JP2014093771A - 拡張型イーサネットリングネットワーク及びその通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】拡張型イーサネットリングネットワークを提供する。
【解決手段】本発明は、リング型イーサネットネットワークを多様な形の他のネットワークと連結する。そのために、リング（Ｒｉｎｇ）状に連結される第１リング型ネットワークは拡張ノード（３つ以上のイーサネットポートを具備するノード）を一つ以上具備されるように構成され、拡張ノードのイーサネットポートのうち第１リング型ネットワークの形成に使用されないイーサネットポートを介して他のネットワークを連結する。それによって、既に構築されているリング型ネットワークを変更しなくても装備を増設することができ、多様な形のネットワークを単一ネットワークに統合して管理することができる。
【選択図】図３

Description

本発明はイーサネットポートを介して連結されるリング型ネットワークに関するものであり、特にリング型ネットワークが本来のリング（Ｒｉｎｇ）構造を維持しながら多様なトポロジー（Ｔｏｐｏｌｏｇｙ）の他のネットワークと連動するようにする。

近来、産業用ネットワークは産業の高度化、情報の大容量化、高い複雑度などによってその拡張性が重要な要素として浮き彫りにされており、分散されている現場を統合管理するために多様な形のトポロジーを支援する必要がある。

特に、リングトポロジーネットワークは国際規格（例えば、ＩＥＣ ６２４３９）の中でもリングトポロジー基盤の産業用ネットワークに対する規格を制定するほど、産業用ネットワークで重要な軸として位置づけられている。

リング型ネットワークは中間ノードに異常が発生しても他の経路で通信することができるため、ネットワークの信頼性を確保する長所がある。

一般に、産業現場では２つのイーサネットポートを有する多数の通信機器（ノード）をイーサネットを介して互いに連結してリング型ネットワークを形成することで、ネットワークの性能を向上させている。

図１は２つのイーサネットポートを有するノード１０を示すものであり、第１ポート（Ｐｏｒｔ ＃１）と第２ポート（Ｐｏｒｔ ＃２）はリング型ネットワークを構成するために使用される。

図２は２つのイーサネットポートを有する多数のノードを利用してリング型ネットワークを構成した例を示すものであり、ノード＃１１の第２ポート（Ｐ１１）とノード＃１２の第１ポート（Ｐ１２）、ノード＃１２の第２ポート（Ｐ１３）とノード＃１３の第１ポート（Ｐ１４）、ノード＃１３の第２ポート（Ｐ１５）とノード＃１４の第１ポート（Ｐ１６）、ノード＃１４の第２ポート（Ｐ１７）とノード＃１５の第１ポート（Ｐ１８）、ノード＃１５の第２ポート（Ｐ１９）とノード＃１１の第１ポート（Ｐ２０）が順番に連結されてリング型ネットワークが形成される。

しかし、このような従来のリング型ネットワークの構成方法は単に各ノードをリング状に連結することだけを考慮するため、ネットワークの拡張性が落ちるという問題点がある。

例えば、リング型ネットワークを支援するノードのイーサネットポートが２つに制限されていて、多様な形のネットワーク構成が不可能である。

また、一度リング型ネットワークを構成すると該当リング型ネットワークと他のネットワークとの連動は考慮できず、既に構築された多数のネットワークを一つの単一ネットワークとして統合して管理することができない。

本発明は前記のような問題点を解決するために案出されたものであって、リング型ネットワークがその形態を維持したまま他のネットワークと連結され、リング型ネットワークシステムを柔軟に拡張し統合管理するようにする拡張型イーサネットリングネットワークを提供することにその目的がある。

前記のような目的を達成するために、本発明による拡張型イーサネットリングネットワークは複数のノードがイーサネットポートを介してリング（Ｒｉｎｇ）状に連結される第１リング型ネットワークを含んで形成され、前記第１リング型ネットワークのノードのうち一つ以上は拡張ノード（３つ以上のイーサネットポートを具備するノード）で構成され、前記拡張ノードのイーサネットポートのうち前記第１リング型ネットワークの形成に使用されないイーサネットポートを介して他のネットワークと連結される。

前記第１リング型ネットワークを形成する拡張ノードは、線状に構成された他のネットワークのノードに連結可能である。

前記第１リング型ネットワークを形成する拡張ノードは、他のリング型ネットワークと連結可能である。

この際、前記第１リング型ネットワークを形成する拡張ノードのイーサネットポートのうち前記第１リング型ネットワークの形成に使用されない一つのイーサネットポート及び前記他のリング型ネットワークを形成する拡張ノードのイーサネットポートのうち前記他のリング型ネットワークの形成に使用されない一つのイーサネットポートが互いに連結されるように構成されてもよい。

