CN107251492A - 中继装置以及通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的中继装置(1)具有：环路检测部(15)，其对每个端口(10‑1～10‑N)的优先级进行管理，定期生成如下环路检测帧，该环路检测帧设置有用于储存表示进行发送的端口的端口信息、表示优先级的优先级信息的区域，环路检测部(15)如果接收到从本装置以外发送出的环路检测帧，则在端口的优先级低于接收到的帧的优先级信息示出的优先级的情况下，利用端口的优先级对接收到的环路检测帧的优先级信息进行更新、输出，在接收到从本装置发送出的环路检测帧的情况下，基于在从本装置以外发送出的环路检测帧中储存的优先级信息和每个端口的优先级，对是否将端口闭塞进行控制；以及输出控制部(14)，其将从环路检测部(15)输出的环路检测帧向端口送出。

Description

中继装置以及通信系统

技术领域

本发明涉及对通信系统内的环路进行检测的中继装置以及通信系统。

背景技术

近些年，在工业领域中，推进以太网(注册商标)化，在制造现场构建有将PLC(Programmable Logic Controller)、逆变器、传感器等FA(Factory Automation)仪器连接的通信网络即工业用网络。对于工业用网络，为了提高处理精度，重要的是使多个FA仪器的时刻同步，协同进行动作。作为实现时刻同步的手段，使用如下方法等，即，输出控制命令的通信装置即主控部将本身的时刻信息发送至作为控制对象的通信装置即从属部，在从属部中将利用来自主控部的转发延迟时间对接收到的时刻信息进行校正得到的值作为本身的时刻信息而进行更新。在上述的时刻同步方式中，如果主控部-从属部间的转发延迟时间伴随着网络的拓扑即连接方式的变化而改变，则显现出对FA仪器间的时刻同步精度的影响。

另一方面，在向第二层交换机等中继装置连接多个FA仪器而构建的工业用网络中，有时由于人为的错误等产生通信路径的误连接，形成环路路径。如果伴随着环路路径的形成而发生网络风暴(storm)，则给工业网络的运用带来障碍。网络风暴是指，广播帧、多播帧的转发以及复制处理在环路路径上无限反复，对网络的带宽带来压力。

为了避免上述的网络风暴，由中继装置对环路路径进行检测而将环路路径上的端口闭塞即可。作为现有的环路检测方式，已知非专利文献1中公开的通过STP(SpanningTree Protocol)实现的端口的封锁。在STP中，基于根据链路速度或者中继装置的优先级设定而决定的路径开销来选择通信路径，通过将冗余路径上的端口闭塞而消除环路路径。

另外，专利文献1中公开了如下技术，即，通信装置向发送目标MAC(Media AccessControl)地址以及发送源MAC地址发送储存有本装置的MAC地址的试验帧，通过接收由本装置发送出的试验帧而检测出环路。另外，专利文献2中公开了如下技术，即，在将接收到的帧的发送源MAC地址和接收端口的信息相关联而进行了登记的转发表中，在与MAC地址相对应的接收端口的更新次数大于或等于所设定的阈值的情况下检测出环路。

专利文献1：日本特开2012-44384号公报

专利文献2：日本专利第4879279号公报

非专利文献1：IEEE Std 802.ID-2004、“IEEE Standard for Local andMetropolitan Area Networks:Media Access Control(MAC)Bridges”IEEE、2004、pp.57-65

发明内容

对于非专利文献1中公开的STP，由于不将通信路径固定而是始终使用路径开销最小的最佳路径，因此在连接了新路径的情况下，拓扑动态地变化。在工业用网络中使用了STP的情况下，存在与上述的拓扑的变化相伴的主控部-从属部间的转发延迟时间对时刻同步精度造成影响的问题。

另一方面，在专利文献1以及专利文献2所记载的技术中存在如下问题，即，虽然能够对环路路径进行检测，但由于通信装置无法自主地将环路路径消除，因此，需要由网络管理者将环路路径上的通信路径切断。

本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于得到一种中继装置，该中继装置能够自主地将环路路径消除而不会使连接方式发生变化。

为了解决上述问题、实现目的，本发明的中继装置具有：多个端口；以及环路检测部，其对每个端口的优先级进行管理，定期生成、输出环路检测帧，该环路检测帧设置有用于储存表示进行发送的端口的端口信息、表示优先级的优先级信息的区域，该环路检测部如果接收到从本装置以外发送出的环路检测帧，则在端口的优先级低于接收到的环路检测帧的优先级信息示出的优先级的情况下，利用端口的优先级对接收到的环路检测帧的优先级信息进行更新，输出对优先级进行更新后的环路检测帧，在接收到从本装置发送出的环路检测帧的情况下，基于在从本装置以外发送出的环路检测帧中储存的优先级信息和每个端口的优先级，控制是否将端口闭塞。另外，该中继装置具有输出控制部，该输出控制部将从述环路检测部输出的环路检测帧向端口送出。

发明的效果

本发明涉及的中继装置实现能够自主地将环路路径消除而不使连接方式发生变化的效果。

附图说明

图1是表示实施方式1的中继装置的结构例的图。

图2是表示实施方式1的环路检测部的结构例的图。

图3是表示实施方式1的中继装置的硬件结构例的图。

图4是表示实施方式1的控制电路的结构例的图。

图5是表示在实施方式1的FDB表存储部中存储的FDB表的结构例的图。

图6是表示实施方式1的环路检测帧的结构例的图。

图7是表示实施方式1的端口状态的定义的图。

图8是表示实施方式1的环路管理表的结构例的图。

图9是表示实施方式1的环路检测部中的环路检测帧的接收时的处理流程的一个例子的流程图。

图10是表示实施方式1的环路检测部中的环路检测帧发送以及端口闭塞处理流程的一个例子的流程图。

图11是表示实施方式1的通信系统的结构例的图。

图12是表示通过实施方式1的闭塞处理而避免了环路路径的例子的图。

图13是表示实施方式2的通信系统的结构例的图。

图14是表示实施方式2的环路检测部中的环路检测帧的接收时的处理流程的一个例子的流程图。

图15是表示实施方式2的环路管理表的结构例的图。

图16是表示实施方式2的环路检测部中的环路检测帧发送以及端口闭塞处理流程的一个例子的流程图。

图17是表示实施方式3的端口闭塞解除处理流程的一个例子的流程图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明涉及的中继装置以及通信系统的实施方式详细地进行说明。此外，本发明并不限定于本实施方式。

实施方式1.

