JPWO2019167175A1 - 通信システム - Google Patents
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Abstract
Ethernet(登録商標)とIPとを使用しながらも、リング型ネットワークにおいて双方向にデータを送信することができる通信システムを提供する。通信システムは、第1のIPネットワークアドレスに属する第1のIPアドレスが割り当てられた一側ネットワークインターフェイスと、前記第1のIPネットワークアドレスとは異なる第2のIPネットワークアドレスに属する第2のIPアドレスが割り当てられた他側ネットワークインターフェイスと、を有した複数の通信装置と、隣接した複数の通信装置の一方の一側ネットワークインターフェイスと他方の他側ネットワークインターフェイスとに接続することにより、複数の通信装置をリング状に接続する複数の通信路と、を備えた。
Description
この発明は、通信システムに関する。
特許文献1は、通信システムを開示する。当該通信システムにおいては、通信装置は、ブロードキャストアドレスのパケットの送信元IPアドレスを使用してリング型ネットワークを一周回ってきた自らの送信パケットを廃棄する。このため、リング型ネットワークにおいて双方向にデータを送信することができる。
しかしながら、特許文献1に記載の通信システムは、一般的なEthernet(登録商標)と一般的なIPとに対応していない。このため、一般的なEthernet(登録商標)のハードウェアと一般的なIPルーティング機能とを利用できない。
この発明は、上述の課題を解決するためになされた。この発明の目的は、Ethernet(登録商標)とIPとを使用しながらも、リング型ネットワークにおいて双方向にデータを送信することができる通信システムを提供することである。
この発明に係る通信システムは、第1のIPネットワークアドレスに属する第1のIPアドレスが割り当てられた一側ネットワークインターフェイスと、前記第1のIPネットワークアドレスとは異なる第2のIPネットワークアドレスに属する第2のIPアドレスが割り当てられた他側ネットワークインターフェイスと、を有した複数の通信装置と、隣接した複数の通信装置の一方の一側ネットワークインターフェイスと他方の他側ネットワークインターフェイスとに接続することにより、複数の通信装置をリング状に接続する複数の通信路と、を備えた。
この発明によれば、複数の通信装置は、第1のIPネットワークアドレスに属する第1のIPアドレスが割り当てられた一側ネットワークインターフェイスと、前記第1のIPネットワークアドレスとは異なる第2のIPネットワークアドレスに属する第2のIPアドレスが割り当てられた他側ネットワークインターフェイスと、を有する。複数の通信路は、隣接した複数の通信装置の一方の一側ネットワークインターフェイスと他方の他側ネットワークインターフェイスとに接続することにより、複数の通信装置をリング状に接続する。このため、一般的なEthernet(登録商標)と一般的なIPとを使用しながらも、リング型ネットワークにおいて双方向にデータを送信することができる。
この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
実施の形態1.
図1は実施の形態1における通信システムの構成図である。
図1は実施の形態1における通信システムの構成図である。
図1に示されるように、第1通信装置1は、一側ネットワークインターフェイス1aと他側ネットワークインターフェイス1bとを備える。一側ネットワークインターフェイス1aは、右回り送信用かつ左回り受信用のインターフェイスである。他側ネットワークインターフェイス1bは、左回り送信用かつ右回り受信用のインターフェイスである。
第1通信装置1において、一側ネットワークインターフェイス1aには、第1のIPネットワークアドレスに属する第1のIPアドレスが割り当てられる。他側ネットワークインターフェイス1bには、第1のIPネットワークアドレスとは異なる第2のIPネットワークアドレスに属する第2のIPアドレスが割り当てられる。例えば、一側ネットワークインターフェイス1aのIPアドレスは、192.168.1.1である。例えば、他側ネットワークインターフェイス1bのIPアドレスは、192.168.4.2である。
第2通信装置2は、一側ネットワークインターフェイス2aと他側ネットワークインターフェイス2bとを備える。一側ネットワークインターフェイス2aは、右回り送信用かつ左回り受信用のインターフェイスである。他側ネットワークインターフェイス2bは、左回り送信用かつ右回り受信用のインターフェイスである。
第2通信装置2において、一側ネットワークインターフェイス2aには、第1のIPネットワークアドレスに属する第1のIPアドレスが割り当てられる。他側ネットワークインターフェイス2bには、第1のIPネットワークアドレスとは異なる第2のIPネットワークアドレスに属する第2のIPアドレスが割り当てられる。例えば、一側ネットワークインターフェイス2aのIPアドレスは、192.168.2.1である。例えば、他側ネットワークインターフェイス2bのIPアドレスは、192.168.1.2である。
第3通信装置3は、一側ネットワークインターフェイス3aと他側ネットワークインターフェイス3bとを備える。一側ネットワークインターフェイス3aは、右回り送信用かつ左回り受信用のインターフェイスである。他側ネットワークインターフェイス3bは、左回り送信用かつ右回り受信用のインターフェイスである。
第3通信装置3において、一側ネットワークインターフェイス3aには、第1のIPネットワークアドレスに属する第1のIPアドレスが割り当てられる。他側ネットワークインターフェイス3bには、第1のIPネットワークアドレスとは異なる第2のIPネットワークアドレスに属する第2のIPアドレスが割り当てられる。例えば、一側ネットワークインターフェイス3aのIPアドレスは、192.168.3.1である。例えば、他側ネットワークインターフェイス3bのIPアドレスは、192.168.2.2である。
第4通信装置4は、一側ネットワークインターフェイス4aと他側ネットワークインターフェイス4bとを備える。一側ネットワークインターフェイス4aは、右回り送信用かつ左回り受信用のインターフェイスである。他側ネットワークインターフェイス4bは、左回り送信用かつ右回り受信用のインターフェイスである。
第4通信装置4において、一側ネットワークインターフェイス4aには、第1のIPネットワークアドレスに属する第1のIPアドレスが割り当てられる。他側ネットワークインターフェイス4bには、第1のIPネットワークアドレスとは異なる第2のIPネットワークアドレスに属する第2のIPアドレスが割り当てられる。例えば、一側ネットワークインターフェイス4aのIPアドレスは、192.168.4.1である。例えば、他側ネットワークインターフェイス4bのIPアドレスは、192.168.3.2である。
例えば、第1通信路5のIPv4のIPネットワークアドレスは、192.168.1.0/24である。例えば、第2通信路6のIPv4のIPネットワークアドレスは、192.168.2.0/24である。例えば、第3通信路7のIPv4のIPネットワークアドレスは、192.168.3.0/24である。例えば、第4通信路8のIPv4のIPネットワークアドレスは、192.168.4.0/24である。
