JP4731593B2 - 中継装置、設備システム - Google Patents

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Description

本発明は、通信データを中継する中継装置、およびその中継装置を用いた設備システムに関するものである。
従来の設備システムでは、ツイストペアの伝送線に設備機器をバス接続し、各設備機器の間で通信データを送信することにより、設備機器の制御を行っている。設備機器には、室外機、室内機、換気装置などの空調機器、照明装置、リモコン、集中コントローラなどが挙げられる。通信内容は、リモコンから個々の設備機器に対する電源設定、温度設定といった操作情報や、自己の状態変化を他の設備機器に通知する変化時通報などがある。
これらのデータ量はさほど大きくないため、通信速度が9600kbps程度のAMI(Alternate Mark Inversion)またはNRZ(Non Return to Zero)によるベースバンド方式を通信方式として採用している。
一方、近年は設備機器の故障検知や故障予知を行うためのメンテナンス情報収集や、省エネ対策のための消費電力収集あるいは設備機器の稼働時間収集などの拡張機能を設備システムに追加することが求められている。そのため、ネットワークのスループット容量の向上が課題となっていた。
そこで、ベースバンド方式に比べ高速通信可能な高周波数の搬送波を用いた通信方式を適用することにより、上記課題の解決を図る場合がある。
上記のような課題に鑑み、従来、空気調和機システムに関し、『空気調和機の制御等で必須とされ、建物内に敷設される伝送線を有効に利用し、より自由度が高く、高信頼性な通信を様々な設備機器で行う。』ことを目的とした技術として、『室外制御装置200を有した室外ユニット100と、室内制御装置203を有した室内ユニット110と、を接続する伝送線120で通信されて運転制御が行われる空気調和機を備えた空気調和機システムにおいて、伝送線120に接続され空気調和機で運転制御に必要とされる周波数帯域より高周波数で通信が可能とされた通信アダプタ165と、通信アダプタ165に伝送線120を介して接続され高周波数で通信を行う設備機器162、163と、を備える。』というものが提案されている(特許文献1)。
特開2006−308150号公報(要約)
同じテナントに複数の設備システムが存在する場合、それぞれの設備システムの伝送線を並走させて敷設するケースがある。このようなテナントにおいて高周波数の通信信号を送信すると、別系統の設備システムから伝送線を介して漏洩した通信信号が流入する。
この漏洩した通信信号は、設備システムに設備機器の誤動作、スループットの低下といった影響を及ぼす可能性がある。
設備機器の誤動作は、別系統の設備システムの制御情報を設備機器が受信することにより起こり得る。
スループットの低下は、設備機器の通信装置が備えるCSMA/CDまたはCSMA/CAといった通信機能のために起こり得る。
CSMA/CDおよびCSMA/CAは、伝送線に送信中の通信信号を検出している間は送信を停止し、その通信信号の停止後に送信を開始する方式である。そのため、伝送線に別系統から漏洩した通信信号が伝送線に送信されている場合、漏洩信号が停止するまで送信を開始することができず、設備システムの実質的なスループットが低下することになる。
本発明は、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、別系統のシステムから流入する漏洩信号の影響を低減することを目的とする。
本発明に係る中継装置は、伝送線から受信した通信データを他の伝送線に送出する中継装置であって、第1伝送線と接続される第1通信手段と、第2伝送線と接続される第2通信手段と、前記第1通信手段または前記第2通信手段のゲインを調整することによってその通信手段の受信感度を調整するゲイン設定手段と、前記第1通信手段または前記第2通信手段が受信した通信データが他通信系統から漏洩した漏洩信号によるものであるか否かを判定する漏洩判定手段と、を備え、前記第1通信手段と前記第2通信手段は、前記ゲイン設定手段により設定されたゲインにより増幅が行われた後の信号レベルが所定閾値以上である通信データを他方の通信手段に中継し、前記第1通信手段または前記第2通信手段は、前記ゲイン設定手段により設定されたゲインにより増幅が行われた後の信号レベルが前記所定閾値未満である通信データを他方の通信手段に中継せず、前記ゲイン設定手段は、前記漏洩判定手段が前記漏洩信号によるものであると判定した通信データの最大受信レベルが前記所定閾値未満となるように前記ゲインの最大値を算出し、その最大値を上限として前記ゲインを調整することを特徴とするものである。
本発明に係る中継装置によれば、ゲインを調整することによって信号レベルを調整し、その信号レベルが所定閾値未満であれば中継しない。
そのため、別系統のシステムから流入する漏洩信号を不適切に中継することによる設備機器の誤動作やスループットの低下を抑制することができる。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る設備システムの構成図である。本実施の形態1に係る設備システムは、少なくとも近接する設備システム同士の範囲内では固有のシステムIDを持つ、2つの設備システムを有する。
以下必要に応じて、これらのシステムを、設備システム1(システムID=1)、設備システム2(システムID=2)と称する。
