JPS60109940A

JPS60109940A - 光多重伝送方法並びにそのシステム

Info

Publication number: JPS60109940A
Application number: JP58218419A
Authority: JP
Inventors: Kazuhito Teraoka; 寺岡　一仁; Yuji Minamitani; 祐次南谷
Original assignee: KINKI DENKI KOJI KK; Kinki Electrical Construction Co Ltd
Current assignee: KINKI DENKI KOJI KK; Kinden Corp
Priority date: 1983-11-18
Filing date: 1983-11-18
Publication date: 1985-06-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は接点信号、計測制御情報等の比較的ゆつくシと
変化する最大２５６点の信号を、そのま＼あるいはＡ／
Ｄインターフェースを介して送信機に入力し、時分割多
重方式にょシ光ファイバケーブルを介して受信機に伝送
し、かついかなる環境のもとにおいても正確な伝送を可
能とする光多重−伝送方法並びにそのシステムに関する
ものである。

従来、接点信号あるいは計測制御情報等の伝送は、伝送
路に金属線を用いたシステムでは、伝送路に侵入するノ
イズに対して−は無防備で、外米ノイズの種類及び大き
さといったものが特定できず、いかなるノイズ環境に対
しても充分なチェック対策を講じることが不可能で、ノ
イズ環境によっては信号伝送が全く不可能に陥る大なる
欠点を存するものである。

そこで光ファイバの優れた耐電磁誘導性等に着目して電
送路に光ファイバを使用したシステムも存するが、該シ
ステムでは光ファイ具の伝送路自体から外米ノイズの侵
入は考えられないが、電源を伝わって回り込んだノイズ
や送受信機等の端局における電気信号系より侵入するノ
イズに対してのチェックが完全でなく、光ファイバの優
れた耐電磁誘導性を十分に活用できないという大なる欠
点を存した次第である。

然るに本発明においては、伝送路に光フアイバケーブル
を使用しだ＼め、前記の如くノイズが侵入する箇所が限
定され、而も侵入するノイズも推定し易く、これらを検
討してパルス幅チェック、パルス数チェック、パリティ
チェック及び自動運送方式による二回突き合わせチェッ
クの合計四種類のチェックを採用した＼め、光ファイバ
の優れた耐電磁誘導性を十分活用でき、いかなる環境の
もとでも正確な゛伝送が可能となったものである。

今、ここに本発明実施の一例を示す添付図面について詳
説する。

ｌは多数の入力段ラッチで、夫々その８木の入力端に、
接点よりの接点信号あるいは計測器よりのアナログ信号
にＡ／Ｄインタフェースを介して無電圧接点信号を発す
るフォトカプラ２を通して連結したもので、最大３２個
設け、最大２５６点の接点信号及び計測器よりのアナロ
グ信号を入力するものである。ここでフォトカプラ２は
サージや大きな誘導電流から回路を保護する効果を有す
るものである。３はコントロール部で、各入力段ラッチ
ｌの夫々クロックパルス入力ピン３ａと結線したもので
、全ての入力段ラッチｌの動作に時間差を与えるもので
ある。

４はタイマーで、コントロール部３と結線し、該時分割
の基準となるクロックパルスを供給す木の出力ピンと並
列に結線したもので、各入力段ラッチ１で同一時刻にラ
ッチされたパラレルなデータ信号を、コントロール部２
にょシ時間差を与えて各入力段ラッチｌから順次送出さ
せシリアルなデータ信号りに変換する回路である。

６はパラレル・シリアル変換部５の出力と結線した長短
符号変換及びスタート・ストップ・パリティ符号付加部
で、前記コントロール部３と結線し、前“記シリアルな
データ信号りの前に第３図に示す如くスタート信号ＳＴ
、後にパリティビットＰ及びストップ信号ＳＰを付加し
て一フレームとするもので、その際に二個のフレームを
一回目と二回目でストップ信号ｓｐだけを変えて一回目
をＳＰＩ、二回目をＳＦ３となるように構成するもので
ある。このとき各入力段ラッチｌにおいて入力をラッチ
するタイミングは、前記二個のフレームの各信号を送出
し終え、コントロール部３からの信号を受けたときで、
その周期（サンブリジグ間隔）は第３図に示す如く約２
１　ｍ５ｅｃ（１０，３６Ｘ　２　＝　２０．７２ｍ５
ｅｃ）である。

