JP2013207457A - 通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の中継機を介して装置間をデータ伝送する場合、互いの信号干渉を防止すると共に通信の実効速度を上げる。
【解決手段】中継機40と通信線30の接続部に、通信線の上流側通信路と中継機の送受信切替部との接続をオン・オフする第１のスイッチ部61と、通信線の下流側通信路と中継機の送受信切替部との接続をオン・オフする第２のスイッチ部62とを有し、第１のスイッチ部と第２のスイッチ部は交互にオン・オフする動作を行う通信路切替部6、60を設け、通信路切替部のスイッチ部を全中継機で同期させて切替え、所定の中継機ｎに接続された第１のスイッチ部がオンのとき、中継機ｎの下流側にある隣接中継機ｎ＋１に接続された第１のスイッチ部はオフとすると共に、通信路切替部の第１のスイッチ部と第２のスイッチ部はそれぞれ２つ以上のスイッチを直列に接続して構成した。
【選択図】図２

Description

この発明は、有線の通信線により装置間を複数の中継機を介して接続してデータ伝送するようにした通信システム、特に時分割中継の伝送による通信システムに関するものである。

従来の時分割中継伝送による通信システムは、単一配線の通信線（一例として２本の心線からなるツイストペア線）に複数の中継機を接続し、上流側の親機（あるいは下流側の子機）から隣接する中継機を介して順に子機（あるいは親機）へデータ伝送を行なうようにしている。
中継機は、信号到達範囲を超えた位置に伝送対象の装置がある場合、または信号は到達するが強度が十分でないため速度が得られない場合に、信号増幅の手段として用いられる。
この場合、全部の中継機を同時に動作させるのではなく、上流側（あるいは下流側）の中継機から順に時分割で動作させることで行なわれる。

即ち、１つの中継区間を構成する２台の中継機の信号が到達する範囲では、同時には１区間の中継機２台のみが中継機として動作して隣接中継機に伝送を行い、その中継機が次の時間にさらに隣接の中継機に伝送する、という動作を行うことで、互いの信号干渉を防止しつつ遠方へ信号を伝送する。

このような従来の時分割中継伝送による通信システムは、１台のモデムからの通信信号が通信線の全配線に到達するため、通信信号を送信できるのは同時に１台のモデムのみであり、したがって複数の中継区間で動作可能な区間は同時に１区間のみである。
このため、中継機数の増加に従い、通信線上で通信が行われていない時間が増加し、通信の実効速度が低下するという問題があった。

互いに空間的に干渉を与えるゾーン間では、同時に信号を伝送しないようにした通信システムとして、１つのゾーンおよび複数のゾーンにおいて異なるタイムスロットの時分割で信号を伝送するようにしたものが知られている（特許文献１参照）。
また、各無線ノードが互いにパケットの中継を行なって、始点ノードから終点ノードに信号を伝送するものにおいて、無線ノード間の電波干渉を防ぎ、スループットを中継段数によらず一定に保つために、始点ノードは周波数リユース間隔と対応した送信周期で間欠的にパケットを送信し、中継ノードのそれぞれにおいてはパケットを受信して、周波数リユース間隔と対応した送信待機時間後に該パケットを次の中継ノードへ中継伝送するようにしたものが知られている（特許文献２参照）。

特許文献１は、移動体無線における複数基地局−通過列車間の通信に関するものであり、また特許文献２は、無線マルチホップネットワークに関するものであって、いずれも無線による通信システムである。
このように無線においては、少なくとも隣接区間には干渉が発生する通信システムのため、干渉を防ぐ方法として種々なものが提案されている。
しかしながら、有線においては通信線から信号が漏れる場合か、信号が輻輳して送信されて信号が重なる場合に干渉が起こることが多く、したがって信号の干渉についてはあまり対策が採られていないことが実体である。

そこでこの出願と同じ発明者は、特願２０１１−９６０６５号の発明において、通信線を物理的または電気的に中継区間単位で独立させることにより、信号の干渉が起こることなく通信効率（速度）の向上が可能な通信システムを提案した。
図８はその通信システムの概略構成図、図９は通信システムの時間に沿った動作説明である。

