专利名称：通信装置、通信节点和通信方法
技术领域：
本发明涉及通过接收供电来执行通信处理的通信装置、通信节点和通信方法。更具体地，本发明涉及可以容易地引入并且可以有效地执行通信而无需为每个通信节点安装电源的通信装置、通信节点和通信方法。
背景技术：
传统地，有线网络装置包括电缆、分配装置和电源，电缆和通信设备连接到分配器。为了扩展由这种有线网络装置形成的网络，必须通过电缆将分配器连接在一起，并且各个分配器必须具有电源。
在有线网络装置中，以不断分叉的树结构来扩展网络。因此，当电缆在中途断开时，相对于断开点更连接到末端侧的通信装置不能执行通信。
另一方面，使用电波进行无线电通信的传感器网络不需要通信电缆，因此可以容易地安装。然而，与有线网络装置类似，传感器网络对于每个节点都需要电源。
传感器网络在各个节点处还需要处理电波的装置。因此，各个节点具有大尺寸，并且传感器网络的制造成本增大。此外，无线电通信具有低传输速率，并且易受噪声和阻塞的影响。因此，通信变得不稳定。
作为以太网(注册商标)连接系统的10BASE2用电缆将节点成一排地连接在一起。10BASE2不需要分配器。然而，当一个电缆断开时，没有节点可以通信。各个节点同样需要电源。
为了解决关于该电源和通信稳定性的问题，存在这样一种通信设备其将各个分散的通信元件夹在两个信号传输传导层之间，并且具有用于供电的电源层(参见日本专利申请特开No.2004-7449)。按照这种通信设备，传导层直接连接每个通信元件，电源层可以对各个通信装置集中供电。
然而，按照以上的传统技术，由于当在通信元件之间进行通信时对信号进行广播，所以信号会到达与该通信无关的其他通信元件。结果，降低了通信元件的通信效率。
即使调整从通信元件发送的信号的强度以使得该信号只能到达附近的通信元件，当在目标通信元件附近存在多个与通信无关的通信元件时，信号仍然到达这些通信元件。当通信元件之间的距离变小时，必须精确地调整信号强度，这很困难。
因此，开发一种可以容易地引入并且可以有效地进行通信而无需为每个通信节点安装电源的通信装置是很重要的。
发明内容
本发明的目的是至少解决传统技术中的问题。
根据本发明的一个方面的通信装置包括多个通信节点，从多个通信路由中选择一个通信路由，并在选择的通信路由上与通信对方进行单播(unicast)通信；连线(wire)，用作向各个通信节点供电的介质并用作通信节点之间的通信介质，并且连接各个通信节点以形成通信路由的网络。
根据本发明的另一个方面的通信节点包括电力接收单元，从连线接收电力，所述连线用作向多个通信节点供电的介质并用作通信节点之间的通信介质、并且连接通信节点以形成通信路由的网络；以及通信处理执行单元，使用接收的电力作为驱动能量源，从多个通信路由中选择一个通信路由并在选择的通信路由上与通信对方进行单播通信。
根据本发明的又一个方面的通信方法包括以下步骤从连线接收电力，所述连线用作向多个通信节点供电的介质并用作通信节点之间的通信介质、并且连接通信节点以形成通信路由的网络；使用接收的电力作为驱动能量源，执行包括以下步骤的处理从多个通信路由中选择一个通信路由、以及在选择的通信路由上与通信对方进行单播通信。
通过结合附图来阅读以下对本发明优选实施例的详细说明，将更好地理解本发明的上述和其他目的、特征、优点以及技术和工业意义。
图1是根据本发明实施例的通信装置10的示意图；图2是用于示出连接到终端接口14的传感器15检测到的各种情况的示意图；图3是图1所示的通信节点11的框图；图4是在通信节点11之间交换的消息的帧格式的示意图；图5是当从终端接口25接收到消息时的通信处理的处理过程的流程图；图6A和6B是当从接合(joint)接口211至21n接收到消息时的通信处理的处理过程的流程图。
具体实施例方式