图1是表示本发明涉及的实施方式1的中继装置1的结构例的图。中继装置1具有作为发送端口且作为接收端口的端口10-1～10-N。此外，N为大于或等于2的整数。中继装置1的FDB表存储部11存储将接收到的帧的发送源地址和接收端口的信息相关联而进行登记的FDB(Forwarding DataBase)表。帧接收部12-1～12-N与端口10-1～10-N中的对应的1个端口连接，根据由所连接的端口接收到的帧，基于发送目标地址而决定将该帧送出的发送端口。多路复用部13对从帧接收部12-1～12-N输入的帧进行多路复用。输出控制部14按接收帧的发送目标端口而分配帧，将帧送出。环路检测部15对每个端口10-1～10-N的优先级进行管理，定期生成、输出环路检测帧，如果接收到从本装置以外发送来的环路检测帧，则在该帧的收发端口的优先级低于接收到的环路检测帧的优先级信息所示的优先级的情况下，利用本身的优先级对接收到的环路检测帧的优先级信息进行更新，输出更新后的环路检测帧，在接收到从本装置发送出的环路检测帧的情况下，基于在环路检测帧中储存的优先级信息和该帧的收发端口的优先级，控制是否将端口闭塞，其中，该环路检测帧设置有对如下信息进行存储的区域，即，表示进行发送的端口10-1～10-N的端口信息和表示用于对环路路径上的最低优先级端口信息进行更新的优先级的优先级信息。此外，在图1中，将接收侧的端口和接收侧的端口分开进行了图示，但实际上，图1的左侧的端口10-i(i＝1，…，N)与右侧的端口10-i为相同端口。

图2是表示环路检测部15的结构例的图。环路检测部15具有：链路监视部21，其对链路的建立进行检测，如果检测到链路建立，则输出表示链路建立有效的链路检测信号；帧识别部22，其基于环路检测帧的发送源的地址而对帧进行识别；以及环路检测帧生成部23，其是以链路检测信号变化为有效为契机而生成从建立了链路的端口发送的环路检测帧的帧生成部。另外，环路检测部15具有：作为转发部的转发帧生成部24，其对在环路检测帧中储存的后述的优先级信息和本装置的端口的优先级进行比较，在本装置的端口的优先级低的情况下，输出将接收到的帧的优先级信息更新后的帧即转发帧；以及复用部25，其将从转发帧生成部24输出的转发帧和由环路检测帧生成部23生成的环路检测帧进行多路复用。另外，环路检测部15具有：状态控制部26，其对在接收到的环路检测帧中储存的优先级信息和本装置的端口的优先级进行比较，判断本装置在环路路径上是否是最低优先级的中继装置；环路管理表存储部27，其存储后述的环路管理信息即环路管理表；以及作为管理部的端口状态管理状态机28，其针对每个端口而对端口状态进行管理，并且对与端口状态对应的优先级进行管理，由此对每个端口的优先级进行管理。

图3是表示本实施方式的中继装置1的硬件结构例的图。中继装置1例如如图3所示，由作为收发端口的端口10-1～10-N和通信控制电路200构成。端口10-1～10-N是图1中的端口10-1～10-N。此外，在通信控制电路200中搭载图1中示出的FDB表存储部11、帧接收部12-1～12-N、多路复用部13、输出控制部14以及环路检测部15。各部分既可以分别作为通信控制电路200内的1个电子电路而搭载，也可以由图1的多个结构要素构成为1个电子电路。

另外，图1以及图2中示出的结构要素中的大于或等于1个结构要素也可以通过软件进行搭载。在具有通过软件而搭载的结构要素的情况下，该结构要素通过例如图4所示的控制电路而实现。图4是表示控制电路100的结构例的图。如图4所示，控制电路100具有：作为接收部的输入部101，其对从控制电路100的外部输入的数据进行接收；处理器102；存储器103；以及作为发送部的输出部104，其将数据向外部进行发送。输入部101是接收从控制电路100的外部输入的数据而交予处理器102的接口电路，输出部104是将来自处理器102或者存储器103的数据送出至控制电路100的外部的接口电路。在图1或者2所示的结构要素通过图4所示的控制电路100而实现的情况下，是通过由处理器102读出、执行与存储于存储器103的数据相对应的程序而实现的。另外，存储器103在处理器102执行各处理时还被用作临时存储器。

下面，对本实施方式的中继装置1的动作进行说明。图5是表示在FDB表存储部11中存储的FDB表的结构例的图。如图5所示，在FBD表中储存地址和与该地址对应的端口编号。端口编号表示端口10-1～10-N的编号，在图5中，将端口10-i的端口编号记载为端口#i。i为大于或等于1的整数。此外，本实施方式中的地址是表示发送源以及发送目标装置等的识别信息，例如是MAC地址。

