JP2014176049A - 通信システム、および通信端末 - Google Patents

Abstract

【課題】 親機から子機へ通信線を介して駆動電力を供給し、子機が電流信号を用いて通信する構成であっても、施工性を悪化させることなく伝送エラーを抑制できる通信システム、および通信端末を提供する。
【解決手段】 伝送親機１と通信端末２とが通信線Ｌ１に接続され、伝送親機１は、通信線Ｌ１を介して通信端末２へ駆動電力を供給し、通信端末２のそれぞれは互いに同期して、電流信号の送信を許可する通信期間と、電流信号の送信を禁止する負荷変動期間とを設定し、通信期間にのみ電流信号を用いた送信処理を行い、負荷変動期間にのみ駆動電力を用いて動作することによって自機の状態を遷移させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信システム、および通信端末に関するものである。

従来から、図２０に示すように、親機を構成する伝送親機１０１と、子機を構成する複数の通信端末１０２とが、同一の通信線Ｌ１００に接続して、伝送親機１０１と各通信端末１０２との間で通信が行われる通信システムが提供されている。

この種の通信システムとしては、伝送親機１０１と複数台の通信端末１０２とが２線式の通信線Ｌ１０１で接続され、時分割多重伝送方式によって伝送親機１０１と各通信端末１０２との通信を実現するシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この通信システムでは、伝送親機１０１から各通信端末１０２へデータを伝送する際には、パルス幅変調することによってデータを伝送する所定振幅の電圧信号が使用される。また、各通信端末１０２から伝送親機１０１へデータを伝送する際には電流の大きさを変化させてなる電流信号が使用される。

さらに、通信端末１０１は、通信線Ｌ１００から供給される伝送信号を整流して、自端末の駆動電力を生成している。

特開２０１２−４９６３８号公報

従来の通信システムは、子機への電源供給方式として、伝送親機から通信線を介して伝送される伝送信号を各子機が整流し安定化することによって駆動電源を生成する方式（集中給電方式）を用いている。

しかし、子機として、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）を有するモニタ端末や、高速で動作するＣＰＵ（Central Processing Unit）を有する情報機器等のように消費電流が比較的大きい端末を用いた場合、伝送エラーが発生する虞があった。具体的には、子機の動作状態の遷移（例えば、ＬＣＤバックライトのオン・オフ、映像処理用ＣＰＵの起動・スリープ）によって、通信線Ｌ１００上を流れる電流の変動（負荷変動）が大きくなった場合、電流信号に歪が発生し、伝送エラーが発生する虞がある。

ここで、消費電流が比較的大きい子機に対しては、電源供給用の専用配線を介して駆動電力を供給する構成も考えられるが、電源供給用の専用配線を通信線とは別に施工する必要があり、施工性の面で不利であった。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、親機から子機へ通信線を介して駆動電力を供給し、子機が電流信号を用いて通信する構成であっても、施工性を悪化させることなく伝送エラーを抑制できる通信システム、および通信端末を提供することにある。

本発明の通信システムは、親機と子機とが第１通信線に接続され、前記親機は、前記第１通信線を介して前記子機へ駆動電力を供給し、前記子機は、電流信号である第１信号を前記第１通信線に送出する通信システムであって、前記子機のそれぞれは互いに同期して、前記第１信号の送信を許可する通信期間と、前記第１信号の送信を禁止する負荷変動期間とを設定し、前記通信期間にのみ前記第１信号を用いた送信処理を行い、前記負荷変動期間にのみ前記駆動電力を用いて動作することによって自機の状態を遷移させることを特徴とする。

この発明において、前記親機は、第２信号を第１通信線に送出し、前記第２信号は、前記通信期間と前記負荷変動期間とを含む複数の時間帯に１フレームを分割した時分割方式の電圧信号であり、前記子機は、前記第２信号を駆動電力として用いて動作し、受信した前記第２信号に基づいて、前記通信期間および前記負荷変動期間をそれぞれ設定することが好ましい。

この発明において、前記子機は、制御シーケンスを実行することによって自機の状態を遷移させており、１つの前記制御シーケンスの時間長さが前記負荷変動期間の時間長さより長い場合、１つの前記制御シーケンスを複数に分割し、この分割した制御シーケンスのそれぞれを複数の前記負荷変動期間のいずれかに割り付けて順次実行することが好ましい。

この発明において、少なくとも１つの前記子機は、前記第１通信線上を伝送される前記第１信号と、前記第１通信線とは異なる第２通信線上を伝送される第３信号との相互間のプロトコル変換を行うゲートウェイ装置であり、前記ゲートウェイ装置は、前記第１信号のデータ量が所定値より大きい場合、この第１信号を複数に分割し、この分割した第１信号のそれぞれをプロトコル変換した前記第３信号のそれぞれを、複数の前記負荷変動期間のいずれかに割り付けて前記第２通信線へ順次送出することが好ましい。

この発明において、前記子機は、自機の状態を遷移させる前に、状態遷移の許可を前記親機に要求し、前記親機から指定された前記負荷変動期間において自機の状態を遷移させ、この負荷変動期間の時間長さは、前記親機が前記子機の状態遷移の内容に応じて設定することが好ましい。

この発明において、前記親機は、前記子機のそれぞれが状態遷移時に要する消費電流のデータを予め保持しており、前記子機のそれぞれの前記消費電流に基づいて、前記負荷変動期間を複数の時間領域に分割し、前記時間領域のそれぞれの前記消費電流の和が均等になるように前記子機をいずれかの前記時間領域に割り付け、前記子機は、自機に割り付けられた前記時間領域において、自機の状態を遷移させることが好ましい。

