配電系通信装置及び配電系通信システム
【課題】光通信用プロトコルに無線通信用プロトコルで用いられているＡＯＤＶのルーティング手法を大幅な改変を行うことなく取り入れられるようにすることで、システム構築を柔軟に行えて高速大容量な通信が可能な配電系通信装置及び配電系通信システムを提供する。
【解決手段】新規プロトコルスタック１０では、ＺＢ ＮＷＫ層３３の少なくともＡＯＤＶのルーティング手段をネットワーク層に追加してＺＢ ＮＷＫ層１２とし、その下位側と上位側にそれぞれ第１ＩＰ層１１、第２ＩＰ層１３を設けている。ＺＢ ＮＷＫ層１２の下位側と上位側の両方にＩＰ層１１、１３が設けられたことで、下位側のＭＡＣ層２２及び上位側のＴＣＰ／ＵＤＰ層２４はともに、ＩＰ層とのインタフェースをもつことになる。
【解決手段】新規プロトコルスタック１０では、ＺＢ ＮＷＫ層３３の少なくともＡＯＤＶのルーティング手段をネットワーク層に追加してＺＢ ＮＷＫ層１２とし、その下位側と上位側にそれぞれ第１ＩＰ層１１、第２ＩＰ層１３を設けている。ＺＢ ＮＷＫ層１２の下位側と上位側の両方にＩＰ層１１、１３が設けられたことで、下位側のＭＡＣ層２２及び上位側のＴＣＰ／ＵＤＰ層２４はともに、ＩＰ層とのインタフェースをもつことになる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力配電システムの監視・制御等に用いられる配電系通信装置及び配電系通信システムに関し、特に、通信システムを柔軟に構築できて既存の通信装置との接続も容易に対応できる配電系通信装置及び配電系通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統の電力配電システムは、変配電所内に設けられた変圧器から配電線を経由して電力を配電しており、配電線の途中で地絡や短絡等の事故が発生したときの影響をできるだけ局所化するために、配電線の途中に複数の開閉器を配置して配電系統を区分した構成になっている。また、電力配電システムは、事故の発生を監視してこれを適切に処理するための監視制御システムを有している。監視制御システムは、センタ装置（親局）を備えるとともに、開閉器毎に子局を備えている。子局は、所定の通信線で直接または他の子局を介して親局に接続されている。
【０００３】
従来の電力配電システムの監視制御システムでは、通信線に電力線やメタルケーブルが用いられていた。このような従来の監視制御システムの構成が、例えば特許文献１に記載されている。また、特許文献２には、配電系統の親局と複数の子局との間を光ファイバケーブルで接続してＩＰプロトコルにて通信を行う配電線遠方監視制御通信方式が記載されている。監視制御システムは、事故の発生を検知すると、事故地点を判定して開閉器を制御するために親局と子局との間で多くの情報が送受信される。そのため、親局と各子局との間の通信量の増大に伴ってシステム内通信の大容量化が要求されている。
【０００４】
このような大容量の通信を安定して実現するには、親局と各子局との間の通信を光化するのが好ましい。光通信は通常、図１１（ａ）に示すようなプロトコルスタック２０で構成されるイーサネット（登録商標）規格およびＴＣＰ／ＩＰ規格を適用して構築される。配電システムでは、多数の開閉器が分散配置されていることから、監視制御システムでも多数の子局を分散配置する必要がある。そこで、各子局をできるだけ安価に構築できるのが望ましい。
【０００５】
また、配電システムでは、配電先（需要家）の増加等に対応して開閉器の追加等が必要になるが、それに伴って監視制御システムの再構築や子局の追加等が容易に行えるのが望ましい。特許文献２に記載の通信方式では、光通信を用いているものの、ネットワークを柔軟に構成するのが難しく、また障害発生時にはブロードキャストで通信を行うため処理が重いといった問題がある。ＴＣＰ／ＩＰ規格のネットワークでは、従来より通信ネットワークを柔軟に構築できるルーティング機能を有している。しかし、ルーティング機能の負荷が重く、装置が大型化してしまうといった問題があった。
【０００６】
一方、複数分散するノード間を無線通信で接続し、別のノードを経由（中継処理）しながら通信を行うＺｉｇＢｅｅ（登録商標）規格のネットワークも知られている。ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）は、短距離無線通信規格の一つであり、処理の負荷が軽く処理装置の小型化や低消費電力化を図ることができる。ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）を構成しているプロトコルスタックを図１１（ｂ）に示す。ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）のルーティング手段は、無線通信用プロトコル３０のネットワーク層であるＺｉｇＢｅｅ（登録商標）ネットワーク層３３（以下では、ＺＢ ＮＷＫ層３３と記載する）で処理される機能である。
【０００７】
そこで、大容量の通信が可能な光通信用プロトコル２０に、処理負荷の軽い無線通信用プロトコル３０のＺＢ ＮＷＫ層３３に設けられているルーティング手段を取り入れることで、大容量の通信が可能でかつ通信システムを柔軟に構築できる光通信装置及び光通信システムの実現が期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−４２５４０号公報
【特許文献２】特開２００５−２１０８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、イーサネット（登録商標）及びＴＣＰ／ＩＰ規格を用いた光通信用プロトコルと、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）に適用されている無線通信用プロトコルとでは、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、物理層やその上位層の規格が大きく異なっている。そのため、光通信用プロトコルのネットワーク層であるＩＰ層と無線通信用プロトコルのＺＢ ＮＷＫ層とを一体化するのは極めて困難であり、大幅な改変が必要となる。そこで、ＺＢ ＮＷＫ層からルーティング手段のみを取り出し、これを光通信用プロトコルのＩＰ層に組み入れることが考えられる。
【００１０】
しかし、ＩＰ層の下位にあるイーサネット（登録商標）で規定されたＭＡＣ層（データリンク層）は、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）のルーティング手段に対応するには機能が十分でなく、ＩＰ層とのインタフェースを構築し直す必要があるが、ＭＡＣ層の改変は物理層にも影響するため困難である。一方、ＩＰ層の上位にあるＴＣＰ／ＵＤＰ層は、特にＵＤＰが下位をＩＰ層とすることを前提に構築されているため、ＩＰ層を改変するのが難しい。
【００１１】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、光通信用プロトコルに無線通信用プロトコルで用いられているルーティング手法を大幅な改変を行うことなく取り入れられるようにすることで、システム構築を柔軟に行えて高速大容量な通信が可能な配電系通信装置及び配電系通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の配電系通信装置の第１の態様は、電力配電システムの監視・制御を行う親局及び子局の通信に用いられ、少なくとも伝送路とのインタフェースを規定する物理層と、ＭＡＣアドレスを管理するＭＡＣ層と、信号の通信経路を管理するネットワーク層と、を有するプロトコルスタックに基づいて構成された配電系通信装置であって、前記ネットワーク層は、少なくとも前記伝送路で接続された隣接する親局または子局（以下では隣接中継局という）のアドレスを管理する第１ＩＰ層と、信号の送信先である親局または子局（以下では目的局という）への通信経路を探索するルーティング手段を有するＺＢ ＮＷＫ層とを有し、前記物理層の規定に従って前記伝送路を接続するポートを２以上有するポート部と、前記ポート部に接続されて前記ＭＡＣ層の処理を行う送受信処理部と、前記送受信処理部に接続されて前記ネットワーク層の処理を行う通信制御部と、を備え、前記通信制御部は、前記第１ＩＰ層の処理を行う第１通信処理部と、前記ルーティング手段を実行するルーティング処理部とをさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の配電系通信装置の他の態様は、前記隣接中継局から信号を入力すると、前記ルーティング処理部は、前記信号の所定のヘッダに記載されている前記目的局のアドレスをもとに前記通信経路を探索して該通信経路に接続される別の前記隣接中継局を判定し、前記第１通信処理部は、前記ルーティング処理部から前記別の隣接中継局のアドレスを入力し、前記別の隣接中継局のアドレスを前記信号の別のヘッダに記載して前記送受信処理部に出力し、前記送受信処理部は、前記別の隣接中継局に接続された前記ポートを選択して前記信号を出力することを特徴とする。
【００１４】
本発明の配電系通信装置の他の態様は、前記プロトコルスタックは、さらにＴＣＰまたはＵＤＰの処理を行うトランスポート層と、アプリケーションを規定するアプリケーション層とを有するとともに、前記ネットワーク層がさらに前記目的局のアドレスを管理する第２ＩＰ層を有し、前記通信制御部に接続されて前記トランスポート層の処理を行う通信管理部と、前記通信管理部に接続されて所定のアプリケーションを実行する子局機能部とを備え、前記通信制御部がさらに前記第２ＩＰ層の処理を行う第２通信処理部を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の配電系通信装置の他の態様は、前記ポートから入出力する信号は、データと、前記通信管理部で処理されるＴＣＰ／ＵＤＰヘッダと、前記第２通信処理部で処理される第２ＩＰヘッダと、前記ルーティング処理部で処理されるＺＢ ＮＷＫヘッダと、前記第１通信処理部で処理される第１ＩＰヘッダと、前記送受信処理部で処理されるＭＡＣヘッダと、を有していることを特徴とする。
【００１６】
本発明の配電系通信装置の他の態様は、前記子局機能部から出力されたデータに対して前記通信管理部で前記ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダが付加された信号が前記通信制御部に入力されると、前記第２通信処理部は、前記データの送信先である目的局のアドレスを記載した前記第２ＩＰヘッダを前記信号に付加し、前記ルーティング処理部は、前記ルーティング手段により探索された前記通信経路の情報を前記ＺＢ ＮＷＫヘッダに記載して前記信号に付加し、前記第１通信処理部は、前記ルーティング処理部から前記通信経路に接続された隣接中継局のアドレスを入力し、該アドレスを前記第１ＩＰヘッダに記載して前記信号に付加することを特徴とする。
【００１７】
本発明の配電系通信装置の他の態様は、前記ルーティング処理部は、前記目的局への通信経路に接続される前記隣接中継局の情報を通信経路表として保存し、前記目的局のアドレスを入力すると、前記通信経路表から前記目的局への通信経路を探索し、前記通信経路表に前記目的局への通信経路が保存されていないときは前記ポート部のポートに接続されているすべての親局及び子局に前記通信経路の探索を要求し、探索された前記通信経路に接続される前記隣接中継局を前記第１通信処理部に出力することを特徴とする。
【００１８】
本発明の配電系通信システムの第１の態様は、第１の態様から第６の態様のいずれか１つの配電系通信装置を２以上伝送路で接続して構成されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明の配電系通信システムの他の態様は、前記配電系通信装置は、前記親局及び子局のアドレスとして、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルで用いられるＩＰアドレスとは別のルーティング用アドレスを設定しており、前記ルーティング用アドレスは前記ＩＰアドレスと照合可能に対応付けされていることを特徴とする。
【００２０】
本発明の配電系通信システムの他の態様は、前記ポート部は、前記ＴＣＰ／ＩＰプロトコルに基づいて構成された外部通信装置を接続するためのポートをさらに備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明の配電系通信システムの他の態様は、前記第１通信処理部は、信号の前記第１ＩＰヘッダに記載されているアドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスか否かを判定し、前記アドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスのときは前記ルーティング処理部をバイパスして前記信号を前記第２通信処理部に出力し、前記第２通信処理部は、前記第２ＩＰヘッダに記載されているアドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスか否かを判定し、前記アドレスが前記外部外部通信装置のＩＰアドレスのときは前記ルーティング処理部をバイパスして前記信号を前記第１通信処理部に出力することを特徴とする。
【００２２】
本発明の配電系通信装置の他の態様は、電力配電システムの監視・制御を行う親局及び子局に設置されて相互を伝送路で接続して信号を送受信する配電系通信装置であって、前記信号は、少なくともＭＡＣアドレスを記載するＭＡＣヘッダと、前記伝送路で接続された隣接する親局または子局（以下では隣接中継局という）のアドレスを記載する第１ＩＰヘッダと、前記信号の送信先である親局または子局（以下では目的局という）への通信経路を探索するルーティング手段で用いる情報を記載するＺＢ ＮＷＫヘッダと、をデータに付加したフレーム構成を有し、前記伝送路を接続するポートを２以上有するポート部と、前記ポート部に接続されて前記ＭＡＣヘッダの処理を行う送受信処理部と、前記送受信処理部に接続され、前記第１ＩＰヘッダの処理を行う第１通信処理部と、前記ＺＢ ＮＷＫヘッダの処理を行うルーティング処理部と、を有する通信制御部と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
