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発明の名称 ホットスタンバイ回線切替方式
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平9−8706
公開日 平成9年(1997)1月10日
出願番号 特願平7−171656
出願日 平成7年(1995)6月15日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 章夫
発明者 小泉 聡 / 竹村 修一
要約 目的
現用、予備の各系を備える無線通信局間において、サイレントフェイルュア状態を検出して回線の信頼性を向上するとともに、フェージングや降雨等の自然現象による回線劣化時を検出し、その際の不要な回線切替動作を停止させる。

構成
受信系の障害に基づいてサイレントフェイルュア状態を検出する手段を有するとともに、受信装置において符号誤り率、または受信レベルを監視し、これらの値の変化が予め設定された一定時間以上の時間差の場合に、回線の劣化の原因が自然現象によるものと判定し、その際に上位局に対して送信系の切替動作を行う信号の送信を停止する手段を備える。
特許請求の範囲
【請求項1】 無線通信局に現用、予備の送受信系を備え、回線劣化時にこれらの送受信系を切り替えるように構成されたホットスタンバイ回線切替方式において、現用、予備の各系の受信系における障害を検出し、その検出結果に基づいて自局の受信系を切り替え、あるいは対向局の送信系を切り替えるための切替制御信号を出力する切替制御回路と、受信系における受信信号の状態に基づいて回線劣化状態を判定し、その判定結果に基づいて前記切替制御回路に制御信号を出力する劣化原因判定回路とを備え、前記劣化原因判定回路は2つの異なる回線劣化警報の発生時間差を比較し、この時間差が一定時間以上の場合に前記制御信号を切替制御回路に出力し、切替制御回路では両系の障害を検出し、かつ劣化原因判定回路からの制御信号が入力された場合に、対向局に対する前記切替制御信号の出力を停止することを特徴とするホットスタンバイ回線切替方式。
【請求項2】 回線劣化警報が、受信信号の信号レベルを監視し、予め設定された異なる2つの値で発生する受信入力警報である請求項1のホットスタンバイ回線切替方式。
【請求項3】 回線劣化警報が、受信信号の符号誤り率を監視し、予め設定された2つの値の符号誤り率で発生する回線劣化警報である請求項1のホットスタンバイ回線切替方式。
【請求項4】 回線劣化警報の一方が受信入力レベルまたは符号誤り率で発生する回線劣化警報であり、他方はフレーム同期外れで発生する回線劣化警報である請求項1のホットスタンバイ回線切替方式。
【請求項5】 無線通信局が、送信系と受信系をそれぞれ独立して備える端局であり、対向する端局間で切替制御信号を相互に伝送するように構成してなる請求項1ないし4のいずれかのホットスタンバイ回線切替方式。
【請求項6】 無線通信局が、端局間に介在される再生中継局であり、その上位の局に対して切替制御信号を伝送するように構成してなる請求項1ないし3のいずれかのホットスタンバイ回線切替方式。
【請求項7】 無線通信局が、端局間に介在される非再生中継局であり、その上位の局に対して切替制御信号を伝送するように構成してなる請求項1または2のいずれかのホットスタンバイ回線切替方式。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はデジタル無線通信において使用されるホットスタンバイ方式に関し、特にサイレントフェイルュア状態を検出して回線の信頼性を向上する一方で送信側における不要な回線の切替を防止した回線切替方式に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にデジタル無線回線の信頼性を向上するために、実際に通信に供されている現用系と、予備としての予備系との2系統の無線送受信装置を具備し、現用系の装置が故障した場合に予備系の装置に切り替えて運用を行うホットスタンバイ回線切替方式が提案されている。しかしながら、従来のこの種のものは、現用系及び予備系おける故障警報を受けて現用系から予備系への切り替えを行っているため、故障警報を発生する機能を備えていない装置を用いている場合や、故障警報を識別できないような状態での故障が生じた場合等には、回線に異常が生じててもこれを検出して回線切替を行うことができないため、異常な信号がそのまま伝送される状態、いわゆるサイレントフェイルュア(Silent Failure)状態が生じることなる。
