JP6412052B2 - 通信回路、通信方法、およびプログラム - Google Patents

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Description

本発明は、通信回路、通信方法、およびプログラムに関するものである。
VoIP(Voice over IP)の普及で、電話機などのアナログ端末を小型のVoIPゲートウェイ(Gateway)に収容する要求が高まっている。アナログ端末をVoIPゲートウェイに収容するためには、加入者回線制御回路(Subscriber Line Interface Circuit;SLIC)の搭載が必要である。
電話回線とも呼ばれる加入者回線は、電話機等を接続して通話や通信をおこなうための回線である。そして、SLICは、加入者回線の主機能を担う回路であり、接続された電話機を動作させるために必要な電力の供給や、着信通知、音声伝送などの機能を実現する回路である。
加入者回線の動作においては、電話機などの端末に着信を通知するための呼出信号を送出する際に最も消費電力が大きくなることが知られている。古くは電話機の機械的なベルを電磁石の働きで鳴動させる必要があったので、非特許文献1において呼出信号は65乃至83Vrmsの交流信号が規定され、日本国内の標準仕様として用いられている。上記65乃至83Vrmsの交流信号は通常正弦波が用いられ、ピーク電圧の絶対値は184乃至235Vとなる。加入者回線では通常負電源を用いるので、ピーク電圧は-184乃至-235Vとなる。この信号を送出するためには-184乃至-235Vを出力できる電源の搭載が必要となる。以下の説明では説明を簡易化するために呼出信号は65Vrms(ピーク電圧-184V)として説明する。
呼出信号送出のためには、-184Vの定電圧の電源を用意するか、あるいは呼出信号の変動に同期したピーク値-184Vの交流電源を用意する必要がある。前者はSLICの回路内部で電気的損失を持たせて回線電圧を制御する必要があることから電源効率が悪くなるため、電源効率を重視する場合は後者の構成とすることが多い。以降は後者の電源構成による動作を前提として説明をおこなう。
加入者回線は2本の信号線によって構成されており、回線空き状態において地気(接地)である線をL1、もう1本の線をL2と規定している。
図1は、呼出信号送出時の電源と回線電圧の関係を示していて、接続された電話機等の端末はL1-L2間電圧を呼出信号として認識する。
通常、呼出信号は極性反転後に送出されるので、L2を基準にL1線に65Vrmsの交流信号を送出することで伝送される。このために、前述したように加入者回線制御装置には、ピーク電圧-184Vの電源が必要となる。加入者回線制御装置に接続される電話機等の端末は、呼出信号受信時に一定のインピーダンスを持っているので、電圧がピークになる時に消費電力が最大になる。呼出信号送出時に流れる信号は、電流は大きくないが、電圧が大きいため、呼出信号送出時の消費電力は大きい。特に複数の端末が接続できるような構成の装置では、装置全体のピーク電力に対応するために、容量の大きな電源を搭載する必要があった。
SLICは専用IC(SLIC Integrated Circuit;SLIC_IC)として市場に多く流通していて、その中には1つのICで2回線の加入者回線をサポートするものも存在している。そのようなICにおいて、ピーク電力を減らすために2回線に呼出信号を送出する際に回線間で呼出信号の位相をずらしてピーク電力を抑えるような機能を持ったものも存在している。
技術参考資料「電話サービスのインタフェース」、東日本電信電話株式会社/西日本電信電話株式会社発行、http://web116.jp/shop/annai/gisanshi/analog/pdf/analog_gisanshi.pdf
しかし、これらのSLIC_ICが有する機能は、単一のSLIC_ICにおいてピーク電力を抑えることができるだけであり、SLIC_ICを複数個搭載する装置では、装置全体としてのピーク電力を低減しきれていなかった。
