JP3558864B2 - ペア線を用いたデータの多重伝送システム及びその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は伝送装置間のデ−タ通信に使用される高速伝送システムに関する。例えば、送電線と平行にすでに配備されている開閉器制御用のペア線を用いた高速多重データ伝送システムに応用することができる。又、本発明は、送電線に配備された開閉器の制御のみならず、各家庭あるいは各事業所等のコンピュ−タ間を結ぶＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）としても適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、センタに設置された中央制御装置と複数の端末装置をペア線からなる伝送線に接続し、データを送受信するシステムがある。それは、主に中央制御装置が各端末装置にアドレスを割り当て、そのアドレスを指定することにより、監視データ、制御デ−タ、測定データ等を送受信し、端末装置に接続された負荷機器の制御をするシステムである。
例えば、市中に配備された電力線用変圧器に設置されている開閉器を制御するシステムもその１例である。この開閉器は各家庭への電力供給を制御するためのものであり、短絡故障、地絡故障等の故障が他に伝搬しないよう変電所の中央制御装置によってその開閉操作が制御されている。
【０００３】
簡単に説明すると、図８に示す様に、変電所に設置された中央制御装置１０はペア線１５を介して、アドレスと指令データを送信する。アドレスが一致した端末装置である開閉器制御装置２５（あるいは、３５）は中央制御装置１０から指令データを受け取り、その指令に従って開閉器３０（あるいは４０）を制御する。逆に、監視データ等が要求された場合は、開閉器制御装置２５（あるいは、３５）は開閉器３０（あるいは４０）からデータを読みとり、ペア線２０を介して中央制御装置１０へその監視データを送信するものである。尚、ｒ０ は、反射防止のための終端抵抗である。この場合の伝送方式は、０，１のデジタルデータで搬送波をＦＳＫ変調した信号を伝送線に送出する伝送方式である。この場合に使用されている搬送波は１．７ｋＨＺであり、周波数変移範囲は±４００Ｈｚである。
【０００４】
このようなＦＳＫ変調された信号を用い、中央制御装置１０と各端末装置である開閉器制御装置２５、３５はシリアル通信を行っており、その送受信方式は上述のアドレス指定によるポーリング方式となっている。
【０００５】
【発明が解決しようする課題】
しかしながら、従来のポーリング方式は、上述のように変電所の中央制御装置が指令を送り、各端末の開閉器制御装置がそれに応答するものであって、例えば、中央制御装置が各端末を順に検索する方式をとる以上、その応答時間は端末数、伝送速度、データ数、データ処理時間等に比例するため、端末数が増加すればするほど、またデータ数が増加すればするほど即時性がなくなり、自然災害など緊急時には対応が遅れるという問題があった。
【０００６】
また、漏れ電流などの経時変化から将来の事故を予測し未然に防ぐことが重要視されているが、そのためにはさらに中央制御装置は多量のデータを各端末装置から集める必要があり、より多量高速データ伝送の実現が要請されている。さらに、この既存の線路を利用した高速データ伝送の多重化ができれば、広域ネットワークを構築することができる。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、従来システムの即時性に関する問題は、上記ポーリング方式とその伝送速度にあることに着目し、従来のシステムや伝送路には影響を与えることなく、新たな伝送方式を付加することによって、高速データ伝送ができるペア線を用いたデータの多重伝送方式およびシステム並びにその伝送装置を提供することを目的としている。
また、他の目的は、すでに送電線に配備されている２対のペア線を利用し、各家庭あるいは事業所の端末間でデータの授受ができる広域ネットワークシステムの構築を可能とすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載のペア線を用いた多重伝送システムは、データ信号を２対のペア線を用いて伝送するものであって、低周波データ信号は２対のペア線のうち第１のペア線により一方向に伝送され、また第２のペア線によって他方向に伝送される。高周波デ−タ信号は、第１、第２のペア線の両方により双方向に伝送される。そして、その低周波データ信号と高周波データ信号は重畳され、多重データ信号として伝送路に送出され伝送される。
更に、伝送路の途中に複数の端末器を取り付け、各端末器との送受信を可能とするマルチドロップ方式をとっている。
更に、２対のペア線間に一方の終端抵抗の中点と他方の終端抵抗の中点を接続した接続抵抗を備えている。高周波データ信号送出時には、第１の１対のペア線に第１の同一方向に同一電流を流し、接続抵抗を介して、第２の１対のペア線には第１の同一方向とは逆の第２の同一方向に同一電流を還流させる。
【０００９】
これにより、従来のシステムに影響を与えず新たに情報を高速に伝送することができる。また、従来の低周波データ信号の伝送に用いた伝送路をそのまま用いて高速データ伝送を行うことができる。よって、新たに高周波データ信号用に伝送線を配設する必要がない。従って、低コストで、かつ高速双方向伝送が可能な多重伝送方式とすることができる。
更に、低周波データ信号のみならず高周波データ信号によっても複数の端末と送受信が可能となる。よって、高速に複数の端末と送受信ができる。
更に、第１の１対のペア線と第２の１対のペア線間との間の差電圧である監視電圧を発生させ、この監視電圧によってペア線の使用状態を知らせる。よって、この監視電圧が検出されれば、ペア線は使用状態であると判定することができる。
従って、高周波データ信号送出時にこの監視電圧を検知することによりデータの衝突を回避することができる。
【００１０】
請求項２に記載のペア線を用いた多重伝送システムは、高周波データ列を２分割し、分割されたデータ列を高周波データ信号として２対のペア線を介して並列伝送している。高周波データ信号の伝送に２回線使用しているので、２倍の速度の高速双方向伝送が可能となる。
【００１１】
請求項３に記載のペア線を用いた多重伝送システムは、高周波データ列を偶数ビットデータおよび奇数ビットデータに２分割し、それぞれを２対のペア線を介して並列伝送している。
これにより、各１対のペア線におけるボーレートを２分の１にすることができるので、より到達距離の長い高速双方向伝送ができる多重伝送方式となる。
【００１３】
請求項４に記載のペア線を用いたデータ多重伝送システムは、多重データ信号を双方向に中継する双方向中継器を備えている。その双方向中継器は、多重データ信号から高周波データ信号を取り出して波形整形し、再び低周波データ信号と重畳させ送出する。その双方向中継器は伝送路に複数備えられている。
よって、高周波データ信号は減衰することなく、正確に伝送される。従って、長距離伝送が可能なペア線を用いたデータ多重伝送システムとなる。
【００１５】
請求項５の発明は、終端抵抗と接続抵抗とは、各中継区間毎に挿入されており、各中継器には直流を遮断するコンデンサが挿入され、各中継区間毎に監視電圧を検出してペア線の使用状態を検出すると共にデータ送出時には監視電圧を発生させることを特徴とする。即ち、この発明は、各中継区間毎にペア線の使用状態とデータの衝突を検出した後、中継データを再送出するようにしている。
【００１６】
請求項６の双方向中継器は、中継器であって、２対のペア線間に各平衡抵抗と該各平衡抵抗の中点を接続した監視用抵抗とを備えている。監視用抵抗の端子間電圧によって監視電圧を検出することでペア線の使用状態が検出できる。高周波データ信号送出時には、平衡抵抗の中点間に直流電流を流すことにより監視電圧を発生させる。
よって、高周波データ信号送出時に監視電圧を検知することにより、高周波データ信号の衝突を回避して、データを送出することができる。
