光通信システム
【課題】電気信号で行なわれていた所定のプロトコルに基づく通信を光通信でも実現することができる光通信システムを提供する。
【解決手段】複数の光通信装置３０が、光通信線５、光分配器１０、及び光信号中継装置２０を介して光通信する。光分配器１０は、いずれかの光入力部に入力された光信号を全ての光出力部から出力する。光信号中継装置２０は、複数の接続部を有し、光分配器１０に接続する所定の接続部にて受信した光信号を他の接続部から送信し、他の接続部にて受信した光信号を所定の接続部から送信する。
【解決手段】複数の光通信装置３０が、光通信線５、光分配器１０、及び光信号中継装置２０を介して光通信する。光分配器１０は、いずれかの光入力部に入力された光信号を全ての光出力部から出力する。光信号中継装置２０は、複数の接続部を有し、光分配器１０に接続する所定の接続部にて受信した光信号を他の接続部から送信し、他の接続部にて受信した光信号を所定の接続部から送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電子機器が光信号を介して通信を行う光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車輌には多数の電子機器が搭載されており、各電子機器が通信線を介して接続され、相互に情報交換を行いながら協調動作することによって、車輌の走行に係る制御及び車室内などの快適性に係る制御等を実現している。車輌に搭載された電子機器が通信を行う場合、通信プロトコルとしてＣＡＮ（Controller Area Network）が広く採用されている（非特許文献１、２参照）。
【０００３】
ＣＡＮの通信プロトコルでは、差動信号を伝送するツイストペアケーブルにて構成されたＣＡＮバスに複数の電子機器が接続され、各電子機器は差動信号によって表されるデジタル信号を送受信する構成が一般的である。また、ＣＡＮはシリアル通信のプロトコルであり、ＣＡＮバスに接続された複数の電子機器のうち、一の電子機器のみが送信処理を行うことができ、他の電子機器は一の電子機器の送信処理が終了するまで待機する必要がある。このため、複数の電子機器が同時的に送信処理を行った場合（即ち、通信の衝突が発生した場合）には、各電子機器にて通信の調停処理（アービトレーション）が行われ、優先度の高い通信が実行される。
【０００４】
通信の衝突に対する調停処理を行うために、各電子機器は、ＣＡＮバスに送信信号の出力を行うと同時に、ＣＡＮバスの信号レベルの検出を行う。各電子機器は、自らが出力した送信信号に対して、検出した信号の信号レベルがレセシブ（劣性値）からドミナント（優性値）に変化した場合、通信の衝突が発生したと判断し、送信処理を停止する。ＣＡＮバス上の信号はレセシブよりドミナントが優位であるため、通信の衝突が発生してもドミナントを出力した電子機器は送信処理を継続して行うことができる。
【０００５】
近年では、車輌に搭載する電子機器は増加する傾向にあるため、一つのＣＡＮバスに多くの電子機器を接続し、多くの電子機器間で相互に通信を行う必要が生じている。特にＥＶ（Electric Vehicle、電気自動車）又はＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle、ハイブリッド電気自動車）は、従来の車輌と比較して、搭載される電子機器の数が多く、より多くの電子機器が通信を行う必要がある。
【０００６】
しかし、ＣＡＮバスに複数の電子機器を接続するためには、ＣＡＮバスに複数の分岐部分を設ける必要があり、この分岐部分でのインピーダンス不整合などの要因によって信号反射などが繰り返され、信号の伝送路上にリンギングが発生する虞がある。よって、ＣＡＮバスに多くの電子機器を接続するとリンギングなどが発生しやすくなり、通信障害の発生頻度が増加するという問題がある。また車輌のエンジンルームなど、多数の電子機器及び通信線等が集中して配設される箇所においては、特に高電圧の信号を扱う電子機器及び通信線の近傍にて、ＣＡＮバスに外乱のノイズが重畳されて通信障害が発生するという問題がある。
【０００７】
通信システムに許容される信号の遅延は、ＣＡＮの通信回路による信号処理に要する遅延及びＣＡＮバス上での信号の伝送遅延のみでなく、上記のリンギングなどの影響を含めた遅延を考慮する必要がある。このため、リンギングなどが発生しやすい環境においては、通信システムが許容遅延の規定を満たすことができず、通信システムの通信速度を高速化することが困難化するという問題があった。
【０００８】
そこで、リンギング及び外乱ノイズ等の影響を受けない光通信を、車輌内の電子機器が行う構成とすることが考えられる。例えば特許文献１においては、車輌に搭載された複数の電子機器を光通信線にてスター状に変換器に接続してスター型ネットワークを構成し、複数のスター型ネットワークの変換器間を電気通信線にて接続した構成の車輌用ネットワークシステムが提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】ＩＳＯ １１８９８−１：２００３ Road vehicles--Controller area network（ＣＡＮ）--Part1:Data link layer and physical signaling
【非特許文献２】ＩＳＯ １１５１９−１：１９９４ Road vehicles--Low-speed serial data communication--Part1:General and definitions
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２１９３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に記載の車輌用ネットワークシステムは、車輌内のネットワークの一部を光通信化した構成であるが、一部のみならず、車輌に搭載された複数の電子機器間の通信を全て光通信化することも考えうる。この場合、車載の電子機器を光通信に対応させる必要があるが、電子機器及び通信システムの高コスト化を抑制するためには、従来の電子機器の機能を可能な限り変更することなく光通信に対応させることが望ましい。よって車載の各電子機器が有する従来の通信プロトコルの通信機能を利用できるように、通信システムを実現することが求められる。
【００１２】
上述のように車載の通信システムにおける通信プロトコルにはＣＡＮが広く採用されている。ＣＡＮのプロトコルでは特に、通信の衝突に対する調停処理を行なうために、各電子機器は通信線を常に監視する必要がある。各電子機器は自身が送信する場合も、通信線を送信されている信号と自身が送信した信号とを比較して一致する場合は送信処理を続行し、不一致の場合は送信処理を停止する。よってＣＡＮのプロトコルに対応した光通信システムを実現するためには、各電子機器間の光信号の送受信に係る構成を、自ら送信する信号も他からの信号をも全て電子機器が検出できるものとする必要がある。
【００１３】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、電気信号で行なわれていた所定のプロトコルに基づく通信を光通信でも実現することができる光通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る光通信システムは、優性値及び劣性値の２値で表される光信号の送受信を行う複数の光通信装置と、複数の光入力部及び複数の光出力部を有し、一の光入力部から入力された光を、複数の光出力部へ分配して出力する光分配器と、光信号を送受信するための送信用及び受信用の一組の光通信線がそれぞれ接続される接続部を複数有し、所定の接続部にて受信した光信号を全ての他の接続部から送信し、他の接続部にて受信した光信号を前記所定の接続部から送信する複数の光信号中継装置とを備え、前記光分配器の一の光入力部及び一の光出力部に、光通信線を介して前記光信号中継装置の前記所定の接続部が接続されてあり、前記光信号中継装置の前記他の接続部に、光通信線を介して前記光通信装置が接続されてあり、前記所定の接続部は、受信した光信号を電気信号に変換して出力する受信部を有し、前記他の接続部の全ては、前記受信部から出力される電気信号を光信号に変換して出力する送信部、及び受信した光信号を電気信号に変換して出力する受信部を有し、前記光信号中継装置は、優性値に対応する信号レベルの電気信号が前記他の接続部のいずれかが有する前記受信部から出力された場合に、該電気信号を前記所定の接続部へ入力する信号合成部を有し、前記所定の接続部は、前記信号合成部から入力される電気信号を光信号に変換して送信する送信部を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る光通信システムは、光信号の優性値に電気信号のハイレベル／ローレベルが対応付けてあり、前記信号合成部が、全ての前記他の接続部が有する前記受信部が出力する電気信号の論理和／論理積を、前記所定の接続部へ入力するようにしてあることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る光通信システムは、光信号の優性値に電気信号のハイレベルが対応付けてあり、前記他の接続部が有する受信部が、変換した電気信号を出力する端子をそれぞれ有し、前記信号合成部が、前記他の接続部が有する前記受信部の前記端子にアノードがそれぞれ接続され、カソードが共通のプルダウン抵抗にそれぞれ接続された複数のダイオードと、該ダイオードのカソードの電位及び基準電位を比較する比較器とを有し、該比較器の出力信号を前記所定の接続部へ入力するようにしてあることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る光通信システムは、前記光分配器が、２つの前記光入力部及び２つの前記光出力部を有する光カプラを一又は複数個用いて構成してあることを特徴とする。
【００１８】
本発明においては、車輌などに搭載された複数の電子機器が、ツイストペアケーブルを介した差動信号による通信ではなく、光ファイバなどの光通信線（送信用及び受信用の一組の光通信線）を介した光信号による通信を行う構成とする。この光通信システムでは、光分配器を中心に光信号中継装置を複数接続し、各光信号中継装置に複数の電子機器（光通信装置）を接続する。光分配器は、複数の光入力部及び複数の光出力部を備え、一の光入力部に入力された光信号を全ての光出力部から出力する。光信号中継装置は、光通信線を接続するための接続部を複数備えており、光分配器が接続される所定の接続部にて受信した光信号を他のすべての接続部から送信し、他の接続部にて受信した光信号を所定の接続部から送信する。これにより、光通信線と光分配器及び光信号中継装置とがＣＡＮバスの役割を果たすことができる。
【００１９】
光信号中継装置は、受信した光信号を電気信号に変換して出力する受信部と、入力された電気信号を光信号に変換して送信する送信部とが接続部毎に設けられる。所定の接続部の受信部が出力した電気信号は、全ての他の接続部の送信部へ入力される。他の接続部の受信部が出力した電気信号は信号合成部へ与えられ、光信号のドミナントに対応する電気信号がいずれかの受信部から出力された場合に信号合成部がこの電気信号（即ちドミナント）を所定の接続部の送信部へ入力する。またドミナントに対応する電気信号がいずれの受信部からも出力されていない場合、信号合成部はレセシブを所定の接続部の送信部へ入力すればよい。
【００２０】
