JP2001111579A - 伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】バス形ネットワークを使用して情報を伝送する
場合、ノードに故障が発生してもネットワークの伝送効
率の低下を抑えることのできる伝送装置を提供する。 【解決手段】情報伝送時にマスター１、またはスレーブ
２〜４が次に送信するノードを指定した情報をパケット
の先頭に付加し、マスター１は、当該指定されたスレー
ブからの送信完了時間とタイマに予め設定された所定時
間とを比較した結果、送信先のスレーブが故障している
と判定した場合、故障しているスレーブをスキップして
正常な動作のスレーブにパケットを送信する。この結
果、複数のノードが故障していても伝送効率の低下を抑
えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のノードを有
するバス形ネットワークシステムを用いた伝送装置に関
し、特に、ノードの故障時に、伝送効率の低下を抑えた
伝送システムの形成を実現することができる伝送装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】バス形ネットワークにおけるノード間の
伝送制御方式としては、共通バス上のキャリヤを監視
し、他のノードからのキャリヤが検出されなければノー
ドから送信パケットが送信されるＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉ
ｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）
方式や、前記ＣＳＭＡ方式に再送の機能を追加したＣＳ
ＭＡ／ＣＤ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉ
ｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ
Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）方式がある。

【０００３】しかしながら、これらの方式は、共通バス
上の送信パケットに伝搬遅延時間があるため、前記伝搬
遅延時間以下のごく短時間のほぼ同時刻に複数のノード
からパケットが送信される可能性を有し、いずれの方式
でもパケットの衝突が生じる。

【０００４】そこで、上記パケットの衝突を発生させな
い方式としては、以下の方式がある。第１の方式として
は、複数のノードのうち１つをマスター、他をスレーブ
とし、マスターが、スレーブのアドレスを順次呼び出
し、呼び出されたスレーブのみが送信パケットを送信す
ることができるマスターによるポーリング方式である。

【０００５】第２の方式としては、複数のノードのうち
１つをマスター、他をスレーブとし、マスターおよび各
スレーブが送信タイマを持ち、マスターからの送信パケ
ット受信後に前記送信タイマを起動し、マスターおよび
各スレーブ毎にそれぞれ予め設定されている時間が経過
するとパケットが送信される方式である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記第
１の方式は、スレーブの送信が逐次マスターを介するこ
とになるため、全てのスレーブの送信完了までに時間が
かかり、伝送効率が低くなる。

【０００７】前記第２の方式は、正常動作時の伝送効率
は、前記第１の方式よりも向上する。しかしながら、伝
送周期は、上記送信タイマで定められた時間で決まるた
め不変となり、故障ノードが存在すると、伝送周期中の
故障ノードに割り当てられた時間分共通バスが未使用状
態となり、伝送効率が低下する。また、各ノードの送信
時間がパケット長の最大値に設定されているので、送信
するパケット長が短くなっても伝送周期は変わらず、伝
送効率が低下する。

【０００８】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、ノードが故障しても、伝送効率の低下を抑えるこ
とが可能となる伝送装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、複数のノードが、共通のバスに接続されてい
るバス形ネットワークを用いて情報を伝送する伝送装置
において、前記複数のノードのうち１つをマスター、残
りをスレーブとし、前記マスターは、次に送信するスレ
ーブを指定する情報を付加した伝送情報を送信する処理
手段と、前記各スレーブから伝送情報が所定時間内に送
信されたか否かに基づいて各スレーブの故障の有無を判
定する判定手段とを備え、前記スレーブは、次に送信す
るスレーブを指定する情報を付加した伝送情報を送信す
る処理手段を備え、故障スレーブが存在しないときは、
マスターは、伝送順位が最上位のスレーブを指定し、各
スレーブは、次の順位のスレーブを順次指定すると共
に、最下位のスレーブは、マスターを指定する一方、伝
送中にマスターが故障スレーブ有りと判定した場合、マ
スターおよび各スレーブは、当該故障スレーブをスキッ
プして順次下位のスレーブへと情報伝送し、最下位のス
レーブは、前記故障スレーブを次に送信するスレーブと
して指定し、マスターが故障回復の判定を行って情報伝
送する構成としたことを特徴とする。

