JP2010068353A - Optical transmitting/receiving apparatus and single-core two-way optical transmission system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ファイバケーブルで双方向のデータ伝送を行うための光送受信装置および単心双方向光伝送システムに関する。 The present invention relates to an optical transmission / reception apparatus and a single-core bidirectional optical transmission system for bidirectional data transmission using an optical fiber cable.
高速・長距離伝送が可能な光ファイバ伝送において双方向通信を実現する方法として、
(a)二本の光ファイバを送信用と受信用に割り当てる方法、
(b)一本の光ファイバにて送信と受信を時分割にて利用する方法、および
(c)一本の光ファイバにて送信と受信の波長を変える方法
が存在する。
As a method to realize bidirectional communication in optical fiber transmission capable of high speed and long distance transmission,
(A) a method of assigning two optical fibers for transmission and reception;
There are (b) a method in which transmission and reception are used in a time division manner with a single optical fiber, and (c) a method in which the wavelengths of transmission and reception are changed with a single optical fiber.
映像・音声信号をディスプレイにデータ伝送する場合、最近では映像のハイビジョン化、デジタル化が急速に進展し、高速、大容量のデータ伝送が必要となっている。このようなデータ伝送に要求される性能を満たす伝送方式として、DVI(Digital Visual Interface)やHDMI(High-Definition Multimedia Interface)が利用されるようになってきた。また、天つり型のプロジェクタに対してパーソナルコンピュータ、チューナ、DVDプレーヤ等から映像信号を伝送する場合には、高速、大容量のデータを長距離で伝送する必要があり、表示装置の十分な性能を発揮できないこともある。 In the case of transmitting video / audio signals to a display, recently, high-definition video and digitization of video are rapidly progressing, and high-speed and large-capacity data transmission is required. DVI (Digital Visual Interface) and HDMI (High-Definition Multimedia Interface) have come to be used as a transmission method that satisfies the performance required for such data transmission. In addition, when transmitting video signals from a personal computer, tuner, DVD player, etc. to a ceiling-type projector, it is necessary to transmit high-speed and large-capacity data over a long distance. May not be possible.
これらの解決手段として、高速、大容量のデータ伝送が可能な光ファイバを伝送媒体として利用する機器が登場し始めている。それらの多くはDVIやHDMIの電線上を伝送する電気信号をそのまま光変調信号に変換して伝送する多心型のものであり、直径が8ミリメートル以上であるためかなり太いケーブルとなり、家庭内でのケーブルの引き回しには不向きである。さらには、電気−光変換部のコストがチャンネル数分必要となってしまうため、安価に構成することが難しい状況にもある。光伝送においては、電気信号を光に変換する発光素子、光を電気信号に変換する受光素子、及びそれぞれの電気回路が必要なため、信号数の削減がコストダウンにつながる。 As a solution to these problems, devices using optical fibers capable of high-speed and large-capacity data transmission as transmission media have begun to appear. Many of them are multi-core types that transmit electrical signals transmitted over DVI and HDMI wires as they are, and transmit optical modulation signals as they are. Since their diameter is 8 millimeters or more, they are quite thick cables and are used at home. It is not suitable for the routing of cables. Furthermore, since the cost of the electro-optical conversion unit is required for the number of channels, it is difficult to configure at low cost. In optical transmission, a light-emitting element that converts an electrical signal into light, a light-receiving element that converts light into an electrical signal, and respective electrical circuits are required. Therefore, reduction in the number of signals leads to cost reduction.
そのため、1本の光ファイバケーブルで双方向全二重通信が行える双方向光伝送システムを構築し、ケーブルの軽量・柔軟化とコストダウンが図られている(例えば、特許文献1〜3参照)。
上記のような映像信号の伝送システムでは、HDDレコーダなどからディスプレイへはハイビジョン映像信号のように高速、大容量のデータ信号を送るために高速な伝送が必要とされるが、逆方向であるディスプレイからHDDレコーダなどへはディスプレイの表示可能解像度情報や、リモコン制御信号の折り返し等のように低速、小容量のデータ信号でしかなく、高速伝送を行う必要はない。 In the video signal transmission system as described above, a high-speed transmission is required to send a high-speed, large-capacity data signal like a high-definition video signal from an HDD recorder or the like to a display. From HDDs to HDD recorders, etc., there are only low-speed and small-capacity data signals such as displayable resolution information on the display and loopback of remote control signals, and high-speed transmission is not necessary.
そのため、低速データのために光ファイバを割り当てる(上記の光伝送方式(a))ことは、システムのコストアップとなってしまう。さらに、映像信号は常時伝送する必要があるため、時分割により上りと下りを切り替えて利用する(光伝送方式(b))ことは望ましくない。 Therefore, allocating an optical fiber for low-speed data (the above-described optical transmission method (a)) increases the cost of the system. Furthermore, since it is necessary to always transmit the video signal, it is not desirable to switch between uplink and downlink by time division (optical transmission method (b)).
このように、非対称型光通信を行う単心双方向光伝送システムにおいて、一般的には送信のための発光素子の波長と、受信のための受光素子の感度波長を異なる値に設定し、波長選択フィルタなどを用いて送信信号と受信信号の光学的な混信を低減している(たとえば、特許文献2参照)。しかし、波長選択フィルタは高価なデバイスであり、さらには、送信と受信の光軸を高精度に合わせる必要があることから、高精度な位置決め部品、高精度な調整作業などにより、高価な部品となってしまっていた。さらに、環境温度により発光波長が変化してしまうため、素子の温度コントロールが必要となっていた。 In this way, in a single-core bidirectional optical transmission system that performs asymmetric optical communication, generally, the wavelength of the light emitting element for transmission and the sensitivity wavelength of the light receiving element for reception are set to different values, and the wavelength Optical interference between the transmission signal and the reception signal is reduced using a selection filter or the like (for example, see Patent Document 2). However, the wavelength selective filter is an expensive device, and it is necessary to align the optical axes of transmission and reception with high precision. It had become. Furthermore, since the emission wavelength changes depending on the environmental temperature, it is necessary to control the temperature of the element.
また、高価なデバイスである波長選択フィルタを用いずに、送信と受信を結合するカプラの分光比を変化させることにより、一本の光ファイバで双方向通信を実現する方法も提案されている(たとえば、特許文献3参照)。しかし、発光側の分岐比を下げることにより受光側の光量ロスを減らすことは可能であるが、発光パワーの大小によっても受信性能は変わってしまい、送受信性能の最適化を図ることができない。 In addition, a method has been proposed in which bidirectional communication is realized with a single optical fiber by changing the spectral ratio of a coupler that couples transmission and reception without using an expensive device, which is a wavelength selective filter ( For example, see Patent Document 3). However, although it is possible to reduce the light loss on the light receiving side by lowering the branching ratio on the light emitting side, the reception performance changes depending on the light emission power, and the transmission / reception performance cannot be optimized.
さらに、非対称な伝送速度のデータを一本の光ファイバで双方向通信を実現する方法も提案されている(たとえば、特許文献1参照)。低速伝送部を低精度のローコスト部品を使うことによるコストメリットはあるが、低速変調用の外部デバイス、及びコントローラが必要となる。 Furthermore, a method for realizing bidirectional communication of asymmetric transmission rate data with a single optical fiber has also been proposed (for example, see Patent Document 1). Although there is a cost merit by using low-accuracy low-cost parts for the low-speed transmission unit, an external device for low-speed modulation and a controller are required.
一般に光ファイバ伝送では、高精度な接続を確保するために高価な高精度の部品を利用しており、1チャンネルあたりの単価が高い。そこで、光ファイバ伝送の高速性を活かしつつ、いかに少ない信号線やコネクタにて安価なシステム構成ができるかが実装上、考慮すべきポイントとなる。 In general, in optical fiber transmission, expensive high-precision parts are used to ensure high-precision connection, and the unit price per channel is high. Thus, how to make an inexpensive system configuration with a small number of signal lines and connectors while taking advantage of the high speed of optical fiber transmission is a point to consider in mounting.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、双方向全二重通信を行うための光送受信装置および単心双方向光伝送システムにおいて、各伝送方向で伝送速度が非対称であってもよい場合に、少ない信号配線で高速、大容量のデータ伝送を可能とする、安価な光送受信装置および単心双方向光伝送システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide an optical transmission / reception apparatus and a single-core bidirectional optical transmission system for performing bidirectional full-duplex communication, in which the transmission speed is asymmetric in each transmission direction. In the case where it is possible, an object is to provide an inexpensive optical transmission / reception apparatus and single-core bidirectional optical transmission system that enable high-speed and large-capacity data transmission with a small number of signal lines.
