JP2007214746A

JP2007214746A - 二重化通信システム

Info

Publication number: JP2007214746A
Application number: JP2006030708A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Seki; 行裕関
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2006-02-08
Filing date: 2006-02-08
Publication date: 2007-08-23

Abstract

【課題】使用する回線が互いに異なる機器間の通信を可能とする二重化通信システムを提供する。
【解決手段】記憶手段１０１は、第１の通信回線を介しての相手先機器との通信に必要な第１のアドレスと、第２の通信回線を介しての当該相手先機器との通信に必要な第２のアドレスとを互いに対応付ける情報を格納する。受信手段１０２は、第１の通信回線を介する、相手先機器からの通信要求を第１のアドレスとともに受信する。取得手段１０３は、記憶手段１０１に格納された上記情報に基づいて第１のアドレスに対応付けられた第２のアドレスを取得する。送信手段１０４は、取得手段１０３により取得された第２のアドレスを用いて、第２の通信回線を介して通信要求に対する応答を相手先機器に返信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、二重化された通信回線を介して機器が互いに接続された二重化通信システムに関し、とくに使用する回線の食い違いに基づく通信の失敗を回避できる二重化通信システムに関する。

通信の確実性、安全性を向上させるため、互いに独立した複数系統の通信回線を備えた二重化通信システムが知られている。このようなシステムでは、通信回線に接続された機器間で診断のための通信を実行し、その通信状態に基づいて、各機器が各自、使用する通信回線を選択している。

特開平６−２２４９８０号公報

しかし、二重化通信システムでは、通信を行う機器間で異なる通信回線が選択される可能性があり、正常な通信ができないことになる。例えば、同一機器であっても、その使用回線によって異なるアドレスが使用される。この場合、例えば第１の通信回線を介して送信されてきた通信要求を受信した場合に、第２の通信回線を使用して、その通信要求に付加された送信元アドレスに対して応答しようとしても、第２の通信回線上には対応するアドレスが存在せず、通信は失敗に終わる。

本発明の目的は、使用する回線が互いに異なる機器間の通信を可能とする二重化通信システムを提供することにある。

本発明の二重化通信システムは、二重化された通信回線を介して機器が互いに接続された二重化通信システムにおいて、前記機器は、第１の通信回線を介しての相手先機器との通信に必要な第１のアドレスと、第２の通信回線を介しての当該相手先機器との通信に必要な第２のアドレスとを互いに対応付ける情報を格納する記憶手段と、前記第１の通信回線を介する、相手先機器からの通信要求を前記第１のアドレスとともに受信する受信手段と、前記記憶手段に格納された前記情報に基づいて前記第１のアドレスに対応付けられた前記第２のアドレスを取得する取得手段と、前記取得手段により取得された前記第２のアドレスを用いて、前記第２の通信回線を介して前記通信要求に対する応答を前記相手先機器に返信する送信手段と、を備えることを特徴とする。
この二重化通信システムによれば、相手先機器からの通信要求を第１のアドレスとともに受信すると、第１のアドレスに対応付けられた第２のアドレスを取得し、この第２のアドレスを用いて通信要求に対する応答を相手先機器に返信するので、通信要求の送受信と異なる通信回線を用いて、応答を送受信することができる。

前記機器は、現在使用されるべき通信回線を検出する検出手段を備え、前記取得手段は前記現在使用されるべき通信回線を前記第２の通信回線として選択してもよい。

前記第１のアドレスおよび前記第２のアドレスはＭＡＣアドレスであってもよい。

本発明の二重化通信システムによれば、相手先機器からの通信要求を第１のアドレスとともに受信すると、第１のアドレスに対応付けられた第２のアドレスを取得し、この第２のアドレスを用いて通信要求に対する応答を相手先機器に返信するので、通信要求の送受信と異なる通信回線を用いて、応答を送受信することができる。

図１は本発明による二重化通信システムを機能的に示すブロック図である。

図１において、記憶手段１０１は、第１の通信回線を介しての相手先機器との通信に必要な第１のアドレスと、第２の通信回線を介しての当該相手先機器との通信に必要な第２のアドレスとを互いに対応付ける情報を格納する。受信手段１０２は、第１の通信回線を介する、相手先機器からの通信要求を第１のアドレスとともに受信する。取得手段１０３は、記憶手段１０１に格納された上記情報に基づいて第１のアドレスに対応付けられた第２のアドレスを取得する。送信手段１０４は、取得手段１０３により取得された第２のアドレスを用いて、第２の通信回線を介して通信要求に対する応答を相手先機器に返信する。

