JP2010109662A - リング接続制御回路、リング型スイッチングハブ、リング型イーサネットシステム、およびリング接続制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】任意のサブリングで障害が発生した場合でも、正常なサブリングでのデータ通信を維持する。
【解決手段】リング接続制御回路１０において、ＭＡＣ処理部１１，１２により、サブリング５０に関する冗長化制御処理用の制御情報を含むＭＡＣフレームをサブリング５０から受信した場合、当該ＭＡＣフレームに対して転送処理部１５への出力を規制するとともに、当該ＭＡＣフレームをＳＴＰ処理部１３へ出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、イーサネット（登録商標）通信技術に関し、特に複数のサブリングを用いたリング型イーサネット通信技術に関する。

ビル設備やプラント設備を監視制御する監視制御システムでは、情報収集機能や制御機能などの各種機能を有する通信機器をノードとして通信ネットワークを介して接続し、これらノードからの情報に基づき中央監視装置で個々の設備を監視制御するものとなっている。このような監視制御システムでは、通信ネットワークとしてイーサネットが用いられている。

イーサネットでは、複数のノードを接続する際、ハブやスイッチに各ノードをそれぞれ接続するスター配線方式が基本である。このようなスター配線方式は、比較的規模の小さいオフィス環境には適合するものの、ビル設備やプラント設備などの大規模な設備には必ずしも適合しない。その理由としては、スター配線方式では、ハブやスイッチと各ノードとをそれぞれ個別の配線を介して接続する必要があり、広範囲にわたってノードが設置されている場合には、ノード間を結ぶ配線が複雑化し、配線工事やメンテナンスの作業負担が増大するからである。

このようなイーサネットにおいて、各ノードをリング配線方式で接続するイーサネットスイッチが提案されている。このリング型イーサネットスイッチは、通信経路内に存在するリングトポロジーによる通信エラーを解消するＳＴＰ(スパニング・ツリー・プロトコル：Spanning Tree Protocol/IEEE 802.1D)機能や、これを改良したＲＳＴＰ（ラピッドＳＴＰ：Rapid STP/IEEE 802.1w）機能などのネットワーク制御機能を用いて、渡り配線を介してリング型に複数のノードを接続する中継装置である。これらリング型イーサネットスイッチをノードごとに設けることにより、複数のノードをリング配線方式で接続することができ、システムの冗長化を実現することも可能となる。

図７は、典型的なリング型イーサネットシステムの構成例である。ここでは、複数のノードＮがリング型イーサネットスイッチを介してリングＬに接続されている。通常、イーサネットスイッチに搭載されているＲＳＴＰやＳＴＰなどのネットワーク制御機能では、リング接続されているノードのうちから１つのルートノードＲを選択し、このルートノードＲと他のノードとの間でＢＰＵＤ（Bridge Protocol Data Unit）と呼ばれるネットワーク制御情報をやり取りすることにより、ノード間のリングコストに基づいてツリートポロジーの現用系通信経路を設定する。

この際、現用系通信経路以外の不要経路については、当該ノードのポートをブロッキングすることにより、障害時のバックアップ系通信経路として設定する。
図７の例では、ルートノードＲからノードＮ１までの経路として、左回りと右回りが考えられる。この際、右回りのコストより左回りのコストが低い場合、左回りの経路が現用系通信経路として選択される。したがって、ノードＮ１からノードＮ２までの経路は不要経路となって、この不要経路の端点にあるいずれか一方のノードＮ１またはノードＮ２でブロッキングされる。このため、リングトポロジーからなる元のリングＬが、ルートノードＲからノードＮ１およびノードＮ２までの２つの枝経路からなるツリートポロジーに変更される。

これにより、物理的にリングトポロジーを形成しているネットワークであっても、データループの発生が回避される。また、いずれかのノードで、ルートノードＲから定期的に送信されるＢＰＵＤが受信できなくなった場合、ルートノードＲと当該ノードとの間の経路で障害が発生したと判断できる。このような場合、当該ノードからルートノードＲとは逆方向へ再構築要求が送信される。この再構築要求の受信に応じて、ブロッキングしているノードは、当該ブロッキングを解消する。これにより、ブロッキングされていたバックアップ系通信経路が利用されて、新たな通信経路が再構築される。
したがって、図７の例では、地点Ｐで障害が発生した場合、ノードＮ３から再構築要求が送信され、ノードＮ１により地点Ｂのブロッキングが解消され、ルートノードＲからノードＮ３までの新たな経路が再構築される。

