KR20060042400A

KR20060042400A - Transmission system of information

Info

Publication number: KR20060042400A
Application number: KR1020050016108A
Authority: KR
Inventors: 유타카 사토; 마사히로 나가스; 게이지 이시다; 도시히코 우치야마
Original assignee: 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼; 가부시키가이샤 히타치 하이코스
Priority date: 2004-05-19
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2006-05-12
Also published as: CN1700632A; JP2009077412A; KR100730055B1; JP4856687B2; JP4227556B2; JP2005333724A; CN100413243C

Abstract

본 발명은 철도차량의 차상 네트워크에 있어서, 미디어정보를 동시에 전송하여도 제어정보의 실시간성을 확보하여, 네트워크의 장해에 대한 높은 신뢰성을 확보하는 수단을 제공하는 것이다. The present invention provides a means for securing a real-time property of control information and securing high reliability against network disturbance in a vehicle network of a railroad vehicle, even when media information is simultaneously transmitted.

이를 위하여 1시스템 NCP(11)는 1시스템 스위칭 허브(12)를 거쳐 1시스템 기간 전송로(1N)에 접속된다. 1시스템 제어정보전송부(13)를 거쳐, 1시스템 기기 제어장치(15), 2시스템 기기 제어장치(25) 및 2시스템 스위칭 허브(22)에 접속된다. 1시스템 미디어정보전송부(14)를 거쳐 1시스템 정보기기(16)에 접속된다. 2시스템도 마찬가지이다. 스위칭 허브(2)는 제어정보와 미디어정보를 수신하였을 때, 제어정보를 우선하여 송신한다. 제어정보전송부(3)는 2개의 기간 전송로(N)에서 데이터를 수신하여, 자국과 동일 계통으로부터의 데이터를 기기 제어장치(5)에 전송한다. 장해에 의하여 한쪽의 기간 전송로(N)로부터 전송이 도중에 끊긴 경우에는, 다른쪽의 기간 전송로(N)에서 수신한 데이터를 전송이 도중에 끊긴 기간 전송로(N)에 중계하도록 하였다. For this purpose, the one system NCP 11 is connected to the one system period transmission path 1N via the one system switching hub 12. It is connected to the 1 system apparatus control apparatus 15, the 2 system apparatus control apparatus 25, and the 2 system switching hub 22 via the 1 system control information transmission part 13. As shown in FIG. It is connected to the one system information device 16 via the one system media information transmission unit 14. The same is true for two systems. When the switching hub 2 receives the control information and the media information, the switching hub 2 preferentially transmits the control information. The control information transmitting unit 3 receives data in two period transmission paths N and transmits data from the same system as the own station to the device control apparatus 5. In the case where transmission is interrupted from one period transmission path N due to a failure, data received at the other period transmission path N is relayed to the period transmission path N where transmission is interrupted.

Description

TRANSMISSION SYSTEM OF INFORMATION}

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 철도차량 내에 있어서의 정보전송시스템의 네트워크 구성을 나타내는 도, 1 is a diagram illustrating a network configuration of an information transmission system in a railway vehicle according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 실시형태에 관한 1대의 차량에 있어서의 NCP와 그 주변의 구성을 나타내는 도,2 is a diagram showing a configuration of an NCP and its surroundings in one vehicle according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 실시형태에 관한 정보전송시스템에 있어서의 제어정보의 종류와 데이터량을 나타내는 도,3 is a diagram showing the types and data amounts of control information in the information transmission system according to the embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 실시형태에 관한 NCP에 있어서의 지연발생의 모양을 나타내는 도,4 is a diagram showing a state of delay generation in the NCP according to the embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 실시형태에 관한 전송 프레임의 구성을 나타내는 도,5 is a diagram showing the configuration of a transmission frame according to an embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 실시형태에 관한 스위칭 허브의 우선처리에 있어서의 기능 블럭의 구성을 나타내는 도,6 is a diagram showing the configuration of functional blocks in priority processing of a switching hub according to the embodiment of the present invention;

도 7은 본 발명의 실시형태에 관한 NCP에 의한 우회제어를 나타내는 도면이다.7 is a diagram illustrating bypass control by the NCP according to the embodiment of the present invention.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing

1 : NCP(전송제어장치) 2 : 스위칭 허브1: NCP (Transmission Control Unit) 2: Switching Hub

3 : 제어정보전송부 4 : 미디어정보전송부3: control information transmission unit 4: media information transmission unit

5 : 기기 제어장치 6 : 정보기기 5: Device control device 6: Information equipment

N : 기간 전송로(차상 네트워크) 11 : 1시스템 NCP(전송제어장치)N: Main transmission path (in-vehicle network) 11: 1 system NCP (transmission control device)

12 : 1시스템 스위칭 허브 13 : 1시스템 제어정보전송부12: 1 system switching hub 13: 1 system control information transmitter

14 : 1시스템 미디어정보전송부 15 : 1시스템 기기제어장치14: 1 system media information transmission unit 15: 1 system device control device

16 : 1시스템 정보기기 16: 1 system information equipment

1N : 1시스템 기간 전송로(차상 네트워크)1N: 1 system period transmission line

21 : 2시스템 NCP(전송제어장치) 22 : 2시스템 스위칭 허브21: 2 system NCP (transmission control device) 22: 2 system switching hub

23 : 2시스템 제어정보전송부 24 : 2시스템 미디어정보전송부23: 2 system control information transmission unit 24: 2 system media information transmission unit

25 : 2시스템 기기제어장치 26 : 2시스템 정보기기 25: 2 system equipment control device 26: 2 system information equipment

2N : 2시스템 기간 전송로(차상 네트워크) 2N: 2 system period transmission line (in-vehicle network)

31 : 차량 기기31: vehicle equipment

본 발명은 철도차량에 있어서의 차상 네트워크에 관한 것으로, 특히 기간 네트워크에 의한 정보전송시스템에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to on-vehicle networks in railroad cars, and more particularly to an information transmission system using a backbone network.

철도차량의 차상 네트워크는, 차량 내 배선의 생략화 등을 목적으로 하여 개발이 진행되어, 당초는 차량 기기의 모니터링(상태정보의 수집)에 사용되고 있었다. 현재에는 데이터 전송속도 2∼3 Mbps의 네트워크가 실용화되어, 제어정보(차량 기기에의 제어지령 등)의 전송도 가능하게 되어 있다. 또 차량 내에 있어서의 멀 티미디어서비스의 요구가 높아지고 있어, 차상 네트워크의 이용에 의한 대용량의 미디어정보의 전송이나 인터넷접속 등이 실현되고 있다. 철도차량의 차상 네트워크의 예로서는 차량마다 2대의 전송국을 설치하여, 각 차량의 전송국 사이를 제 1 전송로에서 루프접속함과 동시에, 각 차량 내에 설치한 2대의 전송국을 제 2 전송로에서 접속하여, 차량 사이의 제 1 전송로가 복수부분에서 단선되었을 때는, 차량 내의 제 2 전송로로서 우회로를 구성하도록 한 기술이 개시되어 있다(특허문헌 1참조). The on-vehicle network of railroad cars has been developed for the purpose of omission of in-vehicle wiring, and was originally used for monitoring (collection of status information) of vehicle equipment. At present, a network having a data transfer rate of 2 to 3 Mbps has been put into practical use, and transmission of control information (control command to vehicle equipment, etc.) is also possible. In addition, the demand for multimedia services in vehicles is increasing, and the transfer of a large amount of media information and the Internet connection are realized by use of onboard networks. As an example of the on-vehicle network of a railway vehicle, two transmission stations are provided for each vehicle, and the transmission stations of each vehicle are loop-connected at the first transmission path, and two transmission stations installed in each vehicle are connected at the second transmission path, When the 1st transmission path between vehicles was disconnected in several parts, the technique which comprised the detour as a 2nd transmission path in a vehicle is disclosed (refer patent document 1).

