JP2021061538A - 通信データ記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通信異常が発生したときの通信異常発生時前後の通信データを確実に保存することができる通信データ保存装置を提供することを目的とする。【解決手段】モデム１が送受信する送受信アナログ音声信号を送受信デジタル音声信号に変換するＡＤ変換部３１と、送受信デジタル音声信号を一時保存するリングバッファ３２と、モデムが出力する信号品質表示信号およびキャリア検出信号に基づいて記録開始ポイントおよび記録終了ポイントを設定するポイント設定部３３と、リングバッファに一時保存された送受信デジタル音声信号の中から記録開始ポイントから記録終了ポイントまでの期間の送受信デジタル音声信号を読み出してその送受信デジタル音声信号をメモリ３５に記録するメモリ制御部３４とを備えている。【選択図】図１

Description

本願は、通信データ記録装置に関する。

プラント設備などに利用される広域監視制御システムにおいては、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｖ．３２に準拠した音声周波数帯域で動作するモデムを使用した通信が行われている。このＶ．３２に準拠したモデム間の信号はアナログ音声信号であるため、外来からのノイズ、通信回線の品質などの影響を受けて周波数特性が劣化し易い。アナログ音声信号の周波数特性が劣化するとモデムがアナログ音声信号を受信できないなどの通信異常が発生する。このような通信異常が発生したときの原因調査方法として、通信異常が発生したときの音声信号を記録しておき、その記録内容を解析して通信異常の発生要因を特定する方法がある。

通信異常が発生したときの通信データを記録する通信装置として、アナログ信号ではないが、デジタルデータ受信時のビットエラーを検知し、そのビットエラーが発生した受信データを記録する通信装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

ＷＯ２０１４／０９７４２０

従来の通信装置においては、受信データを循環記録型のメモリに記録させておき、受信データのビットエラーを検知したときに、受信処理前の受信データ、受信処理後の復調データ、受信データの受信タイミング、および復調データのビット番号を対応付けたテーブルを作成している。

しかし、ビットエラー発生時に作成されたテーブルには、ビットエラーの受信データは記録されているが、エラー発生時前後の受信データは記録されていない。そこで、エラー発生時前後の受信データを後で循環記録型のメモリに記録された受信データの中から読み出すことも考えられる。しかしながら、受信データは循環記録型のメモリに記録されているので、エラー発生後に引き続いて通信装置が稼働している場合は、エラー発生時の受信データが上書きされる場合がある。このような状況になると、後でエラー発生要因を解析しようとしてもエラー発生時前後の受信データを循環記録型のメモリから読み出すことができないという問題がある。

本願は、上述の課題を解決するためになされたもので、通信異常が発生したときの通信異常発生時前後の通信データを確実に保存することができる通信データ保存装置を提供することを目的とする。

本願に係る通信データ記録装置は、モデムが送受信する送受信アナログ音声信号を送受信デジタル音声信号に変換するＡＤ変換部と、ＡＤ変換部で変換された送受信デジタル音声信号を一時保存するリングバッファと、モデムが出力する信号品質表示信号およびキャリア検出信号を受信し、受信した信号品質表示信号およびキャリア検出信号に基づいて記録開始ポイントおよび記録終了ポイントを設定するポイント設定部と、リングバッファに一時保存された送受信デジタル音声信号の中からポイント設定部が設定した記録開始ポイントから記録終了ポイントまでの期間の送受信デジタル音声信号を読み出し、読み出した送受信デジタル音声信号をメモリに記録するメモリ制御部とを備えている。

本願の通信データ記録装置は、モデムが出力する信号品質表示信号およびキャリア検出信号に基づいて記録開始ポイントおよび記録終了ポイントを設定するポイント設定部と、リングバッファに一時保存された送受信デジタル音声信号の中からポイント設定部が設定した記録開始ポイントから記録終了ポイントまでの期間の送受信デジタル音声信号を読み出し、読み出した送受信デジタル音声信号をメモリに記録するメモリ制御部とを備えているので、通信異常が発生したときの通信異常発生時前後の通信データを確実に保存することができる。

実施の形態１に係る通信データ記録装置の構成図である。 実施の形態１における記録開始ポイントおよび記録終了ポイントの説明図である。 実施の形態２に係る通信データ記録装置の構成図である。 実施の形態３に係る通信データ記録装置の構成図である。

