CN101690009A - 通信系统和通信方法 - Google Patents

Abstract

通信设备1具有对在传输信号接收器10处接收的传输信号Vs的状态进行分析的第一协议分析部分11。传输控制器14基于该分析结果来判定通信可用时段和通信不可用时段。当判定了通信可用时段时，传输控制器14允许第二协议系统信号发送器12根据第二协议将分组发送至信号线Ls。结果，与仅通过简单地判定载波状态来叠加传输信号的现有技术相对比地，可以在抑制由变化的载波状态所导致的噪声影响的同时传输相对大的量的数据。因此，可以与时分复用传输系统共享信号线Ls，并改进数据传输的可靠性。

Description

通信系统和通信方法

技术领域

本发明涉及通信系统和通信方法，更具体地涉及适合于用于与现有的时分复用传输系统共享信号通路线的通信系统和通信方法。

背景技术

例如如同在JP 2005-73075A中公开的那样，已提出了现有技术的时分复用通信系统，其中一个或多个从设备借助于双线式信号线而相互并联地连接至主设备。该时分复用传输系统被提供用于主设备与从设备之间的数据传输。

在图11所示的远程监测和控制系统中提出了该时分复用传输系统的一个示例。该远程监测和控制系统包括通过双线式信号线Ls而与被合称为从设备的输入终端22和控制终端23相连接的作为主设备的传输单元21。该远程监测和控制系统被提供用于根据来自与输入终端22相关联的开关或传感器的监测输入来控制分别连接至控制终端23的负载L。输入终端22和控制终端23分别被赋予单独的地址。

传输单元21通常操作用于循环地改变传输信号Vs中包括的地址数据，以顺序地持续轮询输入终端22和控制终端23。当接收到监测输入时，输入终端22将与监测输入相对应的监测数据传输至传输单元21。在接收到监测数据时，传输单元21进行响应以将与监测数据相对应的控制数据传输至借助于地址而与输入终端22相关联的控制终端23，以便通过控制终端23控制负载L。可以利用开关或相当于开关的传感器来向输入终端22提供监测输入。在下文中，以利用开关向输入终端22提供监测输入的情况进行说明。也就是说，监测输入是响应于对开关的操作而生成的，因而将监测输入称作操作输入。

顺便提及，在例如上述的时分复用传输系统中，根据轮询/选择系统的协议(以下称为第一协议)，从设备(输入终端22和控制终端23)经由主设备(传输单元21)而相互通信。因此，通信速度比较低，因此该系统不完全适合于对与例如电能测量值或电话呼叫语音的监测数据或控制数据相比具有大得多的量的数据的传输。

因此，已提出了如下的通信系统和通信方法：其中，通过对语音信号进行调制并将其叠加到传输信号Vs上来在与时分复用传输系统共享信号线Ls的同时执行高速通信(例如参见JP H08-274742A)。在JPH08-274742A中描述的传统的示例中，为了避免在传输信号Vs的上升沿和下降沿处生成的噪声(谐波噪声)的影响，仅在其中用作载波的脉冲序列稳定在高电平和低电平的时段期间才对语音信号进行叠加。

然而，如同在JP H08-274742A中描述的传统的示例中那样地，当将其中时分复用传输系统中的载波(脉冲序列)稳定在高电平和低电平的时段设置为高速通信的通信时段时，取决于传输信号Vs的状况(第一协议的传输状况)，该通信时段可能极短，因此该系统可能不适合于传输高速通信信号。当在不适合于信号传输的时段期间执行数据传输时，在载波的上升沿和下降沿处生成的噪声更可能造成影响，有可能导致数据传输的可靠性的降低。

发明内容

已经考虑到上述情况而设计出本发明，本发明的目的是提供在与时分复用传输系统共享信号线的同时改进数据传输的可靠性的通信系统和通信方法。

为了实现上述目的，根据本发明的通信系统是与时分复用传输系统共享信号线的通信系统。在该时分复用传输系统中，一个或多个从设备借助于双线式信号线而并联地连接至主设备，并根据第一协议以时分方式来执行从主设备至从设备的数据传输以及从从设备至主设备的数据传输。

该通信系统包括相互并联地连接至信号线的多个通信设备。每个通信设备包括：传输信号接收装置，该传输信号接收装置被配置用于接收在时分复用传输系统中在主设备和从设备之间根据第一协议而传输的传输信号；发送装置，该发送装置被配置用于提供要被叠加在传输信号上的分组以及根据与第一协议不相同的第二协议而发送该分组，该分组包括要被传输至其它通信设备的数据；接收装置，该接收装置被配置用于接收根据第二协议而从其它通信设备通过信号线发送的分组；以及控制装置，该控制装置被配置用于允许发送装置发送该分组。通信设备还包括第一协议分析装置，所述第一协议分析装置被配置用于分析根据第一协议传输的、且在传输信号接收装置处被接收的传输信号，以提供第一协议数据传输状态。

该通信设备判定在第一协议分析装置处分析的第一协议数据传输状态是否适合于根据第二协议传输该分组，并当判定该状态可用时允许发送装置发送该分组。

根据该结构，当接收装置接收到在时分复用传输系统中的主设备与从设备之间传输的第一协议传输信号且由第一协议分析装置根据所接收到的传输信号来分析第一协议数据的传输状况时，判定所分析的第一协议数据的传输状况是否适合于根据第二协议传输分组。当判定该状态适合于传输时，将根据与第一协议不相同的第二协议而从发送装置发送的包括数据的分组叠加在传输信号上。因此，与在简单地判定波形之后将信号叠加在传输信号上的传统示例相比，可以在抑制由传输信号的状况变化而产生的噪声以及由信号中的电压反转所产生的过渡响应的影响的同时传输相对大的量的数据。结果，可以提供在与时分复用传输系统共享信号线的同时改进数据传输的可靠性的通信系统。