将参照附图来详细说明根据本发明的通信装置、通信节点、和通信方法的示例性实施例。本发明并不限于这些实施例。
图1是根据本发明实施例的通信装置10的示意图。如图1所示，通信装置10具有多个通信节点11和连线12。
每个通信节点11从多个通信路由中选择一个通信路由，并且在选择的通信路由上与另一通信节点11进行单播通信。连线12成为用于向各个通信节点11供电的介质，还成为通信节点11之间的通信介质。连线12通过连接在通信节点11之间从而形成网状通信路由。
网关节点17和电源盒18连接到通信装置10。各个网关节点17具有通过网络将从通信节点11发送的信息发送到另一通信装置的网关功能。
各个电源盒18是用于通过连线12向各个通信节点11供电的电源。可以将多个网关节点17和多个电源盒18连接到通信装置10。
当通信装置10具有以上配置时，无需为各个通信节点11安装电源。由于通信装置10选择一个通信路由并且在该选择的通信路由上与通信节点11进行单播通信，所以与所关注的通信无关的其他通信节点11不受该通信影响。
因此，无需像根据传统技术的通信装置那样调节通信元件的通信范围。根据本发明的通信装置可以容易地引入并且可以有效地进行通信。
如图1中所示，通信节点11具有多个连接在连线12之间的接合接口13，以及连接诸如传感器15和致动器16的各种终端的终端接口14。
图2是用于示出连接到终端接口14的传感器15检测到的各种情况的示意图。如图2中所示，通过用连线12在通信节点11之间进行连接而形成网状通信路由的通信装置10安装在道路、隧道、河岸、海岸、悬崖、桥墩、铁路的铁轨枕木等上。
通信装置10的终端接口14安装有对各种类型的物理状态进行检测的传感器15，例如压力传感器，烟雾传感器，温度传感器，振动传感器，倾斜度检测器，湿度传感器等。
由此，通信装置10可以获得关于道路或隧道中的车辆事故、交通堵塞或火灾、河流水位的异常上升、海岸处海平面的变化、悬崖上的水含量或土壤移动、倾斜度变化、桥墩的振动或者倾斜、可疑个体侵入铁路等的信息。
传感器15获得的信息发送到与通信装置10相连接的网关节点17，并且进一步从网关17经由网络发送到监视中心。
致动器16接收控制信号，并且基于接收到的控制信号对诸如摄像机或警报器的装置的操作进行控制。监视中心向致动器16发送控制信号以对诸如摄像机或警报器的装置进行远程控制。
为了防止当对通信装置10施加大的力时通信节点11和连线12的机械损坏，可以将受到大力不弯曲的加固线沿着通信节点11和连线12装配到通信装置10的背面。
通信节点11的用于在连线12与通信节点11之间进行连接的连接点被形成为使得连线12可以可拆卸地装配到该连接点。通过这种设置，可以容易地改变通信装置10的设置模式。
图3是图1所示的通信节点11的框图。如图3中所示，通信节点11具有连线201至20n、接合接口211至21n、电源线22a至22c、数据线231至23n+2、信号线241至24n+2、终端接口25、ID存储单元26、路由表存储单元27、消息缓存器28、FID存储单元29以及路由控制器30。
连线201至20n对应于参照图1说明的连线12，是用于向通信节点11供电的介质以及通信节点11之间的通信介质。
接合接口211至21n对应于参照图1说明的接合接口13，是物理连接到连线201至20n的连接单元。接合接口211至21n将通过连线201至20n提供的电力与从监视中心等发送的信号分离。
假设从直流电源以恒定电压供电，并且信号叠加在此电力上传输。在这种情况下，接合接口211至21n通过检测电压的变化来提取信号。
另选地，连线201至20n可以由用于传输信号的连线和用于传输电力的连线组成，并且可以从这两种连线分别地取出信号和电力。
