JP2011044896A - ネットワークシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 ループ状のネットワークにおいてマスタ局に依存せずループバックを行い、マスタ局の負荷を低減し、且つ速やかな縮退ネットワークを形成する。
【解決手段】 ループ状のネットワークにおいて、全ての局がループバック判定部を具備し、異常時には異常箇所と隣接する局がループバック判定を行う。このときに、ループバック側のネットワークにマスタ局がない場合はループバックを行わない。
【選択図】 図１

Description

本発明はマスタ局、スレーブ局を有するネットワークシステムに関し、特にネットワークがバス型回線で構成されているとき、異常を検出後、ループバックを行う通信装置に適用して好適なものである。

従来、ネットワーク内を周回する信号を局間で送受信する際、伝送路内に障害が発生した場合、伝送路を縮退しつつもネットワークシステムを維持することが行われてきた。
特にネットワーク内を周回させるように信号（フレーム）を送受信する場合、一つのマスタ局と複数のスレーブ局とで構成し、伝送路に変更が生じた場合は、マスタ局からの指示に基づいてループバックを行う。

例えば下記特許文献１には、二重のリング型ネットワークにてループ状の伝送路を構成し、局の追加・離脱時にループバックさせる局において双方向同時にループバックさせることによりループ状の伝送路を常に確保し通信の中断を防ぐようにしている。

また、例えば下記特許文献２には、二重のリング型の伝送路における異常の検出及びその回復方法としてＳＤＬＣ ＣＡポーリング方式を用いた監視フレームの送受信及び局モード（親局／子局）の切り替えに関して記載されている。

特開平１１−３５５３３３号公報 特開平１０−２１００６３号公報

上記従来のシステムにおいては、ループ状のネットワークの変更や再構築をマスタ局に依存する処理方式となっている。この為、例えば接続局数が多い場合やマスタ局にタスク集中し処理能力が低下すると、異常検出時からループバックまでに処理時間を要することになる。

また、二重リング型ネットワークの形状に関してであり、例えばバス型におけるネットワークに対する解決方法が示されていないという別の課題もある。
そこで本発明の目的は、上記従来の未解決の問題点に着目してなされたものであり、マスタ局の指示に依存せずにループバックを実施し、加えて、バス型にも適用可能なネットワークシステムを提供することにある。

上記の課題を解決する手段として、本発明は以下のように構成する。
第１に、一つのマスタ局と、一つ以上のスレーブ局とが複数の回線を有するバス型回線を介して接続され、該バス型回線の端部に接続された局において、前記複数の回線が互いに接続されたネットワークシステムであって、前記各局は、自局と隣接局との通信異常を検出する通信異常検出手段と、前記通信異常を検出した接続回線をループバックするループバック手段と、ループバック後に形成されるネットワークに前記マスタ局が含まれるか否かを判別するループバック判別手段と、を備え、前記ループバック判別手段は、前記マスタ局が含まれる場合に前記ループバック判別手段よりループバックを行わせるように構成する。

第２に、前記ループバック判別手段は、ループバック後に形成されるネットワークに前記マスタ局が含まれるか否かの情報を有するように構成する。

本発明により、異常箇所に隣接する局がルーバックの要否を判定するので、異常検出からループバックまで処理速度の向上及びマスタ局の負荷軽減に寄与するという効果を奏する。

さらに、ループバック時に自局側のネットワークがマスタ局を含むか判定するので、不要なループバックによる複数のネットワークを形成しない。
さらに、バス型のループ状ネットワークに適応可能なので、広く活用できる。

本発明における各局の機能ブロック図を示す説明図 本発明におけるループバック判定の指示ロジックの一例を示す説明図 リング型ネットワークシステムの構成の一例を示す説明図 バス型ネットワークシステムの構成の一例を示す説明図 バス型ネットワークシステムの異常時の一例を示す説明図 本発明における各局のネットワーク情報の一例を示す説明図 本発明における各局の別の機能ブロック図を示す説明図 本発明におけるループバック判定の指示ロジックの別の一例を示す説明図 メッシュ型ネットワークシステムの異常時の一例を示す説明図 本発明における各局の別の機能ブロック図を示す説明図

以下、本発明の実施の形態を説明する。

図３は、リング型ネットワークシステムの構成の一例を示したものである。図３は、通信線１００、通信線１１０の二重化された回線に、局１０Ａ〜局１０Ｆの６つの局がリング状に接続されている。この内、局１０Ｃはマスタ局であり、他はスレーブ局である。また、通信線１００、通信線１１０においては、矢印方向に各種信号やフレームが送信される。