本発明の配電系通信装置の他の態様は、前記隣接中継局から信号を入力すると、前記ルーティング処理部は、前記ＺＢ ＮＷＫヘッダに記載されている前記目的局のアドレスをもとに前記通信経路を探索して該通信経路に接続される別の前記隣接中継局を判定し、前記第１通信処理部は、前記ルーティング処理部から前記別の隣接中継局のアドレスを入力し、前記別の隣接中継局のアドレスを前記第１ＩＰヘッダに記載して前記送受信処理部に出力し、前記送受信処理部は、前記別の隣接中継局に接続された前記ポートを選択して前記信号を出力することを特徴とする。
【００２４】
本発明の配電系通信装置の他の態様は、前記信号は、さらに前記目的局のアドレスを記載する第２ＩＰヘッダと、ＴＣＰまたはＵＤＰの処理に用いる情報を記載するＴＣＰ／ＵＤＰヘッダと、を有し、前記通信制御部に接続されて前記ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダの処理を行う通信管理部と、前記通信管理部に接続されて所定のアプリケーションを実行する子局機能部と、をさらに備え、前記通信制御部は、前記第２ＩＰヘッダの処理を行う第２通信処理部をさらに備えることを特徴とする。
【００２５】
本発明の配電系通信装置の他の態様は、前記子局機能部から出力されたデータに対して前記通信管理部で前記ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダが付加された信号が前記通信制御部に入力されると、前記第２通信処理部は、前記第２ＩＰヘッダに前記データの送信先である目的局のアドレスを記載して前記信号に付加し、前記ルーティング処理部は、前記ルーティング手段により探索された前記通信経路の情報を前記ＺＢ ＮＷＫヘッダに記載して前記信号に付加し、前記第１通信処理部は、前記ルーティング処理部から前記通信経路に接続された隣接中継局のアドレスを入力し、該アドレスを前記第１ＩＰヘッダに記載して前記信号に付加することを特徴とする。
【００２６】
本発明の配電系通信システムの他の態様は、第１１の態様から第１４の態様のいずれか１つの配電系通信装置を２以上光ファイバで接続して構成されていることを特徴とする。
【００２７】
本発明の配電系通信システムの他の態様は、前記配電系通信装置は、前記親局及び子局のアドレスとして、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルで用いられるＩＰアドレスとは別のルーティング用アドレスを設定して前記ＩＰアドレスと照合可能に対応付けしており、前記ポート部は、前記ＴＣＰ／ＩＰプロトコルに基づいて構成された外部通信装置を接続するためのポートをさらに備え、前記第１通信処理部は、前記第１ＩＰヘッダに記載されているＩＰアドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスか否かを判定し、前記ＩＰアドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスのときは前記ルーティング処理部をバイパスして前記信号を前記第２通信処理部に出力し、前記第２通信処理部は、前記第２ＩＰヘッダに記載されているＩＰアドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスか否かを判定し、前記ＩＰアドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスのときは前記ルーティング処理部をバイパスして前記信号を前記第１通信処理部に出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、通信用プロトコルに無線通信用プロトコルで用いられているＡＯＤＶ（Ad hoc On-Demand Distance Vector）のルーティング手法を大幅な改変を行うことなく取り入れられるようにすることで、システム構築を柔軟に行えて高速大容量な通信が可能な配電系通信装置及び配電系通信システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態の配電系通信装置に適用される新規プロトコルスタックの構成図である。
【図２】新規プロトコルスタックと一般的な光通信用プロトコルスタック及びＺｉｇＢｅｅ（登録商標）の無線通信用プロトコルスタックとの関係を示す説明図である。
【図３】ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）のＡＯＤＶルーティング手段で使用される通信経路表の一例である。
【図４】新規プロトコルスタックに対応させたフレーム構成を示す説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る配電系通信装置の構成を示すブロック図である。
【図６】第１実施形態のルーティング処理部で実行される経路探索の方法を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態に係る配電系通信システムの構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る配電系通信システムの構成を示すブロック図である。
【図９】第２実施形態の配電系通信システムのネットワーク層で行われる処理の流れを説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る配電系通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１１】一般的なプロトコルスタックの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図面を参照して本発明の好ましい実施の形態における配電系通信装置及び配電系通信システムについて詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。以下では、ＡＯＤＶのルーティング手法の一例として、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）を適用した場合について説明するが、これに限定されず別のルーティング手法を用いても同様にして構築することができる。
【００３１】
（第１実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る配電系通信装置を構成するためのプロトコルスタックについて、図１乃至４を用いて以下に説明する。図１は本実施形態に係る配電系通信装置に適用されるプロトコルスタックの構成図、図２は本実施形態で用いる新規プロトコルスタックと一般的な光通信用プロトコルスタック及びＺｉｇＢｅｅ（登録商標）の無線通信用プロトコルスタックとの関係を示す説明図、図３はＺｉｇＢｅｅ（登録商標）のＡＯＤＶルーティング手段で使用される通信経路表の一例、図４は本実施形態で用いる新規プロトコルスタックに対応させたフレーム構成を示す説明図、をそれぞれ示す。
【００３２】
本実施形態の配電系通信装置は、光通信用プロトコルに無線通信用プロトコルで用いられているＡＯＤＶのルーティング手法を大幅な改変を行うことなく取り入れて構成されたものであり、図１（ａ）に示すようなプロトコルスタック（以下では、新規プロトコルスタックと称する）１０を有している。新規プロトコルスタック１０は、図１１に示した一般的な光通信用プロトコルスタック２０とＺｉｇＢｅｅ（登録商標）の無線通信用プロトコルスタック３０とを組合わせて構成されている。新規プロトコルスタック１０の構成を、図２を用いてさらに詳細に説明する。
【００３３】
図２では、新規プロトコルスタック１０と一般的な光通信用プロトコルスタック２０及びＺｉｇＢｅｅ（登録商標）の無線通信用プロトコルスタック３０との関係を示している。新規プロトコルスタック１０は、光通信用プロトコルスタック２０をベースに、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）の無線通信用プロトコル３０からＺＢ ＮＷＫ層３３を抽出して光通信用プロトコルスタック２０のネットワーク層に追加した構成としている。新規プロトコルスタック１０のＺＢ ＮＷＫ層１２は、ＺＢ ＮＷＫ層３３の少なくともＡＯＤＶルーティング手段を含む部分を抽出したものである。
【００３４】
ＺＢ ＮＷＫ層３３に設けられているＡＯＤＶルーティング手段では、送信先の親局又は子局（以下では、単に目的局という）までの経路を、以下のようにして選択していく。各局の配電系通信装置は、目的局への通信経路に繋がる隣接する親局または子局（以下では、隣接中継局という）に関する情報として、図３に例示するようなテーブル（以下では、通信経路表という）５０を有している。通信経路表５０は、当該局から目的局に至る経路に接続されている隣接中継局、及びその経路で送信したときの通信コストを記録したテーブルである。送信元の局は、図３に示す通信経路表５０を用いて目的局に至る隣接中継局を選択して信号を送信し、次に隣接中継局が目的局に至る別の隣接中継局を選択して信号を送信する。以下同様にして、目的局に至るまで隣接中継局を順次経由して信号を送信していく。
【００３５】
上記のような処理を行うＺＢ ＮＷＫ層３３のＡＯＤＶのルーティング手段を光通信用プロトコルスタック２０のＩＰ層２３に組み入れると、下位層のＭＡＣ層２２とのインタフェースを構築し直す必要が生じる。また、ＩＰ層２３の上位層であるＴＣＰ／ＵＤＰ層２４も、ＩＰ層２３を改変すると特にＵＤＰが所定の処理を行えなくおそれがある。ＩＰ層２３とＭＡＣ層２２及びＴＣＰ／ＵＤＰ層２４とのインタフェースを考慮して各層のプロトコルを変更するには大幅な改変が必要となる。さらに、一般的なＴＣＰ／ＩＰプロトコルで動作する通信装置との接続も難しくなってしまう。
【００３６】
そこで、新規プロトコルスタック１０では、ＺＢ ＮＷＫ層３３の少なくともＡＯＤＶのルーティング手段をネットワーク層に追加してＺＢ ＮＷＫ層１２とし、その下位側と上位側の両方にＩＰ層１１、１３を設けた構成としている。すなわち、新規プロトコルスタック１０のネットワーク層は、ＩＰ層１１、ＺＢ ＮＷＫ層１２、及びＩＰ層１３から構成されている。以下では、下位側のＩＰ層１１を第１ＩＰ層１１、上位側のＩＰ層１３を第２ＩＰ層１３と称することとする。なお、ＺＢ ＮＷＫ層１２は、ＺＢ ＮＷＫ層３３からＡＯＤＶのルーティング手段のみを抽出したものに限定する必要はなく、例えばＺＢ ＮＷＫ層３３をそのまま用いてもよい。
【００３７】
新規プロトコルスタック１０では、ＺＢ ＮＷＫ層１２の下位側と上位側の両方にＩＰ層１１、１３が設けられたことで、下位側のＭＡＣ層２２及び上位側のＴＣＰ／ＵＤＰ層２４はともに、従来と同様のＩＰ層とのインタフェースをもつことになる。これにより、下位側のＭＡＣ層２２及び上位側のＴＣＰ／ＵＤＰ層２４とも、ネットワーク層とのインタフェースを改変する必要がない。一方、一般的なＩＰ層は他の処理層との接続が容易であることから、ＺＢ ＮＷＫ層１２と第１ＩＰ層１１及び第２ＩＰ層１３とのインタフェースの改変も少なくて済む。
【００３８】
このように、新規プロトコルスタック１０は、一般的なプロトコルスタックからの改変が極めて少なくてすむ。新規プロトコルスタック１０のレイヤ構成では、局間の通信を光通信で行うことから、高速大容量な通信が可能となる。また、ネットワーク層のＺＢ ＮＷＫ層１２にＡＯＤＶのルーティング手段が設けられていることから、配電系通信システムを柔軟に構築することが可能となる。
【００３９】
ネットワーク層は、ネットワーク上の２つのノード間の通信方法を規定しており、ネットワーク上の経路選択や中継処理などを行っている。新規プロトコルスタック１０では、上記説明のようにネットワーク層が第１ＩＰ層１１、ＺＢ ＮＷＫ層１２、及び第２ＩＰ層１３で構成されており、それぞれが所定の役割を分担して経路選択や中継処理等の処理を行うように構成されている。
【００４０】
本実施形態の配電系通信装置が隣接局から信号を入力すると、ＺＢ ＮＷＫ層１２に設けられたＡＯＤＶのルーティング手段は、入力信号のフレーム情報から目的局の情報を取得し、図３に例示した通信経路表５０を用いて目的局に到達するための隣接中継局を選択する。また、目的局に至る隣接中継局が通信経路表５０にないときは、ネットワークに対して目的局への経路問い合わせを行い、通知された経路のうち最もコストが少ない経路に従い隣接局へ伝送を行う。このようなルーティング手段の動作に対応させるために、ＺＢ ＮＷＫ層１２の下位側にある第１ＩＰ層１１に隣接中継局のＩＰアドレス等の情報を管理させ、ＺＢ ＮＷＫ層１２の上位側にある第２ＩＰ層１３に目的局のＩＰアドレス等の情報を管理させる構成としている。
【００４１】
新規プロトコルスタック１０に基づいて本実施形態の配電系通信装置を構成したとき、各配電系通信装置間を伝送する信号は、図４に示すようなフレーム構成を持つようにするのがよい。図４では、比較のために一般的なＴＣＰ／ＩＰで用いられているフレーム構成を同図（ａ）に示しており、新規プロトコルスタック１０に対応させたフレーム構成を同図（ｂ）に示している。
【００４２】
一般的なＴＣＰ／ＩＰフレーム構成６０は、図１１に示したプロトコルスタック２０、３０の構成に対応して、ＭＡＣ層（データリンク層）で処理されるＭＡＣヘッダ６１及びＦＣＳ６１ａ、ネットワーク層で処理されるＩＰヘッダ６２、トランスポート層で処理されるＴＣＰ／ＵＤＰヘッダ６３、及びアプリケーション層で処理されるデータ６４、からなっている。ＭＡＣヘッダ６１には、送信先及び送信元のＭＡＣアドレス等の情報が記載されており、ＩＰヘッダ６２には、送信先及び送信元のＩＰアドレス等の情報が記載されている。
【００４３】
ＭＡＣヘッダ６１、ＩＰヘッダ６２、及びＴＣＰ／ＵＤＰヘッダ６３のデータ長は、それぞれ１４バイト、２４バイト、及び２０／８バイトとなっており、データ６４及びＦＣＳ６１ａの４バイトを含めて全体で６４バイト以上１５１８バイト以下となるように構成されている。
【００４４】
これに対し、図４（ｂ）に示す新規プロトコルスタック１０に対応させた新規フレーム構成７０では、ネットワーク層の第１ＩＰ層１１、ＺＢ ＮＷＫ層１２、及び第２ＩＰ層１３で処理する情報として、それぞれ第１ＩＰヘッダ７１、ＺＢ ＮＷＫヘッダ７２、及び第２ＩＰヘッダ７３が設けられている。第１ＩＰヘッダ７１には、隣接局の情報が記載されており、第２ＩＰヘッダ７３には、目的局の情報が記載されている。また、ＺＢ ＮＷＫヘッダ７２には、ＡＯＤＶのルーティング手段に必要な情報が記載されている。
【００４５】
ＺＢ ＮＷＫ層１２で行われるルーティング処理では、負荷を軽減するために各局のＩＰアドレスに代えて、新規プロトコルスタック１０に対応させた装置間でのみ使用するアドレス（以下では、ルーティング用アドレスという）を用いている。そして、図３に例示した通信経路表５０もルーティング用アドレスを用いて作成している。これに対応させて、ＺＢ ＮＷＫヘッダ７２には目的局や隣接中継局のルーティング用アドレスが記載されている。ルーティング用アドレスは、新規プロトコルスタック１０で動作する本実施形態の配電系通信装置間で使用することができる。
