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公開番号2021040219
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210311
出願番号2019159698
出願日20190902
発明の名称通信機器
出願人株式会社東芝,東芝インフラシステムズ株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H04L 12/707 20130101AFI20210212BHJP(電気通信技術)
要約【課題】 通信対象との通信の冗長性と低コストとを実現する通信機器を提供する。
【解決手段】 実施形態に係る通信機器は、鉄道車両内において、全二重通信が可能であり且つ汎用スイッチを経由した複数の経路により通信対象と接続された通信機器であって、伝送異常検知部と、経路切替指示部と、を具備する。伝送異常検知部は、接続中である主経路において前記通信対象からの送信経路が通信断になったことを検知する。経路切替指示部は、通信断になったことが検知された場合、前記主経路から他の経路に切り替えることを前記通信対象に指示する。
【選択図】 図1
特許請求の範囲【請求項1】
鉄道車両内において、全二重通信が可能であり且つ汎用スイッチを経由した複数の経路により通信対象と接続された通信機器であって、
接続中である主経路において前記通信対象からの送信経路が通信断になったことを検知する伝送異常検知部と、
通信断になったことが検知された場合、前記主経路から他の経路に切り替えることを前記通信対象に指示する経路切替指示部と、
を具備する通信機器。
続きを表示(約 1,000 文字)【請求項2】
前記伝送異常検知部は、前記通信対象からの電文が未受信である場合、前記通信対象からの送信経路が通信断になったことを検知する請求項1に記載の通信機器。
【請求項3】
前記伝送異常検知部は、前記通信対象からの電文が途絶えた途絶時間が、パケットロス率に基づき予め設定された閾値以上である場合、前記通信対象からの送信経路が通信断になったことを検知する請求項1に記載の通信機器。
【請求項4】
前記伝送異常検知部は、所定時間に対する前記通信対象からの電文が途絶えた途絶時間の比率が、パケットロス率に基づき予め設定された閾値以上である場合、前記通信対象からの送信経路が通信断になったことを検知する請求項1に記載の通信機器。
【請求項5】
前記伝送異常検知部は、正常動作時のパケットロス率に基づき、前記閾値を更新する請求項3または4に記載の通信機器。
【請求項6】
前記伝送異常検知部は、前記汎用スイッチからリンクダウンの通知を受信した場合、または前記通信対象からの電文が未受信である場合、前記通信対象からの送信経路が通信断になったことを検知する請求項2に記載の通信機器。
【請求項7】
前記経路切替指示部は、前記汎用スイッチからリンクアップ及びリンクダウンの通知に基づいて、予備経路を決定し、通信断になったことが検知された場合、前記主経路か前記予備経路に切り替えることを前記通信対象に指示する請求項1に記載の通信機器。
【請求項8】
鉄道車両内において、全二重通信が可能であり且つ汎用スイッチを経由した複数の経路により通信対象と接続された通信機器であって、
前記通信対象に送信したシーケンス番号と、前記通信対象から返信された直近のシーケンス番号と、が一致しない場合、接続中である主経路において前記通信対象からの送信経路が通信断になったことを検知する経路切替判断部と、
通信断になったことが検知された場合、前記主経路から他の経路に切り替える経路切替部と、
を具備する通信機器。
【請求項9】
前記経路切替判断部は、所定時間以内に前記通信対象に送信したシーケンス番号と乖離したシーケンス番号が前記通信対象から返信されたか否かに基づいて、送信経路が通信断になったか否か検知する請求項8に記載の通信機器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、通信機器に関する。
続きを表示(約 6,800 文字)【背景技術】
【0002】
鉄道車両内において、車両内の駆動装置、ブレーキ装置、及び保安装置等の種々の装置機器(以下端末装置:End Deviceと称する)を制御する車両統合管理装置(TCMS:Train Control and Management System)が用いられている。このような構成では、列車の運行を継続する為に、車両統合管理装置と、端末装置との接続を冗長化させる必要がある。
【0003】
