JP6076518B2

JP6076518B2 - 通信装置および車両統合管理システム

Info

Publication number: JP6076518B2
Application number: JP2016022674A
Authority: JP
Inventors: 裕二小川; 悠司濱田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-02-09
Filing date: 2016-02-09
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2034-04-21
Also published as: JP2016116239A

Description

本発明は、通信装置および車両統合管理システムに関するものである。

従来、複数の車両からなる列車編成では、車両間で通信が行われている。列車編成は、一般的に固定されたものではなく、分割または併合が行われる。列車編成の分割・併合が行われると、通信対象の機器も変更される。このような場合に、例えば、下記特許文献１では、有線ＬＡＮ（Local Area Network）用の静的ＩＰ（Internet Protocol）アドレスと無線ＬＡＮ用の静的ＩＰアドレスとの間で、ルーティングテーブルに基づいてＩＰアドレスを変換する技術が開示されている。

また、ＴＣＭＳ（Train Control and Monitoring System）により列車編成の併合を行う場合、ＥＴＢＮ（Ethernet（登録商標） Train Backbone Network）のルーティング機能では、ＥＴＢＮのルーティングテーブルに併合対象編成サブネット宛のエントリを追加できない。このような場合に、ＯＳＰＦ（Open Shortest Pass Fast）等のルーティングプロトコルを使用することで、ルーティングテーブルを更新できる。

特開２０１１−１０２７９号公報

しかしながら、ＯＳＰＦはプロトコルが複雑である。そのため、通信装置においてＣＰＵ（Central Processing Unit）等のリソースを大きく消費する、という問題があった。また、ＯＳＰＦは頻繁な変更を前提に作成されたものではないため収束時間がかかる、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＴＣＭＳにおいてＥＴＢＮのルーティングテーブルを簡易に更新可能な通信装置および車両統合管理システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の通信装置が接続して車両統合管理システムを構成する前記通信装置であって、前記通信装置に接続し、車両あるいは編成ごとに形成されたサブネットを識別するサブネット識別情報を用いて、パケットの送信先となる宛先アドレスを生成するアドレス生成部と、前記宛先アドレスの情報をルーティングテーブルに追加するエントリ追加部と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、ＴＣＭＳにおいてＥＴＢＮのルーティングテーブルを簡易に更新できる、という効果を奏する。

図１は、車両統合管理システムの構成例を示す図である。図２は、ＴＢＮの構成例を示す図である。図３は、ＴＢＮのルーティングテーブル更新方法を示すフローチャートである。図４は、ＴＮＤテーブルの構成例を示す図である。図５は、ルーティングテーブルの構成例を示す図である。

以下に、本発明にかかる通信装置および車両統合管理システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本実施の形態にかかる車両統合管理システムの構成例を示す図である。ここでは、ＴＣＭＳを想定している。車両統合管理システムは、通信装置であるＴＢＮ（Train Backbone Node）１，２，３を備えており、ＴＢＮ１はサブネット４のネットワークと接続し、ＴＢＮ２はサブネット５のネットワークと接続し、ＴＢＮ３はサブネット６，７のネットワークと接続している。図１では、１つの車両または１つの編成に１つのＴＢＮが設置されて１つ以上のサブネットが形成されている場合に、３つの車両または３つの編成が併合された状態を示す。図１において、上側がＥＴＢ（Ethernet Train Backbones）側を示し、下側がＥＣＮ（Ethernet Consist Network）側を示す。

各サブネット４〜７は、イーサネット（登録商標）通信が行われており、１つのサブネット内には１つ以上のエンドデバイス（端末）が接続されている。併合後においては、図１に示す車両統合管理システムにおいて、あるサブネット内の端末から別のサブネットにある端末に対して、同一イーサネットとみなしてパケットの送受信が可能である。各ＴＢＮ１〜３において、黒丸はＩＰポートを示す。各ＴＢＮ１〜３は、ＩＰポート＃１で他のＴＢＮと接続し、ＩＰポート＃２でサブネット側と接続している。なお、図１では、車両統合管理システムとして３つのＴＢＮ（１〜３）を備えているが、一例であり、ＴＢＮが２つまたは４つ以上とすることも可能である。