このリング型イーサネットスイッチを用いて、ビル設備やプラント設備などで用いられる大規模イーサネットを１つのリングで実現した場合、すべてのノードが１つのリングを共有するため、システムとして信頼性が低下する。
従来、このような課題を解決する技術として、各ノードを複数のサブリングに分割して接続し、一般的なスイッチングハブを利用してこれらサブリングを相互接続する方法が提案されている（例えば、特許文献１など参照）。これにより、リスクが各サブリングへ分散されるため、システムとして信頼性が改善される。

特開２００６−１７４４２２号公報

このような従来技術では、物理的には独立しているサブリングが一般的なスイッチングハブを介して接続されているため、サブリング間においてユーザデータだけでなくネットワーク制御用データについても相互に通信可能となる。すなわち、データ通信だけでなくネットワーク制御上においても１つのドメインを形成することになる。
したがって、従来技術によれば、任意のサブリングで発生した障害が他のサブリングへ伝搬して、正常なサブリングにおいてもネットワーク制御機能による通信経路の再構築動作が実行されるため、正常なサブリングに接続されているノード間におけるデータ通信を一時的に阻害するという問題点があった。

図８は、従来技術によるリング型イーサネットの構成例である。ここでは、３つのサブリングＬ１〜Ｌ３が構成されて、それぞれスイッチングハブに接続されている。このスイッチングハブは、ノードに搭載されているＲＳＴＰやＳＴＰなどのネットワーク制御機能に対応しており、このネットワーク制御機能で用いるＢＰＵＤや再構築要求をサブリングＬ１〜Ｌ３間で転送する機能を有している。
これにより、ネットワーク制御機能上、サブリングＬ１〜Ｌ３が１つのリングと見なされており、サブリングＬ１のルートノードＲから送信されたＢＰＵＤが、他のサブリングＬ２，Ｌ３にも転送される。

ここで、例えばリングＬ１の地点Ｐで障害が発生した場合、ノードＮ３からノードＮ２へ再構築要求が送信されて、ノードＮ１とノードＮ２の間にある地点Ｂでのブロッキングが解消される。これにより、ブロッキングされていたノードＮ１とノードＮ２を結ぶバックアップ系通信経路が利用されて、ルートノードＲからノードＮ１までの新たな通信経路が再構築される。
この際、新たな通信経路を再構築するため、障害が発生したサブリングＬ１以外のサブリングＬ２，Ｌ３に接続されている各ノードにおいても再構築動作が行われるため、正常なサブリングに接続されているノード間におけるデータ通信が一時的に阻害されてしまう。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、任意のサブリングで障害が発生した場合でも、正常なサブリングでのデータ通信を維持することができるリング接続制御回路、リング型イーサネットスイッチ、リング型イーサネットシステム、およびリング接続制御方法を提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかるリング接続制御回路は、複数の通信機器をリング状に直列接続するサブリングとスイッチングハブとを接続するリング接続制御回路であって、サブリングの一端と接続して通信機器との間でＭＡＣフレームを送受信する第１のＭＡＣ処理部と、サブリングの他端と接続して通信機器との間でＭＡＣフレームを送受信する第２のＭＡＣ処理部と、第１および第２のＭＡＣ処理部と接続し、スパニング・ツリー・プロトコルに基づいてサブリングに対する冗長化制御処理を行うＳＴＰ処理部と、スイッチングハブと接続してＭＡＣフレームを送受信する第３のＭＡＣ処理部と、第１のＭＡＣ処理部、第２のＭＡＣ処理部、および第３のＭＡＣ処理部のそれぞれで受信したＭＡＣフレームを、当該ＭＡＣフレームに含まれる宛先情報に基づいて、第１のＭＡＣ処理部、第２のＭＡＣ処理部、および第３のＭＡＣ処理部のいずれかへ転送する転送処理部とを備え、第１および第２のＭＡＣ処理部は、サブリングに関する冗長化制御処理用の制御情報を含むＭＡＣフレームをサブリングから受信した場合、当該ＭＡＣフレームに対して転送処理部への出力を規制するとともに、当該ＭＡＣフレームをＳＴＰ処理部へ出力する。

また、本発明にかかるリング型スイッチングハブは、複数の通信機器をリング状に直列接続する個別のサブリングとそれぞれ接続する、前述した複数のリング接続制御回路と、これらリング接続制御回路の第３のＭＡＣ処理部とそれぞれ接続して、これらリング接続制御回路でそれぞれのサブリングから受信したＭＡＣフレームを、当該ＭＡＣフレームに含まれる宛先情報に基づいて、これらリング接続制御回路のいずれかへ転送するスイッチ部とを備えている。

また、本発明にかかるリング型イーサネットシステムは、複数の通信機器をリング状に直列接続する複数のサブリングを用いて、通信機器間のイーサネット通信を実現するリング型イーサネットシステムであって、複数の通信機器をリング状に直列接続する個別のサブリングとそれぞれ接続する、前述した複数のリング型スイッチングハブと、これらリング型スイッチングハブをリング状に接続する１つのメインリングとを備えている。

