JP2022132862A - Communication method, communication system, and network controller - Google Patents
Communication method, communication system, and network controller Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022132862A JP2022132862A JP2021031569A JP2021031569A JP2022132862A JP 2022132862 A JP2022132862 A JP 2022132862A JP 2021031569 A JP2021031569 A JP 2021031569A JP 2021031569 A JP2021031569 A JP 2021031569A JP 2022132862 A JP2022132862 A JP 2022132862A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- communication
- network
- instructing
- tsn
- data communication
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L47/00—Traffic control in data switching networks
- H04L47/50—Queue scheduling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Small-Scale Networks (AREA)
Abstract
Description
本技術は、TSN(Time Sensitive Networking)に従うネットワークに係る通信方法、通信システムおよびネットワークコントローラに関する。 The present technology relates to a communication method, a communication system, and a network controller related to a network conforming to TSN (Time Sensitive Networking).
一般的な情報系ネットワークに採用されている標準的なネットワーク(例えば、イーサネット(登録商標))を産業分野のネットワークでも利用できるように拡張する取り組みが進行しつつある。より具体的には、イーサネット(登録商標)をベースにして、ネットワークが決定性のある挙動をするように改良されたIEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers) 802.1 TSN(Time Sensitive Networking)(以下、単に「TSN」とも称す。)が知られている。TSNによれば、例えば、イーサネット(登録商標)などの汎用的なハードウェアを用いて、リアルタイム通信をより容易に実現できる。 Efforts are underway to expand standard networks (for example, Ethernet (registered trademark)) used in general information networks so that they can also be used in networks in the industrial field. More specifically, IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) 802.1 TSN (Time Sensitive Networking) (hereinafter referred to as Time Sensitive Networking), which is based on Ethernet (registered trademark) and improved so that the network behaves deterministically. Also simply referred to as “TSN”) is known. According to TSN, for example, real-time communication can be realized more easily using general-purpose hardware such as Ethernet (registered trademark).
また、デバイス間でデータ通信を行うための通信スタックとして、IEC62541として国際標準化されているOPC UA(OPC Unified Architecture)が注目されている。 Also, OPC UA (OPC Unified Architecture), which is internationally standardized as IEC62541, is attracting attention as a communication stack for performing data communication between devices.
TSNとOPC UAとの組み合わせは、「OPC UA over TSN」などとも称される。例えば、特許文献1(欧州特許第03357218号明細書)は、IEEE 802.1に従うTSN規格に従うストリームによるネットワークにおける、OPC-UAプロトコルに従うクライエントデバイスおよびサーバデバイスとの間のデータ通信などを開示する。 A combination of TSN and OPC UA is also referred to as “OPC UA over TSN”. For example, Patent Document 1 (European Patent No. 03357218) discloses data communication between a client device and a server device according to the OPC-UA protocol in a network by a stream according to the TSN standard according to IEEE 802.1. .
TSNにおいては、フレーム転送の経路に相当するストリームと、各ストリームの優先度であるトラフィッククラスと、利用可能な帯域とを考慮して、トラフィックがスケジューリングされる。一方、OPC UAにおいては、トラフィック毎にデータ転送要件が規定されている。 In TSN, traffic is scheduled in consideration of streams corresponding to frame transfer paths, traffic classes that are the priority of each stream, and available bands. On the other hand, in OPC UA, data transfer requirements are defined for each traffic.
本技術は、TSNとOPC UAを組み合わせたネットワークにおいて、状況に応じて必要な帯域を確保するための仕組みを提供する。 This technology provides a mechanism for securing necessary bandwidth according to the situation in a network that combines TSN and OPC UA.
本技術のある実施の形態に従えば、TSNに従うネットワークにおける通信方法が提供される。ネットワークに接続されるデバイスの少なくとも一部は、OPC UAに従う通信プロトコルでデータ通信を行うように構成されている。通信方法は、要求に応答して、ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、データ通信の停止を指示するステップと、ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、設定パラメータを送信するステップと、設定パラメータの送信後に、ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、データ通信の再開を指示するステップとを含む。 According to one embodiment of the present technology, a communication method in a TSN compliant network is provided. At least some of the devices connected to the network are configured to perform data communication using a communication protocol conforming to OPC UA. The communication method includes the step of instructing some or all of the devices connected to the network to stop data communication in response to the request; It includes the steps of: transmitting setting parameters; and, after transmitting the setting parameters, instructing some or all of the devices connected to the network to resume data communication.
この構成によれば、設定パラメータを送信する必要がある場合に、ネットワークに接続された対象のデバイスのデータ通信を停止できるので、設定パラメータの送信に必要な帯域を確保できる。 According to this configuration, the data communication of the target device connected to the network can be stopped when it is necessary to transmit the setting parameters, so that the band required for transmitting the setting parameters can be secured.
データ通信の停止を指示するステップは、TSNに従うトラフィックのスケジューリングの停止を指示するステップを含んでいてもよい。この構成によれば、TSNに従うトラフィックのスケジューリングによって、優先的に転送されるフレームを削減できるので、必要な帯域を確保できる。 The step of instructing suspension of data communication may include the step of instructing suspension of scheduling of traffic according to the TSN. According to this configuration, the frames to be preferentially transferred can be reduced by scheduling the traffic according to the TSN, so that the required bandwidth can be secured.
データ通信の停止を指示するステップは、スイッチに対して、特定のポートについてのみ、TSNに従うトラフィックのスケジューリングの停止を指示するステップを含んでいてもよい。この構成によれば、特定のポートを通過するフレームの転送のみを停止できるので、帯域を確保する必要のない経路のデータ通信を継続できる。そのため、パラメータ設定の転送によるネットワークへの影響を局限化できる。 The step of instructing to stop data communication may include instructing the switch to stop scheduling traffic according to the TSN only for a specific port. According to this configuration, only the transfer of frames passing through a specific port can be stopped, so data communication can be continued through a path that does not require securing a band. Therefore, it is possible to localize the impact on the network due to the transfer of parameter settings.
データ通信の停止を指示するステップは、OPC UAのPublish/Subscriber通信の停止を指示するステップを含んでいてもよい。この構成によれば、OPC UAのPublish/Subscriber通信によって周期的に送信されるデータを停止できるので、より容易に帯域を確保できる。 The step of instructing to stop data communication may include a step of instructing to stop OPC UA Publish/Subscriber communication. According to this configuration, it is possible to stop the data periodically transmitted by the Publish/Subscriber communication of OPC UA, so it is possible to more easily secure the band.
OPC UAのPublish/Subscriber通信の停止を指示するステップは、OPC UAのステートを変更する指示するステップを含んでいてもよい。この構成によれば、OPC UAのステートを変更だけで、OPC UAのPublish/Subscriber通信の全体を停止できるので、処理を簡素化できる。 The step of instructing to stop the OPC UA Publish/Subscriber communication may include the step of instructing to change the state of the OPC UA. According to this configuration, the entire Publish/Subscriber communication of OPC UA can be stopped only by changing the state of OPC UA, so that the processing can be simplified.
要求は、外部のサポート装置から送信されてもよい。この構成によれば、ネットワーク外部からの要求に応じて、必要な帯域を確保できる。 The request may be sent from an external support device. According to this configuration, it is possible to secure a necessary band according to a request from outside the network.
設定パラメータを送信するステップは、ネットワークコントローラから対象のエンドデバイスに対して、TSNに従うトラフィックのスケジュールを送信するステップを含んでいてもよい。この構成によれば、設定パラメータの送信後、新たなトラフィックのスケジュールでフレームを転送できる。 Sending the configuration parameters may comprise sending a schedule of traffic according to the TSN from the network controller to the end device of interest. According to this configuration, after transmission of the setting parameters, frames can be transferred according to a new traffic schedule.