更优选地，该控制装置被配置用于从由脉冲序列构成的所述传输信号的上升沿或下降沿起的预定等待时间之后，允许发送装置根据第二协议发送分组。根据该结构，在传输信号的上升沿和下降沿处生成的噪声较不可能造成影响，因此可以进一步改进数据传输的可靠性。

更优选地，发送装置被配置用于发送通过根据数据对载波进行调制而获得的分组，以使该分组被叠加在传输信号上，并且接收装置被配置用于接收被叠加在传输信号上的分组，从该分组中解调数据，并检测该载波是否被叠加在该传输信号上。发送装置被配置用于在接收装置处未检测到该载波时立即发送该分组，以及在检测到该载波时经过了预定时段之后发送该分组。该控制装置被配置用于允许发送装置在根据第二协议进行分组的数据传输的期间在等待时段中发送要被叠加在传输信号上的载波。根据该结构，其中正在进行通信的通信设备在等待时段期间将载波叠加在传输信号上，并且由于将载波叠加在传输信号上，因此正要开始新的通信的其它通信设备不开始通信。结果，可以避免通信冲突。

更优选地，控制装置被配置用于允许发送装置在经过了比等待时段更长的第二等待时段之后根据第二协议发送分组，直到开始根据第二协议的数据传输为止。根据该结构，即使在其中正在进行通信的其它通信设备不能检测到叠加在传输信号上的第二载波时，也直到已经经过了第二等待时段才开始新的通信，因此可以可靠地避免通信冲突。

更优选地，控制装置被配置用于在分组的长度比在利用第一协议的数据传输期间的能够用于根据第二协议传输分组的时段更长的情况下，允许发送装置与数据传输变得不能用于传输分组的时间相同步地发送包括无效数据的分组。根据该结构，可以在其中第一协议数据的传输状况不适合于分组传输的时段的两侧发送分组，结果，可以减少传输数据所需要的分组的数量，从而使得能够改进通信效率。

另一方面，控制装置被配置用于当发送装置连续地发送分别与从一个消息划分的数据相对应的多个分组时预测以下情况，并使对在这样预测的情况发生之前的最后的分组进行发送的时间延迟：在分组之间存在在其中利用第一协议的数据传输变得不能用于利用第二协议的分组传输的时段，同时，包括该时段的发送时间间隔变得比预定的超时时段更长。根据该结构，可以减小接收侧通信设备中的分组之间的接收时间间隔将超过超时时段的可能性，从而使得能够改进数据传输效率。

更优选地，第一协议被配置用于规定其中对请求开始从从设备到主设备的数据传输的中断信号进行传输的中断请求时段、以及其中优先地允许进行中断请求的从设备进行数据发送的优先时段。该通信设备包括借助于信号线传输该中断信号的中断信号传输装置。控制装置被配置用于使得中断信号传输装置发出中断信号，然后使得发送装置在优先时段中优先地根据第二协议发送分组。根据该结构，将由第一协议规定的中断信号从中断信号传输装置经由信号线传输至主设备，并且一旦已传输了中断信号，就在与该中断信号相对应的第一协议的优先时段期间发送第二协议分组。因此，可以可靠地和快速地传输第二协议分组。

另一方面，第一协议可被配置用于规定其中主设备发送用于请求从设备传输数据的数据传输请求命令的命令传输时段、以及其中被请求的从设备响应于该命令而进行数据传输的数据传输时段。控制装置被配置用于当基于在第一协议分析装置处做出的分析结果而判定在命令传输时段期间未传输数据传输请求命令时，使得发送装置根据第二协议发送分组。根据该结构，可以延长在其期间可传输第二协议分组的时段。

更优选地，该通信设备包括模式选择器，该模式选择器当在预定时段期间未接收到根据第一协议的传输信号时设置第二协议专用模式。控制装置被配置用于当在模式选择器处选择第二协议专用模式时，允许发送装置发送分组而不判定是否能够应用根据第二协议的分组传输。根据该结构，可以在不替换通信设备的情况下将该通信系统自动地转换为用于单独地使用第二协议进行通信的系统。

为了实现上述目的，根据本发明的通信方法是与时分复用传输系统共享信号线的通信方法。在时分复用传输系统中，一个或多个从设备借助于双线式信号线而并联地连接至主设备，并且根据第一协议以时分方式来执行从主设备到从设备的数据传输以及从从设备到主设备的数据传输。

该通信方法包括：使用相互并联地连接至信号线的多个通信设备来接收在时分复用传输系统的主设备与从设备之间根据第一协议而传输的传输信号，并分析所接收到的传输信号，以提供针对第一协议的第一协议数据传输状态。此外，该通信方法还包括：判定该第一协议数据传输状态是否能够用于根据所述第二协议传输分组，并当判定该第一协议数据传输状态能够用于传输分组时，根据与第一协议不相同的第二协议而将被叠加在传输信号上的分组从该通信设备之一发送至另一通信设备，该分组包括要被从该通信设备之一传输至另一通信设备的数据。