また、本発明にかかる他のリング型イーサネットシステムは、複数の通信機器をリング状に接続する複数のサブリングを用いて、通信機器間のイーサネット通信を実現するリング型イーサネットシステムであって、複数の通信機器をリング状に接続する個別のサブリングとそれぞれ接続する、前述した複数のリング型スイッチングハブと、これらリング型スイッチングハブとそれぞれ接続して、これらリング型スイッチングハブでそれぞれのサブリングから受信したＭＡＣフレームを相互にやり取りするスイッチングハブとを備えている。

また、本発明にかかるリング接続制御方法は、複数の通信機器をリング状に接続するサブリングとスイッチングハブとを接続するリング接続制御方法であって、第１のＭＡＣ処理部が、サブリングの一端を介して通信機器との間でＭＡＣフレームを送受信する第１のＭＡＣ処理ステップと、第２のＭＡＣ処理部が、サブリングの他端を介して通信機器との間でＭＡＣフレームを送受信する第２のＭＡＣ処理ステップと、ＳＴＰ処理部が、第１および第２のＭＡＣ処理部と接続し、スパニング・ツリー・プロトコルに基づいてサブリングに対する冗長化制御処理を行うＳＴＰ処理ステップと、第３のＭＡＣ処理部が、スイッチングハブとの間でＭＡＣフレームを送受信する第３のＭＡＣ処理ステップと、転送処理部が、第１および第２のＭＡＣ処理部で受信したサブリングからのＭＡＣフレームと、第３のＭＡＣ処理部で受信したスイッチングハブからのＭＡＣフレームとを相互にやり取りする転送処理ステップとを備え、第１および第２のＭＡＣ処理ステップは、サブリングに関する冗長化制御処理用の制御情報を含むＭＡＣフレームをサブリングから受信した場合、当該ＭＡＣフレームに対して転送処理部への出力を規制するとともに、当該ＭＡＣフレームをＳＴＰ処理部へ出力する。

本発明のリング接続制御回路によれば、スイッチ部を介して接続されている他のサブリングに対して、サブリングでの冗長化制御処理の影響を抑止することができる。このため、任意のサブリングで障害が発生した場合でも、正常なサブリングでのデータ通信を維持することができる。

また、本発明のリング型スイッチングハブによれば、互いに独立して個別の冗長化制御処理を行う複数のサブリングで、リング型イーサネットシステムを構築することができ、イーサネットの可用性を向上することが可能となる。また、リング数に制限がなく、大規模なリング型イーサネットを極め容易に構築することができる。また、スイッチ部に、非リング接続用の一般的なポートを設けることにより、パーソナルコンピュータやサーバなどの市販のイーサネット接続機器を接続することができ、イーサネット構築に柔軟性を持たせることが可能となる。

また、本発明のリング型イーサネットシステムによれば、ビル設備やプラント設備などの大規模で広範囲にわたる設備に対しても、高い信頼性を持つデータ通信環境、さらには監視制御システムを構築することが可能となる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかるリング接続制御回路について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかるリング接続制御回路およびリング型スイッチングハブの構成を示すブロック図である。

［リング接続制御回路の構成］
このリング接続制御回路１０は、半導体チップに形成された電子回路からなり、複数の通信機器（Ｒ，Ｎ）をリング状に直列接続するサブリング５０をスイッチングハブに接続する際の接続制御機能を有している。
リング接続制御回路１０には、主な処理部として、ＭＡＣ処理部（第１のＭＡＣ処理部）１１、ＭＡＣ処理部（第２のＭＡＣ処理部）１２、ＳＴＰ処理部１３、ＭＡＣ処理部（第３のＭＡＣ処理部）１４、および転送処理部１５が設けられている。

ＭＡＣ処理部１１は、リング接続用のポートＰ１を介してサブリング５０の一端と接続し、通信機器（Ｒ，Ｎ）との間でＭＡＣフレームを送受信する機能と、サブリング５０に関する冗長化制御処理用の制御情報を含むＭＡＣフレームをサブリング５０から受信した場合、当該ＭＡＣフレームに対して転送処理部１５への出力を規制する機能と、冗長化制御処理用の制御情報を含むＭＡＣフレームをＳＴＰ処理部１３へ出力する機能とを有している。

ＭＡＣ処理部１２は、リング接続用のポートＰ２を介してサブリング５０の他端と接続し、通信機器（Ｒ，Ｎ）との間でＭＡＣフレームを送受信する機能と、サブリング５０に関する冗長化制御処理用の制御情報を含むＭＡＣフレームをサブリング５０から受信した場合、当該ＭＡＣフレームに対して転送処理部１５への出力を規制する機能と、冗長化制御処理用の制御情報を含むＭＡＣフレームをＳＴＰ処理部１３へ出力する機能とを有している。