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様の光送受信装置は、送信データに基づいて変調した送信光を出射する発光部と、単心の光ファイバケーブルを介して外部より受信した受信光を光電変換して出力する受光部と、前記発光部から出射された送信光を前記光ファイバケーブルの端面へ入射させると共に、前記端面から出射される受信光を前記受光部へ入射させる光合波器とを含む。前記光合波器における送信光と受信光の分光比を、送受信信号の伝送速度の違いに応じて決めるようにした。 In order to solve the above-described problem, the optical transmission / reception apparatus according to the first aspect of the present invention receives light from the outside via a light emitting unit that emits transmission light modulated based on transmission data and a single optical fiber cable. A light receiving unit that photoelectrically converts received light to output, and an optical combination that causes the transmitted light emitted from the light emitting unit to enter the end surface of the optical fiber cable and causes the received light emitted from the end surface to enter the light receiving unit. Including waver. The spectral ratio of the transmission light and the reception light in the optical multiplexer is determined according to the difference in transmission speed of the transmission / reception signal.
第2の態様によれば、前記光送受信装置において、前記光合波器における送信光と受信光の分光比を、送受信信号の伝送速度によって定まる要求SN比の違いに応じて決めるようにした。 According to the second aspect, in the optical transceiver, the spectral ratio between the transmitted light and the received light in the optical multiplexer is determined according to the difference in the required S / N ratio determined by the transmission speed of the transmitted / received signal.
第3の態様によれば、前記光送受信装置において、送信光と受信光の波長を異ならせるようにした。 According to the third aspect, in the optical transceiver, the wavelengths of the transmitted light and the received light are made different.
本発明の第4の態様は、単心双方向光伝送システムである。この単心双方向光伝送システムは、単心の光ファイバケーブルで相互接続された一対の光送受信装置を有する。各光送受信装置は、送信データに基づいて変調した送信光を出射する発光部と、前記光ファイバケーブルを介して相手側の光送受信装置より受信した受信光を光電変換して出力する受光部と、前記発光部から出射された送信光を前記光ファイバケーブルの端面へ入射させると共に、前記端面から出射される受信光を前記受光部へ入射させる光合波器とを含む。前記光合波器における送信光と受信光の分光比を、送受信信号の伝送速度の違いに応じて決めるようにした。 A fourth aspect of the present invention is a single-core bidirectional optical transmission system. This single-core bidirectional optical transmission system has a pair of optical transmission / reception devices interconnected by a single-core optical fiber cable. Each optical transmission / reception device includes: a light emitting unit that emits transmission light modulated based on transmission data; and a light receiving unit that photoelectrically converts received light received from the other optical transmission / reception device via the optical fiber cable and outputs the received light. And an optical multiplexer that causes the transmission light emitted from the light emitting portion to enter the end face of the optical fiber cable and causes the received light emitted from the end face to enter the light receiving portion. The spectral ratio of the transmission light and the reception light in the optical multiplexer is determined according to the difference in transmission speed of the transmission / reception signal.
第5の態様によれば、前記単心双方向光伝送システムにおいて、前記光合波器における発光信号と受光信号の分光比を、送受信信号の伝送速度によって定まる要求SN比の違いに応じて決めるようにした。 According to the fifth aspect, in the single-fiber bidirectional optical transmission system, the spectral ratio between the light emission signal and the light reception signal in the optical multiplexer is determined according to the difference in the required S / N ratio determined by the transmission speed of the transmission / reception signal. I made it.
第6の態様によれば、前記単心双方向光伝送システムにおいて、前記光合波器における発光信号と受光信号の分光比を、送受信信号の伝送速度の違いに加えて、前記各光送受信装置の発光部の発光パワーの違いも考慮して決めるようにした。 According to the sixth aspect, in the single-core bidirectional optical transmission system, the spectral ratio of the light emission signal and the light reception signal in the optical multiplexer is added to the difference in transmission speed of the transmission / reception signal, and The decision was made in consideration of the difference in the light emission power of the light emitting part.
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above-described constituent elements and a conversion of the expression of the present invention between a method, an apparatus, a system, a recording medium, a computer program, etc. are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、伝送速度が非対称である双方向全二重通信を行う光送受信装置および単心双方向光伝送システムを安価に実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the optical transmission / reception apparatus and single core bidirectional | two-way optical transmission system which perform bidirectional | two-way full-duplex communication whose transmission speed is asymmetrical are realizable.
<実施の形態1>
地上デジタル放送の普及などにより、映像コンテンツのHD(High Definition)化が進むと共に映像表示装置の大型化、高精細化が進み、大画面テレビを中心とした機器接続が必要となってきている。このような映像信号の伝送システムでは、HDD(Hard Disk Drive)レコーダなどのコンテンツ送信元からディスプレイへハイビジョン映像信号のように高速、大容量のデータ信号を送るために非常に高速な伝送が必要とされる。そのため、メタルケーブルでの配線も困難になってきており、長距離の配線には太く、高品質で高価なケーブルを使う必要がある。
<Embodiment 1>
With the spread of terrestrial digital broadcasting and the like, HD (High Definition) of video contents has progressed, and video display devices have become larger and higher definition, and device connection centering on large-screen TVs has become necessary. Such a video signal transmission system requires very high-speed transmission in order to send a high-speed, large-capacity data signal like a high-definition video signal from a content transmission source such as an HDD (Hard Disk Drive) recorder to a display. Is done. For this reason, wiring with metal cables has become difficult, and it is necessary to use thick, high-quality and expensive cables for long-distance wiring.
コンテンツ送信元からディスプレイ部への映像信号伝送方式としては、DVIやHDMIが広く普及している。いずれの方式もハイビジョン映像を伝送するためには、1Gbpsを越える伝送レートの信号が複数本必要となっている。さらには、機器コントロールや解像度情報の交換用に低速なデータ伝送も複数必要となっている。 As a video signal transmission method from the content transmission source to the display unit, DVI and HDMI are widely used. Both methods require a plurality of signals having a transmission rate exceeding 1 Gbps in order to transmit high-definition video. Furthermore, a plurality of low-speed data transmissions are required for device control and resolution information exchange.
本発明の実施の形態は光伝送の高速性と上記のように片方向のみのデータ伝送が高速であることを利用した、映像伝送システムに関するものであり、図1、図2に基づいて以下にその詳細を述べる。 The embodiment of the present invention relates to a video transmission system utilizing the high speed of optical transmission and the high speed of data transmission in only one direction as described above, and will be described below with reference to FIGS. Details will be described.
図1は、実施の形態1に係る単心双方向光伝送システムの構成図である。光送信器100と光受信器110が光ケーブル120を介して相互接続される。 FIG. 1 is a configuration diagram of a single-core bidirectional optical transmission system according to the first embodiment. The optical transmitter 100 and the optical receiver 110 are interconnected via an optical cable 120.
映像信号入力部101は、HDDレコーダなどのコンテンツ送信元から映像信号を受け取る。DVIやHDMIなどのインターフェースの場合、映像信号の伝送にはTMDS(Transition Minimized Differential Signaling)と呼ばれる方式が採用されている。TMDSでは、1リンク単位に4本のチャネルが使用されており、映像信号のRGBにそれぞれ1チャネル、クロック周波数の同期信号に1チャネルが割り当てられる。 The video signal input unit 101 receives a video signal from a content transmission source such as an HDD recorder. In the case of an interface such as DVI or HDMI, a method called TMDS (Transition Minimized Differential Signaling) is adopted for transmission of a video signal. In TMDS, four channels are used for each link, and one channel is assigned to each of RGB of the video signal and one channel is assigned to the synchronizing signal of the clock frequency.
TMDSにより伝送された映像信号はそのままでは一般的なLSIのロジックレベルとは異なるため、専用LSI以外では直接入力することができない。そのため、信号レベル変換部102は、映像信号入力部101に入力された映像信号をPECL(Positive Emitter Coupled Logic)やLVDS(Low Voltage Differential Signaling)などの信号レベルに変換する。また、EMC(Electro-Magnetic Compatibility)対策の部品等が実装されてもよい。 Since the video signal transmitted by TMDS is different from a general LSI logic level as it is, it cannot be directly input except by a dedicated LSI. Therefore, the signal level conversion unit 102 converts the video signal input to the video signal input unit 101 into a signal level such as PECL (Positive Emitter Coupled Logic) or LVDS (Low Voltage Differential Signaling). Also, EMC (Electro-Magnetic Compatibility) countermeasure parts or the like may be mounted.