この発明において、前記親機は、前記子機のそれぞれの状態遷移時に供給する消費電流を測定する測定部を備えており、前記子機のそれぞれの前記消費電流の測定値に基づいて、前記負荷変動期間を複数の時間領域に分割し、前記時間領域のそれぞれの前記消費電流の和が均等になるように前記子機をいずれかの前記時間領域に割り付け、前記子機は、自機に割り付けられた前記時間領域において、自機の状態を遷移させることが好ましい。

この発明において、前記親機は、前記子機のそれぞれに割り付けたアドレスを用いて前記子機との間で通信を行い、前記負荷変動期間を前記アドレスのそれぞれに対応する複数の時間領域に分割し、前記子機は、自機の前記アドレスに対応する前記時間領域において、自機の状態を遷移させることが好ましい。

本発明の通信端末は、通信線を介して駆動電力を供給され、電流信号を前記通信線に送出する通信端末であって、前記電流信号の送信を許可する通信期間と、前記電流信号の送信を禁止する負荷変動期間とを設定し、前記通信期間にのみ前記電流信号を用いた送信処理を行い、前記負荷変動期間にのみ前記駆動電力を用いて動作することによって自機の状態を遷移させることを特徴とする。

以上説明したように、本発明では、信号の送信を許可する通信期間と、信号の送信を禁止する負荷変動期間とを設定したので、親機から子機へ通信線を介して駆動電力を供給し、子機が電流信号を用いて通信する構成であっても、施工性を悪化させることなく伝送エラーを抑制できるという効果がある。

実施形態１の通信システムの構成を示すブロック図である。 同上の伝送親機の構成を示すブロック図である。 同上の伝送信号のフォーマットを示す波形図である。 同上の通信端末の構成を示すブロック図である。 同上の通信端末の状態遷移動作を示す波形図である。 同上のモニタ端末の状態遷移動作を示す波形図である。 同上のモニタ端末の機能部の構成を示すブロック図である。 同上のモニタ端末の機能部の別の構成を示すブロック図である。 同上のモニタ端末の別の状態遷移動作を示す波形図である。 （ａ）（ｂ）同上のゲートウェイ装置の状態遷移動作を示す波形図である。 実施形態２の通信端末の状態遷移動作を示す波形図である。 同上の通信端末の状態遷移動作を示すシーケンス図である。 実施形態３の伝送親機の構成を示すブロック図である。 同上の電流データ記憶部のデータを示すテーブル図である。 同上の通信端末の状態遷移動作を示すシーケンス図である。 実施形態４の伝送親機の構成を示すブロック図である。 同上の電流データ記憶部のデータを示すテーブル図である。 実施形態５の通信システムの構成を示すブロック図である。 同上の通信端末の状態遷移動作を示す波形図である。 従来の通信システムの構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１は、本実施形態の通信システムの構成を示し、親機を構成する伝送親機１と、子機を構成する通信端末２とが、同一の通信線Ｌ１（第１通信線）に接続している。通信線Ｌ１は、一対の信号線を有する２線式である。なお、通信端末２がモニタ端末である場合、モニタ端末２ａと称し、通信端末２がゲートウェイ装置である場合、ゲートウェイ装置２ｂと称す。

伝送親機１は、図２に示すように、通信部１１と、アドレス記憶部１２とで構成される。アドレス記憶部１２には、通信端末２の各アドレスの情報が格納されており、通信部１１は、通信端末２の各アドレスを用いて通信制御を行う。そして、通信部１１は、通信線Ｌ１に対して図３に示すフォーマットの電圧波形からなる伝送信号（第２信号）を送出する。この伝送信号は、電圧信号であり、１フレームを３つに分割した電圧伝送期間Ｔ１、電流伝送期間Ｔ２、負荷変動期間Ｔ３を有する複極（±２４Ｖ）の時分割多重信号である。

電圧伝送期間Ｔ１は、伝送親機１が通信端末２に対してデータを伝送する電圧信号を発生するタイムスロットであり、伝送親機１は、±２４Ｖのパルス列からなるキャリアをパルス幅変調することによってデータを伝送する。また、電圧伝送期間Ｔ１の開始時の所定パルス列は、伝送信号のフレームの開始を示し、通信端末２が同期するための既知の同期パルスを構成している。

電流伝送期間Ｔ２は、＋２４Ｖの電圧を発生する期間であり、伝送親機１が通信端末２から後述の重畳信号を受信するタイムスロットである。すなわち、電流伝送期間Ｔ２は、通信端末２が重畳信号を伝送信号に重畳させて、伝送親機１へデータを送信することを許可された期間である。この電流伝送期間Ｔ２は、本発明の通信期間に相当する。

負荷変動期間Ｔ３は、−２４Ｖの電圧を発生する期間であり、通信端末２による重畳信号の送信を禁止し、通信端末２の状態遷移動作を許可するタイムスロットである。

伝送親機１が通信線Ｌ１上に送出する伝送信号は、±２４Ｖの複極であって、通信線Ｌ１上に繰り返し送出されているから、通信線Ｌ１には伝送信号により電力が常時供給されている。したがって、本システムでは、伝送信号を用いることにより、通信端末２に駆動電力を供給することができる。ただし、伝送親機１が供給する電力には上限があるから、通信線Ｌ１に接続された通信端末２に対して伝送親機１から供給可能な電力は制限される。

次に、通信端末２は、図４に示すように、通信部２１と、アドレス記憶部２２と、機能部２３と、電源部２４とで構成される。通信部２１は、伝送親機１から電圧信号を受信し、さらには重畳信号（第１信号）を伝送信号に重畳させて、伝送親機１へデータを送信する。機能部２３は、通信端末２に固有の機能（モニタ機能、ゲートウェイ機能等）を有する。アドレス記憶部２２には、自端末のアドレス情報が格納されており、機能部２３は、通信部２１が受信した電圧信号に含まれる宛先アドレスが自端末のアドレスと一致すれば、この電圧信号に応じた動作を実行する。電源部２４は、通信線Ｌ１から供給される伝送信号を整流して、自端末の駆動電力を生成している。