帧接收部12-1～12-N如果经由所连接的端口10-1～10-N而接收到帧，则提取接收到的帧的发送源的地址，参照FDB表内而对是否存在与提取出的地址一致的地址进行检索，在FDB表内不存在与提取出的地址一致的地址的情况下，帧接收部12-1～12-N将提取出的地址和接收到与该地址对应的帧的端口的端口编号作为新的词条而追加至FDB表。这样，中继装置1对地址和端口的对应关系进行学习，将学习的结果储存至FDB表。

另外，帧接收部12-1～12-N提取接收到的帧的发送目标的地址，参照FDB表内，对在FDB表内是否存在与提取出的地址一致的地址进行检索，在存在与提取出的地址一致的地址的情况下，将与该地址对应的端口编号决定为发送目标的端口编号。另外，在存储于FDB表存储部11的FDB表内不存在与上述的提取出的发送目标的地址一致的地址的情况下，帧接收部12-1～12-N将与除了接收到该帧的端口之外的全部端口对应的端口编号决定为发送目标的端口编号。

另外，帧接收部12-1～12-N在向接收帧的发送目标端口或者与本身对应的接收端口从环路检测部15输入的端口闭塞指示表示出的是无效，即，未从环路检测部15作出端口闭塞的指示的情况下，向接收到的帧附加表示以上述方式决定的发送目标端口编号的端口信息，转发至多路复用部13。帧接收部12-1～12-N在向接收帧的发送目标端口或者与本身对应的接收端口从环路检测部15输入的端口闭塞指示表示出的是有效，即，从环路检测部15作出了端口闭塞的指示的情况下，将接收帧废弃。帧接收部12-1～12-N基于来自环路检测部15的闭塞指示而进行上述动作，由此能够避免帧相对于环路路径上的闭塞端口的收发、避免网络风暴。

多路复用部13将从帧接收部12-1～12-N输入的与端口数相应的帧中的、除了环路检测帧之外的帧即主信号帧进行多路复用，将多路复用后的帧与表示发送目标端口编号的端口信息一起向输出控制部14进行转发。另外，多路复用部13将从帧接收部12-1～12-N输入的环路检测帧与如下端口信息一起转发至环路检测部15，该端口信息表示出接收到该环路检测帧的端口编号和发送目标的端口编号。

输出控制部14将从多路复用部13输入的主信号帧和从环路检测部15输入的环路检测帧基于端口信息而分配给每个发送目标端口，向作为发送目标的端口10-1～10-N输出帧。

在环路检测部15中，图2所示的链路监视部21针对每个端口检测有无建立链路，在链路建立时将表示有效的链路检测信号向环路检测帧生成部23以及状态控制部26输出。此外，链路建立的检测方法可以使用任何方法，例如，链路监视部21对接收的帧进行监视，通过接收表示出遵循通信协议的链路的建立这一情况的帧，由此检测出链路的建立。

环路检测帧生成部23以链路检测信号变化为表示有效的值为契机，生成从建立了链路的端口发送的环路检测帧。环路检测帧生成部23将所生成的环路检测帧与如下端口信息一起向输出控制部14输出，该端口信息表示出作为发送目标的端口编号即建立了上述链路的端口的端口编号。此外，环路检测帧生成部23针对每个端口定期地生成环路检测帧，以便在链路建立之后定期地确认有无环路路径。

图6是表示环路检测帧的结构例的图。如图6所示，环路检测帧包含：发送目标地址；发送源地址；发送端口信息，其是表示对环路检测帧进行发送的端口的信息；以及优先级信息，其是表示环路路径内的最低优先级的端口的优先级的信息。在作为环路检测帧的发送源的中继装置中，是在没有特别地向优先级信息的区域插入有效的信息的状态下进行发送的。而且，最初接收到环路检测帧的中继装置将接收端口或者发送端口中的优先级较低的端口的优先级储存至优先级信息的区域而进行转发。或者，作为环路检测帧的发送源的中继装置也可以将本身的发送端口的优先级作为优先级信息而储存并进行发送。此外，图6所示的结构例是一个例子，各信息的顺序并不限定于图6的例子。能够对环路检测帧的发送目标地址设定任意值，但需要是在产生了环路路径的情况下返回至本装置的发送目标地址。例如，使用多播地址或者广播地址作为环路检测帧的发送目标地址。而且，中继装置在将多播地址或者广播地址作为发送目标的情况下，如果接收到帧，则将该帧向除了接收到该帧的端口以外的全部端口发送。因此，如果形成了环路路径，则由该中继装置发送出的环路检测帧返回至本装置。这样，在本实施方式中，在发送端口信息和环路检测帧中设置对表示环路路径内的最低优先级的端口的优先级信息进行储存的区域。储存于发送端口信息的信息是对于具有对应的端口的中继装置也能够进行识别的信息。例如，既可以向各中继装置的各端口分配端口固有的编号，使用该编号，也可以是表示中继装置的信息和该中继装置内的端口的编号之间的组合。

帧识别部22对接收到的环路检测帧的发送源地址进行确认，将在发送源地址为本装置的地址以外的地址的情况下接收到的环路检测帧与表示接收到该环路检测帧的端口的信息一起向转发帧生成部24进行转发，将在发送源地址为本装置的地址的情况下接收到的环路检测帧转发至状态控制部26。