【００４６】
第１ＩＰヘッダ７１及び第２ＩＰヘッダ７３は、一般的なＴＣＰ／ＩＰフレームのＩＰヘッダ６２と同様に２４バイトとしており、ＺＢ ＮＷＫヘッダ７２は例えば１６バイトとすることができる。新規フレーム構成７０は、ＴＣＰ／ＩＰフレーム構成６０に比べてＺＢ ＮＷＫヘッダ７２及び第２ＩＰヘッダ７３が追加された構成となっているため、その分だけデータ６４のエリアが小さくなっている。本実施形態の配電系通信装置間は、図４（ｂ）のように構成されたフレームを単位に信号伝送を行う。
【００４７】
次に、新規プロトコルスタック１０に基づいて構成された本発明の第１実施形態に係る配電系通信装置を、図５に示すブロック図を用いて説明する。配電系通信装置１００は、電力配電システムのセンタ装置（親局）及び各子局に設置される通信装置として利用されるものである。本実施形態の配電系通信装置１００は、光ファイバを接続するためのポートを有するポート部１１０と、ポート部１１０に接続される送受信処理部１２０と、送受信処理部１２０に接続される通信制御部１３０と通信制御部１３０に接続される通信監理部１４０と、通信監理部１４０に接続される子局機能部１５０と、を備えている。
【００４８】
ポート部１１０は、少なくとも２つのポートを有しており、ここでは３つのポート１１１、１１２、１１３を有する例を示している。各ポートには光ファイバが接続され、図示しない光トランシーバを用いて光信号と電気信号の変換を行っている。送受信処理部１２０は、ＭＡＣ層の処理を行っており、ポート部１１０のいずれかのポートから信号を入力すると、信号のフレームからＭＡＣヘッダ６１を削除して通信制御部１３０に出力する。また、通信制御部１３０から信号を入力すると、送信先のポートを選択して該信号のフレームにＭＡＣヘッダ６１を付加して出力する。
【００４９】
通信制御部１３０は、ネットワーク層の処理を行っており、第１ＩＰ層１１の処理を行う第１通信処理部１３１、ＺＢ ＮＷＫ層１２の処理を行うルーティング処理部１３２、及び第２ＩＰ層１３の処理を行う第２通信部１３３、を有している。ルーティング処理部１３２は、目的局のルーティング用アドレスが当該局か否かを判定し、当該局が目的局のときは、送受信処理部１２０から入力したフレームを第２通信処理部１３３に出力する。第２通信処理部１３３は、ヘッダの処理を行ってフレームを通信監理部１４０に出力する。
【００５０】
一方、目的局のルーティング用アドレスが当該局と異なるときは、目的局への中継局となる隣接中継局を探索し、探索された隣接中継局を第１通信処理部１３１に出力する。第１通信処理部１３１は、入力した隣接中継局のＩＰアドレスを第１ＩＰヘッダに記載して送受信処理部１２０に出力する。また、通信制御部１３０は、通信監理部１４０からフレームを入力すると、第２通信処理部１３３で目的局のＩＰアドレスを第２ＩＰヘッダ７３に記載してフレームに付加し、ルーティング処理部１３２で目的局への中継局となる隣接局を探索し、第１通信処理部１３１では探索された隣接中継局のＩＰアドレスを第１ＩＰヘッダに記載して送受信処理部１２０に出力する。
【００５１】
通信監理部１４０は、ＴＣＰ／ＵＤＰ層２４の処理を行っており、通信制御部１３０からフレームを入力すると、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダ６３を削除してデータ６４をアプリケーション（ＡＰＰ）層２５に相当する子局機能部１５０に出力する。また、子局機能部１５０からデータ６４を入力すると、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダ６３をデータ６４に付加して通信制御部１３０に出力する。
【００５２】
ここで、ルーティング処理部１３２において実行される目的局までの経路探索の方法を、図６に示すフローチャートを用いて以下に説明する。まず、ステップＳ１において目的局のルーティング用アドレスを入力すると、ステップＳ２で目的局への通信経路に接続される隣接中継局を通信経路表５０を用いて探索する。ステップＳ３では、ステップＳ２で目的局への隣接中継局が検出されたか否かを判定し、隣接中継局が検出されたと判定したときはステップＳ４に進む一方、目的局への隣接中継局が検出できなかったと判定したときはステップＳ５に進む。ステップＳ２で目的局への隣接中継局の探索に失敗するのは、目的局が通信経路表５０の目的局の欄に記載されていない場合である。
【００５３】
ステップＳ４では、探索された隣接中継局のルーティング用アドレスを第１通信処理部１３１に出力する。一方、ステップＳ３で目的局への隣接中継局が探索できなかったと判定したときは、ステップＳ５ですべての隣接中継局に対し目的局への通信経路の問い合わせを行う。そして、いずれかの隣接中継局から目的局への通信経路の探索に成功したとの通知を受けると、ステップＳ６で通知を受けた通信経路のうち通信コストの最も低い通信経路の隣接中継局を選択する。さらにステップＳ７において、目的局への通信経路の隣接中継局としてステップＳ６で選択された隣接中継局を通信経路表５０に登録する。その後、ステップＳ４に進んで処理を終了する。
【００５４】
上記のステップＳ５では、通信経路の問い合わせを行う当該局からルート要求パケットを隣接中継局のすべてに出力し、隣接中継局から所定のルートを経由してルート要求パケットが目的局に到達すると、所定のルートと逆のルートで目的局から当該局までルート回答パケットが送信される。また、目的局以外の局がルート要求パケットを受信したときは、これをそのままその隣接中継局に転送する。問い合わせを行った当該局は、目的局からルート回答パケットを受信すると目的局への通信経路の情報を取得することができる。
【００５５】
なお、上記のように通信経路が探索されると信号が送信されるが、探索された信号経路の途中で不具合等があるために信号の送信に失敗することがある。その場合には、ステップＳ５以降の処理を行って別の通信経路を探索することになる。
【００５６】
図５に示す配電系通信装置１００は、電力配電システムに配置された開閉器を制御するアプリケーション等を有する子局機能部１５０を備えており、親局や他の子局に備えられた配電系通信装置１００との間でデータを送受信する。これに対し、別の局間を中継するだけでそれ自身はアプリケーションを有さず、ルータとして機能する配電系通信装置（本実施形態の配電系通信装置１００に含むものと、以下ではルータ用通信装置と称する。）を設けることも可能である。ルータ用通信装置は、入力側の隣接局から出力側の隣接局にデータを転送するだけの処理を行うことから、ルータ用通信装置は新規プロトコルスタック１０の物理層２１からＺＢ ＮＷＫ層１２までの処理を行えばよく、第２ＩＰ層１３及びそれより上位側の構成は不要となる。
【００５７】
第１実施形態に係る配電系通信システムの構成を、図７に示すブロック図を用いて説明する。本実施形態の配電系通信システム１０１は、センタ装置及び各子局に配置された配電系通信装置１００を光ファイバで接続して構築される。配電系通信システム１０１は、一例として配電系通信装置１００を５つ接続して構成されており、それぞれを符号１００−１〜５で示している。各配電系通信装置１００は、隣接する別の配電系通信装置１００との間が光ファイバで接続されている。ここでは、配電系通信装置１００−１、３、５がアプリケーション層２５まで有する構成としており、配電系通信装置１００−２、４がＺＢ ＮＷＫ層１２まで有するルータ用通信装置としている。
【００５８】
なお、配電系通信システム１０１の説明では、配電系通信装置１００間を伝送する信号が新規プロトコルスタック１０のどのレイヤで処理されるかを示すために、配電系通信装置１００のそれぞれに新規プロトコルスタック１０の構成を記載している。新規プロトコルスタック１０の各レイヤの処理は、図５に示した各構成部で行われる。また、以下で説明する別の実施形態においても、配電系通信システムの説明に用いる配電系通信装置及び外部通信装置には、それぞれのプロトコルスタックを記載して説明する。配電系通信システムの構成を示す各図では、各プロトコルスタックにおける処理の流れを矢印で示している。
【００５９】
図７において、配電系通信装置１００−１のアプリケーション層２５から出力されるデータ６４は、ＴＣＰ／ＵＤＰ層２４でＴＣＰ／ＵＤＰヘッダ６３が付加され、第２ＩＰ層１３で第２ＩＰヘッダ７３が付加される。第２ＩＰヘッダ７３には、目的局のＩＰアドレスが書き込まれている。ＺＢ ＮＷＫ層１２では、ルーティング手段により目的局への経路となる隣接中継局を探索し、探索結果をＺＧ ＮＷＫヘッダ７２に記載してフレームに付加する。第１ＩＰ層１１では、ＺＢ ＮＷＫ層１２で探索された隣接中継局のＩＰアドレスを含む第１ＩＰヘッダをフレームに付加する。さらに、ＭＡＣ層２２でＭＡＣヘッダ６１が付加され、隣接する配電系通信装置１００−２に送信される。
【００６０】
配電系通信装置１００−２は、配電系通信装置１００−１から入力したフレームに対し、ＭＡＣ層２２でＭＡＣヘッダ６１を取り除き、第１ＩＰ層１１で第１ＩＰヘッダ７１を取り除いてＺＢ ＮＷＫ層１２に出力する。配電系通信装置１００−２はルータ用通信装置であり、配電系通信装置１００−２が目的局に一致することはないことから、ＺＢ ＮＷＫ層１２は、ＺＢ ＮＷＫヘッダ７２に記載されている目的局のルーティング用アドレスをもとに、目的局への経路となる隣接中継局を探索する。そして、探索結果をＺＧ ＮＷＫヘッダ７２に記載してフレームに付加する。第１ＩＰ層１１では、ＺＢ ＮＷＫ層１２で探索された隣接中継局のＩＰアドレスを含む第１ＩＰヘッダがフレームに付加される。さらに、ＭＡＣ層２２でＭＡＣヘッダ６１が付加され、隣接する配電系通信装置１００−３に送信される。
【００６１】
配電系通信装置１００−３はアプリケーション層２５まで有しているが、ＺＢ ＮＷＫ層１２で当該局が目的局でないことが判定されると、ルータ用通信装置と同様の処理を行ってフレームを隣接する配電系通信装置１００−４に送信する。以下同様にして、フレームが配電系通信装置１００−５まで伝送される。配電系通信装置１００−５では、配電系通信装置１００−４から入力したフレームの目的局が当該局であることを判定すると、入力したフレームから順次ヘッダを取り除いてデータ６４をアプリケーション層２５に出力する。
【００６２】
上記説明のように、本実施形態では、新規プロトコルスタック１０に基づいて光通信用プロトコルスタックにＡＯＤＶのルーティング手法を大幅な改変を行うことなく取り入れることができ、システム構築を柔軟に行えて高速大容量な通信が可能な配電系通信装置及び配電系通信システムを提供することが可能となる。
【００６３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る配電系通信システムの構成を、図８に示すブロック図を用いて説明する。本実施形態の配電系通信システムは、一例として第１実施形態の配電系通信装置１００と同様の配電系通信装置２００を４つ接続し、その一端あるいは両端に一般的なＴＣＰ／ＩＰプロトコルを有する通信装置（以下では、外部通信装置という）を接続して構成されている。図８（ａ）は、一端に外部通信装置を接続した配電系通信システム２０１の一例を示し、図８（ｂ）は、両端に外部通信装置を接続した配電系通信システム２０２の一例を示している。
【００６４】
図８（ａ）では、配電系通信装置２００−１、２００−４がアプリケーション層２５まで有する配電系通信装置２００としており、配電系通信装置２００−２、２００−３がＺＢ ＮＷＫ層１２まで有するルータ用通信装置としている。外部通信装置２０５は、配電系通信装置２００−１に接続されている。
【００６５】
外部通信装置２０５から出力されるフレームは、通常のＩＰアドレスが記載されたＩＰヘッダを有している。外部通信装置２０５から配電系通信装置２００−１にフレームが伝送されると、配電系通信装置２００−１の第１ＩＰ層１１の処理において、ＩＰヘッダに記載されている送信元のＩＰアドレスが外部通信装置のものであることを確認する。これにより、ＺＢ ＮＷＫ層１２の処理をバイパスして第２ＩＰ層１３の処理に進む（プロトコル変換）。第２ＩＰ層１３では、目的局のＩＰアドレスが当該局のものと一致しないことを判定するとＺＢ ＮＷＫ層１２の処理に進む。
【００６６】
ＺＢ ＮＷＫ層１２の処理では、目的局のルーティング用アドレスをもとに、ルーティング手段により目的局への通信経路となる隣接中継局を探索する。第１ＩＰ層１１の処理では、ルーティング手段により探索された隣接中継局のＩＰアドレスを第１ＩＰヘッダ７１に書き込み、このフレームを隣接する配電系通信装置２００−２に送信する。以下、第１実施形態と同様にしてフレームが配電系通信装置２００−４まで伝送される。
【００６７】
図８（ａ）に示す構成の配電系通信システム２０１では、配電系通信装置２００−４から見ると、ＴＣＰ／ＵＤＰ層２４のレベルでは外部通信装置２０５と直結していると見ることができ、ネットワーク層のレベルでは配電系通信装置２００−１が２ホップ先に見える。
【００６８】
次に、図８（ｂ）に示す実施形態では、アプリケーション層２５まで有する配電系通信装置２００−１、２００−４に外部通信装置２０５、２０６が接続されている。以下では、一例として外部通信装置２０５から本実施形態の配電系通信装置２００を経由して外部通信装置２０６にフレームを伝送する場合について説明する。
【００６９】
外部通信装置２０５から出力されるフレームは、図８（ａ）に示す例の場合と同様にして配電系通信装置２００−４まで伝送される。配電系通信装置２００−４では、第２ＩＰ層１３の処理において第２ＩＰヘッダ７３に書き込まれている目的局のＩＰアドレスが外部通信装置のものであることを確認する。これにより、ＺＢ ＮＷＫ層１２の処理をバイパスして第１ＩＰ層１１にフレームを送り（プロトコル変換）、通信装置２０６が接続されているポートから通信装置２０６にフレームが出力される。
【００７０】
配電系通信装置２００に外部通信装置を接続した本実施形態の配電系通信システム２０１、２０２において、ネットワーク層の第１ＩＰ層１１、ＺＢ ＮＷＫ層１２、及び第２ＩＰ層１３で行われる処理の流れを、図９に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。まず、ステップＳ２１においてポート部１１０のいずれかのポートから信号を入力すると、ステップＳ２２で第１ＩＰ層１１の処理が行われる。そして、ステップＳ２３で第１ＩＰヘッダに記載されている送信元のＩＰアドレスが外部通信装置のものか否かを判定する。送信元のＩＰアドレスが外部通信装置のものであるときはステップＳ２４に進む一方、ＩＰアドレスが本実施形態の配電系通信装置２００のものであるときはステップＳ２５に進む。