【0003】このようなサイレントフェイルュア状態を回避するために、従来から種々の提案がなされており、例えば特開昭57−20050号公報には、受信系での現用・予備の両系における故障警報とその受信レベルの低下を判断基準とし、受信レベルが正常である場合に送信系の故障を判断し、上位局の送信器を切り替えるための制御信号を逆方向の回線を利用して上位局に転送する構成が提案されている。
【0004】また、特開昭63−309033号公報や特開昭63−283236号公報においては、受信系での現用、予備の両系において警報状態のときに、送信器切替制御信号を逆方向の回線を利用して転送している。さらに、特開平2−177729号公報では、現用、予備の両系の警報状態のときに、自局内折り返しを行って受信系の正常状態を判断基準として送信系の故障を判断し、切替制御信号を転送している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ごのような従来の回線切替方式において、受信レベルの低下を判断基準とした方式では、送信器の送信出力断検出回路以降の警報は、サイレントフェイルュア状態となるが、この際に受信レベルは正常受信レベル以下となるために、送信系切替制御信号は転送されず、警報状態を回復できないという問題がある。
【0006】また、両系の故障警報発生時に回線切替制御信号を転送する方式では、自然現象による回線の劣化(フェーディング、降雨断等)による回線劣化時にも両系の警報となり、送信側において余分な回線切替を行うという問題がある。
【0007】さらに、自局内折り返しを行って受信系が正常であることを判断する方式では、自然現象による回線劣化に対して余分な切替を行うことはないが、自局内折り返しを行うためには、無線周波数帯での折返し回路が必要となり、回路が複雑で高価になるという問題がある。
【0008】
【発明の目的】本発明の目的は、回路を複雑化することなく、自然現象による回線劣化時の余分な回線切替を防止したホットスタンバイ回線切替方式を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のホットスタンバイ回線切替方式は、現用、予備の各系の受信系における障害を検出し、その検出結果に基づいて自局の受信系を切り替え、あるいは対向局の送信系を切り替えるための切替制御信号を出力する切替制御回路と、受信系における受信信号の状態に基づいて回線劣化状態を判定し、その判定結果に基づいて前記切替制御回路に制御信号を出力する劣化原因判定回路とを備え、前記劣化原因判定回路は2つの異なる回線劣化警報の発生時間差を比較し、この時間差が一定時間以上の場合に前記制御信号を切替制御回路に出力し、切替制御回路では両系の障害を検出し、かつ劣化原因判定回路からの制御信号が入力された場合に、対向局に対する前記切替制御信号の出力を停止するように構成する。
【0010】ここで、回線劣化警報が、受信信号の信号レベルを監視し、予め設定された異なる2つの値で発生する受信入力警報とし、或いは回線劣化警報が、受信信号の符号誤り率を監視し、予め設定された2つの値の符号誤り率で発生する回線劣化警報とする。
【0011】また、回線劣化警報の一方が受信入力レベルまたは符号誤り率で発生する回線劣化警報であり、他方はフレーム同期外れで発生する回線劣化警報とする。
【0012】ここで、本発明においては、無線通信局が、送信系と受信系をそれぞれ独立して備える端局であり、対向する端局間で切替制御信号を相互に伝送するように構成する。或いは、無線通信局が、端局間に介在される再生中継局または非再生中継局であり、その上位の局に対して切替制御信号を伝送するように構成する。
【0013】
【作用】現用、予備の両方の受信系における障害を検出し、かつ一方で受信信号の信号レベルを監視し、予め設定された異なる2つの値で発生する受信入力警報の発生時間差を比較し、この時間差が一定時間以上の場合に対向局における送信系を切り替えるための切替制御信号の出力を停止することで、サイレントフェイルュア状態を検出して回線の信頼性を向上することができるとともに、フェージングや降雨等の自然現象による回線劣化時に送信側での不要な切り替えを行うことが防止される。
【0014】また、この場合、受信信号の信号レベルが予め設定された1つの値で発生する受信入力警報とフレーム同期信号との時間差を比較し、この時間差が一定時間以上の場合、あるいは受信信号の符号誤り率が予め設定された2つの値の符号誤り率で発生する回線劣化警報の発生時間差を比較し、この時間差が一定時間以上の場合にそれぞれ制御信号を出力することで、同様にフェージングや降雨等の自然現象による回線劣化時に送信側での不要な切り替えを行うことが防止される。
