JP2008219366A - 光通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光メタル混成のパッシブスター型のネットワークであっても、各端末が従来のメタルＬＡＮと同様の信号処理を行うことができる光通信装置を提供する。
【解決手段】電線８からのみ入力がある場合には、光ファイバ７ｂにのみ信号を送出し、光ファイバ７ａからのみ入力がある場合には、電線８と光ファイバ７ｂに信号を送出し、電線８及び光ファイバ７ａの両方から入力信号が有る場合には、電気入力信号及び光入力信号のいずれか一方がＨであるとき、電気出力信号及び光出力信号の両方をＨとする。また、電気入力信号及び光入力信号の両方がＬであるとき、電気出力信号及び光出力信号の両方をＬとする。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載される光通信システムに使用可能な光通信装置に関する。

従来、車載用の通信ネットワーク（例えば、車載用ＬＡＮ）では、各ノードに相当するＥＣＵ（電子制御装置）に対応する分岐の数を減らして、全ノードを単一、又は少数の結合点に接続して構成されるパッシブスター型のネットワークをメタル配線で構成するものが主流である。

パッシブスター型のネットワークをメタル配線で構成したメタルＬＡＮの場合、各ノード（ＥＣＵ）又は分岐でのインピーダンス不整合、各メタル配線の長さの違い等により反射波が生じ、メタル配線を伝送する電気信号の波形に歪みが生じ、正確に電気信号を伝送することができない場合があった。

また、パッシブスター型のメタルＬＡＮの物理層は、各ノードが出力する電気信号に対してワイアードＯＲ又はワイアードＡＮＤ等の論理形式で構成されている場合が多く、２つのノードから同時に電気信号が出力された場合、これらの論理形式に基づいた電気信号がバス上に存在することになる。そこで、各ノードには、これらの論理形式に従って電気信号の衝突を検知する衝突検知機構が具備されている。例えば、あるノードが「１」（ハイレベルＨ）を出力していない場合に、バス上で「１」が検出されたときには、優先順位が低いノードでは信号の出力を所定時間延期することによる検知機能である。

一方で、信号波形の劣化が少ない光通信を用いたスター型の光通信ネットワークに関する技術開発も行われている。例えば、複数の端末間を光ファイバ及び光リピータを介して連結し、光リピータをスター分岐とするスター型の光通信ネットワークで、一の端末から送信された光信号を光リピータの光受信器で受信し、受信した光信号を一旦電気信号に変換し、変換後の電気信号をさらに光信号に変換して各ノードの光送信器に返すという光通信方式が提案されている（特許文献１参照）。この方式では、スター分岐を電気的に行うことにより、一つの端末から出力された光信号を他の端末に送信している。

また、スター分岐として光スターカプラを用い、光スターカプラに各ノードを接続したスター型の光通信ネットワークにおいて、１つのノードを光リピータとして用いることにより、光リピータを介して光ＬＡＮと他のメタルＬＡＮとを結合させる光ＬＡＮが提案されている（特許文献２参照）。
特開昭５８−１０６９２６号公報 特開昭６３−６４４３７号公報

しかし、特許文献１の例にあっては、スター分岐が単に電気的に構成されているものであり、外部のメタルＬＡＮへの結合方式については開示されていない。一方、特許文献２の例にあっては、スター分岐が光学的に構成され、ノードの１つをリピータにしてメタルＬＡＮと結合されているものである。リピータは、メタルＬＡＮから電気信号が入力された場合には、電気信号を光信号に変換し、変換した光信号を光ＬＡＮに出力する。また、リピータは、光ＬＡＮから光信号が入力された場合には、光信号を電気信号に変換し、変換後の電気信号をメタルＬＡＮに出力することで、光ＬＡＮとメタルＬＡＮとの間で通信を行うことができる。しかし、リピータに電気信号と光信号とが同時に入力された場合（すなわち、信号の衝突が生じた場合）、単に信号を変換してバイパスさせるだけのリピータでは、所要の電気信号又は光信号を出力することができなかった。

パッシブスター型のメタルＬＡＮにおける信号波形の歪みの問題は、ネットワークの幹線をメタル配線で構成し、分岐点から末端側を光ファイバで構成した光メタル混成のパッシブスター型にすることで解消することができるものの、上記のように、光ファイバとメタル配線との分岐点などで信号の衝突が生じた際に適切な信号処理を行うことができない場合が発生する。特に光ＬＡＮ側で使用されるノードも光送受信部と本体処理部との間をメタルＬＡＮと同じ論理形式で構成されている場合には問題となる。