【００７１】
ステップＳ２４では、第１ＩＰヘッダ（一般的なＩＰヘッダ）に記載されている送信元のＩＰアドレスが外部通信装置のものであることから、信号をＺＢ ＮＷＫ層１２の処理をバイパスして第２ＩＰ層１３の処理に送る（プロトコル変換）。その後、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では、第２ＩＰ層１３の処理が行われる。そして、ステップＳ２６において、第２ＩＰヘッダに記載されている送信先（目的局）のＩＰアドレスが外部通信装置のものか否かを判定する。送信先のＩＰアドレスが外部通信装置のものであるときはステップＳ２８に進む一方、ＩＰアドレスが本実施形態の配電系通信装置２００のものであるときはステップＳ２７に進む。
【００７２】
ステップＳ２７では、ＺＢ ＮＷＫ層１２において送信先のルーティング用アドレスをもとに経路探索を行い、探索された通信経路の隣接中継局に信号を送信する。なお、ＺＢ ＮＷＫ層１２における経路探索は、図６に示した処理の流れに従って行われる。一方、ステップＳ２８では、信号をＺＢ ＮＷＫ層１２の処理をバイパスして第１ＩＰ層１１の処理に送る（プロトコル変換）。さらにステップＳ２９において、信号を外部通信装置に出力する。
【００７３】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る配電系通信システムの構成を、図１０に示すブロック図を用いて説明する。ルータ用通信システムのポート部１１０がポートを２つだけ備えているときは、送信元のポートとは別のポートに信号を出力することから、ＺＢ ＮＷＫ層１２におけるルーティング手段は不要となる。また、第１ＩＰ層１１、第２ＩＰ層１３の処理を行う必要もない。そこで、ポート部１１０がポートを２つだけ備えているルータ用通信システムでは、物理層２１とＭＡＣ層２２のみの処理を行うものとする。このようなルータ用通信システムは、送受信するフレームをＭＡＣアドレスで管理するスイッチングハブの構成を有することになり、配電系通信システムの高速化・単純化を図ることができる。
【００７４】
図１０に示す本実施形態の配電系通信システム３０１は、本実施形態の配電系通信装置として、第１実施形態の配電系通信装置１００と同様の構成を有する配電系通信装置３００−１、４と、ルータ用通信装置３００−２と、スイッチングハブの構成を有する配電系通信装置３００−３と、を備えている。また、配電系通信装置３００−１、４には、外部通信装置３０５、３０６が接続されている。
【００７５】
図１０に示す配電系通信システム３０１において、ルータ用通信装置３００−２はポート部１１０に少なくとも３つのポートを有し、配電系通信装置３００−３はポート部１１０に２つのポートを有するものとしている。配電系通信装置３００−３を物理層２１とＭＡＣ層２２のみの構成とすることで、処理が簡素化されて配電系通信システム３０１の高速化を図ることが可能となる。
【００７６】
なお、上記では光ケーブルを用いた光信号による通信の場合について説明したが、これに限定されず、メタルケーブルを用いた電気信号による通信の場合にも適用可能である。本実施の形態における記述は、本発明に係る配電系通信装置及び配電系通信システムの一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における配電系通信装置及び配電系通信システムの細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１０ 新規プロトコルスタック
１１ 第1ＩＰ層１１
１２、３３ ＺＢ ＮＷＫ層
１３ 第２ＩＰ層１３
２０ 光通信用プロトコルスタック
２１、３１ 物理層
２２、３２ ＭＡＣ層
２３ ＩＰ層
２４ ＴＣＰ／ＵＤＰ層
２５、３５ ＡＰＰ層
３０ 無線通信用プロトコル
３４ ＺｉｇＢｅｅ ＡＰＳ層
１００、２００、３００ 配電系通信装置
１０１、２０１、２０２、３０１ 配電系通信システム
１１０ ポート部
１１１、１１２、１１３ ポート
１２０ 送受信処理部
１３０ 通信制御部
１３１ 第１通信処理部
１３２ ルーティング処理部
１３３ 第２通信部
１４０ 通信監理部
１５０ 子局機能部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力配電システムの監視・制御等に用いられる配電系通信装置及び配電系通信システムに関し、特に、通信システムを柔軟に構築できて既存の通信装置との接続も容易に対応できる配電系通信装置及び配電系通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統の電力配電システムは、変配電所内に設けられた変圧器から配電線を経由して電力を配電しており、配電線の途中で地絡や短絡等の事故が発生したときの影響をできるだけ局所化するために、配電線の途中に複数の開閉器を配置して配電系統を区分した構成になっている。また、電力配電システムは、事故の発生を監視してこれを適切に処理するための監視制御システムを有している。監視制御システムは、センタ装置（親局）を備えるとともに、開閉器毎に子局を備えている。子局は、所定の通信線で直接または他の子局を介して親局に接続されている。
【０００３】
従来の電力配電システムの監視制御システムでは、通信線に電力線やメタルケーブルが用いられていた。このような従来の監視制御システムの構成が、例えば特許文献１に記載されている。また、特許文献２には、配電系統の親局と複数の子局との間を光ファイバケーブルで接続してＩＰプロトコルにて通信を行う配電線遠方監視制御通信方式が記載されている。監視制御システムは、事故の発生を検知すると、事故地点を判定して開閉器を制御するために親局と子局との間で多くの情報が送受信される。そのため、親局と各子局との間の通信量の増大に伴ってシステム内通信の大容量化が要求されている。
【０００４】
このような大容量の通信を安定して実現するには、親局と各子局との間の通信を光化するのが好ましい。光通信は通常、図１１（ａ）に示すようなプロトコルスタック２０で構成されるイーサネット（登録商標）規格およびＴＣＰ／ＩＰ規格を適用して構築される。配電システムでは、多数の開閉器が分散配置されていることから、監視制御システムでも多数の子局を分散配置する必要がある。そこで、各子局をできるだけ安価に構築できるのが望ましい。
【０００５】
また、配電システムでは、配電先（需要家）の増加等に対応して開閉器の追加等が必要になるが、それに伴って監視制御システムの再構築や子局の追加等が容易に行えるのが望ましい。特許文献２に記載の通信方式では、光通信を用いているものの、ネットワークを柔軟に構成するのが難しく、また障害発生時にはブロードキャストで通信を行うため処理が重いといった問題がある。ＴＣＰ／ＩＰ規格のネットワークでは、従来より通信ネットワークを柔軟に構築できるルーティング機能を有している。しかし、ルーティング機能の負荷が重く、装置が大型化してしまうといった問題があった。
【０００６】
一方、複数分散するノード間を無線通信で接続し、別のノードを経由（中継処理）しながら通信を行うＺｉｇＢｅｅ（登録商標）規格のネットワークも知られている。ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）は、短距離無線通信規格の一つであり、処理の負荷が軽く処理装置の小型化や低消費電力化を図ることができる。ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）を構成しているプロトコルスタックを図１１（ｂ）に示す。ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）のルーティング手段は、無線通信用プロトコル３０のネットワーク層であるＺｉｇＢｅｅ（登録商標）ネットワーク層３３（以下では、ＺＢ ＮＷＫ層３３と記載する）で処理される機能である。
【０００７】
そこで、大容量の通信が可能な光通信用プロトコル２０に、処理負荷の軽い無線通信用プロトコル３０のＺＢ ＮＷＫ層３３に設けられているルーティング手段を取り入れることで、大容量の通信が可能でかつ通信システムを柔軟に構築できる光通信装置及び光通信システムの実現が期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−４２５４０号公報
【特許文献２】特開２００５−２１０８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、イーサネット（登録商標）及びＴＣＰ／ＩＰ規格を用いた光通信用プロトコルと、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）に適用されている無線通信用プロトコルとでは、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、物理層やその上位層の規格が大きく異なっている。そのため、光通信用プロトコルのネットワーク層であるＩＰ層と無線通信用プロトコルのＺＢ ＮＷＫ層とを一体化するのは極めて困難であり、大幅な改変が必要となる。そこで、ＺＢ ＮＷＫ層からルーティング手段のみを取り出し、これを光通信用プロトコルのＩＰ層に組み入れることが考えられる。
【００１０】
しかし、ＩＰ層の下位にあるイーサネット（登録商標）で規定されたＭＡＣ層（データリンク層）は、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）のルーティング手段に対応するには機能が十分でなく、ＩＰ層とのインタフェースを構築し直す必要があるが、ＭＡＣ層の改変は物理層にも影響するため困難である。一方、ＩＰ層の上位にあるＴＣＰ／ＵＤＰ層は、特にＵＤＰが下位をＩＰ層とすることを前提に構築されているため、ＩＰ層を改変するのが難しい。
【００１１】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、光通信用プロトコルに無線通信用プロトコルで用いられているルーティング手法を大幅な改変を行うことなく取り入れられるようにすることで、システム構築を柔軟に行えて高速大容量な通信が可能な配電系通信装置及び配電系通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の配電系通信装置の第１の態様は、電力配電システムの監視・制御を行う親局及び子局の通信に用いられ、少なくとも伝送路とのインタフェースを規定する物理層と、ＭＡＣアドレスを管理するＭＡＣ層と、信号の通信経路を管理するネットワーク層と、を有するプロトコルスタックに基づいて構成された配電系通信装置であって、前記ネットワーク層は、少なくとも前記伝送路で接続された隣接する親局または子局（以下では隣接中継局という）のアドレスを管理する第１ＩＰ層と、信号の送信先である親局または子局（以下では目的局という）への通信経路を探索するルーティング手段を有するＺＢ ＮＷＫ層とを有し、前記物理層の規定に従って前記伝送路を接続するポートを２以上有するポート部と、前記ポート部に接続されて前記ＭＡＣ層の処理を行う送受信処理部と、前記送受信処理部に接続されて前記ネットワーク層の処理を行う通信制御部と、を備え、前記通信制御部は、前記第１ＩＰ層の処理を行う第１通信処理部と、前記ルーティング手段を実行するルーティング処理部とをさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の配電系通信装置の他の態様は、前記隣接中継局から信号を入力すると、前記ルーティング処理部は、前記信号の所定のヘッダに記載されている前記目的局のアドレスをもとに前記通信経路を探索して該通信経路に接続される別の前記隣接中継局を判定し、前記第１通信処理部は、前記ルーティング処理部から前記別の隣接中継局のアドレスを入力し、前記別の隣接中継局のアドレスを前記信号の別のヘッダに記載して前記送受信処理部に出力し、前記送受信処理部は、前記別の隣接中継局に接続された前記ポートを選択して前記信号を出力することを特徴とする。
【００１４】
本発明の配電系通信装置の他の態様は、前記プロトコルスタックは、さらにＴＣＰまたはＵＤＰの処理を行うトランスポート層と、アプリケーションを規定するアプリケーション層とを有するとともに、前記ネットワーク層がさらに前記目的局のアドレスを管理する第２ＩＰ層を有し、前記通信制御部に接続されて前記トランスポート層の処理を行う通信管理部と、前記通信管理部に接続されて所定のアプリケーションを実行する子局機能部とを備え、前記通信制御部がさらに前記第２ＩＰ層の処理を行う第２通信処理部を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の配電系通信装置の他の態様は、前記ポートから入出力する信号は、データと、前記通信管理部で処理されるＴＣＰ／ＵＤＰヘッダと、前記第２通信処理部で処理される第２ＩＰヘッダと、前記ルーティング処理部で処理されるＺＢ ＮＷＫヘッダと、前記第１通信処理部で処理される第１ＩＰヘッダと、前記送受信処理部で処理されるＭＡＣヘッダと、を有していることを特徴とする。
【００１６】
本発明の配電系通信装置の他の態様は、前記子局機能部から出力されたデータに対して前記通信管理部で前記ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダが付加された信号が前記通信制御部に入力されると、前記第２通信処理部は、前記データの送信先である目的局のアドレスを記載した前記第２ＩＰヘッダを前記信号に付加し、前記ルーティング処理部は、前記ルーティング手段により探索された前記通信経路の情報を前記ＺＢ ＮＷＫヘッダに記載して前記信号に付加し、前記第１通信処理部は、前記ルーティング処理部から前記通信経路に接続された隣接中継局のアドレスを入力し、該アドレスを前記第１ＩＰヘッダに記載して前記信号に付加することを特徴とする。
【００１７】
本発明の配電系通信装置の他の態様は、前記ルーティング処理部は、前記目的局への通信経路に接続される前記隣接中継局の情報を通信経路表として保存し、前記目的局のアドレスを入力すると、前記通信経路表から前記目的局への通信経路を探索し、前記通信経路表に前記目的局への通信経路が保存されていないときは前記ポート部のポートに接続されているすべての親局及び子局に前記通信経路の探索を要求し、探索された前記通信経路に接続される前記隣接中継局を前記第１通信処理部に出力することを特徴とする。
【００１８】