以下、本願を実施するための実施の形態に係る通信データ記録装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一符号は同一もしくは相当部分を示している。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る通信データ記録装置の構成図である。ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｖ．３２に準拠したモデム１は、変調処理したアナログ音声信号をアナログＩＦ回路２へ送信すると共に、アナログＩＦ回路２から送られてくるアナログ音声信号を復調処理する。ここで、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｖ．３２に準拠したモデム１は、最大９，６００ｂｐｓの通信速度で通信を行うモデムである。また、アナログＩＦ回路２とは、アナログ信号を用いて装置間でデータを授受するために中継の役目をするインターフェース（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）回路である。モデム１は２線式接続で通信を行うモデムであるため、モデム１とアナログＩＦ回路２との間で送受信される信号は、モデム１からの送信アナログ音声信号とアナログＩＦ回路２からの受信アナログ音声信号が重畳された送受信アナログ音声信号である。本実施の形態の通信データ記録装置３には、この送受信アナログ音声信号が入力される。

通信データ記録装置３は、ＡＤ変換部３１とリングバッファ３２とポイント設定部３３とメモリ制御部３４とメモリ３５とを備えている。ＡＤ変換部３１は、アナログ信号をデジタル信号に変換する機能を備えている。ＡＤ変換部３１には、モデム１とアナログＩＦ回路２との間で送受信される送受信アナログ音声信号が入力される。ＡＤ変換部３１は、入力された送受信アナログ音声信号を送受信デジタル音声信号に変換して、この送受信デジタル音声信号をリングバッファ３２に送る。

リングバッファ３２は、入力された送受信デジタル音声信号を一時保存する。リングバッファ３２は、ある一定領域のメモリの先頭と末尾とが繋がったもので、入力されたデータを循環して記録することができる循環記録型の記録装置である。

ポイント設定部３３は、モデム１が出力する信号品質表示信号（Ｓｉｇｎａｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ：以下、ＳＱＤ信号と記す）およびキャリア検出信号（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｄｅｔｅｃｔ Ｓｉｇｎａｌ：以下、ＣＤ信号と記す）を監視しており、ＳＱＤ信号およびＣＤ信号の異常を検知したときには、受信したＳＱＤ信号およびＣＤ信号に基づいて記録開始ポイントおよび記録終了ポイントを設定する。ここで、ＳＱＤ信号とは、モデム１がアナログ音声信号から復調したデジタル音声信号のビット誤り率で決まる信号であり、ビット誤り率が１×１０^−３を超える場合はオフとなり、ビット誤り率が１×１０^−３以下の場合はオンとなる信号である。また、ＣＤ信号とは、キャリアの検出状態示す信号であり、モデム１が検出するキャリア強度がある閾値以下の場合はオフとなり、その閾値を超える場合はオンとなる信号である。なお、キャリアとは、モデム１においてアナログ音声信号から復調されたデジタル音声信号を意味する。したがって、モデム１が送受信するアナログ音声信号が正常な場合は、ＳＱＤ信号およびＣＤ信号は共にオンである。そして、モデム１が送受信するアナログ音声信号が劣化した場合、まずビット誤り率が上昇しその後にキャリア強度が低下するので、先にＳＱＤ信号がオフになり、その後にＣＤ信号がオフになる。つまり、ＳＱＤ信号およびＣＤ信号の異常とは、ＳＱＤ信号およびＣＤ信号が共にオンからオフになることを意味する。

図２は、本実施の形態において、ポイント設定部３３が設定する記録開始ポイントおよび記録終了ポイントを示す説明図である。ポイント設定部３３は、ＳＱＤ信号がオフになったときの時間に対応するリングバッファ３２に一時保存されたデータのアドレスをｎとした場合、そのアドレスよりＳ個前のアドレスのｎ−Ｓを記録開始ポイントに設定する。また、ポイント設定部３３は、ＣＤ信号がオフになったときの時間に対応するリングバッファ３２に一時保存されたデータのアドレスをｍとした場合、そのアドレスよりＴ個後のアドレスのｍ＋Ｔを記録終了ポイントに設定する。ここで、ｎ、ｍ、ＳおよびＴは１以上の整数とする。

メモリ制御部３４は、図２に示すように、リングバッファ３２に一時保存された送受信デジタル音声信号の中からアドレスがｎ−Ｓからｍ＋Ｔまでの期間のデータを読み出し、読み出したデータをメモリ３５に記録する。なお、本実施の形態において、リングバッファ３２、ポイント設定部３３およびメモリ制御部３４は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）と呼ばれる集積回路（以下、ＦＰＧＡと記す）に実装されている。リングバッファ３２、ポイント設定部３３およびメモリ制御部３４をＦＰＧＡ３６に実装することにより、ポイント設定部３３で設定される記録開始ポイントおよび記録終了ポイントに係るアドレスを設定するための値、具体的にはＳおよびＴの値を変更することが可能となる。また、リングバッファ３２、ポイント設定部３３およびメモリ制御部３４の間でのデータの通信、およびリングバッファ３２に対するデータの保存並びに読み出しを高速で行うことができる。

