CN103621017A - 通信系统、通信路径控制方法及通信装置 - Google Patents

Abstract

提供能够在发生障碍时迅速更新通信路径的通信装置。节点（20）具有通信路径搜索单元，其在通信路径被切断等通信路径异常时，自动设定或更新到达目标局的通信路径。该通信路径搜索单元由路径搜索控制部（25）、路径搜索要求部（26）、路径判断部（27）、路径更新部（28）构成。路径搜索要求部（26）定时发送要求搜索通信路径的信号。另外，路径搜索要求部（26）检测与通信路径的搜索要求信号对应的信号或通信路径的异常，并根据该检测，通过光收发器（21）广播路径要求包。路径更新部（28）接收从成为目标局或具有到达该目标局的有效路径的局的节点或中央节点发送的路径回答包，并且基于路径回答包，将原来的通信路径更新为其他通信路径。路径存储部（24）与路径更新部（28）连接，从而保存被该路径更新部更新的通信路径表。

Description

通信系统、通信路径控制方法及通信装置

技术领域

本发明涉及适于作为配电系统等公共设施的监控系统的通信系统、通信路径控制方法及通信装置，特别涉及在光通信网中发生异常时能够自动重设通信路径的通信系统、通信路径控制方法及通信装置。

背景技术

在配电系统的通信系统中使用的通信装置连接有配电系统控制装置、智能电表集中器。配电系统控制装置是对配电线路中电力流通路径的切换和负责电压传感的开关进行控制的装置，实现配电线路远程监控系统，智能电表集中器是从设置在各家庭、企事业的可收集远程信息的功率表汇总数据的装置，配电系统通信网络发挥将这些数据传送至各电力公司的数据中心、营业所等的作用。

上述数据涉及到电力的稳定供给，要求高可靠性，所以通常进行冗余化，在配电系统的通信系统中，需要切换多个通信路径的通信路径控制系统。

例如，应用IP（Internet Protocol，互联网协议）的配电线路远程监控通信方式正得到实际应用。该方式的网络构成是将主控台、副控台等的节点（node）连接成环状的环状网络，并使用SW-HUB（switching hub，交换式集线器）进行冗余化（例如，参见专利文献1、2）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-210818号公报

专利文献2：日本特开平7-31082号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，在上述以往的构成中，作为避免数据形成环路而永久循环的方法，必须在节点的收发两用机安装STP（spanning tree protocol，生成树协议）等协议，导致开发工时数增加，并且由于通常需要发送BPDU（BridgeProtocol Data Unit，网桥协议数据单元），所以，存在使流量（traffic）增加的问题。

另外，在增设设备时，为了最佳化，需要重新评价存在于增设的通信路径上的节点的STP的设定值，根据情况的不同，存在需要变更设定值的问题。并且，由于在STP协议中节点的中继段数存在限制，所以，网络的构建存在限制，从而产生问题。

尤其是在使用STP的情况下，在STP工作的结构上存在以下问题，即直至复原障碍的期间产生无法通信的时间，该无法通信的时间对于一般的网络基本不会带来问题，但是，对于以配电线路远程监控为目的的网络而言，实时对应是重要的，所以该无法通信的时间成为问题。

本发明的目的在于，提供一种能够在发生障碍时迅速更新通信路径的通信系统、通信路径控制方法及通信装置。

解决技术问题的手段

为了解决上述问题，本发明的通信系统的特征在于，由中央节点（centernode）和通过通信线路与该中央节点连接的至少一个节点构成，并进行通信路径控制，以执行通信路径的自动更新，所述节点具有以下单元：障碍检测单元，其检测所述通信路径中的异常；路径要求包发送单元，其根据所述异常的检测广播新路径要求包；路径回答包接收单元，其接收从成为目标局（target station）或具有到达该目标局的有效路径的局的节点或所述中央节点发送的路径回答包；通信路径更新单元，其基于所述路径回答包更新通信路径，所述成为目标局或具有到达该目标局的有效路径的局的节点或所述中央节点，根据从所述节点发送的路径要求包，向所述节点发送路径回答包。

本发明的特征在于，所述至少一个节点包括：最靠近发生所述异常的通信线路而配置或最靠近发生所述异常的其他节点而配置的第一节点、和与所述第一节点连接并成为数据的通信源的第二节点，所述第一节点具有：障碍检测单元，其检测所述通信路径中的异常；信号发送单元，其根据所述异常的检测，将新的异常检测信号发送至所述第二节点，所述第二节点具有：信号接收单元，其接收从所述第一节点发送的异常检测信号；通信路径删除单元，其根据所述异常检测信号的接收而删除通信路径；路径要求包发送单元，其广播路径要求包；路径回答包接收单元，其接收从成为目标局或具有到达该目标局的有效路径的局的节点或所述中央节点发送的路径回答包；通信路径更新单元，其基于所述路径回答包更新通信路径，所述成为目标局或具有到达该目标局的有效路径的局的节点或所述中央节点，根据从所述第二节点发送的路径要求包，将路径回答包发送至所述第二节点。