上記の構成において、例えば光通信線における光の有／無をドミナント（優性値）／レセシブ（劣性値）の信号値に対応させることにより、各電子機器は差動信号による通信と同様にＣＡＮのプロトコルに従った光通信を実現できる。一の電子機器などが送信した光信号は、光信号中継装置を介して光分配器へ送信され、光分配器から全ての光信号中継装置へ分配され、各光信号中継装置により全ての電子機器へ分配される。また同一の光信号中継装置に接続された複数の電子機器が同時的に光信号の送信を行った場合には、ドミナントを優性とした光信号の合成が光信号中継装置にて行われ、合成後の光信号が光分配器へ送信され、全ての電子機器へ送信される。なお異なる光信号中継装置に接続された複数の電子機器が同時的に光信号の送信を行った場合には、光分配器にて光信号の合成を行う。これにより各電子機器は、自らが送信した光信号及び他の電子機器が送信した光信号を検出することができるため、ＣＡＮのプロトコルに規定された通信の調停（アービトレーション）を行うことが可能である。
【００２１】
このように、電子機器間の通信を光化することによって、リンギング及び外乱ノイズ等の影響なく通信を行うことができ、通信速度の高速化が可能となる。しかも、光通信化したとしても、光通信システムの各電子機器がＣＡＮのプロトコルによる通信を行うことができるため、ＣＡＮの通信機能を有する従来の通信装置に対して、光通信線に接続するためのインタフェース回路などを搭載するのみで、光通信に対応した電子機器を構成することが可能であり、低コストで光通信システムを開発することができる。
【００２２】
また、本発明においては、光信号のドミナントに電気信号のハイレベルを対応付ける。信号合成部は、複数の他の接続部の受信部が出力する電気信号のＯＲ（論理和）の演算を行って、演算結果を所定の接続部の送信部へ入力する。ＯＲ演算は、例えば２入力１出力又は４入力１出力等のロジック素子のＩＣ（Integrated Circuit）を用いて行うことができる。これにより信号合成部は、電気信号のハイレベルを優性とした信号の合成を行って、所定の接続部に接続された光分配器へ光信号の送信を行うことができる。なお光信号のドミナントに電気信号のローレベルを対応付けてもよく、この場合に信号合成部はＡＮＤ（論理積）の演算を行って信号の合成を行う構成とすればよい。
【００２３】
また、本発明においては、信号合成部のＯＲ演算を実現するために、複数のダイオードと比較器とを用いた回路を構成する。詳しくは、光信号を変換した電気信号を出力する他の接続部の受信部の端子にそれぞれダイオードのアノードを接続し、複数のダイオードのカソードを共通のプルダウン抵抗に接続する。比較器は、複数のダイオードのカソードの電位と、予め設定された基準電位とが入力され、これらの電位の比較結果を所定の接続部の送信部へ入力する。他の接続部の受信部の出力が全てローレベルの場合、全てのダイオードは非導通状態であるため、プルダウン抵抗によって比較器へは接地電位が入力される。他の接続部の受信部のいずれかの出力がハイレベルの場合、対応するダイオードが導通状態となってプルダウン抵抗へ電流が流れるため、比較器への入力電位が上昇する。よって、プルダウン抵抗の抵抗値、ダイオードが導通状態の場合に流れる電流量、及び比較器へ入力する基準電位等を適切に設定することによって、比較器はいずれかの受信部の出力がハイレベルであることを検出することができる。この構成では、ＯＲ演算の対象となる入力信号の数に制限がないため、拡張性の高い光信号中継装置を実現できる。
【００２４】
また、本発明においては、安価な２入力２出力の光カプラを一又は複数個用いて、光分配器を構成することにより、光通信システムのコストを低減することができる。例えば、２つの光通信機器を光分配器に接続する場合には１つの光カプラを用いればよく、４つの光通信機器を光分配器に接続する場合には４つの光カプラを用いればよく、８つの光通信機器を光分配器に接続する場合には１２個の光カプラを用いればよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明による場合は、電子機器が送信する光信号を合成して光分配器へ送信すると共に、光分配器からの光信号を複数の電子機器へ分配する光信号中継装置を用いて光通信システムを構成することにより、光通信であっても衝突検知及びアービトレーション等を必須とするＣＡＮなどのプロトコルによる通信を実現させることができる。また、光分配器のみを用いて光通信システムを構成する場合と比較して、より多くの電子機器を接続することができ、大規模な光通信システムを容易に実現することができる。車載の通信システムの光通信化を実現することによって、電気通信で発生するリンギング及び外乱ノイズ等の影響による通信障害を防止することができるため、通信システムに必要とされる信号の許容遅延を容易に満たすことができ、通信速度の高速化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る光通信システムの一構成例を示す模式図である。
【図２】光通信装置の構成を示すブロック図である。
【図３】光分配器の構成例を示す模式図である。
【図４】光信号中継装置の構成を示すブロック図である。
【図５】光通信システムの通信手順を説明するための模式図である。
【図６】光通信システムの通信手順を説明するための模式図である。
【図７】本発明に係る光通信システムの他の構成例を示す模式図である。
【図８】光分配器の他の構成例を示す模式図である。
【図９】実施の形態２の光信号中継装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（実施の形態１）
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本発明に係る光通信システムの一構成例を示す模式図である。図において破線で示す１は車輌であり、本実施の形態の光通信システムは、車輌１に搭載された複数の光通信装置３０を、光通信線５、光分配器１０及び光信号中継装置２０を介して接続した構成である。なお図１においては、光通信装置３０を円形のシンボルで示し、光分配器１０を八角形のシンボルで示し、光信号中継装置２０を正方形のシンボルで示してある。また光通信線５は、送信用及び受信用の２本の光ファイバを一組としたものであり、図１において二重線で示してある。
【００２８】
本実施の形態に係る光通信システムは、１２個の光通信装置３０と、１つの光分配器１０と、４つの光信号中継装置２０とを備えて構成されている。光分配器１０には、４つ（４組）の光通信線５を介して４つの光信号中継装置２０が接続され、各光信号中継装置２０には、３つの光通信線５を介して３つの光通信装置３０がそれぞれ接続されている。
【００２９】
光分配器１０は、光通信線５を介して接続されたいずれかの光信号中継装置２０から入力される光信号を、全ての光信号中継装置２０へ出力する。また光分配器１０は、複数の光信号中継装置２０から同時的に光信号が入力された場合、複数の光信号を合成して出力する。
【００３０】
各光信号中継装置２０は、光通信線５を介して接続されたいずれかの光通信装置３０から受信した光信号を光分配器１０へ送信すると共に、光分配器１０から受信した光信号を接続された３つの光通信装置３０へ送信する。また光信号中継装置２０は、複数の光通信装置３０から同時的に光信号が入力された場合、複数の光信号を合成して送信する。
【００３１】
よって、一の光通信装置３０が送信した光信号は、まず光信号中継装置２０にて受信され、光信号中継装置２０により光分配器１０へ送信される。光分配器１０にて受信されたこの光信号は、光分配器１０により全ての光信号中継装置２０へ送信され、各光通信中継装置２０により全ての光通信装置３０へ送信される。よって光信号の送信元の光通信装置３０は、自らが送信した光信号を受信することができるため、光信号の信号値に変化が生じたか否かを判定することによって、ＣＡＮのプロトコルに応じたアービトレーションを行うことができる。
【００３２】
図２は、光通信装置３０の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る光通信装置３０は、車輌１に搭載されたＥＣＵ（Electronic Control Unit）などの電子機器に光
通信の機能を搭載したものである。光通信装置３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１、ＣＡＮコントローラ３２、コネクタ部３３及び光送受信モジュール４０等を備
えて構成されている。光通信装置３０のＣＰＵ３１は、予めＲＯＭ（Read Only Memory）などに記憶されたプログラムを実行することによって、装置内の各部の動作制御及び制御に必要な各種の演算等の処理を行うものである。またＣＰＵ３１は、これらの処理過程において他の光通信装置３０との情報交換が必要と判断した場合には、ＣＡＮコントローラ３２へ通信指示を与えることによって、他の光通信装置３０との通信を行うことができる。ＣＰＵ３１は、他の光通信装置３０へデータを送信する場合、このデータをＣＡＮコントローラ３２へ与える。またＣＡＮコントローラ３２は、他の光通信装置３０からのデータを受信した場合、このデータをＣＰＵ３１へ与える。
【００３３】
ＣＡＮコントローラ３２は、ＣＰＵ３１から送信するデータが与えられた場合、このデータをＣＡＮプロトコルのデータ形式に従った送信用データに変換し、光送受信モジュール４０の送信部４１へ与える。ＣＡＮプロトコルにて送受信されるデータは、アービトレーションフィールド、コントロールフィールド、データフィールド、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）フィールド及びＡＣＫ（ACKnowledgement）フィールド等の複数のフィールドで構成されており、ＣＰＵ３１から与えられたデータはデータフィールドに格納される。またアービトレーションフィールドは通信の衝突を調停するためのデータであり、送信データの優先度に応じた値が格納され、データ"０（ドミナント）"の方がデータ"１（レセシブ）"より優先度が高い。
【００３４】
またＣＡＮコントローラ３２は、光送受信モジュール４０の受信部４２にて受信されたデータが与えられている。この受信データはＣＡＮプロトコルのデータ形式であるため、ＣＡＮコントローラ３２は受信データのデータフィールドから必要なデータを抽出してＣＰＵ３１へ与える。これによりＣＰＵ３１は、他の光通信装置３０からの受信データに応じた処理を行うことができる。
【００３５】
光送受信モジュール４０は、送信部４１及び受信部４２を有しており、ＣＡＮコントローラ３２との間で授受する電気信号と、他の光通信装置３０との間で授受する光信号との相互変換を行うものである。光送受信モジュール４０の送信部４１は、例えば発光ダイオードなどの光源及びこの光源の点灯／消灯を行う駆動回路等を有して構成され、ＣＡＮコントローラ３２から電気信号として与えられた送信データを光信号に変換し、この光信号を送信用の光ファイバ５ａへ出力する。
【００３６】
光送受信モジュール４０の受信部４２は、例えばフォトダイオードなどの受光素子を有して構成され、受信用の光ファイバ５ｂから出射される光を検出する。受信部４２は、受光素子にて検出した光に応じた電気信号を出力することができ、これにより他の光通信装置３０が送信した光信号を受信して電気信号に変換し、ＣＡＮコントローラ３２へ与えることができる。
【００３７】
コネクタ部３３は、送信用の光ファイバ５ａ及び受信用の光ファイバ５ｂを一組とした光通信線５を、嵌合などの方法によって光通信装置３０に接続するためのものである。コネクタ部３３に光通信線５が接続された場合、送信用の光ファイバ５ａの端部が光送受信モジュール４０の送信部４１が有する発光素子に対向し、受信用の光ファイバ５ｂの端部が光送受信モジュール４０の受信部４２が有する受光素子に対向する。これにより光送受信モジュール４０は発光素子及び受光素子によって光信号の送受信を行うことができる。
