(57)【要約】【課題】端末が単一のネットワークインターフェースを有する端末であっても、多重化ネットワークを利用して、たとえ経路切断や経路切替えで瞬断した場合でも、残っている経路を用いて欠落無しでデータの送受信を可能にする。【解決手段】通信システムとして、中央処理装置および第１の端末を接続する２重以上の多重化ネットワークと、単一のネットワークインターフェースを有する第２の端末と、多重化ネットワークと第２の端末とを接続する中継器とを備える。【選択図】図１
2020191491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央処理装置および第１の端末を接続する２重以上の多重化ネットワークと、
単一のネットワークインターフェースを有する第２の端末と、
前記多重化ネットワークと前記第２の端末とを接続する中継器と
を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の通信システムであって、
前記第２の端末は、前記多重化ネットワークの多重度数と同数の受信要求情報を前記中継器に通信する
ことを特徴とする通信システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の通信システムであって、
前記中継器は、前記多重化ネットワークを経由し前記中央処理装置および前記第１の端末からの受信要求情報を受信および解析すると共に、前記第２の端末からの送信情報を前記多重化ネットワークのそれぞれのネットワークに対して複製および転送する
ことを特徴とする通信システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の通信システムであって、
前記中央処理装置と前記第１の端末とを有する中央指令所を備え、
前記第２の端末は、駅および電鉄用変電所の少なくともいずれか一方に設けられる
ことを特徴とする通信システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の通信システムであって、
前記多重化ネットワークを介して通信される情報は、マルチキャストフレームを転送単位とし、
前記中継器は、マルチルーティングを行うマルチキャストルータである
ことを特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システムに関し、特に、多重化ネットワークを使用した鉄道運用のための通信システムとして好適である。
【背景技術】
【０００２】
鉄道事業に用いる通信システムの接続方式としては、列車運行の継続性、旅客案内の即応性、電力や信号等の管理の可用性などの理由から、少なくとも即時性と冗長性が高いものが求められる。この点において、多重系のネットワークシステムの採用は好ましい。
【０００３】
図３は、鉄道事業に用いる従来の通信システムの構成の一例を示す図で、多重系のネットワークシステムに対応した接続構成を有する。
【０００４】
ネットワーク（ＮＷ）（以下では、「ＮＷ」と記す場合がある）は、中央指令所１から各駅（例えば、ａ駅２）および電鉄用変電所（例えば、ｂ変電所３）の間を接続するイーサネット（登録商標）の伝送路とし、ＮＷ系毎に物理的に切り離した多重化ＮＷ（ＮＷ１系〜ＮＷｎ系の冗長化構成；ｎは２以上の整数、ただし、図３および図４では、ｎを２とした場合を示す）とする。ここにおいて、切り離した各々のＮＷトポロジーは、リング型構成、バス型構成またはスター型構成の何れでもよい。
【０００５】
中央指令所１は、鉄道運用に係る各種システムを動作させるための１台以上の中央処理装置（図３では、例示的に２台の中央処理装置１１、１２）および指令員等が操作する１台以上の操作端末（図３では、例示的に１台の操作端末１３）を備える。
【０００６】
ａ駅２は、駅に設置される種々の外部機器に接続される１台以上の入出力装置Ａ（図３では、例示的に入出力装置Ａ２１）を備える。ｂ変電所３は、電鉄用変電所に設置される種々の外部機器に接続される１台以上の入出力装置Ｂ（図３では、例示的に入出力装置Ｂ３１）を備える。入出力装置Ａおよび入出力装置Ｂは共に、中央指令所１からみれば端末といえる装置である。
【０００７】
中央指令所１、ａ駅２およびｂ変電所３が備える各装置は、監視および制御の即時性を重視し、かつ、１対ｎの装置間で情報を送受信するために、通信プロトコルＵＤＰ／ＩＰ（Ｕｓｅｒ  Ｄａｔａｇｒａｍ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ／Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のディレクテッドブロードキャストアドレス（ｄｉｒｅｃｔｅｄ  ｂｒｏａｄｃａｓｔ  ａｄｄｒｅｓｓ）を用いて通信を行う。