このように構成された通信データ記録装置においては、ＳＱＤ信号およびＣＤ信号をトリガとして、通信異常が発生したときの通信異常発生時前後の送受信アナログ音声信号に対応する送受信デジタル音声信号を確実に保存することができる。また、リングバッファに一時保存された送受信デジタル音声信号の中から、必要な期間のみの送受信デジタル音声信号をメモリに記録しているので、使用するメモリの容量を小さくすることができる。さらに、後で通信異常の原因を解析しようとするときでも、通信異常発生時前後の送受信デジタル音声信号をメモリから確実に読み出すことができる。

なお、リングバッファ３２は、データが読み出されている間もデータを記録することができるように構成されている。つまり、ＡＤ変換部３１から送られてくる送受信デジタル音声信号は、通信異常が発生してメモリ制御部３４がリングバッファ３２からデータを読み出している間も、リングバッファ３２に途切れることなく保存される。そのため、通信異常が連続して複数回発生しても、全ての通信異常の送受信デジタル音声信号がリングバッファ３２に一時保存される。その結果、メモリ制御部３４は、通信異常が連続して複数回発生しても、全ての通信異常発生時前後の送受信デジタル音声信号をリングバッファ３２から読み出してメモリ３５に記録することができる。

なお、ＳＱＤ信号がオンからオフになった後にＣＤ信号がオンからオフになる前にＳＱＤ信号がオンに復帰した場合、またはＳＱＤ信号がオンの状態でＣＤ信号がオンからオフになった場合は、ポイント設定部３３は記録開始ポイントおよび記録終了ポイントの設定は行わない。

また、本実施の形態の通信データ記録装置は、リングバッファから読み出されたデータを記録するメモリをその内部に備えているが、このメモリは必ずしも通信データ記録装置の内部に備えられている必要はない。リングバッファから読み出されたデータを記録するメモリは、通信データ記録装置の外部に接続された外部メモリでもよいし、例えばＵＳＢメモリなどの通信データ記録装置と着脱可能なメモリであってもよい。外部メモリまたは着脱可能なメモリを用いた場合は、通信異常の原因解析を通信データ記録装置とは独立した別の装置で行うこともできる。

実施の形態２．
実施の形態１の通信データ記録装置のモデム１は２線式接続で通信を行うモデムであるため、モデム１とアナログＩＦ回路２との間で送受信される信号は、送信アナログ音声信号と受信アナログ音声信号が重畳された送受信アナログ音声信号である。その中で、ＳＱＤ信号およびＣＤ信号に影響をあたえる主要因は、モデム１がアナログＩＦ回路２から受信する受信アナログ音声信号であることが多い。実施の形態２の通信データ記録装置は、実施の形態１と同様の通信データ記録装置に送信信号除去部を追加したものである。

図３は、本実施の形態に係る通信データ記録装置の構成図である。本実施の形態の通信データ記録装置３においては、図３に示すように、入力される送受信アナログ音声信号は２つに分岐され、一方の信号は送受信アナログ音声信号としてＡＤ変換部３１に入力され、他方の信号は送信信号除去部３７を経由してＡＤ変換部３１に入力される。送信信号除去部３７は、送受信アナログ音声信号から送信アナログ音声信号を除去して受信アナログ音声信号のみを出力する機能を有する。

ＡＤ変換部３１は、入力された送受信アナログ音声信号および受信アナログ音声信号を送受信デジタル音声信号および受信デジタル音声信号にそれぞれ変換してリングバッファ３２に送る。リングバッファ３２は、入力された送受信デジタル音声信号および受信デジタル音声信号を一時保存する。
ポイント設定部３３は、実施の形態１と同様に、受信したＳＱＤ信号およびＣＤ信号に基づいて記録開始ポイントおよび記録終了ポイントを設定する。

メモリ制御部３４は、リングバッファ３２に一時保存された送受信デジタル音声信号および受信デジタル音声信号の中から記録開始ポイントのアドレスから記録終了ポイントのアドレスまでの期間のデータを読み出し、読み出したデータをメモリ３５に記録する。

このように構成された通信データ記録装置においては、ＳＱＤ信号およびＣＤ信号をトリガとして、通信異常が発生したときの通信異常発生時前後の送受信デジタル音声信号および受信デジタル音声信号を確実に保存することができる。また、通信異常の原因解析において、ＳＱＤ信号およびＣＤ信号に影響をあたえる主要因である受信アナログ音声信号に対応する受信デジタル音声信号のみを参照することもできるので、通信異常の原因解析が容易になる。

実施の形態３．
モデムはデータ端末装置（Ｄａｔａ Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ：以下ＤＴＥと記す）との間でデジタルデータの送受信を行う場合がある。ＤＴＥとは通信回線の端末に接続される装置であり、受信したデータを利用者に提示したり、利用者が入力した情報をデータとして送信したりする装置である。ＤＴＥとしては、例えばパーソナルコンピューター、プリンタおよびスキャナなどの入出力装置などがある。実施の形態３の通信データ記録装置は、実施の形態１と同様の通信データ記録装置において、モデムとＤＴＥとの間で送受信されるデータ端末送受信信号をリングバッファに一時保存するものである。

