JP2004015407A - Transmission method and apparatus for ring network - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リングネットワークの伝送方法及び装置に関し、リングネットワークにおいて、障害時に接続経路をアダプティブに切替えるＲＡＳ（Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ Ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ Ｓｅｒｖｉｃｅａｂｉｌｉｔｙ ）機能を備えると共に、ネットワークの伝送容量を有効に使用し、映像等のリアルタイム性を重視した通信に対応し得るリングネットワークの伝送方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
種々のデータ通信が可能なＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ネットワークはメッシュトポロジ構成を基本としているが、必ずしも最適なネットワークにはならず、例えば、道路や河川等の限られたエリア内の複数の地点間を相互に監視するためのネットワークとしては、リニアまたはリング型のネットワークが効率良く使用される。なお、ＲＡＳ機能を備えたリング型ネットワークの伝送方式には、並列送信／受信選択伝送方式とループバック伝送方式とがある。
【０００３】
本出願人は、平成１２年１１月３０付けの特願２０００−３６６０４８号で、２本の双方向伝送路の伝送容量をフルに使用し、効率良くデータ通信を行うと共に、データ転送遅延を生ずることなく、複数のノード間で同時にデータ通信を行うことができるリニアまたはリングリングネットワークの伝送方法及び装置を提案した。
【０００４】
図１は、リングネットワークの構成例を示す。リングネットワークは図１（Ａ）に示すように、任意のノードのうち例えばノードＡを端局とし、他の残りのノードＢ〜Ｄを中間局とし、隣接する各ノード間を双方向の伝送路により接続して構成される。図１（Ａ）のリングネットワークは、論理的には図１（Ｂ）に示すリニア構成と等価である。
【０００５】
図１（Ａ）において、端局のノードＡは左端局及び右端局として動作する。左端局及び右端局は、送信権情報を含むトークンパケット及びデータパケット格納領域を有するパケットトレーラを生成し、左端局は当該パケットトレーラを右方向伝送路上に、右端局は当該パケットトレーラを左方向伝送路上に送出する。各中間局は、右方向のデータパケットの送信要求発生時に、左方向伝送路上のパケットトレーラのトークンパケットに送信要求情報を書き込み、左方向のデータパケットの送信要求発生時に、右方向のデータパケットトレーラのトークンパケットに送信要求情報を書き込んで送信要求を行う。
【０００６】
左端局及び右端局は、対向する端局から送出されたパケットトレーラ内のトークンパケットに書き込まれた各中間局の送信要求情報を基に、送信要求をおこなった中間局に対する予約領域を確保したデータパケット格納領域を有する上記パケットトレーラを生成する。上記送信要求を行った中間局は、上記パケットトレーラ内の予約領域にデータパケットを格納して送信先ノードにデータを送信する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図２を用いて従来のリングネットワークで回線異常が発生した場合の動作を示す。正常時には図２（Ａ）に示すようにノードＡを端局とし、他の残りのノードＢ〜Ｄを中間局として動作する。図２（Ｂ）に示すようにノードＣ，Ｄ間で回線異常が発生すると、図２（Ｃ）に示すように回線異常が発生している両端のノードＣ，Ｄが端局となって動作を行う。この後、通信が復旧すると、図２（Ｄ）に示すように端局であったノードＣ，Ｄの何れか一方（図ではノードＣ）が端局となって動作を行う。
【０００８】
しかし、例えばノードＣ，Ｄ間の示すような特定箇所で周期的あるいはランダムな回線異常が発生すると、図２（Ｃ）に示す状態と図２（Ｄ）に示す状態の切替えを繰り返し、切替えの際に通信が途切れるという問題があった。
【０００９】
また、一般的な二重リングのループバック方式においても、同様な問題が発生する。図３（Ａ）に示すようにノードＡ〜Ｄで二重リングを構成している場合に、ノードＣ，Ｄ間で回線異常が発生すると、図３（Ｂ）に示すようにノードＣでループバック接続を行う。ノードＣ，Ｄ間の示すような特定箇所で周期的あるいはランダムな回線異常が発生すると、図３（Ａ）に示す状態と図３（Ｂ）に示す状態の切替えを繰り返し、切替えの際に通信が途切れ安定した通信が保証できないという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、周期的あるいはランダムな回線異常が発生した場合に切替えを繰り返すことを防止でき、安定した通信が保証できるリングネットワークの伝送方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１または３に記載の発明は、各ノードは、隣接する２つのノードが端局となり、それ以外のノードが中間局となるよう、端局と中間局のいずれかに切替わって動作し、端局は、送信権情報を含むトークンパケット及びデータパケット格納領域を有するパケットトレーラを生成して伝送路に送出し、中間局は、データパケットの送信要求発生時に、データ送出方向と逆方向のパケットトレーラのトークンパケットに送信要求情報を書込んで送信要求を行い、端局は、対向する端局から送出されたパケットトレーラ内のトークンパケットに書込まれた各中間局の送信要求情報を基に、送信要求を行った中間局に対して送信権を与える送信権情報をトークンパケットに格納したパケットトレーラを生成して前記伝送路に送出し、送信要求を行った中間局は、データ送出方向と同方向のパケットトレーラ内に含まれるトークンパケットの送信権情報に従ってパケットトレーラに送信データを格納し送信先ノードへデータを送信することにより、
隣接する２つのノードが端局となるので、周期的あるいはランダムな回線異常が発生した場合に、回線異常発生箇所の両側のノードを端局とすることで、切替えを繰り返すことを防止でき、安定した通信が保証できる。
【００１２】
請求項２または４に記載の発明は、隣接ノードの伝送装置からデータフレームが受信されない場合、端局動作に切替わり、かつ、隣接ノードの伝送装置へ端局動作を促すマスタ勧誘フレームを送出し、端局動作の他ノードの伝送装置から通知されるマスタ通知フレーム及び前記マスタ勧誘フレームに基づいて端局動作となるか中間局動作となるかを決定し、左右両系から受信したマスタ通知フレームが自ノードの伝送装置から送出されたものである場合に最終的な端局に移行し、最終的な端局に隣接するノードを端局に決定してマスタ勧誘フレームを送出することにより、
周期的あるいはランダムな回線異常が発生した場合に、回線異常発生箇所の両側のノードを端局とすることができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、最終的な端局で、一方の系からフレームが到達せず、フレームが到達しなかった一方とは異なる他方の系からのマスタ通知フレームに変化がない場合に最終的な端局を維持することにより、
周期的あるいはランダムな回線異常が発生した場合に、回線異常発生箇所の両側のノードの一方を最終的な端局として維持し、他方のノードを端局とすることができる。
【００１４】
付記６に記載の発明は、最終的な端局で、左右両系から供給されるマスタ通知フレームに変化がなく、マスタ勧誘フレームを受信した場合に最終的な端局を維持することにより、
周期的あるいはランダムな回線異常が発生した場合に、回線異常発生箇所の両側のノードの一方を最終的な端局として維持し、他方のノードを端局とすることができる。
【００１５】
付記７に記載の発明は、最終的な端局からマスタ勧誘フレームを供給されたノードが出力するマスタ通知フレームが、最終的な端局で左右両系のいずれかから到達しなくなると、最終的な端局を解除することにより、
回線異常が発生した場合に、回線異常発生箇所の両側のノードの一方を最終的な端局とすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図４は、本発明のリングネットワークの一実施例の構成図を示す。リング接続のネットワークは図４（Ａ）に示すように、任意のノードのうち例えばノードＡを端局とし、他の残りのノードＢ〜Ｄを中間局とし、隣接する各ノード間を双方向の伝送路により接続して構成される。
【００１７】
端局のノードＡは、左端局及び右端局として動作する。左端局及び右端局として動作するノードＡは、送信権を与えるトークンパケットを発行し、また、ノードＡが端局として動作していること（マスタ）を示すマスタ通知フレーム“ａ”を送出する。
【００１８】
図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示したリングネットワークの論理的な通信路の構成図を示す。各ノードＡ〜Ｄは、左パケット多重部ＰＭＵＸ（Ｌ）及び右パケット多重部ＰＭＵＸ（Ｒ）を備える。左端局の右パケット多重部ＰＭＵＸ（Ｒ）及び右端局の左パケット多重部ＰＭＵＸ（Ｌ）は、トークンコントローラＴＣＮＴに接続され、中間局の左パケット多重部ＰＭＵＸ（Ｌ）及び右パケット多重部ＰＭＵＸ（Ｒ）は、それぞれ隣接するノードの右パケット多重部ＰＭＵＸ（Ｒ）及び左パケット多重部ＰＭＵＸ（Ｌ）互いに接続され、双方向にパケットデータを中継する。
【００１９】
図５は、本発明の各ノードにおける伝送装置の構成図を示す。伝送装置の基本構成は図６（Ａ）に示すように、左回線インタフェース１１、右回線インタフェース２１、左パケット多重部（ＰＭＵＸ（Ｌ））１２、右パケット多重部（ＰＭＵＸ（Ｒ））２２、右トークンコントローラ（ＴＣＮＴ（Ｒ））１３、左トークンコントローラ（ＴＣＮＴ（Ｌ））２３、制御部（ＣＮＴ）３１及び端末インタフェース３２を備える。
【００２０】
左回線インタフェース１１及び右回線インタフェース２１は、右方向伝送路＃０及び左方向伝送路＃１の信号に対するインターフェース機能を有し、それぞれ、左パケット多重部（ＰＭＵＸ（Ｌ））１２及び右パケット多重部（ＰＭＵＸ（Ｒ））２２に接続され、信号を中継する。
【００２１】
左パケット多重部（ＰＭＵＸ（Ｌ））１２は、左回線インタフェース１１から出力される右方向伝送路＃０からのパケットを、端末インタフェース３２へ出力すると共に、該伝送装置が端局の場合は、該パケットを右トークンコントローラ（ＴＣＮＴ（Ｒ））１３へ、該伝送装置が中間局の場合は右パケット多重部（ＰＭＵＸ（Ｒ））２２へ出力する。
【００２２】
また、左パケット多重部（ＰＭＵＸ（Ｌ））１２は、該伝送装置が端局の場合は右トークンコントローラ（ＴＣＮＴ（Ｒ））１３からのパケットを、該伝送装置が中間局の場合は右パケット多重部（ＰＭＵＸ（Ｒ））２２からのパケットを、端末インタフェース３２からのパケットと共に多重して左回線インタフェース１１へ出力する。
【００２３】
右パケット多重部（ＰＭＵＸ（Ｒ））２２は、右回線インタフェース２１から出力される左方向伝送路＃１からのパケットを、端末インタフェース３２へ出力すると共に、該伝送装置が端局の場合は、該パケットを左トークンコントローラ（ＴＣＮＴ（Ｌ））２３へ、該伝送装置が中間局の場合は左パケット多重部（ＰＭＵＸ（Ｌ））１２へ出力する。
【００２４】
また、右パケット多重部（ＰＭＵＸ（Ｒ））２２は、該伝送装置が端局の場合は左トークンコントローラ（ＴＣＮＴ（Ｌ））２３からのパケットを、該伝送装置が中間局である場合は左パケット多重部（ＰＭＵＸ（Ｌ））１２からのパケットを、端末インタフェース３２からのパケットと共に多重して右回線インタフェース２１へ出力する。
【００２５】
図５（Ｂ）は中間局として動作するときの形態を示し、左パケット多重部（ＰＭＵＸ（Ｌ））１２と右パケット多重部（ＰＭＵＸ（Ｒ））２２とが直接接続され、右トークンコントローラ（ＴＣＮＴ（Ｒ））１３及び左トークンコントローラ（ＴＣＮＴ（Ｌ））２３は、切離された状態となる。なお、同図の下部に中間局を表記する記号図を示している。
【００２６】
図５（Ｃ）は端局として動作するときの形態を示し、左パケット多重部（ＰＭＵＸ（Ｌ））１２は右トークンコントローラ（ＴＣＮＴ（Ｒ））１３に、右パケット多重部（ＰＭＵＸ（Ｒ））２２は左トークンコントローラ（ＴＣＮＴ（Ｌ））２３に接続された状態となる。なお、同図の下部に端局を表記する記号図を示している。
【００２７】
図６（Ａ）は、回線インタフェース部の構成図を示し、同図（Ｂ）はトークンコントローラ（ＴＣＮＴ）の構成図を示す。図６（Ａ）において、回線インタフェース部は、各種ネットワーク伝送路に対応したインタフェース機能を有し、ネットワーク伝送路からの及びそこへの信号の入力部及び出力部を具え、ネットワーク伝送路に対応した物理インタフェース変換部３−１を具える。
【００２８】
物理インタフェース変換部３−１は、物理レイヤにおけるアラーム信号を監視し、物理レイヤのアラーム信号を検出すると制御部（ＣＮＴ）へアラーム情報を送出する。フレーム分離／生成部３−２の分離部は、物理インタフェース変換部３−１からパケットを受信し、該パケットからネットワーク伝送路のプロトコルに応じたヘッダやフレーム信号等を取除き、純粋な通信データ（ペイロードデータ）のみをパケット多重部（ＰＭＵＸ）へ引き渡す。
【００２９】
また、フレーム分離／生成部３−２の分離部は、同様にパケット内のアラーム信号を監視し、アラーム信号を検出すると制御部（ＣＮＴ）へアラーム情報を通知する。制御部（ＣＮＴ）はこれらのアラーム情報（受信フレーム異常、送信異常等）を受信すると、後述するルールに従って当該ノードの伝送装置を中間局とするか、または端局として動作させるかを決定する。
【００３０】
フレーム分離／生成部３−２の生成部は、パケット多重部（ＰＭＵＸ）から出力されるパケットに対してネットワーク伝送路に応じたヘッダ等を付加してフレームを構成し、物理インタフェース変換部３−１に該パケットフレームを引き渡す。
【００３１】
図６（Ｂ）において、トークンコントローラ（ＴＣＮＴ）は、端局となった伝送装置において機能し、トークンパケット（ＴＰ）タイミング生成部３−３と、トレーラ生成部３−４と、トレーラ終端部３−５と、送信権調停／生成部３−６とを備える。
【００３２】
トークンパケット（ＴＰ）タイミング生成部３−３は、回線インタフェース部からのフレームタイミング信号を基に、トークンパケット（ＴＰ）の送出タイミング信号を生成し、該タイミング信号をトレーラ生成部３−４へ出力する。
【００３３】
トレーラ生成部３−４は、上記タイミング信号に従ったタイミングで、送信権調停／生成部３−６から送出される送信権情報に基づいて送信権を与えるトークンパケット（ＴＰ）を含むパケットトレーラを生成し、該パケットトレーラをパケット多重部（ＰＭＵＸ）へ送出する。
【００３４】