【０００８】
各装置間の伝送方式として、各装置が送信するブロードキャストフレームには、フレーム毎に、通番バージョン（装置起動時間）および通番を付与する。各装置は、情報を送信する際に、多重化したＮＷ全てに対して同じ通番を付与した同じ情報を送信する。そして、このブロードキャストフレームを受信した装置は、前回受信したフレームと比較し、通番バージョンおよび通番が同一の場合には、後着のフレームを破棄する。
【０００９】
中央処理装置Ｘ１１、Ｙ１２は、ネットワークインターフェースを複数装備し、多重化ＮＷ（ＮＷ１系〜ＮＷｎ系）それぞれに接続され、上記の伝送方式を用いて、制御情報の送信および外部機器状態に係る情報の受信を行う。具体的には、各駅（ａ駅２）および電鉄用変電所（ｂ変電所３）に設置する入出力装置Ａ２１および入出力装置Ｂ３１から、在線情報、故障情報および遮断器情報等の各種情報を多重化ＮＷ（ＮＷ１系〜ＮＷｎ系）経由で受信する。また、受信した情報を基に、列車の運行制御や旅客案内情報の編集、機器故障の監視および遮断器の制御等を行うために、多重化ＮＷ（ＮＷ１系〜ＮＷｎ系）へ制御情報を送信する。
【００１０】
入出力装置Ａ２１、Ｂ３１は、ネットワークインターフェースを複数装備し、多重化ＮＷ（ＮＷ１系〜ＮＷｎ系）それぞれに接続され、上記の伝送方式を用いて、外部機器から取得した情報の送信および制御情報を受信し外部機器へ制御出力を行う。具体的には、各駅（ａ駅２）や電鉄用変電所（ｂ変電所３）に設置され、外部機器から在線情報、故障情報および遮断器情報等を取り込み、多重化ＮＷ（ＮＷ１系〜ＮＷｎ系）経由で中央指令所１へ送信する。また、中央処理装置Ｘ１１、Ｙ１２や操作端末１３から多重化ＮＷ経由（ＮＷ１系〜ＮＷｎ系）で受信した制御情報を外部機器へ出力する。
【００１１】
操作端末１３は、ネットワークインターフェースを複数装備し、多重化ＮＷ（ＮＷ１系〜ＮＷｎ系）それぞれに接続され、上記の伝送方式を用いて、指令員等の手動入力による制御情報の送信および外部機器の状態情報を受信し状態表示を行う。具体的には、各駅（ａ駅２）や電鉄用変電所（ｂ変電所３）に設置する入出力装置Ａ２１、Ｂ３１から在線情報、故障情報および遮断器情報等の各種情報を多重化ＮＷ（ＮＷ１系〜ＮＷｎ系）経由で受信し、状態を表示する。また、指令員等の手動入力情報を基にして、列車の運行制御や遮断器の制御等を行うために、多重化ＮＷ（ＮＷ１系〜ＮＷｎ系）へ制御情報を送信する。
【００１２】
また、一方で、駅や電鉄用変電所等で用いられる信号設備、電力設備等の入出力装置や旅客サービス等に係わる入出力装置の中には、多重系に対応していない、単一のネットワークインターフェースを備えたものが多く存在する。
【００１３】
図４は、鉄道事業に用いる従来の通信システムの構成の別の例を示す図で、多重化ＮＷであっても入出力装置が有するネットワークインターフェースは単一である。
【００１４】
中央指令所１が備える中央処理装置Ｘ１１、Ｙ１２や操作端末１２の構成およびネットワーク（ＮＷ１系〜ＮＷｎ系）への接続態様は、図３に示す構成例と同様であるので説明は省略する。
【００１５】
ａ駅２に設置する入出力装置Ｃ２２およびｂ変電所３に設置する入出力装置Ｄ３２は、単一のネットワークインターフェースを備え、多重化ＮＷ（ＮＷ１系〜ＮＷｎ系）の何れか一つの系に接続され、上記の伝送方式を用いて、外部機器状態の送信および制御情報の受信を行う。
【００１６】
そしてまた、特許文献１には、鉄道車両側に搭載する情報伝送システムとして、二重化された伝送路が互いに異なるＩＰサブネットで構成される場合に、宛先の伝送路の系を示す識別子を含むパケットから、各系に対応する宛先の識別子を有する複数のパケットを生成し、生成された複数のパケットを識別子に対応する系の伝送路へ送信する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２０１２−１０５１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
伝送路を冗長化するために、図３に示す、物理的にネットワーク（ＮＷ）を多重化して多重化したＮＷ全てを介して情報を送受信する方式では、駅や電鉄用変電所等が備える入出力装置がネットワークインターフェースを複数装備する必要性がある。さらに、通信されるブロードキャストフレーム（ｂｒｏａｄｃａｓｔ  ｆｒａｍｅ）は、同一のネットワーク（ＮＷ）に接続されているすべての装置に到達してしまうという面を併せ持つことになる。
