JP2000115206A

JP2000115206A - ネットワーク接続装置及びノード並びに通信システム及び状態監視方法

Info

Publication number: JP2000115206A
Application number: JP10282273A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Motosugi; 匡史本杉; Nobuo Kataoka; 信夫片岡
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1998-10-05
Filing date: 1998-10-05
Publication date: 2000-04-21

Abstract

(57)【要約】【課題】バス型ネットワークの両端点に接続されるネ
ットワーク接続装置の負荷を軽減しつつ伝送路状態を判
断できるネットワーク接続装置を提供すること【解決手段】複数のノード１０ａ〜１０ｄがデジィチ
ェーン方式のバス型ネットワークで接続され、さらにそ
の両端点をネットワーク接続装置２０の第１，第２通信
部２１，２２に接続する。両通信部で受信されたデータ
は、情報処理部２３に送られ、その受信したフレーム情
報（フレーム内容，時刻）が記憶部３０に保存される。
受信フレーム数が閾値に達すると、記憶部からフレーム
情報を取得し、そのフレーム情報の履歴に基づいて伝送
路障害の有無を判断する。そして、障害があるときは、
両通信部を接続する常開接点のスイッチ２４を閉じてス
ルーさせ、ネットワーク通信を続行可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ネットワーク接続
装置及びノード並びに通信システム及び状態監視方法に
関するもので、より具体的には、バス型ネットワークの
両端点を接続する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】よく知られているように、ネットワーク
の一種としてバス型ネットワークがある。このネットワ
ークは、例えば図１に示すように複数のノード１を、内
蔵する通信部２を介してケーブル３で接続する。このと
き、各ノード１は、１または２個の隣接するノード１と
接続し、全体で１本の直列接続された構造をとるように
する。これにより、ネットワークの両端点に位置するノ
ード１は隣接する他の１つのノードと接続し、残りのノ
ード１は隣接する２つのノード１と接続するようにな
る。

【０００３】通信部２は、一方のケーブル３から送られ
てきた信号（フレーム）を他方のケーブル３に転送（ス
ルー）する機能と、その送られてきた信号のうち一定の
条件に合致する（例えば自分宛の）フレームを取り込む
機能を持っている。なお、両端点に位置するノードは、
スルーすることなく終端する。このようにスルーするこ
とから、ネットワークに接続された各ノードから出力さ
れたフレームをネットワーク全体に高速に伝達すること
ができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記したデジィチェー
ン方式のバス型ネットワークでは、以下に示す問題があ
る。すなわち、あるケーブル３が断線するなど伝送系で
故障が生じた場合、断線箇所で信号の伝達が遮断される
ため、ネットワーク全体にフレームを送ることができな
くなる。

【０００５】なお、この問題を解決するためには、ネッ
トワークをループ状にしたループ型（リング型）ネット
ワークを構成するとよい。すなわち、たとえ一箇所のケ
ーブルが断線等しても、反対側から回り込むことにより
ネットワーク全体にフレームを送ることができる。但
し、このループ型のネットワークの場合、各ノードは、
隣接したノードに対してのみフレームを伝えることがで
きるので、例えば隣接していないノードに対してフレー
ムを送る場合には、その間にあるノードを順次中継（上
記したスルーとは違い、一旦データを内部に取り込んだ
後、次に送出）することになる。従って、バス型ネット
ワークのように高速な通信ができなくなる。

【０００６】そこで本発明者は、バス型ネットワークの
両端点にそれぞれ送受信可能に接続される２個の通信部
と、その２個の通信部を接続するスイッチと、そのスイ
ッチの切替動作を制御する制御手段とを備え、スイッチ
を切り替えることにより、両通信部を遮断する第１状態
と、前記２個の通信部を接続して一方の通信部で受信し
たデータを他方の通信部に転送し送出する第２状態にす
ることができるように構成したネットワーク接続装置を
考えた（具体的な構成は、実施の形態で詳述する）。

【０００７】係るネットワーク接続装置を用いれば、見
掛け上はネットワークの両端点がネットワーク接続装置
で接続されることからループ状（擬似ループ状）になっ
ているが、正常時はスイッチを開いて第１状態にするこ
とにより、ネットワーク接続装置内でデータが転送され
ないことから通常のバス型ネットワークとなる。そし
て、伝送路障害が発生した場合には、スイッチを閉じる
ことにより一方の通信部で受信した受信データを他方の
通信部に転送することによりループ化し、確実にすべて
のノードに対してフレームの送出を可能とすることがで
きる。つまり、正常時は高速通信を可能とし、伝送路障
害があってもそれに対応してネットワーク通信を続ける
ことができるようになる。

【０００８】すなわち、バス型ネットワークの一部が遮
断等されていてその部分を介して伝送ができない場合で
あっても、ネットワーク接続装置を介してフレームの伝
送ができるので、故障に強くなる。なおこのように故障
した場合には、厳密には故障した両端に位置するノード
が両端点となるバス型ネットワークを構築して動作して
いることになる。この意味で、擬似ループ化している
（見掛け上はループ状になっているものの、ループ型ネ
ットワークではなく、故障箇所で分断している）と称す
る。

【０００９】そして故障をしたか否かの判断は、各ノー
ドから送出されるフレームは、必ずネットワークの両端
点にまで至るので、第１，第２通信部で受信されること
に着目し、一方の通信部側からしかフレームが受信され
ない場合には、故障と判断でき、具体的には、以下に示
す各種の方法が適用できる。

