JP3948330B2

JP3948330B2 - Interconnect equipment between different networks

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Publication number: JP3948330B2
Application number: JP2002107939A
Authority: JP
Inventors: 知広山崎
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2022-04-10
Also published as: JP2003304271A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、トークン・パッシング・バスと称するアクセス制御方式が採用されているバス型ＬＡＮとＣＳＭＡ／ＣＤと称するアクセス制御方式が採用されているバス型ＬＡＮとを相互に接続するための、異種ネットワーク間の相互接続装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車生産工場においては、生産設備間の情報伝達のために工場内にバス型ＬＡＮを構築し、そのＬＡＮのアクセス制御方式としてＣＳＭＡ／ＣＤ方式を採用している。このＣＳＭＡ／ＣＤ方式のバス型ＬＡＮ、いわゆるイーサネットＬＡＮ（一般的にはIEEE802委員会が作成したIEEE802.3の規格であり、CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)型LAN）は、通信負荷が一定の限度を超えるとその通信負荷の増加に伴って情報伝達の遅延時間が急増するという特性があることから、リアルタイム性が要求される生産設備間の情報伝達には不向きである。
【０００３】
このイーサネットＬＡＮの欠点を解消するため、最近では、（社）日本自動車工業会が作成した要求仕様を受け、（財）製造科学技術センター(MSTC)で産学の協同により「FL-net（OPCN-2）」というＬＡＮのプロトコル仕様書が策定された。この「FL-net（OPCN-2）」ＬＡＮの規格では、情報伝達のリアルタイム性を保証し、イーサネットＬＡＮをＦＡ（Factory Automation）でも使用できるようにしている。
【０００４】
FL-net(OPCN-2)ＬＡＮでは、ハードウエアおよびソフトウエアの基盤としてイーサネットＬＡＮの技術を用いている。そして、通信プロトコルにはコネクションレス型のＵＤＰ／ＩＰを用い、ＵＤＰ／ＩＰ層の上位層に「ＦＡリンクプロトコル」と称するトークンの管理手順を設けている。FL-net(OPCN-2)ＬＡＮでは、「ＦＡリンクプロトコル」により、参加する局間でトークンを絶えず巡回させ、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式のバス型ＬＡＮでは当然のように発生するコリジョン（衝突）を回避して、一定時間内での情報伝達を保証する。したがって、生産設備間での制御情報の交換は、リアルタイムにかつ非常にスムースに行うことができる。
【０００５】
このように、FL-net(OPCN-2)ＬＡＮは、トークンを巡回させる方式のＬＡＮであるため、トークン・パッシング・バスと称するアクセス制御方式が採用されているバス型ＬＡＮと言うことができる。
【０００６】
一方、最近の生産システムでは、生産設備間で制御情報の交換を行うだけではなく、制御情報以外の情報、例えば生産設備の稼動監視など生産管理に関する情報の伝送も行うようになってきている。通常、制御情報以外の情報はリアルタイムに伝送する必要性に乏しいので、このようなリアルタイム性の要求されない情報は既存のイーサネットＬＡＮで伝送されている。
【０００７】
このため、現在では生産設備の制御情報はFL-net(OPCN-2)ＬＡＮによって、また、制御情報以外の情報、例えば生産管理に関する情報は一般的なイーサネットＬＡＮ、つまりＣＳＭＡ／ＣＤ方式のバス型ＬＡＮによって、それぞれ伝送している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の情報伝送システムでは、１つの生産設備に制御情報とそれ以外の情報とを伝送するために、FL-net(OPCN-2)ＬＡＮ回線と一般的なイーサネットＬＡＮ回線という、２つのＬＡＮ回線を別々に配線しなければならない。このため、ＬＡＮ回線の配線に多大の費用がかかるという問題が指摘されている。
【０００９】
FL-net(OPCN-2)ＬＡＮはイーサネットＬＡＮの技術を基盤とするので、このＬＡＮ回線をイーサネットＬＡＮ回線に物理的に接続することは可能である。しかし、FL-net(OPCN-2)ＬＡＮは、トークン・パッシング・バスと称するアクセス制御方式が採用されているバス型ＬＡＮであり、また、イーサネットＬＡＮは、ＣＳＭＡ／ＣＤと称するアクセス制御方式が採用されているバス型ＬＡＮであり、双方のＬＡＮはアクセス制御方式を異にする。
【００１０】
仮に、ＬＡＮのセグメント内でトークンが常に１局にしか与えられないFL-net(OPCN-2)ＬＡＮに、そのセグメント内にキャリアがなければいつでも送信が可能なイーサネットＬＡＮが接続されると、トークンを保持しているFL-net(OPCN-2)ＬＡＮの局とイーサネットＬＡＮの局との間で多重アクセスによるコリジョンが発生することになる。このコリジョンの発生によって、FL-net(OPCN-2)ＬＡＮ側の局のＣＳＭＡ／ＣＤの機能が動作し、FL-net(OPCN-2)ＬＡＮ内のトークンの巡回が妨げられる。また、トークンを保持しているFL-net(OPCN-2)ＬＡＮ側の局がトークンを巡回させようとしたときに、イーサネットＬＡＮ側の局が情報を送信していると、規定時間内にトークンを送信することができなくなる。さらに、イーサネットＬＡＮ内にはFL-net(OPCN-2)ＬＡＮ側の局から送信されるトークンが流出することから、このトークンが全体のＬＡＮ回線の通信負荷を増加させ、コリジョンの発生頻度を上昇させてしまう。
【００１１】
これでは、情報伝達のリアルタイム性を追及してFL-net(OPCN-2)というＬＡＮの規格を策定した意味が根底から覆される。したがって、現在の技術では、結果的にはFL-net(OPCN-2)ＬＡＮとイーサネットＬＡＮとを単に物理的に相互に接続することはできない。
【００１２】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みて成されたものであり、アクセス方式の異なるＬＡＮであっても、それぞれのＬＡＮの特徴を生かしつつ、相互に接続することが可能な、異種ネットワーク間の相互接続装置の提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる相互接続装置は、以下の構成を有する。
（１）トークン・パッシングと称するアクセス制御方式が採用されている第１のＬＡＮとＣＳＭＡ／ＣＤと称するアクセス制御方式が採用されている第２のＬＡＮとを相互に接続するための異種ネットワーク間の相互接続装置であって、
前記第１のＬＡＮを介して受信したパケットが前記第２のＬＡＮに接続されている局に対するパケットであるか否かを判断する第１判断手段と、
受信したパケットが前記第２のＬＡＮに接続されている局に対するパケットであると判断されたときにそのパケットを出力する第１パケット出力手段と、
出力されたパケットを蓄積する第１蓄積手段と、
蓄積されたパケットを前記第２のＬＡＮのアクセス制御方式に従って前記第２のＬＡＮに送信する第１送信手段と、を有し、
前記第１判断手段は、
受信したパケットが前記第２のＬＡＮに接続されている局に対するパケットであったときに送信トリガを出力する送信トリガ出力手段と、
前記第１のＬＡＮのトークンパケットを受信してから最初のデータパケットが送信されるまでのイーサネットパケット占有可能時間を計測する計測手段と、
計測されたイーサネットパケット占有可能時間を出力する計測時間出力手段と、
を有することを特徴とする。
（２）トークン・パッシングと称するアクセス制御方式が採用されている第１のＬＡＮとＣＳＭＡ／ＣＤと称するアクセス制御方式が採用されている第２のＬＡＮとを相互に接続するための異種ネットワーク間の相互接続装置であって、
前記第２のＬＡＮを介して受信したパケットが前記第２のＬＡＮと同種のＬＡＮに接続されている局に対するパケットであるか否かを判断する第２判断手段と、
受信したパケットが前記第２のＬＡＮと同種のＬＡＮに接続されている局に対するパケットであると判断されたときにそのパケットを出力する第２パケット出力手段と、
出力されたパケットを蓄積する第２蓄積手段と、
前記第１のＬＡＮのトークンパケットを受信してから最初のデータパケットが送信されるまでのイーサネットパケット占有可能時間を記憶する記憶手段と、
前記第１のＬＡＮを介して受信したパケットがトークンパケットであったときに送信トリガを出力する送信トリガ出力手段と、
前記送信トリガを入力したときに、蓄積されたパケットを前記イーサネットパケット占有可能時間の間前記第１のＬＡＮに送信する第２送信手段と、
を有することを特徴とする。
（３）トークン・パッシングと称するアクセス制御方式が採用されている第１のＬＡＮとＣＳＭＡ／ＣＤと称するアクセス制御方式が採用されている第２のＬＡＮとを相互に接続するための異種ネットワーク間の相互接続装置であって、
前記第１のＬＡＮを介して受信したパケットが前記第２のＬＡＮに接続されている局に対するパケットであるか否かを判断する第１判断手段と、
受信したパケットが前記第２のＬＡＮに接続されている局に対するパケットであると判断されたときにそのパケットを出力する第１パケット出力手段と、
出力されたパケットを蓄積する第１蓄積手段と、
蓄積されたパケットを前記第２のＬＡＮのアクセス制御方式に従って前記第２のＬＡＮに送信する第１送信手段と、
前記第２のＬＡＮを介して受信したパケットが前記第２のＬＡＮと同種のＬＡＮに接続されている局に対するパケットであるか否かを判断する第２判断手段と、
受信したパケットが前記第２のＬＡＮと同種のＬＡＮに接続されている局に対するパケットであると判断されたときにそのパケットを出力する第２パケット出力手段と、
出力されたパケットを蓄積する第２蓄積手段と、
前記第１のＬＡＮのトークンパケットを受信してから最初のデータパケットが送信されるまでのイーサネットパケット占有可能時間を記憶する記憶手段と、
受信したパケットが前記第２のＬＡＮに接続されている局に対するパケットであったときに送信トリガを出力する送信トリガ出力手段と、
前記送信トリガを入力したときに、蓄積されたパケットを前記イーサネットパケット占有可能時間の間前記第１のＬＡＮに送信する第２送信手段と、
を有することを特徴とする。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の異種ネットワーク間の相互接続装置によれば、トークン・パッシングと称するアクセス制御方式が採用されている第１のＬＡＮとＣＳＭＡ／ＣＤと称するアクセス制御方式が採用されている第２のＬＡＮとを、それぞれのＬＡＮの特徴を生かしつつ相互に接続することができる。
【００１５】
第２のＬＡＮから送信されるパケットは、第１のＬＡＮの空き時間に伝送させることができるので、第１のＬＡＮ上を伝送するパケットとコリジョンを起こすことがなく、トークンを正常に巡回させることができる。
【００１６】
第１のＬＡＮのみを伝送するパケットは、第２のＬＡＮに流出することがないので、第２のＬＡＮのコリジョンの発生を抑制することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる異種ネットワーク間の相互接続装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。本発明にかかる装置は、具体的には、トークン・パッシング・バスと称するアクセス制御方式が採用されているバス型ＬＡＮ（FL-net(OPCN-2)ＬＡＮ）とＣＳＭＡ／ＣＤと称するアクセス制御方式が採用されているバス型ＬＡＮ（イーサネットＬＡＮ）とを、それぞれのＬＡＮの特徴を生かしつつ、相互に接続するための装置である。
【００１８】
本発明にかかる装置の詳細を説明する前に、FL-net(OPCN-2)ＬＡＮとイーサネットＬＡＮとのそれぞれの特徴を説明する。
（FL-net(OPCN-2)ＬＡＮとイーサネットＬＡＮの特徴）
（１）FL-net(OPCN-2)ＬＡＮ
このＬＡＮは、トークンという送信権を巡回させ、トークンを受け取った局だけが送信可能なＬＡＮである。
【００１９】
図１は、FL-net(OPCN-2)ＬＡＮの概略構成を示す図である。このＬＡＮは、FL-netＬＡＮ回線１０と、このＬＡＮの局（具体的にはＰＣ（プログラマブルコントローラ））＃１〜＃３とで構成される。＃１局、＃２局、＃３局のそれぞれは、FL-netＬＡＮ回線１０に図に示すように接続される。したがって、図１に示すＬＡＮは、バス型ＬＡＮである。
【００２０】
トークンは、基本的にこのＬＡＮに１つだけ存在する。トークンはトークンパケットという形で巡回される。トークンパケットは、このトークンの宛先局番（ＤＮＡ）と、このトークンの送出局番（ＳＮＡ）を持つ。各局は、受信したトークンの宛先局番が自局の局番と一致したときにトークン保持局となる。トークン保持局のみが自局からデータパケットを送信することができるため、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式を採用するバス型ＬＡＮのようなコリジョンは生じない。トークンは、FL-netＬＡＮ回線１０に接続されている局（正確に言えば参加している局）の局番の若い順に巡回される。＃１局の局番が「１」、＃２局の局番が「２」、＃３局の局番が「３」のように設定されていると、図１に示すＬＡＮでは、トークンが＃１局、＃２局、＃３局、＃１局、＃２局、…の順に巡回する。
【００２１】
トークン保持局は、トークンを保持した後、FL-netＬＡＮ回線１０に他の全ての局宛てのデータパケットを連続して送信し、最後に次局宛てのトークンパケットを送信する。各局では、トークンを保持してから最初のデータパケットを送信するまでに内部処理などのため数ｍｓｅｃから数１０ｍｓｅｃの時間がかかる。したがって、トークンを保持してから数ｍｓｅｃから数１０ｍｓｅｃの時間は、FL-netＬＡＮ回線１０上にキャリア（信号）は存在しない。本発明にかかる装置は、このキャリアの存在していない空き時間（後述するが、イーサネットパケット占有可能時間という）を使ってイーサネットＬＡＮ回線からFL-netＬＡＮ回線１０上にパケットを伝送させる。
【００２２】
FL-netＬＡＮでは、データパケットとトークンパケットとを少なくともトークン監視時間内に送信を完了させることが決められている。トークン監視時間とは、局離脱などによってトークンが送信されなかったときに、次にトークンを受け取るべき局がトークンを再発行するまでの時間であり、この時間は局ごとに利用者が設定する。したがって、トークンの巡回時間の最大値は、全局のトークン監視時間の総和となり、FL-netＬＡＮを構成する局数に増減がなければこの時間は一定となる。