【００１７】
請求項７のペア線を用いたデータの多重伝送システムは、その中に低周波データ信号の送受信を含んでいる。
従って、高周波データ信号によるデータの高速送受信に加えて、従来の電力線の開閉装置をも制御することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
（第１実施例）
図１は本発明のペア線を用いた多重伝送方式を説明する概略図である。上述の様に、市中の配電線には、変圧器の開閉器を制御するため、第１のペア線１９０、第２のペア線１９５からなる２対のペア線が既に配備されている。
【００１９】
中央制御装置１００からの低周波データ信号による指令は、第１のペア線１９０を介し各端末である開閉器制御装置２００に伝送され、その指令によって開閉器２２０が制御されている。また、逆に開閉器制御装置２００からの低周波データ信号による監視データは、第２のペア線１９５を介し中央制御装置１００に伝送されている。この時の低周波データ信号の基本周波数は、約１．７ｋＨＺである。従って、約１０ｋｍの伝送が可能となっている。この低周波データ信号の伝送方式は、従来例と同様にＦＳＫ変調方式である。
【００２０】
一方、この第１、第２のペア線ともツイストぺア線とすれば、外部からの影響が受けにくくなるので、短距離ならば高周波データ信号にも使用することができる。この高周波データ信号の基本周波数を数ＭＨＺとすれば、上記低周波データ信号の周波数帯域とは十分離れているので、周波数多重化できる。従って、図２に示すように、中央制御装置１００に、低周波データ信号送信装置１２２と低周波データ信号受信装置１４２、高周波データ信号送受信装置１２４、１４４を設け、開閉器制御装置２００に、中央制御装置１００と同様な構成の低周波データ信号と高周波データを送受信する送受信装置２４０を設けることにより、データ信号を同一伝送路上で互いに干渉し合うことなく重畳することができ、また逆に、それらのデータ信号を同一伝送路から分離することができる。
【００２１】
また、上記理由により低周波データ信号の伝送方式と高周波データ信号の伝送方式とを独立に設定することができる。すなわち、多重化信号のうち低周波データ信号に関しては、従来と同じく中央制御装置１００から見て、第１のペア線１９０は送信専用に、第２のペア線１９５は受信専用とするポ−リング方式である。また、多重化信号のうち高周波データ信号に関しては、第１、第２のペア線とも送受信可能な双方向とするＬＡＮ方式である。上記のように両者の独立性を利用して、低周波データ信号と高周波データ信号とを多重化させて伝送するのが本方式の特徴である。
【００２２】
このような多重化信号は、図２に示す中央制御装置１００で生成される。高周波データは記憶装置１３０に蓄えられており、高周波データ信号送受信装置１２４、１４４に出力される。高周波データは高周波データ信号送受信装置１２４、１４４に出力されることで、２つのデータ列に分離され、５Ｍｂｐｓ のバイフェーズ方式の基本周波数ｆＨ の高周波データ信号として、第１、第２のペア線に送出される。この時、記憶装置１３０からのデータの取り出し方は、例えば３２ビットずつ取り出して、高周波データ信号送受信装置１２４、１４４に交互に送出してもよいし、奇数ビット、偶数ビットに振り分けで送出してもよい。
【００２３】
また、低周波データも記憶装置１３０の他の領域に記憶されており、低周波データ信号送信装置１２２に出力される。この低周波データ信号送信装置１２２に出力されたデータはＦＳＫ変調されて、基本周波数ｆＬ の低周波データ信号として第１のペア線１９０に出力される。尚、周波数ｆＬ は従来と同じ約１．７ＫＨＺである。
【００２４】
低周波データ信号送信装置１２２から出力された低周波データ信号はローパスフィルタ１５０を介して第１のペア線１９０に出力される。また、高周波データ信号送受信装置１２４から出力された高周波データ信号はハイパスフィルタ１５２を介して第１のペア線１９０に出力される。これにより第１のペア線１９０には低周波データ信号と高周波データ信号とが周波数多重化されたことになる。
また、第１のペア線１９０上に送られて来た信号は、ハイパスフィルタ１５２を介して高周波データ信号送受信装置１２４に入力する。
【００２５】
高周波データ信号送受信装置１４４から送出される高周波データ信号はハイパスフィルタ１８０を介して第２のペア線１９５に送出される。また、第２のペア線１９５上を送られて来た信号はハイパスフィルタ１８０およびローパスフィルタ１８５を介して、低周波データ信号と高周波データ信号に分離される。低周波データ信号は低周波データ信号受信装置１４２に入力し、高周波データ信号は高周波データ信号送受信装置１４４に入力する。
【００２６】
高周波データ信号送受信装置１２４、１４２で受信された各データ列は、ビット周期が１／２に圧縮され、直列に変換されて、ボーレートが２倍のデータに変換される。そして、必要ならば記憶装置１３０に記録される。上記の高周波データ信号を用いた伝送の場合、第１、第２のぺア線を用いてそれぞれ５Ｍｂｐｓ でデータを並列に送受信するので、実質的には１０Ｍｂｐｓ の伝送速度となる。
【００２７】
この様に、両データ信号の独立性を利用して、低周波データ信号と高周波データ信号を多重化させて伝送しているので、従来のシステムに影響を与えず新たに情報を高速に伝送することができる。
また、従来の低周波データ信号の伝送に用いた伝送路をそのまま用いているので、新たな伝送路を配設する必要がなく、低コストな伝送方式となる。
この方式において、高周波データ信号はポーリング方式で伝送しても、各伝送装置が伝送路の空き状態を検出して、データを送信するようにしても良い。後者の場合には、伝送路の使用状態が検知できるように、第２実施例で説明するように、データを送出する場合には監視電圧を発生させるようにする。
【００２８】
（第２実施例）
図３に本発明のペア線を用いたデータの多重伝送システム構成図を示す。伝送方式は、第１実施例の多重伝送方式である。
本システムは、中央制御装置１００、第１のペア線１９０、第２のペア線１９５、双方向中継器３００、開閉器制御装置２００、開閉器２２０、伝送装置６００、端末装置５００から構成されている。第１のペア線１９０、第２のペア線１９５の終端には、それぞれ、終端抵抗ｒ０ が接続されており、その中点Ｍ１とＭ２とを接続する接続抵抗ｒが配設されている。終端抵抗ｒ０ はペア線の線路インピーダンスに等しく、接続抵抗ｒは１０ｋΩ程度の高抵抗である。
【００２９】
この双方向中継器３００は、高周波データ信号の減衰特性により約１Ｋｍ毎に設けられる。この中継器３００は分岐端子ＴＴ／ＲＲを有しており、端末装置５００から入力された高周波データ信号をペア線に重畳し、又は、ペア線から受信した高周波データ信号を端末装置５００に対して分岐出力する機能を有している。よって、この中継器３００は請求項の伝送装置にも対応する。また、開閉器制御装置２００および開閉器２２０はマルチドロップ方式により所定の数だけ設置されている。この双方向中継器３００、端末装置５００等は、同じ機能を有し、同じ働きをするので同じ番号が記してある。また、中央制御装置１００は第１実施例で説明したものと同一であり、開閉器制御装置２００も同一である。なお、端末装置５００としては、開閉器制御装置に限らず、例えば家庭用あるいは事業所用のコンピュ−タ装置であっても良い。端末装置５００と双方向中継器３００との間、端末装置５００と伝送装置６００との間は有線、無線で接続することができる。
【００３０】
中央制御装置１００から送信された多重データ信号のうち低周波データ信号ｆＬ は、第１のペア線１９０を伝送する。低周波データ信号ｆＬ は、途中、双方向中継器３００に入力するが、この中継器３００は高周波データ信号専用の中継器であるので、図示しないローパスフィルタによってバイパスされてペア線を伝送する。低周波データ信号に関する送受信方式は、第１実施例と同じポーリング方式である。
【００３１】
