WO2019230014A1 - 光無線メッシュネットワーク通信システム - Google Patents

光無線メッシュネットワーク通信システム Download PDF

Info

Publication number
WO2019230014A1
WO2019230014A1 PCT/JP2018/038565 JP2018038565W WO2019230014A1 WO 2019230014 A1 WO2019230014 A1 WO 2019230014A1 JP 2018038565 W JP2018038565 W JP 2018038565W WO 2019230014 A1 WO2019230014 A1 WO 2019230014A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical
optical wireless
node
wireless communication
nodes
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/038565
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
耕一郎 豊
薫 冨島
波平　宜敬
洋 前田
一志 宮城
Original Assignee
株式会社クオンタムドライブ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社クオンタムドライブ filed Critical 株式会社クオンタムドライブ
Priority to US17/059,116 priority Critical patent/US11115122B2/en
Priority to JP2018208501A priority patent/JP6739807B2/ja
Priority to TW108118633A priority patent/TW202005311A/zh
Publication of WO2019230014A1 publication Critical patent/WO2019230014A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
    • H04J14/0278—WDM optical network architectures
    • H04J14/0284—WDM mesh architectures
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2575—Radio-over-fibre, e.g. radio frequency signal modulated onto an optical carrier
    • H04B10/25752—Optical arrangements for wireless networks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/02016—Circuit arrangements of general character for the devices
    • H01L31/02019—Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02027—Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for devices working in avalanche mode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0203—Containers; Encapsulations, e.g. encapsulation of photodiodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0232—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L31/02327—Optical elements or arrangements associated with the device the optical elements being integrated or being directly associated to the device, e.g. back reflectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
    • H01L31/107—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/12—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto
    • H01L31/16—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources
    • H01L31/167—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources the light sources and the devices sensitive to radiation all being semiconductor devices characterised by potential barriers
    • H01L31/173—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources the light sources and the devices sensitive to radiation all being semiconductor devices characterised by potential barriers formed in, or on, a common substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/114—Indoor or close-range type systems
    • H04B10/1149—Arrangements for indoor wireless networking of information
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2575—Radio-over-fibre, e.g. radio frequency signal modulated onto an optical carrier
    • H04B10/25752—Optical arrangements for wireless networks
    • H04B10/25758—Optical arrangements for wireless networks between a central unit and a single remote unit by means of an optical fibre
    • H04B10/25759—Details of the reception of RF signal or the optical conversion before the optical fibre
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/40—Transceivers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • G01J2001/4413—Type
    • G01J2001/442—Single-photon detection or photon counting
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • G01J2001/4446—Type of detector
    • G01J2001/446—Photodiode
    • G01J2001/4466—Avalanche

