JP2007110185A - 伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】定周期で伝送フレームを送信する境界ノードが保守・点検などで不在となっても定周期性を維持することのできる伝送システムを提供する。
【解決手段】保守などにより境界ノードが取り外されると、その後段の一般ノードは定周期での伝送フレームの受信が途絶える。この途絶えを検知した一般ノードは自ノードのノード番号を付した伝送フレームを定周期で後段に向けてバックアップ送信する。その後、境界ノードを取りはずした箇所の伝送ケーブルの端部同士を接続して伝送ループを形成すると、バックアップ送信した伝送フレームが伝送ループを一周して戻ってくる。そこで、自ノードの送信した伝送フレーム（自ノードのノード番号が付された伝送フレーム）を最初に受信した一般ノードは代理境界状態に移行し、以後、境界ノードに代わって定周期で伝送フレームを送信する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、伝送ループ内に複数のノードを備えた伝送システムに係わり、特に、伝送フレームを定周期で巡回させる伝送システムに関する。

伝送ループ内に複数のノードを設け、その中の特定の１つのノード（以下、境界ノードと呼ぶ。）から伝送フレームを定周期で後段に送信し、他のノード（以下、一般ノードと呼ぶ。）は前段から受信した伝送フレームを後段へ中継するように動作する伝送システムがある（たとえば、特許文献１参照。）。境界ノードが送信した伝送フレームが伝送ループ内を一巡する間に該伝送フレームに必要な情報を乗せたり、該伝送フレームから情報を読み出したりすることで、各ノード間での情報交換が行なわれる。

このような伝送フレームを定周期で巡回させる伝送システムは、各ノードで伝送フレームの定周期による受信が途絶えた時点で直ちにシステム内の障害発生を検出することができるので、たとえば、鉄道列車の運行制御などのように、高い安全性の要求される分野で使用される。

特許第３１１５５３０号

一般ノードや境界ノードは保守・点検などのために一時的にシステムから取り外されることがある。一般ノードは伝送フレームを中継するだけなので、一部の一般ノードを取り外しても、その箇所で伝送ケーブルを繋ぎ直してループを形成すれば、定周期での伝送フレームの巡回送信が再開される。

しかしながら、定周期で伝送フレームを送信する機能を担っている境界ノードを保守・点検などのために取り外した場合には、伝送ケーブルを繋いでループを形成し直しても、定周期での伝送フレームの送信を維持することができなかった。このため、支障の少ない時期を選んで保守・点検作業を行なったり、作業を短時間で終了させたりしなければならなかった。

本発明は、上記の問題を解決しようとするものであり、定周期で伝送フレームを送信する境界ノードが保守・点検などで不在となっても定周期性を維持することのできる伝送システムを提供することを目的としている。

上記の目的は、以下に示す各項の発明により達成される。

（１）伝送ループ内に、伝送フレームを定周期で後段に送信する１つの境界ノードと、受信した伝送フレームを後段に中継する少なくとも１つの一般ノードとを有する伝送システムにおいて、
保守などにより境界ノードを取り外した状態で伝送ループが形成されたとき、一般ノードの中のいずれか１つが、前記境界ノードの代わりに定周期で伝送フレームを後段に送信する代理境界状態に移行する
ことを特徴とする伝送システム。

上記発明では、伝送ループ内に境界ノードが存在するときは、該境界ノードが定周期で伝送フレームを送信し、他の一般ノードは前段から受信した伝送フレームを後段に中継する。一方、保守などで境界ノードが取り外されたときは、一般ノードの中のいずれか１つが境界ノードを代理する代理境界状態に移行して伝送フレームを定周期で送信する。他の一般ノードは正常時と同様に、受信した伝送フレームを後段に中継する。したがって、境界ノードが不在の状態でも定周期性が確保される。

境界ノードが存在するか否かの判定方法は問わないが、たとえば、伝送フレームに境界ノードが当該伝送フレームの発ノードであることを示す情報を付したり、境界ノードの存否を示す情報を伝送フレームとは別の信号やフレームで一般ノードに知らせたりしてもよい。また、代理境界状態になる１つの一般ノードを決定する方法も問わない。たとえば、外部から指定されてもよいし、一般ノードの中で自律的に決定してもよい。

（２）前記代理境界状態に移行する１つの一般ノードを、伝送ループ内の一般ノード相互間で調停して決定する
ことを特徴とする（１）に記載の伝送システム。

上記発明では、代理境界状態になる一般ノードが、伝送ループ内に存在する一般ノード相互間で自律的に決定される。たとえば、代理境界状態になることを最初に宣言した一般ノードが代理境界状態になってもよいし、各一般ノードにＩＤ番号を与えておき、最小番号（あるいは最大番号）の一般ノードが代理境界状態になるなどの決定ルールでもよく、調停の方法は問わない。

（３）前記代理境界状態に移行した一般ノードは、前記境界ノードが伝送ループ内に存在する状態に戻ったとき、受信した伝送フレームを後段に中継する通常状態に復帰する
ことを特徴とする（１）または（２）に記載の伝送システム。