一方、多重データ信号のうち高周波データ信号は、５Ｍｂｐｓ の速さで第１のペア線１９０、第２のペア線１９５上において双方向に伝送されている。このデータ信号は、高周波であるので減衰するとともにその波形が変形する。従って、１Ｋｍ毎の双方向中継器３００によって波形整形がなされ、順次伝送されている。これにより、正確なデータ伝送が長距離に渡って行われている。
【００３２】
また、高周波データ信号を用いる場合その高速性を有効にするため、中央制御装置１００と各開閉器制御装置２００やその他の伝送装置６００との送受信方式はＬＡＮ方式としている。ＬＡＮ方式は、中央制御装置、端末の区別なくアドレス指定により、即時的にデータの送受信が可能なシステムである。
また、通常、ＬＡＮ方式は、データの衝突を避けるため通常そのバイフェーズ信号にオフセット電圧が重畳されている。各伝送装置はそのオフセットを電圧を検知し、使用可能か否かを判定している。
【００３３】
しかしながら、高周波データ信号の伝送のために、ペア線間にオフセット電圧を重畳すると、低周波データ信号もオフセットすることになり、この方式は使用できない。そこで、低周波データ信号はオフセット電圧を重畳せずに、ポーリング方式とし、高周波データ信号の伝送において、次の電圧重畳方式を採用した。
【００３４】
図４に示すように、双方向中継器３００のハイパスフィルタの外側（線路側）において、オフセット電流を流す回線状況監視システムが配設されている。双方向中継器３００の片端に設けられた第１のペア線１９０の平衡抵抗Ｒ１１、第２のペア線１９５の平衡抵抗Ｒ２１の中点に監視抵抗Ｒ０ が接続されている。データ送出時には、定電流回路３０１によって、平衡抵抗Ｒ１１を介して末端の方向に同一電流Ｉが第１のペア線１９０に流れ、ペア線の末端に接続された終端抵抗ｒ０ と接続抵抗ｒとを介して、中央制御装置１００側の向きに第２のペア線１９５に同一電流Ｉが還流する。この電流Ｉにより、ペア線の末端に接続された接続抵抗ｒの両端に電流Ｉに比例した電圧、即ち、監視電圧が発生する。対称性により第１のペア線１９０の線間、第２のペア線１９５の線間には電圧差は現れない。この監視電圧は、第１のペア線１９０と第２のペア線１９５間に現れ、接続抵抗ｒの抵抗がペア線の直流抵抗よりも大きいので、全線路に渡って一定であると考えられる。このように、双方向中継器３００の分岐端子ＴＴ／ＲＲを介して端末装置５００から入力した高周波データ信号をペア線に送出する場合には、このように監視電流を流す。
【００３５】
また、この監視電圧を検出するために、第１のペア線１９０に平衡抵抗Ｒ１２と第２のペア線１９５に平衡抵抗Ｒ２２が接続され、その中点間に監視抵抗Ｒｏ が接続されている。この監視抵抗Ｒｏ の両端電圧は、この監視電圧を示しており、この電圧により、線路が使用状態か否かが検出できる。よって、双方向中継器３００は、監視電圧が検出された場合には、線路は使用中であるので、分岐端子ＴＴ／ＲＲを介して端末装置５００から入力された高周波データ信号は送出させない。
【００３６】
高周波データ信号を送出する時に、監視電流を重畳させる方式は、各ペア線間には電圧差を生じないために、低周波データ信号には影響を与えない。
このようなデータの衝突防止システムは、ペア線に対して高周波データ信号を送受信する伝送装置、即ち、各家庭等に設置された端末装置と通信を行い、ペア線に対して高周波データ信号を送受信する任意の伝送装置に用いることができる。従って、図３に示されているように、高周波データ信号を送受信できる機能を有した開閉器制御装置２００、その他の伝送装置６００にも、同様な抵抗接続による監視電流の流入と監視電圧の検出回路が設けられている。尚、中継器３００に関して、監視電流を流す抵抗回路と、監視電圧を検出する抵抗回路とを別に構成しているが、他の伝送装置６００と同様に、共通に構成しても良い。即ち、伝送装置６００、開閉器制御装置２００のように、平衡抵抗Ｒ１ ，Ｒ２ と監視抵抗Ｒ０ とで、監視電流Ｉの送出と監視電圧の検出を行うようにしても良い。
【００３７】
また、監視電圧が検出されずに、上記の監視電流Ｉを流した時に、監視抵抗Ｒ０ の端子電圧を測定して、所定値のほぼ２倍の電圧が得られれた場合には、ほぼ、同時に他の伝送装置もデータの送信を開始しようとしたことになり、この状態により、衝突を防止することができる。
【００３８】
このように、この監視電圧を検知することによって、データの衝突なしに中央制御装置１００、双方向中継器３００あるいは端末である開閉装置２００等の伝送装置や、その他の伝送装置６００はデータを衝突させることなく高周波データ信号を送受信することができる。
【００３９】
このように、２対のペア線にデータを多重伝送できるシステムを構築すると、従来のシステムに影響を与えずに、緊急時には瞬時に中央制御装置１００に知らせることができる。また平常時には、大容量高速データ通信が可能となる。さらに、多数の伝送装置６００をこのペア線に接続して、この伝送装置６００間で高速データ伝送を行うことができる。
【００４０】
（第３実施例）
図５に、本発明の第２実施例に用いた双方向中継器３００の構成図を示す。本中継器は、ローパスフィルタ３０５，３１０、ハイパスフィルタ３１５，３２０，３２５，３３０、 受信器（Ｒ）３４０，３５０，３６０，３７０、送信器（Ｔ３４５，３５５，３６５，３７５、ボーレート変換器３８０，３８５，３９０，３９５、および分配制御装置４１０から構成されている。この中継器は、長距離伝送によって変形した信号波の波形を受信器（Ｒ）、送信器（Ｔ）で整形する機能も有している。
【００４１】
この受信器（Ｒ）、送信器（Ｔ）は、バイフェーズ方式で信号を復調し、変調する。送信器（Ｔ）は、図６（ａ）に示す回路である。バイフェーズによる変調方式は、信号の立ち下がりを１に、立ち上がりを０に対応させたものである。１，０をレベルで表すＮＲＺ（Ｎｏｎ Ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ Ｚｅｒｏ ）データが、図６（ａ）に示すようにクロックＣＬＫに同期した符号化回路によってバイフェーズ信号に変換される。このバイフェーズ方式によれば、同じビットデータが続いても、所定周期で、信号の立ち下がりあるいは立ち上がりが現れる。所謂エッジ信号に変換される。よって、レベル変動の影響を受けない交流信号となる。
【００４２】
また、受信器（Ｒ）は、図６（ｂ）に示すように構成されている。バイフェーズ信号は、図６（ｂ）に示すようにクロックＣＬＫに同期した復号化回路によってレベル信号であるＮＲＺデータに変換されて出力される。
【００４３】
第１、第２のペア線１９０，１９５上を伝搬する多重データ信号のうち、周波数ｆＬ の低周波データ信号は高周波データ信号に比べて減衰率は低い。よって、低周波データ信号に関しては、ここでは、第１のペア線１９０上にローパスフィルタ３０５、第２のペア線上にローパスフィルタ３１０を設け、増幅あるいは波形整形することなく、そのままそれぞれの方向に伝送させている。
【００４４】
一方、高周波データ信号は長距離伝送に伴う減衰率が大きいため、伝送路途中に双方向中継器３００を設け、波形整形している。高周波データ信号は双方向伝送であるが、説明を簡単にするため１方向の中継方法について説明する。
【００４５】
第１のペア線１９０および第２のペア線１９５の左側から入った周波数ｆ Ｈ （＝５Ｍｂｐｓ ）の高周波データ信号は、それぞれハイパスフィルタ３２０，３１５を通過し、受信器３５０，３４０で受信される。
受信された高周波データ信号は、ボーレート変換器３８０に送出される。ボーレート変換器３８０では、例えば受信器３５０、３４０から５Ｍｂｐｓ で送られてくるデータ列を１ビットずつ交互に入力し、周期を１／２にしてシリアルにして、すなわち１０Ｍｂｐｓ で分配制御装置４１０に送出する。
【００４６】
分配制御装置４１０は、信号を分岐端子ＲＲ／ＴＴに分配すると共に次のボ−レ−ト変換器３９５に送出する。
