JP2002247017A - 通信回線切替装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複雑な配線や高価なスイッチなどを必要とす
ることなく、通信ネットワークの二重化を実現できるよ
うにする。 【解決手段】 通信回線切替装置１，２は、マスタ・ス
レーブ方式に基づいてそのいずれか１つの通信回線切替
装置がマスタ機器として動作し、常時通信系５Ａの通信
状態を監視するとともに障害発生の検出に応じて通信回
線の切り替えを制御する。他の通信回線切替装置はスレ
ーブ機器として動作し、マスタ機器からの指示に応じて
通信回線の切り替えを行う。これにより、通信回線切替
装置１，２の両方で一斉に通信回線の切り替えが行われ
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、通信回線切替装置
に関し、特に二重化された通信回線の切り替えを行う通
信回線切替装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、プラントや建物などを監視する
監視システムでは、監視対象となる複数の現場設備から
の設備データを、所定の伝送路（通信回線）を介して収
集することにより、各現場設備の状態を中央監視室で集
中管理している。このような監視システムでは、２４時
間稼働がほとんどであり、通信異常に起因するシステム
ダウンは、生産や設備運転に対して多大な影響を与え
る。このため、設備データの欠損の原因となるようなネ
ットワークの障害が発生した場合の対策として、ネット
ワークの二重化を実施する必要がある。

【０００３】従来、このようなプラントや建物などの監
視システムで用いる通信回線の二重化技術は、常時通信
系とバックアップ系からなる２つの系統に分けてそれぞ
れ通信回線を配線するとともに、その通信回線の途中に
設けられたスイッチを設け、通信に用いられている常時
通信系での通信状態に障害が認められた場合は、その障
害を検出した通信回線切替装置で、それぞれ個別に通信
回線をバックアップ系へ切り替えるものとなっていた。

【０００４】図１２に従来の通信回線切替装置を用いた
二重化通信ネットワーク例を示す。従来の通信回線切替
装置を用いた場合、障害検出に応じて当該通信回線切替
装置のセグメント、すなわち当該通信回線切替装置から
最初のＨＵＢまでの区間（図１２中の太線部分）でのみ
通信回線の切り替えを行う。したがって、図１２に示す
ように、これらＨＵＢ階層のＨＵＢは冗長配線を用いて
相互接続されている。

【０００５】また、これらＨＵＢ間の各階層については
ＳＴＰ（Spaning Tree Plotcool：スパニング・ツリー
・プロトコル）スイッチを複数設けて、これらＳＴＰス
イッチ階層でも冗長配線を用いて相互接続し、障害発生
に応じてその経路を迂回したルートを選択するものとな
っている。なお、これらＳＴＰスイッチとは、異なった
ＬＡＮ間の中継を行うハブの一つで、中継ルートが複数
存在する場合に、どのルートを選択するかをＳＴＡ（Sp
aning Tree Algorithm：スパニング・ツリー・アルゴリ
ズム）で決定するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の通信回線切替装置では、当該通信回線切替装
置のセグメントでのみ通信回線の切り替え行うものとな
っているため、常時通信系とバックアップ系とを相互に
接続する冗長配線が必要となり、二重化を実現するため
に膨大な作業負担や設備コストが必要となり、その保守
性や信頼性も低下するという問題点があった。また、ル
ープ形成を回避して迂回ルートを選択するために高価な
ＳＴＰスイッチを設け、当該通信回線切替装置から最初
のＨＵＢ以外はすべてＳＴＰスイッチで構成する必要が
あり、設備コストがさらに増大するという問題点があっ
た。本発明はこのような課題を解決するためのものであ
り、複雑な配線や高価なスイッチなどを必要とすること
なく、通信ネットワークの二重化を実現できる通信回線
切替装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明にかかる通信回線切替装置は、常時通
信系およびバックアップ通信系からなる二重化された通
信回線の端点にそれぞれ設けられ、常時通信回線での障
害発生に応じて、通信に用いる通信回線をバックアップ
通信系へ切り替える通信回線切替装置であって、マスタ
・スレーブ方式に基づく１つのマスタ機器として当該装
置を動作させるか、このマスタ機器に制御される１つ以
上のスレーブ機器として当該装置を動作させるかを、電
源投入直後に判定する動作判定手段と、当該装置がマス
タ機器として動作している場合に、常時通信系における
通信障害の発生を監視する障害監視手段と、この障害監
視手段により通信障害の発生が検出された場合に、スレ
ーブ機器として動作するすべての通信回線切替装置に対
し、バックアップ通信系への切り替えを指示する切替指
示手段と、障害監視手段により通信障害の発生が検出さ
れた場合、または当該装置がスレーブ機器として動作し
ておりかつマスタ機器として動作する通信回線切替装置
からバックアップ通信系への切り替えを指示された場合
に、通信に用いる通信回線を常時通信系からバックアッ
プ通信系へ切り替える回線切替手段とを備えるものであ
る。

【０００８】常時通信系での障害発生を監視する場合、
マスタ機器として動作する通信回線切替装置からのチェ
ック要求メッセージに応じて通信に用いている常時通信
系を介してチェック応答メッセージを返送する監視対応
手段をさらに設け、障害監視手段で、スレーブ機器とし
て動作するすべての通信回線切替装置に対し、常時通信
系を介して周期的にチェック要求メッセージを送信し、
これに対して各通信回線切替装置の監視対応手段から返
送されたチェック応答メッセージに基づき、各通信回線
切替装置との間の通信障害の発生を監視するようにして
もよい。