図８（ａ）（ｂ）は時間的に１周期づつずれている状態を示したもので、構成は同じものである。図８において、親機１０のモデムと子機２０のモデムとは物理的に独立した複数の有線の通信線３０ａ〜３０ｄ（総称する場合は添字を省略）で直列に接続され、親機１０と子機２０との間の通信線３０には複数の中継機４０ａ〜４０ｃのモデム（図示では３台、総称する場合は添字を省略）が接続されている。また、各中継機４０ａ〜４０ｃと各通信線３０ａ〜３０ｄの接続部には端子台５０ａ〜５０ｃを介して通信路切替部６０ａ〜６０ｃが設けられている。ここで親機１０が配置された方向を上流、子機２０が配置された方向を下流とする。

各通信路切替部６０ａ〜６０ｃ（総称する場合は添字を省略）には、２つの入出力接続点６１、６２と、中継機４０ａ〜４０ｃの信号入出力部である送受信切替部に接続され、２つの入出力接続点６１、６２に交互に接続される動作を行うスイッチ部６３が設けられている。入出力接続点６１は中継機４０に対して通信線３０の上流側通信路に接続され、入出力接続点６２は中継機４０に対して通信線３０の下流側通信路にそれぞれ接続される。

このような構成で、親機１０と子機２０間の中継機４０の動作状態を時間ｔ軸にしたがって図９に基づいて説明する。
この図９に示すように、周期１（図８（ａ））では、中継機４０ａのスイッチ部６３が上流側通信路（親機１０側）に倒れ、かつ隣接する下流側通信路の中継機４０ｂのスイッチ部６３は下流側通信路（中継機４０ｃ側）に倒れることで、親機１０と中継機４０ａが通信線３０ａ経由で接続され両者間の通信が可能となり、かつ中継機４０ｂ側の通信線３０ｂとは分離される。それゆえ、周期１に中継機４０ｂを含めたそれ以遠の中継機４０が通信しても親機１０−中継機４０ａ区間の信号に干渉することはない。

即ち、親機１０と中継機４０ａとの中継区間１から１つずれた中継区間３において、中継機４０ｂのスイッチ部６３が下流側通信路（中継機４０ｃ側）に倒れ、かつ下流側通信路の中継機４０ｃのスイッチ部６３は上流側通信路（中継機４０ｂ側）に倒れることで、中継機４０ｂと中継機４０ｃが通信線３０ｃ経由で接続され両者間の通信が可能となる。こうして中継区間１と中継区間３が信号の干渉を起こすことなく同時に通信できる。

周期１に続く周期２（図８（ｂ））では、中継機４０ａのスイッチ部６３が下流側通信路（中継機４０ｂ側）に倒れ、同時に中継機４０ｂのスイッチ部６３は上流側通信路（中継機４０ａ側）に倒れることで、中継機４０ａと中継機４０ｂが通信線３０ｂ経由で接続され両者間の通信が可能となり、かつ中継機４０ｃ側の通信線３０ｃとは分離される。それゆえ、その同じ時間帯に中継機４０ｃを含めたそれ以遠の中継機４０が通信しても中継機４０ａ―中継機４０ｂ区間の信号に干渉することはない。

即ち、中継機４０ａと中継機４０ｂの中継区間２から１つずれた中継区間４において、中継機４０ｃのスイッチ部６３が下流側通信路（子機２０側）に倒れることで、中継機４０ｃと子機２０とが通信線３０ｄ経由で接続され両者間の通信が可能となる。こうして中継区間２と中継区間４が信号の干渉を起こすことなく同時に通信できる。
このように、周期１では親機１０と中継機４０ａ間の中継区間１と、中継機４０ｂと中継機４０ｃ間の中継区間３が通信可能で、中継機４０ａと中継機４０ｂとの間の中継区間２、中継機４０ｃと子機２０の間の中継区間４は通信不可である。
次に、周期２では、中継機４０ａと中継機４０ｂの間の中継区間２と、中継機４０ｃと子機２０の間の中継区間４は通信可能で、親機１０と中継機４０ａの間の中継区間１、中継機４０ｂと中継機４０ｃの間の中継区間３は通信不可である。

全中継機４０に接続された通信路切替部６０が同期して上記動作を行うことで、中継機４０の送信信号到達範囲が上流もしくは下流の隣接中継機に限定され、信号の干渉を起こすことなく１つ飛ばしの中継区間は同一期間に同時通信できるため、複数の中継区間があっても信号統轄範囲では１区間でしか通信できなかった従来の時分割中継伝送に比べ、通信効率（速度）を向上させることができる。

しかしながら、上記構成においても通信路切替部６０のスイッチの回路構成によっては、信号が隣接中継区間へ漏洩し、信号の衝突によるデータ誤りが発生したり、起動時においては誤同期が発生する可能性がある。
以下、この問題について図１０および図１１に基づいて説明する。

