地局 4の下流側であって基地局 4に最も近い光漏洩部 13との距離は車両 3の移動方向の長さ以下である。即ち、線路 2上には、光漏洩部 13が車両 3の長さより短!/、間隔で必ず存在する。

[0057] 光漏洩部 13の漏洩率をしとする。漏洩率 Lはコア 11内を進行する光の量に対する、光漏洩部 13から漏れ出る光の量の割合である。各光漏洩部 13の漏洩量を一定にするために、下流側に行くほど漏洩率を漸次増加させる。すなわち、漏洩光ファイバ 10の上流から数えて i番目の光漏洩部 13の漏洩率 Lが L =L / (1 -L ) になるように、あるいは 1番目の光漏洩部 13Aの漏洩率を Lとした場合に、しが L =l/ ( 1一（i 1) * L ) となるように、漏洩率を変化させる。例えば、光ファイバ 10への光信号の投入量を 10mWとし、各光漏洩部 13における漏洩量を 50 W—定とした場合、光漏洩部 13Aの漏洩率は 0. 5%、光漏洩部 13Bの漏洩率は 0. 5025%、光漏洩部 13Cの漏洩率は 0. 5051 %、となるように、漸次増加させて設置する。漏洩率は、例えば光漏洩部 13の屈折率または大きさを変化させることにより調整する。

[0058] また、車両 3の移動方向における光漏洩部 13の長さは、伝送レートの 1ビット分の波長の長さ以下とする。もし光漏洩部 13の長さが伝送レートの 1ビット分の光信号の空間的な長さ以上になると、複数個のビット信号が一度に空間に放射される。これらの複数のビット信号が空間的に混じりあってしまった場合には信号の歪みが生じてしまい、ビットエラーの可能性が非常に大きくなつてしまう。漏洩光ファイバ 10の伝送レートを lGb/sとすると、 1ビットに相当する光信号の空間的な長さはおよそ 20〜30c m程度である。このため光漏洩部 13の長手方向の長さも 1ビットに相当する光信号の空間的な長さ以下とするのが好ましレ、。

[0059] 車両 3の底面には、複数の受光装置 32が漏洩光ファイバ 10に対向して配置されている。複数の受光装置 32は、一定の長さ d (図 4)以下の間隔で車両 3の移動方向に沿って、車両 3の移動方向全体にわたって配置されている。受光装置 32は、例えば半導体受光素子と、信号波形整形装置及び半導体レーザとで構成される。受光装置 32は、漏洩光ファイバ 10の光漏洩部 13から照射された光を、半導体受光素子で一旦電気信号に変換し、信号波形を整形した後、半導体レーザにより電気信号を光信号に再び変換して出力する。図 4は漏洩光ファイバ 10から照射された光の軌跡 P1 を車両 3の移動方向及び上下方向に直交する方向から見た側面図である。図 4に示すように、光漏洩部 13から照射された光が受光装置 32 (32A, 32B, 32C, 32D)で受光される。長さ dは以下のようにして決定される。側面（車両 3の移動方向および上下方向と直交する方向）から見ると光の軌跡 P1は略三角形状である。この光が車両 3に照射され光像が形成される。この光像の車両 3の移動方向における長さが dであ

[0060] 図 1及び図 5に示されるように、複数の受光装置 32は光ファイバ 31によって復調装置 33に接続されている。図 1では、複数の受光装置 32がー本の光ファイバ 31で接続されているように見える力実際には図 5に示されるように各受光装置 32 (32A, 3 2B, 32C)は、複数の光ファイバ 31 (31A, 31B, 31C)によりそれぞれ独立して復調装置 33に接続されている。各受光装置 32で受光された信号は復調装置 33に送られる。復調装置 33は信号の波形を再生する。各光ファイバ 31は同じ材質で作られている。また、図 5に示すように、各光ファイバ 31は屈曲して配線されることにより、同じ長さとなるように構成されている。このため、同時刻に各受光装置 32で受信された光信号は同時に復調装置 33に迪り着く。よって、各受光装置 32から送られてくる光信号にズレがないため、復調装置 33で信号の再生を容易に行うことができる。

[0061] 次に、アップリンク、即ち車両 3から線路 2側の光ファイバ 20に光を送信するための構成について説明する。

[0062] 図 1に示されるように、車両 3には信号生成装置 35が設けられている。車両 3の底面には複数の光送信装置 36が車両 3の移動方向に沿って、車両 3の長さ全体に渡つて配置されている。また複数の光送信装置 36は車両 3の移動方向に沿って、所定の間隔で設けられている。各光送信装置 36は信号生成装置 35と光ファイバ 34により接続されている。