【００３８】
なお本実施の形態においては、送信部４１の発光ダイオードが発光して光通信線５内に光信号が導通している状態をＣＡＮプロトコルのドミナント（優性値）に対応付け、光通信線５内に光信号が導通していない状態をレセシブ（劣性値）に対応付けて、各光通信装置３０がＣＡＮプロトコルに従った光通信を行うものとする。
【００３９】
図３は、光分配器１０の構成例を示す模式図である。図３には、４つの光カプラ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを用いて、４入力４出力の光分配器１０を構成する例が示してある。光カプラ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは、それぞれ光ファイバ型（導波路型ともいう）、融着型等の光カプラであり、一側に２つの光入力部１１、他側に２つの光出力部１２が設けられ、光入力部１１から入力された光を２分配して２つの光出力部１２へ出力する。光分配器１０は、光カプラ１０ａ、１０ｂを前段（入力側）とし、４つの光通信器が出力する４つの光信号を光カプラ１０ａ、１０ｂの光入力部１１へそれぞれ入力することができる。また、２つの光カプラ１０ｃ、１０ｄを後段（出力側）とし、前段の光カプラ１０ａの２つの光出力部１２が後段の２つの光カプラ１０ｃ、１０ｄそれぞれの光入力部１１に接続され、前段の光カプラ１０ｂの２つの光出力部１２が後段の２つの光カプラ１０ｃ、１０ｄそれぞれの光入力部１１に接続されている。これにより、前段の光カプラ１０ａ、１０ｂの光入力部１１のいずれかに入力された光信号は、後段の光カプラ１０ｃ、１０ｄの全ての光出力部１２から出力される。また前段の光カプラ１０ａ、１０ｂに複数の光信号が入力された場合には、これらの光信号が合成されて、後段の光カプラ１０ｃ、１０ｄの全ての光出力部１２から出力される。
【００４０】
光分配器１０は、前段の光カプラ１０ａ、１０ｂによる４つの光入力部１１、及び後段の光カプラ１０ｃ、１０ｄによる４つの光出力部１２を有しており、光入力部及び光出力部の組を４組形成することができるため、４組の光通信線５を介して、光信号中継装置２０又は光通信装置３０を４つ接続することができる。上記のように、光分配器１０は、接続された他の装置（光信号中継装置２０又は光通信装置３０）から入力された光信号を、接続された全ての他の装置へ出力することができる。また光分配器１０は、複数の他の装置から同時的に光信号が入力された場合に、光信号を合成して、全ての他の装置へ出力することができる。
【００４１】
図４は、光信号中継装置２０の構成を示すブロック図である。光信号中継装置２０は、光分配器１０との接続を行うための１つのコネクタ部２１と、光通信装置３０との接続を行うための３つのコネクタ部２２と、４つの光送受信モジュール５０と、１つのＯＲ素子２５とを備えて構成されている。光信号中継装置２０のコネクタ部２１及び２２は、光通信装置３０のコネクタ部３３と同様に、送信用の光ファイバ５ａ及び受信用の光ファイバ５ｂを一組とした光通信線５を、嵌合などの方法によってそれぞれ接続するためのものである。本実施の形態の光信号中継装置２０は、１つのコネクタ部２１に１組の光通信線５を介して光分配器１０を接続し、３つのコネクタ部２２に３組の光通信線５を介して３つの光通信装置３０を接続する。このため光信号中継装置２０では、１つのコネクタ部２１と３つのコネクタ部２２とを外観などで区別できる構成であることが望ましい。
【００４２】
光信号中継装置２０の各光送受信モジュール５０は、送信部５１及び受信部５２をそれぞれ有し、光信号と電気信号との相互変換をそれぞれ行うものであり、１つのコネクタ部２１及び３つのコネクタ部２２にそれぞれ一対一に対応付けて設けられており、対応するコネクタ部２１又は２２に接続された光通信線５との間で光信号の送受信を行って、送受信に係る光信号と電気信号との相互変換を行う。
【００４３】
各光送受信モジュール５０は、電気信号の入出力を行うための入力端子５１ａ及び出力端子５２ａをそれぞれ有している。ただし光信号中継装置２０では、光信号のドミナントと電気信号のハイレベルとが対応付けられており、光送受信モジュール５０の送信部５１は、入力端子５１ａにハイレベルの電気信号が入力された場合にドミナントの光信号を送信し、入力端子５１ａにローレベルの電気信号が入力された場合にレセシブの光信号を送信する。同様に光送受信モジュール５０の受信部５２は、ドミナントの光信号を受信した場合にハイレベルの電気信号を出力端子５２ａから出力し、レセシブの光信号を受信した場合にローレベルの電気信号を出力端子５２ａから出力する。
【００４４】
３つのコネクタ部２２に対応付けられた３つの光送受信モジュール５０の出力端子５２ａは、４入力１出力のＯＲ素子２５の入力にそれぞれ接続されている。ＯＲ素子２５の残りの１つの入力は、接地電位に接続されている。またＯＲ素子２５の出力は、コネクタ部２１に対応付けられた１つの光送受信モジュール５０の入力端子５１ａに接続されている。ＯＲ素子２５は、４つの入力のいずれかにハイレベルの電気信号が入力された場合にハイレベルの電気信号を出力し、全ての入力にローレベルの電気信号が入力された場合にローレベルの電気信号を出力するロジックゲート回路である。コネクタ部２１に対応付けられた光送受信モジュール５０の出力端子５２ａは、コネクタ部２２に対応付けられた３つの光送受信モジュール５０の入力端子５１ａに接続されている。
【００４５】
これにより光信号中継装置２０は、コネクタ部２２に接続された光通信装置３０から受信した光信号を、コネクタ部２１に接続された光分配器１０へ送信することができると共に、コネクタ部２１に接続された光分配器１０から受信した光信号を、コネクタ部２２に接続された３つの光通信装置３０の全てへ送信することができる。また光信号中継装置２０は、コネクタ部２２に接続された複数の光通信装置３０から同時的に光信号を受信した場合に、ドミナントに対応する電気信号を優性としてＯＲ素子２５にて信号合成を行って、コネクタ部２１に接続された光分配器１０へ送信することができる。
【００４６】
図５及び図６は、光通信システムの通信手順を説明するための模式図である。なお本図においては、図１と同様のシンボルを用いて光分配器１０、光信号中継装置２０及び光通信装置３０を示すと共に、４つの光信号中継装置２０を２０ａ〜２０ｄの符号を付して区別し、１２個の光通信装置３０を３０ａ〜３０ｌの符号を付して区別して示す。また光通信システムにて行われる光通信を矢印で示すと共に、光通信の順序を矢印の種別で示し、実線の矢印、一点鎖線の矢印、二点鎖線の矢印、破線の矢印の順で光通信が行われるものとする。
【００４７】
図５に示すように、例えば光通信装置３０ｂが送信した光信号は光信号中継装置２０ａにて受信され（実線の矢印参照）、光信号中継装置２０ａは受信した光信号を光分配器１０へ送信する（一点鎖線の矢印参照）。光信号中継装置２０ａからの光信号が入力された光分配器１０は、入力された光信号を４つの光信号中継装置２０ａ〜２０ｄへ出力する（二点鎖線の矢印参照）。光分配器１０からの光信号を受信した４つの光信号中継装置２０ａ〜２０ｄは、受信した光信号をそれぞれ３つの光通信装置３０ａ〜３０ｃ、３０ｄ〜３０ｆ、３０ｇ〜３０ｉ、３０ｊ〜３０ｌへ送信する（破線の矢印参照）。これにより、最初に光通信装置３０ｂが送信した光信号は、光分配器１０及び光信号中継装置２０ａ〜２０ｄを介して、全ての光通信装置３０ａ〜３０ｌにて受信される。
【００４８】
また図示は省略するが、例えば光通信装置３０ａと光通信装置３０ｂとが同時的に光信号の送信を行った場合、これらからの光信号を受信した光信号中継装置２０ａは、２つの光信号を合成して光分配器１０へ送信する。その後に行われる通信は、図５の二点鎖線の矢印及び破線の矢印にて示すものと同じである。
【００４９】
図６に示すように、例えば光通信装置３０ｂと光通信装置３０ｈとが同時的に光信号の送信を行った場合、光通信装置３０ｂが送信した光信号は光信号中継装置２０ａにて受信され、光通信装置３０ｈが送信した光信号は光信号中継装置２０ｃにて受信される（実線の矢印参照）。光信号中継装置２０ａは受信した光信号を光分配器１０へ送信すると共に、光信号中継装置２０ｃは受信した光信号を光分配器１０へ送信する（一点鎖線の矢印参照）。これにより光分配器１０では２つの光信号中継装置２０ａ及び２０ｃからの光信号が同時的に入力される。
【００５０】
２つの光信号が同時的に入力された光分配器１０は、２つの光信号を合成して４つの光信号中継装置２０ａ〜２０ｄへ出力する（二点鎖線の矢印参照）。光分配器１０からの光信号を受信した４つの光信号中継装置２０ａ〜２０ｄは、受信した光信号をそれぞれ３つの光通信装置３０ａ〜３０ｃ、３０ｄ〜３０ｆ、３０ｇ〜３０ｉ、３０ｊ〜３０ｌへ送信する（破線の矢印参照）。これにより、最初に光通信装置３０ｂ及び３０ｈが送信した光信号は、光分配器１０にて合成され、全ての光通信装置３０ａ〜３０ｌにて受信される。
【００５１】
以上の構成の光通信システムにおいては、車輌１に搭載されたＥＣＵなどの電子機器に光通信機能を搭載して光通信装置３０とし、複数の光通信装置３０が光通信線５、光分配器１０及び光信号中継装置２０を介して光通信する構成とすることにより、電気信号の通信にて生じるリンギング及び外乱ノイズ等の影響なく複数の光通信装置３０が通信を行うことができ、車輌１内における装置間の通信を高速化することができる。
【００５２】
また、光分配器１０は、いずれかの光入力部１１に入力された光信号を、全ての光出力部１２から出力する構成とし、光信号中継装置２０は、いずれかのコネクタ部２２にて受信した光信号を所定のコネクタ部２１から送信すると共に、所定のコネクタ部２１にて受信した光信号を他の全てのコネクタ部２２から送信する構成とした。この構成により、各光通信装置３０は、自らが送信した光信号と他の光通信装置３０が送信した光信号とを受信することができる。また、光分配器１０及び光信号中継装置２０は、複数の光通信装置３０から送信された複数の光信号を同時的に受信した場合に、複数の光信号を合成して送信する構成とした。これらの構成により、複数の光通信装置３０は、光通信線５、光分配器１０及び光信号中継装置２０をＣＡＮバスとして、ＣＡＮのプロトコルに従ったアービトレーションを行うことができ、ＣＡＮのプロトコルに従った光通信を実現することができる。
【００５３】
光分配器１０は、光入力部１１毎に入力された光信号は全て光出力部１２へ分配される。光信号中継装置２０は、光分配器１０が接続されるコネクタ部２１と光通信装置３０が接続される複数のコネクタ部２２とを有し、コネクタ部２１、２２毎に光送受信モジュール５０が設けられ、コネクタ部２２に対応付けて設けられた光送受信モジュール５０が出力する信号がＯＲ素子２５に入力され、ＯＲ素子２５の出力信号がコネクタ部２１に対応付けて設けられた光送受信モジュール５０へ与えられる。また光信号中継装置２０のコネクタ部２１に対応付けて設けられた光送受信モジュール５０が出力する信号が、コネクタ部２２に対応付けて設けられた全ての光送受信モジュール５０へ与えられる。これらの構成により、光信号のドミナントに電気信号のハイレベルを対応付けることで、光分配器１０及び光信号中継装置２０は、複数の光通信装置３０が同時的に送信した信号を受信して合成し、合成した信号を送信することができる。この光分配器１０及び光信号中継装置２０を適宜に配置して光通信システムを構成することによって、多数の光通信装置３０を光通信によるＣＡＮバスに接続してＣＡＮのプロトコルに従った光通信を行うことができる。
【００５４】