本技術の別の実施の形態に従えば、TSNに従うネットワークを含む通信システムが提供される。通信システムは、ネットワークコントローラと、ネットワークに接続される1または複数のデバイスとを含む。1または複数のデバイスの少なくとも一部は、OPC UAに従う通信プロトコルでデータ通信を行うように構成されている。通信システムは、要求に応答して、ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、データ通信の停止を指示する手段と、ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、設定パラメータを送信する手段と、設定パラメータの送信後に、ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、データ通信の再開を指示する手段とを含む。 According to another embodiment of the present technology, a communication system is provided that includes a TSN compliant network. A communication system includes a network controller and one or more devices connected to a network. At least part of the one or more devices are configured to perform data communication in a communication protocol according to OPC UA. In response to a request, the communication system instructs some or all of the devices connected to the network to stop data communication; It includes means for transmitting setting parameters, and means for instructing some or all devices connected to the network to resume data communication after transmitting the setting parameters.
本技術のさらに別の実施の形態に従えば、TSNに従うネットワークを構成するネットワークコントローラが提供される。ネットワークに接続される1または複数のデバイスの少なくとも一部は、OPC UAに従う通信プロトコルでデータ通信を行うように構成されている。ネットワークコントローラは、要求に応答して、ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、データ通信の停止を指示する手段と、ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、設定パラメータを送信する手段と、設定パラメータの送信後に、ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、データ通信の再開を指示する手段とを含む。 According to yet another embodiment of the present technology, a network controller is provided for configuring a TSN compliant network. At least some of the one or more devices connected to the network are configured to perform data communication using a communication protocol conforming to OPC UA. In response to the request, the network controller instructs some or all of the devices connected to the network to stop data communication; It includes means for transmitting setting parameters, and means for instructing some or all devices connected to the network to resume data communication after transmitting the setting parameters.
本技術によれば、TSNとOPC UAを組み合わせたネットワークにおいて、状況に応じて必要な帯域を確保するための仕組みを提供できる。 According to the present technology, in a network that combines TSN and OPC UA, it is possible to provide a mechanism for securing a necessary band depending on the situation.
本技術の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。 Embodiments of the present technology will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
<A.適用例>
まず、本実施の形態に係る制御システム1の全体構成の一例について説明する。
<A. Application example>
First, an example of the overall configuration of the
図1は、本実施の形態に係る制御システム1の全体構成の一例を示す模式図である。図1に示す制御システム1は、IEEE 802.1 TSNに従うネットワークを含む通信システムの一例である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of a
本明細書において、特段の断りがない限り、単に「TSN」との用語は、IEEE 802.1 TSNに従うネットワークを総称する。なお、IEEE 802.1 TSNは、主として、データリンク層を規定するものであり、ネットワーク層およびトランスポート層については、例えば、TCP/IPあるいはUDP/IPなどのプロトコルを用いることができる。後述するように、IEEE 802.1 TSN規格は、いくつかの下位規格を含む。 In this specification, unless otherwise specified, the term simply "TSN" generically refers to networks conforming to IEEE 802.1 TSN. Note that IEEE 802.1 TSN mainly defines the data link layer, and protocols such as TCP/IP or UDP/IP can be used for the network layer and transport layer. As described below, the IEEE 802.1 TSN standard includes several sub-standards.
本明細書において、「デバイス」は、IEEE 802.1 TSNに従うネットワークに接続される任意のデバイスを包含する。「デバイス」は、典型的には、エンドデバイスと、スイッチと、ネットワークコントローラとを含み得る。 As used herein, "device" encompasses any device connected to a network that conforms to IEEE 802.1 TSN. "Devices" may typically include end devices, switches, and network controllers.
本明細書において、「設定パラメータ」は、ネットワークを動作させるために必要な設定情報を包含する。「設定パラメータ」は、例えば、各種の設定値およびトラフィックのスケジュールなどを含む。 As used herein, "configuration parameters" include configuration information required to operate the network. "Setting parameters" include, for example, various setting values and traffic schedules.
図1に示す制御システム1のTSNには、PLC(プログラマブルコントローラ)などの制御装置が接続されている。ネットワーク接続された制御装置は、エンドデバイスに相当するので、以下の説明では、制御装置を「エンドデバイス」と称する。但し、「エンドデバイス」は、制御装置に限られず、任意のデバイスを含み得る。
A control device such as a PLC (programmable controller) is connected to the TSN of the
一例として、制御システム1は、エンドデバイス100-1,100-2(「エンドデバイス100」と総称することもある。)と、スイッチ200と、ネットワークコントローラ300とを含む。これらの1または複数のデバイスが接続されるネットワークがTSNに相当する。
As an example, the
図2は、本実施の形態に係る制御システム1が採用する通信モデルの一例を示す図である。図2には、OSI階層モデルに従って、制御システム1が採用する通信モデルを示す。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a communication model adopted by the
図2を参照して、制御システム1は、任意の物理層の上に、IEEE 802.1 TSNに従って拡張されたイーサネット(登録商標)がデータリンク層として実装される。さらに、ネットワーク層としてIPプロトコル、および、トランスポート層としてTCPプロトコルあるいはUDPプロトコルが実装される。さらに、セッション層、プレゼンテーション層、アプリケーション層として、OPC UAが採用される。OPC UAは、情報モデルおよび通信モデルなどの複数階層から構成される。
Referring to FIG. 2, the
なお、スイッチには、OPC UAを実装する必要はなく、OPC UAは、主として、エンドデバイス100に実装される。そのため、TSNに接続されるデバイスの少なくとも一部は、OPC UAに従う通信プロトコルでデータ通信を行うように構成される。
It should be noted that OPC UA need not be implemented in the switch, and OPC UA is mainly implemented in the
再度図1を参照して、エンドデバイス100-1は、リンク20を介して、スイッチ200と接続されている。エンドデバイス100-2は、リンク22を介して、スイッチ200と接続されている。さらに、スイッチ200には、リンク24を介して、ネットワークコントローラ300が接続されている。
Referring to FIG. 1 again, the end device 100-1 is connected to the
なお、制御システム1を構成するエンドデバイス100、スイッチ200およびネットワークコントローラ300は、図示しない時間同期主体によって、互いに時間同期している。なお、時間同期については、IEEE 802.1 TSNの下位規格であるIEEE 802.1 AS-2020や、高精度時間プロトコル(PTP:Precision Time Protocol)であるIEEE 1588などに従って実現される。
Note that the
エンドデバイス100-1,100-2の各々は、TSNとは独立したフィールドバス30を有している。フィールドバス30には、1または複数のフィールドデバイス40が接続される。1または複数のフィールドデバイス40は、フィールド信号を取得する入力デバイス、および、エンドデバイス100からの指示に従ってフィールドに対して何らかのアクションを行う出力デバイスあるいはアクチュエータを含む。