[0063] 線路 2上の受光装置 21は、車両 3の移動方向の長さより短い間隔で設けられている。本実施の形態では光漏洩部 13と受光装置 21とは同じ箇所に配置されている。すなわち、各受光装置 21間の間隔と各光漏洩部 13間の間隔は同じになっている。受光装置 21は車両 3の移動により、光送信装置 36に対向可能な位置に設けられている。隣接する 2つの基地局 4の間に存在する全ての受光装置 21は、隣接する基地局 4のうち上流側の基地局 4に光ファイバ 20によって接続されている。受光装置 21は、例えば半導体受光素子と、信号波形整形装置及び半導体レーザとで構成される。受光装置 21は、光送信装置 36から照射された光を、半導体受光素子で一旦電気信号に変換し、信号波形を整形した後、半導体レーザにより電気信号を光信号に再び変換して出力する。また、図 5に示した光ファイバ 31と同様に、実際には図 6に示すように、各受光装置 21 (21A, 21B)は複数の光ファイバ 20 (20A, 20B)によりそれぞれ独立して基地局 4に接続されている。各光ファイバ 20は同じ材質で作られている。図 5に示す光ファイバ 31と同様に、各光ファイバ 20は一部を屈曲して配線されることにより、同じ長さとなるように構成されている。このため、同時刻に各受光装置 21で受信された光信号は同時に基地局 4に迪り着く。よって、各受光装置 21から送られてくる光信号にズレがないため、ビットエラーの少ない光通信が達成される。

[0064] 図 6は、光送信装置 36から照射された光の軌跡 P2を示す側面図である。側面（車両 3の移動方向及び上下方向に直交する方向）から見ると光の軌跡 P2は略三角形状をしている。この光が線路 2上に照射され光像を形成する。図 6に示すように、隣り合う光送信装置 36は、それぞれの光送信装置 36から線路上に設置された受光装置 21 (21A, 21B)に照射された場合には、その光像力車両 3の移動方向において受光装置 21上で重なるように配置されている。言い換えれば、車両 3が線路 2に沿って移動したときに任意の隣接する 2つの光送信装置 36から線路 2に向けて照射されたそれぞれの光像は重なる領域を有し、その重なる領域は、各受光装置 21を通過するように配置されている。また、車両 3側の隣り合った 2つの光送信装置 36から放射される光（2ビーム）と、線路 2側の光漏洩部 13から放射される光（1ビーム）との、少なくとも 3ビームの波長は、干渉ノイズを避けるために互いに異なっている。即ち、任意の隣接する 2つの光送信装置 36から照射される光の波長は、互いに異なり、且つ光漏洩部 13から送出される光の波長とも異なっている。

[0065] 上記説明した移動体光通信システム 1の構成によれば、基地局 4から送信された光は、コア 11とクラッド 12の間で反射を繰り返しながらコア 11の内部を進行する。光漏洩部 13に入射した光の一部は漏洩光ファイバ 10の外部へと漏れ出る。外部に漏れ出た光は車両 3の受光装置 32で受光される。受光された光は光ファイバ 31を介して復調装置 33に伝送され、復調装置 33で光信号が再生される。復調装置 33で再生された光信号は車両 3内の図示しない端末に送られる。一方、車両 3の信号生成装置 35によって生成された光信号は光送信装置 36から線路 2側へと照射される。照射された光信号は受光装置 21で受光され光ファイバ 20を介して基地局 4へと送られる。基地局 4から中継局 5に送られた信号は、復調装置（図示せず）で復調されて、インタ一ネットなどのネットワークに送出される。

[0066] 本実施の形態では ATCと基地局 4は同じ位置に設けられている。つまり、隣接する 2つの基地局 4の間には車両 3は最大でも 1台しか存在しない。このような場合には以下のような切れ目のない通信の受け渡し (ハンドオーバー）が可能になる。隣接する 2 つの基地局 4のうち車両 3の移動方向上流側の基地局 4を上流側基地局 4とし、他方の基地局 4を下流側基地局 4と表現する。車両 3は、上流側基地局 4と下流側基地局 4との間を走行し、上流側基地局 4と通信を行っている。車両 3が下流側基地局 4を通過中であることを ATCが判断すると同時に、下流側基地局 4は、下流側基地局 4に接続された漏洩光ファイバ 10に車両 3向けの光信号を送る。同時に下流側基地局 4 は各受光装置 21で受信される光信号を処理するように設定される。これにより下流側基地局 4と車両 3との通信の準備が完了する。ただしこの段階では、それまで通信を行っていた上流側基地局 4でも、車両 3との間の通信を続けている。この通信は、車両 3が下流側基地局 4を通過した後に終了してもよいし、次の車両 3が進入してきて、その車両 3に通信対象を切り替えるまで続けていても構わない。これらの制御は、中継局 5において集中管理されて行われる。これにより、基地局 4を通過する瞬間でも、切れ目の無い通信の受け渡しが可能になる。

[0067] また、通信の切り替えに、線路側に設置された受光装置 21を利用することもできる。上流側基地局 4に接続された受光装置 21のうち最も下流側にある受光装置 21に、車両 3からの光信号が入力されたことを検知した瞬間に、下流側基地局 4は、下流側基地局 4に接続された漏洩光ファイバ 10に、車両 3向けの光信号を送る。同時に下流側基地局 4は各受光装置 21で受信される光信号を処理するように設定される。これらの制御は、中継局 5において集中管理されて行われる。この方法によれば、基地局 4の設置場所が ATCの設置場所と異なって!/、ても切れ目のな!/、通信の受け渡し（ハンドオーバー）が可能である。