図７は、本発明に係る光通信システムの他の構成例を示す模式図である。図示の光通信システムでは、光分配器１０に２つの光信号中継装置２０ａ、２０ｃ及び２つの光通信装置３０ａ、３０ｂが接続されている。光信号中継装置２０ａには、更に、別の光信号中継装置２０ｂ及び２つの光通信装置３０ｃ、３０ｄが接続されている。光信号中継装置２０ｂには、更に、３つの光通信装置３０ｅ〜３０ｇが接続されている。また、光信号中継装置２０ｃには、更に別の光信号中継装置２０ｄ及び２つの光通信装置３０ｈ、３０ｉが接続されている。光信号中継装置２０ｄには、更に、３つの光通信装置３０ｊ〜３０ｌが接続されている。
【００５５】
このように、光通信システムは１つの光分配器１０と、複数の光信号中継装置２０とを適宜に組み合わせることによって、様々な構成とすることが可能である。ただし光通信システムを構成するに当たっては、光分配器１０を中心とし、光分配器１０に複数の光信号中継装置２０（図７では光信号中継装置２０ａ、２０ｃ）を接続し、この光信号中継装置２０に複数の光通信装置３０を接続するか、若しくは、更に別の光信号中継装置２０（図７では光信号中継装置２０ｂ、２０ｄ）を接続することが好ましい。又は、光分配器１０に複数の光通信装置３０（図７では光通信装置３０ａ、３０ｂ）を接続する構成としてもよい。
【００５６】
このとき、図１に示すように、光通信装置３０と光分配器１０との間に介在する光信号中継装置２０の数が、光通信システムに含まれる全ての光通信装置３０について同数となるように光通信システムを構成することが更に好ましい。これにより全ての光通信装置３０について、光信号の送受信に係る通信遅延などを均等化することができる。
【００５７】
なお、本実施の形態においては、光分配器１０は４入力４出力の構成としたが、これに限るものではなく、２入力２出力、８入力８出力以上の光分配器であってもよい。安価な２入力２出力の光カプラを一又は複数個用いて、光分配器１０を構成することにより、光通信システムのコストを低減することができる。例えば、２つの光通信機器を光分配器に接続する場合には１つの光カプラを用いればよく、４つの光通信機器を光分配器に接続する場合には４つの光カプラを用いればよく、８つの光通信機器を光分配器に接続する場合には１２個の光カプラを用いればよい。図８は、光分配器１０の他の構成例を示す模式図である。図８に示す光分配器１０は、１２個の光カプラを用いた８入力８出力の光分配器である。この光分配器１０は、前段に４つの光カプラ１０ａ〜１０ｄを、中段に４つの光カプラ１０ｅ〜１０ｈを、後段に４つの光カプラ１０ｉ〜１０ｌを配し、例えば、光カプラ１０ａ，１０ｂから出力される光信号をそれぞれ中段の光カプラ１０ｅ，１０ｆに入力する等、各光カプラ間を接続したものである。
【００５８】
また、光信号中継装置２０は、１つのコネクタ部２１及び３つのコネクタ部２２を備える構成としたが、これに限るものではなく、２つ以下又は４つ以上のコネクタ部２２を備える構成としてもよい。また光信号中継装置２０内においては、光信号のドミナントを電気信号のハイレベルに対応付ける構成としたが、これに限るものではなく、光信号のドミナントを電気信号のローレベルに対応付ける構成としてもよく、この場合には論理和演算を行うＯＲ素子２５に代えて論理積演算を行うＡＮＤ素子を用いればよい。また、図１に示した光通信システムの構成、即ち光通信装置３０の数及び配置等は一例であって、これに限るものではない。
【００５９】
（実施の形態２）
実施の形態２に係る光通信システムは、光信号中継装置２０の内部回路構成が実施の形態１のものとは異なる構成である。図９は、実施の形態２の光信号中継装置２２０の構成を示すブロック図である。
【００６０】
実施の形態２に係る光通信システムの光信号中継装置２２０は、実施の形態１の光信号中継装置２０のＯＲ素子２５に代えて、論理和演算回路２２５を備えている。論理和演算回路２２５は、３つのダイオードＤ１〜Ｄ３と、抵抗Ｒと、ツェナーダイオードＺＤと、コンパレータ２２６とを備えて構成されている。３つのダイオードＤ１〜Ｄ３は、アノードがコネクタ部２２に対応する３つの光送受信モジュール５０の出力端子５２ａにそれぞれ接続され、カソードが抵抗Ｒの一端及びコンパレータ２２６の一方の入力端子に接続されている。抵抗Ｒの他端は接地電位に接続されており、抵抗Ｒはコンパレータ２２６の入力を接地電位にプルダウンするためのプルダウン抵抗である。
【００６１】
コンパレータ２２６は、図示しない基準電圧回路などが出力する基準電位が他方の入力端子に入力されており、一方の入力端子の入力電位が基準電位より高い場合に、ハイレベルの信号を出力する。またコンパレータ２２６の一方の入力端子はツェナーダイオードＺＤを介して接地電位に接続されている。コンパレータ２２６の出力端子は、コネクタ部２１に対応する光送受信モジュール５０の入力端子５１ａに接続されている。またコネクタ部２１に対応する光送受信モジュール５０の出力端子５２ａは、コネクタ部２２に対応する３つの光送受信モジュール５０の入力端子５１ａに接続されている。
【００６２】
コネクタ部２２に対応するいずれかの光送受信モジュール５０の出力がハイレベルの場合、対応するダイオードＤ１〜Ｄ３が導通し、抵抗Ｒを介して接地電位へ電流が流れる。このためコンパレータ２２６の一方の入力端子の電位は、抵抗Ｒの抵抗値と電流量とに応じた電位に上昇し、この電位が基準電位を超えた時点でコンパレータ２２６はハイレベルを出力し、この信号がコネクタ部２１に対応する光送受信モジュール５０の入力端子５１ａに入力される。よって論理和演算回路２１５は、抵抗Ｒの抵抗値と、ダイオードＤ１〜Ｄ３が導通した場合に流れる電流量とに応じて適切に基準電位を設定することによって、コネクタ部２２に対応するいずれかの光送受信モジュール５０がハイレベルを出力した場合に、コネクタ部２１に対応する光送受信モジュール５０へハイレベルの信号を与えることができる。
【００６３】
また、コネクタ部２１に対応する光送受信モジュール５０にて受信された光信号は、電気信号に変換されてコネクタ部２２に対応する全ての光送受信モジュール５０へ与えられる。
【００６４】
また例えばコネクタ部２２に対応する全ての光送受信モジュール５０の出力がハイレベルとなり、全てのダイオードＤ１〜Ｄ３が導通した場合に、抵抗Ｒを流れる電流量は、１つのダイオードＤ１〜Ｄ３が導通した場合と比較して約３倍となるため、コンパレータ２２６の入力電位も約３倍となる。この場合に入力電位の過度の上昇によってコンパレータ２２６が破壊されることを防止するためにツェナーダイオードＺＤが設けられており、コンパレータ２２６の入力電位の上昇はツェナーダイオードＺＤの降状電圧（ツェナー電圧）に制限されている。なお、光送受信モジュール５０の出力が電流出力でなく電圧出力である場合には、電圧が加算されることがないため、ツェナーダイオードＺＤを備えない構成であってもよい。
【００６５】
以上の構成の実施の形態２に係る光通信システムは、実施の形態１に係る光通信システムと同様に、リンギング及び外乱ノイズ等の影響なく複数の光通信装置３０が通信を行うことができ、車輌１内における装置間の通信を高速化することができる。また光通信装置３０は、光通信線５、光分配器１０及び光信号中継装置２２０をＣＡＮバスとして、ＣＡＮのプロトコルに従ったアービトレーションを行うことができ、ＣＡＮのプロトコルに従った光通信を実現することができる。
【００６６】
実施の形態２の光信号中継装置２２０が備える論理和演算回路２２５は、コンパレータ２２６の入力端子に接続するダイオードを追加することで、入力信号数を増加させることができる。このため、コネクタ部２２及び光送受信モジュール５０を追加して光信号中継装置２２０に接続可能な装置の数を増加させることが容易であり、光信号中継装置２２０の拡張性を向上することができる。
【００６７】
なお本実施の形態においては、光信号中継装置２２０が論理和演算回路２２５を備えて複数の光送受信モジュール５０が出力する信号の論理和演算を行う構成としたが、論理和演算回路２２５の回路構成は、図９に示すものに限らない。例えば複数のトランジスタをプルアップ又はプルダウンの抵抗に接続したいわゆるワイヤードＯＲなどの論理和演算回路を用いる構成であってもよく、更に異なる回路構成の論理和演算回路を用いる構成であってもよい。また、光信号中継装置２２０が有するコンパレータ２２６は、単純な論理バッファ又はインバータ等であってもよい。
【００６８】
実施の形態２に係る光通信システムのその他の構成は、実施の形態１に係る光通信システムの構成と同様であるため、同様の箇所には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【符号の説明】
【００６９】
１ 車輌
５ 光通信線（一組の光通信線）
５ａ 送信用の光ファイバ（送信用の光通信線）
５ｂ 受信用の光ファイバ（受信用の光通信線）
１０ 光分配器
２０ 光信号中継装置
２１ コネクタ部（接続部）
２２ コネクタ部（接続部）
２５ ＯＲ素子
３０ 光通信装置
３１ ＣＰＵ
３２ ＣＡＮコントローラ
３３ コネクタ部
４０ 光送受信モジュール
４１ 送信部
４２ 受信部
５０ 光送受信モジュール
５１ 送信部
５１ａ 入力端子
５２ 受信部
５２ａ 出力端子
２２０ 光信号中継装置
２２５ 論理和演算回路
２２６ コンパレータ（比較器）
Ｄ１〜Ｄ３ ダイオード
Ｒ 抵抗
ＺＤ ツェナーダイオード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電子機器が光信号を介して通信を行う光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車輌には多数の電子機器が搭載されており、各電子機器が通信線を介して接続され、相互に情報交換を行いながら協調動作することによって、車輌の走行に係る制御及び車室内などの快適性に係る制御等を実現している。車輌に搭載された電子機器が通信を行う場合、通信プロトコルとしてＣＡＮ（Controller Area Network）が広く採用されている（非特許文献１、２参照）。
【０００３】
ＣＡＮの通信プロトコルでは、差動信号を伝送するツイストペアケーブルにて構成されたＣＡＮバスに複数の電子機器が接続され、各電子機器は差動信号によって表されるデジタル信号を送受信する構成が一般的である。また、ＣＡＮはシリアル通信のプロトコルであり、ＣＡＮバスに接続された複数の電子機器のうち、一の電子機器のみが送信処理を行うことができ、他の電子機器は一の電子機器の送信処理が終了するまで待機する必要がある。このため、複数の電子機器が同時的に送信処理を行った場合（即ち、通信の衝突が発生した場合）には、各電子機器にて通信の調停処理（アービトレーション）が行われ、優先度の高い通信が実行される。
【０００４】
通信の衝突に対する調停処理を行うために、各電子機器は、ＣＡＮバスに送信信号の出力を行うと同時に、ＣＡＮバスの信号レベルの検出を行う。各電子機器は、自らが出力した送信信号に対して、検出した信号の信号レベルがレセシブ（劣性値）からドミナント（優性値）に変化した場合、通信の衝突が発生したと判断し、送信処理を停止する。ＣＡＮバス上の信号はレセシブよりドミナントが優位であるため、通信の衝突が発生してもドミナントを出力した電子機器は送信処理を継続して行うことができる。
【０００５】
近年では、車輌に搭載する電子機器は増加する傾向にあるため、一つのＣＡＮバスに多くの電子機器を接続し、多くの電子機器間で相互に通信を行う必要が生じている。特にＥＶ（Electric Vehicle、電気自動車）又はＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle、ハイブリッド電気自動車）は、従来の車輌と比較して、搭載される電子機器の数が多く、より多くの電子機器が通信を行う必要がある。