【0015】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施例のブロック構成図である。A局及びB局は対向する端局でありそれぞれ送信装置TX−A,TX−Bと受信装置RX−A,RX−Bを備えており、ここでは、A局の送信装置TX−Aと、B局の受信装置RX−Bの各内部構成を示している。
【0016】A局の送信装置TX−Aには現用系と予備系の2つの送信系10−0と10−1が設けられており、送信信号をベースバンド帯の分岐回路11で分岐し、かつ各送信系で無線周波数の信号とした上で切替回路12によりいずれか一方を選択し、アンテナ13から送信するように構成される。この切替回路12における切替動作は切替制御回路14により行われる。
【0017】即ち、各送信系には図外の警報検出回路が設けられており、送信系のいずれかの部分が故障したときに警報検出信号TX ALM(TX)−0,TX ALM(TX)−1を出力する。切替制御回路14は、0系、1系の各送信系からの警報検出信号によりいずれの系に故障があるか判断し、故障していない送信系を選択する。また、対向するB局から送信され、自局の受信装置RX−Aで受信した切替制御信号SW CONTが前記切替制御回路14に入力され、これらの信号に基づいて切替制御回路14が切替回路12の切替動作を制御するように構成される。
【0018】ここで、前記送信系10−0,10−1は、図示は省略するが、分岐回路11で2分されたデータ信号は、B−U(Bipolar−Unipolar)変換され、終端処理盤で入力データ信号の終端処理を行い、無線の固有のフレームを作成した後SV(SuperVisor)信号、OW(OrderWire)信号、パリティビット等のDSC(Digital Service Channel)信号の挿入を行い、変調に敵した信号列、例えば4PSK(PhaseShift Keying)の場合には2列で出力する。サイレントフェイルュア対策としての相手局の送信側の切替制御信号SW CONTは、このSV信号に多重化されて伝送される。これらの処理後のデータ信号列は中間周波数に変調され、更にRF帯に周波数変換され、切替回路12に出力される。
【0019】一方、B局の受信装置RX−Bには、2つの受信系20−0と20−1が設けられており、アンテナ23で受信した受信信号を分岐回路21で分岐し、かつ各受信系でベースバンド信号とした上で切替回路22によりいずれか一方を選択して出力するように構成される。この切替回路22における切替動作は切替制御回路24により行われる。
【0020】即ち、各受信系には図外の警報検出回路が設けられており、ここから出力される警報検出信号RX ALM(RX)−0,RX ALM(RX)−1と、切替制御信号CONTに基づいて前記切替制御回路24が切替回路22の切替動作を制御する。また、各受信系に設けられているレベル検出回路26から出力される受信レベル警報LEV ALM−1,LEV ALM−2に基づいて劣化原因判定回路25が回線劣化状態を判定し、その結果から切替制御信号CONT1を切替制御回路24に出力する。切替制御回路24は前記切替回路22を制御すると同時に切替制御信号SW CONTをA局に伝送し、A局の切替制御回路14により前記した切替動作が行われる。
【0021】図2(a)は前記各局における受信系20−0,20−1の構成を示すブロック図である。受信系では、入力された変調信号を受信無線周波数変換盤201において中間周波数に変換し、復調盤202で復調し、符号誤り率訂正盤203で符号誤りの検出と訂正を行い、符号処理盤204ではDSC信号を抽出する。また、終端処理盤205で無線区間の終端処理を行い、次に符号変換盤206でU−B変換を行い切替回路22に出力する。
【0022】ここで、各構成盤はそれぞれの入出力を監視し、図外の警報検出回路から故障警報RX−ALMを出力する。また、前記符号処理盤204では、前記故障警報と共にDSCの送信器の切替制御信号CONTを出力する。更に、受信周波数変換盤201では、異なる値で検出した受信レベル警報LEV ALM−1,LEV ALM−2をそれぞれ劣化原因判定回路25に出力する。
【0023】図3は前記受信レベル警報LEV ALM−1,LEV ALM−2を出力する回路の一例を示すブロック図である。ここでは、狭帯域通過ろ波器501で信号を抽出し、検波器502にて受信レベルを検出し、これを比較器503において予め設定されたしきい値と比較し、しきい値より以下の値であるときに受信レベル警報を出力するように構成される。この回路を一対設けることで、異なるしきい値の比較による受信レベル警報LEV ALM−1とLEV ALM−2が出力される。