ボ−レ−ト変換器３９５では、１０Ｍｂｐｓ で送られてくるシリアルデータが１ビット毎に振り分けられ、５Ｍｂｐｓ の並列シリアルデータとして送信器３７５，３６５に送出される。送信器３７５，３６５に振り分けられた５Ｍｂｐｓ の高周波データ信号は、それぞれハイパスフィルタ３３０，３２５を通過し、第１のペア線１９０、第２のペア線１９５に送出され、その上を伝送される。第１のペア線１９０および第２のペア線１９５の右側から入力された周波数ｆ Ｈ （５Ｍｂｐｓ ）の高周波データ信号も同様な過程で処理され、中継される。高周波データ信号は、このようにして双方向に中継されるので、減衰することなく、正確に伝送される。
【００４７】
また、この双方向中継器３００は、分岐端子ＴＴを介して端末装置５００から入力した高周波データ信号をペア線に送出するために、第２実施例で説明した監視電流を送出するための平衡抵抗Ｒ１１，Ｒ２１、定電流回路３０１、および、監視電圧を検出するための平衡抵抗Ｒ２１，Ｒ２２、それらの中点を接続する監視抵抗Ｒ０ から成る回線状況監視システムを備え、データ送信時にはその監視電圧を検出し、回線状態を確認した上でデータを送出すると共に監視電圧を発生させている。従って、この双方向中継器によって送信データを衝突させることはない。よって、この双方向中継器を順次接続することにより長距離なＬＡＮを形成できる。
【００４８】
さらに、図のように分配制御装置４１０に端子ＲＲ，ＴＴを設ければ、通常のコンピュータ等の端末装置５００などの端末が、ＬＡＮ接続が可能となる。従って、各家庭あるいは各事業所のコンピュータ間で、送電線に配備されている２対のペア線を用いて高速ＬＡＮが形成でき、その通信コストを大幅に抑えることができる。分配制御装置４１０と端末装置５００との間は無線伝送であっても有線伝送であっても良い。
【００４９】
（第４実施例）
上記実施例では、監視電流Ｉをペア線全体に渡って流し、末端の終端抵抗ｒ０ と接続抵抗ｒとを介して還流させている。この場合、この定電流Ｉが各中継器３００のローパスフィルタ３０５を通過することになる。従って、高周波成分が遮断されることになり、定電流Ｉにより監視電圧が立ち上がるのに、ローパスフィルタ３０５の遮断周波数の４倍の逆数程度の時間遅れを生じる。このため、他の伝送装置がペア線が空き状態と判定して、監視電流Ｉを流す操作が重畳する場合があり、衝突判定にこの時間遅れの２倍程度の期間を要する。この期間の経過後に、監視電圧が通常の電圧を示せば、衝突でなく、監視電圧が通常の電圧以上となれば、データの送信操作が重畳したことになる。
【００５０】
このように上記実施例は、衝突判定に上記の時間を要する。そこで、この判定を高速で行えるようにするために、第４実施例では、各中継区間毎に衝突を判定するようにしている。図７に示すように、各ペア線１９０、１９５はコンデンサＣ１ ，Ｃ２ により直流電流が遮断された状態で各中継器３００に接続されている。よって、この場合には、監視電流Ｉはこの中継区間の外には流れない。中継区間には、任意の１箇所において、ペア線の末端と同様に、終端抵抗ｒ０ 、接続抵抗ｒが配設されている。そして、各中継器３００は、前述したように、平衡抵抗Ｒ１ ， Ｒ２ がペア線１９０、１９５に接続され、その平衡抵抗Ｒ１ ， Ｒ２ の中点間に監視抵抗Ｒ０ が接続されている。衝突監視には、この監視抵抗Ｒ０ の電圧が検出され、データを送出する場合には、監視電流Ｉをペア線に供給している。
【００５１】
このように、各中継器３００は、隣接する中継区間から高周波データ信号を受信して、他の中継区間にその高周波データ信号を送出する時に、ペア線の使用状況及び衝突監視を行った後、空き状態且つ衝突状態でなければ、高周波データ信号を送出するようにしている。本実施例は、このように各中継区間毎に、衝突監視をすることを特徴とする。この場合に、コンデンサＣ１ ，Ｃ２ の存在により、監視電流は他の中継区間には流れず、各中継器のローパスフィルタを通過することがないために、監視電圧の立ち上がりが速くなり、衝突判定時間が短くなるという効果を有している。
【００５２】
（変形例）
以上、本発明を表わす１実施例を示したが、他にさまざまな変形例が考えられる。例えば、第３実施例では他の端末５００を１０Ｍｂｐｓ で接続するため、受信器３４０、３５０に続いてボ−レ−ト変換器３８０を、波形整形器４０５に続いてボ−レ−ト変換器３９５を用いていたが、単なる双方向中継器とするならば、ボ−レ−ト変換器３８０，３９５を省略してもよい。すなわち、直接、受信器３４０、３５０に送信器３６５，３７５を接続してもよい。
【００５３】
その他様々な変形例が考えられるが、２対のペア線を用いた伝送方式およびシステムにおいて、低周波データ信号に関してはポーリング方式、高周波データ信号関しては高速双方向送受信が可能なＬＡＮ方式をとり、周波データ信号と高周波データ信号を重畳させて伝送する多重データ伝送方式およびそれを適用したシステムならばその類を問わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係わるペア線を用いた多重伝送方式の説明図。
【図２】第１実施例の多重伝送方式に係わる多重データ信号の送受信方法説明図。
【図３】第２実施例に係わるペア線を用いた多重伝送システム図。
【図４】第２実施例に係わる回線状況監視システム図。
【図５】第３実施例に係わる双方向中継器のシステム構成図。
【図６】バイフェーズ信号とＮＲＺデータの変換図。
【図７】第４実施例に係わる伝送システムの構成図。
【図８】低周波データ信号を用いた従来の開閉器制御システム図。
【符号の説明】
１００ 中央制御装置
１２２ 低周波データ信号送信装置
１４２ 低周波データ信号受信装置
１２４，１４４ 高周波データ信号送受信装置
１９０ 第１のペア線
１９５ 第２のペア線
２００ 開閉器制御装置
２２０ 開閉器
２４０ 送受信装置
３００ 双方向中継器
３０１ 定電流回路
３８０ ボーレート変換器
３９５ ボーレート変換器
６００ 伝送装置
４１０ 分配制御装置
５００ 端末装置
Ｒ１ ，Ｒ２ ，Ｒ１１，Ｒ２１，Ｒ１２，Ｒ２２ 平衡抵抗
Ｒ０ 監視用抵抗
ｒ０ 終端抵抗
ｒ 接続抵抗
【発明の属する技術分野】
本発明は伝送装置間のデ−タ通信に使用される高速伝送システムに関する。例えば、送電線と平行にすでに配備されている開閉器制御用のペア線を用いた高速多重データ伝送システムに応用することができる。又、本発明は、送電線に配備された開閉器の制御のみならず、各家庭あるいは各事業所等のコンピュ−タ間を結ぶＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）としても適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、センタに設置された中央制御装置と複数の端末装置をペア線からなる伝送線に接続し、データを送受信するシステムがある。それは、主に中央制御装置が各端末装置にアドレスを割り当て、そのアドレスを指定することにより、監視データ、制御デ−タ、測定データ等を送受信し、端末装置に接続された負荷機器の制御をするシステムである。
例えば、市中に配備された電力線用変圧器に設置されている開閉器を制御するシステムもその１例である。この開閉器は各家庭への電力供給を制御するためのものであり、短絡故障、地絡故障等の故障が他に伝搬しないよう変電所の中央制御装置によってその開閉操作が制御されている。
【０００３】
簡単に説明すると、図８に示す様に、変電所に設置された中央制御装置１０はペア線１５を介して、アドレスと指令データを送信する。アドレスが一致した端末装置である開閉器制御装置２５（あるいは、３５）は中央制御装置１０から指令データを受け取り、その指令に従って開閉器３０（あるいは４０）を制御する。逆に、監視データ等が要求された場合は、開閉器制御装置２５（あるいは、３５）は開閉器３０（あるいは４０）からデータを読みとり、ペア線２０を介して中央制御装置１０へその監視データを送信するものである。尚、ｒ０ は、反射防止のための終端抵抗である。この場合の伝送方式は、０，１のデジタルデータで搬送波をＦＳＫ変調した信号を伝送線に送出する伝送方式である。この場合に使用されている搬送波は１．７ｋＨＺであり、周波数変移範囲は±４００Ｈｚである。