また、ノードの１つをリピータとしてメタルＬＡＮと結合する構成としているため、例えば、メタルＬＡＮからリピータに入力された電気信号は、リピータで光信号に変換された後、スター分岐のスターカプラを介して各ノードへ伝送されるため、リピータを経由する分、信号の遅延問題が生ずる場合があった。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、光ファイバ及び電線から入力される光信号及び電気信号に基づいて、出力する信号を生成する生成手段を備えることにより、光メタル混成のパッシブスター型のネットワークであっても、従来のメタルＬＡＮと同様の信号処理を適切に行うことができる光通信装置を提供することを目的とする。

第１発明に係る光通信装置は、第１の光ファイバ及び第２の光ファイバ並びに第１の電線及び第２の電線が接続される光通信装置において、前記第１の電線から受信した第１の電気信号を出力する入力レシーバと、第２の電気信号及び第４の電気信号を生成する生成手段と、該生成手段で生成した第２の電気信号を前記第２の電線に出力する出力ドライバと、前記第１の光ファイバから受信した第１の光信号を第３の電気信号に変換する光受信部と、前記生成手段で生成した第４の電気信号を第２の光信号に変換して第２の光ファイバに出力する光送信部とを備え、前記生成手段は、第３の電気信号に基づいて、第２の電気信号を生成するように構成してあり、第１の電気信号及び第３の電気信号に基づいて、第４の電気信号を生成するように構成してあることを特徴とする。

第２発明に係る光通信装置は、第１発明において、第１の光信号の有無を検出する光信号検出部と、第１の電気信号の有無を検出する電気信号検出部と、第１の電気信号及び第３の電気信号に基づいて、所定の論理演算を行う演算部とをさらに備え、前記生成手段は、第１の光信号のみが検出された場合、第３の電気信号に対応する第２の電気信号及び第４の電気信号を生成するように構成してあり、第１の電気信号のみが検出された場合、第１の電気信号に対応する第４の電気信号を生成するように構成してあり、第１の光信号及び第１の電気信号が検出された場合、前記演算部の論理演算に対応する第２の電気信号及び第４の電気信号を生成するように構成してあることを特徴とする。

第３発明に係る光通信装置は、第１発明又は第２発明において、前記第１の光ファイバを複数の光ファイバに分ける光合波器と、前記第２の光ファイバを複数の光ファイバに分ける光分波器とを備え、前記光合波器及び光分波器を内蔵してあることを特徴とする。

第４発明に係る光通信装置は、第１発明又は第２発明において、前記光送信部は、発光素子を備え、該発光素子は、複数の第２の光ファイバと直接光学結合するように構成してあり、前記光受信部は、受光素子を備え、該受光素子は、複数の第１の光ファイバと直接光学結合するように構成してあることを特徴とする。

第５発明に係る光通信装置は、第１発明乃至第４発明のいずれかにおいて、前記第１の光ファイバ及び第２の光ファイバを同一の光ファイバで共用した光単芯双方向通信により第２の光信号及び第１の光信号を送受信するように構成してあることを特徴とする。

第６発明に係る光通信装置は、第１発明乃至第５発明のいずれかにおいて、前記第１の電線及び第２の電線を同一の電線で共用するように構成してあることを特徴とする。

第７発明に係る光通信装置は、第１発明において、第３の電気信号に基づいて、該第３の電気信号を遅延させた遅延信号を出力する遅延回路と、前記遅延信号及び第１の電気信号に基づいて、所定の論理演算を行う演算部とを備え、前記生成手段は、第３の電気信号に対応して第２の電気信号を生成するように構成してあり、前記演算部の出力に対応する第４の電気信号を生成するように構成してあることを特徴とする。

第１発明にあっては、入力レシーバは、第１の電線から受信した第１の電気信号を生成手段に出力する。光受信部は、第１の光ファイバから受信した第１の光信号を第３の電気信号に変換し、変換した第３の電気信号を生成手段に出力する。生成手段は、入力された第３の電気信号に基づいて第２の電気信号を生成し、生成された第２の電気信号は、出力ドライバで第２の電線に出力される。また、生成手段は、入力された第１の電気信号及び第３の電気信号に基づいて、第４の電気信号を生成し、生成された第４の電気信号は、光送信部で第２の光信号に変換され、変換後の第２の光信号は第２の光ファイバに出力される。例えば、生成手段は、出力する信号をワイアードＯＲ又はワイアードＡＮＤの論理形式に基づいて生成することができる。これにより、電気信号と光信号とが同時に入力された場合（すなわち、信号の衝突が発生した場合）であっても、所要の信号処理を行うことができる。また、入力された光信号又は電気信号に基づいて、光信号又は電気信号を出力することにより、光ＬＡＮ及びメタルＬＡＮのスター分岐として用いることができ、信号の遅延を防止することができる。