上記発明では、保守・点検などで取り外されていた境界ノードが伝送ループに戻されたとき、代理境界状態にあった一般ノードは通常の状態に復帰し、境界ノードが定周期を作り出す。

（４）伝送ループ内に１つの境界ノードと少なくとも１つの一般ノードとを有する伝送システムにおいて、
境界ノードは、伝送フレームを定周期で後段に送信し、
一般ノードは、
動作状態として、通常状態と代理境界状態とを有し、かつ
通常状態において所定の規定時間内に伝送フレームの受信がない場合は、自ノードのノードＩＤを付した伝送フレームを後段に送信し、
通常状態において前記規定時間内に伝送フレームの受信があった場合は、前記受信した伝送フレームに自ノードのノードＩＤが付されているか否かを調べ、自ノードのノードＩＤが付されていない場合は受信した伝送フレームを後段へ中継し、自ノードのノードＩＤが付されている場合は代理境界状態に移行し、
前記代理境界状態においては、定周期で伝送フレームを後段に送信する
ことを特徴とする伝送システム。

上記発明では、保守などで境界ノードが不在になると、一般ノードは、自ノードのノードＩＤを付した伝送フレームを作って後段へ送信し、自ノードの送信した伝送フレームを最初に受信した一般ノードが、以後、境界ノードを代理して伝送フレームを定周期で送信するように動作する。

すなわち、境界ノードが伝送ループ内に存在するときは、一般ノードは通常状態にあり、境界ノードが定周期で送信した伝送フレームを受信して後段に中継する。この状態で境界ノードが取り外されると、たとえば、境界ノードの直ぐ後段（下流）に位置していた一般ノード（Ａ）は伝送フレームの受信が途絶えるので、自ノードのノードＩＤを付した伝送フレームを作成して後段に送信する。一般ノード（Ａ）よりも後段に位置する他の一般ノードは一般ノード（Ａ）が送信した伝送フレームを受信し、これをそのまま後段へ中継する。こうして一般ノード（Ａ）の送信したフレームは他の一般ノードに中継されて伝送ループ内を一巡して一般ノード（Ａ）に戻ってくる。一般ノード（Ａ）は自ノードの送信した伝送フレームが戻ってきたら、境界ノードを代理する代理境界状態に移行し、それ以後、定周期で伝送フレームを後段に送信するように動作する。このようにして、境界ノードが不在となった後も定周期性が維持される。

ノードＩＤは、番号などに限らず、自ノードから送出したフレームであることを確認できる情報であればよく、自ノードを特定可能な間接的な情報などであってもよい。たとえば、ノード毎に送信する伝送フレームの長さが相違する場合には、伝送フレームの長さという間接的な情報をノードＩＤとして利用することができる。

（５）前記代理境界状態の一般ノードは、境界ノードが発ノードである伝送フレームが受信された場合は、前記通常状態に復帰する
ことを特徴とする（４）に記載の伝送システム。

上記発明では、たとえば、保守・点検などを終えて境界ノードが伝送ループ内に戻されたとき、代理境界状態にあった一般ノードは通常状態に復帰し、境界ノードが定周期を作り出す。境界ノードが発ノードであることの判別方法には、境界ノードが送出する伝送フレームにその発ノードが境界ノードであることを示すフラグを付するようにすればよい。また、境界ノードのノード番号を特定の値とするように定めておけば、伝送フレームに付されたノード番号によって境界ノード発か否かを判別することもできる。

（６）伝送ループ内に複数のノードを有する伝送システムにおいて、
各ノードは、動作状態として通常状態と境界状態とを有し、
通常状態において所定の規定時間内に伝送フレームの受信がない場合は、自ノードのノードＩＤを付した伝送フレームを後段に送信し、
通常状態において前記規定時間内に伝送フレームの受信があった場合は、前記受信した伝送フレームに自ノードのノードＩＤが付されているか否かを調べ、自ノードのノードＩＤが付されていない場合は受信した伝送フレームを後段へ中継し、自ノードのノードＩＤが付されている場合は境界状態に移行し、
前記境界状態においては、定周期で伝送フレームを後段に送信する
ことを特徴とする伝送システム。

上記発明では、元々、境界ノードは存在せず、伝送ループ内に設けたいずれか１つの一般ノードが境界状態に移行し、定周期で伝送フレームを送信する機能を果たす。

（７）前記一般ノードは、通常状態において前記規定時間内に伝送フレームの受信がない場合は、自ノードのノードＩＤを付した伝送フレームを定周期で後段に送信する
ことを特徴とする（４）乃至（６）のいずれか１つに記載の伝送システム。

上記発明では、一般ノードは、伝送フレームの受信が途絶えると、定周期で伝送フレームを後段に送信するように動作する。これにより、その後段に位置する各一般ノードにおいては定周期性が乱れることなく伝送フレームが受信され、受信した伝送フレームの中継が行なわれる。すなわち、境界ノードが取り去られた後、代理境界状態の一般ノードが生じるまでの間においても、定周期性が維持される。なお、代理境界状態となった一般ノードはそれまでと同じ位相で定周期の送信を維持する。