【0024】また、劣化原因判定回路は、図4に示すように、遅延器504、フリップフロップ505、アンドゲート506等で構成されており、前記受信レベル警報LEV ALM−1,LEV ALM−2を入力し、LEV ALM−1より一定時間τ(例えば10ms)遅れたタイミングでLEV ALM−2の入力を待ち、この一定時間τよりも遅れた場合はフェージングや降雨等による自然現象による回線劣化として判定し、切替制御信号CONT1を出力するように構成される。
【0025】図5はそのタイミング波形を示す図であり、(a)は自然現象による劣化と判定した場合、(b)はサイレントフェイルュアと判定した場合である。ここで、一定時間τは、使用する装置の特性、回線伝播条件等よりサイレントフェイルュア状態と区別可能な値を選択することが必要となり、例えば無線フレームの保護段数から推定される入力断からフレーム非同期信号発生までの時間の2 〜10倍とすることが考えられる。
【0026】したがって、このような構成においては、図1に示したように、切替制御回路24では、故障警報RX ALM−0,RX ALM−1が出力されている場合は、サイレントフェイルュア状態が考えられるため、劣化原因判定回路25の切替制御信号CONT1の有無により切替制御信号SW CONTを出力し、対向局の送信系の切り替えを行う。このとき、劣化原因判定回路25では受信レベル警報に基づいて回線劣化原因の判定を行い、前記したように回線劣化が自然現象によるものと判定したときには切替制御信号CONT1の送信を停止する。このため、切替制御回路24から切替制御信号SW CONTが対向局に転送されることがないため、対向局では切替制御回路14が0系と1系の送信系を切り替えを行うことはない。これにより、自然現象による回線劣化時の送信系の不要な切り替えが回避されることになる。
【0027】ここで、前記した受信レベル警報に代えて、符号誤り率警報を出力するようにしてもよい。図2(b)はその場合の受信系のブロック図であり、符号誤り率訂正盤203から符号誤り率警報BER ALM−1,BER ALM−2を出力し、この警報に基づいて劣化原因判定回路25が劣化原因を判定するように構成される。
【0028】図6はこの符号誤り率を用いた場合の回路構成を示す図である。パリティビットとフレームビット(クロック信号)はそれぞれカウンタ507,508に入力され、ここで予め設定されたしきい値をカウントしたときにRSフリップフロップ509をセット・リセットすることで、しきい値により設定されたある符号誤り率の範囲内のときに符号誤り率警報BER ALMを出力するように構成される。そして、この回路を異なるしきい値のものを一対設けることで、前記警報を出力する。
【0029】即ち、自然現象による回線劣化の場合には、回線状態、つまり符号誤り率は連続して低下するものと考えられる。したがって、図5に示したように、2つの異なるしきい値で発生する警報の時間差を判定することで、自然現象による劣化を判定することができる。
【0030】また、前記した受信レベル警報による場合、及び符号誤り率による回線劣化情報のいずれの場合でも、前記した一定時間τは、無線フレームの保護段数から推定される入力断からフレーム非同期信号発生までの時間の2 〜10倍とすることが考えられるため、比較の一方をフレーム非同期信号としてもよい。例えば、受信レベル警報による場合には、図7に示すように、符号処理盤204に対して、フレームパターン検出部510、フレーム同期検出部511、基準タイミング信号発生器512を付設することで、フレーム非同期信号F ASYNCを発生することができ、これを図5に示した時間差を判定する際の一方のタイミングとすればよい。
【0031】図8は再生中継局を用いて複数局を従属接続した実施例の構成図であり、A局とB局は端局であり、これら端局を再生中継局を介して回線接続したものである。端局のA局とB局は前記実施例に示したものと同じ構成である。再生中継局では上り回線、下り回線の各送受信装置TRX−U,TRX−Dそれぞれに0系、1系の送受信装置30−0,30−1が設けられる。同図では下り回線の送受信装置の構成を示しており、各系の送受信系と共に、分岐回路31、切替回路32、アンテナ33、劣化原因判定回路35、切替制御回路34が設けられる。そして、各送受信系からは警報検出信号RX ALMとCONTが切替制御回路34に出力され、かつ受信レベル警報LEV ALMが劣化原因判定回路35に出力され、更にこの劣化原因判定回路35からの切替制御信号CONT1が切替制御回路34に出力される。