[특허문헌 1][Patent Document 1]

일본국 특개평11-154891호 공보(단락 0020∼0024, 도 1, 도 2)Japanese Patent Laid-Open No. 11-154891 (paragraphs 0020 to 0024, Figs. 1 and 2)

그러나 차상 네트워크에 멀티미디어 서비스를 위한 미디어정보를 동시에 전송하게 되면 차량 기기제어를 위한 제어정보와 혼재하게 되어, 미디어정보의 전송에 의해 제어정보의 실시간성이 손상된다는 문제가 발생한다. 이에 의하여 차량 기기의 제어에 필요한 응답성을 확보할 수 없게 된다. 또 차상 네트워크에는 장해가 발생하여도 열차가 선로상에서 오도 가도 못하게 되는 일 없이 수리공장까지 이동할 수 있는 높은 신뢰성이 필요하고, 바꾸어 말하면 네트워크기기의 고장이나 전송로의 단선에 대한 장황성이 필요하게 된다. However, when the media information for multimedia service is simultaneously transmitted to the onboard network, the media information is mixed with the control information for controlling the vehicle device, thereby causing a problem that the real time of the control information is impaired by the transmission of the media information. This makes it impossible to secure the responsiveness necessary for controlling the vehicle equipment. In-vehicle networks also require high reliability to allow trains to move to repair shops without disturbing trains. In other words, network equipment breakdowns and redundancies in transmission lines are needed. .

그래서 본 발명은 상기 문제를 감안하여, 철도차량의 차상 네트워크에 있어서, 미디어정보를 동시에 전송하여도 제어정보의 실시간성을 확보함과 동시에, 네트워크의 장해에 대한 높은 신뢰성을 확보하는 수단을 제공하는 것을 과제로 한다. Therefore, in view of the above problems, the present invention provides a means for securing real-time control information and high reliability for network failure in a vehicle network of a railroad vehicle, even when media information is simultaneously transmitted. Let's make it a task.

상기 과제를 해결하는 본 발명은, 철도차량에 있어서 각 차량 사이를 접속하는 차상 네트워크와, 각 차량에 설치되어 상기 차상 네트워크 및 차량 내의 기기를 접속하는 전송제어장치로 구성되는 정보전송시스템으로서, 주로 이하에 나타내는 바와 같은 특징을 가진다. 먼저 정보전송시스템은, 차상 네트워크에 접속되는 차량 기기를 제어하기 위한 제어정보를, 금속 매체의 전송선을 통하여 100 Mbps 이상의 데이터 전송속도로 전송하는 전송제어장치를 구비한다. 이것에 의하여 철도차량에 있어서의 차량 기기의 운전성이나 응답성을 확보한다. MEANS TO SOLVE THE PROBLEM This invention which solves the said subject is mainly an information transmission system comprised of the onboard network which connects between each vehicle in a railroad vehicle, and the transmission control apparatus provided in each vehicle, and connecting the onboard network and the apparatus in a vehicle. It has the characteristics as shown below. First, the information transmission system includes a transmission control apparatus for transmitting control information for controlling a vehicle device connected to a vehicle network at a data transmission rate of 100 Mbps or more through a transmission line of a metal medium. This ensures the driving and responsiveness of the vehicle equipment in the railway vehicle.

그리고 전송제어장치는 차량 기기와 제어정보(제어계 데이터)의 송수신을 행하는 제어정보전송부와, 정보기기와 미디어정보(정보계 데이터)의 송수신을 행하는 미디어정보전송부와, 차상 네트워크, 제어정보전송부 및 미디어정보전송부에 접속되고, 차상 네트워크 및 제어정보전송부의 사이에서 제어정보의 중계를 행하고, 차상 네트워크 및 미디어정보전송부의 사이에서 미디어정보의 중계를 행하는 스위칭 허브를 구비한다. 스위칭 허브는 제어정보전송부로부터 수신한 제어정보 및 미디어정보전송부로부터 수신한 미디어정보를 차상 네트워크에 송신할 때, 각 정보에 설정된 우선도를 나타내는 데이터를 참조하여, 그 우선도가 높은 순서대로 각 정보를 송신한다. 이때 제어정보에 설정하는 우선도를, 미디어정보에 설정하는 우선도보다 높게 함으로써, 스위칭 허브는 제어정보를 우선적으로 송신한다. 이것에 의하여 제어정보 및 미디어정보가 혼재하여도 제어정보의 실시간성은 손상되지 않는다. The transmission control apparatus includes a control information transmission unit for transmitting and receiving control information (control system data) with a vehicle device, a media information transmission unit for transmitting and receiving media information (information system data) with an information device, a vehicle network, and control information transmission. And a switching hub connected to the unit and the media information transmission unit, for relaying control information between the onboard network and the control information transmission unit, and for relaying media information between the onboard network and the media information transmission unit. When the switching hub transmits the control information received from the control information transmission unit and the media information received from the media information transmission unit to the next-generation network, the switching hub refers to the data indicating the priority set for each information, in order of high priority. Send each piece of information. At this time, by setting the priority set in the control information higher than the priority set in the media information, the switching hub preferentially transmits the control information. As a result, even if the control information and the media information are mixed, the real-time property of the control information is not impaired.

이어서, 장황한 구성으로서 각 차량 사이를 2개의 차상 네트워크로 접속하고, 각 차량 내에 있어서 각 차상 네트워크에 스위칭 허브를 접속하고, 그 2개의 스위칭 허브 사이에 2개의 제어정보전송부를 접속한다. 제어정보전송부는 차량 기기로부터 제어정보를 수신하였을 때, 그 수신한 제어정보를 2개의 스위칭 허브에 송신한다. 그리고 그 제어정보를 수신하는 제어정보전송부는, 어느 한쪽의 스위칭 허브로부터 제어정보를 수신하였을 때, 그 제어정보를 수신하지 않은 쪽의 스위칭 허브에 송신한다. 이것에 의하여 차상 네트워크의 일부에 장해가 발생하여도 경로를 전환함으로써 정보전송을 계속한다. 또한 제어정보전송부는 제어정보를 송신할 때, 소정의 주기로 송신한다. 그리고 그 제어정보를 수신하는 제어정보전송부는, 그 주기의 소정의 배수에 상당하는 시간 내에 제어정보를 수신하지 않을 때, 해당 차상 네트워크에 장해가 발생하였다고 판단한다. 이것에 의하여 장해발생시의 경로전환을 단시간으로 행하게 된다. Subsequently, as a redundant configuration, two vehicle network is connected between each vehicle, a switching hub is connected to each vehicle network in each vehicle, and two control information transmission units are connected between the two switching hubs. When the control information transmission unit receives the control information from the vehicle device, the control information transmission unit transmits the received control information to the two switching hubs. When the control information transmission unit that receives the control information receives control information from either of the switching hubs, the control information transmission unit transmits the control information to the switching hub that has not received the control information. As a result, even if a failure occurs in a part of the onboard network, information transfer is continued by switching routes. The control information transmission unit also transmits the control information at predetermined intervals. The control information transmitter that receives the control information determines that a failure has occurred in the onboard network when the control information is not received within a time corresponding to a predetermined multiple of the period. As a result, the path switching in the event of a failure is performed in a short time.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태(이하, 「본 발명의 실시형태」라 한다)에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the best form (henceforth "embodiment of this invention") for implementing this invention is demonstrated in detail with reference to drawings.

≪정보전송시스템의 네트워크 구성과 개요≫≪Network Configuration and Overview of Information Transmission System≫

도 1을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 관한 철도차량 내에 있어서의 정보전송시스템의 네트워크의 구성에 대하여 설명한다. 각 차량[1호차(10a), 2호차(10b), 3호차(10c, …)]에는 NCP(Network Control Processor, 전송제어장치)가 1시스템 및 2시스템의 2대씩 설치된다. 그리고 각 NCP(1)[1시스템 NCP(11,) 2시스템 NCP(21)]는, 각 차량에 걸쳐 2계통 설치된 차상 네트워크인 기간 전송로(N)[1시 스템 기간 전송로(1N), 2시스템 기간 전송로(2N)]에 접속된다. With reference to FIG. 1, the structure of the network of the information transmission system in the railway vehicle which concerns on embodiment of this invention is demonstrated. In each vehicle (No. 1 vehicle 10a, No. 2 vehicle 10b, No. 3 vehicle 10c, ...), two NCPs (Network Control Processors) are provided, one system and two systems. Each NCP 1 (1 system NCP 11, 2 system NCP 21) includes a period transmission path N (1 system period transmission path 1N), which is an on-vehicle network provided in two systems throughout each vehicle. 2 system period transmission path 2N].

또한 본 실시형태의 설명에 있어서, 1시스템 또는 2시스템의 구성요소를 나타낼 때는 예를 들면, 「1시스템 NCP(11)」나「2시스템 NCP(21)」와 같이 기재하고, 1시스템나 2시스템을 불문하고 일반적으로 구성요소를 설명할 때는, 예를 들면 「NCP (1)」와 같이 기재한다. In addition, in description of this embodiment, when showing the component of 1 system or 2 systems, it describes as "1 system NCP 11" and "2 system NCP 21", for example, 1 system or 2 systems. In general, when describing a component regardless of a system, it describes as "NCP (1)".