本発明に係わる伝送システムによれば、定周期性を作り出している境界ノードが保守・点検などで不在となった場合に、いずれか１つの一般ノードが境界ノードを代理して、伝送フレームを定周期で送信するように動作するので、境界ノードが不在となった後も定周期性を維持することができる。これにより境界ノードに対する保守・点検作業をゆっくりと時間を掛けて行なうことができ、作業性が改善される。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係わる伝送システム１０のシステム構成を示している。伝送システム１０は、伝送ループ内に１つの境界ノード１１と１つ以上の一般ノード１２とを直列に接続して備えている。伝送システム１０は、伝送ループ内で伝送フレームを一方向に循環させるようになっている。ここでは、一般ノード１２として、第１一般ノード１２ａと第２一般ノード１２ｂと第３一般ノード１２ｃとをこの順で境界ノード１１の後段に配置してある。また、隣り合うノード１１、１２同士を接続する伝送路１３として光ファイバケーブルを使用している。伝送路１３はメタルケーブルなど他の種類のものでもよい。

正常な動作において、境界ノード１１は伝送フレームを作成して定周期で後段に送信し、一般ノード１２は受信した伝送フレームを後段へ中継送信するようになっている。図中の矢印ｍは、該矢印ｍの付されたノードが伝送フレームの発ノードであることを示している。

図２は、各ノード１１、１２における伝送フレームの送受信タイミングを示している。境界ノード１１が時刻Ｔ１に伝送フレーム２０ａを後段に送信すると、第１一般ノード１２ａはその直後に伝送フレーム２０ａを受信し、所定の中継遅延時間ｄを経て伝送フレーム２０ａが後段に中継送信される。その後、伝送フレーム２０ａは第２一般ノード１２ｂ、第３一般ノード１２ｃと順に中継されて伝送ループを一巡し境界ノード１１に時刻Ｔ２に戻ってくる。境界ノード１１は、伝送フレーム２０ａを送信してから所定の伝送周期ｐが経過した時（時刻Ｔ４）に次の伝送フレーム２０ｂを後段へ送信する。

したがって、伝送ループ内では、伝送周期ｐを周期とした定周期で伝送フレーム２０が巡回している。また、伝送周期ｐは伝送フレームが伝送ループを一巡する時間よりも長い時間に設定してあり、伝送ループ内には同時に２種類の伝送フレームが存在しないようになっている。

各ノード１１、１２は、前回の送信から規定時間が経過しても次の伝送フレームが受信されないとき、伝送路１３に断線などの障害が生じて伝送フレームの定周期での受信が途絶えたと判断する。一般ノード１２は、伝送フレームの受信が途絶えたと判断した場合は、伝送フレームを作成して定周期で後段に送信するバックアップ送信を開始する。

バックアップ送信による伝送フレームの送信開始タイミングは、伝送フレームを前回送信した時点から伝送周期ｐの経過時に設定してある。これにより、伝送路１３の断線箇所の直ぐ後段に位置する一般ノード１２は断線前と変わらない位相と定周期とを維持して伝送フレームを後段に送信し、断線箇所の下流（後段側）においても伝送フレームの定周期による伝送が維持される。なお、中継遅延時間ｄは、伝送フレームの受信が途絶えたか否かを的確に判断して誤ったバックアップ送信の発生を防止するために必要な長さに設定してある。

図２の例では、境界ノード１１と第１一般ノード１２ａとの間で時刻Ｔ３に断線が発生し、断線後の時刻Ｔ４に境界ノード１１が送信した伝送フレーム２０ｂは第１一般ノード１２ａに到達していない。このため、第１一般ノード１２ａは、前回の伝送フレーム２０ａを送信した時点から伝送周期ｐが経過したとき、伝送フレーム２０ｃを作成して後段にバックアップ送信している。

一般ノード１２は、動作状態として通常状態と代理境界状態とを有し、受信状況などに応じて通常状態と代理境界状態とを遷移するようになっている。通常状態は、受信した伝送フレーム２０を後段に中継送信したり、受信が途絶えたときにバックアップ送信したりする動作状態である。代理境界状態は、境界ノード１１が保守・点検などによって取り外され不在の場合に、境界ノード１１に代わって定周期で伝送フレーム２０を後段に送出する動作状態である。

図３は、伝送フレーム２０のデータフォーマットの一例を示している。伝送フレーム２０は、フレーム開始コマンド２１と、ヘッダ部２２と、ノード毎のデータフィールド２３と、フレーム終端コマンド２４とで構成される。フレーム開始コマンド２１は伝送フレーム２０の始まりを示し、フレーム終端コマンド２４は伝送フレーム２０の終端を示すコードである。

ヘッダ部２２は、伝送システム１０の回線状況を示すステータス情報として利用される。ヘッダ部２２は特発フラグ２２ａと発ノード番号２２ｂとで構成される。発ノード番号２２ｂは、当該伝送フレーム２０を作成して伝送ループに送り出したノード（発ノード）の番号を示す情報である。特発フラグ２２ａは、発ノードの種別や状態を示すための情報である。主に境界ノード１１以外の一般ノード１２が発ノードになっていることを示す機能を果たす。