端口状态管理状态机28针对每个端口而对端口状态进行管理。在本实施方式中，为了选出要在环路路径上闭塞的端口而定义了3种端口状态。如果存在从状态控制部26、转发帧生成部24对优先级的查询，则端口状态管理状态机28将与端口状态对应的优先级向查询源进行通知。图7是表示本实施方式的端口状态的定义的图。如图7所示，在本实施方式中，作为端口的状态，定义了作为第1状态的运用、作为第2状态的主信号过滤、作为第3状态的闭塞这3个状态。而且，将上述状态和优先级的对应关系以优先级由高到低的顺序，作为运用＞主信号过滤＞闭塞而进行管理。在图7中，示出端口状态、优先级、主信号转发以及环路检测帧这4个列。图7的端口状态表示运用、主信号过滤、闭塞运用这3个状态，优先级表示与各状态对应的优先级。此外，优先级的值越小，表示优先级越高。图7的主信号转发表示是否对主信号帧进行转发，Yes表示对主信号帧进行转发，No表示不对主信号帧进行转发。图7的环路检测帧表示是否对环路检测帧进行转发和是否对环路检测帧进行发送，Yes表示对环路检测帧进行转发或者发送，No表示不对环路检测帧进行转发或者发送。另外，在中继装置内，具有相同端口状态的端口间的优劣通过端口编号的大小进行判断。例如，在将编号小的端口设为优先的情况下，如果端口1和端口2的端口状态同时为运用，则判断为端口1的优先级高。另一方面，在2台中继装置之间，具有相同端口状态的端口间的优劣通过MAC地址等装置固有值的大小进行判断。与上述相伴地，能够对网络内的端口的优劣即端口的优先级进行判定。

在本实施方式中，使用端口的优先级而选出要闭塞的端口，由此避免拓扑的变化。端口状态管理状态机28如果基于从状态控制部26输入的链路检测信号而检测到新的链路建立，则将端口的状态设为主信号过滤。在端口状态为主信号过滤的端口处，不进行主信号帧的转发，而是实施环路检测帧的发送以及转发。由此，在建立了新的链路的情况下，能够在对主信号帧进行转发之前确认有无环路路径。然后，端口状态管理状态机28在检测到链路建立之后，在大于或等于一定时间仍未从状态控制部26通知检测到环路路径的情况下，使端口状态转换至运用。此外，状态控制部26在通过从帧识别部22输入帧而检测到环路路径的情况下，将检测到环路路径这一信息通知给端口状态管理状态机28。状态控制部26在一定时间仍未由端口10-i接收到由本装置发送出的环路检测帧的情况下，或者在一定时间仍未由本装置接收到从端口10-i发送出的环路检测帧的情况下，判断为在端口10-i未检测到环路路径，将该主旨通知给端口状态管理状态机28。另外，端口状态管理状态机28在从状态控制部26通知了进行闭塞的情况下，使端口状态转换至闭塞。另外，端口状态管理状态机28向与端口状态为运用的端口连接的帧接收部12-1～12-N输出表示无效即不进行端口闭塞的端口闭塞指示。另外，端口状态管理状态机28以如下方式进行控制，即，将全部端口的端口状态向帧接收部12-1～12-N进行通知，在端口状态为主信号过滤或者闭塞的端口处不对主信号帧进行收发。

状态控制部26如果从链路监视部21接收到链路检测信号，则将该链路检测信号向端口状态管理状态机28进行转发。另外，状态控制部26将如下信息作为环路管理表储存至环路管理表存储部27，该信息表示发送出环路检测帧的端口即发送端口、和接收到环路检测帧的端口即接收端口的对应关系。图8是表示本实施方式的环路管理表的结构例的图。如图8所示，在环路管理表中，针对发送环路检测帧的每个发送端口，将表示接收到从该发送端口发送出的帧的接收端口的信息作为接收端口位图而储存。在接收端口位图中，0表示未接收到，1表示接收到。因此，在储存了1的情况下，表示在与1对应的组合的路径中产生了环路路径。例如，在图8的例子中，发送端口为1、接收端口为2的组合是1。这表示从端口10-1发送出的路径检测帧被端口10-2接收到。即，在图8所示的接收端口位图中，存在1的词条是具有环路路径即产生了环路路径的词条。

另外，在环路管理表中储存如下信息，该信息表示在环路路径中本装置是否是最低优先级的中继装置。状态控制部26如果从帧识别部22输入了环路检测帧，则由于是本装置接收到从本装置发送出的环路检测帧，因此判断为具有环路路径即产生了环路路径，基于输入来的环路检测帧对环路管理表进行更新。具体而言，基于在接收到的环路检测帧中储存的发送端口信息和接收到环路检测帧的端口的信息，对环路管理表的接收端口位图中的对应词条进行更新。另外，状态控制部26在上述的基础上，向端口状态管理状态机28查询接收到的环路检测帧的收发端口的优先级而获取该端口的优先级，基于获取到的优先级和在接收到的环路检测帧中储存的优先级信息，判断在环路路径上本装置是否是最低优先级的中继装置，基于判断结果对环路管理表内的最低优先级的中继装置的信息进行更新。具体而言，状态控制部26在从端口状态管理状态机28获取的端口即发送出环路检测帧的端口的优先级低于在接收到的环路检测帧中储存的优先级信息示出的优先级的情况下，判断为本装置在环路路径内是最低优先级即低优先级的装置。另外，状态控制部26将对接收到的环路检测帧进行了发送的端口以及进行了接收的端口、和表示本装置是否是环路路径内的最低优先级的装置的信息关联而存储于环路管理表。

另外，状态控制部26在本装置定期地发送的环路检测帧的发送定时，将环路管理表中的与对环路检测帧进行发送的端口对应的词条读出，并且将环路管理表的该词条清除。状态控制部26基于读出的词条，在本装置是环路路径内的最低优先级的中继装置的情况下，判断为将构成环路路径的本装置所具有的端口中的除了最高优先级的端口以外的端口闭塞，向端口状态管理状态机28发送表示要闭塞的端口的信息并作出将端口闭塞的指示。端口状态管理状态机28基于该指示将对应的端口的状态变更为闭塞。此外，设为环路检测部15的状态控制部26以及帧识别部22掌握着每个端口的环路检测帧的发送定时。例如，既可以是状态控制部26对每个端口的环路检测帧的发送定时进行管理，向环路检测帧生成部23以及帧识别部22进行通知，也可以由环路检测帧生成部23对每个端口的环路检测帧的发送定时进行管理，向状态控制部26以及帧识别部22进行通知。状态控制部26针对每个端口，在从该端口发送出环路检测帧之后至对下一个环路检测帧进行发送为止的期间，在未接收到发送出的环路检测帧的情况下，判定为未检测到环路路径。