図４は、本実施の形態に係る通信データ記録装置の構成図である。本実施の形態の通信データ記録装置３においては、図４に示すように、実施の形態１と同様の通信データ記録装置において、モデム１とＤＴＥ４との間で送受信されるデータ端末送受信信号がリングバッファに入力される。リングバッファ３２は、入力された送受信デジタル音声信号およびデータ端末送受信信号を一時保存する。
ポイント設定部３３は、実施の形態１と同様に、受信したＳＱＤ信号およびＣＤ信号に基づいて記録開始ポイントおよび記録終了ポイントを設定する。

メモリ制御部３４は、リングバッファ３２に一時保存された送受信デジタル音声信号およびデータ端末送受信信号の中から記録開始ポイントのアドレスから記録終了ポイントのアドレスまでの期間のデータを読み出し、読み出したデータをメモリ３５に記録する。

このように構成された通信データ記録装置においては、ＳＱＤ信号およびＣＤ信号をトリガとして、通信異常が発生したときの通信異常発生時前後の送受信デジタル音声信号およびデータ端末送受信信号を確実に保存することができる。また、通信異常の原因解析において、モデム１とＤＴＥ４との間で送受信されるデータ端末送受信信号を参照することもできるので、通信異常が発生したときの送受信デジタル音声信号とデータ端末送受信信号との因果関係も解析することができる。

なお、本実施の形態において、実施の形態２で説明した送信信号除去部を追加することもできる。送信信号除去部を追加することにより、受信デジタル音声信号もメモリに記録することができる。その結果、通信異常の原因解析において、ＳＱＤ信号およびＣＤ信号に影響をあたえる主要因である受信アナログ音声信号に対応する受信デジタル音声信号も参照することができるので、通信異常の原因解析がさらに容易になる。

本願は、様々な例示的な実施の形態が記載されているが、１つまたは複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１ モデム、２ アナログＩＦ回路、３ 通信データ記録装置、４ ＤＴＥ、３１ ＡＤ変換部、３２ リングバッファ、３３ ポイント設定部、３４ メモリ制御部、３５ メモリ、３６ ＦＰＧＡ、３７ 送信信号除去部。

Claims (4)

1. モデムが送受信する送受信アナログ音声信号を送受信デジタル音声信号に変換するＡＤ変換部と、
   前記ＡＤ変換部で変換された前記送受信デジタル音声信号を一時保存するリングバッファと、
   前記モデムが出力する信号品質表示信号およびキャリア検出信号を受信し、受信した前記信号品質表示信号および前記キャリア検出信号に基づいて記録開始ポイントおよび記録終了ポイントを設定するポイント設定部と、
   前記リングバッファに一時保存された前記送受信デジタル音声信号の中から前記ポイント設定部で設定された前記記録開始ポイントから前記記録終了ポイントまでの期間の送受信デジタル音声信号を読み出し、読み出した前記送受信デジタル音声信号をメモリに記録するメモリ制御部とを備えたことを特徴とする通信データ記録装置。
2. 前記送受信アナログ音声信号から送信アナログ音声信号を除去して受信アナログ音声信号を出力する送信信号除去部をさらに備え、
   前記ＡＤ変換部は、さらに前記送信信号除去部から出力された前記受信アナログ音声信号を受信デジタル音声信号に変換し、
   前記リングバッファは、さらに前記ＡＤ変換部で変換された前記受信デジタル音声信号を一時保存し、
   前記メモリ制御部は、さらに前記リングバッファに一時保存された前記受信デジタル音声信号の中から前記ポイント設定部で設定された前記記録開始ポイントから前記記録終了ポイントまでの期間の受信デジタル音声信号を読み出し、読み出した前記受信デジタル音声信号を前記メモリに記録することを特徴とする請求項１に記載の通信データ記録装置。
3. 前記リングバッファは、さらに前記モデムとデータ端末装置との間で送受信されるデータ端末送受信信号を一時保存し、
   前記メモリ制御部は、さらに前記リングバッファに一時保存された前記データ端末送受信信号の中から前記ポイント設定部で設定された前記記録開始ポイントから前記記録終了ポイントまでの期間のデータ端末送受信信号を読み出し、読み出した前記データ端末送受信信号を前記メモリに記録することを特徴とする請求項１または２に記載の通信データ記録装置。
4. 前記ポイント設定部は、前記信号品質表示信号および前記キャリア検出信号が共にオフになったときに前記記録開始ポイントおよび前記記録終了ポイントを設定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の通信データ記録装置。

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