Each of the end devices 100-1 and 100-2 has a
ネットワークコントローラ300は、TSNにおけるフレーム転送を管理する主体であり、リソース割当および可用性を計算することで、トラフィック(ストリーム)をスケジューリングする。典型的には、ネットワークコントローラ300は、IEEE 802.1 TSNの下位規格であるIEEE 802.1 Qccの規定に従って、トラフィックがスケジューリングされる。
The
本実施の形態に係る制御システム1においては、OPC UAの状態に応じて、TSNにおけるフレーム転送の優先度などを動的に変更することで、OPC UAの要求を満たすようなデータ通信を実現する。
In the
<B.ハードウェア構成例>
次に、制御システム1に含まれる各装置のハードウェア構成の一例について説明する。
<B. Hardware configuration example>
Next, an example of the hardware configuration of each device included in the
(b1:エンドデバイス100(制御装置))
図3は、本実施の形態に係る制御システム1を構成するエンドデバイス100のハードウェア構成例を示すブロック図である。図3を参照して、エンドデバイス100は、プロセッサ102と、主メモリ104と、ネットワークインターフェイス110と、ストレージ120と、内部バスインターフェイス130と、フィールドバスインターフェイス132と、メモリカードインターフェイス134とを含む。各コンポーネントは、バス138を介して電気的に接続されている。
(b1: End device 100 (control device))
FIG. 3 is a block diagram showing a hardware configuration example of the
プロセッサ102は、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro-Processing Unit)、GPU(Graphical Processing Unit)などで構成され、ストレージ120に格納された各種プログラムを読み出して、主メモリ104に展開して実行することで、制御装置としての処理を実現する。
The
ネットワークインターフェイス110は、TSNを介したフレーム転送を担当する。より具体的には、ネットワークインターフェイス110は、送受信制御回路112と、送信回路114と、受信回路116とを含む。送受信制御回路112は、ネットワークコントローラ300から予め与えられたトラフィックのスケジュールに従って、送信回路114および受信回路116を制御する。送信回路114は、送受信制御回路112からの指示に従って、TSN上にフレームを送出する。受信回路116は、TSNを介して入来したフレームを受信する。
ストレージ120には、典型的には、制御装置としての機能を実現するためのシステムプログラム122と、制御装置が実行する制御ロジックを規定したユーザプログラム124とが格納される。
The
内部バスインターフェイス130は、エンドデバイス100に搭載されるI/Oユニット140との間でデータをやり取りする。
The
フィールドバスインターフェイス132は、フィールドバス30を介したフィールドデバイスとの間でデータをやり取りする。
メモリカードインターフェイス134は、メモリカード136を着脱可能に構成されており、メモリカード136に対してデータを書込み、メモリカード136から各種データ(ユーザプログラムやトレースデータなど)を読出すことが可能になっている。
The
図3には、プロセッサ102がプログラムを実行することで必要な機能が提供される構成例を示したが、これらの提供される機能の一部または全部を、専用のハードワイヤード回路(例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field-Programmable Gate Array)など)を用いて実装してもよい。あるいは、エンドデバイス100の主要部を、汎用的なアーキテクチャに従うハードウェア(例えば、汎用パソコンをベースとした産業用パソコン)を用いて実現してもよい。このように、エンドデバイス100で実行される処理および提供する機能は、プロセッサ、ASIC、FPGAなどを含む処理回路(processing circuitry)で実現してもよい。
FIG. 3 shows a configuration example in which necessary functions are provided by the
(b2:スイッチ200)
図4は、本実施の形態に係る制御システム1を構成するスイッチ200のハードウェア構成例を示すブロック図である。図4を参照して、スイッチ200は、送受信制御回路212と、送信回路214-1,214-2,214-3,214-4(以下、「送信回路214」と総称することもある。)と、受信回路216-1,216-2,216-3,216-4(以下、「受信回路216」と総称することもある。)とを含む。送信回路214と受信回路216との組で1つのポートを形成する。なお、図4には、4つのポートを有するスイッチ200を例示するが、ポート数については、特に制限はない。
(b2: switch 200)
FIG. 4 is a block diagram showing a hardware configuration example of the
送受信制御回路212は、ネットワークコントローラ300から予め与えられたトラフィックのスケジュールに従って、送信回路114および受信回路116を制御する。より具体的には、送受信制御回路212は、転送エンジン218と、キュー220とを含む。
The transmission/
送受信制御回路212は、プロセッサがファームウェアを実行することで実現してもよいし、ASICやFPGAなどのハードワイヤード回路を用いて実現してもよい。また、送受信制御回路212だけではなく、送信回路114および受信回路116を含む全体を単一のチップで実現してもよい。このように、スイッチ200で実行される処理および提供する機能は、プロセッサ、ASIC、FPGAなどを含む処理回路で実現してもよい。
The transmission/
(b3:ネットワークコントローラ300)
図5は、本実施の形態に係る制御システム1を構成するネットワークコントローラ300のハードウェア構成例を示すブロック図である。図5を参照して、ネットワークコントローラ300は、プロセッサ302と、主メモリ304と、ネットワークインターフェイス310と、ストレージ320とを含む。各コンポーネントは、バス338を介して電気的に接続されている。
(b3: network controller 300)
FIG. 5 is a block diagram showing a hardware configuration example of the
プロセッサ302は、CPU、MPU、GPUなどで構成され、ストレージ320に格納された各種プログラムを読み出して、主メモリ304に展開して実行することで、ネットワークコントローラとしての処理を実現する。
The
ネットワークインターフェイス310は、TSNを介したフレーム転送を担当する。より具体的には、ネットワークインターフェイス310は、送受信制御回路312と、送信回路314と、受信回路316とを含む。
ストレージ320には、典型的には、基本的な処理を実現するためのOS322と、後述するような処理を実現するためのネットワーク設定プログラム324とが格納される。
The
図5には、プロセッサ302がプログラムを実行することで必要な機能が提供される構成例を示したが、これらの提供される機能の一部または全部を、専用のハードワイヤード回路(例えば、ASICやFPGAを用いて実装してもよい。このように、ネットワークコントローラ300で実行される処理および提供する機能は、プロセッサ、ASIC、FPGAなどを含む処理回路(processing circuitry)で実現してもよい。
FIG. 5 shows a configuration example in which necessary functions are provided by the
<C.TSN規格に従うトラフィックのスケジューリングの実現>
TSNにおいては、IEEE 802.1 Qccに従って、データパス毎にストリームIDが割り当てられ(ストリームが予約され)、IEEE 802.1 Qbvに従って、トラフィックがスケジューリングされる。スケジューリングに従ってトラフィックを制御するために、以下に示すようなキューおよびゲートの構成が採用される。
<C. Realization of traffic scheduling according to the TSN standard>
In TSN, a stream ID is assigned (a stream is reserved) for each data path according to IEEE 802.1 Qcc, and traffic is scheduled according to IEEE 802.1 Qbv. To control traffic according to scheduling, the following queue and gate configurations are employed.
図6は、本実施の形態に係る制御システム1を構成するスイッチ200の1つのポートに関するより詳細な構成を示す模式図である。図6を参照して、各ポートは、送信回路214と受信回路216との組からなる。送信回路214と受信回路216との間には、転送エンジン218およびキュー220が設けられる。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a more detailed configuration of one port of
より具体的には、転送エンジン218は、振分回路224と、タイミング制御回路226とを含む。また、キュー220は、トラフィッククラスの各値に対応付けられた複数のキュー220-1~220-Mを含む。
More specifically,
振分回路224は、受信回路216を介して受信したフレームのヘッダ情報などに従って、当該フレームをキュー220-1~220-Mのうちいずれかに格納し、あるいは、別のポートの振分回路224へ転送する。また、振分回路224は、別のポートの振分回路224から受信したフレームについても同様の判断および処理を行う。
振分回路224は、自ポートの送信回路214から送出すべきフレームを受信すると、当該フレームを当該フレームのトラフィッククラスに対応するキュー220へ格納する。このような振分回路224での処理によって、キュー220-1~220-Mには、トラフィッククラス別に分類されたフレームが順次格納されることになる。例えば、トラフィッククラスが8である場合には、8個のキュー220が設けられる。
When the
キュー220-1~220-Mの出力側には、ゲート222-1~222-Mがそれぞれ設けられている。ゲート222-1~222-M(以下、「ゲート222」と総称することもある。)の各々は、タイミング制御回路226からの指令に従って開閉する。ゲート222が開くと、対応付けられているキュー220に格納されているフレームが送信回路214から送出される。タイミング制御回路226から複数のゲート222に対して同時に開指令が与えられることはない。すなわち、タイミング制御回路226は、トラフィックのスケジュール228に従って、ゲート222を順次開閉する。これによって、スケジューリングに沿ってトラフィックを制御できる。
Gates 222-1 to 222-M are provided on the output sides of the queues 220-1 to 220-M, respectively. Each of gates 222 - 1 to 222 -M (hereinafter collectively referred to as “
なお、エンドデバイス100のポート(ネットワークインターフェイス110)、および、ネットワークコントローラ300のポート(ネットワークインターフェイス310)についても、図6と同様の構成を有している。 The port of the end device 100 (network interface 110) and the port of the network controller 300 (network interface 310) also have the same configuration as in FIG.