そして、本実施形態において、電圧伝送期間Ｔ１、電流伝送期間Ｔ２、負荷変動期間Ｔ３の各時間長さは、予め決まっている。通信端末２のそれぞれは、伝送親機１が通信線Ｌ１上に送出する伝送信号を受信し、電圧伝送期間Ｔ１の上述の同期パルスによって互いに同期して、電圧伝送期間Ｔ１と電流伝送期間Ｔ２と負荷変動期間Ｔ３とを設定できる。すなわち、複数の通信端末２は、互いに同一のタイミングで、電圧伝送期間Ｔ１、電流伝送期間Ｔ２、負荷変動期間Ｔ３を設定できる。

通信端末２の通信部２１は、伝送親機１が通信線Ｌ１上に送出する伝送信号を受けており、電圧伝送期間Ｔ１において、伝送親機１が送信する電圧信号を受信する。

また、通信端末２の通信部２１は、電流伝送期間Ｔ２において、伝送信号に重畳信号を重畳させることで、伝送親機１へデータを送信する。この重畳信号は、通信線Ｌ１上を流れる電流を変化させることによってデータ送信する電流信号であり、電圧信号よりも高い周波数の搬送波を変調した信号である。

また、通信端末２の機能部２３は、負荷変動期間Ｔ３において、電源部２４が生成した駆動電力を用いて状態を遷移させる。例えば、通信端末２がモニタ端末２ａである場合（図１参照）、機能部２３は、映像表示機能を有するＬＣＤ装置で構成され、機能部２３は、ＬＣＤバックライトのオン・オフ等の状態遷移動作を、負荷変動期間Ｔ３において行う。

次に、通信端末２の状態遷移動作例として、モニタ端末２ａの動作を図５を用いて説明する。図５は、通信線Ｌ１上を伝送する信号の波形を示す。

モニタ端末２ａは、電圧伝送期間Ｔ１において、伝送親機１が送信する電圧信号を受信する。通信端末２は、電流伝送期間Ｔ２において、重畳信号Ｐを伝送信号に重畳させて、伝送親機１へデータを送信する。

そして、モニタ端末２ａのＬＣＤバックライトがオフであるとき、伝送親機１が、電圧伝送期間Ｔ１において、電圧信号を用いてバックライトオン要求を送信したとする（時間ｔ１）。モニタ端末２ａは、バックライトオン要求を受信した電圧伝送期間Ｔ１と同一フレーム内の負荷変動期間Ｔ３において、ＬＣＤバックライトをオフからオンに状態遷移させる（時間ｔ２）。

すなわち、モニタ端末２ａ等の通信端末２は、通信端末２が重畳信号Ｐを送信する電流伝送期間Ｔ２を、機能部２３の状態を遷移させる負荷変動期間Ｔ３とは別期間にしている。したがって、通信端末２の状態遷移（ＬＣＤバックライトのオン・オフ等）によって、通信線Ｌ１上を流れる電流の変動（負荷変動）が大きくなったとしても、電流信号からなる重畳信号Ｐに歪が発生することなく、伝送エラーを抑制することができる。

このように、本実施形態では、伝送親機１から通信端末２へ通信線Ｌ１を介して駆動電力を供給し、通信端末２が電流信号を用いて通信する構成であっても、施工性を悪化させることなく伝送エラーを抑制できる。

また、通信端末２の機能部２３は、制御シーケンスを実行することによって自端末の状態を遷移させている。そして、１つの制御シーケンスの時間長さが負荷変動期間Ｔ３の時間長さより長い場合、通信端末２の機能部２３は、１つの制御シーケンスを複数に分割し、この分割した制御シーケンスのそれぞれを複数の負荷変動期間Ｔ３のいずれかに割り付けて順次実行する。

以下、図６を用いて、モニタ端末２ａの状態遷移動作を説明する。図６は、通信線Ｌ１上を伝送する信号の波形を示す。

まず、モニタ端末２ａの機能部２３は、図７に示すように、ＬＣＤコントローラ２３ａ、ＬＣＤバックライト２３ｂを備えている。そして、ＬＣＤコントローラ２３ａ：オフ、ＬＣＤバックライト２３ｂ：オフであるとき、伝送親機１が、電圧伝送期間Ｔ１において電圧信号を用いたバックライトオン要求を送信したとする（時間ｔ１１）。モニタ端末２ａのバックライトオン動作を行う制御シーケンスは、ＬＣＤコントローラ２３ａをオフからオンに切り替える第１のシーケンス、ＬＣＤバックライト２３ｂをオフからオンに切り替える第２のシーケンスに分割できる。そこで、モニタ端末２ａは、バックライトオン要求を受信した電圧伝送期間Ｔ１と同一フレーム内の負荷変動期間Ｔ３において、ＬＣＤコントローラ２３ａをオフからオンに状態遷移させる（時間ｔ１２）。次に、モニタ端末２ａは、次フレーム内の負荷変動期間Ｔ３において、ＬＣＤバックライト２３ｂをオフからオンに状態遷移させる（時間ｔ１３）。

したがって、通信端末２は、複数の負荷変動期間Ｔ３に亘って、１つの制御シーケンスを分割して実行できるので、負荷変動期間Ｔ３の時間長さを長くする必要がなく、負荷変動期間Ｔ３を長くすることによる伝送効率の低下を抑制できる。

次に、モニタ端末２ａの機能部２３が、図８に示すように、ＬＣＤコントローラ２３ａ、ＬＣＤバックライト２３ｂ、伝送ＣＰＵ２３ｃ、映像処理ＣＰＵ２３ｄ、音声処理ＣＰＵ２３ｅを備えている場合、モニタ端末２ａは、図９の状態遷移動作を行う。図９は、通信線Ｌ１上を伝送する信号の波形を示す。