設備システム1は、中継装置100aと100b、設備機器200aと200bを有する。中継装置100aと100b、設備機器200aと200bは、それぞれ同様の構成を備えている。
中継装置100aと設備機器200aは、伝送線10aで接続されている。
中継装置100bと設備機器200bは、伝送線10bで接続されている。
中継装置100aと中継装置100bは、伝送線20aで接続されている。
設備システム2は、中継装置100cと100d、設備機器200cと200dを有する。中継装置100cと100d、設備機器200cと200dは、それぞれ同様の構成を備えている。
中継装置100cと設備機器200cは、伝送線10cで接続されている。
中継装置100dと設備機器200dは、伝送線10dで接続されている。
中継装置100cと中継装置100dは、伝送線20bで接続されている。
中継装置100a、100b、100c、100dは、伝送線10a、10b、10c、10d、20a、20bをそれぞれ物理的に切り離し、各伝送線を図1のように接続している。
また、設備システム1と設備システム2は隣接しており、伝送線20aと20bは、互いに近い位置で並走している。
設備機器200aと200bは、中継装置100aと100bを介して通信する。
設備機器200cと200dは、中継装置100cと100dを介して通信する。
各設備機器は、別系統の設備システム内の設備機器と意図的に通信する機会はない。
各中継装置は、一方の伝送線から受信した通信データを残り一方の伝送線に中継する機能を有する。詳細構成については、後述の図5で改めて説明する。
各設備機器の例として、例えば空調機器、照明機器、リモコン、集中管理コントローラといった機器が挙げられる。
以上、本実施の形態1に係る設備システムの概略構成について説明した。
次に、通信方式について説明する。
本実施の形態1では、4本の搬送波を重畳し、各搬送波をDPSK(Differential Phase Shift Keying)方式により変調する方式を用いるものとする。DPSK方式とは、異なる位相をもつ搬送波を連結し、1時刻前の搬送波との位相差により通信データを変調する通信方式である。
図2は、通信信号の信号レベルを示す図である。図2(a)は通信信号の距離減衰を説明する図、図2(b)は通信信号の漏洩減衰を説明する図である。
図2(a)(b)左図は、送信側の設備機器付近の信号レベルを示す。
4本の搬送波の信号レベルはほぼ同じであり、各搬送波の中心周波数は、f0=10MHz、f1=20MHz、f3=30MHz、f4=40MHzである。
各搬送波にそれぞれ同一のデータを変調しノイズ耐性を上げてもよいし、各搬送波に通信データを分割して変調し、通信速度を向上させてもよい。
図2(a)(b)右図は、受信側の設備機器付近の信号レベルを示す。
通信信号は、伝送線の距離減衰により信号レベルが減衰し、受信側の設備機器に到達する時点では、送信時よりも信号レベルが下がっている。距離減衰量は、伝送線の長さに比例し、表皮効果の影響により周波数が高いほど減衰量が大きいという特徴を持つ。
これに対し、通信信号の漏洩による減衰量は、通信信号の周波数が高いほど低いという特徴を持つ。詳細は後述の図4で説明する。
以上、通信方式について説明した。
次に、他設備システムから流入する漏洩信号について説明する。
図3は、伝送線20aに通信信号60を送信した時の様子を示す図である。
このとき、伝送線20aに並走する伝送線20bには、通信信号60の一部が漏洩した漏洩信号61が流れる。
図4は、漏洩信号61の信号レベルを示す図である。漏洩信号61の信号レベルは、通信信号60に比べて、例えば数10dB以上減衰する。また、周波数が高いほど伝送線間の結合が大きく、漏洩減衰量は小さい傾向にある。
漏洩減衰量は、伝送線の線種(シールド有無や表皮素材)、並走する伝送線長、並走する伝送線数などに依存する。特に、漏洩減衰量の小さいシールドなしの伝送線を使用した設備システムでは、漏洩信号によるシステム干渉がしばしば問題となる。
各中継装置の配置は、伝送線20aと20bの長さに起因する距離減衰量よりも漏洩減衰量が大きくなるように決定する。したがって、同一システム内の設備機器が送信した通信信号に比べ、別系統のシステムからの漏洩信号の方が、信号レベルは小さくなる。
以上、漏洩信号について説明した。
次に、中継装置100の詳細構成について説明する。なお、各中継装置や各設備機器はそれぞれ同様の構成を備えるため、以下ではこれらを総称するときは、それぞれ中継装置100、設備機器200と呼ぶ。同様に、各伝送線についても、伝送線10、伝送線20と呼ぶ。
図5は、中継装置100の機能ブロック図である。
中継装置100は、第1通信手段110、第2通信手段120、中央演算装置130、入力手段150を備える。
第1通信手段110は、伝送線20に接続され、前述の通信方式により通信信号を送受信する。第1通信手段110は、送信回路111、受信回路112、バンドパスフィルタ113、増幅回路115と、最大ゲインレジスタ116を備える。
送信回路111は、中央演算装置130から受け付けた通信データをDPSK方式により変調し、伝送線20に送出する。
送信回路111は、受信回路112が伝送路20に通信信号を検出している間は通信データを送出せず、その通信信号が停止し所定時間経過後に送出を開始する。即ち、送信回路111は、CSMA/CDまたはCSMA/CA方式により、通信信号を送出する。
