KR101143672B1 - 열차용 통신 시스템, 통신 장치 및 중계 장치 - Google Patents

열차용 통신 시스템, 통신 장치 및 중계 장치 Download PDF

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Abstract

중계 장치(1) 및 차량 감시 제어 장치(2)가, 주기적으로 통신해야 할 메시지의 통신만을 허가하는 기간을 포함하는 메시지의 통신 주기에 따른 통신 허용 기간으로 통신 사이클을 구분(區分)하는 사이클 정보에 따라 통신 사이클을 관리하는 통신 사이클 관리부(111, 211)를 구비하고, 통신 사이클 관리부(111, 211)에 의해 관리된 통신 사이클로 통신한다.

Description

열차용 통신 시스템, 통신 장치 및 중계 장치{TRAIN COMMUNICATION SYSTEM, COMMUNICATION DEVICE, AND RELAY DEVICE}
본 발명은 철도 차량의 차상 네트워크(on-vehicle network)를 통해 통신하는 열차용 통신 시스템, 이것을 구성하는 통신 장치 및 중계 장치에 관한 것이다.
철도 차량에서는, 차량 감시 제어 장치가 각 차량에 분산 배치되어 있고, 차량 감시 제어 장치에 의해 차량 기기가 감시 제어되어 있다. 또한, 차량의 편성 단위로 중계 장치가 배치된다. 철도 차량의 차상 네트워크는, 중계 장치간, 및 중계 장치와 차량 감시 제어 장치와의 사이를 통신 접속함으로써 구성된다. 차량 감시 제어 장치끼리, 차상 네트워크를 통해 서로의 감시 제어 데이터를 공유함으로써 고도의 주행 제어나 고장 진단 기능을 실현할 수 있다.
차량 감시 제어 장치간의 통신에는, 예컨대 각종 기기로의 지령치의 전달이나 기기의 상태치의 참조 등과 같이 실시간성(real time quality)이 요구되고, 주기적으로 발생하는 것이 있다. 또한, 기록하고 있는 고장 진단 결과나 사건 로그(event log) 등을 다운로드하는 경우와 같이, 실시간성이 요구되지 않고, 비주기적으로 발생하는 것도 있다. 여기서, 실시간성이 요구되지 않는 후자의 통신이 계속중에 실시간성이 요구되는 전자의 통신이 발생하면, 후자의 통신이 전자의 통신의 실시간성을 손상시킬 가능성이 있다.
실시간성이 요구되는 차량 감시 제어 장치간의 통신에 지장을 초래하면, 열차의 주행 제어에 막대한 영향을 줄지도 모른다. 이것에 대하여, 예컨대 특허문헌 1에는, 철도 차량의 차상 네트워크에 있어서, 감시 제어 데이터 등을 주고 받는 통신의 실시간성을 확보하면서, 실시간성이 요구되지 않는 통신을 동시에 행하는 종래의 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 1에서는, 실시간성이 요구되는 정도에 따른 우선도 정보를 메시지에 갖게 한다. 예컨대, 실시간성의 요구되는 메시지에는 높은 우선도를 부여하고, 실시간성의 요구되지 않는 메시지에는 낮은 우선도를 부여한다. 또한, 중계 장치는, 우선도별 큐(priority-specific queue)를 구비하고 있다.
중계 장치에서는, 차상 네트워크를 통해 수신한 메시지를, 그 우선도 정보에 따라 우선도별 큐에 분배한다. 중계 장치는, 고 우선도 큐에 있는 메시지를 우선적으로 취출하여 중계하고, 고 우선도 큐에 메시지가 없는 경우에만, 저 우선도 큐에 있는 메시지를 취출하여 중계한다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제 2005-333724호 공보(단락 0018~0027, 도 4, 도 6 참조)
종래에는, 실시간성이 요구되는 주기적인 메시지의 직전에 실시간성이 요구되지 않는 비주기적인 메시지가 송신된 경우에 불량이 발생한다. 이 경우, 중계 장치에서는, 상기 실시간성이 요구되는 메시지를 고 우선도 큐에 저장한 시점에서, 이미 실시간성이 요구되지 않는 메시지를 저 우선도 큐로부터 취출하여 중계를 개시하고 있다. 이 때문에, 중계 장치는, 실시간성이 요구되지 않는 메시지의 중계가 완료할 때까지 다른 메시지를 중계할 수 없고, 실시간성이 요구되는 메시지의 중계를 지연시켜 실시간성이 손상된다고 하는 과제가 있었다.
본 발명은, 상기와 같은 과제를 분리하기 위해 이루어진 것으로, 비주기적인 통신이 허용되는 메시지의 통신을 행하더라도, 주기적으로 통신해야 할 메시지의 실시간성을 확보할 수 있는 열차용 통신 시스템, 이것을 구성하는 통신 장치 및 중계 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 열차용 통신 시스템은, 차량마다 탑재된 통신 장치를 구비한 열차용 통신 시스템에 있어서, 통신 장치가, 주기적으로 통신해야 할 메시지의 통신만을 허가하는 기간, 비주기적인 통신이 허용되는 메시지의 통신을 허가하는 기간, 사이클 개시 메시지 및 통신 도중의 메시지만의 통신을 허가하는 아이들 기간으로 통신 사이클을 구분(區分)하는 사이클 정보에 따라, 통신 사이클을 관리하는 통신 사이클 관리부를 구비하고, 통신 사이클 관리부에 의해 관리된 통신 사이클로 통신하는 것이다.
본 발명에 의하면, 주기적으로 통신해야 할 메시지의 통신만을 허가하는 기간을 포함하는, 메시지의 통신 주기에 따른 통신 허용 기간에 통신 사이클을 구분하여 통신을 행하기 때문에, 비주기적인 통신이 허용되는 메시지에 의해 주기적으로 통신해야 할 메시지의 실시간성이 손상되는 상황을 배제할 수 있다고 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 열차용 통신 시스템의 구성을 나타내는 블록도,
도 2는 도 1 중의 열차용 통신 시스템에 있어서의 통신 사이클을 설명하기 위한 도면,
도 3은 실시예 1에 의한 사이클 개시 메시지의 구성을 나타내는 도면,
도 4는 도 1 중의 중계 장치의 구성을 나타내는 블록도,
도 5는 도 4 중의 중계 제어부의 구성을 나타내는 블록도,
도 6은 도 1 중의 차량 감시 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도,
도 7은 도 6 중의 전송 제어부의 구성을 나타내는 블록도,
도 8은 실시예 1에 의한 열차용 통신 시스템의 동작을 나타내는 타이밍차트,
도 9는 비주기 메시지가 주기 메시지의 송신을 지연시키는 경우의 동작을 나타내는 타이밍차트,
도 10은 본 발명의 실시예 2에 의한 열차용 통신 시스템의 구성을 나타내는 블록도,
도 11은 실시예 2에 의한 사이클 개시 메시지의 구성을 나타내는 도면,
도 12는 도 10 중의 열차용 통신 시스템에 있어서의 전송 제어국인 차량 감시 제어 장치의 통신 사이클 관리부의 통신 상태 천이를 나타내는 도면,
도 13은 도 10 중의 열차용 통신 시스템에 있어서의 전송 종속국인 차량 감시 제어 장치 및 중계 장치의 통신 사이클 관리부의 통신 상태 천이를 나타내는 도면,
도 14는 도 10 중의 열차용 통신 시스템에 있어서의 연결(coupling)시의 동작의 흐름을 나타내는 타이밍차트,
도 15는 도 10 중의 열차용 통신 시스템에 있어서의 분리(decoupling)시의 동작의 흐름을 나타내는 타이밍차트,
도 16은 본 발명의 실시예 3에 의한 열차용 통신 시스템에 있어서의 전송 제어국인 차량 감시 제어 장치의 통신 사이클 관리부의 통신 상태 천이를 나타내는 도면,
도 17은 실시예 3에 의한 열차용 통신 시스템에 있어서의 전송 종속국인 차량 감시 제어 장치의 통신 사이클 관리부의 통신 상태 천이를 나타내는 도면,
도 18은 실시예 3에 의한 열차용 통신 시스템에 있어서의 분리시의 동작의 흐름을 나타내는 타이밍차트,
도 19는 본 발명의 실시예 4에 의한 열차용 통신 시스템에 있어서의 통신 사이클을 설명하기 위한 도면,
도 20은 실시예 4에 의한 사이클 개시 메시지의 구성을 나타내는 도면,
도 21은 본 발명의 실시예 5에 의한 중계 장치의 중계 제어부의 구성을 나타내는 블록도,
도 22는 본 발명에 의한 열차용 통신 시스템의 다른 구성을 나타내는 블록도이다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해서, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대하여, 첨부의 도면에 따라 설명한다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 열차용 통신 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1에서는, 각 차량(4a~4f)이 2량 단위로 편성되어 세트(6a~6c)를 구성하는 철도 차량을 예로 들어 설명한다. 실시예 1에 의한 열차용 통신 시스템은 중계 장치(1a~1c) 및 차량 감시 제어 장치(통신 장치)(2a~2f)를 구비한다. 중계 장치(1a~1c)는, 세트(6a~6c)에 마련되고, 차상 네트워크를 통한 각 차량 감시 제어 장치(2a~2f)의 통신을 중계한다. 차량 감시 제어 장치(2a~2f)는 각 차량(4a~4f)에 탑재되고, 기기(3a~3f)를 감시 제어한다. 기기(3a~3f)는 각 차량(4a~4f)에 탑재된 차량 기기이다.
중계 장치(1a)는 세트(6a) 내의 차량 감시 제어 장치(2a, 2b)와 세트내(intra-set) 전송로(8a, 8b)를 통해 접속된다. 또한 마찬가지로, 중계 장치(1b)는 세트(6b) 내의 차량 감시 제어 장치(2c, 2d)와 세트내 전송로(8c, 8d)를 통해 접속된다. 중계 장치(1c)는 세트(6c) 내의 차량 감시 제어 장치(2e, 2f)와 세트내 전송로(8e, 8f)를 통해 접속된다. 또한, 중계 장치(1a, 1b)는 세트간(inter-set) 전송로(9a)를 통해 서로 접속되어 있고, 중계 장치(1b, 1c)는 세트간 전송로(9b)를 통해 서로 접속된다.
실시예 1에 의한 열차용 통신 시스템에서는, 세트내 전송로(8a~8f) 및 세트간 전송로(9a, 9b)를 통한 정보 전송이 행해지는 차상 네트워크가 구성된다. 또, 도 1의 예에서는, 차량 감시 제어 장치(2a)가 전송 제어국으로서 동작하고, 이외의 차량 감시 제어 장치(2b~2f)가 전송 종속국으로서 동작한다.
여기서, 실시예 1에 의한 열차용 통신 시스템의 차상 네트워크를 통한 통신에 대하여 설명한다. 도 2는 도 1 중의 열차용 통신 시스템에 있어서의 통신 사이클을 설명하기 위한 도면이다. 통신 사이클은 차상 네트워크를 통한 통신에서 반복 실시되는 통신 패턴의 단위이다. 도 2에서는, 통신 사이클 N과 그 다음 통신 사이클 N+1을 나타내고 있다.
실시예 1에서는, 감시 제어 데이터 등의 주기적인 데이터 통신의 실시간성이, 비주기적으로 발생하는 실시간성이 요구되지 않는 그 밖의 데이터 통신에 의해 손상되는 일이 없도록, 데이터의 주기성에 따라 통신 사이클을 규정한다. 도 2에 나타내는 예에서는, 통신 사이클에 있어서, 비주기 통신 금지 기간, 비주기 통신 허가 기간, 아이들 기간(idle period)을 규정하고 있다. 이것에 의해, 중계 장치나 차량 감시 제어 장치에 의해 실행되는 차상 네트워크를 통한 통신은, 시간의 경과에 따라, 비주기 통신 금지 상태, 비주기 통신 허가 상태, 아이들 상태, 비주기 통신 금지 상태, … 로 되도록 상태 천이한다.
비주기 통신 금지 기간에서는, 주기적으로 송신해야 할 메시지의 통신만이 허가되고, 비주기적으로 송신되는 메시지의 송신은 금지된다. 반대로, 비주기 통신 허가 기간에서는, 비주기적으로 송신되는 메시지의 송신이 허가된다. 또, 비주기 통신 허가 기간은, 주기적으로 송신해야 할 메시지의 송신을 금지할 수도 있지만, 금지하지 않고 메시지의 주기성에 따른 우선 제어를 하더라도 좋다. 예컨대, 주기적으로 송신해야 할 메시지에 높은 우선도를 설정하고, 비주기적으로 송신되는 메시지에는 낮은 우선도를 설정하여, 우선도에 따른 통신 제어를 행한다.
아이들 기간은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 임의의 통신 사이클 N에서 송신이 개시된 메시지가, 다음 통신 사이클 N+1의 개시보다 전에 수신을 완료하기 위해서 마련된 여유 기간이다. 아이들 기간에서는, 메시지 송신의 개시는 금지되지만, 이 시점에서 이미 송신이 개시되어 송신중으로 된 메시지에 관해서는 송신이 계속된다.
또, 모든 차량 감시 제어 장치(2a~2f)로부터 송신되는 주기적인 메시지의 통신이 비주기 통신 금지 기간내에 완료하도록, 각 통신 사이클에 있어서의 비주기 통신 금지 기간의 길이를 설정해 둔다. 이것에 의해, 비주기 통신 허가 기간에서 주기적인 메시지의 통신을 금지할 필요가 없다. 이후에서는, 비주기 통신 허가 기간에서 주기적인 메시지의 통신을 금지하지 않는 것으로 하여 설명한다.
전송 제어국으로 되는 차량 감시 제어 장치(2a)는 통신 사이클, 비주기 통신 금지 기간, 비주기 통신 허가 기간의 길이를 규정하는 정보를 관리하고 있다. 또한, 차량 감시 제어 장치(2a)는, 타이머를 이용하여 통신 사이클의 개시 타이밍을 관리한다. 이들 통신 사이클에 관한 관리 정보는 차량 감시 제어 장치(2a)에 의해 사이클 개시 메시지로서 수집된다.
차량 감시 제어 장치(2a)는, 전송 종속국으로 되는 차량 감시 제어 장치(2b~2f) 및 중계 장치(1a~1c)에 대하여, 상기 사이클 개시 메시지를 브로드캐스트한다. 중계 장치(1a~1c) 및 차량 감시 제어 장치(2b~2f)에서는, 사이클 개시 메시지의 수신을 통신 사이클의 개시라고 간주하고, 상기 사이클 개시 메시지로 규정되는 통신을 행한다.