トレーラ終端部３−５は、ネットワーク伝送路を介して対向する他方の端局のトレーラ生成部から送出され、各ノードで送信権リクエスト情報及び送信データパケットが格納されたパケットトレーラを、パケット多重部（ＰＭＵＸ）を経て受信し、終端する。トレーラ終端部３−５は、該パケットトレーラ内に格納された各中間局ノードからの送信権リクエスト情報を、送信権調停／生成部３−６へ通知した後、該パケットトレーラ全てを廃棄する。
【００３５】
送信権調停／生成部３−６は、トレーラ終端部３−５から通知される各中間局ノードからの送信権リクエスト情報、及び制御部（ＣＮＴ）から通知される自ノードのデータ送信リクエスト情報を基に、送信権（トークン）の発行及び調停を行い、各ノードの送信権に関する送信権情報をトレーラ生成部３−４へ通知する図７は、パケット多重部（ＰＭＵＸ）の構成図を示す。各ノードの伝送装置は、左パケット多重部（ＰＭＵＸ（Ｌ））４−１０及び右パケット多重部（ＰＭＵＸ（Ｒ））４−２０の２系統のパケット多重部（ＰＭＵＸ）を有し、同図は、該２系統のパケット多重部（ＰＭＵＸ）相互の接続関係を示している。
【００３６】
左パケット多重部（ＰＭＵＸ（Ｌ））４−１０及び右パケット多重部（ＰＭＵＸ（Ｒ））４−２０において、パケットトレーラ解析部４−１１，４−２１は、回線インタフェース部４−３０から入力されるパケットトレーラのデータから各種の情報を取得する。
【００３７】
取得する情報は、パケットトレーラ内のデータパケット格納領域の空き領域情報、送信権予約受付け情報、ネットワーク伝送路上における各ノードの配列情報、各種制御情報等であり、パケットトレーラ解析部４−１１，４−２１は、それらを解析して抽出し、それらの情報を制御部ＣＮＴへ通知する。
【００３８】
また、パケットトレーラ内のデータは、パケットトレーラ解析部４−１１，４−２１を経た後、切替えスイッチＳＷにより、端局動作の場合はトークンコントロール（ＴＣＮＴ（Ｒ），ＴＣＮＴ（Ｌ））へ、中間局動作の場合は他系のパケット多重部（ＰＭＵＸ）へ出力される。
【００３９】
この切替えスイッチＳＷは、制御部（ＣＮＴ）によって制御され、制御部（ＣＮＴ）は回線インタフェース部から通知されるアラーム情報等を基に、後述するルールに従って、当該伝送装置が端局動作（マスタ）となるか、中間局動作（スレーブ）となるかを決定し、該決定に応じて端局動作（マスタ）時はトークンコントロール（ＴＣＮＴ（Ｒ），ＴＣＮＴ（Ｌ））側に切替えスイッチＳＷを切替え、中間局動作（スレーブ）時は他系のパケット多重部（ＰＭＵＸ）側に切替えスイッチＳＷを切替える。
【００４０】
自局アドレス検出部４−１２，４−２２は、パケットトレーラ内のデータパケットの中から自局アドレス宛てのデータパケットを検出し、該パケットのデータをコピーし、端末インタフェース部４−３０にメモリ４−１３，４−２３を介して送出する。
【００４１】
端局動作（スレーブ）時、パケット多重部（ＰＭＵＸ（Ｌ）４−１０，ＰＭＵＸ（Ｒ））４−２０から出力されるパケットトレーラは、それぞれ、トークンコントローラ（ＴＣＮＴ（Ｒ），ＴＣＮＴ（Ｌ））へ引き渡され、該トークンコントローラ（ＴＣＮＴ（Ｒ），ＴＣＮＴ（Ｌ））で全て破棄される。また、トークンコントローラ（ＴＣＮＴ（Ｒ），ＴＣＮＴ（Ｌ））から発行されるトークンパケット（ＴＰ）は、それぞれ、パケット多重トレーラ生成部４−１４，４−２４）に入力される。
【００４２】
パケット多重トレーラ生成部４−１４，４−２４は、データパケット生成部４−１５，４−２５でパケット化した端末インタフェース部４−３０からのデータパケット（ＤＰ）と、トークンコントローラ（ＴＣＮＴ）からのトークンパケット（ＴＰ）または他系のパケット多重部（ＰＭＵＸ）からのパケットトレーラと、制御部（ＣＮＴ）から出力されるリクエストを情報とを多重し、パケットトレーラを生成して回線インタフェースへ送出する。
【００４３】
なお、端末インタフェース部４−３０からの送信データは、データ量監視・記憶部４−１６，４−２６により、送信データ量が測定され、該送信データ量は制御部（ＣＮＴ）へ通知される。制御部（ＣＮＴ）は該送信データ量を基に、送信権リクエスト情報を生成し、該送信権リクエスト情報をデータ送信方向と逆方向のパケット多重トレーラ生成部４−１４，４−２４へ入力する。
【００４４】
パケット多重トレーラ生成部４−１４，４−２４は、端局動作（マスタ）時には、トークンコントロール（ＴＣＮＴ）から出力されるトークンパケット（ＴＰ）を、パケットトレーラの先頭に格納し、それに続くデータパケット格納領域に、データパケット（ＤＰ）生成部４−１５，４−２５から出力されるデータパケット（ＤＰ）を、制御部（ＣＮＴ）から指示に従って多重する。
【００４５】
中間局動作（スレーブ）時は、他方のパケット多重部（ＰＭＵＸ）から出力されるパケットトレーラを選択し、該トレーラに含まれるトークンパケット（ＴＰ）及びデータパケット（ＤＰ）に、反対方向のデータ量監視・メモリ部１４−１６，１４−２６で算出したデータ量を含む送信権リクエスト情報を多重する。
【００４６】
制御部（ＣＮＴ）は、到来したパケットトレーラ内のデータからパケットトレーラ解析部４−１１，４−２１により認識される該パケットトレーラ内の空き領域情報、自ノードの送信権予約受付け情報、及びデータ量監視・メモリ部１４−１６，１４−２６に保持された送信データ量情報に基づいて、自ノードでの送信データの送出可否を判断し、送出可能であると判断した場合に、上記パケット多重トレーラ生成部４−１４，４−２４に対して、自ノードのデータパケット（ＤＰ）の多重化を指示する。
【００４７】
図８は、端末インタフェース部の構成図を示す。端末インタフェース部４−３０は、回線インタフェース部と同様に、物理インタフェース変換部及びフレーム分離／生成部を備えた回線部５−１と、ネットワーク伝送路ヘ送信されるまで送信データを格納するメモリ５−２と、双方向のネットワーク伝送路の双方から受信されるデータを格納する遅延吸収用のメモリ５−３と、送信データを双方向ネットワーク伝送路の何れか一方にのみ送信するように、送信先パケット多重部（ＰＭＵＸ）を切替えるスイッチ（ＳＷ）５−４とから成る。
【００４８】
スイッチ（ＳＷ）５−４は、送信するデータの送信先ノードアドレスと、制御部（ＣＮＴ）が保有するノード配列情報を基に、送信先ノードが何れの方向の双方向ネットワーク伝送路上に配置されているかを認識し、該送信先方向のパケット多重部（ＰＭＵＸ）へ、送信データ格納メモリ５−２の出力を切替える。 図９（Ａ）に、トレーラ生成部で生成されて伝送路上に配送されるパケットトレーラの構成図を示す。パケットトレーラはトークンパケット（ＴＰ）が先頭に搭載され、それに続いて各ノードから送出されるデータパケット（ＤＰ）が頭詰めで順次搭載される。また、トークンパケット（ＴＰ）の後には、適宜、ノード間の通信制御を行うためのコントロールパケット（ＣＰ）が搭載される。
【００４９】
各パケットは、例えば、ＨＤＬＣ（ｈｉｇｈ ｌｅｖｅｌ ｄａｔａ ｌｉｎｋ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ）準拠型式等のフォーマット構成を備え、図９（Ｂ）に示すように、フラグフィールドＦ、アドレスフィールドＡ、制御フィールドＣ、情報フィールドＩ、フレームチェックシーケンスフィールドＦＣＳを有する。
【００５０】
トークンパケット（ＴＰ）、データパケット（ＤＰ）またはコントロールパケット（ＣＰ）等のパケット種別を表す識別情報、及び送信データの優先度を表す優先度情報は制御フィールドＣに格納する。そして、送信データの優先度情報を基に、前記制御部ＣＮＴが優先制御を行うことにより、リアルタイム性を重視したデータ通信にも対応したネットワークを構成することができる。
【００５１】
図９（Ｃ）に通信路の論理構成とパケットトレーラの配送方向を示す。論理的通信路は、一つの左端局Ａと任意数の中間局Ｂ〜Ｄと一つの右端局Ｅとを、双方向の伝送路で接続したリニアトポロジとなる。物理的に各ノード（局）をリング状に接続した場合であっても、後述する端局決定ルールによって、何れかのノード（局）が左端局及び右端局として決定され、自動的に図９（Ｃ）に示すような通信路論理構成となる。
【００５２】
ここで、左端局Ａへ向かうパケットトレーラを「ＲｔｏＬパケットトレーラ」、右端局Ｅへ向かうパケットトレーラを「ＬｔｏＲパケットトレーラ」と称す。各ノードは、左端局Ａ方向の送信データパケットをＲｔｏＬパケットトレーラに搭載し、右端局Ｅ方向の送信データパケットをＬｔｏＲパケットトレーラに搭載する。
【００５３】
例えば、ノードＢからノードＤへの送信データパケットはＬｔｏＲパケットトレーラに搭載し、ノードＣからノードＢへの送信データパケットはＲｔｏＬのパケットトレーラに搭載する。そのため、それぞれの伝送方向へ独立にデータパケットを送信することができ、双方向の伝送路を無駄なく効率的に使用することができ、伝送容量を有効に利用することができる。なお、全ノードへ一斉に送信するマルチキャストデータパケットは、両方のパケットトレーラに搭載することにより送信される。
【００５４】
図１０にパケットトレーラの配送の様子とトークンコントローラ（ＴＣＮＴ）の動作を示す。パケットトレーラは、左トークンコントローラ（ＴＣＮＴ−Ｌ）７−１及び右トークンコントローラ（ＴＣＮＴ−Ｒ）７−２から、ネットワーク伝送路上に重なり合うことのないよう続けて送出され、各パケットトレーラは、反対側のトークンコントローラ（ＴＣＮＴ）に到達すると、該到達先のトークンコントローラ（ＴＣＮＴ）により終端され廃棄される。
【００５５】
左トークンコントローラ（ＴＣＮＴ−Ｌ）７−１及び右トークンコントローラ（ＴＣＮＴ−Ｒ）７−２は、パケットトレーラが到着すると、該トレーラ内のデータパケット（ＤＰ）を破棄し、また、トークンパケット（ＴＰ）から送信権リクエスト情報を抽出し、該送信権リクエスト情報を基に生成した新たな送信権情報を含むトークンパケット（ＴＰ）を生成する。
【００５６】
そして、回線インタフェース部からのフレームタイミング信号により、トークンパケット（ＴＰ）の送出タイミングを決定し、該送出タイミングに、上記トークンパケット（ＴＰ）を搭載したパケットトレーラをパケット多重部（ＰＭＵＸ）を経てネットワーク伝送路上に順次送出する。
【００５７】
図１１に各ノードからのデータパケットをパケットトレーラにより送信する様子を示す。図１１（Ａ）はトークンパケット（Ｔ）が周回する様子を示し、右から左へ移動するパケットトレーラのトークンパケット（Ｔ）の後に、左方向のデータパケットを搭載して送信し（左方向送信フェーズ）、また、右方向のデータパケットを送信するための送信権リクエスト情報を、この右から左へ移動中のパケットトレーラのトークンパケット（Ｔ）に付加する（右方向送信権リクエストフェーズ）。
【００５８】
同様に、左から右へ移動するパケットトレーラのトークンパケット（Ｔ）の後に、右方向のデータパケットを搭載して送信し（右方向送信フェーズ）、また、左方向のデータパケットを送信するための送信権リクエスト情報を、この左から右へ移動中のパケットトレーラのトークンパケット（Ｔ）に付加する（左方向送信権リクエストフェーズ）。
【００５９】
即ち、データパケットを送信する場合、送信方向と逆方向のトークンパケット（Ｔ）に送信権リクエスト情報を載せ、該送信権リクエスト情報を受信したトークンコントロール（ＴＣＮＴ）は、優先度等を基にノード間の送信権調停を行い、送信権を与えたノードのデータパケット（ＤＰ）搭載領域を事前に確保し、図１１（Ｂ）に示すように該領域を予約領域としたパケットトレーラを生成送出する。このように、送信権調停及び予約領域の確保により、通信サービス品質（ＱＯＳ）に応じた通信、及びリアルタイム性を確保したデータ通信が可能となる。
【００６０】
図１１（Ｃ）はデータパケット（Ｄ）を右方向へ送信する様子を示し、先ず、右トークンコントローラ（ＴＣＮＴ）８−１で初期化・生成された左方向のトークンパケット（Ｔ）８−２，８−３が左方向伝送路上に配送され、今、中間局ノードＢ及びＣが右方向へのデータパケット（Ｄ）の送信要求をしている場合、ノードＢ及びＣは、左方向へ移動するトークンパケット（Ｔ）８−２，８−３へ、送信権リクエスト情報Ｒｅｑ（自ノードアドレス、優先度、送信データサイズ）を載せる。
【００６１】
該送信権リクエスト情報Ｒｅｑを基に、左トークンコントローラ（ＴＣＮＴ）８−４は送信権調停処理を行い、その結果与えられた送信権及び確保された予約領域の情報が、左トークンコントローラ（ＴＣＮＴ）８−４から右方向のトークンパケット（Ｔ）８−２´，８−３´に搭載され、ノードＢ及びＣは、該トークンパケット（Ｔ）８−２´，８−３´の予約領域の情報に従って、送信データ量を決定し、パケットトレーラ内の予約領域に該送信データのデータパケット（Ｄ）を搭載することにより、右方向へのデータ送信が行われる。
【００６２】
図１２は、トークンパケットの構成例を示す。トークンパケットは、例えば、ＨＤＬＣ準拠のパケットの情報フィールドＩに、管理情報として、右端局及び左端局のアドレス並びにパケットトレーラ長等を格納し、ＲｔｏＬ送信権マップ部及びＬｔｏＲ送信権マップ部に、それぞれ、各ノード（局）の送信権情報（局アドレス、優先送信データサイズ、非優先送信データサイズ）及び当該パケットトレーラ内の空き領域サイズ等を格納する。
【００６３】
次に、図１３を参照して各ノードにおけるデータパケット送信ルールを説明する。例として先ず、中間局Ｃから右方向のデータ送信要求が発生したとすると、中間局Ｃは、送信権予約リクエストのために左方向のトークンパケットの到来を待つ一方、右方向のパケットトレーラの到来を待つ（１）。
【００６４】
ここで、中間局Ｃは、右方向パケットトレーラのトークンパケットＴ０の到来を先に検出すると（２）、このパケットトレーラに空き領域があるかどうかを調べ、空き領域があれば該空き領域を獲得してデータパケットＤを送信することができるものとする（無予約送信）。
【００６５】
他方、データパケットＤが未送信の場合、左方向のトークンパケットＴ２の到来を検出すると（３）、該トークンパケットＴ２に送信権予約リクエストを付加する。そして、トークンパケットＴ２が左端局Ａに到着し、左端局Ａで送信権調停及び予約受付け処理が行われ、該トークンパケットＴ２を含むパケットトレーラが右方向に送出されて中間局Ｃに到着するまでの間に、中間局Ｃで右方向のトークンパケットＴ１を検出すると（４）、該トークンパケットＴ１のパケットトレーラに空き領域が存在する場合、該空き領域を獲得してデータパケットＤを送信することができるものとする（予約後無予約送信）。
【００６６】
送信権予約リクエストを行ったトークンパケットＴ２の次に左方向トークンパケットＴ３が到来しても（４’）、該トークンパケットＴ３に対して二重に送信権を予約するリクエストを行ってはならない（オーバブッキング禁止）。
【００６７】
先の送信権予約リクエストに対する受付け処理が行われた予約済みの右方向トークンパケットＴ２の到来が中間局Ｃで検出されると（５）、そのパケットトレーラの予約領域にデータパケットＤを格納して送信する（予約送信）。