またフレーム構成と同時に長短符号変換部６ａで、シリ
アルなデータ信号りを符号の識別を確笑にするために、
”（Ｌｌは符号（４θμ冠〕中最初０２０μ気だけのパ
ルス立ち上がシ幅を有し、１１１は同１０ｆｉｓｅｃだ
けのパルス立ち上がり幅を有するよう公知の長短パルス
符号（２値ＰＷＨ＝パルス幅変調）方式で長短符号変換
を行なうものである。７は光電変換部で、光デイジタル
リンクモジュールより構成−し、該符号変換及び符号付
加部６よシの電気信号を光ファイバに適した光信号に変
換するもので、以上により送信機８を構成するものであ
る。９は同様の光電変換部で、前記光電変換部７からの
光信号を受けて電気信号による長短符号列に変換するも
のである。１０は符号識別部で、光電変換部９の出力端
に結線したもので、該長短符号列に変換された二つのフ
レームのデータ信号Ｄ１スタート信号ＳＴ、ストップ信
８ＳＰのコントロ、−ル（ｉ　号及ヒバリテイビットＰ
のチェック信号に識別するものである。また、符号識別
部１０には８ビツトのシフトレジスタ４個等よ構成るパ
ルス幅チェック部１１を付設し、一つの符号（４θμ５
ｅｃ）を３２分割（３２ビツト）し、４ビツトずつ８ツ
トを使用して多数決によりＨ（Ｈｉｇｈ）かＬ（ｊ、ｏ
ｗ　）かを判定するものである。

即ち３ビツトの内２ビツト以上がＨであるかＬであるか
により判定し、残りの１ビツトはタイミングのずれ等に
対する裕度を取るために使用しないものである。”０１
１１　”Ｉｌｌ　ｌ　”ＳＴｌ＋　Ｉ　ｓｐｘ、、　ｌ
　”ＳＰ２＋１の符号の判定は前記８ブロツク毎のＨ，
Ｌの組み合わせによシ行ない、該組み合わせがいずれの
符号にも相当しない場合は読みとばすものである。１２
はコントロール部で、符号識別部１゜のデータ信号とコ
ントロール信号とを入力するものである。１３はパルス
数チェック及びパリティチェック部で、符号識別部１ｏ
のチェック信号を入力するものである。１４，１４，１
４．１４はシリアル・パラレル変換部で、コントロール
部１２の出力と夫々結線し、符号識別部１ｏのデータ信
号を時間的に平行な信号に変換するものである。１５は
多数の一回目データラッチ部で、夫々シリアル・パラレ
ル変換部１４の刊力と結線したもので、各シリアル・パ
ラレル変換部１４に８個ずつ最大３２個設けたものであ
る。