【００１０】すなわち、第１，第２通信部で受信した
フレームをそれぞれ比較し、同一フレームを受信した場
合には、正常と判断し、同一フレームが受信できないと
きには故障と判断する。フレームの中身を見ることな
く、フレームの受信の事実に基づいて判断し、一方の通
信部で受信後、一定時間（通信プロトコルで設定される
最大無送信時間＋α）以内に他方の通信部でフレームを
受信するか否かを判断し、受信しない場合には故障と判
断する。一方の通信部で連続して受信するフレーム数
を計数し、そのフレーム数が一定数以上のときには故障
と判断する。

【００１１】上記した各方法を実施するためには、実際
には、受信したフレームを格納する記憶部を設けたり、
一定時間計測するためのタイマを設けたり、フレーム数
を計数するカウンタを設け、さらに、フレームを受信す
る都度、受信したフレームと記憶したフレームを比較し
たり、タイマのリセット／再起動やカウンタのリセット
／インクリメントなどを実行しなければならない。従っ
て、ネットワーク接続装置のＣＰＵ（ＭＰＵ）の負荷が
かかり、それをスムーズに実施するためには、大型で高
速な処理装置が必要となり、ネットワーク接続装置の大
型化・コスト高を招くことになる。

【００１２】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、上記した問題を解決
し、バス型ネットワークの両端点に接続され、その両端
点を介してノードが送信したフレームを受信可能なネッ
トワーク接続装置の負荷を軽減し、小型化・コスト安を
図ることのできるネットワーク接続装置及びノード並び
に通信システム及び状態監視方法を提供することであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に係るネットワーク接続装置では、バス
型ネットワークの両端点に対して接続付け外し可能なネ
ットワーク接続装置であって、前記両端点にそれぞれ接
続可能な第１，第２通信部と、前記第１，第２通信部で
受信したフレームに基づくフレーム情報を記憶する記憶
手段と、前記記憶手段に記憶されたフレーム情報の履歴
に基づいてネットワークの状態を判断する判断手段とを
備えて構成した（請求項１）。これは、実施の形態で
は、図７に示すフローチャートを実行する機能を有する
ネットワーク接続装置により実現される。

【００１４】このように構成すると、第１，第２通信部
でフレームを受信したならばそれに基づくフレーム情報
を記憶手段に記憶する。そして、判断手段は、その記憶
手段に格納されたフレーム情報の履歴に基づいてネット
ワークの状態（伝送路障害等）を判断する。つまり、本
発明では、フレームを受信する都度リアルタイムで状態
の判断をするのではなく、とりあえずフレーム情報を記
憶するのでフレームを受信した際に行う処理は簡易とな
る。そして、一定のタイミング（実施の形態では、「受
信フレーム数が閾値に達したとき」であるが、これに限
ることはなく、例えば一定の時間ごとにするなど各種の
方法がとれる）で判断手段が起動して状態を判断すれば
よく、このとき他の装置に対する処理を同時に行う必要
もないので、負荷が少なくて済む。

【００１５】従って、判断する一連の処理が小さい負荷
で実現できるので、使用するＣＰＵ（ＭＰＵ）も小型の
ものを用いることができ、装置全体の小型化・コストダ
ウンとなる。

【００１６】また、上記した目的を達成するための別の
解決手段としては、バス型ネットワークの両端点に対し
て接続付け外し可能なネットワーク接続装置であって、
前記両端点にそれぞれ接続可能な第１，第２通信部と、
前記第１，第２通信部で受信したフレームに基づくフレ
ーム情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶さ
れたフレーム情報の履歴をフレーム化して送信する機能
を備えて構成することである（請求項２）。これは、実
施の形態では、図８に示すフローチャートを実行する機
能を有するネットワーク接続装置により実現される。

【００１７】この請求項２に記載の発明では、判断手段
をネットワーク接続装置から取り除き、ネットワーク接
続装置では、専らフレーム情報の収集と、その収集した
フレーム情報の履歴をネットワーク上に送信する機能を
有すればよいので、ネットワーク接続装置で行う処理が
軽減され、より小型なＣＰＵ・ＭＰＵ等で処理が実行で
きる。

【００１８】また、本発明に係るノードでは、バス型ネ
ットワークに対して接続付け外し可能なノードであっ
て、前記バス型ネットワーク上を送出されているフレー
ムの履歴情報を受信し、その受信した情報からネットワ
ークの状態を判断する判断手段と、その判断手段による
判断結果をフレーム化して前記ネットワークに送信する
機能を備えて構成した（請求項３）。これは、実施の形
態では、図９に示すフローチャートを実行する機能を有
するノードにより実現される。

【００１９】すなわち、請求項２に記載のネットワーク
接続装置で状態の判断機能を取り外したため、係る判断
機能をノードに負担させるようにした。これにより、ネ
ットワーク接続装置側の負荷を軽減させることができ、
処理能力の低い装置で実現することもできる。そして、
通常ノードは、処理性能の限界で処理を行っているわけ
ではないので、このように判断機能をノードに負担させ
るようにしても、ノードの処理能力（性能）を特に向上
させなくても対応できる。

【００２０】また、本発明に係る状態監視方法では、バ
ス型ネットワークの両端点を請求項２に記載のネットワ
ーク接続装置を用いて接続して構成されるネットワーク
の状態を監視する状態監視方法であって、前記ネットワ
ーク接続装置が前記両端点から受信したフレームに基づ
くフレーム情報を記憶するとともに、その記憶したフレ
ーム情報の履歴データをフレーム化してネットワーク上
に送信する。一方、前記バス型ネットワークに接続され
たノードが、前記送信された履歴データを受信するとと
もに、その受信した履歴情報からネットワークの状態を
判断するようにした（請求項５）。

