JP2008205599A

JP2008205599A - 冗長切替装置、冗長切替システムおよび冗長切替制御プログラム

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Publication number: JP2008205599A
Application number: JP2007036637A
Authority: JP
Inventors: Shuji Teramoto; 修司寺本
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2007-02-16
Filing date: 2007-02-16
Publication date: 2008-09-04

Abstract

【課題】上位装置の存否にかかわらず、所定の場合に障害の発生した装置から他の装置に運用の切り替えを行うことのできる冗長切替装置、冗長切替システムおよび冗長切替制御プログラムを得る。
【解決手段】回線モジュール装置１００は、アクト回線用の第ｎの回線モジュール１０２_nとバックアップ回線用の第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1とこれらの切替制御を行う制御モジュール１０１を備えている。回線モジュール１０２内にはヘルスチェック回路１１３が備えられており、監視信号１１８の到来が途絶えると自律制御を行うモードにシフトする。この後は、状態監視回路１１５Ａ、１１５Ｂの間で通信される信号を用いて、系の切り替えが自律的に実行される。
【選択図】図２

Description

本発明は、一対の回路装置を予め用意しておき、使用していた回路装置の障害発生時に正常な回路装置側に切り替えを行う冗長切替装置とこの冗長切替装置を用いた冗長切替システムおよび冗長切替制御プログラムに係わり、特に現在運用する回路装置の他にこの回路装置の障害発生時にこれと切り替わる回路装置を用意した通信システムに好適に使用することのできる冗長切替装置とこの冗長切替装置を用いた冗長切替システムおよび冗長切替制御プログラムに関する。

通信ネットワークを相互に接続するために使用されるルータや通信経路の切り替えを行うスイッチおよび、アクセス系装置は、一般的に、制御モジュール部と回線モジュール部によって構成されている。これらの回路装置では、従来からこれらを使用した通信システムの信頼性を向上させるため、二重化構成あるいはＮ＋１冗長構成を採用している。ここで「Ｎ」は任意の正の整数である。このように回線モジュールを冗長に構成すると、装置内のアクト（現用）側回線モジュールの故障時は、スタンバイ（待機）側回線モジュールに切り替えてシステムの運用を維持することができる。

このような冗長構成を採った冗長切替装置および冗長切替装置を使用した冗長切替システムとして、従来からさまざまな優れた技術が提案されている。たとえば、同一カード内に複数回線を収容するような冗長構成をとる通信装置で、カード内の各冗長回線単位に回線優先度設定を行っておき、設定された優先度に基づいて複数冗長組の切替処理順序の制御を行うことが第１の提案として提案されている（たとえば特許文献１参照）。この第１の提案によれば、システム管理者の意図に応じた順番で冗長組の信号救済を行うことが可能になる。その結果としてシステム管理者が重要と認識している回線の信号断時間の短縮を図ることができる。

しかしながら、この第１の提案は「Ｎ」が「２」以上のＮ＋１冗長構成のときに有用な技術思想であり、一対の回路装置で冗長切替装置を構成している場合には適用しようがない。このような冗長切替装置では択一的な切り替えしか実現できないからである。

一方、上位装置が下位装置の系選択制御を行う一方で、上位装置の機能が停止する場合には、その上位装置の指示によって下位装置が系選択制御を行うようにしたことが第２の提案として提案されている（たとえば特許文献２参照）。
特開２００６−９４３１１号公報（第０００７段落、図２）特開平０７−２０２９８８号公報（第００２１段落〜第００２３段落、図１）

この第２の提案では、下位装置の各部からの警報を監視し、その監視結果を示す警報信号を上位装置へ出力する警報監視部が存在している。そして、上位装置に異常が発生していないときには、この警報監視部の警報信号を基にして、上位装置から下位装置に系選択指示が出力される。上位装置が障害を発生させた場合には、系切替制御が停止された旨の通知が下位装置に対して行われる。下位装置は上位装置からこの通知を受けると、警報監視部の監視結果に基づき自律的に系切替制御を行う。

このように第２の提案では上位装置が下位装置に系切替制御の停止を通知することで、それ以降の切替制御が下位装置で自立的に行われる。したがって、上位装置が障害によってこの通知を下位装置に対して行えない場合には、下位装置同士の切替制御が実行されない。すなわち、この状態で運用中の下位装置に障害が発生した場合には、他の下位装置への切り替えが行われず、システムの運用は停止してしまう。

そこで本発明の目的は、上位装置の存否にかかわらず、所定の場合に障害の発生した装置から他の装置に運用の切り替えを行うことのできる冗長切替装置、冗長切替システムおよび冗長切替制御プログラムを提供することにある。

請求項１記載の発明では、（イ）自装置内部の障害の発生を検知する障害検知手段と、（ロ）障害検知手段の検知状態を特定の系の運用について自装置と共に装置間の切替制御によって冗長構成をとる予め定めた他方の構成装置に通知する自装置障害有無通知手段と、（ハ）自装置が前記した他方の構成装置に代わって前記した特定の系の運用状態にあるか否かを記憶する系運用状態記憶手段と、（ニ）この系運用状態記憶手段に前記した特定の系の運用状態にあると記憶している状態でのみ前記した特定の系の運用を行う系運用手段と、（ホ）系運用状態記憶手段に運用状態にあると記憶されていない状態で、前記した他方の構成装置からその装置内部の障害の発生の通知を受けたとき障害検知手段が自装置の障害を検知していない条件で系運用状態記憶手段の記憶内容を運用状態に変更する系運用状態記憶変更手段とを冗長切替装置に具備させる。

