JP2014017649A - データ伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ネットワークシステム内に動作を停止させる機器を含んでいても、当該ネットワークシステムに含まれるリング型ネットワークのリング状態を継続できるデータ伝送装置を提供する。
【解決手段】実施形態のデータ伝送装置は、リング型ネットワークに接続するための第１接続部と、リング型ネットワーク上の伝送局以外の伝送局に接続するための第２接続部と、を備える。この第１接続部と第２接続部とは、一方から他方へ伝送フレームが伝送されるように接続され、動作停止が予定される伝送局は、第２接続部に接続される。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、データ伝送装置に関する。

従来より、リングトポロジを有するネットワークシステムがある。例えば、双方向に通信が可能な、２つの通信ポートを備えた２つ以上の伝送局の内、いずれかの隣り合う２つの伝送局が終端局になり、隣り合う伝送局を接続してリング状の接続とし、終端局はリング状につながった更に先の伝送局へは伝送をしないようにした二重リング・ネットワークがある。

特開２００８−１３１１３２号公報

しかしながら、上述した二重リング・ネットワークを代表とするリングトポロジのネットワークシステムでは、リング内の１台の機器の故障もしくは１箇所のケーブル故障によりリング状態が断絶した場合、終端局の移行によりリング状態を回復できる。しかし、複数台の機器の故障、複数箇所のケーブルの故障、あるいは機器の故障とケーブルの故障が併せて複数箇所で発生した場合は、リングが分断され、システム全体を通じてのリング状態を保持できなくなる。リング内の機器の動作を停止させた場合も、機器の故障の場合と同様に複数台で動作を停止させるとリングが分断された状態となる。

そのため、例えばＰＣなど必要なときだけ動作させ不要なときには停止させたい機器や、メンテナンスのために頻繁に動作を停止させたい機器を、リングトポロジのネットワークシステムに組み込むことは、必要な時間内で信頼性を持って交信できることが要求される工業用途などでは、ネットワークシステムを継続して運用していくことへの障害となる。このことから、リングトポロジにてネットワークシステムを構築する場合に、機器の動作停止がネットワークシステムの継続動作の妨げとならないようにすることが課題となっていた。

本発明が解決しようとする課題は、ネットワークシステム内に動作を停止させる機器を含んでいても、当該ネットワークシステムに含まれるリング型ネットワークのリング状態を継続できるデータ伝送装置を提供することである。

実施形態のデータ伝送装置は、リング型ネットワークに接続するための第１接続部と、リング型ネットワーク上の伝送局以外の伝送局に接続するための第２接続部と、を備える。この第１接続部と第２接続部とは、一方から他方へ伝送フレームが伝送されるように接続され、動作停止が予定される伝送局は、第２接続部に接続される。

図１は、実施形態のハイブリッドネットワークシステムの構成を説明する図である。 図２−１は、同実施形態のリング部とスター部を備える伝送局における、当該伝送局が終端局でない場合の伝送フレームの中継制御を説明する図である。 図２−２は、同実施形態のリング部とスター部を備える伝送局における、当該伝送局が終端局である場合の伝送フレームの中継制御を説明する図である。 図３−１は、同実施形態において、トークンパッシング方式などによるネットワークの参入許可を必要とする方式を適用した場合の実施例を説明する図である。 図３−２は、同実施形態において、中継機能部により再構築された伝送フレームの例を示す図である。 図４は、同実施形態における伝送異常発生時の故障解析を容易にするための構成例としてのトレース部を説明する図である。

はじめに、一実施形態として説明する、リングトポロジとスタートポロジの２種類のトポロジを備えたハイブリッドネットワークシステムの構成について、図１を用いて説明する。図１は、その構成を説明する図である。

図１に示すネットワークシステムは、２つ以上の伝送局（１ａ〜１ｄ）から構成されるリングトポロジを有するリング型ネットワークとしての二重リング・ネットワークと、伝送局１ｄと１以上の伝送局１ｅとから構成されるスタートポロジを有するスター型ネットワークとからなる、２種類のトポロジを備えたハイブリッドネットワークシステムである。