図１０はデータ送信時に信号が隣接中継区間へ漏洩し、信号の衝突によるデータ誤りが発生する場合の状態を示したものである。
図１０（ａ）は中継区間１で親機１０と中継機４０ａ間が通信線３０ａを介して、中継区間３で中継機４０ｂと中継機４０ｃ間が通信線３０ｃを介してそれぞれデータ伝送している状態を示す。この状態で中継機４０ｂと通信線３０を接続する通信路切替部６０ｂにおいて、図１０（ｂ）に示すようにスイッチ部６３における回路素子内の信号分離度の不足のため、中継機４０ｂから中継機４０ｃへの信号がスイッチ部６３における信号分離度の限界による回り込みにより破線で示すように中継区間２側へ漏洩し、この漏洩した信号が中継区間２の通信線３０ｂを介して中継機４０ａへと流入し、中継機４０ａは親機１０からの信号と衝突してデータ誤りが発生する。

図１１は起動時に同期信号が隣接中継区間へ漏洩し、誤同期が発生する場合の状態を示したものである。
通信システムの同期を取る前の起動時には、全ての通信路切替部６０を同期させるために、図１１（ａ）に示すように、各中継機４０に接続された通信路切替部６０ａ〜６０ｃの全てのスイッチ部６３は通信線３０の上流側通信線に接続された入出力接続点６１側に倒れている。

この状態で、図１１（ｂ）に示すように通信路切替部６０ａのスイッチ部６３における回路素子内の信号分離度の不足のため、親機１０から中継機４０ａへの同期信号がスイッチ部６３における信号分離度の限界による回り込みにより破線で示すように中継区間２の通信線３０ｂ側に漏洩し、この漏洩した同期信号が中継区間２の通信線３０ｂを介して中継機４０ｂへと流入し、中継機４０ｂが中継機４０ａではなく親機１０に同期して接続されるという誤同期の問題が発生する。

特開平１０−１１７３７５号公報 特開２００５−１４３０４６号公報

上記の先行発明は図８、図９で説明したように、通信線を物理的または電気的に中継区間単位で独立させ、中継機４０と通信線３０の接続箇所に通信路切替部６０を設けて上流側通信路と下流側通信路を切り替えることにより、複数の中継区間があっても１つ飛ばしの中継区間は同一期間に同時通信できるため、干渉を起こすことなく通信効率（速度）を向上させることができる。
しかしながら、図１０、図１１で説明したように、通信路切替部６０のスイッチ部の回路構成によっては、信号が隣接中継区間へ漏洩し、信号の衝突によるデータ誤りが発生したり、起動時においては誤同期が発生する問題があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、通信路切替部のスイッチ部からの信号の漏洩を少なくした通信システムを提供することを目的とするものである。

この発明の通信システムは、親機と子機との間を複数の中継機を介して通信線で接続してデータを送受信するようにした通信システムにおいて、中継機と通信線の接続個所に、通信線の上流側通信路と中継機の送受信切替部との接続をオン・オフする第１のスイッチ部と、通信線の下流側通信路と中継機の送受信切替部との接続をオン・オフする第２のスイッチ部とを有し、第１のスイッチ部と第２のスイッチ部は交互にオン・オフする動作を行う通信路切替部を設け、通信路切替部のスイッチ部の切り替わりタイミングは全中継機で同期させ、所定の中継機ｎに接続された第１のスイッチ部がオンで第２のスイッチ部がオフのとき、中継機ｎの下流側にある隣接中継機ｎ＋１に接続された第１のスイッチ部はオフで第２のスイッチ部がオンとなるようにすると共に、上記通信路切替部の第１のスイッチ部と第２のスイッチ部はそれぞれ２つ以上のスイッチを直列に接続して構成したものである。

この発明は、全中継機に接続された通信路切替部のスイッチ部が同期して通信線の上流側通信路と下流側通信路に切り替わる動作を行うことで、中継機の送信信号到範囲が上流もしくは下流の隣接中継機に限定され、干渉を起こすことなく１つ飛ばしの中継区間は同一期間に同時通信できるため、複数の中継区間があっても信号統轄範囲では１区間でしか通信できなかった従来の時分割中継伝送に比べ、通信効率（速度）を向上させることができる。さらに、通信路切替部のスイッチ部の構成を２段以上直列に接続して構成したので信号の漏洩も少なく、データ誤りが発生したり、起動時においては誤同期の発生が少なくなる。