기간 전송로(N)는 금속이나 광섬유를 통신매체로 하는 전송로이다. NCP(1)는 이 기간 전송로(N)를 통하여, 100 Mbps 이상의 데이터 전송속도로 데이터를 전송한다. 차량 기기(31)(도 2 참조)를 제어하기 위한 제어정보를 전송함으로써, 차량 기기(31)의 운전성이나 응답성을 확보할 수 있다. 또 NCP(1)는 양 계통의 기간 전송로(N)를 감시하고, 필요에 따라 데이터를 우회처리한다. NCP(1)가 단체로(다른 NCP(1)과의 주고 받음을 하지 않고) 장해검지 및 우회처리를 행하기 때문에, 고속의 경로전환이 가능하게 된다. 또한 NCP(1)에는 기기제어장치(5)가 접속되고, 다시 지선 네트워크를 거쳐 차량 기기(31)가 접속된다(도 2참조). 여기서 차량 기기(31)는 예를 들면 차량의 도어, 브레이크, 인버터 등이다. The main transmission path N is a transmission path using metal or optical fiber as a communication medium. The NCP 1 transmits data at a data transmission rate of 100 Mbps or more via the transmission path N during this period. By transmitting control information for controlling the vehicle device 31 (see FIG. 2), it is possible to secure the driving and responsiveness of the vehicle device 31. In addition, the NCP 1 monitors the period transmission paths N of both systems, and bypasses data as necessary. Since the NCP 1 performs obstacle detection and bypass processing by itself (without exchanging with other NCPs 1), high-speed path switching is possible. In addition, the apparatus control apparatus 5 is connected to the NCP 1, and the vehicle apparatus 31 is connected via the branch line network again (refer FIG. 2). The vehicle device 31 is, for example, a door, a brake, an inverter, or the like of a vehicle.

≪NCP (전송제어장치)와 그 주변의 구성≫≪NCP (Transmission Control Unit) and Surrounding Configurations≫

도 2를 참조하여, 본 발명의 실시형태에 관한 1대의 차량에 있어서의 NCP와 그 주변의 구성에 대하여 설명한다. With reference to FIG. 2, the structure of NCP and its surroundings in one vehicle concerning embodiment of this invention is demonstrated.

먼저, NCP(1)의 구성 및 그 주변에 대하여 설명한다. NCP(1)는 스위칭 허브(2), 제어정보전송부(3) 및 미디어정보전송부(4)로 구성된다. First, the configuration of the NCP 1 and its surroundings will be described. The NCP 1 is composed of a switching hub 2, a control information transmitter 3 and a media information transmitter 4.

스위칭 허브(2)는 범용의 스위칭 허브 그 자체이며, 전송방식은 스토어 & 포 워드(store & forward)방식으로 한다. 이 방식에서는 각 포트로부터 수신한 프레임을 버퍼링(스토어)하고, 그 후 적절한 포트에 출력(포워드)한다. 이때 다른 포트의 프레임은 병렬로 처리하는 것이 가능하다. 이 때문에 수신한 신호를 그대로 출력하는 리피터방식과 달리, 프레임의 충돌은 발생하지 않는다. 또 스위칭 허브(2)는IEEE802.1Q/p로 규정되는 우선통신에 대응한 것을 사용한다. 이 규격에서는 우선도가 기재된 확장 MAC(Media Access Control)헤더가 정의되어 있다. 스위칭 허브(2)는 우선도마다의 출력 버퍼(큐)를 가지고, 우선도가 높은 것부터 먼저 출력한다. 이 기능을 사용하여 제어계의 프레임을 정보계의 프레임보다 높은 우선도로 함으로써 제어정보와 미디어정보의 동시전송을 실현한다. 또한 스위칭 허브(2)는 전용 LSI (Large Scale Integrated Circuit으로 )이며, 하드웨어에 의하여 동작한다. The switching hub 2 is a general-purpose switching hub itself, and the transmission method is a store & forward method. In this method, a frame received from each port is buffered (stored), and then output (forwarded) to an appropriate port. At this time, frames of other ports can be processed in parallel. For this reason, unlike the repeater method of outputting the received signal as it is, there is no frame collision. In addition, the switching hub 2 uses the thing corresponding to the preferential communication prescribed | regulated by IEEE802.1Q / p. In this specification, an extended Media Access Control (MAC) header with priority is defined. The switching hub 2 has an output buffer (queue) for each priority and outputs the highest priority first. By using this function, the frame of the control system has a higher priority than the frame of the information system to realize simultaneous transmission of control information and media information. In addition, the switching hub 2 is a dedicated LSI (large scale integrated circuit) and operates by hardware.

도 2에 나타내는 바와 같이 기간 전송로(N)의 전송 데이터는 각 차량을 통과할 때마다 NCP(1)의 스위칭 허브(2)를 경유한다. 스위칭 허브(2)는 수신한 프레임을 스토어 & 포워드로 재생 중계한다. 스위칭 허브(2) 사이의 전송거리는 1차량분인 약20m가 된다. 이 값은 Ethernet(등록상표)의 100Base-TX의 규격인 100m 보다 충분히 짧다. 이 때문에 장거리 전송에 의한 신호의 열화는 문제가 되지 않는다. 또 Ethernet(등록상표)의 규격에서는 리피터 허브와 달리 스위칭 허브(2)는 접속 대수에 제한이 없다. 따라서 열차의 편성 전체에 걸친 장거리 전송이 가능하다.As shown in FIG. 2, the transmission data of the period transmission path N passes through the switching hub 2 of the NCP 1 every time it passes each vehicle. The switching hub 2 relays the received frame to store & forward. The transmission distance between the switching hubs 2 is about 20m, which is the first vehicle. This value is shorter than 100 m, the standard for Ethernet 100Base-TX. For this reason, signal degradation due to long distance transmission is not a problem. In addition, in the Ethernet (registered trademark) standard, unlike the repeater hub, the switching hub 2 is not limited in the number of connections. This allows long-distance transmissions across trains.

제어정보전송부(3)에는 기기제어장치(5)와의 송수신 기능 및 기간 전송로(N)의 장해시의 우회 제어기능을 가지게 한다. 이들 기능은 CPU(Central Processing Unit)의 프로그램처리에 의하여 실현한다. 우회를 실현하기 위하여 설치된 2계통의 기간 전송로(N)[1시스템 기간 전송로(1N), 2시스템기간 전송로(2N)]와, 2중화된 기기제어장치(5)[1시스템 기기 제어장치(15), 2시스템 기기제어장치(25)]의 양쪽에 접속하기 위하여 4개의 Ethernet(등록상표) 포트를 설치한다. The control information transmission section 3 has a transmission / reception function with the device control device 5 and a bypass control function at the time of failure of the period transmission path N. FIG. These functions are realized by program processing of a central processing unit (CPU). Two system period transmission paths N (one system period transmission path 1N, two system period transmission path 2N) provided to realize the bypass, and a dual device control device 5 [one system device control] Four Ethernet (registered trademark) ports are provided for connection to both the apparatus 15 and the two-system apparatus control apparatus 25.

미디어정보전송부(4)는, 정보기기(6)와의 송수신을 처리한다. 또 정보기기(6)로부터의 방해나 잘못된 정보전송 때문에 제어정보의 전송이 방해받는 일이 없도록 미디어정보전송부(4)에는 파이어월 기능을 가지게 한다. 이것도 CPU의 프로그램처리에 의하여 실현하는 것으로 하고, 기간 전송로(N)[스위칭 허브(2)]와 정보기기(6)와 접속하는 2개의 Ethernet(등록상표) 포트를 설치한다. 구체적인 파이어월 기능으로서는 정보기기(6)로부터의 정보를 스위칭 허브(2)에 출력할 때에 그 정보를 체크하여 미디어정보가 아닌 정보, 예를 들면 제어정보와 동일한 것은 파기하여 스위칭 허브(2)에 출력하지 않도록 한다. 정보의 종류의 판정에는 정보의 일부에 기록된 식별자[Ethernet(등록상표)을 사용한 경우에는, 어드레스와 포트번호 등]를 사용한다. 여기서 정보기기(6)는 예를 들면 차 내의 승객이나 승무원용의 안내 표시기기나 음성 송수신기기 등이다. The media information transmission unit 4 processes transmission and reception with the information device 6. In addition, the media information transmission unit 4 has a firewall function so that transmission of control information is not disturbed due to interference or incorrect information transmission from the information device 6. This is also realized by the program processing of the CPU, and two Ethernet (registered trademark) ports connected to the main transmission path N (switching hub 2) and the information apparatus 6 are provided. As a specific firewall function, when the information from the information apparatus 6 is output to the switching hub 2, the information is checked and the information other than the media information, for example, the control information, is discarded to the switching hub 2. Do not print. In determining the type of information, an identifier (in case of using an Ethernet (registered trademark), recorded in a part of the information, an address and a port number, etc.) is used. The information device 6 is, for example, a guide display device or a voice transceiving device or the like for a passenger or a crew member in a car.