Definitions

  • the present invention relates to an optical wireless mesh network communication system. More specifically, the present invention relates to an optical wireless mesh network communication system that enables optical wireless communication of 1: n (n is a positive integer of 2 or more, hereinafter the same in the specification).
  • optical wireless communication networks using optical fibers are indispensable technologies for current optical communications, but there are still places where it is difficult to lay optical cables. For example, communication between ships, communication between buildings across the main street, a narrow underground space where cable wiring is difficult, a highly radioactive space, and the like.
  • LED light sources modulation of several tens of kHz has become possible, and research and development of visible light communication has progressed. Since LED emits light, it is not suitable for long-distance communication, but communication is possible within a range where linear light reaches unless it is blocked by an obstacle. Therefore, it is desired to construct an optical wireless communication network using LEDs or the like at places where it is difficult to install optical cables.
  • Non-Patent Document 1 an example is disclosed in which a node is provided in a mesh section and 1: 1 communication is performed between terminals installed in the node (see Non-Patent Document 1).
  • An object of the present invention is to provide a network capable of 1: n communication in an optical wireless mesh network. It is another object of the present invention to improve transmission characteristics of an optical wireless mesh network and to more reliably detour links.
  • the optical wireless mesh network communication system A1 is, for example, as shown in FIG.
  • Each of the optical wireless communication transceivers Si having an optical transmitter Ti (i is a positive integer), an optical receiver Ri, and an optical fiber cable or a coaxial cable that transmits a signal received by the optical receiver Ri to the optical transmitter Ti.
  • An optical wireless mesh network communication system A1 that connects n + 1 nodes Ni via a network
  • the optical wireless communication transmitter / receiver Si in each node Ni has a communication partner node Nj (j is a positive integer, j ⁇ i) within (1) a predetermined linear distance capable of optical communication, and (2) As long as there are no obstacles that block or absorb light, and (3) both the optical transmitter Ti and the optical receiver Ri are active, it is possible to communicate with the optical wireless communication transceiver Sj of the communication partner node Nj.
  • the optical wireless communication transmitter / receiver Si in each node Ni has the other n nodes Nj when the node Ni and all the other n nodes Nj satisfy the conditions (1) to (3).
  • Wide-angle transmission light can be simultaneously transmitted to 3/5 or higher optical wireless communication transceiver Si, and the wide-angle transmission light can be transmitted from 3/5 or higher optical wireless communication transceiver Sj of other N nodes Nj. Can be received simultaneously;
  • the optical wireless communication transceiver Si includes a controller Ci that converts the format of an input signal into a communication signal related to a network when an input signal is input from the input device 12 at a node to which the input device 12 is connected.
  • the node connected to the output device 13 includes a controller Ci that converts the format of a communication signal related to the network into an output signal when the communication signal is output from the optical wireless communication transceiver Si to the output device 13.
  • the margin is preferably 120 ⁇ 30 degrees, and more preferably 120 ⁇ 20 degrees. Even in the case of 120 degrees, it is assumed that transmission / reception is practically possible within the margin.
  • the distance is preferably the target distance ⁇ 30%, more preferably the target distance ⁇ 20%.
  • the reason why the number of nodes Nj is set to 3/5 or more is that all of the nodes are preferable, but when there are obstacles that block or absorb light on the way, there are cases where the network is configured to avoid this. It is.
  • the input device and the output device are not limited to terminals, and include interfaces between Wi-Fi, mobile base stations, and Ethernet (registered trademark).
  • the input / output devices 12 & 13 include all of the input device 12, the output device 13, and devices having both functions of the input device and the output device.
  • the network which can communicate 1: n in an optical wireless mesh network can be provided.
  • An organic EL light source may be used.
  • a laser light source may be combined with a diffusion medium to emit light at a wide angle.
  • the routing control of the controller is excluded, the transmission characteristics of the optical wireless mesh network can be improved.
  • the detour of the link can be made more reliable. It is also possible to build a network that takes advantage of the spread of light.
  • Each node Ni includes an optical wireless communication transceiver Si having an optical transmitter Ti, an optical receiver Ri, and an optical fiber cable or a coaxial cable that transmits a signal received by the optical receiver Ri device to the optical transmitter Ti.
  • An optical wireless mesh network communication system A2 comprising a network having a triangular, quadrangular or hexagonal network structure or a network structure in which polygons having different numbers of angles are mixed,
  • Each node Ni is provided in a node of the network, and a node Nj of a communication partner is a node provided in a plurality of adjacent nodes,
  • the optical wireless communication transmitter / receiver Si in each node Ni has a communication partner node Nj within (1) a predetermined linear distance capable of optical communication, and (2) an obstacle that blocks or absorbs light in the middle.
  • the optical wireless communication transceiver Sj of the communication partner node Nj can communicate.
  • the optical wireless communication transmitter / receiver Si in each node Ni has three of the other n adjacent nodes Nj when the self node and all the n adjacent nodes Nj satisfy the conditions (1) to (3). / 5 or more optical wireless communication transceivers Sj can be simultaneously transmitted with wide-angle transmission light, and wide-angle transmission light is transmitted from 3/5 or more optical wireless communication transceivers Sj of other n adjacent nodes Nj. Can be received simultaneously,
  • the optical wireless communication transceiver Si includes a controller that converts the format of the input signal into a communication signal related to the network when an input signal is input from the input device 12 at the node to which the input device 12 is connected.
  • the node connected to the output device 13 includes a controller Ci that converts the format of a communication signal related to the network into an output signal when an output signal is output from the optical wireless communication transceiver Si to the output device 13.
  • the network is not limited to the triangular network as shown in FIG. Moreover, when applied to the real world, it is difficult to realize the arrangement of equilateral triangle network nodes as shown in FIG. Margins are applied to angles and distances as in the first aspect.
  • the shape of the triangular, quadrangular, or hexagonal mesh is not limited to the same shape, and various shapes may be mixed.
  • a mesh structure in which polygons having different numbers of angles are mixed may be mixed with, for example, triangular, quadrangular, or hexagonal meshes, and may be mixed with a network having a larger number of corners.
  • the communication path follows the mesh, the light spreads so that the light can actually reach even the route of N1 ⁇ N3 and N1 ⁇ N5. In such a case, the light in that direction may be blocked by a mask with an optical transmitter or an optical receiver, or the amount of light may be small even when light actually comes, so cut processing may be performed as noise.
  • a network capable of 1: n communication can be provided in an optical wireless mesh network.
  • An organic EL light source may be used.
  • a laser (LD) light source may be combined with a diffusion medium to emit light at a wide angle.
  • the communication route control of the controller is excluded, the transmission characteristics of the optical wireless mesh network can be improved.
  • the number of detour paths can be increased as compared with the prior art, the detour of the link can be made more reliable.
  • a triangular, quadrangular, or hexagonal mesh structure is used, an infinite network can be constructed.
  • the optical wireless mesh network communication system A7 according to the third aspect of the present invention is, for example, as shown in FIG. 15, in a wide area partly including the optical wireless mesh network communication system according to the first aspect or the second aspect. 1 is an optical wireless mesh network communication system.
  • a detour when connecting the networks of the first aspect and the second aspect, a detour can be secured if at least two bridge paths are created. With this configuration, the network can be expanded indefinitely.
  • the optical wireless mesh network communication system A1 includes a photodiode (hereinafter also referred to as “PD” in the present claims) as the optical receiver Ri in any of the first to third aspects. And having a resistor and a capacitor connected to the downstream side of the current flow direction with respect to the PD, the peak of the light receiving wavelength is set to a wavelength shorter than the wavelength of the ambient light, and the incident photon unit In response to energy, it performs a multiplication function and has the function of not accepting the next photon until one photon is incident and the multiplication function is restored. A voltage is applied between the terminals of the PD. Then, free carriers in the PD are activated.
  • PD photodiode
  • the optical wireless mesh network communication system A1 includes, in any one of the first to fourth aspects, for example, as shown in FIG.
  • the range of angles in the receiving direction of the optical receiver Ri is wide, and when no other n nodes Nj are included within the angle in the transmitting direction, a plurality of optical transmitters Ti are combined to transmit and receive optical wireless communication.
  • a plurality of optical receivers Ri are combined to form the receiving part of the optical wireless communication transceiver Si. To do.
  • the optical wireless communication transceiver Si is configured by combining a plurality of optical transmitters and optical receivers in one node.
  • the specification an example in which three sets, four sets of optical transmitters and optical receivers are combined is described, but two sets or five sets or more may be used. If comprised in this way, a wide light emission angle and light reception angle can be covered.
  • the optical wireless mesh network communication system A1 according to the sixth aspect of the present invention is the optical wireless communication transceiver Si in each of the nodes Ni as shown in FIG. 1, for example, in any of the first to fifth aspects.
  • the ratio of those having the controller Ci is 50% or less, and the controller Ci in the case of having the controller Ci does not perform the routing process, and controls the optical wireless communication transceiver of its own node. Remote control of the optical wireless communication transceiver Si of the node that does not have is also performed.
  • the ratio of what is included is 50% or less, more preferably 30% or less, and still more preferably 20% or less. If comprised in this way, since the controller Ci does not perform a routing process, the processing time in the said node can be shortened and the improvement of the transmission characteristic of an optical wireless mesh network is anticipated.
  • the optical wireless mesh network communication system A1 is the optical wireless communication transceiver Si in each node Ni as shown in FIG.
  • the controller Ci deactivates the optical receiver Ri immediately before and activates it after a predetermined period.
  • the controller may be a controller of its own node. If the own node does not have a controller, it may be remotely controlled by a controller of another node. With such a configuration, it is possible to block a signal that is input in a reciprocating manner between two nodes or a signal that is input while bypassing a large number of nodes, thereby preventing communication congestion.
  • the value of the optical reception signal at each node Ni is the other node Nj.
  • the light amount obtained by combining the signals from the optical transmitter Ti is obtained by comparing with a reference value, and the transmission signal from the optical transmitter Ti at each node Ni is transmitted with a unified predetermined light amount.
  • the reference value is determined based on past accumulated data, for example. Further, there may be a plurality of unified predetermined light amounts depending on the situation. The predetermined amount of light is determined so as to reach at least all counterpart nodes. If comprised in this way, since an optical transmitter will be transmitted by the unified predetermined light quantity, attenuation of the signal via a node can be suppressed.
  • optical wireless mesh network communication system in any of the first to eighth aspects, multiplex communication is adopted for communication between the optical wireless communication transceivers Si (see FIG. 2). .
  • multiplex communication is performed by combining a time division multiplex system using a plurality of optical wireless communication transceivers Si and a frequency (wavelength) multiplex system. If comprised in this way, if multiplexing is utilized, a signal can be transmitted in parallel and transmission time can be shortened.
  • a communication signal between the optical wireless communication transceivers Si is expressed in multiple values.
  • DPSK, DQPSK, coherent QAM, OFDM, Wavelet OFDM, PPM, or the like can be applied as a multilevel communication method. If comprised in this way, since multi-bit communication can transmit a signal of a plurality of bits with one optical pulse, the transmission time can be greatly shortened.
  • the optical wireless mesh network communication system A1 (see FIG. 1) according to the eleventh aspect of the present invention can be measured by the controller Ci in any of the first to tenth aspects as shown in FIG.
  • the received light quantity at each node Ni is compared with the accumulated data at the time of abnormality, and it is determined that a failure has occurred when they are the same or similar.
  • the data at the time of abnormality may be stored in a storage device attached to the controller, or may be stored in a storage device of an automatic configuration system that manages the entire controller.
  • the term “similar” refers to a case where the value is close to within 4: 6, for example, compared to a value that is one higher or one lower, including binary and multivalued cases. It is more preferable that the ratio is close to within 3: 7.
  • the controller Ci tracks a path of abnormal data, Find the fault location.
  • the amount of light of the node to which each controller is attached is recorded in the case of normality and various failures, and each controller is attached when a failure occurs.
  • the failure location is identified by comparing the light amount data of the node with the recorded data. If comprised in this way, since a failure location can be grasped
  • the optical wireless mesh network communication system A8 to A10 according to the thirteenth aspect of the present invention, in any of the first to twelfth aspects, for example, as shown in FIG.
  • a wireless communication transceiver Si (see FIG. 2) is configured to be movable. If comprised in this way, also in the network which has a movable optical communication transmission / reception apparatus, the network which can communicate of 1: n can be provided. Further, it is possible to improve the transmission characteristics of the optical wireless mesh network and to more reliably bypass the link.
  • the optical wireless communication transceiver Si transmits an optical transmitter Ti, an optical receiver Ri, and a signal received by the optical receiver Ri to the optical transmitter Ti.
  • An optical wireless communication transceiver Si having an optical fiber cable or a coaxial cable for transmission, Can transmit simultaneously to the optical wireless communication transmitter / receiver Si of a plurality of other nodes Ni with wide-angle transmission light, and can simultaneously receive wide-angle transmission light from the optical wireless communication transmitter / receiver Si of other nodes Ni And In the node Ni to which the input device 12 (see FIG.
  • the reason why the routing control is not required in each node is that the transmission light and the reception light perform 1: n communication at a high angle.
  • the load of the controller Ci in each node is greatly reduced, and the processing speed is increased.
  • processing of 0.2 ms can be shortened to 5 ns.
  • the controller does not need to perform routing processing, processing time at each node is shortened, and transmission characteristics of the optical wireless mesh network can be greatly improved. This is a great effect of the optical wireless communication transceiver according to the present invention.
  • a network capable of 1: n communication in an optical wireless mesh network can be provided. Further, it is possible to improve the transmission characteristics of the optical wireless mesh network and to more reliably bypass the link.
  • 1 is a diagram illustrating a configuration example of an optical wireless mesh network communication system A1 according to a first embodiment.
  • 1 is a diagram illustrating a configuration example of an optical wireless communication transceiver according to a first embodiment. It is a figure which shows the example of the light receiving circuit which connected the several light receiving element in parallel. It is a figure which shows the example of the rise / fall time of the pulse shape waveform of the voltage signal based on the electric current which flowed through the capacitor. It is a figure which shows the structural example of the optical wireless communication transmitter / receiver which has the controller in an input / output node. It is a figure which shows the structural example of the optical wireless communication transmitter / receiver without a controller other than an input / output node.
  • FIG. 1 shows the 1st example of the structure of the optical wireless communication transmitter / receiver which can transmit / receive an optical signal with a wide angle. It is a figure which shows the structural example of optical wireless mesh network communication system A1 which concerns on Example 3.
  • FIG. 1 shows the 1st example of the structure of the optical wireless communication transmitter / receiver which can transmit / receive an optical signal with a wide angle. It is a figure which shows the structural example of optical wireless mesh network communication system A1 which concerns on Example 3.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of an optical wireless mesh network communication system A7 according to a seventh embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of an optical wireless mesh network communication system A8 according to an eighth embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of an optical wireless mesh network communication system A9 according to an eighth embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of an optical wireless mesh network communication system A10 according to an eighth embodiment. It is a figure which shows the structural example of the communication system which transmits image data from the terminal 16A to the terminal 16B.
  • the optical wireless mesh network communication system A1 is composed of n + 1 nodes, each node is provided with an optical wireless communication transmitter / receiver, and the optical wireless communication transmitter / receiver of any node is the other (n).
  • n An example in which communication with the optical wireless communication transceiver of the node is possible will be described.
  • FIG. 1 shows an example of the network configuration of the optical wireless mesh network communication system A1 according to the present embodiment.
  • the network is hexagonal, and nodes are placed at each vertex of the hexagon.
  • the optical wireless communication transceiver Si includes an optical receiver Ri and a transmitter Ti.
  • the optical wireless communication transceiver Si further includes the controller Ci and the interface Ii.
  • the input / output devices 12 & 13 and the controller are arranged at the nodes N1, N3, and N5 and connected to another network.
  • a spare controller may be arranged in a node that does not have the input / output devices 12 & 13 (in this case, neither the input device 12 nor the output device 13) and does not serve as a connection unit with another network.
  • Light is used for communication.
  • visible light communication is mainly handled, but light having a bandwidth such as ultraviolet light other than visible light, near ultraviolet light, infrared light, and near infrared light may be used.
  • the transmitter Ti includes a light emitting element that emits visible light, such as a light emitting diode (LED) or an organic electroluminescence (organic EL).
  • a laser light source may be combined with a diffusion medium to emit light at a wide angle.
  • LEDs are considered to be at a practical level.
  • an organic EL element having a high luminance of about 18.5 million Cd / m 2 at an applied voltage of about 35 V has been developed (Shiroi Shirai et al. "Development", Nagano / Ueda Regional Intellectual Cluster Creation Project Result No. 14, published on February 16, 2006), and is expected to be applied to high-speed and large-capacity communications in the future.
  • the transmission direction of light from the transmitter Ti is a wide angle ⁇ (for example, 120 degrees) and includes the directions of all other nodes. Therefore, it can be received by the optical receivers Ri of all other nodes.
  • the optical receiver Ri has a light receiving element such as a photodiode.
  • an avalanche photodiode hereinafter also referred to as “APD”
  • APD avalanche photodiode
  • resistor R and a capacitor C connected downstream in the direction of current flow constitute a light receiving element
  • the APD has a wavelength of light receiving wavelength shorter than that of ambient light.
  • the APD is operated in a linear mode in which the multiplication factor is constant with respect to the energy of the incident photon (see Japanese Patent Application No. 2018-105165 (unpublished)).
  • the light receiving direction is a wide angle ⁇ (for example, 120 degrees) and includes the directions of all other nodes. Therefore, it is possible to receive light from the optical transmitters Ti of all other nodes.
  • the distance between adjacent nodes (here, the distance of one side of the hexagon) is, for example, 20 m. Visible light communication is mainly used for short-distance communication, but is possible at a distance that the field of view reaches, for example, 1 km.
  • FIG. 2 shows a configuration example of the optical wireless communication transceiver according to the present embodiment.
  • the optical receiver Ri is accommodated in an opaque plastic casing 10R of 3 cubic cm to 10 cubic cm, for example, and the optical transmitter Ti is accommodated in an opaque plastic casing 10T of 3 cubic cm to 10 cubic cm, for example. Is done.
  • the light emitting element and the light receiving element are respectively incorporated in cylindrical optical components 11T and 11R protruding outward from the casings 10T and 10R.
  • the optical components 11T and 11R have openings for emitting and receiving light on the outside, and the light receiving angle ⁇ and the light emitting angle ⁇ are wide angles, for example, 120 degrees.
  • the housing 10T and the housing 10R are combined side by side so that the light emitting direction matches the light receiving direction, and are configured as an integrated housing 10. In this case, all or part of the boundary wall between the housing 10T and the housing 10R may be removed. In addition, in either node, the partner node that the optical transmitter transmits may be different from the partner node that the optical receiver receives, so the light emitting direction of the optical transmitter and the light receiving direction of the optical receiver may be different.
  • the case 10T and the case 10R may be separated from each other.
  • the light receiving element includes a photodiode (hereinafter also referred to as “PD”), and a resistor R and a capacitor C connected to the PD on the downstream side in the current flow direction.
  • the PD has a peak of the light receiving wavelength set to a wavelength shorter than the wavelength of ambient light, and exhibits a multiplication function in response to incident photon unit energy. Moreover, it has a function of not accepting the next photon until one photon is incident and the multiplication function is restored. When a voltage is applied between the terminals of the PD, free carriers in the PD are activated.
  • Such an optical receiver is called a photon detection receiver, and it is preferable to use a photon detection receiver as the optical receiver Ri of the present invention.
  • FIG. 3 shows an example of a light receiving circuit in which a plurality of light receiving elements are connected in parallel.
  • the light receiving circuit has a plurality of light receiving elements e1 arranged in a matrix array.
  • the light receiving element e1 includes an APD, a resistor R and a capacitor C connected to the APD on the downstream side in the current flow direction.
  • Terminals 3 and 4 are provided on both sides of the APD, and a voltage is applied between the terminals 3 and 4 to operate the light receiving element e1 in the linear mode.
  • the terminal 3 is connected to the n region of each APD, and the terminal 4 is connected to the p region of each APD via an individual resistor R.
  • Each capacitor C is connected to the same output terminal 5.
  • the peak of the light receiving wavelength is set to a wavelength shorter than the wavelength of the ambient light, and it responds to the energy of the incident photon unit, and one photon is incident to increase it.
  • the type of PD is not limited as long as it has a function of not accepting the next photon until the double function is restored.
  • the APD that constitutes the light receiving element accepts only one photon, generates an avalanche breakdown, and outputs a current even when a plurality of photons are incident, and then continues until the multiplication function is restored to 100%. Have the property of not accepting photons.
  • the peak of the received light wavelength is set to 405 to 470 nm.
  • the light receiving element that receives light in this way is a Geiger mode in which a reverse bias voltage higher than the APD breakdown voltage is applied between its terminals.
  • a photon having a wavelength of 350 to 470 nm is incident on the APD, a large current that is a saturation output unique to APD is generated. Is output.
  • a Geiger mode when a photon is incident, a large current is output by Geiger discharge, but once Geiger discharge starts, current continues to be output until the electric field inside the APD disappears. In this way, the APD does not accept the next electron until the current is output and becomes zero.
  • a large current is output if an APD with such characteristics is used in Geiger mode.
  • the multiplication function does not recover until this large current becomes zero, it takes time until the multiplication function recovers to 100%.
  • the quenching resistor R is provided downstream of the APD 2 as a countermeasure against a large current for protecting the APD, the fall time of the pulse-shaped current waveform becomes longer by that amount. If the fall time of the pulse-shaped current waveform becomes longer, the time until the APD multiplication function is restored to 100% becomes longer. For example, it reaches 250 ns. If this time becomes long, large-capacity communication requiring a response of several hundred MHz cannot be performed.
  • FIG. 4 shows an example of the rise / fall time of the pulse shape waveform of the voltage signal based on the current flowing through the capacitor C.
  • the current output from the PD or APD 2 is a direct current, but the current has an alternating current component corresponding to the acceleration fluctuation of the photon.
  • the direct current component of the current output from the PD or APD 2 is consumed by the resistor R, the alternating current component corresponding to the acceleration fluctuation of the photon flows to the capacitor C, and the current flowing through the capacitor C is connected to the terminal. 5 could be taken out as an electrical signal.
  • the capacitance of the capacitor C is reduced, the time constant can be reduced, so that the signal rise / fall time can be shortened.
  • about 5 ns was obtained in total for the rise and fall times.
  • a linear mode reverse bias voltage in a range smaller than the Geiger mode reverse bias voltage is applied between the pair of terminals 3 and 4, and the PD and the APD 2 have an electron with respect to the input energy of one incident photon. It operates in a linear mode where the multiplication factor is constant. For example, even if the APD 2 is used as the PD, it is operated not in the Geiger mode but in the linear mode so that it can cope with large-capacity communication. Since the rise / fall time of the signal waveform can be shortened, as shown in FIG. 4, the pulse waveform of the signal that can be extracted from the capacitor C becomes steep, and the response speed is increased, so that large-capacity communication of several hundred MHz or more is possible.
  • the peak of the received light wavelength is shorter than the wavelength of the ambient light, it is possible to distinguish between an electrical signal having a large energy of one photon and noise based on ambient light having a small energy of one photon.
  • the light of 405 to 470 nm includes near ultraviolet light to blue light. Blue light is more distinguishable from ambient light because of the high photon energy.
  • the light receiving elements are arranged in an array to form a light receiving surface, a large output signal can be obtained by increasing the number of light receiving elements. Further, if the resistor and the capacitor are provided on the back side of the light receiving surface, the aperture ratio of the light receiving surface can be increased, and the light receiving efficiency can be improved. Further, since the reverse bias voltage in the linear mode is smaller than that in the Geiger mode, a large current that is a saturation output unique to the APD is not output.
  • 5A and 5B show configuration examples of the optical wireless communication transceiver.
  • 5A shows a configuration example of an optical wireless communication transceiver having a controller in an input / output node (node having an input device 12 or an output device 13)
  • FIG. 5B shows an optical wireless communication transceiver having a controller in a node other than the input / output node.
  • the example of a structure is shown.
  • the optical wireless communication transceiver Si is configured by combining an optical receiver Ri and an optical transmitter Ti.
  • an optical receiver drive circuit Di2 an optical transmitter drive circuit Di1
  • cables optical fiber cables or coaxial cables that transmit signals received by the optical receiver to the optical transmitter
  • the input / output node controls the optical receiver Ri and the optical transmitter Ti.
  • a controller Ci that converts a communication signal related to the network into an input signal and / or an output signal is provided via the interface Ii.
  • Such a controller Ci does not perform routing processing.