バンドパスフィルタ113は、伝送線20上の信号のうち通信信号の周波数成分のみを通過させるフィルタである。
増幅回路115は、アンプ機能を備えており、出力する信号レベルがほぼ一定となるようにゲイン値を調整しながら、バンドパスフィルタ113を通過した通信信号を増幅し、受信回路112に出力する。
増幅回路115は、受信回路112が計測した各搬送波の中の最大の信号レベルに基づいて、ゲイン値を自動調整する。ただし、最大ゲインレジスタ116の内容を越えたゲイン値には設定できない。以降、増幅回路115に設定可能なゲイン値の最大値を最大ゲイン値とする。
受信回路112は、増幅回路115が増幅した通信信号の信号レベルを搬送波の各周波数ごとに計測し、その信号レベルの中での最大であった搬送波の信号レベル(最大信号レベル)を所定閾値と比較することにより、伝送路20の通信状態を監視している。
また、受信回路112は、増幅回路115のゲイン調整のため、上記最大信号レベルを増幅回路115に出力する。
受信回路112は、最大信号レベルが所定閾値以上のときの伝送路20の通信状態を「通信中」、最大信号レベルが所定閾値未満のときの伝送路20の通信状態を「無信号」とする。
受信回路112は、次のステップ(1)〜(4)のように動作する。
(1)受信回路112は、伝送路20の通信状態が「無信号」から「通信中」へ遷移したことにより、いずれかの機器が通信データの送出を開始したと判断する。
(2)受信回路112は、このときに計測した各搬送波の信号レベル、最大信号レベル、増幅回路115のゲイン値をバッファ(図示せず)に確保する。
(3)受信回路112は、伝送路20の通信状態が「通信中」である間、通信信号の復調処理を行うとともに、送信回路111に「通信中」であることを通知する。これにより、送信回路111は、他の機器が通信している最中に自身が通信データを送出することを回避する。
(4)受信回路112は、通信信号の最終データを復調した後に、通信データを受信完了したことを中央演算装置130に通知する。
最大ゲインレジスタ116は、上述の最大ゲイン値を格納するレジスタである。最大ゲイン値の設定は、中央演算装置130が行なう。
最大ゲイン値が大きいほど増幅回路115は通信信号を大きく増幅でき、より微弱な信号が受信可能となる。即ち、最大ゲイン値を変更することにより、受信回路112の受信感度を調整することができる。
したがって、最大ゲインレジスタの内容を適切に設定することにより、別系統のシステムからの漏洩信号は検出せず、同一のシステム内の設備機器が送信した通信データのみを中継することが可能となる。
第2通信手段120は、伝送線10に接続され、通信信号の送受信を行う。第2通信手段120は、送信回路121、受信回路122、バンドパスフィルタ123、増幅回路125を備える。
送信回路121は、中央演算装置130から受け付けた通信データをDPSK方式により変調し、伝送線10に送出する。
送信回路121は、送信回路111と同様に、受信回路122が伝送路10に通信信号を検出している間は通信データを送出せず、その通信信号が停止し所定時間経過後に送出を開始する。
バンドパスフィルタ123は、伝送線10上の信号から通信信号の周波数成分のみを通過させるフィルタである。
増幅回路125は、アンプ機能を備えており、出力する信号レベルがほぼ一定となるようにゲイン値を調整しながら、バンドパスフィルタ123を通過した通信信号を増幅し、受信回路122に出力する。
増幅回路125は、受信回路122が計測した各搬送波の中の最大の信号レベルに基づいて、ゲイン値を自動調整する。
受信回路122は、増幅回路125が増幅した通信信号の信号レベルを搬送波の各周波数ごとに計測し、その信号レベルの中での最大であった搬送波の信号レベル(最大信号レベル)を閾値と比較することにより、伝送路10の通信状態を監視している。
また、受信回路122は、増幅回路125のゲイン調整のため、上記最大信号レベルを増幅回路125に出力する。
受信回路122は、次のように動作する。
(1)受信回路122は、伝送路10の通信状態が「無信号」から「通信中」へ遷移したことにより、いずれかの機器が通信データの送出を開始したと判断する。
(2)受信回路122は、このときに計測した各搬送波の信号レベル、最大信号レベル、増幅回路125のゲイン値をバッファ(図示せず)に確保する。
(3)受信回路122は、伝送路10の通信状態が「通信中」である間、通信信号の復調処理を行うとともに、送信回路121に「通信中」であることを通知する。これにより、送信回路121は、他の機器が通信している最中に自身が通信データを送出することを回避する。
(4)受信回路122は、通信信号の最終データを復調した後に、通信データを受信完了したことを中央演算装置130に通知する。
入力手段150は、設定者が外部から上述の最大ゲイン値を設定するために用いるディップスイッチである。設定者は、例えば別系統のシステムと並走する伝送線20aや20bの線種(シールド有無、被覆素材)、並走本数、並走距離に基づいて、漏洩信号を検出しない範囲でできる限り大きいゲイン値を、ディップスイッチに設定する。
入力手段150として、ディップスイッチに代えて、USB(Universal Serial Bus)、RS−232C、Ethernet(登録商標)など、中継装置100の外部からデータを受信するデータ受信インタフェースを用いることもできる。