第1通信装置1の右回り送信のIPネットワークアドレスは、第1通信路5のIPネットワークアドレスの192.168.1.0/24となる。第1通信装置1の左回り送信のIPネットワークアドレスは、第4通信路8のIPネットワークアドレスの192.168.4.0/24である。
第2通信装置2の右回り送信のIPネットワークアドレスは、第2通信路6のIPネットワークアドレスの192.168.2.0/24となる。第2通信装置2の左回り送信のIPネットワークアドレスは、第1通信路5のIPネットワークアドレスの192.168.1.0/24である。
第3通信装置3の右回り送信のIPネットワークアドレスは、第3通信路7のIPネットワークアドレスの192.168.3.0/24となる。第3通信装置3の左回り送信のIPネットワークアドレスは、第2通信路6のIPネットワークアドレスの192.168.2.0/24である。
第4通信装置4の右回り送信のIPネットワークアドレスは、第4通信路8のIPネットワークアドレスの192.168.4.0/24となる。第4通信装置4の左回り送信のIPネットワークアドレスは、第3通信路7のIPネットワークアドレスの192.168.3.0/24である。
当該リング状の通信システムにおいて、第1通信路5と第2通信路6と第3通信路7と第4通信路8とは、互いに異なるIPネットワークである。第1通信路5と第2通信路6と第3通信路7と第4通信路8とは、互いに異なるデータリンクである。このため、第1通信装置1と第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置4とは、データリンク層でIPパケットを中継するブリッジとして動作しない。その結果、データリンクにおいて、ループは生じない。パケットの中継は、IP層以上の層を用いて行われる。
例えば、第1通信装置1と第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置4とが状態を示すデータを送信し続ける場合、受信側の通信装置が同じデータを2回受信しても、その後の制御は同じである。例えば、第1通信装置1と第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置4とが指令値のデータを送信し続ける場合、受信側の通信装置が同じデータを2回受信しても、その後の制御は同じである。
これらの場合、第1通信装置1と第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置4とにおいて、制御アプリケーションの送信部は、トランスポート層にUDPを使用して同一の通信装置の右回り受信用のIPアドレスと左回り受信用のIPアドレスとにそれぞれ2回データを送信する。制御アプリケーションの受信部は、正常時において同じデータを2回受信することを許容する。
なお、第1通信装置1と第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置4とにおいて、UDPの上位アプリケーション層のプロトコルに入れたシーケンス番号に基づいてより最新のデータを受信した場合のみデータを取り込む場合もある。
次に、図2から図5を用いて、第1通信装置1と第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置4とのルーティングテーブルを説明する。
図2は実施の形態1における通信システムの第1通信装置のルーティングテーブルを示す図である。図3は実施の形態1における通信システムの第2通信装置のルーティングテーブルを示す図である。図4は実施の形態1における通信システムの第3通信装置のルーティングテーブルを示す図である。図5は実施の形態1における通信システムの第4通信装置のルーティングテーブルを示す図である。
図2は実施の形態1における通信システムの第1通信装置のルーティングテーブルを示す図である。図3は実施の形態1における通信システムの第2通信装置のルーティングテーブルを示す図である。図4は実施の形態1における通信システムの第3通信装置のルーティングテーブルを示す図である。図5は実施の形態1における通信システムの第4通信装置のルーティングテーブルを示す図である。
図2から図5に示されるように、第1通信装置1と第2通信装置2と第3通信装置3と通信装置とのルーティングテーブルにおいては、「ネットワーク」と「ネットマスク」と「ゲートウェイ」と「インターフェイス」とが対応付けられる。
「ネットワーク」は、最終的な宛先となるIPアドレスの情報である。「ネットマスク」は、「ネットワーク」のネットワーク部とホスト部との情報である。「ゲートウェイ」は、最初の送り先となるIPアドレスの情報である。「インターフェイス」は、当該通信時に使用されるインターフェイスのIPアドレスの情報である。
次に、図6を用いて、第1通信装置1が第3通信装置3に右回りでデータを送信する場合を説明する。
図6は実施の形態1における通信システムの第1通信装置が第3通信装置に右回りでデータを送信する場合の経路を示す図である。
図6は実施の形態1における通信システムの第1通信装置が第3通信装置に右回りでデータを送信する場合の経路を示す図である。
図6に示されるように、第3通信装置3の右回り受信用のIPアドレスは、192.168.2.2である。この場合、第1通信装置1は、当該IPアドレスを宛先IPアドレスとする。
この際、第1通信装置1は、図2のルーティングテーブルに従ってデータを送信する。具体的には、第1通信装置1は、IPアドレスが192.168.1.1の一側ネットワークインターフェイス1aからIPアドレスが192.168.1.2の第2通信装置の他側ネットワークインターフェイス2bにデータを送信する。
第2通信装置2は、受信したデータの宛先IPアドレスが192.168.2.2であることを把握する。第2通信装置2は、図3のルーティングテーブルに従ってデータを送信する。具体的には、第2通信装置2は、IPアドレスが192.168.2.1の一側ネットワークインターフェイス2aからIPアドレスが192.168.2.2の第3通信装置3の他側ネットワークインターフェイス3bにデータを送信する。
第3通信装置3は、宛先IPアドレスが自らのIPアドレスであることを把握する。この際、第3通信装置3は、当該データが自らに宛てたデータであるとして当該データをアプリケーション層へ取り込む。
次に、図7を用いて、第1通信装置1が第2通信装置2に左回りでデータを送信する場合を説明する。
図7は実施の形態1における通信システムの第1通信装置が第2通信装置に左回りでデータを送信する場合の経路を示す図である。
図7は実施の形態1における通信システムの第1通信装置が第2通信装置に左回りでデータを送信する場合の経路を示す図である。
図7に示されるように、第2通信装置2の左回り受信用のIPアドレスは、192.168.2.1である。この場合、第1通信装置1は、当該IPアドレスを宛先IPアドレスとする。
この際、第1通信装置1は、図2のルーティングテーブルに従ってデータを送信する。具体的には、第1通信装置1は、IPアドレスが192.168.4.2の他側ネットワークインターフェイス1bからIPアドレスが192.168.4.1の第4通信装置4の一側ネットワークインターフェイス4aにデータを送信する。
第4通信装置4は、受信したデータの宛先IPアドレスが192.168.2.1であることを把握する。第4通信装置4は、図5のルーティングテーブルに従ってデータを送信する。具体的には、第4通信装置4は、IPアドレスが192.168.3.2の他側ネットワークインターフェイス4bからIPアドレスが192.168.3.1の第3通信装置3の一側ネットワークインターフェイス3aにデータを送信する。