ここで、任意の局において接続線先の局が同一である端子を系で呼ぶこととし、例えば、局１０Ｂにおいては、局１０Ａ側をＢ系、局１０Ｃ側をＡ系と呼ぶ。
このような構成において、局１０Ａと局１０Ｆとの間に断線等の通信異常が生じたものを説明したのが、図４（ａ）の構成である。図４（ａ）においては、異常を検知したマスタ局（局１０Ｃ）からの指令により、局１０Ａと局１０Ｆとにおいてループバックが行われる。これにより、通信線１０１と通信線１１１とがリング状に接続され、一つのループ状のネットワークを形成するので、引き続き通信が継続される。

一方、図４（ｂ）は、バス型のネットワークにおいて、ループ状のネットワークを構成したものであり、直列に接続された局の端部に位置する局（ここでは、局１０Ａ、局１０Ｆの夫々）において、本来他局に接続する通信線を互いに結線したものである。結果、通信線１２０を有するループ状のネットワークとなっている。なお、図４（ａ）とは異なり、ループバックにより構成された訳では無いので、定常状態で図４（ｂ）の構成である。

次に各局の機能構成について説明する。図１（ａ）は、本発明における各局の機能ブロックを示したものである。局１０は、ループバックの実行の可否を判定するループバック判定部２０と、実際の通信線をどのように接続するかのＳＷ（スイッチ）部３０とからなる。ループバック判定部２０は、フレーム受信情報や断線情報より、後述のロジックに従ってＳＷ部３０の切り替えを指示する。図１（ａ）が通常状態、図１（ｂ）はＢ系断線中につきＡ系ループバック、図１（ｃ）はＡ系断線中につきＢ系ループバックの接続状態を示している。

図２は、本発明におけるループバック判定の指示ロジックの一例であり、ループバック判定部２０の処理アルゴリズムに相当する。Ａ系マスタ有は、Ａ系側の接続にマスタ局があれば、オンになる。Ａ系受信通知は、Ａ系から所定の信号或いはフレームを受信したときにオンとなる。Ａ系断線中は、Ａ系側に異常があるか否かの判定であり、断線しているときにオンになる。Ｂ系についても同様である。検出済み信号は、前回のタイミングで論理信号が出力されたときにオンになる。

なお特に図示しないが、Ａ系受信通知／Ｂ系受信通知の検出方法としては、予め決めておいた所定の時間内に該当系側に信号或いはフレーム通知があった場合に該当とする。Ａ系断線中／Ｂ系断線中の検出方法は、予め決めておいた所定の時間内に該当系側に信号或いはフレーム通知がない場合に該当とする。例えば、図１の物理層を監視し、断線と判定された場合、ループバック判定部２０に断線情報が通知されることにより、断線中とする。また、応答確認フレームを送信し、その応答により判定しても良い。Ａ系マスタ有／Ｂ系マスタ有の検出方法は、断線中において上流側から下流側に局情報を収集するフレームを送信することにより実現する。該フレームは、簡単な構成であって構わなく、例えば、中継される局においてマスタ局がある場合は所定のビットをオンにする。具体的には、図５のように断線した場合、局１０Ｄから見ると局１０Ａが下流に相当し、局１０Ｅから見ると局１０Ｆが下流に相当する。伝送路上にマスタ局があるのか否かは、下流側で受信したフレームの所定のビットの状態により確認される。なお、図５の局１０Ａ〜局１０Ｄではループ状のネットワーク（通信線１２１）を形成しているが、これはループバック後の図なので、異常直後の状態は、局１０Ｄから局１０Ａ方向に送信された信号は、局１０Ｄに戻ってきたときに受信したフレームの所定のビットの状態により伝送路上にマスタ局があるか否かを確認する。

また、断線中の系側は、通信路が無いのでマスタ局も存在しない。そこで、Ａ系断線中がオンならＡ系マスタ有はオフで、Ｂ系断線中がオンならＢ系マスタ有はオフになる。例えば、図５において局１０ＤのＡ系は通信路が無いのでマスタ局もなく、局情報の収集をしなくともＡ系マスタ有はオフとなる。