【００２３】
図２は、図１のFL-net(OPCN-2)ＬＡＮにおいて、情報伝送のリアルタイム性を最大としたときのデータパケットおよびトークンパケットの送信状況を示したタイミングチャートである。
【００２４】
まず、トークン保持局となった＃１局からFL-netＬＡＮ回線１０に他の全ての局宛てのデータパケットｄ１（ＳＮＡ＝１）を送信し、次局宛てのトークンパケットｔ１（ＤＮＡ＝２、ＳＮＡ＝１）を送信する。この結果、FL-netＬＡＮ回線１０には図１に示すようなデータパケットｄ１とトークンパケットｔ１が伝送される。
【００２５】
次に、＃２局は自局宛てのトークンパケットｔ１を受信し、受信したときの時刻（ｘ）を記憶する。＃２局はトークンを保持してから内部処理を行い、データパケットｄ２（ＳＮＡ＝２）を送信し、次局宛てのトークンパケットｔ２（ＤＮＡ＝３、ＳＮＡ＝２）を送信する。この結果、FL-netＬＡＮ回線１０には図２に示すようなデータパケットｄ２とトークンパケットｔ２が伝送される。
【００２６】
＃２局はデータパケットｄ２の送信を開始したときの時刻（ｙ）を記憶する。＃２局が内部処理に要した時間Ｔｂ［２］は、時刻（ｙ）−時刻（ｘ）で計算できる。本発明にかかる装置では、このＴｂ［２］の空き時間を使用してイーサネットＬＡＮ回線からパケットを伝送させる。この空き時間は、FL-netＬＡＮ回線１０上にキャリアの存在していない時間であり、イーサネットパケット占有可能時間と称する。
【００２７】
そして、＃３局は自局宛てのトークンパケットｔ２を受信し、受信したときの時刻（ｘ）を記憶する。＃３局はトークンを保持してから内部処理を行い、データパケットｄ３▲１▼、ｄ３▲２▼（ＳＮＡ＝３）を連続して送信し、次局宛てのトークンパケットｔ３（ＤＮＡ＝１、ＳＮＡ＝３）を送信する。この結果、FL-netＬＡＮ回線１０上には図１に示すようなデータパケットｄ３▲１▼、ｄ３▲２▼とトークンパケットｔ３が伝送される。
【００２８】
＃３局はデータパケットｄ３▲１▼、ｄ３▲２▼の送信を開始したときの時刻（ｙ）を記憶する。＃３局が内部処理に要した時間Ｔｂ［３］は、時刻（ｙ）−時刻（ｘ）で計算でき、このときのイーサネットパケット占有可能時間はＴｂ［３］となる。
【００２９】
図３は、図１のFL-net(OPCN-2)ＬＡＮにおいて、情報伝送のリアルタイム性が許容限界にあるときのデータパケットおよびトークンパケットの送信状況を示したタイミングチャートである。
【００３０】
情報伝送のリアルタイム性が許容限界にあるときとは、トークン保持局がトークン監視時間を最大限使ってデータパケットおよびトークンパケットを送信する場合である。図３に示すように、例えば、＃２局は自局宛てのトークンパケットｔ１を受信し、このトークンを保持してから内部処理を行い、データパケットｄ２とトークンパケットｔ２を送信する。
【００３１】
内部処理に時間がかかり、自局宛てのトークンパケットｔ１を保持してから次局宛てのトークンパケットｔ２を送信し終えるまでに、＃２局に設定したトークン監視時間ＴＷ［２］を要してしまったときには、イーサネットパケット占有可能時間Ｔｂ［２］は、図３に示すように通常（点線で示されるｄ２、ｔ２）より長い時間となる。
【００３２】
したがって、この場合には、イーサネットＬＡＮ回線からより多くのパケットの伝送が可能となる。なお、トークン監視時間ＴＷ［２］内にトークンパケットｔ２が＃３局に受信されなければ、＃３局がトークンを再発行する。
【００３３】
以上のように、FL-net(OPCN-2)ＬＡＮでは、トークンを定められた時間内で送信するようになっているので、イーサネットＬＡＮのように情報の伝送時間が予測困難となることがなく、局離脱などが生じなければ、少なくとも各局のトークン監視時間の総和の時間内には必ず情報が伝送される。なお、通常は、ある局がトークンを受信してからデータパケットと次局宛てトークンとを送信するまでの時間は、その局のトークン監視時間よりも十分小さな時間であるから、トークンの巡回時間も、トークン監視時間の総和よりも十分小さくなる。
（２）イーサネットＬＡＮ
このＬＡＮは、早い者勝ちで送信権を獲得し、送信権を獲得した局だけが送信可能なＬＡＮである。
【００３４】
図４は、イーサネットＬＡＮの概略構成を示す図である。このＬＡＮは、イーサネットＬＡＮ回線２０と、このＬＡＮの局（具体的にはパーソナルコンピュータ）＃１〜＃５とで構成される。＃１局、＃２局、＃３局、＃４局、＃５局のそれぞれは、イーサネットＬＡＮ回線２０に図に示すように接続される。したがって、図４に示すＬＡＮは、バス型ＬＡＮである。
【００３５】
イーサネットＬＡＮでは、図５のフローチャートに示すように、データパケットを送信しようとする局、例えば＃１局がイーサネットＬＡＮ回線２０にキャリアがあるか否かを判断する。つまり回線が空いているか否かを判断する（Ｓ１）。回線が空いていなければ空くまで待ち（Ｓ１：ＮＯ）、空いていれば（Ｓ１：ＹＥＳ）、データパケットの送信を開始する（Ｓ２）。データパケットの送信を開始した後に、コリジョン（衝突）が発生したか否かを監視する（Ｓ３）。データパケットの送信中にコリジョンが発生しなければ（Ｓ３：ＮＯ）、送信対象局、例えば＃３局にデータパケットが伝送されたのでデータパケットの送信が完了する。一方、データパケットの送信中にコリジョンが発生したら（Ｓ３：ＹＥＳ）、コリジョンの発生を検出した局は他の全ての局にコリジョンの発生を知らせる（Ｓ４）。そして、ランダムなバックオフ時間だけ待って、再度Ｓ１のステップから処理を再開する。
【００３６】
したがって、イーサネットＬＡＮでは、通信負荷の増加とともにコリジョンの発生の確率が大きくなり、その結果送信待ち時間が長くなる。このため、リアルタイム性の要求される制御情報の伝送には不向きなのである。
【００３７】
次に、本発明にかかる異種ネットワーク間の相互接続装置を実施の形態１から実施の形態３でさらに詳細に説明する。
（実施の形態１）
図６は、FL-net(OPCN-2)ＬＡＮとイーサネットＬＡＮとを本発明にかかる装置を介して接続している状態を示す図である。FL-netＬＡＮ回線４０には、このＬＡＮのFL-net局となるＰＣ（プログラマブルコントローラ）＃４１〜＃４３が接続されている。また、イーサネットＬＡＮ回線５０には、このＬＡＮのイーサネット局となるパーソナルコンピュータ＃５１〜＃５５が接続され、イーサネットＬＡＮ回線６０には、このＬＡＮのイーサネット局となるパーソナルコンピュータ＃６１〜＃６５が接続されている。そして、イーサネットＬＡＮ回線７０には、このＬＡＮのイーサネット局となるパーソナルコンピュータ＃７１が接続されている。
【００３８】
FL-netＬＡＮ回線４０とイーサネットＬＡＮ回線５０とは本発明の相互接続装置１００Ａを介して接続され、FL-netＬＡＮ回線４０とイーサネットＬＡＮ回線６０とは本発明の相互接続装置１００Ｂを介して接続される。また、FL-netＬＡＮ回線４０とイーサネットＬＡＮ回線７０とは本発明の相互接続装置１００Ｃを介して接続される。
【００３９】
この実施の形態では、例えば、FL-netＬＡＮ回線４０を介して、イーサネットＬＡＮ回線５０に接続されているイーサネット局＃５１とイーサネットＬＡＮ回線６０に接続されているイーサネット局＃６１との間で、イーサネットパケットを送受信する場合を例示して説明する。
【００４０】
図７は、本発明にかかる異種ネットワーク間の相互接続装置の概略構成ブロック図である。相互接続装置１００Ａは、FL-netＬＡＮ回線４０に接続されるポートＡおよびイーサネットＬＡＮ回線５０に接続されるポートＢを有している。相互接続装置１００Ａは、ポートＡＬＡＮコントローラ１０２、ポートＡ受信制御部１０４、スケジューリングパラメータ管理テーブル１０６、ポートＡ送信制御部１０８、ポートＡ送信パケットバッファ１１０、ポートＢＬＡＮコントローラ１１２、ポートＢ受信制御部１１４、ポートＢ送信制御部１１６、ポートＢ送信パケットバッファ１１８で構成される。なお、図６に示してある相互接続装置１００Ｂ、１００Ｃも相互接続装置１００Ａと全く同一の構成を有している。
【００４１】
ポートＡＬＡＮコントローラ１０２とポートＡ受信制御部１０４は、第１判断手段、第１パケット出力手段、送信トリガ出力手段、計測手段、計測時間出力手段、認識手段として機能する。
【００４２】
ポートＢ送信パケットバッファ１１８は、第１蓄積手段として機能する。
【００４３】
ポートＢＬＡＮコントローラ１１２とポートＢ送信制御部１１６は、第１送信手段、組み立て手段、組み立てパケット送信手段として機能する。
【００４４】
ポートＢＬＡＮコントローラ１１２とポートＢ受信制御部１１４は、第２判断手段、第２パケット出力手段として機能する。
【００４５】
ポートＡ送信パケットバッファ１１０は第２蓄積手段として機能する。
【００４６】
スケジューリングパラメータ管理テーブル１０６は記憶手段として機能する。
【００４７】
ポートＡ送信制御部１０８は第２送信手段、分割手段、分割パケット送信手段として機能する。
【００４８】
次に、相互接続装置１００Ａの各構成要素の機能について説明する。
Ａ．相互接続装置の各構成要素の機能
（１）ポートＡＬＡＮコントローラ１０２およびポートＢＬＡＮコントローラ１１２の機能
ポートＡおよびポートＢは、IEEE802.3またはこれに準拠したイーサネットポートである。このため、各々のポートに、回線制御部としてポートＡＬＡＮコントローラ１０２およびポートＢＬＡＮコントローラ１１２を設けている。各々のＬＡＮコントローラは、イーサネットの基本的な回線制御を行う。例えば、各々のＬＡＮ回線上を伝送するパケットを受信したり、送信要求を受けたときにＣＳＭＡ／ＣＤのアクセス制御方式に従ってＬＡＮ回線上にパケットを送信したり、ＣＳ(Carrier Sense)機能によりキャリアの存在が検出されたときにそのことを通知したりする。
（２）ポートＡ受信制御部１０４およびポートＢ受信制御部１１４の機能
▲１▼ ポートＡ受信制御部１０４は、ポートＡＬＡＮコントローラ１０２を介してFL-netＬＡＮ回線４０から受信したパケットが、イーサネットパケット（イーサネットＬＡＮ（第２のＬＡＮ）のＴＣＰ／ＩＰパケット、またはFL-netＬＡＮ以外のＬＡＮ（第２のＬＡＮ）のＵＤＰ／ＩＰパケット）であるか、FL-netパケット（FL-netＬＡＮ（第１のＬＡＮ）のＵＤＰ／ＩＰパケット）であるかを判断する。受信したパケットがイーサネットパケット（ＵＤＰ／ＩＰパケット）であったとき、このパケットがFL-netＬＡＮ以外のＵＤＰ／ＩＰパケットであるのか、FL-netＬＡＮのＵＤＰ／ＩＰパケットであるのかの判別は、ＵＤＰヘッダ部のポート番号部の情報に基づいて行う。
【００４９】
ポートＢ受信制御部１１４は、ポートＢＬＡＮコントローラ１１２を介してイーサネットＬＡＮ回線５０から受信したパケットが、イーサネットＬＡＮ回線５０と同種の（同一のアクセス制御方式を採用している）イーサネットＬＡＮ回線６０（または７０）に接続されている局に対するイーサネットパケットであるか否かを判断する。
▲２▼ ポートＡ受信制御部１０４は、イーサネットＬＡＮ回線５０に接続されている局に対するパケット（イーサネットパケット）だけをポートＢ送信パケットバッファ１１８に出力し、ポートＢ受信制御部１１４は、イーサネットＬＡＮ回線６０（または７０）に接続されている局に対するパケット（イーサネットパケット）だけをポートＢ送信パケットバッファ１１８に出力する。
▲３▼ ポートＡ受信制御部１０４は、受信したパケットがトークンパケットであるかデータパケットであるかを判別する。そして、受信したパケットがトークンパケットであれば、このトークンパケットに基づいてトークン保持局の局番を認識する。
▲４▼ ポートＡ受信制御部１０４は、FL-netＬＡＮ回線４０に接続されている（正確には参加している）FL-net局＃４１〜＃４３の全てのイーサネットパケット占有可能時間Ｔｂ［１］〜Ｔｂ［３］（図２、図３参照）を計測する。前述のように、各FL-net局ではトークンを保持してから最初のデータパケットを送信するまでに内部処理などのため数ｍｓｅｃから数１０ｍｓｅｃの時間がかかる。この時間をイーサネットパケット占有可能時間と称するが、一般的にこのイーサネットパケット占有可能時間は各FL-net局毎に異なる。各FL-net局のイーサネットパケット占有可能時間は次のようにして計測する。
【００５０】
イーサネットパケット占有可能時間Ｔｂ［ｎ］は、トークンパケットを認識した時の時刻（ｘ）とデータパケットの送信が開始された時の（キャリア検出信号を認識した時の）時刻（ｙ）とを記憶しておき、データパケットがトークン保持局から最初に送信されたFL-netデータパケットであったときにこれらの時刻の差を求めることによって計測できる。計測されたFL-net局＃４１〜＃４３のイーサネットパケット占有可能時間Ｔｂ［１］〜Ｔｂ［３］は、認識されたトークン保持局の局番とともにスケジューリングパラメータ管理テーブル１０６に記憶させる。
▲５▼ ポートＡ受信制御部１０４は、FL-netＬＡＮ回線４０から受信したパケットがトークンパケットであったときにポートＡ送信制御部１０８に送信トリガを出力する。送信トリガを出力する際には、ポートＡ送信制御部１０８にイーサネットパケット占有可能時間の選択をさせるために、トークン保持局の局番もポートＡ送信制御部１０８に通知する。
（３）スケジューリングパラメータ管理テーブル１０６の機能
このテーブル１０６は、図８に示すように、ポートＡ受信制御部１０４で計測されたイーサネットパケット占有可能時間ＴｂをFL-net局の局番に対応させて記憶する。このテーブル１０６には、２５４局分のイーサネットパケット占有可能時間を記憶させることができる。本実施の形態の場合、FL-net局＃４１（局番１）のイーサネットパケット占有可能時間Ｔｂ［１］は１５００μＳ、FL-net局＃４２（局番２）のイーサネットパケット占有可能時間Ｔｂ［２］は１７００μＳ、FL-net局＃４３（局番３）のイーサネットパケット占有可能時間Ｔｂ［３］は２３００μＳである。
（４）ポートＡ送信制御部１０８の機能
▲１▼ ポートＡ送信制御部１０８は、ポートＡ受信制御部１０４から出力された送信トリガに基づいてポートＡ送信パケットバッファ１１０に蓄積されているイーサネットパケットをポートＡＬＡＮコントローラ１０２に出力する。
【００５１】
ポートＡ送信制御部１０８は、送信トリガを出力する際にポートＡ受信制御部１０４から通知された、トークン保持局の局番に基づいて、スケジューリングパラメータ管理テーブル１０６から該当する局番のイーサネットパケット占有可能時間Ｔｂを読み取る。ポートＡ送信制御部１０８は、読み取ったイーサネットパケット占有可能時間ＴｂだけポートＡ送信パケットバッファ１１０に蓄積されているイーサネットパケットをポートＡＬＡＮコントローラ１０２に出力する。たとえば、FL-net局＃４１（局番１）がトークン保持局であった場合、この局のイーサネットパケット占有可能時間Ｔｂ［１］は１５００μＳであるので、ポートＡ送信制御部１０８は、１５００μＳの間、ポートＡ送信パケットバッファ１１０に蓄積されているイーサネットパケットをポートＡＬＡＮコントローラ１０２に出力する。