另外，本发明的通信系统中的所述异常，是所述通信线路的异常或通过所述通信线路而连接的其他通信装置的异常，所述通信装置是最靠近发生所述异常的通信线路而配置的节点、或最靠近发生所述异常的其他节点而配置的节点。

另外，本发明的通信系统还具有删除通信路径的通信路径删除单元。

另外，本发明的通信系统的特征在于，用于配电系统。

本发明的通信系统的特征还在于，还具有以可与外部通信的方式设置的智能电表及配电系统控制部中的至少一个。

本发明的通信路径控制方法是一种适用于通过通信线路相互连接的多个通信装置，并执行通信路径的自动更新的控制方法，该方法具有以下步骤：检测所述通信路径中的异常的障碍检测步骤；根据所述异常的检测广播新路径要求包的路径要求包发送步骤；接收从目标局或具有到达该目标局的有效路径的局发送的路径回答包的路径回答包接收步骤；基于所述路径回答包更新通信路径的通信路径更新步骤。

另外，本发明的通信路径控制方法的特征在于，该控制方法适用于由中央节点和通过通信线路与该中央节点连接的至少一个节点构成的通信路径控制系统，并执行通信路径的自动更新，该方法包括以下步骤：检测所述通信路径中的异常的障碍检测步骤；根据所述异常的检测广播新路径要求包的路径要求包发送步骤；根据从所述节点发送的路径要求包，向所述节点发送路径回答包的路径回答包发送步骤；接收从成为目标局或具有到达该目标局的有效路径的局的节点或所述中央节点发送的路径回答包的路径回答包接收步骤；基于所述路径回答包更新通信路径的通信路径更新步骤。

本发明的通信路径控制方法还具有删除通信路径的通信路径删除步骤。

另外，本发明的通信装置是通过通信线路相互连接并执行通信路径的自动更新的通信装置，其特征在于，包括以下单元：障碍检测单元，其检测规定的通信路径中的异常；路径要求包发送单元，其根据所述异常的检测广播新路径要求包；路径回答包接收单元，其接收从成为目标局或具有到达该目标局的有效路径的局发送的路径回答包；通信路径更新单元，其基于所述路径回答包，将所述规定的通信路径更新为其他通信路径。

另外，所述异常是所述通信线路的异常或通过所述通信线路而连接的其他通信装置的异常，所述通信装置是最靠近发生所述异常的通信线路而配置的节点、或最靠近发生所述异常的其他节点而配置的节点。

另外，所述异常基于LOS信号、ACK信号、NACK信号、存在确认信号（keepalive signal）及断电报警（Dying Gasp）信号的至少一个进行检测。

所述节点可以是表示数据的通信源的通信源节点，此种情况下，所述异常基于超时（Time Out）进行检测。

另外，本发明的通信装置还具有：复原确认信号发送单元，其定时发送用于监控所述规定的通信路径是否复原的复原确认信号；应答信号接收单元，其接收对应于所述复原确认信号的应答信号；通信路径复原单元，其在接收到所述应答信号时，将其他通信路径变更为所述规定的通信路径，从而复原。

另外，本发明的通信装置还具有删除通信路径的通信路径删除单元。

另外，本发明的通信装置的特征在于，用于配电系统。

另外，本发明的通信装置还具有以可与节点通信的方式设置的智能电表及配电系统控制部的至少一个。

发明效果

根据本发明，能够根据规定的通信路径中的障碍的检测，广播路径要求包。另外，存在路径更新要求时，根据路径要求包，从成为目标局的节点或中央节点发送的路径回答包被其他节点（例如邻近节点）接收。并且，基于路径回答包，规定的通信路径被更新为其他通信路径。因此，能够与其他节点之间进行多跳通信，并且在通信路径发生异常时，能够迅速更新通信路径。即，能够实现一种可维持通信的稳定性并可在早期消除障碍的通信系统、通信路径控制方法及通信装置。