第3通信装置3は、受信したデータの宛先IPアドレスが192.168.2.1であることを把握する。第3通信装置3は、図4のルーティングテーブルに従ってデータを送信する。具体的には、第3通信装置3は、IPアドレスが192.168.2.2の他側ネットワークインターフェイス3bからIPアドレスが192.168.2.1の第2通信装置2の一側ネットワークインターフェイス2aにデータを送信する。
第2通信装置2は、宛先IPアドレスが自らのIPアドレスであることを把握する。この際、第2通信装置2は、当該データが自らに宛てたデータであるとして当該データをアプリケーション層へ取り込む。
以上で説明した実施の形態1によれば、データリンクにループが生じてはならない一般的なEthernet(登録商標)と一般的なIPとを使用しながらも、IPルーティングの設定とアプリケーションの処理とにより、リング型ネットワークにおいて双方向に同時にデータを送信することができる。その結果、信頼性とリアルタイム性を維持しながら、ハードウェア開発コスト、ソフトウェア開発コスト、製造コスト、開発期間、部品の調達容易性、部品の長期供給性、プロトコルスタックとそれをサポートするOSの調達容易性、長期サポート性を改善することができる。
なお、本実施の形態においては、隣接する通信装置の間は、互いに異なるIPネットワークアドレスを持つそれぞれ異なるIPネットワークである。
このため、宛先IPアドレスのホスト部が全て1のIPブロードキャストでデータが送信された場合、当該データは、隣接する通信装置に届く。例えば、192.168.1.255のIPブロードキャストでデータが送信した場合、当該データは、隣接する通信装置に届く。当該データは、その先に中継されることはない。
また、MACアドレスが全て1のEthernet(登録商標)ブロードキャストでデータが送信された場合、当該データは、隣接する通信装置に届く。例えば、MACアドレス16進数のFF:FF:FF:FF:FF:FF:のEthernet(登録商標)ブロードキャストでデータが送信された場合、当該データは、隣接する通信装置に届く。当該データは、その先に中継されることはない。
そこで、第1通信装置1が右回りでブロードキャストを行う場合、右回り送信用の一側ネットワークインターフェイス1aのIPアドレスである192.168.1.1を送信元IPアドレスとし、左隣の第4通信装置4の右回り受信用の他側ネットワークインターフェイス4bのIPアドレスである192.168.3.2を宛先IPアドレスとすればよい。
この際のパケットは、第1通信装置1から右回りで第4通信装置4に届く。途中の第2通信装置2と第3通信装置3とは、当該パケットを自らのアプリケーション層に取り込めばよい。例えば、第2通信装置2と第3通信装置3とは、Raw Socketを使用して当該パケットを自らのアプリケーション層に取り込めばよい。
このように、本実施の形態の通信システムにおいては、ユニキャストおよびブロードキャストの少なくとも一方で通信を行うことができる。
なお、ループが検出された場合、当該ループの経路の一部を遮断すればよい。この場合、ループによる通信障害を抑制することができる。
通信システムが制御用通信システムとして適用される場合、保守、コンテンツ配送等において、通常のIP通信が使用されることもある。本実施の形態において、例えば、第1通信装置1が第3通信装置3にTCP/IPで通信する場合、送信元IPアドレスを192.168.1.1とし、宛先IPアドレスを192.168.2.2とすればよい。この場合、当該パケットは、第1通信装置1から右回りで第3通信装置3に届く。これに対し、第3通信装置3が第1通信装置1にTCP/IPで通信する場合、送信元IPアドレスを192.168.2.2とし、宛先IPアドレスを192.168.1.1とすればよい。この場合、当該パケットは、第3通信装置3から左回りで第1通信装置1に届く。このように、TCP/IPでの通信においては、第1通信路5と第2通信路6とを介して双方向通信を行うことができる。
第1通信路5および第2通信路6の少なくとも一方が故障した場合、通信の経路を第3通信路7と第4通信路8とに切り替えれば、双方向通信を維持することができる。具体的には、第1通信装置1の送信元IPアドレスを192.168.4.2とし、宛先IPアドレスを192.168.3.1とすれば、第1通信装置1が第3通信装置3にTCP/IPで通信することができる。
このように、全ての通信装置から全ての通信装置にIPでデータを到達させることができる。このため、必要に応じて片方向の経路のみを使うTCP/IPを含む通常のIP通信も使用することができる。
次に、図8を用いて、第1通信装置1の例を説明する。
図8は実施の形態1における通信システムの第1通信装置のハードウェア構成図である。
図8は実施の形態1における通信システムの第1通信装置のハードウェア構成図である。
第1通信装置1の各機能は、処理回路により実現し得る。例えば、処理回路は、少なくとも1つのプロセッサ9aと少なくとも1つのメモリ9bとを備える。例えば、処理回路は、少なくとも1つの専用のハードウェア10を備える。
処理回路が少なくとも1つのプロセッサ9aと少なくとも1つのメモリ9bとを備える場合、第1通信装置1の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで実現される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、少なくとも1つのメモリ9bに格納される。少なくとも1つのプロセッサ9aは、少なくとも1つのメモリ9bに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、第1通信装置1の各機能を実現する。少なくとも1つのプロセッサ9aは、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、DSPともいう。例えば、少なくとも1つのメモリ9bは、RAM、ROM、フラッシュメモリ、EPROM、EEPROM等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD等である。
処理回路が少なくとも1つの専用のハードウェア10を備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC、FPGA、またはこれらの組み合わせで実現される。例えば、第1通信装置1の各機能は、それぞれ処理回路で実現される。例えば、第1通信装置1の各機能は、まとめて処理回路で実現される。
第1通信装置1の各機能について、一部を専用のハードウェア10で実現し、他部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。例えば、ゲート信号を送信する機能については専用のハードウェア10としての処理回路で実現し、ゲート信号を送信する機能以外の機能については少なくとも1つのプロセッサ9aが少なくとも1つのメモリ9bに格納されたプログラムを読み出して実行することにより実現してもよい。
このように、処理回路は、ハードウェア10、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせで第1通信装置1の各機能を実現する。
図示されないが、第2通信装置2の各機能も、第1通信装置1の処理回路により実現し得る。第3通信装置3の各機能も、第1通信装置1の処理回路により実現し得る。第4通信装置4の各機能も、第1通信装置1の処理回路により実現し得る。
実施の形態2.
