CN103636171A - 通信装置和通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供可进行多次反射通信且容易管理通信通道的通信装置以及通信系统。在配电系通信装置（100），在通信控制部（130）设置端口管理单元（132），能够由端口管理单元（132）通过连接在各端口的相邻站的IP地址来管理设在端口部（110）的各端口。并且，在主站的端口管理单元（132），从各从站的端口管理单元（132）输入各从站的端口部（110）的各端口的编号和连接处的相邻站的IP地址的对应信息，基于该对应信息，能够管理各从站之间的连接状态。

Description

通信装置和通信系统

技术领域

本发明涉及一种优选用于对电力配电系统进行监控等的通信装置以及通信系统，具体地，可灵活建立系统且可简单地管理系统状态的通信装置以及通信系统。

背景技术

目前，如果在电力系统的配电系统中发生接地或短路等事故，则监控系统进行开关的开合控制以便提前分离出被夹着事故发生地点的两个开关划分的事故区间，同时，向其他区间配电。下面参照图15对监控电力配电系统的现有的监控系统例子进行说明。图15是示出设在电力配电系统的现有的监控系统的构成的框图。

在图15，电力配电系统900从设在变配电所901内的变压器902利用配电线进行配电，为了尽量限制配电线的途中发生接地或短路等事故时的影响，配置有用于将配电系统从变压器902切开的CB（Circuit Breaker）911、916和配电线途中的多个开关912～915、917～921。并且，电力配电系统900还具有监控系统930，用于监视事故的发生并适当地处理事故。监控系统930具有主站（中心装置）903，并且还针对开关912～915、917～921的每一个具有从站932～935、937～941。从站932～935、937～941通过指定的通信线直接连接于主站903或者通过其他从站连接于主站903。

在图15所示的现有例子中，两个系统的配电线从变压器902通过CB911、916连接，分别配置有四个开关912～915以及开关917～920，两个配电系统可在开关921连接。并且，分别设在开关912～915、917～921的从站932～935、937～941也按照与开关912～915、917～921相同的连接关系通过指定的通信线连接于主站103。在现有的监控系统930中，通信线采用电力线或金属电缆。例如专利文献1中公开了这样的现有的监控系统的构成。

下面，对于在上述的电力配电系统900中作为例子当发生接地事故时的现有的监控系统930的事故处理方法（称为第一事故处理方法）进行说明。在图15，一旦在地点A发生接地事故，则CB911被切断，从而其下游的配电被停止。其结果，开关912～915不受电，被无电压释放。

主站903一旦检测到CB911被切断并开关912～915无电压释放，则为了检测事故区间并重新开始向事故区间之外区间配电，首先，关闭CB911，确认未发生接地电流。之后，主站903指示从站932对开关912进行关闭控制。从站932按照主站903的指示，对开关912进行关闭控制，但是，由于开关912未处于事故区间，因此没有发生接地电流，不切断CB911。

主站903一旦确认即使对开关912进行关闭控制CB911也不会被切断，则向从站933指示对开关913进行关闭控制。从站933按照主站903的指示，对开关913进行关闭控制。这时，由于事故地点A重新通过接地电流，所以CB911再次被切断。其结果，开关912～915再次被无电压释放。从而，主站903判断事故区间为开关913与914之间。之后，锁住事故区间的开关913、914。

主站903为了重新开始向被锁住的开关913的上游配电，对CB911进行关闭控制之后，指示从站932对开关912进行关闭控制。按照该指示，从站932对开关912进行关闭控制，则重新开始向开关913上游配电。并且，在锁住开关914之后，主站903指示从站941对开关921进行关闭控制。一旦按照该指示，从站941对开关921进行关闭控制，则重新开始向从开关921起到开关914的区间的配电。从而，重新开始向包括地点A在内的事故区间之外的所有进行配电。

在由上述的现有的监控系统930进行的第一事故处理方法中，除了发生事故时的接地电流，还为了检测事故区间再次发生接地电流，从而存在由于发生了两次接地电流，从而施加于电力设备的负荷过剩的问题。并且，包括事故地点在内的配电系统的所有开关暂时被释放，因此存在发生事故的区间之外的区间也要暂时停电的问题。并且，通过一次事故释放多个开关，因此，还存在恢复需要时间的问题。

对于这样的问题，还公开有防止在发生事故之外的时间发生停电的其他事故处理方法（称为第二事故处理方法）。下面，参照图15所示的电力配电系统900以及监控系统930说明第二事故处理方法。在第二事故处理方法中，将发生事故时的电流波形或相位等从各从站集中到主站903，从而无需再次停电即可判断出事故区间，将该区间从配电系统中隔离出来。

主站903一旦判断出从站933和934之间发生了事故，则只指示从站933和934分别释放开关913、914。按照该指示，从站933、934分别释放开关913、914，则只有事故区间从配电系统被隔离出来。在释放开关914之后，主站903指示从站941对开关921进行关闭控制。按照该指示，从站941对开关921进行关闭控制，则重新开始对从开关921起到开关914的区间进行配电。从而，对包括地点A在内的事故区间之外的所有区间重新开始配电。

在上述的第二事故处理方法中，直到释放开关913、914而隔离事故区间为止，继续事故状态，从而对电力设备施加过大的负荷。为此，通过高速进行上述处理（例如，数十ms～数百ms），能够减轻施加于电力设备的负荷。