【００６８】
なお、中間局Ｃは、上記の予約後無予約送信（４）により、既にデータパケットＤを送信済で、残留データの送信要求がない場合には、予約済みの右方向トークンパケットＴ２に対して予約をキャンセルし、予約領域を空き領域として下方の中間局に渡す。残留データの送信要求がある場合は、該送信権予約リクエストによる予約領域を使用して残留データパケットＤを送信することができる。
【００６９】
また、各中間局は、自局宛のデータパケットを受信すると、該データパケットを破棄し、該データパケットが占有していた領域を空き領域にして、下方の中間局に渡す。こうすることにより、更にネットワーク伝送路の有効利用を図ることができる。
【００７０】
また、送信権予約リクエスト情報に、優先度を示すリクエスト属性（優先／非優先）を付加して送出すると、該「優先」の送信権予約リクエストは、パケットトレーラ容量を超えた送信権予約リクエストが集中した場合でも、トークンコントローラの送信権調停処理によって優先的に受付けられる。
【００７１】
従って、リアルタイム性を重視する通信サービスのデータパケット送信時に、「優先」の送信権予約リクエストを送出することにより、該データパケットに優先的に送信権が与えられ、伝送遅延及びデータ破棄が少なく、リアルタイム性が損なわれない通信サービスを供給することが可能となる。
【００７２】
一方、「非優先」の送信権予約リクエストは、パケットトレーラ容量を超えた送信権予約リクエストが集中した場合、トークンコントローラの送信権調停処理において受付けが拒否され、該送信リクエスト対象のデータ送信は待機させられまたは破棄される。従って、厳しいリアルタイム性が要求されず、データ破棄に対して再送要求等を行う手順を有するＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ）等のプロトコルによる通信に使用される。 上記の送信ルール及び送信権調停処理により、送信権を与えたノードに対する送信データ格納用の予約領域をパケットトレーラ内に事前に確保し、予約領域以外の空き領域も有効に活用してデータ送信を行い、また、優先度を示す送信権リクエスト属性を付加し得ることにより、二重リング伝送路分の伝送容量をフルに使用した効率的データ通信を行うことができ、かつ、リアルタイム性または高品質性を重視するメディア通信にも好適に適用することができる。
【００７３】
次に、図１４を参照して各ノード（局）が局配列を認識する手順について説明する。各ノードは、トークンパケット（ＴＰ）の送信権マップにより局配列を認識する。左方向のトークンパケット（ＴＰ）のＬｔｏＲ送信権マップ部１１−１、及び右方向のトークンパケット（ＴＰ）のＲｔｏＬ送信権マップ部１１−２には、それぞれ局配列情報格納部を備える。
【００７４】
そして、トークンパケット（ＴＰ）発信元の端局ノードから順番に、該トークンパケット（ＴＰ）の局配列情報格納部に自局の局アドレスを頭詰めで格納して次のノード（局）へトークンパケット（ＴＰ）を転送するとともに、各ノード（局）は、両方向からのトークンパケット（ＴＰ）の送信権マップに格納された局配列情報を読み出すことにより、各ノード（局）は局の配列状況を認識することができる。
【００７５】
例えば、ノードＢは、左方向のトークンパケット（ＴＰ）のＬｔｏＲ送信権マップ部１１−３に、ノードＤ及びノードＣのアドレスが格納されていることから、右側にノードＣ及びノードＤが配列されていることを認識する。また、右方向のトークンパケット（ＴＰ）のＲｔｏＬ送信権マップ部１１−４に、ノードＡのアドレスが格納されていることから、左側にノードＡが配列されていることを認識する。
【００７６】
各ノード（局）は局配列を認識することにより、送信先のノード（局）にデータパケットを送出する場合、送信権予約リクエスを送出するトークンパケットの方向、及びデータパケットを格納するパケットトレーラの方向を決定することができる。
【００７７】
次に、障害時に接続経路をアダプティブに自動的に切替えるＲＡＳ機能について説明する。各局は伝送フレームの受信状態と自局の送信異常状態とをリアルタイムに監視し、その監視情報を相互に局間で授受することにより、各局は、以下のネットワークパス切替えルールに従って、端局動作（マスタ）となるかまたは中間局動作（スレーブ）となるかを自律的に決定して切替え、障害伝送路を回避したネットワークパスを設定する。
【００７８】
以下に本発明によるネットワークパス切替えルールＲＡＳ−ｒ１〜ＲＡＳ−ｒ１２を記す。
・ＲＡＳ−ｒ０：起動時、全てのノードは端局動作（マスタ）となり、端局通知フレーム（マスタノードＩＤを含む）を送信する。
・ＲＡＳ−ｒ１：上流からデータフレームが到来しない局は端局動作（マスタ）となる。
・ＲＡＳ−ｒ２：マスタ局は、両系の上流から互いに異なる他のマスタからのマスタ通知フレームが到来した場合、中間局動作（スレーブ）となる。
・ＲＡＳ−ｒ３：マスタ局は、両系の上流から同一の他のマスタからのマスタ通知フレームが到来した場合（二重マスタ状態）、局間同士で予め定めた順位に従って、順位の高い局がマスタ状態を維持し、順位の低い局はスレーブとなる。例えば、ノードＡ＞ノードＢ＞ノードＣ＞ノードＤの順に順位が付けられ、ノードＡが最も高い順位であるものとする。
・ＲＡＳ−ｒ４：データフレームが到来しない伝送路側の逆方向の下流にマスタ勧誘フレームを送出する。
・ＲＡＳ−ｒ５：片系の上流からのみマスタ勧誘フレームを受けた局は、マスタとなる。
・ＲＡＳ−ｒ６：両系の上流からマスタ勧誘フレームを受けた局（両隣接局マスタ）は、マスタとならない。
・ＲＡＳ−ｒ７：上流からデータフレームが到来した場合、上記ルールＲＡＳ−ｒ４を解消し、マスタ勧誘フレームの送出を停止する。
・ＲＡＳ−ｒ８：両系の上流から自ノードが送信した端局通知フレームを受信すると、遷移が収束したことを認識し、そのノードが最終的な端局としてのスーパマスタノードとなる。
・ＲＡＳ−ｒ９：リング上に端局を２台設けるため、ＲＡＳ−ｒ８においてスーパマスタノードとなったノードは予め定めた両系のいずれか一方にマスタ勧誘フレームを送信し、強制的に端局を作成する。
・ＲＡＳ−ｒ１０：ＲＡＳ−ｒ９におけるマスタ勧誘フレーム供給先のノードからのマスタ通知フレームがマスタ勧誘フレーム供給元のノードに両系の上流から到達すると一連の動作が完了する。
・ＲＡＳ−ｒ１１：ＲＡＳ−ｒ９におけるマスタ勧誘フレーム供給先のノードからのマスタ通知フレームがマスタ勧誘フレーム供給元のノードに両系のいずれか一方から到達しなくなると、スーパマスタノードは解除しマスタ勧誘フレームの出力を停止する。
・ＲＡＳ−ｒ１２：ＲＡＳ−ｒ１０で一連の動作を完了したスーパマスタノードにおいて、一方の系からフレームが到達せず、フレームが到達しなかった一方とは異なる他方の系からのマスタ通知フレームに変化がない場合、または、両系の上流から供給されるマスタ通知フレームに変化がなく、マスタ勧誘フレームを受信した場合にはスーパマスタノードを維持する。これは、スーパマスタノードとこれがマスタ勧誘フレームを出して強制的にマスタノードにされているノード間でランダムにエラーが発生したときに、スーパマスタノードとスタノードを移動させないためのルールである。
【００７９】
図１５は、起動時の具体例を示す。図１５（Ａ）は、ルールＲＡＳ−ｒ０にて全てのノードＡ〜Ｄが端局（マスタ）となっている通常状態を示している。また、“ａ”〜“ｄ”はノードＡ〜Ｄそれぞれが端局（マスタ）であることを示すマスタ通知フレームであり、各ノード間で中継される。
【００８０】
次に、図１５（Ｂ）に示すように、ＲＡＳ−ｒ２にてノードＣ，Ｄが中間局動作（スレーブ）となる。更に、図１５（Ｃ）に示すように、ルールＲＡＳ−ｒ３にてノードＢが中間局動作（スレーブ）となる。
【００８１】
この後、図１５（Ｄ）に示すように、ＲＡＳ−ｒ８にてノードＡがスーパマスタノードとなり、ルールＲＡＳ−ｒ９にてノードＡはノードＣにマスタ勧誘フレーム“ａｍ”を送信し、ノードＣを強制的に端局とする。
【００８２】
図１５（Ｅ）に示すように、ルールＲＡＳ−ｒ１０にてマスタ勧誘フレーム供給先のノードＣからのマスタ通知フレームがノードＡに両系の上流から到達すると一連の動作が完了する。
【００８３】
図１６は、ノード断時のネットワークパス切替えの具体例を示す。図１６（Ａ）は、ノードＡがスーパマスタノードで、ノードＣが端局（マスタ）となり、他のノードＢ，Ｄが中間局（スレーブ）となっている通常状態を示している。
【００８４】
図１６（Ｂ）は、ノードＣで異常が発生し、ノード断となった状態を示す。このとき、ノードＣからノードＢ及びノードＤへデータフレームが送達されない。そこで、図１６（Ｃ）に示すように、ノードＢ及びノードＤは、ルールＲＡＳ−ｒ１により上流からデータフレームが到来しないので端局（マスタ）となり、ルールＲＡＳ−ｒ４によりデータフレームが到来しない伝送路の逆方向の下流、即ちノードＣに向けて、それぞれ、マスタ勧誘フレームｂｍ、ｄｍを送出する。ノードＣは障害中であるため、マスタ勧誘フレームｂｍ、ｄｍに対してそれを正しく受信して端局動作（マスタ）になることはなく、マスタ勧誘フレームｂｍ、ｄｍはそのまま続けて送出される。また、ルールＲＡＳ−ｒ１１にてマスタ通知フレームがマスタ勧誘フレーム供給元のノードに両系のいずれか一方から到達しなくなるためにスーパマスタノードは解除しマスタ勧誘フレームの出力を停止する。
【００８５】
一方、ノードＢ及びノードＤが端局動作（マスタ）となったことにより、ノードＢ及びノードＤは、それぞれノードＡに向けてマスタ通知フレームｂ，ｄを送出し、図１６（Ｄ）に示すように、ノードＡはルールＲＡＳ−ｒ２に従って、両系の上流から互いに異なる他ノードＢ，Ｄのマスタ通知フレームｂ，ｄが到来したことにより、中間局（スレーブ）に切替わり、以降、通常状態としてノードＢ及びノードＤが端局（マスタ）、ノードＡが中間局（スレーブ）となって動作する。
【００８６】
次に、図１６（Ｅ）に示すように、ノードＣの障害が復旧すると、ノードＣは、ルールＲＡＳ−ｒ６により、両系からマスタ勧誘フレームｂｍ，ｄｍが通知されている（即ち、両隣接局がマスタである）ため、ノードＣは端局動作（マスタ）となることなく、図１６（Ｆ）に示すように、ノードＣはノードＢから通知されるマスタ勧誘フレームｂｍを基にノードＤに対してノードＢがマスタである旨のマスタ通知フレームｂを送出し、また、ノードＣはノードＤから通知されるマスタ勧誘フレームｄｍを基にノードＢに対してノードＤがマスタである旨のマスタ通知フレームｄを送出する。
【００８７】
すると、マスタノードＢは、ノードＡとノードＣの両方からマスタ通知フレームｄを受け、また、マスタノードＤは、ノードＡとノードＣの両方からマスタ通知フレームｂを受ける。マスタノードＢ及びマスタノードＤは、ルールＲＡＳ−ｒ３により、マスタノードが両系から同一の他ノードのマスタ通知フレームを受けた場合は、ノード間で予め定めた順位に従って順位の高いノードが現状を維持してマスタとなり、順位の低いノードは中間局（スレーブ）に切替わる。ここで、この順位が高い方からノードＡ＞ノードＢ＞ノードＣ＞ノードＤ＞であるため、マスタノードＢはマスタ通知フレームｄにより通知される他のマスタノードＤより、順位が上であるので現状を維持してマスタとなる。一方、マスタノードＤは、マスタ通知フレームｂにより通知される他のマスタノードＢより、順位が下であるので、中間局（スレーブ）に切替わる。
【００８８】
更に、ルールＲＡＳ−ｒ８にて両系の上流から自ノードが送信した端局通知フレームを受信すると、遷移が収束したことを認識し、そのノードＢがスーパマスタノードとなる。
【００８９】
次に、ルールＲＡＳ−ｒ９にてスーパマスタノードであるノードＢは、予め定めた両系のいずれか一方にマスタ勧誘フレームを送信し、ノードＣを強制的に端局とする。また、ルールＲＡＳ−ｒ１０にてマスタ勧誘フレーム供給先のノードＣからのマスタ通知フレームがノードＢに両系の上流から到達すると一連の動作が完了する。
【００９０】
図１７及び図１８は、片系断となったときのネットワークパス切替えの具体例を示す。図１７（Ａ）は、ノードＡがスーパマスタノードで、ノードＣが端局（マスタ）となり、他のノードＢ，Ｄが中間局（スレーブ）となっている通常状態を示している。
【００９１】
図１７（Ｂ）は、ノードＣからノードＤへの伝送路が断状態となった様子を示す。このとき、ノードＣからノードＤへデータフレームが送達されない。そこで、図１７（Ｃ）に示すようにノードＤは、ルールＲＡＳ−ｒ１により上流からデータフレームが到来しないので端局（マスタ）となり、ノードＡにマスタ通知フレームｄを送出すると共に、ルールＲＡＳ−ｒ４によりデータフレームが到来しない伝送路の逆方向の下流に、即ちノードＣに向けてマスタ勧誘フレームｄｍを送出し、ノードＣは、一旦マスタ通知フレームｄをノードＢの側に送出する。
【００９２】
次に、図１７（Ｄ）に示すように、ルールＲＡＳ−ｒ３にてノードＢはスレーブになり、ノードＡは現状を維持する。また、ノードＣはマスタ勧誘フレームｄｍによりルールＲＡＳ−ｒ５に従ってマスタとなり、マスタ通知フレームｃをノードＢの側へ送出し、中間局のノードＢは該マスタ通知フレームｃをマスタノードＡへ送出する。また、ルールＲＡＳ−ｒ１１にてマスタ勧誘フレーム供給先のノードからのマスタ通知フレームがマスタ勧誘フレーム供給元のノードに両系のいずれか一方から到達しなくなると、スーパマスタノードは解除しマスタ勧誘フレームの出力を停止する。
【００９３】
次に、図１７（Ｅ）に示すように、マスタノードＡは、両系の上流から互いに異なる他ノードＣ，Ｄのマスタ通知フレームｃ，ｄが到来したことにより、ルールＲＡＳ−ｒ２によりスレーブとなる。従って、ノードＣ及びＤがマスタノード、ノードＡ及びＢがスレーブとなって通常動作状態となる。
【００９４】
次に、図１７（Ｆ）に示すように、ノードＣからノードＤへの伝送路の障害が復旧すると、ノードＣはルールＲＡＳ−ｒ５によりマスタ勧誘フレームｄｍに応じてマスタとなっているため、ノードＣからノードＤへマスタ通知フレームｃが到達し、図１７（Ｇ）に示すように、ノードＤはルールＲＡＳ−ｒ７によりノードＣへのマスタ勧誘フレームｄｍの送出を停止し、ノードＣに対してはマスタ通知フレームｄを送出する。この状態で、マスタノードＣは両系から同一の他ノードマスタ通知フレームｄを受け、マスタノードＤは両系から同一の他ノードマスタ通知フレームｃを受ける。
【００９５】
この場合、図１７（Ｈ）に示すように、ルールＲＡＳ−ｒ３によりノード間で予め定めた順位の高いノードＣは、現状を維持してマスタとなり、順位の低いノードＤは中間局（スレーブ）に切替わる。また、ルールＲＡＳ−ｒ８にて両系の上流から自ノードが送信した端局通知フレームを受信すると、遷移が収束したことを認識し、そのノードＣがスーパマスタノードとなる。
【００９６】
次に、図１７（Ｈ）に示すように、ルールＲＡＳ−ｒ９にてスーパマスタノードＣは予め定めた両系のいずれか一方にマスタ勧誘フレームを送信し、ノードＤを強制的に端局にする。
【００９７】