データフィールド２３は、ノード毎に割り当てられたデータ格納領域である。データフィールド２３にはシーケンス番号、宛先アドレス、送信元アドレス、データ内容などが格納される。各ノード１１、１２は、受信した伝送フレーム２０の中で自ノードが宛先に指定されているデータフィールド２３のデータを読み取ると共に、自ノードに割り当てられたデータフィールド２３に他のノード宛のデータを書き込む処理を行なう。

図４は、各ノード１１、１２が送信する伝送フレーム２０のヘッダ部２２の作成規則を示している。境界ノード１１においては、規定時間内に伝送フレーム２０の受信があれば、送信する伝送フレーム２０の特発フラグ２２ａに「５Ａ」を設定し（図４中のＳ１）、規定時間内に伝送フレーム２０の受信がなければ「ＡＡ」を設定する（Ｓ２）。なお、本説明において特発フラグ２２ａに設定する「５Ａ」などの値は１６進表記で示してある。

一般ノード１２においては、通常状態で規定時間内に伝送フレーム２０の受信があれば、送信する伝送フレーム２０の特発フラグ２２ａに、その受信した伝送フレーム２０に含まれていた特発フラグ２２ａの値をそのまま設定し（Ｓ３）、代理境界状態で規定時間内に伝送フレーム２０の受信があれば、送信する伝送フレーム２０の特発フラグ２２ａに「５５」を設定する（Ｓ４）。また一般ノード１２においては、動作状態に係わらず、規定時間内に伝送フレーム２０の受信がなければ、送信する伝送フレーム２０の特発フラグ２２ａの値を「Ａ５」に設定する（Ｓ５）。

境界ノード１１においては、規定時間内に伝送フレーム２０の受信がありかつその発ノードが境界ノード１１の場合は、送信する伝送フレーム２０の発ノード番号２２ｂに自ノードのノード番号を設定し（Ｓ６）、規定時間内に伝送フレーム２０の受信がありかつその発ノードが境界ノード１１でない場合は、送信する伝送フレーム２０の発ノード番号２２ｂに、その受信した伝送フレーム２０に含まれていた発ノード番号２２ｂの値をそのまま設定する（Ｓ７）。また、規定時間内に伝送フレーム２０の受信がなければ、送信する伝送フレーム２０の発ノード番号２２ｂに自ノードのノード番号を設定する（Ｓ８）。

通常状態の一般ノード１２においては、規定時間内に伝送フレーム２０の受信があれば、その受信した伝送フレーム２０に含まれている発ノード番号２２ｂの値を、送信する伝送フレーム２０の発ノード番号２２ｂにそのまま設定する（Ｓ９）。代理境界状態の一般ノード１２においては、規定時間内に伝送フレーム２０の受信があれば、送信する伝送フレーム２０の発ノード番号２２ｂに自ノードのノード番号を設定する（Ｓ１０）。また一般ノード１２においては、動作状態に係わらず、規定時間内に伝送フレーム２０の受信がなければ、送信する伝送フレーム２０の発ノード番号２２ｂに自ノードのノード番号を設定する（Ｓ８）。

なお、特発フラグ２２ａの値は上記した「ＡＡ」、「Ａ５」などに限定されず、必要数の状態を区別して表示可能な値であれば何でもよい。

図５は、ノード１１、１２の概略構成を示している。境界ノード１１と一般ノード１２とは同一の回路構成をなしており、設定により境界ノード１１として動作するか一般ノード１２として動作するかを切り換えるようになっている。

ノード１１、１２は、受信部３１と、受信制御部３２と、中継バッファ３３と、送信部３４と、送信制御部３５と、対ホストＩ／Ｆ３６とを備えている。受信制御部３２や送信制御部３５は高速動作を要求されるため、ソフトウェア処理ではなく必要な機能をハードウェア回路が果たすように構成されている。

受信部３１は、伝送路１３から到達する伝送フレーム２０を受信する。受信制御部３２は、受信に係わる各種の制御を行なう。受信制御部３２は、受信監視部３２ａとヘッダ解析部３２ｂと動作モード管理部３２ｃとしての機能を有している。受信監視部３２ａは、規定時間内に伝送フレーム２０の受信があるか否かを監視する。ヘッダ解析部３２ｂは、受信した伝送フレーム２０のヘッダ部２２を解析すると共に、次に送信する伝送フレーム２０のヘッダ部２２を図４の作成規則に従って作成する機能を果たす。動作モード管理部３２ｃは、一般ノード１２として動作する際に動作状態を通常状態と代理境界状態との間で移行させる制御を行なう。

中継バッファ３３は、受信部３１で受信した伝送フレーム２０内の各データを一時記憶するバッファメモリである。

送信制御部３５は、伝送フレーム２０の送信に係わる制御を行なう。送信制御部３５は、定周期管理部３５ａとフレーム作成部３５ｂとしての機能を備えている。定周期管理部３５ａは、伝送フレーム２０の送信タイミングを管理するものであり、定周期での伝送フレーム２０の送信や、中継送信時の中継遅延時間ｄを管理したりする機能を果たす。フレーム作成部３５ｂは、中継バッファ３３に記憶されているデータを乗せた所定フォーマットの伝送フレーム２０を作成する機能を果たす。