附图说明

图1是示意地表示本发明的实施方式的通信系统的构成及规定的通信路径的图。

图2是示意地表示图1中节点的构成的框图。

图3是表示图2中的路径存储部存储的通信路径表之一例的图。

图4是表示利用图2的节点执行的通信路径更新处理之一例的流程图。

图5是说明图4的通信路径更新处理的模式图。

图6是表示执行图4的通信路径更新处理后的通信路径的图。

图7是说明执行本实施方式的通信路径更新处理的主体的图。

图8是说明利用本发明的第二实施方式的通信系统执行的通信路径更新处理的模式图。

图9是说明利用本通信系统执行的通信路径更新处理的其他模式图。

图10是表示本实施方式中的通信路径更新处理的流程图。

图11是用于实现图10的通信路径更新处理的协议栈的图。

图12是示意地表示各子节点的结构的框图。

图13是子节点的路径存储部存储的路径表之一例，（a）表示更新后的路径表，（b）表示更新前的路径表。

图14是不积极地向其他节点通知异常，而在通信时回复错误数据包（error packet）时的流程图，（a）表示子节点的处理，（b）表示发送源的处理。

图15是表示子节点与配电系统控制装置、智能电表集中器的连接方法之一例的模式图。

图16是表示子节点与智能电表集中器等一体设置时的构成的框图。

具体实施方式

以下一边参照附图一边详细说明本发明的实施方式。

图1是示意地表示本实施方式的通信系统的构成及规定的通信路径的图。

图1中，进行通信路径控制的通信系统由中央节点10、通过通信线路30与中央节点10连接的多个节点20a～20q构成。通常情况下，中央节点10设置于变电所等的监控设施，节点20伴随沿配电线路配置的开关进行设置。各节点与监控所对应的各开关的配电系统控制装置连接，中央节点基于来自各节点的信息对配电系统进行广泛的监控。本发明的通信线路30例如由光缆（optical fiber cable）构成，所以，可实现大容量通信。需要说明的是，通信线路并不限于光缆，还可以由同轴电缆等金属电缆（metalcable）构成。

多个节点20a～20q中的二个节点20a、20r与中央节点10连接，节点20b～20j与节点20a连接，节点20k～20q与节点20r连接。另外，节点20a和节点20r连接，并且节点20j与节点20k连接，由此，节点20a～20e、20j、20k～20o、20r形成一个环路。

另外，在节点20o依次连接节点20p、20q，形成歧路。在节点20b连接节点20f～20i，节点20h还与节点20e连接，由此构成另一个环路。

图1中的指示线A1、A2表示通信路径之一例，通过通信路径A1、A2，由中央节点10向各节点通信。在选择该通信路径时，作为条件的通信质量，例如可以基于所要求的通信性能等预先确定，并预先在各节点进行设定。另外，该通信质量也可以基于中继阶梯数、实时测定的收发电平等进行设定。

在该实施方式中的通信路径控制系统中，各节点20具有后述的通信路径表（参见图3），由此构成为，能够选择到达中央节点、其他节点（以下也称为目标局）的通信路径，发送信号。而且形成如下结构：当在通信路径表中未设定到达目标局的通信路径时，或者由于发生事故、故障等异常导致通信路径表中设定的通信路径被切断时，该节点自动更新到达目标局的通信路径。此处，在更新通信路径后，可以保存原来的通信路径，也可以将其删除。

图2是示意地表示图1中的各节点的构成的框图。

在图2中，节点20具有：二个与相邻的中央节点10及节点20b进行通信的光收发器（optical transceiver）21a、21b；与光收发器21a、21b连接的收发处理部22；与收发处理部22连接的通信控制部23；对作为监控对象的开关等执行监控处理的节点功能部29。需要说明的是，图2中，节点20具有二个光收发器21a、21b，但并不限于此，可以具有三个以上光收发器。例如，图1中的节点20b、20e、20h、20o具有三个光收发器。

通信控制部23具有路径存储部24，该路径存储部24存储图3所示的用于路由选择（routing）的通信路径表。在该通信路径表中，按目标局来设定与成为到达目标局的最初中继局的该节点20相邻的中央节点10或节点20的信息（邻接局信息）和到达目标局的通信路径的通信成本。

当从节点功能部29向通信控制部23输出包含目标局的IP地址的数据时，通信控制部23从路径存储部24读入通信路径表，利用该通信路径表选择用于路由选择的目标局信息（RA），并且将邻接局地址（IP（1））附加到数据中，发送至收发处理部22。收发处理部22在附加有邻接局地址（IP（1））的数据中进一步附加邻接局的MAC信息，并选择相应的光收发器输出信号。另外，当从二个光收发器21a、21b中的任一个接收到发送至自己局的信号时，收发处理部22向通信控制部23输出附带有邻接局地址的数据，通信控制部23向节点功能部29输出数据。并且，当从二个光收发器21a、21b中的任一个接收到发送至自己局以外的信号时，在通信控制部23，在确认了用于路由选择的目标局信息（RA）不是自己局以后，改写成能够到达目标局的邻接局地址（IP（1）），并发送至收发处理部22。收发处理部22在邻接局地址（IP（1））的信息中附加邻接局的MAC信息，选择相应的光收发器输出信号。

另外，节点20具有通信路径搜索单元，当到达规定的目标局的通信路径未设定在通信路径表中、或通信路径被切断等通信路径异常时，该通信路径搜索单元自动设定或更新到达目标局的通信路径。该通信路径搜索单元由路径搜索控制部25、路径搜索要求部26、路径判断部27、路径更新部28构成。需要说明的是，节点20可以具有删除发生异常的通信路径的通信路径删除单元。