例えば、冗長化の手段として、ネットワークを完全に分割し、それぞれのネットワーク(サブネットが異なる)を用いて、全く同じ動作を行うことで片側のネットワークで発生した経路異常による障害の影響を受けさせない構成がある。しかし、このような構成では、2つの経路に異なるIPアドレスの割当てを行い、2つの経路に対して同一のパケットを伝送する為、車両統合管理装置及び端末装置におけるIPアドレスに関する処理量と、伝送量とが2倍になる。この為、高性能のCPU及び大容量の伝送路が必要になるという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開平9−16497号公報
特開2007−318266号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、通信対象との通信の冗長性と低コストとを実現する通信機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
実施形態に係る通信機器は、鉄道車両内において、全二重通信が可能であり且つ汎用スイッチを経由した複数の経路により通信対象と接続された通信機器であって、伝送異常検知部と、経路切替指示部と、を具備する。伝送異常検知部は、接続中である主経路において前記通信対象からの送信経路が通信断になったことを検知する。経路切替指示部は、通信断になったことが検知された場合、前記主経路から他の経路に切り替えることを前記通信対象に指示する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1は、第1の実施形態に係る通信システムの構成の例について説明する為の図である。
図2は、第1の実施形態に係る通信システムの構成の例について説明する為の図である。
図3は、第1の実施形態に係る通信システムの各構成の動作の例について説明する為の図である。
図4は、第2の実施形態に係る通信システムの構成の例について説明する為の図である。
図5は、第2の実施形態に係る通信システムの各構成の動作の例について説明する為の図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る通信システム1の構成例を示す説明図である。図2は、通信システム1の全体構成の例を示す説明図である。通信システム1は、鉄道車両内に設けられる。なお、通信システム1は、例えば、車両1両内だけで構成されるものであってもよいし、複数の車両に跨る形で構成されるものであってもよい。
【0009】
通信システム1は、端末装置11、車両統合管理装置(TCMS)12、第1の汎用スイッチ13A、第2の汎用スイッチ13Bを備える。なお、車両統合管理装置12は、端末装置11を複数備える構成であるのが通常である。また、通信システム1は、図2に示されるように、さらに複数の汎用スイッチ13を備える構成であってもよい。
【0010】
まず、各構成について説明する。
端末装置11は、車両内に設けられた種々の機器である。端末装置11は、車両統合管理装置12と通信する通信機器として構成されている。端末装置11は、例えば、車両内の駆動装置、ブレーキ装置、及び保安装置等などである。端末装置11は、図示されない通信インタフェース、演算処理を実行する演算素子であるプロセッサ、及びプログラム及びデータを記憶する記憶媒体であるメモリなどを備える。通信インタフェースには、全二重通信が可能な複数のインタフェースを備え、例えばイーサネット(登録商標)用のポート(LANポート)やシリアルポートなどがある。また、プロセッサ及びメモリは、Programmable Logic Controller(PLC)、またはApplication Specific integrated Circuit(ASIC)などのハードウエアとして構成されていてもよい。また、端末装置11は、通信インタフェースを制御する為のハードウエアとしてのコントローラをさらに備える構成であってもよい。
【0011】
端末装置11のプロセッサは、メモリに記憶されているプログラムを実行することにより、経路切替指示受信部21、及び経路切替部22として機能する。経路切替指示受信部21、及び経路切替部22については後述する。
【0012】
車両統合管理装置12は、端末装置11の制御および状態監視を行う。車両統合管理装置12は、端末装置11と通信する通信機器として構成されている。車両統合管理装置12は、図示されない通信インタフェース、演算処理を実行する演算素子であるプロセッサ、及びプログラム及びデータを記憶する記憶媒体であるメモリなどを備える。通信インタフェースは、全二重通信が可能な複数のインタフェースを備え、例えばイーサネット用のポート(LANポート)やシリアルポートなどがある。また、プロセッサ及びメモリは、Programmable Logic Controller(PLC)、またはApplication Specific integrated Circuit(ASIC)などのハードウエアとして構成されていてもよい。また、車両統合管理装置12は、通信インタフェースを制御する為のハードウエアとしてのコントローラをさらに備える構成であってもよい。