또한 제어정보전송부(3) 및 미디어정보전송부(4)는, 네트워크경유로 그것 자체의 프로그램의 재기록(리모트 로딩)을 행하는 것을 가능하게 하여, 보수작업을 용이하게 한다. 이때 정보기기(6)에 의하여 잘못된 프로그램이 기록되지 않도록 한다. 즉, 미디어정보전송부(4)는, 2개의 네트워크 인터페이스[Ethernet(등록상표)포트]를 가지나, 프로그램의 수신은 기간 전송로(N)[스위칭 허브(2)]로부터만 접수 하고, 정보기기(6)로부터 프로그램을 수신하여도 파기한다. 또 리모트 로딩의 데이터는 제어정보(제어계 데이터)로서 처리하고, 상기 파이어월 기능에 의하여 정보기기(6)로부터 기간 전송로(N)[스위칭 허브(2)]에는 전송할 수 없게 한다. In addition, the control information transmission unit 3 and the media information transmission unit 4 enable rewriting (remote loading) of its own program via the network, thereby facilitating maintenance work. At this time, the wrong program is not recorded by the information device 6. That is, the media information transmission unit 4 has two network interfaces (Ethernet (registered trademark) ports), but the reception of the program is received only from the period transmission path N (switching hub 2). Even if a program is received from (6), it is discarded. The remote loading data is processed as control information (control system data) and cannot be transmitted from the information apparatus 6 to the period transmission path N (switching hub 2) by the firewall function.

NCP(1)에는 기기제어장치(5)를 Ethernet(등록상표)로 접속하여, 기기제어장치(5)로부터 지선 네트워크를 거쳐 하나 또는 복수의 차량 기기(31)를 접속한다. 지선 네트워크에는 실시간성이 뛰어난 CAN (Control Area Network), 대용량의 Ethernet(등록상표), RS-485 등을 사용한다. 기기제어장치(5)는 각 차량 기기(31)로부터의 데이터를 정리하여 기간 전송로(N)에 송신하고, 기간 전송로(N)에서 수신한 데이터를 분할하여 필요한 차량 기기(31)에 송신한다. 이에 의하여 기간 전송로(N)에 흐르는 프레임수가 제한되어, 네트워크 부하와 NCP 처리 부하를 경감할 수 있다. 여기서 기기제어장치(5)를 거치지 않고 제어정보전송부(3) 및 차량 기기(31)를 직접 접속하는 구성으로 하여도 좋다. The device control device 5 is connected to the NCP 1 via Ethernet (registered trademark), and the device control device 5 is connected to one or a plurality of vehicle devices 31 via a branch line network. The branch line network uses CAN (Control Area Network), high-capacity Ethernet (registered trademark), RS-485 and so on. The device control apparatus 5 collects the data from each vehicle device 31 and transmits it to the period transmission path N, divides the data received in the period transmission path N, and transmits it to the required vehicle device 31. do. As a result, the number of frames flowing in the period transmission path N is limited, thereby reducing the network load and the NCP processing load. In this case, the control information transmission unit 3 and the vehicle device 31 may be directly connected without passing through the device control device 5.

또한 철도차량 내에 있어서의 기기의 설치공간은 한정되어 있어, 빈 공간에 유연하게 기기를 배치할 수 있게 한다. 이 때문에 NCP(1)의 미디어정보전송부(4), 스위칭 허브(2) 및 제어정보전송부(3) 및 기기제어장치(5)는 시리얼 버스(네트워크)에 의하여 접속된다. 종래의 패러렐 버스에 의한 접속의 경우, 다수의 신호선에 의하여 정보를 송수신하기 때문에, 각 기기를 떼어 설치하는 것이 불가능하였으나, 시리얼 버스에서는 적은 신호선으로 기기 사이의 정보전송이 가능하여, 각 기기를 떨어진 장소에 설치하는 것이 가능하게 된다. 이 경우, 종래와 같이 1개소에 집중 설치하는 것도 가능하다.In addition, the installation space of the equipment in the railway vehicle is limited, allowing the equipment to be flexibly arranged in the empty space. For this reason, the media information transmitter 4, the switching hub 2, the control information transmitter 3, and the device control apparatus 5 of the NCP 1 are connected by a serial bus (network). In the case of the conventional parallel bus connection, since information is transmitted and received by multiple signal lines, it is impossible to separate and install each device. However, in the serial bus, it is possible to transfer information between devices with fewer signal lines, so that each device is separated. It becomes possible to install in place. In this case, it is also possible to concentrate centrally in one place as before.

다음에 1대의 차량에 있어서의 2계통의 접속구성에 대하여 설명한다. 1시스템 NCP(11)는 1시스템 스위칭 허브(12)를 거쳐 1시스템 기간 전송로(1N)에 접속된다. 또 1시스템 제어정보전송부(13)를 거쳐 1시스템 기기제어장치(15), 2시스템 기기제어장치(25) 및 2시스템 스위칭 허브(22)에 접속된다. 또한 1시스템 미디어정보전송부(14)를 거쳐 1시스템 정보기기(16)에 접속된다. 한편, 2시스템 NCP(21)는 2시스템 스위칭 허브(22)를 거쳐 2시스템 기간 전송로(2N)에 접속된다. 또 2시스템 제어정보전송부(23)를 거쳐 1시스템 기기 제어장치(15), 2시스템기기 제어장치(25) 및 1시스템 스위칭 허브(12)에 접속된다. 또한 2시스템 미디어정보전송부(24)를 거쳐 2시스템 정보기기(26)에 접속된다. 또한 1시스템 제어정보전송부(13)가 2시스템 스위칭 허브(22)에 접속되고, 2시스템 제어정보전송부(23)가 1시스템 스위칭 허브(12)에 접속됨으로써 기간 전송로(N)의 장해시의 우회제어를 행할 수 있다. Next, the connection system of two systems in one vehicle will be described. The one system NCP 11 is connected to the one system period transmission path 1N via the one system switching hub 12. It is connected to the one system device control device 15, the two system device control device 25, and the two system switching hub 22 via the one system control information transmission unit 13. It is also connected to the one system information device 16 via the one system media information transmission unit 14. On the other hand, the two-system NCP 21 is connected to the two-system period transmission path 2N via the two-system switching hub 22. It is connected to the one system device control device 15, the two system device control device 25, and the one system switching hub 12 via the two system control information transmission unit 23. It is also connected to the two-system information device 26 via the two-system media information transmission unit 24. Further, the one system control information transmission unit 13 is connected to the two system switching hub 22, and the two system control information transmission unit 23 is connected to the one system switching hub 12, thereby preventing the period transmission path N. The bypass control of the city can be performed.

1시스템 기기 제어장치(15) 및 2시스템 기기제어장치(25)는 차량 기기(31)에 접속된다. 이것에 의하면 차량 기기(31)는 2계통의 기기제어장치(5)로부터 제어가 가능하고, 한쪽의 기기제어장치(5)가 고장나더라도 제어를 행할 수 있다. The one system device control device 15 and the two system device control device 25 are connected to the vehicle device 31. According to this, the vehicle apparatus 31 can control from the two system apparatus 5, and can control even if one apparatus control apparatus 5 fails.