本発明の通信装置は、複数のSLIC_ICを搭載していても、呼出信号を送出時に装置全体のピーク出力電力を低減することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の通信回路は、通信装置の有する通信回路の数と前記通信回路の順番を記憶するレジスタと、所定の周期を前記通信回路の数で除した時間ずつずらして前記順番に前記所定の周期の呼出信号の発信を開始する回線制御回路とを備える。
上記の目的を達成するために、本発明の通信方法は、通信装置の有する通信回路の数と前記通信回路の順番を記憶し、所定の周期を前記通信回路の数で除した時間ずつずらして前記順番に前記所定の周期の呼出信号の発信を開始する。
上記の目的を達成するために、本発明のプログラムは、通信装置の有する通信回路の数と前記通信回路の順番を記憶し、所定の周期を前記通信回路の数で除した時間ずつずらして前記順番に前記所定の周期の呼出信号の発信を開始する。
本発明の通信装置によれば、呼出信号を送出時に装置のピーク出力電力を低減することが可能になる。
関連技術を説明する図である。 第1の実施形態、および第2の実施形態の構成例を示す図である。 第1の実施形態、および第2の実施形態の構成例を示す図である。 第1の実施形態の動作を説明する図である。 第1の実施形態の動作を説明する図である。 第2の実施形態の動作を説明する図である。 第3の実施形態の構成例を示す図である。
[第1の実施形態]
次に、本発明の実施の形態について図2乃至図5を参照して詳細に説明する。
[構成の説明]
本実施形態の構成を図2、図3を参照して説明する。
図2に、本実施形態の回線制御装置1の構成例を示す。
回線制御装置1は、CPU2、ROM3、RAM4、SLIC5乃至SLIC8、コネクタ(connector)20乃至27、および電源回路10乃至電源回路17によって構成される通信装置である。
CPU2は、回線制御装置1の制御をおこなうCPU(Central Processing Unit)である。ROM3は、CPU2が動作するためのプログラムが格納されている不揮発性メモリ(Memory)である。RAM4は、データを一時保存するためのメモリである。SLIC5乃至SLIC8は、加入者回線制御回路である。SLIC5乃至SLIC8は、2回線の加入者回線の制御が可能な通信回路である。
尚、本実施形態では、SLICが4つとしているが、SLICは2つ以上の幾つであっても良い。また、本実施形態では、SLICの1つについて2回線の加入者回線が接続されるとしているが、2回線以上の何回線であっても良い。
コネクタ20乃至コネクタ27は、SLIC5乃至SLIC8に接続されている端子で、電話機等の端末と接続可能である。
電源回路10および電源回路11は、SLIC5に接続される電源回路である。電源回路12および電源回路13は、SLIC6に接続される電源回路である。電源回路14および電源回路15は、SLIC7に接続される電源回路である。電源回路16および電源回路17は、SLIC8に接続される電源回路である。
また、各SLICは、シリアルペリフェラルインタフェース(Serial Peripheral Interface;SPI)を経由してCPU2によって制御される。そして、各SLICとCPU2の間は次の信号線によって接続されている。即ち、クロック(clock)信号線であるCLK30、CPU2から各SLICへの送信信号線のTX31、およびCPU2が各SLICから出力される信号を受信する受信信号線であるRX32の各信号線である。
これらの信号線は、各SLICに並列に接続されているので、SLIC5乃至SLIC8の内、CPU2がどのSLICにアクセス(access)するかを指定する必要がある。そのために、一般的にChip SelectやChip enable(以下、Chip Select等とする)と呼ばれる信号を伝送する信号線であるCS35乃至CS38が用意されている。Chip Select等の信号はローアクティブ(low active)とし、例えばCS35がローレベル(low level)ならSLIC5が選択されてアクセスされることを意味する。同様にCS36、CS37、CS38は、それぞれSLIC6、SLIC7、SLIC8を選択する信号線として用いられる。また以降の説明の中でCS35乃至CS38をアクティブなローレベルにすることを、アサート(assert)と表現することがある。