接合接口211至21n并入有过电流防止装置和过电压防止装置。当发生过电流和过电压时，接合接口211至21n阻断从连线201至20n提供的电力，并且通过信号线241至24n+2向路由控制器30通知出现异常。
电源线22a至22c用于将接合接口211至21n提取的电力发送到路由控制器30、终端接口25、以及连接到终端接口25的传感器15和致动器16。
数据线231至23n+2用于将传感器15获得的数据和从管理中心发送的数据发送给致动器16。信号线241至24n+2用于控制接合接口211至21n与路由控制器30之间的数据交换。
ID存储单元26是诸如存储器的存储装置，其存储用于唯一地标识自身通信节点11的ID(标识)信息。基于该标识信息执行通信节点11之间的通信。
路由表存储单元27是诸如存储器的存储装置，其存储用于在向其他通信节点11发送信息时确定最佳路由的路由表。
具体地，路由表存储单元27存储消息目的地的信息、在将消息发送给此目的地时所述消息要从其输出的接合接口211至21n的信息、以及连接到接合接口211至21n并邻近该通信节点11的通信节点11的ID信息，通过将这些信息项相关联来存储它们。
消息缓存器28是诸如存储器的存储装置，其临时地存储从另一通信节点11或者传感器15接收的消息。FID存储单元29是诸如存储器的存储装置，其存储用于唯一地标识各个消息的FID(帧标识)。
当从其他通信节点11或者传感器15接收到消息时，路由控制器30根据消息的目的地选择消息要从其输出的的接合接口211至21n，并从选择的接合接口211至21n输出该消息。
具体地，当接收到消息时，路由控制器30将该消息存储到消息缓存器28。路由控制器30从消息缓存器28的头部提取该消息，并且从存储在路由表存储单元27中的路由表中对该消息的目的地进行检索。
路由控制器30从路由表获取与消息目的地对应的接合接口211至21n的信息，并且从该接合接口211至21n发送该消息。
当消息的目的地是自身的通信节点11时，路由控制器30将消息从终端接口25输出到连接到终端接口的致动器16。
当消息的发送源是自身的通信节点11时，并且还当不存在对应于消息目的地的接合接口211至21n的信息时，路由控制器30对路由进行检索并建立通信路由。
当消息的发送源不是自身的通信节点11时，并且还当没有对应于消息目的地的接合接口211至21n的信息时，路由控制器30向消息的发送源的通信节点11发送错误消息。
当接合接口211至21n中出现过电流或过电压的异常时，路由控制器30立即向规定的节点(例如网关节点17)发送出现异常的异常通知消息。
图4是通信节点11之间交换的消息的帧格式的示意图。如图4中所示，消息帧由报头(preamble)、局部协议头部、全局协议头部、主体、和循环冗余校验(CRC)组成。
报头是用于时钟同步的信号。局部协议头部用于两个相邻通信节点11之间的通信。局部协议头部包含局部目的地、局部发送源、FID和类型的信息。
局部目的地是在两个相邻通信节点11之间的通信中作为通信目的地的通信节点11的ID信息。局部发送源是在两个相邻通信节点11之间的通信中作为通信源的通信节点11的ID信息。FID是用于唯一地标识自身消息的ID信息。
类型是用于标识消息的类型的信息。作为消息的类型，有错误消息、路由检索请求消息、路由检索响应消息、ACK响应消息、ACK请求消息和传输消息。在类型内设置标志(错误、路由检索请求、路由检索响应、ACK响应、ACK请求、传输系统3、传输系统2和传输系统1)以标识消息。
传输系统3、传输系统2和传输系统1是用于指定传输消息时的传输系统的标志。例如，使用这些标志来指定选择经过的通信节点11的数量最少的路由的方法、选择多个路由的方法、以及选择分散通信负载的路由的方法。
全局协议头部是用于在通信端部的两个通信节点11之间的通信的协议。全局协议头部包含TTL(生存时间)、最终目的地、起始源和主体长度的信息。