１６は一回目データラッチ部１５と同数の出方段ラッチ
で、入力段ラッチｌと同様のフォトカプラ２に最大２５
６点の接点信号またはＤ／Ａインターフェースを介して
計測器よりのアナログ信号を出力するものである。１７
は突き合わせチェック部及びラッチコントロール部で、
前記パルス数チェック及びパリティチェック部１３と結
線し、各−回目データラッチ部１５の入出力端間に介在
させたもので、該ラッチコントロール部１７ｂと各出力
段ラッチ１６と結線し、以上によシ受信機１８を構成す
るものである。１９は光フアイバケーブルで、送信機８
の光電変換部７と受信機１８の光電変換部９とを連結す
るもので、光多重伝送システム２０を構成するものであ
る。ここで受信機１８で受信された送信機８からの光信
号が光電変換部９で電気信号による長短符号列に変換さ
れ、その内データ信号りは符号識別部ｌＯを介して各シ
リアル・パラレル変換部１４で時間的に平行な信号に変
換され、該平行な信号のストップ信号ｓｐが一回目の信
号ＳＰＩであれば、データ信号りは一回目データラッチ
部１５にラッチされ、続いて二回目のデータ信にｊ′Ｄ
も同様にパラレルな信号に変換されるが、二回目のデー
タ信号りは一回目デクラッチ部１５にラッチされたデー
タ信号りと突き合わせチェック部１７ａで突き合わされ
、正しいデータかどうかを照合されるだけで、ラッチは
されない。−回目と二回目のデータ信号りが全く同じも
のであることを突き合わせチェック部１７ａで確認され
ると、ラッチコントロール部１７ｂの信号により一回目
データラッチ部１５にラッチされたデータ信号りは出力
段ラッチ１６にラッチされ初めて出力信号となる。しか
し二回のデータに異なる箇所が突き合わせチェック部１
７ａで検知された場合、またはパルス幅チェック部１１
で符号の読みとばし等があって、パルス数チェック及び
パリティチェック部１３によシェラ−信号が出！された
場合、そのデータは出力段ラッチ１６にはラッチされず
に遺棄される。この場合出力段ラッチ１６には前回のデ
ータを次の新しいデータが来るまでボールドし、同時に
受信ＪＩＡ１８に付設したエラーランプ（図示せず〕を
点灯させるよう装置するものである。

各出力段ランチ１６にラッチされたデータ信号りは最終
段の７オトカプラ２に入力され、該出力はオープンコレ
クタ２１として接点同様の働きをするものである。第５
図は光多重伝送システム２０をビルの集中管理、工場動
力設備の監視ｆｉｆ制御及び工場の計測制御等に利用し
た基本構成図の一例を示すもので、ビル、工場等２２と
中央管理室または中央監視室２３の双方に送信機８及び
受信機１８を設備し、ビル、工場等の送信機８と受信機
１８を夫々中央管理室または中央監視室２３の受信機１
８と送信機８とに光フアイバケーブル１９．１９で連結
したものである。２４は接点からの接点信号で、２５は
計測器よシのアナログ信号で１．接点信号２４はそのま
＼アナログ信号２５はアナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）
インタフェース２６を介してビル、工場等２２の送信機
８に入力するものである。２７は中央管理室または中央
監視室２３に設けた表示装置で、該室２３の受信機１８
の出力端にそのま＼あるいはディジタル・アナログＣＤ
／Ａ　）インタフェース２８を介して結線したものであ
る。２９は制御装置で、該室２３に設備し、同室２３内
の送信機８０入力側に結線したものである。３０はスイ
ッチ等の被制御装置で、ビル、工場等２２Ｖｃｇ備し、
ビル、工場等２２の受信機１８と結線したものである。

本発明は以上の如き構成で、パルス幅チェックについて
は受信機１８の符号識別部１０に付設したパルス幅チェ
ック部１１で行ない、前記の如く符号の識別を確実にす
るため、長短パルス符号方式を採用している。そして符
号の識別には１つの符号（４０μ５ｅｃ）を細分化（３
２分割−３２ビツト）し、４ビツトずつ８ブロツクに分
け、１ブロツク４ビツトの内３ビットを使用してＨ，Ｌ
を判定する所謂多数決方式を採用し、激しいノイズ環境
においても安定な符号識別を可能とするものである。前
記符号の判定を行なうタイミングは、３２ビツトのシフ
トレジスタの最初のピットがＨになったときで、仮に正
規の符号を読みとばしたとしても、必ずパルス数チェッ
ク及びパリティチェック部１３のパルス数チェックに引
っ掛かるため、誤った情報を送出することにはならない
。