送信部３４は、送信制御部３５が作成した伝送フレーム２０を後段へ送信する機能を果たす。対ホストＩ／Ｆ３６は、図示省略のホスト・コンピュータと当該ノードとの間でデータや制御情報のやり取りを行なうための入出力回路である。対ホストＩ／Ｆ３６は、受信した伝送フレーム２０内のデータ内容をホスト・コンピュータに送信したり、伝送フレーム２０に乗せて送信すべきデータをホスト・コンピュータから受信したりする機能を果たす。

次に、伝送ループ内の各観測点における伝送フレーム２０のヘッダ部２２の内容と各種の回線状態について説明する。

図１（ｂ）は、正常動作時における各観測点でのヘッダ部２２の内容を一覧表示したヘッダ一覧表４０ａである。なお、ここでは、各ノードのノード番号は、境界ノード１１が「０１」、第１一般ノード１２ａが「０２」、第２一般ノード１２ｂが「０３」、第３一般ノード１２ｃが「０４」にそれぞれ設定されている。また図１（ａ）に示すように観測点Ａは第３一般ノード１２ｃの直ぐ下流の位置に、観測点Ｂは境界ノード１１の直ぐ下流の位置に、観測点Ｃは第１一般ノード１２ａの直ぐ下流の位置に、観測点Ｄは第２一般ノード１２ｂの直ぐ下流の位置になっている。

正常動作時は、境界ノード１１が作成した伝送フレーム２０が伝送ループ上を一巡している状態である。境界ノード１１は、自ノードの送出した伝送フレーム２０を規定時間内に受信しているので特発フラグ２２ａを「５Ａ」に設定し、発ノード番号２２ｂを自ノードのノード番号である「０１」に設定した伝送フレーム２０を後段に送信する（観測点Ｂ）。

各一般ノード１２ａ〜１２ｃは、正常動作時には、受信した伝送フレーム２０をそのまま後段に中継送信するので、観測点Ｃ、Ｄ、Ａにおけるヘッダ部２２の内容は境界ノード１１が送信したもの（観測点Ｂでの値）と同一になっている。

図６（ａ）は観測点Ａと境界ノード１１との間で回線断が発生した様子を、同図（ｂ）はそのときのヘッダ一覧表４０ｂを示している。観測点の位置やノード番号の割り当ては図１の場合と同一である。断線により、境界ノード１１は受信なしの状態になる。伝送フレーム２０は境界ノード１１が作成する。境界ノード１１の送信した伝送フレーム２０は回線断の箇所まで伝送されて途絶え、伝送ループを一巡しない状態になる。

境界ノード１１は、伝送フレーム２０の受信がないので特発フラグ２２ａを「ＡＡ」に設定し、発ノード番号２２ｂを自ノードのノード番号である「０１」に設定した伝送フレーム２０を後段に送信する（観測点Ｂ）。各一般ノード１２ａ〜１２ｃは、受信した伝送フレーム２０をそのまま後段に中継送信する。したがって、観測点Ｃ、Ｄ、Ａにおけるヘッダ部２２の内容は境界ノード１１が送信したもの（観測点Ｂでの値）と同一になる。伝送フレーム２０中の特発フラグ２２ａが「ＡＡ」であることから、境界ノード１１で受信のないことを他のノード１２においても認識することができる。

図７（ａ）は観測点Ｃと第２一般ノード１２ｂとの間で回線断が発生した様子を、同図（ｂ）はそのときのヘッダ一覧表４０ｃを示している。観測点の位置やノード番号の割り当ては図１の場合と同一である。

境界ノード１１が送信した伝送フレーム２０は回線断の発生箇所で途絶え、伝送ループを一巡しない。回線断の発生箇所の直ぐ下流に位置する第２一般ノード１２ｂは受信なしの状態になるのでバックアップ送信を開始する。第２一般ノード１２ｂは伝送フレーム２０の受信がないので特発フラグ２２ａを「Ａ５」に設定し、発ノード番号２２ｂを自ノードのノード番号である「０３」に設定した伝送フレーム２０を作成し、これを定周期で後段に送信する（観測点Ｄ）。第３一般ノード１２ｃはこの伝送フレーム２０をそのまま中継するので観測点Ａにおけるヘッダ部２２の内容は観測点Ｄと同一になる。特発フラグ２２ａが「Ａ５」の場合は発ノード番号２２ｂが示す一般ノード１２に受信のないことを意味している。

境界ノード１１は、受信した伝送フレーム２０の特発フラグ２２ａおよび発ノード番号２２ｂからこの伝送フレーム２０の発ノードが境界ノードでないことを認識し、自ノードで定周期を作り出すことを止め、発ノードになっている第２一般ノード１２ｂが作り出した定周期に合わせてフレームを送信する。すなわち、一般ノード１２が中継動作する場合と同様のタイミングでフレームを送信する。また、境界ノード１１は、特発フラグ２２ａを「５Ａ」に設定し、受信した伝送フレーム２０の発ノード番号２２ｂの値（ここでは「０３」）をそのまま設定した伝送フレーム２０を後段に送信する（観測点Ｂ）。第１一般ノード１２ａは、この伝送フレーム２０をそのまま中継するので観測点Ｃにおけるヘッダ部２２の内容は観測点Ｂと同一になる。