【0013】
車両統合管理装置12のプロセッサは、メモリに記憶されているプログラムを実行することにより、伝送異常検知部31、経路切替判断部32、及び経路切替指示部33として機能する。伝送異常検知部31、経路切替判断部32、及び経路切替指示部33については後述する。
【0014】
第1の汎用スイッチ13A及び第2の汎用スイッチ13Bは、車両統合管理装置12と、端末装置11との通信を中継するためのスイッチ装置である。第1の汎用スイッチ13A及び第2の汎用スイッチ13Bには、状態監視が可能であるマネージドスイッチが通常使用される。第1の汎用スイッチ13A及び第2の汎用スイッチ13Bは、それぞれ複数のイーサネット用のポート(LANポート)を備える。
【0015】
次に、車両統合管理装置12と端末装置11との間の接続について説明する。
端末装置11は、上記の複数のポートにより、第1の汎用スイッチ13A及び第2の汎用スイッチ13Bにそれぞれ接続されている。また、車両統合管理装置12は、上記の複数のポートにより、第1の汎用スイッチ13A及び第2の汎用スイッチ13Bにそれぞれ接続されている。なお、図2では複数の汎用スイッチ13をリング状に接続しているが、接続形態はリングに限定されるものではない。
【0016】
端末装置11、車両統合管理装置12、第1の汎用スイッチ13A、及び第2の汎用スイッチ13Bのポートは、それぞれ送信機(Tx)と受信機(Rx)とを備える。また、端末装置11と第1の汎用スイッチ13Aとを接続するケーブル、端末装置11と第2の汎用スイッチ13Bとを接続するケーブル、車両統合管理装置12と第1の汎用スイッチ13Aとを接続するケーブル、及び車両統合管理装置12と第2の汎用スイッチ13Bとを接続するケーブルは、全二重通信が可能なツイストペアケーブルにより構成されている。
【0017】
即ち、端末装置11と車両統合管理装置12とは、第1の汎用スイッチ13Aを介して全二重通信が可能に構成されている。第1の汎用スイッチ13Aを介した端末装置11と車両統合管理装置12との間の通信経路を第1の経路41と称する。また、第1の経路41は、端末装置11と第1の汎用スイッチ13Aとの間に端末装置11側からみた第1の送信経路51と第1の受信経路52とを備える。また、第1の経路41は、第1の汎用スイッチ13Aと車両統合管理装置12との間に第1の汎用スイッチ13A側からみた送信経路71と受信経路72とを備える。なお、説明上、第1の送信経路51と第1の受信経路52および送信経路71と受信経路72を分けて示しているが、通常は一本のツイストペアケーブルである。
【0018】
また、端末装置11と車両統合管理装置12とは、第1の汎用スイッチ13Aと第2の汎用スイッチ13Bを介して全二重通信が可能に構成されている。第1の汎用スイッチ13Aと第2の汎用スイッチ13Bを介した端末装置11と車両統合管理装置12との間の通信経路を第2の経路42と称する。また、第2の経路42は、端末装置11と第2の汎用スイッチ13Bとの間に端末装置11側からみた第2の送信経路61と第2の受信経路62とを備える。また、第2の経路42は、第1の汎用スイッチ13Aと第2の汎用スイッチ13Bとの間に第2の汎用スイッチ13Bからみた第2の送信経路81と第2の受信経路82とを備える。なお、説明上、第2の送信経路61と第2の受信経路62および第2の送信経路81と第2の受信経路82を分けて示しているが、通常は一本のツイストペアケーブルである。
【0019】
上記したように、端末装置11と車両統合管理装置12との間は、第1の汎用スイッチ13Aを経由した第1の経路41と、第1の汎用スイッチ13Aと第2の汎用スイッチ13Bを経由した第2の経路42と、により接続されている。即ち、端末装置11と車両統合管理装置12との間の経路は、冗長性を有するデュアルホーミングとして構成されている。なお、通信に用いられる経路(主経路)は、車両統合管理装置12が端末装置11に対して指示する構成であってもよい。
【0020】
次に、車両統合管理装置12と端末装置11との間における通信について説明する。
端末装置11及び車両統合管理装置12には、それぞれ1つのIPアドレスが割り当てられている。装置が複数のポートを有する構成では、チーミング(ボンディング)という手法により複数のポートに対して1つのIPアドレスを割り当てる。即ち、端末装置11、及び車両統合管理装置12のそれぞれの複数のポートは、それぞれチーミング(ボンディング)により仮想的に1つのIPアドレスで動作する。
【0021】
チーミングは、ポート設定を変更することにより経路を切り替えることが可能である為、通常伝送路の問題に対して通信相手の機器との伝送制御に影響を与えることがない。端末装置11及び車両統合管理装置12は、例えばポートが2つであるとした場合、一方をアクティブ、他方を非アクティブ(スタンバイ)に設定することでIPアドレスの重複を抑止している。