  • a controller is not necessary in nodes other than the input / output nodes. That is, since an optical transmitter that can transmit wide-angle light and an optical receiver that can receive wide-angle light are used, routing processing becomes unnecessary. For this reason, the time required for the routing process can be saved in each node. For example, processing of 0.2 ms can be shortened to 5 ns.
  • an optical transmitter Ti used in combination with an optical receiver Ri capable of high-speed rising and falling as shown in FIG. 4, an optical transmitter Ti capable of high-speed response is desired.
  • Those having a response characteristic of 1 to 10 ns are desirable.
  • a response of 100 MHz to 1 GHz is expected.
  • a wide angle transmission light can be formed by combining a laser light source with a diffusion medium, but the laser light is also expected to have a response of 1 to 10 GHz.
  • the signal received by the optical receiver Ri and photoelectrically converted is A / D converted.
  • the signal is sent to the interface Ii, demodulated and converted in format by the controller Ci, and output from the output device 13.
  • the A / D converted signal is sent to the optical transmitter Ti via, for example, an optical fiber cable or a coaxial cable Ca1, and the D / D A is converted, and the light emitting element is driven to emit light.
  • a signal input from the input device 12 and subjected to signal conversion and modulation by the controller Ci is sent to the optical transmitter Ti through the optical fiber cable or the coaxial cable Ca1, and the light emitting element is driven to emit light.
  • the controller Ci is arranged at the input / output node to perform format conversion or the like, but the controller is not arranged at the relay node, and there is no controller routing processing, so there is no delay at the node. It is about 0.2 ns, and the processing in the entire network is fast.
  • the controller Ci is configured, for example, on a 40 mm square semiconductor substrate, and is installed on the bottom surface of one of the housings 10R and 10T (inside the housing).
  • the controller Ci is connected to the optical receiver Ri and the optical transmitter Ti by an electric cord, and controls the optical receiver Ri and the optical transmitter Ti.
  • the input / output devices 12 & 13 or a connection portion with another network is connected to the interface Ii, converts an input signal from the input device 12 or another network into an optical communication signal, and converts the optical communication signal into the output device 13 or Convert the output signal to another network.
  • the optical receiver R1 receives the attenuated optical signals from the optical transmitters at the other nodes together, and the optical transmitter Ti receives an optical signal of a predetermined light amount (power) as an optical receiver at the other nodes.
  • a predetermined light amount power
  • control such as activation and deactivation of the optical receiver Ri and the optical transmitter Ti is performed.
  • the predetermined amount of light is determined at the time of design, for example.
  • connection to the Ethernet and Wi-Fi enables remote operation via another network.
  • connection to an in-house LAN enables expansion to a network including in-house servers and terminals.
  • FIG. 6 shows an example of a communication flowchart in the optical wireless mesh network communication system A1 in a healthy state where no faults or noises occur according to the present embodiment.
  • data is input from the node N1 (S010).
  • the controller C1 converts the input signal into an optical communication signal compatible with the optical communication protocol (S015).
  • the existing check method and error correction method are used.
  • the light emitting element is caused to emit light by the optical transmitter T1 (S020). For example, the light emitting element emits light by applying a voltage so as to emit a predetermined amount of light.
  • the emitted light spreads over a wide angle (for example, 120 degrees) and is transmitted toward the other nodes N2 to N6 (S025).
  • the content of the transmitted signal is the same for each node.
  • optical signals are received by the optical receivers R2 to R6 (S030). The content of the received signal is the same for each node.
  • the optical receivers R2 to R6 deactivate the reception from the transmission source node N1 (S035).
  • the signals received by the optical receivers R2 to R6 are transferred to the optical transmitters T2 to T6 (S040).
  • a received signal at the optical receiver is converted from an optical signal to an electric signal, and then converted from an electric signal to an optical signal for transmission.
  • the light emitting elements are caused to emit light by the optical transmitters T2 to T6 and transmitted to the receivers of other nodes (S045).
  • the optical receivers R2 to R6 inactivate reception from the transmission source node N1, for example, if the node N2 is activated, the signal exchange between the node N1 and the node N2 is permanent. This is because an optical signal entering from N1 to N2 via another node is also mixed, causing congestion. That is, it is deactivated to prevent such congestion. Thereafter, (S035) to (S045) are repeated in signal propagation in the network. The output node deactivates transmission to other nodes. This is also for preventing congestion.
  • an optical signal is received by the optical receiver Rk (k is a positive integer) of the target node Nk (k is a positive integer) (S050).
  • the optical communication path of N1 ⁇ N3 is N1 ⁇ N2 ⁇ N3, N1 ⁇ N4 ⁇ N3, N1 in addition to N1 ⁇ N3.
  • the optical signal reaches the optical receiver Rk of the target node Nk through these paths.
  • the optical receiver Rk receives light transmitted from the optical transmitters of all other nodes.
  • the light reception signal check will be described later.
  • the received signal is converted from an optical signal to an output signal (S055).
  • the existing check method and error correction method are used.
  • data is output to the output device (S060).
  • communication from a transmission node to a reception node is limited to 1: 1 communication from one node to another node.
  • transmission from one transmission node to a plurality of other nodes is performed and received by a plurality of other nodes.
  • transmission from a plurality of nodes to one receiving node is performed, and reception is performed by the optical receiver of one node. That is, 1: n communication is performed.
  • n communication Since a multi-route communication path can be formed, an optical signal can be transmitted to a target node via a detour even when there is an obstacle in the middle of the communication path.
  • B In conventional optical wireless communication, a hopping method is employed for relaying each node. By the way, in the hopping method, each node takes about 0.2 ms for processing time for routing control or the like. For example, a delay of 1 ms occurs when passing through five nodes.
  • transmission can be performed in 5 ns.
  • the reason why the routing control is not required in each node is that the transmission light and the reception light perform 1: n communication at a high angle. Thereby, the load of the controller Ci in each node is greatly reduced, and the processing speed is increased. Further, in the conventional hopping method, the amount of light is attenuated. For example, communication is impossible via five nodes, and the communication reach distance is about several hundred meters. In contrast, in the optical communication of this embodiment, the optical transmitter emits a predetermined amount of light at each node, so there is no attenuation of the amount of light due to passing through the node. In the case of prohibiting reception or transmission with a specific node, a mask that blocks light in a specific direction may be provided in the optical receiver Ri or the optical transmitter Ti.
  • FIG. 7A and 7B show an example in the case where there is a failure in the communication path.
  • FIG. 7A shows an example in which there is a failure in the communication path
  • FIG. 7B shows an example in which a failure exists in the node. That is, the effect (a) will be described with reference to FIGS. 7A and 7B.
  • FIG. 7A when there is a failure between the paths N2 and N3, communication between N2 and N3 becomes impossible.
  • N1 ⁇ N4 ⁇ N3 N1 ⁇ N4 ⁇ N3, N1 ⁇ N5 ⁇ N3, N1 ⁇ N6 ⁇ N3, N1 ⁇ N2 ⁇ N4 ⁇ N3, N1 ⁇ N2 ⁇ N5 ⁇ N3, N1 ⁇ N2 ⁇ N6 ⁇ N3 (or N1 ⁇ N6 ⁇ N2 ⁇ N3)
  • N1 ⁇ N4 ⁇ N5 ⁇ N3 (or N1 ⁇ N5)
  • N1->N4->N6-> N3 or N1->N6->N4-> N3
  • N1->N5->N6-> N3 or N1->N6->N5-> N3
  • N2 when the node N2 has a failure, communication via N2 becomes impossible.
  • the optical communication path of N1 ⁇ N3 is N1 ⁇ N4 ⁇ N3, N1 ⁇ N5 ⁇ N3, N1 ⁇ N6 ⁇ N3, N1 ⁇ N4 ⁇ N5 ⁇ N3 (or N1 ⁇ N5 ⁇ N4 ⁇ N3), N1 ⁇ N4 ⁇ N6 ⁇ N3 (or N1 ⁇ N6 ⁇ N4 ⁇ N3), N1 ⁇ N5 ⁇ N6 ⁇ N3 (or N1) ⁇ N6 ⁇ N5 ⁇ N3) is possible.
  • an AGC automatic gain control
  • the amount of light of the node to which the controller is attached is recorded together with the node address and time stamp information when there is a failure and when there are various failures.
  • the failure location is identified by comparing the light intensity data of the node to which the controller is attached with the recorded data.
  • a block chain method can be applied. For example, the transmission data from each node is transmitted with a node identification code (or identification number) attached thereto. Thus, if a node different from the original transmission signal is found, it is specified as a failure occurrence node, an unauthorized connection route, and a failure occurrence route.
  • the optical receiver Ri of each node receives optical signals transmitted from a plurality of different nodes (n nodes).
  • n nodes if an optical signal from a certain node is different from other signals due to noise or failure, the signal of the optical receiver that receives the signal is affected. In such a case, if considered in the same way as a failure, the AGC method and the block chain method can be applied.
  • FIG. 8 shows an example of the network configuration of the optical wireless mesh network communication system A2 according to the present embodiment.
  • N1 to N6 have the same positional relationship as in the first embodiment, and a node N7 is arranged at the center thereof.
  • An input device 12 is connected to N1, and an output device 13 is connected to N3.
  • the optical transmitter T1 (see FIG. 1) of the node N1 transmits an optical signal to three adjacent nodes N2, N6, and N7.
  • the optical receiver R1 (see FIG. 1) of the node N1 receives optical signals from three adjacent nodes N2, N6, and N7.
  • the optical wireless communication transceivers S2 and S6 of the nodes N2 and N6 transmit optical signals to the four adjacent nodes and receive optical signals from the four adjacent nodes.
  • the optical wireless communication transceivers S3 to S5 and S7 of the nodes N3 to N5 and N7 transmit optical signals to six adjacent nodes and receive optical signals from the six adjacent nodes.
  • the optical wireless communication transceiver S7 transmits optical signals to the optical wireless communication transceivers S1 to S6 of the adjacent nodes N1 to N6 and receives optical signals from the optical wireless communication transceivers S1 to S6 of the adjacent nodes N1 to N6.
  • the operations of the input device 12 and the output device 13 are the same as those in the first embodiment.
  • the input node is N1
  • the target node (output node) Nk is N3. Even if there is a failure in the route of N2-N3, or even if there is a failure in node N2, the route of N1-> N7-> N3, the route of N1-> N7-> N4-> N3, etc. can be communicated, so a bypass path can be used It is.
  • the nodes N2 and N6 transmit and receive wide-angle light of 180 degrees
  • the nodes N3 to N5 and N7 transmit and receive wide-angle light of 360 degrees.
  • a structure of an optical wireless communication transceiver capable of transmitting an optical signal in the 180 ° and 360 ° directions and receiving the optical signal from the 180 ° and 360 ° directions is preferable.
  • FIG. 9 shows an example of the structure of an optical wireless communication transceiver that can transmit an optical signal in the 360 degree direction and receive the optical signal from the 360 degree direction.
  • An optical wireless communication transceiver is arranged on each surface of the triangular support 14.
  • the optical receiver and the optical transmitter are separated from the housing of FIG. 2 and arranged side by side on each surface of the support 14.
  • Optical receiver R71 and optical transmitter T71 on the first surface, optical receiver R72 and optical transmitter T72 on the second surface, optical receiver R73 and optical transmitter T73 on the third surface are aligned in the optical axis direction And arrange them side by side.
  • the optical receiver R71 and the optical transmitter T71 are used for the optical wireless communication transceiver S71
  • the optical receiver R72 and the optical transmitter T72 are used for the optical wireless communication transceiver S72
  • the optical receiver R73 and the optical transmitter T73 are used for the optical wireless communication transmitter / receiver.
  • the optical receiver R71, R72, R73 has a light receiving angle of 120, for example, and each of the optical transmitters T71, T72, T73 has an emission angle of 120, for example. Accordingly, by arranging each optical wireless communication transceiver on each surface of the triangle, it is possible to transmit and receive in all directions of 360 degrees.
  • One controller C7 is installed in common in the three optical wireless communication transceivers S71, S72, S73.
  • the optical wireless communication transmitter / receiver is arranged on three surfaces of the triangular support 14 to cover a wide angle of 360 degrees, but the optical wireless communication transmission / reception is performed on the two surfaces of the triangular support 14. If the device is arranged, a wide angle of 240 degrees can be realized, so that it can be applied to the optical wireless communication transceivers S2, S6 of the nodes N2, N6.
  • a network capable of 1: n communication can be provided in the optical wireless mesh network as in the first embodiment. Further, it is possible to improve the transmission characteristics of the optical wireless mesh network and to more reliably bypass the link.
  • the network has a quadrangular mesh structure, and optical communication is performed between adjacent nodes having a square mesh structure and between nodes on a diagonal line.
  • FIG. 10 shows a network configuration of the optical wireless mesh network communication system A3 according to the present embodiment.
  • Nodes N11 to N44 are arranged at the nodes of the square mesh.
  • the input device 12 is connected to N11, and the output device 13 is connected to N33.
  • the optical transmitter T11 of the node N11 transmits an optical signal to the other nodes N12, N21, and N22.
  • the optical receiver R11 of the node N11 receives optical signals from the other nodes N12, N21, and N22.
  • the optical wireless communication transceiver S12 of the node N12 is connected to the node N11. Communicate with optical wireless communication transceivers N13, N21, N22, and N23.
  • the optical wireless communication transceiver S22 of the node N22 is connected to the node N11. It communicates with optical wireless communication transceivers N12, N13, N21, N23, N31, N32, and N33.
  • the operations of the input device 12 and the output device 13 are the same as those in the first embodiment. Therefore, it is possible to provide a network capable of 1: n communication in each rectangular optical wireless mesh network.
  • the network composed of N11, N12, N21, and N22 satisfies the first mode.
  • the other eight square networks also satisfy the first aspect. It can be said that the entire network is a network of nine quadrangular networks that satisfy the first mode. That is, it can be said that the present embodiment corresponds to the third mode as in the seventh embodiment described later.
  • the input node is N11 and the target node (output node) Nk is N33. If there is a failure in the route of N12-N23, or even if there is a failure in the node N12, the route of N11 ⁇ N22 ⁇ N33 can be communicated, so that a bypass path can be used. Further, since the diagonal communication paths N11 ⁇ N22 other than the adjacent nodes of the network structure are possible, the number of detours can be increased, and detours can be more reliably performed.
  • FIG. 11 shows a second example of the structure of an optical wireless communication transceiver that can transmit an optical signal in the 360-degree direction and receive an optical signal from the 360-degree direction.
  • An optical wireless communication transmitter / receiver is disposed on each surface of the rectangular support 15. The optical receiver and the optical transmitter are separated from the housing of FIG. 1 and arranged side by side on each surface of the support 15.
  • the optical receiver R84 and the optical transmitter T84 are aligned and aligned.
  • the optical receiver R81 and the optical transmitter T81 are the optical wireless communication transceiver S81
  • the optical receiver R82 and the optical transmitter T82 are the optical wireless communication transceiver S82
  • the optical receiver R83 and the optical transmitter T83 are the optical wireless communication transmitter and receiver.
  • the optical receiver R84 and the optical transmitter T84 constitute an optical wireless communication transmitter / receiver S84.
  • Each of the optical receivers R81 to R84 has a light receiving angle of, for example, 90 degrees
  • each of the optical transmitters T81 to T84 has a light emitting angle. For example, 90 degrees.
  • transmission / reception in all directions of 360 degrees is possible by arranging each optical wireless communication transmitter / receiver on each surface of a quadrangle.
  • One controller C8 is installed in common in the three optical wireless communication transceivers S81 to S84.
  • the optical wireless communication transmitter / receiver is arranged on the four surfaces of the rectangular support 15 to cover a wide angle of 360 degrees, but the optical wireless communication transmission / reception is performed on the two surfaces of the rectangular support 14. If a device is arranged, a wide angle of 180 degrees can be realized, so that it can be applied to optical wireless communication transceivers such as nodes N12 and N13 in FIG.
  • the optical receiver and the optical transmitter are arranged side by side in the horizontal direction (horizontal direction), but may be arranged in the vertical direction (vertical direction) depending on the installation location.
  • a network capable of 1: n communication can be provided in the optical wireless mesh network as in the first embodiment. Further, it is possible to improve the transmission characteristics of the optical wireless mesh network and to more reliably bypass the link.
  • FIG. 12 shows an example of the network configuration of the optical wireless mesh network communication system A4 according to the present embodiment.
  • a node N7 is added in the middle of the optical wireless mesh network communication system A1 according to the first embodiment. Therefore, direct communication between N1-N4, N2-N5, and N3-N6 is impossible.
  • An example in which N1-N7-N4, N2-N7-N5, N3-N7-N6 communication via the node N7 is possible will be described.
  • the network configuration is a modification of the square mesh of the third embodiment.
  • the input node is N1
  • the target node (output node) Nk (k is a positive integer) is N3. If there is a failure in the route of N1-N2 or if there is a failure in the node N2, the route of N1 ⁇ N7 ⁇ N3 can be communicated, so that a bypass path can be used.
  • a network capable of 1: n communication can be provided.
  • a network capable of 1: n communication can be provided in the optical wireless mesh network as in the first embodiment. Further, it is possible to improve the transmission characteristics of the optical wireless mesh network and to more reliably bypass the link.
  • FIG. 13 shows an example of the network configuration of the optical wireless mesh network communication system A5 according to the present embodiment.
  • the optical wireless communication transceiver of any node is communicable with 3/5 or more of the optical wireless communication transceivers of other nodes among all nodes will be described.
  • the optical wireless communication transceivers that can communicate with the optical wireless communication transceiver S1 see FIG.
  • N1 ⁇ N5 and N1 ⁇ N6 cannot be performed directly, but a detour can be formed by forming a route via N2 to N4.
  • a network capable of 1: n communication can be provided in the optical wireless mesh network as in the first embodiment. Further, it is possible to improve the transmission characteristics of the optical wireless mesh network and to more reliably bypass the link.
  • FIG. 14 shows an example of the network configuration of the optical wireless mesh network communication system A6 according to the present embodiment.
  • N51-N52-N53-N54-N55-N51 forms a pentagon
  • N51-N56-N57-N52-N51 and N56-N57-N52-N51-N56 form a square
  • N52-N60- N53-N52, N52-N57-N60-N52 and N56-N58-N57-N56 form a triangle.
  • the network in this embodiment is a network having a mesh structure in which triangles, quadrilaterals, pentagons and polygons having different numbers of angles are mixed. Also in this case, a detour can be formed for a route from an arbitrary node to another arbitrary node. In addition, any node has two or more adjacent nodes, and communication of 1: 2 or more is possible.
  • a network capable of 1: n communication can be provided in the optical wireless mesh network as in the second embodiment. Further, it is possible to improve the transmission characteristics of the optical wireless mesh network and to more reliably bypass the link.
  • FIG. 15 shows an example of the network configuration of the optical wireless mesh network communication system A7 according to the present embodiment.
  • the optical wireless mesh network communication system it is not always necessary to apply 1: n communication to the entire area, and it may be used in part.
  • there are two optical wireless mesh networks for 1: n communication there are a network A501 of N1 to N6 and a network A502 of N11 to N16, and two routes N2 to N16 and N3 to N13 are connected between the two networks. Connected. Even with this configuration, it is possible to form a bypass.
  • a network capable of 1: n communication can be provided in the optical wireless mesh network as in the first embodiment. Further, it is possible to improve the transmission characteristics of the optical wireless mesh network and to more reliably bypass the link.
  • FIG. 16A to 16C show configuration examples of the optical wireless mesh network communication systems A8 to A10 according to the present embodiment.
  • FIG. 16A shows a configuration example of an optical wireless mesh network communication system A8 that remotely controls a movable heavy machine in civil engineering work.
  • N1 is a node having a management terminal
  • N2 and N3 are nodes that support management
  • N4 is a node having movable heavy equipment.
  • the heavy equipment of node N4 is remotely operated by the management terminal of node N1.
  • the optical wireless communication transceivers S1 to S3 are installed at relatively high positions in N1 to N3, and the optical wireless communication transceiver S4 (see FIG.
  • N1 to N4 satisfy the requirements of the first aspect and the second aspect, although the number of nodes and the positional relationship are different from those of the first and second embodiments.
  • N1 to N4 may become invisible due to the accumulated earth and stone. In such a case, remote control is possible if communication can be performed bypassing N2 and N3.
  • the optical wireless communication transceiver S4 of the node N4 is movable, the configuration as shown in FIG. 9 or FIG. 11 is preferable so that light can be transmitted in the 360 degree direction and light can be received from the 360 degree direction.
  • the relay nodes N2 and N3 do not have a controller, and the nodes N1 and N4 with the controller do not perform routing processing, so the processing time in the network is fast.
  • FIG. 16B shows a configuration example of an optical wireless mesh network communication system A9 that communicates with a plurality of moving construction sites from a management terminal in a building work.
  • N1 is a node having a management terminal
  • N2 to N4 are nodes at each construction site, and have optical wireless communication transceivers S2 to S4 (see FIG. 2), respectively.
  • the building where the management office is located and the building to be constructed are located opposite to each other across the main street, and the node of the construction site is changed according to the progress of the construction (for example, the construction floor goes up).
  • the optical wireless communication transceiver S1 of the node N1 communicates with the optical wireless communication transceivers S2 to S4 of the nodes N2 to N4.
  • optical wireless communication transceivers S2 to S4 of nodes N2 to N4 can communicate with each other.
  • N1 to N4 satisfy the requirements of the first aspect and the second aspect, although the number of nodes and the positional relationship are different from those of the first and second embodiments.
  • one of the nodes may not be visible from the node N1. If communication is possible by bypassing the visible node in such a case, communication with the lost node becomes possible.
  • the optical wireless communication transceivers S2 to S4 of the nodes N2 to N4 are movable, it is preferable that the optical transmission and reception can be performed in the 360 degree direction and in the 360 degree direction.
  • the routing process is not performed in the nodes N1 to N4 where the controller is located, the processing time in the network is fast.
  • FIG. 16C shows a configuration example of an optical wireless mesh network communication system A10 in which each ship has an optical wireless communication transceiver and communicates with each other in the fleet.
  • N1 to N6 are nodes installed on each ship, and have optical wireless communication transceivers S1 to S6 (see FIG. 2), respectively.
  • the nodes N1 and N2 are installed at a relatively high position with a good view of the ship so as to facilitate mutual communication.
  • the positional relationship of the nodes changes with the progress of the ship, the requirements of the first aspect are satisfied. However, there are cases where ships overlap on a straight line, and light between two nodes may be blocked.
  • the optical wireless communication transceivers S1 to S6 of the nodes N1 to N6 are movable, it is preferable to be able to transmit light in the 360 degree direction and receive light from the 360 degree direction. Further, since the routing process is not performed in the nodes N1 to N6 where the controller is located, the processing time in the network is fast. Note that the requirement of the second mode is satisfied if two square meshes N1-N2-N5-N6 and N2-N3-N4-N5 are made.
  • a network capable of 1: n communication can be provided in the optical wireless mesh network as in the first embodiment. Further, it is possible to improve the transmission characteristics of the optical wireless mesh network and to more reliably bypass the link.
  • optical wireless mesh network communication system that can be put into practical use will be described. It is practical to apply the optical wireless mesh network communication system to a place where it is difficult to communicate with the conventional network, and to use the conventional network for others.
  • FIG. 17 shows a configuration example of a communication system that transmits image data to which text data and audio data are added from the terminal 16A to the terminal 16B.
  • SDI Serial Digital Interface
  • HDMI High-Definition Multimedia Interface
  • HDMI registered trademark
  • HDMI cable CA2A High-Definition Multimedia Interface
  • TCP / IP optical communication protocol
  • LAN Local Area Network
  • Optical wireless communication is performed between the optical wireless communication transceiver S51 and the optical wireless communication transceiver S52.
  • the light received by the optical transceiver S52 is transmitted by the LAN cable CA3B, converted to the HDMI protocol by the LAN / HDMI converter 18B, and transmitted to the terminal 16B by the HDMI cable CA2B.
  • the image data with the audio data added is transmitted from the terminal 16A to the terminal 16B and can be observed on the monitor of the terminal 16B.
  • image data for large vision is transmitted from a terminal 16A in a room of a building to a terminal 16B in a coffee shop in the building across the main street, and music is transmitted in an inaudible sound. You can observe images and listen to music on your phone. It is difficult to install optical cables between buildings across the main street, and it is convenient to use optical wireless communication for communication between buildings.
  • multilevel communication and multiplex communication will be described.
  • multiple contents can be transmitted simultaneously for multiplex communication.
  • time-division multiplex communications such as simultaneous transmission of multiple modes of light, simultaneous transmission of multi-core optical fibers, and transmission of multiple contents by dividing time, etc.
  • multiplexing using a plurality of optical wireless communication transceivers can be performed instead of multicore.
  • frequency (wavelength) multiplexing is also possible.
  • the amount of information transmitted at a time can be increased by placing multi-level data on one optical pulse, so the transmission time can be greatly reduced. For example, if one optical pulse has 16 values, data for 4 bits can be included in one optical pulse, so that the frequency utilization efficiency can be improved and the transmission time can be shortened to 1/4.
  • DPSK Different Phase-Shift-Keying
  • DQPSK Differential Quaternary Phase-Shift-Keying
  • these multi-value quantization techniques can be applied, and OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, Wavelet-OFDM (Wavelet Orthogonal Frequency Multiplexing, Wavelet Orthogonal Frequency Multiplexing), Orthogonal Multiplexing MultiPP)
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • Wavelet-OFDM Wavelet Orthogonal Frequency Multiplexing
  • Wavelet Orthogonal Frequency Multiplexing Wavelet Orthogonal Frequency Multiplexing
  • Orthogonal Multiplexing MultiPP Orthogonal Multiplexing MultiPP
  • an optical wireless mesh network communication system can be configured by applying the present invention as long as the network structure has a wide light emission angle and light reception angle and can form a detour.
  • networks having a triangular, quadrilateral, or hexagonal mesh may be coupled to each other.
  • the interior angle of the polygon may be an arbitrary angle and may exceed 180 degrees.
  • a light-shielding mask that can block light emission and light reception at unnecessary angles (in the direction where there is no communication partner) and cover part of the opening to suppress noise (mask position can be adjusted) May be added, and while securing the distance of the transmitted light (for example, 20 m), the voltage applied to the light emitting element is reduced to save energy, and the battery can be extended. good.
  • the shape and dimensions of the optical receiver / transmitter, the light receiving angle / light emitting angle, the type / characteristics of the light emitting element / receiving element, the function of the controller, and the like can be appropriately changed.
  • the present invention can be used for optical wireless communication.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供する。光送信器Ｔｉと光受信器Ｒｉと、光受信器Ｒｉが受信した信号を光送信器Ｔｉに伝達する光ファイバケーブル又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器Ｓｉを各ノードに備え、ｎ＋１個のノードＮｉをネットワークで接続する光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１であって、 各ノードＮｉにおける光無線通信送受信器Ｓｉは、自ノードＮｉ及び他のｎ個のノードＮｊの全てが、所定の条件を満たす場合には、他のｎ個のノードＮｊの全ての光無線通信送受信器Ｓｊに同時に送信可能であり、他のＮ個のノードＮｊの全ての光無線通信送受信器Ｓｊから同時に受信可能であり、各ノードＮｉにおいて、光無線通信送受信器Ｓｉは、入力装置１２を介して光無線通信送受信器Ｓｉに信号が入力された場合に入力信号を通信信号にフォーマット変換する、又は、光無線通信送受信器Ｓｉから出力装置１３に信号を出力する場合に通信信号を出力信号にフォーマット変換するコントローラＣｉを備える。