ＳＴＰ処理部１３は、ＭＡＣ処理部１１，１２とそれぞれ接続し、スパニング・ツリー・プロトコル（ＳＴＰ）やラピッドＳＴＰ（ＲＳＴＰ）に基づいてサブリング５０に対する冗長化制御処理を行う機能を有している。この冗長化制御処理は、例えば前述の図７で説明した、現用系通信経路の設定処理、および現用系通信経路での障害発生に応じたブロッキング解除によるバックアップ系通信経路への切り替え処理などがある。

ＭＡＣ処理部１４は、非リング接続用のポートＰ３スイッチングハブと接続してＭＡＣフレームを送受信する機能を有している。
転送処理部１５は、ＭＡＣ処理部１１，１２，１４のそれぞれで受信したＭＡＣフレームを、当該ＭＡＣフレームに含まれる宛先情報に基づいて、これらＭＡＣ処理部１１，１２，１４のいずれかへ転送する機能を有している。

［リング型スイッチングハブの構成］
次に、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかるリング型スイッチングハブについて説明する。
このリング型スイッチングハブ１は、複数のサブリング５０を相互に接続する機能を有する通信装置であり、主な機能部として、複数のリング接続制御回路１０と、スイッチ部２０とが設けられている。

スイッチ部２０は、複数のリング接続制御回路１０のＭＡＣ処理部１４のそれぞれと接続して、これらリング接続制御回路１０でそれぞれのサブリング５０から受信したＭＡＣフレームを、当該ＭＡＣフレームに含まれる宛先情報に基づいて、これらリング接続制御回路１０のいずれかへ転送する機能を有している。また、非リング接続用の一般的なポートＰｘを備えている。

［第１の実施の形態の動作］
次に、図２〜図４を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかるリング接続制御回路１０およびリング型スイッチングハブ１の動作について説明する。図２は、障害発生前におけるサブリング構成を示す説明図である。図３は、障害発生時におけるサブリング構成を示す説明図である。図４は、障害発生後におけるサブリング構成を示す説明図である。

図２において、リング型スイッチングハブ１は、２つのリング接続制御回路１０Ａ，１０Ｂを有しており、リング接続制御回路１０Ａにはサブリング５１が接続されており、リング接続制御回路１０Ｂにはサブリング５２が接続されている。
サブリング５１の一端は、リング接続制御回路１０ＡのポートＰａ１（Ｐ１）に接続されており、サブリング５１の他端は、リング接続制御回路１０ＡのポートＰａ２（Ｐ２）に接続されている。また、サブリング５２の一端は、リング接続制御回路１０ＢのポートＰｂ１（Ｐ１）に接続されており、サブリング５２の他端は、リング接続制御回路１０ＢのポートＰｂ２（Ｐ２）に接続されている。

サブリング５１には、ポートＰａ２側から順に、ノードＮａ１，Ｎａ２，Ｎａ３，Ｎａ４がリング状に直列接続されており、このうちノードＮａ４がルートノードＲａとなり、ノードＮａ２とノードＮａ３の間の点Ｂａにブロッキングが設定されている。
サブリング５２には、ポートＰｂ２側から順に、ノードＮｂ１，Ｎｂ２，Ｎｂ３，Ｎｂ４がリング状に直列接続されており、このうちノードＮｂ２がルートノードＲｂとなり、ノードＮｂ３とノードＮａ４の間の点Ｂｂにブロッキングが設定されている。

これらノード（通信機器）については、フィールドコントローラ、ＩＯモジュール、カードリーダなどの末端制御機器でもよく、他の通信プロトコルの機器と連結するための通信ゲートウェイであってもよい。

前述したように、リング接続制御回路１０Ａ，１０Ｂでは、それぞれのＭＡＣ処理部１１，１２において、サブリング５１，５２に関する冗長化制御処理用の制御情報を含むＭＡＣフレームを当該サブリングから受信した場合、そのＭＡＣフレームに対して転送処理部１５への出力を規制し、冗長化制御処理用の制御情報を含むＭＡＣフレームをＳＴＰ処理部１３へ出力する。

このため、サブリング５１のルートノードＲａから送信されたＢＰＤＵは、転送処理部１５へ出力されず、その先のスイッチ部２０およびリング接続制御回路１０Ｂを介してサブリング５２へ転送されない。また、サブリング５２からのＢＰＵＤもサブリング５１へ転送されない。
これにより、図２に示すように、サブリング５１では、ルートノードＲａとブロッキング地点Ｂａが設定され、ルートノードＲａから送信されるＢＰＵＤにより、サブリング５２とは独立した個別の冗長化制御処理が行われる。また、サブリング５２では、ルートノードＲｂとブロッキング地点Ｂｂが設定され、ルートノードＲｂから送信されるＢＰＵＤによりサブリング５１とは独立した個別の冗長化制御処理が行われる。

