JP2014064097A

JP2014064097A - モデムシステム

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Publication number: JP2014064097A
Application number: JP2012206888A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Mizutani; 良則水谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2014-04-10
Anticipated expiration: 2032-09-20
Also published as: JP5885627B2

Abstract

【課題】この発明は、集合ケーブル内の複数の通信線で各々親機と複数の子機間で通信を行う際に生ずる漏話対策を備えたモデムシステムに関するもので、漏話による干渉を確実に除去することができるモデムシステムを提供することである。
【解決手段】集合ケーブル１内に通信線２および３が設けられており、通信線２で親機Ａとその子機Ａ１，Ａ２，・・・が所定のフレーム単位で通信し、通信線３で親機Ｂとその子機Ｂ１，Ｂ２，・・・が所定のフレーム単位で通信している。親機Ａと親機Ｂで使用されるフレーム長を同じにし、調整装置４でフレームの通信開始タイミングを同期させるとともに、同一タイミングのフレームでは指定された１台の親機のみがその子機との通信を行うように調整（排他データ通信）することで、漏話による干渉が全く発生しないモデムシステムとなる。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば集合ケーブル内の複数の撚り対線などの通信線で各々親機と複数の子機間で通信を行う際に生ずる漏話対策を備えたモデムシステムに関するものである。

従来のモデムシステムにおいては、集合ケーブル内の複数の通信線で各々親機と複数の子機間で通信を行う際に生ずる漏話による干渉のため通信断や通信誤りが発生し、通信の信頼性が低下したり、干渉回避のために線の張替えや振替えを実施することによるコスト増を招くという問題があり、この漏話の影響を少なくするために数々の対策が実施されている。（例えば特許文献１および特許文献２）

特開平１０−３０３８７２号公報特開２００１−２４７３６号公報

従来のモデムシステムは以上のように漏話による影響を少なくする対策を実施したものであり、漏話による干渉を確実に除去するものではないという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、漏話による干渉を確実に除去することができるモデムシステムを得ることを目的とする。

この発明に係るモデムシステムは、近接した２組以上の通信線の各々に親機および１台以上の子機が接続され、前記親機と前記子機間でデータ通信が行われるモデムシステムにおいて、上記各々の親機間の通信タイミングを同期させる同期手段と、上記親機と上記子機間は所定長のフレームを通信単位として通信し、該通信単位での通信を上記各親機の指定された１台が排他的に実施するよう調整する通信順序調整手段を備えたことを特徴とするものである。

この発明のモデムシステムによれば、近接した２組以上の通信線の各々に親機および１台以上の子機が接続され、前記親機と前記子機間でデータ通信が行われるモデムシステムにおいて、上記各々の親機間の通信タイミングを同期させる同期手段と、上記親機と上記子機間は所定長のフレームを通信単位として通信し、該通信単位での通信を上記各親機の指定された１台が排他的に実施するよう調整する通信順序調整手段を備えているため、漏話の影響がある複数の通信線では同時に送受信が行われることがなく、漏話による干渉を確実に除去することができる効果がある。

この発明の実施の形態１におけるモデムシステムの概略全体構成を示す構成図である。この発明の実施の形態１におけるモデムシステムを示すブロック図である。この発明の実施の形態１におけるモデムシステムの通信フレームを説明する説明図である。この発明の実施の形態１におけるモデムシステムの通信タイミングの同期を説明する説明図である。この発明の実施の形態１におけるモデムシステムの通信順序の調整を説明する説明図である。この発明の実施の形態２におけるモデムシステムの通信順序の調整を説明する説明図である。この発明の実施の形態３におけるモデムシステムを示すブロック図である。この発明の実施の形態４におけるモデムシステムを示すブロック図である。この発明の実施の形態５におけるモデムシステムの概略全体構成を示す構成図である。この発明の実施の形態５におけるモデムシステムを示すブロック図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１におけるモデムシステムを図１から図５にもとづいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図１はこの発明の実施の形態１におけるモデムシステムの概略全体構成を示す構成図、図２はこの発明の実施の形態１におけるモデムシステムを示すブロック図、図３はこの発明の実施の形態１におけるモデムシステムの通信フレームを説明する説明図、図４はこの発明の実施の形態１におけるモデムシステムの通信タイミングの同期を説明する説明図、図５はこの発明の実施の形態１における通信順序の調整を説明する説明図である。