図１８（Ａ）には図１７（Ｈ）と同一状態を示す。この状態から、図１８（Ｂ）に示すように、ノードＣからノードＤへの伝送路が断状態となると、ルールＲＡＳ−ｒ１２にてフレームが到達せず他方からのマスタ通知フレームに変化がないためノードＣはスーパマスタノードを維持する。また、ノードＤは、ルールＲＡＳ−ｒ１により上流からデータフレームが到来しないので端局（マスタ）となり、ノードＡにマスタ通知フレームｄを送出すると共に、ルールＲＡＳ−ｒ４によりデータフレームが到来しない伝送路の逆方向の下流に、即ちノードＣに向けてマスタ勧誘フレームｄｍを送出し、ノードＣは、一旦マスタ通知フレームｄをノードＢの側に送出する。
【００９８】
その後、図１８（Ｃ）に示すように、ノードＣからノードＤへの伝送路の障害が復旧すると、スーパマスタノードＣはルールＲＡＳ−ｒ９によりマスタ勧誘フレームｃｍをノードＤに送出し、図１８（Ｄ）に示すように、ノードＤはルールＲＡＳ−ｒ７によりノードＣへのマスタ勧誘フレームｄｍの送出を停止し、ノードＣに対してはマスタ通知フレームｄを送出する。図１８（Ｄ）に示す状態は図１８（Ａ）と同一状態である。
【００９９】
このため、ノードＣからノードＤへの伝送路で障害の発生及び復旧が繰り返しても、図１８（Ａ）の状態、図１８（Ｂ）の状態、図１８（Ｃ）の状態、図１８（Ａ）の状態を繰り返すだけで、ノードＣ，Ｄが端局（マスタ）を維持しマスタの切替えがないため、通信が途切れることがなく、安定した通信を保証できる。
【０１００】
図１９は、ネットワーク分割状態（離島状態）時のネットワークパス切替えの具体例を示す。図１９（Ａ）は、ノードＡがスーパマスタノードで、ノードＢが端局（マスタ）となり、他のノードＣ，Ｄが中間局（スレーブ）となっている通常動作状態を示している。図１９（Ｂ）は、ノードＣ，Ｄ間及びノードＡ，Ｂ間の双方向伝送路が断状態となった場合を示す。
【０１０１】
このとき、ノードＡ，Ｂ間及びノードＣ，Ｄ間でデータフレームが送達されず、上流からデータフレームが到来しないので、図１９（Ｃ）に示すように、ルールＲＡＳ−ｒ１１にてノードＡのスーパマスタノードは解除しマスタ勧誘フレームの出力を停止する。また、ルールＲＡＳ−ｒ１にてノードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、端局（マスタ）となり、ルールＲＡＳ−ｒ４にてデータフレームが到来しない伝送路の逆方向の下流に、即ちノードＡはノードＢに向けてマスタ勧誘フレームａｍを、ノードＢはノードＡに向けてマスタ勧誘フレームｂｍを、ノードＣはノードＤに向けてマスタ勧誘フレームｃｍを、ノードＤはノードＣに向けてマスタ勧誘フレームｄｍを送出する。
【０１０２】
また、ノードＡはノードＤへマスタ通知フレームａを、ノードＤはノードＡへマスタ通知フレームｄを、ノードＢはノードＣへマスタ通知フレームｂを、ノードＣはノードＢへマスタ通知フレームｃを送出する。そして、ノードＡ，Ｂのネットワークと、ノードＣ，Ｄのネットワークとに分割された状態で通常動作状態となる。
【０１０３】
次に、図１９（Ｄ）に示すように、ノードＡ，Ｂ間の伝送路障害が復旧すると、図１９（Ｅ）に示すように、ノードＡ，Ｂは、上流からデータフレームが到来するので、ルールＲＡＳ−ｒ７にてマスタ勧誘フレームａｍ，ｂｍの送出を停止し、マスタ通知フレームｄ，ｃを送出する。すると、マスタノードＡは、両系の上流から互いに異なる他のマスタ通知フレームｃ，ｄが到来するため、ルールＲＡＳ−ｒ２によりスレーブとなる。また、マスタノードＢも、両系の上流から互いに異なる他のマスタ通知フレームｃ，ｄが到来するため、ルールＲＡＳ−ｒ２によりスレーブとなる。従って、ノードＣ及びＤがマスタとなり、ノードＡ及びＢがスレーブとなる通常動作状態となる。
【０１０４】
このように、各ノードはネットワーク伝送路異常検出時、上記ネットワークパス切替えルールＲＡＳ−ｒ０〜ＲＡＳ−ｒ１２により、自律的にネットワークのパス構成を切替え、リアルタイムに正常な伝送路間でネットワークパスを再構成し、伝送異常による通信不能区間を最小限とした通信路を維持し、信頼性の高いデータ通信を可能にする。
【０１０５】
なお、上記実施例ではリングネットワークについて説明したが、切替えルールＲＡＳ−ｒ０〜ＲＡＳ−ｒ１２をループバック方式に適用した場合にも、マスタの切替えがないため、通信が途切れることがなく、安定した通信を保証できる。
【０１０６】
（付記１） 隣接ノード間が双方向の伝送路によって接続されたリングネットワークの伝送方法において、
前記各ノードは、隣接する２つのノードが端局となり、それ以外のノードが中間局となるよう、端局と中間局のいずれかに切替わって動作し、
前記端局は、送信権情報を含むトークンパケット及びデータパケット格納領域を有するパケットトレーラを生成して前記伝送路に送出し、
前記中間局は、データパケットの送信要求発生時に、データ送出方向と逆方向のパケットトレーラのトークンパケットに送信要求情報を書込んで送信要求を行い、
前記端局は、対向する端局から送出されたパケットトレーラ内のトークンパケットに書込まれた各中間局の送信要求情報を基に、送信要求を行った中間局に対して送信権を与える送信権情報を前記トークンパケットに格納したパケットトレーラを生成して前記伝送路に送出し、
前記送信要求を行った中間局は、データ送出方向と同方向のパケットトレーラ内に含まれるトークンパケットの送信権情報に従って前記パケットトレーラに送信データを格納し送信先ノードへデータを送信することを特徴とするリングネットワークの伝送方法。
【０１０７】
（付記２） 付記１記載のリングネットワークの伝送方法において、
隣接ノードの伝送装置からデータフレームが受信されない場合、端局動作に切替わり、かつ、前記隣接ノードの伝送装置へ端局動作を促すマスタ勧誘フレームを送出し、
端局動作の他ノードの伝送装置から通知されるマスタ通知フレーム及び前記マスタ勧誘フレームに基づいて端局動作となるか中間局動作となるかを決定し、
左右両系から受信したマスタ通知フレームが自ノードの伝送装置から送出されたものである場合に最終的な端局に移行し、
前記最終的な端局に隣接するノードを端局に決定してマスタ勧誘フレームを送出することを特徴とするリングネットワークの伝送方法。
【０１０８】
（付記３） 隣接ノードの伝送装置と双方向の伝送路によって接続されリングネットワークを構成するリングネットワークの伝送装置において、
前記各ノードの伝送装置は、隣接する２つのノードが端局となり、それ以外のノードが中間局となるよう、端局と中間局のいずれかに切替わって動作する機能を備え、
端局として動作する場合に、トークンパケット及びデータパケット格納領域を有するパケットトレーラを生成し前記伝送路に送出する手段と、対向する端局から送出され上記伝送路に配送されたパケットトレーラを受信して終端する手段と、前記対向する端局から送出されたパケットトレーラ内に配送途中で書込まれた各中間局の送信要求情報を基に、前記送信要求を行った中間局に対して送信権を与える送信権情報を前記トークンパケットに格納したパケットトレーラを生成し対向する端局に向けて送出する手段を有し、
中間局として動作する場合に、データパケットの送信要求発生時に、データ送出方向と逆方向のパケットトレーラのトークンパケットに送信要求情報を書込む手段と、データ送出方向と同方向のパケットトレーラ内に含まれるトークンパケットの送信権情報に従って前記パケットトレーラに送信データを格納し送信先ノードへデータを送信する手段とを備えたことを特徴とするリングネットワークの伝送装置。
【０１０９】
（付記４） 付記３記載のリングネットワークの伝送装置において、
前記双方向の伝送路からのデータフレーム受信異常状態または自装置の送信異常状態を検知する手段と、
隣接ノードの伝送装置からデータフレームが受信されない場合、端局動作に切替わり、かつ、前記隣接ノードの伝送装置へ端局動作を促すマスタ勧誘フレームを送出する手段と、
端局動作の他ノードの伝送装置から通知されるマスタ通知フレーム及び前記マスタ勧誘フレームに基づいて端局動作となるか中間局動作となるかを決定する手段と、
左右両系から受信したマスタ通知フレームが自ノードの伝送装置から送出されたものである場合に最終的な端局に移行する手段と、
前記最終的な端局に隣接するノードを端局に決定しマスタ勧誘フレームを送出する手段とを備えたことを特徴とするリングネットワークの伝送装置。
【０１１０】
（付記５） 付記４記載のリングネットワークの伝送装置において、
前記最終的な端局で、一方の系からフレームが到達せず、フレームが到達しなかった一方とは異なる他方の系からのマスタ通知フレームに変化がない場合に前記最終的な端局を維持する手段を備えたことを特徴とするリングネットワークの伝送装置。
【０１１１】
（付記６） 付記４記載のリングネットワークの伝送装置において、
前記最終的な端局で、左右両系から供給されるマスタ通知フレームに変化がなく、マスタ勧誘フレームを受信した場合に前記最終的な端局を維持する手段を備えたことを特徴とするリングネットワークの伝送装置。
【０１１２】
（付記７） 付記４記載のリングネットワークの伝送装置において、
前記最終的な端局からマスタ勧誘フレームを供給されたノードが出力するマスタ通知フレームが、前記最終的な端局で左右両系のいずれかから到達しなくなると、前記最終的な端局を解除する手段を備えたことを特徴とするリングネットワークの伝送装置。
【０１１３】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１または３に記載の発明は、各ノードは、隣接する２つのノードが端局となり、それ以外のノードが中間局となるよう、端局と中間局のいずれかに切替わって動作し、端局は、送信権情報を含むトークンパケット及びデータパケット格納領域を有するパケットトレーラを生成して伝送路に送出し、中間局は、データパケットの送信要求発生時に、データ送出方向と逆方向のパケットトレーラのトークンパケットに送信要求情報を書込んで送信要求を行い、端局は、対向する端局から送出されたパケットトレーラ内のトークンパケットに書込まれた各中間局の送信要求情報を基に、送信要求を行った中間局に対して送信権を与える送信権情報をトークンパケットに格納したパケットトレーラを生成して前記伝送路に送出し、送信要求を行った中間局は、データ送出方向と同方向のパケットトレーラ内に含まれるトークンパケットの送信権情報に従ってパケットトレーラに送信データを格納し送信先ノードへデータを送信することにより、隣接する２つのノードが端局となるので、周期的あるいはランダムな回線異常が発生した場合に、回線異常発生箇所の両側のノードを端局とすることで、切替えを繰り返すことを防止でき、安定した通信が保証できる。
【０１１４】
また、請求項２または４に記載の発明は、隣接ノードの伝送装置からデータフレームが受信されない場合、端局動作に切替わり、かつ、隣接ノードの伝送装置へ端局動作を促すマスタ勧誘フレームを送出し、端局動作の他ノードの伝送装置から通知されるマスタ通知フレーム及び前記マスタ勧誘フレームに基づいて端局動作となるか中間局動作となるかを決定し、左右両系から受信したマスタ通知フレームが自ノードの伝送装置から送出されたものである場合に最終的な端局に移行し、最終的な端局に隣接するノードを端局に決定してマスタ勧誘フレームを送出することにより、周期的あるいはランダムな回線異常が発生した場合に、回線異常発生箇所の両側のノードを端局とすることができる。
【０１１５】
請求項５に記載の発明は、最終的な端局で、一方の系からフレームが到達せず、フレームが到達しなかった一方とは異なる他方の系からのマスタ通知フレームに変化がない場合に最終的な端局を維持することにより、周期的あるいはランダムな回線異常が発生した場合に、回線異常発生箇所の両側のノードの一方を最終的な端局として維持し、他方のノードを端局とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】リングネットワークの構成例である。
【図２】従来のリングネットワークで回線異常が発生した場合の動作を示す図である。
【図３】従来の二重リングのループバック方式で回線異常が発生した場合の動作を示す図である。
【図４】本発明のリングネットワークの一実施例の構成図である。
【図５】本発明の各ノードにおける伝送装置の構成図である。
【図６】回線インタフェース部とトークンコントローラ（ＴＣＮＴ）の構成図である。
【図７】パケット多重部（ＰＭＵＸ）の構成図である。
【図８】端末インタフェース部の構成図である。
【図９】パケットトレーラ，パケット，通信路の論理構成とパケットトレーラの配送方向の構成図である。
【図１０】パケットトレーラの配送の様子とトークンコントローラ（ＴＣＮＴ）の動作を示す図である。
【図１１】各ノードからのデータパケットをパケットトレーラにより送信する様子を示す図である。
【図１２】トークンパケットの構成例を示す図である。
【図１３】各ノードにおけるデータパケット送信ルールを説明するための図である。
【図１４】各ノード（局）が局配列を認識する手順について説明するための図である。
【図１５】起動時の具体例を示す図である。
【図１６】ノード断時のネットワークパス切替えの具体例を示す図である。
【図１７】片系断となったときのネットワークパス切替えの具体例を示す図である。
【図１８】片系断となったときのネットワークパス切替えの具体例を示す図である。
【図１９】ネットワーク分割状態（離島状態）時のネットワークパス切替えの具体例を示す図である。
【符号の説明】
Ａ〜Ｄ ノード（局）
１１ 左回線インタフェース
１２ 左パケット多重部（ＰＭＵＸ（Ｌ））
１３ 右トークンコントローラ（ＴＣＮＴ（Ｒ））
２１ 右回線インタフェース
２２ 右パケット多重部（ＰＭＵＸ（Ｒ））
２３ 左トークンコントローラ（ＴＣＮＴ（Ｌ））
３１ 制御部（ＣＮＴ）
３２ 端末インタフェース[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a transmission method and apparatus for a ring network, and includes a RAS (Reliability Availability Service) function for adaptively switching a connection path in the event of a failure in a ring network, effectively using the transmission capacity of the network, and real-time transmission of video and the like. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a ring network transmission method and apparatus capable of coping with communication emphasizing performance.