入力された信号データは1Gbpsを越える高速なデータレートであるため、LSI内部での多重化等の信号処理すべてを行うことが困難であり、実現できてもLSIが高価なものとなってしまう。そこで、シリアル/パラレル変換部103は、シリアルの入力信号を一旦パラレルの信号に変換することで、信号のデータレートを下げる。その際、シリアル/パラレル変換部103は、DVIやHDMIにおいてコンテンツ保護のために暗号化されたデータを解読することなく、単なるデータ列として信号変換を行う。これにより、光伝送部において新たな暗号化等が不要となり、システムの低価格化を図るとともにシステムの安定性を保つことができる。別途、暗号解読の回路を設けることも可能である。 Since the input signal data has a high data rate exceeding 1 Gbps, it is difficult to perform all signal processing such as multiplexing inside the LSI, and even if it can be realized, the LSI becomes expensive. Therefore, the serial / parallel converter 103 temporarily converts the serial input signal into a parallel signal, thereby reducing the signal data rate. At this time, the serial / parallel conversion unit 103 performs signal conversion as a simple data string without decrypting data encrypted for content protection in DVI or HDMI. This eliminates the need for new encryption or the like in the optical transmission unit, thereby reducing the price of the system and maintaining the stability of the system. It is also possible to provide a decryption circuit separately.
シリアル/パラレル変換部103によりパラレル化されたデータ信号はR、G、B等の画像データ3系統とクロック信号である。多重化部104は、映像・音声信号のデータの多重化、DDC(Display Data Channel)やCEC(Consumer Electronics Control)などの低速な双方向通信用のデータ信号の多重化等の信号処理を行い、1系統の高速データ信号として扱えるように束ねる。 The data signals parallelized by the serial / parallel converter 103 are three image data systems such as R, G, and B, and a clock signal. The multiplexing unit 104 performs signal processing such as multiplexing of video / audio signal data, multiplexing of data signals for low-speed bidirectional communication such as DDC (Display Data Channel) and CEC (Consumer Electronics Control), It is bundled so that it can be handled as a single high-speed data signal.
I/O処理部109は、DDC、CEC等のデータレート低減のためのパラレル処理が必要のない低速信号の入出力信号を処理し、E/O変換部106が受信した入力信号は信号レベル変換部102へ、出力信号は多重化部104へそれぞれ出力する。 The I / O processing unit 109 processes low-speed signal input / output signals that do not require parallel processing for reducing the data rate, such as DDC and CEC, and the input signal received by the E / O conversion unit 106 performs signal level conversion. The output signal is output to multiplexing section 104 to unit 102.
多重化部104により束ねられたデータ信号は、パラレル/シリアル変換部105において、1系統の高速シリアルデータに変換される。変換されたデータ信号のデータレートは必ずしもDVIやHDMIの入力信号クロックと同期している必要はなく、多重化部104にてDVIやHDMIの信号クロック情報も埋め込むことで、パラレル/シリアル変換部105のクロックに自由度が生じる。これにより、既存のパラレル/シリアル変換LSIの利用も可能であり、一般に高価な高速パラレル/シリアル変換LSIを新規開発することなく、汎用品を利用することによりシステムの低価格化を実現することも可能である。 The data signals bundled by the multiplexing unit 104 are converted into one system of high-speed serial data by the parallel / serial conversion unit 105. The data rate of the converted data signal does not necessarily need to be synchronized with the input signal clock of DVI or HDMI, and the DVI or HDMI signal clock information is also embedded in the multiplexing unit 104, thereby the parallel / serial conversion unit 105. There is a degree of freedom in the clock. As a result, it is possible to use existing parallel / serial conversion LSIs, and it is also possible to reduce the cost of the system by using general-purpose products without newly developing expensive high-speed parallel / serial conversion LSIs. Is possible.
1系統の高速シリアルデータに変換された信号はE/O変換部106に入力される。E/O変換部106は、入力された電気信号を光信号に変換する。光信号は光ケーブル120を経由して光受信器110のO/E変換部116に送信される。 A signal converted into one system of high-speed serial data is input to the E / O converter 106. The E / O converter 106 converts the input electrical signal into an optical signal. The optical signal is transmitted to the O / E converter 116 of the optical receiver 110 via the optical cable 120.
O/E変換部116は、受信された高速シリアルデータ光信号を一系統の電気信号に変換する。一系統の高速シリアルデータ信号は、シリアル/パラレル変換部115において、多重化されたパラレル信号に変換され、クロック再生が行われる。 The O / E converter 116 converts the received high-speed serial data optical signal into a single electric signal. A single high-speed serial data signal is converted into a multiplexed parallel signal by the serial / parallel converter 115, and clock recovery is performed.
分離部114は、多重化されたパラレル信号を受け取り、映像・音声信号のデータ分離、DDCやCECなどの低速な双方向通信用のデータ信号の分離等の信号処理をおこない、R、G、B等の画像データ3系統とクロック信号等を復元する。 The demultiplexing unit 114 receives multiplexed parallel signals, performs signal processing such as data separation of video / audio signals, and separation of data signals for low-speed bidirectional communication such as DDC and CEC, and R, G, B The three image data systems such as the above and the clock signal are restored.
さらに、パラレル/シリアル変換部113は、パラレル信号をシリアル信号に変換し、DVIやHDMIに準じた高速なシリアルデータを出力する。信号レベル変換部112は、シリアルデータをDVIやHDMIに準じたTMDS方式の信号レベルに変換し、出力する。映像信号出力部111は映像・音声信号をディスプレイなどに出力する。 Further, the parallel / serial conversion unit 113 converts the parallel signal into a serial signal and outputs high-speed serial data according to DVI or HDMI. The signal level conversion unit 112 converts serial data into a TMDS signal level conforming to DVI or HDMI and outputs the signal level. The video signal output unit 111 outputs a video / audio signal to a display or the like.
I/O処理部119は、低速な入出力信号を処理し、分離部114から受け取った入力信号は信号レベル変換部112へ、出力信号はO/E変換部116へそれぞれ出力する。 The I / O processing unit 119 processes low-speed input / output signals, and outputs the input signal received from the separation unit 114 to the signal level conversion unit 112 and the output signal to the O / E conversion unit 116, respectively.
クロック変更部200は、映像の伝送レートに応じて光送信器100および光受信器110のクロックを変更するものであり、たとえば、伝送される映像信号がHD映像であるか、SD(Standard Definition)映像であるかによって、クロックを調整する。クロックを調整する機能として、光送信器100および光受信器110それぞれに有しており、低速情報の一つとしてI/O処理部109、119経由にて情報の授受を行う。 The clock changing unit 200 changes the clocks of the optical transmitter 100 and the optical receiver 110 according to the video transmission rate. For example, the transmitted video signal is an HD video, or SD (Standard Definition). The clock is adjusted according to whether the image is displayed. Each of the optical transmitter 100 and the optical receiver 110 has a function of adjusting the clock, and exchanges information via the I / O processing units 109 and 119 as one of the low speed information.
図2は、光送信器100のE/O変換部106および光受信器110のO/E変換部116の構成図である。 FIG. 2 is a configuration diagram of the E / O conversion unit 106 of the optical transmitter 100 and the O / E conversion unit 116 of the optical receiver 110.
E/O変換部106は、発光部201、受光部202、合分波器203、および光I/Fコネクタ部204を含む。 The E / O conversion unit 106 includes a light emitting unit 201, a light receiving unit 202, a multiplexer / demultiplexer 203, and an optical I / F connector unit 204.
発光部201は、送信すべき高速のシリアルデータを光信号に変換し、送信光を出射する。受光部202は、光ケーブル120を介して受信光を受光して低速のデータ信号に光電変換する。 The light emitting unit 201 converts high-speed serial data to be transmitted into an optical signal and emits transmission light. The light receiving unit 202 receives received light via the optical cable 120 and photoelectrically converts it into a low-speed data signal.