【００２１】そして、上記した方法を実施するために適
した通信システムは、複数のノードをバス型ネットワー
クで接続して構成される通信システムであって、請求項
２に記載のネットワーク接続装置を用い、そのネットワ
ーク接続装置が有する前記第１，第２通信部をそれぞれ
前記バス型ネットワークの両端点に接続してネットワー
クが構築する。そして、前記複数のノードのうち少なく
とも１つが請求項３に記載のノードで構成され、前記請
求項３に記載のノードが受信する前記フレームの履歴情
報は、前記ネットワーク接続装置から送信される前記フ
レーム情報の履歴であり、そのノードと前記ネットワー
ク接続装置が共同して前記バス型ネットワークの状態を
監視可能に構成することである（請求項４）。

【００２２】請求項４，５の発明によれば、ネットワー
クの状態を監視するに際し、情報収集機能と、その収集
した情報に基づいて状態を判断（識別）する判断機能を
ネットワーク上で分散配置し、ネットワーク接続装置に
負荷が集中するのを抑制した。つまり、ネットワーク接
続装置は情報収集機能にその収集した情報（履歴）を送
信する機能を与え、判断機能はネットワークに接続され
たノードに与えるようにした。

【００２３】これにより、ネットワーク接続装置の負荷
を軽減し、小型で安価な処理装置で構成することが可能
となる。そして、このようにネットワーク接続装置側の
負荷の軽減に伴いノード側の負荷が増すが、ノードはも
ともと処理能力に余裕があるため、処理能力（性能）の
面では従来と同等の装置を用いて実現できる。よって、
システム全体での小型化を図ることができる。

【００２４】なお、仮に処理性能の限界で処理を行って
いるノードがあったとしても、ネットワークに接続され
たすべてのノードが係る状態になっていることはほとん
どないので、余裕のあるノードに判断機能を組み込めば
よい。また、複数のノードに係る判断機能を組み込むよ
うにすれば、その判断する際に余裕のあるノードが判断
することにより、ネットワーク全体で効率よく状態の監
視が行える。

【００２５】また、本発明におけるネットワーク接続装
置では、実施の形態では、スイッチを自動的に切り替え
ることにより伝送路障害発生時にはスイッチを閉じて第
１，第２通信部間でスルーさせ、ネットワーク通信を継
続することができるようにしたが、本発明では必ずしも
係る機能はなくてもよい。つまり、スイッチなどを設け
ることなく、両通信部からフレームを受信できるように
なっていればよい。換言すれば、ネットワークの状態を
判断できればよい。もちろん、スイッチを設けた方が、
より好ましい実施の形態にはなる。

【００２６】上記した各請求項に記載の発明は、上記し
た目的を達成するためのもので、共通した課題を持つも
のであり、その基本的な技術思想は、ネットワーク接続
装置にフレームが受信される都度リアルタイムでネット
ワークの状態（伝送路障害の有無その他の状態）を判断
するのではなく、一旦その受信したフレームに基づく情
報を記憶しておき、後でその記憶した情報に基づいて判
断する点で共通している。

【００２７】そして、係る判断は請求項１の発明では同
一のネットワーク接続装置で行い、請求項３〜５の発明
ではノードで行うようにしている。また、請求項２の発
明では、情報収集機能と判断機能をネットワーク上で分
散配置することを前提としたネットワーク接続装置であ
り、実際どこで判断されるのかは問わないため、ノード
以外の別装置をさらに付加し、そこで判断するようにし
たものにも適用できる。

【００２８】

【発明の実施の形態】図２は、本発明に係るネットワー
ク接続装置の好適な一実施の形態及びそれが実装される
ネットワークを示している。まず、本発明の前提となる
バス型ネットワークを擬似ループ化し、ネットワークの
両端点から受信したデータの廃棄とスルーを切替制御可
能なネットワーク接続装置について説明する。

【００２９】同図に示すように、本形態では４つのノー
ド１０ａ〜１０ｄがケーブル１２によりデジィチェーン
方式のバス型ネットワークによって接続されている。こ
のケーブル１２は、光ファイバを用いて構成している。

【００３０】係るデジィチェーン方式のバス型ネットワ
ークを構築するシステムとしては、例えば少なくとも１
つのノードにＰＬＣを用いて構成することができる。一
例を示すと、例えばＰＬＣからなる親局１台に対して、
複数のリモートＩ／Ｏ子局装置や伝送ターミナルまたは
プログラマブル表示機，インバータなどの各種コンポー
ネントを２芯ケーブルや光ファイバからなるケーブルを
用いてデジィチェーン方式で接続してリンクさせるもの
がある。また、各ノードをＰＬＣで構成し、そのＰＬＣ
のＣＰＵユニット同士を光ファイバ等のケーブルを用い
てデジィチェーン方式で接続し、各ＰＬＣが分散・協調
制御をしてある処理をするシステムを構成することもで
きる。さらには、ＣＰＵユニット同士を接続するのでは
なく、各ノードを構成するＰＬＣにイーサネットユニッ
トを設け、そのイーサネットユニットを介してテンベー
スツーにより接続するようにしてもよい。もちろんこれ
以外のネットワーク構成をとることもできる。

【００３１】各ノード１０ａ〜１０ｄには、通信部１３
が内蔵されており、隣接するノードの通信部１３同士を
ケーブル１２で接続するようにしている。そして、図示
の便宜上ケーブル１２は１本の線で示しているが、それ
ぞれ上り／下りの２経路が内蔵されている。つまり、例
えば第１ノード１０ａと第２ノード１０ｂを接続するケ
ーブル１２は、第１ノード１０ａから第２ノード１０ｂ
へ伝送するための伝送路と、第２ノード１０ｂから第１
ノード１０ａへ伝送するための伝送路の２本を設けてい
る。従って、ケーブル１２内を伝送中にフレームの衝突
は生じない。