[0002]
[Prior art]
An IP (Internet Protocol) network capable of performing various data communications is based on a mesh topology configuration, but is not always an optimal network. For example, an IP (Internet Protocol) network connects a plurality of points in a limited area such as a road or a river. As a network for monitoring each other, a linear or ring network is efficiently used. It should be noted that there are a parallel transmission / reception selective transmission method and a loopback transmission method as transmission methods of the ring network having the RAS function.
[0003]
In Japanese Patent Application No. 2000-366048, filed on November 30, 2000, the present applicant makes full use of the transmission capacity of two bidirectional transmission lines, performs data communication efficiently, and causes a data transfer delay. A transmission method and apparatus for a linear or ring-ring network capable of simultaneously performing data communication between a plurality of nodes without any problems have been proposed.
[0004]
FIG. 1 shows a configuration example of a ring network. As shown in FIG. 1 (A), the ring network has, for example, a node A as an end station and the remaining nodes B to D as intermediate stations among arbitrary nodes, and a bidirectional transmission path between adjacent nodes. And are connected by The ring network of FIG. 1A is logically equivalent to the linear configuration shown in FIG.
[0005]
In FIG. 1A, the node A of the terminal station operates as a left terminal station and a right terminal station. The left end station and the right end station generate a packet trailer having a token packet and a data packet storage area including the transmission right information, the left end station transmits the packet trailer on the right transmission path, and the right end station transmits the packet trailer left. Send out on the road. Each intermediate station writes transmission request information in a token packet of a packet trailer on the left transmission line when a transmission request for a right data packet is generated, and writes a right data packet trailer when a transmission request for a left data packet is generated. The transmission request is made by writing the transmission request information to the token packet.
[0006]
The left-end station and the right-end station use the transmission request information of each intermediate station written in the token packet in the packet trailer sent from the opposing terminal station, based on the transmission request information of each intermediate station, to secure a reserved area for the intermediate station that made the transmission request. The packet trailer having a packet storage area is generated. The intermediate station that has made the transmission request stores the data packet in the reserved area in the packet trailer and transmits the data to the destination node.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 2 shows an operation when a line abnormality occurs in the conventional ring network. In a normal state, the node A operates as a terminal station and the remaining nodes B to D operate as intermediate stations as shown in FIG. When a line abnormality occurs between the nodes C and D as shown in FIG. 2B, the nodes C and D at both ends where the line abnormality has occurred operate as terminal stations as shown in FIG. 2C. I do. Thereafter, when the communication is restored, one of the nodes C and D (node C in the figure), which was the terminal station, operates as the terminal station as shown in FIG. 2D.
[0008]
However, if, for example, a periodic or random line abnormality occurs at a specific location as shown between the nodes C and D, switching between the state shown in FIG. 2C and the state shown in FIG. There was a problem that communication was interrupted at the time.
[0009]
A similar problem also occurs in a general double ring loopback system. If a line abnormality occurs between nodes C and D when a double ring is configured by nodes A to D as shown in FIG. 3A, a loop is generated at node C as shown in FIG. Make a back connection. When a periodic or random line abnormality occurs at a specific location as shown between nodes C and D, switching between the state shown in FIG. 3A and the state shown in FIG. 3B is repeated, and communication is performed at the time of switching. However, there is a problem that stable communication cannot be guaranteed.
[0010]
The present invention has been made in view of the above points, and provides a ring network transmission method and apparatus that can prevent repeated switching when a periodic or random line abnormality occurs and can guarantee stable communication. The purpose is to do.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the invention described in
Since two adjacent nodes are terminal stations, when a periodic or random line abnormality occurs, by setting the nodes on both sides of the line abnormality occurrence terminal as terminal stations, repeated switching can be prevented, and stable. Communication can be guaranteed.
[0012]
According to the second or fourth aspect of the present invention, when a data frame is not received from the transmission device of the adjacent node, the operation is switched to the terminal operation, and a master invitation frame for prompting the terminal device to operate is transmitted to the transmission device of the adjacent node. A master notification frame received from both the left and right systems to determine whether to perform the terminal operation or the intermediate station operation based on the master notification frame and the master invitation frame notified from the transmission device of the other node of the terminal operation. If the is transmitted from the transmission device of the own node, the terminal shifts to the final terminal, the node adjacent to the final terminal is determined as the terminal, and the master invitation frame is transmitted.
When a periodic or random line failure occurs, the nodes on both sides of the line failure location can be used as terminal stations.
[0013]
The invention according to
When a periodic or random line failure occurs, one of the nodes on both sides of the line failure location can be maintained as a final terminal station, and the other node can be a terminal station.
[0014]
The invention described in Supplementary Note 6 is to maintain the final terminal station at the final terminal station when the master notification frame supplied from both the left and right systems has not changed and the master invitation frame has been received.
When a periodic or random line failure occurs, one of the nodes on both sides of the line failure location can be maintained as a final terminal station, and the other node can be a terminal station.
[0015]
The invention described in
When a line error occurs, one of the nodes on both sides of the line error occurrence point can be the final terminal station.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 4 shows a configuration diagram of an embodiment of the ring network of the present invention. As shown in FIG. 4 (A), the ring-connected network has, for example, a node A as an end station among the arbitrary nodes, an intermediate station as the other remaining nodes B to D, and a bidirectional connection between adjacent nodes. The connection is made by a transmission line.
[0017]
The terminal node A operates as a left terminal station and a right terminal station. The node A operating as the left terminal station and the right terminal station issues a token packet for granting a transmission right, and transmits a master notification frame "a" indicating that the node A is operating as a terminal station (master).
[0018]
FIG. 4B shows a configuration diagram of a logical communication path of the ring network shown in FIG. Each of the nodes A to D includes a left packet multiplexing unit PMUX (L) and a right packet multiplexing unit PMUX (R). The right packet multiplexing unit PMUX (R) of the left end station and the left packet multiplexing unit PMUX (L) of the right end station are connected to the token controller TCNT, and the left packet multiplexing unit PMUX (L) and the right packet multiplexing unit PMUX ( R), the right packet multiplexing unit PMUX (R) and the left packet multiplexing unit PMUX (L) of the adjacent nodes are connected to each other and relay packet data in both directions.
[0019]
FIG. 5 shows a configuration diagram of a transmission device in each node of the present invention. As shown in FIG. 6A, the basic configuration of the transmission device is as follows: a
[0020]
The
[0021]
The left packet multiplexing unit (PMUX (L)) 12 outputs the packet from the right
[0022]
The left packet multiplexing unit (PMUX (L)) 12 receives a packet from the right token controller (TCNT (R)) 13 when the transmission device is a terminal, and a right packet when the transmission device is an intermediate station. The packet from the multiplexing unit (PMUX (R)) 22 is multiplexed with the packet from the
[0023]
The right packet multiplexing unit (PMUX (R)) 22 outputs the packet from the left
[0024]
The right packet multiplexing unit (PMUX (R)) 22 receives a packet from the left token controller (TCNT (L)) 23 when the transmission device is a terminal station, and outputs a packet from the left token controller (TCNT (L)) 23 when the transmission device is an intermediate station. A packet from the packet multiplexing unit (PMUX (L)) 12 is multiplexed with a packet from the
[0025]
FIG. 5 (B) shows a mode when operating as an intermediate station, in which a left packet multiplexing unit (PMUX (L)) 12 and a right packet multiplexing unit (PMUX (R)) 22 are directly connected, and a right token controller ( The TCNT (R) 13 and the left token controller (TCNT (L)) 23 are in a disconnected state. In addition, a symbol diagram indicating an intermediate station is shown in the lower part of FIG.
[0026]
FIG. 5 (C) shows a mode of operation as a terminal station. The left packet multiplexing unit (PMUX (L)) 12 is provided to the right token controller (TCNT (R)) 13 and the right packet multiplexing unit (PMUX (R)). ) 22 is connected to the left token controller (TCNT (L)) 23. In addition, the symbol figure which expresses a terminal in the lower part of the figure is shown.
[0027]
FIG. 6A shows a configuration diagram of a line interface unit, and FIG. 6B shows a configuration diagram of a token controller (TCNT). In FIG. 6A, the line interface unit has an interface function corresponding to various network transmission lines, includes an input unit and an output unit for signals from and to the network transmission line, and corresponds to the network transmission line. A physical interface conversion unit 3-1 is provided.
[0028]
The physical interface conversion unit 3-1 monitors an alarm signal in the physical layer, and sends alarm information to the control unit (CNT) when detecting an alarm signal in the physical layer. The separation unit of the frame separation / generation unit 3-2 receives the packet from the physical interface conversion unit 3-1 and removes a header, a frame signal, and the like according to the protocol of the network transmission path from the packet, and generates pure communication data. Only (payload data) is delivered to the packet multiplexing unit (PMUX).
[0029]
Similarly, the separation unit of the frame separation / generation unit 3-2 monitors the alarm signal in the packet, and notifies the control unit (CNT) of the alarm information when the alarm signal is detected. When the control unit (CNT) receives the alarm information (abnormal reception frame, abnormal transmission, etc.), the control unit (CNT) determines whether to operate the transmission device of the node as an intermediate station or as a terminal station in accordance with rules described later.
[0030]
The generation unit of the frame separation / generation unit 3-2 adds a header or the like according to the network transmission path to the packet output from the packet multiplexing unit (PMUX) to form a frame, 1 to deliver the packet frame.
[0031]
In FIG. 6B, a token controller (TCNT) functions in a transmission device serving as a terminal, and includes a token packet (TP) timing generation unit 3-3, a trailer generation unit 3-4, and a trailer termination unit 3 -5, and a transmission right arbitration / generation unit 3-6.
[0032]
The token packet (TP) timing generator 3-3 generates a token packet (TP) transmission timing signal based on the frame timing signal from the line interface unit, and outputs the timing signal to the trailer generator 3-4. I do.
[0033]
The trailer generation unit 3-4 outputs a packet trailer including a token packet (TP) for giving a transmission right based on the transmission right information transmitted from the transmission right arbitration / generation unit 3-6 at a timing according to the timing signal. And sends the packet trailer to a packet multiplexing unit (PMUX).
[0034]
The trailer terminating unit 3-5 transmits a packet trailer, which is transmitted from the trailer generating unit of the other terminal station facing the network via the network transmission path and stores transmission right request information and a transmission data packet at each node, to a packet multiplexing unit. (PMUX) and terminate. After notifying the transmission right request information from each intermediate station node stored in the packet trailer to the transmission right arbitration / generation unit 3-6, the trailer termination unit 3-5 discards all the packet trailers.