도 3은 실시예 1에 의한 사이클 개시 메시지의 구성을 나타내는 도면이다. 도 3에서, 사이클 개시 메시지는 메시지 식별자, 송신원 식별자, 사이클 길이, 비주기 통신 금지 기간 길이, 비주기 통신 허가 기간 길이의 각각에 대응하는 필드로 구성된다. 이후에는, 송신원 식별자, 사이클 길이, 비주기 통신 금지 기간 길이, 비주기 통신 허가 기간 길이 등의 정보를 통합하여 사이클 정보라고 부른다. 중계 장치(1a~1c) 및 차량 감시 제어 장치(2b~2f)는 사이클 개시 메시지로부터 판독한 사이클 정보에 따라 차상 네트워크를 통한 통신을 행한다.
또, 사이클 개시 메시지는 사이클 정보로서 상기 이외의 데이터를 포함하더라도 좋다. 예컨대, 전송 제어국으로 되는 차량 감시 제어 장치(2a)가, 운전기사가 조작하는 운전대에 접속되어 있는 경우, 상술한 바와 같이 사이클 정보는 메시지 헤더에 저장되고, 메시지 본체에는, 각 차량의 차량 기기로의 지령 데이터를 저장하도록 할 수도 있다.
도 4는 도 1 중의 중계 장치의 구성을 나타내는 블록도이며, 중계 장치(1a~1c)를 중계 장치(1)라고 총칭한다. 도 4에서, 중계 장치(1)는, 중계 제어부(11), 스위칭 허브(17), 세트내 전송로 인터페이스(18), 세트간 전송로 인터페이스(19a, 19b)를 구비한다. 중계 제어부(11)는, 전송로 인터페이스(18, 19a, 19b)에 접속하고 있고, 임의의 전송로 인터페이스를 통해 보내져오는 메시지를 다른 전송로 인터페이스에 중계한다. 예컨대, 세트간 전송로 인터페이스(19a)를 통해 보내져오는 메시지를 세트내 전송로 인터페이스(18) 및 세트간 전송로 인터페이스(19b)에 중계한다.
세트간 전송로 인터페이스(19a, 19b)는 각 세트의 중계 장치간에서의 세트간 전송로마다 하나씩 마련된다. 예컨대, 세트(6b)의 중계 장치(1b)에서의 세트간 전송로 인터페이스(19a)는 세트(6a)의 중계 장치(1a)에 연결되는 세트간 전송로(9a)에 접속하고, 세트간 전송로 인터페이스(19b)는 세트(6c)의 중계 장치(1c)에 연결되는 세트간 전송로(9b)에 접속한다. 또한, 세트내 전송로 인터페이스(18)는 중계 장치(1)에 하나씩 마련되고, 스위칭 허브(17)에 접속한다.
스위칭 허브(17)는 세트내 전송로를 통해 세트내의 각 차량에 마련된 차량 감시 제어 장치와 접속한다. 예컨대, 세트(6a) 내의 중계 장치(1a)에서의 스위칭 허브(17)는, 차량(4a, 4b)에 각각 마련된 차량 감시 제어 장치(2a, 2b)와 접속하는 세트내 전송로(8a, 8b)를 묶도록 접속하고 있다. 세트내의 차량 감시 제어 장치간의 통신은, 중계 제어부(11)를 거치지 않고, 스위칭 허브(17)를 경유하여 행해진다.
도 5는 도 4 중의 중계 제어부의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 5에서, 중계 제어부(11)는 통신 사이클 관리부(111), 사이클 개시 메시지 판정부(112), 중계 목적지 판정부(113), 메시지 종별 판정부(114a~114c), 송신 메시지 선택부(115a~115c), 주기 메시지 큐(116a~116c), 및 비주기 메시지 큐(117a~117c)를 구비한다. 또한, 통신 사이클 관리부(111)는 사이클 정보 기억부(118)를 구비한다.
통신 사이클 관리부(111)는 도시하지 않은 타이머를 이용하여 통신 사이클의 상태(비주기 통신 금지 상태, 비주기 통신 허가 상태, 아이들 상태)를 관리한다. 예컨대, 도 2에 나타내는 통신 사이클로 통신을 행하는 경우, 통신 사이클 관리부(111)는 사이클 개시 메시지를 수신한 시점에서 타이머를 개시하여 비주기 통신 금지 상태로 이행한다.
사이클 정보 기억부(118)에는, 사이클 개시 메시지 판정부(112)에 의해 사이클 개시 메시지로부터 판독된 사이클 정보가 저장된다. 통신 사이클 관리부(111)에서는, 사이클 정보 기억부(118)로부터 판독한 사이클 정보의 내용에 근거하여, 비주기 통신 금지 기간, 비주기 통신 허가 기간의 길이를 파악하고, 이 기간의 시간 경과에 따라 비주기 통신 금지 상태로부터 비주기 통신 허가 상태, 아이들 상태라는 통신 사이클의 상태를 천이시킨다.
세트내 전송로 인터페이스(18) 및 세트간 전송로 인터페이스(19a, 19b)를 통해 수신된 메시지는 사이클 개시 메시지 판정부(112)에 입력된다. 사이클 개시 메시지 판정부(112)는 입력된 메시지가 사이클 개시 메시지인지 여부를 판정한다. 사이클 개시 메시지 판정부(112)에서는, 입력된 메시지가 사이클 개시 메시지라고 판정하면, 이 사이클 개시 메시지에 포함되는 사이클 정보를 판독하여 통신 사이클 관리부(111)로 통지한다. 또, 사이클 개시 메시지 판정부(112)를 경유한 메시지는, 사이클 개시 메시지인지 여부에 관계없이, 중계 목적지 판정부(113)에 보내진다.
중계 목적지 판정부(113)는, 사이클 개시 메시지 판정부(112)로부터 입력된 메시지로부터 목적지 어드레스 정보를 판독하여, 목적지 어드레스 정보에 근거하여 적절한 전송로 인터페이스에 대응한 메시지 종별 판정부(114a~114c)로 메시지를 분배한다.
메시지 종별 판정부(114a~114c)는, 중계 목적지 판정부(113)를 경유하여 입력된 메시지가, 주기적으로 송신해야 할 메시지(실시간성이 요구되는 메시지)인지, 비주기적으로 송신해야 할 메시지(실시간성이 요구되지 않는 메시지)인지를 판정한다. 이 판정 결과에 따라, 메시지 종별 판정부(114a~114c)는 중계 목적지 판정부(113)를 경유하여 입력된 메시지를 주기 메시지 큐(116a~116c) 또는 비주기 메시지 큐(117a~117c)에 분배한다.
송신 메시지 선택부(115a~115c)는 통신 사이클 관리부(111)로부터 현재의 통신 사이클의 상태의 통지를 받는다. 이것에 의해, 송신 메시지 선택부(115a~115c)는, 현재의 통신 사이클의 상태에 따른 메시지를 주기 메시지 큐(116a~116c) 또는 비주기 메시지 큐(117a~117c)로부터 취출하고, 전송로 인터페이스(18, 19a, 19b)를 통해 송신한다.
도 6은 도 1 중의 차량 감시 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이며, 차량 감시 제어 장치(2a~2f)를 차량 감시 제어 장치(2)라고 총칭한다. 도 6에 있어서, 차량 감시 제어 장치(2)는 전송 제어부(21), 감시 기록 관리부(22), 기기 감시 제어부(23), 주기 메시지 처리부(26), 비주기 메시지 처리부(27) 및 세트내 전송로 인터페이스(28)를 구비한다.
전송 제어부(21)는 세트내 전송로 인터페이스(28)를 통해 수신된 메시지를 입력하고, 이 메시지의 종별(주기적으로 송신해야 할 메시지 또는 비주기적으로 송신되는 메시지)을 판정한다. 이 판정 결과의 메시지 종별에 따라, 전송 제어부(21)는 입력된 상기 메시지를 주기 메시지 처리부(26) 또는 비주기 메시지 처리부(27)에 송신한다. 반대로, 전송 제어부(21)는, 주기 메시지 처리부(26) 또는 비주기 메시지 처리부(27)를 통해 수신한 메시지를, 세트내 전송로 인터페이스(28)를 경유하여 중계 장치(1)로 송신한다.
감시 기록 관리부(22)는 기기 감시 제어부(23)에 의한 차량 기기의 다양한 감시 결과를 차량 감시 기록 정보로서 내부의 메모리(도시하지 않음)에 저장하여 관리한다. 기기 감시 제어부(23)는, 감시 제어 대상의 차량 기기(기기(3a~3f))와 접속하여, 차량 기기의 감시 제어를 행한다.
주기 메시지 처리부(26)는, 기기 감시 제어부(23)에 의해 얻어진 차량 자신의 차량 기기에 관한 감시 제어 데이터를 메시지로서 전송 제어부(21) 및 세트내 전송로 인터페이스(28)를 경유하여 중계 장치(1)로 송신한다. 또한, 주기 메시지 처리부(26)는, 전송 제어부(21)를 경유하여 수신한 메시지로부터, 다른 차량의 차량 기기에 관한 감시 제어 데이터를 취출하여 기기 감시 제어부(23)에 설정한다. 또, 감시 제어 데이터를 포함하는 감시 제어 관련 정보를 전하기 위한 메시지는 제어 주기에 따른 소정의 통신 주기마다 작성된다.
비주기 메시지 처리부(27)는, 감시 기록 관리부(22)로부터 판독한 차량 감시 기록 정보를 메시지로서 전송 제어부(21) 및 세트내 전송로 인터페이스(28)를 경유하여 중계 장치(1)로 송신한다. 또한, 비주기 메시지 처리부(27)는, 전송 제어부(21)를 경유하여 수신한 메시지로부터, 다른 차량의 차량 기기에 관한 차량 감시 기록 정보를 취출하여 감시 기록 관리부(22)에 설정한다. 또, 차량 감시 기록 정보를 전하기 위한 메시지는, 운전대(도시하지 않음) 등으로부터의 지시에 따라 비주기적으로 작성된다.
도 7은 도 6 중의 전송 제어부(21)의 구성을 나타내는 블록도이며, 접속 목적지의 구성인 주기 메시지 처리부(26), 비주기 메시지 처리부(27) 및 세트내 전송로 인터페이스(28)도 기재하고 있다. 도 7에 있어서, 전송 제어부(21)는, 통신 사이클 관리부(211), 사이클 개시 메시지 판정부(212), 메시지 종별 판정부(214), 송신 메시지 선택부(215), 주기 메시지 버퍼(216), 및 비주기 메시지 큐(217)를 구비한다. 또한, 통신 사이클 관리부(211)는 사이클 정보 기억부(218)를 구비한다.
통신 사이클 관리부(211)는 도시하지 않은 타이머를 이용하여 통신 사이클의 상태(비주기 통신 금지 상태, 비주기 통신 허가 상태, 아이들 상태)를 관리한다. 통신 사이클 관리부(211)에 의한 처리는, 차량 감시 제어 장치(2)가 전송 제어국인지 전송 종속국인지에 따라 다르다.
우선, 전송 제어국으로서 동작하는 차량 감시 제어 장치(2)내에 탑재된 통신 사이클 관리부(211)에 대하여 설명한다.
이 통신 사이클 관리부(211)는 도시하지 않은 타이머를 이용하여 통신 사이클의 개시 타이밍을 관리한다. 예컨대, 도 2에 나타내는 통신 사이클로 통신을 행하는 경우, 통신 사이클 관리부(211)는 통신 사이클의 개시 시점에서 타이머를 개시하여 비주기 통신 금지 상태로 이행한다. 이 때, 통신 사이클 관리부(211)는, 전송 종속국으로서 동작하는 차량 감시 제어 장치(2b~2f) 및 중계 장치(1a~1c)에 대하여, 송신 메시지 선택부(215) 및 세트내 전송로 인터페이스(28)를 통해 사이클 개시 메시지를 브로드캐스트한다.
또, 사이클 정보 기억부(218)에는, 사이클 정보가 미리 저장되어 있다. 통신 사이클 관리부(211)는, 사이클 정보 기억부(218)로부터 사이클 정보를 판독하고, 이 사이클 정보를 포함하는 사이클 개시 메시지를 작성한다. 통신 사이클이 개시되면, 상기 사이클 정보의 내용에 근거하여, 시간 경과에 따라 비주기 통신 금지 상태로부터 비주기 통신 허가 상태, 아이들 상태라는 통신 사이클의 상태가 천이한다.
다음으로, 전송 종속국으로서 동작하는 차량 감시 제어 장치(2)내에 탑재된 통신 사이클 관리부(211)에 대하여 설명한다.
이 통신 사이클 관리부(211)는 사이클 개시 메시지를 수신한 시점에서 타이머를 개시하여 비주기 통신 금지 상태로 이행한다. 사이클 정보 기억부(218)에는, 사이클 개시 메시지 판정부(212)에 의해 사이클 개시 메시지로부터 판독된 사이클 정보가 저장된다. 통신 사이클 관리부(211)에서는, 사이클 정보 기억부(218)로부터 판독한 사이클 정보의 내용에 근거하여, 비주기 통신 금지 기간, 비주기 통신 허가 기간의 길이를 파악하고, 이 기간의 시간 경과에 따라 비주기 통신 금지 상태로부터 비주기 통신 허가 상태, 아이들 상태라는 통신 사이클의 상태를 천이시킨다.
세트내 전송로 인터페이스(28)를 통해 수신된 메시지는 사이클 개시 메시지 판정부(212)에 입력된다. 사이클 개시 메시지 판정부(212)는 입력한 메시지가 사이클 개시 메시지인지 여부를 판정한다. 사이클 개시 메시지 판정부(212)에서는, 입력한 메시지가 사이클 개시 메시지인 경우, 이 사이클 개시 메시지에 포함되는 사이클 정보를 판독하여 통신 사이클 관리부(211)로 통지한다. 또, 사이클 개시 메시지 판정부(212)를 경유한 메시지는, 사이클 개시 메시지인지 여부에 관계없이, 메시지 종별 판정부(214)에 보내진다.
메시지 종별 판정부(214)는, 사이클 개시 메시지 판정부(212)를 경유하여 입력한 메시지가 주기적으로 송신해야 할 메시지(실시간성이 요구되는 메시지)인지 비주기적으로 송신해야 할 메시지(실시간성이 요구되지 않는 메시지)인지를 판정한다. 이 판정 결과에 따라, 메시지 종별 판정부(214)는 사이클 개시 메시지 판정부(212)를 경유하여 입력된 메시지를 주기 메시지 처리부(26) 또는 비주기 메시지 처리부(27)에 분배한다.
