JP2010187244A - 端末装置間のトークン異常検出／回復方式 - Google Patents

Abstract

【課題】トークン消失および複数トークン巡回による異常検出と、これら異常検出時のトークン回復を確実、容易にする。
【解決手段】フレームは、トークンフレームとデータフレームの種別を指定するコマンド種別と、データを送信する送信元端末装置を個々に指定する送信元スロット番号と、データを受信する送信先端末装置を個々に指定する送信先スロット番号と、送受信データの各フィールドをもつ構成とする。各端末装置１〜６は、自端末装置が送信したデータフレームを受信できない場合またはトークン送信中に他のトークンを受信した場合には複数トークン異常として検出する。一定期間内にトークンフレームが巡回してこない場合はトークン消失異常として検出する。複数トークン異常またはトークン消失異常を検出した時にネットワーク再構成動作を開始し、再びネットワーク上にトークンを１つにして通信動作を再開する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の端末装置（ノード）をリング型の伝送路でネットワーク接続した通信システムに係り、特に端末装置間を巡回させるトークンの異常検出／回復方式に関する。

この種の通信システムは、プラントの監視制御システムやオートメーション工場の工程集中管理システムなど、コンピュータを利用した多種多様の制御システムで採用されている。

端末装置（ノード）間の通信方式としては、伝送路上にトークンを巡回させ、ノードの送信権をトークンによって遷移させるトークンパッシング方式が一般的である。このトークンパッシング方式による通信システムにおいて、各端末装置が設置される環境によっては、ノイズや電源変動などによる外乱によって、ネットワーク上に１つであるべきトークンが複数になることや消失することがある。この場合、端末装置の異常処理や通信不能などの通信異常を起こす問題がある。

端末装置間を巡回させるトークンの異常検出／回復方式としては、トークンを監視する監視局が一定時間無通信状態を検出することで異常と判定し、この異常回復には監視局がトークンを再送する（例えば特許文献１参照）。なお、トークンが複数になった場合の異常検出と回復は考慮されていない。

他のトークン異常検出／回復方式としては、一定時間無通信状態を検出した局はトークンを再発行する（例えば特許文献２参照）。なお、再発行トークンには再発行の情報が含まれ、再発行したトークンの送信中に別のトークンを受信した場合、別のトークンを削除する。

さらに他のトークン異常検出／回復方式としては、トークンが複数になったとき、トークンに含まれる情報によって正当なトークンを選別し、正当ではないトークンは受信したノードで破棄する（例えば特許文献３参照）。

特開平６−１２０９５４号公報 特開２００５−９４３２９号公報 特開２００５−９４２５１号公報

従来のトークン異常検出／回復方式として、特許文献１では、トークンが消失した場合の異常検出ができるが、トークンが複数になった場合の異常検出ができない。

特許文献２や特許文献３では、トークンが複数になった場合に異常と検出できるが、トークンの回復には、再発行の情報を持ったトークン発生手段やトークンの監視局が必要になる。つまり、複数種類のトークン発生やトークンの監視と転送管理機能を持つ装置が必要になる。

本発明の目的は、トークン消失および複数トークン巡回による異常検出と、これら異常検出時のトークン回復を確実、容易にした端末装置間のトークン異常検出／回復方式を提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するため、トークンフレームとデータフレームを巡回させ、自端末装置が送信したデータフレームを受信できない（伝送路を巡回して戻ってこない）場合またはトークン送信中に他のトークンを受信した場合には複数トークン異常として検出し、一定期間内にトークンフレームが巡回してこない場合はトークンの消失異常として検出し、これら異常検出時にネットワーク再構成動作を開始し、再びネットワーク上にトークンを１つにして通信動作を再開するようにしたもので、以下の構成を特徴とする。

（１）複数の端末装置をリング型の伝送路でネットワーク接続した通信システムにおける端末装置間のトークン異常検出／回復方式であって、
伝送路に巡回させるフレームは、トークンフレームとデータフレームの種別を指定するコマンド種別フィールドと、データを送信する送信元端末装置を個々に指定する送信元スロット番号フィールドと、データを受信する送信先端末装置を個々に指定する送信先スロット番号フィールドと、送受信データフィールドをもつ構成とし、
各端末装置は、
前記コマンド種別がトークンフレームのフレームを受信した場合、データ送信要求が無いときはその受信終了後にトークンフレームを送信し、送信要求があるときはその受信終了後に前記データフレームを送信し、この後にトークンフレームを送信する手段と、
自端末装置が送信したデータフレームを受信できない場合またはトークン送信中に他のトークンを受信した場合には複数トークン異常として検出する手段と、
一定期間内にトークンフレームが巡回してこない場合はトークン消失異常として検出する手段と、
前記複数トークン異常またはトークン消失異常を検出した時にネットワーク再構成動作を開始し、再びネットワーク上にトークンを１つにして通信動作を再開する手段と、
を備えたことを特徴とする。