【００３２】また、通信部１３は後述するように送られ
てきたフレームをそのままスルーして次のノードに送る
機能を有しており、これにより、各ノード１０ａ〜１０
ｄが送信したデータを、他のノードに対して一斉同報で
きるように構成されている。もちろん、通過するフレー
ムが自己宛のものの場合、それをノード内に取り込み、
そのフレームの内容に応じた所定の処理をするようにな
っている。

【００３３】ここで本発明では、バス型ネットワークの
両端点にある第１，第４ノード１０ａ，１０ｄ内の通信
部１３に、それぞれ接続ケーブル１４の一端を接続し、
その接続ケーブル１４の他端をネットワーク接続装置２
０内の第１，第２通信部２１，２２に接続するようにし
ている。これにより、ケーブル１２，接続ケーブル１４
及びネットワーク接続装置２０によって、各ノード１０
ａ〜１０ｄが、見掛け上ループ状に接続されているよう
になる。

【００３４】そして、第１，第２通信部２１，２２は、
受け取ったフレームを情報処理部（ＭＰＵ）２３に送る
ようになっている。さらに、それら両通信部２１，２２
は、常開接点のスイッチ２４を介して接続されている。
従って、スイッチ２４を開いた状態の場合には、第１ノ
ード１０ａ側から送られてきたフレームは、第１通信部
２１を介して情報処理部２３に送られ、そこで廃棄す
る。同様に、第４ノード１０ｄ側から送られてきたフレ
ームは、第２通信部２２を介して情報処理部２３に送ら
れ、そこで廃棄する。

【００３５】従って、この状態ではネットワークを構成
する両端点は、ネットワーク接続装置２０内で非接続と
なっているので、通常のデジィチェーン方式のバス型ネ
ットワークとなり、フレームが衝突することなく各ノー
ド１０ａ〜１０ｄに対して高速に通信できる。

【００３６】一方、スイッチ２４を閉じると、第１ノー
ド１０ａから送られてきたフレームは、第１通信部２１
で受信され、スイッチ２４をスルーして第２通信部２２
に至るので、第２通信部２２から第４ノード１０ｄに与
えられる。同様に、第４ノード１０ｄから送出されたフ
レームは、第２通信部２２→スイッチ２４→第１通信部
２１を経て第１ノード１０ａに至る。これにより、ルー
プ型ネットワークが構成される。

【００３７】このようにスイッチ２４の開閉により、バ
ス型ネットワークと、ループ型ネットワークを切り替え
ることができ、状況に応じて必要なネットワーク構成を
とることにより、高速通信を維持しながら、ループ型の
メリット（伝送路障害を発生してもそのままネットワー
ク通信が可能）も確保できる。

【００３８】この利用態様の一例としては、例えば図３
に示すように伝送路を構成する１つのケーブル１２が故
障した場合、ケーブル１２を介して接続された第３ノー
ド１０ｃと第４ノード１０ｄ間の通信ができなくなる。
この場合に、スイッチ２４を閉じることにより、第１〜
第３ノード１０ａ〜１０ｃと、第４ノード１０ｄとの間
の通信は、接続ケーブル１４及びネットワーク接続装置
２０を通る伝送系を利用して行うことができる。そし
て、ケーブル１２の故障が復旧したならば、スイッチ２
４を開くことにより元の通常のバス型ネットワークに戻
す。これにより、フレームの衝突などを起こすことな
く、常時確実に各ノード１０ａ〜１０ｄ間での通信が行
える。

【００３９】そして、伝送路障害の有無を判断する手段
は、第１，第２通信部２１，２２で受信したデータを受
け取る情報処理部２３により実現される（具体的な構成
は、後述する）。

【００４０】なお、ケーブル１２の故障とは、ケーブル
１２自体の断線などの故障はもちろんのこと、ケーブル
１２と通信部１３との接続部分（コネクタ）の故障など
も含む。また、本形態では、ケーブル１２は光ファイバ
を用いているので、各通信部１３，２１，２２は、光−
電気変換機能を備えている。これにより、上記のように
ケーブル１２の故障が発生すると、故障したケーブル１
２に接続された第３，第４ノード１０ｃ，１０ｄの通信
部で自動的に終端することになる。なお、ケーブルが同
軸ケーブルのように電気的な通信媒体の場合には、別途
終端装置を設け、上記のように故障を生じた場合には、
その終端装置に接続するようにすればよい。

【００４１】次に、上記したシステムを構築するための
各装置の具体的な構成を説明する。図４は、ノード１０
ａ〜１０ｄの内部構造の一例を示している。基本的に各
ノードとも同一構成をとり、同図に示すように、２つの
ケーブル（光ファイバ）１３と接続（場合によっては片
方は接続ケーブル１４と接続）され、データの送受信を
する１つの通信部１２と、その通信部１２とデータを送
受するＭＰＵ１５を備えている。

【００４２】通信部１２は、ケーブル１３に接続される
２つのデータ送受信部１２ａ，１２ｂと、そのデータ送
受信部１２ａ，１２ｂに接続され、相互にデータを転送
するデータ転送部１２ｃと、そのデータ転送部１２ｃと
ＭＰＵ１５との間に介在され、所定のデータ変換等を行
うデータ処理部１２ｄとを備えている。そして、各部の
具体的な機能・構成は以下の通りである。

【００４３】データ送受信部１２ａ，１２ｂは、ケーブ
ル１３上を流れるデータ（光）と、ノード内を流れるデ
ータ（電気）の互換をとるための光−電気変換素子から
構成されている。