【０００６】
しかし、ＣＡＮバスに複数の電子機器を接続するためには、ＣＡＮバスに複数の分岐部分を設ける必要があり、この分岐部分でのインピーダンス不整合などの要因によって信号反射などが繰り返され、信号の伝送路上にリンギングが発生する虞がある。よって、ＣＡＮバスに多くの電子機器を接続するとリンギングなどが発生しやすくなり、通信障害の発生頻度が増加するという問題がある。また車輌のエンジンルームなど、多数の電子機器及び通信線等が集中して配設される箇所においては、特に高電圧の信号を扱う電子機器及び通信線の近傍にて、ＣＡＮバスに外乱のノイズが重畳されて通信障害が発生するという問題がある。
【０００７】
通信システムに許容される信号の遅延は、ＣＡＮの通信回路による信号処理に要する遅延及びＣＡＮバス上での信号の伝送遅延のみでなく、上記のリンギングなどの影響を含めた遅延を考慮する必要がある。このため、リンギングなどが発生しやすい環境においては、通信システムが許容遅延の規定を満たすことができず、通信システムの通信速度を高速化することが困難化するという問題があった。
【０００８】
そこで、リンギング及び外乱ノイズ等の影響を受けない光通信を、車輌内の電子機器が行う構成とすることが考えられる。例えば特許文献１においては、車輌に搭載された複数の電子機器を光通信線にてスター状に変換器に接続してスター型ネットワークを構成し、複数のスター型ネットワークの変換器間を電気通信線にて接続した構成の車輌用ネットワークシステムが提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】ＩＳＯ １１８９８−１：２００３ Road vehicles--Controller area network（ＣＡＮ）--Part1:Data link layer and physical signaling
【非特許文献２】ＩＳＯ １１５１９−１：１９９４ Road vehicles--Low-speed serial data communication--Part1:General and definitions
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２１９３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に記載の車輌用ネットワークシステムは、車輌内のネットワークの一部を光通信化した構成であるが、一部のみならず、車輌に搭載された複数の電子機器間の通信を全て光通信化することも考えうる。この場合、車載の電子機器を光通信に対応させる必要があるが、電子機器及び通信システムの高コスト化を抑制するためには、従来の電子機器の機能を可能な限り変更することなく光通信に対応させることが望ましい。よって車載の各電子機器が有する従来の通信プロトコルの通信機能を利用できるように、通信システムを実現することが求められる。
【００１２】
上述のように車載の通信システムにおける通信プロトコルにはＣＡＮが広く採用されている。ＣＡＮのプロトコルでは特に、通信の衝突に対する調停処理を行なうために、各電子機器は通信線を常に監視する必要がある。各電子機器は自身が送信する場合も、通信線を送信されている信号と自身が送信した信号とを比較して一致する場合は送信処理を続行し、不一致の場合は送信処理を停止する。よってＣＡＮのプロトコルに対応した光通信システムを実現するためには、各電子機器間の光信号の送受信に係る構成を、自ら送信する信号も他からの信号をも全て電子機器が検出できるものとする必要がある。
【００１３】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、電気信号で行なわれていた所定のプロトコルに基づく通信を光通信でも実現することができる光通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る光通信システムは、優性値及び劣性値の２値で表される光信号の送受信を行う複数の光通信装置と、複数の光入力部及び複数の光出力部を有し、一の光入力部から入力された光を、複数の光出力部へ分配して出力する光分配器と、光信号を送受信するための送信用及び受信用の一組の光通信線がそれぞれ接続される接続部を複数有し、所定の接続部にて受信した光信号を全ての他の接続部から送信し、他の接続部にて受信した光信号を前記所定の接続部から送信する複数の光信号中継装置とを備え、前記光分配器の一の光入力部及び一の光出力部に、光通信線を介して前記光信号中継装置の前記所定の接続部が接続されてあり、前記光信号中継装置の前記他の接続部に、光通信線を介して前記光通信装置が接続されてあり、前記所定の接続部は、受信した光信号を電気信号に変換して出力する受信部を有し、前記他の接続部の全ては、前記受信部から出力される電気信号を光信号に変換して出力する送信部、及び受信した光信号を電気信号に変換して出力する受信部を有し、前記光信号中継装置は、優性値に対応する信号レベルの電気信号が前記他の接続部のいずれかが有する前記受信部から出力された場合に、該電気信号を前記所定の接続部へ入力する信号合成部を有し、前記所定の接続部は、前記信号合成部から入力される電気信号を光信号に変換して送信する送信部を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る光通信システムは、光信号の優性値に電気信号のハイレベル／ローレベルが対応付けてあり、前記信号合成部が、全ての前記他の接続部が有する前記受信部が出力する電気信号の論理和／論理積を、前記所定の接続部へ入力するようにしてあることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る光通信システムは、光信号の優性値に電気信号のハイレベルが対応付けてあり、前記他の接続部が有する受信部が、変換した電気信号を出力する端子をそれぞれ有し、前記信号合成部が、前記他の接続部が有する前記受信部の前記端子にアノードがそれぞれ接続され、カソードが共通のプルダウン抵抗にそれぞれ接続された複数のダイオードと、該ダイオードのカソードの電位及び基準電位を比較する比較器とを有し、該比較器の出力信号を前記所定の接続部へ入力するようにしてあることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る光通信システムは、前記光分配器が、２つの前記光入力部及び２つの前記光出力部を有する光カプラを一又は複数個用いて構成してあることを特徴とする。
【００１８】
本発明においては、車輌などに搭載された複数の電子機器が、ツイストペアケーブルを介した差動信号による通信ではなく、光ファイバなどの光通信線（送信用及び受信用の一組の光通信線）を介した光信号による通信を行う構成とする。この光通信システムでは、光分配器を中心に光信号中継装置を複数接続し、各光信号中継装置に複数の電子機器（光通信装置）を接続する。光分配器は、複数の光入力部及び複数の光出力部を備え、一の光入力部に入力された光信号を全ての光出力部から出力する。光信号中継装置は、光通信線を接続するための接続部を複数備えており、光分配器が接続される所定の接続部にて受信した光信号を他のすべての接続部から送信し、他の接続部にて受信した光信号を所定の接続部から送信する。これにより、光通信線と光分配器及び光信号中継装置とがＣＡＮバスの役割を果たすことができる。
【００１９】
光信号中継装置は、受信した光信号を電気信号に変換して出力する受信部と、入力された電気信号を光信号に変換して送信する送信部とが接続部毎に設けられる。所定の接続部の受信部が出力した電気信号は、全ての他の接続部の送信部へ入力される。他の接続部の受信部が出力した電気信号は信号合成部へ与えられ、光信号のドミナントに対応する電気信号がいずれかの受信部から出力された場合に信号合成部がこの電気信号（即ちドミナント）を所定の接続部の送信部へ入力する。またドミナントに対応する電気信号がいずれの受信部からも出力されていない場合、信号合成部はレセシブを所定の接続部の送信部へ入力すればよい。
【００２０】
上記の構成において、例えば光通信線における光の有／無をドミナント（優性値）／レセシブ（劣性値）の信号値に対応させることにより、各電子機器は差動信号による通信と同様にＣＡＮのプロトコルに従った光通信を実現できる。一の電子機器などが送信した光信号は、光信号中継装置を介して光分配器へ送信され、光分配器から全ての光信号中継装置へ分配され、各光信号中継装置により全ての電子機器へ分配される。また同一の光信号中継装置に接続された複数の電子機器が同時的に光信号の送信を行った場合には、ドミナントを優性とした光信号の合成が光信号中継装置にて行われ、合成後の光信号が光分配器へ送信され、全ての電子機器へ送信される。なお異なる光信号中継装置に接続された複数の電子機器が同時的に光信号の送信を行った場合には、光分配器にて光信号の合成を行う。これにより各電子機器は、自らが送信した光信号及び他の電子機器が送信した光信号を検出することができるため、ＣＡＮのプロトコルに規定された通信の調停（アービトレーション）を行うことが可能である。
【００２１】
このように、電子機器間の通信を光化することによって、リンギング及び外乱ノイズ等の影響なく通信を行うことができ、通信速度の高速化が可能となる。しかも、光通信化したとしても、光通信システムの各電子機器がＣＡＮのプロトコルによる通信を行うことができるため、ＣＡＮの通信機能を有する従来の通信装置に対して、光通信線に接続するためのインタフェース回路などを搭載するのみで、光通信に対応した電子機器を構成することが可能であり、低コストで光通信システムを開発することができる。
【００２２】
また、本発明においては、光信号のドミナントに電気信号のハイレベルを対応付ける。信号合成部は、複数の他の接続部の受信部が出力する電気信号のＯＲ（論理和）の演算を行って、演算結果を所定の接続部の送信部へ入力する。ＯＲ演算は、例えば２入力１出力又は４入力１出力等のロジック素子のＩＣ（Integrated Circuit）を用いて行うことができる。これにより信号合成部は、電気信号のハイレベルを優性とした信号の合成を行って、所定の接続部に接続された光分配器へ光信号の送信を行うことができる。なお光信号のドミナントに電気信号のローレベルを対応付けてもよく、この場合に信号合成部はＡＮＤ（論理積）の演算を行って信号の合成を行う構成とすればよい。
【００２３】
また、本発明においては、信号合成部のＯＲ演算を実現するために、複数のダイオードと比較器とを用いた回路を構成する。詳しくは、光信号を変換した電気信号を出力する他の接続部の受信部の端子にそれぞれダイオードのアノードを接続し、複数のダイオードのカソードを共通のプルダウン抵抗に接続する。比較器は、複数のダイオードのカソードの電位と、予め設定された基準電位とが入力され、これらの電位の比較結果を所定の接続部の送信部へ入力する。他の接続部の受信部の出力が全てローレベルの場合、全てのダイオードは非導通状態であるため、プルダウン抵抗によって比較器へは接地電位が入力される。他の接続部の受信部のいずれかの出力がハイレベルの場合、対応するダイオードが導通状態となってプルダウン抵抗へ電流が流れるため、比較器への入力電位が上昇する。よって、プルダウン抵抗の抵抗値、ダイオードが導通状態の場合に流れる電流量、及び比較器へ入力する基準電位等を適切に設定することによって、比較器はいずれかの受信部の出力がハイレベルであることを検出することができる。この構成では、ＯＲ演算の対象となる入力信号の数に制限がないため、拡張性の高い光信号中継装置を実現できる。
【００２４】