TTL是表示消息的最大传输次数的信息。当传输的次数超过该值时，丢弃该消息。最终目的地是作为通信端部的两个通信节点11的消息的最终目的地的通信节点11的信息。起始源是作为通信端部的两个通信节点11的消息的发送起始源的通信节点11的信息。主体长度是消息的主体的长度。
主体是在通信节点之间传输的数据。CRC是用于检错的校验符号。
图5是当从终端接口25接收到消息时的通信处理的处理过程的流程图。如图5中所示，通信节点11的路由控制器30等待接收来自终端接口25的消息(步骤S101)。路由控制器30检查是否接收到消息(步骤S102)。当没有收到消息时(步骤S102否)，处理返回步骤S101，路由控制器30等待接收消息。
当从终端接口25接收到消息时(步骤S102是)，路由控制器30将该消息的FID存储到FID存储单元29(步骤S103)。
路由控制器30从存储在路由表存储单元27中的路由表检索对应于消息最终目的地的接合接口211至21n(步骤S104)，并且检查是否存在对应于最终目的地的接合接口211至21n(步骤S105)。
当存在对应于最终目的地的接合接口211至21n时(步骤S105是)，路由控制器30将消息的局部目的地重写到与接合接口211至21n相连接并且与自身通信节点11相邻的通信节点11。此外，路由控制器30将局部发送源重写到自身通信节点11(步骤S106)。
其后，路由控制器30从对应于最终目的地的接合接口211至21n发送消息(步骤S107)，处理返回步骤S101，路由控制器30等待接收下一个消息。
另一方面，当在步骤S105不存在对应于最终目的地的接合接口211至21n时(步骤S105否)，路由控制器30创建路由检索请求消息(步骤S108)。
路由控制器30将消息的局部目的地设置为广播，并且基于广播通信从全部的接合接口211至21n发送消息(步骤S109)。
处理返回步骤S101，路由控制器30等待接收下一个消息。
图6A和图6B是当从接合接口211至21n接收到消息时的通信处理的处理过程的流程图。如图6A中所示，通信节点11的路由控制器30等待从接合接口211至21n接收消息(步骤S201)。
路由控制器30检查是否接收到消息(步骤S202)。当没有接收到消息时(步骤S202否)，处理返回步骤S201，路由控制器30等待接收消息。
当从接合接口211至21n接收到消息时(步骤S202是)，路由控制器30检查该消息的FID是否注册在FID存储单元29中(步骤S203)。
当消息的FID已注册时(步骤S203是)，由于该消息是从自身通信节点11发送的，因此处理返回步骤S201，路由控制器30等待接收下一个消息。
当消息的FID未注册时(步骤S203否)，路由控制器30将消息的起始源信息作为消息的目的地信息、将局部发送源信息作为与接合接口211至21n相连接并与该通信节点11相邻的通信节点11的信息存储到路由表，通过将这些信息项关联到接收该消息的接合接口211至21n来进行存储(步骤S204)。路由控制器30还将消息的FID存储到FID存储单元29(步骤S205)。
路由控制器30检查消息的最终目的地是否是自身通信节点11(步骤S206)。当消息的最终目的地不是自身通信节点11时(步骤S206否)，路由控制器30针对与消息的最终目的地对应的接合接口211至21n对路由表进行检索(步骤S207)，并且检查是否存在对应于最终目的地的接合接口211至21n(步骤S208)。
当存在对应于最终目的地的接合接口211至21n时(步骤S208是)，路由控制器30将消息的局部目的地重写到与接合接口211至21n相连接并且与自身通信节点11相邻的通信节点11。此外，路由控制器30将局部发送源重写到自身通信节点11(步骤S209)。