このようにマスタ有無の判定要素を用いて必要な系だけループバックすることにより、不要なループバックを回避し、結果、ネットワーク維持にも寄与する。例えば、マスタ有無の判定を行わないと、図５の局１０Ｅでもループバックされ、局１０Ｅと局１０Ｆ間でも縮退したネットワークが形成される。このネットワークにはマスタ局が存在しない。通常、マスタ局が存在しないときは、自律的に判断し任意の局をマスタ局としてネットワークの運用を維持するが、ネットワークが復旧した場合に複数のマスタ局が存在しネットワークを維持できなくなる。或いは、マスタ局を一つに整合するための処理が必要になり、この通信手続き（プログラム等）は煩雑になる。

次に本発明の動作を、図１、２、４、５を用いて説明する。図４（ｂ）の状態で、局１０Ｄと局１０Ｅとの間で断線等の通信異常が発生した場合、図５の状態になる。この場合、異常箇所に隣接する局である、局１０Ｄ、局１０Ｅでループバックの判定が行われる。
・局１０Ｄの動作
局１０Ｄにおいては、ループバック判定部２０は、例えば図２のロジックによりループバックの要否を判定する。局１０ＤのＡ系については断線されており、Ａ系断線中＝オン、Ａ系受信通知＝オフ、Ａ系マスタ有＝オフである。Ｂ系は通信が継続されていてマスタ局も含むので、Ｂ系断線中＝オフ、Ｂ系受信通知＝オン、Ｂ系マスタ有＝オンとなる。なお、以降の説明ではオンを１、オフを０で表す。

このとき図２の論理回路は、前回のタイミング（クロック）においてはループバックが検出されていないので、検出済み信号＝０である。
そこで、１段目の論理ゲートの出力は以下のようになる。

論理ゲート４１＝０（０ ＡＮＤ ０）
論理ゲート４２＝０（０ ＡＮＤ １）
論理ゲート４３＝０（１ ＡＮＤ ０）
論理ゲート４４＝１（１ ＡＮＤ １）
続いて次段は、
論理ゲート５１＝０（０ ＯＲ ０）
論理ゲート５２＝１（０ ＯＲ １）
この結果が、フリップフロップ６１、６２にそれぞれ格納され、次のクロックタイミングで出力される。なおここでは、一例として、クロック同期のＤフリップフロップを用い、次クロックを時に今回の状態信号が出力される。次クロック時において最終段では、
論理ゲート４５＝０（０ ＡＮＤ ０）
論理ゲート４６＝１（１ ＡＮＤ １）
となる。結果、ループバック判定部２０によりＢ系ループバックが指示され、ＳＷ部３０は図１（ａ）から図１（ｃ）の状態になる。なお、論理ゲート５３＝１（０ ＯＲ １）が検出済み信号として出力される。
・局１０Ｅの動作
局１０Ｅは、属するネットワークにマスタ局がなく、図２の論理回路でループバックは指示されずＳＷ部３０は図１（ａ）のままである。

前述の実施例では、断線中において下流側に局情報を収集するフレームを送信することにより実現したが、本実施例では局が予めマスタ局有無の情報を局ごとに保持している点が異なる。

図６は、本発明における各局のネットワーク情報の一例を示したものである。例えば、図４（ｂ）の構成の場合、局１０Ａにおいては、Ｂ系には接続局が無く(或いは自局)、マスタ局も繋がっていない。Ａ系には局１０Ｂが繋がっておりマスタ局（局１０Ｃ）も繋がっている。同様に、局１０Ｂにおいては、Ｂ系には局１０Ａが繋がっているが、マスタ局は繋がっていない。Ａ系には局１０Ｃが繋がっておりマスタ局も繋がっている。局１０Ｃにおいては、Ｂ系には局１０Ｂが繋っている。一方、マスタ局は繋がっていないが、自身がマスタ局であるので、結果マスタ局を含む。Ａ系には局１０Ｄが繋がっている。マスタ局は繋がっていないが、自身がマスタ局であるので、結果マスタ局を含む。このような情報を、例えばテーブルとして各局が自局に保持する。情報の作成方法は、手動で作成しても構わないし、ネットワーク構成が正常なときに、各局からテストフレームを送信し情報収集する方式でも構わない。

このことにより、異常時には異常側の系を特定するだけでよく、マスタ有無の確認動作が不要となる。結果、ループバック判定を遅滞なく行え、縮退したネットワークへの移行を速やかに行える。