この場合、モニタ端末２ａのバックライトオン動作を行う制御シーケンスは、４つのシーケンスに分割できる。第１のシーケンスは、伝送ＣＰＵ２３ｃをスリープ状態から起動させ、第２のシーケンスは、映像処理ＣＰＵ２３ｄおよび音声処理ＣＰＵ２３ｅをスリープ状態から起動させる。第３のシーケンスは、ＬＣＤコントローラ２３ａをオフからオンに切り替え、第４のシーケンスは、ＬＣＤバックライト２３ｂをオフからオンに切り替える。

まず、ＬＣＤコントローラ２３ａ：オフ、ＬＣＤバックライト２３ｂ：オフ、伝送ＣＰＵ２３ｃ：オフ、映像処理ＣＰＵ２３ｄ：オフ、音声処理ＣＰＵ２３ｅ：オフであるとき、伝送親機１が、電圧伝送期間Ｔ１において電圧信号を用いたバックライトオン要求を送信したとする（時間ｔ２１）。モニタ端末２ａは、バックライトオン要求を受信した電圧伝送期間Ｔ１と同一フレーム内の負荷変動期間Ｔ３において、伝送ＣＰＵ２３ｃをスリープ状態から起動させる（時間ｔ２２）。そして、モニタ端末２ａは、次フレーム内の負荷変動期間Ｔ３において、映像処理ＣＰＵ２３ｄおよび音声処理ＣＰＵ２３ｅをスリープ状態から起動させる（時間ｔ２３）。次に、モニタ端末２ａは、次フレーム内の負荷変動期間Ｔ３において、ＬＣＤコントローラ２３ａをオフからオンに状態遷移させる（時間ｔ２４）。次に、モニタ端末２ａは、次フレーム内の負荷変動期間Ｔ３において、ＬＣＤバックライト２３ｂをオフからオンに状態遷移させる（時間ｔ２５）。

この場合も、通信端末２は、複数の負荷変動期間Ｔ３に亘って、１つの制御シーケンスを分割して実行しており、負荷変動期間Ｔ３を長くすることによる伝送効率の低下を抑制できる。

次に、通信端末２の状態遷移動作例として、ゲートウェイ装置２ｂ（図１参照）の動作を、図１０（ａ）（ｂ）を用いて説明する。ゲートウェイ装置２ｂの機能部２３は、通信線Ｌ１（第１通信線）−通信線Ｌ２（第２通信線）間で信号のプロトコル変換を行う。具体的に、ゲートウェイ装置２ｂの機能部２３は、通信線Ｌ１上を伝送している重畳信号Ｐ（第１信号）を、通信線Ｌ２を伝送する他の通信プロトコルの信号（第３信号）に変換し、通信線Ｌ２上に送出する。また、ゲートウェイ装置２ｂの機能部２３は、通信線Ｌ２を伝送している他の通信プロトコルの信号を重畳信号Ｐに変換し、通信線Ｌ１上に送出する。そして、ゲートウェイ装置２ｂの機能部２３は、プロトコル変換した信号の送信動作（状態遷移動作）を、負荷変動期間Ｔ３において行う。なお、通信線Ｌ２を伝送している信号は、ＲＳ４８５、ＲＳ４２２、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等の通信プロトコルを用いて生成されている。

図１０（ａ）は、通信線Ｌ１上の信号波形を示し、図１０（ｂ）は、ゲートウェイ装置２ｂによってプロトコル変換されて通信線Ｌ２上に送出された信号波形を示す。そして、ゲートウェイ装置２ｂの機能部２３は、プロトコル変換する重畳信号Ｐのデータ量が、１回の負荷変動期間Ｔ３で送信できる予め決められた所定値より大きい場合、この重畳信号Ｐを複数に分割する。ゲートウェイ装置２ｂの機能部２３は、この分割した重畳信号Ｐのそれぞれを他の通信プロトコルにプロトコル変換し、プロトコル変換後の各信号を、複数の負荷変動期間Ｔ３のいずれかに割り付けて通信線Ｌ２へ順次送出する。図１０（ｂ）では、重畳信号Ｐを２分割し、プロトコル変換後の２つの信号のそれぞれを、異なる２つのフレームの負荷変動期間Ｔ３のそれぞれに割り付けて通信線Ｌ２へ送出している。

したがって、負荷変動期間Ｔ３においてのみ、ゲートウェイ装置２ｂの送信動作（状態遷移動作）による負荷変動が発生するので、電流信号からなる重畳信号Ｐに歪が発生することなく、伝送エラーを抑制することができる。また、ゲートウェイ装置２ｂは、複数の負荷変動期間Ｔ３に亘って、信号を分割して送信できるので、負荷変動期間Ｔ３の時間長さを長くする必要がなく、負荷変動期間Ｔ３を長くすることによる伝送効率の低下を抑制できる。

（実施形態２）
本実施形態の通信システムは、実施形態１と同様の構成を備えており、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。

図１１、図１２を用いて、通信端末２の状態遷移動作について説明する。図１１は、通信線Ｌ１上を伝送する信号の波形を示し、図１２は、通信シーケンスを示す。

まず、通信端末２の通信部２１は、機能部２３が状態遷移動作を行う前に、電流伝送期間Ｔ２の重畳信号Ｐを用いて、負荷変動要求Ｓ１を伝送親機１へ送信する（時間ｔ３１）。すなわち、通信端末２は、自端末の状態を遷移させる前に、状態遷移の許可を伝送親機１に要求する。また、通信端末２の通信部２１は、機能部２３の状態遷移動作に要する時間長さの情報を、負荷変動要求Ｓ１に付加している。