図9は実施の形態2における通信システムの構成図である。なお、実施の形態1の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。
図9は実施の形態2における通信システムの構成図である。なお、実施の形態1の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。
実施の形態2において、第1通信装置1は、図2のルーティングテーブルのうち「ゲートウェイ」が「リンク上」である行のみを使用する。第2通信装置2は、図3のルーティングテーブルのうち「ゲートウェイ」が「リンク上」である行のみを使用する。第3通信装置3は、図4のルーティングテーブルのうち「ゲートウェイ」が「リンク上」である行のみを使用する。第4通信装置4は、図5のルーティングテーブルのうち「ゲートウェイ」が「リンク上」である行のみを使用する。
この場合、第1通信装置1と第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置4とにおいて、データは、ネットワーク層としては隣接する通信装置の自らの側のインターフェイスのみにしか到達しない。このため、第1通信装置1と第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置4とは、アプリケーション層でデータを中継することで双方向送信のリング型の通信システムを実現する。
次に、図10を用いて、IPパケットを説明する。
図10は実施の形態2における通信システムに使用されるIPパケットを示す図である。
図10は実施の形態2における通信システムに使用されるIPパケットを示す図である。
図10に示されるように、IPパケットにおいては、「IPヘッダ」と「UDPヘッダ」と「送信先装置ID」と「送信元装置ID」と「データ」とが対応付けられる。
「IPヘッダ」は、IP層において扱われる情報である。「UDPヘッダ」は、UDP層において扱われる情報である。「送信先装置ID」と「送信元装置ID」と「データ」とは、アプリケーション層において扱われる情報である。
次に、図11を用いて、第1通信装置1のアプリケーション層でデータを送信する際の処理を説明する。
図11は実施の形態2における通信システムの第1通信装置のアプリケーション層でデータを送信する際の処理を説明するためのフローチャートである。
図11は実施の形態2における通信システムの第1通信装置のアプリケーション層でデータを送信する際の処理を説明するためのフローチャートである。
当該通信システムにおいては、一般的なUDP/IPが使用される。このため、第1通信装置1は、socket APIをそのまま使用する。
具体的には、ステップS1では、第1通信装置1は、右回り送信用のsocketと左回り送信用のsocketとを作成する。右回り送信用のsocketは、右回りの際に隣接した通信装置の右回り受信用のIPアドレスである。左回り送信用のsocketは、左回りの際に隣接した通信装置の左回り受信用のIPアドレスである。
その後、第1通信装置1は、ステップS2の処理を行う。ステップS2では、第1通信装置1は、IPパケットの送信の要求を待つ。その後、第1通信装置1は、ステップS3の処理を行う。ステップS3では、第1通信装置1は、右回り送信用のsocketと左回り送信用のsocketとに同じデータを送信する。その後、第1通信装置1は、ステップS2の処理を行う。
図示されないが、第2通信装置2も、第1通信装置1と同様に、アプリケーション層でデータを送信する。第3通信装置3も、第1通信装置1と同様に、アプリケーション層でデータを送信する。第4通信装置4も、第1通信装置1と同様に、アプリケーション層でデータを送信する。
次に、図12を用いて、第1通信装置1のアプリケーション層でデータを受信する際の処理およびデータを中継する際の処理を説明する。
図12は実施の形態2における通信システムの第1通信装置のアプリケーション層でデータを受信する際の処理およびデータを中継する際の処理を説明するためのフローチャートである。
図12は実施の形態2における通信システムの第1通信装置のアプリケーション層でデータを受信する際の処理およびデータを中継する際の処理を説明するためのフローチャートである。
ステップS11では、第1通信装置1は、図11のステップS1と同様に、右回り送信用のsocketと左回り送信用のsocketとを作成する。その後、第1通信装置1は、ステップS12の処理を行う。ステップS12では、第1通信装置1は、IPパケットの受信を待つ。
その後、第1通信装置1は、ステップS13の処理を行う。ステップS13では、第1通信装置1は、受信したIPパケットの「送信先装置ID」が自らのIDであるか否かを判定する。
ステップS13でIPパケットの「送信先装置ID」が自らのIDである場合、第1通信装置1は、ステップS14の処理を行う。ステップS14では、第1通信装置1は、IPパケットの「データ」の受信処理を行う。その後、第1通信装置1は、ステップS12の処理を行う。
ステップS13でIPパケットの「送信先装置ID」が自らのIDでない場合、第1通信装置1は、ステップS15の処理を行う。ステップS15では、第1通信装置1は、受信したsocketと反対側のsocketに「送信先装置ID」と「送信元装置ID」と「データ」とを送信する。その後、第1通信装置1は、ステップS12の処理を行う。
ステップS15では、第1通信装置1は、これらの処理をアプリケーション層で行う。この際、第1通信装置1は、自らまたは隣接の通信装置のIPアドレスをIP層で使用する。
図示されないが、第2通信装置2も、第1通信装置1と同様に、アプリケーション層でデータを受信する。第2通信装置2も、第1通信装置1と同様に、アプリケーション層でデータを中継する。第3通信装置3も、第1通信装置1と同様に、アプリケーション層でデータを受信する。第3通信装置3も、第1通信装置1と同様に、アプリケーション層でデータを中継する。第4通信装置4も、第1通信装置1と同様に、アプリケーション層でデータを受信する。第4通信装置4も、第1通信装置1と同様に、アプリケーション層でデータを中継する。