回線制御装置1は、アナログ通話/通信データはデジタル化されてTDM(Time Division Multiplexing)で伝送されるものとする。そして、TDMの信号を伝送する信号線によって、CPU2に対してSLIC5乃至SLIC8が並列に接続される。TDMの信号線の図示は省略する。
また、TDMデータ転送用のクロックを伝送する信号線であるTDMCLK39は、CPU2に対してSLIC5乃至SLIC8を並列に接続している。
尚、本実施形態では、CPU2と各SLICの制御インタフェースは、SPIとしているが、パラレルバス(Parallel Bus)やI2C(Inter-Integrated Circuit)などのシリアルバス(Serial Bus)であっても良い。
次に、図3にSLIC50の構成例を示す。図1で示したSLIC5乃至SLIC8はいずれも同じ構成であり、その内の1つのSLICをSLIC50として示している。
SLIC50は2回線の制御が可能であり、それぞれの回線をch0、ch1と呼ぶこととする。
SLIC50は、SPI制御部51、レジスタ(register)部52、起動レジスタ53、同期レジスタ57、アクセス検知部54、呼出信号制御部55、電源制御部56、ch0回線制御部58、ch1回線制御部59を備える。
SPI制御部51は、SPIにより信号の送受信をする。尚、図2に示したSPIの信号線である、CLK30、TX31、RX32は、図3では、それぞれCLK75、TX76、RX77として表している。図2の信号線であるCS35乃至CS38の内の1本について、図3ではCS78として表している。
レジスタ部52は、SPI制御部51に接続されている。そして、レジスタ部52は、CPU2が発する回線動作条件や動作の制御をSLIC50の構成要素に通知したり、CPU2に対して回線状態の変化を通知したりするためのレジスタである。起動レジスタ53は、後述の様に、起動直後に必ず1回だけアクセスされるレジスタである。同期レジスタ57は、タイミング同期用のレジスタである。レジスタ部52、起動レジスタ53、および同期レジスタ57は互いに接続されている。
アクセス検知部54は、SPI制御部51に接続され、SPI経由でのアクセスを検知する検知手段である。
呼出信号制御部55は、アクセス検知部54に接続され、呼出信号の送出タイミングを制御する。
次に、電源制御部56、ch0回線制御部58、およびch1回線制御部59について説明する。
ch0回線制御部58は、電源制御部56、呼出信号制御部55と接続されている。更にch0回線制御部58は、SLIC50の外部のch0電源回路60とch0電源線64で接続されている。また、ch0電源回路60は、電源制御部56とch0電源制御信号線62で接続されている。
ch1回線制御部59は、電源制御部56、呼出信号制御部55と接続されている。更にch1回線制御部59は、SLIC50の外部のch1電源回路61とch1電源線65で接続されている。また、ch1電源回路61は、電源制御部56とch1電源制御信号線63で接続されている。
更に、ch0回線制御部58は回線制御装置1のコネクタ70に接続されている。また、ch1回線制御部59は回線制御装置1のコネクタ71に接続されている。
[動作の説明]
次に、図2乃至図6を参照して本実施形態の動作を説明する。
図3に示されるSLIC5、SLIC6、SLIC7、SLIC8は、共通のSPIに接続されている。
図4は、SPIのデータフォーマット例である。一般的なSPIでは図4のように、コマンド(command)、アドレス(address)、データ(data)のフィールド(field)が定義される。そして、コマンドにはリード/ライト(read/write)の種別等を、アドレスにはアクセスしたいレジスタのアドレスを、データには設定したいデータが書き込まれる。図4のデータフォーマットは一例であり、フィールドの定義やビット数が変わることがある。
CPU2は、起動時にSPIを経由して、各SLICが備えている起動時に1度だけアクセスすることが規定されている起動レジスタ53にアクセスする。