주기 메시지 버퍼(216)는 주기 메시지 처리부(26)에서 작성된 메시지를 저장한다. 또한, 비주기 메시지 큐(217)는 비주기 메시지 처리부(27)에서 작성된 메시지를 저장한다. 송신 메시지 선택부(215)는, 통신 사이클 관리부(211)가 관리하는 현재의 통신 사이클의 상태에 따라, 주기 메시지 버퍼(216) 또는 비주기 메시지 큐(217)로부터 메시지를 취출하고, 세트내 전송로 인터페이스(28)를 통해 중계 장치(1)로 송신한다.
또, 비주기 메시지 처리부(27)에 의한 메시지 작성 및 송신 메시지 선택부(215)에 의한 메시지 송신은 비동기로 행해지기 때문에, 양자간에 비주기 메시지 큐(217)를 마련하고 있다. 한편, 주기 메시지 처리부(26)에 의한 메시지 작성 및 송신 메시지 선택부(215)에 의한 메시지 송신도 마찬가지로 비동기로 실시되지만, 양자간은, 큐가 아니라, 단일의 메시지만을 저장하는 버퍼를 마련하고 있다.
주기 메시지 처리부(26)에 의해 작성되는 메시지는, 제어 주기에 따라 발생하는 감시 제어 관련 정보를 전하는 것이고, 주기적으로 송신해야 할 메시지이다. 이 경우, 실시간성이 없는 오래된 정보까지 빠짐없이 전하는 것보다, 오래된 정보는 폐기하고 최신의 정보를 적시 전하는 것이 중요하다. 이것에 의해, 단일의 메시지만을 저장하는 주기 메시지 버퍼(216)를, 주기 메시지 처리부(26)의 후단에 배치하고 있다. 이러한 메시지의 특성을 고려할 필요가 없으면, 주기 메시지 처리부(26)의 후단에 큐를 배치하더라도 상관없다.
다음으로, 동작에 대하여 설명한다.
도 8은 실시예 1에 의한 열차용 통신 시스템의 동작을 나타내는 타이밍차트이며, 중계 장치(1a~1c) 및 차량 감시 제어 장치(2a~2f)에 의한 전송로 인터페이스를 거친 메시지 송수신 상태를 나타내고 있다. 도 8에 있어서, 가로축은 시간축을 나타내고 있고, 시간축으로 배치된 직사각형은 각 장치 사이에서 송수신되는 메시지를 나타내고 있다. 예컨대, 시간축에서의 송신측에 배치된 메시지는 송신 메시지이며, 수신측에 배치된 메시지는 수신 메시지이다. 직사각형의 시간축 방향의 길이는 메시지의 송수신에 소비되는 시간을 나타내고 있다. 이후의 설명에서는, 전송로의 전송 레이트에 근거하는 전송로 점유 시간만을 고려하고, 각 장치에서의 처리 지연이나 전송로의 전파 지연은 무시하고 있다. 또, 도 8의 타이밍차트의 표기는 도 8 이후에 설명하는 타이밍차트에 있어서도 동일하다.
전송 제어국인 차량 감시 제어 장치(2a)는, 타이머를 이용하여 주기적으로 통신 사이클을 반복하고, 차량 감시 제어 장치(2b~2f) 및 중계 장치(1a~1c)에 대하여 사이클 개시 시점에서 사이클 개시 메시지(500a)를 브로드캐스트한다. 브로드캐스트된 사이클 개시 메시지(500a)는, 중계 장치(1a)를 거쳐 차량 감시 제어 장치(2b)로 보내지고, 중계 장치(1a)로부터 중계 장치(1b)를 더 거쳐서 차량 감시 제어 장치(2c, 2d)로 보내지고, 중계 장치(1b)로부터 중계 장치(1c)를 더 거쳐서 차량 감시 제어 장치(2e, 2f)로 보내진다.
계속해서, 차량 감시 제어 장치(2a)는, 차량 자신의 감시 제어 데이터를 포함하는 주기적으로 통신해야 할 메시지(이하, 주기 메시지라고 부름)(도시하지 않음)를 차량 감시 제어 장치(2b~2f) 및 중계 장치(1a~1c)에 대하여 브로드캐스트한다. 중계 장치(1a~1c) 및 차량 감시 제어 장치(2b~2f)는, 차량 감시 제어 장치(2a)로부터 브로드캐스트된 사이클 개시 메시지(500a)를 수신하면, 사이클 개시 메시지(500a)로부터 판독한 사이클 정보의 내용에 근거하여 통신 사이클을 개시한다.
또, 사이클 개시 메시지(500a)의 브로드캐스트는, 스토어 앤드 포워드(store and forward) 방식에 따르는 지연에 의해, 중계 장치(1a~1c) 및 차량 감시 제어 장치(2b~2f)에 상당하는 각 노드에서 사이클 개시 메시지(500a)가 도착하는 시각이 각각 다르다. 이 때문에, 도 8에 나타낸 바와 같이, 사이클 개시 메시지(500a)에 대응한 통신 사이클의 개시 시각은 각 노드마다 다르다. 이 때, 차량 감시 제어 장치(2b~2f)는 차량 자신의 감시 제어 데이터를 포함하는 주기 메시지(도시하지 않음)를 브로드캐스트한다.
중계 장치(1a~1c) 및 차량 감시 제어 장치(2b~2f)는 통신 사이클을 개시하면, 타이머를 이용하여 사이클 개시로부터의 시간 경과를 감시하고, 비주기 통신 금지 기간, 비주기 통신 허가 기간, 아이들 기간이라는 통신 사이클의 상태를 천이시킨다(도 8 중의 사이클 N 참조). 또, 상술한 바와 같이, 사이클 개시 메시지(500a)가 각 노드에 도착하는 시간은 서로 다르기 때문에, 도 8에 나타낸 바와 같이, 각 노드에서, 비주기 통신 금지 기간, 비주기 통신 허가 기간, 아이들 기간의 개시 종료의 시각은 서로 다르다.
여기서, 시각 T1에, 차량 감시 제어 장치(2e)의 감시 기록 관리부(22)가, 차량 감시 제어 장치(2a)를 향해서 비주기적으로 통신되는 메시지(이하, 비주기 메시지라고 부름)를 송신하고자 하는 경우를 생각한다. 차량 감시 제어 장치(2e)의 비주기 메시지 처리부(27)는, 비주기 메시지(700e)를 작성하고 비주기 메시지 큐(217)에 저장한다. 차량 감시 제어 장치(2e)에서, 시각 T1은, 통신 사이클 N의 비주기 통신 금지 기간내이다. 이 때문에, 차량 감시 제어 장치(2e)의 송신 메시지 선택부(215)는 비주기 메시지 큐(217)의 메시지를 그대로 둔다.
이후에, 시각 T2에서 통신 사이클 N의 비주기 통신 허가 기간으로 이행하면, 송신 메시지 선택부(215)는, 비주기 메시지 큐(217)에 저장되어 있던 비주기 메시지(700e)를 취출하고, 세트내 전송로 인터페이스(28)를 통해 비주기 메시지(700e)(도 8 중, 부호 N을 붙인 직사각형으로 나타냄)를 송신한다. 중계 장치(1c)의 세트내 전송로 인터페이스(18)로 비주기 메시지(700e)의 수신이 완료하는 것은 스위칭 허브(17)를 거치기 위해서 시각 T3으로 된다.
중계 장치(1c)에 수신된 비주기 메시지(700e)는, 중계 장치(1c) 내에서 사이클 개시 메시지 판정부(112), 중계 목적지 판정부(113)를 거쳐 메시지 종별 판정부(114a)에 출력된다. 메시지 종별 판정부(114a)는 입력된 메시지가 비주기 메시지(700e)라고 판정하면, 비주기 메시지(700e)를 비주기 메시지 큐(117a)에 저장한다. 중계 장치(1c)에서, 시각 T3은 비주기 통신 허가 기간이기 때문에, 송신 메시지 선택부(115a)는, 즉시 비주기 메시지(700e)를 비주기 메시지 큐(117a)로부터 취출하고, 세트간 전송로 인터페이스(19a)를 통하여 송신한다.
중계 장치(1b)는, 세트간 전송로 인터페이스(19b)를 통해, 중계 장치(1c)로부터의 비주기 메시지(700e)를 수신하고, 시각 T4에 있어서 수신을 완료한다. 이후에, 상술한 중계 장치(1c)와 같은 처리를 행하여, 중계 장치(1b)는 내부의 비주기 메시지 큐(117a)에 비주기 메시지(700e)를 저장한다. 중계 장치(1b)에서, 시각 T4에서는, 비주기 통신 허가 기간이 종료하고 아이들 기간으로 이행하고 있다. 이 때문에, 다음 통신 사이클 N+1의 비주기 통신 허가 기간으로 이행할 때까지, 비주기 메시지(700e)는 비주기 메시지 큐(117a)에 유지된다.
전송 제어국인 차량 감시 제어 장치(2a)가, 다음 통신 사이클 N+1에 관한 사이클 개시 메시지(500b)를 차량 감시 제어 장치(2b~2f) 및 중계 장치(1a~1c)에 대하여 브로드캐스트한다. 이것에 의해, 통신 사이클 N+1이 개시된다. 차량 감시 제어 장치(2c)는, 시각 T5에서 사이클 개시 메시지(500b)를 수신하면, 이 사이클 개시 메시지(500b)로부터 취출한 사이클 정보의 내용에 근거하여 통신 사이클 N+1을 개시한다.
계속해서, 차량 감시 제어 장치(2c)는, 차량 자신의 감시 제어 데이터를 포함하는 주기 메시지(600c)(도 8 중, 부호 C를 붙인 직사각형으로 나타냄)를 브로드캐스트한다. 또, 도 8에 나타내는 예에서는, 주기 메시지(600c)가, 중계 장치(1a, 1b)를 통해 차량 감시 제어 장치(2a)에 수신되기까지의 흐름을 나타내고 있고, 차량 감시 제어 장치(2b, 2d~2f)까지의 흐름의 기재를 생략하고 있다.
중계 장치(1b)에서, 주기 메시지(600c)가 도착하기 전에 비주기 메시지(700e)가 도착하고 있다. 이 때, 중계 장치(1b)는, 통신 사이클 N+1에 있어서의 비주기 통신 금지 기간이기 때문에, 비주기 메시지(700e)를 비주기 메시지 큐(117a)에 저장한 채로 된다.
한편, 주기 메시지(600c)는, 송신 메시지 선택부(115a)에 의해 즉시 주기 메시지 큐(116a)로부터 판독되고, 세트간 전송로 인터페이스(19a) 및 세트간 전송로(9a)를 통해 중계 장치(1a)로 송신된다. 이와 같이, 중계 장치(1b)에서는, 비주기 메시지(700e)의 송신 처리에 의해 지연되지 않고, 주기 메시지(600c)를 송신할 수 있다.
시간이 경과하여 시각 T7로 되면, 중계 장치(1b)는 비주기 통신 허가 기간으로 이행한다. 이것에 의해, 중계 장치(1b)의 송신 메시지 선택부(115a)는, 비주기 메시지 큐(117a)로부터 비주기 메시지(700e)를 판독하고, 세트간 전송로 인터페이스(19a) 및 세트간 전송로(9a)를 통해 중계 장치(1a)로 송신한다.
다음으로, 실시예 1의 열차용 통신 시스템에 있어서, 메시지의 발생원인 차량 감시 제어 장치(2)만이 사이클 정보에 근거하는 통신 사이클로 통신을 행하고, 중계 장치(1)가 상기 통신 사이클에서의 통신을 행하지 않는 경우의 동작을 설명한다.
도 9는, 차량 감시 제어 장치만이 사이클 정보에 근거하는 통신 사이클로 통신함으로써, 비주기 메시지가 주기 메시지의 송신을 지연시키는 경우의 동작을 나타내는 타이밍차트이다. 또, 도 9는 도 8에서 나타낸 본 발명의 특징적인 동작과 비교하기 위한 동작예를 나타내고 있고, 본 발명의 동작을 나타내고 있는 것이 아니다.
우선, 도 8과 마찬가지로, 전송 제어국인 차량 감시 제어 장치(2a)는, 타이머를 이용하여 주기적으로 통신 사이클을 반복하고, 차량 감시 제어 장치(2b~2f) 및 중계 장치(1a~1c)에 대하여 사이클 개시점에서 사이클 개시 메시지(500a)를 브로드캐스트한다.
계속해서, 차량 감시 제어 장치(2a)는 차량 자신의 감시 제어 데이터를 포함하는 주기 메시지(도시하지 않음)를 차량 감시 제어 장치(2b~2f) 및 중계 장치(1a~1c)에 대하여 브로드캐스트한다. 차량 감시 제어 장치(2b~2f)는, 차량 감시 제어 장치(2a)에서 브로드캐스트된 사이클 개시 메시지(500a)를 수신하면, 사이클 개시 메시지(500a)로부터 판독한 사이클 정보의 내용에 근거하여 통신 사이클을 개시한다.
차량 감시 제어 장치(2b~2f)는, 통신 사이클을 개시하면, 타이머를 이용하여 사이클 개시로부터의 시간 경과를 감시하고, 비주기 통신 금지 기간, 비주기 통신 허가 기간, 아이들 기간이라는 통신 사이클의 상태를 천이시킨다.
시각 T1에서, 차량 감시 제어 장치(2e)의 감시 기록 관리부(22)가, 차량 감시 제어 장치(2a)를 향해서 비주기적으로 통신되는 비주기 메시지를 송신하고자 하는 경우를 생각한다. 차량 감시 제어 장치(2e)의 비주기 메시지 처리부(27)는 비주기 메시지(700e)를 작성하고 비주기 메시지 큐(217)에 저장한다. 이 때, 시각 T1은 통신 사이클 N의 비주기 통신 금지 기간내이기 때문에, 송신 메시지 선택부(215)는, 비주기 메시지 큐(217)의 메시지를 그대로 둔다.
시각 T2에서 통신 사이클 N의 비주기 통신 허가 기간으로 이행하면, 차량 감시 제어 장치(2e)의 송신 메시지 선택부(215)는, 비주기 메시지 큐(217)에 저장되어 있던 비주기 메시지(700e)를 취출하고, 세트내 전송로 인터페이스(28)를 통해 비주기 메시지(700e)를 송신한다. 중계 장치(1c)의 세트내 전송로 인터페이스(18)에서 비주기 메시지(700e)의 수신이 완료하는 것은, 스위칭 허브(17)를 경유하기 때문에 시각 T3으로 된다.