このように、エンドデバイス100およびスイッチ200の各々は、IEEE 802.1 Qbvに従って、トラフィッククラス(優先度)に応じて設けられたキュー220のゲート222を予め計算されたタイミングで開閉する。これによって、各フレームについて要求される到達時間(Deadline,Latencyなど)を保証できる。
Thus, each of the
<D.OPU UA>
次に、OPU UAに関していくつかの説明を行う。
(d1:QoS(Quality of Service))
図7は、OPU UAにおけるQoS定義の一例を示す図である。図7を参照して、OPU UAにおいては、トラフィックタイム名(Traffic type name)50に示されるように、複数のトラフィックタイプが定義されている。トラフィックタイプの各々に対しては、周期性(Periodicity)52と、データ転送要件(Data delivery requirements)54と、ネットワーク周期との同期性(Synchronized to network cycle)56と、厳密性(Criticality)58とが定義される。
<D. OPU UA>
Next, some explanations regarding OPU UA are provided.
(d1: QoS (Quality of Service))
FIG. 7 is a diagram showing an example of QoS definition in OPU UA. Referring to FIG. 7, in OPU UA, a plurality of traffic types are defined as indicated by traffic type names 50 . For each traffic type,
例えば、Isochronous通信においては、データを予め定められた周期毎に送信(サイクリック通信)するとともに、データ送信に要する時間の上限(すなわち、送信間隔)が設けられている(Deadlineモード)。同様に、Cyclic-Synchronous通信においては、データを周期的に送信(サイクリック通信)するとともに、遅延時間(Latency)の上限が設けられている(Latencyモード)。 For example, in isochronous communication, data is transmitted at predetermined intervals (cyclic communication), and an upper limit of time required for data transmission (that is, transmission interval) is provided (deadline mode). Similarly, in Cyclic-Synchronous communication, data is periodically transmitted (cyclic communication), and an upper limit of delay time (Latency) is provided (Latency mode).
このように、Isochronous通信やCyclic-Synchronous通信といった厳密性の高いデータ通信は、より多くの帯域を使用することになる。 In this way, highly strict data communications such as isochronous communications and cyclic-synchronous communications use more bands.
一方、Configuration&diagnosis通信においては、一定のデータ送信帯域を確保することが要求される(Bandwidthモード)。しかしながら、Isochronous通信およびCyclic-Synchronous通信が相対的に多い場合には、使用できるデータ送信帯域が制限される。
(d2:Pub/Sub通信とTSNとの関係)
OPC UAにおいてデバイス間のデータ通信を実現するための一形態として、Publish/Subscriber通信(以下、「Pub/Sub通信」とも略称する。)が規定されている。Pub/Sub通信においては、受信側がSubscriberとなり、送信側がデータをPublishすることになる。
On the other hand, configuration & diagnosis communication requires securing a certain data transmission band (Bandwidth mode). However, when there are relatively many isochronous communications and cyclic-synchronous communications, the usable data transmission band is limited.
(d2: Relationship between Pub/Sub communication and TSN)
Publish/Subscriber communication (hereinafter also abbreviated as “Pub/Sub communication”) is defined as one form for realizing data communication between devices in OPC UA. In Pub/Sub communication, the receiving side becomes the Subscriber, and the transmitting side publishes data.
図8は、OPU UAにおいて定義されたPub/Sub通信を実現するためのコンポーネント構成の概要を示す模式図である。図8を参照して、Pub/Sub通信コンポーネント60は、ルートコンポーネント61と、コネクションコンポーネント63とを含む。コネクションコンポーネント63には、書込グループコンポーネント64と、読込グループコンポーネント66とを含む。
FIG. 8 is a schematic diagram showing an outline of a component configuration for realizing Pub/Sub communication defined in OPU UA. Referring to FIG. 8, Pub/
書込グループコンポーネント64は、PublishedDataSet62をメッセージに書込むコンポーネント65を含む。読込グループコンポーネント66は、他のデバイスから受信したSubscribeDataSet68を読出すコンポーネント67を含む。
The
図8に示すPub/Sub通信コンポーネント60の書込グループコンポーネント64が書込むメッセージの各々に対して、TSNのストリームIDが割り当てられる。同様に、読込グループコンポーネント66が読出すメッセージの各々に対して、TSNのストリームIDが割り当てられる。
Each message written by the
すなわち、OPC UAのデータ通信に対応して、データパス(すなわち、ストリームID)が割り当てられる。なお、Pub/Sub通信に係るデータ通信(ストリームID)には、Isochronous通信やCyclic-Synchronous通信(図7参照)といった、比較的多くの帯域を使用するトラフィックタイプが設定されることが多い。
(d3:ステートマシーン)
OPC UAにおいては、上述したようなPub/Sub通信を管理するためのステートマシーンが定義されている。
That is, a data path (that is, stream ID) is assigned corresponding to OPC UA data communication. For data communication (stream ID) associated with Pub/Sub communication, traffic types such as Isochronous communication and Cyclic-Synchronous communication (see FIG. 7), which use a relatively large amount of bandwidth, are often set.
(d3: state machine)
OPC UA defines a state machine for managing Pub/Sub communication as described above.
図9は、OPU UAにおいて定義されたPub/Sub通信に係るステートマシーンの一例を示す図である。図9を参照して、ステートとしては、Operationalステート70と、PreOperationalステート72と、Pausedステート74と、Disabledステート76と、Errorステート78とを含む。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a state machine related to Pub/Sub communication defined in OPU UA. 9, the states include an
Operationalステートは、Pub/Sub通信が正常に実行されている状態を意味する。PreOperationalステート72は、Operationalステート70に移行する途中の状態を意味する。Pausedステート74は、処理を一時停止している状態を意味する。Disabledステート76は、処理が一時的に無効化されている状態を意味する。Errorステート78は、Pub/Sub通信コンポーネントに何らかのエラーが発生している状態を意味する。
Operational state means a state in which Pub/Sub communication is normally performed. The
本実施の形態に係る制御システム1においては、Operationalステート70に移行するためには、TSN上でのフレーム転送が適切に行える条件、すなわち、デバイス間の時間同期が確立しており、各デバイスに対してトラフィックのスケジュールが設定されている必要がある。
In the
<E.概要>
次に、本実施の形態に係る制御システム1のTSNにおける通信方法の概要について説明する。
<E. Overview>
Next, an outline of a communication method in the TSN of the
上述したように、Pub/Sub通信に対しては、Isochronous通信(データ送信周期が定められている:同期保証)やCyclic-Synchronous通信(遅延時間の保証が要求されている:遅延保証)といったより多くの帯域を使用する通信が用いられる。 As described above, for Pub/Sub communication, rather than Isochronous communication (data transmission cycle is determined: synchronization guarantee) or Cyclic-Synchronous communication (delay time guarantee is required: delay guarantee). Communication using many bands is used.
このような通信が使用されている場合には、設定パラメータを送信する際に用いられる通信(例えば、Configuration&diagnosis通信)に対して、十分な帯域を割り当てることができない可能性がある。そのため、新たな設定パラメータを送信ができない可能性もある。 When such communication is used, there is a possibility that a sufficient band cannot be allocated for communication used when transmitting configuration parameters (for example, configuration & diagnosis communication). Therefore, there is a possibility that new setting parameters cannot be transmitted.
そこで、本実施の形態に係る制御システム1においては、新たな設定パラメータを送信する必要がある場合には、当該送信に必要な帯域を確保するための処理が実行できるようになっている。
Therefore, in the
<F.通信方法の処理手順>
次に、本実施の形態に係る制御システム1における通信方法の処理手順の一例について説明する。制御システム1においては、設定パラメータを送信する必要がある場合には、送信に必要な帯域を確保するために、ネットワークコントローラ300が主体となって、一部または全部のデータ通信を停止する。
<F. Communication Method Processing Procedure>
Next, an example of the processing procedure of the communication method in the
(f1:全データ通信の一時的な停止/再開)
設定パラメータを送信するために、ネットワーク接続されたデバイス間の全データ通信を一時的に停止する処理例について説明する。
(f1: Temporary stop/resume of all data communication)
An example process of temporarily suspending all data communication between networked devices in order to send configuration parameters will now be described.
