JP2013126162A - 二重化データ転送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２つのハブを用いた二重化データ転送装置で現用系のハブに障害が発生した場合、その影響を最小限にすると共に、正常な通信を実現することを目的とする。
【解決手段】本発明の二重化データ転送装置は、送信元の端末と送信先の端末との間でデータを通信するために設けられる第１のハブおよび第２のハブと、第１のハブおよび第２のハブに備えられ、送信元の端末または送信先の端末に接続される複数の通信ポートと、送信元の端末に接続した通信ポートから送信先の端末に接続した通信ポートにデータを出力すると共に一時的に保存する中継処理部と、通信ポートごとに設けられ、自身の通信ポートが現用系か待機系かに基づいて端末との通信を制御する二重化制御部と、を備えたことを特徴としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、２つのハブを用いて端末間でデータを転送する二重化データ転送装置に関するものである。

２つのハブを用いて端末間でデータを転送する二重化データ転送装置に関する技術が特許文献１に開示されている。この特許文献１の技術では、２つのハブのうち１つを現用系、もう１つを待機系として用いて、端末間でデータの転送を行っている。

図７は特許文献１の二重化データ転送装置を示している。この図に示すように、二重化データ転送装置は第１のハブ１０と第２のハブ２０とＮ（Ｎは２以上の整数）個の信号分岐部８０１〜８０ＮとＮ個の端末１００１〜１００Ｎとを備えて構成している。なお、図中において、信号分岐部は「Ｂｒ」、端末は「Ｔｒ」として示している。

第１のハブ１０と第２のハブ２０とは同じ構成になっており、第１のハブ１０は中継処理部１１０とＮ個の物理層インターフェイス１２１〜１２ＮとＮ個の送信ゲート１３１〜１３ＮとＮ個の通信ポート１４１〜１４Ｎと二重化制御部１５０と保守用物理層インターフェイス１２０と保守用通信ポート１４０とを備えている。

同様に、第２のハブ２０は中継処理部２１０とＮ個の物理層インターフェイス２２１〜２２ＮとＮ個の送信ゲート２３１〜２３ＮとＮ個の通信ポート２４１〜２４Ｎと二重化制御部２５０と保守用物理層インターフェイス２２０と保守用通信ポート２４０とを備えている。なお、図中において、物理層インターフェイスは「ＰＨＹ」、通信ポートは「Ｐｏｒｔ」として示している。

第１のハブ１０の通信ポート１４１〜１４Ｎと信号分岐部８０１〜８０Ｎとの間は通信ケーブル５０１〜５０Ｎで接続されている。第２のハブ２０の通信ポート２４１〜２４Ｎと信号分岐部８０１〜８０Ｎとの間は通信ケーブル６０１〜６０Ｎで接続されている。また、第１のハブ１０の保守用通信ポート１４０と第２のハブ２０の保守用通信ポート２４０との間は保守用通信ケーブル７００で接続されている。

端末１００１〜１００Ｎと信号分岐部８０１〜８０Ｎとは通信ケーブル９００により接続されている。第１のハブ１０と第２のハブ２０とは何れか一方が現用系として使用され、他方が待機系として使用される。現用系とは実際に使用されるハブであり、待機系とは現用系のハブに障害が発生したときに使用されるハブである。

第１のハブ１０および第２のハブ２０が現用系であるか待機系であるかは任意に決定してよい。例えば、第１のハブ１０と第２のハブ２０とのうちＭＡＣアドレスが小さい方が現用系として使用され、大きい方が待機系として使用される。ここでは、第１のハブ１０が現用系として使用され、第２のハブ２０が待機系として使用されるものとする。

図７の構成の二重化データ転送装置を用いて、端末間でデータの転送を行うときの動作について説明する。ここでは、端末１００１から端末１００Ｎにデータを転送する場合の動作を説明する。まず、端末１００１は端末１００Ｎに送信するデータをパケットにして、通信ケーブル９０１に送信する。このパケットは信号分岐部８０１により第１のハブ１０の通信ポート１４１と第２のハブ２０の通信ポート２４１とに入力される。

通信ポート１４１、２４１に入力されたパケットは物理層インターフェイス１２１、２２１で復調されて、ビットデータ（データ）となって中継処理部１１０、２１０に入力される。そして、中継処理部１１０、２１０はデータの宛先である端末１００Ｎに対応する通信ポート１４Ｎ、２４Ｎに向けてデータを出力する。このデータは物理層インターフェイス１２Ｎ、２２Ｎにより変調されてパケットになる。

二重化制御部１５０、２５０は自身のハブが現用系と待機系との何れであるかに基づいて送信ゲート１３Ｎ、２３Ｎの制御を行う。ここでは、第１のハブ１０が現用系であり、第２のハブ２０が待機系であることから、二重化制御部１５０は送信ゲート１３Ｎを通過状態にする。これにより、通信ポート１４Ｎからパケットが出力される。一方、第２のハブ２０は待機系であることから、二重化制御部２５０は送信ゲート２３Ｎを閉鎖状態にして、パケットを出力させないようにする。

通信ポート１４Ｎから出力されたパケットは信号分岐部８０Ｎを介して端末１００Ｎに入力される。これにより、端末１００１から端末１００Ｎに対するデータの通信を行うことができる。

二重化データ転送装置は、現用系のハブと待機系のハブとを用いており、現用系のハブに障害が発生したときに、待機系のハブを用いて通信を行うようにする。ここでは、現用系のハブが第１のハブ１０であり、待機系のハブが第２のハブ２０であるため、第１のハブ１０に障害が発生したときには、第２のハブ２０を用いて通信が行われる。