路径搜索控制部25集中控制路径搜索要求部26、路径判断部27及路径更新部28。路径搜索要求部26定时发送要求搜索通信路径的信号。另外，路径搜索要求部26检测与通信路径的搜索要求信号对应的信号或通信路径的异常，并且对应于该检测，通过光收发器21广播路径要求包。此处所述的广播（broadcast）的概念包含IPv4中的广播、IPv6中的全部路由器组播（All-Routers Multicast）。路径更新部28接收从成为接收路径要求包的目标局的节点或中央节点发送的路径回答包，并且基于路径回答包，将原来的通信路径更新为其他通信路径。路径存储部24与路径更新部28连接，保存由路径更新部28更新的通信路径表。此处，在更新通信路径后，在保存原来的通信路径的情况下，路径更新部28保存路径存储部24的原来的通信路径，在删除原来的通信路径的情况下，路径更新部28删除路径存储部24的原来的通信路径，并保存被更新的通信路径表。

在节点更新通信路径的情况下，需要用于计算新通信路径的通信成本的数据，所以，在该实施方式中，各节点预先拥有计算通信成本所需的数据。从各节点到达目标局的通信路径的成本根据通信路径途中中继的节点而不同，所以，作为用于计算通信路径的通信成本的数据，各节点拥有各节点和邻接中继局之间的通信成本。

在该实施方式中，节点或通信源为了检测通信路径（或其他节点）的异常，执行以下检测：LOS（Loss of Signal，信号丢失）、ACK（确认）信号的未到达、NACK（非确认）信号（但以安装ACK信号为前提）、存在确认信号的未到达、断电报警（Dying Gasp）信号以及上层中的超时（TimeOut）。

通过物理层或基于该物理层的层处理LOS，通过MAC（媒体访问控制）层或基于该MAC层的层处理ACK信号的未到达检测及NACK信号。存在确认信号及断电报警信号是通过MAC层或IP层或基于该IP层的层进行处理。另外，超时是通过TCP/UDP层或应用层或基于该应用层的层进行处理。

通过最靠近障碍的节点检测LOS、ACK信号的未到达、NACK信号、存在确认信号及断电报警信号。LOS的情况下，仅判断光的有无，如果未接收到光，则判断为异常。ACK信号是在发送信号时从邻接局发出的表示发送信号正常的信号，在发送信号后经过足够的时间仍未到达的情况下判断为异常。NACK信号与ACK信号相反，是发送信号时邻接局在信号中检测出异常的情况下所发送的信号，NACK信号到达时判断为异常。存在确认信号的情况下，以规定间隔间歇地从各节点发送存在确认信号，如果未在规定期间内接收到来自邻接的存在确认信号，则判断为邻近节点存在某些异常。另外，断电报警信号是在节点因故障、异常导致即将不能回复前，该节点向邻接局等发送的信号，检测到该信号时判断为邻近节点发生异常。

关于上层中的超时，对于需要在规定时间内回复的信号的发送，如果未在规定期限内应答（回复），则判断为异常。对于该超时，由于最靠近障碍的节点无法对其进行检测，所以通过通信源检测异常。

在如上构成的节点的通信路径搜索单元，主要执行以下二个处理。首先，考虑节点功能部29向通信控制部23输出含有目标局的地址的数据的情形、或收发处理部22从任一个光收发器21接收到自己局以外的信号的情形。此时，通信控制部23从用于路由选择的通信路径表检索用于路由选择的目标局信息（RA）和为了能够到达目标局的邻接局地址，基于检索结果，通过收发处理部22从相应的光收发器21发送至邻接局。在相应的用于路由选择的目标局信息（RA）未设定在通信路径表中的情况下，利用通信路径搜索单元重新搜索用于到达相应的用于路由选择的目标局信息（RA）的通信路径，并将检测到的通信电路添加到通信路径表中。

另外，在通信路径表中无法检测到发送信号的用于路由选择的目标局信息（RA）的情况下，通信控制部23向检测到的、与用于路由选择的目标局信息（RA）连接的邻接局发送信号。此时，在信号未能正常传送至邻接局的情况下，通信控制部23利用通信路径搜索单元搜索到达用于路由选择的目标局信息（RA）的其他通信路径。在利用后述的通信路径更新处理成功检测到其他通信路径的情况下，代替通信路径表中所设定的到达用于路由选择的目标局信息（RA）的通信路径，通过在通信路径表中重新设定检测到的其他通信路径来更新通信路径表。此时，将原通信路径删除。需要说明的是，不仅邻近节点可以进行通信异常的检测，作为信号的通信源的节点也可以进行该检测。

图4是表示在图2的各节点执行的通信路径更新处理的流程图。

首先，当从上层即应用层输入通信要求信号（步骤S91）时，节点参照通信路径表，判断是否存在通信路径（步骤S92）。当存在通信路径时，根据该通信路径发送信息（步骤S93），在没有通信路径的情况下进行步骤S95。

接下来，判断根据通信路径表中的通信路径的发送是否成功（步骤S94）。即，使用LOS、ACK信号的未到达、NACK信号、存在确认信号的未到达及上层中的超时中的任一个，判断是否检测出通信路径中的异常。当发送成功时，结束通信。