図10は、本実施の形態に係る制御システム1における処理手順を示す図である。図10には、各デバイスに対して設定を行うための情報処理装置(以下、「サポート装置400」とも称す。)からエンドデバイス100-1,100-2およびネットワークコントローラ300に対して、設定パラメータを送信する処理例を示す。
FIG. 10 is a diagram showing a processing procedure in the
図10に示す制御システム1においては、OPC UAのPub/Sub通信がTSNに従うトラフィックをスケジューリングすることで実現されているとする。
In the
まず、ユーザがサポート装置400を操作して、ネットワークコントローラ300に対して、データ通信の停止を指示する((1)通信停止リクエスト)。このように、データ通信を停止する要求は、外部のサポート装置400から送信されてもよい。
First, the user operates the
すると、ネットワークコントローラ300は、エンドデバイス100-1,100-2に対して、エンドデバイス間のサイクリック通信の停止を指示するとともに、TSNに従うトラフィックのスケジューリングの停止を指示する((2)エンドデバイス間のサイクリック通信停止指示+TSNスケジューリング停止指示)。また、ネットワークコントローラ300は、スイッチ200に対して、TSNに従うトラフィックのスケジューリングの停止を指示する((3)TSNスケジューリング停止指示)。
Then,
このように、データ通信の停止を指示する処理は、TSNに従うトラフィックのスケジューリングの停止を指示する処理を含み得る。 In this way, the process of instructing stoppage of data communication may include the process of instructing stoppage of scheduling of traffic according to TSN.
ネットワークコントローラ300からの指示に従って、エンドデバイス100-1,100-2の各々は、エンドデバイス100間のサイクリック通信を停止する((4)エンドデバイス間のサイクリック通信停止)。このように、データ通信の停止を指示する処理、OPC UAのPublish/Subscriber通信(Pub/Sub通信)の停止を指示する処理を含み得る。
In accordance with instructions from
より具体的には、エンドデバイス100-1,100-2の各々は、Pub/Sub通信に係るステートをOperationalステート70からPreOperationalステート72へ変更する(図9参照)。このようなステートの変更によって、Pub/Sub通信が停止して、エンドデバイス100間のサイクリック通信を停止できる。すなわち、ネットワークコントローラ300からのエンドデバイス間のサイクリック通信を停止する指示は、Pub/Sub通信に係るステートの変更の指示を含む。
More specifically, each of the end devices 100-1 and 100-2 changes the state related to Pub/Sub communication from the
また、ネットワークコントローラ300からの指示に従って、エンドデバイス100-1,100-2およびスイッチ200の各々は、TSNに従うトラフィックのスケジューリングを停止する。TSNに従うトラフィックのスケジューリングが停止されることで、エンドデバイス100-1,100-2およびスイッチ200の各々は、標準的なイーサネット(登録商標)に従うフレーム転送を行う。すなわち、ストリームIDおよびトラフィッククラスに従うフレーム転送は行われず、CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)でフレームが転送される。
Also, according to instructions from
この状態においては、OPC UAに係る、Isochronous通信などのサイクリック通信、および、遅延時間の保証が要求されている通信(例えば、Cyclic-Synchronous通信など)が停止されている。また、TSNに従うトラフィックのスケジューリングも停止されている。そのため、設定パラメータの送信に必要な帯域を確保できる。 In this state, cyclic communication such as isochronous communication and communication requiring delay time guarantee (for example, cyclic-synchronous communication) related to OPC UA are stopped. Also, the scheduling of traffic according to TSN has been stopped. Therefore, it is possible to secure a band necessary for transmitting setting parameters.
そして、サポート装置400は、エンドデバイス100-1,100-2およびネットワークコントローラ300に対して、設定パラメータを送信(ダウンロード)する((5)パラメータ送信)。その後、エンドデバイス100-1,100-2およびネットワークコントローラ300の各々は、再起動する((6)再起動)。なお、必要に応じて、スイッチ200が再起動することもある。
Then, the
以上の手順によって、エンドデバイス100-1,100-2およびネットワークコントローラ300には、新たな設定パラメータで動作できる状態となる。そして、ネットワークコントローラ300は、スイッチ200に対して、TSNに従うトラフィックのスケジューリングの再開を指示する((7)TSNスケジューリング再開指示)。また、ネットワークコントローラ300は、エンドデバイス100-1,100-2に対して、エンドデバイス間のサイクリック通信の再開を指示するとともに、TSNに従うトラフィックのスケジューリングの再開を指示する((8)エンドデバイス間のサイクリック通信再開指示)。
By the above procedure, the end devices 100-1 and 100-2 and the
ネットワークコントローラ300からの指示に従って、エンドデバイス100-1,100-2およびスイッチ200の各々は、TSNに従うトラフィックのスケジューリングを再開する。また、ネットワークコントローラ300からの指示に従って、エンドデバイス100-1,100-2の各々は、エンドデバイス100間のサイクリック通信を再開する。より具体的には、エンドデバイス100-1,100-2の各々は、Pub/Sub通信に係るステートをPreOperationalステート72からOperationalステート70へ変更する(図9参照)。このようなステートの変更によって、Pub/Sub通信を再開して、エンドデバイス100間のサイクリック通信を再開できる。すなわち、ネットワークコントローラ300からのエンドデバイス間のサイクリック通信を再開する指示は、Pub/Sub通信に係るステートの変更の指示を含む。
Following instructions from
以上のような処理手順によって、設定パラメータを適切に送信することができる。
(f2:一部のデータ通信の一時的な停止/再開)
上述の処理例においては、ネットワーク接続されたデバイス間の全データ通信を一時的に停止する場合について説明したが、一部のデータ通信のみを一時的に停止するようにしてもよい。
The setting parameters can be appropriately transmitted by the processing procedure as described above.
(f2: Temporary suspension/resume of some data communications)
In the above processing example, the case where all data communication between devices connected to the network is temporarily stopped has been described, but only part of the data communication may be temporarily stopped.
図11は、本実施の形態に係る制御システム1における別の処理手順を示す図である。図11においては、エンドデバイス100-1とエンドデバイス100-2との間でサイクリック通信が行われており、並行して、エンドデバイス100-1とエンドデバイス100-3との間でサイクリック通信が行われているとする。なお、スイッチ200のポートBにエンドデバイス100-2が接続されており、スイッチ200のポートCにエンドデバイス100-3が接続されている。この状態において、エンドデバイス100-2を交換する場合の処理例を示す。
FIG. 11 is a diagram showing another processing procedure in the
まず、ユーザが任意の方法で、ネットワークコントローラ300に対して、エンドデバイス100-1の交換および設定パラメータのリストアを要求する((1)リストアリクエスト)。
First, the user uses any method to request the
すると、ネットワークコントローラ300は、エンドデバイス100-1に対して、エンドデバイス100-2とのサイクリック通信の停止を指示するとともに、TSNに従うトラフィックのスケジューリングの停止を指示する((2-1)エンドデバイス100-2とのサイクリック通信停止指示)。また、ネットワークコントローラ300は、エンドデバイス100-2に対して、エンドデバイス間のサイクリック通信の停止を指示するとともに、TSNに従うトラフィックのスケジューリングの停止を指示する((2-2)エンドデバイス間のサイクリック通信停止指示+TSNスケジューリング停止指示)。
Then,
このように、データ通信の停止を指示する処理は、TSNに従うトラフィックのスケジューリングの停止を指示する処理を含み得る。 In this way, the process of instructing stoppage of data communication may include the process of instructing stoppage of scheduling of traffic according to TSN.