[0035]
The transmission right arbitration / generation unit 3-6 transmits the transmission right request information from each intermediate station node notified from the trailer termination unit 3-5 and the data transmission request information of the own node notified from the control unit (CNT). 7 that issues and arbitrates a transmission right (token) and notifies transmission right information on the transmission right of each node to the trailer generation unit 3-4. FIG. 7 shows a configuration diagram of a packet multiplexing unit (PMUX). The transmission device of each node has two types of packet multiplexing units (PMUX), a left packet multiplexing unit (PMUX (L)) 4-10 and a right packet multiplexing unit (PMUX (R)) 4-20. Indicates a connection relationship between the two systems of packet multiplexing units (PMUX).
[0036]
In the left packet multiplexing unit (PMUX (L)) 4-10 and the right packet multiplexing unit (PMUX (R)) 4-20, the packet trailer analysis units 4-11 and 4-21 receive input from the line interface unit 4-30. Various information is acquired from the data of the packet trailer to be executed.
[0037]
The information to be acquired includes free space information of the data packet storage area in the packet trailer, transmission right reservation acceptance information, array information of each node on the network transmission path, various control information, and the like. -21 analyzes and extracts them, and notifies the control unit CNT of the information.
[0038]
Further, the data in the packet trailer passes through the packet trailer analysis units 4-11 and 4-21, and is switched to the token control (TCNT (R), TCNT (L)) in the case of terminal operation by the changeover switch SW. In the case of an intermediate station operation, it is output to a packet multiplexing unit (PMUX) of another system.
[0039]
The changeover switch SW is controlled by a control unit (CNT), and the control unit (CNT) operates the terminal device in a terminal station operation (master) based on alarm information and the like notified from the line interface unit according to a rule described later. Or an intermediate station operation (slave), and switches the switch SW to the token control (TCNT (R), TCNT (L)) side during the terminal operation (master) according to the decision. When the intermediate station is operating (slave), the switch SW is switched to the packet multiplexing unit (PMUX) of the other system.
[0040]
The own-station address detectors 4-12 and 4-22 detect a data packet addressed to the own-station address from the data packets in the packet trailer, copy the data of the packet, and store the copied data in the terminal interface unit 4-30. 4-13 and 4-23.
[0041]
At the time of terminal operation (slave), the packet trailers output from the packet multiplexing units (PMUX (L) 4-10, PMUX (R)) 4-20 are token controllers (TCNT (R), TCNT (L)), respectively. ), And all are discarded by the token controllers (TCNT (R), TCNT (L)). The token packets (TP) issued from the token controllers (TCNT (R), TCNT (L)) are input to the packet multiplex trailer generation units 4-14, 4-24, respectively.
[0042]
The packet multiplex trailer generators 4-14 and 4-24 are provided with a data packet (DP) from the terminal interface unit 4-30 packetized by the data packet generators 4-15 and 4-25 and a token controller (TCNT). Multiplexes a token packet (TP) or a packet trailer from a packet multiplexing unit (PMUX) of another system with a request output from a control unit (CNT) to generate a packet trailer and send it to a line interface. .
[0043]
The transmission data amount of the transmission data from the terminal interface unit 4-30 is measured by the data amount monitoring / storage units 4-16 and 4-26, and the transmission data amount is notified to the control unit (CNT). . The control unit (CNT) generates transmission right request information based on the transmission data amount, and inputs the transmission right request information to the packet multiplex trailer generation units 4-14 and 4-24 in the direction opposite to the data transmission direction. .
[0044]
The packet multiplex trailer generation units 4-14 and 4-24 store the token packet (TP) output from the token control (TCNT) at the head of the packet trailer during the terminal operation (master), and then store the data packet following the token packet (TP). The data packets (DP) output from the data packet (DP) generators 4-15 and 4-25 are multiplexed in the storage area according to an instruction from the controller (CNT).
[0045]
During the operation of the intermediate station (slave), a packet trailer output from the other packet multiplexing unit (PMUX) is selected, and a token packet (TP) and a data packet (DP) included in the trailer contain data amounts in opposite directions. The transmission right request information including the data amount calculated by the monitoring / memory units 14-16 and 14-26 is multiplexed.
[0046]
The control unit (CNT) is configured to recognize the free area information in the packet trailer recognized by the packet trailer analyzing units 4-11 and 4-21 from the incoming data in the packet trailer, the transmission right reservation receiving information of the own node, and the data. Based on the transmission data amount information held in the amount monitoring / memory units 14-16 and 14-26, whether transmission of transmission data by the own node is possible or not is determined. If it is determined that transmission is possible, the packet multiplexing is performed. It instructs the trailer generators 4-14 and 4-24 to multiplex the data packet (DP) of the own node.
[0047]
FIG. 8 shows a configuration diagram of the terminal interface unit. Like the line interface unit, the terminal interface unit 4-30 includes a line unit 5-1 having a physical interface conversion unit and a frame separation / generation unit, and a
[0048]
The switch (SW) 5-4 arranges the destination node on the bidirectional network transmission line in any direction based on the destination node address of the data to be transmitted and the node arrangement information held by the control unit (CNT). Then, the output of the transmission data storage memory 5-2 is switched to the packet multiplexing unit (PMUX) in the destination direction. FIG. 9A shows a configuration diagram of a packet trailer generated by the trailer generation unit and delivered on the transmission path. In the packet trailer, a token packet (TP) is mounted at the head, and subsequently, data packets (DP) transmitted from each node are sequentially mounted at the head. After the token packet (TP), a control packet (CP) for controlling communication between nodes is mounted as appropriate.
[0049]
Each packet has, for example, a format configuration such as an HDLC (high level data link control procedures) compliant format, and as shown in FIG. 9B, a flag field F, an address field A, a control field C, an information field I, It has a frame check sequence field FCS.
[0050]
Identification information indicating a packet type such as a token packet (TP), a data packet (DP) or a control packet (CP), and priority information indicating a priority of transmission data are stored in a control field C. Then, the control unit CNT performs priority control based on the priority information of the transmission data, so that it is possible to configure a network that also supports data communication that emphasizes real-time properties.
[0051]
FIG. 9C shows a logical configuration of a communication path and a delivery direction of a packet trailer. The logical communication path has a linear topology in which one left end station A, an arbitrary number of intermediate stations B to D, and one right end station E are connected by a bidirectional transmission line. Even when each node (station) is physically connected in a ring shape, one of the nodes (stations) is determined as the left terminal station and the right terminal station according to the terminal station determination rule described later, and automatically shown in FIG. The communication path logical configuration is as shown in FIG.
[0052]
Here, the packet trailer going to the left end station A is called "RtoL packet trailer", and the packet trailer going to the right end station E is called "LtoR packet trailer". Each node mounts a transmission data packet in the direction of the left end station A on the RtoL packet trailer, and mounts a transmission data packet in the direction of the right end station E on the LtoR packet trailer.
[0053]
For example, a transmission data packet from the node B to the node D is mounted on an LtoR packet trailer, and a transmission data packet from the node C to the node B is mounted on an RtoL packet trailer. Therefore, the data packet can be transmitted independently in each transmission direction, the bidirectional transmission path can be used efficiently without waste, and the transmission capacity can be used effectively. Note that a multicast data packet transmitted to all nodes simultaneously is transmitted by being mounted on both packet trailers.
[0054]
FIG. 10 shows how the packet trailer is delivered and the operation of the token controller (TCNT). Packet trailers are continuously transmitted from the left token controller (TCNT-L) 7-1 and the right token controller (TCNT-R) 7-2 so that they do not overlap on the network transmission path. When the token controller (TCNT) of the destination arrives, it is terminated and discarded by the token controller (TCNT) of the destination.
[0055]
When the packet trailer arrives, the left token controller (TCNT-L) 7-1 and the right token controller (TCNT-R) 7-2 discard the data packet (DP) in the trailer, and the token packet (TP). ), Transmission right request information is extracted, and a token packet (TP) including new transmission right information generated based on the transmission right request information is generated.
[0056]
Then, the transmission timing of the token packet (TP) is determined based on the frame timing signal from the line interface unit, and the packet trailer equipped with the token packet (TP) is transmitted to the network via the packet multiplexing unit (PMUX) at the transmission timing. The data is sequentially transmitted on the transmission path.
[0057]
FIG. 11 shows how a data packet from each node is transmitted by a packet trailer. FIG. 11A shows a state where the token packet (T) circulates. After the token packet (T) of the packet trailer moving from right to left, a leftward data packet is mounted and transmitted (leftward transmission). Phase), and transmission right request information for transmitting a data packet in the right direction is added to the token packet (T) of the packet trailer moving from right to left (right transmission right request phase).
[0058]
Similarly, after the token packet (T) of the packet trailer moving from left to right, a rightward data packet is mounted and transmitted (rightward transmission phase), and a leftward data packet is transmitted. The transmission right request information is added to the token packet (T) of the packet trailer moving from left to right (left transmission right request phase).
[0059]
That is, when transmitting a data packet, transmission right request information is placed in a token packet (T) in the direction opposite to the transmission direction, and the token control (TCNT) that has received the transmission right request information transmits the data to the node based on the priority and the like. Arbitration of transmission rights between the nodes is performed, a data packet (DP) mounting area of the node to which the transmission right has been given is secured in advance, and a packet trailer having this area as a reserved area is generated and transmitted as shown in FIG. . As described above, by arbitrating for the transmission right and securing the reserved area, communication according to the communication service quality (QOS) and data communication with real-time property can be performed.
[0060]
FIG. 11C shows the transmission of the data packet (D) to the right. First, the token packet (T) 8-2 in the left direction initialized and generated by the right token controller (TCNT) 8-1. , 8-3 are delivered on the left transmission line, and if the intermediate station nodes B and C are now requesting the transmission of the data packet (D) to the right, the nodes B and C move to the left. The transmission right request information Req (own node address, priority, transmission data size) is placed in the token packets (T) 8-2 and 8-3 to be transmitted.
[0061]
Based on the transmission right request information Req, the left token controller (TCNT) 8-4 performs transmission right arbitration processing, and as a result, the information of the given transmission right and the reserved area reserved is transmitted to the left token controller (TCNT). 8-4, are mounted on token packets (T) 8-2 ', 8-3' in the right direction. Nodes B and C are provided in the reserved areas of the token packets (T) 8-2 ', 8-3'. The transmission data amount is determined according to the information, and the data packet (D) of the transmission data is mounted in the reserved area in the packet trailer, whereby the data transmission in the right direction is performed.
[0062]
FIG. 12 shows a configuration example of the token packet. The token packet stores, for example, the address of the right end station and the left end station, the packet trailer length, and the like as management information in the information field I of the HDLC-compliant packet, and stores them in the RtoL transmission right map unit and the LtoR transmission right map unit, respectively. And transmission right information (station address, priority transmission data size, non-priority transmission data size) of each node (station), the size of a free area in the packet trailer, and the like.
[0063]
Next, a data packet transmission rule in each node will be described with reference to FIG. As an example, first, suppose that a rightward data transmission request is generated from the intermediate station C, the intermediate station C waits for the arrival of a token packet in the left direction for a transmission right reservation request, and the arrival of a packet trailer in the right direction. (1).
[0064]
Here, when the intermediate station C first detects the arrival of the token packet T0 of the rightward packet trailer (2), it checks whether or not there is an empty area in this packet trailer, and if there is an empty area, acquires the empty area. To transmit the data packet D (transmission without reservation).
[0065]
On the other hand, when the data packet D has not been transmitted, when the arrival of the token packet T2 in the left direction is detected (3), a transmission right reservation request is added to the token packet T2. Then, the token packet T2 arrives at the left end station A, the transmission right arbitration and the reservation acceptance processing are performed at the left end station A, and the packet trailer including the token packet T2 is sent rightward to arrive at the intermediate station C. If the intermediate station C detects the token packet T1 in the right direction during the period (4), if there is a free area in the packet trailer of the token packet T1, the free area is acquired and the data packet D is transmitted. (Reservationless transmission after reservation).
[0066]
Even if the leftward token packet T3 arrives next to the token packet T2 for which the transmission right reservation request was made (4 '), a request to double reserve the transmission right for the token packet T3 must not be made ( Overbooking is prohibited).
[0067]
When the intermediate station C detects the arrival of the reserved rightward token packet T2 which has been subjected to the reception processing for the previous transmission right reservation request (5), the data packet D is stored in the reserved area of the packet trailer. Send (reserved transmission).
[0068]
In the case where the intermediate station C has already transmitted the data packet D by the above-mentioned reservationless non-reservation transmission (4) and there is no request for transmission of residual data, the intermediate station C sends the reserved rightward token packet T2 The reservation is canceled and the reserved area is passed to the lower intermediate station as an empty area. When there is a request for transmitting the residual data, the residual data packet D can be transmitted using the reserved area according to the transmission right reservation request.
[0069]
Further, when each intermediate station receives a data packet addressed to itself, it discards the data packet, makes the area occupied by the data packet an empty area, and passes it to the lower intermediate station. This makes it possible to further effectively use the network transmission path.
[0070]
When a request attribute (priority / non-priority) indicating the priority is added to the transmission right reservation request information and the transmission right reservation request information is transmitted, the “priority” transmission right reservation request is transmitted when the transmission right reservation request exceeds the packet trailer capacity. Even in the case of concentration, it is preferentially accepted by the transmission right arbitration process of the token controller.
[0071]
Therefore, by transmitting a “priority” transmission right reservation request at the time of transmitting a data packet of a communication service that emphasizes real-time performance, the transmission right is preferentially given to the data packet, transmission delay and data discarding are small, It is possible to provide a communication service that does not impair the real-time property.
[0072]
On the other hand, when the transmission right reservation request of “non-priority” is concentrated on the transmission right reservation request exceeding the packet trailer capacity, the acceptance is rejected in the transmission right arbitration processing of the token controller, and the data transmission of the transmission request target is suspended. Let or be destroyed. Therefore, a strict real-time property is not required, and it is used for communication by a protocol such as TCP (Transmission Control Protocol) having a procedure for requesting retransmission for data discarding. By the above transmission rule and transmission right arbitration processing, a reserved area for storing transmission data for the node to which the transmission right has been given is secured in advance in the packet trailer, and data transmission is performed by effectively utilizing a free area other than the reserved area. And the transmission right request attribute indicating the priority can be added, so that efficient data communication using the full transmission capacity of the double ring transmission path can be performed, and real-time performance or high quality The present invention can also be suitably applied to media communication in which importance is placed on performance.
[0073]
Next, a procedure in which each node (station) recognizes the station arrangement will be described with reference to FIG. Each node recognizes the station arrangement based on the token packet (TP) transmission right map. The LtoR transmission right map unit 11-1 for the leftward token packet (TP) and the RtoL transmission right map unit 11-2 for the rightward token packet (TP) each include a station arrangement information storage unit.