根据该方法，当接收装置接收到在时分复用传输系统中的主设备与从设备之间传输的根据第一协议的传输信号、且由第一协议分析装置根据所接收到的传输信号来分析第一协议数据的传输状况时，判定所分析的第一协议数据的传输状况是否适合于根据第二协议传输分组。当判定该状态适合于传输时，根据与第一协议不相同的第二协议而将从发送装置发送的包括数据的分组叠加在传输信号上。因此，与其中在简单地判定波形之后将信号叠加在传输信号上的传统示例相比，可以在抑制由传输信号的状况变化而产生的噪声的影响的同时传输相对大的量的数据。结果，可以提供在与时分复用传输系统共享信号线的同时改进数据传输的可靠性的通信方法。

附图说明

图1示出了本发明的第一实施例，图1A是整体系统图，图1B是通信设备的框图；

图2是示出了根据第一实施例的通信设备的操作的流程图；

图3是示出了根据第一实施例的通信设备的操作的时序图；

图4是根据第二实施例的通信设备的框图；

图5是示出了根据第二实施例的通信设备的操作的时序图；

图6是示出了根据第二实施例的通信设备的操作的时序图；

图7是示出了根据第二实施例的通信设备的操作的流程图；

图8是根据第三实施例的通信设备的框图；

图9是根据第四实施例的通信设备的框图；

图10是示出了根据第四实施例的通信设备的操作的时序图；

图11是传统的时分复用传输系统的系统图；以及

图12是示出了时分复用传输系统中的传输信号的信号格式的图。

具体实施方式

以下将描述将本发明的技术思想应用于与在相关技术中描述的时分复用传输系统(远程监测和控制系统)共享信号线Ls的通信系统的实施例。但是，注意，根据本发明的通信系统可以与其共享信号线的时分复用传输系统不限于这些实施例的时分复用传输系统。

(第一实施例)

图1A示出了根据本实施例的通信系统以及与该通信系统共享信号线Ls的时分复用传输系统的系统结构。在该时分复用传输系统中，多个从设备(输入终端22和控制终端23)通过双线式信号线Ls而相互并联地连接至主设备(传输单元)21，以使图12A和12B所示的传输信号Vs经受在主设备21与从设备22、23之间的时分复用传输。

主设备(传输单元)21将具有图12A和12B所示的格式的传输信号Vs发到信号线Ls上。更具体地，传输信号Vs是双极性(±24V)时分复用信号。该传输信号Vs由表示信号传输开始的起始脉冲SY、表示传输信号Vs的模式的模式数据MD、分别用于调用输入终端22和控制终端23的地址数据AD、用于控制负载的控制数据CD、用于检测传输错误的校验和数据CS、以及作为用于接收来自输入终端22或控制终端23的返回信号的时隙的信号返回时段WT构成。在根据本实施例的时分复用传输系统中，使用通过使由脉冲序列构成的载波受到脉宽调制而形成的传输信号Vs来传输数据。

当由输入终端22和控制终端23之一经由信号线Ls接收的传输信号Vs的地址数据与在其中设置的地址数据(各自的地址数据)相匹配时，从传输信号Vs下载控制数据，并与传输信号Vs的信号返回时段WT相同步地将监测数据作为电流模式信号(通过经由适当的低阻抗使信号线Ls短路而发送的信号)而返回。另外，通过以下方式来供应用于输入终端22和控制终端23的内部电路的电源：通过整流使经由信号线Ls传输的传输信号Vs稳定。

主设备21执行持续的轮询，其中使传输信号Vs中包括的地址数据持续地循环变化，以使得输入终端22和控制终端23被顺序地访问。在持续的轮询期间，当传输信号Vs中包括控制数据时，由与传输信号Vs中包括的地址数据相匹配的输入终端22或控制终端23下载控制数据，由此将输入终端22或控制终端23的操作状况作为监测数据而返回至主设备21。

主设备21还在接收到响应于来自开关的操作输入而在输入终端22之一中生成的例如图12C所示的中断信号Si时执行中断轮询，以检测生成中断信号Si的输入终端22，然后访问该输入终端22，以使该终端返回与该操作输入相对应的监测数据。注意，中断信号Si是在起始脉冲SY的时段的一部分(在图12中是起始脉冲SY的前半时段)期间生成的。

更具体地，主设备21持续地执行持续的轮询，以将其中地址数据被循环地更改的传输信号Vs发送到信号线Ls上。然后，当主设备21与传输信号Vs的起始脉冲SY相同步地检测到从输入终端22生成的中断信号Si时，从传输单元21发送其中将模式数据MD设置为中断轮询模式的传输信号Vs。当生成中断信号Si的输入终端22与在中断轮询模式中设置的传输信号Vs的地址数据的高位相匹配时，在输入终端22中设置的地址数据的低位被作为应答数据而与传输信号Vs的信号返回时段WT相同步地返回。这样，传输单元21获取生成中断信号Si的输入终端22的地址。

当传输单元21获取生成中断信号Si的输入终端22的地址时，主设备21将请求返回监测数据的传输信号Vs发送至输入终端22。输入终端22将与该操作输入相对应的监测数据返回主设备21。主设备21在接收到该监测数据时发出用于清除对应的输入终端22的操作输入的指令。接着输入终端22返回表示该操作输入的清除的信息。换言之，主设备21借助于包括用于检测中断信号Si的传输信号Vs的四个传输信号Vs来接收操作输入。

已接收到监测数据的主设备21生成与根据地址对应关系而与输入终端22预相关的控制终端23相关的控制数据，并通过将包括该控制数据的传输信号Vs发送到信号线Ls上来控制应用于控制终端23的负载L。