（２）前記トークン異常後のネットワークの再構成は、トークン送信開始ノードを決定するコンフィグフレームを巡回させ、上流から受信するコンフィグフレームにもつ送信元アドレスと自ノードアドレスの比較によりコンフィグフレーム送信からトークン受信待ち状態またはトークン送信を開始させることを特徴とする。

以上のとおり、本発明によれば、トークンフレームとデータフレームを巡回させ、自端末装置が送信したデータフレームを受信できない（伝送路を巡回して戻ってこない）場合またはトークン送信中に他のトークンを受信した場合には複数トークン異常として検出し、一定期間内にトークンフレームが巡回してこない場合はトークンの消失異常として検出し、これら異常検出時にネットワーク再構成動作を開始し、再びネットワーク上にトークンを１つにして通信動作を再開するようにしたため、トークン消失および複数トークン巡回による異常検出と、これら異常検出時のトークン回復が確実、容易になる。

具体的には、
（１）複数トークンの検出は、各端末装置で可能であり、トークンの転送管理を行なうための専用の端末装置は不要となる。

（２）巡回させるトークンは１種類で済み、再発行時のトークンに特別な識別は不要となり、よって処理が簡単となる。

（３）複数トークン検出は、一旦ネットワーク上から全てのトークンを削除するため、回復処理はトークン消失時の回復と同じ処理で済む。

本発明の実施形態を示す通信システムの構成図。 個別ライトコマンドとトークンの送信例。 複数トークン異常を検出する例。 複数トークン異常を検出する例。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態を示す通信システムの構成図である。各端末装置１〜６は、スロット番号０〜５が割り当てられて、リング型の伝送路でネットワーク接続され、各端末装置間では伝送路にデータフレームまたはトークンフレームを巡回させる。

このフレーム構成は、図１中に示すように、フレームの前後に送信元ノードと送信先ノードの同期用とするフラグと、当該フレームがデータフレームかトークンフレームかの種別を設定したコマンド種別フィールド、送信元端末装置を送信元スロット番号で個々に指定する送信元スロット番号フィールド、データフレームの時に送信先端末装置を送信先スロット番号で個々に指定する送信先スロット番号フィールド、送受信データとそのチェックコードなどにした送受信データフィールドで構成する。

各端末装置１〜６は、図２に転送動作を示すように、トークンフレームを検出したとき、その受信終了後にトークンフレームを送信することでトークンを伝送路上に１つだけ巡回させる。また、各端末装置１〜６のうち、送信要求がある端末装置は、トークンフレーム受信終了後にデータフレームを送信し、この送信後にトークンフレームを送信する。また、データフレームのデータを受信する端末装置は、下流の端末装置へのデータフレームの通過と並行してデータ受信を行い、伝送路上に送出されたデータフレームは、トークンフレームと異なり各端末装置を通過していき、送信元の端末装置まで巡回してきたときに消去される（当該端末装置が確認するのみで再送信を行わない）。

図１に示す各端末装置１〜６は、その要部構成を端末装置３に代表して示す。なお、構成要素はハードウェアで示すが、これらをソフトウェア構成とすることでもよい。端末装置３において、上流ノードからの受信フレームがトークンフレームの場合、コマンド種別フィールドまで受信した時点で、トークン検出器Ａがトークンフレームを検出し、マルチプレクサＢは出力を自身の送信データ（自送信データ）側に切り替え、受信フレームの通過を抑止する。遅延回路Ｃは、トークン検出器Ａがトークンフレームを検出するまでの時間以上に受信フレームを遅延させ、トークンフレームが下流に流れるのを遅らせる。トークン受信終了時、送信要求が無い場合は自端末装置からトークンフレームを出力し、伝送路にトークンフレームを巡回させる。送信要求が有る場合は、まずデータフレームを送信し、この送信後にトークンフレームを送信する。いずれの場合もトークンフレーム送信終了時、マルチプレクサＢは出力を自送信データ側から、遅延回路Ｃを介した上流からの受信データに切り替える。