つぎに、ＴＢＮ１〜３の構成について説明する。図２は、ＴＢＮ１の構成例を示す図である。一例として、ＴＢＮ１について説明するが、ＴＢＮ１〜３は同様の構成とする。ＴＢＮ１は、ルーティングエントリ更新部１０と、ＴＴＤＰ（Train Topology Discovery Protocol）部２０と、ＮＡＴ（Network Address Translation）部３０と、ＯＳ（Operating System）部４０と、イーサネットドライバ部５０と、を備える。

ルーティングエントリ更新部１０は、自装置のＴＢＮ１が他のＴＢＮと併合した場合に、後述するＯＳ部４０のＩＰ部４１が備えるルーティングテーブル４２に対してエントリを追加し、ルーティングテーブル４２を更新する処理を行う。

ルーティングエントリ更新部１０は、後述するＴＴＤＰ部２０が備えるＴＮＤ（Train Network Directory）テーブル２１から各エントリに記載されている情報を抽出するエントリ抽出部１１と、エントリ抽出部１１で抽出されたエントリに記載の情報を用いて、ルーティングテーブル４２に記載する宛先アドレスおよび次ホップアドレスを生成するアドレス生成部１２と、ＯＳ部４０からパケットの転送先となるＴＢＮ側へ接続するＩＰポートの情報を取得するＩＰポート情報取得部１３と、アドレス生成部１２で生成された宛先アドレス、次ホップアドレスの情報、およびＩＰポート情報取得部１３で取得されたＩＰポートの情報を、ルーティングテーブル４２に追加するエントリ追加部１４と、を備える。

ＴＴＤＰ部２０は、ＴＮＤテーブル２１を備えている。ＴＴＤＰ部２０は、自装置のＴＢＮ１が他のＴＢＮと併合した場合に、ＴＴＤＰのプロトコル処理によってＴＮＤテーブル２１を更新し、他のＴＢＮの情報をＴＮＤテーブル２１に追加する。複数のＴＢＮが併合した場合、各ＴＢＮでは、ＴＴＤＰ部２０において、同様のプロトコル処理を実行することにより、同一内容のＴＮＤテーブル２１を保持することになる。

ＮＡＴ部３０は、ＥＣＮ側アドレスからＥＴＢ側アドレスへ、およびＥＴＢ側アドレスからＥＣＮ側アドレスへ、アドレス変換する際の情報を記録したＮＡＴ変換テーブルを備える。ルーティングエントリ更新部１０のアドレス生成部１２は、アドレス生成の際にＮＡＴ変換テーブルを参照する。

ＯＳ部４０は、ＴＢＮ１の動作を制御する。ＯＳ部４０は、パケットの転送処理の際に使用するルーティングテーブル４２を含むＩＰ部４１を備える。ルーティングテーブル４２は、転送するパケットの宛先アドレスに応じて、次のＴＢＮを示す次ホップアドレス、パケットを出力するＩＰポートを示すＩＰポートの情報を登録しているテーブルである。

イーサネットドライバ部５０は、他のＴＢＮ、および自装置のＴＢＮ１が接続するサブネットとのイーサネット通信を制御する。

つづいて、ＴＢＮ１が他のＴＢＮ２，３と併合した場合の、ルーティングエントリ更新部１０におけるルーティングテーブル４２の更新処理について説明する。図３は、ＴＢＮ１のルーティングテーブル更新方法を示すフローチャートである。まず、ＴＢＮ１では、ルーティングエントリ更新部１０のエントリ抽出部１１が、ＴＮＤテーブル２１からの抽出対象のエントリを０として（ステップＳ１）、ＴＴＤＰ部２０のＴＮＤテーブル２１を参照し、エントリの抽出対象としてエントリ０の情報を抽出する（ステップＳ２）。

図４は、ＴＮＤテーブル２１の構成例を示す図である。ＴＮＤテーブル２１は、各エントリについて、ＣｓｔＵＵＩＤ、ＣＮｉｄ、ｓｕｂｎｅｔｉｄ、ＥＴＢＮｉｄ、ＣｓｔＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ等の情報を記録している。本実施の形態では、このうち、ｓｕｂｎｅｔｉｄおよびＥＴＢＮｉｄの情報を使用する。各エントリでは、該当するエントリに記載のＥＴＢＮｉｄを持つＴＢＮと、接続するサブネットとの関係を示している。