Description

光無線メッシュネットワーク通信システム
　本発明は光無線メッシュネットワーク通信システムに関する。詳しくは、１：ｎ（ｎは２以上の正整数、以下、明細書において同じ）の光無線通信を可能にする光無線メッシュネットワーク通信システムに関する。
　光ファイバを使用する有線光ネットワークは現在の光通信に欠かせない技術ではあるが、それでも光ケーブルを敷設困難な箇所がある。例えば、船舶間の通信、大通りを挟んだビル間の通信、ケーブル配線が困難な狭い地下空間、高放射能の空間等である。他方、ＬＥＤ光源の出現により、数１０ｋＨｚの変調が可能になり、可視光通信の研究・開発が進展した。ＬＥＤでは光が発散するので、遠距離通信には向かないが、直線光が届く範囲では障害物で遮断されない限り通信が可能である。そこで、光ケーブルを敷設困難な箇所にはＬＥＤ等を用いた光無線通信ネットワークの構築が望まれる。
　光無線メッシュネットワークに関しては、メッシュの節にノードを設け、ノードに設置された端末間で１：１の通信を行う例が開示されている（非特許文献１参照）。
浅原誠之達、「メッシュ型ネットワークトポロジーを用いた室内光無線通信システムに関する検討」、電子情報通信学会総合大会、２００６年
　しかしながら、非特許文献に記載のメッシュネットワークを含め従来の光通信ネットワークでは、レーザ（ＬＤ）を用いる２端末間の１：１の通信が用いられてきた。ところで、広角の発光を行うＬＥＤ光源では、複数の端末間で通信を行う１：ｎの通信が可能である。また、従来はコントローラで通信ルートの制御を行ってきたが、コントローラ付きノードを従属接続すると、光信号の遅延が大きく、光損失も大きいため、数個のノードまでしか光伝送できなかった。コントローラを無くすことにより、光信号の遅延を小さく、光損失も小さくできるので、光無線メッシュネットワークの伝送特性の向上が見込まれる。また、１：ｎの通信では、迂回路を増やして、リンクの迂回をより確実にできる。
　本発明は、光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供することを目的とする。また、光無線メッシュネットワークの伝送特性を向上すること、リンクの迂回をより確実にすることを目的とする。
　本発明の第１の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１は、例えば図１に示すように、
　光送信器Ｔｉ（ｉは正整数）と光受信器Ｒｉと、光受信器Ｒｉが受信した信号を光送信器Ｔｉに伝達する光ファイバケーブル又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器Ｓｉを各ノードに備え、
　ｎ＋１個のノードＮｉをネットワークで接続する光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１であって、
　各ノードＮｉにおける光無線通信送受信器Ｓｉは、通信相手のノードＮｊ（ｊは正整数、ｊ≠ｉ）が、（１）光通信が可能な所定の直線距離以内にあり、（２）途中に光を遮断又は吸収する障害物が存在しない、（３）光送信器Ｔｉと光受信器Ｒｉのいずれも活性であるという条件では、通信相手のノードＮｊの光無線通信送受信器Ｓｊと通信可能であり、
　各ノードＮｉにおける光無線通信送受信器Ｓｉは、自ノードＮｉ及び他のｎ個のノードＮｊの全てが、（１）ないし（３）の条件を満たす場合には、他のｎ個のノードＮｊの３／５以上の光無線通信送受信器Ｓｉに広角度の送信光で同時に送信可能であり、他のＮ個のノードＮｊの３／５以上の光無線通信送受信器Ｓｊから前記広角度の送信光を同時に受信可能であり；
　各ノードＮｉにおいて、光無線通信送受信器Ｓｉは、入力装置１２が繋がっているノードでは入力装置１２から入力信号が入力された場合に入力信号をネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラＣｉを備え、出力装置１３が繋がっているノードでは光無線通信送受信器Ｓｉから出力装置１３に通信信号を出力する場合にネットワークに係る通信信号を出力信号にフォーマット変換するコントローラＣｉを備える。
　ここにおいて、ネットワークは図１のような六角形に限られず、多角形であれば下限は三角形（ｎ＝２）から可能であり、上限は３２角形（ｎ＝３１）ぐらいであっても良い。また、実世界に適用すると、図１のような正六角形のノードの配置を実現することは困難である。特に全ノードにおいて光送信器の発光角度、光受信器の受光角度を統一することは困難である。例えば１２０度の場合、マージンを入れて、好ましくは１２０±３０度、より好ましくは１２０±２０度である。そして、１２０度という場合も、上記マージン内では実用的に送受信可能とみなすものとする。距離は好ましくは目標距離±３０％、より好ましくは目標距離±２０％である。以下の態様においても同様である。また、ノードＮｊの３／５以上としたのは、ノードの全てが好ましいのであるが、途中に光を遮断又は吸収する障害物が存在するときに、これを避けてネットワーク構成する場合があるからである。また、入力装置や出力装置には端末に限られず、Ｗｉ－Ｆｉ、携帯基地局，イーサネット（登録商標）との間のインターフェイスも含まれるものとする。また、本明細書において入出力装置１２＆１３というときは、入力装置１２、出力装置１３、入力装置と出力装置の両方の機能を備える装置のいずれも含むものとする。
　このように構成すると、広角の発光を行うＬＥＤ光源を用いるので、光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供できる。有機ＥＬ光源を用いても良い。また、レーザ光源を例えば拡散媒体と組み合わせて広角度で発光させても良い。また、コントローラのルーティング制御を除いたので、光無線メッシュネットワークの伝送特性を向上することができる。また、従来よりも迂回経路を増やしたので、リンクの迂回をより確実にすることができる。また、光の広がりを生かしたネットワークを構築できる。
　本発明の第２の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ２は、例えば図８及び図２に示すように、
　光送信器Ｔｉと光受信器Ｒｉと、光受信器Ｒｉ器が受信した信号を光送信器Ｔｉに伝達する光ファイバケーブル又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器Ｓｉを各ノードＮｉに備え、
　三角形、四角形又は六角形の網目構造又は角数の異なる多角形が混ざり合った網目構造のネットワークからなる光無線メッシュネットワーク通信システムＡ２であって、
　各ノードＮｉは網の節に設けられ、通信相手のノードＮｊが複数の隣接する節に設けられたノードであり、
　各ノードＮｉにおける光無線通信送受信器Ｓｉは、通信相手のノードＮｊが、（１）光通信が可能な所定の直線距離以内にあり、（２）途中に光を遮断又は吸収する障害物が存在しない、（３）光送信器Ｔｉ，Ｔｊと光受信器Ｒｉ，Ｒｊのいずれも活性であるという条件では、通信相手のノードＮｊの光無線通信送受信器Ｓｊと通信可能であり、
　各ノードＮｉにおける光無線通信送受信器Ｓｉは、自ノード及びｎ個の隣接ノードＮｊの全てが、（１）ないし（３）の条件を満たす場合には、他のｎ個の隣接ノードＮｊの３／５以上の光無線通信送受信器Ｓｊに広角度の送信光で同時に送信可能であり、他のｎ個の隣接ノードＮｊの３／５以上の光無線通信送受信器Ｓｊから広角度の送信光を同時に受信可能であり、
　各ノードＮｉにおいて、光無線通信送受信器Ｓｉは、入力装置１２が繋がっているノードでは入力装置１２から入力信号が入力された場合に入力信号をネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラを備え、出力装置１３が繋がっているノードでは光無線通信送受信器Ｓｉから出力装置１３に出力信号を出力する場合にネットワークに係る通信信号を出力信号にフォーマット変換するコントローラＣｉを備える。
　ここにおいて、ネットワークは図８のような三角形網に限られない。また、実世界に適用すると、図８のような正三角形網のノードの配置を実現することは困難である。第１の態様と同様に角度及び距離にマージンが適用される。また、三角形、四角形、六角形の網目の形状は、同一形状に限られず、多様な形状が混じり合っても良い。また、角数の異なる多角形が混ざり合った網目構造は、例えば三角形、四角形、六角形の網目が混じり合っても良く、さらに角数の大きい網目が混じり合っても良い。通信経路は網目に添うが、光は広がるので実際にはＮ１→Ｎ３、Ｎ１→Ｎ５の経路でも光は到達し得る。かかる場合には、光送信器又は光受信器でその方向の光をマスクで遮断する、実際に光が来ても光量が少ないのでノイズとしてカット処理をする等により対処しても良い。
　このように構成すると、広角の発光を行うＬＥＤ光源を用いるので、光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供できる。有機ＥＬ光源を用いても良い。また、レーザ（ＬＤ）光源を例えば拡散媒体と組み合わせて広角度で発光させても良い。また、コントローラの通信ルート制御を除いたので、光無線メッシュネットワークの伝送特性を向上することができる。また、従来より迂回経路を増やせるので、リンクの迂回をより確実にすることができる。また、三角形、四角形又は六角形の網目構造を用いるので、無限に広がるネットワークを構築できる。
　本発明の第３の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ７は、例えば図１５に示すように、第１の態様又は第２に態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムを一部に含む広域の光無線メッシュネットワーク通信システムである。
　ここにおいて、第１の態様、第２の態様のネットワークを連結する場合、少なくとも２本の架け橋の経路を作れば、迂回路を確保できる。
　このように構成すると、ネットワークを無限に広げることが可能になる。
　本発明の第４の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１は、第１ないし第３のいずれかの態様において、光受信器Ｒｉとして、フォトダイオード（以下本特許請求の範囲において「ＰＤ」ともいう）と、このＰＤに対して電流の流れ方向下流側に接続した抵抗とキャパシタとを有し、受光波長のピークが環境光の波長よりも短い波長に設定されるとともに、入射する光子単位のエネルギーに反応して増倍機能を発揮し、１つの光子が入射してその増倍機能が回復するまでの間は次の光子を受け付けない機能を有し、ＰＤの端子間に電圧が印加されると、ＰＤ内の自由キャリアが活性化される、このような状態でＰＤに光子が入射すると、ＰＤ内で電子が増倍され、その増倍された電子による電流が出力され、この電流のうち、前記キャパシタを通過した光子の加速度的なゆらぎに対応した交流成分の電流を信号として取り出すことができる素子を有する光子検出受信器を使用する。
　このように構成すると、光子検出受信器を使用するので、高速の光無線通信が可能になる。
　本発明の第５の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１は、第１ないし第４のいずれかの態様において、例えば図９に示すように、光送信器Ｔｉの発信方向の角度の範囲及び光受信器Ｒｉの受信方向の角度の範囲は広角であり、発信方向の角度内に、他のｎ個のノードＮｊが入らないときには、複数個の光送信器Ｔｉを組み合わせて、光無線通信送受信器Ｓｉの発信部分を構成し、受信方向の角度内に、他のｎ個のノードＮｊが入らないときには、複数個の光受信器Ｒｉを組み合わせて、光無線通信送受信器Ｓｉの受信部分を構成する。
　ここにおいて、１つのノードにおいて複数の光送信器、光受信器を組み合わせて光無線通信送受信器Ｓｉを構成する。明細書には３組、４組の光送信器、光受信器を組み合わせる例を記載したが、２組でもよく、５組以上でも良い。
　このように構成すると、広い発光角、受光角をカバーできる。
　本発明の第６の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１は、第１ないし第５のいずれかの態様において、例えば図１に示すように、各前記ノードＮｉにおける光無線通信送受信器Ｓｉにおいて、コントローラＣｉを有するものと有しないものがあり、有するものの割合は５０％以下であり、有する場合のコントローラＣｉはルーティング処理を行わず、自ノードの光無線通信送受信器の制御の他にコントローラを有しないノードの光無線通信送受信器Ｓｉの遠隔制御も行う。
　ここにおいて、有するものの割合は５０％以下としたが、３０％以下がより好ましく、２０％以下がさらに好ましい。
　このように構成すると、コントローラＣｉはルーティング処理を行わないので、当該ノードにおける処理時間を短くでき、光無線メッシュネットワークの伝送特性の向上が見込まれる。
　本発明の第７の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１は、第１ないし第６のいずれかの態様において、例えば図１に示すように、各ノードＮｉにおける光無線通信送受信器Ｓｉにおいて、光送信器Ｔｉが信号を発信する場合には、コントローラＣｉは、直前に光受信器Ｒｉを不活性にし、所定期間経過後に活性にする。
　ここにおいて、コントローラは自ノードのコントローラでもよく。自ノードにコントローラが無い場合は、他ノードのコントローラにより遠隔制御されても良い。
　このように構成すると、２ノード間で往復して入力する信号や、多数のノードを迂回して入力する信号を遮断でき、通信の輻輳を阻止できる。
　本発明の第８の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１（図１参照）は、第１ないし第７のいずれかの態様において、各ノードＮｉにおける光受信信号の値は、他のノードＮｊからの信号を合成した光量を基準値と比較して求められ、各ノードＮｉにおける光送信器Ｔｉからの発信信号は、統一された所定の光量で発信される。
　ここにおいて、基準値は例えば過去の蓄積データに基づいて定められる。また、統一された所定の光量は状況に応じて複数あっても良い。所定の光量は少なくとも全ての相手方ノードに届くように定められる。
　このように構成すると、光送信器は統一された所定の光量で発信されるので、ノード経由による信号の減衰を抑制できる。
　本発明の第９の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムは、第１ないし第8のいずれかの態様において、光無線通信送受信器Ｓｉ（図２参照）間の通信に多重通信が採用される。
　ここにおいて、例えば、多重通信は、複数の光無線通信送受信器Ｓｉによる時分割多重方式と周波数（波長）多重方式を組み合わせて行われる。
　このように構成すると、多重化を利用すれば、並列に信号を送信でき、伝送時間を短縮できる。
　本発明の第１０の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムは、第１ないし第９のいずれかの態様において、光無線通信送受信器Ｓｉ間の通信の信号は多値で表現される。
　ここにおいて、多値通信の方式として、例えば、ＤＰＳＫ、ＤＱＰＳＫ、コヒーレントＱＡＭ、ＯＦＤＭ、ＷａｖｅｌｅｔＯＦＤＭ、ＰＰＭ等を適用できる。
　このように構成すると、多値通信を行うと１光パルスで複数ビットの信号を送信できるので、伝送時間を大いに短縮できる。
　本発明の第１１の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１（図１参照）は、第１ないし第１０のいずれかの態様において、例えば図１に示すように、コントローラＣｉは、計測可能な各ノードＮｉにおける受信光量を、蓄積された異常時のデータと比較して、同一又は類似の場合に障害が発生したと判断する。
　ここにおいて、異常時のデータはコントローラに付属の記憶装置に蓄積しても良く、コントローラ全体を管理する自動構成システムの記憶装置に蓄積しても良い。また、類似とは、２値、多値の場合を含め、例えば１つ上又は１つ下の値に比して４：６以内の近い場合をいう。３：７以内の近い場合がより好ましい。
　このように構成すると、障害の発生を判断できるので、例えば障害の経路の光受信器・光送信器を不活性にすることで対処することができる。
　本発明の第１２の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１は、第１ないし第１１のいずれかの態様において、コントローラＣｉ（図２参照）は、異常なデータの経路を追跡することにより、障害箇所を求める。
　ここにおいて、例えばコントローラが付されたノードにおいて、正常な場合及び各種障害が在る場合の各コントローラが付されたノードの光量を記録しておき、障害が生じた場合に、各コントローラが付されたノードの光量データを記録されたデータと比較することにより、障害箇所を特定する。
　このように構成すると、障害箇所を把握できるので、例えば発光部品の交換等修復に結びつけられる。
　本発明の第１３の態様に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ８～Ａ１０は、第１ないし第１２のいずれかの態様において、例えば図１６Ａに示すように、いずれかのノードＮｉに設置された光無線通信送受信器Ｓｉ（図２参照）が移動可能に構成されている。
　このように構成すると、移動可能な光通信送受信装置を有するネットワークにおいても、１：ｎの通信が可能なネットワークを提供できる。また、光無線メッシュネットワークの伝送特性を向上すること、リンクの迂回をより確実にすることができる。