すなわち本発明では、自装置内部の障害の発生を障害検知手段で検知して、これを特定の系の運用について自装置と共に装置間の切替制御によって冗長構成をとる予め定めた他方の構成装置に通知するようにしておく。この一方で、自装置と前記した他方の構成装置のいずれが特定の系の運用状態にあるかを系運用状態記憶手段に記憶するようにしておく。系運用手段は、この系運用状態記憶手段に自装置が前記した特定の系の運用状態にあると記憶している状態でのみ前記した特定の系の運用を行うことができる。系運用状態記憶変更手段は、系運用状態記憶手段に自装置が運用状態にあると記憶されていない状態で、前記した他方の構成装置からその装置内部の障害の発生の通知を受けたとき障害検知手段が自装置の障害を検知していない条件で系運用状態記憶手段の記憶内容を運用状態に変更する。このように本発明では、障害の発生を互いの装置で通知し合い、系運用状態記憶手段の記憶内容に応じて冗長構成をとる構成装置間で自律的に冗長切り替えを行えるようにしている。

請求項２記載の発明では、（イ）自装置内部の障害の発生を検知する障害検知手段と、障害検知手段の検知状態を特定の系の運用について自装置と共に装置間の切替制御によって冗長構成をとる予め定めた他方の構成装置に通知する自装置障害有無通知手段と、自装置が前記した他方の構成装置に代わって前記した特定の系の運用状態にあるか否かを記憶する系運用状態記憶手段と、系運用状態記憶手段に運用状態にあると記憶されていない状態で、前記した他方の構成装置からその装置内部の障害の発生の通知を受けたとき障害検知手段が自装置の障害を検知していない条件で系運用状態記憶手段の記憶内容を運用状態に変更する系運用状態記憶変更手段と、所定の時間間隔を置いて特定の制御信号の供給を受ける制御信号受信手段と、この制御信号受信手段による前記した特定の制御信号の受信が前記した所定の時間間隔よりも長い時間滞ったときには、系運用状態記憶手段に前記した特定の系の運用状態にあると記憶している状態でのみ前記した特定の系の運用を行う系運用手段とをそれぞれ備え、前記した特定の系の運用で冗長構成となった一対の構成装置と、（ロ）これら一対の構成装置のいずれを前記した特定の系の運用に当てるかの指示を送出する運用指示送出手段と、この運用指示送出手段による運用指示の送出が可能な状態で前記した一対の装置のそれぞれに対して前記した特定の制御信号の送出を継続する制御信号送出手段とを備えた上位装置とを冗長切替システムに具備させる。

すなわち本発明では、冗長構成をとる一対の構成装置と、これらの切替制御を行う役割の上位装置とで冗長切替システムを構成している。上位装置は、一対の構成装置のそれぞれに対して所定の時間間隔を置いて特定の制御信号の送出を継続するようになっている。通常は、一対の構成装置のうちの系運用状態記憶手段に運用状態にあると記憶されている方の構成装置が系の運用を行う。上位装置がダウンしてこの特定の制御信号の送出が所定の時間間隔よりも長い時間滞る事態が発生したときには、請求項１に記載した発明と同様にして構成装置間で自律的な切り替えが行われる。

この請求項２記載の発明では、上位装置が請求項１記載の冗長切替装置としての構成を有していてもよい。これにより、上位装置の信頼性も向上させることができる。また、前記した一対の構成装置は、上位装置に障害が発生して下位の一対の構成装置の切替制御を行えなくなったとき、これらの一対の構成装置が自律的な切替制御を行うかどうかを事前に設定しておくようにしてもよい。

請求項６記載の発明では、特定の系の運用について自装置と共に装置間の切替制御によって冗長構成をとる予め定めた他方の構成装置が存在する装置のコンピュータに、冗長切替制御プログラムとして、（イ）自装置内部の障害の発生を検知する障害検知処理と、（ロ）障害検知処理の結果としての検知状態を前記した予め定めた他方の構成装置に通知する自装置障害有無通知処理と、（ハ）自装置が前記した予め定めた他方の構成装置に代わって前記した特定の系の運用状態にあるか否かの記憶を保持する系運用状態記憶処理と、（ニ）この系運用状態記憶処理で前記した特定の系の運用状態にあると記憶している状態でのみ前記した特定の系の運用を行う系運用処理と、（ホ）系運用状態記憶処理で運用状態にあると記憶していない状態で、前記した予め定めた他方の構成装置からその装置内部の障害の発生の通知を受けたとき障害検知処理で自装置の障害を検知していない条件で系運用状態記憶処理による記憶内容を運用状態に変更する系運用状態記憶変更処理とを実行させることを特徴としている。

すなわち本発明では、請求項１記載の発明と同様の技術思想を冗長構成となったそれぞれの構成装置の冗長切替制御プログラムとして実現している。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、対等の構成装置間で障害に関する情報を伝達し合うのと、いずれが系の運用に当たるかを記憶する系運用状態記憶手段を構成装置自身が用意することで、他の装置の介在しない自律的な構成装置間の切替制御が実現する。したがって、他の装置から指示の情報が来ない状態でも切替制御を行ったり、その制御を開始することができ、信頼性の高い系の運用が可能になる。

また、請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、上位装置の正常時にはその統率が取れ、障害以外の事由でも系の切り替えが可能になるという効果がある。