また、検出手段１０５は、現在使用されるべき通信回線を検出する。この場合、取得手段１０３は現在使用されるべき通信回線を第２の通信回線として選択する。

以下、図２〜図５を参照して、本発明による二重化通信システムの一実施形態について説明する。

図２は本実施形態の二重化通信システムの構成を示すブロック図である。

図２に示すように、この二重化通信システムでは、機器１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，・・・が、第１の通信回線２１および第２の通信回線２２を介して互いに接続されている。第１の通信回線２１および第２の通信回線２２はそれぞれ独立した回線として設けられ、これらの回線を用いて二重化ネットワークが構成されている。例えば、通常時には第１の通信回線２１が使用される。しかし、特定の機器において第１の通信回線２１の側で異常が検出された場合、その機器は使用回線を第２の通信回線２２に切り替える。

図３は機器１Ａおよび機器１Ｂの構成を示すブロック図である。

図３に示すように、機器１Ａは、実装された通信アプリケーションプログラムに即した通信処理等を実行する処理部１１Ａと、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック１２Ａと、第１の通信回線２１に接続されるＬＡＮドライバ１３Ａと、第２の通信回線２２に接続されるＬＡＮドライバ１４Ａと、通信パケットの送信に使用するＬＡＮドライバ１３Ａ，１４Ａの切り替えを可能とするための二重化ドライバ１５Ａと、を備える。

同様に、機器１Ｂは、実装された通信アプリケーションに即した通信処理を実行する処理部１１Ｂと、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック１２Ｂと、第１の通信回線２１に接続されるＬＡＮドライバ１３Ｂと、第２の通信回線２２に接続されるＬＡＮドライバ１４Ｂと、通信パケットの送信に使用するＬＡＮドライバ１３Ｂ，１４Ｂの切り替えを可能とするための二重化ドライバ１５Ｂと、を備える。

他の機器も機器１Ａおよび機器１Ｂと同様に構成されている。

ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック１２Ａは、送受信の対象となる通信パケットの通信アプリケーションへの振り分け等、イーサネット（登録商標）通信に際して必要な一般的な機能を有する。

本実施形態の二重化通信システムでは、診断メッセージと呼ばれる通信パケットの送受信により、通常の通信パケットの送信に使用する通信回線の設定を切り替えている。

診断メッセージは、すべての機器から第１の通信回線２１および第２の通信回線に向けて定期的に送信される。例えば、機器１Ａでは、診断メッセージは、ＬＡＮドライバ１３を介して第１の通信回線２１上に、ＬＡＮドライバ１４Ａを介して第２の通信回線２２上に、それぞれ定期的に発信される。

また、すべての機器は、第１の通信回線２１および第２の通信回線２２の両者の回線を介して受信される診断メッセージの有無を監視する。例えば、機器１Ａでは、ＬＡＮドライバ１３ＡおよびＬＡＮドライバ１４Ａによる他の機器からの診断メッセージの受信の有無を処理部１１Ａが監視する。仮に、診断メッセージがＬＡＮドライバ１４Ａでは受信されるが、ＬＡＮドライバ１３Ａでは受信されない場合、第１の通信回線２１の側の異常と判断して、通信パケットの送信に使用するドライバをＬＡＮドライバ１４Ａに、すなわち、通信パケットの送信に使用する回線を第２の通信回線２２に設定する。その後、仮に、ＬＡＮドライバ１３Ａで診断メッセージが受信される状態になれば、通信パケットの送信に使用する回線を第１の通信回線２１に戻す。ただし、受信についてはＬＡＮドライバ１３ＡおよびＬＡＮドライバ１４Ａの切り替えは行わず、どちらで受信された通信パケットも二重化ドライバ１５Ｂに渡される。二重化ドライバ１５Ｂは、自身が受信したものとして、この通信パケットをＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック１２Ａへ渡す。

このように、各機器はそれぞれ独立した判断に基づいて送信に使用する回線を設定している。このため、通信を行う片方の機器で送信に使用する回線が別の回線に切り替えられてしまう可能性がある。例えば、切断された回線が復帰した場合、診断メッセージのやり取りのタイミングによっては、一時的に設定状態が食い違うことになる。本実施形態では、このように機器間の設定状態が異なる場合であっても、正常な通信を確保できる。以下、本実施形態における通信処理の手順について説明する。

図４は、通信パケットの送受信処理の手順を例示するフローチャートである。

図４のステップＳ１〜ステップＳ４は、機器１Ａが機器１Ｂに対し通信要求を送信する手順を示している。機器１Ａでは、送信に使用する回線が第１の通信回線２１に設定されている。