第２発明にあっては、光信号検出部で第１の光信号のみが検出された場合、生成手段は、第３の電気信号に対応する第２の電気信号及び第４の電気信号を生成する。また、電気信号検出部で第１の電気信号のみが検出された場合、生成手段は、第１の電気信号に対応する第４の電気信号を生成する。また、第１の光信号及び第１の電気信号の両者が検出された場合、生成手段は、所定の論理演算（例えば、ワイアードＯＲ又はワイアードＡＮＤの論理演算）を行う演算部の論理演算に対応する第２の電気信号及び第４の電気信号を生成する。これにより、光メタル混成のパッシブスター型のネットワークであっても、メタルＬＡＮの物理層と同等の信号処理を行うことができ、従来のメタルＬＡＮの分岐が多い箇所に光ＬＡＮを接続して光メタル混成型ＬＡＮを容易に構築することができる。また、各ノードは、光ＬＡＮが混成された場合であっても、何らの変更をすることなくメタルＬＡＮの物理層と同等の処理（例えば、衝突検知処理など）をそのまま行うことが可能となる。

第３発明にあっては、第１の光ファイバを複数の光ファイバに分ける光合波器（例えば、波長の異なる光を合波するものではなく、単に複数の光ファイバを伝播する光を合波するものである）と、第２の光ファイバを複数の光ファイバに分ける光分波器（例えば、波長の異なる光に分波するものではなく、単に複数の光ファイバに光を分岐するものである）とを内蔵している。これにより、簡便な構成で複数のＥＣＵ（端末装置）との間で光通信を行うことができる。

第４発明にあっては、光送信部は、複数の第２の光ファイバと直接光学結合する発光素子を備え、光受信部は、複数の第１の光ファイバと直接光学結合する受光素子を備える。これにより、簡便な構成で複数のＥＣＵ（端末装置）との間で光通信を行うことができる。

第５発明にあっては、第１の光ファイバ及び第２の光ファイバを同一の光ファイバで共用した光単芯双方向通信により第１の光信号及び第２の光信号を送受信する。これにより、光ファイバの数を減らして装置を小型化、低コスト化することができる。

第６発明にあっては、第１の電線及び第２の電線を同一の電線で共用する。これにより、電線の数を減らして装置を小型化、低コスト化することができる。

第７発明にあっては、遅延回路は、入力された第３の電気信号を所定の時間遅延させた遅延信号を生成して生成手段へ出力する。生成手段は、第３の電気信号に対応して第２の電気信号を生成するとともに、所定の論理演算（例えば、ＯＲ演算）を行う演算部の出力対応する第４の電気信号を生成する。これにより、入力される電気信号及び光信号のレベル（ハイレベルであるかローレベルであるか）に応じて出力する信号が演算される（すなわち、信号のビット単位で処理される）。

第１発明にあっては、電気信号と光信号とが同時に入力された場合（すなわち、信号の衝突が発生した場合）であっても、所要の信号処理を行うことができる。また、入力された光信号又は電気信号に基づいて、光信号又は電気信号を出力することにより、光ＬＡＮ及びメタルＬＡＮのスター分岐として用いることができ、信号の遅延を防止することができる。

第２発明にあっては、光メタル混成のパッシブスター型のネットワークであっても、メタルＬＡＮの物理層と同等の信号処理を行うことができ、従来のメタルＬＡＮの分岐が多い箇所に光ＬＡＮを接続して光メタル混成型ＬＡＮを容易に構築することができる。また、各ノードは、光ＬＡＮが混成された場合であっても、何らの変更をすることなくメタルＬＡＮの物理層と同等の処理（例えば、衝突検知処理など）をそのまま行うことが可能となる。

第３発明及び第４発明にあっては、簡便な構成で複数のＥＣＵ（端末装置）との間で光通信を行うことができる。

第５発明及び第６発明にあっては、装置を小型化、低コスト化することができる。

第７発明にあっては、入力される電気信号及び光信号のレベル（ハイレベルであるかローレベルであるか）に応じて出力する信号が演算される、信号のビット単位で処理することができる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態に係る光通信装置１０ａ、１０ｂを用いた光車載通信ネットワークの配置例を示す説明図である。自動車１００の略前部及び後部に本発明に係る光通信装置１０ａ、１０ｂを配置し、光通信装置１０ａ、１０ｂ同士は、光車載通信ネットワークの幹線としての電線（メタルケーブル）８で接続されている。前方の光通信装置１０ａには、光ファイバ７ａを伝送媒体としてＥＣＵ１、２、３を接続してある。また、後部の光通信装置１０ｂには、同様に光ファイバ７ｂを介してＥＣＵ４、５、６を接続してある。これにより、ネットワークの幹線をメタル配線で構成し、分岐点から末端側を光ファイバで構成した光メタル混成のパッシブスター型の光車載通信ネットワークを構築している。