중계 장치(1c)는 세트내 전송로(8e)를 통해 수신한 비주기 메시지(700e)를 비주기 메시지 큐(117a)에 저장한다. 도 8과 달리, 도 9에서는, 중계 장치(1c)가 사이클 개시 메시지의 사이클 정보의 내용에 근거하는 통신 사이클로 통신하지 않는다. 이 때문에, 중계 장치(1c)의 송신 메시지 선택부(115a)는, 즉시 비주기 메시지(700e)를 비주기 메시지 큐(117a)로부터 취출하고, 세트간 전송로 인터페이스(19a)를 통하여 송신한다.
중계 장치(1b)는, 세트간 전송로 인터페이스(19b) 및 세트간 전송로(9b)를 통해서, 중계 장치(1c)로부터의 비주기 메시지(700e)를 수신하고, 시각 T4에서 수신을 완료한다. 도 8과 달리, 도 9에서는, 중계 장치(1b)가 사이클 개시 메시지의 사이클 정보의 내용에 근거하는 통신 사이클로 통신하지 않는다. 이 때문에, 중계 장치(1b)는, 수신한 비주기 메시지(700e)를, 즉시 세트간 전송로 인터페이스(19a) 및 세트간 전송로(9a)를 통해 중계 장치(1a)로 송신한다.
중계 장치(1a)는, 시각 T51에서, 세트간 전송로 인터페이스(19b)를 경유하여 중계 장치(1b)로부터 비주기 메시지(700e)의 수신을 완료한다. 마찬가지로 중계 장치(1a)도, 사이클 개시 메시지의 사이클 정보의 내용에 근거하는 통신 사이클로 통신하지 않기 때문에, 수신한 비주기 메시지(700e)를 즉시 세트내 전송로 인터페이스(18) 및 세트간 전송로(8a)를 통해 차량 감시 제어 장치(2a)로 송신한다.
도 8과 마찬가지로, 시각 T5에서, 차량 감시 제어 장치(2c)가 주기 메시지(600c)의 송신을 개시한다. 중계 장치(1a)는, 시각 T6에서, 중계 장치(1b)를 경유하여 송신된 주기 메시지(600c)를 세트간 전송로 인터페이스(19b)를 통해 수신한다. 이 때, 중계 장치(1a)에서는, 시각 T51에 비주기 메시지(700e)의 송신을 개시하고 있고, 세트내 전송로 인터페이스(18)가 비주기 메시지(700e)의 송신으로 점유되어 있다. 이 때문에, 비주기 메시지(700e)의 송신이 완료하는 시각 T61까지, 중계 장치(1a)는 주기 메시지(600c)를 송신할 수 없다. 이것에 의해, 중계 장치(1a)에서 주기 메시지(600c)의 송신이 지연된다.
이와 같이 이미 전송로를 점유하고 있는 메시지에 의한 지연은, 종래와 같이 우선도별 큐를 이용한 우선 전송 제어만으로는 회피할 수 없다. 즉, 차량 감시 제어 장치(2)가 사이클 정보의 내용에 근거하는 통신 사이클로 통신하는 경우, 중계 장치(1)에 있어서도, 주기 메시지와 비주기 메시지와의 경합을 피할 수 있도록, 충분히 큰 아이들 기간을 마련할 필요가 있다. 도 9의 예에서는, 통신 사이클 N의 아이들 기간의 종료 시각, 즉, 다음 통신 사이클 N+1의 개시 시각은 적어도 비주기 메시지(700e)의 송신이 완료하는 시각 T61 이후이어야 한다.
아이들 기간은, 상술한 바와 같은 주기 메시지와 비주기 메시지와의 경합을 완전히 배제할 수 있는 시간 길이로 할 필요가 있다. 예컨대, 아이들 기간은, 어떤 차량 감시 제어 장치(1)로부터 다른 차량 감시 제어 장치(1)로 메시지 송신에 필요한 시간의 최악의 값보다 커야 한다. 또, 상기 최악의 값으로서는, 열차용 통신 시스템에 있어서, 가장 떨어져 있는 차량 감시 제어 장치간의 통신으로, 또한, 통신 도중에서 다른 비주기 메시지와의 경합에 의해 발생하는 지연을 포함하는 시간이 생각된다.
이것에 대하여, 실시예 1에 의한 열차용 통신 시스템은, 중계 장치(1)도 사이클 정보의 내용에 근거하는 통신 사이클로 통신을 행한다. 이 때, 인접하는 중계 장치(1) 사이에서 메시지를 송신하는 데 필요한 시간과, 직접 접속된 중계 장치(1)와 차량 감시 제어 장치(2)와의 사이에서의 메시지 송신에 필요한 시간 중, 긴 쪽보다 긴 시간을 아이들 기간으로 한다. 이와 같이 함으로써, 주기 메시지와 비주기 메시지와의 경합을 배제할 수 있고, 도 9에 나타내는 경우보다 전송로의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예 1에 의하면, 중계 장치(1) 및 차량 감시 제어 장치(2)가, 주기적으로 통신해야 할 메시지의 통신만을 허가하는 기간을 포함하는 메시지의 통신 주기에 따른 통신 허용 기간으로 통신 사이클을 구분하는 사이클 정보에 따라서 통신 사이클을 관리하는 통신 사이클 관리부(111, 211)를 구비하고, 통신 사이클 관리부(111, 211)에 의해 관리된 통신 사이클로 통신한다.
또한, 이 구성에 있어서, 전송 제어국으로서 동작하는 차량 감시 제어 장치(2)가, 통신 사이클의 개시 시점에서, 중계 장치(1) 및 전송 종속국으로서 동작하는 차량 감시 제어 장치(2)에 대하여, 사이클 정보를 포함하는 사이클 개시 메시지를 송신하고, 또한, 통신 사이클의 개시 시점으로부터 측정(計時)한 경과 시간을 기준으로 하여 상기 통신 사이클로 통신하고, 중계 장치(1) 및 전송 종속국으로서 동작하는 차량 감시 제어 장치(2)가, 사이클 개시 메시지의 수신 시점에서, 사이클 개시 메시지의 사이클 정보에 따른 통신 사이클에서의 통신을 개시하고, 또한, 사이클 개시 메시지의 수신 시점에서 계시한 경과 시간을 기준으로 하여 통신 사이클로 통신한다.
이들 구성에 있어서, 주기적으로 통신해야 할 메시지만의 통신을 허가하는 비주기 통신 금지 기간, 비주기적인 통신이 허용되는 메시지의 통신을 허가하는 비주기 통신 허가 기간, 사이클 개시 메시지 및 통신 도중의 메시지만의 통신을 허가하는 아이들 기간으로 통신 사이클을 구분하는 사이클 정보를 이용한다. 이와 같이 구성함으로써, 비주기적인 통신이 허용되는 메시지에 의해 주기적으로 통신해야 할 메시지의 실시간성이 손상되는 상황을 배제할 수 있다.
또한, 본 실시예 1에 의하면, 중계 장치(1)가, 차량 감시 제어 장치(2) 사이의 통신을 중계함에 있어서, 상기 사이클 정보에 따라 관리되는 통신 사이클로 중계하기 때문에, 상기와 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 차량 감시 제어 장치(2)사이의 통신을 중계함에 있어서, 임의의 통신 사이클에서 송신 개시된 메시지가 전송 경로 도중의 가장 가까운 중계 장치 또는 송신 목적지의 차량 감시 제어 장치로 수신 완료될 때까지, 다음 통신 사이클이 개시되는 일이 없도록 아이들 기간의 길이를 조절하는 것으로, 주기 메시지와 비주기 메시지와의 경합을 배제할 수 있고, 전송로의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
(실시예 2)
도 10은 본 발명의 실시예 2에 의한 열차용 통신 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 10에서는, 차량(4a~4c)이 3량 단위로 세트(6d)를 구성하고, 차량(4d, 4e)이 2량 단위로 세트(6e)를 구성하는 철도 차량을 예로 들어 설명한다. 실시예 2에 의한 열차용 통신 시스템은 중계 장치(1a, 1b), 차량 감시 제어 장치(2a~2e), 및 자동 연결기(5a~5d)를 구비한다. 중계 장치(1a, 1b)는, 세트(6d, 6e)에 마련되고, 차상 네트워크를 통한 각 차량 감시 제어 장치(2a~2e)의 통신을 중계한다. 차량 감시 제어 장치(2a~2e)는 각 차량(4a~4e)에 탑재되고, 기기(3a~3e)를 감시 제어한다. 기기(3a~3e)는 각 차량(4a~4e)에 탑재된 차량 기기이다.
중계 장치(1a)는 세트(6d) 내의 차량 감시 제어 장치(2a~2c)와 세트내 전송로(8a~8c)를 통해 접속된다. 또한 마찬가지로, 중계 장치(1b)는 세트(6e) 내의 차량 감시 제어 장치(2d, 2e)와 세트내 전송로(8d, 8e)를 통해 접속된다. 중계 장치(1a)는 자동 연결기(5a)와 세트간 전송로(9a)에 접속되어 있고, 중계 장치(1b)는 자동 연결기(5d)와 세트간 전송로(9b)에 접속되어 있다. 세트간 전송로(9a)는 자동 연결기(5b)에 접속하고 있고, 세트간 전송로(9b)는 자동 연결기(5c)에 접속하고 있다.
자동 연결기(5a~5d)는 세트의 차량 사이를 연결(coupling)할 때 세트간 전송로(9)도 접속한다. 예컨대, 자동 연결기(5b, 5c)는 세트(6d)의 차량(4)과 세트(6e)의 차량을 연결하고, 세트간 전송로(9a, 9b)를 접속한다. 즉, 세트간 전송로(9a, 9b)는 자동 연결기(5b, 5c)의 연결/분리(decoupling)에 의해 서로의 접속이 개폐된다. 또한, 세트(6f)는 세트(6d)와 세트(6e)가 자동 연결기(5b, 5c)에 의해 연결되어 구성된다.
본 실시예 2에서는, 열차를 기동, 연결, 분리했을 때, 열차내에서 단 하나의 전송 제어국이 유한 시간내에 정해지는 것을 전제로 하고 있다. 실시예 2에 있어서, 전송 제어국을 결정하는 방법(전송 제어국을 확립하는 방법) 자체는, 특정 방법에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 참고 문헌 1에 개시되는 방법을 이용할 수도 있다.
참고문헌 1 : 일본 특허 공고 평성 제7-46881호 공보
도 11은 실시예 2에 의한 사이클 개시 메시지의 구성을 나타내는 도면이다. 도 11에서, 사이클 개시 메시지는 메시지 식별자, 송신원 식별자, 전송 제어국 변경 플래그, 사이클 길이, 비주기 통신 금지 기간 길이, 비주기 통신 허가 기간 길이의 각각에 대응하는 필드로 구성된다.
본 실시예 2에서는, 송신원 식별자, 전송 제어국 변경 플래그, 사이클 길이, 비주기 통신 금지 기간 길이, 비주기 통신 허가 기간 길이를 통합하여 사이클 정보라고 부른다. 또, 전송 제어국 변경 플래그는, 전송 제어국인 차량 감시 제어 장치(2)가 열차의 연결/분리에 따라 전송 종속국에 이행할 때에 설정된다.
다음으로, 동작에 대하여 설명한다.
(1) 제어국 모드의 통신 사이클 관리부에 의한 동작
도 12는 도 10 중의 열차용 통신 시스템에 있어서의 전송 제어국인 차량 감시 제어 장치의 통신 사이클 관리부의 통신 상태 천이를 나타내는 도면이다. 또, 실시예 2에 의한 차량 감시 제어 장치(2a~2e)의 구성은, 상기 실시예 1에서 나타낸 도 4~7과 기본적으로 동일하다.
이후에서는, 도 12 및 상기 실시예 1에서 나타낸 도 6, 7을 이용하여, 전송 제어국인 차량 감시 제어 장치(2)의 통신 사이클 관리부(211)의 동작을 구체적으로 설명한다. 또한, 도 12에서, 전송 제어국인 차량 감시 제어 장치(2)의 통신 사이클 관리부(211)는 동작 모드가 제어국 모드이며, 전송 종속국인 중계 장치(1) 및 차량 감시 제어 장치(2)의 통신 사이클 관리부(111, 211)는 동작 모드가 종속국 모드인 것으로 한다.
우선, 제어국 모드의 통신 사이클 관리부(211)는, 통신 사이클의 개시 시점에서 타이머를 개시하고, 또한, 전송 제어국 변경 플래그를 설정하지 않고, 종속국 모드의 통신 사이클 관리부(211)에 대하여, 송신 메시지 선택부(215) 및 세트내 전송로 인터페이스(28)를 통해 사이클 개시 메시지를 브로드캐스트한다. 이것에 의해, 제어국 모드의 통신 사이클 관리부(211)는 비주기 통신 금지 상태 ST11로 이행한다(천이 TR11).
제어국 모드의 통신 사이클 관리부(211)는, 통신 사이클을 개시하여 상기 사이클 정보의 내용에 근거하는 비주기 통신 금지 기간(일정 시간)이 경과하면, 비주기 통신 금지 상태 ST11로부터 비주기 통신 허가 상태 ST12로 천이한다(천이 TR12). 비주기 통신 허가 기간(일정 시간)이 더 경과하면, 통신 사이클 관리부(211)는 비주기 통신 허가 상태 ST12로부터 아이들 상태 ST13으로 천이한다(천이 TR13).
아이들 기간(일정 시간)이 경과한 상태로 천이하면(천이 TR14), 제어국 모드의 통신 사이클 관리부(211)는, 전송 제어국 변경 플래그를 설정하지 않고, 종속국 모드의 통신 사이클 관리부(111, 211)에 대하여, 송신 메시지 선택부(215) 및 세트내 전송로 인터페이스(28)를 통해 다음 통신 사이클에 관한 사이클 개시 메시지를 브로드캐스트한다. 이것에 의해, 제어국 모드의 통신 사이클 관리부(211)는 비주기 통신 금지 상태 ST11로 이행한다(천이 TR15).
한편, 아이들 기간이 경과할 때까지 열차의 연결/분리 등에 따라 전송 종속국으로 이행하게 되고 있으면, 제어국 모드의 통신 사이클 관리부(211)는, 다음 통신 사이클에 관한 사이클 개시 메시지의 사이클 정보에 전송 제어국 변경 플래그를 설정한다.