【００１９】
また、図４に示す、単一のネットワークインターフェースを有する入出力装置を接続する方式では、その入出力装置が何れか一つのＮＷのみに接続することになるため、多重化したＮＷを有効利用できない。さらに、ＮＷがバス型構成もしくはスター型構成の場合には、入出力装置を接続した系のＮＷに切断が発生すると情報の送受信が不可能になり、また、ＮＷがスパニングツリープロトコル（Ｓｐａｎｎｉｎｇ  Ｔｒｅｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を用いたリング型構成の場合には、トポロジーチェンジ（Ｔｏｐｏｌｏｇｙ  Ｃｈａｎｇｅ）に時間を要するため、送受信する情報に欠落が生じる。
【００２０】
さらに、特許文献１に記載の技術は、鉄道車両内の二重化ネットワークに関するもので、鉄道事業に用いる地上側のネットワークシステムを想定したものではない。
【００２１】
本発明は、上記課題を解決するために、単一のネットワークインターフェースを有する入出力装置と多重化ＮＷとの間に中継器を接続することにより、多重化ＮＷを利用して、たとえ経路切断や経路切替えで瞬断した場合でも、残っている経路（ＮＷ）を用いて欠落無しでデータの送受信を可能にする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明に係る通信システムは、中央処理装置および第１の端末を接続する２重以上の多重化ネットワークと、単一のネットワークインターフェースを有する第２の端末と、多重化ネットワークと第２の端末とを接続する中継器とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、単一のネットワークインターフェースを有する入出力装置でも多重化されたネットワークシステムに組み込むことが可能となり、例えば、中央指令所と各駅および電鉄用変電所間のような、ホストと端末との双方向の情報到達の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例に係る通信システムの構成の一例を示し、入出力装置から送信情報を送信する場合の情報の流れを付加した図である。
【図２】本発明の実施例に係る通信システムの構成の一例を示し、入出力装置が制御情報を受信する場合の情報の流れを付加した図である。
【図３】鉄道事業に用いる従来の通信システムの構成の一例を示す図である。
【図４】鉄道事業に用いる従来の通信システムの構成の別の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための形態として、実施例について図を参照しながら説明する。
【実施例】
【００２６】
図１および図２は、本発明の実施例に係る通信システムの構成の一例を示す図である。
中央指令所１、ａ駅２、ｂ変電所３、それぞれが備える構成装置（中央処理装置、操作端末および入出力装置Ｃ並びにＤ）、および多重化ＮＷ（ＮＷ１系〜ＮＷｎ系）は、先の図４で説明したものと同様である（多重化ＮＷはｎを２として例示）。
また、図１には、入出力装置から送信情報を送信する場合の情報の流れを付加し、図２には、入出力装置が制御情報を受信する場合の情報の流れを付加している。
【００２７】
本発明では、多重化ＮＷ（ＮＷ１系〜ＮＷｎ系）に接続する各装置は、監視および制御の即時性を重視し、かつ、１対ｎの装置間で情報の送受信をするために、ＵＤＰ／ＩＰのマルチキャストアドレス（ｍｕｌｔｉｃａｓｔ  ａｄｄｒｅｓｓ）を用いて通信を行う。なお、マルチキャストについては、「ＭＣ」と略して使用する。また、中央指令所１からみれば、端末に相当する入出力装置ＣおよびＤは、単一のネットワークインターフェースを有する。
【００２８】
各装置が情報を送信する際のＭＣフレームにおいて、ＩＰヘッダ内のＴＴＬ（Ｔｉｍｅ  ｔｏ  Ｌｉｖｅ：生存時間）には、経由する中継器であるＭＣルータの数＋１を設定する。なお、ＭＣルータについては、後述する。
【００２９】
また、各装置が情報を送信する際の転送単位であるＭＣフレームには、フレーム毎に通番バージョン（例えば、装置起動時間）および通番を付与する。これにより、各装置が情報を送信する際、多重化ＮＷ（ＮＷ１系〜ＮＷｎ系）の全てに同じ通番を付与した同じ情報を送信する。そして、ＭＣフレームを受信した装置は、前回受信したフレームと比較して通番バージョンおよび通番が同一の場合には、後着のフレームを破棄する。