上記のように、各端末装置はトークンを検出するとバイパス動作をやめてリングを分断し、トークン送信を終了するとバイパス動作に戻る。ここで、トークン異常検出／回復回路Ｄは、送信したデータフレームが戻ってこない場合、トークンフレームを受信した時点で複数トークン異常とし、以降の送信を停止する。この例を図３に示し、スロット４が異常トークンを送出し、スロット２自身が送信したデータフレームを受信できない（伝送路を巡回して戻ってこない）場合、スロット２が複数トークン異常として検出し、以降のフレーム送信を停止する。

すなわち、リングを分断する端末装置は１箇所のみで、自身が送信したデータフレーム以外のフレームを受信した場合、他にもリングを分断している端末装置が存在し、別のトークンが存在していることになる。

次に、複数トークンを検出した端末装置によって、ネットワーク上は一定期間トークンフレームが巡回しなくなる。トークンが存在しないことを各端末装置で認識すると、ネットワーク再構成動作を開始し、再びネットワーク上にトークンを１つにして通信動作を再開する。このネットワーク再構成には、例えば、トークン送信開始ノードを決定するコンフィグフレーム（送信元スロット番号フィールドで自ノードを指定する）を巡回させ、上流から受信するコンフィグフレームにもつ送信元アドレス（送信元スロット番号フィールド）と自ノードアドレスの比較によりコンフィグフレーム送信からトークン受信待ち状態またはトークン送信を開始する。

（実施形態２）
図４は、複数トークン異常の他の例を示す。図４において、スロット２はトークン送信中に他のトークンを受信している。この場合も実施形態１と同じくスロット２は複数トークン異常とし、以降のフレーム送信を停止する。複数トークンを検出した端末装置によって、ネットワーク上は一定期間トークンフレームが巡回しなくなる。トークンが存在しないことを各端末装置で認識すると、例えば前記のコンフィグフレームを基にしてネットワーク再構成動作を行なう。この後、再びネットワーク上にトークンを１つにして通信動作を再開する。

（実施形態３）
実施形態１と２では何らかの異常でトークンが複数になった場合のトークン回復処理を行うが、一方、トークンが１つも存在しなくなった場合についても同様の処理で通信機能を回復できる。

これには、各端末装置で一定時間（通信システムの構成で決まる時間）内にトークンフレームが巡回しないことで異常と検出し、この場合は、例えば前記のコンフィグフレームを基にしてネットワーク再構成動作を行なう。この後、再びネットワーク上にトークンを１つにして通信動作を再開する。

１〜６ 端末装置
Ａ トークン検出器
Ｂ マルチプレクサ
Ｃ 遅延回路
Ｄ トークン異常検出／回復回路

Claims (2)

1. 複数の端末装置をリング型の伝送路でネットワーク接続した通信システムにおける端末装置間のトークン異常検出／回復方式であって、
   伝送路に巡回させるフレームは、トークンフレームとデータフレームの種別を指定するコマンド種別フィールドと、データを送信する送信元端末装置を個々に指定する送信元スロット番号フィールドと、データを受信する送信先端末装置を個々に指定する送信先スロット番号フィールドと、送受信データフィールドをもつ構成とし、
   各端末装置は、
   前記コマンド種別がトークンフレームのフレームを受信した場合、データ送信要求が無いときはその受信終了後にトークンフレームを送信し、送信要求があるときはその受信終了後に前記データフレームを送信し、この後にトークンフレームを送信する手段と、
   自端末装置が送信したデータフレームを受信できない場合またはトークン送信中に他のトークンを受信した場合には複数トークン異常として検出する手段と、
   一定期間内にトークンフレームが巡回してこない場合はトークン消失異常として検出する手段と、
   前記複数トークン異常またはトークン消失異常を検出した時にネットワーク再構成動作を開始し、再びネットワーク上にトークンを１つにして通信動作を再開する手段と、
   を備えたことを特徴とする端末装置間のトークン異常検出／回復方式。
2. 前記トークン異常後のネットワークの再構成は、トークン送信開始ノードを決定するコンフィグフレームを巡回させ、上流から受信するコンフィグフレームにもつ送信元アドレスと自ノードアドレスの比較によりコンフィグフレーム送信からトークン受信待ち状態またはトークン送信を開始させることを特徴とする請求項１に記載の端末装置間のトークン異常検出／回復方式。

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