JP3461954B2 - データ伝送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の制御装置を伝送
路を介してリング状にカスケード接続して相互にデータ
の伝送を行うデータ伝送装置に係り、特に伝送路または
制御装置の一部に異常が発生したとき全体が機能停止状
態とならないようにシステムを再構成することのできる
データ伝送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】時分割で共通の伝送路を使用する伝送方
式としてＩＥＥＥ８０２．４規格に規定されるトークン
パッシングバス方式がある。トークンパッシングバス方
式のデータ伝送装置は、システム構成がバス形であるた
め電気的送受信回路及び同軸ケーブルを用いてシステム
を実現している。また、ＩＥＥＥ８０２．４規格のメデ
ィアアクセス方式を変えることなく安価に伝送路を光化
でき、且つ拡張性の高い方法として、１対１対向光送受
信器を用いて各ノード間を光伝送路を介してカスケード
に相互接続する方法がある。かかるデータ伝送装置は、
各ノードから送信されたデータを隣接するノードで順番
に受信とリピートを繰り返すことにより全ノードにデー
タを伝送する。

【０００３】しかし、ノード間を伝送路を介してカスケ
ード接続したデータ伝送装置は、伝送路の一点に断線が
発生しただけで全体の機能が停止してしまうという欠点
がある。また、ノードが送信したデータはリング状の伝
送路を一巡して戻ってくるので、ノードに戻った自己送
信データを消滅させる消滅制御を行う必要があるが、Ｉ
ＥＥＥ８０２．４規格のメディアアクセス機能では消滅
制御を実現することができない。

【０００４】そこで、特開昭６２−２２１２３６号公報
記載の如く、伝送路に断線等が発生した場合にシステム
を再構成して全体の機能が停止するのを防止すると共
に、自己送信データの消滅制御を可能にしたデータ伝送
装置が考えられた。

【０００５】上記公開公報に記載のデータ伝送装置は、
複数のノードを伝送路を介してリング状にカスケード接
続して、その中の一つをスイッチノードとする。スイッ
チノードは、通常はリピートが禁止されており、一定時
間内に両方向から受信したデータフレームが同一でなか
った場合にリピートを開始してアボートフレームを両方
向に送信する。

【０００６】スイッチノード以外のノードは、アボート
フレームを受信するとリピートすると同時に他方の受信
部もアボートフレームを受信しているかどうか判別し、
その判定結果に応じたチェックパターンを転送フレーム
に付加して送信する。そしてチェックパターンを参照す
ることにより異常箇所を特定し、該当するノードのリピ
ートを停止させてこれを端局としてシステムを再構成す
る。従って、スイッチノードにより送信データの消滅制
御が可能になり、伝送路の一部が断線してもシステムを
再構成して全体の機能が停止するのを防止できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たデータ伝送装置は、伝送路の異常をスイッチノードで
検出し、異常検出後に各ノードで異常箇所の特定が行わ
れるため、過渡的な異常状態に対してスイッチノードで
の判定結果と他のノードでの判定結果とが異なる可能性
がある。システムの正しい動作のためにはこのような判
定の食い違いは好ましくない。

【０００８】本発明は、以上のような実情に鑑みてなさ
れたもので、ＩＥＥＥ８０２．４規格のメディアアクセ
ス方式を変えることなく安価で拡張性の高い伝送路の光
化を実現でき、１つのノードに異常や停止が起き、又は
伝送路の１点に断線が発生しても全体の機能が停止する
ことなく単一のシステムとして動作することができ、し
かも送信データの自動消滅制御が可能なデータ伝送装置
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために以下のような手段を講じた。請求項１に対
応する本発明は、データを両方向に送受信できると共に
データをいずれの方向から受信しても反対側へリピート
できる複数のノードを一対の伝送路によりリング状にカ
スケード接続し、前記複数ノードのうち少なくとも１つ
のノードを終端ノードとしてリピート動作を禁止したト
ークンパッシングバス方式のデータ伝送装置において、
前記終端ノードを除く他の隣接するノード間で情報フレ
ームを送信するとき受信側ノードが送信側ノードへ受信
確認フレームを返し、前記受信確認フレームが一定時間
内に前記送信側ノードに返ってこなかった場合に該送信
側ノードが前記受信側ノード自体または受信側ノードと
送信側ノードとの間の伝送路に異常があると判断し前記
受信側ノードへの情報フレームのリピートを禁止すると
共に異常発生を通知する端局通知フレームを正常側の伝
送路へ送出し、前記終端ノードに該端局通知フレームが
到達したところで前記終端ノードにリピート動作を許可
するようにした。