　本発明の第１４の態様に係る光無線通信送受信器Ｓｉは、例えば図２に示すように、光送信器Ｔｉと光受信器Ｒｉと、光受信器Ｒｉが受信した信号を光送信器Ｔｉに伝達する光ファイバケーブル又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器Ｓｉであって、
　他の複数のノードＮｉの光無線通信送受信器Ｓｉに広角度の送信光で同時に送信可能であり、他の複数のノードＮｉの光無線通信送受信器Ｓｉからの広角度の送信光を同時に受信可能であり、
　入力装置１２（図８参照）が繋がっているノードＮｉでは、ルーティング制御をする必要がなく、入力装置１２から入力信号が入力された場合に入力信号をネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラＣｉを備え、出力装置１３（図８参照）が繋がっているノードＮｉでは、ルーティング制御をする必要がなく、光無線通信送受信器Ｓｉから出力装置１３に出力信号を出力する場合にネットワークに係る通信信号を出力信号にフォーマット変換するコントローラＣｉを備え、入力装置１２又は出力装置１３が繋がっていないノードでは、ルーティング制御をするためのコントローラを有さない。
　ここにおいて、各ノードにおいて、ルーティング制御をする必要がないのは、送信光及び受信光が高角度で１：ｎの通信を行うからである。これにより、各ノードにおけるコントローラＣｉの負荷が大いに軽減され、処理速度が高速化される。例えば０．２ｍｓの処理を５ｎｓに短縮できる。
　このように構成すると、コントローラがルーティング処理をする必要がなくなり、各ノードでの処理時間が短縮されて、光無線メッシュネットワークの伝送特性を大いに向上できる。本発明に係る光無線通信送受信器の大きな効果である。
　本発明によれば、光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供できる。また、光無線メッシュネットワークの伝送特性を向上すること、リンクの迂回をより確実にすることができる。
実施例１に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１の構成例を示す図である。 実施例１に係る光無線通信送受信器の構成例を示す図である。 複数の受光素子を並列に接続した受光回路の例を示す図である。 キャパシタを流れた電流に基づく電圧信号のパルス形状波形の立ち上がり立下り時間の例を示す図である。 入出力ノードにおけるコントローラを有する光無線通信送受信器の構成例を示す図である。 入出力ノード以外のコントローラ無しの光無線通信送受信器の構成例を示す図である。 光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１における健全な状態のネットワークの通信のフローチャートの例を示す図である。 通信経路に障害が在る例を示す図である。 ノードに障害が在る例を示す図である。 実施例２に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ２の構成例を示す図である。 広角度で光信号を送受信できる光無線通信送受信器の構造の第１の例を示す図である。 実施例３に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１の構成例を示す図である。 広角度で光信号を送受信できる光無線通信送受信器の構造の第２の例を示す図である。 実施例４に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ４の構成例を示す図である。 実施例５に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ５の構成例を示す図である。 実施例６に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ６の構成例を示す図である。 実施例７に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ７の構成例を示す図である。 実施例８に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ８の構成例を示す図である。 実施例８に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ９の構成例を示す図である。 実施例８に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１０の構成例を示す図である。 端末１６Ａから端末１６Ｂに画像データを送信する通信システムの構成例を示す図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。
　本実施例では、光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１がｎ＋１個のノードで構成され、各ノードに光無線通信送受信器が設けられ、任意のノードの光無線通信送受信器は他の全ての（ｎ個の）ノードの光無線通信送受信器と通信可能である例について説明する。代表例として六角形のネットワーク（ノード数６、通信相手ノード数ｎ＝５）の例について説明する。
　図１に、本実施例に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１のネットワーク構成の例を示す。ネットワークは六角形であり、ノードは六角形の各頂点に配置される。各ノードＮｉ（ｉ＝１～６）には光無線通信送受信器Ｓｉが配置されている。光無線通信送受信器Ｓｉは、光受信器Ｒｉ、送信器Ｔｉを有する。入出力装置１２＆１３（入力装置１２又は出力装置１３のいずれかがある場合を含む）がある、他のネットワークとの接続部となるノードＮｉでは、光無線通信送受信器ＳｉはさらにコントローラＣｉとインターフェイスＩｉを有する。ここでは、ノードＮ１，Ｎ３，Ｎ５に入出力装置１２＆１３とコントローラが配置され、他のネットワークに接続されるものとする。なお、入出力装置１２＆１３がなく（ここでは入力装置１２又は出力装置１３のいずれもない場合）、他のネットワークとの接続部とならないノードにも予備のコントローラを配置しても良い。
　通信には光を使用する。ここでは、主として可視光通信を扱うが、可視光以外の紫外光、近紫外光、赤外光、近赤外光等の帯域幅のある光を用いても良い。送信器Ｔｉは発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）等の可視光を発光する発光素子を有する。また、レーザ光源を例えば拡散媒体と組み合わせて広角度で発光させても良い。現時点では、ＬＥＤが実用レベルと考えるが、例えば印加電圧約３５Ｖで、約１，８５０万Ｃｄ／ｍ２の高輝度、有機ＥＬ素子が開発され（白井汪芳他、「超高輝度有機ＥＬの開発」、長野・上田地域知的クラスター創成事業成果第１４号、２００６年２月１６日発表、参照）、高速変調が可能なため、将来の高速大容量通信への適用が期待されている。
　送信器Ｔｉからの光の送信方向は、広角θ（例えば１２０度）であり、他の全てのノードの方向を含む。したがって、他の全てのノードの光受信器Ｒｉで受信可能である。光受信器Ｒｉはフォトダイオード等の受光素子を有する。好ましくは、アバランシェフォトダイオード（以下「ＡＰＤ」ともいう）とその電流の流れ方向下流側に接続した抵抗ＲとキャパシタＣとで受光素子を構成し、ＡＰＤは受光波長のピークが環境光より短い波長に設定され、ＡＰＤを入射光子のエネルギーに対して増倍率が一定となるリニアモードで動作させる（特願２０１８－１０５１６５（未公開）参照）。
　光の受信方向は、広角θ（例えば１２０度）であり、他の全てのノードの方向を含む。従って、他の全てのノードの光送信器Ｔｉからの光を受信可能である。隣接ノード間距離（ここでは六角形の一辺の距離）は、例えば２０ｍである。可視光通信は、主として近距離の通信に用いられるが、視界の届く距離、例えば１ｋｍで可能である。
　図２に、本実施例に係る光無線通信送受信器の構成例を示す。光受信器Ｒｉは例えば３立方ｃｍ～１０立方ｃｍの不透明なプラスチック製の筐体１０Ｒに収納され、光送信器Ｔｉは例えば３立方ｃｍ～１０立方ｃｍの不透明なプラスチック製の筐体１０Ｔに収納される。発光素子、受光素子はそれぞれ、筐体１０Ｔ，１０Ｒから外に突出した円筒形の光学部品１１Ｔ，１１Ｒ内に組み込まれている。光学部品１１Ｔ，１１Ｒは外側に光を発光・受光する開口部を有し、その受光角θ、発光角θは広角で例えば１２０度である。筐体１０Ｔ、筐体１０Ｒは発光方向と受光方向が一致するように横並びに合体され、一体的な筐体１０として構成される。この場合、筐体１０Ｔ、筐体１０Ｒ間の境界壁は全部又は一部が取り除かれても良い。また、いずれかのノードにおいて、光送信器が送信する相手のノードと光受信器が受信する相手のノードとが異なる場合も生じ得るので、光送信器の発光方向と光受信器の受光方向を一致させなくても良く、筐体１０Ｔと筐体１０Ｒとを分離して構成しても良い。
　ところで、光受信器Ｒｉ（ｉは正整数）として、特願２０１８－１０５１６５号に記載の受光装置が好適である。すなわち、受光素子は、フォトダイオード（以下「ＰＤ」ともいう）と、このＰＤに対して電流の流れ方向下流側に接続した抵抗ＲとキャパシタＣとを有する。上記ＰＤは、受光波長のピークが環境光の波長よりも短い波長に設定されるとともに、入射する光子単位のエネルギーに反応して増倍機能を発揮する。しかも、１つの光子が入射してその増倍機能が回復するまでの間は次の光子を受け付けない機能を有している。ＰＤの端子間に電圧が印加されると、ＰＤ内の自由キャリアが活性化される。このような状態でＰＤに光子が入射すると、ＰＤ内で電子が増倍され、その増倍された電子による電流が出力される。この電流のうち、上記キャパシタを通過した光子の加速度的なゆらぎに対応した交流成分の電流を信号として取り出すことができる。このような光受信器を光子検出受信器といい、本発明の光受信器Ｒｉとして光子検出受信器を使用すると好適である。
　図３に、複数の受光素子を並列に接続した受光回路の例を示す。受光回路は、複数の受光素子ｅ１をマトリックスアレイ状に配置している。受光素子ｅ１は、ＡＰＤと、このＡＰＤに対して電流の流れ方向下流側に接続した抵抗ＲとキャパシタＣとを有する。ＡＰＤの両側に端子３，４が設けられ、端子３，４間に電圧を印加して、受光素子ｅ１をリニアモードで動作させる。端子３は各ＡＰＤのｎ領域に接続され、端子４は各ＡＰＤのｐ領域にそれぞれ個別の抵抗Ｒを介して接続される。各キャパシタＣは同一の出力端子５に接続される。各ＡＰＤがリニアモードで動作するように端子３，４間に電圧を印加すると、光子を受け付けたＡＰＤ２のマトリックスアレイから出力される電流の合計が、電流信号となり端子５から出力される。
　受光素子としてＡＰＤを用いるのが好適であるが、受光波長のピークが環境光の波長よりも短い波長に設定され、入射する光子単位のエネルギーに反応するとともに、１つの光子が入射してその増倍機能が回復するまで次の光子を受け付けない機能を有していれば、ＰＤの種類は限定されない。受光素子を構成するＡＰＤは、複数の光子が入射した場合でも、１つの光子だけ受け付けアバランシェ降伏を起こして電流を出力するとともに、その電流がゼロになって増倍機能が１００％回復するまで次に光子を受け付けない特性を持っている。しかも、その受光波長のピークが４０５～４７０ｎｍに設定されている。このように受光した受光素子は、その端子間にＡＰＤ降伏電圧以上の逆バイアス電圧を印加したガイガーモードで、波長３５０～４７０ｎｍの光子がＡＰＤに入射すると、ＡＰＤ固有の飽和出力である大きな電流が出力される。このようなガイガーモードでは、光子が入射したとき、ガイガー放電により大きな電流が出力されるが、ひとたびガイガー放電が始まると、ＡＰＤ内部の電界がなくなるまで電流が出力され続ける。このように電流が出力されてそれが０になるまでの間、ＡＰＤは次の電子を受け付けない。
　このような特性を持つＡＰＤをガイガーモードで使用すれば大きな電流が出力される。しかし、この大きな電流がゼロになるまで増倍機能が回復しないので、増倍機能が１００％回復するまで時間がかかってしまうことから、数百ＭＨｚ以上の高速通信ができないことが問題であった。しかも、ＡＰＤ２の下流にはＡＰＤ防護用の大電流対策としてクエンチング抵抗Ｒを設けているので、その抵抗分だけパルス形状の電流波形の立下り時間が長くなる。パルス形状の電流波形の立下り時間が長くなれば、ＡＰＤの増倍機能が１００％回復するまでの時間がさらに長くなる。例えば２５０ｎｓに達する。この時間が長くなれば、数百ＭＨｚの応答性を必要とする大容量通信ができなくなる。周波数２００～５００ＭＨｚの大容量通信では、光子数をカウントするガイガー計測の場合に比して、光子の入射速度が比較にならないほど速くなければならない。したがって、ＡＰＤをガイガーモードで動作させていては、数百ＭＨｚ以上の大容量通信ができなくなる。
　図４に、キャパシタＣを流れた電流に基づく電圧信号のパルス形状波形の立ち上がり立下り時間の例を示す。ところで本発明者は、ＰＤやＡＰＤ２から出力される電流は原則直流であるが、その電流には光子の加速度的なゆらぎに対応した交流成分はあるものと推察した。そして、図３において、上記ＰＤやＡＰＤ２から出力された電流の直流成分は抵抗Ｒで消費され、光子の加速度的な揺らぎに対応した交流成分がキャパシタＣに流れ、このキャパシタＣを流れる電流を端子５から電気信号として取り出すことができた。そして、キャパシタＣの容量を小さくすればするほど、時定数を小さくできるので、信号の立ち上がり立下り時間を短くできる。図４では、立ち上がり立下り時間合わせて約５ｎｓが得られた。
　さらに、一対の端子３，４間には、ガイガーモードの逆バイアス電圧よりも小さい範囲のリニアモードの逆バイアス電圧が印加され、ＰＤやＡＰＤ２が、入射光子１個の入力エネルギーに対して電子の増倍率が一定となるリニアモードで動作するものである。例えば、ＰＤとしてＡＰＤ２を用いたとしても、ガイガーモードでなく、リニアモードで動作させて、大容量通信に対応できるようにしている。信号波形の立ち上がり立下り時間を短くできるので、図４に示すようにキャパシタＣから取り出せる信号のパルス波形が急峻になり、応答速度が速くなるため数百ＭＨｚ以上の大容量通信が可能になる。
　また、受光波長もピークが環境光の波長より短いので、光子１個のエネルギーが大きな電気信号と、光子１個のエネルギーが小さい環境光に基づくノイズとを区別できる。さらに、４０５～４７０ｎｍの光には、近紫外光から青色の光が含まれる。青色系の光は光子のエネルギーが大きいので、より環境光から区別しやすい。また、受光素子をアレイ状に配列して受光面にすると、受光素子を多くすれば大きな出力信号を得られる。また、抵抗及びキャパシタを受光面の裏側に設けると受光面の開口率を大きくでき、受光効率を向上できる。また、リニアモードの逆バイアス電圧はガイガーモードより小さいので、ＡＰＤ固有の飽和出力である大電流が出力されることはない。
　図５Ａ及び図５Ｂに光無線通信送受信器の構成例を示す。図５Ａに入出力ノード（入力装置１２又は出力装置１３を有するノード）におけるコントローラを有する光無線通信送受信器の構成例を、図５Ｂに入出力ノード以外のノードにおけるコントローラを有する光無線通信送受信器の構成例を示す。
　光無線通信送受信器Ｓｉは、光受信器Ｒｉと光送信器Ｔｉとを組み合わせて構成される。その他に、光受信器駆動回路Ｄｉ２と光送信器駆動回路Ｄｉ１、ケーブル（前記光受信器が受信した信号を前記光送信器に伝達する光ファイバケーブル又は同軸ケーブル）Ｃａ１～Ｃａ３を有する。また、図５Ａに示すように、入出力ノードでは光受信器Ｒｉ及び光送信器Ｔｉを制御する。またインターフェイスＩｉを介して、ネットワークに係る通信信号を入力信号及び／又は出力信号に変換するコントローラＣｉを備える。かかるコントローラＣｉではルーティング処理をしない。また、図５Ｂに示すように、入出力ノード以外のノードでは、コントローラは不要である。つまり、広角の光を送信できる光送信器及び広角の光を受信できる光受信器を使用するので、ルーティング処理が不要になる。このため、各ノードにおいて、ルーティング処理に要する時間を節約できる。例えば０．２ｍｓの処理を５ｎｓに短縮できる。
　図４に示すような高速の立ち上がり、立下りが可能な光受信器Ｒｉと組み合わせて用いる光送信器Ｔｉとしては、高速応答可能な光送信器Ｔｉが望まれる。１～１０ｎｓ（１００ＭＨｚ～１ＧＨｚ）の応答特性を有するものが望ましく、例えば有機ＥＬでは１００ＭＨｚ～１ＧＨｚの応答が期待される。また、レーザ光源に拡散媒体を組み合わせて広角の送信光を形成できるが、レーザ光も１～１０ＧＨｚの応答を期待される。
　図５Ａを参照して、例えば、光受信器Ｒｉで受光され、光電変換された信号はＡ／Ｄ変換される。出力ノードにおいては、信号はインターフェイスＩｉに送られ、コントローラＣｉで復調、フォーマット変換されて出力装置１３で出力される。また、中継ノードにおいては（入出力ノードにおいて中継のみを行う場合も同様である）、Ａ／Ｄ変換された信号は、例えば光ファイバケーブル又は同軸ケーブルＣａ１で光送信器Ｔｉに送られ、Ｄ／Ａ変換され、発光素子を駆動し発光させる。また、入力ノードにおいては、入力装置１２から入力されコントローラＣｉで信号変換、変調された信号は、光ファイバケーブル又は同軸ケーブルＣａ１で光送信器Ｔｉに送られ、発光素子を駆動し発光させる。このように、入出力ノードではコントローラＣｉが配置されてフォーマット変換等を行うが、中継ノードにはコントローラが配置されておらず、あってもコントローラのルーティング処理がないので、ノードでの遅延はせいぜい０．２ｎｓ程度であり、ネットワーク全体での処理は高速である。