【００１０】かかる構成では、マスターおよびスレーブ
が順次、次の送信先を指定しながら伝送情報を送信し、
受信が完了すれば、直ちに情報を送信するので、パケッ
ト長の変化に伴い伝送周期も変化し、ネットワークにお
ける伝送効率の向上につながる。また、ノードの故障が
発生した場合、故障が回復するまで故障ノードをスキッ
プして情報を伝送するので、ノードが故障してもネット
ワーク全体の伝送効率の低下を抑えることができる。

【００１１】請求項２に記載の発明では、前記各スレー
ブは、マスターから所定時間内に情報が送信されたか否
かに基づいてマスターの故障の有無を判定する判定手段
を備え、前記マスターが故障であると判定したときは、
伝送順位の最上位のスレーブがマスターとして動作する
構成とした。

【００１２】かかる構成では、マスターが故障してもネ
ットワークの伝送動作を中断することがなく、信頼度を
向上できる。請求項３に記載の発明では、前記最下位の
スレーブが故障スレーブを指定するときは、最先に故障
したスレーブを指定する構成とした。

【００１３】かかる構成では、次に送信するスレーブを
一意的に決められるため、伝送システムの無用な煩雑化
を防ぐことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る伝送装置の
一実施形態を図面に基づいて説明する。尚、本実施形態
では、ノード数が４個の場合について説明するが、ノー
ドの数は４個に限るものではない。

【００１５】図１に本実施形態の伝送装置の構成を示
す。図１において、予め伝送順位を規定した４つのノー
ド１〜４が共通バス５に接続され、前記共通バス５を介
してノード１〜４間での送受信が可能となるように構成
される。

【００１６】図２にノード１の構成を示す。尚、図２で
は、ノード１について示すが、他のノード２〜４につい
ても同じ構成であり、説明は省略する。ノードの伝送順
位は、ノード１が最上位で、以下ノード２、３、４の順
である。

【００１７】図２において、ノード１は、送信部１Ａ、
受信部１Ｂ、処理部１Ｃおよびタイマ１Ｄから構成され
る。以上のような構成となる４個のノード１〜４のう
ち、ノード１をマスター、残りのノード２から４をスレ
ーブ（１）〜（３）（（１）〜（３）は伝送順位を示
す）とする。

【００１８】マスター及び各スレーブ（１）〜（３）
は、前記共通バス５を介して前記受信部１Ｂで情報を受
信し、図示しないが外部制御装置間で受信情報と送信情
報に関する通信を前記処理部１Ｃで行う。前記処理部１
Ｃは、次に送信するスレーブを指定する情報をパケット
形式の送信情報に付加し、送信部１Ａを介して共通バス
５に送信する。また、処理部１Ｃは、送信と同時にタイ
マ１Ｄを起動する。

【００１９】マスターは、自身またはスレーブが送信を
開始してからの時間をタイマ１Ｄでカウントし、処理部
１Ｃで予め設定してある所定時間とタイマ１Ｄのカウン
ト値との比較によって前記所定時間内に指定されたスレ
ーブが送信したか否かを判定して各スレーブ（１）〜
（３）の故障判定を行う。一方、スレーブ（１）〜
（３）は、マスターの指定があってから所定時間内にマ
スターが送信したか否かをタイマでカウントし、同様に
してマスターの故障判定を行う。

【００２０】以上のように、送信部１Ａおよび処理部１
Ｃとで本発明に係る処理手段を構成し、処理部１Ｃおよ
びタイマ１Ｄとで判定手段を構成する。次に、図３から
図５を参照しながら動作を説明する。

【００２１】通信手順は、図中、（Ａ）、（Ｂ）、
（Ｃ）、（Ｄ）の順で進行し、矢印は、ノード間におけ
るパケットの送信方向を示す。即ち、矢印の先にあるノ
ードに向かって送信が行われる。

【００２２】図３に、全てのノードが正常な場合におけ
る通信手順を示す。マスターは、（Ａ）に示すように、
次の送信ノードがスレーブ（１）であることを示す情報
をパケットの先頭に付加してパケットを送信する。送信
と同時にマスター内のタイマ１Ｄが起動する。マスター
は、タイマ１Ｄのカウント値が予め設定された所定時間
内で、（Ｂ）に示すように、スレーブ（１）の送信によ
るスレーブ（２）を次の送信先とする情報を受信するこ
とにより、スレーブ（１）が正常であると判定する。