【０００９】常時通信系での障害回復を監視する場合、
マスタ機器として動作する通信回線切替装置からのチェ
ック要求メッセージに応じて常時通信系を介してチェッ
ク応答メッセージを返送する監視対応手段をさらに設
け、障害監視手段で、通信障害の検出に応じたバックア
ップ通信系への切り替え後、スレーブ機器として動作す
るすべての通信回線切替装置に対し、通信障害が検出さ
れた常時通信系を介して周期的にチェック要求メッセー
ジを送信し、これに対してスレーブ機器として動作する
各通信回線切替装置の監視対応手段から返送されるチェ
ック応答メッセージに基づき、それら各通信回線切替装
置との間の通信障害の回復を監視するようにしてもよ
い。

【００１０】障害監視手段により通信障害の回復が検出
された場合には、切替指示手段で、スレーブ機器として
動作するすべての通信回線切替装置に対し、常時通信系
への切り替えを指示し、回線切替手段で、障害監視手段
により通信障害の回復が検出された場合、または当該装
置がスレーブ機器として動作しておりかつマスタ機器と
して動作する通信回線切替装置から常時通信系への切り
替えを指示された場合に、通信に用いる通信回線を常時
通信系へ切り替えるようにしてもよい。

【００１１】電源投入時においてマスタ機器を決定する
場合、動作判定手段により当該装置をマスタ機器として
動作させると判定された場合は、当該装置がマスタ機器
であることを示すマスタ宣言メッセージを周期的に常時
通信系とバックアップ系の両方へ送信するマスタ宣言手
段をさらに設け、動作判定手段で、電源投入直後から所
定の待受期間だけ常時通信系とバックアップ系の両方で
他の通信回線切替装置からのマスタ宣言メッセージを待
ち受け、待受期間内にマスタ宣言メッセージを受信した
場合は、当該装置をスレーブ機器として動作させるもの
と判定し、待受期間内にマスタ宣言メッセージを受信し
なかった場合は、当該装置をマスタ機器として動作させ
るものと判定するようにしてもよい。このとき、動作判
定手段で、電源投入直後に発生させた乱数を用いて当該
装置で用いる待受期間をそれぞれ個別に設定するように
してもよい。

【００１２】また、マスタ機器に異常が発生した場合
に、いずれかのスレーブ機器を新たなマスタ機器とする
マスタ移行手段を設け、当該装置がスレーブ機器として
動作している場合に、マスタ機器として動作する通信回
線切替装置からのマスタ宣言メッセージを常時通信系と
パックアップ系のいずれからも受信できなくなった際に
は、マスタ機器での障害発生と判断して、当該装置ごと
に固有の通信アドレスを用いてマスタ宣言までの宣言待
機期間を算出し、マスタ機器での障害発生から宣言待機
期間だけ常時通信系とバックアップ系の両方で他の通信
回線切替装置からのマスタ宣言メッセージを待ち受け、
待受期間内にマスタ宣言メッセージを受信した場合は、
当該装置をスレーブ機器として継続動作させるものと判
定し、待受期間内にマスタ宣言メッセージを受信しなか
った場合は、当該装置を新たなマスタ機器として動作さ
せるものと判定するようにしてもよい。

【００１３】さらに、動作判定手段で、当該装置をマス
タ機器として動作させるものと判定した際、当該装置の
通信アドレスとして所定値を設定するとともに、スレー
ブ機器として動作する各通信回線切替装置に対してそれ
ぞれ固有の通信アドレスを設定するようにしてもよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形
態にかかる通信回線切替装置を用いて構成した二重化ネ
ットワークの構成例である。通信回線切替装置１は、常
時通信系５Ａとバックアップ通信系５Ｂとノード機器６
１との間に接続され、通信状態に応じてこれら通信系の
いずれかをノード機器６１へ接続する。通信回線切替装
置２は、常時通信系５Ａとバックアップ通信系５Ｂとノ
ード機器６２との間に接続され、通信状態に応じてこれ
ら通信系のいずれかをノード機器６２へ接続する。以下
で説明する二重化ネットワークでは、常時通信系５Ａを
優先して通信に用い、常時通信系５Ａに障害が認められ
た場合にバックアップ通信系５Ｂを用いるものとする。

【００１５】常時通信系５Ａの経路上には、ＨＵＢ（ハ
ブ）３Ａやスイッチ４Ａが設けられている。またバック
アップ通信系５Ｂの経路上には、ＨＵＢ（ハブ）３Ｂや
スイッチ４Ｂが設けられている。通信回線切替装置１，
２は、マスタ・スレーブ方式に基づいてそのいずれか１
つの通信回線切替装置がマスタ機器として動作し、常時
通信系５Ａの通信状態を監視するとともに障害発生の検
出に応じて通信回線の切り替えを制御する。他の通信回
線切替装置はスレーブ機器として動作し、マスタ機器か
らの指示に応じて通信回線の切り替えを行う。これによ
り、通信回線切替装置１，２の両方で同時に通信回線の
切り替えが行われる。

【００１６】ＨＵＢ３Ａおよびスイッチ４Ａと、ＨＵＢ
３Ｂおよびスイッチ４Ｂとは、それぞれ常時通信系５Ａ
およびバックアップ通信系５Ｂに独立して設けられてお
り、従来のようなＨＵＢ階層およびスイッチ階層におけ
る冗長配線は設けられていない。これは、従来のように
通信回線切替装置がそれぞれ個別に通信回線を切り替え
るのではなく、常時通信系５Ａおよびバックアップ通信
系５Ｂからなる二重化ネットワークに接続されているす
べての通信回線切替装置１，２で一斉に通信回線の切り
替えが行われるため、冗長配線が不要となったからであ
る。