この光車載通信ネットワークでは、例えば、ボディ制御、シャーシ制御、温度制御、各種センサ制御、ダッシュボード制御、ナビゲーションなどの制御を行うＥＣＵ１〜６を接続している。例えば、ＥＣＵ１から送信された信号は、直接、他のＥＣＵ２、３、…を経由することなく、光通信装置１０ａ、１０ｂを介して、他のすべてのＥＣＵ２、３、４、５、６へ信号を送信することができる。

以下、第１の実施例において、メタル配線側の通信物理層のロジックレベルには、ハイレベル（以下、Ｈレベル）、ローレベル（以下、Ｌレベル）、及び無信号状態があり、Ｌレベルと無信号状態とは異なるものとする。同様に、光配線側の通信物理層のロジックにも、Ｈレベル、Ｌレベル、及び無信号状態があるものとする。光配線側のロジックレベルにおいては、光通信の規格によって、無信号状態はＬレベル、又はＬレベルよりも低い光パワーの状態でもよく、あるいは、光出力が一定レベルの定常光でもよい。また、Ｈレベル、Ｌレベルと異なる特定の信号列からなるアイドリング信号でもよい。

一般に、バースト信号伝送時において、光受信部（以下、Ｏ／Ｅ）等の光受信器は、光バースト信号を受信し始めてから正しい電気信号を送信できるようになるまで時間がかかる場合が多い。そこで、光バースト信号を用いる光通信においては、光送信部（以下、Ｅ／Ｏ）等の光送信器に電気信号が入力されていないときには定常光、又はアイドリング光信号を出力することによって、光受信器が光バースト信号を受信し始めてから正しい電気信号を送信できるようになるまでの時間を短縮化するものがある。アイドリング光信号を用いる場合、アイドリング光信号の付加は光送信器で行い、アイドリング光信号の除去は光受信器で行う。以下では光信号が無い状態は、定常波又はアイドリング光信号を使用する場合も含むものである。

図２は光通信装置１０ａ、１０ｂの構成例を示すブロック図である。光通信装置１０ａ、１０ｂ（以下、１０）は、電気信号を出力する出力ドライバ１１、電気信号が入力される入力レシーバ１２、電気信号と光信号との間で所定の演算を行う機能を有するスイッチ回路であるスイッチ演算部１３、入力される電気信号の有無を検出する電気信号検出部１４、光通信装置１０の動作を制御する制御部１５、入力される光信号の有無を検出する光信号検出部１６、ＰＤ（Photo Diode）を備え、光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ１７、ＬＥＤ又はＬＤ（Laser Diode）を備え、電気信号を光信号に変換するＥ／Ｏ１８、複数の光ファイバ７ａを伝送して入力される光信号を結合するための光結合器１９、出力する光信号を複数の光ファイバ７ｂに分岐するための光分岐器２０などを備える。

入力レシーバ１２は、電線８を通じて入力された電気信号をスイッチ演算部１３へ出力する。なお、入力レシーバ１２は、増幅機能などを有する。電気信号検出部１４は、入力レシーバ１２から出力される電気信号に基づいて、電気信号の入力の有無を検出し、検出結果を制御部１５へ出力する。ここで、電線８は１本で双方向通信を行う通信媒体になっているが、２本の通信線によって構成され、各々が一方方向に信号を伝送する通信媒体であってもよい。

光結合器１９は、光ファイバ７ａを通じて伝送された光信号をＯ／Ｅ１７へ出力する。Ｏ／Ｅ１７は、入力された光信号を電気信号に変換し、変換した電気信号をスイッチ演算部１３へ出力する。光信号検出部１６は、Ｏ／Ｅ１７から出力される変換後の電気信号に基づいて、光信号の入力の有無を検出し、検出結果を制御部１５へ出力する。

スイッチ演算部１３は、スイッチ接点１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆなどを備え、制御部１５から入力される制御信号に基づいて、各スイッチ接点１３ａ、…の開閉を制御する。また、スイッチ１３ｃ、１３ｄ間と、スイッチ１３ｅ、１３ｆ間とが同時に閉じられた場合（ショートモード）には、Ｅ／Ｏ１８にはＯ／Ｅ１７と入力レシーバ１２の出力のワイアードＯＲが入力される。なお、各スイッチ接点１３ａ、…は、模式的に表現したものであり、半導体接点、又は論理回路などで構成することができる。本実施例では、ワイアード論理で構成しているため不要であるが、異なる実施例において、ワイアードＯＲで構成できない論理が必要な場合には、スイッチ演算部１３は、メタル配線の物理層の論理形式に合わせた論理回路を内蔵することになる。