次に、一般ノード１２が通常状態と代理境界状態との間を遷移する際の動作について説明する。

図８（ａ）は、境界ノード１１を保守・点検などのために取り外して伝送路１３を切断した状態を、同図（ｂ）はそのときのヘッダ一覧表４０ｄを示している。観測点の位置やノード番号の割り当ては図１の場合と同一である。

図８（ａ）に示すように、境界ノード１１を保守・点検などのために取り外して伝送路１３を切断した状態になると、その切断箇所の直ぐ下流に位置する第１一般ノード１２ａは伝送フレーム２０の受信がなくなるので、バックアップ送信を開始し、定周期で伝送フレーム２０を送信する。このとき、第１一般ノード１２ａは、特発フラグ２２ａの値を、当該伝送フレーム２０の発ノードが一般ノードであることを示す「Ａ５」に設定し、発ノード番号２２ｂを自ノードのノード番号である「０２」に設定した伝送フレームを作成して後段に定周期で送信する（観測点Ｃ）。

バックアップ送信において第１一般ノード１２ａは、伝送フレーム２０の受信が途絶える前と周期も位相も同じ定周期が維持されるように伝送フレーム２０を後段に送信する。その結果、第１一般ノード１２ａの後段に位置する第２一般ノード１２ｂや第３一般ノード１２ｃは、通常通りの中継動作を継続する。したがって、観測点Ｄ、観測点Ａにおいて、特発フラグは「Ａ５」、発ノード番号は「０２」になる。

図９（ａ）は、境界ノード１１を取り外した箇所の伝送ケーブルの端部同士を接続した状態を、同図（ｂ）はそのときのヘッダ一覧表４０ｅを示している。観測点の位置やノード番号の割り当ては図１の場合と同一である。

図９（ａ）に示すように、境界ノード１１を取り外した箇所の伝送ケーブルの端部同士を接続して伝送ループを形成すると、第１一般ノード１２ａの送信した伝送フレーム２０が伝送ループを一巡して第１一般ノード１２ａに戻ってくる。第１一般ノード１２ａは、バックアップ送信を行なっている状態で自分の送信した伝送フレーム２０が受信されると、動作状態を代理境界状態に移行させる。

ここでは、受信した伝送フレーム２０に含まれる特発フラグ２２ａと発ノード番号２２ｂの値がそれぞれ、先に自ノードから送信した伝送フレーム２０に設定したそれらの値と同一の場合に、代理境界状態に移行するようになっている。すなわち、自ノードとノード番号が同一であることと、境界ノード１１を経ていないこと（特発フラグ２２ａが「５Ａ」、「ＡＡ」でないこと、言い換えると特発フラグ２２ａが「Ａ５」であること）の２条件を確認している。境界ノード１１を経ていないことの確認を行なう理由は、図７に示したように、境界ノード１１が存在する状態でも伝送フレーム２０の発ノード番号２２ｂが一般ノード１２のノード番号になる場合があるからであり、このとき誤って代理境界状態へ移行しないためである。

図１０（ａ）は第１一般ノード１２ａが代理境界状態へ移行した後の様子を、同図（ｂ）はそのときのヘッダ一覧表４０ｆを示している。観測点の位置やノード番号の割り当ては図１の場合と同一である。

代理境界状態に移行した第１一般ノード１２ａは、伝送フレーム２０を作成して定周期で後段に送出する。なお、第１一般ノード１２ａは、代理境界状態に移行する前と代理境界状態へ移行した後とで周期も位相も同じ定周期を維持するように動作する。代理境界状態となった第１一般ノード１２ａは、特発フラグ２２ａを「５５」に設定し、発ノード番号２２ｂを自ノードのノード番号である「０２」に設定した伝送フレーム２０を作成し、これを定周期で後段に送信する（観測点Ｃ）。第２一般ノード１２ｂや第３一般ノード１２ｃは受信した伝送フレーム２０をそのまま中継するので観測点Ｄおよび観測点Ａにおけるヘッダ部２２の内容は観測点Ｃと同一になる。

このように、バックアップ送信の開始後に自ノードの送信した伝送フレーム２０を最初に受信した一般ノードが代理境界状態に移行して伝送フレームを定周期で送信するように動作するので、境界ノード１１が保守・点検などのために不在となった後も、定周期性を維持したまま、伝送フレーム２０を伝送ループ内に巡回させることができる。また、境界ノード１１を取り外した後も、取り外す前と位相・周期共に同一の定周期が維持される。

なお、上記の例では、システムを稼動させたままで境界ノード１１の取り外しを行なった場合を示したが、境界ノード１１を取り外した後にシステムの電源を入れ直すような場合にも、同様の手順で代理境界状態になる一般ノードが決定される。すなわち、当初はバックアップ送信が開始され、自ノードの送信した伝送フレーム２０を最初に受信した一般ノードが代理境界状態へ移行するように動作する。どの一般ノードが代理境界状態に移行するかは、各一般ノードへの電源の投入順序などに依存する。