但是，在高速进行上述第二事故处理方法时，主站需要从从站输入事故区间的方向信息，基于该信息判断事故区间，根据判断结果指示对应于事故区间的两个从站释放各自的开关，并且，为了向事故区间的下游重新开始配电，高速指示对连接于其他配电系统的开关进行关闭控制。如上所述，在上述的第二事故处理方法中主站的负荷变大，同时大幅增加通信量。因此，要求研究出可用于这样的通信量增大的通信装置以及通信系统。

在上述的现有的监控系统930中所需要的控制只是对于各开关的开合，是即使是用于现有的监控系统的金属线或电力线等通信线也足够处理的低容量。

另一方面，最近的配电线上连接有太阳能电池、风力发电设备、燃料电池等多种分散电源。这样的分散电源设备产生反向功率流（reverse power flow），有时引起配电线的电压变动。今后将会更加加快引入分散电源，所以需要引入检测电压变动的系统。

作为能够检测电压变动的系统，开始使用有带传感器的开关。在该系统中，电压传感器组装在开关内，能够定期获得电压数据，并发送给变电所等。

随着促进分散电源的引入，要求获得高频高精确度的电压数据，在利用现有的配电线通信中所使用的金属线或电力线的通信网中将会产生容量不足现象，要求扩大容量。并且，这样的电压数据是有关稳定供给的数据，负责发送的通信网也需要具有较高的可靠性。

因此，为了实现稳定的大容量通信，优选对设在主站以及从站的通信装置以及连接这些装置建立的通信系统进行调整。并且，优选地，在用于配电系统的监控系统中，分散配置多个从站，从而减轻分别设在其中的通信装置的负荷，并且，能够简单地建立通信系统或者添加从站。在TCP/IP规格的网络中，从前开始就可以添加能够灵活建立通信网络的路由功能。但是，存在路由功能的负荷较重，并且装置变为大型化的问题。并且，为了提高可靠性，优选为可实现路径的冗余化的结构。例如有作为这样的结构采用TCP/IP，在各通信装置安装L3路由协议的多次反射通信方式。

作为多次反射通信技术中的一种，公开有连接多个分散的节点之间，经由（中继处理）其他节点的同时与目标节点进行信号传送的例如ZigBee（注册商标）规格的无线通信技术。用于ZigBee规格的网络的路径搜索算法、即AIDV（Ad hoc On-demand Distance Vector）是一种L3路由协议，减轻路由处理的负荷，并且能够实现通信装置的微型化或者低电力消耗化。为此，期望通过在可进行大容量通信的光通信中引入采用可容易实现小型化、减轻负荷、低电力消耗化等的AODV的ZigBee（注册商标）的规格，从而实现能够进行大容量通信且能够减轻计算处理负荷的配电系通信装置以及配电系通信系统。

并且，目前，适用IP的配电线远方监控通信方式实现了实用化。例如有专利文献2公开的方式，配电线的主从站之间的通信网中采用IP通信，通道实现了双重化。在专利文献2中，通过采用光SW-HUB，从而能够在一个节点设置多个端口，并且利用在因特网等大容量通信中使用的IP，从而能够实现廉价的大容量的数据发送。并且，面对要求较高可靠性的配电线远方监控通信方式，通过将路径双重化，从而具有紧急情况下能够维持通信的功能。

在利用IP的配电线的监控系统中，要求较高的可靠性，因此，希望实现通道的冗余化的同时监视各通道是否正常。为了确认光通道的状态是否正常，通常，对无线电收发机所具有的物理层信息（例如，收发功率）进行管理。这时，需要与路径切换信息一同管理，因此需要识别各无线电收发机与哪个IP地址链接。通信装置可利用用于将IP地址与MAC地址进行匹配的地址对应表（IPv4中为ARP表、IPv6中为近邻缓存）进行核对，参照SW-HUB的表，即可核对端口和MAC地址。从而，将两个表的信息合并，即可核对端口和IP地址的信息。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4157554号公报

专利文献2：日本特开2005-210818号公报

在用于ZigBee（注册商标）等的AODV协议中，如果节点之间的通信通道的一部分被切断，则由路由单元搜索其他的通信通道，能够继续通信。这样的路由单元能够在各节点之间进行，并且可以各自临时（ad hoc）进行。但是，在电力配电系统的监控系统中，为了确保通信系统的稳定性和可靠性，需要由主站管理连接通信装置之间的通信通道的状态、即将哪个从站和哪个从站通过通信通道连接。因此，在各通信装置临时变更通信通道，则主站有时难以管理通信装置之间的通信通道。另外，管理连接通信装置之间的通信通道的状态的通信系统中存在上述问题。

并且，在实现了通道的冗余化的系统中，存在上层的通信通常使用的通道和通常不使用的通道，一般情况下，在对于该IP地址进行单播发送时交互地址信息后开始构建地址对应表的项目。因此，对于通常不使用的通道不制作地址对应表，结果，无法将端口和IP地址合起来进行管理。因此，无法诊断切换通道时的目标通道的状态。例如，在专利文献2公开的系统中，只要双重化的通信通道的双方不是已知的通道，就难以在网络发生故障时的维持通信。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够进行多次反射的通信且可简单地管理通信通道的通信装置以及通信系统。