制御部１５は、電気信号検出部１４で電気信号の入力を検出した場合、制御信号をスイッチ演算部１３へ出力し、スイッチ演算部１３のスイッチ接点１３ｃと１３ｄとを閉じることにより、入力された電気信号をＥ／Ｏ１８へ出力する。Ｅ／Ｏ１８は、入力された電気信号を光信号に変換し、変換した光信号を光分岐器２０へ出力する。光分岐器２０は、光ファイバによる光分岐を行い、光ファイバ７ｂを通じて入力された光信号を各ＥＣＵへ送信する。

また、本実施例では、光側の各端末（ＥＣＵ）から光通信装置１０に向かう方向（以下、アップロード方向）に信号を伝送する光ファイバ７ａと、光通信装置１０から各端末（ＥＣＵ）に向かう方向（以下、ダウンロード方向）に信号を伝送する光ファイバ７ｂは別々になっているが、端末（ＥＣＵ）ごとに１本のファイバになるように、即ち１本のファイバで双方向通信を行えるようにまとめてもよい。この場合には、光結合器１９と光分岐器２０とを一つにまとめる構成にすることが望ましい。

ここで、光結合器１９及び光分岐器２０は、光ファイバによる光信号の分岐の他、基板型光導波路分岐、プリズム又はハーフミラーなどの光学部品による分岐でもよい。図２では、光結合器１９及び光分岐器２０は、光通信装置１０に内蔵されているが、一般に、光結合器及び光分岐器のような光学部品は、サイズの小型化が難しいため、光通信装置１０の筐体の外に設置してもよい。また、Ｅ／Ｏ側は、光分岐器２０に代えて、レーザアレイを用いて複数の光ファイバに同じ光信号を出力する構成でもよく、あるいは、１つの発光素子（ＬＥＤ、ＬＤ等）から複数の光ファイバに光信号を入力する構成でもよく、この場合には、コア径に比較してクラッド厚が小さいプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）等において、コアに入射しない光を少なくすることができ効率的である。同様に、Ｏ／Ｅ側は、ＰＤアレイを用いて複数の光ファイバから光信号が入力される構成でもよく、あるいは、１つのＰＤに複数の光ファイバから光信号を入力する構成でもよい。

制御部１５は、光信号検出部１６で光信号の入力を検出した場合、制御信号をスイッチ演算部１３へ出力し、スイッチ演算部１３のスイッチ接点１３ａと１３ｂとを閉じることにより、Ｏ／Ｅ１７から出力された電気信号を出力ドライバ１１へ出力する。出力ドライバ１１は、電線８を通じて入力された電気信号を出力する。なお、出力ドライバ１１は、増幅機能などを有する。また、スイッチ演算部１３のスイッチ接点１３ｅ及び１３ｆの両者を閉じることにより、Ｏ／Ｅ１７から出力された電気信号をＥ／Ｏ１８へ出力する。Ｅ／Ｏ１８は、光分岐器２０と光ファイバ７ｂとを通じて、光信号を出力する。

制御部１５は、電気信号検出部１４で電気信号の入力を検出するとともに、光信号検出部１６で光信号の入力を検出した場合、すなわち、電気信号と光信号とが同時に入力された場合、制御信号をスイッチ演算部１３へ出力し、スイッチ演算部１３のスイッチ接点１３ａと１３ｂ、スイッチ接点１３ｃと１３ｄ、及びスイッチ接点１３ｅと１３ｆとを閉じて、Ｏ／Ｅ１７及び入力レシーバ１２が出力した各電気信号を出力ドライバ１１及びＥ／Ｏ１８へ出力する。これにより、電線８を通じて電気信号を出力するとともに、光ファイバ７ｂを通じて光信号を出力する。なお、この場合のＯ／Ｅ１７及び入力レシーバ１２の出力の論理の取り方については後述する。

図３はスイッチ演算部１３の演算例並びに電気信号及び光信号が同時に入力された場合のスイッチ演算部の論理演算例を示す説明図である。図３の表Ａに示すように、状態１は、電線８及び光ファイバ７ａのいずれからも入力信号（電気信号、光信号）が無い状態であり、光通信装置１０は、電線８及び光ファイバ７ｂのいずれにも信号（電気信号、光信号）を出力しない。なお、光通信の規格によっては、光ファイバ７ｂにＬレベル、定常光、あるいはアイドリング光信号を出力してもよい。

表Ａにおいて、状態２は光ファイバ７ａのみから入力信号（光信号）が有る状態であり、光通信装置１０は、入力された信号に対応する信号（例えば、同じ電気信号及び光信号）を電線８及び光ファイバ７ｂへ出力する。