したがって、例えば、図３に示すように、サブリング５１のうちポートＰａ１とルートノードＲａとの間の地点Ｐａにおいて障害が発生した場合、ルートノードＲａからのＢＰＵＤをリング接続制御回路１０ＡのＳＴＰ処理部１３で受信できなくなるため、ＳＴＰ処理部１３は、ルートノードＲａとは反対側のＭＡＣ処理部１２を介してポートＰａ２から、サブリング５１の再構築を指示する再構築要求を送信する。

この際、サブリング５２では、個別のルートノードＲｂが設定されており、このルートノードＲｂから各ノードＮｂ１，Ｎｂ２，Ｎｂ３およびリング接続制御回路１０ＢへＢＰＤＵが配信されている。このため、サブリング５１で発生した障害に起因してＢＰＤＵが受信できなくなることはなく、サブリング５２のルートノードＲｂ、ノードＮｂ１，Ｎｂ３，Ｎｂ４およびリング接続制御回路１０Ｂは、サブリング５１での障害の影響は受けずにデータ通信を継続できる。

一方、サブリング５１では、図４に示すように、リング接続制御回路１０Ａからの再構築要求において、ノードＮａ２，Ｎａ３間にある地点Ｂａでのブロッキングが解消されて、ブロッキングされていたノードＮａ２とノードＮａ３を結ぶバックアップ系通信経路が利用されて、ルートノードＲａからノードＮａ３，Ｎａ２，Ｎａ１までの新たな通信経路が再構築されて、サブリング５１に接続されている各ノードにおいてデータ通信が可能となる。

この際、リング接続制御回路１０ＡのＳＴＰ処理部１３からＭＡＣ処理部１２を介してサブリング５１へ送信された再構築要求は、ＭＡＣ処理部１２において転送処理部１５への出力が規制されるため、その先のスイッチ部２０およびリング接続制御回路１０Ｂを介してサブリング５２へ転送されない。

このため、サブリング５２の各ノードにおいて、サブリング５１からの再構築要求に応じて、通信経路の再構築動作が行われることはなく、この再構築動作によりサブリング５２に接続されているノード間におけるデータ通信が一時的に阻害されてしまうことはない。したがって、サブリング５１で障害が発生した場合でも、サブリング５２において、データ通信を安定して継続することが可能となる。

［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態では、リング接続制御回路１０において、ＭＡＣ処理部１１，１２により、サブリング５０に関する冗長化制御処理用の制御情報を含むＭＡＣフレームをサブリング５０から受信した場合、当該ＭＡＣフレームに対して転送処理部１５への出力を規制するとともに、当該ＭＡＣフレームをＳＴＰ処理部１３へ出力するようにしたので、スイッチ部２０を介して接続されている他のサブリングに対して、サブリング５０での冗長化制御処理の影響を抑止することができる。このため、任意のサブリングで障害が発生した場合でも、正常なサブリングでのデータ通信を維持することができる。

また、本実施の形態では、このようなリング接続制御回路１０を複数用いてスイッチ部２０で中継接続することにより、リング型スイッチングハブ１を構成したので、互いに独立して個別の冗長化制御処理を行う複数のサブリング５０で、リング型イーサネットシステムを構築することができ、イーサネットの可用性を向上することが可能となる。また、リング数に制限がなく、大規模なリング型イーサネットを極め容易に構築することができる。

また、本実施の形態において、リング型スイッチングハブ１のスイッチ部２０に、非リング接続用の一般的なポートＰｘを設けることにより、パーソナルコンピュータやサーバなどの市販のイーサネット接続機器を接続することができ、イーサネット構築に柔軟性を持たせることが可能となる。

［第２の実施の形態］
次に、図５を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかるリング型イーサネットシステムについて説明する。図５は、本発明の第２の実施の形態にかかるリング型イーサネットシステムの構成を示す説明図である。

［リング型イーサネットシステム］
このリング型イーサネットシステム１００には、複数の通信機器をリング状に直列接続する個別のサブリング６１，６２，６３とそれぞれ接続する複数のリング型スイッチングハブ１Ａ，１Ｂ，１Ｃと、これらリング型スイッチングハブ１Ａ，１Ｂ，１Ｃをリング状に接続する１つのメインリング６０とが設けられている。これらリング型スイッチングハブ１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、第１の実施の形態で説明した図１のリング型スイッチングハブ１からなる。