转发帧生成部24如果被输入环路检测帧，则向端口状态管理状态机28对本装置的端口状态进行查询而获取端口状态，针对该帧的每个收发端口，对本装置的端口状态和在输入来的环路检测帧中储存的优先级信息进行比较。而且，转发帧生成部24针对该帧的每个收发端口，在本装置的端口的优先级低的情况下，将输入来的帧的优先级信息更新为表示本装置的端口的信息，将更新了优先级信息之后的帧与表示发送目标端口的信息一起向复用部25输出。

复用部25对从转发帧生成部24输出的转发帧和由环路检测帧生成部23生成的环路检测帧进行多路复用，将多路复用后的帧与表示发送目标端口的信息一起向输出控制部14输出。此外，多路复用是指将多个帧集中于1个路径。

图9是表示环路检测部15中的环路检测帧的接收时的处理流程的一个例子的流程图。图10是表示环路检测部15中的环路检测帧发送以及端口闭塞处理流程的一个例子的流程图。环路检测部15针对检测到链路建立的每个端口定期地对环路检测帧进行发送。发送环路检测帧之后，环路检测部15实施图9所示的处理。帧识别部22判断是否从多路复用部13输入了环路检测帧即是否接收到环路检测帧(步骤S1)。在未接收到环路检测帧的情况下(步骤S1 No)，帧识别部22判断是否是下一次的环路检测帧的发送定时(步骤S2)。在不是下一次的环路检测帧的发送定时的情况下(步骤S2 No)，返回至步骤S1。在是下一次的环路检测帧的发送定时的情况下(步骤S2 Yes)，结束处理。

在接收到环路检测帧的情况下(步骤S1 Yes)，帧识别部22判断接收到的环路检测帧内的发送源地址是否与本装置的地址即本地址相同(步骤S3)。此外，在图9中，将发送源地址简称为SA(Source Address)。在接收到的环路检测帧内的发送源地址与本装置的地址即本地址相同的情况下(步骤S3 Yes)，状态控制部26对环路管理表进行更新(步骤S4)。具体而言，从帧识别部22将环路检测帧输入至状态控制部26，状态控制部26如上述那样，基于输入来的环路检测帧，以上述方式对环路检测帧进行更新。

然后，状态控制部26判断是否是下一次的环路检测帧的发送定时(步骤S8)。在不是下一次的环路检测帧的发送定时的情况下(步骤S8 No)，返回至步骤S1，在是下一次的环路检测帧的发送定时的情况下(步骤S8 Yes)，结束处理。

另一方面，在步骤S3中，在接收到的环路检测帧内的发送源地址与本装置的地址即本地址不同的情况下(步骤S3 No)，转发帧生成部24判断本端口即发送出环路检测帧的端口的优先级是否低于在环路检测帧中储存的优先级信息(步骤S5)。此外，如上所述，在本实施方式中，由于优先级越高，则作为优先级的数值而使用越小的值，因此作为优先级而储存的值越小则表示优先级越高。在本端口的优先级低于在环路检测帧中储存的优先级信息的情况下(步骤S5Yes)，将接收到的环路检测帧的优先级信息更新为表示本装置的端口的优先级的信息(步骤S6)，进入步骤S7。

在本端口的优先级不低于在环路检测帧中储存的优先级信息的情况下(步骤S5No)，转发帧生成部24将接收到的环路检测帧经由复用部25、输出控制部14进行转发(步骤S7)，进入步骤S8。

下面，使用图10对端口检测帧的发送和端口闭塞处理进行说明。环路检测部15针对已建立了链路的每个端口实施图10的处理。状态控制部26判断是否是环路检测帧的发送定时(步骤S11)。在不是环路检测帧的发送定时的情况下(步骤S11 No)，返回至步骤S11。

在是环路检测帧的发送定时的情况下(步骤S11 Yes)，状态控制部26从环路管理表将发送端口的词条即与对路径检测帧进行发送的端口对应的词条读出，并且将环路管理表内的该词条清除(步骤S12)。接着，状态控制部26判断发送端口即对路径检测帧进行发送的端口是否为环路路径的最低优先级端口(步骤S13)。具体而言，状态控制部26参照在步骤S12中读出的词条，在接收端口位图部分存在1即由本装置接收到从本装置发送出的帧的状态、且词条的最低优先级的中继装置的栏为表示出是环路路径内优先级最低的中继装置这一情况的值的情况下，判断为发送端口为最低优先级端口。

在发送端口为最低优先级端口的情况下(步骤S13 Yes)，环路检测部15参照从环路管理表读出的收发端口接收端口位图，将环路路径内的本装置所具有的端口中的除了最高优先级端口以外的端口闭塞(步骤S14)。具体而言，状态控制部26参照从环路检测帧读出的收发端口接收端口位图，判断为将环路路径内的本装置所具有的端口中的除了最高优先级的端口以外的端口闭塞，将该主旨向端口状态管理状态机28进行通知。此外，最高优先级的端口是指在上述的端口的优先级的判定中优先级最高的端口。此外，即使是环路路径内优先级最低的中继装置，如果产生环路路径，则也存在顺时针和逆时针这2个方向的路径，哪个都有可能是此前在运用中使用的路径。因此，为了不将与此前在运用中使用的路径对应的端口闭塞，将链路刚建立后的端口设为主信号过滤，由此识别为运用端口，在步骤S14中将不是最高优先级端口的端口闭塞。端口状态管理状态机28基于来自状态控制部26的通知，对所管理的端口状态进行更新，将全部端口的端口状态通知给帧接收部12-1～12-N。