また、本発明においては、安価な２入力２出力の光カプラを一又は複数個用いて、光分配器を構成することにより、光通信システムのコストを低減することができる。例えば、２つの光通信機器を光分配器に接続する場合には１つの光カプラを用いればよく、４つの光通信機器を光分配器に接続する場合には４つの光カプラを用いればよく、８つの光通信機器を光分配器に接続する場合には１２個の光カプラを用いればよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明による場合は、電子機器が送信する光信号を合成して光分配器へ送信すると共に、光分配器からの光信号を複数の電子機器へ分配する光信号中継装置を用いて光通信システムを構成することにより、光通信であっても衝突検知及びアービトレーション等を必須とするＣＡＮなどのプロトコルによる通信を実現させることができる。また、光分配器のみを用いて光通信システムを構成する場合と比較して、より多くの電子機器を接続することができ、大規模な光通信システムを容易に実現することができる。車載の通信システムの光通信化を実現することによって、電気通信で発生するリンギング及び外乱ノイズ等の影響による通信障害を防止することができるため、通信システムに必要とされる信号の許容遅延を容易に満たすことができ、通信速度の高速化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る光通信システムの一構成例を示す模式図である。
【図２】光通信装置の構成を示すブロック図である。
【図３】光分配器の構成例を示す模式図である。
【図４】光信号中継装置の構成を示すブロック図である。
【図５】光通信システムの通信手順を説明するための模式図である。
【図６】光通信システムの通信手順を説明するための模式図である。
【図７】本発明に係る光通信システムの他の構成例を示す模式図である。
【図８】光分配器の他の構成例を示す模式図である。
【図９】実施の形態２の光信号中継装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（実施の形態１）
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本発明に係る光通信システムの一構成例を示す模式図である。図において破線で示す１は車輌であり、本実施の形態の光通信システムは、車輌１に搭載された複数の光通信装置３０を、光通信線５、光分配器１０及び光信号中継装置２０を介して接続した構成である。なお図１においては、光通信装置３０を円形のシンボルで示し、光分配器１０を八角形のシンボルで示し、光信号中継装置２０を正方形のシンボルで示してある。また光通信線５は、送信用及び受信用の２本の光ファイバを一組としたものであり、図１において二重線で示してある。
【００２８】
本実施の形態に係る光通信システムは、１２個の光通信装置３０と、１つの光分配器１０と、４つの光信号中継装置２０とを備えて構成されている。光分配器１０には、４つ（４組）の光通信線５を介して４つの光信号中継装置２０が接続され、各光信号中継装置２０には、３つの光通信線５を介して３つの光通信装置３０がそれぞれ接続されている。
【００２９】
光分配器１０は、光通信線５を介して接続されたいずれかの光信号中継装置２０から入力される光信号を、全ての光信号中継装置２０へ出力する。また光分配器１０は、複数の光信号中継装置２０から同時的に光信号が入力された場合、複数の光信号を合成して出力する。
【００３０】
各光信号中継装置２０は、光通信線５を介して接続されたいずれかの光通信装置３０から受信した光信号を光分配器１０へ送信すると共に、光分配器１０から受信した光信号を接続された３つの光通信装置３０へ送信する。また光信号中継装置２０は、複数の光通信装置３０から同時的に光信号が入力された場合、複数の光信号を合成して送信する。
【００３１】
よって、一の光通信装置３０が送信した光信号は、まず光信号中継装置２０にて受信され、光信号中継装置２０により光分配器１０へ送信される。光分配器１０にて受信されたこの光信号は、光分配器１０により全ての光信号中継装置２０へ送信され、各光通信中継装置２０により全ての光通信装置３０へ送信される。よって光信号の送信元の光通信装置３０は、自らが送信した光信号を受信することができるため、光信号の信号値に変化が生じたか否かを判定することによって、ＣＡＮのプロトコルに応じたアービトレーションを行うことができる。
【００３２】
図２は、光通信装置３０の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る光通信装置３０は、車輌１に搭載されたＥＣＵ（Electronic Control Unit）などの電子機器に光
通信の機能を搭載したものである。光通信装置３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１、ＣＡＮコントローラ３２、コネクタ部３３及び光送受信モジュール４０等を備
えて構成されている。光通信装置３０のＣＰＵ３１は、予めＲＯＭ（Read Only Memory）などに記憶されたプログラムを実行することによって、装置内の各部の動作制御及び制御に必要な各種の演算等の処理を行うものである。またＣＰＵ３１は、これらの処理過程において他の光通信装置３０との情報交換が必要と判断した場合には、ＣＡＮコントローラ３２へ通信指示を与えることによって、他の光通信装置３０との通信を行うことができる。ＣＰＵ３１は、他の光通信装置３０へデータを送信する場合、このデータをＣＡＮコントローラ３２へ与える。またＣＡＮコントローラ３２は、他の光通信装置３０からのデータを受信した場合、このデータをＣＰＵ３１へ与える。
【００３３】
ＣＡＮコントローラ３２は、ＣＰＵ３１から送信するデータが与えられた場合、このデータをＣＡＮプロトコルのデータ形式に従った送信用データに変換し、光送受信モジュール４０の送信部４１へ与える。ＣＡＮプロトコルにて送受信されるデータは、アービトレーションフィールド、コントロールフィールド、データフィールド、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）フィールド及びＡＣＫ（ACKnowledgement）フィールド等の複数のフィールドで構成されており、ＣＰＵ３１から与えられたデータはデータフィールドに格納される。またアービトレーションフィールドは通信の衝突を調停するためのデータであり、送信データの優先度に応じた値が格納され、データ"０（ドミナント）"の方がデータ"１（レセシブ）"より優先度が高い。
【００３４】
またＣＡＮコントローラ３２は、光送受信モジュール４０の受信部４２にて受信されたデータが与えられている。この受信データはＣＡＮプロトコルのデータ形式であるため、ＣＡＮコントローラ３２は受信データのデータフィールドから必要なデータを抽出してＣＰＵ３１へ与える。これによりＣＰＵ３１は、他の光通信装置３０からの受信データに応じた処理を行うことができる。
【００３５】
光送受信モジュール４０は、送信部４１及び受信部４２を有しており、ＣＡＮコントローラ３２との間で授受する電気信号と、他の光通信装置３０との間で授受する光信号との相互変換を行うものである。光送受信モジュール４０の送信部４１は、例えば発光ダイオードなどの光源及びこの光源の点灯／消灯を行う駆動回路等を有して構成され、ＣＡＮコントローラ３２から電気信号として与えられた送信データを光信号に変換し、この光信号を送信用の光ファイバ５ａへ出力する。
【００３６】
光送受信モジュール４０の受信部４２は、例えばフォトダイオードなどの受光素子を有して構成され、受信用の光ファイバ５ｂから出射される光を検出する。受信部４２は、受光素子にて検出した光に応じた電気信号を出力することができ、これにより他の光通信装置３０が送信した光信号を受信して電気信号に変換し、ＣＡＮコントローラ３２へ与えることができる。
【００３７】
コネクタ部３３は、送信用の光ファイバ５ａ及び受信用の光ファイバ５ｂを一組とした光通信線５を、嵌合などの方法によって光通信装置３０に接続するためのものである。コネクタ部３３に光通信線５が接続された場合、送信用の光ファイバ５ａの端部が光送受信モジュール４０の送信部４１が有する発光素子に対向し、受信用の光ファイバ５ｂの端部が光送受信モジュール４０の受信部４２が有する受光素子に対向する。これにより光送受信モジュール４０は発光素子及び受光素子によって光信号の送受信を行うことができる。
【００３８】
なお本実施の形態においては、送信部４１の発光ダイオードが発光して光通信線５内に光信号が導通している状態をＣＡＮプロトコルのドミナント（優性値）に対応付け、光通信線５内に光信号が導通していない状態をレセシブ（劣性値）に対応付けて、各光通信装置３０がＣＡＮプロトコルに従った光通信を行うものとする。
【００３９】
図３は、光分配器１０の構成例を示す模式図である。図３には、４つの光カプラ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを用いて、４入力４出力の光分配器１０を構成する例が示してある。光カプラ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは、それぞれ光ファイバ型（導波路型ともいう）、融着型等の光カプラであり、一側に２つの光入力部１１、他側に２つの光出力部１２が設けられ、光入力部１１から入力された光を２分配して２つの光出力部１２へ出力する。光分配器１０は、光カプラ１０ａ、１０ｂを前段（入力側）とし、４つの光通信器が出力する４つの光信号を光カプラ１０ａ、１０ｂの光入力部１１へそれぞれ入力することができる。また、２つの光カプラ１０ｃ、１０ｄを後段（出力側）とし、前段の光カプラ１０ａの２つの光出力部１２が後段の２つの光カプラ１０ｃ、１０ｄそれぞれの光入力部１１に接続され、前段の光カプラ１０ｂの２つの光出力部１２が後段の２つの光カプラ１０ｃ、１０ｄそれぞれの光入力部１１に接続されている。これにより、前段の光カプラ１０ａ、１０ｂの光入力部１１のいずれかに入力された光信号は、後段の光カプラ１０ｃ、１０ｄの全ての光出力部１２から出力される。また前段の光カプラ１０ａ、１０ｂに複数の光信号が入力された場合には、これらの光信号が合成されて、後段の光カプラ１０ｃ、１０ｄの全ての光出力部１２から出力される。
【００４０】
光分配器１０は、前段の光カプラ１０ａ、１０ｂによる４つの光入力部１１、及び後段の光カプラ１０ｃ、１０ｄによる４つの光出力部１２を有しており、光入力部及び光出力部の組を４組形成することができるため、４組の光通信線５を介して、光信号中継装置２０又は光通信装置３０を４つ接続することができる。上記のように、光分配器１０は、接続された他の装置（光信号中継装置２０又は光通信装置３０）から入力された光信号を、接続された全ての他の装置へ出力することができる。また光分配器１０は、複数の他の装置から同時的に光信号が入力された場合に、光信号を合成して、全ての他の装置へ出力することができる。
【００４１】
図４は、光信号中継装置２０の構成を示すブロック図である。光信号中継装置２０は、光分配器１０との接続を行うための１つのコネクタ部２１と、光通信装置３０との接続を行うための３つのコネクタ部２２と、４つの光送受信モジュール５０と、１つのＯＲ素子２５とを備えて構成されている。光信号中継装置２０のコネクタ部２１及び２２は、光通信装置３０のコネクタ部３３と同様に、送信用の光ファイバ５ａ及び受信用の光ファイバ５ｂを一組とした光通信線５を、嵌合などの方法によってそれぞれ接続するためのものである。本実施の形態の光信号中継装置２０は、１つのコネクタ部２１に１組の光通信線５を介して光分配器１０を接続し、３つのコネクタ部２２に３組の光通信線５を介して３つの光通信装置３０を接続する。このため光信号中継装置２０では、１つのコネクタ部２１と３つのコネクタ部２２とを外観などで区別できる構成であることが望ましい。