通信システムにおいて、IPパケットの「IPヘッダ」は、通信装置により転送されるたびに変更される。この際、最初の送信元の通信装置は、「送信元装置ID」に対応した通信装置である。最終の送信先の通信装置は、「送信先装置ID」に対応した通信装置である。
次に、図13を用いて、第1通信装置1が第3通信装置3に右回りでデータを送信する場合を説明する。
図13は実施の形態2における通信システムの第1通信装置が第3通信装置に右回りでデータを送信する場合の経路を示す図である。
図13は実施の形態2における通信システムの第1通信装置が第3通信装置に右回りでデータを送信する場合の経路を示す図である。
図13に示されるように、第1通信装置1は、IPパケットの「送信先装置ID」を「103」とする。第1通信装置1は、IPパケットの「送信元装置ID」を「101」とする。第1通信装置1は、IPアドレスが192.168.1.1の一側ネットワークインターフェイス1aからIPアドレスが192.168.1.2の第2通信装置2の他側ネットワークインターフェイス2bにデータを送信する。
第2通信装置2は、IP層において当該IPパケットが自らに宛てられたIPパケットであることを把握する。このため、第2通信装置2は、当該IPパケットを受け取る。第2通信装置2は、UDPパケットとして「送信先装置ID」と「送信元装置ID」と「データ」とをアプリケーション層に渡す。第2通信装置2は、アプリケーション層において「送信先装置ID」が自らのIDでないことを把握する。第2通信装置2は、アプリケーション層において図11に基づいてIPアドレスが192.168.2.1の一側ネットワークインターフェイス2aからIPアドレスが192.168.2.2の第3通信装置3の他側ネットワークインターフェイス3bにIPパケットを送信する。この際、第2通信装置2は、「送信先装置ID」と「送信元装置ID」と「データ」とを変更せずに「IPヘッダ」を変更する。
第3通信装置3は、IP層において当該IPパケットが自らに宛てられたIPパケットであることを把握する。このため、第3通信装置3は、当該IPパケットを受け取る。第3通信装置3は、UDPパケットとして「送信先装置ID」と「送信元装置ID」と「データ」とをアプリケーション層に渡す。第3通信装置3は、アプリケーション層において「送信先装置ID」が自らのIDであることを把握する。このため、第3通信装置3は、アプリケーション層において「データ」の受信処理を行う。
次に、図14を用いて、第1通信装置1が第3通信装置3に左回りでデータを送信する場合を説明する。
図14は実施の形態2における通信システムの第1通信装置が第3通信装置に左回りでデータを送信する場合の経路を示す図である。
図14は実施の形態2における通信システムの第1通信装置が第3通信装置に左回りでデータを送信する場合の経路を示す図である。
図14に示されるように、第1通信装置1は、IPパケットの「送信先装置ID」を「103」とする。第1通信装置1は、IPパケットの「送信元装置ID」を「101」とする。第1通信装置1は、IPアドレスが192.168.4.2の他側ネットワークインターフェイス1bからIPアドレスが192.168.4.1の第4通信装置4の一側ネットワークインターフェイス4aにデータを送信する。
第4通信装置4は、IP層において当該IPパケットが自らに宛てられたIPパケットであることを把握する。このため、第4通信装置4は、当該IPパケットを受け取る。第4通信装置4は、UDPパケットとして「送信先装置ID」と「送信元装置ID」と「データ」とをアプリケーション層に渡す。第4通信装置4は、アプリケーション層において「送信先装置ID」が自らのIDでないことを把握する。第4通信装置4は、アプリケーション層において図11に基づいてIPアドレスが192.168.3.2の他側ネットワークインターフェイス4bからIPアドレスが192.168.3.1の第3通信装置3の192.168.3.1の一側ネットワークインターフェイス3aにIPパケットを送信する。この際、第2通信装置2は、「送信先装置ID」と「送信元装置ID」と「データ」とを変更せずに「IPヘッダ」を変更する。
第3通信装置3は、IP層において当該IPパケットが自らに宛てられたIPパケットであることを把握する。このため、第3通信装置3は、当該IPパケットを受け取る。第3通信装置3は、UDPパケットとして「送信先装置ID」と「送信元装置ID」と「データ」とをアプリケーション層に渡す。第3通信装置3は、アプリケーション層において「送信先装置ID」が自らのIDであることを把握する。このため、第3通信装置3は、アプリケーション層において「データ」の受信処理を行う。
以上で説明した実施の形態2によれば、直結された同じネットワークアドレスのネットワークを通じてしか通信しない。このため、各通信装置のIPルーティングがどのようになっていても、IPパケットは、双方向に同時に送信され得る。
また、直結されているデータリンク上のネットワーク以外のIPルーティングを付け加えても、実施の形態2の通信システムは動作し得る。例えば、各通信装置において、RFC 1058、RFC 2453等のRouting Information Protocolで自動ルーティングを行ってもよい。この場合、直結されていないネットワークに対してIPリーチャブルとなる。ただし、双方向に同時の送信は行われない。当該自動ルーティングが用いられる通信は、制御に付随する診断、保守等の通信に使用されたり、その他のアプリケーションの通信に使用されたりする。
なお、IPパケットにおいて、送信元の通信装置を識別する情報と送信先の通信装置を識別する情報とは、トランスポート層以上の層に対応していればよい。
実施の形態3.