【００１７】次に、図２を参照して、通信回線切替装置
１，２の構成について詳細に説明する。図２は通信回線
切替装置の構成を示すブロック図である。この通信回線
切替装置１，２には、ノード機器を常時通信系５Ａおよ
びバックアップ通信系５Ｂのいずれか一方に切り替え接
続する回線切替部１１、常時通信系５Ａおよびバックア
ップ通信系５Ｂを介して他の通信回線切替装置とデータ
通信を行うことにより、この回線切替部１１の切替動作
を制御する制御部１２、および制御部の処理に用いる各
種情報を記憶する記憶部１５が設けられている。

【００１８】制御部１２には、マスタ・スレーブ方式に
基づく１つのマスタ機器として当該装置を動作させる
か、このマスタ機器に制御される１つ以上のスレーブ機
器として当該装置を動作させるかを、電源投入直後に判
定する動作判定手段２１、当該装置がマスタ機器として
動作している場合に、二重化された通信回線のうち通信
に用いている一方の通信回線における通信障害の発生を
監視する障害監視手段２２、およびこの障害監視手段２
２により通信障害の発生が検出された場合に、スレーブ
機器として動作するすべての通信回線切替装置に対し、
他方の通信回線への切り替えを指示する切替指示手段２
３が設けられている。

【００１９】また制御部１２には、マスタ機器として動
作する通信回線切替装置からのチェック要求メッセージ
に応じて通信に用いている一方の通信回線を介してチェ
ック応答メッセージを返送する監視対応手段２４、動作
判定手段２１により当該装置をマスタ機器として動作さ
せると判定された場合は、当該装置がマスタ機器である
ことを示すマスタ宣言メッセージを周期的に一方の通信
回線へ送信するマスタ宣言手段２５、およびマスタ宣言
メッセージを受信できなくなった際には、マスタ機器障
害の発生と判断して、当該装置を新たなマスタ機器とし
て動作させるか否かを判定するマスタ移行手段２６が設
けられている。

【００２０】この制御部１２は、ＡＳＩＣ（Appication
Specifc Integrated Circuit）から構成されている。
記憶部１５の内容については、必要に応じて通信回線を
介して更新するようにしてもよい。なお、制御部１２の
個々の機能手段については、上記構成に限定されるもの
ではなく、各機能手段のうちの一部またはすべてを例え
ば電子回路により構成してもよい。

【００２１】次に、図面を参照して、制御部１２の各機
能手段の動作について説明する。最初に、図３，４を参
照して、動作判定手段について説明する。図３は動作判
定処理を示すフローチャート、図４は動作判定処理を示
す説明図である。動作判定手段２１では、当該通信回線
切替装置１，２の電源投入直後に、当該通信回線切替装
置１，２を、マスタ機器およびスレーブ機器のいずれで
動作させるか判定される。図４では、ＨＵＢ３１，３２
を介して４つの通信回線切替装置１Ａ〜１Ｄが相互に接
続されており、まず通信回線切替装置１Ａのみで電源投
入されたものとする。

【００２２】この動作判定は、二重化ネットワークに接
続されるすべての通信回線切替装置のうち、マスタ宣言
メッセージを通常通信系５Ａとバックアップ系５Ｂのそ
れぞれへ送出することにより、最初にマスタ宣言を行っ
た装置をマスタ機器とするとともに、その後は周期的に
マスタ宣言メッセージを送出し、他のすべての通信回線
切替装置をスレーブ機器とするアルゴリズムを用いる。
このアルゴリズムに基づいて、通信回線切替装置１Ａの
動作判定手段２１は、まず、乱数（例えば、一様分布乱
数）を発生させ、その乱数に基づきマスタ宣言メッセー
ジの待受間隔を設定し（ステップ１００）、図４（ａ）
に示すように、規定回数分だけその待受間隔ごとに、通
常通信系５Ａとバックアップ系５Ｂの両方で、他の通信
回線切替装置からのマスタ宣言メッセージの待ち受け
（ＣＨＫ）を行う（ステップ１０１）。

【００２３】この待受期間（＝規定回数×待受間隔）内
に、マスタ宣言メッセージが受信確認されなかった場合
は（ステップ１０２：ＮＯ）、マスタ機器として動作す
る他の通信回線切替装置が存在しないと判断して、マス
タモードを設定することにより当該通信回線切替装置を
マスタ機器として動作させ（ステップ１０３）、図４
（ｂ）に示すように、マスタ宣言手段２５によるマスタ
宣言メッセージ（ＤＥＣ）の周期的な送出を開始する
（ステップ１０４）。

【００２４】一方、待受期間内に、マスタ宣言メッセー
ジが受信確認された場合は（ステップ１０２：ＹＥ
Ｓ）、マスタ機器として動作する他の通信回線切替装置
が存在すると判断して、スレーブモードを設定すること
により当該通信回線切替装置をスレーブ機器として動作
させる（ステップ１１０）。このときの待受期間は、マ
スタ宣言メッセージが送出される周期より長く設定され
る。

【００２５】このように、通信回線切替装置の電源投入
直後に所定の待受期間だけマスタ宣言メッセージの待ち
受けを行って、マスタ機器として動作するかどうかを判
定するようにしたので、極めて簡素な処理で動作判定を
行うことができる。また、乱数を用いて各通信回線切替
装置ごとに異なる待受期間を設定するようにしたので、
それぞれの通信回線切替装置が異なるタイミングで動作
判定を行うことになり、複数の通信回線切替装置で同時
に電源投入された場合でも、２つ以上の通信回線切替装
置から同時にマスタ宣言メッセージが送信されてマスタ
宣言が重複してしまうという現象をほとんど回避でき
る。