【００１０】請求項２に対応する本発明は、上記データ
伝送装置において、前記送信側ノードが前記受信側ノー
ド自体または受信側ノードと送信側ノードとの間の伝送
路に異常があると判断した後、当該送信側ノードが異常
側に伝送路状態を確認する状態確認フレームを一定周期
で送信し、前記送信側ノードで前記状態確認フレームを
一定時間内に受信した場合に伝送路が正常に復帰したと
判断して前記終端ノードに対して復帰した旨の内容の情
報フレームを送信するようにした。

【００１１】

【作用】本発明は、以上のような手段を講じたことによ
り次のような作用を奏する。請求項１に対応する本発明
によれば、終端ノードを除く他の隣接するノード間で情
報フレームが送受信され、このときに受信側ノードから
送信側ノードへ受信確認フレームが返される。ノード又
は伝送路に故障等が発生すると、受信確認フレームが一
定時間内に送信側ノードに返ってこなくなる。このよう
な場合は、送信側ノードが受信側ノード自体または受信
側ノードと送信側ノードとの間の伝送路に異常があると
判断する。そして、受信側ノードへの情報フレームのリ
ピートを禁止すると共に異常発生を通知する端局通知フ
レームを正常側の伝送路へ送出する。終端ノードでは端
局通知フレームが到達するとリピート動作を開始する。

【００１２】従って、通常時にはシステム上の各ノード
を双方向にリピートされ転送された情報フレームは終端
ノードにおいて伝送路上から除外される。異常が発生し
たときには、端局通知フレームを受信した終端ノードが
リピートを開始するので故障箇所を端局としてシステム
が構築されるものとなる。

【００１３】請求項２に対応する本発明によれば、送信
側ノードが受信側ノード等に異常があると判断した場
合、当該送信側ノードから異常側に伝送路状態を確認す
る状態確認フレームが一定周期で送信される。異常が回
復すれば、状態確認フレームは順次リピートされて終端
ノードに到達する。このとき終端ノードはリピート動作
を開始しているので、状態確認フレームは終端ノードを
通過して前記送信側ノードに戻ってくる。送信側ノード
では状態確認フレームを一定時間内に受信した場合には
伝送路が正常に復帰したと判断して終端ノードに対して
復帰した旨の内容の情報フレームを送信することにな
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は、本発明のデータ伝送装置を適用した一実施例のシ
ステム構成を示している。本実施例は、各ノード１０ａ
〜１０ｎをそれぞれ左右両方向から受信できると共に左
右両方向にリピートできるように構成し、左右両方向の
２本の伝送路Ｌ１，Ｌ２を介してリング状にカスケード
接続している。

【００１５】システム中の少なくとも１つのノードは、
通常はリピートが禁止されていて伝送路の異常を通知す
る端局通知フレームを受信したときにリピートを開始す
る端局ノード１０ｎとして動作する。また、端局ノード
１０ｎを除く他のノードは一般ノード１０ａ〜１０ｅ…
として動作する。一般ノード１０ａ〜１０ｅ…は、隣合
ったノード間で送信またはリピートされる情報フレーム
に対する受信確認フレームを常時交換し合い、受信確認
フレームが一定時間内に返らなかった場合には隣接する
ノードまたは隣接ノードとの間の伝送路の異常と判定
し、そのノードへり伝送フレームのリピーとを禁止し、
端局通知フレームを正常方向へ送信するように動作させ
る。