根据本发明的通信装置的一方面，配置在构成包括指定的通信通道在内的网络的节点，并进行多次反射通信，所述通信装置的特征在于，包括：两个以上的端口，与在所述指定的通信通道相邻的所述节点（下面简称为相邻站）连接；收发处理部，连接于所述两个以上的端口，对信号的发送源以及发送目的地各自的MAC地址进行管理；以及，通信控制部，连接于所述收发处理部，对所述信号的发送源以及发送目的地各自的IP地址进行管理，其中，所述信号的发送源以及发送目的地是分别不同的所述相邻站，包括：地址对应表制作单元，用于制作使作为所述发送目的地的所述相邻站的IP地址和MAC地址相关联的地址对应表，其中，从所述地址对应表中未记载的MAC地址的所述节点输入有所述信号，则所述地址对应表制作单元从所述信号获得MAC地址以及IP地址，并将所述MAC地址和所述IP地址的组合添加在所述地址对应表中。

根据本发明的通信装置的另一方面，其特征在于，包括：MAC表制作单元，用于制作保存分别连接在所述端口的所述相邻站的MAC地址的MAC表，所述通信控制部具有决定通信通道的路由单元，根据所述MAC地址表以及所述地址对应表，使所述端口和其连接处的所述IP地址相关联，制作与连接于所述端口的通信通道的状态信息相关联的端口管理表，基于所述端口管理表的信息，进行端口的管理以及路由处理。

根据本发明的通信装置的另一方面，其特征在于，所述收发处理部包括：MAC表制作单元，用于制作保存分别连接在所述端口的所述相邻站的MAC地址的MAC表；以及，地址对应表制作单元，用于制作所述地址对应表，所述通信控制部从所述收发处理部输入所述MAC地址表以及所述地址对应表，制作使所述端口和其连接处的所述IP地址相关联的端口连接表，从而利用所述端口连接表按照所述IP地址管理各所述端口的连接处。

根据本发明的通信装置的另一方面，其特征在于，所述端口设有无线电收发机，所述无线电收发机具有用于诊断其动作状态的诊断单元，所述端口管理单元从所述无线电收发机的所述诊断单元输入诊断信息，与所述端口连接表一同进行管理。

根据本发明的通信装置的另一方面，其特征在于，所述地址对应表制作单元从所述端口的任意一个接收到信号，则从所述信号的IP头帧获得发送源的IP地址，并且，从所述MAC表获得对应于所述端口的MAC地址，将所述发送源的IP地址和所述MAC地址相关联地保存在所述地址对应表中。

根据本发明的通信装置的另一方面，其特征在于，所述收发处理部通过广播或者组播向所述相邻站发送生存确认信号，并且，从所述相邻站接收到所述生存确认信号，则利用所述地址对应表制作单元从所述生存确认信号获得发送源的IP地址和MAC地址，将所述IP地址和所述MAC地址相关联地保存在所述地址对应表中。

根据本发明的通信装置的另一方面，其特征在于，用于配电系统。

根据本发明的通信装置的另一方面，其特征在于，连接有配电系控制装置以及/或者智能电表集中器。

根据本发明的通信系统的一方面，其特征在于，根据第一～第八方面的中的任一项所述的通信装置分别设在节点的主站以及从站，所述端口之间通过所述指定的通信通道连接。

根据本发明的通信系统的另一方面，其特征在于，设在所述主站的所述通信装置的所述端口管理单元从设在所述从站的所述通信装置的所述端口管理单元输入所述端口连接表，利用该端口连接表管理所述从站的端口之间的连接状态。

根据本发明的通信系统的另一方面，其特征在于，用于配电系统，配电系通信装置分别设在监视并控制电力配电系统的节点的主站以及从站。

发明的效果

根据本发明，能够提供可进行多次反射通信，且容易管理通信通道的通信装置以及通信系统。

附图说明

图1是示出本发明第一实施方式的配电系通信装置的构成的框图。

图2是示出本发明第一实施方式的配电系通信系统的构成的框图。

图3是适用于第一实施方式的配电系通信装置的协议栈。

图4是用于第一实施方式的配电系通信装置的通信通道表例子的示意图。

图5是示出本发明第二实施方式的配电系通信装置的构成的框图。

图6是示出本发明第三实施方式的配电系通信装置的构成的框图。

图7是示出本发明第四实施方式的配电系通信装置的构成的框图。

图8是示出本发明第四实施方式的配电系通信系统的构成例的框图。

图9是本发明第四实施方式的配电系通信装置中使用的地址对应表例子示意图。

图10是本发明第四实施方式的配电系通信装置中使用的MAC表例子示意图。

图11是具有在本发明的第四实施方式的配电系通信装置制作的端口信息的表。

图12是示出本发明第五实施方式的配电系通信装置的构成例的框图。

图13是示出本发明的第五实施方式的配电系通信装置中连接有配电系统控制装置以及智能电表集中器的配电系通信系统例子的框图。

图14是示出本发明的第五实施方式的配电系通信装置的其他构成例的框图。

图15是示出现有的监控系统所使用的电力配电系统的构成的框图。

表表具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的优选实施方式中的通信装置以及通信系统。另外，为了简化图以及说明，对于具有相同功能的各构成要素，标注相同的符号。在下面的说明中，本发明的通信装置以及通信系统是配电系通信装置以及配电系通信系统，以利用光信号进行通信为例进行说明，但是，并不限定于此，可以适用于其他通信装置以及通信系统，或者适用于使用金属电缆进行电信号通信的情况。