ここで多数決論理による誤シ率の改善度について言及す
る。

１ブロツクの誤り率ｐｂは符号識別用シフトレジスタの
１ビツト（１，２５μ５ｅｃ）の誤シ率ｉＰａとすると
次のように示される。

ｐｂ　＝　８ａ□ｘ　（Ｐａ）２ｘ　（１−ｐａ）　＋
　ｐａ８−符号の誤シ率をｐｃとすると、−符号は前記
の如く８ブロツクで構成されるので、Ｐｃ　＝　ｌ　−（ｌ−Ｐｂ）＝　８Ｐｂ−２８Ｐｂ＋５６Ｐｂ−７０Ｐｂ　＋５ａｐ
ｂ　−２８Ｐｂ＋８ｐｂ　−ｐｂとなり、一般一に電子回路において規準となっている誤
、り率１Ｏ−６をｐａに代入すると、Ｐｂ　＝　３Ｘ１
０．　Ｐｃ　＝　２．４ＸｌＯ”となシ大きな改善度が
得られるものである。

次にパルス数チェックについては受信１ａ１８の符号識
別部１０に結線したパルス数チェック及びパリティチェ
ック部１３で行なうもので、スタート信号ＳＴが到着し
てからストップ信号ｓｐが来るまでの間のデータ信号り
のパルス数をカウントすることにより、信号の読みとば
しによるエラーをチェックするものである。

ここで一フレームのデータ数は仕様により６４゜１２８
．１９２，２５６　のいずれかをとるが、ノイズにより
他端に波形が崩れた場合、信号の一個もしくは複数個を
読みとばす惧れが生ずる。その場合パルス数チェック及
びパリティチェックｅｘａでは、−フレームのデータ数
が減少してカウントされ、この時符号判定（パルス幅チ
ェック部１１）にエラーがあったと判断し、そのフレー
ムのデータは使用せず、前回のデータをそのま＼ホール
ドする。従って、このチェック機能はパルス幅チェック
部１１と密接な関係をもち、この二つのチェックを通り
抜けるようなエラーは、“ｏ＋＋をＩｌｌ、、に、もし
くけ“ｌ２．を１１　Ｑ　ｎに読み間違えるようなエラ
ーのみとなる。

ここで“０１１を“”＋＋’！たは′ｌ１．を１１　Ｑ
　６．と読み違える確率をｐｄとすると、Ｐｄ　＝　（１−Ｐｂ）’ｘ　ｐｂまただし、ｐｂは１ブロツクの誤シ率で、前記の如＜　Ｐ
ｂ　＝　３ｘｌＯだからＰｄ　＝　９　Ｘ　１０　” となる。

更にパリティチェックについては前記同様パルス故チェ
ック及びパリティチェック部１３で行ない、本発明で採
用したパリティチェック方式はＪＩＳでは垂直パリティ
と呼ばれるもので、−フレーム中“’Ｌ＋のデータの＆
Ｃｅ１Ａべることによりチェックする方式である。この
場合−フレームのデータ信号りの最後にパシティビット
Ｐを付加するが、この信号を一フレームのＩＩ　ｌ　ｕ
Ｏ数の“Ｌｔの改は常に偶数として観測される。今、信
号にノイズなどの影響で誤りが生じたとすると、誤シ箇
所では１１　Ｑ　、、が゛”＋＋またけ１２．が０１１
と−読みとられ、１２．の総数が変動ず暮が、−フレー
ムの中での誤りの故が一個であれば、１．。

■故はパリティ信号も′含めて奇数となるため、そのフ
レームに誤りがあることが検出される。

しかし誤りの故が二個またはそれ以上の偶数の場合は検
出できないので、このようなパリティチェックは一個誤
りの検出法である。

ると、ｐｅ　＝２．ａ２ｘ（ｐｄ）２ｘ　（１−ｐｄ）２６’
で表わされ、前記の如＜　Ｐｄ　＝　９ＸｌＯだからＰ
ｅ　＝　２．６６　ｘ　１０　” となシ、三個以上誤る確率は非常に小さくなるので無視
する。