本発明の配電系通信システムの第１の態様は、第１の態様から第６の態様のいずれか１つの配電系通信装置を２以上伝送路で接続して構成されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明の配電系通信システムの他の態様は、前記配電系通信装置は、前記親局及び子局のアドレスとして、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルで用いられるＩＰアドレスとは別のルーティング用アドレスを設定しており、前記ルーティング用アドレスは前記ＩＰアドレスと照合可能に対応付けされていることを特徴とする。
【００２０】
本発明の配電系通信システムの他の態様は、前記ポート部は、前記ＴＣＰ／ＩＰプロトコルに基づいて構成された外部通信装置を接続するためのポートをさらに備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明の配電系通信システムの他の態様は、前記第１通信処理部は、信号の前記第１ＩＰヘッダに記載されているアドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスか否かを判定し、前記アドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスのときは前記ルーティング処理部をバイパスして前記信号を前記第２通信処理部に出力し、前記第２通信処理部は、前記第２ＩＰヘッダに記載されているアドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスか否かを判定し、前記アドレスが前記外部外部通信装置のＩＰアドレスのときは前記ルーティング処理部をバイパスして前記信号を前記第１通信処理部に出力することを特徴とする。
【００２２】
本発明の配電系通信装置の他の態様は、電力配電システムの監視・制御を行う親局及び子局に設置されて相互を伝送路で接続して信号を送受信する配電系通信装置であって、前記信号は、少なくともＭＡＣアドレスを記載するＭＡＣヘッダと、前記伝送路で接続された隣接する親局または子局（以下では隣接中継局という）のアドレスを記載する第１ＩＰヘッダと、前記信号の送信先である親局または子局（以下では目的局という）への通信経路を探索するルーティング手段で用いる情報を記載するＺＢ ＮＷＫヘッダと、をデータに付加したフレーム構成を有し、前記伝送路を接続するポートを２以上有するポート部と、前記ポート部に接続されて前記ＭＡＣヘッダの処理を行う送受信処理部と、前記送受信処理部に接続され、前記第１ＩＰヘッダの処理を行う第１通信処理部と、前記ＺＢ ＮＷＫヘッダの処理を行うルーティング処理部と、を有する通信制御部と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
本発明の配電系通信装置の他の態様は、前記隣接中継局から信号を入力すると、前記ルーティング処理部は、前記ＺＢ ＮＷＫヘッダに記載されている前記目的局のアドレスをもとに前記通信経路を探索して該通信経路に接続される別の前記隣接中継局を判定し、前記第１通信処理部は、前記ルーティング処理部から前記別の隣接中継局のアドレスを入力し、前記別の隣接中継局のアドレスを前記第１ＩＰヘッダに記載して前記送受信処理部に出力し、前記送受信処理部は、前記別の隣接中継局に接続された前記ポートを選択して前記信号を出力することを特徴とする。
【００２４】
本発明の配電系通信装置の他の態様は、前記信号は、さらに前記目的局のアドレスを記載する第２ＩＰヘッダと、ＴＣＰまたはＵＤＰの処理に用いる情報を記載するＴＣＰ／ＵＤＰヘッダと、を有し、前記通信制御部に接続されて前記ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダの処理を行う通信管理部と、前記通信管理部に接続されて所定のアプリケーションを実行する子局機能部と、をさらに備え、前記通信制御部は、前記第２ＩＰヘッダの処理を行う第２通信処理部をさらに備えることを特徴とする。
【００２５】
本発明の配電系通信装置の他の態様は、前記子局機能部から出力されたデータに対して前記通信管理部で前記ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダが付加された信号が前記通信制御部に入力されると、前記第２通信処理部は、前記第２ＩＰヘッダに前記データの送信先である目的局のアドレスを記載して前記信号に付加し、前記ルーティング処理部は、前記ルーティング手段により探索された前記通信経路の情報を前記ＺＢ ＮＷＫヘッダに記載して前記信号に付加し、前記第１通信処理部は、前記ルーティング処理部から前記通信経路に接続された隣接中継局のアドレスを入力し、該アドレスを前記第１ＩＰヘッダに記載して前記信号に付加することを特徴とする。
【００２６】
本発明の配電系通信システムの他の態様は、第１１の態様から第１４の態様のいずれか１つの配電系通信装置を２以上光ファイバで接続して構成されていることを特徴とする。
【００２７】
本発明の配電系通信システムの他の態様は、前記配電系通信装置は、前記親局及び子局のアドレスとして、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルで用いられるＩＰアドレスとは別のルーティング用アドレスを設定して前記ＩＰアドレスと照合可能に対応付けしており、前記ポート部は、前記ＴＣＰ／ＩＰプロトコルに基づいて構成された外部通信装置を接続するためのポートをさらに備え、前記第１通信処理部は、前記第１ＩＰヘッダに記載されているＩＰアドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスか否かを判定し、前記ＩＰアドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスのときは前記ルーティング処理部をバイパスして前記信号を前記第２通信処理部に出力し、前記第２通信処理部は、前記第２ＩＰヘッダに記載されているＩＰアドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスか否かを判定し、前記ＩＰアドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスのときは前記ルーティング処理部をバイパスして前記信号を前記第１通信処理部に出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、通信用プロトコルに無線通信用プロトコルで用いられているＡＯＤＶ（Ad hoc On-Demand Distance Vector）のルーティング手法を大幅な改変を行うことなく取り入れられるようにすることで、システム構築を柔軟に行えて高速大容量な通信が可能な配電系通信装置及び配電系通信システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態の配電系通信装置に適用される新規プロトコルスタックの構成図である。
【図２】新規プロトコルスタックと一般的な光通信用プロトコルスタック及びＺｉｇＢｅｅ（登録商標）の無線通信用プロトコルスタックとの関係を示す説明図である。
【図３】ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）のＡＯＤＶルーティング手段で使用される通信経路表の一例である。
【図４】新規プロトコルスタックに対応させたフレーム構成を示す説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る配電系通信装置の構成を示すブロック図である。
【図６】第１実施形態のルーティング処理部で実行される経路探索の方法を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態に係る配電系通信システムの構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る配電系通信システムの構成を示すブロック図である。
【図９】第２実施形態の配電系通信システムのネットワーク層で行われる処理の流れを説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る配電系通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１１】一般的なプロトコルスタックの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図面を参照して本発明の好ましい実施の形態における配電系通信装置及び配電系通信システムについて詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。以下では、ＡＯＤＶのルーティング手法の一例として、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）を適用した場合について説明するが、これに限定されず別のルーティング手法を用いても同様にして構築することができる。
【００３１】
（第１実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る配電系通信装置を構成するためのプロトコルスタックについて、図１乃至４を用いて以下に説明する。図１は本実施形態に係る配電系通信装置に適用されるプロトコルスタックの構成図、図２は本実施形態で用いる新規プロトコルスタックと一般的な光通信用プロトコルスタック及びＺｉｇＢｅｅ（登録商標）の無線通信用プロトコルスタックとの関係を示す説明図、図３はＺｉｇＢｅｅ（登録商標）のＡＯＤＶルーティング手段で使用される通信経路表の一例、図４は本実施形態で用いる新規プロトコルスタックに対応させたフレーム構成を示す説明図、をそれぞれ示す。
【００３２】
本実施形態の配電系通信装置は、光通信用プロトコルに無線通信用プロトコルで用いられているＡＯＤＶのルーティング手法を大幅な改変を行うことなく取り入れて構成されたものであり、図１（ａ）に示すようなプロトコルスタック（以下では、新規プロトコルスタックと称する）１０を有している。新規プロトコルスタック１０は、図１１に示した一般的な光通信用プロトコルスタック２０とＺｉｇＢｅｅ（登録商標）の無線通信用プロトコルスタック３０とを組合わせて構成されている。新規プロトコルスタック１０の構成を、図２を用いてさらに詳細に説明する。
【００３３】
図２では、新規プロトコルスタック１０と一般的な光通信用プロトコルスタック２０及びＺｉｇＢｅｅ（登録商標）の無線通信用プロトコルスタック３０との関係を示している。新規プロトコルスタック１０は、光通信用プロトコルスタック２０をベースに、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）の無線通信用プロトコル３０からＺＢ ＮＷＫ層３３を抽出して光通信用プロトコルスタック２０のネットワーク層に追加した構成としている。新規プロトコルスタック１０のＺＢ ＮＷＫ層１２は、ＺＢ ＮＷＫ層３３の少なくともＡＯＤＶルーティング手段を含む部分を抽出したものである。
【００３４】
ＺＢ ＮＷＫ層３３に設けられているＡＯＤＶルーティング手段では、送信先の親局又は子局（以下では、単に目的局という）までの経路を、以下のようにして選択していく。各局の配電系通信装置は、目的局への通信経路に繋がる隣接する親局または子局（以下では、隣接中継局という）に関する情報として、図３に例示するようなテーブル（以下では、通信経路表という）５０を有している。通信経路表５０は、当該局から目的局に至る経路に接続されている隣接中継局、及びその経路で送信したときの通信コストを記録したテーブルである。送信元の局は、図３に示す通信経路表５０を用いて目的局に至る隣接中継局を選択して信号を送信し、次に隣接中継局が目的局に至る別の隣接中継局を選択して信号を送信する。以下同様にして、目的局に至るまで隣接中継局を順次経由して信号を送信していく。
【００３５】
上記のような処理を行うＺＢ ＮＷＫ層３３のＡＯＤＶのルーティング手段を光通信用プロトコルスタック２０のＩＰ層２３に組み入れると、下位層のＭＡＣ層２２とのインタフェースを構築し直す必要が生じる。また、ＩＰ層２３の上位層であるＴＣＰ／ＵＤＰ層２４も、ＩＰ層２３を改変すると特にＵＤＰが所定の処理を行えなくおそれがある。ＩＰ層２３とＭＡＣ層２２及びＴＣＰ／ＵＤＰ層２４とのインタフェースを考慮して各層のプロトコルを変更するには大幅な改変が必要となる。さらに、一般的なＴＣＰ／ＩＰプロトコルで動作する通信装置との接続も難しくなってしまう。
【００３６】
そこで、新規プロトコルスタック１０では、ＺＢ ＮＷＫ層３３の少なくともＡＯＤＶのルーティング手段をネットワーク層に追加してＺＢ ＮＷＫ層１２とし、その下位側と上位側の両方にＩＰ層１１、１３を設けた構成としている。すなわち、新規プロトコルスタック１０のネットワーク層は、ＩＰ層１１、ＺＢ ＮＷＫ層１２、及びＩＰ層１３から構成されている。以下では、下位側のＩＰ層１１を第１ＩＰ層１１、上位側のＩＰ層１３を第２ＩＰ層１３と称することとする。なお、ＺＢ ＮＷＫ層１２は、ＺＢ ＮＷＫ層３３からＡＯＤＶのルーティング手段のみを抽出したものに限定する必要はなく、例えばＺＢ ＮＷＫ層３３をそのまま用いてもよい。
【００３７】
新規プロトコルスタック１０では、ＺＢ ＮＷＫ層１２の下位側と上位側の両方にＩＰ層１１、１３が設けられたことで、下位側のＭＡＣ層２２及び上位側のＴＣＰ／ＵＤＰ層２４はともに、従来と同様のＩＰ層とのインタフェースをもつことになる。これにより、下位側のＭＡＣ層２２及び上位側のＴＣＰ／ＵＤＰ層２４とも、ネットワーク層とのインタフェースを改変する必要がない。一方、一般的なＩＰ層は他の処理層との接続が容易であることから、ＺＢ ＮＷＫ層１２と第１ＩＰ層１１及び第２ＩＰ層１３とのインタフェースの改変も少なくて済む。
【００３８】
このように、新規プロトコルスタック１０は、一般的なプロトコルスタックからの改変が極めて少なくてすむ。新規プロトコルスタック１０のレイヤ構成では、局間の通信を光通信で行うことから、高速大容量な通信が可能となる。また、ネットワーク層のＺＢ ＮＷＫ層１２にＡＯＤＶのルーティング手段が設けられていることから、配電系通信システムを柔軟に構築することが可能となる。
【００３９】
ネットワーク層は、ネットワーク上の２つのノード間の通信方法を規定しており、ネットワーク上の経路選択や中継処理などを行っている。新規プロトコルスタック１０では、上記説明のようにネットワーク層が第１ＩＰ層１１、ＺＢ ＮＷＫ層１２、及び第２ＩＰ層１３で構成されており、それぞれが所定の役割を分担して経路選択や中継処理等の処理を行うように構成されている。