并且，在下面，作为一个例子，说明将本实施方式的通信装置以及通信系统作为配电系通信装置以及配电系通信系统，在多次反射通信技术适用ZigBee（注册商标）规格中使用的AODV协议时的情况。AODV协议的路由功能是网络层的处理，当将其与利用光缆的通信进行组合来构成本实施方式的配电系通信系统时，需要基于图3所示的协议栈来建立配置在构成本实施方式的配电系通信系统（网络）的各节点上的本实施方式的配电系通信装置。图3所示的协议栈在下层的物理层以及MAC层适用了光以太网（注册商标）的规格，上层的网络层适用了ZigBee（注册商标）的规格中使用的AODV协议。通过适用这样的协议栈，从而能够在光通信网络中实现多次反射通信。

（第一实施方式）

参照图1所示的框图说明根据本发明第一实施方式的配电系通信装置。本实施方式的配电系通信装置100用作设在电力配电系统的主站和从站的通信装置。配电系通信装置100具有用于连接光纤的端口的端口部110、连接于端口部110的收发处理部120、以及，连接于收发处理部120的通信控制部130。并且，本实施方式的配电系通信装置100还可以具有连接于通信控制部130的通信管理部140以及连接于通信管理部140的从站功能部150。

端口部110至少具有两个端口，图1中示出了具有三个端口111、112、113的例子。端口111、112、113上分别设有从光信号转换为电信号或者从电信号转换为光信号的光无线电收发机114、115、116。光无线电收发机114、115、116上连接有光纤。

收发处理部120进行MAC层的处理、即MAC地址的管理，一旦从端口部110的端口111～113中的任一接收到信号，则从接收信号的帧中去除MAC头帧后输出至通信控制部130。并且，一旦从通信控制部130输入发送信号，则在发送信号的帧添加MAC头帧，并且，基于MAC地址，从端口111～113中选择连接于发送目的地的端口并进行输出。

通信控制部130进行网络层的处理、即信号发送源和发送目的地的IP地址的管理，从接收信号的IP头帧获得发送源以及发送目的地各自的IP地址，另一方面，在发送信号的IP头帧设定发送源以及发送目的地各自的IP地址。并且，通信控制部130具有使用ZigBee（注册商标）规格所采用的AODV协议的路由单元131。

通信管理部140进行TCP/UDP层的处理，一旦从通信控制部130输入帧，则去除TCP/UDP头帧，将数据输出至相当于应用层（APP）的从站功能部150。并且，从从站功能部150输入有数据，则在数据上添加TCP/UDP头帧，并输出至通信控制部130。

在图1所示的配电系通信装置100中，具有TCP/UDP层的通信管理部140以及应用层的从站功能部150。相对于此，还可以设置只负责相邻的两个站之间的通信中继，本身不具有从站功能部150的通信装置。即、本实施方式的配电系通信装置100还可以用作起到在从站之间进行中继的路由器功能的配电系通信装置（下面简称为路由器用通信装置）。路由器用通信装置只进行从输入侧的相邻站向输出侧的相邻站传输数据的处理，因此，具有物理层的端口部110、MAC层的收发处理部120以及网络层的通信控制部130即可。

下面，参照图2说明根据第一实施方式的配电系通信系统的构成。图2是示出了根据本实施方式的配电系通信系统的构成的框图。本实施方式的配电系通信系统10是利用光纤连接配置在主站和从站的配电系通信装置100而构成。在图2，将设在主站的配电系通信装置100为100-0，设在从站的配电系通信装置100为100-1～100-11,（下面，为了方便记载，直接记载为主站100-0，从站100-1～100-11）。通过光纤11来连接各配电系通信装置100和相邻的其他配电系通信装置100。

主站100-0连接有两个从站100-1、100-9，依次连接从站100-1～100-9，从而形成循环。并且，从站100-9上还连接有从站100-10，从站100-10上连接有从站100-11。其中，从站100-11仅连接在从站100-10，但是，从站100-11还具有其他端口，还可以将其连接到其他从站（例如，从站100-6）。在图2所示的配电系通信系统10中，从站100-9至少具有三个端口，除此之外的主站以及从站至少具有两个端口。

在本实施方式的配电系通信装置100以及配电系通信系统10中，在进行主站与从站之间的通信或者从站之间的通信时使用多次反射通信技术，其中，多次反射通信技术使用ZigBee（注册商标）所适用的AODV协议，经由（中继处理）其他的从站或者主站将信号传送到目标主站或者从站（下面，称为目标站）。

配电系通信装置100在通信控制部130具有如图4所示的表（下面称为通信通道表）作为有关通过光纤11直接连接的相邻的主站或从站（下面，称为相邻站）的信息。图4所示的通信通道表是保存有连接在从该站起到目标站的通信通道的相邻站以及在该通道发送信号时的通信成本的表。

在配电系通信装置100进行的多次反射通信时，发送源的站利用图4所示的通信通道表，选择成为目标站的相邻站，并发送信号，接收到该信号的相邻站相同地利用图4所示的通信通道表，选择成为目标站的相邻站，并发送信号（中继处理）。接着，进行上述中继处理，直到达到目标站，从而能够将信号传送到目标站。