[0068] 上述した実施の形態による移動体光通信システム 1によれば、光漏洩部 13は車両 3の移動方向の長さ以下の間隔をおいて、不連続に設けられている。このため、光漏洩部が連続的に設けられる場合と比べて、光漏洩部 13から漏れ出る光の量を車両 3 の移動方向に関して限定することができる。これにより、光の無駄な漏洩を減らすことが出来、長距離に渡って光信号を伝播させることができる。また、車両 3が線路 2上のいずれの地点に位置していても、車両 3は光漏洩部 13から漏れ出た光を確実に受信すること力 Sできる。よって、シームレスなダウンリンクが達成される。

[0069] また、複数の受光装置 32は、一定の長さ d以下の間隔で車両 3の移動方向に沿つて、車両 3の移動方向における長さの全体にわたって、車両 3の底面に配置されている。このため、光漏洩部 13から漏れ出た光を複数の受光装置 32のうち少なくとも一つの受光装置 32で確実に受信することができる。よって、シームレスなダウンリンクが達成される。

[0070] また、上述した実施の形態による移動体光通信システム 1によれば、複数設けられた光漏洩部 13の漏洩率は光の伝播方向下流側に向かって漸次増加している。このため各光漏洩部 13から漏れ出る光の量を常に一定にすることができる。よって、安定した光通信を fiうことができる。

[0071] また移動体光通信システム 1は、漏洩光ファイバ 10を用いているため装置の設置が容易であり、装置の設置に関わるコストを削減できる。また、光漏洩部 13は周方向の一部に設けられている。このため光漏洩部 13から漏れ出る光の量を周方向に関して限定すること力 Sできる。これにより、光の無駄な漏洩を減らすことが出来、長距離に渡つて光信号を伝播させることができる。

[0072] 更に、複数の光送信装置 36は、車両 3が線路 2に沿って移動したときに、任意の隣接する 2つの光送信装置 36から線路 2に向けて照射されたそれぞれの光像は重なる領域を有し、この重なる領域は受光装置 21を通過するように配置されている。よって、複数の光送信装置 36のうち少なくとも一つの光送信装置 36から放射された光は確実に受光装置 21に受信される。よって、シームレスなアップリンクが達成される。また、任意の隣接する 2つの光送信装置 36から照射される光の波長は、互いに異なり、且つ光漏洩部 13から送出される光の波長とも異なっている。このため、任意の隣接する 2つの光送信装置 36から照射される光および光漏洩部 13から送出される光による干渉ノイズを避けることができる。このため、受光装置 32は確実に光漏洩部 13から送出される光を受光し、受光装置 21は確実に光送信装置 36から送出される光を受光する。従って、混線のない双方向通信が達成できる。

[0073] また、移動体光通信システム 1の受光装置 21は、車両 3の移動方向に沿って、車両 3の移動方向の長さより短い間隔で設けられている。よって、車両 3が線路 2のいずれの位置に位置していても、車両 3から送信された光信号は受光装置 21に受信される。よって、シームレスなアップリンクを達成できる。

[0074] また上述した実施の形態による移動体光通信システム 1によれば、車両 3の移動方向における光漏洩部 13の長さは、伝送レートの 1ビット分の光信号の空間的な長さ以下である。よって、複数個のビット信号が一度に空間に放射されることはない。よって、信号の歪みのない安定したダウンリンクを達成できる。

[0075] 本発明の第 2の実施の形態による移動体光通信システム 101について図 7に基づき説明する。第 2の実施の形態による移動体光通信システム 101は、車両が、停車中の別の車両を追レ、越す際のシームレスな光通信を実現する。移動体光通信システム 101では線路が分岐し、再び結合している。即ち、線路 102aは下流側の端部の分岐点 B1において、線路 102bと線路 102cに分岐する。線路 102bと線路 102cとが一定の区間並列して設けられたのちそれぞれの下流側端部の合流点 B2において線路 102dに接続される。線路 102aの上流側端部近傍に基地局 104aが設けられている。また、線路 102bの上流側端部近傍に基地局 104bが設けられている。線路 102c の上流側端部近傍に基地局 104cが設けられて!/、る。また線路 102dの上流側端部に基地局 104dが設けられている。基地局 104a〜； 104dが設けられる間隔は、基地局 104a〜104dのそれぞれの間に車両が最大でも 1台のみとなるような間隔である。本実施の形態においても基地局 104a〜104dは、 ATCの設置場所に設置されている。なお図 7では、線路 102bは αで途切れているが実際には αで連続している。同様に線路 102cも /3で連続している。

[0076] 線路 102a〜102dに沿ってそれぞれ、漏洩光ファイバ 110a〜； 110d、複数の光フアイバ 120a〜 120d力 S設けられて!/、る。漏洩光ファイバ 110a〜 11 Od及び複数の光ファイバ 120a〜； 120dはそれぞれ基地局 104a〜； 104dに接続されている。基地局 1 04a〜； 104dはそれぞれネットワーク回線によって中継局 105に接続されており、送られてきた信号は復調装置（図示せず）で復調されて、さらに接続されているインターネット基地局 106へ送出される。

[0077] 車両 103x, 103yにはそれぞれ、複数の受信用光ファイバ 131x, 131y、送信用光ファイノ 134x, 134y、復調装置 133x, 133y、信号生成装置 135x, 135y、及び光送信装置 136x, 136y力 S設けられている。車両 103x, 103yのこれらの装置の構成は、第 1の実施の形態の車両 3の複数の受信用光ファイバ 31、送信用光ファイバ 3 4、復調装置 33、信号生成装置 35、及び光送信装置 36とそれぞれ同様である。