根据本实施例的通信系统由相互并联地连接至信号线Ls的多个(在所示出的示例中是两个)通信设备1、1以及将发送数据输出至相应的通信设备1、1并从通信设备1、1输入接收数据的终端装置2、2构成。换言之，通信设备1、1执行经由信号线Ls的通信(数据传输)，而终端装置2、2则生成要发送的数据并处理接收的数据。注意，可以使用典型的计算机装置等来实现终端装置2、2，因此省略对其构成和操作的详细说明。

如图1B所示，通信设备1包括：传输信号接收器10，该传输信号接收器10接收根据第一协议在时分复用传输系统的主设备21与从设备22、23之间传输的传输信号Vs；以及第一协议分析部分11，该第一协议分析部分11对根据第一协议传输的且在传输信号接收器10处被接收到的传输信号Vs进行分析，以提供第一协议数据传输状态(以下称作“状态”)。通信设备1还包括：第二协议信号发送器12，该第二协议信号发送器12提供要被叠加在传输信号Vs上的分组，并根据与第一协议不相同的第二协议发送该分组，该分组包括要被传输至其它通信设备1的数据；以及第二协议信号接收器13，该第二协议信号接收器13从信号线Ls接收由其它通信设备1根据第二协议发送的分组。通信设备1还包括传输控制器14，该传输控制器14判定由第一协议分析部分11分析的状态是否适合于传输第二协议分组，并在判定该状态适合于传输之后允许第二协议信号发送器12发送该分组。注意，使用以下方法中的任一种方法将电源供应给相应的部分：与时分复用传输系统的从设备(输入终端22和控制终端23)相类似地通过整流而使从主设备(传输单元)21经由信号线Ls传输的传输信号Vs稳定的方法(以下称为“集中供电方法”)，或者通过经由整流而使商用电源稳定来供电的方法(以下称为“局部供电方法”)。

如上文所述，在时分复用传输系统所使用的第一协议中，传输通过使由脉冲序列构成的载波受到脉宽调制而形成的传输信号Vs。当将第二协议分组叠加到该传输信号Vs上时，优选地是在传输信号Vs稳定在高电平或低电平的时段期间执行该叠加操作。传输信号Vs具有如图12A和12B所示的信号格式。在起始脉冲SY的时段和信号返回时段WT中，传输信号Vs稳定在高电平或低电平的时段相对长，因此认为这些时段(以下称作通信适宜时段)适合于传输叠加的分组。然而，在从模式数据MD到校验和数据CS的时段中，传输信号Vs稳定在高电平或低电平的时段相对而言显著地更短，因此认为该时段(以下称作通信不适宜时段)不适合于传输叠加的分组。此外，在脉冲序列的上升沿和下降沿的时段期间，谐波噪声被叠加到传输信号Vs上，因此也认为这些时段是通信不适宜时段。

因此，在本实施例的通信设备1中，在第一协议分析部分11中分析由传输信号接收器10接收到的传输信号Vs的状态(起始脉冲SY、模式数据MD、地址数据AD、控制数据CD和校验和数据CS的相应的时段以及信号返回时段WT)。更具体地，第一协议分析部分11对具有不大于预定时段的脉冲宽度的脉冲进行计数。然后，在检测到其中传输信号Vs的电平在至少预定时段内未变化的时段之后，第一协议分析部分11从该电平未变化的时段中识别信号返回时段WT的起点。例如，当在模式数据MD、地址数据AD、控制数据CD和校验和数据CS中将表示“0”的脉冲的脉冲宽度设为125毫秒并将表示“1”的脉冲的脉冲宽度设为250毫秒、且将上述的预定时段设为350毫秒(即，长于上述的脉冲宽度)时，当第一协议分析部分11在对具有350毫秒或350毫秒以下的脉冲宽度的至少28个连续脉冲进行计数后检测到其中传输信号Vs的电平在350毫秒或350毫秒以上的时段内未变化的时段时，第一协议分析部分11识别信号返回时段WT。因此，第一协议分析部分11可以分析传输信号Vs的状态。

传输控制器14基于第一协议分析部分11的分析结果(传输信号Vs的状态)来区分通信适宜时段和通信不适宜时段。换言之，传输控制器14将传输信号Vs的起始脉冲SY的时段和信号返回时段WT识别为通信适宜时段。传输控制器14还将一个传输信号Vs与下个传输信号Vs之间的休止时段识别为通信适宜时段。一旦传输控制器14已确定了通信适宜时段，则传输控制器14允许第二协议信号发送器12将第二协议分组发送到信号线Ls上。

取决于传输信号Vs，可在信号返回时段WT之后提供作为与起始脉冲SY相类似的脉冲阵列的结束脉冲。在该类型的传输信号Vs中，传输控制器14可将结束脉冲的时段识别为通信适宜时段。另一方面，即使其中可能生成中断信号Si或返回数据的时段(例如图12中的起始脉冲SY的前半时段等)与起始脉冲SY的时段、信号返回时段WT、或结束脉冲的时段相一致，传输控制器14也可将该时段识别为通信不适宜时段而不是通信适宜时段。