この発明の実施の形態１における通信システムの概略構成図である。 この発明の実施の形態１で使用される通信路切替部の具体的構成図である。 この発明の実施の形態１における通信システムの通信線と中継機の接続部および中継機における機能構成図である。 この発明の実施の形態２における通信システムの概略構成図とそれに使用されるローパスフィルタの構成図である。 この発明の実施の形態２で使用されるフィルタの周波数特性を示す図である。 この発明の実施の形態３で使用されるフェライトコアの構成図である。 この発明の実施の形態４における通信システムの概略構成図である。 先行発明の通信システムの概略構成図である。 先行発明の通信システムの時間に沿った動作説明図である。 先行発明においてデータ伝送時の信号の漏洩する状態を示した図である。 先行発明において起動時の同期信号の漏洩する状態を示した図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１における通信システムを図１〜図３に基づいて説明する。図１は通信システムの概略構成図、図２は通信路切替部の具体的構成図、図３は通信線と中継器の接続部及び中継器における機能構成図である。
図１（ａ）（ｂ）は時間的に１周期ずれている状態を示したもので、構成は同じものである。

図１において、親機１０のモデムと子機２０のモデムとは物理的に独立した複数の有線の通信線３０ａ〜３０ｄ（総称する場合は添字を省略）で直列に接続され、親機１０と子機２０との間の通信線３０には複数の中継機４０ａ〜４０ｃのモデム（図示では３台、総称する場合は添字を省略）が接続されている。各中継機４０ａ〜４０ｃと各通信線３０ａ〜３０ｄの接続部には、それぞれ端子台５０ａ〜５０ｃを介して２つの通信路切替部６ａ、６０ａ〜６ｃ、６０ｃ（総称する場合は添字を省略）が直列に接続されて構成されたものが設けられている。この通信路切替部６、６０の具体的構成については図２で詳細に説明する。
ここで親機１０が配置された方向を上流、子機２０が配置された方向を下流とする。

各通信路切替部６ａ〜６ｃ、６０ａ〜６０ｃは、図２に示すように同じ構成のもので、通信路切替部６は、通信線３０の上流側通信路に接続される第１のスイッチ部６４と、通信線３０の下流側通信路に接続される第２のスイッチ部６５とを有し、通信路切替部６０は、一端が通信路切替部６の第１のスイッチ部６４と直列に接続され、他端が中継機４０の送受信切替部４１（後述する）に接続される第１のスイッチ部６４と、一端が通信路切替部６の第２のスイッチ部６５と直列に接続され、他端が中継機４０の送受信切替部４１（後述する）に接続される第２のスイッチ部６５とを有している。

要するに、通信路切替部６、６０は、それぞれ通信線３０の上流側通信路と中継機４０の送受信切替部４１との接続をオン・オフする第１のスイッチ部６４と、通信線３０の下流側通信路と中継機４０の送受信切替部４１との接続をオン・オフする第２のスイッチ部６５とを有し、通信路切替部６、６０の第１のスイッチ部６４と第２のスイッチ部６５はそれぞれ２つ以上のスイッチを直列に接続して構成したものになっている。換言すれば、２つの通信路切替部６、６０が直列に接続された構成になっている。
これにより、通信路切替部６が１段の場合に比較して、スイッチオフ時の信号分離度を２倍にすることができ、スイッチ部からの信号の漏洩が低減される。なお、通信路切替部６を直列に接続する段数は２つに限らず、２段以上の構成であればいくらの段数でもよい。段数が多くなれば、信号分離度をさらに大きくすることができる。
なお、通信路切替部６、６０は、図２では２個の２端子スイッチとして論理的な機能で表しているが、実際はトランジスタあるいはＦＥＴと抵抗などの素子で基板に構成された、スイッチ機能を持つ電子回路で構成されている。

通信路切替部６、６０の第１のスイッチ部６４と第２のスイッチ部６５は後述する通信路切替タイミング生成部４４３からの切替タイミング信号により、交互にオン・オフする動作を行う。即ち、通信路切替タイミング生成部４４３からの切替タイミング信号Ｓ１により、両方の通信路切替部６、６０の第１のスイッチ部６４がオンのとき、両方の通信路切替部６、６０の第２のスイッチ部６５は通信路切替タイミング生成部４４３からの切替タイミング信号Ｓ２によりオフとなる。