【００２６】マスタ機器として動作する通信回線切替装
置１Ａは、上記ステップ１０４の後、当該装置の通信ア
ドレスとして所定の値に基づき設定する（ステップ１０
５）。通信アドレスとしてＭＡＣアドレスを用いる場合
はその末尾に「００」を用いて設定する。その後、通信
回線切替装置１Ａでは、スレーブ機器として動作する他
の通信回線切替装置からのアドレス請求メッセージを待
ち受け（ステップ１０６）、そのアドレス請求メッセー
ジの受信に応じて（ステップ１０６：ＹＥＳ）、未使用
のＭＡＣアドレスを生成し（ステップ１０７）、アドレ
ス請求メッセージの送信元である通信回線切替装置に対
してアドレス設定メッセージを送信することにより、先
に生成したＭＡＣアドレスをその通信回線切替装置へ割
り当て（ステップ１０８）、ステップ１０６へ戻る。こ
のようにして、各スレーブ機器となる通信回線切替装置
１Ｂ〜１Ｄの通信アドレスが設定される。

【００２７】通信回線切替装置１Ａがマスタ機器として
マスタ宣言メッセージの周期的な送出を開始した後、通
信回線切替装置１Ｂの電源が投入された場合、その通信
回線切替装置の動作判定手段２１では、上記ステップ１
００〜１０２の動作判定で、スレーブ機器として動作す
ると判定し（ステップ１１０）、図４（ｃ）に示すよう
に、マスタ機器である通信回線切替装置１Ａに対して、
アドレス請求メッセージ（ＲＥＱ）を送信することによ
り、当該装置の通信アドレスの割り当てを要求する（ス
テップ１１１）。そして、図４（ｄ）に示すように、通
信回線切替装置１Ａからのアドレス設定メッセージ（Ｓ
ＥＴ）を受信して（ステップ１１２）、当該装置の通信
アドレスここではＭＡＣアドレスを設定し（ステップ１
１３）、一連の動作判定処理を終了する。

【００２８】このように、マスタ機器である通信回線切
替装置１Ａで、スレーブ機器である通信回線切替装置１
Ｂ〜１Ｄのアドレスを設定するようにしたので、後述す
るマスタ移行処理における、各通信回線切替装置での宣
言待機期間を適切に設定することができる。また、マス
タ機器となる通信回線切替装置で故障が発生した際で
も、スレーブ機器である通信回線切替装置のうちのいず
れかが適切に新たなマスタ機器として動作し、通信シス
テムを維持することができる。

【００２９】次に、図５〜８を参照して、障害監視手段
２２および切替指示手段２３について説明する。図５は
障害監視処理を示すフローチャート、図６は切替指示処
理を示すフローチャート、図７は障害発生の検出動作を
示す説明図、図８は障害回復の検出動作を示す説明図で
ある。マスタ機器である通信回線切替装置１Ａでは、各
スレーブ機器である通信回線切替装置１Ｂ〜１Ｄと所定
メッセージを周期的にやり取りすることにより、常時通
信系での障害発生および障害回復を検出している。

【００３０】まず、マスタ機器である通信回線切替装置
１Ａでは、図７（ａ）に示すように、常時通信系を介し
てチェック要求メッセージ（ＣＨＫ）を各スレーブ機器
として動作する通信回線切替装置１Ｂ〜１Ｄへ送信し
（ステップ１２０）、送信間隔タイマを起動して（ステ
ップ１２１）、各スレーブ機器である通信回線切替装置
１Ｂ〜１Ｄからのチェック応答メッセージ（ＡＮＳ）を
待ち受ける（ステップ１２３）。これに応じて、スレー
ブ機器である通信回線切替装置１Ｂ〜１Ｄでは、図７
（ｂ）に示すように、その監視対応手段２４により、そ
のチェック応答メッセージ（ＡＮＳ）を返送する。

【００３１】通信回線切替装置１Ａの障害監視手段２２
では、送信間隔タイマのタイムアップまでに（ステップ
１２４）、すべてのスレーブ機器である通信回線切替装
置１Ｂ〜１Ｄからチェック応答メッセージを受信した場
合は（ステップ１２５：ＹＥＳ）、障害発生なしと判断
し（ステップ１２６）、ステップ１２０へ戻る。また、
図７（ｂ）に示すように、例えば通信回線切替装置１Ｃ
とＨＵＢ３１とを結ぶ回線に障害３３が存在し、通信回
線切替装置１Ｃからのチェック応答メッセージが得られ
なかった場合は（ステップ１２５：ＮＯ）、障害発生あ
りと判断して（ステップ１２７）、ステップ１２０へ戻
る。

【００３２】その後、マスタ機器である通信回線切替装
置１Ａでは、障害監視手段２２により監視している通信
回線の状態が変化した場合、切替指示手段２３におい
て、図６（ａ）に示す切替指示処理を開始する。図５の
ステップ１２７において、常時通信系５Ａでの障害発生
が新たに検出された場合は、図７（ｃ）に示すように、
回線切替を指示する回線切替メッセージ（ＳＷ）をスレ
ーブ機器として動作する各通信回線切替装置１Ｂ〜１Ｄ
へ送信する（ステップ１３０）。このとき、障害発生が
検出された常時通信系５Ａではなくバックアップ通信系
５Ｂを用いて回線切替メッセージを送信する。またこれ
と並行して、当該装置の回線切替部１１を制御して、常
時通信系５Ａからバックアップ通信系５Ｂへの切り替え
を行い（ステップ１３１）、一連の処理を終了する。