【0032】図9(a)は前記送受信系の内部構成を示す図であり、受信周波数変換盤301、復調盤302、符号誤り訂正盤303、符号処理盤304、変調盤305、送信周波数変換盤306を備えており、受信した信号を一旦周波数変換して復調し、かつ符号処理した上でこれを再び変調し、周波数変換して送信するように構成される。そして、各構成盤からは故障警報が出力され、これに基づいて図外の警報検出回路から警報検出信号RX ALMが出力される。また、符号処理盤304からは切替制御信号CONTが出力される。更に、受信周波数変換盤301からは受信レベル警報LEV ALMが出力され、この受信レベル警報により劣化原因判定回路35から切替制御回路34に対して切替制御信号CONT1を出力することは前記端局の場合と同じである。
【0033】また、この再生中継局においても、前記端局と同様に符号誤り率警報を利用して劣化原因を判定するように構成することも可能である。この場合の受信系の構成を図9(b)に示す。
【0034】ただし、この再生中継局においては、A局と再生中継局との間の回線劣化と、再生中継局とB局との間の回線劣化とを区別する必要があるため、符号誤り率により回線劣化を検出する場合と、受信レベルにより検出する場合とで構成を相違させる必要がある。符号誤り率による検出の場合、再生中継局の符号処理盤において、例えば偶数パリティ判定の場合、フレーム内の“1”の数が偶数となるようにパリティビットを再度書き替える必要がある。一方、受信レベルによる検出の場合には、前記実施例の端局と同一の構成が採用できる。
【0035】この実施例では、再生中継局の0系と1系の各送受信系を警報検出信号に基づいて切替制御回路が切替回路を制御して選択すること、また受信レベル警報や符号誤り率警報に基づいて劣化原因判定回路が切替制御信号CONT1を出力し、A局またはB局の送信系を切り替えることは前記実施例の各端局と同じである。更に、この場合、前記切替制御信号CONT1を出力せず、A局またはB局における送信系の切り替えを停止することで、不要な切り替えを回避することができることも同じである。
【0036】更に、本発明では非再生中継局を用いて従属接続した構成にも適用できる。図10はその際の非再生中継局の送受信系の構成を示す図である。受信周波数変換盤401と送信周波数変換盤402を備えており、受信した信号を一旦周波数変換した後、再び高周波に周波数変換して送信するように構成される。そして、受信周波数変換盤では、受信レベル警報が出力され、これに基づいて劣化原因判定回路が判定を行うことは前記各実施例と全く同じである。
【0037】ただし、これまでの実施例では、回線切替制御信号としてDSC(SV)信号を用いて伝送を行っているが、非再生中継局の場合にはDSC信号は使用できないため、ASC(Analogue Service Channel)を使用することは可能であり、DSC信号の場合と本質的な差は生じない。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、現用、予備の両方の受信系における障害を検出し、予め設定された異なる2つの値で発生する回線劣化警報の発生時間差を比較し、この時間差が一定時間以上の場合に対向局における送信系を切り替えるための切替制御信号の出力を停止するように構成しているので、サイレントフェイルュア状態を検出して回線の信頼性を向上することができるとともに、フェージングや降雨等の自然現象による回線劣化時に送信側での不要な切り替えを行うことが防止でき、しかも回路構成を複雑化することもない。
【0039】この場合、本発明では、回線劣化情報として、受信信号の信号レベルを監視して得られる受信入力警報、または受信信号の符号誤り率を監視して得られる回線劣化情報を採用することで、前記したサイレントフェイルュア状態を検出して回線の信頼性を向上することができるとともに、フェージングや降雨等の自然現象による回線劣化時に送信側での不要な切り替えを行うことが防止できる。
【0040】更に、本発明では、回線劣化情報の一方をフレーム同期外れとすることによっても対向局における送信系を切り替えるための切替制御信号の出力を停止するように構成しているので、前記と同様の効果を得ることができる。




 

 


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