在上述的多次反射通信中，当图4所示的通信通道表中未保存到达期望的目标站的通信通道的信息（相邻站、通信成本）时，或者向通信通道表中记载的相邻站发送了信号但是未能正常发送时，通信控制部130利用路由单元131搜索到达目标站的通信通道。路由单元131搜索通信通道时向所有的从站询问到达目标站的通信通道。之后，从任意从站一旦得到成功搜索到到达目标站的通信通道的通知，则选择得到通知的通信通道中的通信成本最低的通信通道，保存在通信通道表中。

在上述的询问通信通道时，从询问的该站向所有相邻站输出路径请求包，路径请求包从相邻站经由指定的路径到达目标站，则通过与所搜索到的路径相反的路径从目标站向该站发送路径应答包。并且，当目标站之外的站接收到路径应答包时，将其原样转送到相邻站。询问的该站从目标站接收到路径应答包，则能够获得达到目标站的通信通道的信息。

在进行如上述的多次反射通信的本实施方式的配电系通信装置100以及配电系通信系统10中，在网络层具有除了发送源（目标站）信息之外，还具有相邻站的配电系通信装置100的信息。从而，在网络层的通信控制部130，能够利用相邻站的IP地址管理设在端口部110的各端口。于是，在本实施方式的配电系通信装置100中，在通信控制部130利用相邻站的IP地址管理各端口，在下面详细说明。

从端口部110的多个端口选择一个端口发送信号时，通信控制部130需要获得用于特定发送源的配电系通信装置100的MAC地址，并在收发处理部120指定。通信控制部130具有发送源的IP地址，因此，需要掌握MAC地址。

另外，MAC层的收发处理部120具有将IP地址和MAC地址相对应地保存的地址对应表（IPv4中是ARP（Address ResolutionProtocol）表。IPv6中是相邻缓存）），具有制作地址对应表的地址对应表制作单元121。地址对应表用于将逻辑性地址、即IP地址转换为物理性的硬件地址、即MAC地址。于是，通信控制部130能够利用收发处理部120所具有的地址对应表，根据IP地址得知MAC地址。

地址对应表用于为了特定发送源的配电系通信装置100而通过MAC地址指定以IP地址指定的发送源的配电系通信装置100，保存有IP地址和MAC地址的对应信息。并且，对于保存在地址对应表中的信息，经过指定时间之后被清空。因此，对于第一次被指定为发送源的站或者在超过指定时间的期间未被指定为发送源的站，IP地址和MAC地址的对应信息未保存在地址对应表中。

当对应于被指定为发送源的站的IP地址的MAC地址未保存在地址对应表中时，通过广播（或者组播：包括所有路由器组播或单播。下面相同）发送用于咨询发送源的MAC地址的地址请求（APP请求（ARP request）或者相邻请求（Neighbor Solicitation））信号。其结果，从任意站发送了对于地址请求信号的应答（ARP应答（ARPreply）或者相邻广告（Neighbor Advertisement）），则地址对应表制作单元121将该MAC地址与IP地址对应地保存在地址对应表中。

在本实施方式的配电系通信装置100的通信控制部130中，除了能够获得发送源以及发送目的地的IP地址之外，还可以获得接收侧以及发送侧的相邻站的IP地址。从而，能够利用地址对应表得知相邻站的IP地址和MAC地址的对应信息。

并且，收发处理部120除了地址对应表之外还具有用于保存通过光纤11连接在端口部110的各端口的相邻站的MAC地址的MAC表，具有制作MAC地址的MAC地址制作单元122。MAC表中相对应地保存端口部110的各端口编号和与其连接的相邻站的MAC地址。从通信控制部130一旦指定发送信号的发送目的地的MAC地址，则收发处理部120从MAC表获得对应于所指定的MAC地址的端口编号，从该端口编号的端口发送发送信号。

在收发处理部120接收到信号时制作或者更新MAC表的信息。收发处理部120一旦从端口部110的任意端口接收到信号，则读取写在接收信号的MAC头帧的发送源的MAC地址，并将其与输入接收信号的端口编号相对应地保存在MAC表中。并且，当MAC表中未保存通信控制部130指定的MAC地址时，收发处理部120向端口部110中的除了接收到发送信号的端口之外的其他所有的端口发送发送信号。

在接收到上述信号的各相邻站，判断信号的MAC头帧中记载的发送目的地的MAC地址是否与该站的MAC地址一致。其结果，当发送目的地的MAC地址与该站的MAC地址不一致时，破坏接收信号，但一致时，能够向发送源返回在MAC头帧记载该站的MAC地址的应答信号。这时，发送源的配电系通信装置100获得应答信号的写在MAC头帧的发送源的MAC地址，并能够将其与接收到应答信号的端口编号相对应地保存在MAC表中。从而，能够在MAC表中添加端口编号和MAC地址的新的对应关系的信息。

如上面说明，在网络层的通信控制部130中，能够获得作为信号的发送源以及发送目的地的相邻站的IP地址，并且，能够利用收发处理部120所具有的地址对应表以及MAC表使IP地址、MAC地址以及端口编号相互关联。

于是，在本实施方式的配电系通信装置100，在通信控制部130设置端口管理单元132，能够由端口管理单元132管理连接于设在端口部110的各端口的相邻站的IP地址。下面，将端口部110的各端口和其连接处的IP地址相关联的表称为端口连接表。