図15は実施の形態3における通信システムの第1通信路の通信異常の第1例を示す図である。なお、実施の形態1の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。
図15は実施の形態3における通信システムの第1通信路の通信異常の第1例を示す図である。なお、実施の形態1の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。
図15において、第1通信路5は、断線等により右回りだけ通信異常になっている。
この場合、第3通信装置3において、左回りで受信できるIPパケットの送信元のIPアドレスは、第2通信装置2の192.168.1.2と第1通信装置1の192.168.4.2と第4通信装置4の192.168.3.2とのうちのいずれかである。左回りにおいては、期待されたIPパケットは全て届く。このため、特段の問題はない。
一方、右回りで受信できるIPパケットの送信元のIPアドレスは、第2通信装置2の192.168.2.1のみである。右回りにおいては、第2通信装置2の192.168.2.1からのIPパケットは受信されるが、第1通信装置1の192.168.1.1からのIPパケットは受信されない。このため、第3通信装置3は、第1通信装置1と第2通信装置2との間において右回りの通信が確立されないことを把握する。
次に、図16を用いて、第1通信路5が断線等により右回りおよび左回りで通信異常になっている場合を説明する。
図16は実施の形態3における通信システムの第1通信路の通信異常の第2例を示す図である。
図16は実施の形態3における通信システムの第1通信路の通信異常の第2例を示す図である。
第3通信装置3において、右回りで受信できるパケットは、図15の場合と同様である。
一方、左回りで受信できるIPパケットの送信元IPアドレスは、第4通信装置4の192.168.3.2と第1通信装置1の192.168.4.2とのうちのいずれかである。左回りにおいては、第1通信装置1の192.168.4.2からのIPパケットは受信されるが、第2通信装置2の192.168.1.2からのIPパケットは受信されない。このため、第3通信装置3は、第1通信装置1と第2通信装置2との間において左回りの通信が確立されないことを把握する。
次に、図17を用いて、第1通信装置1がオフライン状態になっている場合を説明する。
図17は実施の形態3における通信システムの第1通信装置がオフライン状態になっている場合を示す図である。
図17は実施の形態3における通信システムの第1通信装置がオフライン状態になっている場合を示す図である。
第3通信装置3において、左回りで受信できるIPパケットの送信元IPアドレスは、第4装置の192.168.3.2のみである。右回りで受信できるIPパケットの送信元IPアドレスは、第2通信装置2の192.168.2.1のみである。第1通信装置1からのIPパケットは、左回りおよび右回りともに受信されない。この場合、第3通信装置3は、第1通信装置1がオフライン状態になっていることを把握する。
次に、図18から図21を用いて、第3通信装置3による通信異常個所の判定方法を説明する。
図18は実施の形態3における通信システムの第3通信装置が通信異常個所を推定する際に使用する表を示す図である。図19は実施の形態3における通信システムの第3通信装置が通信異常個所を判定する際の処理の概要を説明するためのフローチャートである。図20は実施の形態3における通信システムの第3通信装置が左回りおよび右回りにおける通信異常個所を推定する際の処理を説明するためのフローチャートである。図21は実施の形態3における通信システムの第3通信装置が総合的に通信異常個所を判定する際の処理を説明するためのフローチャートである。
図18は実施の形態3における通信システムの第3通信装置が通信異常個所を推定する際に使用する表を示す図である。図19は実施の形態3における通信システムの第3通信装置が通信異常個所を判定する際の処理の概要を説明するためのフローチャートである。図20は実施の形態3における通信システムの第3通信装置が左回りおよび右回りにおける通信異常個所を推定する際の処理を説明するためのフローチャートである。図21は実施の形態3における通信システムの第3通信装置が総合的に通信異常個所を判定する際の処理を説明するためのフローチャートである。
図18に示されるように、「左回りの通信異常個所」と「右回りの通信異常個所」との表においては、「検索順」と「ソースIPアドレス」と「通信路」と「通信装置」とが対応付けられる。
「検索順」は、通信異常個所を検索する順番の情報である。「ソースIPアドレス」は、送信元IPアドレスの情報である。「通信路」と「通信装置」とは、「ソースIPアドレス」からのパケットが到達しない場合に通信異常が発生していると推定される個所の情報である。
第3通信装置3は、図19のフローに基づいて通信異常個所を判定する。
具体的には、ステップS21では、第3通信装置3は、「左回りの通信異常個所」の表を使用して通信異常個所の推定処理を行う。その後、第3通信装置3は、ステップS22の処理を行う。ステップS22では、第3通信装置3は、「右回りの通信異常個所」の表を使用して通信異常個所の推定処理を行う。その後、第3通信装置3は、ステップS23の処理を行う。ステップS23では、第3通信装置3は、「左回りの通信異常個所」の表による推定結果と「右回りの通信異常個所」の表による推定結果とに基づいて総合的に通信異常個所を判定する。その後、第3通信装置3は、処理を終了する。
第3通信装置3は、図20のフローに基づいて、「左回りの通信異常個所」の表を使用して通信異常個所の推定処理および「右回りの通信異常個所」の表を使用して通信異常個所の推定処理を行う。
具体的には、ステップS31では、第3通信装置3は、「検索順」iを1とする。その後、第3通信装置3は、ステップS32の処理を行う。ステップS32では、第3通信装置3は、「検索順」iが最後の値を超えたか否かを判定する。
ステップS32で「検索順」iが最後の値を超えていない場合、第3通信装置3は、ステップS33の処理を行う。ステップS33では、第3通信装置3は、「検索順」iの「ソースIPアドレス」からのIPパケットを受信しているか否かを判定する。
ステップS33で「検索順」iの「ソースIPアドレス」からのIPパケットが受信されている場合、第3通信装置3は、ステップS34の処理を行う。ステップS34では、第3通信装置3は、「検索順」iをインクリメントする。その後、第3通信装置3は、ステップS32の処理を行う。
ステップS32で「検索順」iが最後の値を超えた場合、第3通信装置3は、ステップS35の処理を行う。ステップS35では、第3通信装置3は、通信異常が発生していないと推定する。その後、第3通信装置3は、処理を終了する。
ステップS33で「検索順」iの「ソースIPアドレス」からのIPパケットが受信されていない場合、第3通信装置3は、ステップS36の処理を行う。ステップS36では、第3通信装置3は、検索中の回り方向において「検索順」iに対応した「通信路」と「通信装置」の少なくとも一方において通信異常が発生していると推定する。その後、第3通信装置3は、処理を終了する。
第3通信装置3は、図21のフローに基づいて総合的に通信異常個所の判定処理を行う。
具体的には、ステップS41において、第3通信装置3は、通信異常の発生が推定されているか否かを判定する。
