JP6599047B2 - 端末検出装置 - Google Patents
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Description
ものである。
実施の形態1.
図1は、本実施の形態による端末検出装置と伝送路との関係を示す構成図である。図示のように、ネットワークは、通信ケーブル等を用いた伝送路2に、端末検出装置1と複数の端末3が多点接続されている構成である。端末検出装置1は、伝送路2上に接続されている端末3の数や位置をTDRの手法をベースにして検出する装置である。
制御回路13は、プロセッサ1301、メモリ1302、バス1303からなる。プロセッサ1301は、信号処理部131〜監視部137に対応したプログラムを実行することで、これら機能部を実現するためのCPU等からなるプロセッサである。メモリ1302は、プロセッサ1301によるプログラム実行時のプログラムを保持すると共にプロセッサ1301の作業領域を構成する記憶部である。バス1303は、制御回路13とAD変換器11や試験信号出力回路12といった外部の処理部とを通信接続するための通信路である。
端末検出装置1は、TDRの手法を用いて伝送路2に接続されている端末を監視する。制御回路13では、試験信号としてのステップ信号を内部に備えたステップ信号出力部135からステップ信号を出力する。このステップ信号に基づいて試験信号出力回路12は試験信号を発生し、伝送路2に印加する。
なお、ステップ信号出力部135におけるステップ信号の出力タイミングは、制御回路13に備えたタイミング制御部134にて、AD変換器11のサンプリング動作と同期が取られている。タイミング制御部134の動作を図3のフローチャートに示す。図3に示す通り、タイミング制御部134では、クロック回路15から信号がタイミング制御部134に入力される(ステップST101)と、入力された信号を基にAD変換器11とステップ信号出力部135の二つへ同期信号を出力する(ステップST102)。
信号処理部131は、先ず、TDRを実行する前に予め閾値設定部136にて端末有無を判定するために設定された閾値を取得する(ステップST201)。なお、閾値は電圧値でも良いが、例えば伝送路2を構成するケーブルの観測電圧値からの変化量(例えば割合やパーセント、差分の電圧量)で設定しても良く、要は基準となる値からの変化量を示せれば良い。次に、信号処理部131は、ステップ信号出力部135からTDR観測のための試験信号を伝送路2に印加した出力時刻を取得する(ステップST202)。
ここで、伝送路2における端末3の接続位置は等間隔で、かつ、その間隔はAD変換器11におけるサンプリングクロックの1周期に対応した距離と同一となる様に構成されている(図中の観測波形の丸印の位置)。これにより、図5において、端末3が検出される位置はサンプリングクロックの1周期に対応した間隔の整数倍となる。従って、AD変換器11がサンプリングするタイミングで、必ず、端末3に起因するディップ(下向きピーク)が最大の振幅となり、検出精度を向上することができる。
図6は、遅延算出部132における遅延時間算出と、周波数制御部133におけるクロック制御の動作を示すフローチャートである。
遅延算出部132では、先ず、端末3間の距離情報を取得する(ステップST301)。なお、遅延算出部132は端末3間の距離の情報を予め保持しているものとする。一方、ステップ信号出力部135によってTDRのためのステップ波を発生し(ステップST302)、AD変換器11にて測定対象物からの反射信号を観測し(ステップST303)、その観測波形データをメモリ1302に格納する(ステップST304)。次に得られた観測波形データから、信号処理部131によって、端末3間のディップ発生の時間間隔を観測する(ステップST305)。次に、遅延算出部132は、ステップST301で得られた端末間の距離情報とステップST305で得られたディップ発生時間間隔から、ディップ発生時間間隔÷端末間距離÷2の計算を行うことで伝送路遅延時間を算出する(ステップST306)。遅延算出部132は、この伝送路遅延時間をメモリ14に保存する(ステップST307)。
伝送路遅延(s/m)=ディップ間隔時間÷距離(m)÷2 (1)
また、端末検出装置1と端末3の距離が既知であれば、遅延算出部132にて、端末検出装置1と端末3間の伝送路遅延は(2)式より求めることができる。
伝送路遅延(s/m)
=ステップ波印加から初めのディップ発生までの時間÷距離(m)÷2