第１のハブ１０に障害が発生したときには、第２のハブ２０がそのことを検知しなければならない。そこで、第２のハブ２０の二重化制御部２５０は保守用通信ポート２４０を介して、第１のハブ１０が正常に動作しているか否かの確認を定期的に行う。つまり、二重化制御部２５０は一定期間ごと、つまり定期的に保守用通信ポート２４０から確認用のデータを通信ケーブル７００に送信する。

確認用のデータは第１のハブ１０の通信ポート１４０から二重化制御部１５０に送られる。第１のハブ１０が正常に動作を行っている場合には、通信ケーブル７００を介して、その旨を第２のハブ２０の二重化制御部２５０に対して通知する。これにより、第２のハブ２０からは引き続きパケットの出力は行われない。

一方、第１のハブ１０に障害が発生した場合には、第２のハブ２０から出力される確認用のデータに対して、第２のハブ２０に対して通信ケーブル７００を介して障害が発生した旨を通知する。この通知により、第２のハブ２０の二重化制御部２５０は第１のハブ１０に障害が発生したことを認識する。

これにより、第２のハブ２０は自身を待機系から現用系に変更し、以降の端末１００１〜１００Ｎ間のデータ通信を行うときに使用されるようにする。なお、第１のハブ１０では、障害が発生したときに送信ゲート１３１〜１３Ｎを閉鎖状態にして、パケットが出力されないようにする。

従って、現用系の第１のハブ１０に障害が発生したとしても、待機系の第２のハブ２０が動作を引き継ぐことで、継続して通信を行うことができる。

特開２００４−５６６９３号公報

前述した技術では、現用系の第１のハブ１０に障害が発生したときに、待機系の第２のハブ２０を現用系に変更して動作を引き継ぐ。このとき、第１のハブ１０に発生する障害としては、第１のハブ１０が全体として故障する場合等があるが、Ｎ個の通信ポート１４１〜１４Ｎの何れか１つに障害が発生したときも第１のハブ１０に障害が発生していると認識される。

従って、１つの通信ポートにのみ障害が発生している場合であっても、現用系の第１のハブ１０の動作を停止し、第２のハブ２０が現用系として動作を引き継ぐように制御される。例えば、第１のハブ１０の通信ポート１４１のみに障害が発生している場合には、残りの通信ポート１４２〜１４Ｎが正常に通信を行うことが可能であるにもかかわらず、動作を停止する。これにより、正常な通信ポート１４２〜１４Ｎに対しても影響が与えられることになる。

また、待機系の第２のハブ２０は定期的に第１のハブ１０に障害発生しているか否かを確認している。よって、第１のハブ１０に障害が発生してから待機系の第２のハブ２０が障害を認識するまでの間に所定のタイムラグを生じる。このタイムラグの間に通信を行ったパケットは失われることになる。これにより、正常な通信を実現することができなくなる。

さらに、第１のハブ１０の二重化制御部１５０が送信ゲート１３１〜１３Ｎを通過状態にしたまま、第１のハブ１０に障害が発生することがある。この場合、待機系から現用系に変更された第２のハブ２０から出力されるパケットと第１のハブ１０の障害が発生していないポートから出力されるパケットとが衝突をして、端末間の通信を正常に行うことができなくなることがある。

そこで、本発明は、２つのハブを用いた二重化データ転送装置で現用系のハブに障害が発生した場合、その影響を最小限にすると共に、正常な通信を実現することを目的とする。

以上の課題を解決するため、本発明の第１の二重化データ転送装置は、送信元の端末と送信先の端末との間でデータを通信するために設けられる第１のハブおよび第２のハブと、前記第１のハブおよび前記第２のハブに備えられ、前記送信元の端末または前記送信先の端末に接続される複数の通信ポートと、前記送信元の端末に接続した通信ポートから前記送信先の端末に接続した通信ポートに前記データを出力すると共に一時的に保存する中継処理部と、前記通信ポートごとに設けられ、自身の通信ポートが現用系か待機系かに基づいて前記端末との通信を制御する二重化制御部と、を備えたことを特徴とする。

この二重化データ転送装置によれば、二重化制御部を通信ポートごとに設けている。これにより、ハブの中の１つの通信ポートに障害が発生したとしても、障害が発生した通信ポートのみについて現用系と待機系とを変更するため、ハブの中の他の通信ポートに影響を与えることがなくなる。このため、発生した障害の影響を最小限に抑制することができる。

また、第２の二重化データ転送装置は、第１の二重化データ転送装置であって、前記待機系の通信ポートごとに設けられる二重化制御部は、信号分岐部を介して接続される前記現用系の通信ポートから予め設定された時間内に前記データを入力しないときには、前記中継処理部に一時的に保存された前記データを前記送信先の端末に接続される通信ポートから出力させる制御を行うことを特徴とする

現用系の通信ポートから端末に出力されるデータは信号分岐部を介して待機系の通信ポートにも入力されるため、設定時間内にデータの入力がなければ、現用系の通信ポートに障害が発生したことを認識できる。待機系の通信ポートが属するハブの中継処理部には通信されるデータが一時的に保存されているため、このデータを端末に出力することで、データが失われることがなくなる。これにより、正常な通信を実現できる。