前述の実施例は、一つの局から二つの局に接続する例を説明したが、本実施例では多局接続におけるループバックの実施例を示す。
具体的には、ループバック判定部の判定ロジックと接続の切り替えであるスイッチ（ＳＷ）部とが異なる。図７は、本発明における各局のループバックの別の機能ブロックを示したもので、ここではＡ系・Ｂ計・Ｃ系の３つの接続系があり、（ａ）は正常な状態、（ｂ）はＢ系異常にてＣ・Ａ系ループバックに切り替え時、（ｃ）はＡ系異常にてＢ・Ｃ系ループバックに切り替え時、（ｄ）はＣ系異常にてＡ・Ｂ系ループバックに切り替え時のＳＷ部３２の内部状態を示している。

ループバック判定部２２は、例えば、図８に示す指示ロジックによりループバックの切り替えを指示する。なお、図８の論理回路に処理については、前述の図２の論理回路の動作手順と大差ないのでここでは細かい説明は省略する。図７（ｂ）〜（ｄ）の状態で更に断線があった場合は、２局接続の断線であるので前述の実施例１と同様の動作となる。また、ここでは任意の局における系が３つの場合を示したが、４つ以上であっても構わない。なお、一つの局から３つ以上の局に通信路が構築される例としてメッシュ型の構成等がある。例えば、図９のようなメッシュ型ネットワークシステムの構成を構築できる。

なお、上記の実施例１〜３においては通信異常として断線を挙げているが、局故障であってもコネクタの離脱等であっても構わない。いずれの場合も、隣接した局側から故障箇所を見た場合、ループ状の通信路の確保が困難となり、且つ異常を検出できる状態である。例えば、図５は局１０Ｄと局１０Ｅとの間の通信異常であるが、これは局１０Ｄと局１０Ｅとの間にループ状のネットワークが形成できない状況を指す。一例としては、局１０Ｄと局１０Ｅとの間の通信線が２本切断された状態や、局１０ＥのＢ系接続における端子の離脱等があげられる。また、例えば、通信線が２本あって１本だけ切れた場合でも、結果的に局１０Ｄと局１０Ｅとの間にループ状のネットワークが形成できないので、通信異常となる。一方で、３本以上の通信線があり、この内１本が切れても代替え線でループ状のネットワークを形成できるので、通信異常とはならない。

前述の実施例は、一つの局から他局への回線が２本である場合を説明したが、本実施例を説明したが、本実施例では局間の回線が複数線の場合におけるループバックの実施例を示す。

図１０は、本発明における各局の別の機能ブロック図を示したものである。ここでは、Ａ系には４線、Ｂ系には３線を有する。図１０（ａ）は通常状態であり、Ａ系、Ｂ系とも任意の２本を使用して通信路がループ状になるようにネットワークを形成している。図１０（ｂ）は、Ａ系ルークバックの状態で、任意の２本を使用して通信路を形成する。このＡ系ルークバック中に、Ａ系の通信線が断線したとき、断線されてなく未使用な通信線に切り替えが可能である。図１０（ｃ）は、Ａ系ルークバック中に左側２本目の通信線が断線したときに、３本目に切り替えてＡ系ルークバックを継続している。このように、局間を接続する通信線を複数線保持し、必要に応じて切り替えることによりルークバック時の信頼性が確保される。

以上から明らかなように、ループ状のネットワークにおいて異常個所に隣接する局が、縮退後のネットワークにマスタ局があるか否かを判定しループバックすることにより、マスタ局の負荷を低減し、且つ速やかな縮退ネットワークの形成が可能になる。

１０、１０Ａ〜１０Ｉ 局
１００、１１０、１２０、１０１、１１１、１２１ 通信線
２０、２２、２４ ループバック判定部
３０、３２、３４ ＳＷ（スイッチ）部
４１〜４６、５１〜５３ 論理ゲート
６１、６２ フリップフロップ

Claims (2)

1. 一つのマスタ局と、一つ以上のスレーブ局とが複数の回線を有するバス型回線を介して接続され、該バス型回線の端部に接続された局において、前記複数の回線が互いに接続されたネットワークシステムであって、
   前記各局は、自局と隣接局との通信異常を検出する通信異常検出手段と、
   前記通信異常を検出した接続回線をループバックするループバック手段と、
   ループバック後に形成されるネットワークに前記マスタ局が含まれるか否かを判別するループバック判別手段と、を備え、
   前記ループバック判別手段は、前記マスタ局が含まれる場合に前記ループバック判別手段よりループバックを行わせることを特徴とするネットワークシステム。
2. 請求項１に記載のネットワークシステムにおいて、
   前記ループバック判別手段は、ループバック後に形成されるネットワークに前記マスタ局が含まれるか否かの情報を有することを特徴とするネットワークシステム。
   

Images