　コントローラＣｉは、例えば４０ｍｍ角の半導体基板に構成され、筐体１０Ｒ，１０Ｔのいずれか一方の底面（筐体の内側）に設置される。コントローラＣｉは光受信器Ｒｉ及び光送信器Ｔｉと電気コードで接続され、光受信器Ｒｉ及び光送信器Ｔｉを制御する。また、入出力装置１２＆１３又は他のネットワークとの接続部においてインターフェイスＩｉに接続され、入力装置１２又は他のネットワークからの入力信号を光通信信号に変換し、また、光通信信号を出力装置１３又は他のネットワークへの出力信号に変換する。また、光受信器Ｒ１で複数の他のノードの光送信器からの減衰した光信号を合わせて受信し、光送信器Ｔｉに所定の光量（パワー）の光信号で他のノードの光受信器へと送信させる。また、光受信器Ｒｉ及び光送信器Ｔｉを活性、不活性にする等の制御を行う。所定の光量は例えば設計時に定められる。
　入出力ノードでは、入力装置１２からの入力、出力装置１３への出力がなされる他に、イーサネット、Ｗｉ－Ｆｉへの接続により、他のネットワークを介した遠隔操作が可能になる。また、社内ＬＡＮへの接続により、社内のサーバや端末を含むネットワークへの拡張も可能になる。
　図６に、本実施例に係る、障害やノイズが入らない健全な状態の光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１における通信のフローチャートの例を示す。まず、ノードＮ１からデータが入力されるものとする（Ｓ０１０）。次に、コントローラＣ１により入力信号が光通信のプロトコルに適合する光通信信号に変換される（Ｓ０１５）。ここで、信号変換のチェックと訂正が行われる場合には、既存のチェック方法と誤り訂正方法が使用される。次に、光送信器Ｔ１で発光素子を発光させる（Ｓ０２０）。所定の光量を発するように、例えば発光素子を電圧印加により発光させる。商用電力がない場所に設置される場合もあるので、他の全てのノードで検出可能な範囲で、バッテリーが長持ちするように、発光量及び印加電圧を定めるのが望ましい。発光された光は広角（例えば１２０度）に広がり、他のノードＮ２～Ｎ６に向けて送信される（Ｓ０２５）。送信される信号の内容は各ノードについて同一である。次に、各ノードＮ２～Ｎ６において、光受信器Ｒ２～Ｒ６で光信号が受信される（Ｓ０３０）。受信される信号の内容も各ノードについて同一である。
　次に、光受信器Ｒ２～Ｒ６で送信元ノードＮ１からの受信を不活性にする（Ｓ０３５）。そして、各ノードＮ２～Ｎ６において、光受信器Ｒ２～Ｒ６で受信した信号を光送信器Ｔ２～Ｔ６に転送する（Ｓ０４０）。転送工程では、まず光受信器での受信信号を光信号から電気信号に変換し、電気信号から送信用の光信号に変換する。そして、光送信器Ｔ２～Ｔ６で発光素子を発光させ、他のノードの受信器に送信する（Ｓ０４５）。ここで、光受信器Ｒ２～Ｒ６で送信元のノードＮ１からの受信を不活性にするのは、例えばノードＮ２において活性にしておくと、ノードＮ１とノードＮ２間の信号のやり取りが永続し、さらに他のノードを経由してＮ１からＮ２に入ってくる光信号も混入してくるので、輻輳の原因となるからである。すなわち、かかる輻輳を防ぐために不活性にする。その後、ネットワーク内での信号の伝搬において、（Ｓ０３５）～（Ｓ０４５）を繰り返す。なお、出力ノードでは他ノードへの送信を不活性にする。これも輻輳を防止するためである。
　上記を繰り返すことにより、いずれ、目的ノードＮｋ（ｋは正整数）の光受信器Ｒｋ（ｋは正整数）で光信号を受信する（Ｓ０５０）。ここで、入力ノードをＮ１，目的ノード（出力ノード）ＮｋをＮ３と仮定すると、Ｎ１→Ｎ３の光通信経路は、Ｎ１→Ｎ３の他に、Ｎ１→Ｎ２→Ｎ３、Ｎ１→Ｎ４→Ｎ３、Ｎ１→Ｎ５→Ｎ３、Ｎ１→Ｎ６→Ｎ３、Ｎ１→Ｎ２→Ｎ４→Ｎ３（又はＮ１→Ｎ４→Ｎ２→Ｎ３）、Ｎ１→Ｎ２→Ｎ５→Ｎ３（又はＮ１→Ｎ５→Ｎ２→Ｎ３）、Ｎ１→Ｎ２→Ｎ６→Ｎ３（又はＮ１→Ｎ６→Ｎ２→Ｎ３）、Ｎ１→Ｎ４→Ｎ５→Ｎ３（又はＮ１→Ｎ５→Ｎ４→Ｎ３）、Ｎ１→Ｎ４→Ｎ６→Ｎ３（又はＮ１→Ｎ６→Ｎ４→Ｎ３）、Ｎ１→Ｎ５→Ｎ６→Ｎ３（又はＮ１→Ｎ６→Ｎ５→Ｎ３）等がある。これらの経路を経て光信号が目的ノードＮｋの光受信器Ｒｋに到達する。目的ノードＮｋにおいて、光受信器Ｒｋは他の全てのノードの光送信器から送信された光を受光する。受光信号のチェックについては後述する。目的ノードにおいて、受信信号を光信号から出力信号に変換される（Ｓ０５５）。ここで、信号変換のチェックと訂正が行われる場合には、既存のチェック方法と誤り訂正方法が使用される。そして、出力装置にデータが出力される（Ｓ０６０）。
　従来の光無線通信では、格子ネットワークにおいて、送信ノードから受信ノードへの通信は１つのノードから他の１ノードへの１：１の通信に限られていた。本実施例においては、１送信ノードから複数の他のノードへの送信がなされ、複数の他のノードで受信されている。また、複数のノードから１つの受信ノードへの送信がなされ、１つのノードの光受信器で受信されている。すなわち、１：ｎの通信が行われる。
　かかる１:ｎ通信により、次の効果（ａ）、（ｂ）が得られる。
　（ａ）多ルートの通信経路を形成できるので、通信経路の途中に障害物が在る場合でも、迂回路を介して目的ノードに光信号を送信できる。
　（ｂ）従来の光無線通信では、各ノードの中継にホッピング方式が採用されていた。ところで、ホッピング方式では、各ノードにおいて、ルーティング制御等の処理時間に約０．２ｍｓ要し、例えば５つのノードを経由すると１ｍｓの遅延を生じる。これに対して、本実施例の光通信ではコントローラ処理でルーティン処理を行わないので、５ｎｓで送信可能である。各ノードにおいて、ルーティング制御をする必要がないのは、送信光及び受信光が高角度で１：ｎの通信を行うからである。これにより、各ノードにおけるコントローラＣｉの負荷が大いに軽減され、処理速度が高速化される。さらに、従来のホッピング方式では光量の減衰が見られ、例えば５つのノードを経由すると通信不可能になり、通信の到達距離は数１００ｍ程度となる。これに対して本実施例の光通信では各ノードにおいて、光送信器は所定の光量の光を発光するので、ノードを経由することによる光量の減衰はない。なお、特定のノードとの受信又は送信を禁止する場合には、光受信器Ｒｉ又は光送信器Ｔｉにおいて特定の方向の光を遮断するマスクを設ければよい。
　図７Ａ及び図７Ｂに通信経路に障害がある場合の例を示す。図７Ａは通信経路に障害が在る例、図７Ｂはノードに障害が在る例を示す。すなわち、図７Ａ及び図７Ｂを用いて、効果（ａ）について説明する。
　図７Ａにおいて、経路Ｎ２－Ｎ３間に障害が在る場合、Ｎ２－Ｎ３間の通信は不可能になる。しかしながら、入力ノードをＮ１，目的ノード（出力ノード）ＮｋをＮ３と仮定すると、Ｎ１→Ｎ３の光通信経路は、Ｎ１→Ｎ３の他に、Ｎ１→Ｎ４→Ｎ３、Ｎ１→Ｎ５→Ｎ３、Ｎ１→Ｎ６→Ｎ３、Ｎ１→Ｎ２→Ｎ４→Ｎ３、Ｎ１→Ｎ２→Ｎ５→Ｎ３、Ｎ１→Ｎ２→Ｎ６→Ｎ３（又はＮ１→Ｎ６→Ｎ２→Ｎ３）、Ｎ１→Ｎ４→Ｎ５→Ｎ３（又はＮ１→Ｎ５→Ｎ４→Ｎ３）、Ｎ１→Ｎ４→Ｎ６→Ｎ３（又はＮ１→Ｎ６→Ｎ４→Ｎ３）、Ｎ１→Ｎ５→Ｎ６→Ｎ３（又はＮ１→Ｎ６→Ｎ５→Ｎ３）の経路が可能である。
　図７Ｂにおいて、ノードＮ２に障害がある場合、Ｎ２を経由する通信は不可能になる。しかしながら、入力ノードをＮ１，目的ノード（出力ノード）ＮｋをＮ３と仮定すると、Ｎ１→Ｎ３の光通信経路は、Ｎ１→Ｎ３の他に、Ｎ１→Ｎ４→Ｎ３、Ｎ１→Ｎ５→Ｎ３、Ｎ１→Ｎ６→Ｎ３、Ｎ１→Ｎ４→Ｎ５→Ｎ３（又はＮ１→Ｎ５→Ｎ４→Ｎ３）、Ｎ１→Ｎ４→Ｎ６→Ｎ３（又はＮ１→Ｎ６→Ｎ４→Ｎ３）、Ｎ１→Ｎ５→Ｎ６→Ｎ３（又はＮ１→Ｎ６→Ｎ５→Ｎ３）等の経路が可能である。
　このように、複数の通信経路が可能であり、迂回通信が可能であることが解る。また、網目構造の隣接ノード以外のＮ１→Ｎ３，Ｎ１→Ｎ５等の通信経路も可能なので、迂回路を増加でき、迂回をより確実にできる。
　次に障害箇所を特定するには、ＡＧＣ（オートマテイックゲインコントロール）の手法を適用できる。例えばコントローラが付されたノードにおいて、正常な場合及び各種障害が在る場合の各コントローラが付されたノードの光量をノードアドレス、タイムスタンプ情報と共に記録しておき、障害が生じた場合に、各コントローラが付されたノードの光量データを記録されたデータと比較することにより、障害箇所を特定する。
　また、ブロックチェーンの手法も適用可能である。例えば、各ノードからの送信データにノードの識別符号（又は識別番号）を付して送信する。これにより、オリジナルの送信信号と異なるノードが見出されれば、障害発生ノード、不正接続経路、障害発生経路として特定される。
　次に受信について、説明する。各ノードの光受信器Ｒｉでは、異なる複数のノード（ｎ個のノード）から送信される光信号を受信する。ここで、ノイズ又は障害により、あるノードからの光信号が他と異なる信号となれば、その信号を受ける光受信器の信号が影響される。かかる場合に、障害と同様に考えれば、ＡＧＣの手法、ブロックチェーンの手法を適用できる。
　また、光受信器Ｒｉ，光送信器Ｔｉ及びコントローラＣｉのインピーダンスをマッチング（整合）させることが好ましいが、５０Ωに整合することがＷｉ－Ｆｉや携帯電話の通信網と整合性が良く、損失を少なくできるので好ましい。
　以上により、本実施例によれば、光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供することができる。また、光無線メッシュネットワークの伝送特性を向上すること、リンクの迂回をより確実にすることができる。
　本実施例では、ネットワークが三角形の網目構造であり、光通信は隣接ノード間で行われる例について説明する。本実施例に係るネットワークは三角形の網目構造であり、隣接ノード数は３～６、通信相手数はｎ＝３～６である。
　図８に、本実施例に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ２のネットワーク構成の例を示す。Ｎ１～Ｎ６は実施例１と同様の位置関係にあり、その中心にノードＮ７が配置されている。Ｎ１に入力装置１２が、Ｎ３に出力装置１３が接続されている。ノードＮ１の光送信器Ｔ１（図1参照）は３つの隣接ノードＮ２，Ｎ６，Ｎ７に光信号を送信する。また、ノードＮ１の光受信器Ｒ１（図1参照）は３つの隣接ノードＮ２，Ｎ６，Ｎ７からの光信号を受信する。ノードＮ２，Ｎ６の光無線通信送受信器Ｓ２，Ｓ６は４つの隣接ノードに光信号を送信し、４つの隣接ノードからの光信号を受信する。ノードＮ３～Ｎ５、Ｎ７の光無線通信送受信器Ｓ３～Ｓ５、Ｓ７は６つの隣接ノードに光信号を送信し、６つの隣接ノードからの光信号を受信する。例えば、光無線通信送受信器Ｓ７は、隣接ノードＮ１～Ｎ６の光無線通信送受信器Ｓ１～Ｓ６に光信号を送信し、隣接ノードＮ１～Ｎ６の光無線通信送受信器Ｓ１～Ｓ６から光信号を受信する。入力装置１２、出力装置１３の作用は実施例１と同様である。
　入力ノードをＮ１，目的ノード（出力ノード）ＮｋをＮ３と仮定する。Ｎ２－Ｎ３の経路に障害がある場合、又は、ノードＮ２に障害がある場合でも、Ｎ１→Ｎ７→Ｎ３の経路、Ｎ１→Ｎ７→Ｎ４→Ｎ３等の経路が通信可能なので、迂回通路を利用可能である。
　ところで、図８に記載のネットワークでは、ノードＮ２，Ｎ６では、１８０度の広角の光の送信、受信が行われ、ノードＮ３～Ｎ５，Ｎ７では、３６０度の広角の光の送信、受信が行われる。かかる場合には隣接ノードと通信するためには、１８０度、３６０度方向へ光信号を送信でき、１８０度、３６０度方向から光信号を受信できる光無線通信送受信器の構造が好ましい。
　図９に３６０度方向へ光信号を送信でき、３６０度方向から光信号を受信できる光無線通信送受信器の構造の例を示す。三角形の支持体１４の各面に光無線通信送受信器を配置する。光受信器と光送信器を図２の筐体から切り離して支持体１４の各面に並べて配置する。第１の面に光受信器Ｒ７１と光送信器Ｔ７１、第２の面に光受信器Ｒ７２と光送信器Ｔ７２、第３の面に光受信器Ｒ７３と光送信器Ｔ７３を光軸方向を一致させ、並べて配置する。光受信器Ｒ７１と光送信器Ｔ７１で光無線通信送受信器Ｓ７１を，光受信器Ｒ７２と光送信器Ｔ７２で光無線通信送受信器Ｓ７２を，光受信器Ｒ７３と光送信器Ｔ７３で光無線通信送受信器Ｓ７３を構成し、各光受信器Ｒ７１、Ｒ７２，Ｒ７３は受光角度を例えば１２０とし、各光送信器Ｔ７１、Ｔ７２，Ｔ７３は発光角度を例えば１２０とする。これにより、各光無線通信送受信器を三角形の各面に配置することにより、３６０度の全方向での送受信額可能になる。なお、１つのコントローラＣ７が３つの光無線通信送受信器Ｓ７１，Ｓ７２，Ｓ７３に共用に設置される。
　図９の実施例では、三角形の支持体１４の３つの面に光無線通信送受信器を配置して、３６０度の広角をカバーしたが、三角形の支持体１４の２つの面に光無線通信送受信器を配置すれば２４０度の広角を実現できるので、ノードＮ２，Ｎ６の光無線通信送受信器Ｓ２，Ｓ６に適用可能である。
　以上により、本実施例によれば、実施例１と同様に、光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供することができる。また、光無線メッシュネットワークの伝送特性を向上すること、リンクの迂回をより確実にすることができる。
　本実施例では、ネットワークが四角形の網目構造であり、光通信は四角形の網目構造の隣接ノード間及び対角線上のノード間で行われる例について説明する。（隣接ノード数は２～４、通信相手数はｎ＝３～８である。
　図１０に、本実施例に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ３のネットワーク構成を示す。四角形の網目の節にノードＮ１１～Ｎ４４が配置されている。Ｎ１１に入力装置１２が、Ｎ３３に出力装置１３が接続されている。ノードＮ１１の光送信器Ｔ１１は他のノードＮ１２，Ｎ２１，Ｎ２２に光信号を送信する。また、ノードＮ１１の光受信器Ｒ１１は他のノードＮ１２，Ｎ２１，Ｎ２２からの光信号を受信する。ノードＮ１２の光無線通信送受信器Ｓ１２はノードＮ１１．Ｎ１３，Ｎ２１、Ｎ２２，Ｎ２３の光無線通信送受信器と通信する。ノードＮ２２の光無線通信送受信器Ｓ２２はノードＮ１１．Ｎ１２，Ｎ１３，Ｎ２１、Ｎ２３、Ｎ３１，Ｎ３２，Ｎ３３の光無線通信送受信器と通信する。入力装置１２、出力装置１３の作用は実施例１と同様である。したがって、各四角形の光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供することができる。
　ここにおいて、Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ２１，Ｎ２２で構成されるネットワークは第１の態様を満たす。他の８つの四角形のネットワークも第１の態様を満たす。全体のネットワークはそれぞれ第１の態様を満たす９つの四角形のネットワークを繋いだものといえる。つまり、本実施例は後述する実施例７と同様に第３の態様に該当するといえる。
　図１０において、入力ノードをＮ１１，目的ノード（出力ノード）ＮｋをＮ３３と仮定する。Ｎ１２－Ｎ２３の経路に障害がある場合、又は、ノードＮ１２に障害がある場合でもＮ１１→Ｎ２２→Ｎ３３の経路が通信可能なので、迂回通路を利用可能である。また、網目構造の隣接ノード以外の対角線の通信経路Ｎ１１→Ｎ２２等も可能なので、迂回路を増加でき、迂回をより確実にできる。
　ところで、四角形の最小ネットワークを多数結合して大きなネットワークを形成可能である。図９のようにノードを配置すると、ノードＮ２２，Ｎ２３，Ｎ３２，Ｎ３３では、８方向に他のノードが存在する。かかる場合には隣接ノードと通信するためには、３６０度方向へ光信号を送信でき、３６０度方向から光信号を受信できる光無線通信送受信器の構造が好ましい。
　図１１に、３６０度方向へ光信号を送信でき、３６０度方向から光信号を受信できる光無線通信送受信器の構造の第２の例を示す。四角形の支持体１５の各面に光無線通信送受信器を配置する。光受信器と光送信器を図１の筐体から切り離して支持体１５の各面に並べて配置する。第１の面に光受信器Ｒ８１と光送信器Ｔ８１、第２の面に光受信器Ｒ８２と光送信器Ｔ８２、第３の面に光受信器Ｒ８３と光送信器Ｔ８３、第４の面に光受信器Ｒ８４と光送信器Ｔ８４を、光軸方向を一致させ、並べて配置する。光受信器Ｒ８１と光送信器Ｔ８１で光無線通信送受信器Ｓ８１を，光受信器Ｒ８２と光送信器Ｔ８２で光無線通信送受信器Ｓ８２を，光受信器Ｒ８３と光送信器Ｔ８３で光無線通信送受信器Ｓ８３を、光受信器Ｒ８４と光送信器Ｔ８４で光無線通信送受信器Ｓ８４を構成し、各光受信器Ｒ８１～Ｒ８４は受光角度を例えば９０度とし、各光送信器Ｔ８１～Ｔ８４は発光角度を例えば９０度とする。これにより、各光無線通信送受信器を四角形の各面に配置することにより、３６０度の全方向での送受信が可能になる。なお、１つのコントローラＣ８が３つの光無線通信送受信器Ｓ８１～Ｓ８４に共用に設置される。
　図１１の実施例では、四角形の支持体１５の４つの面に光無線通信送受信器を配置して、３６０度の広角をカバーしたが、四角形の支持体１４の２つの面に光無線通信送受信器を配置すれば１８０度の広角を実現できるので、図１０のノードＮ１２，Ｎ１３等の光無線通信送受信器に適用可能である。また、図１１では光受信器と光送信器を横方向（水平方向）に並べて配置したが、設置場所に応じて、縦方向（鉛直方向）に並べて配置しても良い。
　以上により、本実施例によれば、実施例１と同様に、光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供することができる。また、光無線メッシュネットワークの伝送特性を向上すること、リンクの迂回をより確実にすることができる。
　図１２に本実施例に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ４のネットワーク構成の例を示す。本実施例では、実施例１に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１の真中にノードＮ７が追加され、このため、Ｎ１－Ｎ４，Ｎ２－Ｎ５，Ｎ３－Ｎ６間の直接の通信は不可となるが、ノードＮ７を介したＮ１－Ｎ７－Ｎ４，Ｎ２－Ｎ７－Ｎ５，Ｎ３－Ｎ７－Ｎ６の通信が可能となる例について説明する。ネットワーク構成は実施例３の四角形の網目を変形したものである。本実施例に係るネットワークも四角形の網目構造であり、隣接ノード数は３～６、通信相手数はｎ＝５～６である。通信経路はさらにＮ１－Ｎ３，Ｎ１－Ｎ５，Ｎ２－Ｎ４，Ｎ２－Ｎ６，Ｎ３－Ｎ５，Ｎ４－Ｎ６が可能である。