【００５２】
ポートＡ送信パケットバッファ１１０に多くのイーサネットパケットが蓄積されていたときには、イーサネットパケット占有可能時間の間に全てのイーサネットパケットを出力できないことも考えられる。そこで、ポートＡ送信制御部１０８は、次のように、イーサネットパケットを分割する機能を備えている。
▲２▼ ポートＡ送信制御部１０８は、送信トリガを出力する際にポートＡ受信制御部１０４から通知された、トークン保持局の局番に基づいて、スケジューリングパラメータ管理テーブル１０６から該当する局番のイーサネットパケット占有可能時間Ｔｂを読み取る。一方、ポートＡ送信制御部１０８は、ポートＡ送信パケットバッファ１１０に蓄積されているイーサネットパケットのデータ量を算出する。イーサネットパケットのデータ量は、ポートＡ送信パケットバッファ１１０におけるイーサネットパケットの蓄積開始番地と蓄積終了番地を認識することによって算出できる。
【００５３】
ポートＡ送信制御部１０８は、自己の送信能力（伝送速度）を勘案し、読み取ったイーサネットパケット占有可能時間Ｔｂ内に、ポートＡ送信パケットバッファ１１０に蓄積されている全てのイーサネットパケットが出力可能か否かを判断する。このイーサネットパケット占有可能時間Ｔｂ内には全てのイーサネットパケットが出力できないと判断されたときには、このイーサネットパケットを複数に分割し、次回以降のイーサネットパケット占有可能時間も利用して分割出力するためのスケジュールを作成する。ポートＡ送信パケットバッファ１１０に蓄積されているイーサネットパケットは、このスケジュールにしたがって出力する。
（５）ポートＢ送信制御部１１６の機能
ポートＢ送信制御部１１６は、ポートＢ送信パケットバッファ１１８に蓄積されている未送信のイーサネットパケットをポートＢＬＡＮコントローラ１１２に出力する。なお、ポートＢ送信パケットバッファ１１８に蓄積されるイーサネットパケットは、分割して出力されてきたものもあるので、このようなフラグメント化したイーサネットパケットを組み立てる機能も有している。ポートＢ送信制御部１１６は、この組み立てた後のイーサネットパケットをポートＢＬＡＮコントローラ１１２に出力する。イーサネットパケットを出力するときには、ＣＳＭＡ／ＣＤのアクセス制御方式に従ってイーサネットＬＡＮ回線５０上にキャリアが存在していないことを確認する。
（６）ポートＡ送信パケットバッファ１１０およびポートＢ送信パケットバッファ１１８の機能
ポートＡ送信パケットバッファ１１０は、ポートＢ受信制御部１１４から出力されたイーサネットパケットを蓄積し、それを先入れ先出し方式で出力する。ポートＢ送信パケットバッファ１１８は、ポートＡ受信制御部１０４から出力されたイーサネットパケットを蓄積し、それを先入れ先出し方式で出力する。
【００５４】
本発明にかかる相互接続装置の概略の構成は以上のとおりである。次に、相互接続装置の動作を説明する。まず、図９および図１０のフローチャートを参照しながら、FL-netＬＡＮ回線４０からイーサネットＬＡＮ回線５０にイーサネットパケットを伝送させる手順を説明し、次に、図１１および図１２のフローチャートを参照しながら、イーサネットＬＡＮ回線５０からFL-netＬＡＮ回線４０にイーサネットパケットを伝送させる手順を説明する。
【００５５】
なお、FL-netＬＡＮ回線４０を介して、イーサネットＬＡＮ回線５０に接続されているイーサネット局＃５１とイーサネットＬＡＮ回線６０に接続されているイーサネット局＃６１との間で、イーサネットパケットを送受信する場合には、これから説明する２つの手順（FL-netＬＡＮ回線からイーサネットＬＡＮ回線、イーサネットＬＡＮ回線からFL-netＬＡＮ回線）がそれぞれの相互接続装置１００Ａと１００Ｂとで同時に行われる。
Ｂ．相互接続装置の動作
（１）FL-netＬＡＮ回線からイーサネットＬＡＮ回線への伝送
この場合のイーサネットパケットの伝送は、ポートＡ、ポートＡＬＡＮコントローラ１０２、ポートＡ受信制御部１０４、ポートＢ送信パケットバッファ１１８、ポートＢ送信制御部１１６、ポートＢＬＡＮコントローラ１１２、ポートＢの順に行われる。
【００５６】
図９のフローチャートに示すように、ポートＡ受信制御部１０４は、FL-netＬＡＮ回線４０にトークンパケットが送信されるのを待つ（Ｓ１１）。ポートＡ受信制御部１０４は、トークンパケットを検出すると、これを検出したときの時刻（ｘ）をレジスタに記憶させ（Ｓ１２）、トークンパケットのヘッダ部の宛先局番（ＤＮＡ）ｎを記憶する（Ｓ１３）。
【００５７】
ポートＡ受信制御部１０４は、ポートＡ送信制御部１０８に送信トリガを出力するとともに、トークン保持局の局番を出力する。トークン保持局の局番は、宛先局番ｎに等しい。例えば、FL-net局＃４１（局番１）がトークンを出力すると、そのトークンには次の局であるFL-net局＃４２（局番２）の局番が宛先局番として付加される。したがって、ポートＡ受信制御部１０４は、トークン保持局の局番２を出力する（Ｓ１４）。
【００５８】
次に、ポートＡ受信制御部１０４は、FL-netＬＡＮ回線４０に（例えばFL-net局＃４２（局番２）から）データパケットが送信されるのを待つ。すなわち、キャリアが検出されるのを待つ（Ｓ１５）。ポートＡ受信制御部１０４は、キャリアを検出すると、これを検出したときの時刻（ｙ）をレジスタに記憶させる（Ｓ１６）。ポートＡ受信制御部１０４は、ポートＡＬＡＮコントローラ１０２を介して受信したパケットが、イーサネットパケットであるか否かを判別し（Ｓ１７）、イーサネットパケットであれば、そのパケットをポートＢ送信パケットバッファ１１８に蓄積させる（Ｓ１８）。
【００５９】
一方、受信したパケットがイーサネットパケットでなく、FL-netデータパケットであれば、ポートＡ受信制御部１０４は、レジスタから記憶した時刻（ｙ）と時刻（ｘ）とを取り出してその差を計算し、トークン保持局の局番のイーサネットパケット占有可能時間Ｔｂ［ｎ］を求め、求めたイーサネットパケット占有可能時間Ｔｂ［ｎ］をスケジューリングパラメータ管理テーブル１０６に記憶させる。例えば、トークン保持局がFL-net局＃４２（局番２）であった場合、この局からFL-netデータパケットが出力されると、この局のイーサネットパケット占有可能時間Ｔｂ［２］が計測され、その計測されたイーサネットパケット占有可能時間Ｔｂ［２］がFL-net局番２のイーサネットパケット占有可能時間として記憶される（Ｓ１９）。
【００６０】
図１０のフローチャートに示すように、ポートＢ送信制御部１１６は、ポートＢ送信パケットバッファ１１８に未送信のイーサネットパケットが蓄積されているか否かを判断し（Ｓ２１）、それが蓄積されていなければ（Ｓ２１：ＮＯ）、蓄積されるのを待つ。ポートＢ送信制御部１１６は、未送信のイーサネットパケットが蓄積されていれば（Ｓ２１：ＹＥＳ）、一件分のイーサネットパケットをロードし（Ｓ２２）、ロードしたイーサネットパケットがフラグメント化されたパケット、すなわち分割されて出力されてきたパケットであるか否かを判断する（Ｓ２３）。ロードしたパケットがフラグメント化されたパケットでなければ（Ｓ２３：ＮＯ）、ポートＢ送信制御部１１６は、ロードした一件分のイーサネットパケットをポートＢＬＡＮコントローラ１１２に渡す（Ｓ２４）。
【００６１】
一方、ロードしたパケットがフラグメント化されたパケットであれば（Ｓ２３：ＹＥＳ）、ポートＢ送信制御部１１６は、分割されているパケットを結合して元の一件分のイーサネットパケットとするための復元処理を行う（Ｓ２５）。復元が完了しなければ（Ｓ２６：ＮＯ）、Ｓ２１のステップの処理に戻って後続のイーサネットパケットを結合する。復元が完了したら（Ｓ２６：ＹＥＳ）、ポートＢ送信制御部１１６は、ロードした一件分のイーサネットパケットをポートＢＬＡＮコントローラ１１２に渡す（Ｓ２４）。
【００６２】
このように、FL-netＬＡＮ回線からイーサネットＬＡＮ回線には、イーサネットパケットだけが伝送され、イーサネットパケット以外のFL-netデータパケットやトークンパケットは伝送されない。また、フラグメント化されて伝送されてきたイーサネットパケットは復元されてから伝送される。
【００６３】
したがって、FL-netＬＡＮ回線とイーサネットＬＡＮ回線との間での相互干渉を回避しながら、イーサネットパケットをFL-netＬＡＮ回線上に伝送させることができる。
（２）イーサネットＬＡＮ回線からFL-netＬＡＮ回線への伝送
この場合のイーサネットパケットの伝送は、ポートＢ、ポートＢＬＡＮコントローラ１１２、ポートＢ受信制御部１１４、ポートＡ送信パケットバッファ１１０、ポートＡ送信制御部１０８、ポートＡＬＡＮコントローラ１０２、ポートＡの順に行われる。
【００６４】
図１１のフローチャートに示すように、ポートＢ受信制御部１１４は、イーサネットＬＡＮ回線５０にイーサネットパケットが送信されるのを待つ（Ｓ３１）。ポートＢ受信制御部１１４は、ポートＢＬＡＮコントローラ１１２を介して受信したイーサネットパケットをポートＡ送信パケットバッファ１１０に蓄積させる（Ｓ３２）。
【００６５】
そして、図１２のフローチャートに示すように、ポートＡ送信制御部１０８は、ポートＡ送信パケットバッファ１１０に未送信のイーサネットパケットが蓄積されているか否かを判断し（Ｓ４１）、それが蓄積されていなければ（Ｓ４１：ＮＯ）、蓄積されるのを待つ。ポートＡ送信制御部１０８は、未送信のイーサネットパケットが蓄積されていれば（Ｓ４１：ＹＥＳ）、例えば、図８に示したような形で記憶されているデータを、スケジューリングパラメータ管理テーブル１０６からロードするとともに（Ｓ４２）、ポートＡ送信パケットバッファ１１０から一件分のイーサネットパケットをロードする（Ｓ４３）。
【００６６】
ポートＡ送信制御部１０８は、ロードした１件分のイーサネットパケットのデータ量を算出する。イーサネットパケットのデータ量は、ポートＡ送信パケットバッファ１１０におけるイーサネットパケットの蓄積開始番地と蓄積終了番地を認識することによって算出できる。ポートＡ送信制御部１０８は、入力したトークン保持局の局番に基づいて次回のイーサネットパケット占有可能時間Ｔｂを求め、ロードした１件分のイーサネットパケットがそのイーサネットパケット占有可能時間Ｔｂ内に送信できるか否かを判断する（Ｓ４４）。
【００６７】
ロードした１件分のイーサネットパケットがそのイーサネットパケット占有可能時間Ｔｂ内に送信できないと判断されたときには（Ｓ４４：ＮＯ）、次回以降のイーサネットパケット占有可能時間Ｔｂを複数回にわたって使用して、この１件分のイーサネットパケットを送信するために、１件分のイーサネットパケットを分割して細分化する（フラグメント化）。このときの分割の仕方は、単に複数に分割したり、できるだけ少ない回数で送信できるように分割する等の方法を用いる。例えば、１件分のイーサネットパケットのデータ量が８Ｍバイトあり、イーサネットパケット占有可能時間Ｔｂ内では３Ｍバイトのデータ量しか送信できない場合に、２Ｍバイトずつ４つに分割して４回送信するようにしても良いし、３Ｍバイト、３Ｍバイト、２Ｍバイトの順に３回送信するようにしても良い（Ｓ４５）。
【００６８】
一方、ロードした１件分のイーサネットパケットがそのイーサネットパケット占有可能時間Ｔｂ内に送信できると判断されたときには（Ｓ４４：ＹＥＳ）、ポートＡ送信制御部１０８は、ポートＡ受信制御部１０４からの送信トリガを入力したときに（Ｓ４６）、ポートＡＬＡＮコントローラ１０２にイーサネットパケット占有可能時間Ｔｂ内にそのイーサネットパケットを送信する（Ｓ４７）。Ｓ４６、Ｓ４７の処理は、１件分のパケットが無くなるまで繰り返される（Ｓ４８：ＹＥＳ）。一件分のパケットの送信が終了したら、Ｓ４１の処理に戻って、以上の処理を繰り返す（Ｓ４８：ＮＯ）。
【００６９】
このように、イーサネットＬＡＮ回線からFL-netＬＡＮ回線には、イーサネットパケットだけが伝送され、イーサネットパケット以外のパケットは伝送されない。また、データ量の大きいイーサネットパケットは、FL-netＬＡＮ回線のイーサネットパケット占有可能時間Ｔｂ内に伝送できるように分割して送信される。
【００７０】
したがって、イーサネットＬＡＮ回線とFL-netＬＡＮ回線との間での相互干渉を回避しながら、リアルタイム性を最大限に維持しつつ、FL-netＬＡＮ回線上にイーサネットパケットを伝送させることができる。
【００７１】
本発明にかかる相互接続装置の詳細な動作は以上のとおりであるが、次に、図１３および図１４を用いて、イーサネットパケットがFL-netＬＡＮ回線を介してイーサネットＬＡＮ回線間をどのように伝送するのかを説明する。
【００７２】
イーサネットＬＡＮ回線１にＡで示すイーサネットパケットが伝送されると、ポートＢ受信制御部１１４はこのイーサネットパケットがイーサネットＬＡＮ回線２に伝送させるべきものか否かを判断し、このイーサネットパケットをポートＡ送信パケットバッファ１１０に記憶させる。ポートＡ送信制御部１０８はポートＡ送信パケットバッファ１１０から記憶されている１件分のイーサネットパケットを取り出して、それが次回のイーサネットパケット占有可能時間Ｔｂ［３］内に送信できるデータ量であるか否かを判断する。イーサネットパケット占有可能時間Ｔｂ［３］内に送信できるデータ量であれば、ポートＡ送信制御部１０８は、トークンパケットｔ２の送信に基づきポートＡ受信制御部１０４から出力される送信トリガを受けて、このイーサネットパケットをFL-netＬＡＮ回線に送信する。
【００７３】
ポートＡ受信制御部１０４はこのイーサネットパケットがイーサネットＬＡＮ回線２に伝送させるべきものか否かを判断し、このイーサネットパケットをポートＢ送信パケットバッファ１１８に記憶させる。ポートＢ送信制御部１１６は、ポートＢ送信パケットバッファ１１８から記憶されているイーサネットパケットを取り出して、イーサネットＬＡＮ回線２に送信する。
【００７４】
本発明にかかる装置を用いないで、イーサネットＬＡＮ回線１、FL-netＬＡＮ回線、イーサネットＬＡＮ回線２を接続したとすれば、イーサネットＬＡＮ回線１にイーサネットパケットＡが発生した時点（図１３のＺ点）で、これがFL-netデータパケットｄ２との間でコリジョンを起こす。Ｚ点よりも僅かに早くイーサネットパケットＡが発生したときにも同様の事が起こり、この場合にはFL-netＬＡＮ回線におけるトークンの正常巡回が妨げられる。
【００７５】
本発明にかかる装置を用いてこれらの回線を接続すれば、上述のように、イーサネットパケットＡはFL-netＬＡＮ回線内のFL-netデータパケットｄ２およびトークンパケットｔ２の伝送の合間を縫って伝送できるので、FL-netＬＡＮ回線におけるトークンの正常巡回が妨げられることは無い。また、イーサネットＬＡＮ回線２にとっては不要なFL-netＬＡＮ回線内のパケットはFL-netＬＡＮ回線内だけで伝送するので、イーサネットＬＡＮ回線２内のトラフィックの増加やコリジョンの発生頻度を抑えることができる。
【００７６】