【００１６】図２は、ノード１０（システム内の各ノー
ド）の基本構成を示している。同図に示すように、ノー
ド１０はメディアアクセス制御機能を提供するメディア
アクセス制御部１１と伝送フレームの組立てや分解とい
ったデータ通信機能を提供するノード制御部１２と、伝
送路Ｌ１，Ｌ２へ送出するデータ又は伝送路上のノード
内に取込むデータを信号変換するモデム部１３とを備え
ている。

【００１７】図３は、モデム部１３の構成例を示してい
る。モデム部１３は、第１方向にデータを巡回させる伝
送路Ｌ１に対して、受信側には受信器３１ａが設けられ
送信側には送信器３２ａが設けられている。第２方向に
データを巡回させる伝送路Ｌ２に対しても同様に受信器
３１ｂ、送信器３２ｂが接続されている。各受信器３１
ａ，３１ｂの出力段に受信判定器３３ａ，３３ｂが接続
されており、これら受信判定器３３ａ，３３ｂの出力は
モデム制御部３４及び受信切換器３５に入力するように
している。伝送路Ｌ１，Ｌ２のそれぞれに対応して特殊
フレーム発生器３６ａ，３６ｂが設けられている。受信
器３１ａ、モデム制御部３４、特殊フレーム発生器３６
ａ及びメディアアクセス制御部１１からの信号を送信選
択器３７ａを介して伝送路Ｌ１の送信器３２ａへ入力す
る。また受信器３１ｂ、モデム制御部３４、特殊フレー
ム発生器３６ｂ及びメディアアクセス制御部１１からの
信号を送信選択器３７ｂを介して伝送路Ｌ２の送信器３
２ｂへ入力するように構成されている。

【００１８】受信器３１ａ，３１ｂは、伝送路Ｌ１，Ｌ
２からの光信号を受信してデータとクロックの再生を行
うように動作する。送信器３２ａ，３２ｂは、送信選択
器３７ａ，３７ｂを介して与えられる電気信号を光信号
に変換して対応する伝送路Ｌ１，Ｌ２へ送出する。受信
判定器３３ａ，３３ｂは、受信データからフレーム種類
を判定する機能を備える。特殊フレーム発生器３６ａ，
３６ｂは、モデム制御部３４からの指示に従って特殊フ
レームを発生し、送信選択器３７ａ，３７ｂへ出力す
る。送信選択器３７ａ，３７ｂは、受信データのリピー
ト信号、特殊フレーム信号、メディアアクセス制御部１
１からの送信データ信号の選択を行う部分である。受信
切換器３５は、受信判定器３３ａ，３３ｂから与えられ
る受信情報フレームを選択し、受信データ信号としてメ
ディアアクセス制御部１１へ通知する。また、モデム制
御部３４は、各部からの通知信号と制御手順に応じて各
部へ制御信号を送出する。

【００１９】ここで、ノード制御部１２が発生する情報
フレーム、及び特殊フレーム発生器３６ａ，３６ｂが発
生させる特殊フレームについて図４を参照して説明す
る。図４（ａ）はノード制御部１２が発生する情報フレ
ーム４１のデータ構成を示している。情報フレーム４１
は、ＩＥＥＥ８０２．４規格の規定に従い、プリアンブ
ル、開始デリミタ、データユニット、フレームチェック
シーケンス、及び終了デリミタから構成されている。

【００２０】図４（ｂ）〜（ｅ）は、特殊フレーム発生
器３６ａ，３６ｂが発生させる特殊フレームを示してい
る。すなわち、受信確認フレーム４２、局間状態確認フ
レーム４３、端局通知フレーム４４、リセットフレーム
４５などである。