また、第３の二重化データ転送装置は、第１の二重化データ転送装置であって、前記現用系の二重化制御部および前記待機系の二重化制御部は、前記現用系の通信ポートおよび前記待機系の通信ポートから前記データを時分割で多重化させて前記送信先の端末に送信させる制御を行うことを特徴とする。

端末から現用系の通信ポートおよび待機系の通信ポートに同じデータが出力される。現用系の二重化制御部と待機系の二重化制御部とが同じデータを時分割で多重化させて出力させることで、現用系の通信ポートに障害が発生しても、待機系の通信ポートから出力されるデータを用いて、正常な通信を確保することができる。

また、第４の二重化データ転送装置は、第３の二重化データ転送装置であって、前記送信元の端末は、前記現用系の通信ポートおよび前記待機系の通信ポートに出力するデータを、前記現用系の通信ポートからのデータおよび前記待機系の通信ポートからのデータと時分割で多重化して送信する制御を行うことを特徴とする。

現用系および待機系の通信ポートから端末に対して出力するデータだけでなく、端末から現用系および待機系の通信ポートに出力するデータも時分割で多重化することで、信号線の本数を削減することができる。

また、第５の二重化データ転送装置は、第１の二重化データ転送装置であって、前記現用系の通信ポートごとに設けられ、前記現用系の通信ポートから出力されるデータを第１の周波数にシフトする第１の周波数シフト部と、前記待機系の通信ポートごとに設けられ、前記待機系の通信ポートから出力されるデータの周波数を前記第１の周波数とは異なる第２の周波数にシフトさせる第２の周波数シフト部と、を備えたことを特徴とする。

現用系の通信ポートから出力されるデータの周波数を第１の周波数として、この第１の周波数と異なる第２の周波数で待機系の通信ポートからデータを出力することで、周波数が異なる同じデータが端末に入力される。このとき、現用系の通信ポートに障害が発生しても第２の周波数のデータを使用することで、正常な通信を確保することができる。

また、第６の二重化データ転送装置は、第５の二重化データ転送装置であって、前記送信元の端末は、前記現用系の通信ポートおよび前記待機系の通信ポートに出力するデータを第１の周波数および第２の周波数とは異なる第３の周波数にシフトさせて出力することを特徴とする。

現用系および待機系の通信ポートから端末に対して出力するデータの周波数を異なる周波数にするだけでなく、端末から現用系および待機系の通信ポートに出力するデータの周波数を第３の周波数にシフトすることで、信号線の本数を削減することができる。

本発明は、通信ポートごとに二重化制御部を設けて、通信ポート単位で現用系か待機系かの制御を行っているため、障害が発生した通信ポート以外の通信ポートに影響は与えられない。このため、発生した障害による影響を最小限に抑制して、正常な通信を実現することができる。

実施形態の二重化データ転送装置の構成を示すブロック図である。 変形例１のデータ転送を示す図である。 変形例２のデータ転送を示す図である。 変形例３の二重化データ転送装置の構成を示すブロック図である。 変形例３の周波数シフトを説明するための図である。 変形例４の周波数シフトを説明するための図である。 従来の二重化データ転送装置の構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は本実施形態の二重化データ転送装置の構成を示している。この二重化データ転送装置は、第１のハブ１０と第２のハブ２０とＮ（Ｎは２以上の整数）個の信号分岐部８０１〜８０ＮとＮ個の端末１００１〜１００Ｎとを備えて構成している。第１のハブ１０および第２のハブ２０としては、スイッチングハブを適用することができる。なお、図１において、信号分岐部は「Ｂｒ」として示しており、端末は「Ｔｒ」として示している。

第１のハブ２００は中継処理部１１０とＮ個の物理層インターフェイス１２１〜１２ＮとＮ個の送信ゲート１３１〜１３ＮとＮ個の通信ポート１４１〜１４ＮとＮ個の二重化制御部１５１〜１５Ｎとを備えて構成している。なお、図中において、通信ポートは「Ｐｏｒｔ」、物理層インターフェイスは「ＰＨＹ」として示している。

第１のハブ１０の通信ポート１４１〜１４Ｎと信号分岐部８０１〜８０Ｎとの間は通信ケーブル５０１〜５０Ｎで接続されており、第２のハブ２０の通信ポート２４１〜２４Ｎと信号分岐部８０１〜８０Ｎとの間は通信ケーブル６０１〜６０Ｎで接続されている。また、信号分岐部８０１〜８０Ｎと端末１００１〜１００Ｎとの間は通信ケーブル９０１〜９０Ｎで接続されている。

各通信ケーブル５０１〜５０Ｎ、６０１〜６０Ｎおよび９０１〜９０Ｎは基本的には信号線を直接接続して構成しているが、トランス等を用いて誘導結合により電気的に接続するものであってもよい。また、各通信ケーブルとして、例えばカテゴリ５のツイストペアケーブルを用いてもよい。

第１のハブ１０および第２のハブ２０は、端末間でデータの通信を行うために設けられている。第１のハブ１０と第２のハブ２０とは同じ構成を採用している。中継処理部１１０、２１０は送信元の端末１００１〜１００Ｎに対応する通信ポート１４１〜１４Ｎ、２４１〜２４Ｎからデータを入力して、送信先の端末１００１〜１００Ｎに対応する通信ポート１４１〜１４Ｎ、２４１〜２４Ｎに対してデータを出力する。このとき、中継処理部１１０、２１０は入力されたデータを一時的に保存する。