【０００４】
このようなＦＳＫ変調された信号を用い、中央制御装置１０と各端末装置である開閉器制御装置２５、３５はシリアル通信を行っており、その送受信方式は上述のアドレス指定によるポーリング方式となっている。
【０００５】
【発明が解決しようする課題】
しかしながら、従来のポーリング方式は、上述のように変電所の中央制御装置が指令を送り、各端末の開閉器制御装置がそれに応答するものであって、例えば、中央制御装置が各端末を順に検索する方式をとる以上、その応答時間は端末数、伝送速度、データ数、データ処理時間等に比例するため、端末数が増加すればするほど、またデータ数が増加すればするほど即時性がなくなり、自然災害など緊急時には対応が遅れるという問題があった。
【０００６】
また、漏れ電流などの経時変化から将来の事故を予測し未然に防ぐことが重要視されているが、そのためにはさらに中央制御装置は多量のデータを各端末装置から集める必要があり、より多量高速データ伝送の実現が要請されている。さらに、この既存の線路を利用した高速データ伝送の多重化ができれば、広域ネットワークを構築することができる。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、従来システムの即時性に関する問題は、上記ポーリング方式とその伝送速度にあることに着目し、従来のシステムや伝送路には影響を与えることなく、新たな伝送方式を付加することによって、高速データ伝送ができるペア線を用いたデータの多重伝送方式およびシステム並びにその伝送装置を提供することを目的としている。
また、他の目的は、すでに送電線に配備されている２対のペア線を利用し、各家庭あるいは事業所の端末間でデータの授受ができる広域ネットワークシステムの構築を可能とすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載のペア線を用いた多重伝送システムは、データ信号を２対のペア線を用いて伝送するものであって、低周波データ信号は２対のペア線のうち第１のペア線により一方向に伝送され、また第２のペア線によって他方向に伝送される。高周波デ−タ信号は、第１、第２のペア線の両方により双方向に伝送される。そして、その低周波データ信号と高周波データ信号は重畳され、多重データ信号として伝送路に送出され伝送される。
更に、伝送路の途中に複数の端末器を取り付け、各端末器との送受信を可能とするマルチドロップ方式をとっている。
更に、２対のペア線間に一方の終端抵抗の中点と他方の終端抵抗の中点を接続した接続抵抗を備えている。高周波データ信号送出時には、第１の１対のペア線に第１の同一方向に同一電流を流し、接続抵抗を介して、第２の１対のペア線には第１の同一方向とは逆の第２の同一方向に同一電流を還流させる。
【０００９】
これにより、従来のシステムに影響を与えず新たに情報を高速に伝送することができる。また、従来の低周波データ信号の伝送に用いた伝送路をそのまま用いて高速データ伝送を行うことができる。よって、新たに高周波データ信号用に伝送線を配設する必要がない。従って、低コストで、かつ高速双方向伝送が可能な多重伝送方式とすることができる。
更に、低周波データ信号のみならず高周波データ信号によっても複数の端末と送受信が可能となる。よって、高速に複数の端末と送受信ができる。
更に、第１の１対のペア線と第２の１対のペア線間との間の差電圧である監視電圧を発生させ、この監視電圧によってペア線の使用状態を知らせる。よって、この監視電圧が検出されれば、ペア線は使用状態であると判定することができる。
従って、高周波データ信号送出時にこの監視電圧を検知することによりデータの衝突を回避することができる。
【００１０】
請求項２に記載のペア線を用いた多重伝送システムは、高周波データ列を２分割し、分割されたデータ列を高周波データ信号として２対のペア線を介して並列伝送している。高周波データ信号の伝送に２回線使用しているので、２倍の速度の高速双方向伝送が可能となる。
【００１１】
請求項３に記載のペア線を用いた多重伝送システムは、高周波データ列を偶数ビットデータおよび奇数ビットデータに２分割し、それぞれを２対のペア線を介して並列伝送している。
これにより、各１対のペア線におけるボーレートを２分の１にすることができるので、より到達距離の長い高速双方向伝送ができる多重伝送方式となる。
【００１３】
請求項４に記載のペア線を用いたデータ多重伝送システムは、多重データ信号を双方向に中継する双方向中継器を備えている。その双方向中継器は、多重データ信号から高周波データ信号を取り出して波形整形し、再び低周波データ信号と重畳させ送出する。その双方向中継器は伝送路に複数備えられている。
よって、高周波データ信号は減衰することなく、正確に伝送される。従って、長距離伝送が可能なペア線を用いたデータ多重伝送システムとなる。
【００１５】
請求項５の発明は、終端抵抗と接続抵抗とは、各中継区間毎に挿入されており、各中継器には直流を遮断するコンデンサが挿入され、各中継区間毎に監視電圧を検出してペア線の使用状態を検出すると共にデータ送出時には監視電圧を発生させることを特徴とする。即ち、この発明は、各中継区間毎にペア線の使用状態とデータの衝突を検出した後、中継データを再送出するようにしている。
【００１６】
請求項６の双方向中継器は、中継器であって、２対のペア線間に各平衡抵抗と該各平衡抵抗の中点を接続した監視用抵抗とを備えている。監視用抵抗の端子間電圧によって監視電圧を検出することでペア線の使用状態が検出できる。高周波データ信号送出時には、平衡抵抗の中点間に直流電流を流すことにより監視電圧を発生させる。
よって、高周波データ信号送出時に監視電圧を検知することにより、高周波データ信号の衝突を回避して、データを送出することができる。
【００１７】
請求項７のペア線を用いたデータの多重伝送システムは、その中に低周波データ信号の送受信を含んでいる。
従って、高周波データ信号によるデータの高速送受信に加えて、従来の電力線の開閉装置をも制御することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
（第１実施例）
図１は本発明のペア線を用いた多重伝送方式を説明する概略図である。上述の様に、市中の配電線には、変圧器の開閉器を制御するため、第１のペア線１９０、第２のペア線１９５からなる２対のペア線が既に配備されている。
【００１９】
中央制御装置１００からの低周波データ信号による指令は、第１のペア線１９０を介し各端末である開閉器制御装置２００に伝送され、その指令によって開閉器２２０が制御されている。また、逆に開閉器制御装置２００からの低周波データ信号による監視データは、第２のペア線１９５を介し中央制御装置１００に伝送されている。この時の低周波データ信号の基本周波数は、約１．７ｋＨＺである。従って、約１０ｋｍの伝送が可能となっている。この低周波データ信号の伝送方式は、従来例と同様にＦＳＫ変調方式である。
【００２０】
一方、この第１、第２のペア線ともツイストぺア線とすれば、外部からの影響が受けにくくなるので、短距離ならば高周波データ信号にも使用することができる。この高周波データ信号の基本周波数を数ＭＨＺとすれば、上記低周波データ信号の周波数帯域とは十分離れているので、周波数多重化できる。従って、図２に示すように、中央制御装置１００に、低周波データ信号送信装置１２２と低周波データ信号受信装置１４２、高周波データ信号送受信装置１２４、１４４を設け、開閉器制御装置２００に、中央制御装置１００と同様な構成の低周波データ信号と高周波データを送受信する送受信装置２４０を設けることにより、データ信号を同一伝送路上で互いに干渉し合うことなく重畳することができ、また逆に、それらのデータ信号を同一伝送路から分離することができる。
【００２１】
また、上記理由により低周波データ信号の伝送方式と高周波データ信号の伝送方式とを独立に設定することができる。すなわち、多重化信号のうち低周波データ信号に関しては、従来と同じく中央制御装置１００から見て、第１のペア線１９０は送信専用に、第２のペア線１９５は受信専用とするポ−リング方式である。また、多重化信号のうち高周波データ信号に関しては、第１、第２のペア線とも送受信可能な双方向とするＬＡＮ方式である。上記のように両者の独立性を利用して、低周波データ信号と高周波データ信号とを多重化させて伝送するのが本方式の特徴である。
【００２２】
このような多重化信号は、図２に示す中央制御装置１００で生成される。高周波データは記憶装置１３０に蓄えられており、高周波データ信号送受信装置１２４、１４４に出力される。高周波データは高周波データ信号送受信装置１２４、１４４に出力されることで、２つのデータ列に分離され、５Ｍｂｐｓ のバイフェーズ方式の基本周波数ｆＨ の高周波データ信号として、第１、第２のペア線に送出される。この時、記憶装置１３０からのデータの取り出し方は、例えば３２ビットずつ取り出して、高周波データ信号送受信装置１２４、１４４に交互に送出してもよいし、奇数ビット、偶数ビットに振り分けで送出してもよい。
【００２３】
また、低周波データも記憶装置１３０の他の領域に記憶されており、低周波データ信号送信装置１２２に出力される。この低周波データ信号送信装置１２２に出力されたデータはＦＳＫ変調されて、基本周波数ｆＬ の低周波データ信号として第１のペア線１９０に出力される。尚、周波数ｆＬ は従来と同じ約１．７ＫＨＺである。
【００２４】
低周波データ信号送信装置１２２から出力された低周波データ信号はローパスフィルタ１５０を介して第１のペア線１９０に出力される。また、高周波データ信号送受信装置１２４から出力された高周波データ信号はハイパスフィルタ１５２を介して第１のペア線１９０に出力される。これにより第１のペア線１９０には低周波データ信号と高周波データ信号とが周波数多重化されたことになる。
また、第１のペア線１９０上に送られて来た信号は、ハイパスフィルタ１５２を介して高周波データ信号送受信装置１２４に入力する。
【００２５】
高周波データ信号送受信装置１４４から送出される高周波データ信号はハイパスフィルタ１８０を介して第２のペア線１９５に送出される。また、第２のペア線１９５上を送られて来た信号はハイパスフィルタ１８０およびローパスフィルタ１８５を介して、低周波データ信号と高周波データ信号に分離される。低周波データ信号は低周波データ信号受信装置１４２に入力し、高周波データ信号は高周波データ信号送受信装置１４４に入力する。
【００２６】
高周波データ信号送受信装置１２４、１４２で受信された各データ列は、ビット周期が１／２に圧縮され、直列に変換されて、ボーレートが２倍のデータに変換される。そして、必要ならば記憶装置１３０に記録される。上記の高周波データ信号を用いた伝送の場合、第１、第２のぺア線を用いてそれぞれ５Ｍｂｐｓ でデータを並列に送受信するので、実質的には１０Ｍｂｐｓ の伝送速度となる。
【００２７】
この様に、両データ信号の独立性を利用して、低周波データ信号と高周波データ信号を多重化させて伝送しているので、従来のシステムに影響を与えず新たに情報を高速に伝送することができる。
また、従来の低周波データ信号の伝送に用いた伝送路をそのまま用いているので、新たな伝送路を配設する必要がなく、低コストな伝送方式となる。
この方式において、高周波データ信号はポーリング方式で伝送しても、各伝送装置が伝送路の空き状態を検出して、データを送信するようにしても良い。後者の場合には、伝送路の使用状態が検知できるように、第２実施例で説明するように、データを送出する場合には監視電圧を発生させるようにする。
【００２８】
（第２実施例）
図３に本発明のペア線を用いたデータの多重伝送システム構成図を示す。伝送方式は、第１実施例の多重伝送方式である。
本システムは、中央制御装置１００、第１のペア線１９０、第２のペア線１９５、双方向中継器３００、開閉器制御装置２００、開閉器２２０、伝送装置６００、端末装置５００から構成されている。第１のペア線１９０、第２のペア線１９５の終端には、それぞれ、終端抵抗ｒ０ が接続されており、その中点Ｍ１とＭ２とを接続する接続抵抗ｒが配設されている。終端抵抗ｒ０ はペア線の線路インピーダンスに等しく、接続抵抗ｒは１０ｋΩ程度の高抵抗である。
【００２９】
この双方向中継器３００は、高周波データ信号の減衰特性により約１Ｋｍ毎に設けられる。この中継器３００は分岐端子ＴＴ／ＲＲを有しており、端末装置５００から入力された高周波データ信号をペア線に重畳し、又は、ペア線から受信した高周波データ信号を端末装置５００に対して分岐出力する機能を有している。よって、この中継器３００は請求項の伝送装置にも対応する。また、開閉器制御装置２００および開閉器２２０はマルチドロップ方式により所定の数だけ設置されている。この双方向中継器３００、端末装置５００等は、同じ機能を有し、同じ働きをするので同じ番号が記してある。また、中央制御装置１００は第１実施例で説明したものと同一であり、開閉器制御装置２００も同一である。なお、端末装置５００としては、開閉器制御装置に限らず、例えば家庭用あるいは事業所用のコンピュ−タ装置であっても良い。端末装置５００と双方向中継器３００との間、端末装置５００と伝送装置６００との間は有線、無線で接続することができる。
【００３０】
中央制御装置１００から送信された多重データ信号のうち低周波データ信号ｆＬ は、第１のペア線１９０を伝送する。低周波データ信号ｆＬ は、途中、双方向中継器３００に入力するが、この中継器３００は高周波データ信号専用の中継器であるので、図示しないローパスフィルタによってバイパスされてペア線を伝送する。低周波データ信号に関する送受信方式は、第１実施例と同じポーリング方式である。
【００３１】
一方、多重データ信号のうち高周波データ信号は、５Ｍｂｐｓ の速さで第１のペア線１９０、第２のペア線１９５上において双方向に伝送されている。このデータ信号は、高周波であるので減衰するとともにその波形が変形する。従って、１Ｋｍ毎の双方向中継器３００によって波形整形がなされ、順次伝送されている。これにより、正確なデータ伝送が長距離に渡って行われている。
【００３２】
また、高周波データ信号を用いる場合その高速性を有効にするため、中央制御装置１００と各開閉器制御装置２００やその他の伝送装置６００との送受信方式はＬＡＮ方式としている。ＬＡＮ方式は、中央制御装置、端末の区別なくアドレス指定により、即時的にデータの送受信が可能なシステムである。
また、通常、ＬＡＮ方式は、データの衝突を避けるため通常そのバイフェーズ信号にオフセット電圧が重畳されている。各伝送装置はそのオフセットを電圧を検知し、使用可能か否かを判定している。
【００３３】
しかしながら、高周波データ信号の伝送のために、ペア線間にオフセット電圧を重畳すると、低周波データ信号もオフセットすることになり、この方式は使用できない。そこで、低周波データ信号はオフセット電圧を重畳せずに、ポーリング方式とし、高周波データ信号の伝送において、次の電圧重畳方式を採用した。
【００３４】
図４に示すように、双方向中継器３００のハイパスフィルタの外側（線路側）において、オフセット電流を流す回線状況監視システムが配設されている。双方向中継器３００の片端に設けられた第１のペア線１９０の平衡抵抗Ｒ１１、第２のペア線１９５の平衡抵抗Ｒ２１の中点に監視抵抗Ｒ０ が接続されている。データ送出時には、定電流回路３０１によって、平衡抵抗Ｒ１１を介して末端の方向に同一電流Ｉが第１のペア線１９０に流れ、ペア線の末端に接続された終端抵抗ｒ０ と接続抵抗ｒとを介して、中央制御装置１００側の向きに第２のペア線１９５に同一電流Ｉが還流する。この電流Ｉにより、ペア線の末端に接続された接続抵抗ｒの両端に電流Ｉに比例した電圧、即ち、監視電圧が発生する。対称性により第１のペア線１９０の線間、第２のペア線１９５の線間には電圧差は現れない。この監視電圧は、第１のペア線１９０と第２のペア線１９５間に現れ、接続抵抗ｒの抵抗がペア線の直流抵抗よりも大きいので、全線路に渡って一定であると考えられる。このように、双方向中継器３００の分岐端子ＴＴ／ＲＲを介して端末装置５００から入力した高周波データ信号をペア線に送出する場合には、このように監視電流を流す。