各SLICに備えられるアクセス検知部54は、SPI上の信号を検知しており、起動レジスタ53にアクセスされたかどうかを判別している。具体的には、SPIのTX76信号線で伝送されるデータのアドレスフィールドが、起動レジスタへのアクセスかどうかを検知していれば良い。また、その時に、CS78信号線の信号がアサートされているかどうかを判定すれば、自身のSLICへのアクセスか、他のSLICへのアクセスかを判別可能である。
次に、CPU2が、SLIC5からSLIC8まで順番にアクセスする場合の動作について説明する。
CPU2がSLIC5の起動レジスタ53にアクセスする場合、CS35がアサートされるので、SLIC5のアクセス検知部54は、SLIC5へのアクセスが発生したと判断する。一方SLIC6乃至SLIC8はそれぞれのSLICへの有効なアクセスの発生を示すCS36乃至CS38がアサートされない。従って、SLIC6乃至SLIC8は、起動レジスタ53へのアクセスは発生したものの、他のSLICへのアクセスであると認識することができる。
そして、SLIC5乃至SLIC8のそれぞれの起動レジスタ53は、起動レジスタ53に対するアクセス回数を検知して記憶している。
次に、CPU2がSLIC6の起動レジスタ53にアクセスして、CS36がアサートされると、SLIC6のアクセス検知部54はSLIC6へのアクセスとして認識する。そして、SLIC5、SLIC7、SLIC8の各アクセス検知部54は、CS35、CS37、CS38がアサートされないので、SLIC5、SLIC7、SLIC8へのアクセスではないことを認識する。またSLIC6のアクセス検知部54は、起動レジスタ部53に記憶する起動レジスタへのアクセス回数を参照することで、回線制御装置1の中で2番目にアクセスされたSLICであることを認識する。
同様にSLIC7、SLIC8へのアクセスが続けて行われ、SLIC7は3番目、SLIC8は4番目にアクセスされたSLICであることを認識する。
CPU2は、回線制御装置1の全てのSLICの起動レジスタ53に対してアクセスを完了すると、同期レジスタ57にアクセスする。同期レジスタ57へアクセスすることによって、SLIC5乃至SLIC8は、回線制御装置1の全てのSLICの起動レジスタ53に対してアクセスを完了したことを認識する。
上記の例では、同期レジスタ57へのアクセスを生じた時点で、SLCI5乃至SLIC8は、いずれも合計4回の起動レジスタ53に対するアクセスが発生したことを認識している。また、SLIC5は、SLIC5へのアクセスが回線制御装置1のSLICの中で1番目であったことを認識している。同様に、SLIC6は、SLIC6へのアクセスが回線制御装置1のSLICの中で2番目であったことを、SLIC7は3番目、SLIC8は4番目であったことを認識する。
また後述するように、同期レジスタ57へのアクセスをきっかけに、全SLICで共通のタイマーを生成する。
この様にして、回線制御装置1の各SLICについて、順番付けが行われる。
次に、各SLICが送出する呼出信号について説明する。
図2に示す回線制御装置1では、合計8回線に対応している。そして、回線制御装置1が、8回線同時に呼出信号を鳴動させる場合、呼出信号の1周期の間に8回線の電力のピークが均等に存在すれば、消費電力は最も平滑化される。つまり、図1に示す呼出信号の周期が50msとした場合、50msの1/8である6.25ms間隔で呼出信号を遅延させて鳴動すれば最もピーク電力を減らすことができる。
前述のように同期レジスタ57を参照することで、接続されているSLICの総数と、自分が何番目にアクセスされたデバイスかは認識可能である。そこで、SLICの総数をm個、自身のSLICがn番目にアクセスされた場合、ch0とch1の呼出信号送出遅延を以下のように決定する。
Ch0呼出信号送出タイミング:(呼出信号周期/(2×m))×(n-1)
Ch1呼出信号送出タイミング:(呼出信号周期/2)+(呼出信号周期/(2×m))×(n-1)
SLICは、上記の時間だけ、基準となるタイミングに対して遅延した呼出信号を送出すれば良い。
また、各SLICに接続される回線数がi本であった場合は、次式に従う。
Ch0呼出信号送出タイミング:(呼出信号周期/(i×m))×(n-1)