另一方面，在没有通信路径的情况下（步骤S92中为否）或发送没有成功的情况下（步骤S94中为否），广播路径要求包（步骤S95）。节点发送的路径要求包通过由通信路径控制系统构建的路径中的任一个到达中央节点（目标局）。而且，中央节点在接收到路径要求包时，向发送路径要求包的节点发送路径回答包。节点通过接收路径回答包来接收到达目的地的路径信息（步骤S96），根据该接收到的路径信息进行发送（步骤S97），由此更新通信路径。而且，判断根据接收到的路径信息而执行的发送是否成功（步骤S98中为否），发送不成功时返回到步骤S95的处理，发送成功时结束通信。

需要说明的是，在上述通信路径更新处理中，可以执行通过接收路径回答包（步骤S96）来确定新路径的简单步骤。

利用图5说明图4的通信路径更新处理的具体例。在图5中，以在节点20n和节点20o之间发生异常时，节点20n执行通信路径更新处理的情形为例进行说明。

首先，在节点20n通过LOS、NACK信号等检测出节点20o的连接异常时，节点20n向周围传送（广播）路径要求包，节点20m接收路径要求包。节点20m进一步将路径要求包发送至节点20l，后面以节点20k、20j、20e、……的顺序进行传送，从而发送至中央节点（目标局）。中央节点及节点以与发送路径要求包的路径相反的路径依次传送路径回答包。当路径回答包到达节点20n时，确定从中央节点经由节点20k到达节点20n的新通信路径。通过该处理，从中央节点10到节点20n的通信路径得以更新。

需要说明的是，中央节点10有时接收多个路径要求包，但是考虑到节点的通过数（跳数）、通信成本等，优选仅使用最佳路径发送路径回答包。

执行图5的通信路径更新处理后，得到图6所示的通信路径。即，从中央节点10到各节点的通信路径A1、A2（图1），通过确定从节点20k到达节点20n的新路径而变更为通信路径A3、A4。

需要说明的是，上述通信路径更新处理是由节点20n、即最靠近障碍的节点执行的情形，但并不限于此，还可以由作为数据的通信源的通信源节点（以下简称为“通信源”）来执行。

在通信源执行通信路径更新处理的情况下，最靠近的节点（第一节点）将后述的错误信号（异常检测信号）发送至通信源（第二节点）。通信源通过接收该错误通知来检测异常，并与错误通知的接收相应地广播路径要求包。中央节点如果接收到路径要求包，则向通信源发送路径回答包。而且，通信源接收从成为目标局的节点或中央节点发送的路径回答包，并基于路径回答包更新通信路径。由此，能够执行与图5的通信路径更新处理相同的处理。

（更新通信路径的主体）

图7是用于说明执行该实施方式中的通信路径更新处理的主体的图。

在该实施方式中，如上所述，将最靠近异常发生处的节点和通信源两者设定为该处理的执行主体，但是，根据该通信路径更新处理的主体的不同，更新路径或更新时间也会不同。例如，在图7中，当最靠近障碍的节点更新时，虽然异常检测的时间较快，但是，有时更新后的路径（A5）不会成为最佳路径。另一方面，通信源更新的情况下，虽然异常检测相对较慢，但可选择最佳路径（A6）。因此，可以根据通信路径的设施位置、障碍状况等，将最靠近的节点和通信源中的任一者设定为路径更新的主体。另外，也可以设定为，首先，最靠近的节点迅速进行路径更新，然后通信源以适当的定时使路径成为最佳路径。

（在路径更新处理后执行的复原处理）

在该通信系统的通信路径未发生障碍的状态下，通常原来的通信路径是最佳路径，所以，在执行通信路径更新处理后将障碍除去并得以改善时，也可以进行恢复到原来的通信路径的处理。

在该实施方式中，节点20还具有：复原确认信号发送部41，其定时发送用于监控原来的通信路径是否已经复原的复原确认信号；应答信号接收部42，其接收对应于复原确认信号的应答信号；通信路径复原部43，其在接收到应答信号时，将其他通信路径变更为原来的通信路径，从而复原（图2）。

作为在节点20执行的复原处理，例如，更新处理的执行者（最靠近的节点或通信源）以规定的时间间隔发送变更路径（reroute）信号（复原确认信号）。此时，当障碍已经除去并得以改善时，能够从因发生障碍而导致目前为止不能通信的邻接局发送应答信号。并且，更新处理的执行者在接收到该应答信号时，判断为：以前使用的原来的通信路径能够通信，并且将通信路径变更为原来的通信路径。由此能够通过简单的方法执行复原处理。

另外，对于上述复原处理，可以由中央节点10定时执行。此种情况下，中央节点10具有：复原确认信号发送部，其定时发送用于监控原来的通信路径是否复原的复原确认信号；应答信号接收部，其接收对应于复原确认信号的应答信号，在接收到应答信号的情况下，向节点或发送源发送指示通信路径的复原的复原指示信号。

如上所述，利用该实施方式，对应于在规定的通信路径中检测出异常，将路径要求包发送至节点或中央节点（目标局）。另外，根据路径要求包，从作为目标局的节点或中央节点发送的路径回答包被接收。并且，基于路径回答包，规定的通信路径被更新为其他通信路径。因此，能够在与其他装置之间进行多跳通信，并能够在通信路径发生异常时迅速更新通信路径。