まず、図１にもとづき概略全体構成を説明する。集合ケーブル１内に通信線２と通信線３が設けられている。通信線２には親機Ａと複数の子機Ａ１，Ａ２，・・・が接続されており、親機Ａからの制御により図３に示すように所定長のフレームを通信単位として、該フレームの送信データ量を超えない範囲でデータ量に応じた１または複数のサブフレームを入れて送受信が行われている。通信線３には親機Ｂと複数の子機Ｂ１，Ｂ２，・・・が接続されており、親機Ｂからの制御により図３に示すように上記と同様に所定長のフレームにデータ量に応じた１または複数のサブフレームを入れて送受信が行われている。通信線２と通信線３は独立した通信路であり、親機Ａと親機Ｂはそれぞれ独立制御して独自の子機との送受信が可能であるが、例えば親機Ａが送信中に親機Ｂが受信中であった場合には、受信信号は遠距離から到達するほど減衰して小さくなっているため、親機Ａからの送信信号が通信線２から漏話して通信線３に入り親機Ｂの受信信号に混入して、親機Ｂで通信断や通信誤りが発生する場合がある。このような漏話による干渉を無くすため、本発明のモデムシステムでは信号線５を介して調整装置４を親機Ａおよび親機Ｂに接続して、後で詳しく説明するように親機Ａおよび親機Ｂの通信を調整している。

次に調整装置４を使用した通信の調整の詳細について図２にもとづき説明する。親機Ａにはフレームの開始位置をパルスで表す通信タイミング信号を生成する通信タイミング生成部２１が設けられており、通信タイミング生成部２１で生成された通信タイミング信号が調整装置４の比較・差分抽出部４２に送られる。親機Ｂにはフレームの開始位置をパルスで表す通信タイミング信号を生成する通信タイミング生成部３１が設けられており、通信タイミング生成部３１で生成された通信タイミング信号が調整装置４の比較・差分抽出部４２に送られる。調整装置４では保有の基準通信タイミング生成部４１で生成された基準通信タイミング信号が比較・差分抽出部４２に入力されており、比較・差分抽出部４２で図４に示すように基準通信タイミング信号と各親機Ａ，Ｂから送られて来た通信タイミング信号とを比較し差分を例えばクロック数および進み／遅れとして抽出して、各親機Ａ，Ｂの通信タイミング調整部２２，３２に返送する。各親機Ａ，Ｂの通信タイミング調整部２２，３２では比較・差分抽出部４２から送られて来た差分が零に近づくように自身の
通信タイミング生成部２１，３１で生成される通信タイミング信号を調整し、この調整を繰り返し継続実施して差分が零の状態（同期状態）を維持する。このように通信タイミング生成部２１，３１、通信タイミング調整部２２，３２、基準通信タイミング生成部４１および比較・差分抽出部４２で同期手段を形成している。なお、上記説明では基準通信タイミング信号は調整装置４内の基準通信タイミング生成部４１で生成される場合について説明したが、各親機Ａ，Ｂの通信タイミング生成部２１，３１から送られた通信タイミング信号の一つを基準通信タイミング信号としてもよく、この場合には基準通信タイミング生成部４１が不要となる。