・・・
Ch(i-1)呼出信号送出タイミング:(呼出信号周期/i)+(呼出信号周期/(i×m))×(n-1)
次に、上記遅延のための基準クロックの生成について説明する。
各SLICには、TDMデータ転送用のクロック(以下、TDMCLK)を伝送する信号線であるTDMCLK39が接続されている。TDMCLKは、通常64kHzの倍数のクロックが用いられる。本実施例では512kHzのクロックが用いられているとする。本実施例での呼出信号の周期は50msであるから、TDMCLKを25600クロックカウントすれば50msのタイマーを生成することができる。
このタイマーは、回線制御装置1の全てのSLICで共通でなければいけないが、同期レジスタ57へのアクセスが発生した時点でクロックのカウントをリセットすることで、全SLICで共通のタイマーを生成することができる。
この50msのタイマーを基準として、上記計算式で導かれた時間分の遅延を加算したタイミングで呼出信号を送出する。
以上の様にして、SLIC5乃至SLIC8が送出する呼出信号の様子を、図5に示す。図5の縦軸は、各SLICそれぞれのch0およびch1の出力電圧を表わし、横軸は時間を表わしている。そして、図5では、各SLIC毎に呼出信号の送出開始時刻に遅延がある様子が示されている。
このように呼出信号の送出開始タイミングを制御することで、通信装置1の全回線を対象としてピーク電力を平滑化が可能となった。更に、SLIC内の2回線、即ちch0、ch1の2回線の間でもピーク電力の平滑化が可能となった。
以上説明した様に、本実施形態の回線制御装置1は、複数のSLIC_ICを搭載していても、呼出信号を送出時に装置全体のピーク電力を低減することが可能である。
[第2の実施形態]
次に、第2の実施形態について図6を参照して説明する。
[構成の説明]
第2の実施形態の構成は、第1の実施形態の構成例を示す図2、図3と同様である。
[動作の説明]
次に、第2の実施形態の動作について、図6を参照して説明する。
関連技術の説明で用いた図1に示したように、L2は一定のレベルで、L1にのみ交流信号を重畳する呼出信号の送出方法は、unbalanced ringingと呼ばれている。
一方、図6に示す様に、L1とL2の両方に位相の反転した交流信号を重畳する、balanced ringingと呼ばれる呼出信号の送出方法も広く利用されている。本実施形態の呼出信号の送出方法は、balanced ringingによるものである。
balanced ringingの場合、図6の例の様に、電源のピーク電圧がunbalanced ringingの半分で済む長所がある。尚、図6において、電源波形からL1−GND波形の生成、および電源波形からL2−GND波形の生成については、通常、SLIC_ICの機能として実現される。
balanced ringingでは、呼出信号の1周期の間に、電源の電圧ピークが2回存在する。そこで、SLIC50がbalanced ringingによって呼出信号を各回線に送出する際に、呼出信号送出タイミングを、第1の実施形態で説明した呼出信号送出タイミングの半分の周期にする。
そこで、SLICの総数をm個、自身のSLICがn番目にアクセスされた場合、ch0とch1の呼出信号送出遅延を以下のように決定する。
Ch0呼出信号送出タイミング:(呼出信号周期/(4×m))×(n-1)
Ch1呼出信号送出タイミング:(呼出信号周期/4)+(呼出信号周期/(4×m))×(n-1)
この様にすることで、呼出信号の送出がbalanced ringingによる場合であっても、通信装置1の各SLICが出力する呼出信号のピーク電力を、時間的に平滑化することが可能である。
以上説明した様に、本実施形態の通信装置は、第1の実施形態の通信装置と同様に、通信装置が複数の回線へ呼出信号を送出する際に、ピーク電力を平準化することが可能である。また、第1の実施形態の通信装置と比べて、電源のピーク電圧が約半分で呼出信号の送出が実現可能なため、第1の実施形態の通信装置より電源の負担を軽減することが出来る。
第3の実施形態