然后，环路检测部15将环路检测帧经由输出控制部14进行发送(步骤S15)，结束处理。另外，在步骤S13中，在发送端口不是最低优先级端口的情况下(步骤S13 No)，进入步骤S15。图10的A所示的部分成为将端口闭塞的闭塞处理。

此外，在本实施方式中是基于端口状态而决定优先级，但也可以根据各中继装置的地址的大小而对优先级进行变更。例如，将对基于地址的加权与由端口状态确定的优先级相乘得到的值用作优先级。另外，也可以在相同的中继装置内针对每个端口而改变优先级。例如，也可以将本装置内的端口编号与由端口状态确定的优先级相乘得到的值用作优先级。

下面，对本实施方式的中继装置向通信系统的应用例进行说明。图11是表示本实施方式的通信系统的结构例的图。如图11所示，本实施方式的通信系统具有：主站点装置2，其作为时刻同步的主控部；中继装置1-1～1-5，它们分别是本实施方式的中继装置1；以及子站点装置3，其是时刻同步的从属部。主站点装置2与中继装置1-1连接，中继装置1-1与主站点装置2以及中继装置1-2连接，中继装置1-2与中继装置1-1、中继装置1-3以及中继装置1-5连接，中继装置1-3与中继装置1-2以及中继装置1-4连接，中继装置1-4与子站点装置3连接。中继装置1-4与中继装置1-5之间最初并未连接，进行使用了路径300的通信和使用了路径301的通信，不存在环路路径。在该状态下，将中继装置1-4和中继装置1-5连接，建立了新链路400。

在环路路径形成之前，主站点装置2和子站点装置3通过经由了中继装置1-1～1-4的路径300进行通信，时刻同步也通过该路径进行。如果由于新链路400的追加而产生环路路径，则本实施方式的中继装置1-4检测出链路的建立，中继装置1-4的端口10-2的端口状态成为主信号过滤。

图12是表示通过本实施方式的闭塞处理而避免了环路路径的例子的图。由于中继装置1-4以及中继装置1-5的与新链路400连接的端口的端口状态为主信号过滤，因此与运用中的路径相比优先级变低，通过环路检测帧的发送以及接收处理而将中继装置1-4和中继装置1-5的优先级低侧的端口闭塞。因此，端口闭塞后的路径成为路径302，成为图11的状态、即与环路路径形成之前相同的路径。另一方面，在假定通过STP来避免环路路径的情况下，如果与路径302相比路径303的路径开销小，则避免环路之后的路径成为路径303。在路径303中，伴随着主站点装置2与子站点装置3之间的拓扑的变化，转发延迟时间发生变化，影响时刻同步精度。对此，在本实施方式中，提高运用状态的端口的优先级，将优先级低的端口闭塞，因此不会将在环路路径形成之前运用的端口闭塞，而是将优先级低的与新链路400连接的端口闭塞。因此，在本实施方式中，避免主站点装置2与子站点装置3之间的环路之后的路径变得与环路路径形成之前的路径相同，主站点装置2与子站点装置3之间的拓扑不发生变化，因此对时刻同步精度没有影响。另外，管理者无需进行用于消除环路路径的路径切换，能够由中继装置1自主地将环路路径消除。

如上所述，在本实施方式中，中继装置1针对每个端口而对端口状态进行管理，如果建立了链路，则使端口状态转换至主信号过滤、即进行环路检测帧的收发而不进行主信号帧的转发的状态，在检测到从本装置发送出的环路检测帧后在大于或等于一定时间仍未接收到从本装置发送出的环路检测帧的情况下，使端口状态转换至运用，将表示发送出从本装置发送的环路检测帧的端口的信息和对应于端口状态而决定的优先级作为优先级信息进行储存。而且，在从本装置以外的中继装置接收到环路检测帧的情况下，在本装置的端口的优先级低的情况下，以与本装置的端口对应的优先级对接收到的帧的优先级信息进行更新、转发。另外，基于接收到的环路检测帧，对储存有如下信息的环路管理表进行更新，该信息表示从本装置发送出的环路检测帧的发送端口、接收端口以及在环路路径中本装置是否为最低优先级的中继装置。而且，基于环路管理表，在本装置是最低优先级的中继装置的情况下，将本装置的端口闭塞。因此，能够自主地将环路路径消除，而不使连接方式发生变化。

实施方式2.

图13是表示本发明涉及的实施方式2的通信系统500的结构例的图。如图13所示，本实施方式的通信系统500具有：中继装置1-1、1-2，它们具有与实施方式1中记述的中继装置1相同的结构；以及中继装置4，其不具有作为实施方式1中记述的中继装置1的功能。在本实施方式中，中继装置1-1、1-2追加在图2示出的环路管理表存储部27中存储的信息，执行追加对在环路路径上是否存在本实施方式的中继装置进行判断的处理的动作，上述以外的动作以及结构与实施方式1相同。下面，对与实施方式1的不同点进行说明。另外，本实施方式的中继装置1-1、1-2的结构与实施方式1相同，因此，在使用具有与实施方式1相同的功能的结构要素进行说明的情况下，标注与实施方式1相同的标号。