図１１は、一般ノード１２における動作の流れを示している。一般ノード１２は、規定時間内に伝送フレーム２０が受信されない場合（定周期での受信が途絶えたとき）は（ステップＳ１０１；Ｎ）、自ノードのノード番号を発ノード番号２２ｂに設定した伝送フレーム２０を定周期で送信するバックアップ送信を開始する（ステップＳ１０２）。

規定時間内に伝送フレーム２０が受信されているときは（ステップＳ１０１；Ｙ）、受信した伝送フレーム２０が自ノードの送信したもの（自ノードが発ノード）か否かを調べ、自ノードの送信したものでなければ（ステップＳ１０３；Ｎ）、受信した伝送フレーム２０をそのまま後段へ中継する（ステップＳ１０４）。これが正常時における一般ノード１２の動作である。

受信した伝送フレーム２０が自ノード発のものであれば（ステップＳ１０３；Ｙ）、代理境界状態に移行し、定周期での伝送フレーム２０の送信を開始する（ステップＳ１０５）。

代理境界状態に移行した後、規定時間内の伝送フレーム２０の受信が途絶えたとき（ステップＳ１０６；Ｎ）もしくは境界ノード１１が発ノードである伝送フレーム２０を受信したときは（ステップＳ１０７；Ｙ）、通常状態に復帰して（ステップＳ１０８）動作を継続する。すなわち、代理境界状態になっている一般ノード１２のすぐ上流で伝送ループが切断されたときや保守・点検などを終えた境界ノード１１が伝送ループ内に戻されたときに代理境界状態から通常状態に復帰する。これにより、システム全体の動作を継続させた状態のまま境界ノード１１を伝送ループ内に戻せば、それまで代理境界状態であった一般ノードが自動的に通常状態に復帰し、境界ノード１１を取り外す前と同じように、境界ノード１１がシステム内の定周期を作り出す正常動作に復帰する。なお、境界ノード１１が伝送ループ内に復帰したときは、境界ノード１１が作り出す定周期となり、代理境界状態での定周期に対して位相が異なるものになる。

代理境界状態の一般ノードが通常状態に復帰する起因は、自ノードの送出した伝送フレーム２０と異なる伝送フレーム２０を受信したことでもよいし、伝送フレーム２０が定周期で受信されなくなったことでもよい。

以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は実施の形態に示したものに限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

たとえば、実施の形態では、通常状態から代理境界状態へ移行する条件を発ノード番号２２ｂが自ノードのノード番号と同一であることと、特発フラグ２２ａが「Ａ５」であること（境界ノード１１を経ていないこと）との２条件としたが、境界ノード１１における発ノード番号２２ｂの設定の仕方によっては前者の条件のみでもかまわない。たとえば、境界ノード１１が送信する伝送フレーム２０の発ノード番号２２ｂに必ず自ノードのノード番号を設定する（図７のような動作を行なわない）ように規定したり、ヘッダ部２２の発ノード番号２２ｂへの自ノード番号の設定を、バックアップ送信中の一般ノード１２のみが行なうように規定したりすれば、受信した伝送フレーム２０の発ノード番号２２ｂが自ノードのノード番号と一致することのみを条件に代理境界状態へ移行するように構成することができる。

なお、実施の形態では、特発フラグ２２ａと発ノード番号２２ｂとを基準に代理境界状態へ移行するか否かを判定するように構成したが、境界ノード１１が不在となった場合にいずれか１つの一般ノード１２が代理境界状態へ移行するようにシステムとして動作すればよく、境界ノード１１の不在を検出する方法や、代理境界状態に移行するいずれか１つの一般ノード１２を決定する方法は実施の形態に例示したものに限定されない。

たとえば、境界ノード１１の存否や代理境界状態に移行すべき一般ノード１２の指定を外部の管理装置などから通知するようにしてもよい。また、伝送ループ内でノード番号が最小の一般ノード１２が代理境界状態になるなどのルールで代理境界状態になる一般ノードを自律的に調停して決定してもよい。

なお、境界ノード１１と一般ノード１２との区別を最初から設けずに伝送システムを構成してもよい。すなわち、正常時においても、定周期で伝送フレーム２０を送信するいずれか１つのノードを、代理境界状態に移行する一般ノード１２を決定する場合と同様の手順で、伝送ループ内のノードの中のから決定するようにしてもよい。

たとえば、伝送ループ内の各ノードは、動作状態として通常状態と境界状態とを有し、通常状態において規定時間内に伝送フレーム２０の受信がない場合は、自ノードのノード番号を発ノード番号２２ｂに設定した伝送フレーム２０を後段に送信する。また、通常状態において規定時間内に伝送フレーム２０の受信があった場合は、受信した伝送フレーム２０の発ノード番号２２ｂが自ノードのノード番号と一致するか否かを調べ、一致しない場合は、受信した伝送フレーム２０を後段へそのまま中継し、自ノードのノード番号と一致する場合は境界状態に移行する。そして境界状態においては、定周期で伝送フレーム２０を後段に送信するように動作する。各ノードがこのように動作すれば、予め特定のノードを境界ノードに設定しなくてもよい。