【００３３】一方、スレーブ機器の各通信回線切替装置
１Ｂ〜１Ｄでは、図６（ｂ）に示す切替指示手段２３の
切替指示処理において、上記の回線切替メッセージの受
信に応じて（ステップ１３５：ＹＥＳ）、当該装置の回
線切替部１１を制御して、常時通信系５Ａからバックア
ップ通信系５Ｂへの切り替えを行い（ステップ１３
６）、一連の処理を終了する。これにより、図７（ｄ）
に示すように、すべての通信回線切替装置１Ａ〜１Ｄに
おいて、本来のデータ通信に用いられる通信回線が、常
時通信系５Ａからバックアップ通信系５Ｂへ切り替えら
れる。

【００３４】このように、マスタ機器である通信回線切
替装置１Ａでは、各スレーブ機器である通信回線切替装
置１Ｂ〜１Ｄと所定メッセージを周期的にやり取りする
ことにより、常時通信系５Ａでの障害発生および障害回
復を検出するようにしたので、マスタ機器である通信回
線切替装置１Ａにおいて、各スレーブ機器である通信回
線切替装置１Ｂ〜１Ｄとの通信回線の異常を確実に検知
し、速やかにバックアップ通信系５Ｂへと切り替えるこ
とができる。これにより、本来のデータ通信を正常に維
持することができるとともに、二重化ネットワークに分
散配置された通信回線切替装置間の通信を維持すること
ができ、二重化ネットワークの切替制御において高い信
頼性が得られる。

【００３５】また、常時通信系５Ａおよびバックアップ
通信系５Ｂからなる二重化ネットワークに接続されてい
るすべての通信回線切替装置１，２で一斉に通信回線の
切り替えが行われるる。したがって、従来のように通信
回線切替装置がそれぞれ個別に通信回線を切り替えるも
のと比較して、ＨＵＢ階層およびスイッチ階層における
冗長配線が不要となり、さらにＳＴＰスイッチなどの高
価な設備も不要となり、複雑な配線や高価なスイッチな
どを必要とすることなく、通信ネットワークの二重化を
実現できる。さらに、従来のＬＩＮＫ信号と比較して、
通信回線の各経路を介してチェックメッセージがやり取
りされるため、ネットワーク全体で障害を監視でき、さ
らに障害箇所を容易に特定できる。

【００３６】マスタ機器である通信回線切替装置１Ａで
は、通信回線がバックアップ通信系５Ｂへ切り替えられ
た後も、障害監視手段２２により上記した図５と同様の
障害監視処理を行うことにより、常時通信系５Ａでの障
害回復を監視する。ここで、図８（ａ）に示すように、
通信回線切替装置１Ｃとの間の常時通信系５Ａで障害が
回復し、図８（ｂ）に示すように、常時通信系５Ａを介
してすべてのスレーブ機器である通信回線切替装置１Ｂ
〜１Ｄからのチェック応答メッセージが確認できた場
合、障害監視手段２２では障害発生なしと判断する（図
５：ステップ１２６）。

【００３７】これに応じて、切替指示手段２３では、図
８（ｃ）に示すように、回線切替を指示する回線切替メ
ッセージ（ＳＷ）をスレーブ機器として動作する各通信
回線切替装置１Ｂ〜１Ｄへ送信する（ステップ１３
０）。このとき、障害回復が検出された常時通信系５Ａ
を用いて回線切替メッセージを送信する。またこれと並
行して、当該装置の回線切替部１１を制御して、バック
アップ通信系５Ｂから常時通信系５Ａへの切り替えを行
い（ステップ１３１）、一連の処理を終了する。

【００３８】一方、スレーブ機器の各通信回線切替装置
１Ｂ〜１Ｄでは、図６（ｂ）に示す切替指示手段２３の
切替指示処理において、上記の回線切替メッセージの受
信に応じて（ステップ１３５：ＹＥＳ）、当該装置の回
線切替部１１を制御して、バックアップ通信系５Ｂから
常時通信系５Ａへの切り替えを行い（ステップ１３
６）、一連の処理を終了する。これにより、図８（ｄ）
に示すように、すべての通信回線切替装置１Ａ〜１Ｄに
おいて、本来のデータ通信に用いられる通信回線が、バ
ックアップ通信系５Ｂから常時通信系５Ａへ切り替えら
れる。

【００３９】このように、マスタ機器である通信回線切
替装置１Ａでは、通信回線がバックアップ通信系５Ｂへ
切り替えられた後も、障害監視手段２２により上記した
図５と同様の障害監視処理を行うことにより、常時通信
系５Ａでの障害回復を監視するようにしたので、マスタ
機器である通信回線切替装置１Ａにおいて、各スレーブ
機器である通信回線切替装置１Ｂ〜１Ｄとの通信回線の
障害回復を確実に検知し、速やかに常時通信系５Ｂへと
戻すことができる。これにより、バックアップ通信系５
Ｂを予備とする常時通信系５Ａを用いて本来のデータ通
信を正常に維持することができる、二重化ネットワーク
を用いたデータ通信において高い信頼性が得られる。

【００４０】次に、図９，１０を参照して、マスタ移行
手段２６について説明する。図９はマスタ移行処理を示
すフローチャート、図１０はマスタ移行動作を示す説明
図である。スレーブ機器の各通信回線切替装置１Ｂ〜１
Ｄでは、マスタ機器である通信回線切替装置１Ａのマス
タ宣言手段２５から周期的に送信されるマスタ宣言メッ
セージを監視することにより、マスタ機器である通信回
線切替装置１Ａの故障、さらには通信回線切替装置１Ａ
の通信回線での障害発生を検出し、これらマスタ機器の
異常が検出された場合には、新たなマスタ機器として宣
言を行う。