各伝送局（１ａ〜１ｅ）はリングトポロジを形成するリング部２を備える。また、複数ある伝送局（１ａ〜１ｅ）のうち１つ１つ以上はさらにスタートポロジを形成するスター部３を備える。このような、リング部２とスター部３の両方を備える伝送局１ｄは、本実施形態において特徴的な装置であり、その構成は、例えばハブ装置に適用することができる。

リング部２は、双方向に通信が可能な２つの通信ポート（４ａまたは４ｂ、５ａまたは５ｂ）と、伝送フレームの伝送制御を司る制御手段（図示せず）とを備える。この２つの通信ポート（４ａまたは４ｂ、５ａまたは５ｂ）により伝送路を介して他の伝送局をリング状に接続して伝送局間で交信を行えるようにリング型ネットワークの１種である二重リング・ネットワークが構成される。なお、図１において、伝送局１ａ〜１ｃはリング部２に相当し、伝送局１ｄでは、その一部がリング部２に相当する。

二重リング・ネットワークの中には、伝送フレームの中継を許可する伝送局（図１では、１ａおよび１ｄ）と、伝送フレームの中継を行なわずネットワークの終端となる伝送局（終端局）（図１では、１ｂおよび１ｃ）とがある。終端局となる伝送局（１ｂ、１ｃ）は、伝送フレームを中継する通信ポート（伝送局１ｂでは４ａ、伝送局１ｃでは５ａ）と伝送フレームを中継しない通信ポート（伝送局１ｂでは５ｂ、伝送局１ｃでは４ｂ）を備える。なお、二重リング・ネットワークについては、例えば特開２００８−１３１１３２号公報に開示されており、その詳細な説明は省略する。

一方、スター部３は双方向に通信可能な１つ以上の通信ポート（伝送局１ｄでは、４つの通信ポート６を例示）を備えるとともに、この通信ポート６を放射状に接続する中継機能部８を備える。また、伝送局１ｅはそれぞれ、スター部３の通信ポート６に対応する通信ポート６と、伝送フレームの伝送制御を司る制御手段（図示せず）とを備える。そして、伝送局１ｄと複数の伝送局１ｅとでスター型ネットワークを構成する。なお、このスター型ネットワークは、従来のハブ装置を用いたスター型ネットワークと同様であり、伝送局１ｄのスター部３は、従来のハブ装置と同様の機能を包含するものとなっている。また、各伝送局（１ａ〜１ｅ）は、上記構成に加えて、他の機能部を備えることができる。

図１に示す伝送局１ｄは、上記のように、中継制御部７と中継機能部８とによりリング部２とスター部３とを相互に接続するようにしたデータ伝送装置である。本実施形態は、ＰＣのような“動作を停止させる機器”を伝送局１ｅ（動作停止が予定される伝送局）として、伝送局１ｄのスター部３に接続し、スター型ネットワーク側に組み込むことを特徴としている。

また、本実施形態では、上記構成の下で、スター部３に接続された“動作を停止させる機器”の動作が停止しても、伝送局１ｄのリング部２は下記の伝送制御（通常動作）を行うので、二重リング・ネットワークに影響が及ばない。つまり、“動作を停止させる機器”の存在に関わりなく、二重リング・ネットワークはリング状態を維持、継続することができる。

本実施形態における伝送局１ｄでは、図２−１に示すように、伝送局１ｄが終端局でない場合、そのリング部２の通信ポート（４ａまたは５ａ）から受信する伝送フレームは、中継制御部７により、もう一方の通信ポート（５ａまたは４ａ）へ中継するとともに、スター部３へも中継する。また、スター部３のいずれかの通信ポート６から受信する伝送フレームは、中継機能部８により、スター部３の他の通信ポート６へ中継するとともに、リング部２へ中継し、中継制御部７により、リング部２の通信ポート（４ａ、５ａ）へ中継する。このようにリング部２およびスター部３で相互に中継することで、リングトポロジ、スタートポロジが混在するネットワークシステムを確立することができる。