この場合、設定者はパソコンなどの外部の設定器からその外部インタフェースを介して最大ゲイン値を設定することになる。
中央演算装置130は、例えばマイコンなどによって構成され、第1通信手段110と第2通信手段120の間の通信データの中継制御を行う。
図6は、中央演算装置130の機能構成を示す図である。中央演算装置130は、中継制御部131、最大ゲイン設定部132、メイン部133の3つの機能部を備える。
中継制御部131は、第1通信手段110から第2通信手段120へ、および第2通信手段120から第1通信手段110へ、通信データを中継する。
最大ゲイン設定部132は、入力手段150からの入力内容に基づいて、最大ゲインレジスタ116の内容を変更する。
メイン部133は、各タスクの動作状態に応じて各タスクへ処理を遷移させる。
図7は、メイン部133の動作フローチャートである。以下、図7の各ステップについて説明する。
(S700)
中継装置100の電源が投入されると、メイン部133が起動し、本動作フローが開始する。
(S701)
メイン部133は、中継許可フラグを初期化(クリア)する。中継許可フラグとは、中継装置100が通信データの中継を行うか否かを、ビット値などで表した情報のことである。中継許可フラグは、メモリ等の図示しない記憶装置に格納される。
(S702)
中継許可フラグがクリアされていればステップS703へ進み、セットされていればステップS705へ進む。
(S703)
メイン部133は、最大ゲイン設定部132を起動する。
(S704)
メイン部133は、最大ゲイン設定部132の処理完了まで待機する。最大ゲイン設定部132の処理については、後述の図8で説明する。
(S705)
メイン部133は、中継制御部131を起動する。
(S706)
メイン部133は、中継制御部131の処理完了まで待機する。中継制御部131の処理については、後述の図9で説明する。
(S707)
中継装置100の動作を終了する場合は本動作フローを終了し、動作を継続する場合はステップS702へ戻って同様の処理を繰り返す。
図8は、最大ゲイン設定部132の動作フローチャートである。以下、図8の各ステップについて説明する。
(S800)
メイン部133が最大ゲイン設定部132を起動すると、本動作フローが開始する。
(S801)
最大ゲイン設定部132は、入力手段150(ディップスイッチ)から最大ゲイン値を読み込む。
(S802)
最大ゲイン設定部132は、ステップS801で読み込んだ値を最大ゲインレジスタ116に書き込む。
(S803)
最大ゲイン設定部132は、中継許可フラグをセットする。
(S804)
最大ゲイン設定部132は、自身を終了する。
図9は、中継制御部131の動作フローチャートである。以下、図9の各ステップについて説明する。
(S900)
メイン部133が中継制御部131を起動すると、本動作フローが開始する。
(S901)
第1通信手段110が通信データを受信完了した旨の通知を受け取っている場合はステップS902へ進み、受け取っていなければステップS904へスキップする。
(S902)
中継制御部131は、第1通信手段110が受信した通信データを受信回路112から取得する。
(S903)
中継制御部131は、第1通信手段110が受信した通信データを、第2通信手段120の送信回路121を介して伝送線10へ送出させる。
(S904)
第2通信手段120が通信データを受信完了した旨の通知を受け取っている場合はステップS905へ進み、受け取っていなければステップS907へスキップする。
(S905)
中継制御部131は、第2通信手段120が受信した通信データを受信回路122から取得する。
(S906)
中継制御部131は、第2通信手段120が受信した通信データを、第1通信手段110の送信回路111を介して送出させる。
(S907)
中継制御部131は、自身を終了する。
以上、中継装置100の動作について説明した。
以上の動作によれば、入力手段(ディップスイッチ)で最大ゲイン値を適切に調整することにより、中継装置100の受信回路は漏洩信号を検出しなくなるので、漏洩信号を不要に中継することを抑制できる。
なお、中継装置100の受信回路112に漏洩信号を検出させない手法としては、送信する信号レベルを低下させる方式と、増幅回路115の前にアッテネータを挿入し受信した信号レベルを減衰させる方式が考えられる。
しかしこれらの方式は、通信信号と中継装置100内部のノイズとのSN比を小さくするため、通信エラーの発生を誘発する可能性がある。
本実施の形態1の中継装置100は、SN比を維持しつつ漏洩信号を検出しない方式であるため、このようなSN比の減少により通信エラーが発生することはない。
以上のように、本実施の形態1に係る中継装置100では、入力手段150を用いて最大ゲイン値を適切に設定することにより、受信回路112が漏洩信号を検出しなくなる。
そのため、漏洩信号は中継せず、同一のシステム内の設備機器が送信した通信信号は中継させる、といった動作が可能となる。
したがって、中継装置100の別系統の伝送線と並走する区間を中継装置100で挟むことにより、漏洩信号の受信による設備機器200の誤動作と、漏洩信号検出によるスループットの低下を回避することができる。
また、本実施の形態1によれば、上記効果により、別系統のシステムからの干渉を受けない高周波数の通信信号を用いた設備システムを提供することが可能となる。
実施の形態2.