≪제어정보의 실시간성을 확보하는 실시형태≫<< Embodiment which secures real-time property of control information >>

기간 전송로(N)는 스위칭 허브(2)가 다수개 직렬로 접속된 구성으로 되어 있다. 이 때문에 프레임이 스위칭 허브(2)를 통과할 때의 지속(遲速)이, 기간 전송로(N)의 지연시간이 된다. 스위칭 허브(2)는 스토어 & 포워드방식으로 동작하기 때문에, 프레임이 통과할 때에 프레임길이분의 지연이 발생한다. 또 다른 프레임 을 동일한 포트로부터 이미 송신 중인 경우에는, 송신완료까지 기다리게 되기 때문에, 이 만큼의 지연도 생긴다. The period transmission path N has a structure in which a plurality of switching hubs 2 are connected in series. For this reason, the duration when a frame passes through the switching hub 2 becomes the delay time of the period transmission path N. FIG. Since the switching hub 2 operates in a store & forward manner, a delay of the frame length occurs when a frame passes. If another frame is already being transmitted from the same port, it waits until the transmission is completed, and this delay also occurs.

지연시간은 프레임길이에 의존하기 때문에, 먼저 전송 데이터의 종류에 대하여 정리한다. 도 3에 정보전송시스템에 있어서의 제어정보의 종류와 데이터량을 나타낸다. 정확한 데이터량은 기기구성에 의해서도 변하나, 도 3의 값은 차량제어나 보수정보 수집을 위하여 필요한 표준적인 정보량이다. 이들은 모두 UDP/IP(User Datagram Protocol/Internet Protoco1)로 전송하는 것으로 하고, 데이터량에는 MAC헤더(CRC데이터를 포함하여 22바이트), IP헤더(20바이트) 및 UDP헤더(8바이트)의 합계 50바이트도 포함되어 있다. 이 중에서 실시간성이 강하게 요구되는 것은 10ms 주기 데이터 및 음성 데이터이다. 10ms 주기 데이터에서는 차량 기기(31)인 인버터나 브레이크에 대한 제어지령 등의 열차의 안전성에 관한 제어정보가 전송된다. 또 음성데이터는 사고 등이 발생한 경우에도 승객과 승무원 사이의 의사소통을 가능하게 하기 위하여 실시간성이 요구된다. Since the delay time depends on the frame length, the types of transmission data are summarized first. 3 shows types and data amounts of control information in the information transmission system. Although the exact amount of data varies depending on the device configuration, the value of FIG. 3 is a standard amount of information required for vehicle control or maintenance information collection. These are all transmitted by UDP / IP (User Datagram Protocol / Internet Protoco1), and the data amount is 50 in total, MAC header (22 bytes including CRC data), IP header (20 bytes) and UDP header (8 bytes). Byte is also included. Among these, strong real-time performance is required for 10 ms period data and voice data. In the 10 ms period data, control information about the safety of the train, such as a control command for the inverter or the brake which is the vehicle device 31, is transmitted. In addition, voice data is required in real time to enable communication between the passenger and the crew even in the event of an accident.

도 4는 참조하여 NCP에 있어서의 지연의 발생에 대하여 설명한다. 미디어정보(정보계 데이터)와 제어정보(제어계 데이터)를 혼재하여 전송한 경우, 우선처리에 의하여 제어정보는 송신대기의 미디어정보보다 먼저 송신된다. 그러나 이미 송신 중인 미디어정보(최대 1518바이트)와 먼저 송신버퍼에 저장된 제어정보는 앞지를 수 없다. 이들이 동시에 일어난 경우에, 전송지연이 최대가 된다. 도 4에 나타내는 바와 같이 정보기기(6)로부터 프레임 A를 수신하여 송신을 개시한 시점에서 기기제어장치(5)로부터 프레임 B, 계속해서 인접 차량으로부터 프레임 C를 수신하 였다고 한다. 이때 프레임 C를 송신하는 것은, 프레임 A 및 프레임 B를 송신한 후이고, 또 프레임 C의 송신시간(프레임길이분의 시간)도 지연이 요인이 된다. 예를 들면 프레임 B를 보수 데이터(1522바이트), 프레임 C를 음성 데이터(314바이트)라 하면, 데이터 전송속도는 100Mbps 이기 때문에, 지연시간은, 다음과 같이 된다. 4, the generation of delay in the NCP will be described with reference. When the media information (information system data) and the control information (control system data) are mixed and transmitted, the control information is transmitted before the media information of the transmission standby by priority processing. However, the media information (maximum 1518 bytes) already being transmitted and the control information stored in the transmission buffer first cannot be outpaced. If they occur at the same time, the transmission delay is maximized. As shown in Fig. 4, when the frame A is received from the information apparatus 6 and transmission is started, the frame B is received from the device controller 5 and the frame C is subsequently received from the adjacent vehicle. At this time, the transmission of the frame C is after the transmission of the frame A and the frame B, and the transmission time of the frame C (the time for the frame length) also causes a delay. For example, if frame B is complementary data (1522 bytes) and frame C is audio data (314 bytes), the data transfer rate is 100 Mbps. Therefore, the delay time is as follows.

미디어정보 송신시간 + 보수 데이터 송신시간 + 음성 데이터 송신시간Media information transmission time + complementary data transmission time + audio data transmission time

= (1518 + 1522 + 314)바이트 ×8비트/100Mbps= (1518 + 1522 + 314) bytes × 8 bits / 100 Mbps

= 268.32μS/단말국= 268.32 μS / terminal station

이 값은 기기제어의 응답성으로부터 허용되는 지연시간의 최대치인 1 [ms/단말국]보다 충분히 작아, 차상 네트워크에 필요한 실시간성을 확보할 수 있다.This value is sufficiently smaller than 1 [ms / terminal station], which is the maximum value of the delay time allowed from the responsiveness of the device control, thereby ensuring the real time necessary for the next-generation network.

이상 설명한 지연에 대한 대응으로서, 스위칭 허브에 의한 우선처리에 대하여 설명한다. 우선처리의 프로토콜에는 IEEE802.1Q/p를 사용한다. 이 규격에 준거하여 정보전송에는 우선도를 정의하는 4바이트의 태그가 추가된 확장 프레임을 사용한다. 도 5에 그 프레임의 구성을 나타낸다. 태그는 MAC 헤더 내부에 정의된다. 규격상은 우선도는 8단계 정의 가능하나, 정보전송시스템에서는 「제어계」와 「정보계」의 2단계의 우선도를 정의하는 것으로 한다. 이것에 의하면 NCP(1)의 제어정보전송부(3)는 기기제어장치(5)로부터 수신한 제어정보에 있어서의 MAC헤더의 태그에 「제어계」를 설정함으로써 제어정보를 전송하는 우선도를 올린다. 또 NCP(1)의 미디어정보전송부(4)는 정보기기(6)로부터 수신한 미디어정보에 있어서의 MAC헤더의 태그에 「정보계」를 설정함으로써 미디어정보를 전송하는 우선도를 내린다. 또한 제어정보전송부(3) 및 미디어정보전송부(4)는 일률적으로 우선도의 설 정을 행하는 것은 아니고, 수신한 정보의 종별에 따른 설정을 행하여도 좋다. 예를 들면 제어정보전송부(3)는 도 3에 나타낸 10ms 주기 데이터나 음성 데이터에 대해서는 가장 높은 우선도를 설정하도록 하여도 좋다. 또 도 5의 「데이터」는 IP헤더 및 UDP헤더를 포함하는 것으로 한다. As a response to the delay described above, the priority processing by the switching hub will be described. IEEE802.1Q / p is used for the protocol of priority processing. In accordance with this standard, information transmission uses an extended frame with a 4-byte tag that defines the priority. 5 shows the structure of the frame. The tag is defined inside the MAC header. According to the standard, priority can be defined in eight steps. However, in the information transmission system, two levels of priority are defined, "control system" and "information system." According to this, the control information transmission part 3 of the NCP 1 raises the priority of transmitting control information by setting a "control system" to the tag of the MAC header in the control information received from the device control apparatus 5. . The media information transmission unit 4 of the NCP 1 lowers the priority of transmitting the media information by setting "information system" to the tag of the MAC header in the media information received from the information apparatus 6. In addition, the control information transmitting unit 3 and the media information transmitting unit 4 may not set the priority uniformly, but may set the setting according to the type of the received information. For example, the control information transmission unit 3 may set the highest priority for the 10 ms period data or the audio data shown in FIG. In addition, "data" of FIG. 5 is assumed to include an IP header and a UDP header.