伝送親機１の通信部１１は、状態遷移動作を許可するフレーム（この場合、次フレーム）の電圧伝送期間Ｔ１において、負荷変動要求Ｓ１の送信元である通信端末２に対して、電圧信号を用いた変動許可通知Ｓ２を送信する（時間ｔ３２）。伝送親機１は、負荷変動期間Ｔ３の時間長さの情報を変動許可通知Ｓ２に付加している。この変動許可通知Ｓ２によって指定する負荷変動期間Ｔ３の時間長さは、伝送親機１が受信した負荷変動要求Ｓ１に基づいて、状態遷移動作に要する時間長さより長く設定されている。さらに、伝送親機１は、状態遷移動作を許可するフレームの負荷変動期間Ｔ３の時間長さを、上述の指定した時間長さに調節する。

負荷変動要求Ｓ１の送信元である通信端末２の機能部２３は、変動許可通知Ｓ２を受信した電圧伝送期間Ｔ１と同一フレーム内の負荷変動期間Ｔ３において、状態遷移動作Ｓ３を行う（ｔ３３）。

したがって、伝送親機１は、通信端末２に対して、状態遷移動作に用いる負荷変動期間Ｔ３、および負荷変動期間Ｔ３の時間長さを、状態遷移動作の内容に応じて動的に割り当てることが可能となる。すなわち、負荷変動期間Ｔ３の効率のよい活用や、負荷変動期間Ｔ３における制御応答性の向上が可能になる。

（実施形態３）
本実施形態の通信システムにおいて、伝送親機１は、図１３に示すように、電流データ記憶部１３を備える。電流データ記憶部１３は、通信端末２のそれぞれが状態遷移時に要する消費電流のデータを予め記憶している。

そして、伝送親機１は、通信端末２のそれぞれの消費電流に基づいて、負荷変動期間Ｔ３を複数の時間領域に分割し、時間領域のそれぞれの消費電流の和（の最大値）が均等になるように各通信端末２をいずれかの時間領域に割り付ける（グループ分け）。

具体的に、伝送親機１の電流データ記憶部１３は、図１４に示す通信端末２単体の消費電流のデータ「通信端末２Ａ：１００ｍＡ、通信端末２Ｂ：５００ｍＡ、通信端末２Ｃ：４００ｍＡ」を予め記憶している。この通信端末２単体の消費電流のデータは、通信線Ｌ１の電圧降下による損失等は考慮されておらず、通信端末２の内部で消費される電流のデータである。

そして、伝送親機１は、図１５に示すように、負荷変動期間Ｔ３を２つの時間領域Ｄ１，Ｄ２に分割し、時間領域Ｄ１に１台の通信端末２Ｂを割り付け、時間領域Ｄ２に２台の通信端末２Ａ，２Ｃを割り付けるグループ分けを行う。なお、図１５は、通信線Ｌ１上を伝送する信号の波形を示す。

伝送親機１の通信部１１は、自己の起動時に、上述のグループ分けの結果を、電圧伝送期間Ｔ１の電圧信号を用いて通信端末２Ａ〜２Ｃのそれぞれに送信し、通信端末２Ａ〜２Ｃのそれぞれは、自端末に割り付けられた時間領域を認識できる。そして、通信端末２Ａ〜２Ｃのそれぞれは、負荷変動期間Ｔ３内の自端末に割り付けられた時間領域において、状態遷移動作を行う。すなわち、時間領域Ｄ１における消費電流の和（の最大値）は５００ｍＡ、時間領域Ｄ２における消費電流の和（の最大値）は５００ｍＡとなり、時間領域Ｄ１，Ｄ２のそれぞれの消費電流の和（の最大値）が互いに等しくなる。

したがって、状態遷移に必要な通信端末２の駆動電力を負荷変動期間Ｔ３内で均等に割り振ることが可能となり、負荷変動期間Ｔ３において、伝送親機１の供給電力を効率よく用いることができる。また、伝送親機１が通信線Ｌ１に供給する駆動電力のピーク値を抑制できるので、伝送親機１の給電回路を安価に構成することができる。

（実施形態４）
本実施形態の通信システムにおいて、伝送親機１は、図１６に示すように、電流測定部１４、電流データ記憶部１５を備える。

電流測定部１４は、伝送親機１が通信線Ｌ１に供給する電流を測定することによって、通信端末２それぞれの消費電流を実際に測定する。具体的に、伝送親機１が起動した後、電流測定部１４は、電圧伝送期間Ｔ１の電圧信号を用いて、通信端末２のそれぞれに対して動作要求を順次送信する。動作要求を受信した通信端末２の機能部２３は、負荷変動期間Ｔ３において、スリープ・起動等の状態遷移動作を実行する。電流測定部１４は、通信端末２の機能部２３が状態遷移動作を実行したときに、その通信端末２の消費電流を測定する。電流測定部１４は、通信端末２のそれぞれに動作要求を順次送信することによって、配下の通信端末２の状態遷移時に供給する各消費電流を測定し、電流データ記憶部１５に測定結果を格納する。

具体的に、伝送親機１の電流データ記憶部１５は、図１７に示す消費電流の測定データ「通信端末２Ａ：１５０ｍＡ、通信端末２Ｂ：５５０ｍＡ、通信端末２Ｃ：７００ｍＡ」を記憶している。そして、伝送親機１は、図１５に示すように、負荷変動期間Ｔ３を２つの時間領域Ｄ１，Ｄ２に分割し、時間領域Ｄ１に２台の通信端末２Ａ，２Ｂを割り付け、時間領域Ｄ２に１台の通信端末２Ｃを割り付けるグループ分けを行う。