また、境界ノードや一般ノードの回路構成は図５に示したものに限定されない。たとえば、受信制御部３２と送信制御部３５とを１つの制御部として構成してもよい。

本発明の実施の形態に係わる伝送システムのシステム構成と、正常動作時における伝送ループ内の各観測点における伝送フレームの値とを例示した説明図である。 各ノードにおける伝送フレームの送受信タイミングを示す説明図である。 伝送フレームのデータフォーマットの一例を示す説明図である。 ヘッダ部の作成規則を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係わる伝送システムで使用するノードの概略構成を示すブロック図である。 観測点Ａと境界ノードとの間で回線断が発生した様子と、そのときのヘッダ一覧表とを示す説明図である。 観測点Ｃと第２一般ノードとの間で回線断が発生した様子と、そのときのヘッダ一覧表とを示す説明図である。 保守・点検などのために境界ノードを取り外して伝送路を切断した状態と、そのときのヘッダ一覧表とを示す説明図である。 境界ノードを取り外した箇所の伝送ケーブルの端部同士を接続した状態と、接続時におけるヘッダ一覧表とを示す説明図である。 第１一般ノードが代理境界状態へ移行した後の様子と、代理境界状態におけるヘッダ一覧表とを示す説明図である。 一般ノードにおける通常状態と代理境界状態との間の移行に係わる動作を示す流れ図である。

符号の説明

１０…伝送システム
１１…境界ノード
１２…一般ノード
１２ａ…第１一般ノード
１２ｂ…第２一般ノード
１２ｃ…第３一般ノード
１３…伝送路（光ファイバケーブル）
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…伝送フレーム
２１…フレーム開始コマンド
２２…ヘッダ部
２２ａ…特発フラグ
２２ｂ…発ノード番号
２３…データフィールド
２４…フレーム終端コマンド
３１…受信部
３２…受信制御部
３２ａ…受信監視部
３２ｂ…ヘッダ解析部
３２ｃ…動作モード管理部
３３…中継バッファ
３４…送信部
３５…送信制御部
３５ａ…定周期管理部
３５ｂ…フレーム作成部
３６…対ホストＩ／Ｆ
４０ａ〜４０ｆ…ヘッダ一覧表

Claims (7)

1. 伝送ループ内に、伝送フレームを定周期で後段に送信する１つの境界ノードと、受信した伝送フレームを後段に中継する少なくとも１つの一般ノードとを有する伝送システムにおいて、
   保守などにより境界ノードを取り外した状態で伝送ループが形成されたとき、一般ノードの中のいずれか１つが、前記境界ノードの代わりに定周期で伝送フレームを後段に送信する代理境界状態に移行する
   ことを特徴とする伝送システム。
2. 前記代理境界状態に移行する１つの一般ノードを、伝送ループ内の一般ノード相互間で調停して決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の伝送システム。
3. 前記代理境界状態に移行した一般ノードは、前記境界ノードが伝送ループ内に存在する状態に戻ったとき、受信した伝送フレームを後段に中継する通常状態に復帰する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の伝送システム。
4. 伝送ループ内に１つの境界ノードと少なくとも１つの一般ノードとを有する伝送システムにおいて、
   境界ノードは、伝送フレームを定周期で後段に送信し、
   一般ノードは、
   動作状態として、通常状態と代理境界状態とを有し、かつ
   通常状態において所定の規定時間内に伝送フレームの受信がない場合は、自ノードのノードＩＤを付した伝送フレームを後段に送信し、
   通常状態において前記規定時間内に伝送フレームの受信があった場合は、前記受信した伝送フレームに自ノードのノードＩＤが付されているか否かを調べ、自ノードのノードＩＤが付されていない場合は受信した伝送フレームを後段へ中継し、自ノードのノードＩＤが付されている場合は代理境界状態に移行し、
   前記代理境界状態においては、定周期で伝送フレームを後段に送信する
   ことを特徴とする伝送システム。
5. 前記代理境界状態の一般ノードは、境界ノードが発ノードである伝送フレームが受信された場合は、前記通常状態に復帰する
   ことを特徴とする請求項４に記載の伝送システム。
6. 伝送ループ内に複数のノードを有する伝送システムにおいて、
   各ノードは、動作状態として通常状態と境界状態とを有し、
   通常状態において所定の規定時間内に伝送フレームの受信がない場合は、自ノードのノードＩＤを付した伝送フレームを後段に送信し、
   通常状態において前記規定時間内に伝送フレームの受信があった場合は、前記受信した伝送フレームに自ノードのノードＩＤが付されているか否かを調べ、自ノードのノードＩＤが付されていない場合は受信した伝送フレームを後段へ中継し、自ノードのノードＩＤが付されている場合は境界状態に移行し、
   前記境界状態においては、定周期で伝送フレームを後段に送信する
   ことを特徴とする伝送システム。
7. 前記一般ノードは、通常状態において前記規定時間内に伝送フレームの受信がない場合は、自ノードのノードＩＤを付した伝送フレームを定周期で後段に送信する
   ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１つに記載の伝送システム。

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