(2)
先ず、クロック回路15は、周波数制御部133から指定された周波数でクロック信号を発生する(ステップST401)。これにより、タイミング制御部134からの同期信号に基づき、ステップ信号出力部135がTDRのためのステップ波を発生する(ステップST402)。AD変換器11は測定対象物からの反射信号を観測し(ステップST403)、信号処理部131は、その観測波形データをメモリ1302に格納する(ステップST404)。また、信号処理部131は、得られた観測波形でディップを認識したかを判定する(ステップST405)。
このようにして、サンプリングクロックの微調整を行うことができるため、伝送路2を構成するケーブルの遅延特性に変化があっても、端末の検出精度を高く保つことができる。
実施の形態2は、伝送路2が位置する環境の温度変化があった場合にサンプリング周期の調整を行うようにしたものである。
図8は実施の形態2の端末検出装置の構成図である。実施の形態2の端末検出装置1aは、AD変換器11、試験信号出力回路12、制御回路13a、メモリ14、クロック回路15、温度センサ16を備えている。温度センサ16は、端末検出装置1aにおける伝送路2に近接した位置に設けられ、伝送路2が位置する環境の温度を検出するセンサである。なお、ここでは、端末検出装置1aと伝送路2とが同じ環境下であるとして温度センサ16を端末検出装置1aに設けているが、伝送路2が位置する環境の温度を計測することができるならばどこに設けても良い。
一般に、伝送路2の遅延時間はケーブルの絶縁材質の誘電率で決まるが、この誘電率は温度により変化する場合がある。誘電率が周囲温度により変化すると、ケーブルの伝送路遅延時間が変化し、例えば図5に示した端末3の接続位置に対応したサンプリングタイミングがずれる。これにより端末3の検出精度が劣化するという問題が生じる。劣化とは例えば、サンプリングタイミングがずれることにより、ディップの谷の変化量が小さくなることを意味する。このタイミングずれが大きくなり、ディップの無い部分にてサンプリングタイミングが来てしまうと、ディップを見つけられない、つまり端末3を認識できないことになる。
この問題を解決するため、実施の形態2では、端末検出装置1aとして温度センサ16を備え、温度センサ16による温度監視により、周囲温度に変化が生じた場合は、遅延算出部132aにて基準端末のディップを再確認し、周波数制御部133を介してクロック周波数を変更して最適なサンプリング周期の調整を実行する。これ以外の動作は実施の形態1と同様であるため、ここでの説明は省略する。
実施の形態3は、インパルス性雑音が発生した直後のタイミングに同期して試験信号を出力するようにしたものである。
図9は実施の形態3の端末検出装置の構成図である。実施の形態3の端末検出装置1bは、AD変換器11、試験信号出力回路12、制御回路13b、メモリ14、クロック回路15、ヒステリシス比較器17を備えている。ヒステリシス比較器17は、伝送路2上で発生するインパルス性雑音を検出する回路である。また、制御回路13bは、信号処理部131〜監視部137に加えて、インパルス性雑音検出部138を備えている。ここで、信号処理部131〜監視部137の基本的な構成は実施の形態1と同様であるが、ステップ信号出力部135aが、インパルス性雑音検出部138の検出結果に基づいて、インパルス性雑音が発生した直後のタイミングに同期してステップ波を出力するよう構成されている。インパルス性雑音検出部138は、ヒステリシス比較器17の検出結果を監視し、ヒステリシス比較器17がインパルス性雑音を検出したことをステップ信号出力部135aに通知するよう構成されている。その他の構成については、実施の形態1の構成と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
先ず、伝送路2にはランダム(ガウス雑音)雑音に加えて、インパルス性雑音が定期的に生じているものとする。図10は、実施の形態3の動作を説明するための伝送路2の状態と各部の波形との関係を示す説明図である。
図10において、TDR観測波形に示すように、ランダム(ガウス)雑音101と共に、インパルス性雑音102が定期的に発生している。図中、Tnはインパルス性雑音の周期である。このようなインパルス性雑音をヒステリシス比較器17によって検出する。