以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例における回線モジュール装置の外観を表わしたものである。この回線モジュール装置１００は、回線冗長化のためにアクト回線とバックアップ（スタンバイ）回線を使用する装置構成となっており、装置中央に制御モジュール１０１が配置されている。制御モジュール１０１の図で左側には、第０〜第７の回線モジュール１０２₀〜１０２₇が並列に配置されており、右側には第８〜第１５の回線モジュール１０２₈〜１０２₁₅が並列に配置されている。それぞれの回線モジュール１０２₀〜１０２₁₅の上部には、第１の発光ダイオード１０３と第２の発光ダイオード１０４が上下に配置されている。このうち第１の発光ダイオード１０３は、自己の回線モジュール１０２に障害が発生していない状態で点灯し、自律制御モード中に障害が発生している状態で消灯する表示制御を行う。第２の発光ダイオード１０４の方は、自己の回線モジュール１０２におけるポートが閉塞してデータの通信が行われていない状態で赤色に点灯するようになっている。また、この図ではアクト回線用の発光ダイオードを表わす符号に英字「Ａ」を、バックアップ回線用の発光ダイオードを表わす符号に英字「Ｂ」を付している。

このような回線モジュール装置１００で、第０〜第１５の回線モジュール１０２₀〜１０２₁₅は、さまざまな回線インタフェースを持っており、偶数番目がアクト回線用に、奇数番目がバックアップ回線用に設けられている。そして、これらアクト回線用とバックアップ回線用からなる第０および第１の回線モジュール１０２₀、１０２₁は、図示しないＢＷＢ(Back Wiring Board)で第０の接続手段１０５₀によって交絡接続されており、１組となって第０の回線モジュール部１０６₀を構成している。

また、第２および第３の回線モジュール１０２₂、１０２₃もＢＷＢで第１の接続手段１０５₁によって交絡接続されており、同様に１組となって第１の回線モジュール部１０６₁を構成している。以下同様にして回線モジュール装置１００全体では、第０〜第７の接続手段１０５₀〜１０５₇によって、それぞれペアとなった第０〜第７の回線モジュール部１０６₀〜１０６₇が構成されている。

制御モジュール１０１は、これら第０〜第１５の回線モジュール１０２₀〜１０２₁₅の通信制御やシステム監視を行うようになっている。そして、たとえばアクト回線用の第０の回線モジュール１０２₀が障害等により制御不能になった状況で、第０の回線モジュール部１０６₀を構成するバックアップ回線用の第１の回線モジュール１０２₁に障害を生じていない場合、制御モジュール１０１自体に障害が発生していなければ、自身のソフトウェア制御によって第１の回線モジュール１０２₁側へ制御の切り替えを行うようになっている。制御モジュール１０１自体に障害が発生した場合には、第０の回線モジュール１０２₀と第１の回線モジュール１０２₁の間で自立的な切替制御が行われる。

図２は、本実施例の回線モジュール装置の制御モジュールと１組の回線モジュール部の回路構成を抜き出して示したものである。アクト回線用の第ｎの回線モジュール１０２_n（ただし数値ｎは２〜１４までの任意の偶数の整数および０のいずれか）は、冗長切替回路１１１Ａを備えている。この第ｎの回線モジュール１０２_nと前記したＢＷＢによる接続手段１０５で接続されたバックアップ（スタンバイ）回線用の第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1も冗長切替回路１１１Ｂを備えている。

冗長切替回路１１１Ａは、冗長機能の実現のための複数のレジスタを備えた冗長機能レジスタ１１２Ａと、制御モジュール１０１のヘルスチェックを行うヘルスチェック回路１１３Ａと、第ｎの回線モジュール１０２_n内の障害の発生を監視する障害監視回路１１４Ａおよびこれらと接続された状態監視回路１１５Ａを備えている。冗長切替回路１１１Ｂも、冗長機能レジスタ１１２Ｂと、ヘルスチェック回路１１３Ｂと、障害監視回路１１４Ｂおよびこれらと接続された状態監視回路１１５Ｂを備えている。状態監視回路１１５Ａは、接続手段１０５によってアクト・スタンバイ信号１１６Ａおよび障害信号１１７Ａを状態監視回路１１５Ｂに送出するようになっており、状態監視回路１１５Ｂからアクト・スタンバイ信号１１６Ｂおよび障害信号１１７Ｂを受け取るようになっている。状態監視回路１１５Ｂも状態監視回路１１５Ａと基本的に同様の回路動作を行う。

このように、冗長切替回路１１１Ａと冗長切替回路１１１Ｂは基本的に同一構成となっている。そこで、適宜これらの一方の回路部分を図示および説明して、他方の図示および説明を省略する。

図３は、冗長機能レジスタの構成を具体的に表わしたものである。図２に示した第ｎの回線モジュール１０２_n内の冗長機能レジスタ１１２Ａは、ハードウェア自律冗長切替機能を有効にするか無効にするかを設定することができる自律切替設定レジスタ１２１Ａと、該当する回線モジュール１０２をアクト系にするかスタンバイ系にするかを設定する系情報レジスタ１２２Ａと、自律冗長切り替えを実施したかどうかの結果を示す自律切替結果レジスタ１２３Ａと、ヘルスチェックの監視タイマ値を設定する監視タイマ設定レジスタ１２４Ａと、ヘルスチェック実行時に監視タイマをクリアするヘルスチェック監視レジスタ１２５Ａから構成されている。

図２に戻って説明を続ける。ヘルスチェック回路１１３Ａおよびヘルスチェック回路１１３Ｂは、制御モジュール１０１の障害を監視するためのウォッチドッグタイマ（Watch Dog Timer）機能を有する。ここでウォッチドッグタイマ機能は、制御モジュール１０１内のＣＰＵ（Central Processing Unit）１３１が暴走等によってその実行すべき制御プログラムを正常に実行できなくなったときに、これをリセット状態にするためのものである。