一方、ポートＡ送信パケットバッファ１１０に記憶されている１件分のイーサネットパケットのデータ量がイーサネットパケット占有可能時間Ｔｂ［３］内に送信できるデータ量を超えているときには、ポートＡ送信制御部１０８は、この１件分のイーサネットパケットを２分割する。そして、この分割したイーサネットパケットを、図１４に示されているように、ポートＡ受信制御部１０４から送信トリガが出力される度に、FL-netＬＡＮ回線に送信する。
【００７７】
ポートＡ受信制御部１０４はこのイーサネットパケットがイーサネットＬＡＮ回線２に伝送させるべきものか否かを判断し、このイーサネットパケットをポートＢ送信パケットバッファ１１８に送信順に記憶させる。ポートＢ送信制御部１１６は、ポートＢ送信パケットバッファ１１８に分割して記憶されているイーサネットパケットを結合して元の１件分のイーサネットパケットを組み立て、組み立てたパケットをイーサネットＬＡＮ回線２に送信する。
【００７８】
したがって、イーサネットパケットＡのデータ量が大きい場合、またはイーサネットパケット占有可能時間Ｔｂが短い場合でも、イーサネットパケットＡを分割して伝送させることができるので、FL-netＬＡＮ回線におけるトークンの正常巡回が妨げられることは無い。また、分割して伝送されたイーサネットパケットＡは元に戻されてイーサネットＬＡＮ回線２に送信されるので、イーサネットＬＡＮ回線２内のトラフィックの増加やコリジョンの発生頻度を抑えることができる。
【００９２】
以上のように、本発明にかかる相互接続装置によれば、トークン・パッシングと称するアクセス制御方式が採用されているＬＡＮとＣＳＭＡ／ＣＤと称するアクセス制御方式が採用されているＬＡＮとを、それぞれのＬＡＮの特徴を生かしつつ相互に接続することができる。
【００９３】
また、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式のＬＡＮから送信されるパケットは、トークン・パッシング方式のＬＡＮのイーサネットパケット占有可能時間に伝送させることができるので、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式のＬＡＮ上を伝送するパケットとコリジョンを起こすことがなく、トークンを正常に巡回させることができる。
【００９４】
さらに、トークン・パッシング方式のＬＡＮのみを伝送するパケットは、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式のＬＡＮに流出することがないので、第２のＬＡＮのコリジョンの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 FL-netＬＡＮの概略構成を示す図である。
【図２】図１のFL-net(OPCN-2)ＬＡＮにおいて、情報伝送のリアルタイム性を最大としたときのデータパケットおよびトークンパケットの送信状況を示したタイミングチャートである。
【図３】図１のFL-net(OPCN-2)ＬＡＮにおいて、情報伝送のリアルタイム性が許容限界にあるときのデータパケットおよびトークンパケットの送信状況を示したタイミングチャートである。
【図４】イーサネットＬＡＮの概略構成を示す図である。
【図５】イーサネットＬＡＮの操作説明に供するフローチャートである。
【図６】 FL-net(OPCN-2)ＬＡＮとイーサネットＬＡＮとを本発明にかかる装置を介して接続している状態を示す図である。
【図７】実施の形態１、２にかかる異種ネットワーク間の相互接続装置の概略構成ブロック図である。
【図８】スケジューリングパラメータ管理テーブルに記憶されているイーサネットパケット占有可能時間の一例を示す図である。
【図９】ポートＡ受信制御部における処理を示すフローチャートである。
【図１０】ポートＢ送信制御部における処理を示すフローチャートである。
【図１１】ポートＢ受信制御部における処理を示すフローチャートである。
【図１２】ポートＡ送信制御部における処理を示すフローチャートである。
【図１３】イーサネットパケットがFL-netＬＡＮ回線を介してイーサネットＬＡＮ回線間をどのように伝送するのかを説明するための図である。
【図１４】イーサネットパケットがFL-netＬＡＮ回線を介してイーサネットＬＡＮ回線間をどのように伝送するのかを説明するための図である。
【図１５】実施の形態３にかかる異種ネットワーク間の相互接続装置の概略構成ブロック図である。
【図１６】実施の形態３にかかるパケットＡ受信制御部の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０、４０…FL-netＬＡＮ回線、
２０、５０、６０、７０…イーサネットＬＡＮ回線、
１００（１１０Ａ、１００Ｂ）…相互接続装置、
１０２…ポートＡＬＡＮコントローラ、
１０４…ポートＡ受信制御部、
１０６…スケジューリングパラメータ管理テーブル、
１０８…ポートＡ送信制御部、
１１０…ポートＡ送信パケットバッファ、
１１２…ポートＢＬＡＮコントローラ、
１１４…ポートＢ受信制御部、
１１６…ポートＢ送信制御部、
１１８…ポートＢ送信パケットバッファ、
１２０…スケジューリングモード設定スイッチ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is, for example, for interconnecting a bus type LAN adopting an access control method called a token passing bus and a bus type LAN adopting an access control method called a CSMA / CD. The present invention relates to an interconnection device between different types of networks.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, automobile production factories have built a bus-type LAN in the factory for information transmission between production facilities, and adopt a CSMA / CD method as an access control method for the LAN. This CSMA / CD bus type LAN, so-called Ethernet LAN (generally IEEE802.3 standard created by IEEE802 committee, CSMA / CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) type LAN) When the load exceeds a certain limit, there is a characteristic that a delay time of information transmission increases rapidly with an increase in the communication load. Therefore, it is not suitable for information transmission between production facilities that require real-time performance.
[0003]
In order to eliminate the shortcomings of this Ethernet LAN, recently, we received the required specifications created by the Japan Automobile Manufacturers Association, and the “FL-net (OPCN- 2) "was established. The “FL-net (OPCN-2)” LAN standard guarantees real-time information transmission and enables the Ethernet LAN to be used in FA (Factory Automation).
[0004]
FL-net (OPCN-2) LAN uses Ethernet LAN technology as the hardware and software infrastructure. Then, connectionless UDP / IP is used as the communication protocol, and a token management procedure called “FA link protocol” is provided in the upper layer of the UDP / IP layer. In the FL-net (OPCN-2) LAN, tokens are continuously circulated between participating stations using the “FA link protocol”, and collisions that occur as a matter of course in the CSMA / CD bus type LAN are avoided. Thus, information transmission within a certain time is guaranteed. Therefore, the exchange of control information between production facilities can be performed in real time and very smoothly.
[0005]
As described above, the FL-net (OPCN-2) LAN is a LAN that circulates tokens, and thus can be said to be a bus-type LAN adopting an access control method called a token passing bus.
[0006]
On the other hand, in recent production systems, not only control information is exchanged between production facilities, but information other than control information, for example, information related to production management such as operation monitoring of production facilities is transmitted. Normally, information other than control information is not required to be transmitted in real time, and such information that does not require real time is transmitted through an existing Ethernet LAN.
[0007]
Therefore, at present, the control information of the production facility is based on the FL-net (OPCN-2) LAN, and information other than the control information, for example, information on production management is a general Ethernet LAN, that is, a CSMA / CD bus type. Each is transmitted by LAN.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional information transmission system as described above, the FL-net (OPCN-2) LAN line and the general Ethernet LAN line are used to transmit control information and other information to one production facility. One LAN line must be wired separately. For this reason, a problem has been pointed out that the wiring of the LAN line is very expensive.
[0009]
Since the FL-net (OPCN-2) LAN is based on the technology of Ethernet LAN, it is possible to physically connect this LAN line to the Ethernet LAN line. However, FL-net (OPCN-2) LAN is a bus-type LAN that adopts an access control system called a token passing bus, and Ethernet LAN adopts an access control system called CSMA / CD. Both LANs have different access control methods.
[0010]