エントリ抽出部１１は、抽出したエントリの情報のうち、ＥＴＢＮｉｄが自装置を示すＥＴＢＮｉｄと一致するかどうかを確認する（ステップＳ３）。前述のように、併合後においては、各ＴＢＮが同一内容のＴＮＤテーブル２１を保持している。そのため、ＴＮＤテーブル２１は自装置の内容も含んでいる。エントリ抽出部１１では、自装置に該当するエントリについては、ルーティングテーブル４２の更新が不要のため、更新処理の対象から除外する。エントリ抽出部１１は、エントリ０のＥＴＢＮｉｄ＝０５を参照すると、自装置のＥＴＢＮｉｄと一致するため（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、ステップＳ４〜Ｓ７の処理を省略してステップＳ８へ移行する。エントリ抽出部１１は、ＴＮＤテーブル２１の全てのエントリについて情報の抽出を実施していない場合（ステップＳ８：Ｎｏ）、ＴＮＤテーブル２１からの抽出対象エントリをインクリメントする（ステップＳ９）。エントリ抽出部１１は、具体的に、抽出対象のエントリを０から１にして、ステップＳ２に戻る。

エントリ抽出部１１は、ＴＴＤＰ部２０のＴＮＤテーブル２１を参照し、エントリの抽出対象としてエントリ１の情報を抽出する（ステップＳ２）。エントリ抽出部１１は、抽出したエントリの情報のうち、ＥＴＢＮｉｄが自装置を示すＥＴＢＮｉｄと一致するかどうかを確認する（ステップＳ３）。エントリ抽出部１１は、エントリ１のＥＴＢＮｉｄ＝０６を参照し、自装置のＥＴＢＮｉｄと一致しないことを確認する（ステップＳ３：Ｎｏ）。エントリ抽出部１１は、抽出したエントリの情報をアドレス生成部１２へ通知する。

つぎに、アドレス生成部１２は、エントリ抽出部１１からエントリの情報の通知を受けると、エントリ抽出部１１で抽出されたエントリ１の情報のうち、サブネットの識別情報であるｓｕｂｎｅｔｉｄ＝６の情報を用いて宛先アドレスを生成する（ステップＳ４）。具体的に、アドレス生成部１２は、ＮＡＴ部３０のＮＡＴ変換テーブルを参照し、ＥＴＢ側アドレス「１０．１２８．０．０／１８」を２進数で表記した下記アドレス（１）に対して、下記アドレス（２）に示す６桁の「ｓ」に該当する部分に、ｓｕｂｎｅｔｉｄ＝６を２進数で表記した「０００１１０」を入れ込み、下記アドレス（３）を得る。

（１）００００１０１０．１０００００００．００００００００．００００００００／１８
（２）００００１０１０．１０００ｓｓｓｓ．ｓｓ００００００．００００００００／１８
（３）００００１０１０．１００００００１．１０００００００．００００００００／１８

アドレス生成部１２は、上記アドレス（３）を１０進数に変換した「１０．１２９．１２８．０／１８」を、エントリ１に対する宛先アドレスとする。

つぎに、アドレス生成部１２は、エントリ抽出部１１で抽出されたエントリ１の情報のうち、ＴＢＮ（通信装置）の識別情報であるＥＴＢＮｉｄ＝０６の情報を用いて次ホップアドレスを生成する（ステップＳ５）。具体的に、アドレス生成部１２は、ＮＡＴ部３０のＮＡＴ変換テーブルを参照し、上記アドレス（１）に対して、下記アドレス（４）に示す６桁の「ｔ」に該当する部分に、ＥＴＢＮｉｄ＝０６を２進数で表記した「０００１１０」を入れ込み、下記アドレス（５）を得る。

（４）００００１０１０．１０００００００．００００００００．００ｔｔｔｔｔｔ／１８
（５）００００１０１０．１０００００００．００００００００．０００００１１０／１８

アドレス生成部１２は、上記アドレス（５）を１０進数に変換した「１０．１２８．０．６／１８」を、エントリ１に対する次ホップアドレスとする。

つぎに、ＩＰポート情報取得部１３は、ＯＳ部４０より、ＯＳ部４０で管理しているＩＰポートの情報から、アドレス生成部１２で生成された次ホップアドレス「１０．１２８．０．６／１８」に該当するＴＢＮが接続されているＩＰポートの情報を取得する（ステップＳ６）。図１に示すように、各ＴＢＮ１〜３は他のＴＢＮとＩＰポート＃１で接続しているため、ＩＰポート情報取得部１３は、ＩＰポート＃１の情報を取得する。