物理層インターフェイス１２１〜１２Ｎ、２２１〜２２Ｎは入力したデータに対して変調および復調を行う。端末１００１〜１００Ｎから送信されるデータはパケットになっており、物理層インターフェイス１２１〜１２Ｎ、２２１〜２２Ｎはこれをビットデータ（データ）に変換する。一方、端末１００１〜１００Ｎに送信されるデータはパケットとして送信される。

送信ゲート１３１〜１３Ｎは二重化制御部１５１〜１５Ｎにより制御がされており、送信ゲート２３１〜２３Ｎは、二重化制御部２５１〜２５Ｎにより制御がされている。送信ゲート１３１〜１３Ｎ、２３１〜２３Ｎが通過状態のときにパケットが出力され、閉鎖状態のときにはパケットは出力されない。

通信ポート１４１〜１４Ｎ、２４１〜２４Ｎは端末１００１〜１００Ｎとの間で通信を行うために設けている。二重化制御部１５１〜１５Ｎ、２５１〜２５Ｎは通信ポート１４１〜１４Ｎ、２４１〜２４Ｎごとに設けられている。この二重化制御部１５１〜１５Ｎ、２５１〜２５Ｎは、対応する通信ポート１４１〜１４Ｎ、２４１〜２４Ｎが現用系であるか待機系であるかを判断し、通信ポート１４１〜１４Ｎ、２４１〜２４Ｎからデータの送信を許可するか否かを制御している。

信号分岐部８０１〜８０Ｎは一方の側が通信ケーブル５０１〜５０Ｎを介して通信ポート１４１〜１４Ｎに接続され、通信ケーブル６０１〜６０Ｎを介して通信ポート２４１〜２４Ｎに接続される。また、信号分岐部８０１〜８０Ｎの他方の側は通信ケーブル９０１〜９０Ｎを介して端末１００１〜１００Ｎに接続されている。

以上が構成である。次に、動作について説明する。本実施形態では、二重化制御（現用系が故障したときに待機系を現用系に変更して通信を継続させる制御）を第１のハブ１０および第２のハブ２０を単位として行うのではなく、通信ポート１４１〜１４Ｎ、２４１〜２４Ｎごとに行う。二重化制御部１５１〜１５Ｎ、２５１〜２５Ｎは、自身に対応する通信ポート１４１〜１４Ｎ、２４１〜２４Ｎが現用系か待機系かを判断する。現用系は実際に端末１００１〜１００Ｎ間で通信を行うために使用され、待機系は現用系に障害が発生した場合に現用系に変更して通信を継続する。

前述したように、通信ポートごとに現用系か待機系かを制御する。第１のハブ１０の各通信ポート１４１〜１４Ｎと第２のハブ２０の各通信ポート２４１〜２４Ｎとは対になっており、何れか一方が現用系であれば、他方が待機系になる。つまり、信号分岐部８０１〜８０Ｎに接続される一方側の通信ポート１４１〜１４Ｎが現用系であれば、他方側の通信ポート２４１〜２４Ｎが待機系になる。

従って、第１のハブ１０の全ての通信ポート１４１〜１４Ｎが現用系になり、第２のハブ２０の全ての通信ポート２４１〜２４Ｎが待機系になることもあるが、第１のハブ１０の一部の通信ポートが現用系になり、第２のハブ２０の一部の通信ポートが待機系になることもある。

例えば、第１のハブ１０の通信ポート１４１が現用系、通信ポート１４２が待機系になり、第２のハブ２０の通信ポート２４１が待機系、通信ポート２４２が現用系になることもあり得る。以下では、第１のハブ１０の全ての通信ポート１４１〜１４Ｎが現用系であり、第２のハブ２０の全ての通信ポート２４１〜２４Ｎが待機系であるものとする。

各通信ポート１４１〜１４Ｎ、２４１〜２４Ｎがそれぞれ現用系であるか待機系であるかを判断するため、二重化制御部１５１〜１５Ｎと二重化制御部２５１〜２５Ｎとが相互に通信を行う。このために、二重化制御部１５１〜１５Ｎは中継処理部１１０に対して通信するデータを物理層インターフェイス１２１〜１２Ｎに出力させる。

物理層インターフェイス１２１〜１２Ｎではデータを変調してパケットとして送信ゲート１３１〜１３Ｎに出力する。二重化制御部１５１〜１５Ｎは送信ゲート１３１〜１３Ｎを通過状態にすることで、通信ポート１４１〜１４Ｎから、通信ケーブル５０１〜５０Ｎ、信号分岐部８０１〜８０Ｎ、通信ケーブル６０１〜６０Ｎを経由してパケットが通信される。通信されたパケットは通信ポート２４１〜２４Ｎに入力される。

第２のハブ２０の二重化制御部２５１〜２５Ｎは、送信ゲート２３１〜２３Ｎと通信ポート２４１〜２４Ｎとの間にある接続点から、通信ポート２４１〜２４Ｎに入力されたパケットを入力する。そして、二重化制御部２５１〜２５Ｎは、通信ポート２４１〜２４Ｎが入力したパケットに基づいて、第１のハブ１０の二重化制御部１５１〜１５Ｎと通信を行う。なお、信号分岐部８０１〜８０Ｎから端末１００１〜１００Ｎに対してもパケットが送信されるが、当該パケットは端末１００１〜１００Ｎでは無視される。

ここでは、第１のハブ１０の二重化制御部１５１〜１５Ｎから第２のハブ２０の二重化制御部２５１〜２５Ｎに対してパケットを出力することで通信を行っているが、逆方向に通信を行ってもよい。