【００３５】
また、この監視電圧を検出するために、第１のペア線１９０に平衡抵抗Ｒ１２と第２のペア線１９５に平衡抵抗Ｒ２２が接続され、その中点間に監視抵抗Ｒｏ が接続されている。この監視抵抗Ｒｏ の両端電圧は、この監視電圧を示しており、この電圧により、線路が使用状態か否かが検出できる。よって、双方向中継器３００は、監視電圧が検出された場合には、線路は使用中であるので、分岐端子ＴＴ／ＲＲを介して端末装置５００から入力された高周波データ信号は送出させない。
【００３６】
高周波データ信号を送出する時に、監視電流を重畳させる方式は、各ペア線間には電圧差を生じないために、低周波データ信号には影響を与えない。
このようなデータの衝突防止システムは、ペア線に対して高周波データ信号を送受信する伝送装置、即ち、各家庭等に設置された端末装置と通信を行い、ペア線に対して高周波データ信号を送受信する任意の伝送装置に用いることができる。従って、図３に示されているように、高周波データ信号を送受信できる機能を有した開閉器制御装置２００、その他の伝送装置６００にも、同様な抵抗接続による監視電流の流入と監視電圧の検出回路が設けられている。尚、中継器３００に関して、監視電流を流す抵抗回路と、監視電圧を検出する抵抗回路とを別に構成しているが、他の伝送装置６００と同様に、共通に構成しても良い。即ち、伝送装置６００、開閉器制御装置２００のように、平衡抵抗Ｒ１ ，Ｒ２ と監視抵抗Ｒ０ とで、監視電流Ｉの送出と監視電圧の検出を行うようにしても良い。
【００３７】
また、監視電圧が検出されずに、上記の監視電流Ｉを流した時に、監視抵抗Ｒ０ の端子電圧を測定して、所定値のほぼ２倍の電圧が得られれた場合には、ほぼ、同時に他の伝送装置もデータの送信を開始しようとしたことになり、この状態により、衝突を防止することができる。
【００３８】
このように、この監視電圧を検知することによって、データの衝突なしに中央制御装置１００、双方向中継器３００あるいは端末である開閉装置２００等の伝送装置や、その他の伝送装置６００はデータを衝突させることなく高周波データ信号を送受信することができる。
【００３９】
このように、２対のペア線にデータを多重伝送できるシステムを構築すると、従来のシステムに影響を与えずに、緊急時には瞬時に中央制御装置１００に知らせることができる。また平常時には、大容量高速データ通信が可能となる。さらに、多数の伝送装置６００をこのペア線に接続して、この伝送装置６００間で高速データ伝送を行うことができる。
【００４０】
（第３実施例）
図５に、本発明の第２実施例に用いた双方向中継器３００の構成図を示す。本中継器は、ローパスフィルタ３０５，３１０、ハイパスフィルタ３１５，３２０，３２５，３３０、 受信器（Ｒ）３４０，３５０，３６０，３７０、送信器（Ｔ３４５，３５５，３６５，３７５、ボーレート変換器３８０，３８５，３９０，３９５、および分配制御装置４１０から構成されている。この中継器は、長距離伝送によって変形した信号波の波形を受信器（Ｒ）、送信器（Ｔ）で整形する機能も有している。
【００４１】
この受信器（Ｒ）、送信器（Ｔ）は、バイフェーズ方式で信号を復調し、変調する。送信器（Ｔ）は、図６（ａ）に示す回路である。バイフェーズによる変調方式は、信号の立ち下がりを１に、立ち上がりを０に対応させたものである。１，０をレベルで表すＮＲＺ（Ｎｏｎ Ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ Ｚｅｒｏ ）データが、図６（ａ）に示すようにクロックＣＬＫに同期した符号化回路によってバイフェーズ信号に変換される。このバイフェーズ方式によれば、同じビットデータが続いても、所定周期で、信号の立ち下がりあるいは立ち上がりが現れる。所謂エッジ信号に変換される。よって、レベル変動の影響を受けない交流信号となる。
【００４２】
また、受信器（Ｒ）は、図６（ｂ）に示すように構成されている。バイフェーズ信号は、図６（ｂ）に示すようにクロックＣＬＫに同期した復号化回路によってレベル信号であるＮＲＺデータに変換されて出力される。
【００４３】
第１、第２のペア線１９０，１９５上を伝搬する多重データ信号のうち、周波数ｆＬ の低周波データ信号は高周波データ信号に比べて減衰率は低い。よって、低周波データ信号に関しては、ここでは、第１のペア線１９０上にローパスフィルタ３０５、第２のペア線上にローパスフィルタ３１０を設け、増幅あるいは波形整形することなく、そのままそれぞれの方向に伝送させている。
【００４４】
一方、高周波データ信号は長距離伝送に伴う減衰率が大きいため、伝送路途中に双方向中継器３００を設け、波形整形している。高周波データ信号は双方向伝送であるが、説明を簡単にするため１方向の中継方法について説明する。
【００４５】
第１のペア線１９０および第２のペア線１９５の左側から入った周波数ｆ Ｈ （＝５Ｍｂｐｓ ）の高周波データ信号は、それぞれハイパスフィルタ３２０，３１５を通過し、受信器３５０，３４０で受信される。
受信された高周波データ信号は、ボーレート変換器３８０に送出される。ボーレート変換器３８０では、例えば受信器３５０、３４０から５Ｍｂｐｓ で送られてくるデータ列を１ビットずつ交互に入力し、周期を１／２にしてシリアルにして、すなわち１０Ｍｂｐｓ で分配制御装置４１０に送出する。
【００４６】
分配制御装置４１０は、信号を分岐端子ＲＲ／ＴＴに分配すると共に次のボ−レ−ト変換器３９５に送出する。
ボ−レ−ト変換器３９５では、１０Ｍｂｐｓ で送られてくるシリアルデータが１ビット毎に振り分けられ、５Ｍｂｐｓ の並列シリアルデータとして送信器３７５，３６５に送出される。送信器３７５，３６５に振り分けられた５Ｍｂｐｓ の高周波データ信号は、それぞれハイパスフィルタ３３０，３２５を通過し、第１のペア線１９０、第２のペア線１９５に送出され、その上を伝送される。第１のペア線１９０および第２のペア線１９５の右側から入力された周波数ｆ Ｈ （５Ｍｂｐｓ ）の高周波データ信号も同様な過程で処理され、中継される。高周波データ信号は、このようにして双方向に中継されるので、減衰することなく、正確に伝送される。
【００４７】
また、この双方向中継器３００は、分岐端子ＴＴを介して端末装置５００から入力した高周波データ信号をペア線に送出するために、第２実施例で説明した監視電流を送出するための平衡抵抗Ｒ１１，Ｒ２１、定電流回路３０１、および、監視電圧を検出するための平衡抵抗Ｒ２１，Ｒ２２、それらの中点を接続する監視抵抗Ｒ０ から成る回線状況監視システムを備え、データ送信時にはその監視電圧を検出し、回線状態を確認した上でデータを送出すると共に監視電圧を発生させている。従って、この双方向中継器によって送信データを衝突させることはない。よって、この双方向中継器を順次接続することにより長距離なＬＡＮを形成できる。
【００４８】
さらに、図のように分配制御装置４１０に端子ＲＲ，ＴＴを設ければ、通常のコンピュータ等の端末装置５００などの端末が、ＬＡＮ接続が可能となる。従って、各家庭あるいは各事業所のコンピュータ間で、送電線に配備されている２対のペア線を用いて高速ＬＡＮが形成でき、その通信コストを大幅に抑えることができる。分配制御装置４１０と端末装置５００との間は無線伝送であっても有線伝送であっても良い。
【００４９】
（第４実施例）