制御モジュール１０１内の図示しない記憶媒体に格納された前記した制御プログラムは、図１に示した第０〜第７の回線モジュール部１０６₀〜１０６₇のそれぞれがアクト側であるかスタンバイ側であるかに関係なく、予め定めた一定周期でこれらの監視を行うようになっている。また、図３に示した自律切替設定レジスタ１２１Ａがハードウェア自律冗長切替機能を「有効」と設定している場合、ヘルスチェック回路１１３Ａ、１１３Ｂは制御モジュール１０１による定期的なヘルスチェックのための監視信号１１８Ａ、１１８Ｂの到来を監視する。

制御モジュール１０１による制御プログラムを用いた第ｎの回線モジュール１０２_nへの監視が途絶えて、その結果、監視信号１１８Ａが到来しなくなり、ヘルスチェック回路１１３Ａの図示しない監視タイマがオーバフローしたとき、ヘルスチェック回路１１３Ａは状態監視回路１１５Ａへこれを通知する。また、同様に制御モジュール１０１による第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1の監視が途絶えて、その結果、監視信号１１８Ｂが到来しなくなり、ヘルスチェック回路１１３Ｂの図示しない監視タイマがオーバフローしたときには、ヘルスチェック回路１１３Ｂは同様に状態監視回路１１５Ｂへ通知を行うことになる。

障害監視回路１１４Ａおよび障害監視回路１１４Ｂは、それぞれ自身の第ｎの回線モジュール１０２_nあるいは第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1内の障害の発生状態を監視する。そして、第ｎの回線モジュール１０２_nの内部で障害が発生した場合、障害監視回路１１４Ａはその状態監視回路１１５Ａにこれを通知するようになっている。第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1内で障害が発生した場合には、障害監視回路１１４Ｂがその状態監視回路１１５Ｂにこれを通知することになる。

状態監視回路１１５Ａは、図３に示した自律切替設定レジスタ１２１Ａがハードウェア自律冗長切替機能を「有効」と設定している場合、ヘルスチェック回路１１３Ａの前記した監視タイマのオーバフロー通知を検出したときに、制御モジュール１０１に障害が発生したと判断する。そして、これ以後、制御モジュール１０１に依存しない自律制御モードへシフトする。状態監視回路１１５Ａ内には、自律制御モードでスタンバイ側の状態監視回路１１５Ｂから障害信号が送られてきたときの対応を論理的に記した障害・アクト・スタンバイ論理回路１３３Ａが配置されている。同様に状態監視回路１１５Ｂ内にも障害・アクト・スタンバイ論理回路１３３Ｂが配置されている。

図４は、この障害・アクト・スタンバイ論理回路の内容を表わしたものである。障害・アクト・スタンバイ論理回路１３３Ａは、障害発生通知を検出した場合の障害信号とアクト・スタンバイ信号の対応関係を表わしたものである。障害信号は自装置内で障害の発生が検出されたときは信号「１」に、検出されないときには信号「０」に設定するようになっている。また、アクト・スタンバイ信号は自装置がアクト側であるときには信号「１」に、スタンバイ側であるときには信号「０」に設定するようになっている。

アクト側の第ｎの回線モジュール１０２_nは、この自律制御モード中に自身の障害監視回路１１４Ａから障害発生通知を検出したとき、障害信号１１７Ａを信号「１」にするようになっている。このとき、スタンバイ側の第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1から送られてくる障害信号１１７Ｂがモジュール内部での障害の発生を検知していない信号「０」となっている場合、冗長機能レジスタ１１２Ａはスタンバイ系に設定される。そしてこれに伴い、アクト・スタンバイ信号１１６Ａを信号「１」から信号「０」へ切り替える。もし、このときスタンバイ側の第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1の障害信号１１７Ｂが信号「１」の場合、第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1の内部でも障害の発生が検知されていていることになる。この場合には、アクト・スタンバイ信号１１６Ａは信号「１」のままであり、冗長切り替えが実行されない。

スタンバイ側の第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1内の状態監視回路１１５Ｂも図４に示した障害・アクト・スタンバイ論理回路１３３Ａと同様の障害・アクト・スタンバイ論理回路１３３Ｂを備えている。そして、図３に示した自律切替設定レジスタ１２１Ａに対応する自律切替設定レジスタ１２１Ｂ（図示せず）がハードウェア自律冗長切替機能を「有効」と設定している場合、ヘルスチェック回路１１３Ｂの前記した監視タイマがオーバフロー通知を検出したときに、制御モジュール１０１に障害が発生したと判断する。そして、これ以後、第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1も制御モジュール１０１に依存しない自律制御モードへシフトする。

スタンバイ側の第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1は、この自律制御モード中に自身の障害監視回路１１４Ｂから障害発生通知を検出したとき、障害信号１１７Ｂを信号「１」にするようになっている。スタンバイ側の第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1で自装置内の障害の発生が検出されていない状態で、すなわち障害信号１１７Ｂが信号「０」の場合で、アクト側の第ｎの回線モジュール１０２_nから送られてくる障害信号１１７Ａが、障害の発生を検知していない信号「０」からそのモジュール内での障害の発生を示す信号「１」に切り替わった場合、冗長機能レジスタ１１２Ｂはアクト系に設定される。そしてこれに伴い、スタンバイ側のアクト・スタンバイ信号１１６Ｂを信号「０」から信号「１」へ切り替える。