【００４４】データ転送部１２ｃは、図示するように一
方のデータ送受信部１２ａから送られてきたデータが、
２つの加算器Ｋ１，Ｋ２に与えられ、加算器Ｋ１を介し
てデータ処理部１２ｄに伝送され、また加算器Ｋ２を介
して他方のデータ送受信部１２ｂに伝送される。同様
に、他方のデータ送受信部１２ｂから送られてきたデー
タは、２つの加算器Ｋ１，Ｋ３に与えられ、加算器Ｋ１
を介してデータ処理部１２ｄに伝送され、また加算器Ｋ
３を介して一方のデータ送受信部１２ａに伝送される。
さらに、データ処理部１２ｄから送られるデータは、加
算器Ｋ３，Ｋ２を介してそれぞれ各データ処理部１２
ａ，１２ｂに送られる。

【００４５】つまり、各ケーブル１３を介して通信部１
２内に送り込まれたデータは、加算器Ｋ３或いはＫ２を
介して反対側のケーブル１３に送り出される。すなわ
ち、転送（スルー）される。また、同時に加算器Ｋ１を
介してデータ処理部１２ｄに送られるので、その送られ
てきたデータが自己宛のフレームの場合には内部、すな
わちＭＰＵ１５に取り込むことができる。また、自己の
ノードから他のノードに向けてフレームを送出する場合
には、データ処理部１２ｄから送信データが２つの加算
器Ｋ３，Ｋ２を介して両データ送受信部１２ａ，１２ｂ
（ケーブル１３）から送出することができる。

【００４６】さらに、このデータ転送部１２ｃは、そこ
を通過する際に、信号の整形を行うようになっている。
これにより、スルーしたデータが歪むことなく正しい情
報を保持しながら各ノードに送信することができる。

【００４７】データ処理部１２ｄは、信号の変換を行う
機能と、データフレーミング機能を有する。すなわち、
ケーブル１３上を流れるデータは、例えば「１／０」の
連続した符号系列であり、ＭＰＵ１５内でのデータ（信
号）は異なる符号であるので、その符号の変換を行う
（信号の変換を行う機能）。

【００４８】また、ケーブル１３上を流れるデータは、
図５に示すように、実際に送信するデータの前に、送信
先アドレス，自アドレス（送信元アドレス），エラーチ
ェックなどの情報を付加している。そして、係る情報は
ＭＰＵ１５内での処理には不要なものである。そこで、
データフレーミング機能により、データ送受信部１２
ａ，１２ｂから送られてきたデータ（フレーム）のう
ち、送信先アドレスを検索し、自己宛のデータの場合に
は、前に付加された情報を取り除き、実際のデータのみ
抽出しＭＰＵ１５に送る。もちろん、自己宛でないもの
はそのまま廃棄する。同様に、ＭＰＵ１５から送られて
きた実際のデータの前に必要な情報を付加し、データ転
送部１２ｃ側に与えるようになる。なお、ＭＰＵ１５
は、他のノードとの間でデータを送受しながら、所定の
協調動作をするなど、ノードに与えられた本来の機能を
実現するようになる。

【００４９】図６は、ネットワーク接続装置２０の内部
構造の一例を示している。同図に示すように、各接続ケ
ーブル１４に第１，第２データ送受信部２１ａ，２２ｂ
が接続されている。これら両データ送受信部２１ａ，２
２ａも、ノードに設置したデータ送受信部１２ａと同様
に、光−電気変換する機能を持った光モジュールで構成
されている。

【００５０】第１データ送受信部２１ａで受信したデー
タ（光）は、電気信号に変換され、第１データ処理部２
１ｂとデータ転送部２５に送られる。また、第２データ
送受信部２２ａで受信したデータ（光）は、電気信号に
変換され、第２データ処理部２１ｂとデータ転送部２５
に送られる。

【００５１】そしてデータ転送部２５では、信号を整形
する機能に加え、第１データ送受信部２１ａから受け取
ったデータは、そのまま第２データ送受信部２２ａに転
送（スルー）し、第２データ送受信部２２ａから受け取
ったデータは、そのまま第１データ送受信部２１ａに転
送（スルー）するようになっている。このとき、データ
転送部２５から第１，第２データ送受信部２１ａ，２２
ａに伝達する経路の途中に第１，第２切替スイッチ２４
ａ，２４ｂを設置し、上記の転送処理を許容したり停止
したりするようにしている。また本形態に用いる両切替
スイッチ２４ａ，２４ｂは、２入力（ａ点，ｂ点）を択
一的に選択し、いずれかの入力を出力（ｃ点）するもの
で、一方の入力端子（ａ点）をデータ転送部２５の出力
に接続し、他方の入力端子（ｂ点）を第１，第２データ
処理部２１ｂ，２２ｂの出力に接続する。

【００５２】さらに、この両切替スイッチ２４ａ，２４
ｂの切り替えは、情報処理装置２３から送られるコント
ロール信号により制御される。従って、両切替スイッチ
２４ａ，２４ｂを、他方の入力端子ｂ点側に接続するこ
とにより、第１データ送受信部２１ａと第２データ送受
信部２２ａを切断（スイッチを開）することができ、ス
ルーを抑止できる。そして、接続ケーブル１４を介して
送られてきた各データは、第１，第２データ送受信器２
１ａ，２２ａ内にて終端されることになる。よって、デ
ジィチェーン方式のバス型ネットワークを構築できる。

【００５３】一方、両切替スイッチ２４ａ，２４ｂを、
一方の入力端子ａ点側に接続することにより、第１デー
タ送受信部２１ａと第２データ送受信部２２ａを接続
（スイッチを閉）することができ、転送（スルー）する
ことができる。

【００５４】また、第１，第２データ処理部２１ｂ，２
２ｂは、基本的な機能はノードに設置したデータ処理部
１２ｃと同様に、信号変換機能と、データフレーミング
機能を有する。そして、受信モードとして、自分宛のフ
レームのみ受信するアドレスモードと、すべてのフレー
ムを受信する０モードを切り替えることができるように
なっている。さらに、情報処理部２３から送られてきた
データ（各種の命令コマンド等）を受け取り、それに対
し信号変換とフレーミング処理をして各ノードに対して
送出（実際には、各切替スイッチ２４ａ，２４ｂから各
データ送受信部２１ａ，２１ｂを介して接続ケーブル１
４に送出）するようになる。