上記実施例では、監視電流Ｉをペア線全体に渡って流し、末端の終端抵抗ｒ０ と接続抵抗ｒとを介して還流させている。この場合、この定電流Ｉが各中継器３００のローパスフィルタ３０５を通過することになる。従って、高周波成分が遮断されることになり、定電流Ｉにより監視電圧が立ち上がるのに、ローパスフィルタ３０５の遮断周波数の４倍の逆数程度の時間遅れを生じる。このため、他の伝送装置がペア線が空き状態と判定して、監視電流Ｉを流す操作が重畳する場合があり、衝突判定にこの時間遅れの２倍程度の期間を要する。この期間の経過後に、監視電圧が通常の電圧を示せば、衝突でなく、監視電圧が通常の電圧以上となれば、データの送信操作が重畳したことになる。
【００５０】
このように上記実施例は、衝突判定に上記の時間を要する。そこで、この判定を高速で行えるようにするために、第４実施例では、各中継区間毎に衝突を判定するようにしている。図７に示すように、各ペア線１９０、１９５はコンデンサＣ１ ，Ｃ２ により直流電流が遮断された状態で各中継器３００に接続されている。よって、この場合には、監視電流Ｉはこの中継区間の外には流れない。中継区間には、任意の１箇所において、ペア線の末端と同様に、終端抵抗ｒ０ 、接続抵抗ｒが配設されている。そして、各中継器３００は、前述したように、平衡抵抗Ｒ１ ， Ｒ２ がペア線１９０、１９５に接続され、その平衡抵抗Ｒ１ ， Ｒ２ の中点間に監視抵抗Ｒ０ が接続されている。衝突監視には、この監視抵抗Ｒ０ の電圧が検出され、データを送出する場合には、監視電流Ｉをペア線に供給している。
【００５１】
このように、各中継器３００は、隣接する中継区間から高周波データ信号を受信して、他の中継区間にその高周波データ信号を送出する時に、ペア線の使用状況及び衝突監視を行った後、空き状態且つ衝突状態でなければ、高周波データ信号を送出するようにしている。本実施例は、このように各中継区間毎に、衝突監視をすることを特徴とする。この場合に、コンデンサＣ１ ，Ｃ２ の存在により、監視電流は他の中継区間には流れず、各中継器のローパスフィルタを通過することがないために、監視電圧の立ち上がりが速くなり、衝突判定時間が短くなるという効果を有している。
【００５２】
（変形例）
以上、本発明を表わす１実施例を示したが、他にさまざまな変形例が考えられる。例えば、第３実施例では他の端末５００を１０Ｍｂｐｓ で接続するため、受信器３４０、３５０に続いてボ−レ−ト変換器３８０を、波形整形器４０５に続いてボ−レ−ト変換器３９５を用いていたが、単なる双方向中継器とするならば、ボ−レ−ト変換器３８０，３９５を省略してもよい。すなわち、直接、受信器３４０、３５０に送信器３６５，３７５を接続してもよい。
【００５３】
その他様々な変形例が考えられるが、２対のペア線を用いた伝送方式およびシステムにおいて、低周波データ信号に関してはポーリング方式、高周波データ信号関しては高速双方向送受信が可能なＬＡＮ方式をとり、周波データ信号と高周波データ信号を重畳させて伝送する多重データ伝送方式およびそれを適用したシステムならばその類を問わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係わるペア線を用いた多重伝送方式の説明図。
【図２】第１実施例の多重伝送方式に係わる多重データ信号の送受信方法説明図。
【図３】第２実施例に係わるペア線を用いた多重伝送システム図。
【図４】第２実施例に係わる回線状況監視システム図。
【図５】第３実施例に係わる双方向中継器のシステム構成図。
【図６】バイフェーズ信号とＮＲＺデータの変換図。
【図７】第４実施例に係わる伝送システムの構成図。
【図８】低周波データ信号を用いた従来の開閉器制御システム図。
【符号の説明】
１００ 中央制御装置
１２２ 低周波データ信号送信装置
１４２ 低周波データ信号受信装置
１２４，１４４ 高周波データ信号送受信装置
１９０ 第１のペア線
１９５ 第２のペア線
２００ 開閉器制御装置
２２０ 開閉器
２４０ 送受信装置
３００ 双方向中継器
３０１ 定電流回路
３８０ ボーレート変換器
３９５ ボーレート変換器
６００ 伝送装置
４１０ 分配制御装置
５００ 端末装置
Ｒ１ ，Ｒ２ ，Ｒ１１，Ｒ２１，Ｒ１２，Ｒ２２ 平衡抵抗
Ｒ０ 監視用抵抗
ｒ０ 終端抵抗
ｒ 接続抵抗
Claims (7)
- データ信号を２対のペア線を用いて伝送する、ペア線を用いたデータの多重伝送システムにおいて、
低周波データ信号は、前記２対のペア線のうち、第１のペア線により一方向に、第２のペア線により他方向に伝送され、
高周波デ−タ信号は、前記第１、第２の２対のペア線の両方により双方向に伝送され、
該低周波データ信号と該高周波データ信号は重畳されて多重データ信号として伝送され、
伝送路の途中に複数の端末器を取り付け、各端末器との送受信を可能とするマルチドロップ方式であり、
前記２対のペア線に各終端抵抗と該各終端抵抗の中点を接続した接続抵抗を備え、
前記高周波データ信号送出時には、第１の１対のペア線に第１の同一方向に同一電流を流し、前記接続抵抗を介して、第２の１対のペア線には前記第１の同一方向とは逆の第２の同一方向に同一電流を還流させることにより、前記第１の１対のペア線と前記第２の１対のペア線間との間の差電圧である監視電圧を発生させ、この監視電圧によってペア線の使用状態を知らせると共に使用状態を検知することを特徴とするペア線を用いたデータの多重伝送システム。 - 前記高周波データ列を２分割し、該分割されたデータ列を前記２対のペア線を介して並列伝送することを特徴とする請求項１に記載のペア線を用いたデータの多重伝送システム。
- 前記高周波データ列を偶数ビットデータおよび奇数ビットデータに２分割し、それぞれを２対のペア線を介して並列伝送することを特徴とする請求項２に記載のペア線を用いたデータの多重伝送システム。
- 前記ペア線を用いた多重伝送システムは、前記多重データ信号から高周波データ信号を取り出して波形整形し、再び低周波データ信号と重畳させ送出する双方向中継器を有し、該双方向中継器を伝送路に複数備えていることを特徴とする請求項１のペア線を用いたデータの多重伝送システム。
- 前記終端抵抗と前記接続抵抗とは、各中継区間毎に挿入されており、各中継器には直流を遮断するコンデンサが挿入され、各中継区間毎に監視電圧を検出してペア線の使用状態を検出すると共にデータ送出時には前記監視電圧を発生させることを特徴とする請求項１に記載の多重伝送システム。
- データ信号を２対のペア線を用いて伝送する、ペア線を用いたデータの多重伝送システムであって、低周波データ信号は、前記２対のペア線のうち、第１のペア線により一方向に、第２のペア線により他方向に伝送され、高周波デ−タ信号は、前記第１、第２の２対のペア線の両方により双方向に伝送され、該低周波データ信号と該高周波データ信号は重畳されて多重データ信号として伝送され、伝送路の途中に複数の端末器を取り付け、各端末器との送受信を可能とするマルチドロップ方式であり、前記ペア線を用いた多重伝送システムは、前記多重データ信号から高周波データ信号を取り出して波形整形し、再び低周波データ信号と重畳させ送出する双方向中継器を有し、該双方向中継器を伝送路に複数備えているシステムに用いられ、
前記２対のペア線間に各平衡抵抗と該各平衡抵抗の中点を接続した監視用抵抗とを備え、
前記監視用抵抗の端子間電圧によって前記監視電圧を検出することでペア線の使用状態を検出し、
前記高周波データ信号送出時には、前記平衡抵抗の中点間に直流電流を流すことにより前記監視電圧を発生させることを特徴とする伝送装置。 - 前記ペア線を用いたデータの多重伝送システムに含まれる前記低周波データ信号は、電力線の開閉装置を制御するシステムに用いられることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項のペア線を用いたデータの多重伝送システム。
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- 1998-03-31 JP JP10586398A patent/JP3558864B2/ja not_active Expired - Fee Related
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