【００４０】
本実施形態の配電系通信装置が隣接局から信号を入力すると、ＺＢ ＮＷＫ層１２に設けられたＡＯＤＶのルーティング手段は、入力信号のフレーム情報から目的局の情報を取得し、図３に例示した通信経路表５０を用いて目的局に到達するための隣接中継局を選択する。また、目的局に至る隣接中継局が通信経路表５０にないときは、ネットワークに対して目的局への経路問い合わせを行い、通知された経路のうち最もコストが少ない経路に従い隣接局へ伝送を行う。このようなルーティング手段の動作に対応させるために、ＺＢ ＮＷＫ層１２の下位側にある第１ＩＰ層１１に隣接中継局のＩＰアドレス等の情報を管理させ、ＺＢ ＮＷＫ層１２の上位側にある第２ＩＰ層１３に目的局のＩＰアドレス等の情報を管理させる構成としている。
【００４１】
新規プロトコルスタック１０に基づいて本実施形態の配電系通信装置を構成したとき、各配電系通信装置間を伝送する信号は、図４に示すようなフレーム構成を持つようにするのがよい。図４では、比較のために一般的なＴＣＰ／ＩＰで用いられているフレーム構成を同図（ａ）に示しており、新規プロトコルスタック１０に対応させたフレーム構成を同図（ｂ）に示している。
【００４２】
一般的なＴＣＰ／ＩＰフレーム構成６０は、図１１に示したプロトコルスタック２０、３０の構成に対応して、ＭＡＣ層（データリンク層）で処理されるＭＡＣヘッダ６１及びＦＣＳ６１ａ、ネットワーク層で処理されるＩＰヘッダ６２、トランスポート層で処理されるＴＣＰ／ＵＤＰヘッダ６３、及びアプリケーション層で処理されるデータ６４、からなっている。ＭＡＣヘッダ６１には、送信先及び送信元のＭＡＣアドレス等の情報が記載されており、ＩＰヘッダ６２には、送信先及び送信元のＩＰアドレス等の情報が記載されている。
【００４３】
ＭＡＣヘッダ６１、ＩＰヘッダ６２、及びＴＣＰ／ＵＤＰヘッダ６３のデータ長は、それぞれ１４バイト、２４バイト、及び２０／８バイトとなっており、データ６４及びＦＣＳ６１ａの４バイトを含めて全体で６４バイト以上１５１８バイト以下となるように構成されている。
【００４４】
これに対し、図４（ｂ）に示す新規プロトコルスタック１０に対応させた新規フレーム構成７０では、ネットワーク層の第１ＩＰ層１１、ＺＢ ＮＷＫ層１２、及び第２ＩＰ層１３で処理する情報として、それぞれ第１ＩＰヘッダ７１、ＺＢ ＮＷＫヘッダ７２、及び第２ＩＰヘッダ７３が設けられている。第１ＩＰヘッダ７１には、隣接局の情報が記載されており、第２ＩＰヘッダ７３には、目的局の情報が記載されている。また、ＺＢ ＮＷＫヘッダ７２には、ＡＯＤＶのルーティング手段に必要な情報が記載されている。
【００４５】
ＺＢ ＮＷＫ層１２で行われるルーティング処理では、負荷を軽減するために各局のＩＰアドレスに代えて、新規プロトコルスタック１０に対応させた装置間でのみ使用するアドレス（以下では、ルーティング用アドレスという）を用いている。そして、図３に例示した通信経路表５０もルーティング用アドレスを用いて作成している。これに対応させて、ＺＢ ＮＷＫヘッダ７２には目的局や隣接中継局のルーティング用アドレスが記載されている。ルーティング用アドレスは、新規プロトコルスタック１０で動作する本実施形態の配電系通信装置間で使用することができる。
【００４６】
第１ＩＰヘッダ７１及び第２ＩＰヘッダ７３は、一般的なＴＣＰ／ＩＰフレームのＩＰヘッダ６２と同様に２４バイトとしており、ＺＢ ＮＷＫヘッダ７２は例えば１６バイトとすることができる。新規フレーム構成７０は、ＴＣＰ／ＩＰフレーム構成６０に比べてＺＢ ＮＷＫヘッダ７２及び第２ＩＰヘッダ７３が追加された構成となっているため、その分だけデータ６４のエリアが小さくなっている。本実施形態の配電系通信装置間は、図４（ｂ）のように構成されたフレームを単位に信号伝送を行う。
【００４７】
次に、新規プロトコルスタック１０に基づいて構成された本発明の第１実施形態に係る配電系通信装置を、図５に示すブロック図を用いて説明する。配電系通信装置１００は、電力配電システムのセンタ装置（親局）及び各子局に設置される通信装置として利用されるものである。本実施形態の配電系通信装置１００は、光ファイバを接続するためのポートを有するポート部１１０と、ポート部１１０に接続される送受信処理部１２０と、送受信処理部１２０に接続される通信制御部１３０と通信制御部１３０に接続される通信監理部１４０と、通信監理部１４０に接続される子局機能部１５０と、を備えている。
【００４８】
ポート部１１０は、少なくとも２つのポートを有しており、ここでは３つのポート１１１、１１２、１１３を有する例を示している。各ポートには光ファイバが接続され、図示しない光トランシーバを用いて光信号と電気信号の変換を行っている。送受信処理部１２０は、ＭＡＣ層の処理を行っており、ポート部１１０のいずれかのポートから信号を入力すると、信号のフレームからＭＡＣヘッダ６１を削除して通信制御部１３０に出力する。また、通信制御部１３０から信号を入力すると、送信先のポートを選択して該信号のフレームにＭＡＣヘッダ６１を付加して出力する。
【００４９】
通信制御部１３０は、ネットワーク層の処理を行っており、第１ＩＰ層１１の処理を行う第１通信処理部１３１、ＺＢ ＮＷＫ層１２の処理を行うルーティング処理部１３２、及び第２ＩＰ層１３の処理を行う第２通信部１３３、を有している。ルーティング処理部１３２は、目的局のルーティング用アドレスが当該局か否かを判定し、当該局が目的局のときは、送受信処理部１２０から入力したフレームを第２通信処理部１３３に出力する。第２通信処理部１３３は、ヘッダの処理を行ってフレームを通信監理部１４０に出力する。
【００５０】
一方、目的局のルーティング用アドレスが当該局と異なるときは、目的局への中継局となる隣接中継局を探索し、探索された隣接中継局を第１通信処理部１３１に出力する。第１通信処理部１３１は、入力した隣接中継局のＩＰアドレスを第１ＩＰヘッダに記載して送受信処理部１２０に出力する。また、通信制御部１３０は、通信監理部１４０からフレームを入力すると、第２通信処理部１３３で目的局のＩＰアドレスを第２ＩＰヘッダ７３に記載してフレームに付加し、ルーティング処理部１３２で目的局への中継局となる隣接局を探索し、第１通信処理部１３１では探索された隣接中継局のＩＰアドレスを第１ＩＰヘッダに記載して送受信処理部１２０に出力する。
【００５１】
通信監理部１４０は、ＴＣＰ／ＵＤＰ層２４の処理を行っており、通信制御部１３０からフレームを入力すると、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダ６３を削除してデータ６４をアプリケーション（ＡＰＰ）層２５に相当する子局機能部１５０に出力する。また、子局機能部１５０からデータ６４を入力すると、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダ６３をデータ６４に付加して通信制御部１３０に出力する。
【００５２】
ここで、ルーティング処理部１３２において実行される目的局までの経路探索の方法を、図６に示すフローチャートを用いて以下に説明する。まず、ステップＳ１において目的局のルーティング用アドレスを入力すると、ステップＳ２で目的局への通信経路に接続される隣接中継局を通信経路表５０を用いて探索する。ステップＳ３では、ステップＳ２で目的局への隣接中継局が検出されたか否かを判定し、隣接中継局が検出されたと判定したときはステップＳ４に進む一方、目的局への隣接中継局が検出できなかったと判定したときはステップＳ５に進む。ステップＳ２で目的局への隣接中継局の探索に失敗するのは、目的局が通信経路表５０の目的局の欄に記載されていない場合である。
【００５３】
ステップＳ４では、探索された隣接中継局のルーティング用アドレスを第１通信処理部１３１に出力する。一方、ステップＳ３で目的局への隣接中継局が探索できなかったと判定したときは、ステップＳ５ですべての隣接中継局に対し目的局への通信経路の問い合わせを行う。そして、いずれかの隣接中継局から目的局への通信経路の探索に成功したとの通知を受けると、ステップＳ６で通知を受けた通信経路のうち通信コストの最も低い通信経路の隣接中継局を選択する。さらにステップＳ７において、目的局への通信経路の隣接中継局としてステップＳ６で選択された隣接中継局を通信経路表５０に登録する。その後、ステップＳ４に進んで処理を終了する。
【００５４】
上記のステップＳ５では、通信経路の問い合わせを行う当該局からルート要求パケットを隣接中継局のすべてに出力し、隣接中継局から所定のルートを経由してルート要求パケットが目的局に到達すると、所定のルートと逆のルートで目的局から当該局までルート回答パケットが送信される。また、目的局以外の局がルート要求パケットを受信したときは、これをそのままその隣接中継局に転送する。問い合わせを行った当該局は、目的局からルート回答パケットを受信すると目的局への通信経路の情報を取得することができる。
【００５５】
なお、上記のように通信経路が探索されると信号が送信されるが、探索された信号経路の途中で不具合等があるために信号の送信に失敗することがある。その場合には、ステップＳ５以降の処理を行って別の通信経路を探索することになる。
【００５６】
図５に示す配電系通信装置１００は、電力配電システムに配置された開閉器を制御するアプリケーション等を有する子局機能部１５０を備えており、親局や他の子局に備えられた配電系通信装置１００との間でデータを送受信する。これに対し、別の局間を中継するだけでそれ自身はアプリケーションを有さず、ルータとして機能する配電系通信装置（本実施形態の配電系通信装置１００に含むものと、以下ではルータ用通信装置と称する。）を設けることも可能である。ルータ用通信装置は、入力側の隣接局から出力側の隣接局にデータを転送するだけの処理を行うことから、ルータ用通信装置は新規プロトコルスタック１０の物理層２１からＺＢ ＮＷＫ層１２までの処理を行えばよく、第２ＩＰ層１３及びそれより上位側の構成は不要となる。
【００５７】
第１実施形態に係る配電系通信システムの構成を、図７に示すブロック図を用いて説明する。本実施形態の配電系通信システム１０１は、センタ装置及び各子局に配置された配電系通信装置１００を光ファイバで接続して構築される。配電系通信システム１０１は、一例として配電系通信装置１００を５つ接続して構成されており、それぞれを符号１００−１〜５で示している。各配電系通信装置１００は、隣接する別の配電系通信装置１００との間が光ファイバで接続されている。ここでは、配電系通信装置１００−１、３、５がアプリケーション層２５まで有する構成としており、配電系通信装置１００−２、４がＺＢ ＮＷＫ層１２まで有するルータ用通信装置としている。
【００５８】
なお、配電系通信システム１０１の説明では、配電系通信装置１００間を伝送する信号が新規プロトコルスタック１０のどのレイヤで処理されるかを示すために、配電系通信装置１００のそれぞれに新規プロトコルスタック１０の構成を記載している。新規プロトコルスタック１０の各レイヤの処理は、図５に示した各構成部で行われる。また、以下で説明する別の実施形態においても、配電系通信システムの説明に用いる配電系通信装置及び外部通信装置には、それぞれのプロトコルスタックを記載して説明する。配電系通信システムの構成を示す各図では、各プロトコルスタックにおける処理の流れを矢印で示している。
【００５９】
図７において、配電系通信装置１００−１のアプリケーション層２５から出力されるデータ６４は、ＴＣＰ／ＵＤＰ層２４でＴＣＰ／ＵＤＰヘッダ６３が付加され、第２ＩＰ層１３で第２ＩＰヘッダ７３が付加される。第２ＩＰヘッダ７３には、目的局のＩＰアドレスが書き込まれている。ＺＢ ＮＷＫ層１２では、ルーティング手段により目的局への経路となる隣接中継局を探索し、探索結果をＺＧ ＮＷＫヘッダ７２に記載してフレームに付加する。第１ＩＰ層１１では、ＺＢ ＮＷＫ層１２で探索された隣接中継局のＩＰアドレスを含む第１ＩＰヘッダをフレームに付加する。さらに、ＭＡＣ層２２でＭＡＣヘッダ６１が付加され、隣接する配電系通信装置１００−２に送信される。
【００６０】
配電系通信装置１００−２は、配電系通信装置１００−１から入力したフレームに対し、ＭＡＣ層２２でＭＡＣヘッダ６１を取り除き、第１ＩＰ層１１で第１ＩＰヘッダ７１を取り除いてＺＢ ＮＷＫ層１２に出力する。配電系通信装置１００−２はルータ用通信装置であり、配電系通信装置１００−２が目的局に一致することはないことから、ＺＢ ＮＷＫ層１２は、ＺＢ ＮＷＫヘッダ７２に記載されている目的局のルーティング用アドレスをもとに、目的局への経路となる隣接中継局を探索する。そして、探索結果をＺＧ ＮＷＫヘッダ７２に記載してフレームに付加する。第１ＩＰ層１１では、ＺＢ ＮＷＫ層１２で探索された隣接中継局のＩＰアドレスを含む第１ＩＰヘッダがフレームに付加される。さらに、ＭＡＣ層２２でＭＡＣヘッダ６１が付加され、隣接する配電系通信装置１００−３に送信される。
【００６１】
配電系通信装置１００−３はアプリケーション層２５まで有しているが、ＺＢ ＮＷＫ層１２で当該局が目的局でないことが判定されると、ルータ用通信装置と同様の処理を行ってフレームを隣接する配電系通信装置１００−４に送信する。以下同様にして、フレームが配電系通信装置１００−５まで伝送される。配電系通信装置１００−５では、配電系通信装置１００−４から入力したフレームの目的局が当該局であることを判定すると、入力したフレームから順次ヘッダを取り除いてデータ６４をアプリケーション層２５に出力する。
【００６２】
上記説明のように、本実施形態では、新規プロトコルスタック１０に基づいて光通信用プロトコルスタックにＡＯＤＶのルーティング手法を大幅な改変を行うことなく取り入れることができ、システム構築を柔軟に行えて高速大容量な通信が可能な配電系通信装置及び配電系通信システムを提供することが可能となる。
【００６３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る配電系通信システムの構成を、図８に示すブロック図を用いて説明する。本実施形態の配電系通信システムは、一例として第１実施形態の配電系通信装置１００と同様の配電系通信装置２００を４つ接続し、その一端あるいは両端に一般的なＴＣＰ／ＩＰプロトコルを有する通信装置（以下では、外部通信装置という）を接続して構成されている。図８（ａ）は、一端に外部通信装置を接続した配電系通信システム２０１の一例を示し、図８（ｂ）は、両端に外部通信装置を接続した配電系通信システム２０２の一例を示している。
【００６４】