ステップS41で通信異常の発生が「左回り」および「右回り」で推定されていない場合、第3通信装置3は、ステップS42の処理を行う。ステップS42では、第3通信装置3は、通信異常が発生していないと判定する。
ステップS41で通信異常の発生が「左回り」または「右回り」で推定されている場合、第3通信装置3は、ステップS43の処理を行う。ステップS43では、第3通信装置3は、推定された「通信路」および「通信装置」の少なくとも一方において当該回り方向の通信異常が発生していると判定する。
ステップS41で通信異常の発生が「左回り」および「右回り」で推定されている場合、第3通信装置3は、ステップS44の処理を行う。ステップS44では、第3通信装置3は、「左回り」および「右回り」で通信異常と推定された「通信装置」が一致するか否かを判定する。
ステップS44で「左回り」および「右回り」で通信異常と推定された「通信装置」が一致する場合、第3通信装置3は、ステップS45の処理を行う。ステップS45では、第3通信装置3は、当該「通信装置」がオフラインであると判定する。
ステップS45で「左回り」および「右回り」で通信異常と推定された「通信装置」が一致しない場合、第3通信装置3は、ステップS46の処理を行う。ステップS46では、第3通信装置3は、「左回り」および「右回り」で通信異常と推定された「通信路」が一致するか否かを判定する。
ステップS46で「左回り」および「右回り」で通信異常と推定された「通信路」が一致する場合、第3通信装置3は、ステップS47の処理を行う。ステップS47では、第3通信装置3は、当該「通信路」が「左回り」および「右回り」において通信異常であると判定する。
ステップS46で「左回り」および「右回り」で通信異常と推定された「通信路」が一致しない場合、第3通信装置3は、ステップS48の処理を行う。ステップS47では、第3通信装置3は、2箇所以上で通信異常が発生していると判定する。
以上で説明した実施の形態3によれば、第3通信装置3は、IPパケットの監視結果に基づいて通信異常個所を特定する。このため、第3通信装置3において、特別な診断プロトコルを使うことなく全通信装置において通信異常個所を推定することができる。
なお、図示されないが、第1通信装置1も、第3通信装置3と同様に、IPパケットの監視結果に基づいて通信異常個所を特定する。第2通信装置2も、第3通信装置3と同様に、IPパケットの監視結果に基づいて通信異常個所を特定する。第4通信装置4も、第3通信装置3と同様に、IPパケットの監視結果に基づいて通信異常個所を特定する。このため、第1通信装置1と第2通信装置2と第4通信装置4とにおいても、特別な診断プロトコルを使うことなく全通信装置において通信異常個所を推定することができる。
実施の形態4.
図22は実施の形態4における通信システムの第1通信路の通信異常の例を示す図である。なお、実施の形態3の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。
図22は実施の形態4における通信システムの第1通信路の通信異常の例を示す図である。なお、実施の形態3の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。
図22において、第1通信装置1は、主通信装置である。第1通信装置1は、第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置4と通信し得る。第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置4とは、従通信装置である。第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置4とは、第1通信装置1とのみ通信し得る。
第2通信装置2が左回りで第1通信装置1にユニキャストでIPパケットを送信した場合、当該IPパケットは、常に第1通信装置1から先に左回りで転送されない。このため、第3通信装置3は、第2通信装置2からの左回りのIPパケットを正常時も異常時も受信しない。このため、第3通信装置3は、第2通信装置2から第1通信装置1への左回りの経路に起きた通信異常を判定しない。
一方、第1通信装置1は、第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置4との全てと通信する。このため、実施の形態3と同様に、第1通信装置1は、通信異常を判定する。
以上で説明した実施の形態4によれば、第1通信装置1において、通信異常を判定することができる。このため、第1通信装置1で通信異常を判定できればよい場合は、第1通信装置1のみに通信異常を判定する機能を付加すればよい。その結果、第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置との機能を簡素にすることができる。
なお、第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置4とにおいても通信異常を把握する場合は、第1通信装置1が第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置4とに通信異常判定結果を示すデータを送信したりブロードキャストしたりすればよい。
また、第1通信装置1のオフライン時においては、異常判定結果を示すデータが送信されない。この際、第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置4とは、第1通信装置1からのIPパケットを左回りでも右回りでも受信しないことにより第1通信装置1がオフラインであると判定すればよい。
また、第1通信装置1が第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置4とにユニキャストでIPパケットを送信した場合、正常時において、第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置4とは、当該IPパケットを受信する。このため、第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置4とは、実施の形態3と同様に、通信異常を判定することができる。
また、第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置4とが第1通信装置1にブロードキャストでIPパケットを送信した場合、正常時において、第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置4とは、当該IPパケットを受信する。このため、第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置4とは、実施の形態3と同様に、通信異常を判定することができる。
また、第1通信装置1と第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置4とがブロードキャストでIPパケットを送信した場合、正常時において、第1通信装置1と第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置4とは、当該IPパケットを受信する。このため、第1通信装置1と第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置4とは、実施の形態3と同様に、通信異常を判定することができる。
実施の形態5.