分别设在主站和从站的配电系通信装置100可根据IP地址管理设在其他站的配电系通信装置。尤其是，主站的配电系通信装置100-0利用IP地址管理配电系通信系统10内的各从站。于是，在主站的配电系通信装置100-0所具有的端口管理单元132，从各从站的端口管理单元132输入端口连接表，基于该表，能够管理各从站的端口之间的连接状态。

下面，以图2所示的配电系通信系统10为例进行说明，在主站的配电系通信装置100-0，能够利用各自的IP地址和端口部110的端口编号管理配电系通信系统10内的从站100-1～100-11的连接关系。例如，将从站100-1、100-2的IP地址分别为A1、A2，连接这两个从站的端口分别为端口113、端口111时，主站100-0的端口管理单元132通过IP地址A1的端口113和IP地址A2的端口111为连接状态的信息来管理从站100-1和从站100-2的连接关系。

本实施方式的配电系通信装置100是具有网络层以上的协议的通信装置，因此通过在网络层的通信控制部130设置端口管理单元132，从而如上所述，能够利用IP地址来管理从站的端口之间的连接信息。即、在主站，能够在端口级别管理从站之间的连接关系。相反，在具有MAC层以下的协议的L2交换集线器，即使知道通过网络连接的节点的IP地址，也无法得知各端口与节点之间的连接关系。

（第二实施方式）

参照图5所示的框图，说明根据本发明第二实施方式的配电系通信装置。在本实施方式的配电系通信装置200，设在端口部110的各端口的无线电收发机214～216具有数字诊断监视（DDM）单元217～219。各从站的端口管理单元132从设在各自站的端口部110的各端口的无线电收发机214～216的DDM单元217～219获得各无线电收发机的诊断信息，并且能够将其与端口连接表一同进行管理。

并且，主站的端口管理单元132能够从各从站的端口管理单元132输入端口连接表的同时输入各自的诊断信息后进行管理。通过获得各端口（的无线电收发机）的诊断信息，从而例如在连接指定的从站之间的通信通道中的光信号的输出下降时，能够提前检测该输出下降，向系统运营者发出警告。并且，根据需要能够搜索其他的通信通道。从而，能够提高本实施方式的配电系通信系统的可靠性。

（第三实施方式）

下面，参照图6所示的框图说明根据本发明第三实施方式的配电系通信装置。目前，地址对应表中仅存储有发送目的地的节点的IP地址和MAC地址的对应信息。因此，当通过光纤连接的两个站之间未进行通信时，对于用于其连接的各站的端口，无法利用IP地址管理其连接关系。在主站，有时需要判断作为代替变成无法使用的通信通道的通道，是否可以使用之前未使用的通信通道。因此，优选能够管理配电系通信系统内的所有的通信通道的信息。

于是，在本实施方式的配电系通信装置300，在收发处理部120设置扩张地址对应表制作单元321，以此代替地址对应表制作单元121。扩张地址对应表制作单元321不仅发送信号，还在从相邻站接收到信号时，在地址对应表中添加发送源的相邻站的MAC地址和IP地址的对应信息。

并且，在MAC层，定期发送或接收生存确认信号，从而确认各通信通道是否可以使用。在相邻站的所有的广播或组播中发送或接收该生存确认信号，从相邻站接收到生存确认信号，则判断与其之间的通信通道以及发送源的从站为正常状态（生存状态）。目前，当通过广播或组播发送信号时，没有将发送源的IP地址和MAC地址的对应关系保存在地址对应表中。

于是，在本实施方式的配电系通信装置300，在MAC层的收发处理部120设置生存确认单元323，通过广播或者组播定期向相邻站发送生存确认信号。而且，在扩张地址对应表制作单元321，一旦接收到生存确认信号，则将发送源的相邻站的MAC地址和IP地址的对应关系添加到地址对应表中。从而，能够获得通信通道正常的所有的相邻站的IP地址和MAC地址的对应信息，并保存在地址对应表中。并且，通过广播（或者组播）定期发送生存确认信号，从而能够定期更新地址对应表。

（第四实施方式）

在本实施方式中，除了在发送信号时之外在接收信号时也根据接收包的IP地址、MAC地址制作地址对应表。识别所发送的包中描述的发送源的MAC地址以及IP地址的信息，并进行将其写入地址对应表的处理，从而实现接收信号时的地址对应表的制作。

作为具体的接收信号，作为各节点（配电系通信装置）定期发送的1hop的广播（或者所有路由器组播）信号的生存确认信号（或者呼叫（hallo）信号）最适合。该信号利用广播（或者组播），因此无需得知对方的IP地址和MAC地址的组合即被发送，不制作地址对应表。但是，发送源的IP地址以及MAC地址的组合记载在包中，因此能够在接收目的地进行确认。利用该信息，各生存确认信号接收目的地识别发送源的IP地址和MAC地址，并将其写入地址对应表中。即使是上层通信中不使用的通道也产生生存确认信号，因此能够将该通道的信息也记载在地址对应表。从所有的节点定期地相互输出该信号，因此，能够通过获得该信息来备齐所有节点的地址对应信息。

并且，使用路由单元所采用的路由信号包（路径请求包）或其他广播（或者组播）/单播包也能够进行相同的处理。

在下面，参照图7说明根据本发明第四实施方式的配电系通信装置。图7是示出第四实施方式的配电系通信装置的构成的框图。本实施方式的配电系通信装置（节点）400连接于需要具有配电自动化等高可靠性的网络，作为配电系通信装置400内部结构具有物理层处理部410、收发处理部420、通信控制部430、通信管理部440以及节点监视部450。