このとき、第１のハブ１０の二重化制御部１５１〜１５Ｎと第２のハブ２０の二重化制御部２５１〜２５Ｎとが同時に相手方に通信を行うと、パケットの衝突が生じる。このような場合には、ＣＳＭＡ／ＣＤ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）等を用いて、再度のパケットの送信を行うように制御する。

このように、二重化制御部１５１〜１５Ｎと二重化制御部２５１〜２５Ｎとが通信を行うことで、通信ポート１４１〜１４Ｎ、２４１〜２４Ｎが現用系であるか待機系であるかを判断する。通信ポート１４１〜１４Ｎが現用系であるか待機系であるかが決まれば、通信ポート２４１〜２４Ｎが現用系であるか待機系であるかが決定される。

ここでは、前述したように、第１のハブ１０の全ての通信ポート１４１〜１４Ｎが現用系であり、第２のハブ２０の全ての通信ポート２４１〜２４Ｎが待機系であるものとする。従って、二重化制御部１５１〜１５Ｎが現用系であり、二重化制御部２５１〜２５Ｎが待機系となる。

現用系である二重化制御部１５１〜１５Ｎは送信ゲート１３１〜１３Ｎを通過状態にして、端末１００１〜１００Ｎとの間で通信を可能に制御する。一方、待機系である二重化制御部２５１〜２５Ｎは送信ゲート２３１〜２３Ｎを閉鎖状態にして、端末１００１〜１００Ｎとの間で通信を不能に制御する。

以上の状態において、送信元である端末１００１から送信先である端末１００Ｎにデータを通信する場合について説明する。端末１００１は通信するデータをパケットにして信号分岐部８０１に出力する。よって、通信ケーブル５０１を介して通信ポート１４１にパケットが入力され、且つ通信ケーブル６０１を介して通信ポート２４１にパケットが入力される。

通信ポート１４１、２４１に入力されたパケットは物理層インターフェイス１２１〜１２Ｎにおいて復調されて、ビットデータ（データ）になる。このデータが中継処理部１１０、２１０に出力される。このとき、中継処理部１１０、２１０は入力されたデータを一時的に保存する。

そして、データの出力先の通信ポート１４Ｎが学習されている場合には、物理層インターフェイス１２Ｎにデータを出力する。データの出力先の通信ポート１４Ｎが学習されていない場合には、全ての物理層インターフェイス１２１〜１２Ｎにデータを出力する。ここでは、出力先の通信ポート１４Ｎが学習されているものとする。

従って、中継処理部１１０は物理層インターフェイス１２Ｎにデータを出力して、パケットを変調する。二重化制御部１５Ｎは自身が現用系であることを認識しているため、送信ゲート１３Ｎを通過状態にする。これにより、パケットが通信ポート１４Ｎから出力される。

このパケットは信号分岐部８０Ｎを介して端末１００Ｎに入力される。これにより、端末１００１から端末１００Ｎに通信を行うことができる。このとき、信号分岐部８０Ｎから第２のハブ２０の通信ポート２４Ｎに対してもパケットが入力される。

第２のハブ２０の通信ポート２４１〜２４Ｎは全て待機系となっており、二重化制御部２５１〜２５Ｎが送信ゲート１３１〜１３Ｎを閉鎖状態にしているため、通信ポート２４１〜２４Ｎからパケットが出力されることはない。そして、信号分岐部８０Ｎから第２のハブ２０の通信ポート２４Ｎにパケットが入力される。

このパケットは送信ゲート２３１と通信ポート２４１とを接続する接続点から二重化制御部２５１に入力される。二重化制御部２５１は、中継処理部２１０に一時的に保存されているデータ（端末１００１から送信されたデータ）を取得して、通信ポート２４１から入力されたデータと一時的に保存されていたデータとが一致するか否かを判断する。この判断は例えばハッシュ値の比較等により行われる。

また、端末１００１から通信されたデータが中継処理部２１０に保存されるときに、その旨が二重化制御部２５Ｎに通知される。この通知に基づいて、二重化制御部２５Ｎは時間の計測（カウント）を開始する。二重化制御部２５Ｎには予め設定された時間（設定時間）が記憶されており、カウントした時間と設定時間とを比較する。

カウントした時間が停止するのは、通信ポート２４Ｎから二重化制御部２５Ｎにデータが入力され、この入力されたデータと中継処理部２１０に一時的に保存されたデータとが一致したときに停止する。従って、通信ポート２４Ｎからデータが入力されない限り、二重化制御部２５Ｎはカウントを続行する。

カウントした時間が設定時間よりも前に停止すれば、通信ポート１４１からの通信が正常に行われているものとして、二重化制御部２５Ｎは中継処理部２１０に一時的に保存されているデータを削除する。一方、カウントした時間が設定時間を超過した場合には、通信ポート１４１に障害が発生したことを二重化制御部２５Ｎは認識する。従って、設定時間は正常な通信が行われたときにカウントされる時間の最大値にしてもよいし、この最大値に若干のマージンを加えた値としてもよい。

カウントした時間が設定時間を超過したときには、二重化制御部２５Ｎは自身および通信ポート１４Ｎを待機系から現用系に変更する。そして、中継処理部２１０が一時的に保存しているデータを物理層インターフェイス２２Ｎに出力させる。物理層インターフェイス２２Ｎで復調されたパケットは送信ゲート２３Ｎに入力される。