实施方式1的中继装置在形成了环路路径的情况下，以使拓扑并未相对于环路形成之前发生变化的形态，对环路路径进行检测，将环路路径上的端口闭塞，由此消除环路路径。然而，有时具有上述功能的中继装置和不具有上述功能的中继装置混在一起。例如，在图13所示的结构的情况下，中继装置4不能够自主地对环路路径进行检测，因此在形成了包含中继装置4的环路的情况下，如果在环路路径内不存在与实施方式1相同的中继装置，则无法进行环路检测。在本实施方式中，对这种结构中的环路检测处理进行说明。

如图13所示，中继装置4具有端口40-1、40-2、40-3。中继装置4的端口40-1与中继装置1-2的端口10-2连接。在中继装置4的端口40-2与端口40-3之间形成了环路路径。在这种情况下，取代不具有环路检测部15的中继装置4，需要由最靠近环路路径的中继装置1-2对环路进行检测，将端口10-2闭塞。另外，对于在与环路路径之间存在中继装置1-2的中继装置1-1，需要以如下方式进行控制，即，即使在远端(far end)处检测出环路，也不将与中继装置1-2连接的端口10-1闭塞。下面，将具有环路检测部15的中继装置1-1、1-2等称为具有环路检测部的中继装置、本实施方式的中继装置、或者能够对优先级信息进行更新的中继装置，将中继装置4称为不具有环路检测部的中继装置。

在本实施方式中，在由本装置发送出的环路检测帧的发送端口和接收端口相同的情况下，为了判别本装置是否是具有环路检测部的中继装置中的、最靠近环路路径的中继装置，使用在环路检测帧中储存的环路路径内的优先级信息。由于能够对环路路径内的优先级信息进行更新的仅仅是具有环路检测部的中继装置，因此，能够通过有无优先级信息的更新而判别在远端处是否存在具有环路检测部的中继装置。

因此，本实施方式的中继装置1-1、1-2的环路检测部15的状态控制部26在接收到由本装置发送出的环路检测帧的情况下，参照该环路检测帧的优先级信息，判断优先级信息是否被更新。此外，环路管理部15保存有在发送了由本装置发送出的环路检测帧时所设定的优先级信息。或者，作为优先级信息，也可以在与实施方式1的优先级相同的信息的基础上，储存表示是否进行了更新的信息。

图14是表示本实施方式的环路检测部15中的环路检测帧的接收时的处理流程的一个例子的流程图。如图14所示，除了将步骤S4替换为步骤S4a以外，与实施方式1的图9相同。在步骤S4a中，状态控制部26在环路管理表的更新时，进行与实施方式1的步骤S4相同的更新，并且还基于接收到的环路检测帧的优先级信息是否被进行了更新，更新表示本实施方式的中继装置即能够对优先级信息进行更新的中继装置的有无的信息。图15是表示本实施方式的环路管理表的结构例的图。如图15所示，在本实施方式的环路管理表中追加了本实施方式的中继装置有无的栏、即表示在环路路径上是否存在具有环路检测部的中继装置的信息。

图16是表示本实施方式的环路检测部15中的环路检测帧发送以及端口闭塞处理流程的一个例子的流程图。关于本实施方式的环路检测部15中的环路检测帧发送以及端口闭塞处理，将步骤S12替换为步骤S12a，追加步骤S21、步骤S22、步骤S23，除此以外与实施方式1的本实施方式的环路检测部15中的环路检测帧发送以及端口闭塞处理相同。在步骤S12a中，与实施方式1相同地，环路检测部15将发送端口的词条读出，并且将环路管理表内的该词条清除，此时，如上所述还将表示在环路路径上是否存在本实施方式的中继装置的信息读出。在步骤S12a之后，在步骤S21中，状态控制部26基于读出的词条的接收端口位图，判断环路检测帧的发送端口和接收端口是否相同(步骤S21)。此外，在步骤S21中，环路检测帧的发送端口和接收端口相同意味着，接收到从本装置发送出的环路检测帧的端口和发送出该环路检测帧的端口相同。此外，将表示发送出环路检测帧的端口的发送端口信息储存于环路检测帧，能够使用该信息来识别进行了发送的端口。

在环路检测帧的发送端口和接收端口相同的情况下(步骤S21Yes)，状态控制部26基于从环路管理表读出的词条判断在环路路径上是否存在本实施方式的中继装置1(步骤S22)。在环路路径上存在本实施方式的中继装置1的情况下(步骤S22 Yes)，进入步骤S15。在环路路径上不存在本实施方式的中继装置1的情况下(步骤S22 No)，环路检测部15将环路检测帧的发送端口闭塞(步骤S23)，进入步骤S15。在步骤S23中，具体而言，状态控制部26判断为将环路检测帧的发送端口闭塞，将该主旨通知给端口状态管理状态机28。然后，端口状态管理状态机28基于来自状态控制部26的通知，对所管理的端口状态进行更新，将表示端口闭塞为有效的端口闭塞指示向与要闭塞的端口对应的帧接收部12-1～12-N发送。由此，端口成为闭塞状态。

在环路检测帧的发送端口和接收端口不相同的情况下(步骤S21No)，进入步骤S13。

如上所述，基于在环路检测帧中储存的优先级信息有无更新，判断在环路路径上是否存在本实施方式的中继装置，在环路路径上不存在本实施方式的中继装置、且接收到从本装置发送出的环路检测帧的端口与发送出该环路检测帧的端口相同的情况下，进行实施方式1的基于优先级信息的端口闭塞处理。因此，能够得到与实施方式1相同的效果，并且，在环路路径内不存在本实施方式的中继装置的情况下，也能够使本实施方式的中继装置中的、最靠近环路路径的中继装置进行端口的闭塞。

实施方式3.