　入力ノードをＮ１，目的ノード（出力ノード）Ｎｋ（ｋは正整数）をＮ３と仮定する。Ｎ１－Ｎ２の経路に障害がある場合、又は、ノードＮ２に障害がある場合でもＮ１→Ｎ７→Ｎ３の経路が通信可能なので、迂回通路を利用可能である。また、各四角形のネットワークにおいて、１：ｎの通信が可能なネットワークを提供できる。
　なお、ノードＮ７の位置を高くして、Ｎ１－Ｎ４，Ｎ２－Ｎ５，Ｎ３－Ｎ６間の直接通信を可能とすると、実施例１のネットワーク通信システムに、ノードＮ７が追加され、図１２の破線部分の通信経路が追加された状態となり、第１の形態に係るノード数７、ｎ＝６のケースになる。
　以上により、本実施例によれば、実施例１と同様に、光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供することができる。また、光無線メッシュネットワークの伝送特性を向上すること、リンクの迂回をより確実にすることができる。
　図１３に本実施例に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ５のネットワーク構成の例を示す。本実施例では、第１の態様であって、任意のノードの光無線通信送受信器は全ノードのうち他のノードの３／５以上の光無線通信送受信器と通信可能である例について説明する。
　実施例１に比して、Ｎ１→Ｎ５の経路とＮ１→Ｎ６の経路がない。例えば、Ｎ１から見てＮ５及びＮ６の方向に障害物となる建物がある場合等である。したがって、ノードＮ１の光無線通信送受信器Ｓ１（図１参照）と通信可能な光無線通信送受信器は全体Ｎ２～Ｎ６＆のうちの３／５のノードＮ２～Ｎ４である。この場合に、直接Ｎ１→Ｎ５、Ｎ１→Ｎ６の通信はできないが、Ｎ２～Ｎ４を経由した経路を形成することにより、迂回路を形成できる。
　その他は実施例１と同様であり、本実施例によれば、実施例１と同様に、光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供することができる。また、光無線メッシュネットワークの伝送特性を向上すること、リンクの迂回をより確実にすることができる。
　図１４に、本実施例に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ６のネットワーク構成の例を示す。本実施例では、角数の異なる多角形が混ざり合った網目構造のネットワークからなる例について説明する。
　図１４において、Ｎ５１－Ｎ５２－Ｎ５３－Ｎ５４－Ｎ５５－Ｎ５１は五角形を形成し、Ｎ５１－Ｎ５６－Ｎ５７－Ｎ５２－Ｎ５１とＮ５６－Ｎ５７－Ｎ５２－Ｎ５１－Ｎ５６は四角形を形成し、Ｎ５２－Ｎ６０－Ｎ５３－Ｎ５２とＮ５２－Ｎ５７－Ｎ６０－Ｎ５２とＮ５６－Ｎ５８－Ｎ５７－Ｎ５６は三角形を形成する。このように、本実施例におけるネットワークは、三角形、四角形、五角形と角数の異なる多角形が混ざり合った網目構造のネットワークである。この場合にも、任意のノードから他の任意のノードへの経路について、迂回路を形成可能である。また、任意のノードで隣接ノードが２以上であり、１：２以上の通信が可能である。
　その他は実施例２と同様であり、本実施例によれば、実施例２と同様に、光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供することができる。また、光無線メッシュネットワークの伝送特性を向上すること、リンクの迂回をより確実にすることができる。
　本実施例では、実施例１に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１が一部に使用された広域光無線メッシュネットワーク通信システムＡ７の例について説明する。
　図１５に本実施例に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ７のネットワーク構成の例を示す。光無線メッシュネットワーク通信システムでは、必ずしも全域に１：ｎ通信を適用しなくても良く一部に使用されていれば良い。図１５では、１：ｎ通信の光無線メッシュネットワークが２か所、Ｎ１～Ｎ６のネットワークＡ５０１とＮ１１～Ｎ１６のネットワークＡ５０２が存在し、両ネットワーク間をＮ２－Ｎ１６とＮ３－Ｎ１３の２つの経路でつないでいる。このように構成しても、迂回路の形成が可能となる。
　以上により、本実施例によれば、実施例１と同様に、光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供することができる。また、光無線メッシュネットワークの伝送特性を向上すること、リンクの迂回をより確実にすることができる。
　図１６Ａ～１６Ｃに、本実施例に係る光無線メッシュネットワーク通信システムＡ８～Ａ１０の構成例を示す。本実施例では、ノードが移動可能な例について説明する。図１６Ａは、土木工事において、移動可能な重機を遠隔操作する光無線メッシュネットワーク通信システムＡ８の構成例を示す。Ｎ１は管理端末を有するノード、Ｎ２及びＮ３は管理をサポートするノード、Ｎ４は移動可能な重機を有するノードであり、ノードＮ１の管理端末でノードＮ４の重機を遠隔操作する。Ｎ１～Ｎ３は比較的高位置に光無線通信送受信器Ｓ１～Ｓ３（図２参照）が設置され、比較的低位置のノードＮ４の重機に設置された光無線通信送受信器Ｓ４（図２参照）と光無線メッシュネットワーク通信システムＡ６を介して通信する。Ｎ１～Ｎ４は実施例１及び実施例２とは、ノードの数、位置関係は異なるが、第１の態様及び第２の態様の要件を満たす。土木工事の状況によっては積み上げられた土石によりＮ１からＮ４が見えなくなることもある。このような場合にＮ２，Ｎ３を迂回して通信ができれば遠隔操作が可能になる。ノードＮ４の光無線通信送受信器Ｓ４は移動可能なので、３６０度方向に光送信でき、３６０度方向から光受信できるように、図９又は図１１のような構成が好ましい。また、図１に示すように、中継ノードＮ２、Ｎ３にはコントローラがなく、コントローラがあるノードＮ１，Ｎ４でもルーティング処理をしないので、ネットワークでの処理時間が早い。
　図１６Ｂは、建築工事において、管理端末から複数の移動する各工事現場と通信し合う光無線メッシュネットワーク通信システムＡ９の構成例を示す。Ｎ１は管理端末を有するノード、Ｎ２～Ｎ４は各工事現場のノードで、それぞれ光無線通信送受信器Ｓ２～Ｓ４（図２参照）を有する。管理事務所があるビルディングと施工されるビルディングは大通りを挟んで対向する位置にあり、工事現場のノードは工事の進展に即して変更される（例えば工事の階が上に上がっていく）。ノードＮ１の光無線通信送受信器Ｓ１はノードＮ２～Ｎ４の光無線通信送受信器Ｓ２～Ｓ４と通信する。また、ノードＮ２～Ｎ４の光無線通信送受信器Ｓ２～Ｓ４同志でも相互に通信が可能である。Ｎ１～Ｎ４は実施例１及び実施例２とは、ノードの数、位置関係は異なるが、第１の態様及び第２の態様の要件を満たす。建築工事の状況によっては、いずれかのノードがノードＮ１から見えなくなることもある。このような場合に見えるノードを迂回して通信ができれば見えなくなったノードと通信が可能になる。ノードＮ２～Ｎ４の光無線通信送受信器Ｓ２～Ｓ４は移動可能なので、３６０度方向に光送信でき、３６０度方向から光受信できるような構成が好ましい。また、コントローラがあるノードＮ１～Ｎ４でもルーティング処理をしないので、ネットワークでの処理時間が早い。
　図１６Ｃは、船団において、各船が光無線通信送受信器を有し相互通信し合う光無線メッシュネットワーク通信システムＡ１０の構成例を示す。Ｎ１～Ｎ６は各船に設置されたノードであり、それぞれ光無線通信送受信器Ｓ１～Ｓ６（図２参照）を有する。例えば、６隻の船は２列で航行する。ノードＮ１～Ｎ２は、相互通信しやすいように船の比較的高く見通しの良い位置に設置される。船の進行により、ノードの位置関係は変化するが、第１の態様の要件を満たす。しかしながら、船が直線上に重なる場合などが生じ、２つのノード間の光がさえぎられることもある。このような場合に見えるノードを迂回して通信ができれば見えなくなったノード間で通信が可能になる。ノードＮ１～Ｎ６の光無線通信送受信器Ｓ１～Ｓ６は移動可能なので、３６０度方向に光送信でき、３６０度方向から光受信できるような構成が好ましい。また、コントローラがあるノードＮ１～Ｎ６でもルーティング処理をしないので、ネットワークでの処理時間が早い。なお、Ｎ１－Ｎ２－Ｎ５－Ｎ６、Ｎ２－Ｎ３－Ｎ４－Ｎ５の２つの四角形の網目を作れば第２の態様の要件を満たす。この場合、個別の船の位置が入れ替わる時には、ノードの全体の配置は変わらないので、光の送受信の空間の流れは入れ替え前と同様と言える。また、通信経路やノードに障害があっての迂回路を形成可能である。
　以上により、本実施例によれば、ノードが移動可能な場合も、実施例１と同様に、光無線メッシュネットワークにおいて１：ｎの通信が可能なネットワークを提供することができる。また、光無線メッシュネットワークの伝送特性を向上すること、リンクの迂回をより確実にすることができる。
　本実施例では、実用化の可能性がある光無線メッシュネットワーク通信システムの応用例について説明する。従来のネットワークで通信困難な箇所に光無線メッシュネットワーク通信システムを適用し、その他は従来のネットワークを用いるのが実用的である。
　図１７に、端末１６Ａから端末１６Ｂにテキストデータ、音声データを付加した画像データを送信する通信システムの構成例を示す。ＳＤＩ（Ｓｅｒｉａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）プロトコルの端末の画像データをＳＤＩケーブルＣＡ１で送信し、ＳＤＩ／ＨＤＭＩ（登録商標）変換機１７でＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ－Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）プロトコルに変換し、ＨＤＭＩケーブルＣＡ２Ａで送信し、ＨＤＭＩ／ＬＡＮ変換機１８ＡでＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）の光通信プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）に変換し、ＬＡＮケーブルＣＡ３Ａで光無線通信送受信器Ｓ５１に導く。光無線通信送受信器Ｓ５１と光無線通信送受信器Ｓ５２の間で光無線通信が行われる。光送受信器Ｓ５２で受光した光をＬＡＮケーブルＣＡ３Ｂで送信し、ＬＡＮ／ＨＤＭＩ変換機１８ＢでＨＤＭＩプロトコルに変換し、ＨＤＭＩケーブルＣＡ２Ｂで端末１６Ｂに送信する。このようにして、端末１６Ａから端末１６Ｂに音声データを付加した画像データを送信し、端末１６Ｂのモニタで観察可能である。
　例えば、あるビルディングのルーム内の端末１６Ａから大型ビジョン用画像データを、大通りを挟んだ向かいのビルディングの喫茶店内の端末１６Ｂに伝送し、かつ音楽を非可聴音で伝送し、端末１６ＢのＬＥＤビジョンで画像を観察し、携帯で音楽を聴くことが可能である。大通りを挟んでビルディング間には光ケーブルを設置することは困難であり、ビルディング間の通信には光無線通信を用いるのが便利である。
　この他に、監視カメラやＷｉ－Ｆｉを敷設し難いケース、例えば、河川監視、重要文化財の監視に可視光通信を利用すると、有線ケーブルの敷設工事を最小限にできる、敷設工事の省略で重機が不要になる、河川の上空を場所を選ばずに通信できる、ケーブルレスで景観を損ねない等の利点がある。また、従来の通信技術では、ケーブルを敷設し難いケース、例えば、建築・土木工事現場等の遠隔操作・無人化施行が求められる場合、人が入れない場所のロボット・調査機による調査が求められる場合に可視光通信を利用すると、ケーブルレス通信による大容量通信と作業性の向上、高解像度カメラによる作業性の向上と調査精度の向上が図れる等の利点がある。また、高解像度カメラを設置したい、高所や長距離での設置、大人数が一か所に集まるイベントに可視光通信を利用すると、従来はカメラを設置できなかった場所でも大容量・屋外・長距離での通信が可能、期間限定や一時的に必要な大容量通信手段として利用可能等の利点がある。また、通信インフラが未整備なケースにおいても、電波が届かないトンネル内・地下空間における大容量通信、電波を使用できない水中での通信が可能となる等の利点がある。また、エレベーター内やＷｉ－Ｆｉなど電波干渉のある場所等の、カメラやサイネージ（表示と通信にデジタル技術を活用して平面ディスプレイやプロジェクタなどによって映像や文字を表示する情報・広告媒体）を後付けしたいケースにおいても、可視光通信を利用すると、テールコード（エレベーターの「かご」下に吊り下げられている電線）入れ替え工事不要、通信ケーブルの断線リスク解消、電波干渉がない、後付け設置が簡易等の利点がある。また、商店街や駅等の広告・照明等のＬＥＤを利用した光無線通信も可能であり、このように既存の設備を利用して安価にネットワークを構築できる。
　本実施例では、多値通信と多重通信について説明する。
　多重通信について、同時に複数のコンテンツを送信できるので、便宜である。例えば光ファイバを用いる有線光通信では、複数モードの光を同時に送信する、マルチコアの光ファイバで同時に送信する空間分割多重通信、時間を分割して複数のコンテンツを送信する等の時分割多重通信が行われる。光無線通信においては、マルチコアの代わりに、複数の光無線通信送受信器を用いる通信でも多重化できる。また、周波数（波長）多重も可能である。
　多値通信について、１光パルスに多値データを載せることにより、一時に送信する情報量を増大できるので、送信時間を大いに短縮できる。例えば、1光パルスを１６値とすると１光パルスに４ｂｉｔ分のデータを含められるので、周波数の利用効率を高め、送信時間を１／４に短縮できる。光無線通信では、ＤＰＳＫ（差動位相変調、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｐｈａｓｅ－Ｓｉｆｔ－Ｋｅｙｉｎｇ），ＤＱＰＳＫ（差動４値位相変調、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｑｕａｎｔｅｒｎａｒｙ　Ｐｈａｓｅ－Ｓｉｆｔ－Ｋｅｙｉｎｇ）等パルス間の位相差を利用する方法が提案され、また、コヒーレントＱＡＭ（直角位相振幅変調、Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）伝送技術により１２８値の多値伝送が報告されている（中沢正隆、「周波数の利用効率を１０倍向上させる新たな光通信方式を開発－コヒーレントＱＡＭ光伝送技術の実現－」、〔online〕、〔平成３０年９月３０日検索〕、インターネット、URL＝www.riec.tohoku.ac.jp/activity/pr/.../nakazawa071102.pdf　参照）。本実施例においても、これらの多値化技術を適用可能であり、また、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重、Ｗａｖｅｌｅｔ－ＯＦＤＭ（ウェーブレット直交周波数多重、Ｗａｖｅｌｅｔ　Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）、Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ），ＰＰＭ（パルス位置変調、Ｐｕｌｓｅ－Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）による多値化技術も適用可能である。
　以上、本発明の実施の形態について説明したが、実施の形態は以上の例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更を加え得ることは明白である。
　例えば、以上の実施例では、網目が三角形、四角形、六角形の例を説明したが、実世界に適用される場合には、変形された形状になる。しかし、網目構造で、発光角・受光角が広角であり、迂回路を構成できる限り、本発明を適用して光無線メッシュネットワーク通信システムを構成できる。また、広域の光無線メッシュネットワーク通信システムの場合、網目が三角形、四角形、六角形のネットワークを相互に結合しても良い。また、多角形の内角は任意の角度で良く、１８０度を超えても良い。また、光無線通信送受信器について、不要な角度（通信相手のない方向）への、発光・受光を遮断し、ノイズを抑制するための開口部の一部を覆う遮光マスク（マスク位置調整可能としても良い）を付加しても良く、送信光の距離（例えば２０ｍ）を確保しながら、発光素子への印加電圧を下げて省エネを図る、バッテリーの長寿命化を図る等の工夫をしても良い。また、光受信器・光送信器の形状・寸法、受光角・発光角、発光素子・受信素子の種類・特性、コントローラの機能等適宜変更可能である。
　本発明は、光無線通信に利用可能である。
２　　ＡＰＤ素子
３～５　端子
１０，１０Ｒ，１０Ｓ　筐体
１１Ｒ，１１Ｓ　光学部品
１２　入力装置
１３　出力装置
１２＆１３　入出力装置
１４，１５　支持体
１６Ａ，１６Ｂ　端末
１７　ＨＥＭＩ変換機
１８　ＬＡＮ変換機
Ａ１～Ａ１０，Ａ５０１，Ａ５０２　光無線メッシュネットワーク通信システム
Ｃ　　キャパシタ
Ｃｉ　コントローラ
ＣＡｉ、Ｃａｉ　ケーブル
Ｄｉ１　光送信器駆動回路
Ｄｉ２　光受信器駆動回路
Ｉｉ　インターフェイス
Ｎｉ　（ｉ＝正整数）　ノード
Ｎｊ　通信相手のノード
Ｎｋ　目的ノード
ｎ　　通信相手数
Ｒ　　抵抗
Ｒｉ　光受信器
Ｔｉ　光送信器
Ｓｉ　光無線通信送受信器
θ　　受光角、発光角