合分波器203は、送信光と受信光の2本の光信号を1本に束ねる。具体的には、合分波器203は、発光部201から出射された送信光を光I/Fコネクタ部204に接続された光ケーブル120の端面へ入射させると共に、光ケーブル120の端面から出射される受信光を受光部202へ入射させる。 The multiplexer / demultiplexer 203 bundles two optical signals of transmission light and reception light into one. Specifically, the multiplexer / demultiplexer 203 causes the transmission light emitted from the light emitting unit 201 to enter the end surface of the optical cable 120 connected to the optical I / F connector unit 204 and is emitted from the end surface of the optical cable 120. Received light is incident on the light receiving unit 202.
発光部201から出射する光と受光部202へ入射する光の波長は同じでもシステムを構成することができるが、送信光と受信光は異なる波長であってもよい。 Although the system can be configured even if the light emitted from the light emitting unit 201 and the light incident on the light receiving unit 202 have the same wavelength, the transmitted light and the received light may have different wavelengths.
図3は、合分波器203の具体的な構成を示す図である。光の合分波器203は、図3(a)に示すように、2本の光ファイバを1本に束ねるための光カプラであってもよく、図3(b)に示すように、プリズム等の光学部品を利用した形態であってもよい。光カプラはFTTH(Fiber To The Home)の普及などにより大量に利用されており、低価格化が進んでおり、さらには機器内の配線材としても使えるため、光送信器100内のE/O変換部106の配置に自由度が生じる。これにより、機器の小型化や、EMC対策等に寄与することができる。 FIG. 3 is a diagram showing a specific configuration of the multiplexer / demultiplexer 203. The optical multiplexer / demultiplexer 203 may be an optical coupler for bundling two optical fibers into one as shown in FIG. 3A. As shown in FIG. The form using optical components, such as these, may be sufficient. Optical couplers are used in large quantities due to the widespread use of FTTH (Fiber To The Home), etc., and the price has been reduced. Furthermore, since they can be used as wiring materials in equipment, the E / O in the optical transmitter 100 can be used. There is a degree of freedom in the arrangement of the conversion unit 106. Thereby, it can contribute to size reduction of an apparatus, EMC countermeasures, etc.
合分波器203における分光比は、高速の送信データ伝送レートと低速の受信データ伝送レートの比によって決めることができる。これは、データ伝送に必要なS/N比は伝送信号の周波数帯域により決まるパラメータを有しているために、データ伝送速度が高速になるほど高いS/N比が要求されるためである。合分波器203における分光比の設定の仕方については後述する。 The spectral ratio in the multiplexer / demultiplexer 203 can be determined by the ratio between the high-speed transmission data transmission rate and the low-speed reception data transmission rate. This is because the S / N ratio necessary for data transmission has a parameter determined by the frequency band of the transmission signal, so that a higher S / N ratio is required as the data transmission speed increases. A method of setting the spectral ratio in the multiplexer / demultiplexer 203 will be described later.
図2に戻り、光受信器110のO/E変換部116は、受光部211、発光部212、合分波器213、および光I/Fコネクタ部214を含む。光送信器100側のE/O変換部106の光I/Fコネクタ部204と、光受信器110側のO/E変換部116の光I/Fコネクタ部214とは、1本の光ケーブル120を介して光学的に接続されている。 Returning to FIG. 2, the O / E conversion unit 116 of the optical receiver 110 includes a light receiving unit 211, a light emitting unit 212, a multiplexer / demultiplexer 213, and an optical I / F connector unit 214. The optical I / F connector unit 204 of the E / O conversion unit 106 on the optical transmitter 100 side and the optical I / F connector unit 214 of the O / E conversion unit 116 on the optical receiver 110 side are one optical cable 120. Are optically connected via
光受信器110では、光送信器100の逆のデータ処理により、DVIやHDMIの信号が復元される。受光部211は、光ケーブル120を介して受信光を受光して高速のシリアルデータに光電変換する。発光部212は、送信すべき低速のデータ信号を光信号に変換し、送信光を出射する。 In the optical receiver 110, DVI and HDMI signals are restored by the reverse data processing of the optical transmitter 100. The light receiving unit 211 receives received light via the optical cable 120 and photoelectrically converts it to high-speed serial data. The light emitting unit 212 converts a low-speed data signal to be transmitted into an optical signal and emits transmission light.
合分波器213は、送信光と受信光の2本の光信号を1本に束ねる。発光部212から出射する光と受光部211へ入射する光の波長は同じでもシステムを構成することができるが、これらの光は異なる波長であってもよい。 The multiplexer / demultiplexer 213 bundles two optical signals of transmission light and reception light into one. Although the system can be configured even if the light emitted from the light emitting unit 212 and the light incident on the light receiving unit 211 have the same wavelength, the light may have different wavelengths.
ここで、光受信器110側の発光部212は低速信号を発光するため、低速用の発光デバイスとして赤外LEDを用い、光送信器100側の発光部201は高速信号を発光するため、高速用の発光デバイスとして長波長LDを用いることが可能である。その場合、光送信器100側では低速信号を受光し、光受信器110側では高速信号を受光することになり、光送信器100の受光部202と光受信器110の受光部211のそれぞれの受光素子の波長感度が異なる。そのため、高価な波長選択フィルタを用いなくても、ある程度の波長分離が可能であり、合分波器203、213の合分波比の設定と組み合わせることにより、システムの最適化が可能となる。 Here, since the light-emitting unit 212 on the optical receiver 110 side emits a low-speed signal, an infrared LED is used as a light-emitting device for low-speed, and the light-emitting unit 201 on the optical transmitter 100 side emits a high-speed signal. It is possible to use a long wavelength LD as a light emitting device for use. In that case, a low-speed signal is received on the optical transmitter 100 side, and a high-speed signal is received on the optical receiver 110 side, and each of the light receiving unit 202 of the optical transmitter 100 and the light receiving unit 211 of the optical receiver 110 is received. The wavelength sensitivity of the light receiving element is different. Therefore, a certain degree of wavelength separation is possible without using an expensive wavelength selection filter, and the system can be optimized by combining with the setting of the multiplexing / demultiplexing ratios of the multiplexers / demultiplexers 203 and 213.
次に、合分波器203、213における分光比の設定の仕方について詳しく説明する。
背景光雑音を考慮しない場合の受光器のS/N比は次式で定義される。受信信号電流と雑音電力成分について表1に示す。
Next, how to set the spectral ratio in the multiplexers / demultiplexers 203 and 213 will be described in detail.
The S / N ratio of the light receiver when the background light noise is not considered is defined by the following equation. Table 1 shows the received signal current and the noise power component.
表2に係数値と各種パラメータの値の一例を示す。 Table 2 shows an example of coefficient values and various parameter values.
フォトダイオード(PD)の場合、回路熱雑音がS/N比を支配するが、アバランシェフォトダイオード(APD)の場合、増倍率の効果により回路熱雑音の影響が低減し、ショット雑音が支配的になっていることがわかる。いずれの場合でも雑音の自乗項σD 2の支配的な成分は、受信帯域Bに比例し、受信信号電流SDは受信帯域Bに依存しない。このことから、受信帯域BがN倍になると、受信信号は変化ないが雑音は√N倍になることがわかる。 In the case of a photodiode (PD), the circuit thermal noise dominates the S / N ratio, but in the case of an avalanche photodiode (APD), the effect of the circuit thermal noise is reduced by the effect of the multiplication factor, and the shot noise is dominant. You can see that In either case, the dominant component of the noise square term σ D 2 is proportional to the reception band B, and the reception signal current SD does not depend on the reception band B. From this, it can be seen that when the reception band B is increased N times, the received signal is not changed, but the noise is increased N times.
一般的に言えば、光強度変調によるデータ伝送の場合において、受光部でのS/N比は受信信号電力、ショット雑音、暗電流、回路熱雑音、背景光雑音等により決定され、また受光素子の種類によってS/N比を決定する要因が異なるが、受信信号電力はデータ伝送の周波数帯域に影響されない。よって、一般的に周波数帯域がN倍になると雑音が√N倍になるといえる。 Generally speaking, in the case of data transmission by light intensity modulation, the S / N ratio at the light receiving unit is determined by received signal power, shot noise, dark current, circuit thermal noise, background light noise, etc. Although the factor for determining the S / N ratio differs depending on the type, the received signal power is not affected by the frequency band of data transmission. Therefore, it can be said that, generally, when the frequency band is increased N times, the noise becomes √N times.