도 6에 스위칭 허브의 우선처리에 있어서의 기능 블럭의 구성을 나타낸다. 스위칭 허브(2)는 출력 스케줄러(63), 우선 큐(64), 비우선 큐(65), 수신 포트(66) 및 송신 포트(67) 등으로 구성된다. 수신 포트(66)에 입력된 데이터(프레임)는 태그가 나타내는 우선도에 의하여 우선 큐(64) 또는 비우선 큐(65)에 저장된다. 출력 스케줄러(63)는 우선 큐(64) 또는 비우선 큐(65)로부터 데이터를 입력하여, 송신 포트(67)에 출력한다. 도 6은 복수의 수신 포트(66)로부터 동일한 송신 포트(67)에 출력해야 할 데이터를 수취한 경우의 처리를 나타낸다. 각 수신 포트(66)에서는 각각 독립으로(병렬동작하면서) 데이터를 수신한다. 그리고 MAC헤더의 태그에 따라 우선도마다의 출력 큐인 우선 큐(64) 또는 비우선 큐(65)에 데이터를 저장한다. 이때의 우선 큐(64) 및 비우선 큐(65)는 송신 포트(67)마다 준비된다. 여기서 중요 데이터(61)는 우선 큐(64)에 저장되고, 데이터(62)는 비우선 큐(65)에 저장된다. 출력 스케줄러(63)는 우선 큐(64)의 데이터를 우선적으로 송신하고, 우선 큐(64)에 데이터가 없어지고 나서, 비우선 큐(65)의 데이터를 송신한다. 따라서 도 6에 나타내는 바와 같이 중요 데이터(61), 데이터(62)의 순으로 송신된다. 6 shows the configuration of the functional blocks in the priority processing of the switching hub. The switching hub 2 is composed of an output scheduler 63, a priority queue 64, a non-priority queue 65, a reception port 66, a transmission port 67, and the like. Data (frames) input to the receiving port 66 is stored in the priority queue 64 or the non-priority queue 65 according to the priority indicated by the tag. The output scheduler 63 first receives data from the queue 64 or the non-priority queue 65 and outputs the data to the transmission port 67. 6 shows processing in the case where data to be output to the same transmission port 67 is received from the plurality of receiving ports 66. Each receiving port 66 receives data independently (while operating in parallel). Data is stored in the priority queue 64 or the non-priority queue 65, which is an output queue for each priority, in accordance with the tag of the MAC header. At this time, the priority queue 64 and the non-priority queue 65 are prepared for each transmission port 67. The important data 61 here is first stored in the queue 64 and the data 62 is stored in the non-priority queue 65. The output scheduler 63 first transmits the data of the queue 64 first, and then first transmits the data of the non-priority queue 65 after the data disappears from the queue 64. Therefore, as shown in FIG. 6, important data 61 and data 62 are transmitted in this order.

이상과 같은 스위칭 허브의 우선처리에 의하여 제어정보의 실시간성을 손상하지 않고 미디어정보와의 동시 전송을 실현할 수 있다. By the above priority processing of the switching hub, simultaneous transmission with the media information can be realized without compromising the real time of the control information.

≪정보전송에 있어서의 지연시간과 그 대응에 관한 설명≫≪Description of Delay Time and Its Correspondence in Information Transmission≫

이상 설명한 제어정보의 실시간성을 확보하는 실시형태와는 별도의 관점에서 정보전송에 있어서의 지연시간과 그 대응에 대하여 설명한다. The delay time and the correspondence of the information transmission will be described from a viewpoint different from the embodiment which secures the real time of the control information described above.

기간 전송로(N)에 대한 버스 엑세스방식으로서 스위칭방식을 사용한 경우, 스위칭 허브(2)에 있어서 프레임을 모두 수신하고 나서 전송하기 때문에, 스토어 & 포워드방식이 된다. 이 경우, 충돌의 문제나 스위칭 허브(2)의 대수의 제약은 없어진다. 그러나 프레임을 일단 수신하고 나서 중계하기 때문에, 프레임길이분의 지연이 발생한다. 10Mbps의 Ethernet(등록상표)의 최소 프레임 크기는 64바이트, 그 최대 프레임 크기는 1518바이트이며, 프레임의 수신에 요하는 시간은 각각 0.05ms, 1.2ms 이다. 이 지연은 스위칭 허브(2)를 경유할(차량을 통과할) 때마다 발생한다. 또 복수의 노드가 동시에 데이터를 송신한 경우에는, 우선도가 동일할 때 선착순으로 처리되기 때문에, 후착의 데이터는 선착의 데이터가 송출될 때까지의 시간의 지연이 발생한다. In the case where the switching method is used as the bus access method for the period transmission path N, the switching hub 2 transmits after receiving all the frames, thereby making the store & forward method. In this case, the problem of collision and the limitation of the number of switching hubs 2 are eliminated. However, since the frame is relayed after receiving it once, a delay for the frame length occurs. The minimum frame size of 10 Mbps Ethernet (registered trademark) is 64 bytes, the maximum frame size is 1518 bytes, and the time required for receiving the frame is 0.05 ms and 1.2 ms, respectively. This delay occurs every time through the switching hub 2 (passes the vehicle). In the case where a plurality of nodes transmit data at the same time, processing is performed on a first-come, first-served basis when the priorities are the same. Therefore, a delay in time until the data of the first-come-first-served data is sent out occurs.

이 지연시간은 기간 전송로(N)의 데이터 전송속도를 올림으로써 저감할 수 있다. 데이터 전송속도를 100Mbps라 하면, Ethernet(등록상표)의 최소 프레임과 최대 프레임의 수신시간은 각각 0.005ms, 0.12ms가 된다. 다음에 상세한 지연시간을 계산하나, 데이터 전송속도를 100Mbps라 하면, 리피터방식보다 지연이 작아지기 때문에, 차상 네트워크로서 적용할 수 있다. This delay time can be reduced by increasing the data transfer rate of the period transmission path N. FIG. If the data transfer rate is 100 Mbps, the reception time of the minimum frame and the maximum frame of Ethernet (registered trademark) is 0.005 ms and 0.12 ms, respectively. Next, the detailed delay time is calculated. However, if the data transfer rate is 100 Mbps, the delay is smaller than that of the repeater method, and thus it can be applied as an in-vehicle network.

또, 스토어 & 포워드방식의 장점으로서, 스위칭 허브(2)가 프레임의 정합성[도 5의 CRC(Cyclic Redundancy Check) 데이터에 의한)을 체크하기 위하여 에러 프 레임이 기간 전송로(N)를 갑자기 흐르는 것을 방지할 수 있다. In addition, as an advantage of the store & forward method, an error frame suddenly flows through the transmission path N in order for the switching hub 2 to check frame matching (by the cyclic redundancy check (CRC) data of FIG. 5). Can be prevented.

여기서 이하와 같은 가정하에서 선두의 노드[예를 들면, 기기제어장치(5)]가 송신한 제어정보를 말미의 노드가 수신하기까지의 지연시간을 계산한다. Here, under the following assumptions, the delay time until the last node receives the control information transmitted by the head node (for example, the device control apparatus 5) is calculated.

(a) 노드수는 10으로 한다(8량 편성으로, 양쪽 끝의 각 차량에 2 노드있음).(a) The number of nodes shall be 10 (8-car trains, with two nodes in each vehicle at both ends).

(b) 데이터길이(헤더를 포함한다)는, 제어정보가 114바이트(0.01ms), 보수 데이터[차량 기기(31)로부터의 장해정보 등]가 1522바이트(0.12 ms)로 한다. (b) The data length (including the header) is set to 114 bytes (0.01 ms) of control information and 1522 bytes (0.12 ms) of maintenance data (obstacle information from the vehicle apparatus 31).

(c) 각 노드에 있어서, 제어정보의 직전에 동일 우선도의 보수 데이터를 송신하는 것으로 한다. (c) It is assumed that each node transmits the maintenance data of the same priority immediately before the control information.

가정 (c)는 실제의 보수 데이터의 발생빈도를 생각하면 반드시 현실적이지는 않으나, 전송량의 최대 케이스로서 고려한다. 또 미디어정보에 대해서는 우선도가 낮기 때문에 고려하지 않는 것으로 한다(정확하게는 약간 지연이 발생하나, 우선처리를 행하기 때문에 큰 영향은 없다). Assumption (c) is not necessarily realistic in view of the frequency of actual maintenance data, but is considered as the maximum case of the amount of transmission. Further, the media information is not considered because of its low priority (exactly, a slight delay occurs, but there is no significant effect because the priority processing is performed).

스위칭 허브(2)에 의한 중계지연은, 노드마다 발생하기 때문에, 0.01(ms) × 10(노드) = 0.1ms가 된다. Since the relay delay caused by the switching hub 2 occurs for each node, the relay delay is 0.01 (ms) x 10 (node) = 0.1 ms.