【００４２】
光信号中継装置２０の各光送受信モジュール５０は、送信部５１及び受信部５２をそれぞれ有し、光信号と電気信号との相互変換をそれぞれ行うものであり、１つのコネクタ部２１及び３つのコネクタ部２２にそれぞれ一対一に対応付けて設けられており、対応するコネクタ部２１又は２２に接続された光通信線５との間で光信号の送受信を行って、送受信に係る光信号と電気信号との相互変換を行う。
【００４３】
各光送受信モジュール５０は、電気信号の入出力を行うための入力端子５１ａ及び出力端子５２ａをそれぞれ有している。ただし光信号中継装置２０では、光信号のドミナントと電気信号のハイレベルとが対応付けられており、光送受信モジュール５０の送信部５１は、入力端子５１ａにハイレベルの電気信号が入力された場合にドミナントの光信号を送信し、入力端子５１ａにローレベルの電気信号が入力された場合にレセシブの光信号を送信する。同様に光送受信モジュール５０の受信部５２は、ドミナントの光信号を受信した場合にハイレベルの電気信号を出力端子５２ａから出力し、レセシブの光信号を受信した場合にローレベルの電気信号を出力端子５２ａから出力する。
【００４４】
３つのコネクタ部２２に対応付けられた３つの光送受信モジュール５０の出力端子５２ａは、４入力１出力のＯＲ素子２５の入力にそれぞれ接続されている。ＯＲ素子２５の残りの１つの入力は、接地電位に接続されている。またＯＲ素子２５の出力は、コネクタ部２１に対応付けられた１つの光送受信モジュール５０の入力端子５１ａに接続されている。ＯＲ素子２５は、４つの入力のいずれかにハイレベルの電気信号が入力された場合にハイレベルの電気信号を出力し、全ての入力にローレベルの電気信号が入力された場合にローレベルの電気信号を出力するロジックゲート回路である。コネクタ部２１に対応付けられた光送受信モジュール５０の出力端子５２ａは、コネクタ部２２に対応付けられた３つの光送受信モジュール５０の入力端子５１ａに接続されている。
【００４５】
これにより光信号中継装置２０は、コネクタ部２２に接続された光通信装置３０から受信した光信号を、コネクタ部２１に接続された光分配器１０へ送信することができると共に、コネクタ部２１に接続された光分配器１０から受信した光信号を、コネクタ部２２に接続された３つの光通信装置３０の全てへ送信することができる。また光信号中継装置２０は、コネクタ部２２に接続された複数の光通信装置３０から同時的に光信号を受信した場合に、ドミナントに対応する電気信号を優性としてＯＲ素子２５にて信号合成を行って、コネクタ部２１に接続された光分配器１０へ送信することができる。
【００４６】
図５及び図６は、光通信システムの通信手順を説明するための模式図である。なお本図においては、図１と同様のシンボルを用いて光分配器１０、光信号中継装置２０及び光通信装置３０を示すと共に、４つの光信号中継装置２０を２０ａ〜２０ｄの符号を付して区別し、１２個の光通信装置３０を３０ａ〜３０ｌの符号を付して区別して示す。また光通信システムにて行われる光通信を矢印で示すと共に、光通信の順序を矢印の種別で示し、実線の矢印、一点鎖線の矢印、二点鎖線の矢印、破線の矢印の順で光通信が行われるものとする。
【００４７】
図５に示すように、例えば光通信装置３０ｂが送信した光信号は光信号中継装置２０ａにて受信され（実線の矢印参照）、光信号中継装置２０ａは受信した光信号を光分配器１０へ送信する（一点鎖線の矢印参照）。光信号中継装置２０ａからの光信号が入力された光分配器１０は、入力された光信号を４つの光信号中継装置２０ａ〜２０ｄへ出力する（二点鎖線の矢印参照）。光分配器１０からの光信号を受信した４つの光信号中継装置２０ａ〜２０ｄは、受信した光信号をそれぞれ３つの光通信装置３０ａ〜３０ｃ、３０ｄ〜３０ｆ、３０ｇ〜３０ｉ、３０ｊ〜３０ｌへ送信する（破線の矢印参照）。これにより、最初に光通信装置３０ｂが送信した光信号は、光分配器１０及び光信号中継装置２０ａ〜２０ｄを介して、全ての光通信装置３０ａ〜３０ｌにて受信される。
【００４８】
また図示は省略するが、例えば光通信装置３０ａと光通信装置３０ｂとが同時的に光信号の送信を行った場合、これらからの光信号を受信した光信号中継装置２０ａは、２つの光信号を合成して光分配器１０へ送信する。その後に行われる通信は、図５の二点鎖線の矢印及び破線の矢印にて示すものと同じである。
【００４９】
図６に示すように、例えば光通信装置３０ｂと光通信装置３０ｈとが同時的に光信号の送信を行った場合、光通信装置３０ｂが送信した光信号は光信号中継装置２０ａにて受信され、光通信装置３０ｈが送信した光信号は光信号中継装置２０ｃにて受信される（実線の矢印参照）。光信号中継装置２０ａは受信した光信号を光分配器１０へ送信すると共に、光信号中継装置２０ｃは受信した光信号を光分配器１０へ送信する（一点鎖線の矢印参照）。これにより光分配器１０では２つの光信号中継装置２０ａ及び２０ｃからの光信号が同時的に入力される。
【００５０】
２つの光信号が同時的に入力された光分配器１０は、２つの光信号を合成して４つの光信号中継装置２０ａ〜２０ｄへ出力する（二点鎖線の矢印参照）。光分配器１０からの光信号を受信した４つの光信号中継装置２０ａ〜２０ｄは、受信した光信号をそれぞれ３つの光通信装置３０ａ〜３０ｃ、３０ｄ〜３０ｆ、３０ｇ〜３０ｉ、３０ｊ〜３０ｌへ送信する（破線の矢印参照）。これにより、最初に光通信装置３０ｂ及び３０ｈが送信した光信号は、光分配器１０にて合成され、全ての光通信装置３０ａ〜３０ｌにて受信される。
【００５１】
以上の構成の光通信システムにおいては、車輌１に搭載されたＥＣＵなどの電子機器に光通信機能を搭載して光通信装置３０とし、複数の光通信装置３０が光通信線５、光分配器１０及び光信号中継装置２０を介して光通信する構成とすることにより、電気信号の通信にて生じるリンギング及び外乱ノイズ等の影響なく複数の光通信装置３０が通信を行うことができ、車輌１内における装置間の通信を高速化することができる。
【００５２】
また、光分配器１０は、いずれかの光入力部１１に入力された光信号を、全ての光出力部１２から出力する構成とし、光信号中継装置２０は、いずれかのコネクタ部２２にて受信した光信号を所定のコネクタ部２１から送信すると共に、所定のコネクタ部２１にて受信した光信号を他の全てのコネクタ部２２から送信する構成とした。この構成により、各光通信装置３０は、自らが送信した光信号と他の光通信装置３０が送信した光信号とを受信することができる。また、光分配器１０及び光信号中継装置２０は、複数の光通信装置３０から送信された複数の光信号を同時的に受信した場合に、複数の光信号を合成して送信する構成とした。これらの構成により、複数の光通信装置３０は、光通信線５、光分配器１０及び光信号中継装置２０をＣＡＮバスとして、ＣＡＮのプロトコルに従ったアービトレーションを行うことができ、ＣＡＮのプロトコルに従った光通信を実現することができる。
【００５３】
光分配器１０は、光入力部１１毎に入力された光信号は全て光出力部１２へ分配される。光信号中継装置２０は、光分配器１０が接続されるコネクタ部２１と光通信装置３０が接続される複数のコネクタ部２２とを有し、コネクタ部２１、２２毎に光送受信モジュール５０が設けられ、コネクタ部２２に対応付けて設けられた光送受信モジュール５０が出力する信号がＯＲ素子２５に入力され、ＯＲ素子２５の出力信号がコネクタ部２１に対応付けて設けられた光送受信モジュール５０へ与えられる。また光信号中継装置２０のコネクタ部２１に対応付けて設けられた光送受信モジュール５０が出力する信号が、コネクタ部２２に対応付けて設けられた全ての光送受信モジュール５０へ与えられる。これらの構成により、光信号のドミナントに電気信号のハイレベルを対応付けることで、光分配器１０及び光信号中継装置２０は、複数の光通信装置３０が同時的に送信した信号を受信して合成し、合成した信号を送信することができる。この光分配器１０及び光信号中継装置２０を適宜に配置して光通信システムを構成することによって、多数の光通信装置３０を光通信によるＣＡＮバスに接続してＣＡＮのプロトコルに従った光通信を行うことができる。
【００５４】
図７は、本発明に係る光通信システムの他の構成例を示す模式図である。図示の光通信システムでは、光分配器１０に２つの光信号中継装置２０ａ、２０ｃ及び２つの光通信装置３０ａ、３０ｂが接続されている。光信号中継装置２０ａには、更に、別の光信号中継装置２０ｂ及び２つの光通信装置３０ｃ、３０ｄが接続されている。光信号中継装置２０ｂには、更に、３つの光通信装置３０ｅ〜３０ｇが接続されている。また、光信号中継装置２０ｃには、更に別の光信号中継装置２０ｄ及び２つの光通信装置３０ｈ、３０ｉが接続されている。光信号中継装置２０ｄには、更に、３つの光通信装置３０ｊ〜３０ｌが接続されている。
【００５５】
このように、光通信システムは１つの光分配器１０と、複数の光信号中継装置２０とを適宜に組み合わせることによって、様々な構成とすることが可能である。ただし光通信システムを構成するに当たっては、光分配器１０を中心とし、光分配器１０に複数の光信号中継装置２０（図７では光信号中継装置２０ａ、２０ｃ）を接続し、この光信号中継装置２０に複数の光通信装置３０を接続するか、若しくは、更に別の光信号中継装置２０（図７では光信号中継装置２０ｂ、２０ｄ）を接続することが好ましい。又は、光分配器１０に複数の光通信装置３０（図７では光通信装置３０ａ、３０ｂ）を接続する構成としてもよい。
【００５６】
このとき、図１に示すように、光通信装置３０と光分配器１０との間に介在する光信号中継装置２０の数が、光通信システムに含まれる全ての光通信装置３０について同数となるように光通信システムを構成することが更に好ましい。これにより全ての光通信装置３０について、光信号の送受信に係る通信遅延などを均等化することができる。
【００５７】
なお、本実施の形態においては、光分配器１０は４入力４出力の構成としたが、これに限るものではなく、２入力２出力、８入力８出力以上の光分配器であってもよい。安価な２入力２出力の光カプラを一又は複数個用いて、光分配器１０を構成することにより、光通信システムのコストを低減することができる。例えば、２つの光通信機器を光分配器に接続する場合には１つの光カプラを用いればよく、４つの光通信機器を光分配器に接続する場合には４つの光カプラを用いればよく、８つの光通信機器を光分配器に接続する場合には１２個の光カプラを用いればよい。図８は、光分配器１０の他の構成例を示す模式図である。図８に示す光分配器１０は、１２個の光カプラを用いた８入力８出力の光分配器である。この光分配器１０は、前段に４つの光カプラ１０ａ〜１０ｄを、中段に４つの光カプラ１０ｅ〜１０ｈを、後段に４つの光カプラ１０ｉ〜１０ｌを配し、例えば、光カプラ１０ａ，１０ｂから出力される光信号をそれぞれ中段の光カプラ１０ｅ，１０ｆに入力する等、各光カプラ間を接続したものである。
【００５８】
また、光信号中継装置２０は、１つのコネクタ部２１及び３つのコネクタ部２２を備える構成としたが、これに限るものではなく、２つ以下又は４つ以上のコネクタ部２２を備える構成としてもよい。また光信号中継装置２０内においては、光信号のドミナントを電気信号のハイレベルに対応付ける構成としたが、これに限るものではなく、光信号のドミナントを電気信号のローレベルに対応付ける構成としてもよく、この場合には論理和演算を行うＯＲ素子２５に代えて論理積演算を行うＡＮＤ素子を用いればよい。また、図１に示した光通信システムの構成、即ち光通信装置３０の数及び配置等は一例であって、これに限るものではない。
【００５９】
（実施の形態２）