一方、スタンバイ側の第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1の障害信号１１７Ｂが信号「１」の場合、第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1の内部でも障害の発生が検知されていていることになる。この場合には、アクト・スタンバイ信号１１６Ｂは信号「０」のままであり、冗長切り替えが実行されない。スタンバイ側の障害信号が信号「１」の場合は、スタンバイ側のアクト・スタンバイ信号は信号「０」のままとする。

第ｎの回線モジュール１０２_nおよび第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1は、以上のような制御を可能にするハードウェアを備えている。

図５は、第ｎの回線モジュール側の冗長切替回路の一例を具体的に表わしたものである。図２に示した第ｎの回線モジュール１０２_nの冗長切替回路１１１Ａは、システムの運用開始前に、系情報レジスタ１２２Ａにアクト回線用であることの初期設定を行う。このとき、図２に示した第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1の図示しない系情報レジスタ１２２Ｂにはバックアップ（スタンバイ）回線用であることの設定を行うことになる。このようにして、第ｎの回線モジュール１０２_nと第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1を用いた冗長構成の設定が完了する。

次に、システムの管理者は、ハードウェア自律切り替えを実施するかどうかの設定を行う。ハードウェア自律切り替えを実施する場合には、監視タイマ設定レジスタ１２４Ａと図示しない監視タイマ設定レジスタ１２４Ｂとにヘルスチェックの際の監視タイマ値を設定しておき、自律切替設定レジスタ１２１Ａと図示しない自律切替設定レジスタ１２１Ｂにそれぞれハードウェア自律切り替えを示す値「１」を設定する。すると、制御モジュール１０１に障害が発生したとき、第ｎの回線モジュール１０２_nと第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1は制御モジュール１０１に依存することなく、自立的にこれらの間での切替制御を行うことができるようになる。

これに対して、自律切替設定レジスタ１２１Ａと図示しない自律切替設定レジスタ１２１Ｂにそれぞれハードウェア自律切り替えを行わないことを示す値「０」を設定しておくと、ハードウェア自律切り替えは行われない。この場合、図２に示した制御モジュール１０１に障害が発生した状態で、第ｎの回線モジュール１０２_nと第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1は自立的な制御を行うことはなく、これらの間での切替制御が不可能になる。

ところで冗長切替回路１１１Ａでは、自律切替設定レジスタ１２１Ａからハードウェア自律冗長切替機能のありを信号「１」で、なしを信号「０」で表わすハードウェア自律冗長切替機能信号１４１が出力されるようになっている。また、障害監視回路１１４Ａは障害が発生したときに信号「１」となり、これ以外は信号「０」となる障害発生信号１４２を出力するようになっている。第１のアンド回路１４３はこれらハードウェア自律冗長切替機能信号１４１および障害発生信号１４２を入力して、障害信号１１７Ａを出力するようになっている。

したがって、障害信号１１７Ａはハードウェア自律冗長切替機能が有効で、かつ第ｎの回線モジュール１０２_n内のいずれかの箇所で障害が発生した場合としての双方の信号「１」の論理状態のときに、信号「１」となり、これ以外の場合には信号「０」となる。この障害信号１１７Ａは、図５には示していない第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1側の冗長切替回路１１１Ｂに送られる。

一方、障害監視回路１１４Ａから出力される障害発生信号１４２は、インバータ１４５によってその論理を反転させて第２のアンド回路１４６の一方の入力端子に入力される。第２のアンド回路１４６の他方の入力端子には、系情報レジスタ１２２Ａから出力されるアクト系・スタンバイ系設定情報１４７が入力されるようになっている。アクト系・スタンバイ系設定情報１４７は、この第ｎの回線モジュール１０２_nがアクト側であるときに信号「１」となり、スタンバイ側であるときに信号「０」となるようになっている。

第２のアンド回路１４６の出力は第１の発光ダイオード１０３Ａのアノード側に供給される。したがって、第１の発光ダイオード１０３Ａは、インバータ１４５の出力が信号「１」となる障害の発生していない状態で、かつこの第ｎの回線モジュール１０２_nがアクト側にあるときに緑色に点灯し、これ以外の場合に消灯する。

障害発生信号１４２の出力は、インバータ１４５を経ることなく、そのまま第２の発光ダイオード１０４Ａのアノード側に供給されるようになっている。このため、第２の発光ダイオード１０４Ａは第ｎの回線モジュール１０２_nで障害が発生し、データの通信が不可能な状態で赤色に点灯する。第ｎの回線モジュール１０２_nで障害が発生していない状態では消灯する。

なお、第ｎの回線モジュール１０２_nで障害が発生しても第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1側で障害が発生しておらず、こちらのモジュールでデータ通信が可能な状態のとき赤色の点灯を行わないと定義することもできる。この場合には、第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1側の冗長切替回路１１１Ｂ側から送られてくる障害信号１１７Ｂを加えた形で論理を取って第２の発光ダイオード１０４Ａ、１０４Ｂの点灯制御を行うようにすればよい。

系情報レジスタ１２２Ａから出力されるアクト系・スタンバイ系設定情報１４７と、第１のアンド回路１４３から出力される障害時に信号「１」となる障害信号１１７Ａは、第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1側の冗長切替回路１１１Ｂ側から送られてくる障害信号１１７Ｂと共に状態監視回路１１５Ａ内の障害・アクト・スタンバイ論理回路１３３Ａに入力されるようになっている。障害・アクト・スタンバイ論理回路１３３Ａは、図４で示した論理内容にしたがって、アクト側の第ｎの回線モジュール１０２_nのアクト・スタンバイ信号１１６Ａを第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1の状態監視回路１１５Ｂに送信するようになっている。