[0078] 受光装置 121a〜121dは、車両 103xまたは車両 103yの移動により光送信装置 1 36xまたは光送信装置 136yに対向可能な位置に設けられている。

[0079] 漏洩光ファイバ 110a〜； 110d、光ファイノ 120a〜； 120d、及び受光装置 121a〜l 21 dの構成は第 1の実施の形態の漏洩光ファイバ 1、光ファイバ 20、及び受光装置 2 1とそれぞれ同様である。但し、基地局 104b〜； 104d近傍の構成は以下のようになつている。

[0080] 漏洩光ファイバ 110a〜； 11 Odはそれぞれ光漏洩部 113a〜； 113dを有する。複数の光漏洩部 113aのうち最も下流側にある光漏洩部 113aと、複数の光漏洩部 113bのうち最も上流側にある光漏洩部 113bとの距離は車両 103xの長さ以下である。以下同様に、複数の光漏洩部 113aのうち最も下流側にある光漏洩部 113aと、複数の光漏洩部 113cのうち最も上流側にある光漏洩部 113cとの距離は車両 103yの長さ以下である。複数の光漏洩部 113bのうち最も下流側にある光漏洩部 113bと、複数の光漏洩部 113dのうち最も上流側にある光漏洩部 113dとの距離は車両 103xの長さ以下である。同様に、複数の光漏洩部 1 13cのうち最も下流側にある光漏洩部 113cと、光漏洩部 113dのうち最も上流側にある光漏洩部 113dとの距離は車両 103yの長さ以下である。 gち,線路 102a, 102b, 102c, 102d上のいずれの地点、力、らでも、光漏洩部 113a〜； 113dのいずれ力、が、車両 103xおよび車両 103yの長さの範囲内に存在する。

[0081] 各基地局 104b〜； 104d近傍における受光装置 121a〜； 121dの構成も、それぞれ光漏浪咅 113a〜； 113dの構成と同様である。 gち,線路 102a, 102b, 102c, 102d 上のいずれの地点からでも、受光装置 121a〜121dのいずれ力、が、車両 103xおよび車両 103yの長さの範囲内に存在する。なお、本実施の形態では光漏洩部 113と受光装置 121は同じ箇所に設けられている。

[0082] 上述したように、基地局 104a〜104dは、 ATCの設置場所と同じ場所に設置されている。そのため、以下に示すように第 2の実施の形態においても切れ目の無い通信の受け渡し (ハンドオーバー）が可能である。初めの状態では、線路 102a〜102d 上に車両 103x、 103yは共に存在しない。そこに、車両 103xが線路 102a上を進行して来る。この時点では車両 103xは基地局 104aと通信を行っている。車両 103xは線路 102bに進入する。車両 103xが基地局 104bを通過中であることを ATCが判断すると同時に、基地局 104bは、漏洩光ファイバ 110bに、車両 103x向けの光信号を送る。同時に基地局 104bは受光装置 121bで受信される光信号を処理するように設定される。これにより、基地局 104bと車両 103xとの通信の準備が完了する。ただしこの段階では、それまで通信を行っていた基地局 104aでも、車両 103xとの間の通信を続けている。この通信は、車両 103xが基地局 104bを通過した後に終了してもよいし、次の車両が進入してきて、その車両に通信対象を切り替えるまで続けていても構わない。続いて、車両 103xは線路 102b上の所定の位置に停車する。例えば、停車位置はホームが設置された区間などである。

[0083] 次に車両 103yが、基地局 104aと通信を行いながら線路 102a上を走行して来る。

車両 103yは線路 102cに進入する。車両 103yが基地局 104cを通過中であることを ATCが判断すると同時に、基地局 104cは、漏洩光ファイバ 110cに、車両 103y向けの光信号を送る。同時に基地局 104cは受光装置 121cで受信される光信号を処理するように設定される。これにより、基地局 104cと車両 103yとの通信の準備が完了する。ただしこの段階では、それまで通信を行っていた基地局 104aでも、車両 10 3yとの間の通信を続けている。この通信は、車両 103yが基地局 104cを通過した後に終了してもよいし、次の車両が進入してきて、その車両に通信対象を切り替えるまで続けていても構わない。

[0084] さらに車両 103yは停車中の車両 103xを追い越す。車両 103yが基地局 104dを通過中であることを ATCが判断すると同時に、基地局 104dは漏洩光ファイバ 110d に、車両 103y向けの光信号を送る。同時に基地局 104dは受光装置 121dで受信される光信号を処理するように設定される。これにより、基地局 104dと車両 103yとの通信の準備が完了する。ただしこの段階では、それまで通信を行っていた基地局 104c でも、車両 103yとの間の通信を続けている。この通信は、車両 103yが基地局 104d を通過した後に終了してもよいし、次の車両が進入してきて、その車両に通信対象を切り替えるまで続けて!/、ても構わなレ、。