接下来，参照图2所示的流程图，将详细描述通信设备1的操作。

首先，当插入电源使得通信设备1被启动时(步骤S1)，传输信号接收器10从信号线Ls接收传输信号Vs(步骤S2)。传输控制器14判定是否已从终端装置2输入了发送数据(步骤S3)，当尚未输入发送数据时，进程进入其中传输信号接收器10保持处于接收状态的待机状态(步骤S4)。另一方面，当存在发送数据时，由第一协议分析部分11分析传输信号接收器10接收到的传输信号Vs，因此传输控制器14基于该分析结果来区别通信适宜时段和通信不适宜时段(步骤S5)。当传输控制器14判定当前确认了通信不适宜时段时，则进程进入待机状态，直到确认了通信适宜时段(步骤S6)，而当判定确认了通信适宜时段时，传输控制器14允许第二协议信号接收器13检测用于根据第二协议的分组传输的载波(第二载波)(步骤S7)。当第二协议信号接收器13检测到第二载波时，传输控制器14在预定时段内等待(步骤S8)，然后允许第二协议信号发送器12将第二协议分组发送到信号线Ls上(步骤S9)。当第二协议信号接收器13未检测到第二载波时，传输控制器14使得第二协议信号发送器12将第二协议分组发送到信号线Ls上，而不在预定时段内等待(步骤S8、S9)。但是，注意，紧接着传输信号Vs的状态变化之后(紧接着传输信号Vs的上升沿和下降沿之后)，谐波噪声很可能被叠加在传输信号Vs上，因此，即使在未检测到第二载波时，也要在经过足够量的时段(以下称作等待时段)之后发送第二协议分组，以确保谐波噪声衰减。

这里，当发送数据的数据量大时，有可能在一个通信适宜时段中不能发送全部数据。因此，传输控制器14判定是否存在未发送的数据(步骤S10)，当无未发送的数据剩余时，传输控制器14终止根据第二协议分组的分组发送(步骤S11)，并等待从终端装置2输入新的发送数据(步骤S4)。另一方面，当未发送的数据剩余时，在跟随在通信不适宜时段或其中状态变化的时段(传输信号Vs的上升沿和下降沿的时段)之后的下个通信适宜时段中发送剩余的数据。但是，如果另一通信设备1在该下个通信适宜时段期间发送第二协议分组，则分组会冲突，从而导致无法正常发送。因此，当未发送的数据剩余时，传输控制器14根据第一协议分析部分11的分析结果来判定下个通信适宜时段，允许第二协议信号发送器12将第二载波发送到信号线Ls上(步骤S12)，然后允许第二协议信号发送器12将第二协议分组发送到信号线Ls上(步骤S9)。当像这样在用于发送未发送的数据的分组之前将第二载波发送到信号线Ls上时，正要开始分组发送的另一通信设备1紧接着通信适宜时段开始之后检测第二载波，因此终止分组发送。结果，可以防止由于冲突而无法发送分组的情况。

当紧接着传输信号Vs的上升沿和下降沿之后叠加的谐波噪声在经过等待时段t1之后尚未充分衰减时，如上文所述，另一通信设备1可能不能检测到在等待时段t1期间发送的第二载波以实现对未发送的数据的持续发送。因此，如图3所示，正在进行对未发送的数据的发送的通信设备1在等待经过等待时段t1之后发送第二协议分组，而正要开始发送第二协议分组的通信设备1则直到已经过了比等待时段t1更长的时段(t1+t2)之后才发送第二协议分组。因此，后一个通信设备1在检测到由前一个通信设备1发送的分组的第二载波之后进行等待以发送后一个通信设备1的分组，结果可以避免冲突。

作为对如上文所述的根据传输信号Vs的通信适宜时段来划分发送数据以发送多个分组的替代，可以使用以下方法来执行发送。例如，在根据本实施例的时分复用传输系统中，传输信号Vs被循环地持续传输，因此在同步信号Vs的头部处的通信适宜时段(起始脉冲SY的时段)和在同步信号SY的尾部处的通信适宜时段(信号返回时段WT)在状态变化(传输信号Vs的上升沿和下降沿)的任一侧连续出现。由此，通过跨状态变化的任一侧连续出现的多个通信适宜时段而发送第二协议分组，可以减少对发送数据的划分的数量，从而使得能够改进传输效率。但是，注意，在传输信号Vs的状态变化时段期间，由于叠加到传输信号Vs上的谐波噪声的影响而可能无法正确地发送第二协议分组。因此，通过在与传输信号Vs的状态变化的时间相同步的时段期间随无效数据(空数据)一起发送第二协议分组，可以增大可在单个分组中一起发送的数据(有效数据)的量，此外，与发送数据被划分并被以大量的分组来发送的情况相比，可以减少发送数据所需要的分组的数量，从而使得能够改进通信效率。换言之，通信效率降低了与第二协议分组中包括的头部和尾部相对应的量，因此，通过减少分组的数量，通信效率可以被改进与该头部和尾部相对应的量。

(第二实施例)

图4是示出了根据本实施例的通信设备1的框图。注意，该通信设备1与第一实施例的通信设备1共享基本结构，因此，已经对共享的结构要素分配相同的附图标记，同时在适当之处省略对其的说明。

在本实施例的通信系统中，通过将有意义的数据块(以下称为消息)划分成多个而获得的发送数据被从终端装置2发送至通信设备1，于是所接收到的发送数据被以分组而顺序地存储在通信设备1中，然后被发送。接收侧终端装置2依次接收来自接收分组的通信设备1的接收数据，然后重建原始消息。此外，在该通信系统中，当从终端装置2输入到通信设备1中的发送数据与从通信设备1输出到终端装置2的接收数据之间的时间间隔超过预定的超时时段时，终端装置2判定该消息结束。例如，如图5所示，当单个消息在发送侧终端装置2中被划分成六组数据D1至D6且随后被发送至通信设备1时，从终端装置2异步地发送相应的数据组D1、...。当数据发送操作之间的时间间隔Tn(n＝1、2、...、6)超过规定的超时时段Tout时，认为该消息结束。但是，如同在第一实施例中所说明的，在通过跨越通信不适宜时段的多个通信适宜时段来传输第二协议分组的情况下，以下两者之间的时间间隔可能超过超时时段以使得接收侧终端装置2在超过超时时段时误判为消息结束：从在通信适宜时段转变成通信不适宜时段之前发送的最后的分组中接收到的接收数据，以及从在转变回到通信适宜时段之后发送的第一个分组中接收到的接收数据。当像这样误判消息结束时，接收侧终端装置2销毁部分接收的不完整的消息，并向发送侧终端装置2发出重传该消息(重试)的请求。结果，出现通信效率的降低。