すなわち、伝送親機１は、通信端末２のそれぞれの実際の消費電流に基づいて、負荷変動期間Ｔ３を複数の時間領域に分割し、時間領域のそれぞれの消費電流の和（の最大値）が均等になるように通信端末２をいずれかの時間領域に割り付ける。

伝送親機１の通信部１１は、上述のグループ分けの結果を、電圧伝送期間Ｔ１の電圧信号を用いて通信端末２Ａ〜２Ｃのそれぞれに送信し、通信端末２Ａ〜２Ｃのそれぞれは、自端末に割り付けられた時間領域を認識できる。そして、通信端末２Ａ〜２Ｃのそれぞれは、負荷変動期間Ｔ３内の自端末に割り付けられた時間領域において、状態遷移動作を行う。すなわち、時間領域Ｄ１における消費電流の和（の最大値）は７００ｍＡ、時間領域Ｄ２における消費電流の和（の最大値）は７００ｍＡとなり、時間領域Ｄ１，Ｄ２のそれぞれの消費電流の和が互いに等しくなる。

伝送親機１が供給する実際の駆動電力は、通信端末２単体の消費電力と、伝送親機１から通信端末２に至る通信線Ｌ１における電力損失分とを併せたものである。そこで、本実施形態では、通信端末２の状態遷移時に伝送親機１が通信線Ｌ１へ供給する電流を測定し、各通信端末２の実際の消費電流に基づいて、各通信端末２をいずれかの時間領域に割り付けている。すなわち、通信線Ｌ１の電圧降下による損失等のようなシステム構成の影響を考慮したグループ分けが可能になり、伝送親機１が通信線Ｌ１に供給する電力（の最大値）が各時間領域において均等になるように、各通信端末２をいずれかの時間領域に割り付けることができる。

したがって、実際の消費電流に基づいて、状態遷移に必要な通信端末２の駆動電力を負荷変動期間Ｔ３内で均等に割り振ることが可能となり、負荷変動期間Ｔ３において、伝送親機１の供給電力をより効率よく用いることができる。また、伝送親機１が通信線Ｌ１に供給する駆動電力のピーク値をより確実に抑制できるので、伝送親機１の給電回路を安価に構成することができる。

（実施形態５）
図１８は、本実施形態の通信システムの構成を示し、通信端末２は、伝送端末２ｃと、重畳端末２ｄとで構成される。なお、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。以下、伝送端末２ｃ、重畳端末２ｄを区別しない場合、通信端末２と称す。

伝送親機１と通信端末２との間の通信において通信線Ｌ１を伝送される通信信号と、重畳端末２ｄ相互間の通信において伝送路Ｌ１を伝送される通信信号とは、通信プロトコルが異なっている。前者の通信信号はパルス幅変調された複極の電圧信号であり、後者の通信信号は前者の通信信号よりも高い周波数の搬送波を変調した電流信号を用いる。以下では、前者の通信信号を「伝送信号」と称し、後者の通信信号を「重畳信号」と称す。

そして、伝送端末２ｃの通信部２１は、伝送信号の送受信機能を有し、重畳端末２ｄの通信部２１は、伝送信号および重畳信号の各送受信機能を有する。

伝送親機１と通信端末２との間の通信において用いる伝送信号は、所定のフォーマットを有しており、伝送親機１が通信線Ｌ１に繰り返し送出する。通信端末２は個々にアドレス（識別情報）を有しており、伝送親機１が送出する伝送信号に、通信端末２のアドレスを含めることにより、通信端末２を指定して伝送親機１から各端末への指示が与えられる。すなわち、時分割多重化によって伝送親機１から通信端末２に個別に指示を与えることができる。また、伝送信号には、通信端末２から伝送親機１に情報を通知する期間が設けられている。

伝送端末２ｃには、スイッチやセンサ（図示せず）からの監視入力を受けて伝送親機１に負荷の制御を要求する監視端末器と、負荷（図示せず）が接続され伝送親機１からの指示に従って負荷を制御する制御端末器との２種類を設けている。

伝送親機１は、スイッチあるいはセンサ（以下、スイッチおよびセンサをまとめて、監視手段と称す）と負荷とを対応付ける関係テーブルを備える。監視手段と負荷との関係をあらかじめ関係テーブルに登録しておくことにより、伝送親機１は、スイッチの操作あるいはセンサの出力の変化に応じて、関係テーブルで監視手段に対応付けた負荷を制御する。関係テーブルには、監視手段に対する負荷の制御の内容を含む場合もある。

そして、伝送信号（第２信号）には、図１９に示すように、同期パルス期間Ｔ１１と、送信期間Ｔ１２と、返送期間Ｔ１３と、割込期間Ｔ１４と、短絡検出期間Ｔ１５と、休止期間Ｔ１６とを有する複極（±２４Ｖ）の信号を用いる。伝送親機１は、この伝送信号を繰り返し送出している。

同期パルス期間Ｔ１１は伝送信号のフレームの開始を示し、電圧極性が異なる２つの期間を有している。電圧極性は、同期パルス期間Ｔ１１の期間内において＋２４Ｖから−２４Ｖに変化する。

送信期間Ｔ１２は、伝送親機１から通信端末２への指示を送信する期間であり、伝送親機１が通信端末２に対してデータを伝送する電圧信号を発生するタイムスロットである。伝送親機１は、±２４Ｖのパルス列からなるキャリアをパルス幅変調することによってデータを伝送する。この電圧信号には、伝送信号の種類を示すモード情報、通信端末２を個別に指定するアドレス、指示内容を示す制御情報を含む。

返送期間Ｔ１３は、＋２４Ｖの電圧を発生して、通信端末２から伝送親機１に情報を通知する期間であって、伝送親機１が信号を伝送せずに待機する期間になっている。

割込期間Ｔ１４は、−２４Ｖの電圧を発生して、通信端末２から出力される割込信号を検出するための期間であり、短絡検出期間Ｔ１５は、＋２４Ｖの電圧を発生して、通信線Ｌ１の短絡を検出するための期間である。休止期間Ｔ１６は、−２４Ｖの電圧を発生して、データ伝送を行わない期間である。