[0085] 車両 103yが線路 102dの下流側の基地局（図示せず）を通過した後に車両 103x がホームを発車する。車両 103xが基地局 104dを通過中であると ATCが判断すると同時に、基地局 104dは漏洩光ファイバ 110dに、車両 103x向けの光信号を送る。同時に基地局 104dは受光装置 121dで受信される光信号を処理するように設定される。これにより、基地局 104dと車両 103xとの通信の準備が完了する。ただしこの段階では、それまで通信を行っていた基地局 104bでも、車両 103xとの間の通信を続けている。この通信は、車両 103xが基地局 104dを通過した後に終了してもよいし、次の車両が線路 102bに進入してきて、その車両に通信対象を切り替えるまで続けていても構わない。以上の制御は、中継局 105において集中管理されて行われる。以上より、車両 103xが基地局 104b, 104dを通過する瞬間でも、切れ目の無い通信の受け渡しが可能になる。また、車両 103yが基地局 104c, 104dを通過する瞬間でも、切れ目の無い通信の受け渡し (ノ、ンドオーバー）が可能になる。

[0086] また、通信の切り替えに、それぞれの線路 102a〜； 102dに設置されたそれぞれの受光装置 121a〜121dを利用することもできる。車両 103xが線路 102aを走行しているとする。この段階で、車両 103xが線路 102bに進むことは予め決められているはずであり、中継局 105はこの情報を元に基地局 104bないし 104cの制御を行うことが可能である。この場合には、基地局 104aに接続された複数の受光装置 121aのうち最も下流側にある受光装置 121aに、車両 103xからの光信号が入力されたことを検知した瞬間に、基地局 104bは、基地局 104bに接続された漏洩光ファイバ 110bに、車両 103x向けの光信号を送る。同時に基地局 104bは各受光装置 121bで受信される光信号を処理するように設定される。車両 103xは線路 102bに進入し停車する

〇

[0087] 次に、車両 103yが線路 102aを走行しているとする。この段階で、車両 103yが線路 102cに進むことは予め決められているはずであり、中継局 105はこの情報を元に基地局 104bないし 104cの制御を行うことが可能である。この場合には、基地局 104 aに接続された複数の受光装置 121aのうち最も下流側にある受光装置 121aに、車両 103yからの光信号が入力されたことを検知した瞬間に、基地局 104cは、基地局 1 04cに接続された漏洩光ファイバ 110cに車両 103y向けの光信号を送る。同時に基地局 104cは各受光装置 121cで受信される光信号を処理するように設定される。そして、基地局 104cに接続された受光装置 121cのうち最も下流側にある受光装置 12 lcに、車両 103yからの光信号が入力されたことを検知した瞬間に、基地局 104dは、基地局 104dに接続された漏洩光ファイバ 110dに、車両 103y向けの光信号を送る。同時に基地局 104dは各受光装置 121dで受信される光信号を処理するように設定される。

[0088] 車両 103yが線路 102dの下流側の基地局（図示せず）を通過した後、車両 103x が発車する。基地局 104bに接続された受光装置 121bのうち最も下流側にある受光装置 121bに、車両 103xからの光信号が入力されたことを検知した瞬間に、基地局 104dは、基地局 104dに接続された漏洩光ファイバ 110dに、車両 103x向けの光信号を送る。同時に基地局 104dは各受光装置 121dで受信される光信号を処理するように設定される。以上の制御は、中継局 105において集中管理されて行われる。この方法によれば、基地局の設置場所と ATCの設置場所が異なる場合でも、切れ目のない通信の受け渡しが可能である。

[0089] 上述した第 2の実施の形態による移動体光通信システム 101によれば、車両 103x を車両 103yが追い越す際に、車両 103x, 103yは、基地局 104a〜104dのいずれ力、と常に通信を行っている。このため、車両 103x, 103y共にシームレスな双方向通信が可能である。

[0090] また、第 2の実施の形態による移動体光通信システム 101によれば線路 102a〜d には、複数の車両（この例では車両 103x、 103y)が存在する。また、一本の線路 10 2aが複数の線路 102b、 102cに分岐する分岐点 B1と、線路 102b、 102cが再び 1 本の線路 102dに合流する合流点 B2が設けられている。そして、各線路（各区間） 10 2a〜； 102dには、最大で 1台の車両のみ（車両 103xまたは車両 103y)が存在するように設定されている。すなわち、分岐経路である線路 102b、 102cにおいてもそれぞれ車両は最大で 1台のみ存在するように設定されている。さらに、線路 102a〜； 102d に 1対 1で対応するように基地局 104a〜104dが設けられている。そして、漏洩光ファィバ 110a〜； UOdおよび受光装置 121a〜121dが対応する線路 102a〜102dに設けられている。よって、漏洩光ファイバ 110a〜； UOdおよび受光装置 121a〜； 121dは、対応する基地局 104a〜； 104dに接続されている。このため、車両 103x、 103yの間で混線がない双方向通信を行うことができる。また、車両 103x、 103yが独立して、シームレスな双方向通信を行うことができる。

[0091] 本発明による移動体光通信システム及び移動体光通信方法は上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、光ファイバ 20及び受光装置 21は線路 2に沿って設けられていた力受光装置 21が線路 2に沿って設けられていれば、光ファイバ 20は線路 2に沿って設けられていなくともよい。また、光送出手段に関しても同様に、光漏洩部 13が線路 2に沿って設けられていれば、漏洩光ファイバ 10の非漏洩部は線路 2に沿って設けられていなくともよい。