二重化制御部２５Ｎは自身が現用系となったときに送信ゲート２３Ｎを通過状態にする。これにより、通信ポート２４Ｎから通信ケーブル６０Ｎ、信号分岐部８０Ｎ、通信ケーブル９０Ｎを介してパケットが端末１００Ｎに送信される。

これにより、通信ポート１４Ｎに障害が発生していたとしても、通信ポート２４Ｎが属する第２のハブ２０の中継処理部２１０に一時的に保存されたデータを用いて、二重化制御部２５Ｎが端末１００Ｎに一時的に保存されたデータを送信させる。従って、端末１００１から端末１００Ｎへの通信を正常に行うことができる。これより以降は通信ポート２４Ｎが現用系として、データの通信を継続させることができる。

本実施形態では、通信ポート１４１〜１４Ｎ、２４１〜２４Ｎのそれぞれに二重化制御部１５１〜１５Ｎ、２５１〜２５Ｎを設けている。従って、現用系として運用していた第１のハブ１０の通信ポート１４１〜１４Ｎのうち通信ポート１４１のみに障害が発生した場合には、この通信ポート１４Ｎから通信ポート２４Ｎに現用系が変更されるが、通信ポート１４Ｎ以外の通信ポート１４１〜１４（Ｎ−１）に影響を与えることがない。

従って、通信ポート１４１〜１４Ｎ、２４１〜２４Ｎごとに二重化制御部１５１〜１５Ｎ、２５１〜２５Ｎを設けていることで、通信ポート単位で現用系であるか待機系であるかを制御することができる。これにより、１つの通信ポートに障害が発生したとしても、当該通信ポートが備えられているハブを変更するのではなく、通信ポート単位で待機系と現用系とを変更することができる。従って、通信ポート１４１〜１４Ｎ、２４１〜２４Ｎに障害が発生したとしても、障害の影響を最小限に抑制しつつ、正常な通信を確保するようにしている。

また、第１のハブ１０と第２のハブ２０との両者に障害が発生した場合、ハブを単位として現用系と待機系とを変更する手法では通信を続行させることができない。しかし、通信ポートを単位として現用系と待機系とを変更する本実施形態では第１のハブ１０と第２のハブ２０との両者に障害が発生しても対応することが可能になる。例えば、第１のハブ１０の通信ポート１４１と第２のハブ２０の通信ポート２４２とに障害が発生した場合には、第２のハブ２０の通信ポート２４１を現用系に変更することで、正常な通信を確保することができる。

また、従来の二重化データ転送装置では保守用の通信ポートや通信ケーブルを用いて、待機系のハブが定期的に現用系のハブの障害を確認していたが、本実施形態では、二重化制御部１５１〜１５ｎ、２５１〜２５ｎが実際に計測する時間が設定時間を超過したときに、待機系の通信ポートを現用系の通信ポートに変更して、本来通信するべきデータを現用系に変更した通信ポートから送信している。これにより、パケットが失われることがなく、正常な通信を実現できる。また、保守用の通信ポートや通信ケーブルを削除できるため、回路構成の単純化を図ることができる。

次に、変形例１について説明する。変形例１の構成は図１と同じである。つまり、通信ポート１４１〜１４Ｎ、２４１〜２４Ｎごとに二重化制御部１５１〜１５Ｎ、２５１〜２５Ｎを設けている。この変形例１では、現用系の通信ポートと待機系の通信ポートとの両者からデータを時分割で多重化して端末に送信するようにしている。

前述したように、二重化制御部１５１〜１５Ｎと二重化制御部２５１〜２５Ｎとの間で通信を行って、現用系と待機系とを決定する。この際に、現用系と待機系とのそれぞれについてリンクパルスを発生させる。ただし、現用系のリンクパルスと待機系のリンクパルスとは重ならないようにする。

図２に示すように、リンクパルスとリンクパルスとの間が１周期となるように同期をとる。そして、リンクパルスとリンクパルスとの間を２×Ｍ（Ｍは自然数）個のタイムスロットに分割する。当該タイムスロットのうち奇数番目のタイムスロットは現用系の通信ポートから端末へのパケットの送信に使用し、偶数番目のタイムスロットは待機系の通信ポートから端末へのパケットの送信に使用する。

以下、端末１００１から端末１００Ｎにデータを通信する場合を説明する。端末１００１から出力されるパケットは、信号分岐部８０１により現用系の通信ポート１４１と待機系の通信ポート２４１とに入力される。物理層インターフェイス１２１、２２１によりパケットはビットデータに復調されて、中継処理部１１０、２１０に入力される。

中継処理部１１０、２１０はビットデータを物理層インターフェイス１２Ｎ、２２Ｎに入力してパケットに変調する。このとき、現用系の二重化制御部１５Ｎは現用系のリンクパルスから奇数番目のタイムスロットで送信ゲート１３Ｎを通過状態にする。これにより、パケットが通信ポート１４Ｎから出力する。そして、パケットを出力した後に、二重化制御部１５Ｎは送信ゲート１３Ｎを閉鎖状態にする。

また、待機系の二重化制御部２５Ｎは待機系リンクパルスから偶数番目のタイムスロットで送信ゲート２３Ｎを通過状態にする。これにより、パケットが通信ポート１４Ｎから出力する。そして、パケットを出力した後に、二重化制御部２５Ｎは送信ゲート２３Ｎを閉鎖状態にする。