【００２１】各フレームは、例えば情報フレーム４１は
可変長、受信確認フレーム４２は３２ビット、局間状態
確認フレーム４３及び端局通知フレーム４４は６４ビッ
ト、リセットフレーム４５は６４ビット以上に設定され
る。また、情報フレームと特殊フレームとを識別するた
めに、情報フレームはマンチェスタ形式で符号化し、特
殊フレームはＮＲＺ形式で符号化して送受信するものと
する。

【００２２】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。例えば、ノード１０ｃにおい
て、そのメディアアクセス制御部１１が送信要求を受け
るとモデム制御部３４に対する送信要求信号を有効にす
ると同時に、送信データ信号にマンチェスタ符号化され
た情報フレーム４１を加える。モデム制御部３４は送信
要求信号が有効になると送信選択器３７ａ，３７ｂを送
信データが出力されるように制御する。送信選択器３７
ａ，３７ｂから送信器３２ａ，３２ｂに出力された送信
データは電気信号から光信号に変換されて伝送路Ｌ１，
Ｌ２へ送出される。

【００２３】伝送路Ｌ１上に送出された情報フレーム４
１は、第１方向に隣接するノード１０ｂの受信器３１ａ
で受信されて光信号から電気信号に変換された後に当該
ノード１０ｂの受信判定器３３ａに入力される。受信判
定器３３ａでは、受信フレームがマンチェスタ符号化さ
れていることから情報フレーム４１であると判定し、そ
の判定結果をモデム制御部３４、受信切換器３５へ出力
する。また、情報フレーム４１を受信器３１ａから送信
選択器３７ａへ出力する。送信選択器３７ａでは、受信
器３１ａで受信した情報フレーム４１をリピート禁止期
間以外は送信器３２ａを介して伝送路Ｌ１上に送出す
る。また、受信切換器３５では、受信フレームを受信デ
ータ信号としてメディアアクセス制御部１１へ出力す
る。

【００２４】ノード１０ｂのモデム制御部３４では、受
信判定器３３ａから入力された判定結果が、受信確認フ
レーム４２又は端局間状態確認フレーム４３以外のフレ
ームであることを示していれば、送信選択器３７ａを制
御して送信器３２ａから第１方向に隣接するノード１０
ａに向けて情報フレーム４１を送出する。すなわち、リ
ピートする。一方、該モデム制御部３４では、受信判定
器３３ａから入力された判定結果が、受信確認フレーム
４２以外のフレームの場合は、特殊フレーム発生器３６
ｂを制御して第２方向に隣接するノード、すなわち前記
情報フレーム４１を受信した方向にあるノード１０ｃに
受信確認フレーム４２を送信する。

【００２５】ノード１０ｃのモデム部１３では、ノード
１０ｂからの受信確認フレーム４２が第２方向の伝送路
Ｌ２に対応した受信判定部３３ｂに入力され、そこで符
号化形式（ＮＲＺ形式）とビットパターンなどから状態
確認フレーム４２であると判定される。ノード１０ｃの
モデム制御部３４では、一定時間内に状態確認フレーム
４２を受信した場合、例えば自ノード送信開始から１２
８ビット時間内に状態確認フレーム４２を受信した場合
は、情報フレーム４１の送信を行った第１方向に隣接し
ているノード１０ｂ及びノード１０ｂまでの伝送路が正
常であると判断する。