其后，路由控制器30从对应于最终目的地的接合接口211至21n发送消息(步骤S210)，处理返回步骤S201，路由控制器30等待接收下一个消息。
另一方面，当在步骤S208不存在对应于最终目的地的接合接口211至21n时(步骤S208否)，路由控制器30检查接收到的消息是否是路由检索请求消息(步骤S211)。
当该消息是路由检索请求消息时(步骤S211是)，路由控制器30基于广播通信从接合接口211至21n发送该路由检索请求消息(步骤S212)。处理返回步骤S201，路由控制器30等待接收下一个消息。
当该消息不是路由检索请求消息时(步骤S211否)，路由控制器30向起始源处的通信节点11发送错误消息(步骤S213)。处理返回步骤S201，路由控制器30等待接收下一个消息。
在步骤S206，当接收的消息的最终目的地是自身通信节点11时(步骤S206是)，路由控制器30检查该消息是否是路由检索请求消息，如图6B所示(步骤S214)。
当该消息是路由检索请求消息时(步骤S214是)，路由控制器30向起始源的通信节点11发送路由检索响应消息(步骤S215)。处理返回步骤S201，路由控制器30等待接收下一个消息。
当该消息不是路由检索请求消息时(步骤S214否)，路由控制器30检查该消息是否是传输消息(步骤S216)。
当该消息是传输消息时(步骤S216是)，路由控制器30将该传输消息从终端接口25发送到致动器16等(步骤S217)。处理返回步骤S201，路由控制器30等待接收下一个消息。
当该消息不是传输消息时(步骤S216否)，处理返回步骤S201，路由控制器30等待接收下一个消息。
如上所述，根据本实施例，通信节点11的接合接口211至21n从连线12接收供电，该连线12用作向多个通信节点11供电的介质并用作通信节点11之间的通信介质、并且通过连接通信节点11而构成网状通信路由。通信节点11的通信控制器30使用提供的电力作为驱动能量源，从多个通信路由中选择一个通信路由。通信控制器30在选择的通信路由上与其他通信方进行单播通信。因此，该通信装置可以容易地引入并且可以有效地进行通信，而无需为各个通信节点11安装电源。
此外，根据本实施例，通信节点11与连接到连线12的网关节点17进行通信。因此，通信节点11可以通过网关节点17与其他网络进行通信。
此外，根据本实施例，连线12在多个电源盒18之间或者在多个网关节点17之间进行连接。因此，即使这些电源盒或网关节点中的一个出现故障，通信装置10也可以通过电源盒18之间以及网关节点17之间的连接维持其功能。
此外，根据本实施例，通信装置10还包括加固通信节点11或者连线12的诸如加固线的加固装置。因此，即使向通信装置10施加大的力时，也可以防止通信装置12被机械损坏。
此外，根据本实施例，连线12可以连接到通信节点11或者从通信节点11断开。因此，可以容易地改变通信装置10的设置模式和结构。
此外，根据本实施例，通信节点11具有连接诸如传感器15和致动器16的装置的终端接口14，并且与连接到终端接口14的诸如传感器15和致动器16的装置进行通信。因此，通过将诸如传感器15和致动器16的装置连接到通信节点11，通信装置10可以收集传感器15获取的信息并向致动器16发送控制信息。
以上描述了本发明的示例性实施例。然而，可以在所附权利要求的技术精神的范围之内做出除了已经描述的实施例之外的各种修改的实施例。
对于实施例中说明的各个处理，被描述为自动执行的处理的全部或者一部分可以手动地执行，或者被描述为手动执行的处理的全部或者一部分可以用已知的方法来自动执行。
包括说明书或者附图所示的处理过程、控制过程、具体名称以及各种数据和参数的信息除非另行指出，否则可以任意地改变。
所示装置的各个部件是功能概念性的，并不总是需要物理上相同的配置。换言之，装置的分散和集成的具体模式不限于所示模式，根据各种负荷和使用状况，其全部或者部分可以功能地或物理地分散或者集成为任意单位。