因此，在本实施例中，当跨(跨越通信不适宜时段的)多个通信适宜时段而发送包括通过划分单个消息而获得的数据的分组、且预测包括通信不适宜时段的分组发送间隔将超过用于在终端装置2中判定消息结束的超时时段时，传输控制器14使在通信不适宜时段的开始之前发送的最后的第二协议分组的发送时间延迟，由此降低跨越通信不适宜时段的两个分组之间的发送间隔超过超时时段的概率。

如图4所示，通信设备1具有获取终端装置2的超时时段的超时时段获取部分15。该超时时段获取部分15测量从终端装置2发送的且被输入到第二协议信号发送器12中的数据Dm(m＝1、2、...)的时间间隔。然后，超时时段获取部分15将测量值(图5中的Tn)与基准值进行比较，当测量值更大(就时段而言更长)时，超时时段获取部分15通过将测量值设置为新的基准值来确定最大测量值。然后，超时时段获取部分15获取该最大值作为终端装置2的超时时段Tout。然后将与超时时段获取部分15所获取的超时时段Tout相关的信息发送给传输控制器14。

传输控制器14根据第一协议分析部分11的分析结果来确定通信适宜时段的起点和终点。此外，如图6所示，当通信适宜时段的起点(通信不适宜时段Tx切换到通信适宜时段的时间点)被设置为基点时，传输控制器14确定超时时段Tout的起始时间，将该超时时段Tout的起始时间设置为终点，并将与传输分组所需要的时间相等的时间设置为发送禁止时段Tm。然后，传输控制器14使第二协议信号发送器12在已经过了发送禁止时段Tm之后(而不是在发送禁止时段Tm期间)发送分组。换言之，在以上示例中，当由发送侧终端装置2将通过划分单个消息而获得的六组数据D1至D6分别存储在六个分组P1至P6中以供发送、但第三分组P3和第四分组P4必须在通信不适宜时段Tx的任一侧被发送、且预测包括通信不适宜时段Tx的两个分组P3、P4之间的发送时间间隔将比超时时段Tout更长时，传输控制器14通过将要在通信不适宜时段Tx的开始之前发送的最后的分组P3的发送时间从T2’延迟到T2来使两个分组P3、P4之间的发送时间间隔T3比超时时段Tout更短。

接下来将参照图7所示的流程图来详细说明通信设备1的操作。

首先，当插入电源使得通信设备1被启动时(步骤S1)，传输信号接收器10接收来自信号线Ls的传输信号Vs(步骤S2)。传输控制器14判定是否存在从终端装置2输入的发送数据(步骤S3)，当无发送数据存在时，进程进入其中传输信号接收器10保持接收状态的待机状态(步骤S4)。另一方面，当存在发送数据时，传输控制器14判定是否确认了发送禁止时段Tm(步骤S5)，当未确认发送禁止时段Tm时，传输控制器14立即进行至发送处理(步骤S7至步骤S14)。另一方面，当确认了发送禁止时段Tm时，传输控制器14等待经过发送禁止时段Tm，然后进行至发送处理。注意，步骤S7至S14的发送处理与图2的流程图所示的第一实施例的发送处理(步骤S5至步骤S12)相同，因此已省略了说明。

根据以上实施例，可以减小接收侧通信设备1中的分组之间的接收时间间隔超过超时时段的概率，从而使得能够改进数据传输效率。

(第三实施例)

图8是示出了根据本实施例的通信设备1的框图。注意，该通信设备1与第一实施例的通信设备1共享基本结构，因此已对共享的结构要素分配了相同的附图标记，同时在适当之处省略了对其的说明。

在本实施例中，作为对根据第一实施例的传输信号接收器10的替代，设置传输信号收发器10a。传输信号收发器10a不仅用于接收来自信号线Ls的第一协议传输信号Vs，而且还通过经由适当的低阻抗使信号线Ls短路来发送电流模式中断信号Si。

如同在现有技术中所说明的，当主设备(传输单元)21根据根据本实施例的时分复用传输系统的第一协议来接收与传输信号Vs的起始脉冲SY相同步地发送的中断信号Si时，主设备21发送其中模式数据MD被设置以指定中断轮询模式的传输信号Vs，并请求中断信号Si发送从设备22与传输信号Vs的信号返回时段WT相同步地返回其地址数据。由此，主设备21确认生成中断信号Si的从设备22的地址。

因此，当传输控制器14基于第一协议分析部分11的分析结果而与传输信号Vs的起始脉冲SY相同步地将中断信号Si从传输信号收发器10a发送到信号线Ls上时，从主设备21发送其中将模式数据MD设置为中断轮询模式的传输信号Vs，但是，由于中断信号Si实际上不是从时分复用传输系统的从设备22发送的，因此在传输信号Vs的信号返回时段WT期间不从从设备22发送返回信号，因此整个信号返回时段WT可以被确保为通信适宜时段。此外，信号返回时段WT在传输信号Vs的信号格式中占用相对长的时段，因此，通过在该时段期间发送信号，可以不间断地发送数据长度大的分组。