【0022】
通信においてはIPアドレスにより通信先の機器を指定するが、端末装置11及び車両統合管理装置12は、通信に用いるポートを切り替えても同じIPアドレスを引き継ぐことにより、通信先のIPアドレスが変わらない。このような構成により、端末装置11及び車両統合管理装置12は、通信経路における異常の発生を検知した場合、ポートを切り替え、他の通信経路により通信を継続することができる。
【0023】
車両統合管理装置12は、端末装置11に対して所定の時間間隔(例えば20[msec])で情報(端末装置向情報)を送信する。即ち、車両統合管理装置12は、コマンドレスポンスの構成ではなく、自発的に端末装置11に対して端末装置向情報を送信する。端末装置向情報は、例えば端末装置11を制御する為の情報である。端末装置向情報は、端末装置11の種類や構成によって異なる。
【0024】
また、車両統合管理装置12は、汎用スイッチのポートの状態を所定の時間間隔(例えば数秒ごと)で確認することにより、汎用スイッチのポート毎のリンクアップ(正常動作)及びリンクダウン(異常の発生)を認識する。例えば、車両統合管理装置12は、第1の汎用スイッチ13Aの第1の送信経路51を構成するポート、第1の汎用スイッチ13Aの第1の受信経路52を構成するポート、第2の汎用スイッチ13Bの第2の送信経路61を構成するポート、及び第2の汎用スイッチ13Bの第2の受信経路62を構成するポートのリンクアップ及びリンクダウンをそれぞれ常時監視している。
【0025】
車両統合管理装置12は、例えば、SNMP(Simple Network Management Protocol)などの監視方法により、汎用スイッチのポート毎のリンクアップ及びリンクダウンを認識する。即ち、この場合、SNMPエージェントである汎用スイッチが、ポートがリンクダウンしたことを検知し、SNMPマネージャである車両統合管理装置12に対して、ポートがリンクダウンしたことを通知する。
【0026】
リンク状態(リンクアップであるかリンクダウンであるか)は、ポートの受信機の給電状態で判断されている。即ち、送信機側では、リンクダウンであるか否かを判断することができない。しかし、上記のような全二重通信が可能な通信経路を鉄道車両に搭載した場合、車両の振動によって半田が浮いてくるなどの原因によって、通信経路の送信経路のみが断線し、受信経路のみが通信を維持している状態になる可能性がある。このように、通信経路の送信経路のみが断線した場合、情報を送信している側の装置は、回線に異常が発生していることを認識できない。
【0027】
例えば、第1の経路41により車両統合管理装置12と端末装置11とが通信している状態において、第1の送信経路51に断線が生じた場合、端末装置11は、異常の発生を検知することができない。この為、端末装置11が冗長経路(デュアルホーミング)を備える構成であっても経路の切り替えを行うことができず、異常が発生したケーブルの経路を採用したままとなるため車両統合管理装置12へ情報が届かない状態になる可能性がある。
【0028】
そこで、第1の実施形態に係る車両統合管理装置12は、端末装置11からの端末装置情報の供給に基づいて、伝送異常を検知し、伝送異常を検知した場合、端末装置11に対して、通信経路の切替を指示する。
【0029】
次に、車両統合管理装置12の機能について説明する。
上記したように、車両統合管理装置12のプロセッサは、メモリのプログラムを実行することにより、伝送異常検知部31、経路切替判断部32、及び経路切替指示部33として機能する。なお、以下第1の経路41により車両統合管理装置12と端末装置11との間の通信が行われていた場合に伝送異常が生じたと仮定して説明する。
【0030】
伝送異常検知部31は、通信経路における伝送異常を検知する。例えば、伝送異常検知部31は、上記したように、現在使用している通信経路(主経路)において汎用スイッチからリンクダウンの通知を受信した場合、通信経路における伝送異常を検知する。また、例えば、伝送異常検知部31は、端末装置11からの端末装置情報(電文)の送信が途絶えた回数(または時間)に基づいて、通信経路における伝送異常を検知する。具体的には、伝送異常検知部31は、端末装置11からの端末装置情報(電文)の送信が途絶えた回数が、予め設定された閾値以上になった場合、通信経路における伝送異常を検知する。また、例えば、伝送異常検知部31は、所定回数中(所定時間中)において端末装置情報の送信が途絶えた回数が、予め設定された閾値以上になった場合、通信経路における伝送異常を検知する構成であってもよい。
(【0031】以降は省略されています)

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