If an Ethernet LAN that can transmit at any time if there is no carrier in the segment is connected to the FL-net (OPCN-2) LAN in which a token is always given to only one station in the LAN segment, the token Thus, a collision due to multiple access occurs between the FL-net (OPCN-2) LAN station and the Ethernet LAN station. Due to the occurrence of this collision, the CSMA / CD function of the FL-net (OPCN-2) LAN side station operates, and the circulation of tokens in the FL-net (OPCN-2) LAN is hindered. Also, if the station on the FL-net (OPCN-2) LAN side holding the token tries to circulate the token and the station on the Ethernet LAN side is transmitting information, the token Cannot be sent. In addition, since tokens sent from the FL-net (OPCN-2) LAN station leak into the Ethernet LAN, this token increases the communication load on the entire LAN line and increases the frequency of collisions. I will let you.
[0011]
In this way, the meaning of establishing a LAN standard called FL-net (OPCN-2) in pursuit of real-time information transmission is completely overturned. Therefore, with the current technology, as a result, the FL-net (OPCN-2) LAN and the Ethernet LAN cannot be physically connected to each other.
[0012]
The present invention has been made in view of such conventional problems, and even different LANs having different access methods can be connected to each other while utilizing the features of each LAN. An object is to provide an interconnection device between networks.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-described problems and achieve the object, an interconnect device according to the present invention has the following configuration.
(1) Between heterogeneous networks for mutually connecting a first LAN adopting an access control method called token passing and a second LAN adopting an access control method called CSMA / CD An interconnect device,
  First determination means for determining whether a packet received via the first LAN is a packet for a station connected to the second LAN;
  First packet output means for outputting the received packet when it is determined that the packet is for the station connected to the second LAN;
  First storage means for storing the output packets;
  First transmission means for transmitting the accumulated packets to the second LAN according to the second LAN access control method;Have
The first determination means includes
Transmission trigger output means for outputting a transmission trigger when the received packet is a packet for a station connected to the second LAN;
Measuring means for measuring an Ethernet packet occupancy time from when the first LAN token packet is received until the first data packet is transmitted;
A measurement time output means for outputting the measured Ethernet packet occupancy time;
  It is characterized by having.
(2) Between different networks for mutually connecting a first LAN adopting an access control method called token passing and a second LAN adopting an access control method called CSMA / CD An interconnect device,
  Second determination means for determining whether a packet received via the second LAN is a packet for a station connected to the same type of LAN as the second LAN;
  Second packet output means for outputting the packet when it is determined that the received packet is a packet for a station connected to the same type of LAN as the second LAN;
  Second storage means for storing the output packets;
  SaidFrom receiving the first LAN token packet to sending the first data packetStorage means for storing the Ethernet packet occupancy time;
  Transmission trigger output means for outputting a transmission trigger when a packet received via the first LAN is a token packet;
  Second transmission means for transmitting the accumulated packets to the first LAN during the Ethernet packet occupation time when the transmission trigger is input;
  It is characterized by having.
(3) Between different networks for mutually connecting a first LAN adopting an access control method called token passing and a second LAN adopting an access control method called CSMA / CD An interconnect device,
  First determination means for determining whether a packet received via the first LAN is a packet for a station connected to the second LAN;
  First packet output means for outputting the received packet when it is determined that the packet is for the station connected to the second LAN;
  First storage means for storing the output packets;
  First transmission means for transmitting the accumulated packets to the second LAN according to the second LAN access control method;
  Second determination means for determining whether a packet received via the second LAN is a packet for a station connected to the same type of LAN as the second LAN;
  Second packet output means for outputting the packet when it is determined that the received packet is a packet for a station connected to the same type of LAN as the second LAN;
  Second storage means for storing the output packets;
  SaidFrom receiving the first LAN token packet to sending the first data packetStorage means for storing the Ethernet packet occupancy time;
  Transmission trigger output means for outputting a transmission trigger when the received packet is a packet for a station connected to the second LAN;
  Second transmission means for transmitting the accumulated packets to the first LAN during the Ethernet packet occupation time when the transmission trigger is input;
  It is characterized by having.
[0014]
【The invention's effect】
As described above, according to the interconnection apparatus between heterogeneous networks of the present invention, the first LAN adopting the access control method called token passing and the access control method called CSMA / CD are adopted. The second LAN can be connected to each other while taking advantage of the characteristics of each LAN.
[0015]
Packets transmitted from the second LAN can be transmitted in the idle time of the first LAN, so that the token can be normally circulated without causing collision with the packet transmitted on the first LAN. Can do.
[0016]
Since packets that transmit only the first LAN do not flow out to the second LAN, the occurrence of collisions in the second LAN can be suppressed.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Exemplary embodiments of an interconnection apparatus between heterogeneous networks according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings. Specifically, the apparatus according to the present invention includes a bus-type LAN (FL-net (OPCN-2) LAN) adopting an access control system called a token passing bus and an access control system called CSMA / CD. Is a device for connecting a bus type LAN (Ethernet LAN) adopting the above to each other while utilizing the characteristics of each LAN.
[0018]
Before describing the details of the apparatus according to the present invention, the characteristics of the FL-net (OPCN-2) LAN and the Ethernet LAN will be described.