【００２３】指定されたスレーブ（２）は、（Ｃ）に示
すように、次の送信ノードがスレーブ（３）であること
を示す情報を付加してパケットを送信する。このよう
に、スレーブ（１）、スレーブ（２）が正常に送信すれ
ば、最下位ノ−ドであるスレーブ（３）がパケットを受
信すると、スレーブ（３）は（Ｄ）に示すように、次の
送信ノードがマスターであることを示す情報をパケット
の先頭に付加してパケットを送信する。マスターがスレ
ーブ（３）から送信されたパケットを受信することで伝
送動作の１サイクルが終了する。マスターおよびスレー
ブ（１）〜（３）に故障が発生しない限り、同様にし
て、このサイクルが繰り返される。

【００２４】以上のことから、各ノードからの送信時に
次に送信するノードを指定する情報をパケットの先頭に
付加することで、各スレーブの送信時にマスターを介す
る必要がない。また、受信を完了すれば直ちに情報を送
信するので、パケット長が短くなれば、伝送周期も短く
なり、パケット長に応じた伝送周期となる。

【００２５】次に、ノードが故障した場合の通信手順に
ついて説明する。本実施形態では、スレーブが１個故障
した場合を例に挙げる。図４にスレーブ（１）が故障し
た場合、および故障したスレーブ（１）が回復したとき
の通信手順を示す。

【００２６】マスターは、（Ａ）に示すように次の送信
ノードがスレーブ（１）であることを示す情報をパケッ
トの先頭に付加してパケットを送信し、送信と同時にタ
イマ１Ｄを起動する。マスター内にあるタイマ１Ｄのカ
ウント値が予め設定した所定時間を経過してもスレーブ
（１）からの送信がない場合、マスターは、スレーブ
（１）が故障していると判定する。そこで、（Ｂ）に示
すようにマスターは、次の送信ノードがスレーブ（２）
であることを示す情報をパケットの先頭に付加してパケ
ットを送信する。マスターからの情報を受信したスレー
ブ（２）は、正常であれば、（Ｃ）に示すように次の送
信ノードがスレーブ（３）であることを示す情報をパケ
ットの先頭に付加してパケットを送信する。共通バス５
を通った情報は全てのノードで認識され、マスターがス
レーブ（１）をスキップしてスレーブ（２）へ送信した
ことから、最下位のスレーブ（３）は、このサイクルで
スレーブ（１）が故障であると認識でき、（Ｄ）に示す
ように次の送信ノードが故障したスレーブ（１）である
ことを示す情報をパケットの先頭に付加してパケットを
送信する。マスターは、スレーブ（３）の送信を認識し
てスレーブ（１）からの送信を予め設定してある所定時
間が経過するまで待つ。前記所定時間が経過してもスレ
ーブ（１）からの送信がなければ、マスターは、スレー
ブ（１）がまだ故障状態であると判定する。この場合、
２サイクル目では、マスターは（Ｅ）に示すようにスレ
ーブ（１）をスキップして、次の送信ノードがスレーブ
（２）であることを示す情報をパケットの先頭に付加し
てパケットを送信する。

【００２７】このように、故障スレーブが存在するとき
は、故障スレーブをスキップして情報を伝送するので伝
送効率は低下しない。次に、故障回復時の通信手順につ
いて説明する。

【００２８】（Ｆ）に示すように、スレーブ（３）から
故障しているスレーブ（１）を指定して送信されるパケ
ットをスレーブ（１）が受信し、スレーブ（１）の故障
が回復していれば、スレーブ（１）は、（Ｇ）のように
パケットを送信する。共通バス５を通った伝送情報は、
全てのノードで受信することができるので、スレーブ
（１）から送信されたパケットの受信により、マスタ
ー、スレーブ（２）およびスレーブ（３）は、スレーブ
（１）が回復したと認識する。スレーブ（１）が回復し
た後は、（Ｈ）に示すようにマスターからスレーブ
（１）が指定され、図３に示す正常時の通信手順に戻
る。