図４のステップＳ１では、処理部１１Ａは通信アプリケーションに従い、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック１２Ａに対し、通信要求の送信を指示する。次に、ステップＳ２では、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック１２Ａは、通信要求の指示を二重化ドライバ１５Ａに渡す。またこのとき、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック１２Ａは、送信先であるＬＡＮドライバ１３ＢのＭＡＣアドレス「ＭＡＣ１Ｂ」を通信要求に付加する。

次に、ステップＳ３では、二重化ドライバ１５Ａは、現在の設定に従ったＬＡＮドライバ１３Ａに通信要求の指示を渡す。

次に、ステップＳ４では、ＬＡＮドライバ１３Ａは、第１の通信回線２１上に通信要求を発信し、処理を終了する。また、ここでは、ＬＡＮドライバ１３Ａは、通信要求に、送信元であるＬＡＮドライバ１３ＡのＭＡＣアドレス「ＭＡＣ１Ａ」を付加する。

図４のステップＳ１１〜ステップＳ２２は、機器１Ｂにおいて通信要求を受信し、これに対する応答を機器１Ａに対し返信する処理の手順を示している。機器１Ｂでは、送信に使用する回線が第２の通信回線２２に設定されている。このように、機器１Ａと機器１Ｂとの間で、回線の設定に食い違いがある。

図４のステップＳ１１では、ＬＡＮドライバ１３Ｂは、第１の通信回線２１を介して送信されてきた通信要求を受信する。上記のように、通信要求には送信先アドレスとしてＭＡＣアドレス「ＭＡＣ１Ｂ」が付加されているので、ＬＡＮドライバ１３Ｂは自らが送信先であることを認識して通信要求を受信し、これを二重化ドライバ１５Ｂに渡す。

次に、ステップＳ１２では、二重化ドライバ１５Ｂは、通信要求をＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック１２Ｂに渡す。次に、ステップＳ１３では、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック１２Ｂは通信要求を所定の通信アプリケーションプログラムに渡す。

次に、ステップＳ１４では、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック１２Ｂは、後述するＭＡＣアドレステーブルおよび対応定義テーブルを参照し、返信アドレスを取得する処理を実行する。

図５はＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック１２Ｂが保有するＭＡＣアドレステーブルおよび対応定義テーブルのデータ構成を示す図である。

本実施形態では、通信回線の使用形態に対応して３種類のＭＡＣアドレステーブルが用意されている。図５に示すように、ＭＡＣアドレステーブルとして、２つの通信回線２１，２２を切り替えて使用する場合（切替時）のテーブルと、第１の通信回線２１のみを使用する場合（第１の通信回線２１使用時）のテーブルと、第２の通信回線のみを使用する場合（第２の通信回線２２使用時）のテーブルとが用意されている。

図５に示すように、各ＭＡＣアドレステーブルテーブルは、各機器におけるＴＣＰ／ＩＰアドレスと、その機器で使用されるＬＡＮドライバのＭＡＣアドレスとの対応関係を定義している。各テーブルを比較すると分かるように、回線の使用形態によって同一の機器に対して使用するＴＣＰ／ＩＰアドレスは異なっている。例えば、機器１ＡのＴＣＰ／ＩＰアドレスは、切替時には「xxxxxA」であり、第１の通信回線２１使用時には「yyyyyA」であり、第２の通信回線２２使用時には「zzzzzA」である。

次に、対応定義テーブルには、通信回線の使用形態に応じて異なるＴＣＰ／ＩＰアドレスの対応関係が定義されている。例えば、図５に示すように、機器１ＡのＴＣＰ／ＩＰアドレスは、切替時には「xxxxxA」であり、第１の通信回線２１使用時には「yyyyyA」であり、第２の通信回線２２使用時には「zzzzzA」である旨が記述されている。

上記ステップＳ１４では、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック１２Ｂは、最初に、切替時のＭＡＣアドレステーブルにアクセスし、送信元として示されているＬＡＮドライバ１３ＡのＭＡＣアドレス「ＭＡＣ１Ａ」について検索し、このＭＡＣアドレス「ＭＡＣ１Ａ」に対応付けられたＴＣＰ／ＩＰアドレス「xxxxxA」を取得する。

次に、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック１２Ｂは、対応定義テーブルにアクセスし、取得されたＴＣＰ／ＩＰアドレス「xxxxxA」について切替時の欄を検索する。そして、第２の通信回線２２使用時に、同一機器において使用されるＴＣＰ／ＩＰアドレス「zzzzzA」を対応定義テーブルから取得する。