이후에, 제어국 모드의 통신 사이클 관리부(211)는, 종속국 모드의 통신 사이클 관리부(211)에 대하여, 송신 메시지 선택부(215) 및 세트내 전송로 인터페이스(28)를 통해서, 전송 제어국 변경 플래그가 설정된 사이클 개시 메시지를 브로드캐스트한다. 이것에 의해, 전송 제어국인 차량 감시 제어 장치(2)는 전송 종속국(종속국 모드)로 이행한다(천이 TR2).
(2) 종속국 모드의 통신 사이클 관리부에 의한 동작
도 13은 도 10 중의 열차용 통신 시스템에 있어서의 전송 종속국인 차량 감시 제어 장치 및 중계 장치의 통신 사이클 관리부의 통신 상태 천이를 나타내는 도면이다. 또, 실시예 2에 의한 중계 장치(1a, 1b) 및 차량 감시 제어 장치(2a~2e)의 구성은 상기 실시예 1에서 나타낸 도 4~7과 기본적으로 동일하다. 또, 종속국 모드는, 전송 제어국으로부터의 사이클 개시 메시지에 따라서 통신 사이클을 관리하는 통상 모드와, 자신의 타이머에 근거하여 통신 사이클을 관리하는 자율 모드로 이루어진다.
종속국 모드의 통신 사이클 관리부(111, 211)는, 기동후, 곧 자율 모드로 되어 타이머를 개시한다. 동시에, 종속국 모드의 통신 사이클 관리부(111, 211)는 미리 기억하고 있는 사이클 정보의 내용에 근거하는 비주기 통신 금지 기간을 개시하고, 비주기 통신 금지 상태 ST211로 된다(천이 TR211).
자율 모드의 통신 사이클 관리부(111, 211)는, 통신 사이클을 개시하여 상기 사이클 정보의 내용에 근거하는 비주기 통신 금지 기간(일정 시간)이 경과하면, 비주기 통신 금지 상태 ST211로부터 비주기 통신 허가 상태 ST212로 천이한다(천이 TR212). 비주기 통신 허가 기간(일정 시간)이 더 경과하면, 통신 사이클 관리부(111, 211)는 비주기 통신 허가 상태 ST212로부터 아이들 상태 ST213으로 천이한다(천이 TR213). 계속해서, 다음 통신 사이클의 개시 시간에 도달하면, 자율 모드의 통신 사이클 관리부(111, 211)는 비주기 통신 금지 상태 ST211로 이행한다(천이 TR214).
자율 모드에서는 사이클 개시 메시지의 송신원 식별자의 기억 내용은 비어 있다. 통신 사이클 관리부(111, 211)는, 자율 모드시에 사이클 개시 메시지를 수신하면, 사이클 개시 메시지 중의 송신원 식별자를 사이클 정보 기억부(118, 218)에 기억하여 통상 모드로 천이한다(천이 TR21).
통상 모드의 통신 사이클 관리부(111, 211)에서는, 사이클 개시 메시지를 수신한 시점에서 타이머를 개시한다. 이것에 의해, 통상 모드의 통신 사이클 관리부(111, 211)는, 사이클 개시 메시지의 사이클 정보의 내용에 근거하는 비주기 통신 금지 기간을 개시하고, 비주기 통신 금지 상태 ST221로 된다(천이 TR221).
통상 모드의 통신 사이클 관리부(111, 211)는, 통신 사이클을 개시하여 상기 사이클 정보의 내용에 근거하는 비주기 통신 금지 기간(일정 시간)이 경과하면, 비주기 통신 금지 상태 ST221로부터 비주기 통신 허가 상태 ST222로 천이한다(천이 TR222). 비주기 통신 허가 기간(일정 시간)이 더 경과하면, 통신 사이클 관리부(111, 211)는 비주기 통신 허가 상태 ST222로부터 아이들 상태 ST223으로 천이한다(천이 TR223).
아이들 상태 ST223에서 사이클 개시 메시지를 일정 기간 수신하지 않는 경우(천이 TR229), 통신 사이클 관리부(111, 211)는, 사이클 정보 기억부(118, 218)에 기억한 송신원 식별자의 내용을 소거하여 자율 모드로 천이한다(천이 TR22).
한편, 아이들 상태 ST223에서 사이클 개시 메시지를 수신한 경우(천이 TR224), 통신 사이클 관리부(111, 211)는 수신한 사이클 개시 메시지의 송신원 식별자와 사이클 정보 기억부(118, 218)로부터 판독한 송신원 식별자의 내용을 비교한다. 이 때, 양 송신원 식별자의 내용이 일치하지 않고 있는 경우, 통신 사이클 관리부(111, 211)는 아이들 상태 ST223으로 천이한다(천이 TR228).
또한, 양 송신원 식별자의 내용이 일치하고 있는 경우(천이 TR225), 통신 사이클 관리부(111, 211)는, 사이클 개시 메시지의 전송 제어국 변경 플래그가 설정되어 있는 경우(천이 TR227), 사이클 정보 기억부(118, 218)에 기억한 송신원 식별자의 내용을 소거하여 자율 모드로 천이한다(천이 TR22).
천이 TR225에 있어서, 사이클 개시 메시지의 전송 제어국 변경 플래그가 설정되어 있지 않으면, 통신 사이클 관리부(111, 211)는, 전송 제어국인 차량 감시 제어 장치(2)로부터의 다음 통신 사이클에 관한 사이클 개시 메시지라고 간주하고, 타이머를 리셋하여 비주기 통신 금지 상태 ST221로 천이한다(천이 TR226).
(3) 연결시의 동작
도 14는 도 10 중의 열차용 통신 시스템에 있어서의 연결시의 동작의 흐름을 나타내는 타이밍차트이며, 차량 감시 제어 장치(2a)가 전송 제어국인 세트(6d)와, 차량 감시 제어 장치(2e)가 전송 제어국인 세트(6e)를 연결하는 경우를 나타내고 있다.
세트(6d)에서, 전송 제어국인 차량 감시 제어 장치(2a)는, 차량 감시 제어 장치(2b, 2c) 및 중계 장치(1a)에 대하여, 통신 사이클 N의 개시 시점에서 사이클 개시 메시지(500a)(도 14 중, 흑색의 직사각형으로 나타냄)를 브로드캐스트한다. 계속해서, 차량 감시 제어 장치(2a)는, 차량 자신(4a)의 감시 제어 데이터를 포함하는 주기 메시지(600a)를, 차량 감시 제어 장치(2b, 2c) 및 중계 장치(1a)에 대하여 브로드캐스트한다.
브로드캐스트된 사이클 개시 메시지(500a) 및 주기 메시지(600a)는 중계 장치(1a)를 거쳐 차량 감시 제어 장치(2b, 2c)로 보내진다. 차량 감시 제어 장치(2b, 2c)는, 사이클 개시 메시지(500a)를 수신하면, 세트내 전송로(8b, 8c)를 통해 차량(4b, 4c)의 감시 제어 데이터를 각각 포함하는 주기 메시지(600b, 600c)를 브로드캐스트한다. 이것에 의해, 차량 감시 제어 장치(2b)는 주기 메시지(600a, 600c)를 수신하고, 차량 감시 제어 장치(2c)는 주기 메시지(600a, 600b)를 수신한다.
세트(6e)에서도 마찬가지로, 전송 제어국인 차량 감시 제어 장치(2e)는 차량 감시 제어 장치(2d) 및 중계 장치(1b)에 대하여 통신 사이클 M의 개시 시점에서 사이클 개시 메시지(500e)(도 14 중, 백색의 직사각형으로 나타냄)를 브로드캐스트한다. 계속해서, 차량 감시 제어 장치(2e)는 차량 자신(4e)의 감시 제어 데이터를 포함하는 주기 메시지(600e)를 차량 감시 제어 장치(2d) 및 중계 장치(1b)에 대하여 브로드캐스트한다.
브로드캐스트된 사이클 개시 메시지(500e) 및 주기 메시지(600e)는 중계 장치(1b)를 거쳐 차량 감시 제어 장치(2d)로 보내진다. 차량 감시 제어 장치(2d)는, 사이클 개시 메시지(500e)를 수신하면, 사이클 개시 메시지(500e)의 수신 시점을 통신 사이클의 개시 타이밍이라고 간주하여 타이머를 개시한다. 계속해서, 차량 감시 제어 장치(2d)는, 세트내 전송로(8d, 8e)를 통해 차량(4d)의 감시 제어 데이터를 포함하는 주기 메시지(600d)를 브로드캐스트한다. 이것에 의해, 차량 감시 제어 장치(2d)는 주기 메시지(600e)를 수신하고, 차량 감시 제어 장치(2e)는 주기 메시지(600d)를 수신한다.
시각 T1에서 세트(6d, 6e)를 연결한 경우를 생각한다. 이 경우, 세트간 전송로(9a, 9b)가 자동 연결기(5b, 5c)에 의해 접속되고, 연결한 상대의 세트에 있어서의 메시지가 세트 자신의 차상 네트워크에 유입된다. 이 때, 중계 장치(1b)의 통신 사이클 관리부(111)는 현재 종속하고 있는 사이클 개시 메시지(500e)의 송신원 식별자(차량 감시 제어 장치(2e)를 특정하는 식별자)를 사이클 정보 기억부(118)에 기억하고 있다.
한편, 중계 장치(1b)의 통신 사이클 관리부(111)는, 세트간 전송로(9a, 9b) 및 자동 연결기(5b, 5c)를 통해, 시각 T2에서 세트(6d)에서 사이클 개시 메시지(500a)를 수신하면, 사이클 개시 메시지(500a)의 송신원 식별자(차량 감시 제어 장치(2a)를 특정하는 식별자)와 사이클 정보 기억부(118)에 현재 기억하고 있는 송신원 식별자의 내용을 비교한다. 여기서, 사이클 정보 기억부(118)에는, 차량 감시 제어 장치(2e)를 특정하는 송신원 식별자가 저장되어 있기 때문에, 양 송신원 식별자의 내용이 다르다. 이 때문에, 중계 장치(1b)의 통신 사이클 관리부(111)는 사이클 개시 메시지(500a)의 수신을 사이클 개시라고 간주하지 않는다.
차량 감시 제어 장치(2e)로부터 시각 T3에 송신된 사이클 개시 메시지(500e)는 시각 T4에서 중계 장치(1b)에 수신된다. 중계 장치(1b)의 통신 사이클 관리부(111)는 시각 T4에서 수신한 사이클 개시 메시지(500e)의 송신원 식별자와 사이클 정보 기억부(118)에 현재 기억하고 있는 송신원 식별자의 내용을 비교한다. 여기서, 사이클 정보 기억부(118)에 현재 기억하고 있는 송신원 식별자의 내용과 일치하기 때문에, 중계 장치(1b)의 통신 사이클 관리부(111)는, 사이클 개시 메시지(500e)의 사이클 정보의 내용에 근거하여 통신 사이클 M+1을 관리한다.
시각 T6에서, 차량 감시 제어 장치(2a)가, 연결후의 세트(6f)의 전송 제어국으로서 확립됐다고 한다. 이 시점에서, 세트(6e)의 전송 제어국이던 차량 감시 제어 장치(2e)는 전송 종속국으로 된다. 이 때문에, 시각 T6 이후에 최초에 오는 통신 사이클의 개시 타이밍(통신 사이클 M+2의 종료 시각)인 시각 T7에 있어서, 차량 감시 제어 장치(2e)는 전송 제어국 변경 플래그를 설정한 사이클 개시 메시지(501e)를 브로드캐스트한다.
차량 감시 제어 장치(2d)의 통신 사이클 관리부(211) 및 중계 장치(1b)의 통신 사이클 관리부(111)는, 차량 감시 제어 장치(2e)에서 수신한 사이클 개시 메시지(501e)의 전송 제어국 변경 플래그에 근거하여, 차량 감시 제어 장치(2e)의 전송 종속국으로의 변경을 인식하고, 타이머를 개시시킨 후에, 사이클 정보 기억부(118, 218)에 현재 기억하고 있는 사이클 개시 메시지의 송신원 식별자(차량 감시 제어 장치(2e)를 특정하는 식별자)의 내용을 소거한다. 이후, 차량 감시 제어 장치(2d)의 통신 사이클 관리부(211) 및 중계 장치(1b)의 통신 사이클 관리부(111)는 자율 모드로 천이하여 자기의 타이머로 통신 사이클의 개시 타이밍을 관리한다.
시각 T9에서, 세트(6e)의 중계 장치(1b)는 연결후의 새로운 전송 제어국인 차량 감시 제어 장치(2a)에서의 사이클 개시 메시지(500a)를 수신한다. 이 때, 중계 장치(1b)의 통신 사이클 관리부(111)는 사이클 개시 메시지의 송신원 식별자의 내용을 사이클 정보 기억부(118)에 기억하지 않고 있다. 그래서, 중계 장치(1b)의 통신 사이클 관리부(111)는, 사이클 개시 메시지(500a)의 송신원 식별자의 내용을 사이클 정보 기억부(118)에 기억하고, 사이클 개시 메시지(500a)의 수신 시점을 통신 사이클의 개시 타이밍이라고 간주하여 타이머를 개시한다.
이후, 중계 장치(1b)의 통신 사이클 관리부(111)는 차량 감시 제어 장치(2a)로부터의 사이클 개시 메시지(500a)에 따라서 통신 사이클 2를 관리한다. 차량 감시 제어 장치(2d, 2e)는, 시각 T10에서, 중계 장치(1b)에 의한 중계를 지나서 사이클 개시 메시지(500a)를 수신하면, 사이클 개시 메시지(500a)의 송신원 식별자의 내용을 사이클 정보 기억부(218)에 기억하고, 사이클 개시 메시지(500a)에 따라 통신 사이클 2 이후를 관리한다. 이렇게 하여, 세트(6d, 6e)의 연결후의 열차 전체(세트(6f))에서의 통신 사이클이 확립된다.
또, 세트를 연결하고 나서 열차 전체의 통신 사이클이 확립하기까지의 동안, 중계 장치(1)는 다른 세트으로부터의 메시지를 세트 자신의 통신 사이클에 맞춰 중계한다. 이와 같이 함으로써, 다른 세트으로부터 유입되어 온 비주기 메시지 때문에, 세트 자신의 주기 메시지가 지연되는 일이 없다.