【００２９】ここで、正常時にはマスターから次の送信
先として指定されないスレーブ、ここでは、スレーブ
（２）が故障した場合の通信手順を以下に示す。全ての
ノードが正常であるときと同様、マスターはスレーブ
（１）を、スレーブ（１）はスレーブ（２）を次に送信
するノードとして順次指定する。マスターは、スレーブ
（１）の送信開始を認識してタイマ１Ｄを起動し、スレ
ーブ（２）の送信を監視するが、タイマ１Ｄに予め設定
されている所定時間を経過してもスレーブ（２）からの
送信がなければ、マスターは、スレーブ（２）が故障で
あると判定し、再びスレーブ（１）に情報を送信する。

【００３０】共通バス５で接続されている場合、送信さ
れた情報は、共通バスを介して全てのノードで受信する
ことが出来るという特徴を有するので、同一周期中にマ
スターからの送信が２回あったという情報を各ノードが
受信することになる。これに加え、共通バス５上で、ス
レーブ（２）を送信元とする情報の伝送がないというこ
とから、スレーブ（１）、スレーブ（３）もスレーブ
（２）が故障であると認識できる。そして、マスターか
ら次の送信先として指定されたスレーブ（１）は、故障
しているスレーブ（２）をスキップしてスレーブ（３）
を次に送信するスレーブとして指定する。以降、スレー
ブ（１）が故障した場合と同様の手順で故障の回復を確
認しながら、伝送を進めていく。

【００３１】複数のスレーブが故障した場合の通信手
順、特に故障回復の確認について以下に説明する。異な
る伝送サイクルでスレーブが故障した場合は、マスター
が最先に故障したスレーブの故障回復の確認した後、次
に故障したスレーブの故障回復の確認を行うようにす
る。ただし、同一サイクル内で複数のスレーブが故障し
た場合の故障回復の確認は、伝送順位が上位のスレーブ
から順次行う。いずれの場合でも１サイクルにおいて指
定する故障スレーブは１つだけであり、マスターが故障
回復の確認をするスレーブの数は、故障スレーブの数に
よらず、１サイクル当たり１個である。

【００３２】尚、システムの都合により、どのスレーブ
からでも故障回復の確認を行う構成としてもよいが、シ
ステムの複雑化に繋がる。このように、複数のノードの
故障回復を確認するには、少なくとも故障ノード数分の
サイクルが必要になるが、故障ノードをスキップして伝
送することにより、故障数が多いと伝送周期が短くな
り、故障の回復を確認するための時間の遅れをカバーで
きる。この結果、伝送効率の低下を防ぐことが可能とな
る。

【００３３】次に、図５を参照しながらマスターが故障
した場合、および故障したマスターが回復したときの通
信手順について説明する。次の送信ノードがマスターで
あることを示す情報が、共通バス５を介して送信される
と、各スレーブは、内蔵してあるタイマを起動し、予め
設定してある所定時間が経過してもマスターからの送信
がなければ、マスターが故障と判定し、送信順位の上位
のスレーブ、例えば最上位のスレーブ（１）が正常であ
れば新マスターとなる。

【００３４】新マスターは、（Ａ）に示すように次の送
信ノードが、スレーブ（２）であることを示す情報をパ
ケットの先頭に付加してパケットを送信する。新マスタ
ーからの情報を受信したスレーブ（２）は、（Ｂ）に示
すように次の送信ノードがスレーブ（３）であることを
示す情報をパケットの先頭に付加してパケットを送信す
る。最下位のスレーブ（３）は、共通バス５を介して旧
マスターが故障していると認識できることから、（Ｃ）
に示すように次の送信ノードが旧マスターであることを
示す情報を付加して情報を伝送する。ここで、新マスタ
ーは、旧マスターからの送信を予め設定してある所定時
間が経過するまで待つ。このとき、旧マスターからの送
信がないまま所定時間が経過すれば、新マスターは旧マ
スターがまだ故障状態であると判定し、（Ｄ）に示すよ
うに新マスターは、旧マスターをスキップしてスレーブ
（２）を次に送信するノードとして指定する。