物理层处理部410用于处理物理层信息，具有无线电收发机415～418。可任意（光、金属等）选择无线电收发机的数量以及通信介质。收发处理部420进行数据链路层的处理，具有用于区分输出目的地的无线电收发机的MAC表421。MAC表421中为每个MAC地址示出了输出端口。

通信控制部430进行网络层的处理，具有路由单元431。并且，具有地址处理部（地址对应表制作单元）432，通过地址对应处理（IPv4中是ARP请求信号以及ARP应答信号，IPv6中是相邻要求以及相邻广告）获得对应于应该发送的IP地址的MAC地址，并将其存储在地址对应表421。

并且，通信管理部440负责L4～L6的处理，节点监视部450负责L7的处理。节点监视部450监视最低限度通道或节点的状态，还可以具有配电系的监控功能或智能电表的集中等功能。节点监视部450具有端口管理单元451。端口管理单元451从地址处理部432以及MAC表421收集信息，将端口和IP地址合起来进行管理。并且，还可以将从接收包获得的MAC地址和IP地址的组合写入地址对应表中。端口管理单元451还可以具有用于获得无线电收发机的状态信息的单元，可以将无线电收发机的状态信息与端口对IP表（端口连接表）一起进行管理。

下面，利用图8所示的本实施方式的配电系通信系统的例子的网络对本实施方式的配电系通信装置400的动作进行说明。在图8，以本实施方式的配电系通信装置400构成发送源400-A、发送目的地400-B、节点400-1～400-4。假设从发送源400-A向发送目的地400-B进行通信，通常经由节点400-1、400-2、400-3。

通常，在节点400-1、400-2、400-3之间进行地址处理，在未使用的节点400-4与节点400-1以及400-3之间不进行地址处理。因此，对于节点400-1和400-4之间等，不进行端口和IP地址的组合管理。其结果，当在节点400-1～400-3的区间发生异常时，无法掌握应该切换的通道、即节点400-4侧的状态。

于是，在本实施方式的配电系通信装置400，利用一部分接收信号到达节点400-4的现象，由地址处理部432在地址对应表中记载关于节点400-4的信息。具体地，作为一部分的接收信号有路由协议中使用的呼叫包（生存确认信号）或路径搜索包，即使不具有正确的地址，也可以通过广播或组播传播该信号。

一旦从节点400-4输出呼叫包等信号，节点400-4的信息被写入节点400-1以及400-3中，从而更新地址对应表，能够实现端口和IP地址的管理。上述的数据包并不限定于呼叫包或生存确认信号，可以是任意的数据包，但是，从所有的节点定期输出的生存确认包最为适合。

图9示出了地址对应表例子。从图9所示的地址对应表的IP栏检索有通信请求的IP地址，从对应于所检索到的IP地址的地址对应表的MAC栏发现MAC地址。并且，当地址对应表的IP栏中没有发出通信请求的IP地址时，该节点400作为询问MAC地址信号发送地址请求信号（ARP请求信号或者相邻要求），从而获得MAC地址。并且，将所获得的MAC地址添加在地址对应表中。

图10示出了MAC表421的例子。MAC表421是针对一个发送节点具有多个收发端口的情况设定的，为成为发送目的地的每个MAC地址记载了应该传送的端口。当需要向MAC表中未记载的MAC地址发送信号时，向所有的端口发送信号。并且，当从未记载的MAC地址接收到信号时，以该MAC地址和接收到的端口为一对，记载于MAC表421中。

根据上述的地址对应表和MAC表421，在节点监视部150将该两个表合并，制作IP地址和端口的信息。从而，能够将端口和IP地址的信息合起来进行管理。并且，例如图11所示，能够将各端口的无线电收发机的发送（Tx）信号强度或接收（Rx）信号强度合起来进行管理。其结果，能够确认显示Tx信号强度下降的通道（图11示出的No.2的通道），能够进行控制避开使用该通道。

在本实施方式的配电系通信装置中，对于在上层通信中不使用的冗余通道，也能够记载在地址对应表中，能够核对端口和IP地址。即、能够将无线电收发机信息和端口信息合起来进行管理。从而，当判断出无线电收发机出现恶化时能够判断出哪个通道出现了问题，能够实现具有高可靠性的通信网。

并且，作为次要的效果，已经登记有地址对应表，因此，切换时无需进行新的地址处理，能够快速开始通信。

（第五实施方式）

本发明的配电系通信装置以及配电系通信系统可以用于配电系的监控、智能电表的中继等。图12示出了具有用于配电系的监控等的配电控制监视部的根据本发明第五实施方式的配电系通信装置例子。在图12所示的配电系通信装置501中，将配电控制监视部560与节点监视部450并列并一体配置。通过通信管理部440取出配电控制信息，并将其输入到配电控制监视部560，能够用于进行配电控制的触发。并且，还可以由配电控制监视部560将监视并控制配电的结果等经由通信管理部440以及通信控制部430传送到其他节点。

在本实施方式的配电系通信装置中，可以在物理层处理部410的一个端口连接配电控制装置或智能电表集中器。例如，如图13所示，节点上可以仅连接配电系控制装置570，还可以仅连接智能电表集中器571，还可以两个都连接。并且，还可以存在未同时连接的信息传输线用节点。