通信路切替部６、６０のスイッチ部６４、６５の切り替わりタイミングは全中継機４０で同期させ、所定の中継機ｎに接続された第１のスイッチ部６４がオンで第２のスイッチ部６５がオフのとき、中継機ｎの下流側にある隣接中継機ｎ＋１に接続された第１のスイッチ部６４はオフで第２のスイッチ部６５がオンとなる。また、逆に所定の中継機ｎに接続された第１のスイッチ部６４がオフで第２のスイッチ部６５がオンのとき、中継機ｎの下流側にある隣接中継機ｎ＋１に接続された第１のスイッチ部６４はオンで第２のスイッチ部６５がオフとなる。
こうして、各通信路切替部６ａ、６０ａ〜６ｃ、６０ｃにより、通信線３０は中継機４０が２台で構成される中継区間単位で物理的に独立させるようにしている。

上記構成において、親機１０から送信される画像データまたは文字データなどの情報はパケット伝送されて下流側にある隣の中継機４０ａに送られ、中継機４０ａで信号増幅される。中継機４０ａで信号増幅されたデータは、次の周期で下流側にある隣の中継機４０ｂに送られ、中継機４０ｂで信号増幅される。こうして最終的に親機１０から送信された画像データまたは文字データは子機２０に送られ、子機２０において、画像データまたは文字データを表示するなどして見ることができる。逆に子機２０からのデータも同様に親機１０へ送信することができる。

この場合、通信路切替部６ａ、６０ａ〜６ｃ、６０ｃのスイッチ部６４、６５は、隣接する中継機４０に接続された通信路切替部６、６０のスイッチ部において、一方は第１のスイッチ部６４がオン、第２のスイッチ部６５がオフ、他方は第１のスイッチ部６４がオフ、第２のスイッチ部６５がオンというように異なる状態に切り替え接続するようになっているから、１つ飛ばしの中継区間は同一期間に同時通信できる。
したがって親機１０から隣接中継機４０に送信されたデータ情報は、１つ飛ばしの中継区間において各中継機４０は下流側の隣接中継機４０に信号の干渉を起こすことなく同時にデータ送信でき、通信効率（速度）を向上させることができる。

次に、通信線３０と中継機４０の接続個所および中継機における詳細な機能構成を図３に基づいて説明する。
図３において、通信線３０と中継機４０との間は、端子台５０と通信路結合部７０ａ、７０ｂと通信路切替部６、６０が接続されている。通信路結合部７０ａは、端子台５０に接続された通信線の上流側通信路と通信路切替部６の第１のスイッチ部６４とを接続するもので、ノイズの遮断および絶縁などの目的でトランスとコンデンサなどの回路で構成される。同様に、通信路結合部７０ｂは、端子台５０に接続された通信線の下流側通信路と通信路切替部６の第２のスイッチ部６５とを接続するもので、ノイズの遮断および絶縁などの目的でトランスとコンデンサなどの回路で構成される。通信路切替部６０は図２で説明したように通信路切替部６に直列に接続され、通信路切替部６０の第１のスイッチ部６４と第２のスイッチ部６５は共に、中継機４０の送受信切替部４１に接続されている。
なお、通信路結合部７０ａ、７０ｂと通信路切替部６、６０は、図３では中継機４０の外部に構成するように記載しているが、通信路結合部７０ａ、７０ｂと通信路切替部６、６０は、中継機４０の内部に取り込むように構成してもよい。

中継機４０は、通信路切替部６０の第１及び第２のスイッチ部６４、６５に接続される送受信切替部４１と、受信部４２と、送信部４３と、同期・キャリア検出及びタイミング生成部４４と、データ保持・制御部４５から構成されている。
送受信切替部４１は、受信部４２で受信する受信信号と送信部４３から送信する送信信号とを切り替える機能を有している。
受信部４２は、送受信切替部４１で受信した受信信号から所定の周波数帯のみ通過させる受信フィルタ部４２１、受信信号の利得を調整する受信信号利得調整部４２２、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部４２３、受信した信号全体の同期を補正（受信信号は送信モデムと受信モデム間の周波数偏差を含むが、その偏差を補正）する同期補正部４２４、受信信号の時間／周波数変換を行なうための高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部４２５、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部４２５で変換された後の座標軸上のマップデータから「０」「１」の２進信号に変換するマップ→データ変換部４２６、定義されたフレーム構造の２進信号を分解し、所望の情報を抽出するフレーム分解部４２７で構成されている。