具体的には、障害信号１１７Ａが信号「１」でスタンバイ側の第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1から送られてくる障害信号１１７Ｂが信号「０」の場合、状態監視回路１１５Ａは系情報レジスタ１２２Ａをスタンバイ系に設定し、アクト・スタンバイ信号１１６Ａを「１」から「０」へ切り替える。そして、自律切替結果レジスタ１２３Ａに信号「１」を設定する。

一方、障害信号１１７Ａが信号「１」で第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1側から送られてくる障害信号１１７Ｂも信号「１」の場合、切り替えの対象となるスタンバイ側も障害となっている。したがって、この場合にはアクト・スタンバイ信号１１６Ａは信号「１」のままとなり、冗長切り替えは実行されない。

切り替え前にスタンバイ側となっている第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1は、アクト側の第ｎの回線モジュール１０２_nからのアクト・スタンバイ信号１１６Ａが信号「１」から信号「０」に変更されると、その図示しない系情報レジスタ１２２Ｂをアクト系に設定する。そして、障害・アクト・スタンバイ論理回路１３３Ｂ（図２）におけるスタンバイ側の第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1のアクト・スタンバイ信号１１６Ｂを信号「０」から信号「１」に切り替えて、その図示しない自律切替結果レジスタ１２３Ｂにアクト側としての信号「１」を設定する。その後、第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1側の図示しない第１の発光ダイオード１０３Ｂを緑色に点灯させ、ポートの閉塞を解除して、データの疎通を開始することになる。

図５には、第ｎの回線モジュール１０２_nの残りの２つのレジスタである監視タイマ設定レジスタ１２４Ａおよびヘルスチェック監視レジスタ１２５Ａとヘルスチェック回路１１３Ａの回路構造についても示している。ヘルスチェック回路１１３Ａ内には単安定マルチバイブレータ１４９が配置されている。監視タイマ設定レジスタ１２４Ａは、この単安定マルチバイブレータ１４９の図示しない時定数回路の出力パルスの時間幅を調整するようになっている。

ヘルスチェック回路１１３Ａは、単安定マルチバイブレータ１４９の出力パルスの時間幅を制御モジュール１０１の出力する監視信号１１８Ａの繰り返し周期よりも長く設定している。そして、制御モジュール１０１の監視タイミングで単安定マルチバイブレータ１４９をリセットすることで、監視が繰り返し正常に行われている状態で出力パルスの論理レベルが常にハイレベルに保持されるようにしている。何らかの原因で制御モジュール１０１の監視が行われなくなったり、監視信号１１８Ａの出力される間隔が異常に長くなると、単安定マルチバイブレータ１４９の出力パルスの末端が検出されて、出力がローレベルに変化する。

この状態が出現すると、ヘルスチェック監視レジスタ１２５に制御モジュール１０１の異常を示す信号「１」が書き込まれることになる。このとき、自律切替設定レジスタ１２１Ａがハードウェア自律冗長切替機能を有効にしていれば、制御モジュール１０１の制御と切り離した形で自律的に冗長機能が動作を開始することになる。

図６は、本実施例の回線モジュール装置の全体的な制御の様子を表わしたものである。図２および図５と共に説明する。自律切替設定レジスタ１２１Ａおよび図示しない自律切替設定レジスタ１２１Ｂがハードウェア自律冗長切替機能を「有効」すなわち信号「１」と設定している場合（ステップＳ２０１：Ｙ）、制御モジュール１０１に障害が発生すると（ステップＳ２０２）、アクト側の第ｎの回線モジュール１０２_nとスタンバイ側の第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1がその障害の発生をヘルスチェックにより検知して、共に自律制御モードへシフトすることになる（ステップＳ２０３）。

この後にアクト側の第ｎの回線モジュール１０２_nに障害が発生すると（ステップＳ２０４）、スタンバイ側である第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1から送られてくる障害信号１１７Ｂが信号「０」であれば（ステップＳ２０５：Ｙ）、第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1側に系の切り替えが実行される（ステップＳ２０６）。そして、この第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1側でデータ通信が再開される結果としてデータの導通が救済される（ステップＳ２０７）。

一方、ステップＳ２０１でハードウェア自律冗長切替機能が無効で自律切替設定レジスタ１２１Ａおよび自律切替設定レジスタ１２１Ｂが信号「０」に設定されている場合（Ｎ）、ステップＳ２０２で制御モジュール１０１に障害が発生すると、その時点で第ｎの回線モジュール１０２_nのデータ通信自体は可能であるが、ステップＳ２０４で第ｎの回線モジュール１０２_nに障害が発生するとデータ通信が停止してしまう（ステップＳ２０９）。したがって、ステップＳ２０８で回線モジュール装置１００と第ｎの回線モジュール１０２_nの交換が行われるまで、通信が行えなくなる。

同様の状況は、ステップＳ２０５でスタンバイ側である第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1も第ｎの回線モジュール１０２_nと共に障害を発生するというレアケースでも存在し得る。この後者の場合には（ステップＳ２０５：Ｎ）、切り替え先の系が存在しないので（ステップＳ２１０）、データ通信が停止してしまうことになる（ステップＳ２０９）。

この後、所定の時点で保守作業者が回線モジュール装置１００の故障した第ｎの回線モジュール１０２_nあるいは制御モジュール１０１を交換する（ステップＳ２０８）。これにより、回線モジュール装置１００は再度、最初から保守に関する処理が再開することになる（リターン）。