【００４１】マスタ移行手段２６では、常時、マスタ機
器である通信回線切替装置１Ａからのマスタ宣言メッセ
ージが所定周期で到達することを確認している（ステッ
プ１４０）。ここで、マスタ宣言メッセージが所定周期
で到達しなかった場合は（ステップ１４０：ＮＯ）、マ
スタ機器の異常検出から当該装置が新たなマスタ機器と
して宣言するまでの宣言待機時間を算出し（ステップ１
４１）、この宣言待機時間経過後にタイマアップする待
機タイマを起動する（ステップ１４２）。そして、待機
タイマがタイムアップするまで、新たなマスタ機器から
のマスタ宣言メッセージを常時通信系５Ａとバックアッ
プ系５Ｂの両方で待ち受ける（ステップ１４３）。

【００４２】ここで、マスタ宣言メッセージが受信され
ず（ステップ１４３：ＮＯ）、待機タイマがタイムアッ
プした場合は（ステップ１４４：ＹＥＳ）、当該装置を
マスタモードとして設定することにより当該通信回線切
替装置をマスタ機器として動作させ（ステップ１４
５）、一連の処理を終了する。これにより、前述した図
４（ｂ）に示すように、マスタ宣言手段２５によるマス
タ宣言メッセージ（ＤＥＣ）の周期的な送出が開始され
る。一方、待機タイマがタイムアップするまでに（ステ
ップ１４４：ＮＯ）、常時通信系５Ａとバックアップ系
５Ｂのいずれかで新たなマスタ機器からのマスタ宣言メ
ッセージを受信した場合は（ステップ１４３：ＹＥ
Ｓ）、当該装置をスレーブモードとして継続するものと
し（ステップ１４６）、一連の処理を終了する。

【００４３】この待機時間としては、各スレーブ機器の
通信アドレスの一部（または全部）を用いて、個々のス
レーブ機器で固有の宣言待機時間を算出する。例えば、
図１０の例では、マスタ機器と当該スレーブ機器とのＭ
ＡＣアドレスの差に単位時間Ｔを積算することにより、
宣言待機時間を算出している。ここでは、図１０に示す
ように、各通信回線切替装置１Ａ〜１ＤのＭＡＣアドレ
スが、前述した図３のステップ１０５〜１０８，１１１
〜１１３により、「００」〜「０３」として順に割り当
てられているものとする。

【００４４】このような状態で、マスタ機器である通信
回線切替装置１Ａで故障が発生した場合、スレーブ機器
である各通信回線切替装置１Ｂ〜１Ｄでは、その故障を
ほぼ同時に検出し、それぞれ個別の宣言待機時間でタイ
ムアップする待機タイマを起動する。ここで、通信回線
切替装置１Ｂでは、マスタ機器とのアドレス差が「０１
−００」＝１であり、他のスレーブ機器と比較して最も
短い待機時間Ｔｗ＝Ｔとなるため、最も早く待機タイマ
がタイムアップする。これにより、通信回線切替装置１
Ｂから最初にマスタ宣言が行われ、新たなマスタ機器と
して動作する。

【００４５】その後、通信回線切替装置１Ｂ，１Ｃで故
障が発生した場合、通信回線切替装置１Ｄでは、上記と
同様に待機時間Ｔｗを算出する。この場合のマスタ機器
とのアドレス差が「０３−０１」＝２となり、Ｔｗ＝２
Ｔとなる。したがって、通信回線切替装置１Ｂ，１Ｃで
の故障発生から２Ｔ経過後に、通信回線切替装置１Ｄで
マスタ宣言が行われることになる。

【００４６】このように、各スレーブ機器で異なる宣言
待機時間だけ、マスタ機器の異常検出からマスタ宣言メ
ッセージをそれぞれ待ち受け、マスタ宣言メッセージが
確認されずに宣言待機時間が経過した時点で、当該装置
から新たなマスタ機器として宣言するようにしたので、
複数のスレーブ機器間で衝突や重複することなくいずれ
か１つのスレーブ機器でマスタ宣言が行われるものとな
る。これにより、マスタ移行処理をスムーズに行うこと
ができ、マスタ機器に異常が発生した場合でも、本来の
データ通信に支障を来すことなく、新たなマスタ機器に
より二重化ネットワークの制御を継続できる。

【００４７】また、各スレーブ機器の宣言待機時間とし
て、各通信回線切替装置１Ａ〜１Ｄの通信アドレスから
算出するようにしたので、各装置で重複することなく個
別の宣言待機時間を容易に設定算出できる。なお、マス
タ機器のアドレスについては、マスタ宣言メッセージな
どマスタ機器からの各種メッセージに基づき各スレーブ
機器で入手すればよい。

【００４８】

【実施例】次に、図１１を参照して、本発明にかかる実
施例について説明する。図１１は本発明にかかる通信回
線切替装置を用いた二重化ネットワークを示す構成図で
ある。この実施例は、ビル管理システムに二重化ネット
ワークを適用したものであり、中央監視室７０に配置さ
れている各ノード機器７１と、ビル建物の各フロアに配
置された各ノード機器８４との間を結ぶ通信回線を二重
化している。

【００４９】まず、中央監視室７０では、各ノード機器
７１ごとに通信回線切替装置（ＥＲＵ）７２が配置され
ているとともに、常時通信系およびバックアップ通信系
ごとにスイッチ７３がそれぞれ独立して配置されてい
る。続いて、中央監視室７０の外側には、常時通信系お
よびバックアップ通信系ごとにスイッチ７３がそれぞれ
独立して配置されており、同様にしてその先にＨＵＢ８
２が接続され、それぞれのＨＵＢ８２ごとに３つの通信
回線切替装置（ＥＲＵ）８３が収容され、各通信回線切
替装置８３に各フロアのノード機器８４が接続されてい
る。