[0092] また、図 8のように、漏洩光ファイバ 10の代わりに通常の（光漏洩部を有さない）光ファイバ 210 (210A、 210B、 210C)を用い、光漏洩部に相当する位置に光送信装置 220を設けてもよい。光ファイバ 210Aは車両移動方向上流側から延びており、下流側端部がファイバカプラ 230に接続されている。光ファイバ 210Cはその上流側端部がファイバカプラ 230に接続され、下流側に延び、さらに下流側の図示せぬフアイバカプラ 230に接続されている。即ち、光ファイバ 210A、 210Cは線路に沿って延設されている。光ファイバ 210Bは、光ファイバ 210A及び 210Cから枝分かれするような形で、一端がファイバカプラ 230に接続されている。光ファイバ 210Bの他端は光送信装置 220 (受光素子 221)に接続している。光送信装置 220は、フォトダイオードなどからなる受光素子 221、信号処理回路 222、レーザダイオードなどからなる発光素子 223を備える。発光素子 221と信号処理回路 222とは、電気ケーブル 226で接続され、信号処理回路 222と、発光素子 223とは電気ケーブル 227で接続されている。光ファイバ 210Aを伝播してきた光は、ファイバカプラ 230に入力され、 2つの光に分岐されて、光ファイバ 210B、 210Cに出力される。ファイバカプラ 230から出力され、光ファイバ 210Bを伝播してきた光は受光素子 221に入力される。受光素子 221 は、光信号を電気信号に変換する O/E変換を行う。 O/E変換によって生成された電気信号は、受光素子 221から、電気ケーブル 226を通って信号処理回路 222に送信される。信号処理回路 222は、入力された電気信号を増幅し、波形を整形する。増幅、及び、波形整形された電気信号は、光ケーブル 227を通って発光素子 223に送信される。発光素子 223は電気信号を光信号に変換する E/O変換を行い、車両 3 (図 4参照）に向けて光（軌跡 P1)を送出する。

[0093] あるいは、図 9のように、漏洩光ファイバ 10の代わりに通常の（光漏洩部を有さない )光ファイバ 310 (310A、 310B)を用い、光漏洩部に相当する位置に光送信装置 3 20を設けてもよい。光ファイバ 310A、 310Bは共に線路 2に沿って延設されている。光送信装置 320は、受光素子 321、信号処理回路 322、発光素子 323、発光素子 3 24を備える。受光素子 321と信号処理回路 322とは、電気ケーブル 326で接続されている。信号処理回路 322と、発光素子 323とは電気ケーブル 327で接続され、信号処理回路 322と、発光素子 324とは電気ケーブル 328で接続されている。光フアイノ 310Aは受光素子 321と接続されている。また、発光素子 324は光ファイバ 310B と接続されている。ファイバ 310Aを伝播してきた光は、受光素子 321に入力される。受光素子 321は、光信号を電気信号に変換する O/E変換を行う。電気信号は、受光素子 321から、電気ケーブル 326を通って信号処理回路 322に送信される。信号処理回路 322は、電気信号を増幅し、波形を整形する。増幅、及び、波形整形された電気信号は、電気ケーブル 326を通って発光素子 323に送信されると共に、電気ケーブル 328を通って発光素子 324に送信される。発光素子 323は電気信号を光信号に変換する E/O変換を行い、車両 3に向けて光を送出する。また、発光素子 3 24は電気信号を光信号に変換する E/O変換を行い、光ファイバ 310Bに光を送出する。

光送信装置 220、 320を用いることによって、光はいつたん θ/Ε、 E/O変換を経て波形が整形されるため、エラーの少ない精度のよい光通信が達成できる。尚、光送信装置 220、 320が線路 2に沿って設けられていれば、光送信装置に接続する光フアイバは線路 2に沿って設けられていなくともよい。

[0094] また、図 8、 9の光送信装置 220、 320は、 θ/Ε、 E/O変換の代わりに光一光制御などを行う構成でもよい。この場合にも、光はいつたん光一光制御を経て波形が整形されるため、エラーの少ない精度のよい光通信が達成できる。なお、図 8、 9には図示されていないが、光ファイバ 210Bと受光素子 221、光ファイバ 310Aと受光素子 3 21、及び、発光素子 324と光ファイバ 310Bは、しかるべき光学部品を介して適切に接続されるものとする。

[0095] また、上述した実施の形態では車両側に光送信装置 36、 136x、 136yを設けていた。しかし、車両側に光送信装置の代わりに送信用の漏洩光ファイバを設け、光漏洩部から光信号を送出するとレ、う構成であってもよレ、。

産業上の利用可能性

[0096] 本発明の移動体通信システムは、新幹線などの鉄道車両と、インターネットとの間でブロードバンド通信を行うのに適している。

Claims

請求の範囲

[1] 複数の移動体側受光手段（32、 132x、 132y)を有する移動体（3, 103x、 103y) と、

該移動体の移動経路（2、 102a— 102d)に沿って敷設され、該複数の移動体側受光手段が受光可能な光を送出する複数のファイバ側光送出手段（13、 113a— 113 d)を有する光ファイバケーブル（10、 110a— 110d)と、を備えた移動体光通信システム（1、 101)であって、