通信ポート１４Ｎから出力されたパケットと通信ポート２４Ｎから出力されたパケットとは信号分岐部８０Ｎで合成されて端末１００Ｎに出力される。ここで、通信ポート１４Ｎから出力されたパケットと通信ポート２４Ｎから出力されたパケットとはタイミングは違うが、内容は同一のパケットである。そこで、端末１００Ｎは奇数番目のパケットのみを入力し、偶数番目のパケットを無視する。これにより、端末１００１から端末１００Ｎにデータを通信することができる。

ここで、図２に示すように、現用系の通信ポート１４Ｎに障害が発生した場合、奇数番目のタイムスロットでパケットが送信されない。また、現用系のリンクパルスも消滅する。端末１００Ｎは現用系の奇数番目のタイムスロットでパケットを受信しないときには、偶数番目のタイムスロットのパケットを入力するように変更する。これにより、現用系の通信ポート１４Ｎで障害が発生したとしても、引き続き正常にデータの通信を行うことができる。

従って、本変形例１では、現用系の通信ポート１４Ｎと待機系の通信ポート２４Ｎとの両者から同じパケットを時分割で多重化して端末１００Ｎに送信しているため、現用系の通信ポート１４Ｎに障害が発生したとしても、待機系の通信ポート２４Ｎからのパケットを用いて、正常な通信を実現することができる。

次に、変形例２について説明する。変形例１では、通信ケーブル５０１〜５０Ｎ、６０１〜６０Ｎ、９０１〜９０Ｎは上り用の信号線と下り用の信号線との２つの信号線を有している。上り用の信号線は端末１００１〜１００Ｎから第１のハブ１０、第２のハブ２０にパケットを送信するための信号線である。下り用の信号線は第１のハブ１０、第２のハブ２０から端末１００１〜１００Ｎにパケットを送信するための信号線である。

本変形例２では、上り用の信号線と下り用の信号線とを１つの信号線とする。このために、図３に示すように、端末のリンクパルスを追加し、現用系のリンクパルスおよび待機系のリンクパルスと重ならないように同期を取る。そして、１周期を３×Ｋ（Ｋは自然数）個のタイムスロットに分割する。

同図に示すように、３Ｋ−２番目のタイムスロットでは端末１００１〜１００Ｎから第１のハブ１０および第２のハブ２０にパケットを送信する。３Ｋ−１番目のタイムスロットでは現用系の通信ポート１４１〜１４Ｎから端末１００１〜１００Ｎにパケットを送信する。３Ｋ番目のタイムスロットでは待機系の通信ポート２４１〜２４Ｎから端末１００１〜１００Ｎにパケットを送信する。

このように、端末１００１〜１００Ｎから通信ポート１４１〜１４Ｎ、２４１〜２４Ｎに送信されるパケットを、現用系の通信ポート１４１〜１４Ｎから端末１００１〜１００Ｎに送信されるパケットおよび待機系の通信ポート２４１〜２４Ｎから端末１００１〜１００Ｎに送信されるパケットと時分割で多重化することで、各通信ケーブルの信号線を１つに削減できるようになる。

また、各通信ケーブルにおいて上りの信号線と下りの信号線とが別の場合には、端末１００１〜１００Ｎから出力されたパケットを受信する物理層インターフェイス２２１〜２２Ｎに受信回路を設ける必要がある。一方、第１のハブ１０の通信ポート１４１〜１４Ｎから出力されたパケットは、信号分岐部８０１〜８０Ｎを介して通信ポート２４１〜２４Ｎに入力されるが、このパケットを受信する受信回路を二重化制御部２５１〜２５Ｎに設ける必要がある。

本変形例２のように上りの信号線と下りの信号線とを１つの信号線にして時分割で多重化することで、通信ポート２４１〜２４Ｎからは１つの信号線でパケットの送受信がされる。このため、物理層インターフェイス２２１〜２２Ｎの受信回路と二重化制御部２５１〜２５Ｎの受信回路とを共通化することができるため、回路規模の単純化を図ることができる。

次に、変形例３について説明する。この変形例３では、図４に示すように、送信ゲート１３１〜１３Ｎ、２３１〜２３Ｎの代わりに周波数シフト部１６１〜１６Ｎ、２６１〜２６Ｎを設けている。その他の構成は図１と同じである。前述した変形例１および変形例２では、端末と通信ポートとの間のパケット通信を時分割で多重化していたが、本変形例３では周波数を多重化させて通信を行う。

前述した実施形態や変形例１、２と同様に、二重化制御部１５１〜１５Ｎは二重化制御部２５１〜２５Ｎと通信して、自身が現用系か待機系かを判断する。ここでは、二重化制御部１５１〜１５Ｎが現用系で、二重化制御部２５１〜２５Ｎが待機系であるものとする。

この場合に、端末１００１から１００Ｎにデータを通信する動作を説明する。端末１００１からパケットが通信ポート１４１、２４１に入力される。そして、中継処理部１１０、２１０に入力される。中継処理部１１０、２１０に入力されたデータは物理層インターフェイス１２Ｎ、２２Ｎで変調されて、パケットは周波数シフト部１６Ｎ、２６Ｎに入力される。

このとき、二重化制御部１５Ｎは自身が現用系であることを認識しており、この場合には、周波数シフト部１６Ｎで周波数シフトを行わないで、通信ポート１４Ｎからパケットの出力を行う。このときの信号の周波数はｆ１である。なお、周波数シフト部１６Ｎで周波数シフトを行って、周波数ｆ１にしてもよい。一方、二重化制御部２５Ｎは自身が待機系であることを認識しており、この場合には、周波数シフト部２６Ｎで周波数シフトを行う。