そして、エントリ追加部１４は、アドレス生成部１２で生成された宛先アドレス、次ホップアドレスの情報、およびＩＰポート情報取得部１３で取得されたＩＰポートの情報を用いて１つのエントリを構成し、そのエントリの情報をルーティングテーブル４２に追加する（ステップＳ７）。

図５は、ルーティングテーブル４２の構成例を示す図である。ルーティングテーブル４２は、各エントリについて、宛先アドレス、次ホップアドレス、およびインタフェースの情報を登録している。エントリ追加部１４は、具体的に、ルーティングテーブル４２に、エントリ「ｘｘ１」に、宛先アドレスとして「１０．１２９．１２８．０／１８」を、次ホップアドレスとして「１０．１２８．０．６／１８」を、インタフェースとしてＩＰポート＃１を示す「＃１」の情報を追加（登録）する。

ルーティングエントリ更新部１０は、上記のルーティングテーブル更新の処理をＴＮＤテーブル２１の全てのエントリの情報を抽出するまで実施する。実施していない場合（ステップＳ８：Ｎｏ）、前述のように、エントリ抽出部１１は、ＴＮＤテーブル２１からの抽出対象のエントリをインクリメントし（ステップＳ９）、ステップＳ２に戻る。一方、全てのエントリについて情報の抽出を実施した場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、ルーティングエントリ更新部１０は、ルーティングテーブル４２の更新処理を終了する。

ルーティングエントリ更新部１０では、図４に示すＴＮＤテーブル２１のエントリ０〜３までについてルーティングテーブル４２の更新処理を実施すると、図５に示すように、登録済みのエントリの情報に、ＴＮＤテーブル２１のエントリ１に対応するエントリ「ｘｘ１」、ＴＮＤテーブル２１のエントリ２に対応するエントリ「ｘｘ２」、およびＴＮＤテーブル２１のエントリ３に対応するエントリ「ｘｘ３」の情報を追加することができる。

なお、本実施の形態では、ルーティングエントリ更新部１０において、ＴＮＤテーブル２１のエントリを抽出する構成、宛先アドレスおよび次ホップアドレスを生成する構成、ＩＰポートの情報を取得する構成、ルーティングテーブル４２にエントリを追加する構成、をそれぞれ別々の構成にしているが、一例であり、これに限定するものではない。例えば、アドレスを生成する構成とルーティングテーブル４２にエントリを追加する構成を１つの構成としてもよい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、車両統合管理システムを構成する通信装置であるＴＢＮにおいて、列車編成の併合があった場合に、ＴＣＭＳにおいて、ＴＮＤテーブルからエントリの情報を抽出し、抽出したエントリに記載の情報を用いて宛先アドレスおよび次ホップアドレスを生成し、さらに、次ホップアドレスに対応するＩＰポートの情報を取得し、宛先アドレス、次ホップアドレス、およびＩＰポートの情報を、ルーティングテーブルのエントリとして追加することとした。これにより、ＴＢＮでは、簡易な処理でＥＴＢＮのルーティングテーブルを更新することができる。

以上のように、本発明にかかる通信装置および車両統合管理システムは、列車編成での通信に有用であり、特に、列車編成を併合する場合に適している。

１，２，３ＴＢＮ（通信装置）、４，５，６，７サブネット、１０ルーティングエントリ更新部、１１エントリ抽出部、１２アドレス生成部、１３ＩＰポート情報取得部、１４エントリ追加部、２０ＴＴＤＰ部、２１ＴＮＤテーブル、３０ＮＡＴ部、４０ＯＳ部、４１ＩＰ部、４２ルーティングテーブル、５０イーサネットドライバ部。

Claims

複数の通信装置が接続して車両統合管理システムを構成する前記通信装置であって、
前記通信装置に接続し、車両あるいは編成ごとに形成されたサブネットを識別するサブネット識別情報を用いて、パケットの送信先となる宛先アドレスを生成するアドレス生成部と、
前記宛先アドレスの情報をルーティングテーブルに追加するエントリ追加部と、
を備えることを特徴とする通信装置。
複数の通信装置が接続して車両統合管理システムを構成する前記通信装置であって、
前記通信装置を識別する通信装置識別情報を用いて、自装置からパケットを転送する転送先の通信装置のアドレスを示す次ホップアドレスを生成するアドレス生成部と、
前記次ホップアドレスをルーティングテーブルに追加するエントリ追加部と、
を備えることを特徴とする通信装置。
請求項１または請求項２に記載の通信装置が複数接続されたことを特徴とする車両統合管理システム。