各通信端末２は、通信線Ｌ１を介して受信した伝送信号の送信期間Ｔ１２に含まれるアドレスに自己のアドレスが含まれていると、送信期間Ｔ１２に含まれている制御情報に基づく動作を行う。例えば、制御端末器であれば、負荷に対する制御内容が伝送信号の制御情報に含まれているから、制御内容に従って負荷を制御する。監視端末器におけるスイッチの操作や制御端末器における負荷の制御結果は、返送期間Ｔ１３（本発明の通信期間に相当する）に同期させて電流モード信号（電流信号）で伝送親機１に返送される。

電流モード信号（第１信号）は、通信線Ｌ１の線間を開放した状態と、通信線Ｌ１の線間を低インピーダンス要素を介して短絡した状態とで表される２値の電流信号である。例えば、通信端末２は、返信トランジスタと抵抗とを直列に接続した返信回路を有しており、伝送信号を整流した直流電圧を返信回路に印加した状態で、返信トランジスタをオン・オフさせる。これにより、通信線Ｌ１から通信端末２に流れ込む電流の大きさが変化し、通信端末２は、電流信号を通信線Ｌ１上に生じさせて、電流信号を伝送親機１に送信することができる。

伝送親機１は、常時は伝送信号に含まれる通信端末２のアドレスをサイクリックに変化させて通信端末２に順次アクセスする常時ポーリングを行う。常時ポーリングの際には、伝送信号に含まれるアドレスが自己のアドレスに一致した通信端末２では、伝送信号に制御情報が含まれていれば制御情報を取り込んで動作し、自己の動作状態を返送期間Ｔ１３において伝送親機１に返送する。

ところで、通信端末２は、監視入力等の発生時に、伝送信号の割込期間Ｔ１４に同期させて通信線Ｌ１に割込信号Ｉを発生させる（図１９参照）。例えば、監視端末器は、スイッチからの監視入力を受けると、割込期間Ｔ１４に割込信号Ｉを発生させる。伝送親機１は、この割込信号Ｉを検出すると、割込信号Ｉを発生した通信端末２を検索し、その通信端末２にアクセスして通信端末２のアドレスを取得する。

割込信号Ｉを発生した通信端末２のアドレスが伝送親機１に取得されると、伝送親機１はアドレスを指定して通信端末２に監視入力等のデータを返送させる。伝送親機１は、通信端末２から返送された監視入力に基づいて、あらかじめ関係テーブルによって監視入力毎に対応付けられている負荷を設けた通信端末２に対する制御情報を含む伝送信号を生成して通信線Ｌ１に送出する。したがって、割込信号Ｉを発生させた通信端末２からの要求（スイッチの操作など）に従って負荷が制御される。

上述のように、伝送親機１は、常時は常時ポーリングを行ってすべての通信端末２に順にアクセスする。また、伝送親機１は、いずれかの通信端末２からの割込信号を受信すると、割込信号Ｉを発生した通信端末２にアクセスして通信端末２からの要求を受け取る。このように、常時はポーリングを行い、割込信号Ｉが発生すると割込信号Ｉを発生した通信端末２からの要求を優先的に処理する動作を、割込ポーリングと呼ぶ。

一方、重畳端末２ｄは、例えば、負荷が消費する電力量を計測する計測端末、計測装置の計測結果を表示するモニタ端末等である。重畳端末２ｄは、伝送親機１との間で、上述の常時ポーリング、割込ポーリングを用いた通信を行い、さらに、重畳端末２ｄ同士は、通信線Ｌ１上を伝送する重畳信号を用いて互いに通信を行うことができ、例えば、モニタ端末は、計測端末の計測結果を収集する。

重畳端末２ｄ間の通信には、伝送信号に重畳して通信線Ｌ１を伝送される重畳信号Ｐが用いられる。具体的には、伝送信号の同期パルス期間Ｔ１１、休止期間Ｔ１６から適宜に選択した重畳可能期間（本発明の通信期間に相当する）において重畳信号Ｐが伝送される。この重畳信号Ｐ（第１信号）は、通信線Ｌ１上を流れる電流を変化させることによってデータ送信する電流信号であり、電圧信号よりも高い周波数の搬送波を変調した信号である。

さらに、伝送親機１が通信線Ｌ１上に送出する伝送信号は複極であって、常時ポーリングを行っているから、通信線Ｌ１には伝送信号により電力が常時供給されている。したがって、本システムでは、伝送信号を用いることにより、通信端末２に駆動電力を供給することができる。ただし、伝送親機１が供給する電力には上限があるから、通信線Ｌ１に接続された通信端末２に対して伝送親機１から供給可能な電力は制限される。

そして、通信端末２は、上述の常時ポーリング、割込ポーリングを用いる伝送親機１との通信、重畳信号Ｐを用いて行う重畳端末２ｄ同士の通信によって、自端末の起動・スリープ等の状態遷移動作が指示される。状態遷移動作を指示された通信端末２の各機能部２３は、短絡検出期間Ｔ１５において、電源部２４が生成した駆動電力を用いて状態を遷移させる。すなわち、短絡検出期間Ｔ１５が、本発明の負荷変動期間を兼用している。

例えば、重畳端末２ｄがモニタ端末である場合、機能部２３は、映像表示機能を有するＬＣＤ装置で構成され、機能部２３は、ＬＣＤバックライトのオン・オフ等の状態遷移動作を、短絡検出期間Ｔ１５において行う。