図11は、ヒステリシス比較器17の動作を示す説明図である。ヒステリシス比較器17は、検知電圧の異なる2つの閾値(第1の閾値と第2の閾値)を持つ比較器であり、ランダム雑音101の様な小振幅の雑音は検知せず、その一方で、振幅の大きいインパルス性雑音102のみを検知する。そして、ヒステリシス比較器17は、第1の閾値より高い入力信号を検知すると、高電位の電圧値を出力し、第2の閾値より低い入力信号を検知すると、低電位の電圧値を出力する。
インパルス性雑音は、ネットワークシステムの周囲に設置されたスイッチング機器の動作に起因して発生する雑音であるため、発生周期が一定であるという特徴を有する。このため、インパルス性雑音102を検波した直後にTDR観測を開始すれば、インパルス性雑音102が発生しない期間にTDRを実施し、検出精度の劣化を防止することができる。すなわち、インパルス性雑音の発生周期Tnの期間は、雑音の影響を受けないため、この期間にTDR観測を実施することで、検出精度の劣化を防止することができる。
Claims (4)
- 与えられたクロック信号に応じた試験信号を、端末が接続された伝送路に出力する試験信号出力回路と、
前記試験信号の前記伝送路からの反射信号をサンプリングクロック信号によりサンプリングするAD変換器と、
前記AD変換器のサンプリング結果から端末位置に相当する波形変化を検出する制御回路とを備えた端末検出装置において、
前記伝送路に接続される前記端末は、前記AD変換器におけるサンプリングクロック信号のサンプリング周期に対応した設定間隔の整数倍で前記伝送路に配置され、
前記制御回路は、
前記端末の位置に相当する波形変化の検出信号に基づく2つの端末の間隔時間を、前記2つの端末の間の距離により除した値により、単位長さあたりに伝搬する伝送路遅延時間を算出する遅延算出部と、
前記遅延算出部により算出された伝送路遅延時間に応じてクロック周波数を制御する周波数制御部とを備え、
前記試験信号出力回路は前記周波数制御部により制御されたクロック周波数のクロック信号に応じて試験信号を出力し、
前記AD変換器は前記周波数制御部により制御されたクロック周波数のサンプリングクロック信号によりサンプリングすることを特徴とする端末検出装置。 - 与えられたクロック信号に応じた試験信号を、端末が接続された伝送路に出力する試験信号出力回路と、
前記試験信号の前記伝送路からの反射信号をサンプリングクロック信号によりサンプリングするAD変換器と、
前記AD変換器のサンプリング結果から端末位置に相当する波形変化を検出する制御回路とを備えた端末検出装置において、
前記伝送路に接続される前記端末は、前記AD変換器におけるサンプリングクロック信号のサンプリング周期に対応した設定間隔の整数倍で前記伝送路に配置され、
前記制御回路は、
前記端末の位置に相当する波形変化の検出信号に基づき前記試験信号出力回路の試験信号の印加から初めの前記端末の位置に相当する波形変化の検出信号を検出するまでの時間を、前記端末検出装置から前記端末の間の距離により除した値により、単位長さあたりに伝搬する伝送路遅延時間を算出する遅延算出部と、
前記遅延算出部により算出された伝送路遅延時間に応じてクロック周波数を制御する周波数制御部とを備え、
前記試験信号出力回路は前記周波数制御部により制御されたクロック周波数のクロック信号に応じて試験信号を出力し、
前記AD変換器は前記周波数制御部により制御されたクロック周波数のサンプリングクロック信号によりサンプリングすることを特徴とする端末検出装置。 - 前記伝送路が位置する環境の温度を測定する温度センサを備え、
前記遅延算出部と前記周波数制御部は、前記温度センサで、基準値からの温度変化が設定値以上あった場合に前記遅延時間の算出動作と前記周波数制御動作を行うことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の端末検出装置。 - 与えられたクロック信号に応じた試験信号を、端末が接続された伝送路に出力する試験信号出力回路と、
前記試験信号の前記伝送路からの反射信号をサンプリングするAD変換器と、
前記AD変換器のサンプリング結果から端末位置に相当する波形変化を検出する制御回路とを備え、
前記伝送路に接続される前記端末は、前記AD変換器のサンプリング周期に対応した設定間隔で前記伝送路に等間隔に配置され、
前記伝送路で発生するインパルス性雑音を検出するヒステリシス比較器をさらに備え、
前記試験信号出力回路は、前記ヒステリシス比較器が前記インパルス性雑音を検出した直後のタイミングに同期して試験信号を出力することを特徴とする端末検出装置。
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