本発明の実施の形態2では、入力手段150に代えて、通信コマンドにより最大ゲイン値を設定する構成と動作例を説明する。
本実施の形態2における設備システムの構成(図1)と通信方式は、実施の形態1と同様である。
図10は、本実施の形態2に係る中継装置100の機能ブロック図である。
本実施の形態2に係る中継装置100は、実施の形態1と異なり、入力手段150を備えていない。その他の構成は概ね実施の形態1と同様であるため、以下では差異点を中心に説明する。
第1通信手段110と第2通信手段120の構成は、実施の形態1と同様である。
中央演算装置130の機能構成は、実施の形態1の図6と同様であるが、最大ゲイン設定部132の処理が異なる。
本実施の形態2において、最大ゲイン設定部132は、第1通信手段110または第2通信手段120が受信した通信データに基づいて、最大ゲインレジスタ116の内容を変更する。
例えば、設備機器200aが中継装置100aに対して最大ゲイン値を指定する命令パケットを送信し、中継装置100aは、その命令パケットが指定する最大ゲイン値を最大ゲインレジスタ116に書き込む。詳細は後述の図11で説明する。
その他の機能部の動作は、実施の形態1と同様である。
次に、中央演算装置130のソフトウェア動作を説明する。
メイン部133の動作は、実施の形態1と同様である。
図11は、最大ゲイン設定部132の動作フローチャートである。以下、図11の各ステップについて説明する。
(S1100)
メイン部133が最大ゲイン設定部132を起動すると、本動作フローが開始する。
(S1101)
第1通信手段110が受信した通信データが、設備機器(集中コントローラなど)が発行した最大ゲイン値設定コマンドである場合は、ステップS1103へ進む。そうでない場合はステップS1102へ進む。
(S1102)
第2通信手段120が受信した通信データが、設備機器(集中コントローラなど)が発行した最大ゲイン値設定コマンドである場合は、ステップS1103へ進む。そうでない場合はステップS1105へ進む。
(S1103)
最大ゲイン設定部132は、第1通信手段110または第2通信手段120が受信した最大ゲイン値設定コマンドの内容を取得し、その内容に基づいて、最大ゲインレジスタ116に最大ゲイン値を書き込む。
(S1104)
最大ゲイン設定部132は、中継許可フラグをセットする。
(S1105)
最大ゲイン設定部132は、自身を終了する。第1通信手段110および第2通信手段120がともに最大ゲイン値設定コマンドを受信していなければ、何もせず自身を終了することになる。
中継制御部131の動作は、実施の形態1と同様である。
以上のように、本実施の形態2によれば、最大ゲイン値設定コマンドを用いて最大ゲイン値を適切に設定することにより、実施の形態1と同様の効果が得られる。
また、本実施の形態2によれば、設定者は各中継装置の設置場所まで移動する必要がなく、集中管理コントローラなどの遠隔端末を用いて、遠隔から各中継装置の最大ゲイン値を設定できる。
そのため、特に最大ゲイン値の再設定が必要な場合などに、設備システムの設置作業者の負担を大幅に軽減することができる。
実施の形態3.