【００３０】
入出力装置（ａ駅２が備える入出力装置Ｃ２２およびｂ変電所が備える入出力装置Ｄ３２）と多重化ＮＷ（ＮＷ１系〜ＮＷｎ系）との間に、ＭＣルーティング機能を有するＭＣルータ（ａ駅２に設置するＭＣルータＥ２３およびｂ変電所３に設置するＭＣルータＦ３３）を接続する。
【００３１】
ＭＣルータ（ＭＣルータＥ２３およびＭＣルータＦ３３）は、入出力装置（入出力装置Ｃ２２および入出力装置Ｄ３２）と多重化ＮＷ（ＮＷ１系〜ＮＷｎ系）とを接続し、接続する各ポートを仮想ローカルエリアネットワーク（ＶＬＡＮ）でネットワーク分割する。その際に、ＭＣルータ（ＭＣルータＥ２３およびＭＣルータＦ３３）は、図１および図２の右側に示すとおり、ＭＣアドレス要求（ＩＧＭＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｇｒｏｕｐ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）メンバーシップレポート）を受信すると、ＭＣルーティング機能により、要求されたＭＣアドレスのフレームを、要求を受けたポートへルーティングする。
【００３２】
多重化ＮＷ（ＮＷ１系〜ＮＷｎ系）は、ＩＧＭＰ  ｓｎｏｏｐｉｎｇ（ＩＧＭＰスヌーピング）機能を動作させることで、ＭＣアドレス要求（ＩＧＭＰメンバーシップレポート）を送信した装置のポートへのみ、ＭＣフレームを転送する。
【００３３】
入出力装置Ｃ２２および入出力装置Ｄ３２については、入出力装置毎に送信するＭＣアドレスを一つ定義する。また、入出力装置毎に受信するＭＣアドレスを多重化ＮＷ数分定義する。これにより、定義した多重化ＮＷ数分通信することで、受信方向の通信に対しても多重化ＮＷ（ＮＷ１系〜ＮＷｎ系）を同時に利用することができる。以下に、送信ＭＣアドレスおよび受信ＭＣアドレスの設定例を示す。
【００３４】
入出力装置Ｃ２２については、
・送信ＭＣアドレス：２３９．１．０．１
・受信ＭＣアドレス１：２３９．１．１．１〜受信ＭＣアドレスｎ：２３９．１．ｎ．１
【００３５】
入出力装置Ｄ３２については、
・送信ＭＣアドレス：２３９．２．０．１
・受信ＭＣアドレス１：２３９．２．１．１〜受信ＭＣアドレスｎ：２３９．２．ｎ．１
【００３６】
次に、中央処理装置Ｘ１１、中央処理装置Ｙ１２および操作端末１３と入出力装置Ｃ２２および入出力装置Ｄ３２との間のＭＣアドレス要求およびＭＣフレームの流れについて説明する。
【００３７】
中央処理装置Ｘ１１、中央処理装置Ｙ１２または操作端末１３からのＭＣアドレス要求（ＭＣアドレス：２３９．１．１．１）に基づいて、該当する入出力装置Ｃ２２からは、送信情報として通番αの情報を、ＭＣルータＥ２３によるルーティングによりＮＷ１系およびＮＷｎ系を通して中央指令所１の方へ送信する（図１の右側に示す流れ）。
【００３８】
また、入出力装置Ｄ３２からのＭＣアドレス要求（ＭＣアドレス：２３９．２．１．１およびＭＣアドレス：２３９．２．ｎ．１）に応じて、ＭＣルータＦ３３は、ＮＷ１系およびＮＷｎ系を通して中央指令所１（例えば、操作端末１３）から通番βの制御情報を受信し、入出力装置Ｄ３２へ送る。入出力装置Ｄ３２では、受け取った通番βの制御情報の内、ＭＣアドレス：２３９．２．ｎ．１の後着した制御情報の方を破棄する（図２の右側に示す流れ）。
【００３９】
以上のとおり、単一のネットワークインターフェースを有する装置であっても、中継器（ＭＣルータ）を用いることにより、多重化ＮＷの冗長性を生かして、経路切断や経路切替えで瞬断した場合でも、残る経路（ＮＷ）を用いて欠落無しでデータの送受信を可能とする。これにより、情報到達の信頼性を向上させることができる。また、ＭＣアドレス要求を送信しない装置（ＭＣフレームを受信する必要がない装置）へは、ＭＣフレームが到達しないため、装置負荷の軽減を図ることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１…中央指令所、１１…中央処理装置Ｘ、１２…中央処理装置Ｙ、１３…操作端末、
２…ａ駅、２１…入出力装置Ａ、２２…入出力装置Ｃ、２３…ＭＣルータＥ、
３…ｂ変電所（電鉄用変電所）、３１…入出力装置Ｂ、３２…入出力装置Ｄ、
３３…ＭＣルータＦ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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