该装置执行的各种处理功能的全部或者任意一部分可以通过CPU或者由CPU分析和执行的程序来实现，或者可以通过布线逻辑实现为硬件。
根据本发明，通信装置从连线接收供电，该连线用作向多个通信节点供电的介质并用作通信节点之间的通信介质、并且通过连接通信节点而形成网状通信路由。通信装置使用所提供的电力作为驱动能量源，从多个通信路由中选择一个通信路由。通信装置在选择的通信路由上与其他通信方进行单播通信。因此，该通信装置可以容易地引入并且可以有效地进行通信，而无需为各个通信节点安装电源。
此外，根据本发明，通信节点与连接到连线的网关装置进行通信。因此，通信节点可以通过网关装置与其他网络通信。
此外，根据本实施例，连线在多个电源之间或者在多个网关装置之间进行连接。因此，即使这些电源或网关装置中的一个出现故障，通信装置也可以通过多个电源盒之间以及多个网关装置之间的连接维持其功能。
此外，根据本发明，通信装置还包括加固通信节点或者连线的加固装置。因此，即使向通信装置施加大的力，也可以防止通信装置被机械损坏。
此外，根据本发明，连线可以连接到通信节点或者从通信节点断开。因此，可以容易地改变通信装置的设置模式和结构。
此外，根据本发明，通信节点具有将通信装置连接到其他装置的接口，由此与连接到该接口的其他装置进行通信。因此，通过将诸如传感器和致动器的装置连接到通信节点，通信装置可以收集传感器获取的信息并向致动器发送控制信息。
尽管为了完全和清楚的公开就一个具体实施例对本发明进行了描述，但是所附的权利要求并不因此受限，而是应被理解为包含落入在此阐述的基本教导之内的本领域技术人员可以做出的所有修改和另选结构。
权利要求
1.一种通信装置，包括多个通信节点，其从多个通信路由中选择一个通信路由，并在选择的通信路由上与通信对方进行单播通信；以及连线，其用作向各个通信节点供电的介质并用作通信节点之间的通信介质，并且连接各个通信节点以形成通信路由的网络。
2.根据权利要求1的通信装置，其中，各个通信节点与连接到连线的网关装置进行通信。
3.根据权利要求1的通信装置，其中，连线连接多个电源或者多个网关装置。
4.根据权利要求1的通信装置，还包括加固通信节点或者连线的加固单元。
5.根据权利要求1的通信装置，其中，连线可以选择与通信节点的连接状态。
6.根据权利要求1的通信装置，其中，各个通信节点都包括用于连接其他装置的接口，并且与连接到所述接口的其他装置进行通信。
7.一种通信节点，包括电力接收单元，其从连线接收电力，所述连线用作向多个通信节点供电的介质并用作通信节点之间的通信介质、并且连接通信节点以形成通信路由的网络；以及通信处理执行单元，其使用接收的电力作为驱动能量源，从多个通信路由中选择一个通信路由，并且在选择的通信路由上与通信对方进行单播通信。
8.一种通信方法，包括以下步骤从连线接收电力，所述连线用作向多个通信节点供电的介质并用作通信节点之间的通信介质、并且连接通信节点以形成通信路由的网络；以及使用接收的电力作为驱动能量源，执行包括以下步骤的处理从多个通信路由中选择一个通信路由；以及在选择的通信路由上与通信对方进行单播通信。
全文摘要
通信装置、通信节点和通信方法。通信装置包括多个通信节点，其从多个通信路由中选择一个通信路由，并在选择的通信路由上与通信对方进行单播通信；以及连线，其用作向各个通信节点供电的介质并用作通信节点之间的通信介质，并且连接各个通信节点以形成通信路由的网络。
文档编号H04B3/00GK1855749SQ20051009397
公开日2006年11月1日 申请日期2005年9月1日 优先权日2005年4月28日
发明者岩尾忠重, 细川武司, 野村浩司, 山田健二 申请人:富士通株式会社