さらに、ネットワークコントローラ300は、スイッチ200に対して、ポートBのTSNに従うトラフィックのスケジューリングの停止を指示する((3)ポートBのTSNスケジューリング停止指示)。すなわち、ネットワークコントローラ300は、スイッチ200に対して、エンドデバイス100-2と接続されたポートのフレーム転送の停止を指示する。
Furthermore, the
ネットワークコントローラ300からの指示に従って、エンドデバイス100-1は、エンドデバイス100-2とのサイクリック通信を停止する((4-1)エンドデバイス100-2とのサイクリック通信停止)。また、ネットワークコントローラ300からの指示に従って、エンドデバイス100-2は、エンドデバイス100間のサイクリック通信を停止する((4-2)エンドデバイス間のサイクリック通信停止)。このように、データ通信の停止を指示する処理、OPC UAのPublish/Subscriber通信(Pub/Sub通信)の停止を指示する処理を含み得る。
In accordance with an instruction from
上述したように、サイクリック通信の停止は、例えば、Pub/Sub通信に係るステートをOperationalステート70からPreOperationalステート72へ変更する(図9参照)ことで実現されてもよい。この場合、特定のエンドデバイス100についてのみステートを変更することで、特定のエンドデバイス100との間のサイクリック通信を停止できる。このように、Pub/Sub通信の停止を指示する処理は、OPC UAのステートを変更する指示する処理を含み得る。
As described above, cyclic communication may be stopped by, for example, changing the state associated with Pub/Sub communication from
また、ネットワークコントローラ300からの指示に従って、エンドデバイス100-2は、TSNに従うトラフィックのスケジューリングを停止するとともに、スイッチ200は、ポートBについてのみ、TSNに従うトラフィックのスケジューリングを停止する。このように、データ通信の停止を指示する処理は、スイッチ200に対して、特定のポートについてのみ、TSNに従うトラフィックのスケジューリングの停止を指示する処理を含み得る。
Further, according to an instruction from the
この状態においては、エンドデバイス100-1とエンドデバイス100-2との間についてのみ、Pub/Sub通信およびTSNに従うトラフィックのスケジューリングが停止される。そのため、設定パラメータの送信に必要な帯域を確保できる。 In this state, Pub/Sub communication and TSN-based traffic scheduling are suspended only between end device 100-1 and end device 100-2. Therefore, it is possible to secure a band necessary for transmitting setting parameters.
一方、エンドデバイス100-1とエンドデバイス100-2との間については、サイクリック通信が継続される。すなわち、エンドデバイス100-1とエンドデバイス100-2との間では、Pub/Sub通信およびTSNに従うトラフィックのスケジューリングが継続される。 On the other hand, cyclic communication continues between the end device 100-1 and the end device 100-2. That is, between the end device 100-1 and the end device 100-2, Pub/Sub communication and traffic scheduling according to the TSN are continued.
この状態で、ユーザは、エンドデバイス100-2を交換する((5)エンドデバイスを交換)。続いて、ネットワークコントローラ300は、エンドデバイス100-2に対して、必要な設定パラメータを送信する((6)リストア)。その後、エンドデバイス100-1は、再起動する((7)再起動)。なお、必要に応じて、スイッチ200が再起動することもある。
In this state, the user replaces the end device 100-2 ((5) replace end device). Subsequently, the
以上の手順によって、エンドデバイス100-2の交換が完了して、新たな設定パラメータで動作できる状態となる。そして、ネットワークコントローラ300は、スイッチ200に対して、ポートBのTSNに従うトラフィックのスケジューリングの再開を指示する((8)ポートBのTSNスケジューリング再開指示)。また、ネットワークコントローラ300は、エンドデバイス100-1に対して、エンドデバイス100-2とのサイクリック通信の再開を指示する((9-1)エンドデバイス100-2とのサイクリック通信再開指示)。また、ネットワークコントローラ300は、エンドデバイス100-2に対して、エンドデバイス間のサイクリック通信の再開を指示するとともに、TSNに従うトラフィックのスケジューリングの再開を指示する((9-2)エンドデバイス間のサイクリック通信再開指示)。
By the above procedure, the replacement of the end device 100-2 is completed, and it becomes ready to operate with the new setting parameters. Then, the
ネットワークコントローラ300からの指示に従って、エンドデバイス100-1は、エンドデバイス100-2とのサイクリック通信を再開する。また、ネットワークコントローラ300からの指示に従って、エンドデバイス100-2は、エンドデバイス100間のサイクリック通信を再開する。上述したように、サイクリック通信の再開は、例えば、Pub/Sub通信に係るステートをPreOperationalステート72からOperationalステート70へ変更する(図9参照)ことで実現されてもよい。このようなステートの変更によって、Pub/Sub通信を再開して、制御システム1におけるサイクリック通信を再開できる。
According to instructions from the
ネットワークコントローラ300からの指示に従って、エンドデバイス100-2およびスイッチ200の各々は、TSNに従うトラフィックのスケジューリングを再開する。
Following instructions from
以上のような処理手順によって、設定パラメータを適切に送信することができる。
図12は、図11に示す処理におけるフレーム構造の一例を示す模式図である。図12には、スイッチ200のポートBを介して、エンドデバイス100-2へ送信されるフレームの構造例を示す。
The setting parameters can be appropriately transmitted by the processing procedure as described above.
FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of a frame structure in the process shown in FIG. 11. FIG. FIG. 12 shows an example structure of a frame transmitted to the end device 100-2 via port B of the
図12を参照して、データ通信の停止前の状態においては、サイクリック通信に係るデータがフレームの多くを占めるとともに、残りの部分に、管理データおよび設定データが割り当てられている。一方、データ通信の停止後の状態においては、サイクリック通信に係るデータがなくなるので、設定データに対して、より多くの帯域を割り当てることができる。 Referring to FIG. 12, in the state before data communication is stopped, data related to cyclic communication occupies most of the frame, and management data and setting data are allocated to the remaining portion. On the other hand, since there is no data related to cyclic communication in the state after data communication is stopped, more bandwidth can be allocated to setting data.
(f3:フレーム転送の制御による帯域確保)
上述の処理例においては、Pub/Sub通信に係るステートを変更することで、データ通信の停止を実現する場合について説明した。これに限らず、フレーム転送を制御することで、データ通信を実質的に停止してもよい。
(f3: secure bandwidth by controlling frame transfer)
In the above processing example, the case where data communication is stopped by changing the state related to Pub/Sub communication has been described. Not limited to this, data communication may be substantially stopped by controlling frame transfer.
例えば、エンドデバイス100-1からのOPC UAのPub/Sub通信がマルチキャストで実現されている場合には、ユニキャストに変更することで、特定のエンドデバイス100との間のデータ通信を停止してもよい。
For example, when the OPC UA Pub/Sub communication from the end device 100-1 is realized by multicast, data communication with a
例えば、エンドデバイス100-1からエンドデバイス100-2,100-3宛にマルチキャストで送信されるフレームを、エンドデバイス100-2宛にユニキャストで送信するように変更してもよい。 For example, a frame transmitted by multicast from the end device 100-1 to the end devices 100-2 and 100-3 may be changed to be transmitted by unicast to the end device 100-2.
あるいは、IGMP(Internet Group Management Protocol)のスヌーピング機能を利用して、Multicast Leave Groupメッセージなどを用いて、特定のエンドデバイス100にフレームが転送されないようにしてもよい。
Alternatively, the snooping function of IGMP (Internet Group Management Protocol) may be used to prevent frames from being forwarded to a
例えば、エンドデバイス100-1からエンドデバイス100-2,100-3,100-4宛にマルチキャストで送信されるフレームを、エンドデバイス100-3,100-4宛のマルチキャストで送信するように変更するとともに、エンドデバイス100-2に対しては、Multicast Leave Groupメッセージなどを用いて、マルチキャストの対象から除外してもよい。 For example, a frame transmitted by multicast from end device 100-1 to end devices 100-2, 100-3 and 100-4 is changed to be transmitted by multicast to end devices 100-3 and 100-4. In addition, the end device 100-2 may be excluded from multicast targets using a Multicast Leave Group message or the like.