また、伝送親機１は、図１９に示すように、短絡検出期間Ｔ１５を、配下の通信端末２のアドレスと同じ数の時間領域Ｄ１１，Ｄ１２，．．．，Ｄ１ｎに分割し、各時間領域に１台の通信端末２を割り付ける。この通信端末２に対して時間領域を割り当てる処理は、伝送親機１が、通信端末２のアドレス設定処理を行うときに自動で行う。したがって、アドレス設定処理と時間領域の割当処理とを同時に行うことができるので、例えば、時間領域を割り当てるための通信シーケンスが不要となる。すなわち、時間領域を割り当てるための工程を増加させることなく、さらには電流測定部等の回路追加によるコストアップを抑制できる。

伝送親機１の通信部１１は、通信端末２のアドレス設定時に、上述の時間領域の割付結果を、電圧伝送期間Ｔ１の電圧信号を用いて通信端末２のそれぞれに送信し、通信端末２のそれぞれは、自端末のアドレスに対応して割り付けられた時間領域を認識できる。そして、通信端末２のそれぞれは、短絡検出期間Ｔ１５の自端末に割り付けられた時間領域において、状態遷移動作を行う。

したがって、短絡検出期間Ｔ１５において、通信端末２のそれぞれの状態遷移が同一タイミングに集中することを防ぎ、負荷変動期間Ｔ３における負荷変動を略一定に制御して、負荷変動期間Ｔ３を効率よく用いることができる。また、伝送親機１が通信線Ｌ１に供給する駆動電力のピーク値を抑制できるので、伝送親機１の給電回路を安価に構成することができる。

１ 伝送親機（親機）
２ 通信端末（子機）
２ａ モニタ端末（子機）
２ｂ ゲートウェイ装置（子機）
Ｌ１ 通信線（第１通信線）
Ｌ２ 通信線（第２通信線）

Claims (9)

1. 親機と子機とが第１通信線に接続され、前記親機は、前記第１通信線を介して前記子機へ駆動電力を供給し、前記子機は、電流信号である第１信号を前記第１通信線に送出する通信システムであって、
   前記子機のそれぞれは互いに同期して、前記第１信号の送信を許可する通信期間と、前記第１信号の送信を禁止する負荷変動期間とを設定し、前記通信期間にのみ前記第１信号を用いた送信処理を行い、前記負荷変動期間にのみ前記駆動電力を用いて動作することによって自機の状態を遷移させる
   ことを特徴とする通信システム。
2. 前記親機は、第２信号を第１通信線に送出し、前記第２信号は、前記通信期間と前記負荷変動期間とを含む複数の時間帯に１フレームを分割した時分割方式の電圧信号であり、
   前記子機は、前記第２信号を駆動電力として用いて動作し、受信した前記第２信号に基づいて、前記通信期間および前記負荷変動期間をそれぞれ設定する
   ことを特徴とする請求項１記載の通信システム。
3. 前記子機は、制御シーケンスを実行することによって自機の状態を遷移させており、１つの前記制御シーケンスの時間長さが前記負荷変動期間の時間長さより長い場合、１つの前記制御シーケンスを複数に分割し、この分割した制御シーケンスのそれぞれを複数の前記負荷変動期間のいずれかに割り付けて順次実行することを特徴とする請求項１または２記載の通信システム。
4. 少なくとも１つの前記子機は、前記第１通信線上を伝送される前記第１信号と、前記第１通信線とは異なる第２通信線上を伝送される第３信号との相互間のプロトコル変換を行うゲートウェイ装置であり、
   前記ゲートウェイ装置は、前記第１信号のデータ量が所定値より大きい場合、この第１信号を複数に分割し、この分割した第１信号のそれぞれをプロトコル変換した前記第３信号のそれぞれを、複数の前記負荷変動期間のいずれかに割り付けて前記第２通信線へ順次送出する
   ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の通信システム。
5. 前記子機は、自機の状態を遷移させる前に、状態遷移の許可を前記親機に要求し、前記親機から指定された前記負荷変動期間において自機の状態を遷移させ、この負荷変動期間の時間長さは、前記親機が前記子機の状態遷移の内容に応じて設定することを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の通信システム。
6. 前記親機は、前記子機のそれぞれが状態遷移時に要する消費電流のデータを予め保持しており、前記子機のそれぞれの前記消費電流に基づいて、前記負荷変動期間を複数の時間領域に分割し、前記時間領域のそれぞれの前記消費電流の和が均等になるように前記子機をいずれかの前記時間領域に割り付け、
   前記子機は、自機に割り付けられた前記時間領域において、自機の状態を遷移させる
   ことを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の通信システム。
7. 前記親機は、前記子機のそれぞれの状態遷移時に供給する消費電流を測定する測定部を備えており、前記子機のそれぞれの前記消費電流の測定値に基づいて、前記負荷変動期間を複数の時間領域に分割し、前記時間領域のそれぞれの前記消費電流の和が均等になるように前記子機をいずれかの前記時間領域に割り付け、
   前記子機は、自機に割り付けられた前記時間領域において、自機の状態を遷移させる
   ことを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の通信システム。
8. 前記親機は、前記子機のそれぞれに割り付けたアドレスを用いて前記子機との間で通信を行い、前記負荷変動期間を前記アドレスのそれぞれに対応する複数の時間領域に分割し、
   前記子機は、自機の前記アドレスに対応する前記時間領域において、自機の状態を遷移させる
   ことを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の通信システム。
9. 通信線を介して駆動電力を供給され、電流信号を前記通信線に送出する通信端末であって、
   前記電流信号の送信を許可する通信期間と、前記電流信号の送信を禁止する負荷変動期間とを設定し、前記通信期間にのみ前記電流信号を用いた送信処理を行い、前記負荷変動期間にのみ前記駆動電力を用いて動作することによって自機の状態を遷移させる
   ことを特徴とする通信端末。

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