另外，更新通信路径后，定时发送复原确认信号，并接收到与该复原确认信号对应的应答信号时，恢复至原来的通信路径。由此能够通过简单的方法迅速执行复原处理。

图8及图9是说明利用本发明的第二实施方式的通信系统所执行的通信路径更新处理的模式图，图10是表示该通信路径更新处理的流程图。

在图8的通信系统40中，存在一个亲节点（相当于中央节点）50和60a至60r的子节点，使用通信路径A7、A8在亲子节点之间进行通信。例如，子节点60h通过子节点60a、60b、60f、60g与亲节点50进行通信，子节点60q通过子节点60r、60o、60p与亲节点50进行通信。此时，当通信路径发生障碍时，执行路径切换手续。通过LOS或存在确认信号的未到达等进行障碍的检测。

例如，当子节点60n至亲节点50的通信失败时，子节点60n检测出通信异常（步骤S101），并删除发生异常的子节点60n～60o之间的通信路径（步骤S102）。由于子节点60n存储有使用子节点60n～60o之间的节点，所以，通知子节点60m、60l二者（导致不能通信的影响节点）发生异常（步骤S103），子节点60m、60l二者执行路径删除（步骤S104）。并且，当子节点60n～60o各节点产生与亲节点50的通信要求时（在步骤S105中为是），由于与亲节点50的通信路径不存在，所以广播路径要求包，并搜索新的通信路径（步骤S106）。图8的情况下，在子节点60n产生通信要求时，由于与亲节点的通信路径被阻断，子节点60n广播路径要求包，然后以子节点60m、60l的顺序执行广播，从而子节点60k接收到路径要求包。

子节点60k存储有与亲节点50的有效路径，并向子节点60n发送路径回答包。当该路径回答包到达子节点60n时，子节点60k获得到达亲节点50的新通信路径信息（步骤S107），结果建立经由子节点60k的新通信路径（步骤S108）。

图11是用于实现图10的通信路径更新处理的协议栈的图。在利用AODV（Ad hoc On-Demand Distance Vector，Ad hoc按需距离矢量）时，由于具有与通常的TCP/IP over Ethernet（TCP/IP以太网）的栈（stack）相同的构成，所以，AODV信号在UDP的特有端口（port）上工作。

该AODV信号在UDP上工作，并将后述的路径表制作成L3。然后，在L3中参照路径表进行传送。

图12是示意性表示各子节点的结构的框图。

在图中的子节点60中，利用收发两用机61a～61d（金属收发两用机或光收发器）从外部接收信号，经由收发处理部62到达通信控制部63。各收发两用机与邻近节点或配电系统控制装置、智能电表的集中器（concentrator）连接。利用该通信控制部判断输入到通信控制部63的信号的目的地是否已知。在目的地已知的情况下，路径判断部67向收发处理部62发出附加有下一跳节点等信息的信号。收发处理部62基于下一跳节点信息向适合作为发送目的地的收发两用机发送信号。收发两用机的组合及个数是任意的。

路径未知的情况下，利用路由选择部66的作用搜索路径，并获得下一跳节点信息。由此，路径更新部68将数据添加到路径存储部67中，下一跳节点信息被传送至收发处理部62，并发送至适当的收发两用机。

另外，各节点60具有障碍检测部71，所以能够监控周围的障碍。当障碍检测部71检测到周围的障碍时，可以采取以下二种方法。

（1）预先未进行传达的情形

当障碍检测部71检测到障碍时，删除发生障碍的通信路径。当在删除通信路径后，产生欲使用该通信路径的通信的情况下，向发送源通知错误。发送源如果接收到错误通知，则删除通信路径，并重新搜索路径。

（2）预先进行传达的情形

当障碍检测部71检测到障碍时，删除发生障碍的路径，并且基于使用预先存储的路径的前节点信息，向影响范围通知异常。接收到通知的节点将路径删除。当发生新的通信时，由于被路径判断部66判断为未知的目标值，所以进行路径搜索。

图13表示存储于子节点60n的路径存储部67中的路径表之一例。图13（b）是前节点、线路显示正常行为时的表格之一例，并记载有几个与通信目标节点对应的下一跳节点。例如可知，在目标节点是50的情况下，只要向节点60o发送信号即可，在目标节点是60l的情况下，只要向节点60m发送信号即可。此处，当节点60m～节点60n之间发生异常时，由于导致路径节点60o～节点60n之间不能使用，所以执行路径变更手续。该路径变更手续的执行结果是，将图13（b）所示的路径表变更为图13（a）所示的路径表，并更新下一跳节点、前跳节点以及路径成本中的相应项目。通信控制部68基于被更新的路径表向收发处理部62发出信号。

通信路径中异常或障碍的发生的检测方式根据用于判断异常检测的要素（触发器（trigger））而不同。具体而言，LOS表示物理信号丢失，可以通过收发两用机61a～61d检测，并通知路由选择部69。