제어정보의 직전에 송신되는 보수 데이터에 의한 지연은, 전송경로의 중간에 위치하는 노드마다 발생하기 때문에, 0.12(ms) ×8(노드) = 0.96ms가 된다. Since the delay due to the complementary data transmitted immediately before the control information occurs for each node located in the middle of the transmission path, 0.12 (ms) x 8 (node) = 0.96 ms.

따라서 지연의 최소값은 0.1ms, 최대치는 1.06ms가 된다. 이것은 NCP(1)의 스위칭 허브(2)에 있어서 발생하는 지연시간이다. 실제로는 이것에 송신측과 수신측의 각각에 있어서의 NCP(1)의 제어정보전송부(3) 및 기기제어장치(5)의 처리지연이 가산된다. 제어정보전송부(3)에서는 프레임을 수신하여 CPU에 의한 프로그램처 리를 행한다. 이때의 지연은 수백 ㎲ 정도가 되나, 여기서는 조금 크게 1ms라 가정한다. 또 기기제어장치(5)는 10ms의 주기처리를 행하고 있어, 최대 이 주기분의 지연이 발생한다. 이상으로부터 송신측 기기제어장치(5)로부터 수신측 기기제어장치(5)까지의 전송지연은,Therefore, the minimum value of the delay is 0.1ms and the maximum value is 1.06ms. This is a delay time occurring in the switching hub 2 of the NCP 1. In practice, this is added to the processing delay of the control information transmitting unit 3 and the device control apparatus 5 of the NCP 1 on each of the transmitting side and the receiving side. The control information transmission unit 3 receives the frame and performs program processing by the CPU. The delay at this time is about several hundred microseconds, but it is assumed that it is slightly larger 1 ms. In addition, the device control apparatus 5 performs a periodic process of 10 ms, and a delay of up to this period occurs. From the above, the transmission delay from the transmission side device control device 5 to the reception side device control device 5 is

1.06 + (1 + 10) ×2 = 23.06ms (최대치)가 된다. 1.06 + (1 + 10) × 2 = 23.06 ms (maximum)

≪기간 전송로의 고신뢰성을 확보하는 실시형태≫≪Embodiment to secure high reliability of period transmission line≫

각 NCP(1)는 2계통의 기간 전송로(N)에 접속되어, 장해시에는 자율적으로 우회제어함으로써 고신뢰성을 확보한다. 도 7을 참조하여 그 우회제어에 대하여 설명한다(적절히 도 2 참조). 도 7에는 기간 전송로(N)의 2부분에 단선이 발생한 경우의 1호차(10a)로부터의 데이터의 전송경로를 나타낸다. 도면에 있어서 ×표가 단선부분이다. 데이터의 송신원인 1호차(10a)의 1시스템 NCP(11)는, 2계통의 기간 전송로(N), 즉 1시스템 기간 전송로(1N) 및 2시스템 기간 전송로(2N)에 동일한 데이터를 항시 송신한다. 각 NCP(1)의 제어정보전송부(3)는 이들을 2계통의 기간 전송로(N)로부터 수신하여 자국과 동일한 계통의 기간 전송로(N)로부터 수신한 데이터를 기기제어장치(5)에 전송하고, 또 한쪽의 데이터는 통상 파기한다. 기간 전송로(N)에 장해가 발생하여, 한쪽의 기간 전송로(N)에서 전송이 도중에 끊긴 경우에는 다른쪽의 기간 전송로(N)에서 수신한 데이터를 기기제어장치(5)에 전송함과 동시에, 그 데이터를 전송이 도중에 끊긴 쪽의 기간 전송로(N)에 중계(송신)한다. 도 7의 경우, 2호차(10b)의 2시스템 NCP(21)는 2시스템 기간 전송로(2N)에서 전송이 도중에 끊긴 것을 검지하여, 1시스템 기간 전송로(1N)에서 수신한 1호차(10a)의 데이터를 2시스템 기간 전송로(2N)에 중계한다. 마찬가지로 3호차(10c)의 1시스템 NCP(11)는 2시스템 기간 전송로(2N)로부터 1시스템 기간 전송로(1N)에 1호차(10a)의 데이터를 중계한다. Each NCP 1 is connected to two system period transmission paths N, and high reliability is secured by autonomous bypass control in the case of failure. The bypass control will be described with reference to FIG. 7 (see FIG. 2 as appropriate). Fig. 7 shows the transmission path of data from the first car 10a when disconnection occurs in two portions of the period transmission path N. As shown in Figs. In the drawings, the x mark is a broken line portion. The 1 system NCP 11 of the 1st vehicle 10a which is a transmission source of data transmits the same data to 2 system transmission paths N, ie, 1 system period transmission path 1N and 2 system period transmission paths 2N. Always transmit The control information transmission unit 3 of each NCP 1 receives these data from the two system period transmission paths N and transmits the data received from the period transmission path N of the same system as the local station to the device control apparatus 5. The other data is normally discarded. If a failure occurs in the period transmission path N and transmission is interrupted in one period transmission path N, the data received from the other period transmission path N is transmitted to the device control apparatus 5. At the same time, the data is relayed (transmitted) to the period transmission path N on the side where transmission is interrupted. In the case of Fig. 7, the 2 system NCP 21 of the 2nd vehicle 10b detects that the transmission was interrupted in the 2 system period transmission path 2N, and the 1st vehicle 10a received in the 1 system period transmission path 1N. ) Data is relayed to the two-system period transmission path 2N. Similarly, the one system NCP 11 of the third car 10c relays the data of the first car 10a from the two system period transmission path 2N to the one system period transmission path 1N.

기간 전송로(N)의 장해의 검지수단으로서는, (1) 네트워크의 물리층의 상태(링크상태 등)의 검지, (2) 장해검지용 데이터의 송수신에 의한 검지, (3) 전송 데이터의 수신의 유무에 의한 검지를 생각할 수 있다. (1)의 방식에서는 링크는 확립되어 있으나 데이터의 송수신이 불가능하게 되는 장해는 검지할 수 없다. 또 (2)의 방식에서는 고속으로 검지하기 위해서는 제어 데이터의 주기인 10ms보다 빠른 주기로 장해검지용 데이터를 보낼 필요가 있으나, 처리성능을 고려하면 현실적이지 않다. 그래서 장해의 검지는 (3)의 전송 데이터의 수신상태에 의하여 검지하는 방식으로 한다. 제어정보는 도 3에 나타낸 바와 같이 수종류 있으나, 이 중의 10ms 주기 데이터를 사용하여 수신상태를 체크한다. 전송주기의 수배의 시간 해당 데이터를 수신하지 않은 경우에, 기간 전송로(N)에 장해가 발생하였다고 판단하는 것으로 한다. 이에 의하여 장해발생으로부터 우회에 의한 전송 계속까지의 시간을 수십 ms의 단시간으로 할 수 있다. Examples of the detection means for the failure of the period transmission path N include (1) detection of the state of the physical layer (link state, etc.) of the network, (2) detection by transmission and reception of data for detection of failure, and (3) reception of transmission data. The index finger with or without it can be considered. In the method (1), a link is established, but an obstacle that makes it impossible to transmit or receive data cannot be detected. In addition, in the method (2), in order to detect at high speed, it is necessary to send the fault detection data at a period faster than 10 ms, which is a period of control data, but it is not practical in consideration of processing performance. Thus, the detection of the obstacle is performed by the detection state of the transmission data of (3). There are several types of control information as shown in Fig. 3, but the reception state is checked using the 10 ms period data. Time of several times of transmission period In the case where the corresponding data is not received, it is determined that a failure has occurred in the period transmission path N. As a result, the time from the occurrence of the failure to the continuous transmission by bypass can be shortened to several tens of ms.