(4) 분리시의 동작
도 15는 도 10 중의 열차용 통신 시스템에 있어서의 분리시의 동작의 흐름을 나타내는 타이밍차트이며, 세트(6f)를 세트(6d, 6e)로 분리하는 경우를 나타내고 있다. 또, 세트(6f)에서의 전송 제어국이 차량 감시 제어 장치(2a)라고 하고, 전송 제어국이 차량 감시 제어 장치(2a)인 세트(6d)와, 전송 제어국이 차량 감시 제어 장치(2e)인 세트(6e)로 분리된다.
우선, 세트(6f)에서, 전송 제어국인 차량 감시 제어 장치(2a)는, 차량 감시 제어 장치(2b~2e) 및 중계 장치(1a, 1b)에 대하여, 통신 사이클 N의 개시 시점에서 사이클 개시 메시지(500a)(도 15 중, 흑색의 직사각형으로 나타냄)를 브로드캐스트한다. 계속해서, 차량 감시 제어 장치(2a)는, 차량 자신(4a)의 감시 제어 데이터를 포함하는 주기 메시지(600a)를 차량 감시 제어 장치(2b~2e) 및 중계 장치(1a, 1b)에 대하여 브로드캐스트한다.
브로드캐스트된 사이클 개시 메시지(500a) 및 주기 메시지(600a)는 중계 장치(1a)를 거쳐 차량 감시 제어 장치(2b, 2c)로 보내지고, 중계 장치(1a, 1b)를 지나서 차량 감시 제어 장치(2d, 2e)로 보내진다. 차량 감시 제어 장치(2b, 2c, 2d, 2e)는, 사이클 개시 메시지(500a)를 수신하면, 사이클 개시 메시지(500a)의 수신 시점을 통신 사이클의 개시 타이밍이라고 간주하여 타이머를 개시하고, 비주기 통신 금지 기간, 비주기 통신 허가 기간의 시간을 측정(timing)하면서, 사이클 개시 시점으로부터의 시간의 경과를 측정(measure)한다.
계속해서, 차량 감시 제어 장치(2b, 2c)는 차량(4b, 4c)의 감시 제어 데이터를 포함하는 주기 메시지(600b, 600c)를 브로드캐스트한다. 또한, 차량 감시 제어 장치(2d, 2e)는, 사이클 개시 메시지(500a)를 수신하면, 차량(4d, 4e)의 감시 제어 데이터를 포함하는 주기 메시지(600d, 600e)를 브로드캐스트한다.
이것에 의해, 차량 감시 제어 장치(2b)는 주기 메시지(600a, 600c, 600d, 600e)를 수신하고, 차량 감시 제어 장치(2c)는 주기 메시지(600a, 600b, 600d, 600e)를 수신한다. 또한, 차량 감시 제어 장치(2d)는 주기 메시지(600a, 600b, 600c, 600e)를 수신하고, 차량 감시 제어 장치(2e)는 주기 메시지(600a, 600b, 600c, 600d)를 수신한다.
시각 T1에서 세트(6f)를 세트(6d, 6e)로 분리하면, 세트(6d)에서는, 차량 감시 제어 장치(2a)로부터의 사이클 개시 메시지(500a)에 따라 통신 사이클 N의 통신을 계속한다. 한편, 세트(6e)에서는, 사이클 개시 메시지(500a)가 도착하지 않게 되기 때문에, 직전의 통신 사이클 N의 아이들 상태를 계속한다.
통신 사이클 N의 개시로부터 일정 시간 t0이 경과하면, 세트(6e) 내의 중계 장치(1b)의 통신 사이클 관리부(111) 및 차량 감시 제어 장치(2d, 2e)의 통신 사이클 관리부(211)는, 사이클 정보 기억부(118, 218)에 기억하고 있는 사이클 개시 메시지의 송신원 식별자(차량 감시 제어 장치(2a)를 특정하는 식별자)를 소거한다. 이후, 상기 통신 사이클 관리부(111, 211)는 자율 모드로 천이하여 자기의 타이머로 통신 사이클의 개시 타이밍을 관리한다.
이후에, 시각 T6에서, 차량 감시 제어 장치(2e)가 세트(6e)의 전송 제어국으로서 확립됐다고 한다. 이 때, 전송 제어국으로 된 차량 감시 제어 장치(2e)는, 통신 사이클 1의 개시 타이밍을 타이머를 이용하여 관리하고, 차량 감시 제어 장치(2d) 및 중계 장치(1b)에 대하여, 통신 사이클 1의 개시 시점에서 사이클 개시 메시지(500e)(도 15 중, 백색의 직사각형으로 나타냄)를 브로드캐스트한다.
브로드캐스트된 사이클 개시 메시지(500e)는, 시각 T7에서, 중계 장치(1b) 및 차량 감시 제어 장치(2d)에 수신된다. 이 때, 중계 장치(1b) 및 차량 감시 제어 장치(2d)의 통신 사이클 관리부(111, 211)는 사이클 개시 메시지의 송신원 식별자의 내용을 사이클 정보 기억부(118, 218)에 기억하지 않고 있다.
그래서, 중계 장치(1b) 및 차량 감시 제어 장치(2d)의 통신 사이클 관리부(111, 211)는, 사이클 개시 메시지(500e)의 송신원 식별자의 내용을 사이클 정보 기억부(118, 218)에 기억하고, 사이클 개시 메시지(500e)의 수신 시점을 통신 사이클의 개시 타이밍이라고 간주하여 타이머를 개시한다. 이후, 상기 통신 사이클 관리부(111, 211)는 사이클 개시 메시지(500e)에 따라 통신 사이클 1 이후의 개시 타이밍을 관리한다.
이상과 같이, 본 실시예 2에 의하면, 중계 장치(1) 및 차량 감시 제어 장치(2)의 통신 사이클 관리부(111, 211)가, 사이클 개시 메시지의 송신원을 나타내는 송신원 식별자를 저장하는 사이클 정보 기억부(118, 218)를 구비하고, 사이클 정보 기억부(118, 218)에 저장된 송신원 식별자의 송신원으로부터 수신한 사이클 개시 메시지의 사이클 정보에 따라서 통신 사이클을 관리하고, 사이클 정보 기억부(118, 218)에 저장된 송신원 식별자와 일치하는 송신원으로부터 수신한 사이클 개시 메시지에 전송 제어국의 변경을 나타내는 정보가 설정되어 있는 경우, 또는, 사이클 개시 메시지가 소정 기간 수신되지 않은 경우, 사이클 정보 기억부(118, 218)의 송신원 식별자를 소거하고, 사이클 정보 기억부(118, 218)에 송신원 식별자를 저장해야 할 새로운 송신원으로부터 사이클 개시 메시지를 수신할 때까지, 기존의 사이클 정보에 따라서 통신 사이클을 관리한다. 이와 같이 구성함으로써 세트를 연결/분리하는 경우에 있어서도, 실시간성이 요구되지 않는 비주기 메시지의 통신을 행하면서, 주기 메시지의 실시간성을 확보할 수 있다.
(실시예 3)
상기 실시예 2에서는, 전송 제어국인 차량 감시 제어 장치(2)와 전송 종속국인 중계 장치(1) 및 차량 감시 제어 장치(2)의 어느 것에서도, 모드간 천이 후의 초기 상태가 비주기 통신 금지 상태인 경우를 나타내었다. 본 실시예 3은 모드간 천이 후의 초기 상태를 아이들 상태로 한 경우에 대하여 설명한다.
실시예 3에 의한 열차용 통신 시스템은 상기 실시예 2의 도 10에 나타낸 구성과 기본적으로 동일하다. 또한, 열차용 통신 시스템의 중계 장치(1) 및 차량 감시 제어 장치(2)의 구성은 상기 실시예 1에서 나타낸 도 4~7과 기본적으로 동일하다. 실시예 3에 의한 통신 사이클 관리부(111, 211)가, 통신 사이클을 아이들 상태로부터 천이시켜 관리하는 점에서, 상기 실시예 1 및 상기 실시예 2와 다르다.
다음으로, 동작에 대하여 설명한다.
(1) 제어국 모드의 통신 사이클 관리부에 의한 동작
도 16은 본 발명의 실시예 3에 의한 열차용 통신 시스템에 있어서의 전송 제어국인 차량 감시 제어 장치의 통신 사이클 관리부의 통신 상태 천이를 나타내는 도면이다. 또, 실시예 3에 의한 차량 감시 제어 장치(2a~2e)의 구성은 상기 실시예 1에서 나타낸 도 4~7과 기본적으로 동일하다.
이후에서는, 도 16 및 상기 실시예 1에서 나타낸 도 6, 7을 이용하여, 전송 제어국인 차량 감시 제어 장치(2)의 통신 사이클 관리부(211)의 동작을 구체적으로 설명한다. 또한, 도 16에서, 전송 제어국인 차량 감시 제어 장치(2)의 통신 사이클 관리부(211)는 동작 모드가 제어국 모드이며, 전송 종속국인 중계 장치(1) 및 차량 감시 제어 장치(2)의 통신 사이클 관리부(111, 211)는 동작 모드가 종속국 모드인 것으로 한다.
우선, 제어국 모드의 통신 사이클 관리부(211)는, 통신 사이클의 개시 시점에서 타이머를 개시하고, 또한, 전송 제어국 변경 플래그를 설정하지 않고, 종속국 모드의 통신 사이클 관리부(211)에 대하여, 송신 메시지 선택부(215) 및 세트내 전송로 인터페이스(28)를 통해 사이클 개시 메시지를 브로드캐스트한다. 이것에 의해, 제어국 모드의 통신 사이클 관리부(211)는 아이들 상태 ST13으로 이행한다(천이 TR11).
제어국 모드의 통신 사이클 관리부(211)는, 통신 사이클을 개시하여 상기 사이클 정보의 내용에 근거하는 아이들 기간(일정 시간)이 경과한 단계(천이 TR14)에서 제어국 모드가 유지되어 있으면, 전송 제어국 변경 플래그를 설정하지 않고, 종속국 모드의 통신 사이클 관리부(211)에 대하여, 송신 메시지 선택부(215) 및 세트내 전송로 인터페이스(28)를 통해 다음 통신 사이클에 관한 사이클 개시 메시지를 브로드캐스트한다. 이후에, 제어국 모드의 통신 사이클 관리부(211)는 통신 사이클을 아이들 상태 ST13로부터 비주기 통신 금지 상태 ST11로 천이시킨다(천이 TR15).
비주기 통신 금지 기간(일정 시간)이 경과하면, 통신 사이클 관리부(211)는 비주기 통신 금지 상태 ST11로부터 비주기 통신 허가 상태 ST12로 천이한다(천이 TR12). 또한, 비주기 통신 허가 기간(일정 시간)이 경과하면, 통신 사이클 관리부(211)는 비주기 통신 허가 상태 ST12로부터 아이들 상태 ST13으로 천이한다(천이 TR13).
한편, 아이들 기간이 경과할 때까지 열차의 연결/분리 등에 따라 전송 종속국으로 이행하게 되고 있으면, 제어국 모드의 통신 사이클 관리부(211)는 다음 통신 사이클에 관한 사이클 개시 메시지의 사이클 정보에 전송 제어국 변경 플래그를 설정한다.
이후에, 제어국 모드의 통신 사이클 관리부(211)는, 종속국 모드의 통신 사이클 관리부(111, 211)에 대하여, 송신 메시지 선택부(215) 및 세트내 전송로 인터페이스(28)를 통해, 전송 제어국 변경 플래그가 설정된 사이클 개시 메시지를 브로드캐스트한다. 이것에 의해, 전송 제어국인 차량 감시 제어 장치(2)는 전송 종속국(종속국 모드)에 이행한다(천이 TR2).
(2) 종속국 모드의 통신 사이클 관리부에 의한 동작
도 17은 실시예 3에 의한 열차용 통신 시스템에 있어서의 전송 종속국인 차량 감시 제어 장치 및 중계 장치의 통신 사이클 관리부의 통신 상태 천이를 나타내는 도면이다. 또, 실시예 3에 의한 중계 장치(1a, 1b) 및 차량 감시 제어 장치(2a~2e)의 구성은 상기 실시예 1에서 나타낸 도 4~7과 기본적으로 동일하다. 또, 종속국 모드는, 전송 제어국에서의 사이클 개시 메시지에 따라 통신 사이클을 관리하는 통상 모드와, 자신의 타이머에 근거하여 통신 사이클을 관리하는 자율 모드로 이루어진다.
종속국 모드의 통신 사이클 관리부(111, 211)는, 기동후, 곧 자율 모드로 되어(천이 TR211), 타이머를 개시한다. 동시에, 종속국 모드의 통신 사이클 관리부(111, 211)는 미리 기억하고 있는 사이클 정보의 내용에 근거하는 아이들 기간을 개시하고, 아이들 상태 ST213으로 된다.
자율 모드의 통신 사이클 관리부(111, 211)는, 통신 사이클을 개시하여 상기 사이클 정보의 내용에 근거하는 아이들 기간(일정 시간)이 경과하면, 아이들 상태 ST213으로부터 비주기 통신 금지 상태 ST211로 천이한다(천이 TR214). 비주기 통신 금지 기간(일정 시간)이 더 경과하면, 통신 사이클 관리부(111, 211)는 비주기 통신 금지 상태 ST211로부터 비주기 통신 허가 상태 ST212로 천이한다(천이 TR212). 계속해서, 비주기 통신 허가 기간(일정 시간)이 경과하면, 자율 모드의 통신 사이클 관리부(111, 211)는 아이들 상태 ST213으로 이행한다(천이 TR213).
자율 모드에서는, 사이클 개시 메시지의 송신원 식별자의 기억 내용은 비어 있다. 통신 사이클 관리부(111, 211)는, 자율 모드시에 사이클 개시 메시지를 수신하면, 사이클 개시 메시지중의 송신원 식별자를 사이클 정보 기억부(118, 218)에 기억하여 통상 모드로 천이한다(천이 TR21).
통상 모드의 통신 사이클 관리부(111, 211)에서는, 사이클 개시 메시지를 수신한 시점에서 타이머를 개시한다. 이것에 의해, 통상 모드의 통신 사이클 관리부(111, 211)는, 사이클 개시 메시지의 사이클 정보의 내용에 근거하는 아이들 기간을 개시하여 아이들 상태 ST223으로 된다(천이 TR221).
아이들 상태 ST223에서 사이클 개시 메시지를 일정 기간 수신하지 않는 경우(천이 TR229), 통신 사이클 관리부(111, 211)는 사이클 정보 기억부(118, 218)에 기억한 송신원 식별자의 내용을 소거하여 자율 모드로 천이한다(천이 TR22).