(Features of FL-net (OPCN-2) LAN and Ethernet LAN)
(1) FL-net (OPCN-2) LAN
This LAN is a LAN in which a transmission right called a token is circulated and only a station that has received the token can transmit.
[0019]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an FL-net (OPCN-2) LAN. This LAN is composed of an FL-net LAN line 10 and stations (specifically, PCs (programmable controllers)) # 1 to # 3 of this LAN. Each of the # 1, # 2, and # 3 stations is connected to the FL-net LAN line 10 as shown in the figure. Therefore, the LAN shown in FIG. 1 is a bus LAN.
[0020]
There is basically only one token in this LAN. Tokens are circulated in the form of token packets. The token packet has a destination station number (DNA) of this token and a transmission station number (SNA) of this token. Each station becomes a token holding station when the destination station number of the received token matches the station number of its own station. Since only the token holding station can transmit a data packet from its own station, there is no collision like a bus type LAN adopting the CSMA / CD method. The tokens are circulated in ascending order of station numbers of stations connected to the FL-net LAN line 10 (more precisely, participating stations). If the station number of station # 1 is set to “1”, the station number of station # 2 is set to “2”, and the station number of station # 3 is set to “3”, the token shown in FIG. , # 2, # 3, # 1, # 2,...
[0021]
After holding the token, the token holding station continuously transmits data packets addressed to all other stations to the FL-net LAN line 10 and finally transmits a token packet addressed to the next station. In each station, it takes several milliseconds to several tens of milliseconds for internal processing to hold the token and transmit the first data packet. Accordingly, there is no carrier (signal) on the FL-net LAN line 10 for a time from several milliseconds to several tens of milliseconds after holding the token. The apparatus according to the present invention transmits a packet from the Ethernet LAN line to the FL-net LAN line 10 by using this idle time in which the carrier does not exist (which will be described later as the Ethernet packet occupation time).
[0022]
In FL-netLAN, it is determined that transmission of a data packet and a token packet is completed at least within the token monitoring time. The token monitoring time is the time until the next station that should receive the token reissues the token when the token is not transmitted due to leaving the station or the like, and this time is set by the user for each station. Therefore, the maximum value of the token circulation time is the sum of the token monitoring times of all the stations, and this time is constant if there is no increase or decrease in the number of stations constituting the FL-net LAN.
[0023]
FIG. 2 is a timing chart showing the transmission status of data packets and token packets when the real-time property of information transmission is maximized in the FL-net (OPCN-2) LAN of FIG.
[0024]
First, the data packet d1 (SNA = 1) addressed to all other stations is transmitted from the # 1 station, which has become the token holding station, to the FL-net LAN line 10, and the token packet t1 (DNA = 2, SNA) addressed to the next station is transmitted. = 1) is transmitted. As a result, the data packet d1 and the token packet t1 as shown in FIG. 1 are transmitted to the FL-net LAN line 10.
[0025]
Next, the # 2 station receives the token packet t1 addressed to itself and stores the time (x) when it is received. Station # 2 performs internal processing after holding the token, transmits data packet d2 (SNA = 2), and transmits token packet t2 (DNA = 3, SNA = 2) addressed to the next station. As a result, a data packet d2 and a token packet t2 as shown in FIG. 2 are transmitted to the FL-net LAN line 10.
[0026]
The # 2 station stores the time (y) when transmission of the data packet d2 is started. The time Tb [2] required by the # 2 station for internal processing can be calculated as time (y) -time (x). In the apparatus according to the present invention, the packet is transmitted from the Ethernet LAN line using the free time of Tb [2]. This idle time is a time when no carrier exists on the FL-net LAN line 10, and is referred to as an Ethernet packet occupying time.
[0027]
The # 3 station receives the token packet t2 addressed to itself, and stores the time (x) when it is received. Station # 3 performs internal processing after holding the token, continuously transmits data packets d3 (1), d3 (2) (SNA = 3), and token packet t3 (DNA = 1, SNA = 3) is transmitted. As a result, data packets d3 (1) and d3 (2) and a token packet t3 as shown in FIG. 1 are transmitted on the FL-net LAN line 10.
[0028]
Station # 3 stores the time (y) when transmission of data packets d3 (1) and d3 (2) is started. The time Tb [3] required by the # 3 station for internal processing can be calculated from time (y) -time (x), and the Ethernet packet occupancy time at this time is Tb [3].
[0029]
FIG. 3 is a timing chart showing a transmission state of data packets and token packets when the real-time property of information transmission is at an allowable limit in the FL-net (OPCN-2) LAN of FIG.
[0030]
The case where the real-time property of information transmission is at the allowable limit is when the token holding station transmits the data packet and the token packet by using the token monitoring time to the maximum. As shown in FIG. 3, for example, station # 2 receives a token packet t1 addressed to itself, holds this token, performs internal processing, and transmits a data packet d2 and a token packet t2.
[0031]
The internal processing takes time, and it takes the token monitoring time TW [2] set for the # 2 station from the holding of the token packet t1 addressed to the own station to the end of transmitting the token packet t2 addressed to the next station. When this occurs, the Ethernet packet occupying time Tb [2] is longer than normal (d2, t2 indicated by dotted lines) as shown in FIG.
[0032]
Therefore, in this case, more packets can be transmitted from the Ethernet LAN line. If token packet t2 is not received by station # 3 within token monitoring time TW [2], station # 3 reissues the token.
[0033]
As described above, in the FL-net (OPCN-2) LAN, since the token is transmitted within a predetermined time, the transmission time of information is not difficult to predict unlike the Ethernet LAN. If the station does not leave, information is transmitted at least within the total token monitoring time of each station. Normally, the time from when a station receives a token until it transmits a data packet and a token addressed to the next station is sufficiently smaller than the token monitoring time of that station, so the token circulation time is also This is sufficiently smaller than the total token monitoring time.
(2) Ethernet LAN
This LAN is a LAN that can acquire a transmission right by first-come-first-served basis and can be transmitted only by a station that has acquired the transmission right.
[0034]
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of the Ethernet LAN. This LAN includes an Ethernet LAN line 20 and stations (specifically, personal computers) # 1 to # 5 of this LAN. Stations # 1, # 2, # 3, # 4, and # 5 are connected to the Ethernet LAN line 20 as shown in the figure. Therefore, the LAN shown in FIG. 4 is a bus LAN.
[0035]
In the Ethernet LAN, as shown in the flowchart of FIG. 5, a station to which a data packet is to be transmitted, for example, # 1 station, determines whether or not there is a carrier on the Ethernet LAN line 20. That is, it is determined whether or not the line is free (S1). If the line is not available, it waits until it is available (S1: NO), and if it is available (S1: YES), data packet transmission is started (S2). After starting the transmission of the data packet, it is monitored whether or not a collision (collision) has occurred (S3). If no collision occurs during the transmission of the data packet (S3: NO), the data packet has been transmitted to the transmission target station, for example, # 3 station, and the transmission of the data packet is completed. On the other hand, if a collision occurs during the transmission of the data packet (S3: YES), the station that detected the occurrence of the collision notifies all other stations of the occurrence of the collision (S4). Then, after waiting for a random back-off time, the process is resumed from step S1 again.
[0036]
Therefore, in the Ethernet LAN, the probability of occurrence of collision increases as the communication load increases, resulting in a longer transmission waiting time. For this reason, it is not suitable for transmission of control information that requires real-time characteristics.
[0037]
Next, an interconnection apparatus between different types of networks according to the present invention will be described in more detail in the first to third embodiments.
(Embodiment 1)
FIG. 6 is a diagram showing a state in which the FL-net (OPCN-2) LAN and the Ethernet LAN are connected via the device according to the present invention. The FL-net LAN line 40 is connected to PCs (programmable controllers) # 41 to # 43 which are FL-net stations of this LAN. Further, personal computers # 51 to # 55 which are Ethernet stations of this LAN are connected to the Ethernet LAN line 50, and personal computers # 61 to # 65 which are Ethernet stations of this LAN are connected to the Ethernet LAN line 60. Has been. The Ethernet LAN line 70 is connected to a personal computer # 71 serving as an Ethernet station for this LAN.
[0038]
The FL-net LAN line 40 and the Ethernet LAN line 50 are connected via the interconnection device 100A of the present invention, and the FL-net LAN line 40 and the Ethernet LAN line 60 are connected via the interconnection device 100B of the present invention. . The FL-net LAN line 40 and the Ethernet LAN line 70 are connected via the interconnection device 100C of the present invention.
[0039]
In this embodiment, for example, the Ethernet station # 51 connected to the Ethernet LAN line 50 and the Ethernet station # 61 connected to the Ethernet LAN line 60 via the FL-netLAN line 40 are connected to the Ethernet. A case where packets are transmitted and received will be described as an example.
[0040]
FIG. 7 is a schematic block diagram of an interconnection apparatus between different types of networks according to the present invention. The interconnect device 100A has a port A connected to the FL-net LAN line 40 and a port B connected to the Ethernet LAN line 50. The interconnect device 100A includes a port ALAN controller 102, a port A reception control unit 104, a scheduling parameter management table 106, a port A transmission control unit 108, a port A transmission packet buffer 110, a port B LAN controller 112, a port B reception control unit 114, The port B transmission control unit 116 and the port B transmission packet buffer 118 are configured. Note that the interconnection devices 100B and 100C shown in FIG. 6 also have the same configuration as the interconnection device 100A.
[0041]
The port ALAN controller 102 and the port A reception control unit 104 function as first determination means, first packet output means, transmission trigger output means, measurement means, measurement time output means, and recognition means.
[0042]
The port B transmission packet buffer 118 functions as a first storage unit.
[0043]
The port BLAN controller 112 and the port B transmission control unit 116 function as a first transmission unit, an assembly unit, and an assembly packet transmission unit.
[0044]
The port BLAN controller 112 and the port B reception control unit 114 function as a second determination unit and a second packet output unit.
[0045]
The port A transmission packet buffer 110 functions as second storage means.
[0046]
The scheduling parameter management table 106 functions as a storage unit.
[0047]
The port A transmission control unit 108 functions as a second transmission unit, a division unit, and a divided packet transmission unit.
[0048]
Next, the function of each component of the interconnection device 100A will be described.
A. Functions of each component of the interconnect device
(1) Functions of the port ALAN controller 102 and the port BLAN controller 112
Port A and port B are IEEE802.3 or Ethernet ports compliant with this. For this reason, a port ALAN controller 102 and a port BLAN controller 112 are provided at each port as a line control unit. Each LAN controller performs basic line control of Ethernet. For example, a packet transmitted on each LAN line is received, a packet is transmitted on the LAN line according to the CSMA / CD access control method when a transmission request is received, or the carrier is detected by the CS (Carrier Sense) function. To notify you when presence is detected.
(2) Functions of port A reception control unit 104 and port B reception control unit 114
{Circle around (1)} The port A reception control unit 104 receives an Ethernet packet (Ethernet LAN (second LAN) TCP / IP packet or FL-net LAN) from a packet received from the FL-net LAN line 40 via the port A LAN controller 102. It is determined whether the packet is a UDP / IP packet of a non-LAN (second LAN) or a FL-net packet (a UDP / IP packet of a FL-net LAN (first LAN)). When the received packet is an Ethernet packet (UDP / IP packet), it is determined whether the packet is a UDP / IP packet other than FL-netLAN or a UDP / IP packet of FL-netLAN using the UDP header. This is performed based on the information of the port number part.
[0049]
The port B reception control unit 114 is configured so that the packet received from the Ethernet LAN line 50 via the port BLAN controller 112 is the same type as the Ethernet LAN line 50 (which adopts the same access control method). 70), it is determined whether the packet is an Ethernet packet for the station connected to.
(2) The port A reception control unit 104 outputs only a packet (Ethernet packet) for a station connected to the Ethernet LAN line 50 to the port B transmission packet buffer 118, and the port B reception control unit 114 outputs the Ethernet LAN line. Only the packet (Ethernet packet) for the station connected to 60 (or 70) is output to the port B transmission packet buffer 118.