サブリング６１の一端は、リング型スイッチングハブ１ＡのポートＰｂ１（Ｐ１）に接続されており、サブリング６１の他端は、リング型スイッチングハブ１ＡのポートＰｂ２（Ｐ２）に接続されている。
また、サブリング６２の一端は、リング型スイッチングハブ１ＢのポートＰｂ１（Ｐ１）に接続されており、サブリング６２の他端は、リング型スイッチングハブ１ＢのポートＰｂ２（Ｐ２）に接続されている。
また、サブリング６３の一端は、リング型スイッチングハブ１ＣのポートＰｂ１（Ｐ１）に接続されており、サブリング６３の他端は、リング型スイッチングハブ１ＣのポートＰｂ２（Ｐ２）に接続されている。

サブリング６１には、リング型スイッチングハブ１ＡのポートＰｂ２側から順に、ノードＮａ１，Ｎａ２，Ｎａ３，Ｎａ４がリング状に直列接続されており、このうちノードＮａ４がルートノードＲａとなり、ノードＮａ２とノードＮａ３の間の点Ｂａにブロッキングが設定されている。
サブリング６２には、リング型スイッチングハブ１ＢのポートＰｂ２側から順に、ノードＮｂ１，Ｎｂ２，Ｎｂ３，Ｎｂ４がリング状に直列接続されており、このうちノードＮｂ２がルートノードＲｂとなり、ノードＮｂ３とノードＮｂ４の間の点Ｂｂにブロッキングが設定されている。

サブリング６３には、リング型スイッチングハブ１ＣのポートＰｂ２側から順に、ノードＮｃ１，Ｎｃ２，Ｎｃ３，Ｎｃ４がリング状に直列接続されており、このうちノードＮｃ３がルートノードＲｃとなり、ノードＮｂ４とリング型スイッチングハブ１Ｃの間の点Ｂｃにブロッキングが設定されている。
これらノード（通信機器）については、フィールドコントローラ、ＩＯモジュール、カードリーダなどの末端制御機器でもよく、他の通信プロトコルの機器と連結するための通信ゲートウェイであってもよい。

一方、リング型スイッチングハブ１Ａ，１Ｂ，１Ｃの各ポートＰａ１，Ｐａ２は、メインリング６０に対してリング状に直列接続されており、一般的なスイッチングハブ３０と接続するリング型スイッチングハブ１ＭのポートＰａ１，Ｐａ２もメインリング６０に対してリング状に直列接続されている。
メインリング６０では、リング型スイッチングハブ１ＭがルートノードＲｍとなり、リング型スイッチングハブ１Ａとリング型スイッチングハブ１Ｂの間の点Ｂｍにブロッキングが設定されている。

このような構成により、各リング型スイッチングハブ１Ａ，１Ｂ，１Ｃに接続されているサブリング６１，６２，６３間を、メインリング６０を介して中継接続することができる。したがって、互いに独立して個別の冗長化制御処理を行う複数のサブリング６１，６２，６３を、同じく独立して個別の冗長化制御処理を行うメインリング６０により、１つのイーサネットシステムにまとめることが可能となり、ビル設備やプラント設備などの大規模で広範囲にわたる設備に対しても、高い信頼性を持つデータ通信環境を提供することができる。

また、リング型スイッチングハブ１Ｍは、前述した図１のリング型スイッチングハブ１の構成に加えて、スイッチ部２０に非リング接続用のポートＰｂを備えており、当該ポートＰｂを介してスイッチングハブ３０と接続することが可能である。
したがって、図５に示すように、スイッチングハブ３０に、パーソナルコンピュータＰＣ３１、サーバ３２、プリンタ３３などの通信機器を接続することにより、これら通信機器から、サブリング６１，６２，６３に接続されている各通信機器を監視制御することができる。ビル設備やプラント設備などの大規模で広範囲にわたる設備について、高い信頼性を持つ監視制御システムを構築することが可能となる。

また、本実施の形態では、リング型スイッチングハブ１Ａ，１Ｂ，１Ｃを、メインリング６０によりリング状に直列接続する場合を例として説明したが、メインリング６０に代えてスイッチングハブ３０で中継接続するようにしてもよい。
これにより、リング型スイッチングハブ１Ａ，１Ｂ，１Ｃが比較的近い位置に配置されている場合には、リング型スイッチングハブ１Ｍを用いることなく、効率よく監視制御システムを構築することが可能となる。

［第３の実施の形態］
次に、図６を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかるリング型イーサネットシステムについて説明する。図６は、本発明の第３の実施の形態にかかるリング型イーサネットシステムの構成を示す説明図である。