한편, 아이들 상태 ST223에서 사이클 개시 메시지를 수신한 경우(천이 TR224), 통신 사이클 관리부(111, 211)는, 수신한 사이클 개시 메시지의 송신원 식별자와 사이클 정보 기억부(118, 218)로부터 판독한 송신원 식별자의 내용을 비교한다. 이 때, 양 송신원 식별자의 내용이 일치하지 않고 있는 경우, 통신 사이클 관리부(111, 211)는 아이들 상태 ST223으로 천이한다(천이 TR228).
또한, 양 송신원 식별자의 내용이 일치하고 있는 경우(천이 TR225), 통신 사이클 관리부(111, 211)는, 사이클 개시 메시지의 전송 제어국 변경 플래그가 설정되어 있으면(천이 TR227), 사이클 정보 기억부(118, 218)에 기억한 송신원 식별자의 내용을 소거하여 자율 모드로 천이한다(천이 TR22).
천이 TR225에서, 사이클 개시 메시지의 전송 제어국 변경 플래그가 설정되어 있지 않으면, 통신 사이클 관리부(111, 211)는, 전송 제어국인 차량 감시 제어 장치(2)로부터의 다음 통신 사이클에 관한 사이클 개시 메시지라고 간주하고, 타이머를 리셋하여 비주기 통신 금지 상태 ST221로 천이한다(천이 TR226).
통신 사이클을 개시하여 상기 사이클 정보의 내용에 근거하는 비주기 통신 금지 기간(일정 시간)이 경과하면, 통상 모드의 통신 사이클 관리부(111, 211)는 비주기 통신 금지 상태 ST221로부터 비주기 통신 허가 상태 ST222로 천이한다(천이 TR222). 비주기 통신 허가 기간(일정 시간)이 더 경과하면, 통신 사이클 관리부(111, 211)는 비주기 통신 허가 상태 ST222로부터 아이들 상태 ST223으로 천이한다(천이 TR223).
(3) 분리시의 동작
도 18은 실시예 3에 의한 열차용 통신 시스템에 있어서의 분리시의 동작의 흐름을 나타내는 타이밍차트이며, 세트(6f)를 세트(6d, 6e)로 분리하는 경우를 나타내고 있다. 또, 세트(6f)에서의 전송 제어국이 차량 감시 제어 장치(2a)라고 하고, 전송 제어국이 차량 감시 제어 장치(2a)인 세트(6d)와, 전송 제어국이 차량 감시 제어 장치(2e)인 세트(6e)로 분리된다.
우선, 세트(6f)에서, 전송 제어국인 차량 감시 제어 장치(2a)는, 차량 감시 제어 장치(2b~2e) 및 중계 장치(1a, 1b)에 대하여, 통신 사이클 N의 개시 시점에서 사이클 개시 메시지(500a)(도 18 중, 흑색의 직사각형으로 나타냄)를 브로드캐스트한다. 계속해서, 차량 감시 제어 장치(2a)는 차량 자신(4a)의 감시 제어 데이터를 포함하는 주기 메시지(600a)를 차량 감시 제어 장치(2b~2e) 및 중계 장치(1a, 1b)에 대하여 브로드캐스트한다.
브로드캐스트된 사이클 개시 메시지(500a) 및 주기 메시지(600a)는 중계 장치(1a)를 거쳐 차량 감시 제어 장치(2b, 2c)로 보내지고, 중계 장치(1a, 1b)를 지나서 차량 감시 제어 장치(2d, 2e)로 보내진다. 차량 감시 제어 장치(2b, 2c, 2d, 2e)는, 사이클 개시 메시지(500a)를 수신하면, 사이클 개시 메시지(500a)의 수신 시점을 통신 사이클의 개시 타이밍이라고 간주하여 타이머를 개시하고, 비주기 통신 금지 기간, 비주기 통신 허가 기간의 시간을 측정하면서, 사이클 개시 시점으로부터의 시간의 경과를 측정한다.
계속해서, 차량 감시 제어 장치(2b, 2c)는 차량(4b, 4c)의 감시 제어 데이터를 포함하는 주기 메시지(600b, 600c)를 브로드캐스트한다. 또한, 차량 감시 제어 장치(2d, 2e)는, 사이클 개시 메시지(500a)를 수신하면, 차량(4d, 4e)의 감시 제어 데이터를 포함하는 주기 메시지(600d, 600e)를 브로드캐스트한다.
이것에 의해, 차량 감시 제어 장치(2b)는 주기 메시지(600a, 600c, 600d, 600e)를 수신하고, 차량 감시 제어 장치(2c)는 주기 메시지(600a, 600b, 600d, 600e)를 수신한다. 또한, 차량 감시 제어 장치(2d)는 주기 메시지(600a, 600b, 600c, 600e)를 수신하고, 차량 감시 제어 장치(2e)는 주기 메시지(600a, 600b, 600c, 600d)를 수신한다.
시각 T1에서 세트(6f)를 세트(6d, 6e)로 분리하면, 세트(6d)에서는, 차량 감시 제어 장치(2a)로부터의 사이클 개시 메시지(500a)에 따라 통신 사이클 N의 통신을 계속한다. 한편, 세트(6e)에서는, 사이클 개시 메시지(500a)가 도착하지 않게 되기 때문에, 직전의 통신 사이클 N의 아이들 상태를 계속한다.
통신 사이클 N의 개시로부터 일정 시간 t0이 경과하면, 세트(6e) 내의 중계 장치(1b)의 통신 사이클 관리부(111) 및 차량 감시 제어 장치(2d, 2e)의 통신 사이클 관리부(211)는 사이클 정보 기억부(118, 218)에 기억하고 있는 사이클 개시 메시지의 송신원 식별자(차량 감시 제어 장치(2a)를 특정하는 식별자)를 소거한다. 이후, 상기 통신 사이클 관리부(111, 211)는 자율 모드로 천이하여 자기의 타이머로 통신 사이클의 개시 타이밍을 관리한다.
이후에, 시각 T6에서, 차량 감시 제어 장치(2e)가 세트(6e)의 전송 제어국으로서 확립됐다고 한다. 이 때, 전송 제어국으로 된 차량 감시 제어 장치(2e)는, 통신 사이클 0의 개시 타이밍을 타이머를 이용하여 관리하고, 차량 감시 제어 장치(2d) 및 중계 장치(1b)에 대하여, 통신 사이클 0의 개시 시점에서 사이클 개시 메시지(500e)(도 18 중, 백색의 직사각형으로 나타냄)를 브로드캐스트한다. 이것에 의해, 차량 감시 제어 장치(2e)는, 통신 사이클 0을 개시하여 아이들 상태로 천이한다.
이와 같이 모드간 천이 후의 초기 상태를 아이들 상태로 함으로써 도 18에 나타낸 바와 같이, 세트(6f)를 세트(6d, 6e)로 분리한 시각 T6의 후, 차량 감시 제어 장치(2e)가 새로운 전송 제어국에 확립된 직후의 통신 사이클 0을 아이들 기간으로 할 수 있다.
브로드캐스트된 사이클 개시 메시지(500e)는, 시각 T7에서, 중계 장치(1b) 및 차량 감시 제어 장치(2d)에 수신된다. 이 때, 중계 장치(1b) 및 차량 감시 제어 장치(2d)의 통신 사이클 관리부(111, 211)는 사이클 개시 메시지의 송신원 식별자의 내용을 사이클 정보 기억부(118, 218)에 기억하지 않고 있다.
그래서, 중계 장치(1b) 및 차량 감시 제어 장치(2d)의 통신 사이클 관리부(111, 211)는 사이클 개시 메시지(500e)의 송신원 식별자의 내용을 사이클 정보 기억부(118, 218)에 기억하고, 사이클 개시 메시지(500e)의 수신 시점을 통신 사이클의 개시 타이밍이라고 간주하여 타이머를 개시한다. 이것에 의해, 상기 통신 사이클 관리부(111, 211)는, 사이클 개시 메시지(500e)에 따라 통신 사이클 0의 통신(아이들 상태)을 실행한다. 통신 사이클 0이 종료하면, 상기 통신 사이클 관리부(111, 211)는 차량 감시 제어 장치(2e)에서의 사이클 개시 메시지(500e)에 따라 통신 사이클 1 이후의 개시 타이밍을 관리한다.
이상과 같이, 본 실시예 3에 의하면, 사이클 개시 메시지 및 통신 도중의 메시지만의 통신을 허가하는 아이들 기간을 모드간 천이 후의 초기 상태로 했기 때문에, 전송 제어국이 확립된 직후의 사이클 개시 메시지가, 전송 제어국의 확립시에 송신 중이었던 메시지에 의해 지연되는 일이 없다. 이 때문에, 전송 제어국 확립 후의 아이들 기간의 후, 즉시 정상 상태로 이행할 수 있다.
또, 상기 실시예 3에서는, 모드간 천이 후의 초기 상태를, 사이클 개시 메시지 및 통신 도중의 메시지만의 통신을 허가하는 아이들 기간으로 하는 예를 나타냈지만, 통신 사이클의 최초의 상태를 아이들 상태로 해도 좋다. 이렇게 하여도 상기와 같은 효과를 얻을 수 있다.
(실시예 4)
도 19는 본 발명의 실시예 4에 의한 열차용 통신 시스템에 있어서의 통신 사이클을 설명하기 위한 도면이다. 통신 사이클은 차상 네트워크를 통한 통신에서 반복 실시되는 통신 패턴의 단위이다. 도 19에서, 통신 사이클에는 고속 주기 통신 기간, 다용도 기간, 아이들 기간이 규정된다.
고속 주기 통신 기간에서는, 각 통신 사이클마다 소정의 주기 메시지가 송수신된다. 다용도 기간은, 통신 사이클 N에서 저속 주기 통신이 행해지고, 통신 사이클 N+1에 있어서는 비주기 통신이 행해진다. 또, 다용도 기간에서 통신해야 할 메시지 종별, 통신 주기 및 기간의 길이는 전송 제어국인 차량 감시 제어 장치(2)의 통신 사이클 관리부(211)에 의해 설정된다. 즉, 실시예 4에서는, 통신 사이클의 다용도 기간에 있어서, 전송 제어국인 차량 감시 제어 장치(2)의 통신 사이클 관리부(211)가, 통신 사이클마다 다른 종별의 메시지의 송신을 지정할 수 있다.
도 20은 실시예 4에 의한 사이클 개시 메시지의 구성을 나타내는 도면이다. 도 20에 나타낸 바와 같이, 실시예 4의 사이클 개시 메시지는 메시지 식별자, 송신원 식별자, 전송 제어국 변경 플래그, 사이클 길이, 고속 주기 통신 기간 길이, 다용도 기간 용도 및 다용도 기간 기간 길이의 각각에 대응하는 필드로 구성된다.
다용도 기간 용도 필드에는, 그 통신 사이클에 있어서의 다용도 기간의 용도를 나타내는 정보가 저장된다. 도 19의 예에서는, 통신 사이클 N의 사이클 개시 메시지의 다용도 기간 용도 필드에는, 저속 주기 통신인 것을 나타내는 정보가 저장된다. 또한, 통신 사이클 N+1의 사이클 개시 메시지의 다용도 기간 용도 필드에는, 비주기 통신인 것을 나타내는 정보가 저장된다.
사이클 개시 메시지의 각 필드에 저장되는, 송신원 식별자, 전송 제어국 변경 플래그, 사이클 길이, 고속 주기 통신 기간 길이, 다용도 기간의 용도, 및 다용도 기간의 기간 길이 등의 정보를 통합하여 사이클 정보라고 부른다. 중계 장치(1) 및 차량 감시 제어 장치(2)는, 사이클 개시 메시지로부터 판독한 상기 사이클 정보에 따라, 차상 네트워크를 통한 통신을 행한다.
이상과 같이, 본 실시예 4에 의하면, 전송 제어국으로서 동작하는 차량 감시 제어 장치(2)의 통신 사이클 관리부(211)에 의해서, 통신하는 메시지의 종별, 통신 주기, 및 기간 길이가 설정되는 다용도 기간을, 통신 사이클을 구분하는 기간으로서 규정하는 사이클 정보를 이용한다. 이것에 의해, 통신 사이클마다 다른 종별의 메시지를 송신할 수 있고, 주기 통신하는 데이터에 대하여, 데이터 종별마다 다른 주기로 통신할 수 있다. 또한, 비주기 통신하는 데이터에 대하여, 데이터 종별마다 통신 대역을 할당할 수 있다.
또, 상기 실시예 4는 상기 실시예 1~3 및 후술하는 실시예 5의 구성에 적용할 수 있다.
(실시예 5)
도 21은 본 발명의 실시예 5에 의한 중계 장치의 중계 제어부의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 21에서, 실시예 5에 의한 중계 제어부(11)는, 도 5에 나타낸 구성에 부가하여, 프로토콜 변환부(119a, 119b)를 구비한다. 프로토콜 변환부(119a, 119b)는 세트간 전송로 인터페이스(19a, 19b)를 통해 송수신되는 메시지의 프로토콜을 변환한다.
예컨대, 세트내에서는 고속 통신을 실현하기 위해, 세트내 전송로(8)에서의 데이터 링크층 이하는 이더넷(등록상표)을 이용한다. 또한, 세트간에서는 자동 연결기에 의한 접속 절단에 대해서도 신뢰성을 확보하기 위해, 세트간 전송로(9)에서의 데이터 링크층에는 HDLC(High-level Data Link Control Procedure)를 이용하고, 물리층에는 직렬 전송의 물리층 인터페이스 사양인 RS422(Recommended Standard 422)를 이용한다.
이 경우, 세트내 전송로 인터페이스(18)는 이더넷(등록상표) 인터페이스로서 기능하고, 세트간 전송로 인터페이스(19a, 19b)는 HDLC/RS422 인터페이스로 된다. 프로토콜 변환부(119a, 119b)는 세트간 전송로 인터페이스(19a, 19b)를 통해 수신된 메시지를 이더넷(등록상표) 프레임으로 프로토콜 변환한다. 이것에 의해, 중계 제어부(11)의 각 구성은 이더넷(등록상표) 프레임의 메시지를 취급한다.
프로토콜 변환부(119a, 119b)는 세트간 전송로 인터페이스(19a, 19b)를 통해 송신하는 메시지를 이더넷(등록상표) 프레임으로부터 HDLC 프레임으로 프로토콜 변환한다. 이것에 의해, 세트간 전송로 인터페이스(19a, 19b)에 접속하는 세트간 전송로(9a, 9b)에서는 HDLC 프레임의 메시지가 취급된다.