例えば、高速のデータ伝送速度が1GHzであり、逆方向の低速のデータ伝送速度が10MHzであった場合には、高速伝送の受信帯域は低速伝送の受信帯域の100倍であるから、高速伝送は低速伝送に対して10倍高いS/N比を要求されることになる。 For example, when the high-speed data transmission rate is 1 GHz and the low-speed data transmission rate in the reverse direction is 10 MHz, the high-speed transmission reception band is 100 times the low-speed transmission reception band. An S / N ratio that is 10 times higher than that for low-speed transmission is required.
従って、合分波器203、213において、光送信器100から送信される高速データ伝送用の送信光と、光受信器110にて受信される低速データ伝送用の受信光との分光比を、伝送するデータ速度の比によって決めることができる。映像伝送のように、順方向が高速の映像データ伝送で、逆方向が低速の制御データ伝送であるといった非対称の双方向データ伝送においては、合分波器203、213の分光比を最適に設定することで、双方向のデータ伝送の品質を同レベルにすることができる。これにより、単心光ケーブルを用いた非対称双方向データ伝送システムにおいて、波長分離のための高価な構成を用いなくてもシステムを構成することができるようになり、高速、大容量のデータ伝送を高品質で安価に提供することができる。 Therefore, in the multiplexer / demultiplexers 203 and 213, the spectral ratio between the transmission light for high-speed data transmission transmitted from the optical transmitter 100 and the reception light for low-speed data transmission received by the optical receiver 110 is It can be determined by the ratio of the data rate to be transmitted. For asymmetric bidirectional data transmission such as high-speed video data transmission in the forward direction and low-speed control data transmission in the reverse direction, such as video transmission, the spectral ratio of the multiplexers / demultiplexers 203 and 213 is optimally set. By doing so, the quality of bidirectional data transmission can be made the same level. As a result, in an asymmetric bidirectional data transmission system using a single-core optical cable, the system can be configured without using an expensive configuration for wavelength separation, and high-speed, large-capacity data transmission can be achieved. It can be provided at low cost with quality.
前述のように、高速のデータ伝送速度が1GHzであり、逆方向の低速のデータ伝送速度が10MHzであった場合には、高速伝送のS/N比を10倍高くする必要がある。この場合、合分波器203、213の分光比を76対24とすることにより、以下に述べるように、高速伝送と低速伝送の受信光量比を概ね10対1とすることができる。 As described above, when the high-speed data transmission rate is 1 GHz and the low-speed data transmission rate in the reverse direction is 10 MHz, it is necessary to increase the S / N ratio of high-speed transmission 10 times. In this case, by setting the spectral ratio of the multiplexers / demultiplexers 203 and 213 to 76:24, as described below, the received light quantity ratio between the high speed transmission and the low speed transmission can be set to about 10: 1.
高速のデータ伝送については、光送信器100のE/O変換部106の発光部201から出射される送信光の光量は、送信の際、合分波器203で76%に減少し、受信の際、光受信器110のO/E変換部116の合分波器213においてさらに76%に減少して、受光部211に受光される。0.76×0.76=0.5776であるから、高速データ伝送について、受光部211への入射光量は出射光量の約58%になる。 For high-speed data transmission, the amount of transmission light emitted from the light emitting unit 201 of the E / O conversion unit 106 of the optical transmitter 100 is reduced to 76% by the multiplexer / demultiplexer 203 during transmission. At this time, the light is further reduced to 76% in the multiplexer / demultiplexer 213 of the O / E converter 116 of the optical receiver 110 and received by the light receiver 211. Since 0.76 × 0.76 = 0.5776, the amount of incident light to the light receiving unit 211 is about 58% of the amount of emitted light for high-speed data transmission.
一方、低速のデータ伝送については、光受信器110のO/E変換部116の発光部212から出射される送信光の光量は、送信の際、合分波器213で24%に減少し、受信の際、光送信器100のE/O変換部106の合分波器203においてさらに24%に減少して、受光部202に受光される。0.24×0.24=0.0576であるから、低速データ伝送について、受光部202への入射光量は出射光量の約5.8%になる。 On the other hand, for low-speed data transmission, the amount of transmission light emitted from the light emitting unit 212 of the O / E conversion unit 116 of the optical receiver 110 is reduced to 24% by the multiplexer / demultiplexer 213 during transmission, At the time of reception, the light is further reduced to 24% in the multiplexer / demultiplexer 203 of the E / O conversion unit 106 of the optical transmitter 100 and received by the light receiving unit 202. Since 0.24 × 0.24 = 0.0576, the incident light quantity to the light receiving unit 202 is about 5.8% of the outgoing light quantity for low-speed data transmission.
したがって、高速送信側の発光部201と低速送信側の発光部212が同一の光量で発光している場合は、高速受信側の受光部211と低速受信側の受光部202への入射光量の比は、58:5.8=10:1となる。このようにして、高速データ伝送に要求されるS/N比を低速データ伝送に要求されるS/N比よりも10倍にすることによって、双方向のデータ伝送の品質を同じレベルにすることができる。 Accordingly, when the light emitting unit 201 on the high speed transmission side and the light emitting unit 212 on the low speed transmission side emit light with the same light amount, the ratio of the incident light amount to the light receiving unit 211 on the high speed receiving side and the light receiving unit 202 on the low speed receiving side. Is 58: 5.8 = 10: 1. In this way, by setting the S / N ratio required for high-speed data transmission to 10 times the S / N ratio required for low-speed data transmission, the quality of bidirectional data transmission is made the same level. Can do.
上記では、高速送信側の発光部201と低速送信側の発光部212が同一の光量で発光している場合を示したが、それぞれの発光光量が異なっていてもよい。例えば、低速側の発光部212の発光デバイスとして、変調速度は低いが発光パワーを大きく出せるLEDを使うことも想定される。その場合、低速送信側の発光部212の発光パワーが高速送信側の発光部201の発光パワーに比べて大きい分、高速データ伝送の方の分光割合を下げることにより、伝送路全体での受光部211、受光部202への入射光量の比を一定にすることができる。 Although the case where the light emitting unit 201 on the high-speed transmission side and the light emitting unit 212 on the low-speed transmission side emit light with the same light amount has been described above, the light emission amounts may be different from each other. For example, as the light emitting device of the light emitting unit 212 on the low speed side, it is assumed that an LED that has a low modulation speed but can generate a large light emission power is used. In that case, the light receiving unit in the entire transmission path is reduced by lowering the spectral ratio of high-speed data transmission because the light emission power of the light-emitting unit 212 on the low-speed transmission side is larger than the light emission power of the light-emitting unit 201 on the high-speed transmission side. 211, the ratio of the amount of light incident on the light receiving unit 202 can be made constant.
たとえば、低速送信側の発光部212の発光パワーが高速送信側の発光部201の発光パワーの2倍である場合、合分波器203、213の分光比を82対18とすることにより、以下に述べるように、合分波器による光量比が概ね20倍となり、低速側の発光パワーが高速側の発光パワーの2倍であることと合わせれば、それぞれの受信光量比を概ね10対1とすることができる。 For example, when the light emission power of the light emission unit 212 on the low-speed transmission side is twice the light emission power of the light emission unit 201 on the high-speed transmission side, the spectral ratio of the multiplexers / demultiplexers 203 and 213 is set to 82:18. As described above, when the light quantity ratio by the multiplexer / demultiplexer is approximately 20 times and the light emission power on the low speed side is twice the light emission power on the high speed side, the respective received light quantity ratios are approximately 10 to 1. can do.
高速のデータ伝送については、発光部201から出射される送信光の光量は、送信の際、合分波器203で82%に減少し、受信の際、合分波器213においてさらに82%に減少して、受光部211に受光される。0.82×0.82=0.6724であるから、高速データ伝送について、受光部211への入射光量は出射光量の約67%になる。 For high-speed data transmission, the amount of transmitted light emitted from the light emitting unit 201 is reduced to 82% by the multiplexer / demultiplexer 203 during transmission, and further reduced to 82% by the multiplexer / demultiplexer 213 during reception. It decreases and is received by the light receiving unit 211. Since 0.82 × 0.82 = 0.6724, the amount of incident light to the light receiving unit 211 is about 67% of the amount of emitted light for high-speed data transmission.