第２の実施の形態では、リング型スイッチングハブ１Ａ，１Ｂ，１Ｃを、メインリング６０によりリング状に直列接続する場合を例として説明した。本実施の形態では、第２の実施の形態にかかるリング型イーサネットシステムのうち、リング型スイッチングハブ１Ｃを、メインリング６０に代えてリング型スイッチングハブ１Ｂのサブリング６２へカスケード接続した場合について説明する。

本実施の形態にかかるリング型イーサネットシステムにおいて、サブリング６１の一端は、リング型スイッチングハブ１ＡのポートＰｂ１（Ｐ１）に接続されており、サブリング６１の他端は、リング型スイッチングハブ１ＡのポートＰｂ２（Ｐ２）に接続されている。
また、サブリング６２の一端は、リング型スイッチングハブ１ＢのポートＰｂ１（Ｐ１）に接続されており、サブリング６２の他端は、リング型スイッチングハブ１ＢのポートＰｂ２（Ｐ２）に接続されている。
また、サブリング６３の一端は、リング型スイッチングハブ１ＣのポートＰｂ１（Ｐ１）に接続されており、サブリング６３の他端は、リング型スイッチングハブ１ＣのポートＰｂ２（Ｐ２）に接続されている。

サブリング６１には、リング型スイッチングハブ１ＡのポートＰｂ２側から順に、ノードＮａ１，Ｎａ２，Ｎａ３，Ｎａ４がリング状に直列接続されており、このうちノードＮａ４がルートノードＲａとなり、ノードＮａ２とノードＮａ３の間の点Ｂａにブロッキングが設定されている。
サブリング６２には、リング型スイッチングハブ１ＢのポートＰｂ２側から順に、ノードＮｂ１，Ｎｂ２，Ｎｂ３と、リング型スイッチングハブ１ＣのポートＰａ１（Ｐ１），ポートＰａ２（Ｐ２）と、ノードＮｂ４とがリング状に直列接続されており、このうちノードＮｂ２がルートノードＲｂとなり、リング型スイッチングハブ１ＣのポートＰａ２とノードＮｂ４の間の点Ｂｂにブロッキングが設定されている。

サブリング６３には、リング型スイッチングハブ１ＣのポートＰｂ２側から順に、ノードＮｃ１，Ｎｃ２，Ｎｃ３，Ｎｃ４がリング状に直列接続されており、このうちノードＮｃ３がルートノードＲｃとなり、ノードＮｂ４とリング型スイッチングハブ１Ｃの間の点Ｂｃにブロッキングが設定されている。
これらノード（通信機器）については、フィールドコントローラ、ＩＯモジュール、カードリーダなどの末端制御機器でもよく、他の通信プロトコルの機器と連結するための通信ゲートウェイであってもよい。

一方、リング型スイッチングハブ１Ａ，１Ｂの各ポートＰａ１，Ｐａ２は、メインリング６０に対してリング状に直列接続されており、一般的なスイッチングハブ３０と接続するリング型スイッチングハブ１ＭのポートＰａ１，Ｐａ２もメインリング６０に対してリング状に直列接続されている。
メインリング６０では、リング型スイッチングハブ１ＭがルートノードＲｍとなり、リング型スイッチングハブ１Ａとリング型スイッチングハブ１Ｂの間の点Ｂｍにブロッキングが設定されている。

これにより、メインリング６０をすべてのリング型スイッチングハブ１Ａ，１Ｂ，１Ｃに接続する必要がなくなり、比較的設置位置の近いリング型スイッチングハブ１Ａ，１Ｂのみをメインリング６０で接続すればよい。
したがって、ビル設備やプラント設備などの大規模で広範囲にわたる設備であっても、リング型スイッチングハブ１の設置位置に応じて、高い信頼性を持つ監視制御システムやデータ通信環境を、効率よくかつ柔軟に構築することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態にかかるリング接続制御回路およびリング型スイッチングハブの構成を示すブロック図である。 障害発生前におけるサブリング構成を示す説明図である。 障害発生時におけるサブリング構成を示す説明図である。 障害発生後におけるサブリング構成を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態にかかるリング型イーサネットシステムの構成を示す説明図である。 本発明の第３の実施の形態にかかるリング型イーサネットシステムの構成を示す説明図である。 典型的なリング型イーサネットシステムの構成例である。 従来技術によるリング型イーサネットの構成例である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｍ…リング型スイッチングハブ、１０，１０Ａ，１０Ｂ…リング接続制御回路、１１…ＭＡＣ処理部（第１のＭＡＣ処理部）、１２…ＭＡＣ処理部（第２のＭＡＣ処理部）、１３…ＳＴＰ処理部、１４…ＭＡＣ処理部（第３のＭＡＣ処理部）、１５…転送処理部、２０…スイッチ部、３０…スイッチングハブ、３１…パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、３２…サーバ、３３…プリンタ、５０，５１，５２，５３，６１，６２，６３…サブリング、６０…メインリング。