最後に自動運送方式による二回突、き合わせチェックに
ついては、父き合わせチェック部及びラッチコントロー
ル部１７の突き合わせチェック部１７ａで行ない、該チ
ェックが本発明の最終チェックであり、−フレーム毎に
同一信号を２回ずつ連送し、その二回の信号を照合する
ことによシ誤シを検出するものである。仮、りに激しい
ノイズ環境のもとて前二つのチェックヲ＜クシ抜けてく
るような誤りが存在したとしても、そのような誤シが二
回連続して同じように起こる確率は極めて小さい。照合
は一フレーム２５６点の信号を一括して突き合わすこと
によシ行なうため、同一箇所で全く同じような誤−りが
二回連続して発生した場合のみしかこのチェックを通シ
抜ける誤りはない。

ここで一フレームの中に２５６点のデータ信号りがある
場合の二回連続して同じ誤りを起こす確率をＰｆとする
と、そのときパリティチェックと合わせて二個誤りがあ
るので、Ｐｆは次のように表わされる。

＝２５６Ｘ２５５÷２ＸＰｄ　Ｘ（１−Ｐｄ）　’ただ
しＰｄは“０２．を“１．または１２．を“０２．と読
み違える確率で、前記の如＜　Ｐｄ＝９Ｘ１０　”だか
らｐｆ　＝　２．１４ｘ　ｌ　Ｏ” となり、三個以上の誤シがある確率は非常に小さいので
無視する。

以上四種類のチェック方式を併用すると、各チ電子回路
で標準的な数値である誤シ率が１Ｏ−６を規準としてい
るが、これを見ても分る通り、定常状態での誤り率は四
種類のチェック方式を併用した場合殆んどＯＫなる。し
かし実際の動的な状態での伝送系においては、種々の環
境に置かれ、符号誤率は瞬間的に極端に増大する状態が
考えられ、特に電磁誘導による障害の激°しい所に導入
されることの多い光伝送システムではそのような状態で
の動的特性こそが木質的に重要になシ、本発明での四遣
類のチェック方式の併用はこのような最悪環境において
も大きな効果を発揮する。

また前記の如く光伝送システムでは送送路から外米ノイ
ズが侵入することは考えられないので、最悪環境とは電
源を伝わってノイズが回シ込むような環境と考えられ、
特に大きなノイズ発生源としてはアーク放電等がある。