図８（ａ）では、配電系通信装置２００−１、２００−４がアプリケーション層２５まで有する配電系通信装置２００としており、配電系通信装置２００−２、２００−３がＺＢ ＮＷＫ層１２まで有するルータ用通信装置としている。外部通信装置２０５は、配電系通信装置２００−１に接続されている。
【００６５】
外部通信装置２０５から出力されるフレームは、通常のＩＰアドレスが記載されたＩＰヘッダを有している。外部通信装置２０５から配電系通信装置２００−１にフレームが伝送されると、配電系通信装置２００−１の第１ＩＰ層１１の処理において、ＩＰヘッダに記載されている送信元のＩＰアドレスが外部通信装置のものであることを確認する。これにより、ＺＢ ＮＷＫ層１２の処理をバイパスして第２ＩＰ層１３の処理に進む（プロトコル変換）。第２ＩＰ層１３では、目的局のＩＰアドレスが当該局のものと一致しないことを判定するとＺＢ ＮＷＫ層１２の処理に進む。
【００６６】
ＺＢ ＮＷＫ層１２の処理では、目的局のルーティング用アドレスをもとに、ルーティング手段により目的局への通信経路となる隣接中継局を探索する。第１ＩＰ層１１の処理では、ルーティング手段により探索された隣接中継局のＩＰアドレスを第１ＩＰヘッダ７１に書き込み、このフレームを隣接する配電系通信装置２００−２に送信する。以下、第１実施形態と同様にしてフレームが配電系通信装置２００−４まで伝送される。
【００６７】
図８（ａ）に示す構成の配電系通信システム２０１では、配電系通信装置２００−４から見ると、ＴＣＰ／ＵＤＰ層２４のレベルでは外部通信装置２０５と直結していると見ることができ、ネットワーク層のレベルでは配電系通信装置２００−１が２ホップ先に見える。
【００６８】
次に、図８（ｂ）に示す実施形態では、アプリケーション層２５まで有する配電系通信装置２００−１、２００−４に外部通信装置２０５、２０６が接続されている。以下では、一例として外部通信装置２０５から本実施形態の配電系通信装置２００を経由して外部通信装置２０６にフレームを伝送する場合について説明する。
【００６９】
外部通信装置２０５から出力されるフレームは、図８（ａ）に示す例の場合と同様にして配電系通信装置２００−４まで伝送される。配電系通信装置２００−４では、第２ＩＰ層１３の処理において第２ＩＰヘッダ７３に書き込まれている目的局のＩＰアドレスが外部通信装置のものであることを確認する。これにより、ＺＢ ＮＷＫ層１２の処理をバイパスして第１ＩＰ層１１にフレームを送り（プロトコル変換）、通信装置２０６が接続されているポートから通信装置２０６にフレームが出力される。
【００７０】
配電系通信装置２００に外部通信装置を接続した本実施形態の配電系通信システム２０１、２０２において、ネットワーク層の第１ＩＰ層１１、ＺＢ ＮＷＫ層１２、及び第２ＩＰ層１３で行われる処理の流れを、図９に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。まず、ステップＳ２１においてポート部１１０のいずれかのポートから信号を入力すると、ステップＳ２２で第１ＩＰ層１１の処理が行われる。そして、ステップＳ２３で第１ＩＰヘッダに記載されている送信元のＩＰアドレスが外部通信装置のものか否かを判定する。送信元のＩＰアドレスが外部通信装置のものであるときはステップＳ２４に進む一方、ＩＰアドレスが本実施形態の配電系通信装置２００のものであるときはステップＳ２５に進む。
【００７１】
ステップＳ２４では、第１ＩＰヘッダ（一般的なＩＰヘッダ）に記載されている送信元のＩＰアドレスが外部通信装置のものであることから、信号をＺＢ ＮＷＫ層１２の処理をバイパスして第２ＩＰ層１３の処理に送る（プロトコル変換）。その後、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では、第２ＩＰ層１３の処理が行われる。そして、ステップＳ２６において、第２ＩＰヘッダに記載されている送信先（目的局）のＩＰアドレスが外部通信装置のものか否かを判定する。送信先のＩＰアドレスが外部通信装置のものであるときはステップＳ２８に進む一方、ＩＰアドレスが本実施形態の配電系通信装置２００のものであるときはステップＳ２７に進む。
【００７２】
ステップＳ２７では、ＺＢ ＮＷＫ層１２において送信先のルーティング用アドレスをもとに経路探索を行い、探索された通信経路の隣接中継局に信号を送信する。なお、ＺＢ ＮＷＫ層１２における経路探索は、図６に示した処理の流れに従って行われる。一方、ステップＳ２８では、信号をＺＢ ＮＷＫ層１２の処理をバイパスして第１ＩＰ層１１の処理に送る（プロトコル変換）。さらにステップＳ２９において、信号を外部通信装置に出力する。
【００７３】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る配電系通信システムの構成を、図１０に示すブロック図を用いて説明する。ルータ用通信システムのポート部１１０がポートを２つだけ備えているときは、送信元のポートとは別のポートに信号を出力することから、ＺＢ ＮＷＫ層１２におけるルーティング手段は不要となる。また、第１ＩＰ層１１、第２ＩＰ層１３の処理を行う必要もない。そこで、ポート部１１０がポートを２つだけ備えているルータ用通信システムでは、物理層２１とＭＡＣ層２２のみの処理を行うものとする。このようなルータ用通信システムは、送受信するフレームをＭＡＣアドレスで管理するスイッチングハブの構成を有することになり、配電系通信システムの高速化・単純化を図ることができる。
【００７４】
図１０に示す本実施形態の配電系通信システム３０１は、本実施形態の配電系通信装置として、第１実施形態の配電系通信装置１００と同様の構成を有する配電系通信装置３００−１、４と、ルータ用通信装置３００−２と、スイッチングハブの構成を有する配電系通信装置３００−３と、を備えている。また、配電系通信装置３００−１、４には、外部通信装置３０５、３０６が接続されている。
【００７５】
図１０に示す配電系通信システム３０１において、ルータ用通信装置３００−２はポート部１１０に少なくとも３つのポートを有し、配電系通信装置３００−３はポート部１１０に２つのポートを有するものとしている。配電系通信装置３００−３を物理層２１とＭＡＣ層２２のみの構成とすることで、処理が簡素化されて配電系通信システム３０１の高速化を図ることが可能となる。
【００７６】
なお、上記では光ケーブルを用いた光信号による通信の場合について説明したが、これに限定されず、メタルケーブルを用いた電気信号による通信の場合にも適用可能である。本実施の形態における記述は、本発明に係る配電系通信装置及び配電系通信システムの一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における配電系通信装置及び配電系通信システムの細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１０ 新規プロトコルスタック
１１ 第1ＩＰ層１１
１２、３３ ＺＢ ＮＷＫ層
１３ 第２ＩＰ層１３
２０ 光通信用プロトコルスタック
２１、３１ 物理層
２２、３２ ＭＡＣ層
２３ ＩＰ層
２４ ＴＣＰ／ＵＤＰ層
２５、３５ ＡＰＰ層
３０ 無線通信用プロトコル
３４ ＺｉｇＢｅｅ ＡＰＳ層
１００、２００、３００ 配電系通信装置
１０１、２０１、２０２、３０１ 配電系通信システム
１１０ ポート部
１１１、１１２、１１３ ポート
１２０ 送受信処理部
１３０ 通信制御部
１３１ 第１通信処理部
１３２ ルーティング処理部
１３３ 第２通信部
１４０ 通信監理部
１５０ 子局機能部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力配電システムの監視・制御を行う親局及び子局の通信に用いられ、少なくとも伝送路とのインタフェースを規定する物理層と、ＭＡＣアドレスを管理するＭＡＣ層と、信号の通信経路を管理するネットワーク層と、を有するプロトコルスタックに基づいて構成された配電系通信装置であって、
前記ネットワーク層は、少なくとも前記伝送路で接続された隣接する親局または子局（以下では隣接中継局という）のアドレスを管理する第１ＩＰ層と、信号の送信先である親局または子局（以下では目的局という）への通信経路を探索するルーティング手段を有するＺＢ ＮＷＫ層とを有し、
前記物理層の規定に従って前記伝送路を接続するポートを２以上有するポート部と、
前記ポート部に接続されて前記ＭＡＣ層の処理を行う送受信処理部と、
前記送受信処理部に接続されて前記ネットワーク層の処理を行う通信制御部と、を備え、
前記通信制御部は、前記第１ＩＰ層の処理を行う第１通信処理部と、前記ルーティング手段を実行するルーティング処理部とをさらに備える
ことを特徴とする配電系通信装置。
【請求項２】
前記隣接中継局から信号を入力すると、前記ルーティング処理部は、前記信号の所定のヘッダに記載されている前記目的局のアドレスをもとに前記通信経路を探索して該通信経路に接続される別の前記隣接中継局を判定し、
前記第１通信処理部は、前記ルーティング処理部から前記別の隣接中継局のアドレスを入力し、前記別の隣接中継局のアドレスを前記信号の別のヘッダに記載して前記送受信処理部に出力し、
前記送受信処理部は、前記別の隣接中継局に接続された前記ポートを選択して前記信号を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の配電系通信装置。
【請求項３】
前記プロトコルスタックは、さらにＴＣＰまたはＵＤＰの処理を行うトランスポート層と、アプリケーションを規定するアプリケーション層とを有するとともに、前記ネットワーク層がさらに前記目的局のアドレスを管理する第２ＩＰ層を有し、
前記通信制御部に接続されて前記トランスポート層の処理を行う通信管理部と、
前記通信管理部に接続されて所定のアプリケーションを実行する子局機能部とを備え、
前記通信制御部がさらに前記第２ＩＰ層の処理を行う第２通信処理部を備える
ことを特徴とする請求項１または２に記載の配電系通信装置。
【請求項４】
前記ポートから入出力する信号は、データと、前記通信管理部で処理されるＴＣＰ／ＵＤＰヘッダと、前記第２通信処理部で処理される第２ＩＰヘッダと、前記ルーティング処理部で処理されるＺＢ ＮＷＫヘッダと、前記第１通信処理部で処理される第１ＩＰヘッダと、前記送受信処理部で処理されるＭＡＣヘッダと、を有している
ことを特徴とする請求項３に記載の配電系通信装置。
【請求項５】
前記子局機能部から出力されたデータに対して前記通信管理部で前記ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダが付加された信号が前記通信制御部に入力されると、
前記第２通信処理部は、前記データの送信先である目的局のアドレスを記載した前記第２ＩＰヘッダを前記信号に付加し、
前記ルーティング処理部は、前記ルーティング手段により探索された前記通信経路の情報を前記ＺＢ ＮＷＫヘッダに記載して前記信号に付加し、
前記第１通信処理部は、前記ルーティング処理部から前記通信経路に接続された隣接中継局のアドレスを入力し、該アドレスを前記第１ＩＰヘッダに記載して前記信号に付加する
ことを特徴とする請求項４に記載の配電系通信装置。
【請求項６】
前記ルーティング処理部は、
前記目的局への通信経路に接続される前記隣接中継局の情報を通信経路表として保存し、
前記目的局のアドレスを入力すると、前記通信経路表から前記目的局への通信経路を探索し、前記通信経路表に前記目的局への通信経路が保存されていないときは前記ポート部のポートに接続されているすべての親局及び子局に前記通信経路の探索を要求し、探索された前記通信経路に接続される前記隣接中継局を前記第１通信処理部に出力する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の配電系通信装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の配電系通信装置を２以上伝送路で接続して構成されている
ことを特徴とする配電系通信システム。
【請求項８】
前記配電系通信装置は、前記親局及び子局のアドレスとして、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルで用いられるＩＰアドレスとは別のルーティング用アドレスを設定しており、前記ルーティング用アドレスは前記ＩＰアドレスと照合可能に対応付けされている
ことを特徴とする請求項７に記載の配電系通信システム。
【請求項９】
前記ポート部は、前記ＴＣＰ／ＩＰプロトコルに基づいて構成された外部通信装置を接続するためのポートをさらに備える
ことを特徴とする請求項８に記載の配電系通信システム。
【請求項１０】
前記第１通信処理部は、信号の前記第１ＩＰヘッダに記載されているアドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスか否かを判定し、前記アドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスのときは前記ルーティング処理部をバイパスして前記信号を前記第２通信処理部に出力し、
前記第２通信処理部は、前記第２ＩＰヘッダに記載されているアドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスか否かを判定し、前記アドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスのときは前記ルーティング処理部をバイパスして前記信号を前記第１通信処理部に出力する
ことを特徴とする請求項９に記載の配電系通信システム。
【請求項１１】
電力配電システムの監視・制御を行う親局及び子局に設置されて相互を伝送路で接続して信号を送受信する配電系通信装置であって、
前記信号は、少なくともＭＡＣアドレスを記載するＭＡＣヘッダと、前記伝送路で接続された隣接する親局または子局（以下では隣接中継局という）のアドレスを記載する第１ＩＰヘッダと、前記信号の送信先である親局または子局（以下では目的局という）への通信経路を探索するルーティング手段で用いる情報を記載するＺＢ ＮＷＫヘッダと、をデータに付加したフレーム構成を有し、
前記伝送路を接続するポートを２以上有するポート部と、
前記ポート部に接続されて前記ＭＡＣヘッダの処理を行う送受信処理部と、
前記送受信処理部に接続され、前記第１ＩＰヘッダの処理を行う第１通信処理部と、前記ＺＢ ＮＷＫヘッダの処理を行うルーティング処理部と、を有する通信制御部と、を備える
ことを特徴とする配電系通信装置。
【請求項１２】