一方、低速のデータ伝送については、発光部212から出射される送信光の光量は、送信の際、合分波器213で18%に減少し、受信の際、合分波器203においてさらに18%に減少して、受光部202に受光される。0.18×0.18=0.0324であるから、低速データ伝送について、受光部202への入射光量は出射光量の約3.24%になる。 On the other hand, for low-speed data transmission, the amount of transmission light emitted from the light emitting unit 212 is reduced to 18% by the multiplexer / demultiplexer 213 during transmission, and is further increased by 18 at the multiplexer / demultiplexer 203 during reception. % Is received by the light receiving unit 202. Since 0.18 × 0.18 = 0.0324, the amount of incident light to the light receiving unit 202 is about 3.24% of the amount of emitted light for low-speed data transmission.
ここで、低速送信側の発光部212の発光パワーは高速送信側の発光部201の発光パワーの2倍であるから、高速受信側の受光部211と低速受信側の受光部202への入射光量の比は、67:3.24×2=67:6.48≒10:1となる。 Here, since the light emission power of the light emitting unit 212 on the low speed transmission side is twice the light emission power of the light emitting unit 201 on the high speed transmission side, the amount of light incident on the light receiving unit 211 on the high speed reception side and the light receiving unit 202 on the low speed reception side. The ratio is 67: 3.24 × 2 = 67: 6.48≈10: 1.
上記では、低速伝送側と高速伝送側の伝送速度比が100倍(10Mbpsと1Gbps)の例を示したが、その他の場合でも速度比に応じた倍率にて最適な分光比を設定できる。表3はさまざまな伝送速度、発光光量比の場合の分光比を表にまとめたものである。 In the above example, the transmission speed ratio between the low-speed transmission side and the high-speed transmission side is 100 times (10 Mbps and 1 Gbps). However, in other cases, an optimum spectral ratio can be set with a magnification according to the speed ratio. Table 3 summarizes the spectral ratios for various transmission speeds and light emission ratios.
上記の説明では、光送信器100の合分波器203の分光比と光受信器110の合分波器213の分光比を同じ値に設定したが、それぞれ異なる分光比を用いて、伝送路全体の受光光量比を設定してもよい。たとえば、高速データ伝送と低速データ伝送の速度比が100対1である場合、光送信器100の合分波器203の分光比を91対9、光受信器110の合分波器213の分光比を50対50とすれば、以下に述べるように、システム全体では受光光量比を10対1にすることができる。 In the above description, the spectral ratio of the multiplexer / demultiplexer 203 of the optical transmitter 100 and the spectral ratio of the multiplexer / demultiplexer 213 of the optical receiver 110 are set to the same value. The entire received light amount ratio may be set. For example, when the speed ratio between high-speed data transmission and low-speed data transmission is 100: 1, the spectral ratio of the multiplexer / demultiplexer 203 of the optical transmitter 100 is 91: 9, and the spectral ratio of the multiplexer / demultiplexer 213 of the optical receiver 110 is. Assuming that the ratio is 50:50, as will be described below, the received light quantity ratio can be 10: 1 in the entire system.
高速のデータ伝送については、発光部201から出射される送信光の光量は、送信の際、合分波器203で91%に減少し、受信の際、合分波器213においてさらに50%に減少して、受光部211に受光される。0.91×0.5=0.455であるから、高速データ伝送について、受光部211への入射光量は出射光量の約46%になる。 For high-speed data transmission, the amount of transmitted light emitted from the light emitting unit 201 is reduced to 91% by the multiplexer / demultiplexer 203 during transmission, and further reduced to 50% by the multiplexer / demultiplexer 213 during reception. It decreases and is received by the light receiving unit 211. Since 0.91 × 0.5 = 0.455, the amount of incident light to the light receiving unit 211 is about 46% of the amount of emitted light for high-speed data transmission.
一方、低速のデータ伝送については、発光部212から出射される送信光の光量は、送信の際、合分波器213で50%に減少し、受信の際、合分波器203においてさらに9%に減少して、受光部202に受光される。0.5×0.09=0.045であるから、低速データ伝送について、受光部202への入射光量は出射光量の約4.5%になる。 On the other hand, for low-speed data transmission, the amount of transmission light emitted from the light emitting unit 212 is reduced to 50% by the multiplexer / demultiplexer 213 during transmission, and further 9 by the multiplexer / demultiplexer 203 during reception. % Is received by the light receiving unit 202. Since 0.5 × 0.09 = 0.045, the amount of incident light to the light receiving unit 202 is about 4.5% of the amount of emitted light for low-speed data transmission.
したがって、高速送信側の発光部201と低速送信側の発光部212が同一の光量で発光している場合は、高速受信側の受光部211と低速受信側の受光部202への入射光量の比は、46:4.5≒10:1となる。 Accordingly, when the light emitting unit 201 on the high speed transmission side and the light emitting unit 212 on the low speed transmission side emit light with the same light amount, the ratio of the incident light amount to the light receiving unit 211 on the high speed receiving side and the light receiving unit 202 on the low speed receiving side. Is 46: 4.5≈10: 1.
<実施の形態2>
実施の形態1の光送信器100のパラレル/シリアル変換部105およびE/O変換部106、光受信器110のO/E変換部116およびシリアル/パラレル変換部115のデータ伝送レートはそれぞれ5Gbps以上になるため、LSIのコスト、消費電力等の観点から実装上の困難が生じる場合がある。実施の形態2においてはこれらの構成を2系統に分離することによって動作周波数を下げ、実装を容易にする。それ以外の構成は実施の形態1と同じであるから、共通する構成については実施の形態1と同一の符号を用いて説明を省略し、実施の形態2に特有の構成と動作を説明する。
<Embodiment 2>
The data transmission rates of the parallel / serial conversion unit 105 and the E / O conversion unit 106 of the optical transmitter 100 of the first embodiment and the O / E conversion unit 116 and the serial / parallel conversion unit 115 of the optical receiver 110 are each 5 Gbps or more. Therefore, mounting difficulties may occur from the viewpoint of LSI cost, power consumption, and the like. In the second embodiment, these configurations are separated into two systems to lower the operating frequency and facilitate mounting. Since the other configuration is the same as that of the first embodiment, the description of the common configuration will be omitted by using the same reference numerals as those of the first embodiment, and the configuration and operation unique to the second embodiment will be described.
実施の形態2の光送信器100の多重化部104は、映像・音声信号の多重化、DDCなどの低速の双方向通信用のデータ信号の多重化などの信号処理を行い、2系統の高速データ信号として扱えるように入力信号を束ねる。パラレル/シリアル変換部105は、多重化部104により束ねられたデータ信号を2系統の高速シリアルデータに変換する。 The multiplexing unit 104 of the optical transmitter 100 according to the second embodiment performs signal processing such as multiplexing of video / audio signals, multiplexing of data signals for low-speed bidirectional communication such as DDC, and the like. The input signal is bundled so that it can be handled as a data signal. The parallel / serial conversion unit 105 converts the data signals bundled by the multiplexing unit 104 into two systems of high-speed serial data.
図4は、実施の形態2のE/O変換部106およびO/E変換部116の構成図である。実施の形態2のE/O変換部106は、2系統の高速シリアルデータに対応して2つの発光部201a、201bを有する。波長分離の必要性から、第1の発光部201aが出射する送信光の波長λ1と第2の発光部201bが出射する送信光の波長λ2は異なる。受光部202に入射する受信光の波長λ3は、第1の発光部201aが出射する送信光の波長λ1または第2の発光部201bが出射する送信光の波長λ2のいずれか一方と等しくてもよい。 FIG. 4 is a configuration diagram of the E / O conversion unit 106 and the O / E conversion unit 116 according to the second embodiment. The E / O conversion unit 106 according to the second embodiment includes two light emitting units 201a and 201b corresponding to two systems of high-speed serial data. The need for wavelength separation, the wavelength lambda 2 of the transmitted light that the first wavelength lambda 1 of the transmission light emitting portion 201a is emitted second light emitting portion 201b is emitted are different. Wavelength lambda 3 of the received light entering the light receiving portion 202, first either one wavelength lambda 1 or the second light emitting portion 201b of the transmission light emitting portion 201a is emitted is the wavelength lambda 2 of the transmitted light emitted bets May be equal.
合分波器203は、2つの発光部201a、201bから出射される互いに波長の異なる2つの送信光と、受光部202に入射される受信光の3本の光信号を1本に束ねる。E/O変換部106の光I/Fコネクタ部204とO/E変換部116の光I/Fコネクタ部214は1本の光ケーブル120で接続されている。 The multiplexer / demultiplexer 203 bundles two optical signals, which are two transmission lights having different wavelengths emitted from the two light emitting units 201 a and 201 b and three received light signals incident on the light receiving unit 202, into one. The optical I / F connector unit 204 of the E / O conversion unit 106 and the optical I / F connector unit 214 of the O / E conversion unit 116 are connected by a single optical cable 120.