【００２６】ここで、ノード１０ｃから見て第１方向に
隣接しているノード１０ｂ自体が故障している場合、又
はノード１０ｂまでの伝送路Ｌ１が断線等している場合
について説明する。このような場合は、ノード１０ｃの
モデム部１３では、ノード１０ｂから一定時間以内に受
信確認フレーム４２を受信することはできない。ノード
１０ｃで、例えば自ノード送信開始から１２８ビット時
間内に状態確認フレーム４２を受信しなかった場合は、
異常と判定して正常側の伝送路Ｌ２に対応した特殊フレ
ーム発生器３６ｂを制御して端局通知フレーム４４を正
常側となる第２方向の伝送路Ｌ２に送出する。同時に、
ノード１０ｃにおいて異常側となる第１方向の伝送路Ｌ
１への情報フレームの送信を禁止すると共に、自ノード
１０ｃでのリピート動作を禁止する。

【００２７】ノード１０ｃから正常側となる第２方向の
伝送路Ｌ２に送出した端局通知フレーム４４は、ノード
１０ｃから見て第２方向に隣接するノード１０ｄで受信
されると共にリピートされ、ノード１０ｄから見て第２
方向に隣接するノード１０ｄへと送信される。以後、同
様にして第２方向の伝送路Ｌ２に上にある一般ノードを
順次リピートされて最終的に終端ノード１０ｎに至る。

【００２８】終端ノード１０ｎでは、端局通知フレーム
４４を受信するまでは、リピート動作を禁止していて、
左右両方向から受信される送信データを廃棄して各一般
ノードに報知済みの送信データが伝送路上に残ることの
ないように消滅制御を実行している。そして、端局通知
フレーム４４を受信するとリピート動作を許可する。

【００２９】また、隣接ノード１０ｂ自体、又はそこま
での伝送路Ｌ１の異常を検出したノード１０ｃは、異常
側となる第１方向の伝送路Ｌ１上に周期的に局間状態確
認フレーム４３を送信する。

【００３０】ノード１０ｂ自体又はそこまでの伝送路Ｌ
１に発生していた故障等が回復すると、ノード１０ｃか
ら送信された局間状態確認フレーム４３がノード１０ｂ
に到達して第１方向にリピートされる。ノード１０ｂで
リピートされた局間状態確認フレーム４３は第１方向の
伝送路Ｌ１上にある次ノード１０ａに受信されリピート
されて終端ノード１０ｎに送信される。

【００３１】このとき、終端ノード１０ｎは上記したよ
うに既に端局通知フレーム４４を受信してリピート動作
が許可されているため、受信した局間状態確認フレーム
４３をリピートして第１方向にある一般ノードに送信す
る。そして、最終的に局間状態確認フレーム４３を発生
させたノード１０ｃまで戻ってくる。ノード１０ｃは、
局間状態確認フレーム４３の送信開始から一定時間、例
えば１２８ビット時間内に局間状態確認フレーム４３を
受信したときは異常が回復したと判断する。異常回復判
定後、ノード１０ｃは異常が回復した内容を情報フレー
ム４１に設定して終端ノード１０ｎに向けて送信する。

【００３２】終端ノード１０ｎでは、異常が回復した内
容の情報フレーム４１を受信すると、発生していた異常
が除去されたと判断してリセットフレーム４５を伝送路
上に送出する。このリセットフレーム４５が伝送路を周
回して終端ノード１０ｎに返ってくると、該終端ノード
１０ｎのリピートを禁止しフレームの終端動作を再開す
る。なお、各ノードは、リピート動作が禁止されていて
もリセットフレーム４５はリピートするように動作す
る。そして、リセットフレーム４５を受信した各一般ノ
ードはリピート動作を開始する。

【００３３】なお、以上の説明では第１方向に情報フレ
ーム４１をリピートしていき異常を検出した場合の動作
について説明したが、情報フレーム４１を第２方向へリ
ピートして異常検出した場合も同様に動作することにな
る。