下面，对实施方式3的中继装置进行说明。本实施方式的中继装置1的结构与实施方式的中继装置1相同。下面，对与实施方式1的不同点进行说明。在实施方式1以及实施方式2中，说明了将端口闭塞的处理，但还会想到在端口的闭塞之后，环路路径被消除这一情况。在该情况下，在闭塞端口在一定时间的期间未接收到由本装置发送出的环路检测帧的情况下，使该端口转换为运用，由此将端口闭塞解除，不会发生不必要的端口闭塞状态。

图17是表示本实施方式的端口闭塞解除处理流程的一个例子的流程图。如图17所示，路径管理部15的状态控制部26判断闭塞端口是否在一定期间未接收到从本装置发送出的环路检测帧(步骤S31)。在端口闭塞之后，在闭塞端口在一定期间未接收到从本装置发送出的环路检测帧的情况下(步骤S31 Yes)，将闭塞端口的端口状态变更为运用(步骤S32)，结束处理。在端口闭塞之后，在闭塞端口在经过一定期间为止的期间接收到从本装置发送出的环路检测帧的情况下(步骤S31 No)，结束处理。除上述以外的本实施方式的动作以及结构与实施方式1相同。另外，也可以对实施方式2的中继装置追加以上记述的本实施方式的动作。

以上的实施方式所示的结构示出的是本发明的内容的一个例子，也能够与其他公知的技术进行组合，还能够在不脱离本发明的主旨的范围对结构的一部分进行省略、变更。

标号的说明

1、1-1～1-N、4中继装置，10-1～10-N 端口，11 FDB表存储部，12-1～12-N 帧接收部，13多路复用部，14输出控制部，15环路检测部，21链路监视部，22帧识别部，23环路检测帧生成部，24转发帧生成部，25复用部，26状态控制部，27环路管理表存储部，28端口状态管理状态机，100控制电路，101输入部，102处理器，103存储器，104输出部，200通信控制电路。

Claims (9)

1.一种中继装置，其具有：

多个端口；

环路检测部，其对每个所述端口的优先级进行管理，定期生成、输出环路检测帧，该环路检测帧设置有用于储存表示进行发送的端口的端口信息、表示优先级的优先级信息的区域，该环路检测部如果接收到从本装置以外发送出的环路检测帧，则在所述端口的优先级低于接收到的环路检测帧的优先级信息示出的优先级的情况下，利用所述端口的优先级对接收到的环路检测帧的所述优先级信息进行更新，输出对所述优先级信息进行更新后的环路检测帧，在接收到从本装置发送出的环路检测帧的情况下，基于在从本装置以外发送出的环路检测帧中储存的所述优先级信息和每个所述端口的优先级，控制是否将所述端口闭塞；以及

输出控制部，其将从述环路检测部输出的环路检测帧向所述端口送出。

2.根据权利要求1所述的中继装置，其特征在于，

所述环路检测部在接收到从本装置发送出的环路检测帧的情况下，判断为产生了环路路径，在发送出环路检测帧的所述端口的优先级低于在接收到的环路检测帧中储存的所述优先级信息示出的优先级的情况下，判断为本装置在所述环路路径内是低优先级的装置，将对接收到的所述环路检测帧进行了发送的所述端口以及进行了接收的所述端口，与表示本装置是否为所述低优先级的装置的信息关联而作为环路管理信息进行存储，在基于所述环路管理信息判断为本装置是所述低优先级的装置的情况下，将所述环路路径内的所述端口闭塞。

3.根据权利要求1或2所述的中继装置，其特征在于，

所述环路检测部在判断为产生了所述环路路径的情况下，在接收到从本装置发送出的环路检测帧时，基于在接收到的环路检测帧中储存的所述优先级信息，判断在所述环路路径内是否存在能够更新所述优先级信息的中继装置，在接收到从本装置发送出的环路检测帧的端口和发送出该环路检测帧的所述端口相同、且在所述环路路径内不存在能够更新所述优先级信息的中继装置的情况下，将发送出该环路检测帧的所述端口闭塞。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的中继装置，其特征在于，

所述环路检测部在从将所述端口闭塞之后一定时间仍未接收到由本装置发送出的环路检测帧的情况下，将所述端口的闭塞解除。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的中继装置，其特征在于，

所述环路检测部针对每个所述端口，对所述端口的状态是进行全部帧的收发的第1状态、进行环路检测帧的收发而不对环路检测帧以外的帧进行发送的第2状态、以及作为闭塞状态的第3状态中的哪个状态进行管理，对所述端口的状态和优先级的对应关系进行管理。

6.根据权利要求5所述的中继装置，其特征在于，

与所述第1状态对应的优先级高于与所述第2状态对应的优先级，与所述第2状态对应的优先级高于与所述第3状态对应的优先级。

7.根据权利要求5或6所述的中继装置，其特征在于，

所述环路检测部针对每个所述端口，如果检测出链路的建立，则使所述端口转换至所述第2状态，在成为所述第2状态之后，经过一定时间仍未通过所述端口接收到由本装置发送出的环路检测帧的情况下，或者经过一定时间本装置仍未接收到从所述端口发送出的环路检测帧的情况下，使所述端口转换至所述第1状态。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的中继装置，其特征在于，

在是作为所述环路检测帧的发送源的所述中继装置的情况下，进行发送而不向要发送的所述环路检测帧的所述优先级信息的区域插入有效的信息，在是最初接收到所述环路检测帧的所述中继装置的情况下，作为所述优先级信息，储存接收端口或者发送端口中的优先级更低的端口的优先级而对该环路检测帧进行转发。

9.一种通信系统，其特征在于，具有：

多个权利要求1至8中任一项所述的中继装置；

主站点装置；以及

子站点装置，其经由多个所述中继装置与所述主站点装置进行通信。