表Ａにおいて、状態３は電線８のみから入力信号（電気信号）が有る状態であり、光通信装置１０は、入力された信号と同じ信号（光信号）を光ファイバ７ｂへ出力する。

表Ａにおいて、状態４は、電線８及び光ファイバ７ａの両方から入力信号（電気信号、光信号）が有る状態であり、光通信装置１０は、入力された電気信号及び光信号に基づいて後述する所定の演算を行い、演算結果に応じた信号（電気信号、光信号）を電線８及び光ファイバ７ｂに出力する。なお、前述のように、電気出力信号が無い状態は、例えば、出力インピーダンスをハイインピーダンス状態にすることであり、ローレベル（Ｌ）にすることではない。

図３の表Ｂは表Ａの状態４の場合におけるスイッチ演算部１３の論理演算の内容を示す。電気信号及び光信号がハイレベルである場合をＨで示し、ローレベルである場合をＬで示す。表Ｂに示す論理演算は、各ノード（ＥＣＵ）をメタル配線ＬＡＮに接続する場合、各ノードのインタフェースが、例えば、ＰＮＰトランジスタのオープンコレクタのインバータで構成されワイアードＯＲの論理形式になるものとしている。また、光通信装置１０において、Ｏ／Ｅ１７及び入力レシーバ１２も同様のインタフェース構成になっているものとする。従って、本実施例においては、論理ゲートがないが、仮に、Ｏ／Ｅ１７及び入力レシーバ１２の出力インタフェースと各ノード（ＥＣＵ）とをメタル配線ＬＡＮで接続する場合の出力インタフェースが異なる場合には、論理ゲートが必要となる。

電気入力信号及び光入力信号の両方がＨである場合、電気出力信号及び光出力信号の両方をＨとする。また、電気入力信号がＨであり、かつ光入力信号がＬである場合、電気出力信号及び光出力信号の両方をＨとする。また、電気入力信号がＬであり、かつ光入力信号がＨである場合、電気出力信号及び光出力信号の両方をＨとする。また、電気入力信号及び光入力信号の両方がＬである場合、電気出力信号及び光出力信号の両方をＬとする。

これにより、電線８及び光ファイバ７ａそれぞれから同時に電気信号及び光信号が入力された場合であっても、光通信装置１０に接続される各ＥＣＵすべてに信号を出力することができる。また、各ＥＣＵが取得する信号は、あたかも光ＬＡＮが存在しないメタルＬＡＮのみで構成されるネットワークの場合に受け取る信号（論理形式）と同じになり、新たな衝突検知機構をネットワーク上で構成する必要がなく、各ＥＣＵでは、従来の衝突検知機構をそのまま何らの変更をすることなく使用することが可能となる。また、光通信装置１０により電線８と光ファイバ７ａ、７ｂを直接スター型に結線することができ、例えば、２つの光ＬＡＮ夫々のノードをリピータとして仲介させることなく、電線８を介して２つの光ＬＡＮを直接光通信装置１０で接続することができるため、リピータを経由することによる信号の遅延を防止することができる。

なお、光ＬＡＮ側で使用される端末（ＥＣＵ）内の光送受信部と本体処理部との間が、メタルＬＡＮと同じ論理形式で構成されている場合でも、端末の光送受信部に、本実施例の光通信装置１０の構成において光分岐器２０、光結合器１９を備えていない構成のものを用いることは可能であるが、この場合はスター型でないため、通常のリピータでも適用可能である。

図４はリピータを用いる場合の光ＬＡＮに接続される端末（ＥＣＵ）５０の構成例を示すブロック図である。端末５０は、Ｅ／Ｏ５１、Ｏ／Ｅ５２、送信インタフェース部５３、受信インタフェース部５４、本体処理部５５などを備えている。Ｏ／Ｅ５２は、光ファイバ７ｂからの光信号を受信し、本体処理部５５の受信インタフェース部５４に出力する。一方、Ｅ／Ｏ５１は、本体処理部５５の送信インタフェース部５３からの光信号を受信し、光ファイバ７ａに出力する。リピータとしては、本実施例の光通信装置１０の構成から光分岐器２０、光結合器１９を省略した構成のものを使用することが可能である。本実施例の光通信装置１０の構成を用いた場合でも、リピータを用いた場合でも、ロジックレベルがＨにロックすることを避けるために、光送受信部及び本体処理部間のメタル配線が、図４に示すようにアップロード方向、ダウンロード方向夫々を別配線にする必要があるが、端末内においては、光送受信部と本体処理部との距離が短いため、別配線を設けたとしても問題はない。

次に第２の実施例について述べる。メタルＬＡＮの場合、短い時間の間に各ノードの出力信号が無い状態であるのか、あるいはハイレベル又はローレベルの信号が来ている状態であるのかが判断できない規格がある。このような場合であっても、本発明では以下のように信号の演算を行うことができる。

以下、電気信号及び光信号がハイレベルである場合をＨで示し、ローレベルである場合をＬで示す。各ノード（ＥＣＵ）をメタル配線ＬＡＮに接続する場合、各ノードのインタフェース上の論理形式が、例えば、ＰＮＰトタンジスタのオープンコレクタのインバータで構成されたワイアードＯＲであるとする。また、電気信号が無い状態と区別がつかないレベルをローレベル（Ｌ）とし、光ファイバ及びメタル配線には、Ｈ及びＬの状態しかないとする。

図５は光通信装置６０の構成例を示すブロック図である。なお、図中、光結合器及び光分岐器は省略している。光ファイバ６５ａから入力した信号は、Ｏ／Ｅ６７で電気信号に変換され、変換された電気信号は、出力ドライバ６１と遅延回路６４とに出力される。出力ドライバ６１は、入力された電気信号を電線８へ出力する。出力すべき電気信号がＬの状態では、出力ドライバ６１の出力インピーダンスは高い状態（ハイインピーダンス状態）であるとする。一方、入力レシーバ６２は、電線８を通じて入力された電気信号をＯＲ回路６３へ出力する。ＯＲ回路６３は、遅延回路６４の出力と入力レシーバ６２の出力との両者をＯＲ演算してＥ／Ｏ６８へ出力する。Ｅ／Ｏ６８は、光ファイバ６５ｂに光信号を出力する。遅延回路６４の遅延時間は、Ｏ／Ｅ６７の出力信号が出力ドライバ６１、電線８、入力レシーバ６２を経てＯＲ回路６３に伝達される遅延時間と、Ｏ／Ｅ６７の出力信号が遅延回路６４を経てＯＲ回路６３に伝達される遅延時間とが等しくなるように設定されている。

図６は光通信装置６０の演算を示す説明図である。状態１は、電気入力信号及び光入力信号の両方がＬである状態であり、出力ドライバ６１は、その電気出力信号を「無」（出力インピーダンスが高い状態）とし、光出力信号をＬとする。また、状態２は、電気入力信号がＬであり、かつ光入力信号がＨである状態であり、電気出力信号及び光出力信号の両方をＨとする。なお、この状態２は後述の状態４に遷移する。また、状態３は、電気入力信号がＨであり、かつ光入力信号がＬである状態であり、電気出力信号を「無」とし、光出力信号をＨとする。また、状態４は、電気入力信号及び光入力信号の両方がＨである状態であり、電気出力信号及び光出力信号の両方をＨとする。

本実施例では、入力信号に無信号状態というものがなく、信号はＨかＬかの二値のみであるため、実施例１のような信号検出回路や、信号検出回路に連動して動作するスイッチ回路などは必要がない。入力される電気信号及び光信号のレベル（ハイレベルであるかローレベルであるか）に応じて出力する信号が演算される（すなわち、信号のビット単位で処理される）。

遅延回路６４を備えている理由は、光ファイバ６５ａからの入力がＨからＬへ遷移するときの光ファイバ６５ｂまでの遅延時間と、ＬからＨへ遷移するときの遅延時間を同じにすることによって、パルス幅歪が発生するのを回避する為である。

光車載通信ネットワークでは、ノードに相当するＥＣＵの配置場所によっては、光メタル混成のパッシブスター型のネットワークにおいて、メタル配線で構成される幹線の途中で光ＬＡＮをスター型に分岐させたい場合もある。この場合には、出力ドライバ１１、６１の出力端子と入力レシーバ１２、６２の入力端子を幹線の途中で接続すればよい。

以上説明したように、本発明にあっては、電気信号と光信号とが同時に入力された場合（すなわち、信号の衝突が発生した場合）であっても、所要の信号処理を行うことができる。また、光ＬＡＮ及びメタルＬＡＮのスター分岐として用いることができ、信号の遅延を防止することができる。また、複数の光ファイバと複数のメタル配線とが分岐するような構成であっても、所要の信号処理を行うことができ、光メタル混成のパッシブスター型のネットワークの構成の自由度を向上させることができる。また、光メタル混成のパッシブスター型のネットワークであっても、メタルＬＡＮの物理層と同等の信号処理を行うことができ、従来のメタルＬＡＮの分岐が多い箇所に光ＬＡＮを接続して光メタル混成型ＬＡＮを容易に構築することができる。また、各ノードは、光ＬＡＮが混成された場合であっても、何らの変更をすることなくメタルＬＡＮの物理層と同等の処理をそのまま行うことが可能となる。