这里，在由主设备21持续执行的轮询期间，并不同样地在信号返回时段WT中从从设备22、23返回信号，因此，当根据第一协议分析部分11的分析结果而判定正在进行持续的轮询时，传输控制器14可以在传输信号Vs的信号返回时段WT期间发送分组。

(第四实施例)

在第一至第三实施例中，假设时分复用传输系统和根据本发明的通信系统共享信号线Ls，但是也可以除去时分复用传输系统，使得单独地操作根据本发明的通信系统。例如，使用通信设备1进行通信的终端装置2可以具有时分复用传输系统的主设备和从设备的功能(负载监测和控制功能等)。但是，当时分复用传输系统被除去且其处理被转换为根据本发明的通信系统时，导致了在用于替换相应的通信设备1的必要的操作中的大量的工作和费用。

因此，在本实施例中，如图9所示，各个通信设备1具有模式设置部分16，该模式设置部分16当在至少预定量的时段内未接收到第一协议传输信号Vs时设置第二协议专用模式。当由模式设置部分16设置第二协议专用模式时，传输控制器14允许第二协议信号发送器12发送第二协议分组而不判定状况是否适合于传输第二协议分组，结果，可以在不替换通信设备1的情况下将通信系统自动地转换为用于单独地使用第二协议进行通信的系统。注意，该通信设备1与第一实施例的通信设备1共享基本结构，因此，已对共享的结构要素分配相同的附图标记，并在适当之处省略对其的说明。

例如，当第一协议分析部分11在相当于至少介于数个连续的轮询周期与数十个连续的轮询周期之间的时段内持续地未能检测到传输信号Vs的状态时，模式设置部分16基于来自第一协议分析部分11的第一协议分析结果而将用于开启第二协议专用模式的信号发送至传输控制器14。

在接收到来自模式设置部分16的该开启信号后，传输控制器14允许第二协议信号发送器12将第二协议分组发送到信号线Ls上，而不判定由第一协议分析部分11分析的状态是否相当于适合于根据第二协议的分组传输的状况。如下面将说明的，当模式设置部分16发送用于关闭第二协议专用模式的信号时，传输控制器14判定由第一协议分析部分11分析的状态是否相当于适合于根据第二协议的分组传输的状况，仅在判定状况适合于传输之后，传输控制器14才允许第二协议信号发送器12发送第二协议分组。

接下来将参照图10所示的流程图来详细说明通信设备1的操作。

首先，当插入电源以使得通信设备1被启动时(步骤S1)，在模式设置部分16中判定在预定时段内是否已接收到传输信号Vs(步骤S2)。当在预定时段内已接收到传输信号Vs时，传输控制器14判定是否存在从终端装置2输入的发送数据(步骤S3)，当无发送数据存在时，进程进入其中传输信号接收器10保持接收状态的待机状态(步骤S4)。另一方面，当存在发送数据时，由第一协议分析部分11分析传输信号接收器10所接收到的传输信号Vs，于是传输控制器14基于该分析结果来区分通信适宜时段和通信不适宜时段(步骤S5)。当传输控制器14判定确认了通信不适宜时段时，进程进入待机状态，直到确认了通信适宜时段为止(步骤S6)。注意，步骤S7至步骤S11的发送处理与图2的流程图所示的第一实施例的发送处理(步骤S7至步骤S11)相同，因此已省略了说明。

另一方面，当在预定时段内未接收到传输信号Vs时，模式设置部分16将用于开启第二协议专用模式的信号发送至传输控制器14，由此将传输控制器14设置在第二协议专用模式中(步骤S13)。模式设置部分16继续基于来自第一协议分析部分11的分析结果来判定是否已接收到传输信号Vs，当模式设置部分16判定在发送了用于开启第二协议专用模式的信号之后已接收到传输信号Vs时，模式设置部分16将用于关闭第二协议专用模式的信号发送至传输控制器14。结果，解除了传输控制器14的第二协议专用模式，并且进程返回至步骤S4的待机状态。换言之，在当时分复用传输系统的主设备21有故障时设置第二协议专用模式以使得不将传输信号Vs发送到信号线Ls上的情况下，当主设备被修复时必须在相应的通信设备1的传输控制器14中解除第二协议专用模式。然而，注意，仅当使用局部供电方法向通信设备1供电时才需要该处理。

在第二协议专用模式中设置的传输控制器14判定是否已从终端装置2输入了发送数据(步骤S15)，当尚未输入发送数据时，进程进入其中传输信号接收器10保持接收状态的待机状态(步骤S17)。另一方面，当存在发送数据时，传输控制器14允许第二协议信号发送器12将第二协议分组发送到信号线Ls上而不判定是否确认了通信适宜时段(步骤S16)。然后，终止根据第二协议的分组传输(步骤S18)。

根据以上实施例，当通过模式设置部分16将通信设备1的传输控制器14设定在第二协议专用模式中时，传输控制器14允许第二协议信号发送器12发送第二协议分组而不判定当前状况是否适合于根据第二协议的分组传输，因此，可以在不替换通信设备1的情况下将通信系统自动地转换为用于单独地使用第二协议进行通信的系统。但是，注意，当使用集中供电方法给通信设备1供电时，作为对时分复用传输系统的主设备(传输单元)21的替代，必须将经由信号线Ls给相应的通信设备1供电的供电装置(未示出)添加到通信系统中。