能够将智能电表集中器571或配电系控制装置570连接在任意的节点上，通过通信控制部430传输到其他节点或管理服务器。通过在中间节点采用本实施方式的配电系通信装置，从而容易掌握通道的状况，能够实现智能电表集中器571或配电系控制装置570所要求的较高的可靠性。

并且，可以将IP协议之外的配电系控制装置/智能电表集中器连接于本实施方式的配电系通信系统。图14示出了可连接除了IP协议之外的通信装置的本实施方式的配电系通信装置的例子。本实施方式的配电系通信装置502具有其他协议的通信装置580以及协议转换部581。经由通信装置580的信号在协议转换部581转换为IP协议的信号之后输出到其他节点等。

另外，在上面对于利用光纤的光信号的通信进行了说明，但并不限定于此，还可以适用于使用金属电缆的电信号的通信。本实施方式中的描述用于示出根据本发明的配电系通信装置以及配电系通信系统的例子，并不限定于此。在不脱离本发明宗旨的范围内可以对本实施方式中的配电系通信装置以及配电系通信系统的详细构成以及详细动作进行适当变更。

附图标记

10 配电系通信系统

11 光纤

100、200、300、400、501、502 配电系通信装置

110 端口部

111～113、411～414 端口

114～116、214～216 光无线电收发机

120、420 收发处理部

130、430 通信控制部

131、431 路由单元

140、440 通信管理部

150 从站功能部

217～219 数字诊断监控单元

321 扩张地址对应表制作单元

323 生存确认单元

410 物理层处理部

415～418 无线电收发机

421 MAC表

432 地址处理部

450 节点监视部

451 端口管理单元

560 配电控制监视部

570 配电系控制装置

571 智能电表集中器

580 通信装置

581 协议转换部

Claims (11)

1.一种通信装置，配置在构成包括指定的通信通道在内的网络的节点，并进行多次反射通信，所述通信装置的特征在于，包括：

两个以上的端口，与在所述指定的通信通道相邻的所述节点（下面简称为相邻站）连接；

收发处理部，连接于所述两个以上的端口，对信号的发送源以及发送目的地各自的MAC地址进行管理；以及

通信控制部，连接于所述收发处理部，对所述信号的发送源以及发送目的地各自的IP地址进行管理，

其中，所述信号的发送源以及发送目的地是分别不同的所述相邻站，

包括：地址对应表制作单元，用于制作使作为所述发送目的地的所述相邻站的IP地址和MAC地址相关联的地址对应表，

从所述地址对应表中未记载的MAC地址的所述相邻站输入有所述信号，则所述地址对应表制作单元从所述信号获得MAC地址以及IP地址，并将所述MAC地址和所述IP地址的组合添加在所述地址对应表中。

2.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，包括：

MAC表制作单元，用于制作保存分别连接在所述端口的所述相邻站的MAC地址的MAC表，

所述通信控制部具有决定通信通道的路由单元，根据所述MAC地址表以及所述地址对应表，使所述端口和其连接处的所述IP地址相关联，制作与连接于所述端口的通信通道的状态信息相关联的端口管理表，基于所述端口管理表的信息，进行端口的管理以及路由处理。

3.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，

所述收发处理部包括：

MAC表制作单元，用于制作保存分别连接在所述端口的所述相邻站的MAC地址的MAC表；以及

地址对应表制作单元，用于制作所述地址对应表，

所述通信控制部从所述收发处理部输入所述MAC地址表以及所述地址对应表，制作使所述端口和其连接处的所述IP地址相关联的端口连接表，从而利用所述端口连接表按照所述IP地址管理各所述端口的连接处。

4.根据权利要求3所述的通信装置，其特征在于，

所述端口设有无线电收发机，

所述无线电收发机具有用于诊断其动作状态的诊断单元，

所述端口管理单元从所述无线电收发机的所述诊断单元输入诊断信息，与所述端口连接表一同进行管理。

5.根据权利要求3或4所述的通信装置，其特征在于，

所述地址对应表制作单元从所述端口的任意一个接收到信号，则从所述信号的IP头帧获得发送源的IP地址，并且，从所述MAC表获得对应于所述端口的MAC地址，将所述发送源的IP地址和所述MAC地址相关联地保存在所述地址对应表中。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的通信装置，其特征在于，

所述收发处理部

通过广播或者组播向所述相邻站发送生存确认信号，并且，从所述相邻站接收到所述生存确认信号，则利用所述地址对应表制作单元从所述生存确认信号获得发送源的IP地址和MAC地址，将所述IP地址和所述MAC地址相关联地保存在所述地址对应表中。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的通信装置，其特征在于，

用于配电系统。

8.根据权利要求7所述的通信装置，其特征在于，

连接有配电系控制装置以及/或者智能电表集中器。

9.一种通信系统，其特征在于，

权利要求1至8中的任一项所述的通信装置分别设在节点的主站以及从站，

所述端口之间通过所述指定的通信通道连接。

10.根据权利要求9所述的通信系统，其特征在于，

设在所述主站的所述通信装置的端口管理单元从设在所述从站的所述通信装置的所述端口管理单元输入所述端口连接表，利用端口连接表管理所述从站的端口之间的连接状态。

11.根据权利要求9或10所述的通信系统，其特征在于，

用于配电系统，配电系通信装置分别设在监视并控制电力配电系统的节点的主站以及从站。

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