【００５５】情報処理装置２３は、上記したコントロー
ル信号を送出し、第１，第２切替スイッチ２４ａ，２４
ｂを切替制御する機能を有する。そして、このコントロ
ール信号は、当然のことながら、通常のデジィチェーン
方式のバス型ネットワークを構築したい場合には他方の
入力部ｂ点を選択するようにし、ネットワーク接続装置
２０内で転送（スルー）したい場合には一方の入力部ａ
点を選択するように制御する。

【００５６】そして、具体的にどのようなときに係る切
り替えのコントロール信号を出力するかは、ネットワー
クを構成する伝送路の一部に故障が生じているか否かを
判断し、故障していると判断した場合には、一方の入力
部ａ点側に切り替えるようにすることができる。

【００５７】そして、各ノードから送出されるフレーム
は、ネットワークが正常であれば必ずネットワークの両
端点にまで至るので、第１，第２通信部２１，２２を介
して情報処理装置２３に取り込まれる。従って、一方の
通信部側からしかフレームが受信されない場合には、故
障と判断できる。この必ず両方の通信部で受信されるこ
とを利用した故障検知方法としては、以下に示す各種の
方法が適用できる。もちろんこれ以外でもかまわない。

【００５８】すなわち、第１，第２通信部で受信した
フレームをそれぞれ比較し、同一フレームを受信した場
合には、正常と判断し、同一フレームが受信できないと
きには故障と判断する。フレームの中身を見ることな
く、フレームの受信の事実に基づいて判断し、一方の通
信部で受信後、一定時間（通信プロトコルで設定される
最大無送信時間＋α）以内に他方の通信部でフレームを
受信するか否かを判断し、受信しない場合には故障と判
断する。一方の通信部で連続して受信するフレーム数
を計数し、そのフレーム数が一定数以上のときには故障
と判断する。

【００５９】但し、本発明では、係る判定をフレームを
受信するごとに行うのではなく、受信したフレームに関
するフレーム情報（フレーム内容，受信時刻等）を、記
憶部３０に格納しておき、所定フレーム数受信したなら
ばその記憶部３０に格納されたフレーム情報に基づいて
伝送路障害の有無を判断し、障害があると判断した場合
にはスイッチ２４を閉じるようにしている。そして、具
体的な判断処理は、図７に示すフローチャートを実行す
るようにしている。

【００６０】すなわち、同図に示すように、フレーム受
信をしたならば、その受信したフレーム内容と時刻（情
報処理部２３が内蔵する時計により取得）を記憶部３０
に保存する（ＳＴ１，２）。どちらの通信部で受信した
かの情報も併せて保存する。次いで、現在まで受信した
フレーム数を取得し、そのフレーム数が閾値以上か否か
を判断する（ＳＴ３）。そして、閾値に満たない場合に
は、ステップ１に戻り次のフレーム受信を待つ。

【００６１】また、受信したフレーム数が閾値に達した
ならば、ステップ４に進み、伝送路障害の有無を判断す
る。この判断は、上記したからのうち所定の判断ア
ルゴリズムにより実行する。すなわち、例えばとする
と、記憶部３０にそれまで格納されたフレーム情報の履
歴を取得し、第１，第２通信部２１，２２で同一のフレ
ームを受信しているか否かを判断する。またの場合に
は、第１，第２通信部２１，２２で受信した時刻データ
を取得し、一方の通信部で受信後、他方の通信部でフレ
ームを受信するまでの時間を算出し、それが一定時間以
上か否かを判断する。さらにの場合には、第１，第２
通信部２１，２２で受信した時刻データを取得し、一方
の通信部で連続して受信したフレーム数を計数し、その
フレーム数が一定数以上か否かを判断する。

【００６２】そして、障害が発生しないと判断した場合
には、ステップ１に戻り次のフレーム受信を待つ。また
このとき、記憶部３０に格納したフレーム情報をクリア
してもよい。一方、ステップ４の分岐判断で障害が発生
したと判断した場合は、スイッチ２４を閉じて、ネット
ワーク接続装置２０内をスルーさせ、ネットワーク通信
を継続させる。

【００６３】このように、伝送路障害の有無の判断が、
所定数受信したときに行うため、一定時間連続して受信
しないことを確認するためのタイマや、連続フレーム受
信を計数するためのカウンタなどを設ける必要もなく、
しかも、フレームを受信した都度係るタイマやカウンタ
に対する制御を行わなくて済むので、負荷が軽くなる。

【００６４】なお、記憶部３０に格納するデータは、上
記のようにフレーム内容と時刻に限る必要はなく、例え
ば上記，の処理をする場合には、フレームの受信の
事実のみがあればよいので、各通信部で受信した時刻を
記憶するようにすればよい。また、当然のことながら、
障害の有無の判断は、上記した３種類に限られず、他の
方法でもよく、その場合にはその判断方法に応じて記憶
部３０への記憶情報も適宜変更するのはもちろんであ
る。

【００６５】なお、情報処理装置２３にモニタ２６を接
続しているので、例えば各ノードから収集したデータを
表示したり、ノードの動作状態を表示したりすることが
できる。