また、調整装置４には親機Ａと親機Ｂにどのような順序で通信権を与えるかをあらかじめ設定した通信順序調整部４３が設けられており、この通信順序調整部４３から各親機Ａ，Ｂに設けられた送受信タイミング生成部２３，３３に対して設定された順序で通信権を与える。具体的には例えば図５に示すように親機Ａと親機Ｂとが交互に通信権を得る固定的で単純な設定であれば、最初に指示するだけで後は各親機Ａ，Ｂに設けられた送受信タイミング生成部２３，３３で自動的に交互に通信権を得る。送受信タイミング生成部２３，３３には通信タイミング調整部２２，３２から同期された通信タイミング信号が入力されているため、各親機Ａ，Ｂ間でフレームの開始位置がずれることが無く、フレームｎでは親機Ａのみが通信権を得て送受信部２４から通信線２を介して独自の子機Ａ１，Ａ２，・・・と送受信を行ない、フレームｎ＋１では親機Ｂのみが通信権を得て送受信部３４から通信線３を介して独自の子機Ｂ１，Ｂ２，・・・と送受信を行ない、以下フレームｎ＋２では親機Ａが送受信、フレームｎ＋３では親機Ｂが送受信と繰り返される。このように送受信タイミング生成部２３，３３と通信順序調整部４３で通信順序調整手段が構成され排他データ通信が行われる事により、親機Ａが送受信しているときには親機Ｂは送受信しておらず、親機Ｂが送受信しているときには親機Ａは送受信していないため、漏話による干渉が全く発生しない。

実施の形態２．
上記実施の形態１では通信順序調整部４３から固定的な設定で親機Ａ，Ｂに通信権を与える場合について説明したが、設定が複雑な場合には図６に示すように動的に通信権を与える。具体的には次のフレームにはどの親機が通信権を得るのかを各フレーム毎に通信順序調整部４３から送受信タイミング生成部２３，３３に指示するもので、図６の例ではフレームｎの送受信が行われているときに次のフレームｎ＋１は親機Ｂが通信権を得ることを通信順序調整部４３から送受信タイミング生成部３３に通知する。この通知を受けて送受信タイミング生成部３３は送受信部３４に対して次のフレームｎ＋１で送受信を実行させる。同様にフレームｎ＋１の送受信が行われているときに次のフレームｎ＋２は親機Ａが通信権を得ることを通信順序調整部４３から送受信タイミング生成部２３に通知する。この通知を受けて送受信タイミング生成部２３は送受信部２４に対して次のフレームｎ＋２で送受信を実行させる。以下同様に各フレーム毎に繰り返される。このように動的に指示することで通信データ量や優先度等を考慮した複雑な通信順序の設定が可能となる。なお、実施の形態１で説明した通信順序の設定が固定的で繰り返しの簡単なパターンであっても、本実施の形態２と同様に動的に通信権を与えるようにしてもよいことは言うまでもない。

実施の形態３．
上記実施の形態１および２では通信順序調整部４３にあらかじめ通信順序が設定されている場合について説明したが、図７に示すように、通信順序調整部４３で所定のルールにもとづいて通信権をどの親機に与えるか順次決定するようにしてもよい。具体的には各親機Ａ，Ｂの送受信部２４，３４から通信状況（例えば通信予定量や優先通信データの有無など）を周期的または非周期的に通信順序調整部４３に通知し、通信順序調整部４３で該通知された通信状況を使用してあらかじめ定められた優先順位判定条件にもとづいてどの
親機に通信権を与えるか決定する。このようにして求められた通信権は上記実施の形態２で説明したように動的に各親機Ａ，Ｂに与えられ、各親機Ａ，Ｂでは与えられた通信権のフレームで独自の子機との送受信を実行する。このような構成にすることで通信状況の変化に柔軟に対応できるものとなる。なお、送受信部２４，３４から通信順序調整部４３への通信状況の通知周期は１フレーム毎でもよいし、数フレーム毎あるいは１フレームに数回であってもよく、また例えば優先通信データが発生した場合には周期に関係なく直ぐに通知するなど、必要に応じて適宜設定可能である。

実施の形態４．
上記実施の形態１から３では何れも調整装置４が各親機Ａ，Ｂの外部に独立した形で設けられている場合について説明したが、図８に示すように調整装置４の機能を各親機Ａ，Ｂ内で実施することが可能である。同期手段の通信タイミング生成部２１，３１は実施の形態１と同じであるが、通信タイミング調整部２２，３２は自身の通信タイミング生成部２１，３１で生成された通信タイミング信号を基準通信タイミング信号とするのか他から送られて来た基準通信タイミング信号に自身の通信タイミング信号を合わせるのか切り替え可能になっており、図８の場合には親機Ａの通信タイミング調整部２２は自身の通信タイミング生成部２１で生成された通信タイミング信号を基準通信タイミング信号として親機Ｂの通信タイミング調整部３２に送付する。親機Ｂの通信タイミング調整部３２では親機Ａの通信タイミング調整部２２から送られて来た基準通信タイミング信号に合わせるように自身の通信タイミング生成部３１で生成されている通信タイミング信号を修正する。この修正を周期的に実施することで同期状態を維持する。

通信順序調整手段については、各親機Ａ，Ｂの送受信部２４，３４から自身および相手方の通信順序調停部２５，３５に通信状況（例えば通信予定量や優先通信データの有無など）を周期的または非周期的に通知する。通信順序調停部２５，３５では送受信部２４，３４から通知された自身および相手方の通信状況をもとに、あらかじめ取り決められた優先順位判定条件に従って次のフレームはどの親機が通信権を得るのか決定して、自身の送受信タイミング生成部２３，３３に対して上記実施の形態２で説明したものと同様に動的に指示をするとともに、相手方の通信順序調停部２５，３５に対しても念のためにこの情報を送付する。通信順序調停部２５，３５は同一の優先順位判定条件にもとづいて通信権を決定しているため結果は同じと成るが、もし異なっていれば再調停を実施する。なお送信部２４，３４から通信順序調停部２５，３５への通信状況の通知周期は１フレーム毎でもよいし、数フレーム毎あるいは１フレームに数回であってもよく、また例えば優先通信データが発生した場合には周期に関係なく直ぐに通知するなど、必要に応じて適宜設定可能である。このように実施することで調整装置４を別途設ける必要が無くなる。

実施の形態５．
上記実施の形態１から３では何れも調整装置４を使用する場合について説明したが、図９および図１０に示すように調整装置の機能を別の親機Ｍに持たせて通信線５１経由で通信タイミングの同期や通信権の指示が可能である。具体的には図１０のブロック図に示すように、親機Ｍには基準通信タイミング生成部６１と通信順序調整６３と送受信部６４が設けられており、基準通信タイミング生成部６１で生成された通信タイミング信号情報と通信順序調整部６３から指示される通信権情報は、各々、送受信部６４から任意の必要なフレーム数を使用して親機Ａおよび親機Ｂに送付される。親機Ａ，Ｂでは親子切替部２８，３８が設けられており、親機Ｍからの通信タイミング情報や通信権情報を受信するフレームでは親機Ａ，Ｂは親機Ｍの子機として働くように親機Ａ，Ｂ内の必要な機能を切り替え、送受信部２４，３４から通信タイミング再生部２６，３６で親機Ｍから送付された通信タイミング信号情報を再生して通信タイミング保持部２７，３７に保持するとともに、親機Ｍから送付された通信権情報を送受信タイミング生成部２３，３３に保管する。

このようにして親機Ａ，Ｂの通信タイミング保持部２７，３７には親機Ｍの基準通信タイミング信号生成部６１で生成された基準通信タイミング信号に同期した通信タイミング信号が保持される。また、親機Ａ，Ｂは送受信タイミング生成部２３，３３に保管された通信権情報により自身が通信権を得、かつ親機として動作するフレームでは、各親機Ａ，Ｂでは与えられた通信権のフレームで独自の子機との送受信を実行する。このように構成する事により各親機Ａ，Ｂは親機Ｍからの基準通信タイミング信号に同期した通信タイミングで動作し、通信順序調整部６３から指示された通信権のあるフレームで排他的に独自の子機との通信を実行することになるため、親機Ａが通信線２で送受信しているときには親機Ｂは送受信しておらず、親機Ｂが通信線３で送受信しているときには親機Ａは送受信していないため、漏話による干渉が全く発生しない。なお、本実施の形態５においても上記実施の形態３と同様に各親機Ａ，Ｂの通信状況（例えば通信予定量や優先通信データの有無など）を送受信部２４，３４から送受信部６４経由で通信順序調整部６３に周期的にまたは非周期的に通知するようにしてもよい。

実施の形態６．
上記実施の形態１から５では、対象となる親機の設定や通信順序調整部４３，６３などの通信順序等の設定については具体的な説明をしていないが、これらの設定は例えば通信線にパソコン等を接続してモデム設定画面を表示して実施してもよいし、モデムシステムに設けた専用の設定スイッチで設定してもよい。また、排他通信の制御権を通信順序調整部４３，６３が持たず、モデムシステムの外部にある装置／システム（例えばプラント監視制御システムなど）がどの親機を通信させるかを通信順序調整部４３，６３に指示し、通信順序調整部４３，６３はそれに従って親機に指示するようにしてもよい。さらに、通信順序調整部４３，６３があらかじめ持つ設定は、外部からも変更できるようにしてもよい。また、同期手段や通信順序調整手段の各機能はソフトウエアで実施してもよいし、専用の基板等で構成してもよく、同一の筐体内に入っていてもよいし、独立した別の装置として構成したり、他の外部システムの一部として構成されていてもよい。

実施の形態７．
上記実施の形態１から５では何れも通信線２，３が２組の場合について説明したが、通信線は３組以上であってもよい。この場合において、２組以上の近接する通信線に各々親機を接続する場合、実施の形態１〜５で述べた方法により各々の親機の通信タイミングを同期させ、干渉量の測定あるいはモデム装置や配線状態などからの類推にもとづき、漏話による干渉が大きく通信断、実効速度低下や通信誤りの発生が懸念される親機のみを選択し、選択された親機のみ実施の形態１〜５で述べた通信順序調整にもとづく排他通信を行うことができ、そのことにより干渉を回避し、また干渉の懸念がない親機を選択せず設定しないことで、排他通信による不要な実効速度低下を防ぐことができる。さらに、モデム装置の増設や配線の変更により、たとえば干渉する親機が増加した場合には、該当する親機を前記方法で選択し、該親機に前記設定を施すことで容易に必要な親機に干渉対策を施すことができる。
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

２通信線３通信線
４調整装置５信号線
２１通信タイミング生成部２２通信タイミング調整部
２３送受信タイミング生成部２４送受信部
３１通信タイミング生成部３２通信タイミング調整部
３３送受信タイミング生成部３４送受信部
４１基準通信タイミング生成部４２比較・差分抽出部
４３通信順序調整部

Claims

近接した２組以上の通信線の各々に親機および１台以上の子機が接続され、前記親機と前記子機間でデータ通信が行われるモデムシステムにおいて、上記各々の親機間の通信タイミングを同期させる同期手段と、上記親機と上記子機間は所定長のフレームを通信単位として通信し、該通信単位での通信を上記各親機の指定された１台が排他的に実施するよう調整する通信順序調整手段を備えたことを特徴とするモデムシステム。
上記同期手段は上記各親機のフレームのタイミング情報を対象親機から集め、基準タイミングに対する差分を検出して各親機に通知し、各親機は通知された差分がゼロに近づくように自身のフレームのタイミングを修正し維持することを特徴とする請求項１に記載のモデムシステム。
上記同期手段は基準となる親機の基準タイミングと同期したフレームのタイミングを上記各親機の内部に保持していることを特徴とする請求項１に記載のモデムシステム。
上記通信順序調整手段は上記各親機があらかじめ設定された順序で上記フレーム単位の通信権を得ることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のモデムシステム。
上記通信順序調整手段は上記各親機外部から通信権を与える親機を指定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のモデムシステム。
上記通信順序調整手段は上記各親機の通信状況を親機の外部に設けられた通信順序調整部に通知し、該通信順序調整部で通知された情報に基づき通信権を与える親機を決定することを特徴とする請求項５に記載のモデムシステム。
上記通信順序調整手段は上記各親機の通信状況を親機相互に通知し合い、あらかじめ取り決められた優先順位判定条件に従って次の周期はどの親機が通信権を得るか上記各親機が判断することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のモデムシステム。
上記各親機に対し伝送路経由でモデム設定画面から上記通信順序調整手段の対象となる親機を設定することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のモデムシステム。
上記各親機に設けられたスイッチで上記通信順序調整手段の対象となる親機を設定することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のモデムシステム。
上記各親機は漏話による干渉の大きい親機のみを選択することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のモデムシステム。