本発明の実施の形態3では、第1通信手段110が受信した通信内容が漏洩信号によるものか否かを判定し、その判定結果に基づき、漏洩信号を中継しないように最大ゲイン値を自動調整する手法を説明する。
本実施の形態3における設備システムの構成(図1)と通信方式は、実施の形態1または実施の形態2と同様である。
中継装置100の構成は、実施の形態2と同様である。
図12は、本実施の形態3における中央演算装置130の機能構成を示す図である。中央演算装置130は、中継制御部131、最大ゲイン設定部132、メイン部133、漏洩信号判定部134の4つの機能部を備える。
中継制御部131は、第1通信手段110から第2通信手段120へ、および第2通信手段120から第1通信手段110へ、通信データを中継する。
漏洩信号判定部134は、第1通信手段110が受信した通信内容に含まれる送信元のシステムID(後述の図13で説明)に基づいて、その通信内容が漏洩信号によるものであるか否かを判定する。
最大ゲイン設定部132は、漏洩信号の最大信号レベルに基づいて最大ゲインレジスタ116の内容を設定する。
メイン部133は、各タスクの動作状態に応じて各タスクへ処理を遷移させる。
図13は、設備システム内で送受信される通信パケットの形式例を示す図である。
通信パケットのヘッダ部には、その通信パケットを送出した設備システムのシステムIDが格納される。なお、パケット形式は図13に示す形式に限られず、システムIDを含む任意の形式を用いることができる。
次に、中央演算装置130のソフトウェア動作を説明する。
図14は、本実施の形態3におけるメイン部133の動作フローチャートである。以下、図14の各ステップについて説明する。
(S1400)
中継装置100の電源が投入されると、メイン部133が起動し、本動作フローが開始する。
(S1401)
メイン部133は、第1通信手段110から通信データの受信完了通知を受け取ったか否かを判断する。受け取っていればステップS1402へ進み、受け取っていなければステップS1404へスキップする。
(S1402)
メイン部133は、漏洩信号判定部134を起動する。漏洩信号判定部134の処理の詳細は、後述の図15で改めて説明する。
(S1403)
メイン部133は、漏洩信号判定部134の処理が完了するまで待機する。
(S1404)
メイン部133は、第2通信手段120から通信データの受信完了通知を受け取ったか否かを判断する。受け取っていればステップS1405へ進み、受け取っていなければステップS1407へスキップする。
(S1405)
メイン部133は、中継制御部131を起動する。
(S1406)
メイン部133は、中継制御部131の処理が完了するまで待機する。
(S1407)
中継装置100の動作を終了する場合は本動作フローを終了し、動作を継続する場合はステップS1401へ戻って同様の処理を繰り返す。
図15は、漏洩信号判定部134の動作フローチャートである。以下、図15の各ステップについて説明する。
(S1500)
メイン部133が漏洩信号判定部134を起動すると、本動作フローが開始する。
(S1501)
漏洩信号判定部134は、第1通信手段110が受信した通信データに含まれる送信元システムIDを取得する。
(S1502)
漏洩信号判定部134は、ステップS1501で取得したシステムIDを、自己が属する設備システムのシステムIDと比較する。両者が一致した場合はステップS1503へ進み、一致しなければステップS1505へ進む。
自己が属する設備システムのシステムIDの値は、中継装置100が備えるメモリ等の記憶装置にあらかじめ格納しておく。
(S1503)
漏洩信号判定部134は、第1通信手段110が受信した通信データは同一の設備システム内の設備機器が送信したと判断し、その通信データを中継するため、中継制御部131を起動する。
(S1504)
漏洩信号判定部134は、中継制御部131の処理が完了するまで待機する。待機後はステップS1507へ進む。
(S1505)
漏洩信号判定部134は、第1通信手段110が受信した通信データは隣接するシステム内から漏洩した漏洩信号によるものと判断し、最大ゲイン設定部132を起動する。
最大ゲイン設定部132は、その通信データの信号レベルを最大ゲイン値として再設定し、今後受信回路112が漏洩信号を検出しないようにする。最大ゲイン設定部132の処理の詳細は、後述の図16で説明する。
(S1506)
漏洩信号判定部134は、最大ゲイン設定部132の処理が完了するまで待機する。
(S1507)
漏洩信号判定部134は、自己を終了する。
図16は、本実施の形態3における最大ゲイン設定部132の動作フローチャートである。以下、図16の各ステップについて説明する。
(S1600)
メイン部133が最大ゲイン設定部132を起動すると、本動作フローが開始する。
(S1601)
受信回路112は、第1通信手段110が通信データを受信したときの最大信号レベルを計測して中央演算装置130に通知しておく。
最大ゲイン設定部132は、漏洩信号判定部134が漏洩信号であると判断した通信データの最大信号レベルと、増幅回路116が動作したゲイン値とを取得する。
(S1602)
最大ゲイン設定部132は、ステップS1601で取得した最大信号レベルとゲイン値を用い、以後の通信データ受信時において、最大信号レベルが検出閾値未満となる最大ゲイン値を算出する。
(S1603)
最大ゲイン設定部132は、ステップS1602で算出した最大ゲイン値と、最大ゲインレジスタ116に格納されている値とを比較する。最大ゲイン値が最大ゲインレジスタ116に格納されている値を超えている場合はステップS1604へ進み、そうでなければステップS1605へ進む。
(S1604)
最大ゲイン設定部132は、ステップS1602で算出した最大ゲイン値を、最大ゲインレジスタ116に書き込む。書き込み完了後はステップS1605へ進む。
(S1605)
最大ゲイン設定部132は、自身を終了する。
以上のように、本実施の形態3によれば、通信データ内に送信元の設備システムのシステムIDを含めておくことにより、実施の形態1の効果と同様に、別系統の設備システムからの干渉を受けない高周波数の通信信号を用いた設備システムを提供することが可能となる。
また、本実施の形態3に係る中継装置100は、漏洩信号判定部134が漏洩信号であると判定した通信データの信号レベルを用いて、最大ゲイン値を自動調整する。
そのため、設備システムの設置作業者は、手動で最大ゲイン値を設定する作業を行う必要がなく、個々の設備システムの最適な最大ゲイン値が異なるような場合でも、容易に最大ゲイン値を調整して上記効果を発揮することができる。
実施の形態4.