一方、図２−２に示すように、伝送局１ｄが終端局となる場合、中継する通信ポート４ａから受信した伝送フレームは、中継制御部７により、もう一方の通信ポート５ｂへ中継するとともに、スター部３の通信ポート６へと中継し、中継しない伝送ポート５ｂから受信した伝送フレームはリング部２のもう一方の通信ポート４ａへ中継せず、スター部３へも中継しない。また、スター部３の通信ポート６から受信した伝送フレームは、中継機能部８により、スター部３の他の通信ポート６へ中継するとともに、リング部２側へ中継し、中継制御部７により、伝送フレームをリング部２の中継しない通信ポート５ｂへ中継し、中継する通信ポート４ａへは中継しないようにする。このようにリング部２およびスター部３で相互に中継することで、リングトポロジ、スタートポロジが混在するネットワークシステムを確立することができる。

図１の構成において、伝送局１ｄのスター部３に他の伝送局１ｅが接続されていてリング部２の方には伝送局（１ａ、１ｃ）が接続されていない場合は、スター部３によるスター型ネットワークのみで動作する。一方、伝送局１ｄのリング部２に二重リング・ネットワーク内の他の伝送局（１ａ、１ｃ）が接続されていて、スター部３の方には他の伝送局１ｅが接続されていない場合は、二重リング・ネットワークのみで動作する。このように、二重リング・ネットワークおよびスター型ネットワークのいずれか一方にのみ伝送局が接続されている場合は、その一方のネットワークシステムとして機能する。

（ネットワークの参入許可を必要とする方式が適用される場合の実施例）
図３に、二重リング・ネットワークに、トークンパッシング方式などによるネットワークの参入許可を必要とする方式を適用した場合の実施例を示す。この場合、伝送局１ｄのスター部３に接続したスター型ネットワークの他の伝送局１ｅから、ネットワークへの参入許可を目的とした伝送フレームを受信する際、２つ以上の通信ポート６からこの伝送フレームを同時に受信すると、これらの伝送フレームの衝突が発生する場合がある。そこで、このような伝送フレームの衝突を回避するため、スター部３の中継機能部８で参入許可情報を管理する。本実施例では、図３−１に示すように、中継機能部８で、受信した複数の参入許可を要求する伝送フレーム（図３−１の例では、参入許可情報１、参入許可情報２をそれぞれ含む２つの伝送フレーム）を再構築した上で、リング部２の中継制御部７に対して１つの伝送フレーム（参入許可情報１・２を含む伝送フレーム：図３−２参照）を送信する。このようにすることで、二重リング・ネットワークへの新規参入が伝送フレームの衝突によって妨げられることを回避できる。

（その他の実施例）
上述のように、本実施形態における伝送局１ｄは、二重リング・ネットワークおよびスター型ネットワークからなる、２つのトポロジ（リングトポロジおよびスタートポロジ）が混在するハイブリッドなネットワークを接続する装置であり、制御がより複雑となることから、伝送異常が発生した場合に異常発生状況の把握や原因箇所の特定が困難となる。そこで、伝送フレームの送受信状況を明確にするため、伝送局１ｄのリング部２およびスター部３の全通信ポート（４ａまたは４ｂ、５ａまたは５ｂ、６）において、送信した伝送フレームおよび受信した伝送フレームの情報をトレースし保存する、不揮発性メモリ等のデータ保存部１１を有するトレース部１０を設ける。このトレース部１０のデータ保存部１１に保存した情報を用いることで、伝送異常発生時の故障解析を容易にすることができるようになる。図４の例では、特に、伝送フレームのヘッダに含まれる送信アドレス、受信アドレスおよびデータ種別（タイプ）のデータのみを保存している。これにより、少ない保存領域を用いるだけで、伝送異常発生時の故障解析を行える。