このように、本実施例の回線モジュール装置１００は故障した第ｎの回線モジュール１０２_nあるいは制御モジュール１０１の代わりに第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1を可能な範囲で長期間使用することを前提とした装置ではなく、保守作業者が制御モジュールを復旧させるまでの間の救済を可能にする装置として考えられている。したがって、実施例の回線モジュール装置１００は回線モジュール１０２をアクト側からスタンバイ側に切り替えることのみを前提としており、スタンバイ側に切り替わった回線モジュール１０２を更なる障害の発生でアクト側に切り戻す制御は前提としていない。故障している回線モジュールに切り戻しても意味がないからである。

なお、以上説明した実施例で保守作業者による交換等の措置によって制御モジュール１１０が復旧したときには、図１に示した第０〜第１５の回線モジュール１０２₀〜１０２₁₅に対するヘルスチェック機能を起動させる。そして、第０〜第１５の回線モジュール１０２₀〜１０２₁₅の障害状態を確認すると共に、自律制御設定を実施した回線モジュール１０２についてはの自律切替状態を確認する。そして、第０〜第１５の回線モジュール１０２₀〜１０２₁₅の少なくとも一部で自律切り替えが実施されていた場合には、自律切替設定レジスタを再設定することになる。

本実施例によれば、ステップＳ２０２で制御モジュール１０１に障害が発生した後も、ペアとなった第ｎの回線モジュール１０２_nと第ｎ＋１の回線モジュール１０２_n+1の双方に障害が発生しない限り通信を継続して確保することができる。したがって、従来よりも通信システムが安定するという利点がある。

＜発明の変形例＞

図７は、本発明の変形例として２つの制御モジュールを設けた例を示したものである。この変形例では初期的にアクト側の第０の制御モジュール１０１₀と初期的にスタンバイ側の第１の制御モジュール１０１₁がＢＷＢ等の接続手段３０１で接続されている。第０の制御モジュール１０１₀と第１の制御モジュール１０１₁は基本的に同一の構成となっている。そこで、第０の制御モジュール１０１₀について説明を行い、これらを構成する回路装置の末尾に付けた数字「０」を、第１の制御モジュール１０１₁では数字「１」と読み替えるものとする。

第０の制御モジュール１０１₀は、第１の制御モジュール１０１₁との自立的な切り替えを可能にする第０の冗長切替回路１１１₀とそれ以外の回路部分（図示せず）を制御するＣＰＵ３０２₀を備えている。第０の冗長切替回路１１１₀は、冗長機能の実現のための複数のレジスタを備えた冗長機能レジスタ１１２₀と、ＣＰＵ３０１₀のヘルスチェックを行うヘルスチェック回路１１３₀と、第０の制御モジュール１０１₀内の障害の発生を監視する障害監視回路１１４₀およびこれらと接続された状態監視回路１１５₀を備えている。状態監視回路１１５₀は、接続手段３０１によってアクト・スタンバイ信号１１６₀および障害信号１１７₀を状態監視回路１１５₁に送出するようになっており、状態監視回路１１５₁からアクト・スタンバイ信号１１６₁および障害信号１１７₁を受け取るようになっている。

第０の制御モジュール１０１₀は、アクト側として図１に示した第０〜第１５の回線モジュール１０２₀〜１０２₁₅の通信制御やシステム監視を行うようになっている。また、これと共にＣＰＵ３０１₀は一定時間間隔で第０の冗長切替回路１１１₀に対して検査信号３０４₀を送出するようになっている。

ヘルスチェック回路１１３₀は、この検査信号３０４₀を入力し、これによりウォッチドッグタイマ機能を働かせるようになっている。そして、ＣＰＵ３０１₀が何らかの原因で検査信号３０４₀を送出して来なくなったり、その送出の間隔が異常に長くなった場合には、図３に示したヘルスチェック監視レジスタ１２５Ａに相当する図示しないヘルスチェック監視レジスタ１２５₀にＣＰＵ３０１₀の異常を示す信号「１」が書き込まれることになる。このとき、図示しない自律切替設定レジスタ１２１₀が制御モジュール自律冗長切替機能を有効にしていれば、第０の制御モジュール１０１₀と第１の制御モジュール１０１₁との間での自律的な冗長機能が動作を開始することになる。

状態監視回路１１５₀の動作自体については、先の実施例と基本的に同一であるので、これらの説明を省略する。

この変形例によれば、第０の制御モジュール１０１₀と第１の制御モジュール１０１₁がこれらを監視する回路装置を必要とせずに自律的に障害時の切替制御を行うことができる。したがって、これにより通信システムの信頼性を向上させることができる。

この場合にも二重化された制御モジュール１０１の双方が障害を発生させたとき、本発明を用いることにより、更に通信システムの安定性を確保することができる。また、一般には制御モジュール１０１を二重化すると、通信システム全体でかなりのコストアップになるが、本発明を実施すれば制御モジュール１０１自体の構成を変更することなく冗長切り替えが実現する。したがって、通信システム全体のコストダウンに効果がある。

また、実施例ではハードウェアのみを用いて回線モジュール１０２同士の自立的な切り替えを実現したが、回線モジュール１０２のすべてがハードウェアで構成される必要はない。たとえば回線モジュールのような回路部分あるいは回線モジュール１０２内でもＣＰＵを使用したソフトウェア制御で機能的に実現可能な回路部分を用いて回線モジュール１０２同士の自立的な切り替えを実現するようにしてもよい。

このようなソフトウェアを用いた制御の場合には、たとえばソフトウェア上でアクト状態とスタンバイ状態を更新後、自律制御モードで通常のソフトウェア制御モードに切り替えるような制御が行われてもよい。