 

Claims (14)

  1. 　光送信器と光受信器と、前記光受信器が受信した信号を前記光送信器に伝達する光ファイバケーブル又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器を各ノードに備え；
    　ｎ＋１個（ｎは２以上の正整数、以下、特許請求の範囲において同じ）の前記ノードをネットワークで接続する光無線メッシュネットワーク通信システムであって；
    　各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、通信相手のノードが、（１）光通信が可能な所定の直線距離以内にあり、（２）途中に光を遮断又は吸収する障害物が存在しない、（３）前記光送信器と前記光受信器のいずれも活性であるという条件では、前記通信相手のノードの光無線通信送受信器と通信可能であり；
    　各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、自ノード及び他のｎ個のノードの全てが、（１）ないし（３）の条件を満たす場合には、前記他のｎ個のノードの３／５以上の光無線通信送受信器に広角度の送信光で同時に送信可能であり、前記他のｎ個のノードの３／５以上の光無線通信送受信器からの広角度の送信光を同時に受信可能であり；
    　各前記ノードにおいて、前記光無線通信送受信器は、入力装置が繋がっているノードでは前記入力装置から入力信号が入力された場合に前記入力信号を前記ネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラを備え、出力装置が繋がっているノードでは前記光無線通信送受信器から前記出力装置に出力信号を出力する場合に前記ネットワークに係る通信信号を前記出力信号にフォーマット変換するコントローラを備える；
    　光無線メッシュネットワーク通信システム。
  2. 　光送信器と光受信器と、前記光受信器が受信した信号を前記光送信器に伝達する光ファイバケーブル又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器を各ノードに備え；
    　三角形、四角形又は六角形の網目構造又は角数の異なる多角形が混ざり合った網目構造のネットワークからなる光無線メッシュネットワーク通信システムであって；
    　各前記ノードは網の節に設けられ、通信相手のノードが複数の隣接する節に設けられたノードであり；
    　各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、前記通信相手のノードが、（１）光通信が可能な所定の直線距離以内にあり、（２）途中に光を遮断又は吸収する障害物が存在しない、（３）前記光送信器と前記光受信器のいずれも活性であるという条件では、前記通信相手のノードの光無線通信送受信器と通信可能であり；
    　各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器は、自ノード及びｎ個の隣接ノードの全てが、（１）ないし（３）の条件を満たす場合には、前記他のｎ個の隣接ノードの３／５以上の光無線通信送受信器に広角度の送信光で同時に送信可能であり、前記他のｎ個の隣接ノードの３／５以上の光無線通信送受信器からの広角度の送信光を同時に受信可能であり；
    　各前記ノードにおいて、前記光無線通信送受信器は、入力装置が繋がっているノードでは前記入力装置から入力信号が入力された場合に前記入力信号を前記ネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラを備え、出力装置が繋がっているノードでは前記光無線通信送受信器から前記出力装置に出力信号を出力する場合に前記ネットワークに係る通信信号を前記出力信号にフォーマット変換するコントローラを備える；
    　光無線メッシュネットワーク通信システム。
  3. 　請求項１又は請求項２に係る光無線メッシュネットワーク通信システムを一部に含む広域の光無線メッシュネットワーク通信システム。
  4. 　前記光受信器として、フォトダイオード（以下本特許請求の範囲において「ＰＤ」ともいう）と、このＰＤに対して電流の流れ方向下流側に接続した抵抗とキャパシタとを有し、受光波長のピークが環境光の波長よりも短い波長に設定されるとともに、入射する光子単位のエネルギーに反応して増倍機能を発揮し、１つの光子が入射してその増倍機能が回復するまでの間は次の光子を受け付けない機能を有し、ＰＤの端子間に電圧が印加されると、ＰＤ内の自由キャリアが活性化される、このような状態でＰＤに光子が入射すると、ＰＤ内で電子が増倍され、その増倍された電子による電流が出力され、この電流のうち、前記キャパシタを通過した光子の加速度的なゆらぎに対応した交流成分の電流を信号として取り出すことができる素子を有する光子検出受信器を使用する；
    　請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
  5. 　前記光送信器の発信方向の角度の範囲及び前記光受信器の受信方向の角度の範囲は広角であり、
    　前記発信方向の角度内に、前記他のｎ個のノードが入らないときには、複数個の光送信器を組み合わせて、前記光無線通信送受信器の発信部分を構成し、前記受信方向の角度内に、前記他のｎ個のノードが入らないときには、複数個の光受信器を組み合わせて、前記光無線通信送受信器の受信部分を構成する；
    　請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
  6. 　各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器において、前記コントローラを有するものと有しないものがあり、前記有するものの割合は５０％以下であり、有する場合のコントローラはルーティング処理を行わず、自ノードの光無線通信送受信器の制御の他にコントローラを有しないノードの光無線通信送受信器の遠隔制御も行う；
    　請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
  7. 　各前記ノードにおける前記光無線通信送受信器において、前記光送信器が信号を発信する場合には、前記コントローラは、直前に前記光受信器を不活性にし、所定期間経過後に活性にする；
    　請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
  8. 　各前記ノードにおける光受信信号の値は、他のノードからの信号を合成した光量を基準値と比較して求められ；
    　各前記ノードにおける光送信器からの発信信号は、統一された所定の光量で発信される；
    　請求項１ないし請求項7のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
  9. 　前記光無線通信送受信器間の通信に多重通信が採用される；
    　請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
  10. 　前記光無線通信送受信器間の通信の信号は多値で表現される；
    　請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
  11. 　前記コントローラは、計測可能な各前記ノードにおける受光量を、蓄積された異常時のデータと比較して、同一又は類似の場合に障害が発生したと判断する；
    　請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
  12. 　各前記ノードにおいて、光送信器は信号送信時に自ノードの識別記号を付し；
    　前記コントローラは、異常なデータの経路を追跡することにより、障害箇所を求める；
    　請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
  13. 　いずれかの前記ノードに設置された光無線通信送受信器が移動可能に構成されている；
    　請求項１ないし請求項１２に記載の光無線メッシュネットワーク通信システム。
  14. 　光送信器と光受信器と、前記光受信器が受信した信号を前記光送信器に伝達する光ファイバケーブル又は同軸ケーブルとを有する光無線通信送受信器であって；
    　他の複数のノードの光無線通信送受信器に広角度の送信光で同時に送信可能であり、前記他の複数のノードの光無線通信送受信器からの広角度の送信光を同時に受信可能であり；
    　入力装置が繋がっているノードでは、ルーティング制御をする必要がなく、前記入力装置から入力信号が入力された場合に前記入力信号を前記ネットワークに係る通信信号にフォーマット変換するコントローラを備え、出力装置が繋がっているノードでは、ルーティング制御をする必要がなく、前記光無線通信送受信器から前記出力装置に出力信号を出力する場合に前記ネットワークに係る通信信号を前記出力信号にフォーマット変換するコントローラを備え、入力装置又は出力装置が繋がっていないノードでは、ルーティング制御をするためのコントローラを有さない；
    　光無線通信送受信器。

     
PCT/JP2018/038565 2018-05-31 2018-10-17 光無線メッシュネットワーク通信システム WO2019230014A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/059,116 US11115122B2 (en) 2018-05-31 2018-10-17 Optical wireless mesh network communication system
JP2018208501A JP6739807B2 (ja) 2018-05-31 2018-11-05 光無線メッシュネットワーク通信システム
TW108118633A TW202005311A (zh) 2018-05-31 2019-05-29 光無線網狀網路通信系統

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-105165 2018-05-31
JP2018105165A JP2019212684A (ja) 2018-05-31 2018-05-31 可視光無線通信用の受光装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019230014A1 true WO2019230014A1 (ja) 2019-12-05

Family

ID=68697283

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/038565 WO2019230014A1 (ja) 2018-05-31 2018-10-17 光無線メッシュネットワーク通信システム
PCT/JP2018/038750 WO2019230015A1 (ja) 2018-05-31 2018-10-17 光子検出受光素子及びそれを用いた光無線通信装置

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/038750 WO2019230015A1 (ja) 2018-05-31 2018-10-17 光子検出受光素子及びそれを用いた光無線通信装置

Country Status (4)

Country Link
US (2) US11115122B2 (ja)
JP (3) JP2019212684A (ja)
TW (2) TW202006964A (ja)
WO (2) WO2019230014A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4109784A4 (en) * 2020-02-21 2023-04-26 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. COMMUNICATION NETWORK WITH VISIBLE LIGHT

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11468435B1 (en) * 2019-01-03 2022-10-11 Blockchain Innovation, Llc Apparatus and methods of air-gapped crypto storage using diodes
US11824762B2 (en) * 2019-06-17 2023-11-21 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Transmission path design apparatus, transmission network topology design method, and transmission path design program for designing a communication path topology optimized in view of reducing amount of equipment needed
KR102368114B1 (ko) * 2021-05-25 2022-02-28 주식회사 우리로 서로 다른 2개의 모드로 동작되는 단일광자 검출소자 중 어느 하나로 동작할 수 있는 아발란치 포토 다이오드
KR102610700B1 (ko) * 2021-05-25 2023-12-06 주식회사 우리로 광자를 검출할 수 있는 최적의 위치로 아발란치 포토 다이오드를 정렬시키는 방법

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11186968A (ja) * 1997-12-17 1999-07-09 Nec Corp 携帯型通信端末装置、通信端末ドッキングステーション、ならびに光通信ケーブル
JP2001168943A (ja) * 1999-09-28 2001-06-22 Hittsu Kenkyusho:Kk 光無線伝送方法およびそのシステムと光無線送信装置と光無線受信装置
JP2002158730A (ja) * 2000-11-17 2002-05-31 Sony Corp 通信方法及び通信装置
JP2005354553A (ja) * 2004-06-14 2005-12-22 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> 光無線伝送方法及びその装置
JP2011109185A (ja) * 2009-11-12 2011-06-02 Toshiba Corp 可視光通信装置
JP2012521707A (ja) * 2009-03-26 2012-09-13 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ ネットワーク化された制御システムの通信メッシュネットワーク構造のためのメッシュノード
JP2012186662A (ja) * 2011-03-07 2012-09-27 Nec Corp 光空間通信装置およびその通信方法ならびに光空間通信システム
JP2013510497A (ja) * 2009-11-06 2013-03-21 サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド 可視光通信システムにおける可視フレームの出力を決定する方法及び装置
JP2015510373A (ja) * 2012-03-06 2015-04-02 ノースロップ グラマン システムズ コーポレイションＮｏｒｔｈｒｏｐ Ｇｒｕｍｍａｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ポアソン・ベースの通信システムおよび方法
JP2017076837A (ja) * 2015-10-13 2017-04-20 ウシオ電機株式会社 光送受信装置及びこれを用いた光通信ネットワーク

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0290824A (ja) * 1988-09-28 1990-03-30 Hitachi Ltd 光受信回路
JPH0521831A (ja) 1991-07-10 1993-01-29 Hitachi Cable Ltd アバランシエフオトダイオードのバイアス回路
JP3460830B2 (ja) * 1994-01-12 2003-10-27 富士通株式会社 光ディジタル通信用の光受信装置
JP2000059382A (ja) 1998-08-07 2000-02-25 Toshiba Corp 通信ルーチング方法およびシステムとこのシステムに用いる送信用発光器
JP2001069088A (ja) * 1999-08-27 2001-03-16 Sony Corp 光受信回路
JP2001177118A (ja) 1999-12-17 2001-06-29 Sharp Corp 赤外線データ通信モジュール
JP2004342448A (ja) 2003-05-15 2004-12-02 Ricoh Opt Ind Co Ltd 有機ｅｌディスプレイ
JP2005055567A (ja) 2003-08-01 2005-03-03 Sony Corp ３次元画像表示装置
WO2005048319A2 (en) * 2003-11-06 2005-05-26 Yale University Large-area detector
EP1679749A1 (en) * 2005-01-11 2006-07-12 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne Epfl - Sti - Imm - Lmis3 Semiconductor photodiode and method of making
JP2008048334A (ja) * 2006-08-21 2008-02-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光受信器
JP2012089593A (ja) 2010-10-18 2012-05-10 Tokai Kogaku Kk 赤外線通信用光学物品及び赤外線通信用受光部
JP5926921B2 (ja) * 2011-10-21 2016-05-25 浜松ホトニクス株式会社 光検出装置
JP5984617B2 (ja) 2012-10-18 2016-09-06 浜松ホトニクス株式会社 フォトダイオードアレイ
JP6193171B2 (ja) 2014-04-11 2017-09-06 株式会社東芝 光検出器
US9437630B2 (en) * 2014-05-20 2016-09-06 Sensl Technologies Ltd. Semiconductor photomultiplier
AU2015349700B2 (en) 2014-11-21 2019-11-07 Think Surgical, Inc. Visible light communication system for transmitting data between visual tracking systems and tracking markers
KR102039963B1 (ko) * 2015-07-08 2019-11-04 오스트레일리아 연방 Spad 어레이 구조 및 동작 방법
JP6624548B2 (ja) * 2015-08-20 2019-12-25 有限会社新開興産 受光装置および可視光通信システム
US11081612B2 (en) 2015-12-01 2021-08-03 Sharp Kabushiki Kaisha Avalanche photodiode

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11186968A (ja) * 1997-12-17 1999-07-09 Nec Corp 携帯型通信端末装置、通信端末ドッキングステーション、ならびに光通信ケーブル
JP2001168943A (ja) * 1999-09-28 2001-06-22 Hittsu Kenkyusho:Kk 光無線伝送方法およびそのシステムと光無線送信装置と光無線受信装置
JP2002158730A (ja) * 2000-11-17 2002-05-31 Sony Corp 通信方法及び通信装置
JP2005354553A (ja) * 2004-06-14 2005-12-22 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> 光無線伝送方法及びその装置
JP2012521707A (ja) * 2009-03-26 2012-09-13 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ ネットワーク化された制御システムの通信メッシュネットワーク構造のためのメッシュノード
JP2013510497A (ja) * 2009-11-06 2013-03-21 サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド 可視光通信システムにおける可視フレームの出力を決定する方法及び装置
JP2011109185A (ja) * 2009-11-12 2011-06-02 Toshiba Corp 可視光通信装置
JP2012186662A (ja) * 2011-03-07 2012-09-27 Nec Corp 光空間通信装置およびその通信方法ならびに光空間通信システム
JP2015510373A (ja) * 2012-03-06 2015-04-02 ノースロップ グラマン システムズ コーポレイションＮｏｒｔｈｒｏｐ Ｇｒｕｍｍａｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ポアソン・ベースの通信システムおよび方法
JP2017076837A (ja) * 2015-10-13 2017-04-20 ウシオ電機株式会社 光送受信装置及びこれを用いた光通信ネットワーク

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4109784A4 (en) * 2020-02-21 2023-04-26 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. COMMUNICATION NETWORK WITH VISIBLE LIGHT

Also Published As

Publication number Publication date
US20210226706A1 (en) 2021-07-22
TW202006964A (zh) 2020-02-01
JP2020065240A (ja) 2020-04-23
JP6647634B1 (ja) 2020-02-14
US20210211197A1 (en) 2021-07-08
TW202004195A (zh) 2020-01-16
JP2020065034A (ja) 2020-04-23
US11128381B2 (en) 2021-09-21
WO2019230015A1 (ja) 2019-12-05
JP6739807B2 (ja) 2020-08-12
US11115122B2 (en) 2021-09-07
JP2019212684A (ja) 2019-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019230014A1 (ja) 光無線メッシュネットワーク通信システム
JP6800466B2 (ja) 非常灯装置及び非常灯システム
Kuppusamy et al. Survey and challenges of Li-Fi with comparison of Wi-Fi
Ndjiongue et al. An overview of outdoor visible light communications
Quintana et al. Reading lamp-based visible light communication system for in-flight entertainment
US20030191856A1 (en) Wireless networking with dynamic load sharing and balancing
Forin et al. Free space optical technologies
CN103430464A (zh) 架到架光通信
CN109075859A (zh) 模块化、无线光学天线
Mohsan et al. A survey of optical wireless technologies: Practical considerations, impairments, security issues and future research directions
Liverman et al. WiFO: A hybrid communication network based on integrated free-space optical and WiFi femtocells
Kaur et al. Recent trends in wireless and optical fiber communication
CN102369783B (zh) 无线网状网中的全异无线电装置
US20020171897A1 (en) System and method for a high-speed, customizible subscriber network using optical wireless links
Haas et al. An introduction to optical wireless mobile communication
Fon et al. Fibre optic-VLC versus laser-VLC: A review study
Wahab et al. Multiple transmitters & receivers for free space optical communication link performance analysis
Louvros et al. Vlc technology for indoor lte planning
Zhang Localisation, communication and networking with VLC: Challenges and opportunities
Isik et al. Applicability of Li-Fi technology for industrial automation systems
TW202005311A (zh) 光無線網狀網路通信系統
Truong et al. Survivable free space optical mesh network using high-altitude platforms
Younus Collaborative Transmitters management for multi‐user indoor VLC systems
Riurean et al. Application of visible light wireless communication in underground mine
Roy et al. Performance analysis of multiple TX/RX free space optical system under atmospheric disturbances

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18920210

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18920210

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1