[0074]
Then, the station address of the own station is stored in the station arrangement information storage of the token packet (TP) in order from the terminal station node that is the source of the token packet (TP), and the token is transmitted to the next node (station). While transferring the packet (TP), each node (station) reads the station arrangement information stored in the transmission right map of the token packet (TP) from both directions, so that each node (station) can determine the arrangement state of the station. Can be recognized.
[0075]
For example, in the node B, since the addresses of the nodes D and C are stored in the LtoR transmission right map unit 11-3 of the token packet (TP) in the left direction, the nodes C and D are arranged on the right side. Recognize that Further, since the address of the node A is stored in the RtoL transmission right map unit 11-4 of the token packet (TP) in the right direction, it is recognized that the node A is arranged on the left side.
[0076]
When transmitting data packets to the destination node (station) by recognizing the station arrangement, each node (station) recognizes the direction of the token packet for transmitting the transmission right reservation request and the packet trailer for storing the data packet. The direction can be determined.
[0077]
Next, a description will be given of a RAS function for automatically and adaptively switching a connection path when a failure occurs. Each station monitors the reception state of the transmission frame and the transmission abnormal state of the own station in real time, and transmits and receives the monitoring information to and from each other, so that each station operates as a terminal station according to the following network path switching rule ( A master path or an intermediate station operation (slave) is autonomously determined and switched to set a network path that avoids a faulty transmission path.
[0078]
Hereinafter, network path switching rules RAS-r1 to RAS-r12 according to the present invention will be described.
RAS-r0: At startup, all nodes operate as terminal stations (masters) and transmit terminal station notification frames (including master node IDs).
RAS-r1: A station to which a data frame does not arrive from upstream operates as a terminal station (master).
RAS-r2: The master station operates as an intermediate station (slave) when a master notification frame arrives from another master different from the upstream from both systems.
RAS-r3: When a master notification frame arrives from the same other master from upstream of both systems (duplex master state), RAS-r3 assigns a higher-ranking station according to a predetermined order between the stations. The master state is maintained, and stations with lower ranks become slaves. For example, the order is given in the order of node A> node B> node C> node D, and it is assumed that node A has the highest order.
RAS-r4: A master invitation frame is sent downstream in the reverse direction on the transmission line side where no data frame arrives.
RAS-r5: A station that has received a master invitation frame only from one system upstream becomes a master.
RAS-r6: A station that has received a master invitation frame from both systems upstream (both adjacent station masters) does not become a master.
RAS-r7: When a data frame arrives from the upstream, the above rule RAS-r4 is resolved and transmission of the master invitation frame is stopped.
RAS-r8: When the terminal notification frame transmitted by the own node is received from the upstream of both systems, it recognizes that the transition has converged, and that node becomes the super master node as the final terminal.
RAS-r9: Since two terminal stations are provided on the ring, the node that has become the super master node in RAS-r8 transmits a master invitation frame to one of the two systems determined in advance, and forcibly terminates the terminal station. Create
RAS-r10: A series of operations is completed when the master notification frame from the master invitation frame supply destination node in RAS-r9 reaches the master invitation frame supply source node from upstream of both systems.
RAS-r11: When the master notification frame from the master invitation frame supply destination node in RAS-r9 no longer reaches the master invitation frame supply source node from either of the two systems, the super master node is released and the master invitation frame is released. Stop outputting frames.
RAS-r12: In the super master node that has completed a series of operations in RAS-r10, a frame has not arrived from one system, and a master notification frame from the other system different from the one in which the frame has not arrived has changed. If no, or if there is no change in the master notification frame supplied from the upstream of both systems and a master invitation frame is received, the super master node is maintained. This is a rule for preventing the super master node and the master node from moving when an error occurs randomly between the super master node and the node that has issued the master solicitation frame and is forcibly made the master node.
[0079]
FIG. 15 shows a specific example at the time of startup. FIG. 15A shows a normal state in which all the nodes A to D are terminal stations (masters) according to the rule RAS-r0. “A” to “d” are master notification frames indicating that the nodes A to D are terminal stations (masters), and are relayed between the nodes.
[0080]
Next, as shown in FIG. 15B, the nodes C and D operate as intermediate stations (slaves) at RAS-r2. Further, as shown in FIG. 15C, the node B operates as an intermediate station (slave) according to the rule RAS-r3.
[0081]
Thereafter, as shown in FIG. 15D, the node A becomes the super master node at RAS-r8, and the node A transmits a master invitation frame “am” to the node C according to the rule RAS-r9, Is forced to be a terminal station.
[0082]
As shown in FIG. 15E, a series of operations is completed when the master notification frame from the node C to which the master invitation frame is supplied reaches the node A from the upstream of both systems according to the rule RAS-r10.
[0083]
FIG. 16 shows a specific example of network path switching when a node is disconnected. FIG. 16A shows a normal state in which the node A is a super master node, the node C is a terminal station (master), and the other nodes B and D are intermediate stations (slaves).
[0084]
FIG. 16B shows a state where an abnormality has occurred in the node C and the node has been disconnected. At this time, the data frame is not transmitted from node C to node B and node D. Therefore, as shown in FIG. 16C, the node B and the node D become terminal stations (masters) because a data frame does not arrive from the upstream according to the rule RAS-r1, and are transmitted without a data frame according to the rule RAS-r4. The master invitation frames bm and dm are sent out toward the downstream in the reverse direction of the road, that is, toward the node C. Since the node C is in failure, the master invitation frames bm and dm are not correctly received and do not become the terminal operation (master), and the master invitation frames bm and dm are continuously transmitted as they are. In addition, the super master node is released and the output of the master invitation frame is stopped because the master notification frame does not reach the master invitation frame supply source node from one of the two systems according to the rule RAS-r11.
[0085]
On the other hand, since the node B and the node D have become the terminal station operation (master), the node B and the node D send master notification frames b and d to the node A, respectively, and the node B and the node D transmit to the node A as shown in FIG. As described above, the node A switches to the intermediate station (slave) in accordance with the rule RAS-r2 when the master notification frames b and d of the different nodes B and D arrive from the upstream of the two systems. The nodes B and D operate as a terminal station (master), and the node A operates as an intermediate station (slave).
[0086]
Next, as shown in FIG. 16E, when the failure of the node C is recovered, the node C is notified of the master solicitation frames bm and dm from both systems by the rule RAS-r6 (that is, both neighbors). Since the station is the master), the node C does not become the terminal station operation (master), and the node C receives the node D based on the master invitation frame bm notified from the node B as shown in FIG. Sends a master notification frame b indicating that the node B is the master to the node B. Based on the master invitation frame dm notified from the node D, the node C notifies the node B that the node D is the master. Sends master notification frame d.
[0087]
Then, the master node B receives the master notification frame d from both the nodes A and C, and the master node D receives the master notification frame b from both the nodes A and C. According to rule RAS-r3, when the master node receives a master notification frame of the same other node from both systems, the master node B and the master node D determine the current status of the higher-ranking node according to a predetermined rank between the nodes. The node is maintained and becomes the master, and the lower-rank node is switched to the intermediate station (slave). Here, since node A> node B> node C> node D> in this order, the master node B has a higher order than the other master nodes D notified by the master notification frame d. Maintain the status quo and become the master. On the other hand, the master node D switches to the intermediate station (slave) because it has a lower rank than other master nodes B notified by the master notification frame b.
[0088]
Further, upon receiving the terminal station notification frame transmitted by the own node from the upstream of both systems by the rule RAS-r8, it recognizes that the transition has converged, and the node B becomes the super master node.
[0089]
Next, according to the rule RAS-r9, the node B, which is the super master node, transmits a master invitation frame to one of the predetermined two systems, and forcibly sets the node C as a terminal station. Further, when the master notification frame from the node C, to which the master invitation frame is supplied, reaches the node B from upstream of both systems according to the rule RAS-r10, a series of operations is completed.
[0090]
FIG. 17 and FIG. 18 show specific examples of network path switching when one system is disconnected. FIG. 17A shows a normal state in which the node A is a super master node, the node C is a terminal station (master), and the other nodes B and D are intermediate stations (slaves).
[0091]
FIG. 17B illustrates a state in which the transmission path from the node C to the node D is disconnected. At this time, no data frame is transmitted from node C to node D. Therefore, as shown in FIG. 17C, the node D becomes a terminal station (master) because a data frame does not arrive from the upstream due to the rule RAS-r1, sends a master notification frame d to the node A, and transmits the rule RAS-r1. Due to r4, the master invitation frame dm is sent downstream in the reverse direction of the transmission path where no data frame arrives, that is, toward the node C, and the node C once sends the master notification frame d to the node B side.
[0092]
Next, as shown in FIG. 17D, the node B becomes a slave according to the rule RAS-r3, and the node A maintains the current state. Also, the node C becomes a master according to the rule RAS-r5 by the master invitation frame dm, and sends the master notification frame c to the node B side. The node B of the intermediate station sends the master notification frame c to the master node A. If the master notification frame from the master invitation frame supply destination node does not reach the master invitation frame supply source node from one of the two systems according to rule RAS-r11, the super master node is released and the master invitation frame is released. Stop output of
[0093]
Next, as shown in FIG. 17E, when the master notification frames c and d of the other nodes C and D, which are different from each other, arrive from the upstream of both systems, the master node A communicates with the slave by the rule RAS-r2. Become. Therefore, the nodes C and D are the master nodes, and the nodes A and B are the slaves, and are in the normal operation state.
[0094]
Next, as shown in FIG. 17F, when the failure of the transmission path from the node C to the node D is restored, the node C becomes the master according to the master invitation frame dm according to the rule RAS-r5. The master notification frame c arrives from the node C to the node D, and the node D stops sending the master invitation frame dm to the node C according to the rule RAS-r7, as shown in FIG. Sends a master notification frame d. In this state, the master node C receives the same other node master notification frame d from both systems, and the master node D receives the same other node master notification frame c from both systems.
[0095]
In this case, as shown in FIG. 17H, a node C having a higher rank predetermined between the nodes according to the rule RAS-r3 maintains the current state and becomes a master, and a node D having a lower rank is an intermediate station (slave). Switch to. Further, when receiving the terminal notification frame transmitted by the own node from the upstream of both systems under rule RAS-r8, it recognizes that the transition has converged, and that node C becomes the super master node.
[0096]
Next, as shown in FIG. 17 (H), the super master node C transmits a master invitation frame to one of the predetermined two systems according to the rule RAS-r9, and forcibly sets the node D to the terminal station. I do.
[0097]
FIG. 18A shows the same state as FIG. From this state, as shown in FIG. 18B, when the transmission path from the node C to the node D is cut off, no frame arrives according to the rule RAS-r12, and there is no change in the master notification frame from the other. Therefore, the node C maintains the super master node. Also, the node D becomes a terminal station (master) because a data frame does not arrive from the upstream according to the rule RAS-r1, sends a master notification frame d to the node A, and transmits the data frame from which no data frame arrives according to the rule RAS-r4. Downstream, that is, the master invitation frame dm is transmitted toward the node C, and the node C temporarily transmits the master notification frame d to the node B side.
[0098]
Thereafter, as shown in FIG. 18C, when the failure of the transmission path from the node C to the node D is restored, the super master node C sends the master invitation frame cm to the node D according to the rule RAS-r9, and As shown in (D), the node D stops sending the master invitation frame dm to the node C according to the rule RAS-r7, and sends the master notification frame d to the node C. The state shown in FIG. 18D is the same state as FIG. 18A.
[0099]
For this reason, even if the occurrence and recovery of the fault are repeated on the transmission path from the node C to the node D, the states of FIG. 18A, the state of FIG. 18B, the state of FIG. By simply repeating the state of A), the nodes C and D maintain the terminal stations (masters) and do not switch the master, so that communication is not interrupted and stable communication can be guaranteed.
[0100]
FIG. 19 shows a specific example of network path switching in a network divided state (island state). FIG. 19A shows a normal operation state in which the node A is a super master node, the node B is a terminal station (master), and the other nodes C and D are intermediate stations (slaves). FIG. 19B shows a case where the bidirectional transmission paths between the nodes C and D and between the nodes A and B are disconnected.
[0101]
At this time, no data frame is transmitted between the nodes A and B and between the nodes C and D, and no data frame arrives from the upstream. Therefore, as shown in FIG. The super master node is released and stops outputting the master invitation frame. Also, the nodes A, B, C, and D become terminal stations (masters) according to the rule RAS-r1, and are downstream in the reverse direction of the transmission path where no data frame arrives according to the rule RAS-r4, ie, the node A is a node. B, a master solicitation frame am toward node A, node B a master solicitation frame cm toward node D, and node D a master solicitation frame dm toward node C. Is sent.
[0102]
Node A sends master notification frame a to node D, node D sends master notification frame d to node A, node B sends master notification frame b to node C, and node C sends master notification frame c to node B. I do. Then, the network is divided into the networks of the nodes A and B and the networks of the nodes C and D, and enters a normal operation state.
[0103]
Next, when the transmission path failure between the nodes A and B is restored as shown in FIG. 19D, the nodes A and B receive data frames from the upstream as shown in FIG. Then, the transmission of the master invitation frames am and bm is stopped by the rule RAS-r7, and the master notification frames d and c are transmitted. Then, since other master notification frames c and d different from each other arrive from the upstream of both systems, the master node A becomes a slave according to the rule RAS-r2. The master node B also becomes a slave according to the rule RAS-r2 because other master notification frames c and d different from each other arrive from upstream of both systems. Therefore, the nodes C and D become masters, and the nodes A and B become slaves in a normal operation state.
[0104]
In this way, when detecting a network transmission line abnormality, each node autonomously switches the network path configuration according to the network path switching rules RAS-r0 to RAS-r12 and re-establishes a network path between normal transmission lines in real time. With this configuration, a communication path in which a communication disabled section due to a transmission error is minimized is maintained, and highly reliable data communication is enabled.
[0105]
Although the ring network has been described in the above embodiment, even when the switching rules RAS-r0 to RAS-r12 are applied to the loopback method, there is no master switching, so that communication is not interrupted and stable communication is performed. Can be guaranteed.
[0106]
(Supplementary Note 1) In a transmission method of a ring network in which adjacent nodes are connected by a bidirectional transmission path,
Each of the nodes operates by switching to one of a terminal station and an intermediate station so that two adjacent nodes are terminal stations and the other nodes are intermediate stations,
The terminal station generates a packet trailer having a token packet including a transmission right information and a data packet storage area, and sends the packet trailer to the transmission path,
The intermediate station issues a transmission request by writing transmission request information in a token packet of a packet trailer in a direction opposite to the data transmission direction when a transmission request of a data packet occurs.