【００５０】この場合でも、前述と同様に、いずれか１
つの通信回線切替装置がマスタ機器として動作し、スレ
ーブ機器として動作する他のすべての通信回線切替装置
を制御している。そして、マスタ機器で常時通信系で通
信異常が検出された場合は、マスタ機器から各スレーブ
機器に対して切替メッセージが送信され、すべての通信
回線切替装置で一斉にバックアップ通信系へ切り替えら
れる。また、常時通信系での障害回復がマスタ機器で検
出された場合は、同様にしてマスタ機器から各スレーブ
機器に対して切替メッセージが送信され、すべての通信
回線切替装置で一斉に常時通信系へ切り替えられる。さ
らに、マスタ機器で異常が発生した場合には、他のいず
れか１つのスレーブ機器が新たなノード機器となり、二
重化ネットワークの切替制御が行われる。

【００５１】図１１の実施例では、各ノード機器ごとに
通信回線切替装置を介して二重化ネットワークと接続し
ているため、各ノード機器の接続点まで完全に二重化さ
れているが、このような実施例に限定されるものではな
く、通信回線のうち二重化したい区間の両端に通信回線
切替装置を配置すればよい。例えば、中央監視室７０の
各ノード機器７１を収容するＨＵＢを新たに設け、その
ＨＵＢと中央監視室７０のスイッチ７３との間に通信回
線切替装置７２を接続すれば、中央監視室７０から外側
で各フロアのノード機器８４までの区間を二重化でき
る。

【００５２】また、スイッチ８１をＨＵＢと置き換え、
その中央監視室７０側に新たな通信回線切替装置を配置
することにより、そのＨＵＢからフロアの各ノード機器
８４までの区間を二重化できる。なお、新たな通信回線
切替装置から中央監視室７０側については、その新たな
通信回線切替装置に１つのスイッチを設けるとともに、
中央監視室７０内に各ノード機器７１を収容する１つの
スイッチを設け、これらスイッチ間を接続すればよい。

【００５３】また、ＨＵＢ８２のうちのいずれかの中央
監視室７０側に新たな通信回線切替装置を配置すれば、
そのＨＵＢ８２からフロアの各ノード機器８４までの区
間を二重化できる。なお、新たな通信回線切替装置から
中央監視室７０側については、その新たな通信回線切替
装置と他のＨＵＢ８２とを収容するスイッチを設けると
ともに、中央監視室７０内に各ノード機器７１を収容す
る１つのスイッチを設け、これらスイッチ間を接続すれ
ばよい。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、マスタ
・スレーブ方式に基づく１つのマスタ機器として当該装
置を動作させるか、このマスタ機器に制御される１つ以
上のスレーブ機器として当該装置を動作させるかを、電
源投入直後に判定する動作判定手段と、当該装置がマス
タ機器として動作している場合に、常時通信系における
通信障害の発生を監視する障害監視手段と、この障害監
視手段により通信障害の発生が検出された場合に、スレ
ーブ機器として動作するすべての通信回線切替装置に対
し、バックアップ通信系への切り替えを指示する切替指
示手段と、通信に用いる通信回線として常時通信系とバ
ックアップ通信系のいずれかを切り替えて選択する回線
切替手段とを設け、障害監視手段により通信障害の発生
が検出された場合、または当該装置がスレーブ機器とし
て動作しておりかつマスタ機器として動作する通信回線
切替装置からバックアップ通信系への切り替えを指示さ
れた場合に、回線切替手段を用いて、通信に用いる通信
回線を常時通信系からバックアップ通信系へ切り替える
ようにしたものである。

【００５５】したがって、常時通信系およびバックアッ
プ通信系からなる二重化ネットワークに接続されている
すべての通信回線切替装置で一斉に通信回線の切り替え
が行われるため、従来のように通信回線切替装置がそれ
ぞれ個別に通信回線を切り替えるものと比較して、ＨＵ
Ｂ階層スイッチ階層における冗長配線が不要となり、さ
らにＳＴＰスイッチなどの高価な設備も不要となり、複
雑な配線や高価なスイッチなどを必要とすることなく、
通信ネットワークの二重化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態にかかる通信回線切替
装置を用いた二重化ネットワークを示す構成図である。