図５は周波数シフトを示しており、現用系のパケットの信号の周波数はシフトされておらず、周波数ｆ１を中心とした信号になっている。一方、待機系のパケットの信号の周波数はシフトされており、周波数ｆ２を中心とした信号になっている。つまり、周波数シフト部２６Ｎはパケットの信号の周波数ｆ２−ｆ１の分だけシフトさせている。周波数のシフト量は２つのパケットの信号のスペクトルが重複しないようにしている。

従って、通信ポート１４Ｎから出力されたパケットと通信ポート２４Ｎから出力されたパケットとは信号分岐部８０Ｎで合成される。周波数ｆ１のパケットの信号と周波数ｆ２のパケットの信号とはスペクトルが重複しないようにしているため、両信号を共存させることができる。つまり、現用系の通信ポート１４Ｎから出力されたパケットと待機用の通信ポート２４Ｎから出力されたパケットとは同じ内容であるが、その周波数が異なっている。

端末１００Ｎでは周波数ｆ１の現用系のパケットと周波数２の待機系のパケットとを入力し、このうち周波数ｆ１の現用系のパケットを使用して、周波数ｆ２の待機系のパケットを無視する。ここで、通信ポート１４Ｎに障害が発生した場合には、周波数ｆ１の現用系のパケットは端末１００Ｎで受信されない。この場合には、端末１００Ｎは周波数ｆ２の待機系のパケットを採用して受信するようにする。

従って、変形例３では、送信先の端末１００Ｎは同じ内容の周波数ｆ１のパケットと周波数ｆ２のパケットとを入力しているため、現用系の通信ポートに障害が発生したとしても、正常な通信を実現することができる。

次に、変形例４について説明する。変形例４では、図６に示すように、端末から現用系および待機系の通信ポートに対して送信するパケットを周波数ｆ３にシフトさせている。端末１００１から端末１００Ｎにデータを通信するときに、端末１００１から通信ポート１４１、２４１にパケットを送信するが、このときパケットの周波数をｆ３にシフトさせる。

この周波数ｆ３は現用系の通信ポートから端末に送信するパケットの周波数ｆ１および待機系の通信ポートから端末に送信するパケットの周波数ｆ２とスペクトルが重ならないようにする。

これにより、端末から通信ポートに送信するパケットの信号の周波数ｆ３と現用系の通信ポートから端末に送信するパケットの信号の周波数ｆ１、待機系の通信ポートから端末に送信するパケットの信号の周波数ｆ２とを１つの信号線を用いて通信することができる。これにより、通信ケーブルの信号線の削減を図ることができる。

１０ 第１のハブ
２０ 第２のハブ
１００１〜１００Ｎ 端末
１１０、２１０ 中継処理部
１２１〜１２Ｎ、２２１〜２２Ｎ 物理層インターフェイス
１３１〜１３Ｎ、２３１〜２３Ｎ 送信ゲート
１４１〜１４Ｎ、２４１〜２４Ｎ 通信ポート
１５１〜１５Ｎ、２５１〜２５Ｎ 二重化制御部
１６１〜１６Ｎ、２６１〜２６Ｎ 周波数シフト部
８０１〜８０Ｎ 信号分岐部

Claims (6)

1. 送信元の端末と送信先の端末との間でデータを通信するために設けられる第１のハブおよび第２のハブと、
   前記第１のハブおよび前記第２のハブに備えられ、前記送信元の端末または前記送信先の端末に接続される複数の通信ポートと、
   前記送信元の端末に接続した通信ポートから前記送信先の端末に接続した通信ポートに前記データを出力すると共に一時的に保存する中継処理部と、
   前記通信ポートごとに設けられ、自身の通信ポートが現用系か待機系かに基づいて前記端末との通信を制御する二重化制御部と、
   を備えたことを特徴とする二重化データ転送装置。
2. 前記待機系の通信ポートごとに設けられる二重化制御部は、信号分岐部を介して接続される前記現用系の通信ポートから予め設定された時間内に前記データを入力しないときには、前記中継処理部に一時的に保存された前記データを前記送信先の端末に接続される通信ポートから出力させる制御を行うこと
   を特徴とする請求項１記載の二重化データ転送装置。
3. 前記現用系の二重化制御部および前記待機系の二重化制御部は、前記現用系の通信ポートおよび前記待機系の通信ポートから前記データを時分割で多重化させて前記送信先の端末に送信させる制御を行うこと
   を特徴とする請求項１記載の二重化データ転送装置。
4. 前記送信元の端末は、前記現用系の通信ポートおよび前記待機系の通信ポートに出力するデータを、前記現用系の通信ポートからのデータおよび前記待機系の通信ポートからのデータと時分割で多重化して送信する制御を行うこと
   を特徴とする請求項３記載の二重化データ転送装置。
5. 前記現用系の通信ポートごとに設けられ、前記現用系の通信ポートから出力されるデータを第１の周波数にシフトする第１の周波数シフト部と、
   前記待機系の通信ポートごとに設けられ、前記待機系の通信ポートから出力されるデータの周波数を前記第１の周波数とは異なる第２の周波数にシフトさせる第２の周波数シフト部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の二重化データ転送装置。
6. 前記送信元の端末は、前記現用系の通信ポートおよび前記待機系の通信ポートに出力するデータを第１の周波数および第２の周波数とは異なる第３の周波数にシフトさせて出力すること
   を特徴とする請求項５記載の二重化データ転送装置。

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