【００３４】このように本実施例によれば、複数のノー
ド１０をリング状にカスケード接続して相互にデータの
伝送を可能にすると共に、一つのノードを終端ノード１
０ｎとして通常時にはリピート動作を禁止し端局通知フ
レーム４４を受信したときリピート動作を開始し、一般
ノードがデータ送信に伴い受信確認フレーム４２を交換
し合うようにして一定時間内に受信確認フレーム４２が
受信されないときに端局通知フレーム４４を正常側に送
信するようにしたので、伝送路の一部またはノードが故
障してもシステムが分離せず、残った全てのノードで正
常な動作が可能である。しかも、異常の検出が最も異常
箇所に近接したノードで行われるので、終端ノード１０
ｎで異常判定したときには終端ノード１０ｎよりも異常
箇所に近い各ノードでは必ず異常発生を認識できるの
で、終端ノード１０ｎと一般ノードとの間で判定結果が
相違する不具合を防止できる。

【００３５】本実施例によれば、一般ノードで異常を検
出した場合は、異常側へ周期的に局間状態確認フレーム
４３を送信して、局間状態確認フレーム４３の送信開始
から所定時間内に同フレーム４３を受信した場合には異
常回避と判定して終端ノード１０ｎに対して異常回復を
内容とする情報フレーム４１を送信し、終端ノード１０
ｎが情報フレーム４１から異常回復を知ったときリピー
ト動作を禁止すると共にリセットフレーム４５を送信し
て一般ノードのリピート動作を開始させるようにしたの
で、異常が回復したときには自動的にシステムを復旧さ
せることができる。本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変
形実施可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、Ｉ
ＥＥＥ８０２．４規格のメディアアクセス方式を変える
ことなく安価で拡張性の高い伝送路の光化を実現できる
データ伝送装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るデータ伝送装置のシス
テム構成図である。

【図２】一実施例のデータ伝送装置に備えたノードの構
成図である。

【図３】モデム部の構成図である。

【図４】情報フレーム及び特殊フレームを示す図であ
る。

【符号の説明】

１０ａ〜１０ｅ…一般ノード、１０ｎ…終端ノード、１
１…メディアアクセス制御部、１２…ノード制御部、１
３…モデム部、３１ａ，３１ｂ…受信器、３２ａ，３２
ｂ…送信器、３３ａ，３３ｂ…受信判定器、３４…モデ
ム制御部、３５…受信切換器、３６ａ，３６ｂ…特殊フ
レーム発生器、３７ａ，３７ｂ…送信選択器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−221236（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−134559（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−134560（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−219296（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−101754（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−167599（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−486321（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−303248（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/437 H04L 12/433

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】データを両方向に送受信できると共にデー
   タをいずれの方向から受信しても反対側へリピートでき
   る複数のノードを一対の伝送路によりリング状にカスケ
   ード接続し、前記複数ノードのうち少なくとも１つのノ
   ードを終端ノードとしてリピート動作を禁止したトーク
   ンパッシングバス方式のデータ伝送装置において、前記
   終端ノードを除く他の隣接するノード間で情報フレーム
   を送信するとき受信側ノードが送信側ノードへ受信確認
   フレームを返し、前記受信確認フレームが一定時間内に
   前記送信側ノードに返ってこなかった場合に該送信側ノ
   ードが前記受信側ノード自体または受信側ノードと送信
   側ノードとの間の伝送路に異常があると判断し前記受信
   側ノードへの情報フレームのリピートを禁止すると共に
   異常発生を通知する端局通知フレームを正常側の伝送路
   へ送出し、前記終端ノードに該端局通知フレームが到達
   したところで前記終端ノードにリピート動作を許可する
   データ伝送装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のデータ伝送装置において、
   前記送信側ノードが前記受信側ノード自体または受信側
   ノードと送信側ノードとの間の伝送路に異常があると判
   断した後、当該送信側ノードが異常側に伝送路状態を確
   認する状態確認フレームを一定周期で送信し、前記送信
   側ノードで前記状態確認フレームを一定時間内に受信し
   た場合に伝送路が正常に復帰したと判断して前記終端ノ
   ードに対して復帰した旨の内容の情報フレームを送信す
   ることを特徴とするデータ伝送装置。