次に、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック１２Ｂは、第２の通信回線２２使用時のＭＡＣアドレステーブルにアクセスし、対応定義テーブルから取得したＴＣＰ／ＩＰアドレス「zzzzzA」について検索し、これと対応付けられたＭＡＣアドレス「ＭＡＣ２Ａ」をＭＡＣアドレステーブルから取得する。このＭＡＣアドレス「ＭＡＣ２Ａ」が、返信先のＭＡＣアドレスとして使用されることになる。

以上の手順で、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック１２Ｂは、返信先を特定するＭＡＣアドレスを取得する。

次に、ステップＳ１５では、取得されたＭＡＣアドレス「ＭＡＣ２Ａ」を返信先として登録する。続くステップＳ１６では、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック１２Ｂは、通信要求に対する所定の応答を作成し、ステップＳ１７において二重化ドライバ１５Ｂへ応答を渡す。また、このとき、登録されているＭＡＣアドレス「ＭＡＣ２Ａ」を、返信先として応答に付加する。

次に、ステップＳ１８では、二重化ドライバ１５Ｂは、応答をＬＡＮドライバ１４Ｂに渡す。次に、ステップＳ１９では、ＬＡＮドライバ１４Ｂは第２の通信回線２２上に応答を発信し、処理を終了する。また、このとき、ＬＡＮドライバ１４Ｂは送信元であるＬＡＮドライバ１４ＢのＭＡＣアドレス「ＭＡＣ２Ｂ」を応答に付加する。

第２の通信回線２２上に発信された応答には、ＬＡＮドライバ１４ＡのＭＡＣアドレス「ＭＡＣ２Ａ」が返信先として付加されているため、ＬＡＮドライバ１４Ａは応答を受け取り、二重化ドライバ１５Ａへ渡す。さらに二重化ドライバ１５Ａは応答をＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック１２Ａへ渡す。したがって、応答の返信は成功する。

このように、本実施形態によれば、第１の通信回線２１を介して送信されてきた通信要求に対し、自らが使用している第２の通信回線２２における返信先のアドレスを取得し、これを返信先として第２の通信回線２２を介して応答を返信している。このため、通信中の機器間で、送信する回線として異なる回線が設定されている場合であっても、通信を実行できる。

なお、通信要求の送受信および応答の送受信を同一回線を用いて実行する場合には、従来通り、通信要求に付加されたＭＡＣアドレスを返送先として登録し、この返送先に応答を返信すればよい。

以上説明したように、本発明の二重化通信システムによれば、相手先機器からの通信要求を第１のアドレスとともに受信すると、第１のアドレスに対応付けられた第２のアドレスを取得し、この第２のアドレスを用いて通信要求に対する応答を相手先機器に返信するので、通信要求の送受信と異なる通信回線を用いて、応答を送受信することができる。したがって、機器間で異なる通信回線が使用回線として設定された場合であっても、その機器間での通信が可能となる。

本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、二重化された通信回線を介して機器が互いに接続された二重化通信システムに対し、広く適用することができる。

本発明による二重化通信システムを機能的に示すブロック図。本実施形態の二重化通信システムの構成を示すブロック図。通信回線に接続された機器の構成を示すブロック図。通信パケットの送受信処理の手順を例示するフローチャート。ＭＡＣアドレステーブルおよび対応定義テーブルのデータ構成を示す図。

符号の説明

１Ａ機器
１Ｂ機器
１１Ｂ処理部（受信手段、送信手段、検出手段）
１２ＢＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック（記憶手段、取得手段、受信手段、送信手段、）
２１第１の通信回線
２２第２の通信回線
１０１記憶手段
１０２受信手段
１０３取得手段
１０４送信手段
１０５検出手段

Claims

二重化された通信回線を介して機器が互いに接続された二重化通信システムにおいて、
前記機器は、
第１の通信回線を介しての相手先機器との通信に必要な第１のアドレスと、第２の通信回線を介しての当該相手先機器との通信に必要な第２のアドレスとを互いに対応付ける情報を格納する記憶手段と、
前記第１の通信回線を介する、相手先機器からの通信要求を前記第１のアドレスとともに受信する受信手段と、
前記記憶手段に格納された前記情報に基づいて前記第１のアドレスに対応付けられた前記第２のアドレスを取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された前記第２のアドレスを用いて、前記第２の通信回線を介して前記通信要求に対する応答を前記相手先機器に返信する送信手段と、
を備えることを特徴とする二重化通信システム。
前記機器は、
現在使用されるべき通信回線を検出する検出手段を備え、
前記取得手段は前記現在使用されるべき通信回線を前記第２の通信回線として選択することを特徴とする請求項１に記載の二重化通信システム。
前記第１のアドレスおよび前記第２のアドレスはＭＡＣアドレスであることを特徴とする請求項１または２に記載の二重化通信システム。