Claims (10)

1.一种适用于与时分复用传输系统共享双线式信号线的通信系统，所述时分复用传输系统被配置用于借助于所述双线式信号线而根据第一协议进行主设备与至少一个从设备之间的数据传输，所述通信系统包括：

相互并联地连接至所述信号线的多个通信设备，

所述通信设备中的每个通信设备包括：

传输信号接收装置，所述传输信号接收装置被配置用于接收在所述时分复用传输系统中在所述主设备与所述从设备之间根据所述第一协议而传输的传输信号；

发送装置，所述发送装置被配置用于提供要被叠加在所述传输信号上的分组以及根据与所述第一协议不相同的第二协议发送所述分组，所述分组包括要被传输至其它通信设备的数据；

接收装置，所述接收装置被配置用于接收根据所述第二协议而从其它通信设备通过所述信号线发送的分组；

第一协议分析装置，所述第一协议分析装置被配置用于分析根据所述第一协议传输的、且在所述传输信号接收装置处被接收的所述传输信号，以提供第一协议数据传输状态；以及

控制装置，所述控制装置被配置用于判定在所述第一协议分析装置处分析的所述第一协议数据传输状态是否适合于根据所述第二协议传输所述分组，当判定所述状态可用时允许所述发送装置发送所述分组。

2.根据权利要求1所述的通信系统，其中：

所述控制装置被配置用于在从由脉冲序列构成的所述传输信号的上升沿或下降沿起的预定等待时间之后允许所述发送装置根据所述第二协议发送所述分组。

3.根据权利要求2所述的通信系统，其中：

所述发送装置被配置用于发送通过根据数据对载波进行调制而获得的所述分组，以使所述分组被叠加在所述传输信号上，

所述接收装置被配置用于接收被叠加在所述传输信号上的所述分组，从所述分组中解调所述数据，并检测所述载波是否被叠加在所述传输信号上，

所述发送装置被配置用于在所述接收装置处未检测到所述载波时立即发送所述分组，以及在检测到所述载波时经过了预定时段之后发送所述分组，

所述控制装置被配置用于允许所述发送装置在所述等待时段中发送要被叠加在所述传输信号上的所述载波，直到完成了使用所述第二协议的借助于所述分组的所述数据传输为止。

4.根据权利要求3所述的通信系统，其中：

所述控制装置被配置用于允许所述发送装置在经过了比所述等待时段更长的第二等待时段之后根据所述第二协议发送所述分组，直到开始根据所述第二协议的数据传输为止。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的通信系统，其中：

所述控制装置被配置用于在所述分组的长度比在利用所述第一协议的数据传输期间的能够用于根据所述第二协议传输所述分组的时段更长的情况下，允许所述发送装置与数据传输变得不能用于传输所述分组的时间相同步地发送包括无效数据的所述分组。

6.根据权利要求1所述的通信系统，其中：

所述控制装置被配置用于当所述发送装置连续地发送分别与从一个消息划分的数据相对应的多个所述分组时预测以下情况，并使对在这样预测的情况发生之前的最后的分组进行发送的时间延迟：在所述分组之间存在其中利用所述第一协议的数据传输变得不能用于利用所述第二协议的分组传输的时段，同时，包括所述时段的发送时间间隔变得比预定的超时时段更长。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的通信系统，其中：

所述第一协议被配置用于规定其中对请求开始从从设备到主设备的数据传输的中断信号进行传输的中断请求时段、以及其中优先地允许进行中断请求的从设备进行数据发送的优先时段，

所述通信设备包括用于借助于所述信号线传输所述中断信号的中断信号传输装置，

所述控制装置被配置用于使得所述中断信号传输装置发出所述中断信号，然后使得所述发送装置在所述优先时段中优先地根据所述第二协议发送所述分组。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的通信系统，其中：

所述第一协议被配置用于规定其中所述主设备发送用于请求所述从设备传输数据的数据传输请求命令的命令传输时段、以及其中被请求的从设备响应于所述命令而进行数据传输的数据传输时段，

所述控制装置被配置用于当基于在所述第一协议分析装置处做出的分析结果而判定在所述命令传输时段期间未传输所述数据传输请求命令时，使得所述发送装置根据所述第二协议发送所述分组。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的通信系统，其中：

所述通信设备包括模式选择器，所述模式选择器当在预定时段期间未接收到根据所述第一协议的传输信号时设置第二协议专用模式，

所述控制装置被配置用于当在所述模式选择器处选择所述第二协议专用模式时，允许所述发送装置发送所述分组而不判定是否能够应用根据所述第二协议的所述分组传输。

10.一种与时分复用传输系统共享双线式信号线的通信方法，所述时分复用传输系统被配置用于借助于所述双线式信号线而根据第一协议进行主设备与至少一个从设备之间的数据传输，所述通信方法使用相互并联地连接至所述信号线的多个通信设备，并且包括以下步骤：

接收在所述时分复用传输系统的主设备与从设备之间根据所述第一协议而传输的传输信号；

分析所接收到的传输信号，以提供针对所述第一协议的第一协议数据传输状态；以及

判定所述第一协议数据传输状态是否能够用于根据所述第二协议传输分组，以及

当判定所述第一协议数据传输状态能够用于传输所述分组时，根据与所述第一协议不相同的第二协议而将被叠加在所述传输信号上的所述分组从所述通信设备之一传输至另一通信设备，所述分组包括要被从所述通信设备之一传输至另一所述通信设备的数据。

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