図23は実施の形態5における通信システムが適用されるエレベーターシステムの構成図である。なお、実施の形態1の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。
図23は実施の形態5における通信システムが適用されるエレベーターシステムの構成図である。なお、実施の形態1の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。
図23において、第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置4は、エレベーター制御装置として、それぞれ異なるエレベーターの昇降路に設けられた巻上機等を制御し得るように設けられる。第2通信装置2は、当該昇降路の内部の第1かご内装置11と通信し得るように設けられる。第2通信装置2は、各階の乗場装置14と通信し得るように設けられる。第3通信装置3は、当該昇降路の内部の第2かご内装置12と通信し得るように設けられる。第4通信装置4は、当該昇降路の内部の第3かご内装置13と通信し得るように設けられる。
第1通信装置1は、群管理装置として、複数のエレベーターを全体的に管理し得るように設けられる。例えば、第1通信装置1は、各階の乗場装置14からの情報に基づいて当該乗場の呼びに割り当てるかごを決定し得るように設けられる。
この際、第2通信装置2は、各階の呼びの状況の情報を第2通信装置2に送信する。第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置4とは、各かごの現在位置と走行方向と停止予定階との情報を第1通信装置1に送信する。
第1通信装置1は、かごが停止すべき階の情報を第2通信装置2と第3通信装置3と第4通信装置4とに送信する。
以上で説明した実施の形態5によれば、エレベーターシステムにおいて、一般的なEthernet(登録商標)と一般的なIPとを使用して通信することができる。
なお、エレベーターシステムにおいて、保守期間は、20年から30年の長期間となる。さらに、エレベーターを部分的に止めて定期検査が行われる。これに対し、本実施の形態によれば、事前に長期供給される部品を選び、また、万一、部品が供給されなくなった場合でも、代替部品を探す場合の選択肢がより多くなり得る。また、部分的に装置を止めて保守することができる。
ただし、第1通信装置1と乗場装置14とにおいては、冗長性がない。このため、第1通信装置1および第2通信装置2の少なくとも一方を止めると大幅にエレベーターシステムの機能が下がる。エレベーターシステムの機能が下がることを抑制するためには、第1通信装置1と同等の通信装置を複数にし、乗場装置14への通信路を複数にし、第3通信装置3と第4通信装置4とに接続すればよい。
以上のように、この発明に係る通信システムは、Ethernet(登録商標)とIPとを使用しながらも、リング型ネットワークにおいて双方向にデータを送信するシステムに利用できる。
1 第1通信装置、 2 第2通信装置、 3 第3通信装置、 4 第4通信装置、 5 第1通信路、 6 第2通信路、 7 第3通信路、 8 第4通信路、 9a プロセッサ、 9b メモリ、 10 ハードウェア、 11 第1かご内装置、 12 第2かご内装置、 13 第3かご内装置、 14 乗場装置
この発明に係る通信システムは、第1のIPネットワークアドレスに属する第1のIPアドレスが割り当てられた一側ネットワークインターフェイスと、前記第1のIPネットワークアドレスとは異なる第2のIPネットワークアドレスに属する第2のIPアドレスが割り当てられた他側ネットワークインターフェイスと、を有した複数の通信装置と、隣接した複数の通信装置の一方の一側ネットワークインターフェイスと他方の他側ネットワークインターフェイスとに接続することにより、複数の通信装置をリング状に接続する複数の通信路と、を備え、同じデータを持つIPパケットを双方向に送信する。
Claims (13)
- 第1のIPネットワークアドレスに属する第1のIPアドレスが割り当てられた一側ネットワークインターフェイスと、前記第1のIPネットワークアドレスとは異なる第2のIPネットワークアドレスに属する第2のIPアドレスが割り当てられた他側ネットワークインターフェイスと、を有した複数の通信装置と、
隣接した前記複数の通信装置の一方の一側ネットワークインターフェイスと他方の他側ネットワークインターフェイスとに接続することにより、前記複数の通信装置をリング状に接続する複数の通信路と、
を備えた通信システム。 - 前記複数の通信装置の各々は、ユニキャストでIPパケットを双方向に送信する請求項1に記載の通信システム。
- 前記複数の通信装置の各々は、ブロードキャストでIPパケットを双方向に送信する請求項1に記載の通信システム。
- 前記複数の通信装置の各々は、ルーティングテーブルに従ってIPパケットをIP層でルーティングする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の通信システム。
- 前記複数の通信装置の各々は、左回り受信用のネットワークインターフェイスのIPアドレスに宛てたIPパケットを左回りにルーティングし、右回り受信用のネットワークインターフェイスのIPアドレスに宛てたIPパケットを右回りにルーティングする請求項4に記載の通信システム。
- 前記複数の通信装置の各々は、送信元の通信装置を識別する情報と送信先の通信装置を識別する情報とをトランスポート層以上の層に有するIPパケットを送信する請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の通信システム。
- 前記複数の通信装置の各々は、IPルーティングの機能を使用して双方向送信以外の通信を行う請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の通信システム。
- 前記複数の通信装置の各々は、IPパケットの監視結果に基づいて通信異常個所を特定する請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の通信システム。
- 前記複数の通信装置の各々は、他の全ての通信装置と通信する請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の通信システム。
- 前記複数の通信装置は、
他の全ての通信装置と通信する主通信装置と、
前記主通信装置と通信し、前記主通信装置以外の通信装置と通信しない複数の従通信装置と、
である請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の通信システム。 - 前記複数の通信装置は、
複数のエレベーターをそれぞれ制御する複数のエレベーター制御装置と、
前記複数のエレベーターを管理する群管理装置と、
である請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の通信システム。 - 前記複数の通信装置の各々は、データリンク層でIPパケットを中継するブリッジとして動作しない請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の通信システム。
- 前記複数の通信装置の各々は、ループを検出した場合に当該ループの経路の一部を遮断する請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の通信システム。
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