Claims (5)

1. 複数の通信機器をリング状に直列接続するサブリングとスイッチングハブとを接続するリング接続制御回路であって、
   前記サブリングの一端と接続して前記通信機器との間でＭＡＣフレームを送受信する第１のＭＡＣ処理部と、
   前記サブリングの他端と接続して前記通信機器との間でＭＡＣフレームを送受信する第２のＭＡＣ処理部と、
   前記第１および第２のＭＡＣ処理部と接続し、スパニング・ツリー・プロトコルに基づいて前記サブリングに対する冗長化制御処理を行うＳＴＰ処理部と、
   前記スイッチングハブと接続してＭＡＣフレームを送受信する第３のＭＡＣ処理部と、
   前記第１のＭＡＣ処理部、前記第２のＭＡＣ処理部、および前記第３のＭＡＣ処理部のそれぞれで受信したＭＡＣフレームを、当該ＭＡＣフレームに含まれる宛先情報に基づいて、前記第１のＭＡＣ処理部、前記第２のＭＡＣ処理部、および前記第３のＭＡＣ処理部のいずれかへ転送する転送処理部と
   を備え、
   前記第１および第２のＭＡＣ処理部は、前記サブリングに関する冗長化制御処理用の制御情報を含むＭＡＣフレームを前記サブリングから受信した場合、当該ＭＡＣフレームに対して前記転送処理部への出力を規制するとともに、当該ＭＡＣフレームを前記ＳＴＰ処理部へ出力する
   ことを特徴とするリング接続制御回路。
2. 複数の通信機器をリング状に直列接続する個別のサブリングとそれぞれ接続する、請求項１に記載の複数のリング接続制御回路と、
   これらリング接続制御回路の第３のＭＡＣ処理部とそれぞれ接続して、これらリング接続制御回路でそれぞれのサブリングから受信したＭＡＣフレームを、当該ＭＡＣフレームに含まれる宛先情報に基づいて、これらリング接続制御回路のいずれかへ転送するスイッチ部と
   を備えることを特徴とするリング型スイッチングハブ。
3. 複数の通信機器をリング状に直列接続する複数のサブリングを用いて、前記通信機器間のイーサネット通信を実現するリング型イーサネットシステムであって、
   複数の通信機器をリング状に直列接続する個別のサブリングとそれぞれ接続する、請求項２に記載の複数のリング型スイッチングハブと、
   これらリング型スイッチングハブをリング状に接続する１つのメインリングと
   を備えることを特徴とするリング型イーサネットシステム。
4. 複数の通信機器をリング状に接続する複数のサブリングを用いて、前記通信機器間のイーサネット通信を実現するリング型イーサネットシステムであって、
   複数の通信機器をリング状に接続する個別のサブリングとそれぞれ接続する、請求項２に記載の複数のリング型スイッチングハブと、
   これらリング型スイッチングハブとそれぞれ接続して、これらリング型スイッチングハブでそれぞれのサブリングから受信したＭＡＣフレームを相互にやり取りするスイッチングハブと
   を備えることを特徴とするリング型イーサネットシステム。
5. 複数の通信機器をリング状に接続するサブリングとスイッチングハブとを接続するリング接続制御方法であって、
   第１のＭＡＣ処理部が、前記サブリングの一端を介して前記通信機器との間でＭＡＣフレームを送受信する第１のＭＡＣ処理ステップと、
   第２のＭＡＣ処理部が、前記サブリングの他端を介して前記通信機器との間でＭＡＣフレームを送受信する第２のＭＡＣ処理ステップと、
   ＳＴＰ処理部が、前記第１および第２のＭＡＣ処理部と接続し、スパニング・ツリー・プロトコルに基づいて前記サブリングに対する冗長化制御処理を行うＳＴＰ処理ステップと、
   第３のＭＡＣ処理部が、前記スイッチングハブとの間でＭＡＣフレームを送受信する第３のＭＡＣ処理ステップと、
   転送処理部が、前記第１および第２のＭＡＣ処理部で受信した前記サブリングからのＭＡＣフレームと、前記第３のＭＡＣ処理部で受信した前記スイッチングハブからのＭＡＣフレームとを相互にやり取りする転送処理ステップと
   を備え、
   前記第１および第２のＭＡＣ処理ステップは、前記サブリングに関する冗長化制御処理用の制御情報を含むＭＡＣフレームを前記サブリングから受信した場合、当該ＭＡＣフレームに対して前記転送処理部への出力を規制するとともに、当該ＭＡＣフレームを前記ＳＴＰ処理部へ出力する
   ことを特徴とするリング接続制御方法。

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