実施の形態2のO/E変換部116は、2系統の高速シリアルデータを受信するために、E/O変換部106の2つの発光部201a、201bに対応して2つの受光部211a、211bを有する。第1の受光部211aに入射される受信光の波長はλ1、第2の受光部211bに入射される受信光の波長はλ2である。低速データ伝送のために発光部212が発光する送信光の波長はλ3である。合分波器213は、2つの受信光と1つの送信光を1本に束ねる。 The O / E conversion unit 116 according to the second embodiment receives two light receiving units 211a and 211b corresponding to the two light emitting units 201a and 201b of the E / O conversion unit 106 in order to receive two systems of high-speed serial data. Have The wavelength of the received light incident on the first light receiving unit 211a is λ 1 , and the wavelength of the received light incident on the second light receiving unit 211b is λ 2 . Wavelength of transmitted light that the light emitting unit 212 emits light for low speed data transmission is lambda 3. The multiplexer / demultiplexer 213 bundles two reception lights and one transmission light into one.
このようにして、O/E変換部116にて受光された高速シリアルデータ光信号が2系統の電気信号に変換され、シリアル/パラレル変換部115に供給される。2系統の高速シリアルデータは、光受信器110のシリアル/パラレル変換部115において、多重化されたパラレル信号に変換され、クロック再生が行われる。 In this way, the high-speed serial data optical signal received by the O / E converter 116 is converted into two systems of electrical signals and supplied to the serial / parallel converter 115. The two systems of high-speed serial data are converted into multiplexed parallel signals by the serial / parallel converter 115 of the optical receiver 110, and clock recovery is performed.
<実施の形態3>
実施の形態2のように高速シリアルデータを2系統に分離する構成において、E/O変換部106とO/E変換部116を接続する光ファイバを1本でなく、2本にして伝送することもできる。実施の形態3は、光ファイバケーブルを2本用いて2系統の高速シリアルデータを伝送する構成である。E/O変換部106とO/E変換部116の構成が実施の形態2と異なる。それ以外の構成は実施の形態2と同じであるから説明を省略する。
<Embodiment 3>
In the configuration in which high-speed serial data is separated into two systems as in the second embodiment, transmission is performed with two optical fibers connecting the E / O conversion unit 106 and the O / E conversion unit 116 instead of one. You can also. Embodiment 3 has a configuration in which two systems of high-speed serial data are transmitted using two optical fiber cables. The configurations of the E / O conversion unit 106 and the O / E conversion unit 116 are different from those of the second embodiment. Since other configurations are the same as those of the second embodiment, description thereof is omitted.
図5は、実施の形態3のE/O変換部106およびO/E変換部116の構成図である。光送信器100のE/O変換部106と光受信器110のO/E変換部116は2本の光ケーブル120a、102bで相互接続される。E/O変換部106には2つの光I/Fコネクタ部204a、204bが、O/E変換部116には2つの光I/Fコネクタ部214a、214bが、各光ケーブル120a、120bに接続するために設けられる。 FIG. 5 is a configuration diagram of the E / O conversion unit 106 and the O / E conversion unit 116 according to the third embodiment. The E / O converter 106 of the optical transmitter 100 and the O / E converter 116 of the optical receiver 110 are interconnected by two optical cables 120a and 102b. Two optical I / F connector sections 204a and 204b are connected to the E / O conversion section 106, and two optical I / F connector sections 214a and 214b are connected to the optical cables 120a and 120b. Provided for.
E/O変換部106は、2系統の高速シリアルデータを伝送するために2つの発光部201a、201bを有する。第1の発光部201aから出射される波長λ1の送信光は、第1の光I/Fコネクタ部204aに接続された第1の光ケーブル120aに入射される。 The E / O conversion unit 106 includes two light emitting units 201a and 201b for transmitting two systems of high-speed serial data. The transmission light having the wavelength λ 1 emitted from the first light emitting unit 201a is incident on the first optical cable 120a connected to the first optical I / F connector unit 204a.
第2の発光部201bから出射される波長λ1の送信光は合分波器203に入力される。合分波器203は、第2の発光部201bから出射される波長λ1の送信光と受光部202に入射される波長λ2の受信光を1つに束ねる。第2の発光部201bから出射される送信光の波長λ1と受光部202に入射される受信光の波長λ2は同じであってもよい。 The transmission light having the wavelength λ 1 emitted from the second light emitting unit 201 b is input to the multiplexer / demultiplexer 203. The multiplexer / demultiplexer 203 bundles the transmission light having the wavelength λ 1 emitted from the second light emitting unit 201 b and the reception light having the wavelength λ 2 incident on the light receiving unit 202 into one. The wavelength λ 1 of the transmission light emitted from the second light emitting unit 201 b and the wavelength λ 2 of the received light incident on the light receiving unit 202 may be the same.
合分波器203は第2の光I/Fコネクタ部204bに接続されており、第2の発光部201bから出射される送信光を第2の光ケーブル120bの端面へ入射させると共に、第2の光ケーブル120bの端面から出射される受信光を受光部202へ入射させる。 The multiplexer / demultiplexer 203 is connected to the second optical I / F connector unit 204b, makes the transmission light emitted from the second light emitting unit 201b incident on the end surface of the second optical cable 120b, and the second optical I / F connector unit 204b. Received light emitted from the end face of the optical cable 120 b is incident on the light receiving unit 202.
第1の発光部201aからの送信光と第2の発光部201bからの送信光は異なる光ケーブル120a、120bに入射されるため、これら2つの送信光の波長は同じであってもかまわない。 Since the transmission light from the first light emitting unit 201a and the transmission light from the second light emitting unit 201b are incident on different optical cables 120a and 120b, the wavelengths of these two transmission lights may be the same.
光受信器110のO/E変換部116は、2系統の高速シリアルデータを受信するために、光送信器100のE/O変換部106の2つの発光部201a、201bに対応して2つの受光部211a、211bを有する。第1の受光部211aは、第1の光I/Fコネクタ部214aに接続された第1の光ケーブル120aから出射される波長λ1の受信光を受光する。 The O / E conversion unit 116 of the optical receiver 110 has two light emitting units 201a and 201b corresponding to the two light emitting units 201a and 201b of the E / O conversion unit 106 of the optical transmitter 100 in order to receive two systems of high-speed serial data. It has the light-receiving parts 211a and 211b. The first light receiving unit 211a receives the reception light having the wavelength λ 1 emitted from the first optical cable 120a connected to the first optical I / F connector unit 214a.
発光部212から出射される波長λ2の送信光は合分波器213に入力される。合分波器213は、発光部212から出射される波長λ2の送信光と第2の受光部211bに入射される波長λ1の受信光を1つに束ねる。 The transmission light having the wavelength λ 2 emitted from the light emitting unit 212 is input to the multiplexer / demultiplexer 213. The multiplexer / demultiplexer 213 bundles the transmission light having the wavelength λ 2 emitted from the light emitting unit 212 and the reception light having the wavelength λ 1 incident on the second light receiving unit 211b.
合分波器213は第2の光I/Fコネクタ部214bに接続されており、発光部212から出射される送信光を第2の光ケーブル120bの端面へ入射させると共に、第2の光ケーブル120bの端面から出射される受信光を第2の受光部211bへ入射させる。 The multiplexer / demultiplexer 213 is connected to the second optical I / F connector portion 214b, and causes the transmission light emitted from the light emitting portion 212 to enter the end surface of the second optical cable 120b and the second optical cable 120b. The received light emitted from the end face is incident on the second light receiving portion 211b.
<実施の形態4>
図6は、実施の形態4に係る単心双方向光伝送システムの構成図である。光送信器100にはネットワーク信号入力部107と物理層デバイス108が設けられ、光受信器110にはネットワーク信号出力部117と物理層デバイス118が設けられる点が実施の形態1とは異なる。それ以外の構成は実施の形態1と同じであるから、同一の構成には同一符号を付して説明を省略する。
<Embodiment 4>
FIG. 6 is a configuration diagram of a single-core bidirectional optical transmission system according to the fourth embodiment. The optical transmitter 100 is provided with a network signal input unit 107 and a physical layer device 108, and the optical receiver 110 is different from the first embodiment in that a network signal output unit 117 and a physical layer device 118 are provided. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
ネットワーク信号入力部107は、例えばイーサネット(登録商標)用のRJ45コネクタを有し、ネットワークで送受信されるデータが入力される。送受信データは物理層デバイス108にて、信号処理が可能なフォーマットに変換され、信号レベル変換部102に供給される。送受信データは映像・音声信号とともに多重化部104にて多重化される。映像データ信号は5Gbpsを越えるビットレートであるため、例えば100Mbpsのイーサネット(登録商標)信号を多重化しても増加するビットレートは10%以下であり、光の伝送性能への影響は小さくて済む。 The network signal input unit 107 has, for example, an RJ45 connector for Ethernet (registered trademark), and receives data transmitted / received via the network. Transmission / reception data is converted into a signal-processable format by the physical layer device 108 and supplied to the signal level conversion unit 102. The transmission / reception data is multiplexed together with the video / audio signal by the multiplexing unit 104. Since the video data signal has a bit rate exceeding 5 Gbps, for example, even if a 100 Mbps Ethernet (registered trademark) signal is multiplexed, the increased bit rate is 10% or less, and the influence on the optical transmission performance is small.
光受信器110の分離部114は、シリアル/パラレル変換部115から多重化されたパラレル信号を受け取り、映像・音声信号のデータ分離、DDCなどの低速の双方向通信用のデータ信号の分離等の信号処理を行うとともに、ネットワークの送受信データも分離する。 The separation unit 114 of the optical receiver 110 receives the multiplexed parallel signal from the serial / parallel conversion unit 115, performs data separation of video / audio signals, separation of data signals for low-speed bidirectional communication such as DDC, and the like. In addition to performing signal processing, the network transmission / reception data is also separated.
ネットワークの伝送信号は物理層デバイス118にて所望のデータ送受信フォーマットに変換され、ネットワーク信号出力部117に供給される。ネットワーク信号出力部117は、一例としてイーサネット(登録商標)用のRJ45コネクタを有し、ネットワークで送受信されるデータを入力する。 The network transmission signal is converted into a desired data transmission / reception format by the physical layer device 118 and supplied to the network signal output unit 117. The network signal output unit 117 has an RJ45 connector for Ethernet (registered trademark) as an example, and inputs data transmitted / received via the network.
実施の形態4において、実施の形態2で説明した高速シリアルデータ信号を2系統に分離する構成や、実施の形態3で説明した2本の光ファイバケーブルを用いて2系統の高速シリアルデータ信号を伝送する構成を用いてもよい。 In the fourth embodiment, the high-speed serial data signal described in the second embodiment is separated into two systems, or two high-speed serial data signals are transmitted using the two optical fiber cables described in the third embodiment. A transmission structure may be used.
本発明の実施の形態に係る単心双方向光伝送システムは次のような効果を奏する。双方向通信の伝送速度の違いに着目すると、必要な伝送速度に応じて、要求されるS/Nが異なるため、低速な伝送路では高速な伝送路に比較して少ない光量で同等の伝送品位を確保することが可能である。そのため、伝送速度に応じたS/N比が得られるように分光比を設定、受発光デバイスを選定することにより、システムの最適化が図れる。 The single fiber bidirectional optical transmission system according to the embodiment of the present invention has the following effects. When paying attention to the difference in the transmission speed of bidirectional communication, the required S / N differs depending on the required transmission speed. Therefore, the low-speed transmission path has the same transmission quality with less light than the high-speed transmission path. Can be secured. Therefore, the system can be optimized by setting the spectral ratio so as to obtain the S / N ratio corresponding to the transmission speed and selecting the light emitting / receiving device.
さらに、低速側の受発光デバイスは、応答速度を必要としないため比較的大きな面積の受発光素子を利用できるため、部品精度、位置決め精度が緩和され、デバイスのコストに加えてシステムコストが低減できる。すなわち、本発明の実施の形態によれば、単純な光の合分波器を用いて、その分光比を伝送信号の伝送速度に応じて設定し、高速・大容量の伝送信号と、低速・小容量の伝送信号を効率よく高品位に伝送することが可能となる。 Furthermore, since the light emitting / receiving device on the low speed side does not require a response speed, a light emitting / receiving element having a relatively large area can be used. Therefore, component accuracy and positioning accuracy are eased, and system cost can be reduced in addition to device cost. . That is, according to the embodiment of the present invention, using a simple optical multiplexer / demultiplexer, the spectral ratio is set according to the transmission speed of the transmission signal, and a high-speed / large-capacity transmission signal, A small-capacity transmission signal can be transmitted efficiently and with high quality.
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described based on the embodiments. The embodiments are exemplifications, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are within the scope of the present invention. .
100 光送信器、 101 映像信号入力部、 102 信号レベル変換部、 103 シリアル/パラレル変換部、 104 多重化部、 105 パラレル/シリアル変換部、 106 E/O変換部、 107 ネットワーク信号入力部、 108 物理層デバイス、 109 I/O処理部、 110 光受信器、 111 映像信号出力部、 112 信号レベル変換部、 113 パラレル/シリアル変換部、 114 分離部、 115 シリアル/パラレル変換部、 116 O/E変換部、 117 ネットワーク信号出力部、 118 物理層デバイス、 119 I/O処理部、 120 光ケーブル、 200 クロック変更部、 201 発光部、 202 受光部、 203 合分波器、 204 光I/Fコネクタ部、 211 受光部、 212 発光部、 213 合分波器、 214 光I/Fコネクタ部。 100 optical transmitter, 101 video signal input unit, 102 signal level conversion unit, 103 serial / parallel conversion unit, 104 multiplexing unit, 105 parallel / serial conversion unit, 106 E / O conversion unit, 107 network signal input unit, 108 Physical layer device, 109 I / O processing unit, 110 optical receiver, 111 video signal output unit, 112 signal level conversion unit, 113 parallel / serial conversion unit, 114 separation unit, 115 serial / parallel conversion unit, 116 O / E Conversion unit, 117 network signal output unit, 118 physical layer device, 119 I / O processing unit, 120 optical cable, 200 clock changing unit, 201 light emitting unit, 202 light receiving unit, 203 multiplexer / demultiplexer, 204 optical I / F connector unit 211 light receiving unit, 21 Emitting unit, 213 Go demultiplexer, 214 optical I / F connector.
Claims (6)
単心の光ファイバケーブルを介して外部より受信した受信光を光電変換して出力する受光部と、
前記発光部から出射された送信光を前記光ファイバケーブルの端面へ入射させると共に、前記端面から出射される受信光を前記受光部へ入射させる光合波器とを含み、
前記光合波器における送信光と受信光の分光比を、送受信信号の伝送速度の違いに応じて決めるようにしたことを特徴とする光送受信装置。 A light emitting unit for emitting transmission light modulated based on transmission data;
A light receiving unit that photoelectrically converts received light received from the outside via a single optical fiber cable, and
An optical multiplexer that causes the transmission light emitted from the light emitting unit to enter the end surface of the optical fiber cable, and that causes the received light emitted from the end surface to enter the light receiving unit,
An optical transmission / reception apparatus characterized in that a spectral ratio of transmission light and reception light in the optical multiplexer is determined according to a difference in transmission speed of transmission / reception signals.
各光送受信装置は、
送信データに基づいて変調した送信光を出射する発光部と、
前記光ファイバケーブルを介して相手側の光送受信装置より受信した受信光を光電変換して出力する受光部と、
前記発光部から出射された送信光を前記光ファイバケーブルの端面へ入射させると共に、前記端面から出射される受信光を前記受光部へ入射させる光合波器とを含み、
前記光合波器における送信光と受信光の分光比を、送受信信号の伝送速度の違いに応じて決めるようにしたことを特徴とする単心双方向光伝送システム。 Having a pair of optical transceivers interconnected by single fiber optic cables;
Each optical transceiver is
A light emitting unit for emitting transmission light modulated based on transmission data;
A light receiving unit that photoelectrically converts and outputs the received light received from the other optical transceiver via the optical fiber cable;
An optical multiplexer that causes the transmission light emitted from the light emitting unit to enter the end surface of the optical fiber cable, and that causes the received light emitted from the end surface to enter the light receiving unit,
A single-fiber bidirectional optical transmission system characterized in that a spectral ratio of transmission light and reception light in the optical multiplexer is determined according to a difference in transmission speed of transmission / reception signals.
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