該複数のファイバ側光送出手段は該移動体の移動方向における長さ以下の間隔で並設され、

該移動体側受光手段は、該移動体の移動方向に沿って、該ファイバ側光送出手段から該移動体に照射された光像の該移動体の移動方向における長さ（d)以下の所定間隔で並設されていることを特徴とする移動体光通信システム。

[2] 該光ファイバケーブルは、コア（11)と、該コアよりも屈折率が低く該コアに外接したクラッド（12)と、該コアに接して形成され屈折率が該コアの屈折率より低ぐかつ該クラッドの屈折率より高い光漏洩部（13、 113a— 113d)であって該移動体の移動方向に断続的に複数設けられた光漏洩部とを有する漏洩光ファイバケーブルであり、該光漏洩部は該ファイバ側光送出手段として機能することを特徴とする請求項 1記載の移動体光通信システム。

[3] 該光漏洩部は該光ファイバケーブルの周方向の一部に設けられていることを特徴とする請求項 2記載の移動体光通信システム。

[4] 該複数の光漏洩部のうち、該移動体の移動方向下流側の該光漏洩部の方が上流側の該光漏洩部より光の漏洩率が高いことを特徴とする請求項 2または 3記載の移動体光通信システム。

[5] 該光漏洩部の長手方向の長さは、伝播する光信号の 1ビットに相当する空間的な長さ以下であることを特徴とする請求項 2に記載の移動体光通信システム。

[6] 該ファイバ側光送出手段は光送信装置（220、 320)であることを特徴とする請求項 1記載の移動体光通信システム。

[7] 該移動体は、それぞれ該複数の移動体側受光手段（132x、 132y)を有する複数の移動体（103x、 103y)を備え、

該移動経路には、 1本の経路が複数の分岐経路（102b、 102c)に分岐する分岐位置 (B1)と、該複数の分岐経路が再び 1本の経路に合流する合流位置 (B2)が設けられ、

該移動経路は、各区間に該複数の移動体のうち 1台のみが存在するように設定される複数の区間（102a— 102d)を有し、

各分岐経路は、該複数の区間のうちの一区間として機能し、

各区間に 1対 1で対応するように複数の基地局（104a— 104d)が設けられ、各区間における該複数のファイバ側光送出手段は対応する該基地局に接続されていることを特徴とする請求項 1記載の移動体光通信システム。

[8] 複数の移動体側光送出手段（36、 136x、 136y)を有する移動体（3、 103x、 103 y)と、

該移動体の移動経路（2、 102a— 102d)に沿って敷設され、該複数の移動体側光送出手段から送出された光を受光可能な複数のファイバ側受光手段（21、 121a— 1 21 d)を有する光ファイバケーブル（10、 110a— 110d)と、を備えた移動体光通信システム（1、 101)であって、

該複数の移動体側光送出手段は移動体の移動方向に沿って配置され、該移動体が該移動経路に沿って移動したときに、任意の隣接する 2つの移動体側光送出手段から該移動経路に向けて照射されたそれぞれの光像は重なる領域を有し、該重なる領域は、各ファイバ側受光手段を通過するように配置されており、該複数のファイバ側受光手段は該移動体の移動方向における長さ以下の間隔で並設されていることを特徴とする移動体光通信システム。

[9] 任意の隣接する 2つの移動体側光送出手段から送出される光の波長は互いに異なつていることを特徴とする請求項 8記載の移動体光通信システム。

[10] 該移動体は、それぞれ該複数の移動体側光送出手段（136x、 136y)を有する複数の移動体（103x、 103y)を備え、

各区間に 1対 1で対応するように複数の基地局（104a— 104d)が設けられ、各区間における該複数のファイバ側受光手段は対応する該基地局に接続されていることを特徴とする請求項 8または 9記載の移動体光通信システム。

[11] 複数の移動体側受光手段（32、 132x、 132y)と複数の移動体側光送出手段（36 、 136x、 136y)とを有する移動体（3、 103x、 103y)と、

該移動体の移動経路（2、 102a— 102d)に沿って敷設され、該複数の移動体側受光手段が受光可能な光を送出する複数のファイバ側光送出手段（13、 113a— 113 d)を有する第 1の光ファイノケープレ（20、 120a— 120d)と、

該複数の移動体側光送出手段から送出された光を受光可能な複数のファイバ側受光手段（21、 121a— 121d)を有する第 2の光ファイバケーブル（10、 110a— 110 d)と、を備えた移動体光通信システム（1、 101)であって、

該移動体側受光手段は、該移動体の移動方向に沿って、該ファイバ側光送出手段から該移動体に照射された光像の該移動体の移動方向における長さ（d)以下の所定間隔で並設されており、

該移動体が該移動経路に沿って移動したときに、任意の隣接する 2つの移動体側光送出手段から該移動経路に向けて照射されたそれぞれの光像は重なる領域を有し、該重なる領域は、各ファイバ側受光手段を通過するように配置されており、該複数のファイバ側受光手段は該移動体の移動方向における長さ以下の間隔で並設されていることを特徴とする移動体光通信システム。