【００６６】また、図２に示すブロック図との対応をと
ると、第１データ送受信部２１ａと第１データ処理部２
１ｂが第１通信部２１を構成し、第２データ送受信部２
２ａと第２データ処理部２２ｂが第２通信部２２を構成
する。さらに、第１，第２切替スイッチ２４ａ，２４ｂ
がスイッチ２４を構成する。なお、このスイッチ２４の
構成要素としてデータ転送部２５を含めてとらえてもよ
い。なおまた、第１，第２切替スイッチ２４ａ，２４ｂ
として、２入力を択一的に選択して出力するようなスイ
ッチを用いたが、これは、上記したように情報処理装置
２３から各ノードに対してフレームを送出することがで
きるようにしたためであり、本発明は必ずしも係る構成
にする必要はなく、単純にＯＮ−ＯＦＦスイッチのよう
に、データのスルーと廃棄を切替可能にするものであれ
ばよい。

【００６７】さらに、本形態は、２つの通信部２１，２
２を備えることを特徴としている。これにより、バス型
ネットワークの両端点をそれぞれ別々の通信部に接続す
ることができる。そして、情報処理部２３に送るデータ
は、データ転送部による波形整形したものではなく、第
１，第２データ送受信部２１ａ，２２ａを介して受け取
ったデータである。つまり、ノードの場合には、ネット
ワーク上を伝送（転送）することによりノイズ等が乗る
ことがあり、そのまま転送していくとデータが歪んでし
まい誤ったデータとなるおそれがある。そこで、データ
転送部で波形整形する必要がある。これに対し、ネット
ワーク接続装置の場合には、情報処理装置２３に送るデ
ータはその後転送することがないので、波形整形しなく
ても十分解析等できるため、本形態のように構成した。
もちろん、波形整形したいのであれば、例えばデータ転
送部２５の出力と切替スイッチ２４ａ，２４ｂの間から
分岐してデータ処理部２１ｂ，２２ｂに送るようにした
り、別途波形整形する処理部を設けてもよい。

【００６８】なお、ノードを構成する装置は、上記した
実施の形態ではＰＬＣを例示したが、本発明が適用され
るノードはこれに限らず、各種の装置を用いることがで
きるのはもちろんである。

【００６９】上記した実施の形態では、ネットワーク接
続装置２０側でデータ収集（フレーム情報の記憶）と、
それに基づく障害有無の判断を行う機能を持たせたが、
本発明はこれに限ることはなく、障害有無の判断機能を
ネットワーク接続装置２０以外に振り分けてもよい。つ
まり、ネットワーク接続装置２０は、データ収集したな
らば、それ（フレーム情報）をネットワークに接続され
たノードに送り、ノード側で障害の有無を判断する。そ
して、係るノードは、受け取ったフレーム情報に基づい
て伝送路障害（故障）の有無を判断し、伝送路障害があ
った場合にはネットワーク接続装置２０に対して障害が
あったこと（伝送路障害情報）を伝える。さらにこのノ
ードからの伝送路障害情報を受け取ったネットワーク接
続装置２０がスイッチ２４を閉じるように機能する。そ
して、係る処理を実現するためのネットワーク接続装置
２０（情報処理部２３）の機能は図８に示すフローチャ
ートのようになり、ノードのＭＰＵ１５の機能は図９に
示すフローチャートのようになる。

【００７０】すなわち、図８に示すように、情報処理部
２３はフレーム受信を待ち、フレームを受信したならば
それがノードから送られてきた伝送路障害情報（障害あ
り）なのか否かを判断する（ＳＴ１１，１２）。そし
て、伝送路障害情報でない場合、つまり、ノード間で通
常に送信したフレームなどの場合には、その受信したフ
レーム内容と時刻等を記憶部３０に保存する。どちらの
通信部で受信したかの情報も合わせて保存する（ＳＴ１
３）。

【００７１】次に、受信したフレーム数が閾値に達する
か否かを判断し（ＳＴ１４）、閾値未満の場合にはステ
ップ１１に戻り次のフレーム受信を待つ。一方、閾値に
達している場合には、ステップ１５に進み、記憶部３０
にそれまで格納したフレーム情報の履歴をフレーム化
し、そのフレーム情報をノードに向けて送信する（ＳＴ
１６）。この送信後、ステップ１１に戻り次のフレーム
受信を待つ。また、このフレーム化することにより、記
憶部３０内に保存していたそれまでのフレーム情報は消
去する。もちろん、消去せずに残しておいてもよい。

【００７２】なお、送信先のノードは、あらかじめ指定
して送信してもよいし、一斉送信のように各ノード向け
に対して送信するようにしてもよい。そして、前者の場
合には当然その指定されたノードが障害の有無を判断す
ることになるし、後者の場合には各ノードのうちそのと
き処理できるノードが障害の有無を判断することにな
る。

【００７３】また、受信したフレームが伝送路障害情報
の場合には、ステップ１２の判断でＹｅｓになるので、
ステップ１７に進みスイッチ２４を閉じる。これによ
り、ネットワーク接続装置２０が受け取ったフレーム
は、両通信部２１，２２間をスルーさせるようになる。

【００７４】一方、本形態におけるノード（ＭＰＵ１
５）は、図９に示すように、フレーム受信を待ち、フレ
ームを受信したならばそれがネットワーク接続装置２０
（情報処理部２３）から送られてきたフレーム情報か否
かを判断する（ＳＴ２１，２２）。

【００７５】そして、フレーム情報の場合には、受け取
ったフレーム情報（ネットワーク接続装置が受信したフ
レーム内容，時刻等）に基づいて伝送路障害の有無を判
断する。この判断は、上記したからのうち所定の判
断アルゴリズム或いはその他のアルゴリズムにより実行
する。また、フレーム情報でない場合には、通常のフレ
ーム処理をする（ＳＴ２４）。

【００７６】そして、ステップ２３の判断結果が障害未
発生であったり、通常のフレーム処理（ＳＴ２４）をし
たならば、ステップ２１に戻って次のフレーム受信を待
つ。また、ステップ２３の判断結果が障害発生の場合に
は、伝送路障害情報（障害あり）をネットワーク接続装
置２０に向けて送信するように構成した（ＳＴ２５）。