以上説明したとおり、上記実施形態および諸実施例のデータ伝送装置によれば、動作を停止させる伝送局があっても、二重リング・ネットワークのリング状態を安定して継続することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態（実施例）を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ａ〜１ｅ…伝送局
２…リング部
３…スター部
４ａ、５ａ…通信ポート（中継する通信ポート）
４ｂ、５ｂ…通信ポート（中継しない通信ポート）
６…通信ポート
７…中継制御部
８…中継機能部
１０…トレース部
１１…データ保存部

Claims (8)

1. リング型ネットワークに接続するための第１接続部と、
   前記リング型ネットワーク上の伝送局以外の伝送局に接続するための第２接続部と、
   を備え、
   前記第１接続部と前記第２接続部とは、一方から他方へ伝送フレームが伝送されるように接続され、動作停止が予定される伝送局は、前記第２接続部に接続されるようにしたデータ伝送装置。
2. 前記第１接続部は、
   前記リング型ネットワークに接続するための２つの第１通信ポートと、
   前記第１通信ポートを介した、前記リング型ネットワークを構成する他の伝送局との伝送フレームの伝送を制御する中継制御部と、
   を備え、
   前記第２接続部は、
   前記リング型ネットワーク上の伝送局以外の伝送局に接続するための１以上の第２通信ポートと、
   前記第２通信ポートを介した伝送フレームの伝送を中継する中継機能部と、
   を備え、
   前記中継制御部と前記中継機能部とは、一方から他方へ伝送フレームが伝送されるように接続され、前記動作停止が予定される伝送局は、前記第２通信ポートの１つに接続されるようにした、請求項１に記載のデータ伝送装置。
3. 前記リング型ネットワークは二重リング・ネットワークであり、前記第１通信ポートの各々は双方向に通信可能であり、前記第２通信ポートは複数あってその各々は双方向に通信可能で、前記中継機能部は、複数の前記第２通信ポートを、前記中継機能部を中心として放射状に接続する、請求項２に記載のデータ伝送装置。
4. 本データ伝送装置が前記二重リング・ネットワークにおける終端局でない場合、
   前記中継制御部は、前記第１通信ポートから受信する伝送フレームをもう一方の第１通信ポートへ中継するとともに、前記第２接続部側へ中継し、
   前記中継機能部は、前記第２通信ポートから受信する伝送フレームを、他の第２通信ポートへ中継するとともに、前記第１接続部側へ中継する、請求項３に記載のデータ伝送装置。
5. 本データ伝送装置が前記二重リング・ネットワークにおける終端局である場合、
   前記中継制御部および前記中継機能部は、
   前記２つの第１通信ポートの内、中継する通信ポートから受信した伝送フレームを、もう一方の第１通信ポートへ中継するとともに、前記第２接続部側へも中継し、前記２つの第１通信ポートの内、中継しない通信ポートから受信した伝送フレームはもう一方の第１通信ポートへ中継せず、かつ前記第２接続部側へも中継せず、
   前記第２通信ポートから受信した伝送フレームを、他の第２通信ポートへ中継するとともに、前記第１通信ポートの内、中継しない通信ポートへは中継し、中継する通信ポートへは中継しない、請求項３または請求項４に記載のデータ伝送装置。
6. 前記リング型ネットワークにおいて参入許可を必要とする場合に、前記第２通信ポートに接続した他の伝送局から前記リング型ネットワークへの参入許可を目的とした伝送フレームを受信する際、当該伝送フレームを２つ以上の前記第２通信ポートから同時に受信した場合に、前記中継機能部は、当該２つ以上の第２通信ポートから受信した伝送フレームを１つの伝送フレームに再構築した上で、前記リング型ネットワーク側へ中継する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のデータ伝送装置。
7. 送信または受信した伝送フレームの情報を保存する保存手段を設けた、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のデータ伝送装置。
8. ハブ装置として構成した、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のデータ伝送装置。

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