[12] 任意の隣接する 2つの移動体側光送出手段から送出される光の波長は、互いに異なり、且つファイバ側光送出手段から送出される光の波長とも異なっていることを特徴とする請求項 11記載の移動体光通信システム。

[13] 該第 1の光ファイバケーブルは、コア（1 1)と、該コアよりも屈折率が低く該コアに外接したクラッド（12)と、該コアに接して形成され屈折率が該コアの屈折率より低ぐかっ該クラッドの屈折率より高い光漏洩部であって該移動体の移動方向に断続的に複数設けられた光漏洩部（13)とを有する漏洩光ファイバケーブルであり、

該光漏洩部は該ファイバ側光送出手段として機能することを特徴とする請求項 11 または 12記載の移動体光通信システム。

[14] 該光漏洩部は該第 1の光ファイバケーブルの周方向の一部に設けられていることを特徴とする請求項 13記載の移動体光通信システム。

[15] 該複数の光漏洩部のうち、該移動体の移動方向下流側の該光漏洩部の方が上流側の該光漏洩部より光の漏洩率が高いことを特徴とする請求項 13記載の移動体光通信システム。

[16] 該ファイバ側光送出手段は光送信装置であることを特徴とする請求項 11記載の移動体光通信システム。

[17] 該移動体は、それぞれ該複数の移動体側光送出手段（136x、 136y)と該複数の移動体側受光手段（132x、 132y)とを有する複数の移動体（103x、 103y)を備え、該移動経路には、 1本の経路が複数の分岐経路（102b、 102c)に分岐する分岐位置 (B1)と、該複数の分岐経路が再び 1本の経路に合流する合流位置 (B2)が設けられ、

各区間に 1対 1で対応するように複数の基地局（104a— 104d)が設けられ、各区間における該複数のファイバ側光送出手段及び複数のファイバ側受光手段は対応する該基地局に接続されていることを特徴とする請求項 11記載の移動体光通信システム。

[18] 移動体（3、 103x、 103y)の経路（2、 102a— 102d)に沿って光を伝達し、

該移動体の経路上に設けられた複数の送出位置から、該移動体の経路に沿って伝達された光を該移動体に向けて送出し、該移動体に向けて送出された光を、該移動体の複数の受光位置のうち少なくとも一つの受光位置で受光する移動体光通信方法において、

該経路上の該複数の送出位置は、該移動体の移動方向における長さ以下の間隔で設けられ、

該移動体の該複数の受光位置は、該移動体の移動方向に沿って、該経路上の該複数の送出位置から該移動体に照射された光像の該移動体の移動方向における長さ（d)以下の所定間隔で並設されていることを特徴とする移動体光通信方法。

[19] 移動体の移動方向に沿って該移動体に設けられた複数の送出位置から光を送出し、

該送出された光を、該移動体の経路上に設けられた複数の受光位置のうち少なくとも一つの受光位置で受光し、

該移動体の経路上の該複数の受光位置のうち少なくとも一つの受光位置で受光された光を、該移動体の経路に沿って伝達する移動体光通信方法にお!、て、該移動体が該移動体の経路に沿って移動したときに、任意の隣接する 2つの移動体側送出位置から該移動体の経路に向けて照射されたそれぞれの光像は重なる領域を有し、該重なる領域は、該移動体の経路上の各受光位置を通過するように配置されており、

該経路上の該複数の受光位置は該移動体の移動方向における長さ以下の間隔で並設されて!/、ることを特徴とする移動体光通信方法。

[20] 任意の隣接する 2つの移動体側送出位置から送出される光の波長は互いに異なつていることを特徴とする請求項 19記載の移動体光通信方法。

[21] 移動体（3、 103x、 103y)の経路（2、 102a— 102d)に沿って光を伝達し、

該移動体の経路上に設けられた複数の送出位置から、該移動体の経路に沿って伝達された光を該移動体に向けて送出し、

該移動体に向けて送出された光を、該移動体の複数の受光位置のうち少なくとも一つの受光位置で受光し、

該移動体の移動方向に沿って該移動体に設けられた複数の送出位置から光を送出し、該送出された光を、該移動体の経路上に設けられた複数の受光位置のうち少なくとも一つの受光位置で受光し、

該移動体の経路上の該複数の受光位置のうち少なくとも一つの受光位置で受光された光を、該移動体の経路に沿って伝達する移動体光通信方法にお!、て、該経路上の該複数の送出位置は、該移動体の移動方向における長さ以下の間隔で設けられ、

該移動体の該複数の受光位置は、該移動体の移動方向に沿って、該経路上の該複数の送出位置から該移動体に照射された光像の該移動体の移動方向における長さ（d)以下の所定間隔で並設され、

該移動体が該移動体の経路に沿って移動したときに、任意の隣接する 2つの移動体側送出位置から該移動体の経路に向けて照射されたそれぞれの光像は重なる領域を有し、該重なる領域は、該移動体の経路上の各受光位置を通過するように配置されており、

任意の隣接する 2つの移動体側送出位置から送出される光の波長は、互いに異なり、且つ経路上の送出位置から送出される光の波長とも異なっていることを特徴とする請求項 21記載の移動体光通信方法。