【００７７】なお、ネットワークに接続されたすべての
ノード１０ａ〜１０ｄを、上記した図９に示す機能を持
ったノードにしてもよいが、本発明は必ずしもすべての
ノードに係る判断機能を組み込む必要はなく、少なくと
も１つのノードに組み込めばよい。

【００７８】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るネットワー
ク接続装置及びノード並びに通信システム及び状態監視
方法では、バス型ネットワークの高速通信というメリッ
トを維持しつつネットワークをループ化（擬似ループ
化）することのできるネットワーク接続装置の負荷を軽
減し、小型化・コスト安を図ることができる。

【００７９】すなわち、請求項１に記載の発明では、ネ
ットワーク接続装置内でフレーム情報の収集と、それに
基づく判断を行うようにしたため、バス型ネットワーク
に接続されるノードは、従来と同様のものを用いること
ができる点で好ましい。

【００８０】また、請求項２に記載の発明では、ネット
ワーク接続装置から判断機能をなくしたため、そこで行
う負荷が大幅に削減することができる。よって、小型で
比較的処理能力の低い処理装置でも実現することがで
き、装置の小型化並びにコストダウンをさらに図ること
ができる。もちろん、従来と同様の処理性能のものを用
いてもよく、係る場合には、さらなる高速処理が実現で
きる。

【００８１】一方、請求項３に記載の発明では、従来の
ノードに新たに判断機能を追加する必要があるものの、
たとえ判断機能を追加してもノード自体の処理性能を向
上させる必要はほとんどない。そして、これにより、請
求項２に記載のようにネットワーク接続装置を比較的低
性能の処理装置により実現することが可能になるという
大きなメリットが達成できる。

【００８２】そして、請求項４に記載の通信システムや
請求項５に記載の状態監視方法では、請求項２，３に記
載のネットワーク接続装置とノードを組み込むことを前
提とし、ネットワーク全体で分散処理しながらネットワ
ークの状態を判断でき、負荷がネットワーク接続装置に
一極集中するのを抑制し、スムーズなネットワーク通信
を図りつつ、状態の監視もできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のバス型ネットワークの一例を示す図であ
る。

【図２】本発明に係るネットワーク接続装置が実装され
るバス型ネットワークの一例を示す図である。

【図３】本発明に係るネットワーク接続装置が実装され
るバス型ネットワークの一例を示す図である。

【図４】ノードの内部構造の一例を示す図である。

【図５】ネットワーク上を流れるフレームのデータ構造
の一例を示す図である。

【図６】本発明に係るネットワーク接続装置の一実施の
形態を示す図である。

【図７】本発明に係るネットワーク接続装置の一実施の
形態の要部である情報処理部の機能を示すフローチャー
トである。

【図８】本発明に係るネットワーク接続装置の他の実施
の形態の要部である情報処理部の機能を示すフローチャ
ートである。

【図９】本発明に係るノードの好適な一実施の形態の要
部であるＭＰＵの機能を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０ａ〜１０ｄ第１〜第４ノード１５ＭＰＵ２０ネットワーク接続装置２１第１通信部２２第２通信部２３情報処理装置（判断手段，制御手段）２４スイッチ２４ａ第１切替スイッチ２４ｂ第２切替スイッチ３０記憶部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バス型ネットワークの両端点に対して接
続付け外し可能なネットワーク接続装置であって、前記両端点にそれぞれ接続可能な第１，第２通信部と、前記第１，第２通信部で受信したフレームに基づくフレ
ーム情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されたフレーム情報の履歴に基づい
てネットワークの状態を判断する判断手段とを備えたこ
とを特徴とするネットワーク接続装置。
【請求項２】バス型ネットワークの両端点に対して接
続付け外し可能なネットワーク接続装置であって、前記両端点にそれぞれ接続可能な第１，第２通信部と、前記第１，第２通信部で受信したフレームに基づくフレ
ーム情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されたフレーム情報の履歴をフレー
ム化して送信する機能を備えたことを特徴とするネット
ワーク接続装置。
【請求項３】バス型ネットワークに対して接続付け外
し可能なノードであって、前記バス型ネットワーク上を送出されているフレームの
履歴情報を受信し、その受信した情報からネットワーク
の状態を判断する判断手段と、その判断手段による判断結果をフレーム化して前記ネッ
トワークに送信する機能を備えたことを特徴とするノー
ド。
【請求項４】複数のノードをバス型ネットワークで接
続して構成される通信システムであって、請求項２に記載のネットワーク接続装置を用い、そのネ
ットワーク接続装置が有する前記第１，第２通信部をそ
れぞれ前記バス型ネットワークの両端点に接続してネッ
トワークが構築され、前記複数のノードのうち少なくとも１つが請求項３に記
載のノードで構成され、前記請求項３に記載のノードが受信する前記フレームの
履歴情報は、前記ネットワーク接続装置から送信される
前記フレーム情報の履歴であり、そのノードと前記ネッ
トワーク接続装置が共同して前記バス型ネットワークの
状態を監視可能としたことを特徴とする通信システム。
【請求項５】バス型ネットワークの両端点を請求項２
に記載のネットワーク接続装置を用いて接続して構成さ
れるネットワークの状態を監視する状態監視方法であっ
て、前記ネットワーク接続装置が前記両端点から受信したフ
レームに基づくフレーム情報を記憶するとともに、その
記憶したフレーム情報の履歴データをフレーム化してネ
ットワーク上に送信し、前記バス型ネットワークに接続されたノードが、前記送
信された履歴データを受信するとともに、その受信した
履歴情報からネットワークの状態を判断するようにした
状態監視方法。