이상의 방법에서는 복수의 NCP(1)가 대략 동시에 장해를 검지하게 된다. 이때 어느 쪽의 NCP(1)가 우회제어를 하여도 나머지 NCP(1)에는 데이터를 전송 가능하다. 도 7의 예에서는 2호차(10b)와 3호차(10c) 사이의 단선에 대하여 3호차(10c)의 1시스템 NCP(11)가 우회제어하고 있으나, 4호차(10d)의 1시스템 NCP(11)가 우회하여도 데이터의 전송이 가능하다. 또 각 차량에는 1시스템 NCP(11) 및 2시스 템 NCP(21)가 있어, 어느 쪽이 우회하여도 좋다. 어느 쪽의 NCP(1)가 우회제어를 할지는 처리를 간략화하기 위하여 다음과 같은 규칙으로 결정한다. (1) 장해부분에 가장 가까운 차량에서 행한다. (2) 우회장해 등으로 우회불가인 경우에는, 다음으로 가까운 차량이 우회한다. (3) 1시스템 NCP(11)는 1시스템 기간 전송로(1N)로부터 수신이 도중에 끊긴 경우에 2시스템 기간 전송로(2N)로부터의 데이터를 1시스템 기간 전송로(1N)에 중계한다. 2시스템 NCP(21)는 2시스템 기간 전송로(2N)로부터의 수신이 도중에 끊긴 경우에 1시스템 기간 전송로(1N)로부터의 데이터를 2시스템 기간 전송로(2N)에 중계한다. In the above method, the plurality of NCPs 1 detects an obstacle at substantially the same time. At this time, even if either NCP 1 performs the detour control, data can be transmitted to the remaining NCP 1. In the example of FIG. 7, the 1 system NCP 11 of the 3rd vehicle 10c bypasses and controls the disconnection between the 2nd vehicle 10b and the 3rd vehicle 10c, but the 1 system NCP 11 of the 4th vehicle 10d is bypassed. Data can be sent even if Each vehicle has a one-system NCP 11 and a two-system NCP 21, which may be bypassed. Which NCP 1 performs the bypass control is determined by the following rules to simplify the processing. (1) In the vehicle closest to the obstacle. (2) If it is impossible to detour due to detour obstacles, the next nearest vehicle will detour. (3) The one system NCP 11 relays the data from the two system period transmission path 2N to the one system period transmission path 1N when the reception from the one system period transmission path 1N is interrupted. The two-system NCP 21 relays the data from the one-system period transmission path 1N to the two-system period transmission path 2N when the reception from the two-system period transmission path 2N is interrupted.

이것은 다음과 같이 하여 실현한다. 각 NCP(1)는 전송이 도중에 끊어졌을 때에 송신원과 자기 차량과의 사이의 거리에 따른 시간 대기한다(인접 차량은 대기시간 0으로 한다). 대기시간 동안에 다른 NCP(1)가 우회를 개시함으로써 데이터를 수신하였으면 우회준비는 정지한다. 데이터를 수신하지 않은 상태에서 대기시간이 경과하였으면 그 이후에 다른 계통으로부터 수신한 데이터를 중계한다. 이에 의하여 장해가 일어나면장해부분의 인접 차량이 즉시 우회를 개시하게 된다. 인접 차량이 무엇인가의 장해에 의하여 우회할 수 없는 경우에는 다음으로 가까운 차량이 우회제어한다. 이들은 자율적으로 동작하여 NCP(1) 사이의 경로정보 등의 전송은 불필요하다. This is realized as follows. Each NCP 1 waits in time according to the distance between the sender and his vehicle when the transmission is interrupted (the neighboring vehicle has a waiting time of 0). If the other NCP 1 receives the data by initiating the bypass during the waiting time, the bypass preparation stops. If the waiting time has elapsed without receiving data, the data received from another system is then relayed. As a result, when an obstacle occurs, the vehicle adjacent to the obstacle portion immediately starts to bypass. If the adjacent vehicle cannot bypass by any obstacle, the next nearest vehicle controls the bypass. They operate autonomously, so transmission of route information and the like between NCPs 1 is unnecessary.

이것에 의하여 기간 전송로(N)에 장해가 발생하여도 수십 ms로 인접한 NCP(1)가 자율적으로 우회제어하는 것이 가능하여, 차상 네트워크에 요구되는 신뢰성을 확보할 수 있다.As a result, even if a failure occurs in the main transmission path N, the adjacent NCP 1 can autonomously bypass control for several tens of ms, thereby ensuring the reliability required for the next-generation network.

이상 본 발명의 실시형태에 대하여 설명하였으나, 도 2에 나타내는 각 구성요소로 실행되는 프로그램을 컴퓨터에 의한 판독 가능한 기록매체에 기록하고, 이 기록매체에 기록된 프로그램을 컴퓨터시스템으로 판독하게 하여 실행함으로써, 본 발명의 실시형태에 관한 정보전송시스템이 실현되는 것으로 한다. Although the embodiments of the present invention have been described above, the program executed by each component shown in FIG. 2 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read by a computer system and executed. The information transmission system according to the embodiment of the present invention is realized.

이상 본 발명에 대하여 적합한 실시형태에 대한 일례를 나타내었으나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절하게 변경이 가능하다. As mentioned above, although an example about suitable embodiment was shown about this invention, this invention is not limited to the said embodiment, It can change suitably in the range which does not deviate from the meaning of this invention.

본 발명에 의하면, 철도차량의 차상 네트워크에 있어서, 제어정보 및 미디어정보를 동시에 전송하여도 제어정보의 실시간성을 확보할 수 있다. 또 네트워크의 장해에 대한 높은 신뢰성을 확보할 수 있다. According to the present invention, in the on-vehicle network of a railway vehicle, even if control information and media information are simultaneously transmitted, real-time property of the control information can be ensured. In addition, it is possible to ensure high reliability against network disturbances.

Claims

As an information transmission system using onboard networks in railway vehicles,

And a transmission control device for transmitting control information for controlling a vehicle device connected to the onboard network at a data transmission rate of 100 Mbps or more through a transmission line of a metal medium.

An information transmission system comprising a on-vehicle network for connecting a vehicle, and a transmission control device provided in each vehicle and connecting the on-vehicle network and a device in the vehicle, comprising:

The transmission control device,

A control information transmission unit connected to a vehicle device or a device control device for controlling the vehicle device, for transmitting and receiving control information to and from the vehicle device;

A media information transmission unit connected to the information device for transmitting and receiving the information information with the information device;

Connected to the onboard network, the control information transmitting unit and the media information transmitting unit to relay the control information between the onboard network and the control information transmitting unit, and between the onboard network and the media information transmitting unit; A switching hub for relaying media information,

When the control information transmission unit receives control information from the vehicle device, the control information transmission unit sets data indicating a high priority to the received control information and transmits the data to the switching hub.

When the media information transmission unit receives the media information from the information device, the media information transmission unit sets data indicating a low priority to the received media information, and transmits the data to the switching hub.

When the switching hub transmits the control information received from the control information transmitter and the media information received from the media information transmitter to the in-vehicle network, the switching hub refers to the data indicating the priority, and then the higher priority order. Information transmission system, characterized in that for transmitting each piece of information.

The method of claim 2,

And the control information transmitter sets data indicating the highest priority to the control information when the control information is device control information or voice information requiring high responsiveness.

The method of claim 2 or 3,

And the media information transmission unit does not transmit the information to the switching hub when the information received from the information device is not media information.

The method of claim 4, wherein

The control information transmission unit makes it possible to rewrite a program from the onboard network via the switching hub,

And the media information transmitting unit makes it possible to rewrite a program from the onboard network via the switching hub, and to make it impossible to rewrite the program from the information device.

The method according to any one of claims 2 to 5,

And each connection between the media information transmitter, the switching hub, the control information transmitter, and the device control device is performed by a serial bus.

A railway vehicle comprising: an on-vehicle network connecting two vehicles, and an information transmission system composed of two transmission control devices provided in each vehicle to connect the on-vehicle network and devices in the vehicle,

The two transmission control apparatuses, at least in each,

Connected to the onboard network, a control information transmitter of a magnetic apparatus and a control information transmitter of another apparatus, between the onboard network and a control information transmitter of the magnetic apparatus and between the onboard network and a control information transmitter of the other apparatus; And a switching hub for relaying the control information at

The control information transmission unit,

When the control information is received from the vehicle device, the received control information is transmitted to the switching hub of the magnetic device and the switching hub of the other device,

When control information is received from the switching hub of the magnetic device and the switching hub of another device, the control information received from the switching hub of the magnetic device is transmitted to the vehicle device,

And when control information is received from a switching hub of a magnetic device or from a switching hub of another device, the control information is transmitted to a switching hub not receiving the control information.

The method of claim 7, wherein

The control information transmission unit,

When transmitting the control information received from the vehicle device, it transmits at a predetermined cycle,

And when the control information is not received from the switching hub within a time corresponding to a predetermined multiple of the period, it is determined that a failure has occurred in the onboard network to which the switching hub is connected.