ACK是表示被发送的信号正确到达的回复，并通过收发处理部63进行处理。未在规定时间内回复ACK时，判断为信号未正确到达，并将异常通知给路由选择部69。NACK与ACK相同，也是通过收发处理部63进行处理的信号，表示不正确的信号到达。也可以在该信号到达时将异常通知给路由选择部69。

存在确认信号是通过通信控制部63内的存在确认部70被定期告知给周围的信号，是表示发送源正常的信号。当存在确认信号未在规定时间内到达时，判断为对象节点异常，并通知给路由选择部69。另外，存在确认信号中含有MAC地址、IP地址等信息，即使在上述信息发生变化时也能将异常通知给路由选择部69。

超时是由通信监控部64检测的TCP等上层功能。在TCP所代表的上层功能中，有时插入确认信号到达发送目的地的协议，未在规定时间内确认信号达到时，将异常通知给路由选择部69。由于该功能由上层来执行，所以，检测者并不是最靠近障碍的节点，而是发送源。

LOS可最快地判断异常，但由于无法应对虽然信号持续发出但内容为异常的情形等，所以，通常优选组合二种以上检测方法。

需要说明的是，可以将上述异常检测方式全部安装，也可以仅安装其一部分。

图14是不积极向其他节点通知异常，而在通信时回复错误数据包的流程图，（a）表示子节点的处理，（b）表示发送源的处理。

如图14（a）所示，进行异常通知的子节点在通过路径的信号到达时，向发送源通知异常检测。因此，该子节点不必管理应该向哪一个局通知异常，所以能够简化结构。另一方面，接收到来自子节点的通信异常的发送源，如图14（b）所示，在搜索路径后获得到达目的地的路径信息，并再次向该路径发送信号。即，通信源如果不进行发送，则异常将无法被通知，所以，不仅导致替换延迟，而且产生多余的通信。

需要说明的是，在该实施方式中，亲节点和子节点进行通信，但是也可以在子节点之间进行通信。子节点间的通信方式与亲节点和子节点间的通信方式相同。

接下来，利用图15说明子节点和配电系统控制装置、智能电表集中器的连接方法之一例。

在图15中，子节点（通信装置）100-1～100-4的规定端口与智能电表集中器及/或配电系统控制装置连接。另外，各子节点还利用其他端口与邻近节点连接。各子节点可以与智能电表集中器及配电系统控制装置二者连接（子节点100-4），还可以仅与智能电表集中器或配电系统控制装置连接（子节点100-2，100-3），或者可以是与智能电表集中器及配电系统控制装置中任一者都不连接的、专用于传送信息的子节点（子节点100-1）。智能电表集中器83、85、87和配电系统控制装置84、88的各信息通过各子节点的通信控制部被传送至管理服务器86等发送目的地。

智能电表集中器具有集中管理供给至子节点的电力等的各种信息，并与服务器等外部设备进行收发的功能。另外，配电系统控制装置具有对供给至子节点的电力进行控制的功能。

需要说明的是，本发明的子节点可以与智能电表集中器、配电系统控制装置整体设置。该种情况下，如图16所示，子节点110的应用控制部65与智能电表集中模块111并列连接，利用通信监控部64对应用控制部65所需的信号和配电系统控制模块111所需的信号加以区分，并对其分别进行发送。智能电表集中模块111可以兼具控制配电系统的功能，与智能电表集中模块不同，配电系统控制部可以被设置在子节点内。

在上述实施方式中，使用LOS、ACK信号、NACK信号、存在确认信号及超时中任一者，判断是否在通信路径中检测出异常，但并不限于此。也可以构成为能够对LOS、ACK信号、NACK信号、存在确认信号及超时中的至少二个以上进行检测，并在检测出LOS、ACK信号、NACK信号、存在确认信号及超时中的任一者时，判断通信路径中有无异常。

另外，上述实施方式表示本发明的通信系统及通信装置之一例，本发明并不限于此。例如，并不限于所列举的配电系统，还可以适用于道路监控、铁路监控、上下自来水管、河流监控等公共设施的监控系统、或其他通信系统。另外，对于该实施方式的通信装置的节点及通信系统的细部结构等，可以在不脱离本发明的宗旨的范围内进行适当变更。

符号说明

1  通信路径控制系统

10 中央节点

20 节点

21a、21b 光收发器

22 收发处理部

23 通信控制部

24 路径存储部

25 路径搜索控制部

26 路径搜索要求部

27 路径判断部

28 路径更新部

29 节点功能部

41 复原确认信号发送部

42 应答信号接收部

43 通信路径复原部

Claims (18)

1.一种通信系统，由中央节点和通过通信线路与该中央节点连接的至少一个节点构成，进行通信路径控制，以执行通信路径的自动更新，其特征在于，

所述节点具有以下单元：

障碍检测单元，其检测所述通信路径中的异常；

路径要求包发送单元，其根据所述异常的检测广播新路径要求包；

路径回答包接收单元，其接收从成为目标局或具有到达该目标局的有效路径的局的节点或所述中央节点发送的路径回答包；

通信路径更新单元，其基于所述路径回答包更新通信路径，

所述成为目标局或具有到达该目标局的有效路径的局的节点或所述中央节点，根据从所述节点发送的路径要求包，向所述节点发送路径回答包。

2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述至少一个节点包括：最靠近发生所述异常的通信线路而配置或最靠近发生所述异常的其他节点而配置的第一节点、和与所述第一节点连接并成为数据的通信源的第二节点，