【図２】 通信回線切替装置を示すブロック図である。

【図３】 動作判定処理を示すフローチャートである。

【図４】 動作判定処理を示す説明図である。

【図５】 障害監視処理を示すフローチャートである。

【図６】 切替指示処理を示すフローチャートである。

【図７】 障害発生の検出動作を示す説明図である。

【図８】 障害回復の検出動作を示す説明図である。

【図９】 マスタ移行処理を示すフローチャートであ
る。

【図１０】 マスタ移行動作を示す説明図である。

【図１１】 本発明の一実施例にかかる通信回線切替装
置を用いた二重化ネットワークを示す構成図である。

【図１２】 従来の通信回線切替装置を用いた二重化ネ
ットワークを示す構成図である。

【符号の説明】

１，１Ａ〜１Ｄ，２…通信回線切替装置、１１…回線切
替部、１２…制御部、２１…動作判定部、２２…障害監
視手段、２３…切替指示手段、２４…監視対応手段、２
５…マスタ宣言手段、２６…マスタ移行手段、１５…記
憶部、３Ａ，３Ｂ…ＨＵＢ、４Ａ，４Ｂ…スイッチ、５
Ａ…常時通信系、５Ｂ…バックアップ通信系、６１，６
２…ノード機器。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 常時通信系およびバックアップ通信系か
   らなる二重化された通信回線の端点にそれぞれ設けら
   れ、常時通信回線での障害発生に応じて、通信に用いる
   通信回線を常時通信系からバックアップ通信系へ切り替
   える通信回線切替装置であって、 マスタ・スレーブ方式に基づく１つのマスタ機器として
   当該装置を動作させるか、このマスタ機器に制御される
   １つ以上のスレーブ機器として当該装置を動作させるか
   を、電源投入直後に判定する動作判定手段と、 当該装置がマスタ機器として動作している場合に、常時
   通信系における通信障害の発生を監視する障害監視手段
   と、 この障害監視手段により通信障害の発生が検出された場
   合に、スレーブ機器として動作するすべての通信回線切
   替装置に対し、バックアップ通信系への切り替えを指示
   する切替指示手段と、 前記障害監視手段により通信障害の発生が検出された場
   合、または当該装置がスレーブ機器として動作しており
   かつマスタ機器として動作する通信回線切替装置からバ
   ックアップ通信系への切り替えを指示された場合に、通
   信に用いる通信回線を常時通信系からバックアップ通信
   系へ切り替える回線切替手段とを備えることを特徴とす
   る通信回線切替装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の通信回線切替装置におい
   て、 マスタ機器として動作する通信回線切替装置からのチェ
   ック要求メッセージに応じて通信に用いている常時通信
   系を介してチェック応答メッセージを返送する監視対応
   手段をさらに備え、 前記障害監視手段は、スレーブ機器として動作するすべ
   ての通信回線切替装置に対し、常時通信系を介して周期
   的にチェック要求メッセージを送信し、これに対して前
   記各通信回線切替装置の監視対応手段から返送されたチ
   ェック応答メッセージに基づき、前記各通信回線切替装
   置との間の通信障害の発生を監視することを特徴とする
   通信回線切替装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の通信回線切替装置におい
   て、 マスタ機器として動作する通信回線切替装置からのチェ
   ック要求メッセージに応じて前記常時通信系を介してチ
   ェック応答メッセージを返送する監視対応手段をさらに
   備え、 前記障害監視手段は、前記通信障害の検出に応じたバッ
   クアップ通信系への切り替え後、スレーブ機器として動
   作するすべての通信回線切替装置に対し、通信障害が検
   出された常時通信系を介して周期的にチェック要求メッ
   セージを送信し、これに対してスレーブ機器として動作
   する前記各通信回線切替装置の監視対応手段から返送さ
   れるチェック応答メッセージに基づき、それら各通信回
   線切替装置との間の通信障害の回復を監視することを特
   徴とする通信回線切替装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の通信回線切替装置におい
   て、 前記切替指示手段は、前記障害監視手段により通信障害
   の回復が検出された場合に、スレーブ機器として動作す
   るすべての通信回線切替装置に対し、常時通信系への切
   り替えを指示し、 前記回線切替手段は、前記障害監視手段により通信障害
   の回復が検出された場合、または当該装置がスレーブ機
   器として動作しておりかつマスタ機器として動作する通
   信回線切替装置から常時通信系への切り替えを指示され
   た場合に、通信に用いる通信回線を常時通信系へ切り替
   えることを特徴とする通信回線切替装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の通信回線切替装置におい
   て、 前記動作判定手段により当該装置をマスタ機器として動
   作させると判定された場合は、当該装置がマスタ機器で
   あることを示すマスタ宣言メッセージを周期的に常時通
   信系とバックアップ系の両方へ送信するマスタ宣言手段
   をさらに備え、 前記動作判定手段は、電源投入直後から所定の待受期間
   だけ常時通信系とバックアップ系の両方で他の通信回線
   切替装置からのマスタ宣言メッセージを待ち受け、前記
   待受期間内にマスタ宣言メッセージを受信した場合は、
   当該装置をスレーブ機器として動作させるものと判定
   し、前記待受期間内にマスタ宣言メッセージを受信しな
   かった場合は、当該装置をマスタ機器として動作させる
   ものと判定することを特徴とする通信回線切替装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の通信回線切替装置におい
   て、 前記動作判定手段は、電源投入直後に発生させた乱数を
   用いて当該装置で用いる前記待受期間をそれぞれ個別に
   設定することを特徴とする通信回線切替装置。
7. 【請求項７】 請求項５記載の通信回線切替装置におい
   て、 当該装置がスレーブ機器として動作している場合に、マ
   スタ機器として動作する通信回線切替装置からの前記マ
   スタ宣言メッセージを常時通信系とバックアップ系のい
   ずれからも受信できなくなった際には、マスタ機器での
   障害発生と判断して、当該装置ごとに固有の通信アドレ
   スを用いてマスタ宣言までの宣言待機期間を算出し、前
   記マスタ機器での障害発生から前記宣言待機期間だけ常
   時通信系とバックアップ系の両方で他の通信回線切替装
   置からのマスタ宣言メッセージを待ち受け、前記待受期
   間内にマスタ宣言メッセージを受信した場合は、当該装
   置をスレーブ機器として継続動作させるものと判定し、
   前記待受期間内にマスタ宣言メッセージを受信しなかっ
   た場合は、当該装置を新たなマスタ機器として動作させ
   るものと判定するマスタ移行手段をさらに備えることを
   特徴とする通信回線切替装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載の通信回線切替装置におい
   て、 前記動作判定手段は、当該装置をマスタ機器として動作
   させるものと判定した際、当該装置の通信アドレスとし
   て所定値を設定するとともに、スレーブ機器として動作
   する各通信回線切替装置に対してそれぞれ固有の通信ア
   ドレスを設定することを特徴とする通信回線切替装置。