実施の形態２に係る光通信システムは、光信号中継装置２０の内部回路構成が実施の形態１のものとは異なる構成である。図９は、実施の形態２の光信号中継装置２２０の構成を示すブロック図である。
【００６０】
実施の形態２に係る光通信システムの光信号中継装置２２０は、実施の形態１の光信号中継装置２０のＯＲ素子２５に代えて、論理和演算回路２２５を備えている。論理和演算回路２２５は、３つのダイオードＤ１〜Ｄ３と、抵抗Ｒと、ツェナーダイオードＺＤと、コンパレータ２２６とを備えて構成されている。３つのダイオードＤ１〜Ｄ３は、アノードがコネクタ部２２に対応する３つの光送受信モジュール５０の出力端子５２ａにそれぞれ接続され、カソードが抵抗Ｒの一端及びコンパレータ２２６の一方の入力端子に接続されている。抵抗Ｒの他端は接地電位に接続されており、抵抗Ｒはコンパレータ２２６の入力を接地電位にプルダウンするためのプルダウン抵抗である。
【００６１】
コンパレータ２２６は、図示しない基準電圧回路などが出力する基準電位が他方の入力端子に入力されており、一方の入力端子の入力電位が基準電位より高い場合に、ハイレベルの信号を出力する。またコンパレータ２２６の一方の入力端子はツェナーダイオードＺＤを介して接地電位に接続されている。コンパレータ２２６の出力端子は、コネクタ部２１に対応する光送受信モジュール５０の入力端子５１ａに接続されている。またコネクタ部２１に対応する光送受信モジュール５０の出力端子５２ａは、コネクタ部２２に対応する３つの光送受信モジュール５０の入力端子５１ａに接続されている。
【００６２】
コネクタ部２２に対応するいずれかの光送受信モジュール５０の出力がハイレベルの場合、対応するダイオードＤ１〜Ｄ３が導通し、抵抗Ｒを介して接地電位へ電流が流れる。このためコンパレータ２２６の一方の入力端子の電位は、抵抗Ｒの抵抗値と電流量とに応じた電位に上昇し、この電位が基準電位を超えた時点でコンパレータ２２６はハイレベルを出力し、この信号がコネクタ部２１に対応する光送受信モジュール５０の入力端子５１ａに入力される。よって論理和演算回路２１５は、抵抗Ｒの抵抗値と、ダイオードＤ１〜Ｄ３が導通した場合に流れる電流量とに応じて適切に基準電位を設定することによって、コネクタ部２２に対応するいずれかの光送受信モジュール５０がハイレベルを出力した場合に、コネクタ部２１に対応する光送受信モジュール５０へハイレベルの信号を与えることができる。
【００６３】
また、コネクタ部２１に対応する光送受信モジュール５０にて受信された光信号は、電気信号に変換されてコネクタ部２２に対応する全ての光送受信モジュール５０へ与えられる。
【００６４】
また例えばコネクタ部２２に対応する全ての光送受信モジュール５０の出力がハイレベルとなり、全てのダイオードＤ１〜Ｄ３が導通した場合に、抵抗Ｒを流れる電流量は、１つのダイオードＤ１〜Ｄ３が導通した場合と比較して約３倍となるため、コンパレータ２２６の入力電位も約３倍となる。この場合に入力電位の過度の上昇によってコンパレータ２２６が破壊されることを防止するためにツェナーダイオードＺＤが設けられており、コンパレータ２２６の入力電位の上昇はツェナーダイオードＺＤの降状電圧（ツェナー電圧）に制限されている。なお、光送受信モジュール５０の出力が電流出力でなく電圧出力である場合には、電圧が加算されることがないため、ツェナーダイオードＺＤを備えない構成であってもよい。
【００６５】
以上の構成の実施の形態２に係る光通信システムは、実施の形態１に係る光通信システムと同様に、リンギング及び外乱ノイズ等の影響なく複数の光通信装置３０が通信を行うことができ、車輌１内における装置間の通信を高速化することができる。また光通信装置３０は、光通信線５、光分配器１０及び光信号中継装置２２０をＣＡＮバスとして、ＣＡＮのプロトコルに従ったアービトレーションを行うことができ、ＣＡＮのプロトコルに従った光通信を実現することができる。
【００６６】
実施の形態２の光信号中継装置２２０が備える論理和演算回路２２５は、コンパレータ２２６の入力端子に接続するダイオードを追加することで、入力信号数を増加させることができる。このため、コネクタ部２２及び光送受信モジュール５０を追加して光信号中継装置２２０に接続可能な装置の数を増加させることが容易であり、光信号中継装置２２０の拡張性を向上することができる。
【００６７】
なお本実施の形態においては、光信号中継装置２２０が論理和演算回路２２５を備えて複数の光送受信モジュール５０が出力する信号の論理和演算を行う構成としたが、論理和演算回路２２５の回路構成は、図９に示すものに限らない。例えば複数のトランジスタをプルアップ又はプルダウンの抵抗に接続したいわゆるワイヤードＯＲなどの論理和演算回路を用いる構成であってもよく、更に異なる回路構成の論理和演算回路を用いる構成であってもよい。また、光信号中継装置２２０が有するコンパレータ２２６は、単純な論理バッファ又はインバータ等であってもよい。
【００６８】
実施の形態２に係る光通信システムのその他の構成は、実施の形態１に係る光通信システムの構成と同様であるため、同様の箇所には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【符号の説明】
【００６９】
１ 車輌
５ 光通信線（一組の光通信線）
５ａ 送信用の光ファイバ（送信用の光通信線）
５ｂ 受信用の光ファイバ（受信用の光通信線）
１０ 光分配器
２０ 光信号中継装置
２１ コネクタ部（接続部）
２２ コネクタ部（接続部）
２５ ＯＲ素子
３０ 光通信装置
３１ ＣＰＵ
３２ ＣＡＮコントローラ
３３ コネクタ部
４０ 光送受信モジュール
４１ 送信部
４２ 受信部
５０ 光送受信モジュール
５１ 送信部
５１ａ 入力端子
５２ 受信部
５２ａ 出力端子
２２０ 光信号中継装置
２２５ 論理和演算回路
２２６ コンパレータ（比較器）
Ｄ１〜Ｄ３ ダイオード
Ｒ 抵抗
ＺＤ ツェナーダイオード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
優性値及び劣性値の２値で表される光信号の送受信を行う複数の光通信装置と、
複数の光入力部及び複数の光出力部を有し、一の光入力部から入力された光を、複数の光出力部へ分配して出力する光分配器と、
光信号を送受信するための送信用及び受信用の一組の光通信線がそれぞれ接続される接続部を複数有し、所定の接続部にて受信した光信号を全ての他の接続部から送信し、他の接続部にて受信した光信号を前記所定の接続部から送信する複数の光信号中継装置と
を備え、
前記光分配器の一の光入力部及び一の光出力部に、光通信線を介して前記光信号中継装置の前記所定の接続部が接続されてあり、
前記光信号中継装置の前記他の接続部に、光通信線を介して前記光通信装置が接続されてあり、
前記所定の接続部は、受信した光信号を電気信号に変換して出力する受信部を有し、
前記他の接続部の全ては、前記受信部から出力される電気信号を光信号に変換して出力する送信部、及び受信した光信号を電気信号に変換して出力する受信部を有し、
前記光信号中継装置は、優性値に対応する信号レベルの電気信号が前記他の接続部のいずれかが有する前記受信部から出力された場合に、該電気信号を前記所定の接続部へ入力する信号合成部を有し、
前記所定の接続部は、前記信号合成部から入力される電気信号を光信号に変換して送信する送信部を有すること
を特徴とする光通信システム。
【請求項２】
光信号の優性値に電気信号のハイレベル／ローレベルが対応付けてあり、
前記信号合成部は、全ての前記他の接続部が有する前記受信部が出力する電気信号の論理和／論理積を、前記所定の接続部へ入力するようにしてあること
を特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
【請求項３】
光信号の優性値に電気信号のハイレベルが対応付けてあり、
前記他の接続部が有する受信部は、変換した電気信号を出力する端子をそれぞれ有し、
前記信号合成部は、
前記他の接続部が有する前記受信部の前記端子にアノードがそれぞれ接続され、カソードが共通のプルダウン抵抗にそれぞれ接続された複数のダイオードと、
該ダイオードのカソードの電位及び基準電位を比較する比較器と
を有し、
該比較器の出力信号を前記所定の接続部へ入力するようにしてあること
を特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
【請求項４】
前記光分配器は、２つの前記光入力部及び２つの前記光出力部を有する光カプラを一又は複数個用いて構成してあること
を特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光通信システム。
【請求項１】
優性値及び劣性値の２値で表される光信号の送受信を行う複数の光通信装置と、
複数の光入力部及び複数の光出力部を有し、一の光入力部から入力された光を、複数の光出力部へ分配して出力する光分配器と、
光信号を送受信するための送信用及び受信用の一組の光通信線がそれぞれ接続される接続部を複数有し、所定の接続部にて受信した光信号を全ての他の接続部から送信し、他の接続部にて受信した光信号を前記所定の接続部から送信する複数の光信号中継装置と
を備え、
前記光分配器の一の光入力部及び一の光出力部に、光通信線を介して前記光信号中継装置の前記所定の接続部が接続されてあり、
前記光信号中継装置の前記他の接続部に、光通信線を介して前記光通信装置が接続されてあり、
前記所定の接続部は、受信した光信号を電気信号に変換して出力する受信部を有し、
前記他の接続部の全ては、前記受信部から出力される電気信号を光信号に変換して出力する送信部、及び受信した光信号を電気信号に変換して出力する受信部を有し、
前記光信号中継装置は、優性値に対応する信号レベルの電気信号が前記他の接続部のいずれかが有する前記受信部から出力された場合に、該電気信号を前記所定の接続部へ入力する信号合成部を有し、
前記所定の接続部は、前記信号合成部から入力される電気信号を光信号に変換して送信する送信部を有すること
を特徴とする光通信システム。
【請求項２】
光信号の優性値に電気信号のハイレベル／ローレベルが対応付けてあり、
前記信号合成部は、全ての前記他の接続部が有する前記受信部が出力する電気信号の論理和／論理積を、前記所定の接続部へ入力するようにしてあること
を特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
【請求項３】
光信号の優性値に電気信号のハイレベルが対応付けてあり、
前記他の接続部が有する受信部は、変換した電気信号を出力する端子をそれぞれ有し、
前記信号合成部は、
前記他の接続部が有する前記受信部の前記端子にアノードがそれぞれ接続され、カソードが共通のプルダウン抵抗にそれぞれ接続された複数のダイオードと、
該ダイオードのカソードの電位及び基準電位を比較する比較器と
を有し、
該比較器の出力信号を前記所定の接続部へ入力するようにしてあること
を特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
【請求項４】
前記光分配器は、２つの前記光入力部及び２つの前記光出力部を有する光カプラを一又は複数個用いて構成してあること
を特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−４６２５１（Ｐ２０１３−４６２５１Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８２９５０（Ｐ２０１１−１８２９５０）
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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