所述第一节点具有以下单元：

障碍检测单元，其检测所述通信路径中的异常；

通信路径删除单元，其根据所述异常的检测，删除通信路径；

信号发送单元，其根据上层的通信要求将新的异常检测信号发送至所述第二节点，

所述第二节点具有以下单元：

信号接收单元，其接收从所述第一节点发送的异常检测信号；

通信路径删除单元，其根据所述异常检测信号的接收，删除通信路径；

路径要求包发送单元，其广播路径要求包；

路径回答包接收单元，其接收从成为目标局或具有到达该目标局的有效路径的局的节点或所述中央节点发送的路径回答包，

通信路径更新单元，其基于所述路径回答包更新通信路径，

所述成为目标局或具有到达该目标局的有效路径的局的节点或所述中央节点，根据从所述第二节点发送的路径要求包，向所述第二节点发送路径回答包。

3.根据权利要求1或2所述的通信系统，其特征在于，所述异常是所述光纤通信线路的异常或通过所述通信线路连接的其他通信装置的异常，

所述通信装置是最靠近发生所述异常的通信线路而配置的节点或最靠近发生所述异常的其他节点而配置的节点。

4.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，还具有删除通信路径的通信路径删除单元。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的通信系统，其特征在于，所述通信系统用于配电系统。

6.根据权利要求5所述的通信系统，其特征在于，还具有以可与外部通信的方式设置的智能电表及配电系统控制部中的至少一个。

7.一种通信路径控制方法，该方法适用于通过通信线路相互连接的通信装置，并执行通信路径的自动更新，其特征在于，包括以下步骤：

检测所述通信路径中的异常的障碍检测步骤；

根据所述异常的检测广播新路径要求包的路径要求包发送步骤；

接收从目标局或具有到达该目标局的有效路径的局发送的路径回答包的路径回答包接收步骤；

基于所述路径回答包更新通信路径的通信路径更新步骤。

8.一种通信路径控制方法，该方法适用于由中央节点和通过通信线路与该中央节点连接的至少一个节点构成的通信路径控制系统，并执行通信路径的自动更新，其特征在于，包括以下步骤：

检测所述通信路径中的异常的障碍检测步骤；

根据所述异常的检测广播新路径要求包的路径要求包发送步骤；

根据从所述节点发送的路径要求包，向所述节点发送路径回答包的路径回答包发送步骤；

接收从成为目标局或具有到达该目标局的有效路径的局的节点或所述中央节点发送的路径回答包的路径回答包接收步骤；

基于所述路径回答包更新通信路径的通信路径更新步骤。

9.根据权利要求7或8所述的通信路径控制方法，其特征在于，还具有删除通信路径的通信路径删除步骤。

10.一种通信装置，该通信装置通过通信线路相互连接，并执行通信路径的自动更新，其特征在于，具有以下单元：

障碍检测单元，其检测规定的通信路径中的异常；

路径要求包发送单元，其根据所述异常的检测广播新路径要求包；

路径回答包接收单元，其接收从目标局或具有到达该目标局的有效路径的局发送的路径回答包；

通信路径更新单元，其基于所述路径回答包，将所述规定的通信路径更新为其他通信路径。

11.根据权利要求10所述的通信装置，其特征在于，所述异常是所述光纤通信线路的异常或通过所述通信线路连接的其他通信装置的异常，

所述通信装置是最靠近发生所述异常的通信线路而配置的节点、或最靠近发生所述异常的其他节点而配置的节点。

12.根据权利要求11所述的通信装置，其特征在于，所述异常是基于LOS、ACK信号、NACK信号、存在确认信号及断电报警信号中的至少一个进行检测。

13.根据权利要求11所述的通信装置，其特征在于，所述节点是表示数据的通信源的通信源节点。

14.根据权利要求13所述的通信装置，其特征在于，所述异常是基于超时进行检测。

15.根据权利要求10-14中任一项所述的通信装置，其特征在于，还具有以下单元：

复原确认信号发送单元，其定时发送用于监控所述规定的通信路径是否复原的复原确认信号；

应答信号接收单元，其接收对应于所述复原确认信号的应答信号；

通信路径复原单元，其在接收到所述应答信号时，将其他通信路径变更为所述规定的通信路径，从而复原。

16.根据权利要求10所述的通信装置，其特征在于，还具有删除通信路径的通信路径删除单元。

17.根据权利要求10-16中任一项所述的通信装置，其特征在于，所述通信装置用于配电系统。

18.根据权利要求17所述的通信装置，其特征在于，还具有以可与节点通信的方式设置的智能电表及配电系统控制部的至少一个。

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