本発明の実施の形態4では、実施の形態3とは異なる手法を用いて、第1通信手段110が受信した通信データが漏洩信号によるものであるか否かを判定する手法を説明する。
本実施の形態4における設備システムの構成と通信方式は実施の形態3と同様である。
中継装置100の構成は、実施の形態3と同様である。
次に、中央演算装置130のソフトウェア動作について説明する。
メイン部133、中継制御部131、最大ゲイン設定部132の動作は実施の形態3と同様である。以下では、漏洩信号判定部134の動作について説明する。
図17は、本実施の形態4において、通信データが漏洩信号によるものであるか否かを漏洩信号判定部134が判定する手法を説明する図である。
漏洩信号は、高周波数ほど漏洩減衰量が小さいため、各搬送波を周波数の低い方から高い方に向かって右方向に並べると、右肩上がりの形状となる。漏洩信号判定部134は、このことを利用して、漏洩信号であるか否かの判定を行う。
漏洩信号判定部134は、第1通信手段110が受信時に計測した各搬送波の信号レベルを取得し、そのピーク値を結ぶ近似直線の傾きを算出する。その傾きが所定閾値α以上である場合は、その通信データは漏洩信号によるものであると判定する。
図18は、本実施の形態4における漏洩判定部134の動作フローチャートである。以下、図18の各ステップについて説明する。
(S1800)
メイン部133が漏洩信号判定部134を起動すると、本動作フローが開始する。
(S1801)
漏洩信号判定部134は、第1通信手段110が受信時に計測した各搬送波の信号レベルを取得する。
(S1802)
漏洩信号判定部134は、各搬送波の信号レベルピーク値を結ぶ近似直線の傾きを算出する。
(S1803)
漏洩信号判定部134は、ステップS1802で算出した傾きが所定閾値α以上であるか否かを判定する。α以上である場合はステップS1804へ進み、α未満である場合はステップS1806へ進む。
(S1804)
漏洩信号判定部134は、第1通信手段110が受信した通信データは隣接するシステム内から漏洩した漏洩信号によるものと判断し、最大ゲイン設定部132を起動する。最大ゲイン設定部132は、その通信データの信号レベルを最大ゲイン値として再設定し、今後受信回路112が漏洩信号を検出しないようにする。
(S1805)
漏洩信号判定部134は、最大ゲイン設定部132の処理が完了するまで待機する。
(S1806)
漏洩信号判定部134は、自己を終了する。
以上のように、本実施の形態4によれば、実施の形態1の効果と同様に別系統のシステムからの干渉を受けない高周波数の通信信号を用いた設備システムを提供することが可能となる。
また、本実施の形態4において、漏洩信号判定部134は、各搬送波の信号レベルピーク値を結ぶ近似直線の傾きを用いて、通信データが漏洩信号によるものであるか否かを自動判定する。また、最大ゲイン設定部133は、その判定結果に基づき、最大ゲイン値を自動調整する。
そのため、実施の形態3と同様に、個々の設備システムの最適な最大ゲイン値が異なるような場合でも、容易に最大ゲイン値を調整して上記効果を発揮することができる。
実施の形態5.
実施の形態1〜4において、中継装置100は、漏洩信号が流入する可能性のある伝送線20に接続された第1通信手段110と、その可能性のない伝送線10に接続された第2通信手段120とを備えたことを説明した。
中継装置100は、第1通信手段110と第2通信手段120を備えることに代えて、第1通信手段110を2つ備えていてもよい。
2つの第1通信手段110を備えることにより、両方の伝送線からの漏洩信号を遮断できる。このような中継装置100は、例えば別系統のシステムの伝送線と並走する距離が長く、伝送線の距離減衰量が漏洩減衰量に比べ十分小さくなく、信号レベルに基づいて漏洩信号を遮断することが難しいシステムに有効である。
このようなシステムでは、中継装置100を伝送線の並走区間に3台以上配置し、各中継装置100間の距離減衰量を小さくすることにより、別系統のシステムからの干渉を抑制し、高周波数の通信信号を用いてスループット容量を大きくした設備システムを提供することが可能となる。
実施の形態6.