前記隣接中継局から信号を入力すると、前記ルーティング処理部は、前記ＺＢ ＮＷＫヘッダに記載されている前記目的局のアドレスをもとに前記通信経路を探索して該通信経路に接続される別の前記隣接中継局を判定し、
前記第１通信処理部は、前記ルーティング処理部から前記別の隣接中継局のアドレスを入力し、前記別の隣接中継局のアドレスを前記第１ＩＰヘッダに記載して前記送受信処理部に出力し、
前記送受信処理部は、前記別の隣接中継局に接続された前記ポートを選択して前記信号を出力する
ことを特徴とする請求項１１に記載の配電系通信装置。
【請求項１３】
前記信号は、さらに前記目的局のアドレスを記載する第２ＩＰヘッダと、ＴＣＰまたはＵＤＰの処理に用いる情報を記載するＴＣＰ／ＵＤＰヘッダと、を有し、
前記通信制御部に接続されて前記ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダの処理を行う通信管理部と、
前記通信管理部に接続されて所定のアプリケーションを実行する子局機能部と、をさらに備え、
前記通信制御部は、前記第２ＩＰヘッダの処理を行う第２通信処理部をさらに備える
ことを特徴とする請求項１１または１２に記載の配電系通信装置。
【請求項１４】
前記子局機能部から出力されたデータに対して前記通信管理部で前記ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダが付加された信号が前記通信制御部に入力されると、
前記第２通信処理部は、前記第２ＩＰヘッダに前記データの送信先である目的局のアドレスを記載して前記信号に付加し、
前記ルーティング処理部は、前記ルーティング手段により探索された前記通信経路の情報を前記ＺＢ ＮＷＫヘッダに記載して前記信号に付加し、
前記第１通信処理部は、前記ルーティング処理部から前記通信経路に接続された隣接中継局のアドレスを入力し、該アドレスを前記第１ＩＰヘッダに記載して前記信号に付加する
ことを特徴とする請求項１３に記載の配電系通信装置。
【請求項１５】
請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の配電系通信装置を２以上光ファイバで接続して構成されている
ことを特徴とする配電系通信システム。
【請求項１６】
前記配電系通信装置は、前記親局及び子局のアドレスとして、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルで用いられるＩＰアドレスとは別のルーティング用アドレスを設定して前記ＩＰアドレスと照合可能に対応付けしており、
前記ポート部は、前記ＴＣＰ／ＩＰプロトコルに基づいて構成された外部通信装置を接続するためのポートをさらに備え、
前記第１通信処理部は、前記第１ＩＰヘッダに記載されているＩＰアドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスか否かを判定し、前記ＩＰアドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスのときは前記ルーティング処理部をバイパスして前記信号を前記第２通信処理部に出力し、
前記第２通信処理部は、前記第２ＩＰヘッダに記載されているＩＰアドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスか否かを判定し、前記ＩＰアドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスのときは前記ルーティング処理部をバイパスして前記信号を前記第１通信処理部に出力する
ことを特徴とする請求項１５に記載の配電系通信システム。
【請求項１】
電力配電システムの監視・制御を行う親局及び子局の通信に用いられ、少なくとも伝送路とのインタフェースを規定する物理層と、ＭＡＣアドレスを管理するＭＡＣ層と、信号の通信経路を管理するネットワーク層と、を有するプロトコルスタックに基づいて構成された配電系通信装置であって、
前記ネットワーク層は、少なくとも前記伝送路で接続された隣接する親局または子局（以下では隣接中継局という）のアドレスを管理する第１ＩＰ層と、信号の送信先である親局または子局（以下では目的局という）への通信経路を探索するルーティング手段を有するＺＢ ＮＷＫ層とを有し、
前記物理層の規定に従って前記伝送路を接続するポートを２以上有するポート部と、
前記ポート部に接続されて前記ＭＡＣ層の処理を行う送受信処理部と、
前記送受信処理部に接続されて前記ネットワーク層の処理を行う通信制御部と、を備え、
前記通信制御部は、前記第１ＩＰ層の処理を行う第１通信処理部と、前記ルーティング手段を実行するルーティング処理部とをさらに備える
ことを特徴とする配電系通信装置。
【請求項２】
前記隣接中継局から信号を入力すると、前記ルーティング処理部は、前記信号の所定のヘッダに記載されている前記目的局のアドレスをもとに前記通信経路を探索して該通信経路に接続される別の前記隣接中継局を判定し、
前記第１通信処理部は、前記ルーティング処理部から前記別の隣接中継局のアドレスを入力し、前記別の隣接中継局のアドレスを前記信号の別のヘッダに記載して前記送受信処理部に出力し、
前記送受信処理部は、前記別の隣接中継局に接続された前記ポートを選択して前記信号を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の配電系通信装置。
【請求項３】
前記プロトコルスタックは、さらにＴＣＰまたはＵＤＰの処理を行うトランスポート層と、アプリケーションを規定するアプリケーション層とを有するとともに、前記ネットワーク層がさらに前記目的局のアドレスを管理する第２ＩＰ層を有し、
前記通信制御部に接続されて前記トランスポート層の処理を行う通信管理部と、
前記通信管理部に接続されて所定のアプリケーションを実行する子局機能部とを備え、
前記通信制御部がさらに前記第２ＩＰ層の処理を行う第２通信処理部を備える
ことを特徴とする請求項１または２に記載の配電系通信装置。
【請求項４】
前記ポートから入出力する信号は、データと、前記通信管理部で処理されるＴＣＰ／ＵＤＰヘッダと、前記第２通信処理部で処理される第２ＩＰヘッダと、前記ルーティング処理部で処理されるＺＢ ＮＷＫヘッダと、前記第１通信処理部で処理される第１ＩＰヘッダと、前記送受信処理部で処理されるＭＡＣヘッダと、を有している
ことを特徴とする請求項３に記載の配電系通信装置。
【請求項５】
前記子局機能部から出力されたデータに対して前記通信管理部で前記ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダが付加された信号が前記通信制御部に入力されると、
前記第２通信処理部は、前記データの送信先である目的局のアドレスを記載した前記第２ＩＰヘッダを前記信号に付加し、
前記ルーティング処理部は、前記ルーティング手段により探索された前記通信経路の情報を前記ＺＢ ＮＷＫヘッダに記載して前記信号に付加し、
前記第１通信処理部は、前記ルーティング処理部から前記通信経路に接続された隣接中継局のアドレスを入力し、該アドレスを前記第１ＩＰヘッダに記載して前記信号に付加する
ことを特徴とする請求項４に記載の配電系通信装置。
【請求項６】
前記ルーティング処理部は、
前記目的局への通信経路に接続される前記隣接中継局の情報を通信経路表として保存し、
前記目的局のアドレスを入力すると、前記通信経路表から前記目的局への通信経路を探索し、前記通信経路表に前記目的局への通信経路が保存されていないときは前記ポート部のポートに接続されているすべての親局及び子局に前記通信経路の探索を要求し、探索された前記通信経路に接続される前記隣接中継局を前記第１通信処理部に出力する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の配電系通信装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の配電系通信装置を２以上伝送路で接続して構成されている
ことを特徴とする配電系通信システム。
【請求項８】
前記配電系通信装置は、前記親局及び子局のアドレスとして、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルで用いられるＩＰアドレスとは別のルーティング用アドレスを設定しており、前記ルーティング用アドレスは前記ＩＰアドレスと照合可能に対応付けされている
ことを特徴とする請求項７に記載の配電系通信システム。
【請求項９】
前記ポート部は、前記ＴＣＰ／ＩＰプロトコルに基づいて構成された外部通信装置を接続するためのポートをさらに備える
ことを特徴とする請求項８に記載の配電系通信システム。
【請求項１０】
前記第１通信処理部は、信号の前記第１ＩＰヘッダに記載されているアドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスか否かを判定し、前記アドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスのときは前記ルーティング処理部をバイパスして前記信号を前記第２通信処理部に出力し、
前記第２通信処理部は、前記第２ＩＰヘッダに記載されているアドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスか否かを判定し、前記アドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスのときは前記ルーティング処理部をバイパスして前記信号を前記第１通信処理部に出力する
ことを特徴とする請求項９に記載の配電系通信システム。
【請求項１１】
電力配電システムの監視・制御を行う親局及び子局に設置されて相互を伝送路で接続して信号を送受信する配電系通信装置であって、
前記信号は、少なくともＭＡＣアドレスを記載するＭＡＣヘッダと、前記伝送路で接続された隣接する親局または子局（以下では隣接中継局という）のアドレスを記載する第１ＩＰヘッダと、前記信号の送信先である親局または子局（以下では目的局という）への通信経路を探索するルーティング手段で用いる情報を記載するＺＢ ＮＷＫヘッダと、をデータに付加したフレーム構成を有し、
前記伝送路を接続するポートを２以上有するポート部と、
前記ポート部に接続されて前記ＭＡＣヘッダの処理を行う送受信処理部と、
前記送受信処理部に接続され、前記第１ＩＰヘッダの処理を行う第１通信処理部と、前記ＺＢ ＮＷＫヘッダの処理を行うルーティング処理部と、を有する通信制御部と、を備える
ことを特徴とする配電系通信装置。
【請求項１２】
前記隣接中継局から信号を入力すると、前記ルーティング処理部は、前記ＺＢ ＮＷＫヘッダに記載されている前記目的局のアドレスをもとに前記通信経路を探索して該通信経路に接続される別の前記隣接中継局を判定し、
前記第１通信処理部は、前記ルーティング処理部から前記別の隣接中継局のアドレスを入力し、前記別の隣接中継局のアドレスを前記第１ＩＰヘッダに記載して前記送受信処理部に出力し、
前記送受信処理部は、前記別の隣接中継局に接続された前記ポートを選択して前記信号を出力する
ことを特徴とする請求項１１に記載の配電系通信装置。
【請求項１３】
前記信号は、さらに前記目的局のアドレスを記載する第２ＩＰヘッダと、ＴＣＰまたはＵＤＰの処理に用いる情報を記載するＴＣＰ／ＵＤＰヘッダと、を有し、
前記通信制御部に接続されて前記ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダの処理を行う通信管理部と、
前記通信管理部に接続されて所定のアプリケーションを実行する子局機能部と、をさらに備え、
前記通信制御部は、前記第２ＩＰヘッダの処理を行う第２通信処理部をさらに備える
ことを特徴とする請求項１１または１２に記載の配電系通信装置。
【請求項１４】
前記子局機能部から出力されたデータに対して前記通信管理部で前記ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダが付加された信号が前記通信制御部に入力されると、
前記第２通信処理部は、前記第２ＩＰヘッダに前記データの送信先である目的局のアドレスを記載して前記信号に付加し、
前記ルーティング処理部は、前記ルーティング手段により探索された前記通信経路の情報を前記ＺＢ ＮＷＫヘッダに記載して前記信号に付加し、
前記第１通信処理部は、前記ルーティング処理部から前記通信経路に接続された隣接中継局のアドレスを入力し、該アドレスを前記第１ＩＰヘッダに記載して前記信号に付加する
ことを特徴とする請求項１３に記載の配電系通信装置。
【請求項１５】
請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の配電系通信装置を２以上光ファイバで接続して構成されている
ことを特徴とする配電系通信システム。
【請求項１６】
前記配電系通信装置は、前記親局及び子局のアドレスとして、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルで用いられるＩＰアドレスとは別のルーティング用アドレスを設定して前記ＩＰアドレスと照合可能に対応付けしており、
前記ポート部は、前記ＴＣＰ／ＩＰプロトコルに基づいて構成された外部通信装置を接続するためのポートをさらに備え、
前記第１通信処理部は、前記第１ＩＰヘッダに記載されているＩＰアドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスか否かを判定し、前記ＩＰアドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスのときは前記ルーティング処理部をバイパスして前記信号を前記第２通信処理部に出力し、
前記第２通信処理部は、前記第２ＩＰヘッダに記載されているＩＰアドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスか否かを判定し、前記ＩＰアドレスが前記外部通信装置のＩＰアドレスのときは前記ルーティング処理部をバイパスして前記信号を前記第１通信処理部に出力する
ことを特徴とする請求項１５に記載の配電系通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−１６９３２（Ｐ２０１３−１６９３２Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４６７７５（Ｐ２０１１−１４６７７５）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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