이상과 같이, 본 실시예 5에 의하면, 세트내의 중계 장치(1)와 차량 감시 제어 장치(2) 사이를 접속하는 세트내 전송로(8)와, 중계 장치(1) 사이를 접속하는 세트간 전송로(9)와의 사이에서 서로 다른 통신 프로토콜을 설정하고, 중계 장치(1)가, 세트내 전송로(8)와 세트간 전송로(9)의 사이에서의 통신을 중계함에 있어서, 각 전송로(8, 9)에 대응한 통신 프로토콜로 변환하는 프로토콜 변환부(119a, 119b)를 구비한다. 이것에 의해, 세트내 전송로(8)와 세트간 전송로(9)의 데이터 링크층 이하에 다른 프로토콜을 이용할 수 있다. 예컨대, 세트내에서는 고속인 프로토콜을 이용하고, 세트간에서는 자동 연결기에 의한 접속 절단에 대해서도 신뢰성을 확보할 수 있는 저속인 프로토콜을 이용하는 것이 가능하다.
또, 상기 실시예 5는 상기 실시예 1~4의 구성에 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시예 1~5에서는, 차량 감시 제어 장치(2)와 별개로 중계 장치(1)를 마련한 구성을 나타내었지만, 중계 장치(1)와 마찬가지의 기능을 갖는 구성부를 차량 감시 제어 장치(2)내에 마련하더라도 좋다. 도 22는 본 발명에 의한 열차용 통신 시스템의 다른 구성을 나타내는 블록도이다. 도 22에서, 차량 감시 제어 장치(2A~2F)는 상기 실시예 1~5에서 나타낸 중계 장치(1)와 같은 기능을 갖는 중계 처리부(1A~1F)를 구비한다.
중계 처리부(1A, 1B)는 세트(6a) 내의 전송로(9A)를 통해 접속된다. 또한 마찬가지로, 중계 처리부(1C, 1D)는 세트(6b) 내의 전송로(9C)를 통해 접속된다. 중계 처리부(1E, 1F)는 세트(6c) 내의 전송로(9E)를 통해 접속된다. 또한, 중계 처리부(1B, 1C)는 전송로(9B)를 통해 서로 접속되어 있고, 중계 처리부(1D, 1E)는 전송로(9D)를 통해 서로 접속된다.
도 22에 나타내는 열차용 통신 시스템에서는, 전송로(9A~9E)를 거친 정보 전송이 행해지는 차상 네트워크가 구성된다. 예컨대, 세트(6a) 내에서는, 전송로(9A)를 세트내 전송로로 하여 차량 감시 제어 장치(2A, 2B)가 중계 처리부(1A, 1B)를 통해 통신을 행하고, 전송로(9B)를 세트간 전송로로 하여 차량 감시 제어 장치(2C)와 통신한다. 이와 같이, 도 22에 나타내는 중계 처리부(1A~1F)는 차량 감시 제어 장치(2A~2F)의 기능 구성부로서 상기 실시예 1~5에서 나타낸 처리를 행한다. 이와 같이 구성하더라도 상기와 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 열차용 통신 시스템은, 비주기적인 통신이 허용되는 메시지에 의해 주기적으로 통신해야 할 메시지의 실시간성이 손상되는 상황을 배제할 수 있기 때문에, 차상 네트워크를 통한 통신에 있어서 고도의 주행 제어나 고장 진단 기능을 실현할 수 있다.
1a, 1b, 1c : 중계 장치 2a~2f : 차량 감시 제어 장치
3a~3f : 기기 4a~4f : 차량
11 : 중계 제어부 17 : 스위칭 허브
18 : 세트내 전송로 인터페이스 19a, 19b : 세트간 전송로 인터페이스
111 : 통신 사이클 관리부 112 : 사이클 개시 메시지 판정부
113 : 중계 목적지 판정부

Claims (16)

  1. 열차의 차량마다 탑재된 통신 장치를 구비한 열차용 통신 시스템에 있어서,
    상기 통신 장치는,
    주기적으로 통신해야 할 메시지의 통신만을 허가하는 제 1 기간, 비주기적인 통신이 허용되는 메시지의 통신을 상기 제 1 기간의 종료 후에 허가하는 제 2 기간, 및, 사이클 개시 메시지 및 통신 도중의 메시지만의 통신을 허가하는 아이들 기간(idle period)으로 통신 사이클을 구분(區分)하기 위한 사이클 정보를 기억하는 사이클 정보 기억부와,
    통신 사이클의 개시 후, 상기 사이클 정보 기억부로부터 판독된 사이클 정보에 따라, 상기 제 1 기간, 상기 제 2 기간, 및 상기 아이들 기간을 타이머를 이용하여 천이시키는 것에 의해 상기 통신 사이클을 관리하는 통신 사이클 관리부와,
    상기 통신 사이클 관리부에 의해 관리된 통신 사이클의 기간에 따라, 송신해야 할 메시지를 선택하는 송신 메시지 선택부를 구비하는
    것을 특징으로 하는 열차용 통신 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 아이들 기간의 기간 길이는 통신 장치간의 메시지 송신에 필요한 최장 시간인 것을 특징으로 하는 열차용 통신 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 열차의 세트마다의 차량의 적어도 하나에 탑재되고, 통신 장치간의 통신을 중계하는 중계 장치를 더 구비하며,
    상기 중계 장치는,
    상기 사이클 정보를 기억하는 사이클 정보 기억부와,
    통신 사이클의 개시 후, 상기 사이클 정보 기억부로부터 판독된 사이클 정보에 따라, 상기 제 1 기간, 상기 제 2 기간, 및 상기 아이들 기간을 타이머를 이용하여 천이시키는 것에 의해 상기 통신 사이클을 관리하는 통신 사이클 관리부와,
    주기적으로 송신해야 할 메시지 및 비주기적인 통신이 허용되는 메시지를 수신했을 때, 상기 수신한 메시지를 저장하는 큐(queue)와,
    상기 통신 사이클 관리부에 의해 관리된 통신 사이클의 기간에 따라, 전송해야 할 메시지를 상기 큐로부터 선택하는 송신 메시지 선택부를 구비하며,
    상기 아이들 기간의 기간 길이는, 인접하는 중계 장치간에서 메시지를 송신하는 데 필요한 시간과, 직접 접속된 중계 장치와 통신 장치 사이에서 메시지를 송신하는 데 필요한 시간 중 어느 하나의 긴 쪽보다 긴 시간인
    것을 특징으로 하는 열차용 통신 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신 장치는 전송 제어국 또는 전송 종속국으로서 동작하고,
    상기 통신 장치의 통신 사이클 관리부는,
    전송 제어국으로서 동작하는 경우, 통신 사이클의 개시 시점에서, 사이클 정보를 포함하는 사이클 개시 메시지를 송신하고,
    상기 전송 종속국으로서 동작하는 경우, 상기 전송 제어국으로부터 송신된 사이클 개시 메시지의 수신 시점에서, 통신 사이클을 개시하는
    것을 특징으로 하는 열차용 통신 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 열차의 세트 내의 중계 장치와 통신 장치 사이를 접속하는 세트내 전송로와, 상기 세트내 전송로와 다른 통신 프로토콜이 적용되고 중계 장치간을 접속하는 세트간 전송로를 구비하며,
    상기 중계 장치는, 상기 세트내 전송로와 상기 세트내 전송로 사이에서의 통신을 중계함에 있어서, 각 전송로에 대응한 통신 프로토콜로 변환하는 프로토콜 변환부를 구비한
    것을 특징으로 하는 열차용 통신 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 통신 장치는 전송 제어국 또는 전송 종속국으로서 동작하고,
    상기 통신 장치의 통신 사이클 관리부는, 전송 제어국으로서 동작하는 경우, 통신 사이클의 개시 시점에서, 사이클 정보를 포함하는 사이클 개시 메시지를 송신하고,
    상기 중계 장치의 통신 사이클 관리부는, 전송 제어국으로서 동작하는 통신 장치로부터 송신된 사이클 개시 메시지의 수신 시점에서, 통신 사이클을 개시하는
    것을 특징으로 하는 열차용 통신 시스템.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 통신 장치의 통신 사이클 관리부 및 상기 중계 장치의 통신 사이클 관리부는, 통신 사이클의 최초의 기간을, 상기 아이들 기간으로 하는 것을 특징으로 하는 열차용 통신 시스템.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 통신 장치의 통신 사이클 관리부 및 상기 중계 장치의 통신 사이클 관리부는, 전송 제어국으로서 동작하는 전송 제어국 모드, 사이클 개시 메시지의 사이클 정보에 따른 통신 사이클로 전송 종속국으로서 동작하는 통상 모드 및, 장치 자신에 미리 기억한 사이클 정보에 따른 통신 사이클로 전송 종속국으로서 동작하는 자율 모드 중 어느 한 모드로의 천이 직후의 최초의 기간을 상기 아이들 기간으로 하는 것을 특징으로 하는 열차용 통신 시스템.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 사이클 정보는 사이클 개시 메시지의 송신원을 나타내는 송신원 식별자를 포함하며,
    전송 종속국으로서 동작하는 통신 장치의 통신 사이클 관리부는,
    상기 사이클 정보 기억부에 저장된 사이클 정보의 송신원 식별자와 일치하는 송신원으로부터 수신한 사이클 개시 메시지에, 전송 제어국의 변경을 나타내는 정보가 설정되어 있는 경우, 또는, 사이클 개시 메시지가 소정 기간 수신되지 않은 경우, 상기 사이클 정보 기억부의 송신원 식별자를 소거하고, 상기 사이클 정보 기억부에 송신원 식별자를 저장해야 할 새로운 송신원으로부터 사이클 개시 메시지를 수신할 때까지, 장치 자신에 미리 기억한 사이클 정보에 따라 통신 사이클을 관리하는
    것을 특징으로 하는 열차용 통신 시스템.
  10. 제 4 항에 있어서,
    전송 제어국으로서 동작하는 통신 장치의 통신 사이클 관리부는 통신하는 메시지의 종별, 통신 주기, 및 기간 길이가 설정되는 기간을, 통신 사이클을 구분하는 기간으로서 규정하는 것을 특징으로 하는 열차용 통신 시스템.
  11. 열차의 차량마다 탑재된 통신 장치에 있어서
    주기적으로 통신해야 할 메시지의 통신만을 허가하는 제 1 기간, 비주기적인 통신이 허용되는 메시지의 통신을 상기 제 1 기간의 종료 후에 허가하는 제 2 기간, 및, 사이클 개시 메시지 및 통신 도중의 메시지만의 통신을 허가하는 아이들 기간으로 통신 사이클을 구분하기 위한 사이클 정보를 기억하는 사이클 정보 기억부와,
    통신 사이클의 개시 후, 상기 사이클 정보 기억부로부터 판독한 사이클 정보에 따라, 상기 제 1 기간, 상기 제 2 기간, 및 상기 아이들 기간을 타이머를 이용하여 천이시키는 것에 의해 상기 통신 사이클을 관리하는 통신 사이클 관리부와,
    상기 통신 사이클 관리부에 의해 관리된 통신 사이클의 기간에 따라, 송신해야 할 메시지를 선택하는 송신 메시지 선택부를 구비하는
    것을 특징으로 하는 통신 장치.
  12. 열차의 세트마다의 차량의 적어도 하나에 탑재되고, 청구항 11에 기재된 통신 장치간의 통신을 중계하는 중계 장치에 있어서,
    상기 사이클 정보를 기억하는 사이클 정보 기억부와,
    통신 사이클의 개시 후, 상기 사이클 정보 기억부로부터 판독된 사이클 정보에 따라, 상기 제 1 기간, 상기 제 2 기간 및 상기 아이들 기간을 타이머를 이용하여 천이시키는 것에 의해 상기 통신 사이클을 관리하는 통신 사이클 관리부와,
    주기적으로 통신해야 할 메시지 및 비주기적인 통신이 허용되는 메시지를 수신했을 때, 상기 수신한 메시지를 저장하는 큐와,
    상기 통신 사이클 관리부에 의해 관리된 통신 사이클의 기간에 따라, 전송해야 할 메시지를 상기 큐로부터 선택하는 송신 메시지 선택부를 구비하는
    것을 특징으로 하는 중계 장치.
  13. 열차에서 실행되는 통신 방법으로서,
    상기 열차의 차량마다 탑재된 통신 장치는,
    주기적으로 통신해야 할 메시지의 통신만을 허가하는 제 1 기간, 비주기적인 통신이 허용되는 메시지의 통신을 상기 제 1 기간의 종료 후에 허가하는 제 2 기간, 및, 사이클 개시 메시지 및 통신 도중의 메시지만의 통신을 허가하는 아이들 기간으로 통신 사이클을 구분하기 위한 사이클 정보를 기억하고,
    통신 사이클의 개시 후, 상기 기억한 사이클 정보에 따라, 상기 제 1 기간, 상기 제 2 기간, 및 상기 아이들 기간을 타이머를 이용하여 천이시키는 것에 의해 상기 통신 사이클을 관리하고,
    상기 관리된 통신 사이클의 기간에 따라, 송신해야 할 메시지를 선택하는
    것을 특징으로 하는 통신 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 통신 장치 중 제어국으로서 동작하는 하나의 통신 장치는, 통신 사이클의 개시 시점에서, 상기 사이클 정보를 포함하는 사이클 개시 메시지를 송신하고,
    상기 제어국 이외의 통신 장치는, 상기 제어국으로부터 송신된 사이클 개시 메시지의 수신 시점에서, 통신 사이클을 개시하는
    것을 특징으로 하는 통신 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 통신 장치간을 중계하는 중계 장치는,
    상기 제어국으로부터 송신된 사이클 개시 메시지의 수신 시점에서, 통신 사이클을 개시하고,
    상기 통신 사이클의 개시 후, 상기 수신한 사이클 개시 메시지에 포함되는 사이클 정보에 따라, 상기 제 1 기간, 상기 제 2 기간, 및 상기 아이들 기간을 타이머를 이용하여 천이시키는 것에 의해 상기 통신 사이클을 관리하고,
    주기적으로 통신해야 할 메시지 및 비주기적인 통신이 허용되는 메시지를 수신하고,
    상기 관리된 통신 사이클의 기간에 따라, 상기 수신한 메시지 중에서 전송해야 할 메시지를 선택하는
    것을 특징으로 하는 통신 방법.
  16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 아이들 기간의 기간 길이는 통신 장치간의 메시지 송신에 필요한 최장 시간인 것을 특징으로 하는 통신 방법.
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