送信部４３は、フレーム組立部４３１、フレームデータをマップデータに変換するデータ→マップ変換部４３２、信号を周波数／時間変換するための逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部４３３、送信信号のタイミングを調整する送信タイミング調整部４３４、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換部４３５、送信信号の利得を調整する送信信号利得調整部４３６で構成されている。

同期・キャリア検出及びタイミング生成部４４は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部４２５から出力された情報から送信モデムと受信モデム間の周波数偏差を検出し、また高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部４２５から出力された情報からキャリア信号やＦＦＴタイミング情報などを検出する同期・キャリア検出部４４１、同期・キャリア検出部４４１で検出された情報を元に各種のタイミング信号を生成するタイミング生成部４４２、タイミング生成部４４２で生成された信号から通信路切替部６０のスイッチ部６３の切り替えタイミング信号を生成する通信路切替タイミング生成部４４３で構成されている。
なお、タイミング生成部４４２で生成されたタイミング信号により、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部４２５および逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部４３３のフーリエ動作が行なわれるようになっている。また、同期・キャリア検出部４４１で検出された信号により、受信同期補正部４２４および送信タイミング調整部４３４で信号全体を補正するようにしている。

データ保持・制御部４５は、隣接する中継機４０などの装置から伝送されたデータを一時的に保持すると共に、保持したデータを中継するために送信部４３側に送るか、ＬＡＮなどで接続されるパソコンなどの外部機器（図示省略）にデータを送るか、あるいは外部機器からのデータを送信部４３に送るかといった制御を行なう。
なお、パソコンなどの外部機器は、中継機４０に必ずしも接続されるものではなく、中継機４０には外部機器が接続されず、中継動作のみ行なうものもある。

上記構成において、全ての通信路切替部６、６０を同期させるための起動時における動作説明を説明する。
まず、通信システムの同期を取る前の起動時には、各中継機４０に接続された通信路切替部６ａ、６０ａ〜６ｃ、６０ｃの全ての第１のスイッチ部６４はオンとなって通信線３０の上流側通信線に接続されている。この状態で親機１０から同期用の信号が送信されると、その同期用信号は通信線３０ａおよび通信路切替部６ａ、６０ａを介して最初の中継機４０ａが受信する。
中継機４０ａは、図３に示す受信部４２の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部４２５で復調された信号から同期・キャリア検出部４４１で同期用信号を検出する。同期・キャリア検出部４４１で検出された同期用信号からタイミング情報を得て、中継機４０ａは親機１０と同期がとれた状態となる。

次に、中継機４０ａは親機１０との同期完了後、中継機４０ａの通信路切替部６ａ、６０ａの第１及び第２のスイッチ部６４、６５は、同期したタイミングに従い一定周期で交互にオンオフ動作を開始する。
中継機４０ｂは、中継機４０ａが発する同期用信号を受信して、中継機４０ａと同様の動作で中継機４０ａと同期がとれた状態となる。以下、同様にして、順次に中継機４０ｃも、中継機４０ｂと同期がとれた状態となる。

こうして、全ての中継機４０が真近の上流側中継機４０と各々同期がとれた状態になり、その状態では全ての中継機４０の通信路切替部６、６０の第１及び第２のスイッチ部６４、６５は、同期したタイミングにより一定周期で交互にオンオフ動作が行われている。この一定周期の時間は同期信号の周期のＮ倍（Ｎは１以上の整数）である。
通信路切替部６、６０の第１及び第２のスイッチ部６４、６５のオンオフの切り替わり動作は、前述したように、所定の中継機４０ｎに接続された第１のスイッチ部６４が上流側通信路に接続されるときは、中継機４０ｎの下流側にある隣接中継機４０ｎ＋１に接続された第２のスイッチ部６５は下流側通信路に接続される。また、逆に所定の中継機４０ｎに接続された第２のスイッチ部６５が下流側通信路に接続されるときは、中継機ｎの下流側にある隣接中継機ｎ＋１に接続された第１のスイッチ部６４は上流側通信路に接続される。

このような通信システムにおいて、同期がとれた後のデータ情報を時分割中継伝送した場合の、親機１０と子機２０間の中継機４０の時間ｔ軸にしたがった動作状態は図９と同じにつき、詳細な説明は省略する。
即ち、周期１では、親機１０と中継機４０ａが通信線３０ａ経由で接続され両者間の通信が可能となり、かつ中継機４０ｂ側の通信線３０ｂとは分離される。同時に親機１０と中継機４０ａとの中継区間１から１つずれた中継区間３において、中継機４０ｂと中継機４０ｃが通信線３０ｃ経由で接続され両者間の通信が可能となる。こうして中継区間１と中継区間３が信号の干渉を起こすことなく同時に通信できる。