上述の実施の形態において、使用されるＥＣＵの数、配置例等は一例であって、これに限定されるものではない。また、本発明は実施例に限定されるものではない。

上述の実施の形態では、光通信装置を車載用の光通信ネットワークに使用する例について説明したが、本発明は、車載用に限定されるものではない。また、光伝送路の一例としての光ファイバは、ＰＯＦに限定されるものではなく、使用される場所、環境に応じて、グラスファイバ、プラスチック・クラッド・シリカファイバー等であってもよく、また、光導波路のような構成であってもよい。

本発明の光通信装置に電線及び光ファイバを接続する場合には、光通信装置の配置場所、電線及び光ファイバの配置場所に応じて適宜実装して小型化することができる。

本発明の実施の形態に係る光通信装置を用いた光車載通信ネットワークの配置例を示す説明図である。 光通信装置の構成例を示すブロック図である。 スイッチ演算部の演算例並びに電気信号及び光信号が同時に入力された場合のスイッチ演算部の論理演算例を示す説明図である。 リピータを用いる場合の光ＬＡＮに接続される端末（ＥＣＵ）５０の構成例を示すブロック図である。 光通信装置の構成例を示すブロック図である。 光通信装置の演算を示す説明図である。

符号の説明

１、２、３、４、５、６ ＥＣＵ
７ａ、７ｂ、６５ａ、６５ｂ 光ファイバ
８ 電線
１０、１０ａ、１０ｂ、６０ 光通信装置
１１、６１ 出力ドライバ
１２、６２ 入力レシーバ
１３ スイッチ演算部
１４ 電気信号検出部
１５ 制御部
１６ 光信号検出部
１７、５２、６７ Ｏ／Ｅ
１８、５１、６８ Ｅ／Ｏ
１９ 光結合器
２０ 光分岐器
５３ 送信インタフェース部
５４ 受信インタフェース部
５５ 本体処理部
６３ ＯＲ回路
６４ 遅延回路

Claims (7)

1. 第１の光ファイバ及び第２の光ファイバ並びに第１の電線及び第２の電線が接続される光通信装置において、
   前記第１の電線から受信した第１の電気信号を出力する入力レシーバと、
   第２の電気信号及び第４の電気信号を生成する生成手段と、
   該生成手段で生成した第２の電気信号を前記第２の電線に出力する出力ドライバと、
   前記第１の光ファイバから受信した第１の光信号を第３の電気信号に変換する光受信部と、
   前記生成手段で生成した第４の電気信号を第２の光信号に変換して第２の光ファイバに出力する光送信部と
   を備え、
   前記生成手段は、
   第３の電気信号に基づいて、第２の電気信号を生成するように構成してあり、
   第１の電気信号及び第３の電気信号に基づいて、第４の電気信号を生成するように構成してあることを特徴とする光通信装置。
2. 第１の光信号の有無を検出する光信号検出部と、
   第１の電気信号の有無を検出する電気信号検出部と、
   第１の電気信号及び第３の電気信号に基づいて、所定の論理演算を行う演算部と
   をさらに備え、
   前記生成手段は、
   第１の光信号のみが検出された場合、第３の電気信号に対応する第２の電気信号及び第４の電気信号を生成するように構成してあり、
   第１の電気信号のみが検出された場合、第１の電気信号に対応する第４の電気信号を生成するように構成してあり、
   第１の光信号及び第１の電気信号が検出された場合、前記演算部の論理演算に対応する第２の電気信号及び第４の電気信号を生成するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の光通信装置。
3. 前記第１の光ファイバを複数の光ファイバに分ける光合波器と、
   前記第２の光ファイバを複数の光ファイバに分ける光分波器と
   を備え、
   前記光合波器及び光分波器を内蔵してあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光通信装置。
4. 前記光送信部は、発光素子を備え、
   該発光素子は、複数の第２の光ファイバと直接光学結合するように構成してあり、
   前記光受信部は、受光素子を備え、
   該受光素子は、複数の第１の光ファイバと直接光学結合するように構成してあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光通信装置。
5. 前記第１の光ファイバ及び第２の光ファイバを同一の光ファイバで共用した光単芯双方向通信により第２の光信号及び第１の光信号を送受信するように構成してあることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光通信装置。
6. 前記第１の電線及び第２の電線を同一の電線で共用するように構成してあることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光通信装置。
7. 第３の電気信号に基づいて、該第３の電気信号を遅延させた遅延信号を出力する遅延回路と、
   前記遅延信号及び第１の電気信号に基づいて、所定の論理演算を行う演算部と
   を備え、
   前記生成手段は、
   第３の電気信号に対応して第２の電気信号を生成するように構成してあり、
   前記演算部の出力に対応する第４の電気信号を生成するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の光通信装置。

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