本実施形態の通信回路81は、通信装置80の有する通信回路81の数と前記通信回路81の順番を記憶するレジスタ82を備える。また、通信回路81は、所定の周期を前記通信回路81の数で除した時間ずつずらして前記順番に前記所定の周期の呼出信号の発信を開始する回線制御回路83を備える。
以上の様にすることで、本実施形態の通信回路81は、呼出信号を送出時に通信装置80全体のピーク出力電力を低減することが可能である。
尚、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、回路或いは装置に直接或いは遠隔から供給される場合にも適用可能である。
1 回線制御装置
2 CPU
3 ROM
4 RAM
5、6、7、8 SLIC
10、11、12、13、14、15、16、17 電源回路
20、21、22、23、24、25、26、27 コネクタ
30 クロック信号線
31 TX
32 RX
35、36、37、38 CS
39 TDMCLK
50 SLIC
51 SPI制御部
52 レジスタ部
53 起動レジスタ
54 アクセス検知部
55 呼出信号制御部
56 電源制御部
57 同期レジスタ
58 ch0回線制御部
59 ch1回線制御部
60 ch0電源回路
61 ch1電源回路
62 ch0電源制御信号線
63 ch0電源制御信号線
64 ch0電源線
65 ch1電源線
70、71 コネクタ
75 CLK
76 TX
77 RX
78 CS
79 TDMCLK
80 通信装置
81 通信回路
82 レジスタ
83 回線制御部

Claims (9)

  1. 通信装置の有する通信回路の数と前記通信回路の順番を記憶するレジスタと、
    所定の周期を前記通信回路の数で除した時間ずつずらして前記順番に前記所定の周期の呼出信号の発信を開始する回線制御回路とを備えることを特徴とする通信回路。
  2. 前記通信回路はそれぞれ複数の回線に接続され、
    前記回線制御回路は、前記複数の回線の1つに前記発信を開始した後、前記複数の回線の1つ以外の前記複数の回線に前記所定の周期を前記複数の回線の数で除した時間ずつずらして前記所定の周期で呼出信号の発信を開始することを特徴とする請求項1に記載の通信回路。
  3. 前記通信装置が起動されると前記通信装置の制御部は前記通信回路毎に順番に1回ずつ前記レジスタにアクセスし、
    前記レジスタは前記アクセスを検知することで前記複数の通信回路の数と前記順番を記憶することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の通信回路。
  4. 通信装置の有する通信回路の数と前記通信回路の順番を記憶し、所定の周期を前記通信回路の数で除した時間ずつずらして前記順番に前記所定の周期の呼出信号の発信を開始する通信方法。
  5. 前記通信回路の接続される複数の回線の1つに前記発信を開始した後、前記複数の回線の1つ以外の前記複数の回線に前記所定の周期を前記複数の回線の数で除した時間ずつずらして前記所定の周期で呼出信号の発信を開始することを特徴とする請求項4に記載の通信方法。
  6. 前記通信装置が起動されると前記通信回路毎に順番に1回ずつアクセスされ、
    前記アクセスを検知することで前記通信装置の有する通信回路の数と前記通信回路の順番を記憶することを特徴とする請求項4または請求項5に記載の通信方法。
  7. 通信装置の有する通信回路の数と前記通信回路の順番を記憶し、所定の周期を前記通信回路の数で除した時間ずつずらして前記順番に前記所定の周期の呼出信号の発信を開始するプログラム。
  8. 前記通信回路の接続される複数の回線の1つに前記発信を開始した後、前記複数の回線の1つ以外の前記複数の回線に前記所定の周期を前記複数の回線の数で除した時間ずつずらして前記所定の周期で呼出信号の発信を開始することを特徴とする請求項7に記載のプログラム。
  9. 前記通信装置が起動されると前記通信回路毎に順番に1回ずつアクセスされ、
    前記アクセスを検知することで前記通信装置の有する通信回路の数と前記通信回路の順番を記憶することを特徴とする請求項7または請求項8に記載のプログラム。
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