【００３５】一方、（Ｅ）に示すように、スレーブ
（２）によりスレーブ（３）が指定され、（Ｆ）に示す
ようにスレーブ（３）が旧マスターを次の送信ノードと
して指定したとき旧マスターの故障が回復していれば、
（Ｇ）に示すように、旧マスターからパケットが送信さ
れる。この伝送情報により、新マスターは、旧マスター
の故障が回復したと判定する。回復した旧マスターは、
最下位のスレーブ（０）としてシステムに復帰すること
ができ、（Ｈ）〜（Ｌ）に示すように新マスターの下で
前述した正常時の伝送周期における最下位のスレーブと
して動作して情報伝送が行われる。

【００３６】尚、回復した旧マスターが新マスターと交
代して図３と同じ状態で再び伝送を行う構成とすること
も可能である。以上のように、マスターが故障したとき
は、伝送順位に基づいてスレーブがマスターとして動作
するのでマスターの故障に起因してネットワークの伝送
動作が中断することを防止できる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に係る発明
によれば、マスターおよびスレーブが順次、次の送信先
を指定しながら伝送情報を送信し、受信が完了すれば、
直ちに情報を送信するので、パケット長の変化に伴い伝
送周期も変化し、ネットワークにおける伝送効率の向上
につながると共に、ノードが故障しても、故障したノー
ドへの送信をスキップすることにより、伝送効率の低下
を抑えた伝送動作が可能となる。

【００３８】請求項２に係る発明によれば、マスターが
故障してもネットワークの伝送動作を中断することがな
く、伝送システムの信頼度を向上できる。請求項３に係
る発明によれば、スレーブの故障回復の確認時に、次に
送信するスレーブを一意的に決められるため、伝送シス
テムの無用な煩雑化を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の伝送装置の一実施形態を示す構成図

【図２】ノードの構成図

【図３】全てのノードが正常な場合のパケット伝送の説
明図

【図４】スレーブ１個が故障した場合のパケット伝送の
説明図

【図５】マスターが故障した場合のパケット伝送の説明
図

【符号の説明】

１〜４ ノード ５ 共通バス １Ａ 送信部 １Ｂ 受信部 １Ｃ 処理部 １Ｄ タイマ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅山 正利 埼玉県浦和市上木崎１丁目13番８号 日本 信号株式会社与野事業所内 Ｆターム(参考） 5K032 AA06 CA13 CC01 DA01 EA04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のノードが、共通のバスに接続されて
   いるバス形ネットワークを用いて情報を伝送する伝送装
   置において、 前記複数のノードのうち１つをマスター、残りをスレー
   ブとし、 前記マスターは、次に送信するスレーブを指定する情報
   を付加した伝送情報を送信する処理手段と、前記各スレ
   ーブから伝送情報が所定時間内に送信されたか否かに基
   づいて各スレーブの故障の有無を判定する判定手段とを
   備え、 前記スレーブは、次に送信するスレーブを指定する情報
   を付加した伝送情報を送信する処理手段を備え、 故障スレーブが存在しないときは、マスターは、伝送順
   位が最上位のスレーブを指定し、各スレーブは、次の順
   位のスレーブを順次指定すると共に、最下位のスレーブ
   は、マスターを指定する一方、 伝送中にマスターが故障スレーブ有りと判定した場合、
   マスターおよび各スレーブは、当該故障スレーブをスキ
   ップして順次下位のスレーブへと情報伝送し、最下位の
   スレーブは、前記故障スレーブを次に送信するスレーブ
   として指定し、マスターが前記故障スレーブの故障回復
   を判定して情報伝送する構成としたことを特徴とする伝
   送装置。
2. 【請求項２】前記各スレーブは、マスターから所定時間
   内に情報が送信されたか否かに基づいてマスターの故障
   の有無を判定する判定手段を備え、前記マスターが故障
   であると判定したときは、伝送順位の最上位のスレーブ
   がマスターとして動作する構成とした請求項１に記載の
   伝送装置。
3. 【請求項３】前記最下位のスレーブが故障スレーブを指
   定するときは、最先に故障したスレーブを指定すること
   を特徴とした請求項１または２に記載の伝送装置。