(3) The port A reception control unit 104 determines whether the received packet is a token packet or a data packet. If the received packet is a token packet, the station number of the token holding station is recognized based on the token packet.
{Circle around (4)} The port A reception control unit 104 is able to occupy all Ethernet packets Tb [1] of the FL-net stations # 41 to # 43 connected to the FL-net LAN line 40 (more precisely, participating). ] To Tb [3] (see FIGS. 2 and 3). As described above, each FL-net station takes several msec to several tens of msec for internal processing to hold the token and transmit the first data packet. This time is referred to as an Ethernet packet occupancy time. Generally, this Ethernet packet occupancy time differs for each FL-net station. The Ethernet packet occupancy time of each FL-net station is measured as follows.
[0050]
The Ethernet packet occupancy time Tb [n] stores the time (x) when the token packet is recognized and the time (y) when the transmission of the data packet is started (when the carrier detection signal is recognized). In addition, when the data packet is the FL-net data packet first transmitted from the token holding station, it can be measured by obtaining the difference between these times. The measured Ethernet packet occupation times Tb [1] to Tb [3] of the FL-net stations # 41 to # 43 are stored in the scheduling parameter management table 106 together with the recognized station numbers of the token holding stations.
(5) The port A reception control unit 104 outputs a transmission trigger to the port A transmission control unit 108 when the packet received from the FL-net LAN line 40 is a token packet. When outputting the transmission trigger, the station number of the token holding station is also notified to the port A transmission control unit 108 so that the port A transmission control unit 108 selects the Ethernet packet occupation time.
(3) Functions of scheduling parameter management table 106
As shown in FIG. 8, this table 106 stores the Ethernet packet occupancy time Tb measured by the port A reception control unit 104 in association with the station number of the FL-net station. This table 106 can store the Ethernet packet occupancy time for 254 stations. In this embodiment, the Ethernet packet occupancy time Tb [1] of FL-net station # 41 (station number 1) is 1500 μS, and the Ethernet packet occupancy time Tb [2] of FL-net station # 42 (station number 2). Is 1700 μS, and the Ethernet packet occupancy time Tb [3] of FL-net station # 43 (station number 3) is 2300 μS.
(4) Function of port A transmission control unit 108
(1) The port A transmission control unit 108 outputs the Ethernet packets stored in the port A transmission packet buffer 110 to the port ALAN controller 102 based on the transmission trigger output from the port A reception control unit 104.
[0051]
Based on the station number of the token holding station notified from the port A reception control unit 104 when outputting the transmission trigger, the port A transmission control unit 108 occupies the Ethernet packet occupancy time of the corresponding station number from the scheduling parameter management table 106. Read Tb. The port A transmission control unit 108 outputs the Ethernet packets stored in the port A transmission packet buffer 110 to the port A LAN controller 102 for the read Ethernet packet occupation time Tb. For example, if the FL-net station # 41 (station number 1) is a token holding station, the Ethernet packet occupancy time Tb [1] of this station is 1500 μS, so the port A transmission control unit 108 is in the range of 1500 μS. The Ethernet packets stored in the port A transmission packet buffer 110 are output to the port A LAN controller 102.
[0052]
When many Ethernet packets are stored in the port A transmission packet buffer 110, it is possible that all Ethernet packets cannot be output during the Ethernet packet occupation time. Therefore, the port A transmission control unit 108 has a function of dividing an Ethernet packet as follows.
{Circle around (2)} The port A transmission control unit 108 determines the Ethernet packet of the corresponding station number from the scheduling parameter management table 106 based on the station number of the token holding station notified from the port A reception control unit 104 when outputting the transmission trigger. The occupation time Tb is read. On the other hand, the port A transmission control unit 108 calculates the data amount of the Ethernet packet stored in the port A transmission packet buffer 110. The data amount of the Ethernet packet can be calculated by recognizing the Ethernet packet accumulation start address and accumulation end address in the port A transmission packet buffer 110.
[0053]
Whether the port A transmission control unit 108 can output all the Ethernet packets stored in the port A transmission packet buffer 110 within the read Ethernet packet occupation time Tb in consideration of its own transmission capability (transmission speed). Judge whether or not. When it is determined that all the Ethernet packets cannot be output within the Ethernet packet occupancy time Tb, this Ethernet packet is divided into a plurality of times, and a schedule for dividing and outputting using the Ethernet packet occupancy time after the next time Create The Ethernet packets stored in the port A transmission packet buffer 110 are output according to this schedule.
(5) Function of port B transmission control unit 116
The port B transmission control unit 116 outputs untransmitted Ethernet packets stored in the port B transmission packet buffer 118 to the port BLAN controller 112. Note that some Ethernet packets stored in the port B transmission packet buffer 118 have been divided and output, and thus have a function of assembling such fragmented Ethernet packets. The port B transmission control unit 116 outputs the assembled Ethernet packet to the port B LAN controller 112. When outputting an Ethernet packet, it is confirmed that no carrier is present on the Ethernet LAN line 50 in accordance with the CSMA / CD access control method.
(6) Functions of the port A transmission packet buffer 110 and the port B transmission packet buffer 118
The port A transmission packet buffer 110 accumulates the Ethernet packets output from the port B reception control unit 114 and outputs them in a first-in first-out manner. The port B transmission packet buffer 118 stores the Ethernet packet output from the port A reception control unit 104 and outputs it in a first-in first-out manner.
[0054]
The general configuration of the interconnection device according to the present invention is as described above. Next, the operation of the interconnection device will be described. First, a procedure for transmitting an Ethernet packet from the FL-net LAN line 40 to the Ethernet LAN line 50 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 9 and 10. Next, with reference to the flowcharts of FIGS. 11 and 12, A procedure for transmitting an Ethernet packet from the Ethernet LAN line 50 to the FL-net LAN line 40 will be described.
[0055]
When an Ethernet packet is transmitted and received between the Ethernet station # 51 connected to the Ethernet LAN line 50 and the Ethernet station # 61 connected to the Ethernet LAN line 60 via the FL-netLAN line 40. The two procedures described below (FL-net LAN line to Ethernet LAN line, Ethernet LAN line to FL-net LAN line) are performed simultaneously in each of the interconnection devices 100A and 100B.
B. Interconnection Device Operation
(1) Transmission from FL-net LAN line to Ethernet LAN line
In this case, the transmission of the Ethernet packet is performed in the order of port A, port A LAN controller 102, port A reception control unit 104, port B transmission packet buffer 118, port B transmission control unit 116, port B LAN controller 112, and port B.
[0056]
As shown in the flowchart of FIG. 9, the port A reception control unit 104 waits for a token packet to be transmitted to the FL-net LAN line 40 (S11). When detecting the token packet, the port A reception control unit 104 stores the time (x) when the token packet is detected in the register (S12), and stores the destination station number (DNA) n of the header part of the token packet (S13). ).
[0057]
The port A reception control unit 104 outputs a transmission trigger to the port A transmission control unit 108 and outputs the station number of the token holding station. The station number of the token holding station is equal to the destination station number n. For example, when FL-net station # 41 (station number 1) outputs a token, the station number of the next station, FL-net station # 42 (station number 2), is added to the token as the destination station number. Therefore, the port A reception control unit 104 outputs the station number 2 of the token holding station (S14).
[0058]
Next, the port A reception control unit 104 waits for a data packet to be transmitted to the FL-net LAN line 40 (for example, from FL-net station # 42 (station number 2)). That is, it waits for the carrier to be detected (S15). When the port A reception control unit 104 detects the carrier, the port A reception control unit 104 stores the time (y) when this is detected in the register (S16). The port A reception control unit 104 determines whether or not the packet received via the port A LAN controller 102 is an Ethernet packet (S17). If the packet is an Ethernet packet, the packet is stored in the port B transmission packet buffer 118. Accumulate (S18).
[0059]
On the other hand, if the received packet is not an Ethernet packet but an FL-net data packet, the port A reception control unit 104 extracts the time (y) and time (x) stored from the register and calculates the difference between them. Then, the Ethernet packet occupation time Tb [n] of the station number of the token holding station is obtained, and the obtained Ethernet packet occupation time Tb [n] is stored in the scheduling parameter management table 106. For example, if the token holding station is FL-net station # 42 (station number 2), when an FL-net data packet is output from this station, the Ethernet packet occupancy time Tb [2] of this station is measured. The measured Ethernet packet occupancy time Tb [2] is stored as the Ethernet packet occupancy time of FL-net station number 2 (S19).
[0060]
As shown in the flowchart of FIG. 10, the port B transmission control unit 116 determines whether or not an untransmitted Ethernet packet is stored in the port B transmission packet buffer 118 (S21), and if it is not stored. (S21: NO), waiting for accumulation. If untransmitted Ethernet packets are accumulated (S21: YES), the port B transmission control unit 116 loads one Ethernet packet (S22), and the loaded Ethernet packet is a fragmented packet, that is, It is determined whether the packet is divided and output (S23). If the loaded packet is not a fragmented packet (S23: NO), the port B transmission control unit 116 passes the loaded Ethernet packet for one case to the port BLAN controller 112 (S24).
[0061]
On the other hand, if the loaded packet is a fragmented packet (S23: YES), the port B transmission control unit 116 combines the divided packets into the original Ethernet packet for restoration. Processing is performed (S25). If the restoration is not completed (S26: NO), the processing returns to the step S21 and the subsequent Ethernet packets are combined. When the restoration is completed (S26: YES), the port B transmission control unit 116 passes the loaded Ethernet packet for one case to the port BLAN controller 112 (S24).
[0062]
In this way, only Ethernet packets are transmitted from the FL-net LAN line to the Ethernet LAN line, and FL-net data packets and token packets other than Ethernet packets are not transmitted. The Ethernet packet that has been fragmented and transmitted is restored and then transmitted.
[0063]
Therefore, Ethernet packets can be transmitted on the FL-net LAN line while avoiding mutual interference between the FL-net LAN line and the Ethernet LAN line.
(2) Transmission from Ethernet LAN line to FL-net LAN line
In this case, the transmission of the Ethernet packet is performed in the order of port B, port BLAN controller 112, port B reception control unit 114, port A transmission packet buffer 110, port A transmission control unit 108, port ALAN controller 102, and port A.
[0064]
As shown in the flowchart of FIG. 11, the port B reception control unit 114 waits for an Ethernet packet to be transmitted to the Ethernet LAN line 50 (S31). The port B reception control unit 114 stores the Ethernet packet received via the port BLAN controller 112 in the port A transmission packet buffer 110 (S32).
[0065]
Then, as shown in the flowchart of FIG. 12, the port A transmission control unit 108 determines whether or not unsent Ethernet packets are accumulated in the port A transmission packet buffer 110 (S41). If not (S41: NO), it waits for accumulation. If untransmitted Ethernet packets are accumulated (S41: YES), the port A transmission control unit 108 loads data stored in the form shown in FIG. 8 from the scheduling parameter management table 106, for example. At the same time (S42), one Ethernet packet is loaded from the port A transmission packet buffer 110 (S43).
[0066]
The port A transmission control unit 108 calculates the data amount of one loaded Ethernet packet. The data amount of the Ethernet packet can be calculated by recognizing the Ethernet packet accumulation start address and accumulation end address in the port A transmission packet buffer 110. The port A transmission control unit 108 obtains the next Ethernet packet occupancy time Tb based on the input station number of the token holding station, and whether the loaded Ethernet packet can be transmitted within the Ethernet packet occupancy time Tb. It is determined whether or not (S44).