<G.処理手順>
次に、本実施の形態に係る制御システム1のネットワークコントローラ300における処理手順について説明する。
<G. Processing procedure>
Next, a processing procedure in the
図13は、本実施の形態に係る制御システム1のネットワークコントローラ300における処理手順を示す図である。図13に示す各ステップは、典型的には、ネットワークコントローラ300のプロセッサ302がネットワーク設定プログラム324を実行することで実現される。
FIG. 13 is a diagram showing a processing procedure in
図13を参照して、ネットワークコントローラ300は、帯域を確保するための要求を受けると(ステップS100においてYES)、帯域を確保するために停止すべきデータ通信を特定する(ステップS102)。そして、ネットワークコントローラ300は、特定したデータ通信に関連するデバイスを特定する(ステップS104)とともに、特定したデバイスにおいて停止すべきデータ通信を特定する(ステップS106)。
Referring to FIG. 13, when
ネットワークコントローラ300は、特定したデバイスの各々に対して、対象のデータ通信を停止するための指示を送信する(ステップS108)。対象のデータ通信を停止するための指示は、エンドデバイス間のサイクリック通信を停止するための指示やTSNスケジューリングを停止するための指示などを含む。
このように、ネットワークコントローラ300は、要求に応答して、ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、データ通信の停止を指示する。
Thus, in response to the request, the
ネットワークコントローラ300は、トラフィックのスケジュールの送信が必要であれば(ステップS110においてYES)、送信すべきトラフィックのスケジュールを計算する(ステップS112)。トラフィックのスケジュールの送信が必要でなければ(ステップS110においてNO)、ステップS112の処理はスキップされる。
If
そして、ネットワークコントローラ300は、対象のデバイスに対して設定パラメータ(トラフィックのスケジュールを含み得る)を送信する(ステップS114)。このように、ネットワークコントローラ300は、ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、設定パラメータを送信する。また、設定パラメータを送信する処理は、ネットワークコントローラ300から対象のエンドデバイス100に対して、TSNに従うトラフィックのスケジュールを送信する処理を含み得る。
The
ネットワークコントローラ300は、帯域を確保すべき期間が終了すれば(ステップS116においてYES)、対象のデバイスに対して、対象のデータ通信を再開するための指示を送信する(ステップS118)。すなわち、ネットワークコントローラ300は、設定パラメータの送信後に、ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、データ通信の再開を指示する。そして、処理は終了する。
When the period for securing the bandwidth has expired (YES in step S116),
<H.付記>
上述したような本実施の形態は、以下のような技術思想を含む。
<H. Note>
The present embodiment as described above includes the following technical ideas.
[構成1]
TSN(Time Sensitive Networking)に従うネットワークにおける通信方法であって、前記ネットワークに接続されるデバイス(100)の少なくとも一部は、OPC UA(OPC Unified Architecture)に従う通信プロトコルでデータ通信を行うように構成されており、
要求に応答して、前記ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、データ通信の停止を指示するステップ(S100,S102,S104,S106,S108)と、
前記ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、設定パラメータを送信するステップ(S110,S112,S114)と、
前記設定パラメータの送信後に、前記ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、データ通信の再開を指示するステップ(S116,S118)とを備える、通信方法。
[Configuration 1]
A communication method in a network that complies with TSN (Time Sensitive Networking), wherein at least part of devices (100) connected to the network are configured to perform data communication with a communication protocol that complies with OPC UA (OPC Unified Architecture). and
instructing some or all devices connected to the network to stop data communication in response to the request (S100, S102, S104, S106, S108);
transmitting configuration parameters to some or all devices connected to the network (S110, S112, S114);
and a step (S116, S118) of instructing some or all of the devices connected to the network to resume data communication after the transmission of the setting parameters.
[構成2]
前記データ通信の停止を指示するステップは、TSNに従うトラフィックのスケジューリングの停止を指示するステップ(S108)を含む、構成1に記載の通信方法。
[Configuration 2]
The communication method according to
[構成3]
前記データ通信の停止を指示するステップは、スイッチに対して、特定のポートについてのみ、TSNに従うトラフィックのスケジューリングの停止を指示するステップ(S108)を含む、構成2に記載の通信方法。
[Configuration 3]
3. The communication method according to
[構成4]
前記データ通信の停止を指示するステップは、OPC UAのPublish/Subscriber通信の停止を指示するステップ(S108)を含む、構成1~3のいずれか1項に記載の通信方法。
[Configuration 4]
4. The communication method according to any one of
[構成5]
前記OPC UAのPublish/Subscriber通信の停止を指示するステップは、OPC UAのステートを変更する指示するステップ(S108)を含む、構成4に記載の通信方法。
[Configuration 5]
5. The communication method according to
[構成6]
前記要求は、外部のサポート装置(400)から送信される、構成1~4のいずれか1項に記載の通信方法。
[Configuration 6]
5. The communication method according to any one of the configurations 1-4, wherein the request is sent from an external support device (400).
[構成7]
前記設定パラメータを送信するステップは、ネットワークコントローラから対象のエンドデバイスに対して、TSNに従うトラフィックのスケジュールを送信するステップ(S112,S114)を含む、構成1~5のいずれか1項に記載の通信方法。
[Configuration 7]
6. The communication according to any one of the configurations 1-5, wherein the step of sending the configuration parameters includes the step of sending (S112, S114) a schedule of traffic according to the TSN from the network controller to the target end device. Method.
[構成8]
TSN(Time Sensitive Networking)に従うネットワークを含む通信システム(1)であって、
ネットワークコントローラ(300)と、
前記ネットワークに接続される1または複数のデバイス(100)とを備え、前記1または複数のデバイスの少なくとも一部は、OPC UA(OPC Unified Architecture)に従う通信プロトコルでデータ通信を行うように構成されており、
前記通信システムは、
要求に応答して、前記ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、データ通信の停止を指示する手段(S100,S102,S104,S106,S108)と、
前記ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、設定パラメータを送信する手段(S110,S112,S114)と、
前記設定パラメータの送信後に、前記ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、データ通信の再開を指示する手段(S116,S118)とを備える、通信システム。
[Configuration 8]
A communication system (1) including a network according to TSN (Time Sensitive Networking),
a network controller (300);
and one or more devices (100) connected to the network, at least part of the one or more devices being configured to perform data communication using a communication protocol conforming to OPC UA (OPC Unified Architecture). cage,
The communication system is
means (S100, S102, S104, S106, S108) for instructing some or all devices connected to the network to stop data communication in response to a request;
means for transmitting setting parameters to some or all devices connected to the network (S110, S112, S114);
a means (S116, S118) for instructing some or all devices connected to the network to resume data communication after the transmission of the setting parameters.
[構成9]
TSN(Time Sensitive Networking)に従うネットワークを構成するネットワークコントローラ(300)であって、前記ネットワークに接続される1または複数のデバイス(100)の少なくとも一部は、OPC UA(OPC Unified Architecture)に従う通信プロトコルでデータ通信を行うように構成されており、
前記ネットワークコントローラは、
要求に応答して、前記ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、データ通信の停止を指示する手段(S100,S102,S104,S106,S108)と、
前記ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、設定パラメータを送信する手段(S110,S112,S114)と、
前記設定パラメータの送信後に、前記ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、データ通信の再開を指示する手段(S116,S118)とを備える、ネットワークコントローラ。
[Configuration 9]
A network controller (300) configuring a network conforming to TSN (Time Sensitive Networking), wherein at least a part of one or more devices (100) connected to the network is a communication protocol conforming to OPC UA (OPC Unified Architecture) It is configured to perform data communication with
The network controller
means (S100, S102, S104, S106, S108) for instructing some or all devices connected to the network to stop data communication in response to a request;
means for transmitting setting parameters to some or all devices connected to the network (S110, S112, S114);
a means (S116, S118) for instructing some or all devices connected to the network to resume data communication after the transmission of the setting parameters.
<I.利点>
本実施の形態に係る制御システムによれば、TSNとOPC UAを組み合わせたネットワークにおいて、設定パラメータなどの送信が必要な場合などにおいて、必要な帯域を確保できる。
<I. Advantage>
According to the control system according to the present embodiment, in a network that combines TSN and OPC UA, it is possible to secure a necessary band when transmission of setting parameters and the like is required.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims.