周期１に続く周期２では、中継機４０ａと中継機４０ｂが通信線３０ｂ経由で接続され両者間の通信が可能となり、かつ中継機４０ｃ側の通信線３０ｃとは分離される。同時に中継区間２から１つずれた中継区間４において、中継機４０ｃと子機２０とが通信線３０ｄ経由で接続され両者間の通信が可能となる。こうして中継区間２と中継区間４が信号の干渉を起こすことなく同時に通信できる。

このように、周期１では親機１０と中継機４０ａ間の中継区間１と、中継機４０ｂと中継機４０ｃ間の中継区間３が通信可能で、中継機４０ａと中継機４０ｂとの間の中継区間２、中継機４０ｃと子機２０の間の中継区間４は通信不可である。
次に、周期２では、中継機４０ａと中継機４０ｂの間の中継区間２と、中継機４０ｃと子機２０の間の中継区間４は通信可能で、親機１０と中継機４０ａの間の中継区間１、中継機４０ｂと中継機４０ｃの間の中継区間３は通信不可である。

全中継機４０が同期して上記動作を行うことで、中継機４０の送信信号到達範囲が上流もしくは下流の隣接中継機に限定され、信号の干渉を起こすことなく１つ飛ばしの中継区間は同一期間に同時通信できるため、複数の中継区間があっても信号統轄範囲では１区間でしか通信できなかった従来の時分割中継伝送に比べ、通信効率（速度）を向上させることができる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２における通信システムを図４〜図５に基づいて説明する。図４は通信システムの概略構成図とそれに使用されるローパスフィルタの構成図、図５はフィルタの周波数特性を示す図である。
図４（ａ）において、実施の形態１と異なるのは、通信線３０と中継機４０との間に接続される端子台５０を短絡するように、データ通信の通信周波数帯を遮断できるローパスフィルタ８０で接続するようにして、通信線３０ａ〜３０ｄを電気的に中継区間単位で独立させるようにしたものである。図４（ｂ）は端子台５０に接続されるローパスフィルタ８０を拡大して示したものである。その他の構成は実施の形態１と同じにつき、同じ符号を付して説明を省略する。

ローパスフィルタ８０のフィルタ特性は、図５に示すように遮断周波数ｆｃ以上の周波数の信号は遮断し、遮断周波数ｆｃ以下の周波数は通過するようになっており、本来伝送すべき画像データあるいは文字データの周波数は遮断周波数ｆｃ以上のｆ１〜ｆ２の範囲にあるので、これらのデータは中継機４０を介さずには伝送できないようになっている。
一方、ローパスフィルタ８０は遮断周波数ｆｃ以下の周波数、例えば音声などの電話による信号は通過できるので、そのような信号を伝送するようにする。
このようにすれば、中継機４０などの故障でデータが伝送できなくなっても、親機１０と子機２０との間は電話などで話すことが出来、電話とデータの伝送が共存できるようになる。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３における通信システムを図６に基づいて説明する。実施の形態３の発明は、実施の形態２のローパスフィルタ８０の代わりにフェライトコアを用いて、通信線３０ａ〜３０ｄを電気的に中継区間単位で独立させるようにしたものである。
図６（ａ）は端子台５０を短絡するよう通信線３０に巻かれたフェライトコア９０の構成図を示し、実施の形態２で使用したローパスフィルタ８０の代わりに用いられるものである。
フェライトコア９０は、図６（ｂ）に示すように、コアを上下半分に分割して、それを密着させる形で通信線３０に巻くようにし、コアの磁力でデータ通信の通信周波数帯を遮断するようにしたものである。
このようにフェライトコア９０を用いれば、通信線３０が中継区間単位で物理的に分断されていない場合でも、実施の形態１の中継方法を用いることができる。

実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４における通信システムを図７に基づいて説明する。
図７は通信システムの概略構成図を示し、親機１０と中継機４０ａの間、あるいは中継機４０ａと中継機４０ｂの間の通信線３０ａ（３０ａ１と３０ａ２で構成）、３０ｂ（３０ｂ１と３０ｂ２で構成）に、最下流側の子機２０とは別の複数の子機２００ａ〜２００ｎ、２００ｎ＋１〜２００ｍを接続したものである。
なお、複数の子機２００ａ〜２００ｎ、２００ｎ＋１〜２００ｍの通信線３０への接続は、図示では端子台５０を介して接続しているが、接続個所や接続方法は、特に特定されるものではない。その他の構成は実施の形態１の図１と同じに付き、同じ符号を付して説明を省略する。