[0067]
When it is determined that one loaded Ethernet packet cannot be transmitted within the Ethernet packet occupancy time Tb (S44: NO), the next and subsequent Ethernet packet occupancy times Tb are used a plurality of times. In order to transmit the Ethernet packet for the case, the Ethernet packet for the case is divided and subdivided (fragmentation). As a division method at this time, a method such as simply dividing into a plurality of parts or dividing so that transmission can be performed as few times as possible is used. For example, if the data amount of one Ethernet packet is 8 Mbytes, and only 3 Mbytes of data can be transmitted within the Ethernet packet occupancy time Tb, it is divided into 4 units of 2 Mbytes and transmitted four times. Alternatively, 3M bytes, 3M bytes, and 2M bytes may be transmitted three times in this order (S45).
[0068]
On the other hand, when it is determined that the loaded Ethernet packet can be transmitted within the Ethernet packet occupation time Tb (S44: YES), the port A transmission control unit 108 transmits from the port A reception control unit 104. When the trigger is input (S46), the Ethernet packet is transmitted to the port ALAN controller 102 within the Ethernet packet occupation time Tb (S47). The processes of S46 and S47 are repeated until there is no more packet for one case (S48: YES). When the transmission of one packet is completed, the process returns to S41 and the above process is repeated (S48: NO).
[0069]
Thus, only Ethernet packets are transmitted from the Ethernet LAN line to the FL-net LAN line, and packets other than Ethernet packets are not transmitted. An Ethernet packet with a large amount of data is divided and transmitted so that it can be transmitted within the Ethernet packet occupation time Tb of the FL-net LAN line.
[0070]
Therefore, Ethernet packets can be transmitted on the FL-net LAN line while maintaining the maximum real-time property while avoiding mutual interference between the Ethernet LAN line and the FL-net LAN line.
[0071]
The detailed operation of the interconnection apparatus according to the present invention is as described above. Next, with reference to FIGS. 13 and 14, how the Ethernet packet is transmitted between the Ethernet LAN lines via the FL-netLAN line. Explain what to do.
[0072]
When the Ethernet packet indicated by A is transmitted to the Ethernet LAN line 1, the port B reception control unit 114 determines whether this Ethernet packet is to be transmitted to the Ethernet LAN line 2, and transmits this Ethernet packet to port A. Store in the packet buffer 110. The port A transmission control unit 108 extracts one Ethernet packet stored from the port A transmission packet buffer 110, and is it the amount of data that can be transmitted within the next Ethernet packet occupancy time Tb [3]? Judge whether or not. If the amount of data can be transmitted within the Ethernet packet occupying time Tb [3], the port A transmission control unit 108 receives a transmission trigger output from the port A reception control unit 104 based on the transmission of the token packet t2, This Ethernet packet is transmitted to the FL-net LAN line.
[0073]
The port A reception control unit 104 determines whether or not the Ethernet packet is to be transmitted to the Ethernet LAN line 2 and stores the Ethernet packet in the port B transmission packet buffer 118. The port B transmission control unit 116 takes out the Ethernet packet stored from the port B transmission packet buffer 118 and transmits it to the Ethernet LAN line 2.
[0074]
If the Ethernet LAN line 1, the FL-net LAN line, and the Ethernet LAN line 2 are connected without using the apparatus according to the present invention, the point when the Ethernet packet A is generated on the Ethernet LAN line 1 (point Z in FIG. 13). This causes a collision with the FL-net data packet d2. The same thing happens when Ethernet packet A is generated slightly earlier than point Z. In this case, normal circulation of tokens on the FL-net LAN line is prevented.
[0075]
If these lines are connected using the apparatus according to the present invention, as described above, the Ethernet packet A can be transmitted by sewing between the transmissions of the FL-net data packet d2 and the token packet t2 in the FL-net LAN line. Therefore, normal circulation of tokens on the FL-net LAN line is not hindered. Further, since packets in the FL-net LAN line that are unnecessary for the Ethernet LAN line 2 are transmitted only in the FL-net LAN line, it is possible to suppress the increase in traffic in the Ethernet LAN line 2 and the occurrence of collisions.
[0076]
On the other hand, when the data amount of one Ethernet packet stored in the port A transmission packet buffer 110 exceeds the data amount that can be transmitted within the Ethernet packet occupation time Tb [3], the port A transmission control unit 108. Divides this one Ethernet packet into two. The divided Ethernet packets are transmitted to the FL-net LAN line every time a transmission trigger is output from the port A reception control unit 104 as shown in FIG.
[0077]
The port A reception control unit 104 determines whether or not the Ethernet packet is to be transmitted to the Ethernet LAN line 2 and stores the Ethernet packet in the port B transmission packet buffer 118 in the order of transmission. The port B transmission control unit 116 combines the Ethernet packets that are divided and stored in the port B transmission packet buffer 118 to assemble one original Ethernet packet, and transmits the assembled packet to the Ethernet LAN line 2. .
[0078]
  Therefore, even when the data amount of the Ethernet packet A is large or the Ethernet packet occupancy time Tb is short, the Ethernet packet A can be divided and transmitted, so that normal circulation of tokens on the FL-net LAN line is hindered. There is nothing. Further, since the divided Ethernet packet A is returned to the original and transmitted to the Ethernet LAN line 2, it is possible to suppress an increase in traffic in the Ethernet LAN line 2 and occurrence of collisions..
[0092]
As described above, according to the interconnection apparatus according to the present invention, a LAN adopting an access control method called token passing and a LAN adopting an access control method called CSMA / CD are respectively connected to each other. It is possible to connect to each other while taking advantage of the features of the LAN.
[0093]
In addition, since packets transmitted from a CSMA / CD LAN can be transmitted during the Ethernet packet occupation time of a token-passing LAN, a collision occurs with a packet transmitted on the CSMA / CD LAN. And the token can be circulated normally.
[0094]
Further, since a packet that transmits only the token-passing LAN does not flow out to the CSMA / CD LAN, the occurrence of the second LAN collision can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a FL-net LAN.
2 is a timing chart showing the transmission status of data packets and token packets when the real-time property of information transmission is maximized in the FL-net (OPCN-2) LAN of FIG.
3 is a timing chart showing a transmission state of data packets and token packets when real-time information transmission is at an allowable limit in the FL-net (OPCN-2) LAN of FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of an Ethernet LAN.
FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the Ethernet LAN.
FIG. 6 is a diagram showing a state in which an FL-net (OPCN-2) LAN and an Ethernet LAN are connected via the device according to the present invention.
FIG. 7 is a block diagram of a schematic configuration of an interconnection device between different types of networks according to the first and second embodiments;
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an Ethernet packet occupancy time stored in a scheduling parameter management table.
FIG. 9 is a flowchart showing processing in a port A reception control unit.
FIG. 10 is a flowchart showing processing in a port B transmission control unit.
FIG. 11 is a flowchart illustrating processing in a port B reception control unit.
FIG. 12 is a flowchart showing processing in a port A transmission control unit.
FIG. 13 is a diagram for explaining how an Ethernet packet is transmitted between Ethernet LAN lines via an FL-net LAN line.
FIG. 14 is a diagram for explaining how an Ethernet packet is transmitted between Ethernet LAN lines via an FL-net LAN line.
FIG. 15 is a schematic block diagram of an interconnection device between different types of networks according to the third embodiment;
FIG. 16 is a flowchart illustrating an operation of a packet A reception control unit according to the third embodiment;
[Explanation of symbols]
10, 40 ... FL-net LAN line,
20, 50, 60, 70 ... Ethernet LAN line,
100 (110A, 100B) ... interconnection device,
102: Port ALAN controller,
104: Port A reception control unit,
106 ... scheduling parameter management table,
108: Port A transmission control unit,
110: Port A transmission packet buffer,
112: Port BLAN controller,
114... Port B reception control unit,
116: Port B transmission control unit,
118: Port B transmission packet buffer,
120: Scheduling mode setting switch.

Claims

An interconnection apparatus between heterogeneous networks for mutually connecting a first LAN adopting an access control method called token passing and a second LAN adopting an access control method called CSMA / CD Because
First determination means for determining whether a packet received via the first LAN is a packet for a station connected to the second LAN;
First packet output means for outputting the received packet when it is determined that the packet is for the station connected to the second LAN;
First storage means for storing the output packets;
First transmission means for transmitting the accumulated packets to the second LAN according to the access control method of the second LAN ;
The first determination means includes
Transmission trigger output means for outputting a transmission trigger when the received packet is a packet for a station connected to the second LAN;
Measuring means for measuring an Ethernet packet occupancy time from when the first LAN token packet is received until the first data packet is transmitted;
A measurement time output means for outputting the measured Ethernet packet occupancy time;
An interconnection device between different types of networks.

The first determination means further comprises a recognition means for recognizing a station number of the token holding station based on the token packet,
The transmission trigger output means outputs the station number of the recognized token holding station together with the transmission trigger,
2. The interconnection apparatus between heterogeneous networks according to claim 1 , wherein the measurement time output means outputs the station number of the token holding station together with the Ethernet packet occupying time.

2. The interconnection apparatus between heterogeneous networks according to claim 1, wherein the first packet output means outputs only an Ethernet packet.

The first transmission means includes
When the accumulated packets are divided packets, an assembling means for assembling the packets;
Assembled packet transmission means for transmitting the assembled packet;
The interconnect device for heterogeneous networks according to claim 1, further comprising:

An interconnection apparatus between heterogeneous networks for mutually connecting a first LAN adopting an access control method called token passing and a second LAN adopting an access control method called CSMA / CD Because
Second determination means for determining whether a packet received via the second LAN is a packet for a station connected to the same type of LAN as the second LAN;
Second packet output means for outputting the packet when it is determined that the received packet is a packet for a station connected to the same type of LAN as the second LAN;
Second storage means for storing the output packets;
Storage means for storing an Ethernet packet occupancy time from when the token packet of the first LAN is received until the first data packet is transmitted ;
Transmission trigger output means for outputting a transmission trigger when a packet received via the first LAN is a token packet;
Second transmission means for transmitting the accumulated packets to the first LAN during the Ethernet packet occupation time when the transmission trigger is input;
An interconnection device between different types of networks.

Recognizing means for recognizing the station number of the token holding station based on the token packet when the packet received via the first LAN is a token packet;
The storage means stores the Ethernet packet occupancy time for each station number of the token holding station,
The transmission trigger output means outputs the station number of the recognized token holding station together with the transmission trigger,
When the transmission trigger is input, the second transmission unit transmits the accumulated packet to the first LAN during the Ethernet packet occupation time corresponding to the token holding station. The interconnection apparatus between heterogeneous networks according to claim 5 .

The second transmission means includes
A dividing unit that divides the accumulated packet when the accumulated packet cannot be transmitted within the Ethernet packet occupation time;
A divided packet transmitting means for transmitting the divided packet;
The interconnection apparatus between heterogeneous networks according to claim 5 , wherein:

An interconnection apparatus between heterogeneous networks for mutually connecting a first LAN adopting an access control method called token passing and a second LAN adopting an access control method called CSMA / CD Because
First determination means for determining whether a packet received via the first LAN is a packet for a station connected to the second LAN;
First packet output means for outputting the received packet when it is determined that the packet is for the station connected to the second LAN;
First storage means for storing the output packets;
First transmission means for transmitting the accumulated packets to the second LAN according to the second LAN access control method;
Second determination means for determining whether a packet received via the second LAN is a packet for a station connected to the same type of LAN as the second LAN;
Second packet output means for outputting the packet when it is determined that the received packet is a packet for a station connected to the same type of LAN as the second LAN;
Second storage means for storing the output packets;
Storage means for storing an Ethernet packet occupancy time from when the token packet of the first LAN is received until the first data packet is transmitted ;
Transmission trigger output means for outputting a transmission trigger when the received packet is a packet for a station connected to the second LAN;
Second transmission means for transmitting the accumulated packets to the first LAN during the Ethernet packet occupation time when the transmission trigger is input;
An interconnection device between different types of networks.

The first determination means includes
Occupiable time measuring means for measuring an Ethernet packet occupancy time from when the first LAN token packet is received until the first data packet is transmitted;
A measurement time output means for outputting the measured Ethernet packet occupancy time;
9. The interconnection device between heterogeneous networks according to claim 8 , further comprising: