JP2010068403A - 通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の通信装置間の通信経路を直列に接続させたネットワークにおいて、どの通信装置間で遅延などの通信異常が生じているかを検出する。
【解決手段】通信データが最初の送信元の通信装置まで戻ってきた時、その通信データの最初の送信元の通信装置の通信異常検出部１２４は通信データ内の通信履歴データと通信データ種別を用いて各通信装置間において受信に要した時間が適切かどうかを判断することで、どの通信装置間で遅延などの通信異常が生じているかを検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数接続することでネットワークを構成する通信装置に関し、特にネットワークの通信異常を検知する装置に関する。

列車を構成する車両間でデータを送受信するネットワークでは、個々の車両に通信装置を搭載し、車両を連結するときにコネクタ等で個々の通信装置の通信経路を直列に接続することでネットワークを構成している。

かかる場合、ネットワークを構成する個々の通信装置は、車両編成がかわるたびに異なるものとなり、また、連結のたびに着脱されるコネクタの接続部の信頼性によっては通信異常を生じる場合がある。

このような伝送装置の従来技術の一例として、列車を構成する複数台の車両間におけるデータ通信用の閉ループネットワークにおいて、車両固有の番号を付加する特別なデータを順次伝送することで、データ通信に必要な各車両の構成の確認とネットワーク形成の良否の確認を自動的に行おうとするものがある（例えば特許文献１参照）。

以下、従来技術の一例を図を用いて説明する。

図１２に示すように複数台の車両ＴＲ１、ＴＲ２、……、ＴＲｎにそれぞれ設けられた伝送装置ｔ１、ｔ２、……、ｔｎが、伝送路ＴＬを介して互いに接続される閉ループネットワークの車両間伝送システムを構成する。また、各車両の伝送装置ＴＲ１〜ＴＲｎはデータ伝送時の局アドレスとなる固有の物理局番を有している。

そして、この伝送路ＴＬの接続が完了したあとに、ひとつの伝送装置ｔ１から自己の編成順位を示す論理局番と自己の物理局番とからなる伝文を次の伝送装置ｔ２に送る。伝送装置ｔ２は伝送装置ｔ１から受け取った伝文に、自己の編成順位を示す論理局番と自己の物理局番とを付加して次の伝送装置ｔ３に送る。このようにして、順次伝送装置ｔｎまで伝文を送信する。

最終的に、各車両の編成順位を示す論理局番と物理局番が付加された伝文を、ネットワークを一巡させて起点である伝送装置ｔ１まで送信する。

以上のような構成および動作によって、列車の編成に変更が生じた場合でも上記の伝文がネットワークを一巡することで、各車両の位置や台数、さらにその位置にある局アドレスを自動的に把握できる。

同時に起点の伝送装置は、伝文を受信しその内容を確認することによって、伝文がこのネットワークを一巡できたことを知って、ネットワークに異常がないことが確認できる。
特開平１−２７４６０２号公報

以上のように構成された従来技術では、通信データが一巡して最初の送信元の通信装置に戻ってきたら異常なし、戻ってこなければ異常ありと判断することはできる。

しかしながら、かかるネットワークでは、連結作業等で通信経路の接続や切断が不定期に行われることと、運行時の振動等で連結部コネクタの接続部の信頼性が劣化することで、接続部が完全に切断されずに断続的にデータ転送が行われ、通信可能であるが通信速度が遅くなるという異常が生じる場合が多い。かかる場合においては、従来技術の構成では異常なしであるとしか判断できないこととなる。

また、いずれかの通信装置間で通信異常が発生したと判断した場合においても、具体的にどの通信装置間で通信異常が発生したかを知るためには、問題が発生した後にネットワーク上の全ての通信装置の接続状態を調査しなければならないという問題があった。

本発明は、上記問題を解決するものであり、特別な装置や特別な通信データを用いず、通常使用する通信データのみを用いてネットワークの通信状態を解析し、どの通信装置間で遅延などの通信異常が生じているかを検出できる通信装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の通信装置は、通信経路を直列に接続することでネットワークを構成する通信装置であって、前記通信経路を介してネットワークを構成する他の通信装置へ通信データを送信するデータ送信部と、前記通信経路を介してネットワークを構成する他の通信装置から通信データを受信するデータ受信部と、前記通信データに少なくとも前記データ受信部が通信データを受信した時刻に対応する時刻情報を通信履歴データとして付加して前記データ送信部に出力する通信履歴データ付加ブロックと、前記データ受信部で受信した通信データに付加された複数の時刻情報の差分と予め設定された閾値情報の値とを比較することで通信異常を判別する通信異常判別ブロックとを備えたものである。

この構成によって、通信データが一巡して最初の送信元の通信装置まで到達した時、最初の送信元の通信装置ではネットワーク上の全ての通信装置のデータ受信時刻を得ることができ、各通信装置間において受信に要した時間が適切かどうかを判断することで、どの通信装置間で遅延などの通信異常が生じているかを検出することができる。

また、好ましくは、通信データ種別を用いてデータ種類ごと個別に通信異常検出閾値を切り換えることにより、通信データの種類に応じて警告レベルを変化させるなどの通信異常検出のレベル調整ができる。

本発明の通信装置によれば、特別な装置や特別な通信データを用いず、通常使用する通信データのみを用いてネットワークの通信状態を解析し、どの通信装置間でデータ通信が遅延する通信異常が生じているかを検出できる。

例えば、列車内の通信ネットワークなどの直列に連結された複数の通信装置間での通信処理において、列車の営業運行中など通常の通信処理中に通信異常検出処理を実施できる。

また、本発明の通信装置では、通信データ種別を用いてデータ種類ごと個別に通信異常検出閾値を切り換えることにより、通信データの種類に応じて警告レベルを変化させることができる。

（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の通信装置の実施の形態における構成を示すブロック図である。また、図２は本発明の通信装置の通信経路を直列に接続することで構成したネットワークを示すブロック図である。図３はかかるネットワークにおける通信データの伝送状態を示す図である。

図２において、この種類のネットワークは、鉄道における列車内のネットワークなどスター状のネットワークの構築が困難なシステムに採用されているものである。通信装置１００〜１０３は、それぞれ列車を構成する各車両に搭載されており、列車編成時に各車両が連結されたときに同時に各通信装置同士が通信経路９０１〜９０３で接続されている。この接続は列車の電気系統の配線をつなぐコネクタによって行われる。

また、列車の最前列と最後尾に搭載される通信装置にあたる通信装置１００と通信装置１０４については、データ通信を折り返して送信するような仕様に設定しておく。以上のような構成とすることで、閉じたループ上のネットワークが構成される。

次に図３を用いて通信データの流れを説明する。通信データの順次送信の一例としてネットワークの端に位置する通信装置から通信データを送信する場合を想定する。

まず列車の各車両に送信すべき通信データ２００を通信装置１００にセッティングする。この通信装置１００は、隣に接続されている通信装置１０１へ通信データ２００を通信経路９０１を介して送信する。通信データ２００を受信した通信装置１０１は、通信データ２００を受信した側と異なる側に接続されている通信装置１０２へ送信する。

これを繰り返すことで、通信データ２００はネットワークの端に位置する通信装置１０３まで到達する。ネットワークの端に位置する通信装置１０３は、通信データ２００を受信した側と同じ側に接続されている通信装置１０２へ折り返して送信する。

以下同様に、受信した通信装置１０２は、通信データ２００を受信した側と異なる側に接続されている通信装置１０１へ送信する。これを繰り返すことで通信データはネットワークを一巡し、最初の送信元の通信装置１００まで到達する。最初の送信元の通信装置１００に通信データ２００が到達すると、通信処理は完了する。

なお、通信データとして送信される情報を例示すると、到着駅案内や車内の一般的注意事項などの自動放送、車掌などによるマニュアルの車内放送や緊急指示放送、乗務員間の通信、さらにはブレーキ等の車両のコントロールに関する信号などが挙げられる。形式的には、音声データ、映像データ、マシンコントロールデータなどがデジタル化されて通信される。

次に、本発明の通信装置の詳細な構成について説明する。図１は上記で説明した図２と図３のネットワークを構成するひとつの通信装置である通信装置１０２の内部の構成を詳細に示した図である。

通信装置１０２は、第１のデータ送信部１６５と、第２のデータ送信部１６６と、第１のデータ受信部１２１と、第２のデータ受信部１２２と、通信履歴データ付加ブロック１６９と、通信異常判別ブロック１２９と、通信異常出力部１２０と、データ処理部１４０とを備えている。

第１のデータ送信部１６５は、通信経路９０２を介してネットワークを構成する他の通信装置１０１へ通信データを送信する。第２のデータ送信部１６６は、通信経路９０３を介してネットワークを構成する他の通信装置１０３へ通信データを送信する。

通信履歴データ付加ブロック１６９は、通信履歴データを通信データ２００に付加して、第１のデータ送信部１６５または第２のデータ送信部１６６に出力する。この通信履歴データには少なくとも第１のデータ受信部１２１または第２の受信部１２２が通信データ２００を受信した時刻と、データ送信部１６５またはデータ送信部１６６が通信データの送信処理を開始する時刻を含む時刻情報が含まれており、さらに、予め設定された各々の通信装置に固有の装置識別番号も含んでいる。

以上の第１のデータ送信部１６５と、第２のデータ送信部１６６と、通信履歴データ付加ブロック１６９とで、通信データ出力部１６０が構成されている。

第１のデータ受信部１２１は、通信経路９０２を介してネットワークを構成する他の通信装置１０１から通信データを受信する。第２のデータ受信部１２２は、通信経路９０３を介してネットワークを構成する他の通信装置１０３から通信データを受信する。

通信異常判別ブロック１２９は、第１のデータ受信部１２１または第２の受信部１２２で受信した通信データ２００に付加された通信履歴データを抽出し、その中の複数の時刻情報の差分と予め設定された閾値情報の値とを比較することで通信異常を判別する。さらに、通信異常判別ブロック１２９は、通信異常と判別した場合に、装置識別番号がさらに吹かされているならば、それに基づいて通信異常を生じている個所を特定する。

通信異常出力部１２６は、通信異常判別ブロック１２９が通信異常を検出した場合に、通信異常判別ブロック１２９からの信号を受信して、通信異常である旨を報知する。通信異常の報知の手段としては、音、光のほか、モニターへの表示等がある。

以上の第１のデータ受信部１２１と、第２のデータ受信部１２２と、通信異常判別ブロック１２９と、通信異常出力部１２０とで、通信データ入力部１２０が構成されている。

データ処理部１４０は、通信データ入力部１２０と通信データ出力部１６０に接続されている。データ処理部１４０は、通信データ入力部１２０から入力されるデータ本体を用いて、個々のデータに対応した処理を実行する。データ処理部１４０は、処理後のデータ本体を通信データ出力部１６０へ出力する。

次に、図１を参照しながら各ブロックの詳細構成を説明する。

通信履歴データ付加ブロック１６９は、装置情報格納部１６３と、時刻管理部１６２と、通信履歴データ作成部１６１と、データ結合部１６４を備える。

装置情報格納部１６３は装置識別番号を格納するものであり、通信履歴データ生成部１６１と接続されている。装置情報格納部１６３は、装置固有の番号であり、かつ、予め設定された装置識別番号を保持し、接続されている通信履歴データ生成部１６１の指示により装置識別番号を通信履歴データ生成部１６１へ出力する。

時刻管理部１６２は時刻情報を管理するものであり、通信履歴データ生成部１６１と接続されている。時刻管理部１６２は、現在時刻を管理する時計機能と、所定の信号によって与えられた指示のタイミングの時刻情報を保持するタイマ機能を有しており、接続されている通信履歴データ生成部１６１の指示により時刻情報を通信履歴データ生成部１６１へ出力する。

通信履歴データ作成部１６１は、装置識別番号と時刻情報を結合して通信履歴データを作成するものであり、時計管理部１６２と、装置情報格納部１６３と、データ結合部１６４に接続されている。通信履歴データ生成部１６１は、時計管理部１６２から入力される時刻情報と、装置情報格納部１６３から入力される装置識別番号とを結合して通信履歴データを作成する。通信履歴データ生成部１６１は、生成した通信履歴データをデータ結合部１６４へ出力する。

データ結合部１６４は、データ本体に通信履歴データを付与して通信データを生成するものであり、データ処理部１４０と、通信履歴データ生成部１６１と、第１のデータ送信部１６５と、第２のデータ送信部１６６に接続されている。データ結合部１６４は、データ処理部１４０から入力されるデータ本体と通信履歴データ生成部１６１から入力される通信履歴データを結合して通信データを作成する。

そして、データ結合部１６４は、通信経路９０２へのデータ送信時には通信データを第１のデータ送信部１６５に出力する。第１のデータ送信部１６５は、データ結合部１６４から入力される通信データを通信経路９０２へ出力し、該通信データは通信装置１０１内のデータ受信部に伝送される。

あるいは、データ結合部１６４は、通信経路９０３へのデータ送信時には通信データを第２のデータ送信部１６６に出力する。第２のデータ送信部１６６は、データ結合部１６４から入力される通信データを通信経路９０３へ出力し、該通信データは通信装置１０３内のデータ受信部に伝送される。

次に、通信異常判別ブロック１２９は、データ分割部１２３と、通信異常管理部１２５と、通信異常検出部１２４を備える。

ここで、データ分割部１２３は、通信データをデータ本体と通信データ種別と通信履歴データに分割するものであり、第１のデータ受信部９０２と第２のデータ受信部１２２とデータ処理部１４０とに接続されている。

通信装置１０１から送信された通信データは、通信経路９０２を介して第１のデータ受信部１２１に入力される。第１のデータ受信部１２１は、通信経路９０２から入力される通信データをデータ分割部１２３へ出力する。データ分割部１２３は、第１のデータ受信部１２１から入力される通信データを、データ本体と通信データ種別と通信履歴データに分割する。

または、通信装置１０３から送信された通信データは、通信経路９０３を介して第２のデータ受信部１２２に入力される。第２のデータ受信部１２２は、通信経路９０３から入力される通信データをデータ分割部１２３へ出力する。データ分割部１２３は、第２のデータ受信部１２２から入力される通信データを、データ本体と通信データ種別と通信履歴データに分割する。

分割された通信データ種別と通信履歴データは、データ分割部１２３により通信異常検出部１２４へ出力される。一方、分割後のデータ本体は、データ分割部１２３によりデータ処理部１４０へ出力される。

通信異常管理部１２５は、予め設定された複数の閾値情報を通信データ種別情報ごとに対応させて管理するものであり、通信異常検出部１２４に接続されている。通信異常管理部１２５は、時刻情報とともに解析に用いる閾値情報を通信データ種別ごとに管理している。そして、通信異常管理部１２５は、通信異常検出部１２４から通信データ種別が入力されると、それに対応する閾値情報を通信異常検出部１２４へ出力する。

通信異常検出部１２４は、データ分割部１２３から通信データ種別情報と通信履歴データを受け取り、通信データ種別を通信異常管理部１２５へ送り、その結果として通信異常管理部１２５から通信データ種別情報に対応する閾値情報を受け取り、この閾値情報と前記通信履歴データに基づいて通信異常を判別し、その判別結果を通信異常出力部１２６へ送る。

詳細には、通信異常検出部１２４は、データ分割部１２３と、通信異常管理部１２５と、通信異常表示部１２６とに接続されている。通信異常検出部１２４は、通信データ種別を通信異常管理部１２５に出力する。通信異常検出部１２４は、通信異常管理部１２５から入力される閾値情報を用いて、データ分割部１２３から入力される通信履歴データを解析し、通信異常を判断・検出する。

そして、通信異常検出部１２４は、通信履歴データの解析結果が通信異常を示すものであった場合、通信異常表示部１２６に通信異常の通知を出力する。通信異常検出部１２４に接続された通信異常出力部１２６は、通信異常検出部１２４から入力される通信異常の通知を、例えば、表示装置に出力する。

次に図を参照して、以上のように構成された本発明の通信装置の通信異常検出処理の詳細を説明する。

図４（ａ）には、通信データ種別２２０の内容を示す。通信データ種別２２０は、通信データの種別ＩＤ２２１から構成される。

図４（ｂ）には、最初の送信元の通信装置が付与する通信履歴データ２３０の内容を示す。最初の送信元の通信装置が付与する通信履歴データ２３０は、最初の送信元の通信装置の装置ＩＤ２３１と、通信データの発信時刻２３２から構成される。

図４（ｃ）には、受信した通信装置が付与する通信履歴データ２４０の内容を示す。受信した通信装置が付与する通信履歴データ２４０は、受信した通信装置の装置Ｄ２４１と通信データの受信時刻２４１から構成される。

本発明では、図２に示すような、複数の通信装置間の通信経路を直列に連結させたネットワーク上において、まず始めに、ある通信装置が隣接する通信装置へデータを送信する時に、図５に示すような、最初の送信元の通信装置において作成される通信データ種別２２０と通信履歴データ２３０から構成される通信履歴データ２６０を、データ本体２１０に結合した通信データ２００を送信する。

次に、通信データ２００を受信した通信装置が隣接する通信装置へ通信データを送信する時は、図６（ａ）に示すように、受信した通信装置において作成される通信履歴データ２４０を既に存在する通信履歴データ２６０に追加した通信データ２００を隣接する通信装置へ送信する。

通信装置へ送信されるに従い、図６（ｂ）に示すように、通信データ２００は、受信した通信装置が付与する通信履歴データ２４０が通信履歴データ２６０に順次追加される。

次に、図７を用いて、本発明の通信装置間の通信経路を直列に連結させたネットワークでの動作の一例を示す。図７の編成は先に説明した図３に対応している。

図７において、通信装置Ａ１００からデータ本体２１０を送信する時には、通信装置Ａ１００は通信データ種別２２０と通信履歴データ２５０をデータ本体２１０に結合した通信データ２００を作成し、それを通信装置Ｂ１０１へ送信する。

通信装置Ｂ１０１が通信データ２００を受信して隣接する通信装置へ送信する時には、通信装置Ｂ１０１は通信履歴データ２５１を追加した通信データ２００を作成し、それを通信装置Ｃ１０２へ送信する。

同様に、通信装置Ｃ１０２が通信データ２００を受信して隣接する通信装置へ送信する時には、通信装置Ｃ１０２は通信履歴データ２５２を追加した通信データ２００を作成し、それを通信装置Ｄ１０３へ送信する。

さらに、通信装置Ｄ１０３が通信データ２００を受信して隣接する通信装置へ送信する時には、通信装置Ｄ１０３は通信履歴データ２５３を追加した通信データ２００を作成する。通信装置Ｄ１０３はネットワークの端に位置するため、それを通信装置Ｃ１０２に送信する。

次に、通信装置Ｃ１０２が通信データ２００を受信して隣接する通信装置へ送信する時には、通信装置Ｃ１０２は通信履歴データ２５４を追加した通信データ２００を作成し、それを通信装置Ｂ１０１へ送信する。

通信装置Ｂ１０１が通信データ２００を受信して隣接する通信装置へ送信する時には、通信装置Ｂ１０１は通信履歴データ２５５を追加した通信データ２００を作成し、それを通信装置Ａ１００へ送信する。

通信装置Ａ１００は通信履歴データ２５６を追加した通信データ２００を作成する。そして、通信装置Ａ１００は最初の送信元の通信装置であるため、通信データ２００がネットワークを一巡したことになり、通信処理は完了する。

図７に示すように、常に全ての通信装置が通信履歴データを通信データに付与して送信することにより、最初の送信元の通信装置まで通信データが戻ってきた時、最初の送信元の通信装置ではネットワーク上の全ての通信装置のデータ受信時刻を得ることができる。

この通信履歴データを解析することで、各通信装置間において受信に要した時間が適切かどうかを判断できる。例えば、通信装置Ｂ１０１の受信時刻と通信装置Ｃ１０２の受信時刻との差分ΔＢＣの方が、通信装置Ｃ１０２の受信時刻と通信装置Ｄ１０３との受信時刻の差分ΔＣＤよりも大きければ、通信装置Ｂ１０１〜通信装置Ｃ１０２間のデータ通信が通信装置Ｃ１０２〜通信装置Ｄ１０３間のデータ通信よりも遅いことがわかる。

さらに、図を参照しながら、通信データに付加された複数の時刻情報の差分、予め設定された閾値情報の値、装置識別番号、および、通信データ種別情報に基づく通信異常の判別の技術について詳細に説明する。

図８において、（ａ）は図７のネットワークで通信装置Ａ１００から送信されたデータが一巡して戻ってきた時の通信データ２００の内容の詳細を示したものである。（ｂ）は、各隣り合う通信装置間、すなわち、通信装置Ａ−Ｂ間、通信装置Ｂ−Ｃ間、通信装置Ｃ−Ｄ間、通信装置Ｄ−Ｃ間、通信装置Ｃ−Ｂ間、通信装置Ｂ−Ａ間の通信時間の計算方法４００を示したものである。

次に、具体的な数値を使用した本発明の通信装置おける通信異常の判断について、いくつか例示し説明する。

図９に通信異常の判断の第１の例を示す。本図において、図９（ｂ）に、特定の通信データの送信を仮定したときの、通信装置Ａ−Ｂ間、通信装置Ｂ−Ｃ間、通信装置Ｃ−Ｄ間、通信装置Ｄ−Ｃ間、通信装置Ｃ−Ｂ間、通信装置Ｂ−Ａ間の通信時間の一覧の例を示している。また、図９（ａ）に、通信データ種別情報によって閾値情報３０１が０．５００ｍｓｅｃと設定された例であることを示す。

後に例示する閾値の中でもっとも遅いこのような閾値情報が設定される通信データ種別は、たとえば、到着駅案内や車内の一般的注意事項、自動放送など、重要度や緊急性に比較的余裕のある情報が該当する。

図９（ｂ）の結果４０１に示すように、本例の場合は、通信装置Ｃ−Ｄ間の通信時間のΔＣＤが０．４００ｍｓｅｃで、この中では最も遅く、通信装置Ａ−Ｂ間の通信時間のΔＡＢが０．０９０ｍｓｅｃで、この中では最も早くなっている。

ここで、全ての通信装置間の通信時間、つまり時刻情報の差分と閾値情報３０１を比較する。特定位置の時刻情報の差分が閾値情報３０１の０．５００ｍｓｅｃを超えていた場合、当該個所で通信異常が発生していると判断する。また、時刻情報の差分が閾値情報３０１を超えていなかった場合、当該個所では通信異常は発生していないと判断する。

本図に示す例の場合、まずは最も通信時間の遅い通信装置Ｃ−Ｄ間であっても時刻情報の差分が閾値情報をこえておらず、すべての通信個所で通信異常は発生していないと判断できる。

さて、図９に示す例では、結果４０１の中に閾値情報３０１を超えている場所は存在しなかった。ただし、通信装置Ｃ−Ｄ間の通信時間が、通信装置Ａ−Ｂ間や通信装置Ｂ−Ｃ間の通信時間よりも遅いことが分かる。

本発明の通信装置においては、通信データ種別情報を用いて、データの種類ごとに個別に閾値情報を切り換えることにより、通信データの種類に応じた通信異常検出処理が可能になる。例えば、重要性・緊急性の高いメッセージを送信する時の閾値情報は短い値を設定する。また、重要性・緊急性の低いメッセージの場合の閾値情報は長い値を設定する。

ある通信装置間で、短めの通信異常検出閾値の時に通信異常の診断結果が出力されたが、長めの通信異常検出閾値の時には通信異常ではなかった場合、その通信装置間は緊急性の低いメッセージ通信を行うには問題はないが、緊急性の高いメッセージを送るにはエラーが発生する可能性があることを、通信異常検出結果から得ることができる。

図１０と図１１は、データの種類ごとに個別に通信異常検出閾値を切り換えることにより、通信データ種別に応じた通信異常検出結果の例である。

図１０では、閾値情報３０２が０．３００ｍｓｅｃの時の結果を示す。図９の例示の場合と比べて短い値が設定される通信データ種別としては、たとえば、車掌などによるマニュアルの車内放送や緊急指示放送、乗務員間の通信などが該当する。

ここで、閾値情報の０．３００ｍｓｅｃに対して、それより大きい値は通信装置Ｃ−Ｄ間の通信時間ΔＣＤ＝０．４００ｍｓｅｃであるので、結果４０２では、ΔＣＤにおいて伝送遅延が生じていると判断される。

図１１では、閾値情報３０２が０．１００ｍｓｅｃの時の結果を示す。本発明の例示の中で最も短い値が設定される通信データ種別としては、たとえば、ブレーキ信号などの車両のコントロールに関する信号等が該当する。

ここで、閾値情報の０．１００ｍｓｅｃに対して、それより大きい値は通信装置Ｃ−Ｄ間の通信時間ΔＣＤ＝０．４００ｍｓｅｃと、通信装置Ｄ−Ｃ間の通信時間ΔＤＣ＝０．１５０ｍｓｅｃと、通信装置Ｂ−Ａ間の通信時間ΔＢＡ＝０．１２０ｍｓｅｃであるので、結果４０３では、ΔＣＤとΔＤＣとΔＢＡにおいて伝送遅延が生じている伝送遅延が生じていると判断される。

なお、上記説明の図９に示す例では、通信異常の区間は存在しなかったが、しかし、通信装置Ｃ−Ｄ間の通信時間は、通信装置Ａ−Ｂ間や通信装置Ｂ−Ｃ間の通信時間よりも遅いことが分かった。このように、通信時間のばらつきが生じることは当然であるが、本発明の通信装置によれば、ばらつきが大きい、あるいは、特定区間の通信時間がその他の通信時間の平均と比較して異常に大きい場合は、通信異常は発生していないが通信異常が発生する可能性の高い個所であるという判断ができる。

たとえば、ばらつきの大きさについては、全体の標準偏差を求め、それと所定の値と比較すればよい。また、特定区間の通信時間がその他の通信時間の平均と比較して異常に大きいか判断するには、その他の通信時間の平均に所定の値を乗じて、それと特定区間の通信時間を比較すればよい。

本図を例にとると、通信装置Ｃ−Ｄ間の通信時間は０．４００ｍｓｅｃに対して、その他の通信時間の平均は０．１１２ｍｓｅｃであり、所定の値として例えば２を設定すれば、０．４００は０．２２４（０．１１２×２）よりも大きいので、通信装置Ｃ−Ｄ間は通信異常が発生する可能性の高い個所であるという判断ができる。

以上のように、本実施の形態で説明したように、本発明の通信装置によれば、通信データが一巡して最初の送信元の通信装置まで到達した時、最初の送信元の通信装置ではネットワーク上の全ての通信装置のデータ受信時刻を得ることができ、それの差分を取ることで各通信装置間において受信に要した時間を得ることができ、時刻情報の差分と閾値情報と比較することで、どの通信装置間で遅延などの通信異常が生じているかを検出することができる。

これにより、特別な装置や特別な通信データを用いず、通常使用する通信データのみを用いてネットワークの通信状態が解析でき、例えば、列車内の通信ネットワークなどの直列に連結された複数の通信装置間での通信処理において、列車の営業運行中など通常の通信処理中に通信異常検出処理を実施できる。さらには、実際に通信異常が発生する前に調査や改修を実施するなどの対応策を実施することができ、通信異常の発生を未然に防ぐことができれば被害は最小限で済む。

また、本発明の通信装置では、通信データ種別を用いてデータ種類ごと個別に閾値情報を切り換えることにより、通信データの種類に応じて警告レベルを変化させることができる。これにより、通信異常に近い状態が検出された場合には即時に警告出力などの対応が可能になる。

なお、本実施の形態において、途中付加される通信履歴データ内の時刻情報については、通信データの受信時刻を対応させる場合を説明したが、通信装置から通信データが発信される時刻を対応させてもよい。あるいは、受信時刻と発信時刻の双方を付加する仕様としてもよい。双方を付加した場合、通信装置間の通信時間とする時刻情報の差分の計算に発信側の装置の発信時刻と受信側装置の受信時刻を用いれば、通信装置それぞれの処理速度のばらつきに影響されず、隣り合う通信装置間での時刻情報の差分が、通信装置間の通信時間のみに依存することが保障される。ここで発信時刻は、データ送信部が通信データの送信処理を開始する時刻とすればよい。

また、通信データの送信の起点の通信装置を、ネットワークの端を占める通信装置で説明を行ったが、本発明の通信装置によって構成されるネットワークはループを形成しているので、送信の起点は特定の通信装置に限定されるものではない。また、ネットワークを形成する通信装置の台数が４台の場合を一例として説明したが、装置台数は４台に限定されるものでなく、複数であればよい。

さらに、本実施の形態における処理はソフトウェアで実現しても良い。このソフトウェアの流布に関しては、このソフトウェアをＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録して流布しても良く、このソフトウェアをダウンロード等により配布しても良く、手段には限定されない。

本発明にかかる通信装置は、通常使用する通信データのみを用いてネットワークの通信状態を解析し、どの通信装置間で遅延などの通信異常が生じているかの検出が可能になるため、列車内の通信ネットワークなどの直列に連結された複数の通信装置間において、列車の営業運行中など通常の通信処理中に通信異常を検出できる通信装置等として有用である。

本発明の通信装置の実施の形態における構成を示すブロック図 本発明の通信装置の通信経路を直列に接続することで構成したネットワークを示すブロック図 本発明の通信装置が構成するネットワークにおける通信データの伝送状態を示す図 本発明の実施の形態における通信データ内の付加される情報の内容を示す図 本発明の実施の形態における発信時の通信データの内容を示す図 本発明の実施の形態における情報が順次追加された通信データの内容を示す図 本発明の通信装置間の通信経路を直列に連結させたネットワークでの動作の一例を示す図 本発明の通信装置によるネットワーク内の通信データの内容の詳細を示した図 通信異常判断の第１の例を説明する図 通信異常判断の第２の例を説明する図 通信異常判断の第３の例を説明する図 従来技術に係る車両ネットワークの一例を示すブロック図

符号の説明

１００、１０１、１０２、１０３ 通信装置
１２０ 通信データ入力部
１２１ 第１のデータ受信部
１２２ 第２のデータ受信部
１２３ データ分割部
１２４ 通信異常検出部
１２５ 通信異常管理部
１２６ 通信異常出力部
１２９ 通信異常判別ブロック
１４０ データ処理部
１６０ 通信データ出力部
１６１ 通信履歴データ作成部
１６２ 時計管理部
１６３ 装置情報格納部
１６４ データ結合部
１６５ 第１のデータ送信部
１６６ 第２のデータ送信部
１６９ 通信履歴データ付加ブロック
３０１、３０２、３０３ 閾値情報
４００ 通信装置間の通信時間の計算方法
４０１、４０２、４０３ 通信装置間の通信時間の計算結果
９０１、９０２、９０３ 通信経路

Claims (5)

1. 通信経路を直列に接続することでネットワークを構成する通信装置であって、
   前記通信経路を介してネットワークを構成する他の通信装置へ通信データを送信するデータ送信部と、
   前記通信経路を介してネットワークを構成する他の通信装置から通信データを受信するデータ受信部と、
   前記通信データに前記データ受信部が通信データを受信した時刻と前記データ送信部が通信データの送信処理を開始する時刻の少なくとも一方あるいは双方を含む時刻情報を通信履歴データとして付加して前記データ送信部に出力する通信履歴データ付加ブロックと、
   前記データ受信部で受信した通信データに付加された複数の時刻情報の差分と予め設定された閾値情報の値とを比較することで通信異常を判別する通信異常判別ブロックと
   を備えた通信装置。
2. 前記通信履歴データ付加ブロックが、予め設定された各々の通信装置に固有の装置識別番号を通信履歴データとしてさらに付加するとともに、
   前記通信異常判別ブロックが通信異常と判別した場合に、付加された前記装置識別番号に基づいて通信異常を生じている個所を特定することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記閾値情報の値が予め複数個設定され、前記通信異常判別ブロックが通信データに予め付加されている通信データ種別情報に基づいて複数設定された前記閾値情報のうちから時刻情報の差分と比較する値を選択することを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
4. 前記通信履歴データ付加ブロックが、前記装置識別番号を格納する装置情報格納部と、時刻情報を管理する時刻管理部と、装置識別番号と時刻情報を結合して通信履歴データを作成する通信履歴データ作成部と、データ本体に通信履歴データを付与して通信データを生成するデータ結合部とを備え、
   前記通信異常判別ブロックが、通信データをデータ本体と通信データ種別と通信履歴データに分割するデータ分割部と、予め設定された複数の閾値情報を通信データ種別情報ごとに対応させて管理する通信異常管理部と、前記データ分割部から通信データ種別情報と前記通信履歴データを受け取って前記通信データ種別情報に対応する閾値情報と前記通信履歴データに基づいて通信異常を判別し判別結果を出力する通信異常検出部とを備えた請求項３に記載の通信装置。
5. 複数の車両で構成される列車の各車両に搭載され、通信経路を車両の連結によって直列に接続させたネットワークを構成する通信装置であることを特徴とする請求項１〜４に記載の通信装置。

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