子機２００ａ〜２００ｎ、２００ｎ＋１〜２００ｍは、その上流側の親機１０または中継機４０が各子機２００ａ〜２００ｎ、２００ｎ＋１〜２００ｍの通信を管理する構成をとるようにする。即ち、子機２００ａ〜２００ｎは親機１０が管理し、子機２００ｎ＋１〜２００ｍは中継機４０ａが管理するようにする。
そして、子機２００ａ〜２００ｎは、親機１０と中継機４０ａとが通信可能な周期に、親機１０または中継機４０ａとの間でデータ伝送の送受を行なう。また、子機２００ｎ＋１〜２００ｍは、中継機４０ａと中継機４０ｂとが通信可能な周期に、中継機４０ａまたは中継機４０ｂとの間でデータ伝送の送受を行なう。

このように、親機１０と中継機４０間または複数の中継機４０間の通信線３０に複数の子機２００ａ〜２００ｎ、２００ｎ＋１〜２００ｍを接続することで、今までの中継機４０間の同時並行伝送のみならず、その間に接続された各子機にもデータの同時並行伝送を可能とするでき、用途が拡大できる。
なお、親機１０と中継機４０間または複数の中継機４０間の通信線３０に接続される子機は複数に限らず１個でもよい。

１０：親機、 ２０：子機、
３０、３０ａ〜３０ｄ：通信線、 ４０、４０ａ〜４０ｃ：中継機、
４１：送受信切替部、 ４２：受信部、
４３：送信部、 ４４：同期・キャリア検出及びタイミング生成部、
４５：データ保持・制御部、
４４１：同期・キャリア検出部、 ４４２：タイミング生成部、
４４３：通信路切替タイミング生成部、
５０：端子台（伝送路結合部）、 ６、６０：通信路切替部、
６４：第１のスイッチ部、 ６５：第２のスイッチ部、
７０ａ、７０ｂ：通信路結合部、
８０：ローパスフィルタ、 ９０：フェライトコア、
２００ａ〜２００ｎ、２００ｎ＋１〜２００ｍ：子機。

Claims (7)

1. 親機と子機との間を複数の中継機を介して通信線で接続してデータを送受信するようにした通信システムにおいて、上記中継機と上記通信線の接続個所に、上記通信線の上流側通信路と上記中継機の送受信切替部との接続をオン・オフする第１のスイッチ部と、上記通信線の下流側通信路と上記中継機の送受信切替部との接続をオン・オフする第２のスイッチ部とを有し、上記第１のスイッチ部と第２のスイッチ部は交互にオン・オフする動作を行う通信路切替部を設け、上記通信路切替部のスイッチ部の切り替わりタイミングは全中継機で同期させ、所定の中継機ｎに接続された第１のスイッチ部がオンで第２のスイッチ部がオフのとき、上記中継機ｎの下流側にある隣接中継機ｎ＋１に接続された第１のスイッチ部はオフで第２のスイッチ部がオンとなるようにすると共に、上記通信路切替部の第１のスイッチ部と第２のスイッチ部はそれぞれ２つ以上のスイッチを直列に接続して構成したことを特徴とする通信システム。
2. 上記通信路切替部の第１及び第２のスイッチ部は、一定周期で交互にオン・オフ動作を行うようにした請求項１に記載の通信システム。
3. 同期を取る前の起動時においては、上記通信路切替部の全ての第１のスイッチ部はオンとなって上流側通信路と中継機の送受信切替部とを接続し、上流側の親機または中継機からの同期信号を受信して同期が完了した中継機に接続された第２のスイッチ部はオンとなって、下流側通信路と中継機の送受信切替部とを接続するようにした請求項１または請求項２に記載の通信システム。
4. 上記中継機が接続される通信線の上流側通信路と下流側通信路との間に、データ通信を行なう周波数帯の信号を遮断できるフィルタを接続してなる請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の通信システム。
5. 上記フィルタは、データ通信を行なう周波数帯よりも低い周波数帯の信号は通過させるローパスフィルタで構成された請求項４に記載の通信システム。
6. 上記中継機が接続される通信線の周囲に、データ通信を行なう周波数帯の信号を遮断できるフェライトコアを配置してなる請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の通信システム。
7. 上記親機と中継機間または複数の中継機間の通信線に子機を接続してなる請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の通信システム。

Images