以上の実施の形態1〜5では、4本の搬送波を用いる例を説明したが、実施の形態1〜3の中継装置100では1本以上、実施の形態4の中継装置100では2本以上であれば任意の本数の搬送波を用いることができる。
実施の形態1〜5では、中継装置100の通信方式としてDPSK方式を用いることを説明したが、通信方式はこれに限るものではなく、PSK(Phase Shift Keying)方式、ASK(Amplitude Shift Keying)方式、FSK(Frequency Shift Keying)方式、QAM(Quadrature Amplitude Modulation)方式またはこれら以外の高周波数の搬送波を用いる通信方式でもよい。
実施の形態1に係る設備システムの構成図である。 通信信号の信号レベルを示す図である。 伝送線20aに通信信号60を送信した時の様子を示す図である。 漏洩信号61の信号レベルを示す図である。 中継装置100の機能ブロック図である。 中央演算装置130の機能構成を示す図である。 メイン部133の動作フローチャートである。 最大ゲイン設定部132の動作フローチャートである。 中継制御部131の動作フローチャートである。 実施の形態2に係る中継装置100の機能ブロック図である。 最大ゲイン設定部132の動作フローチャートである。 実施の形態3における中央演算装置130の機能構成を示す図である。 設備システム内で送受信される通信パケットの形式例を示す図である。 実施の形態3におけるメイン部133の動作フローチャートである。 漏洩信号判定部134の動作フローチャートである。 実施の形態3における最大ゲイン設定部132の動作フローチャートである。 実施の形態4において、通信データが漏洩信号によるものであるか否かを漏洩信号判定部134が判定する手法を説明する図である。 実施の形態4における漏洩判定部134の動作フローチャートである。
符号の説明
1 設備システム、2 設備システム、10a〜10b 伝送線、20a〜20b 伝送線、60 通信信号、61 漏洩信号、100a〜100d 中継装置、110 第1通信手段、111 送信回路、112 受信回路、113 バンドパスフィルタ、115 増幅回路、116 最大ゲインレジスタ、120 第2通信手段、121 送信回路、122 受信回路、123 バンドパスフィルタ、125 増幅回路、130 中央演算装置、131 中継制御部、132 最大ゲイン設定部、133 メイン部、134 漏洩信号判定部、150 入力手段、200a〜200d 設備機器。

Claims (6)

  1. 伝送線から受信した通信データを他の伝送線に送出する中継装置であって、
    第1伝送線と接続される第1通信手段と、
    第2伝送線と接続される第2通信手段と、
    前記第1通信手段または前記第2通信手段のゲインを調整することによってその通信手段の受信感度を調整するゲイン設定手段と、
    前記第1通信手段または前記第2通信手段が受信した通信データが他通信系統から漏洩した漏洩信号によるものであるか否かを判定する漏洩判定手段と、
    を備え、
    前記第1通信手段と前記第2通信手段は、
    前記ゲイン設定手段により設定されたゲインにより増幅が行われた後の信号レベルが所定閾値以上である通信データを他方の通信手段に中継し、
    前記第1通信手段または前記第2通信手段は、
    前記ゲイン設定手段により設定されたゲインにより増幅が行われた後の信号レベルが前記所定閾値未満である通信データを他方の通信手段に中継せず、
    前記ゲイン設定手段は、
    前記漏洩判定手段が前記漏洩信号によるものであると判定した通信データの最大受信レベルが前記所定閾値未満となるように前記ゲインの最大値を算出し、その最大値を上限として前記ゲインを調整する
    ことを特徴とする中継装置。
  2. 前記第1通信手段または前記第2通信手段は、
    通信系統の識別子を含む通信データを受信し、
    前記漏洩判定手段は、
    前記識別子が当該中継装置の属する通信系統のものであるか否かにより、
    前記第1通信手段または前記第2通信手段が受信した通信データが他通信系統から漏洩した漏洩信号によるものであるか否かを判定する
    ことを特徴とする請求項記載の中継装置。
  3. 前記第1通信手段または前記第2通信手段は、
    周波数が異なる2以上の搬送波を用いて通信を行う
    ことを特徴とする請求項1または請求項記載の中継装置。
  4. 前記第1通信手段または前記第2通信手段は、
    周波数が異なる2以上の搬送波を用いて通信を行い、
    前記漏洩判定手段は、
    各搬送波の信号レベルピーク値を結ぶ近似直線の傾きを用いて、
    前記第1通信手段または前記第2通信手段が受信した通信データが他通信系統から漏洩した漏洩信号によるものであるか否かを判定する
    ことを特徴とする請求項記載の中継装置。
  5. 前記第1通信手段または前記第2通信手段は、
    CSMA/CDまたはCSMA/CA方式で通信データを送信する
    請求項1ないし請求項のいずれかに記載の中継装置。
  6. 請求項1ないし請求項のいずれかに記載の中継装置と、
    前記第1伝送線または前記第2伝送線を介して前記第1通信手段または前記第2通信手段と接続する設備機器と、
    を有し、
    前記設備機器が接続されていない側の伝送線は、
    他通信系統から漏洩した漏洩信号が流入する位置に配置されている
    ことを特徴とする設備システム。
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