アーク放電の場合、交流電源の一周期の間に数個のパル
スノイズが発生する。

今、このノイズが電源（６０Ｈ’ｚ）−周期の間にパパ
〕が誤るも、？その誤、り率ｐａはＰａ　＝　１．２５ｘｌＯｘ６０．ｘ１００＝　７．５
Ｘ１０−８となる。このとき１ブロツクの誤り率Ｐｂは
Ｐｂ＝　３（Ｐａ）　−２（ｐａ）　＝１．６８Ｘ１０
　’となる。次に°０２．を“Ｉｌ＋またはＩＩ　ｌ、
、を“°０２．と読み違える確率ｐｄはｐａ　＝　（１−ｐｂ）　ｘ　ｐｂ　＝　２．８２　ｘ
　１０　”で、二回連続して同じ誤りを起す確率、即ち
四種類のチェックのどれにも引っ掛からない確率ｐｆはｐｆ＝ｇ５６ｘ２５５÷２　Ｘ　Ｐｄ　Ｘ　（１−Ｐｄ
）””＝　２．１ｘｌＯ−２６となる。これは−回のサンプリングにより２５６点の信
号のいずれかに誤シがある確率なので、サンプリング間
隔を２０ｍ５ｌｌ！ｃとすると、−回の誤シが発生する
平均の時間ｔはｔ、＝２ｘｌＯ÷　Ｐｆ −３，０ｘ１０１６（年〕となり、実質的には誤ることはないものと考えられる。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明実施の一例を示すもので、第１図は送
信機の概略を示すブロック配線図、第２図は受信機の概
略を示すブロック配線図、第３図は長短符号変換及びス
タート・ストップ・パリティ符号付加部で構成されたフ
レームを示すもので、Ａは一回目のもの、Ｂは二回目の
もの、第４図はフォトカプラで、第５図は本発明の光多
重伝送システムを使った基本構成図の一例を示すもので
ある。ｌ・・・入力段ラッチ、２・・・フォトカプラ、３・・
・コントロール部、３ａ・・・タロツクパルス入力ピン
、４・・・タイマー、５・・・パラレル・シリアル変換
部、６・・・長短符号変換及びスタート・ストップ・パ
リティ符号付加部、６．ａ・・・長短符号変換部、７・
・・光電変換部、８・・・送信機、９・・・光電変換部
、１０・・・符号識別部、１１・・・パルス幅チェック
部、１２・・・コントロール部、１３・・・パルス数チ
ェック及びパリティチェック部、１４・・・シリアル・
パラレル変換部、１５・・・−回目データラッチ部、１
６・・・出力段ラッチ、１７・・・突き合わせチェック
部及びラッチコントロール部、１７ａ・・突き合わせチ
ェック部、１７ｂ・・・ラッチコントロール部、１８・
・・受信ｉ、１９・・・光フアイバケーブル、２０・・
・光多重伝送システム、２１・・オープンコレクタ、２
２・・・ピル、工場等、２３・・・中央管理室ま　、た
は中央監視室、２４・・・接点信号、２５・・・アナロ
グ信号、２６・・アナログ・ディジタルインターフェー
ス、２７・・・表示装置、２８・・・テイシタル・アナ
ログインターフエース、２９・・・制御装置、３０・・
・被制御装置、Ｄ・・・データ信号、ＳＴ・・・スター
ト信号、ＳＰ、ＳＰＩ、　ＳＰ２・・・ストラフ信号、
Ｐ・・・パリティピッド。出　願　人　近畿電気工事株式会社（ほか２名〕

Claims

【特許請求の範囲】Ａ／Ｄ変換したディジタル信号を光信号として送信機か
ら時分割多重方式にょシ光ファイバを介して受信機に伝
送し、光信号から電気信号に変換してパルス幅チェック
、パルス数チェック、パリティチェック及び自動運送方
式による二回突き合わせチェックの合計四ｍ＠のチェッ
クをかけることを特徴とする光多重伝送方法。２、最大２５６点の接点そのま＼または計測制御情報等
にＡ／Ｄインタフェースを介在させフォトカプラの入力
に結線し、各フォトカプラの出力に入力段ラッチを結線
し、各入力段ラッチのクロックパルス入力ピンにタイマ
ーからタロックハルスを入力するコントロール部ヲ結線
し、各入力段ラッチの出方にパラレル・シ・リアル変換
部を結線し、パラレル・シリアル変換部の出力に前記コ
ントロール部と結線した長短符号変換及びスタート・ス
トップ・パリティ符号付加部を結線し、該符号変換及び
付加部の出力に光電変換部を結線して成る時分割多重化
した電気信号を光信号に変換して伝送する送信機を設け
、該送信機よ、りの光信号を受けて電気信号に変換する
光電変換部の出力にパルス幅チェック部を付設した符号
識別部を結線し、符号識別部の出力にコントロール部を
介してシリアル・パラレル変換部を結線し、シリアル・
パラレル変換部の最大２５６点の出力に一回目データラ
ッチ部を結線し、各−回目データラッチ部の入出力端に
、前記符号識別部とパルス数チェック及びパリティチェ
ック部を介して結線した突き合わせチェック部及びラッ
チコントロール部を介在させ、−回目データラッチ部の
最大２５６点の出力に該ラッチコントロール部と結線し
た出力段ラッチを結線して成る受信機を設け、前記送信
機の光電変換部と該受信機の光電変換部とを光フアイバ
ケーブルで連結したことを特徴とする光多重伝送システ
ム。