更に実施例および変形例では接続手段としてＢＷＢを使用したが、装置によっては有線または無線によるあらゆる接続手段が可能であることは当然である。また、実施例では制御モジュール１０１が出力する監視信号１１８を用いてヘルスチェックを行い、変形例では検査信号３０４を用いて同様のチェックを行ったが、これらに限定されるものではない。すなわち、繰り返し出力されるその他の制御信号を用いて同様に制御モジュール１０１側の健全性をチェックするようにしてもよい。

本発明の一実施例における回線モジュール装置の外観を表わした正面図である。本実施例の回線モジュール装置の回線モジュール部と制御モジュールの関係を表わしたブロック図である。本実施例の冗長機能レジスタの構成を示した説明図である。本実施例の障害・アクト・スタンバイ論理回路の内容を表わした説明図である。本実施例で第ｎの回線モジュール側の冗長切替回路の一例を具体的に表わしたブロック図である。本実施例の回線モジュール装置の全体的な制御の様子を表わした説明図である。本発明の変形例として２つの制御モジュールを設けた回線モジュール装置の要部を表わしたブロック図である。

符号の説明

１００回線モジュール装置
１０１制御モジュール（上位装置）
１０２回線モジュール（構成装置）
１０５、３０１接続手段
１１２冗長機能レジスタ
１１３ヘルスチェック回路
１１４障害監視回路
１１５状態監視回路
１１８監視信号
１２１自律切替設定レジスタ
１２２系情報レジスタ
１２３自律切替結果レジスタ
１２４監視タイマ設定レジスタ
１２５ヘルスチェック監視レジスタ
３０２ＣＰＵ
３０４検査信号

Claims

自装置内部の障害の発生を検知する障害検知手段と、
前記障害検知手段の検知状態を特定の系の運用について自装置と共に装置間の切替制御によって冗長構成をとる予め定めた他方の構成装置に通知する自装置障害有無通知手段と、
自装置が前記他方の構成装置に代わって前記特定の系の運用状態にあるか否かを記憶する系運用状態記憶手段と、
この系運用状態記憶手段に前記特定の系の運用状態にあると記憶している状態でのみ前記特定の系の運用を行う系運用手段と、
前記系運用状態記憶手段に運用状態にあると記憶されていない状態で、前記他方の構成装置からその装置内部の障害の発生の通知を受けたとき前記障害検知手段が自装置の障害を検知していない条件で前記系運用状態記憶手段の記憶内容を運用状態に変更する系運用状態記憶変更手段
とを具備することを特徴とする冗長切替装置。
自装置内部の障害の発生を検知する障害検知手段と、前記障害検知手段の検知状態を特定の系の運用について自装置と共に装置間の切替制御によって冗長構成をとる予め定めた他方の構成装置に通知する自装置障害有無通知手段と、自装置が前記他方の構成装置に代わって前記特定の系の運用状態にあるか否かを記憶する系運用状態記憶手段と、前記系運用状態記憶手段に運用状態にあると記憶されていない状態で、前記他方の構成装置からその装置内部の障害の発生の通知を受けたとき前記障害検知手段が自装置の障害を検知していない条件で前記系運用状態記憶手段の記憶内容を運用状態に変更する系運用状態記憶変更手段と、所定の時間間隔を置いて特定の制御信号の供給を受ける制御信号受信手段と、この制御信号受信手段による前記特定の制御信号の受信が前記所定の時間間隔よりも長い時間滞ったときには、前記系運用状態記憶手段に前記特定の系の運用状態にあると記憶している状態でのみ前記特定の系の運用を行う系運用手段とをそれぞれ備え、前記特定の系の運用で冗長構成となった一対の構成装置と、
これら一対の構成装置のいずれを前記特定の系の運用に当てるかの指示を送出する運用指示送出手段と、この運用指示送出手段による運用指示の送出が可能な状態で前記一対の装置のそれぞれに対して前記特定の制御信号の送出を継続する制御信号送出手段とを備えた上位装置
とを具備することを特徴とする冗長切替システム。
前記一対の構成装置は、それぞれ前記上位装置から送られてくる前記いずれを前記特定の系の運用に当てるかの指示を受信する指示受信手段を具備することを特徴とする請求項２記載の冗長切替システム。
前記上位装置は請求項１記載の冗長切替装置としての構成を有していることを特徴とする請求項２記載の冗長切替システム。
前記一対の構成装置は、前記制御信号受信手段による前記特定の制御信号の受信が前記所定の時間間隔よりも長い時間滞ったときに前記系運用手段の運用の可否を事前に設定しておく自律切替可否設定手段を具備することを特徴とする請求項２記載の冗長切替システム。
特定の系の運用について自装置と共に装置間の切替制御によって冗長構成をとる予め定めた他方の構成装置が存在する装置のコンピュータに、
自装置内部の障害の発生を検知する障害検知処理と、
前記障害検知処理の結果としての検知状態を前記予め定めた他方の構成装置に通知する自装置障害有無通知処理と、
自装置が前記予め定めた他方の構成装置に代わって前記特定の系の運用状態にあるか否かの記憶を保持する系運用状態記憶処理と、
この系運用状態記憶処理で前記特定の系の運用状態にあると記憶している状態でのみ前記特定の系の運用を行う系運用処理と、
前記系運用状態記憶処理で運用状態にあると記憶していない状態で、前記予め定めた他方の構成装置からその装置内部の障害の発生の通知を受けたとき前記障害検知処理で自装置の障害を検知していない条件で前記系運用状態記憶処理による記憶内容を運用状態に変更する系運用状態記憶変更処理
とを実行させることを特徴とする冗長切替制御プログラム。