The terminal station sends a transmission right to the intermediate station that made the transmission request based on the transmission request information of each intermediate station written in the token packet in the packet trailer sent from the opposite terminal. Generating a packet trailer storing the right information in the token packet and sending out the packet trailer,
The intermediate station that has made the transmission request stores the transmission data in the packet trailer according to the transmission right information of the token packet included in the packet trailer in the same direction as the data transmission direction, and transmits the data to the destination node. Transmission method of the ring network.
[0107]
(Supplementary note 2) In the ring network transmission method according to
When a data frame is not received from the transmission device of the adjacent node, switching to terminal operation is performed, and a master invitation frame for prompting the terminal device to operate is transmitted to the transmission device of the adjacent node,
Determine whether to be a terminal operation or an intermediate station operation based on the master notification frame and the master invitation frame notified from the transmission device of the other node of the terminal operation,
When the master notification frame received from both the left and right systems is transmitted from the transmission device of the own node, shift to the final terminal station,
A method for transmitting a ring network, comprising determining a node adjacent to the final terminal station as a terminal station and transmitting a master invitation frame.
[0108]
(Supplementary Note 3) In a transmission device of a ring network which is connected to a transmission device of an adjacent node by a bidirectional transmission path to form a ring network,
The transmission device of each of the nodes has a function of switching to one of a terminal station and an intermediate station so that two adjacent nodes become terminal stations and the other nodes become intermediate stations, and operates.
When operating as a terminal station, a means for generating a packet trailer having a token packet and a data packet storage area and transmitting the packet trailer to the transmission path, and receiving a packet trailer transmitted from the opposite terminal station and delivered to the transmission path. Based on the transmission request information of each intermediate station written in the course of delivery in the packet trailer sent from the opposite terminal, and a transmission right to the intermediate station that made the transmission request. Means for generating a packet trailer storing transmission right information giving the token packet in the token packet and transmitting the generated packet trailer to the opposite terminal station,
When operating as an intermediate station, means for writing transmission request information to the token packet of the packet trailer in the direction opposite to the data transmission direction when a data packet transmission request is generated, and including the packet in the packet trailer in the same direction as the data transmission direction Means for storing transmission data in the packet trailer in accordance with the transmission right information of the token packet to be transmitted and transmitting the data to a destination node.
[0109]
(Supplementary note 4) In the ring network transmission device according to
Means for detecting an abnormal state of receiving data frames from the bidirectional transmission path or an abnormal state of transmission of its own device,
Means for switching to terminal operation when a data frame is not received from the transmission device of the adjacent node, and transmitting a master invitation frame for prompting the transmission device of the adjacent node to operate the terminal;
A means for determining whether to be a terminal operation or an intermediate station operation based on the master notification frame and the master invitation frame notified from the transmission device of the other node of the terminal operation,
Means for shifting to a final terminal station when the master notification frame received from both the left and right systems is transmitted from the transmission device of the own node;
Means for determining a node adjacent to the final terminal station as a terminal station and transmitting a master invitation frame.
[0110]
(Supplementary note 5) In the transmission device of the ring network according to
The final terminal station maintains the final terminal station when no frame arrives from one system and there is no change in the master notification frame from the other system different from the one where the frame did not arrive. A transmission device for a ring network, comprising:
[0111]
(Supplementary note 6) In the ring network transmission device according to
The final terminal station includes means for maintaining the final terminal station when the master notification frame supplied from both the left and right systems has not changed and a master invitation frame has been received. Network transmission equipment.
[0112]
(Supplementary note 7) In the ring network transmission device according to
When the master notification frame output by the node supplied with the master invitation frame from the final terminal station does not reach the final terminal station from one of the left and right systems, the final terminal station is released. A transmission device for a ring network, comprising:
[0113]
【The invention's effect】
As described above, according to the first or third aspect of the present invention, each node is switched to one of a terminal station and an intermediate station such that two adjacent nodes are terminal stations and the other nodes are intermediate stations. In operation, the terminal station generates a token trailer including a token packet including transmission right information and a data packet storage area and transmits the generated packet trailer to the transmission path. The transmission request is written to the token packet of the packet trailer in the opposite direction to make a transmission request, and the terminal station transmits each intermediate station written in the token packet in the packet trailer sent from the opposite terminal. Based on the request information, generates a packet trailer storing transmission right information in a token packet to give a transmission right to the intermediate station that has made a transmission request, and sends the packet trailer to the transmission path, The intermediate station that has made the communication request stores the transmission data in the packet trailer according to the transmission right information of the token packet included in the packet trailer in the same direction as the data transmission direction, and transmits the data to the transmission destination node, so that the adjacent station becomes adjacent. Since two nodes are terminal stations, when a periodic or random line abnormality occurs, by setting the nodes on both sides of the line abnormality occurrence terminal as terminal stations, repeated switching can be prevented, and stable communication can be achieved. Can be guaranteed.
[0114]
Further, according to the invention of
[0115]
The invention according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration example of a ring network.
FIG. 2 is a diagram illustrating an operation when a line abnormality occurs in a conventional ring network.
FIG. 3 is a diagram illustrating an operation when a line abnormality occurs in a conventional double ring loopback method.
FIG. 4 is a configuration diagram of an embodiment of a ring network according to the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of a transmission device in each node of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of a line interface unit and a token controller (TCNT).
FIG. 7 is a configuration diagram of a packet multiplexing unit (PMUX).
FIG. 8 is a configuration diagram of a terminal interface unit.
FIG. 9 is a configuration diagram of a logical configuration of a packet trailer, a packet, and a communication path and a distribution direction of the packet trailer.
FIG. 10 is a diagram showing the distribution of a packet trailer and the operation of a token controller (TCNT).
FIG. 11 is a diagram illustrating a state in which data packets from each node are transmitted by a packet trailer.
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration example of a token packet.
FIG. 13 is a diagram for explaining a data packet transmission rule in each node.
FIG. 14 is a diagram for explaining a procedure in which each node (station) recognizes a station arrangement.
FIG. 15 is a diagram showing a specific example at the time of startup.
FIG. 16 is a diagram illustrating a specific example of network path switching when a node is disconnected.
FIG. 17 is a diagram illustrating a specific example of network path switching when one system is disconnected.
FIG. 18 is a diagram illustrating a specific example of network path switching when one system is disconnected.
FIG. 19 is a diagram showing a specific example of network path switching in a network division state (island state).
[Explanation of symbols]
AD node (station)
11 Left line interface
12 Left packet multiplexing unit (PMUX (L))
13. Right token controller (TCNT (R))
21 Right line interface
22 Right Packet Multiplexer (PMUX (R))
23 Left token controller (TCNT (L))
31 Control unit (CNT)
32 terminal interface
Claims (5)
前記各ノードは、隣接する２つのノードが端局となり、それ以外のノードが中間局となるよう、端局と中間局のいずれかに切替わって動作し、
前記端局は、送信権情報を含むトークンパケット及びデータパケット格納領域を有するパケットトレーラを生成して前記伝送路に送出し、
前記中間局は、データパケットの送信要求発生時に、データ送出方向と逆方向のパケットトレーラのトークンパケットに送信要求情報を書込んで送信要求を行い、
前記端局は、対向する端局から送出されたパケットトレーラ内のトークンパケットに書込まれた各中間局の送信要求情報を基に、送信要求を行った中間局に対して送信権を与える送信権情報を前記トークンパケットに格納したパケットトレーラを生成して前記伝送路に送出し、
前記送信要求を行った中間局は、データ送出方向と同方向のパケットトレーラ内に含まれるトークンパケットの送信権情報に従って前記パケットトレーラに送信データを格納し送信先ノードへデータを送信することを特徴とするリングネットワークの伝送方法。In a transmission method of a ring network in which adjacent nodes are connected by a bidirectional transmission path,
Each of the nodes operates by switching to one of a terminal station and an intermediate station so that two adjacent nodes are terminal stations and the other nodes are intermediate stations,
The terminal station generates a packet trailer having a token packet including a transmission right information and a data packet storage area, and sends the packet trailer to the transmission path,
The intermediate station issues a transmission request by writing transmission request information in a token packet of a packet trailer in a direction opposite to the data transmission direction when a transmission request of a data packet occurs.
The terminal station sends a transmission right to the intermediate station that made the transmission request based on the transmission request information of each intermediate station written in the token packet in the packet trailer sent from the opposite terminal. Generating a packet trailer storing the right information in the token packet and sending out the packet trailer,
The intermediate station that has made the transmission request stores the transmission data in the packet trailer according to the transmission right information of the token packet included in the packet trailer in the same direction as the data transmission direction, and transmits the data to the destination node. Transmission method of the ring network.
隣接ノードの伝送装置からデータフレームが受信されない場合、端局動作に切替わり、かつ、前記隣接ノードの伝送装置へ端局動作を促すマスタ勧誘フレームを送出し、
端局動作の他ノードの伝送装置から通知されるマスタ通知フレーム及び前記マスタ勧誘フレームに基づいて端局動作となるか中間局動作となるかを決定し、
左右両系から受信したマスタ通知フレームが自ノードの伝送装置から送出されたものである場合に最終的な端局に移行し、
前記最終的な端局に隣接するノードを端局に決定してマスタ勧誘フレームを送出することを特徴とするリングネットワークの伝送方法。The transmission method of a ring network according to claim 1,
When a data frame is not received from the transmission device of the adjacent node, switching to terminal operation is performed, and a master invitation frame for prompting the terminal device to operate is transmitted to the transmission device of the adjacent node,
Determine whether to be a terminal operation or an intermediate station operation based on the master notification frame and the master invitation frame notified from the transmission device of the other node of the terminal operation,
When the master notification frame received from both the left and right systems is transmitted from the transmission device of the own node, shift to the final terminal station,
A method for transmitting a ring network, comprising determining a node adjacent to the final terminal station as a terminal station and transmitting a master invitation frame.
前記各ノードの伝送装置は、隣接する２つのノードが端局となり、それ以外のノードが中間局となるよう、端局と中間局のいずれかに切替わって動作する機能を備え、
端局として動作する場合に、トークンパケット及びデータパケット格納領域を有するパケットトレーラを生成し前記伝送路に送出する手段と、対向する端局から送出され上記伝送路に配送されたパケットトレーラを受信して終端する手段と、前記対向する端局から送出されたパケットトレーラ内に配送途中で書込まれた各中間局の送信要求情報を基に、前記送信要求を行った中間局に対して送信権を与える送信権情報を前記トークンパケットに格納したパケットトレーラを生成し対向する端局に向けて送出する手段を有し、
中間局として動作する場合に、データパケットの送信要求発生時に、データ送出方向と逆方向のパケットトレーラのトークンパケットに送信要求情報を書込む手段と、データ送出方向と同方向のパケットトレーラ内に含まれるトークンパケットの送信権情報に従って前記パケットトレーラに送信データを格納し送信先ノードへデータを送信する手段とを備えたことを特徴とするリングネットワークの伝送装置。In a transmission device of a ring network that is connected to a transmission device of an adjacent node by a bidirectional transmission path to form a ring network,
The transmission device of each of the nodes has a function of switching to one of a terminal station and an intermediate station so that two adjacent nodes become terminal stations and the other nodes become intermediate stations, and operates.
When operating as a terminal station, a means for generating a packet trailer having a token packet and a data packet storage area and transmitting the packet trailer to the transmission path, and receiving a packet trailer transmitted from the opposite terminal station and delivered to the transmission path. Based on the transmission request information of each intermediate station written in the course of delivery in the packet trailer sent from the opposite terminal, and a transmission right to the intermediate station that made the transmission request. Means for generating a packet trailer storing transmission right information giving the token packet in the token packet and transmitting the generated packet trailer to the opposite terminal station,
When operating as an intermediate station, means for writing transmission request information to the token packet of the packet trailer in the direction opposite to the data transmission direction when a data packet transmission request is generated, and including the packet in the packet trailer in the same direction as the data transmission direction Means for storing transmission data in the packet trailer in accordance with the transmission right information of the token packet to be transmitted and transmitting the data to a destination node.
前記双方向の伝送路からのデータフレーム受信異常状態または自装置の送信異常状態を検知する手段と、
隣接ノードの伝送装置からデータフレームが受信されない場合、端局動作に切替わり、かつ、前記隣接ノードの伝送装置へ端局動作を促すマスタ勧誘フレームを送出する手段と、
端局動作の他ノードの伝送装置から通知されるマスタ通知フレーム及び前記マスタ勧誘フレームに基づいて端局動作となるか中間局動作となるかを決定する手段と、
左右両系から受信したマスタ通知フレームが自ノードの伝送装置から送出されたものである場合に最終的な端局に移行する手段と、
前記最終的な端局に隣接するノードを端局に決定しマスタ勧誘フレームを送出する手段とを備えたことを特徴とするリングネットワークの伝送装置。The transmission device for a ring network according to claim 3,
Means for detecting an abnormal state of receiving data frames from the bidirectional transmission path or an abnormal state of transmission of its own device,
Means for switching to terminal operation when a data frame is not received from the transmission device of the adjacent node, and transmitting a master invitation frame for prompting the transmission device of the adjacent node to operate the terminal;
A means for determining whether to be a terminal operation or an intermediate station operation based on the master notification frame and the master invitation frame notified from the transmission device of the other node of the terminal operation,
Means for shifting to a final terminal station when the master notification frame received from both the left and right systems is transmitted from the transmission device of the own node;
Means for determining a node adjacent to the final terminal station as a terminal station and transmitting a master invitation frame.
前記最終的な端局で、一方の系からフレームが到達せず、フレームが到達しなかった一方とは異なる他方の系からのマスタ通知フレームに変化がない場合に前記最終的な端局を維持する手段を備えたことを特徴とするリングネットワークの伝送装置。The transmission device for a ring network according to claim 4,
The final terminal station maintains the final terminal station when no frame arrives from one system and there is no change in the master notification frame from the other system different from the one where the frame did not arrive. A transmission device for a ring network, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002165819A JP2004015407A (en) | 2002-06-06 | 2002-06-06 | Transmission method and apparatus for ring network |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2002165819A JP2004015407A (en) | 2002-06-06 | 2002-06-06 | Transmission method and apparatus for ring network |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP2004015407A true JP2004015407A (en) | 2004-01-15 |
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ID=30433571
Family Applications (1)
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2004015407A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010212938A (en) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Mitsubishi Electric Corp | Ring type network system |
-
2002
- 2002-06-06 JP JP2002165819A patent/JP2004015407A/en not_active Withdrawn
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