1 制御システム、20,22,24 リンク、30 フィールドバス、40 フィールドデバイス、60 通信コンポーネント、61 ルートコンポーネント、62 PublishedDataSet、63 コネクションコンポーネント、64 書込グループコンポーネント、65,67 コンポーネント、66 読込グループコンポーネント、68 SubscribeDataSet、70 Operationalステート、72 PreOperationalステート、74 Pausedステート、76 Disabledステート、78 Errorステート、100 エンドデバイス、102,302 プロセッサ、104,304 主メモリ、110,310 ネットワークインターフェイス、112,212,312 送受信制御回路、114,214,314 送信回路、116,216,316 受信回路、120,320 ストレージ、122 システムプログラム、124 ユーザプログラム、130 内部バスインターフェイス、132 フィールドバスインターフェイス、134 メモリカードインターフェイス、136 メモリカード、138,338 バス、140 I/Oユニット、200 スイッチ、218 転送エンジン、220 キュー、222 ゲート、224 振分回路、226 タイミング制御回路、228 スケジュール、300 ネットワークコントローラ、322 OS、324 ネットワーク設定プログラム、400 サポート装置。 1 control system, 20, 22, 24 link, 30 fieldbus, 40 field device, 60 communication component, 61 route component, 62 PublishedDataSet, 63 connection component, 64 write group component, 65, 67 component, 66 read group component, 68 SubscribeDataSet, 70 Operational state, 72 PreOperational state, 74 Paused state, 76 Disabled state, 78 Error state, 100 End device, 102, 302 Processor, 104, 304 Main memory, 110, 310 Network interface, 112, 212, 312 Transmission and reception Control circuit, 114, 214, 314 transmission circuit, 116, 216, 316 reception circuit, 120, 320 storage, 122 system program, 124 user program, 130 internal bus interface, 132 field bus interface, 134 memory card interface, 136 memory card , 138, 338 bus, 140 I/O unit, 200 switch, 218 transfer engine, 220 queue, 222 gate, 224 distribution circuit, 226 timing control circuit, 228 schedule, 300 network controller, 322 OS, 324 network setting program, 400 support equipment.
Claims (9)
要求に応答して、前記ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、データ通信の停止を指示するステップと、
前記ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、設定パラメータを送信するステップと、
前記設定パラメータの送信後に、前記ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、データ通信の再開を指示するステップとを備える、通信方法。 A communication method in a network that complies with TSN (Time Sensitive Networking), wherein at least part of devices connected to the network are configured to perform data communication with a communication protocol that complies with OPC UA (OPC Unified Architecture),
instructing some or all devices connected to the network to stop data communication in response to a request;
sending configuration parameters to some or all devices connected to the network;
and a step of instructing some or all devices connected to the network to resume data communication after the transmission of the setting parameters.
ネットワークコントローラと、
前記ネットワークに接続される1または複数のデバイスとを備え、前記1または複数のデバイスの少なくとも一部は、OPC UA(OPC Unified Architecture)に従う通信プロトコルでデータ通信を行うように構成されており、
前記通信システムは、
要求に応答して、前記ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、データ通信の停止を指示する手段と、
前記ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、設定パラメータを送信する手段と、
前記設定パラメータの送信後に、前記ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、データ通信の再開を指示する手段とを備える、通信システム。 A communication system including a network according to TSN (Time Sensitive Networking),
a network controller;
and one or more devices connected to the network, wherein at least part of the one or more devices are configured to perform data communication using a communication protocol according to OPC UA (OPC Unified Architecture),
The communication system is
means for instructing some or all devices connected to the network to stop data communication in response to a request;
means for transmitting configuration parameters to some or all devices connected to the network;
means for instructing some or all devices connected to the network to resume data communication after transmission of the configuration parameters.
前記ネットワークコントローラは、
要求に応答して、前記ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、データ通信の停止を指示する手段と、
前記ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、設定パラメータを送信する手段と、
前記設定パラメータの送信後に、前記ネットワークに接続された一部または全部のデバイスに対して、データ通信の再開を指示する手段とを備える、ネットワークコントローラ。
A network controller configuring a network that complies with TSN (Time Sensitive Networking), wherein at least a portion of one or more devices connected to the network performs data communication using a communication protocol that complies with OPC UA (OPC Unified Architecture). is configured to
The network controller
means for instructing some or all devices connected to the network to stop data communication in response to a request;
means for transmitting configuration parameters to some or all devices connected to the network;
and means for instructing some or all devices connected to the network to resume data communication after the transmission of the configuration parameters.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021031569A JP2022132862A (en) | 2021-03-01 | 2021-03-01 | Communication method, communication system, and network controller |
PCT/JP2021/034675 WO2022185586A1 (en) | 2021-03-01 | 2021-09-22 | Communication method, communication system, and network controller |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021031569A JP2022132862A (en) | 2021-03-01 | 2021-03-01 | Communication method, communication system, and network controller |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022132862A true JP2022132862A (en) | 2022-09-13 |
Family
ID=83155254
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021031569A Pending JP2022132862A (en) | 2021-03-01 | 2021-03-01 | Communication method, communication system, and network controller |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2022132862A (en) |
WO (1) | WO2022185586A1 (en) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7030673B2 (en) * | 2018-11-20 | 2022-03-07 | 株式会社東芝 | Transmitters, communication devices, communication systems, transmission methods, and programs |
CN110601888B (en) * | 2019-09-10 | 2020-11-06 | 清华大学 | Deterministic fault detection and positioning method and system in time-sensitive network |
CN111970212A (en) * | 2020-08-27 | 2020-11-20 | 重庆邮电大学 | Deterministic communication system based on TSN (time delay network) and OPC (optical proximity correction) UA (user agent architecture) |
-
2021
- 2021-03-01 JP JP2021031569A patent/JP2022132862A/en active Pending
- 2021-09-22 WO PCT/JP2021/034675 patent/WO2022185586A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2022185586A1 (en) | 2022-09-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kiszka et al. | RTnet-a flexible hard real-time networking framework | |
US20200336435A1 (en) | Packet Sending Method, Device, and System | |
EP3582459B1 (en) | Communication system, communication device, and communication method | |
US20220021625A1 (en) | Switch device, control device and corresponding methods for enhanced schedulability and throughput on a tsn network | |
CN112702282B (en) | Flexible configuration method and system of time sensitive network | |
US20220045835A1 (en) | Communication Device and Method for Operating a Communication System for Transmitting Time Critical Data | |
Garbugli et al. | End-to-end qos management in self-configuring tsn networks | |
CN112929117A (en) | Compatible definable deterministic communication Ethernet | |
Fu et al. | Time sensitive networking technology overview and performance analysis | |
US9106678B2 (en) | Method and apparatus for interchanging data between two devices in an automation network | |
Amari et al. | AeroRing: Avionics full duplex ethernet ring with high availability and QoS management | |
US20230090803A1 (en) | Network Infrastructure Device, Communication Terminal and Method for Synchronizing Control Applications via a Communication Network for Transferring Time-Critical Data | |
WO2022185586A1 (en) | Communication method, communication system, and network controller | |
US11522762B2 (en) | Coordination device and method for providing control applications via a communication network for transmitting time-critical data | |
Paikan et al. | A best-effort approach for run-time channel prioritization in real-time robotic application | |
US20230412522A1 (en) | Control apparatus, resource allocation method and program | |
Li et al. | Key technologies of time-sensitive networking and its application | |
Elshuber et al. | Dependable and predictable time-triggered Ethernet networks with COTS components | |
WO2022185587A1 (en) | Communication method, communication system, and switch | |
WO2020031908A1 (en) | Communication system, communication device, and communication method | |
US20220050440A1 (en) | Communication Device and Method for Data Transmission within an Industrial Communication Network | |
Tang et al. | Online schedule of sporadic life-critical traffic in ttethernet | |
WO2022190430A1 (en) | Control system, setting method, and network controller | |
WO2022190431A1 (en) | Control system, and data transmitting method | |
US20240036535A1 (en) | Industrial control device, industrial control system and method of operating the same |