また、前記拡張ノードのイーサネットポートが４つ以上である場合、前記第１リング型ネットワークを形成する拡張ノードのイーサネットポートのうち２つが前記第１リング型ネットワークの形成に使用され、該当拡張ノードのイーサネットポートのうち他の２つが前記他のリング型ネットワークの形成に使用されるように構成されてもよい。

本発明によると、既に構築されているリング型ネットワークを変更しなくても装備を増設することができる。リング型ネットワークが多様なトポロジーの他のネットワークと通信するようになるため、多数のネットワークを単一ネットワークに統合して管理することができる。

２つのイーサネットポートを有するノードの例を示す図である。 イーサネットリング型ネットワークに関する例を示す図である。 本発明による拡張型イーサネットリングネットワークの一実施例を示す図である。 ３つ以上のイーサネットポートを有するノードの例を示す図である。 リング型ネットワークが線状ネットワークと連結される実施例を示す図である。 互いに異なるリング型ネットワークが連結される実施例を示す図である。 互いに異なるリング型ネットワークが連結される他の実施例を示す図である。 ３つ以上のリング型ネットワークが連結される実施例を示す図である。 拡張ノードの動作を説明する例を示す図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明による好ましい一実施例を詳細に説明する。

図３を参照すると、本発明による拡張型イーサネットリングネットワークは基本的に複数のノードがリング状に構成されたネットワーク（Ｎ１：以下、第１リング型ネットワークと称する）を含んで形成される。

ノードとは、一定個数のイーサネットポートを具備してイーサネット通信を行うようにする通信機器をいう。各ノードは必要に応じていくらでも多様に構成されてもよく、ネットワークの構成に参与し、自らと連結されている隣接ノードに通信フレームを伝達する。

図３において、第１リング型ネットワーク（Ｎ１）はノード＃２１の第２ポート（Ｐ３１−２）とノード＃２２の第１ポート（Ｐ３２−１）、ノード＃２２の第２ポート（Ｐ３２−２）とノード＃２３の第１ポート（Ｐ３３−１）、ノード＃２３の第２ポート（Ｐ３３−２）とノード＃２４の第１ポート（Ｐ３４−１）、ノード＃２４の第２ポート（Ｐ３４−２）とノード＃２５の第１ポート（Ｐ３５−１）、ノード＃２５の第２ポート（Ｐ３５−２）とノード＃２１の第１ポート（Ｐ３１−１）が順番に連結されてリング型ネットワークを形成している。

説明の便宜上、５つのノードで構成される例を説明したが、リング型ネットワークを構成するノードの数は多様に構成されてもよい。

特に、第１リング型ネットワーク（Ｎ１）を構成するノードのうち一つ以上のノードは拡張ノードであるべきであり、第１リング型ネットワーク（Ｎ１）は拡張ノードを介して他のネットワーク（Ｎ２）と連結される。

拡張ノードとは３つ以上のイーサネットポートを具備するノードをいい、図３の第１リング型ネットワーク（Ｎ１）ではノード＃２３が拡張ノードである。

拡張ノード以外の一般ノード（ノード＃２１、ノード＃２２、ノード＃２４、ノード＃２５）は、リング型ネットワークを形成するために２つのイーサネットポートのみを具備する。

ノード＃２３のイーサネットポートのうち２つのイーサネットポート（Ｐ３３−１，Ｐ３３−２）は第１リング型ネットワーク（Ｎ１）の形成に使用され、第１リング型ネットワーク（Ｎ１）の形成に使用されないイーサネットポート（Ｐ３３−３）は他のネットワーク（Ｎ２）と連結されるポートとして使用される。

即ち、第１リング型ネットワーク（Ｎ１）は拡張ノードを介して他のネットワーク（Ｎ２）と連結される。図３には拡張ノードであるノード＃２３の第３ポート（Ｐ３３−３）を介して他のネットワーク（Ｎ２）と連結される状態が示されているが、他のネットワーク（Ｎ２）と連結される方法は拡張ノードのイーサネットポートの数によって多様であり、第１リング型ネットワーク（Ｎ１）と連結される他のネットワーク（Ｎ２）もいくらでも多様な形を有してもよい。

図４ａは３つのイーサネットポートを有する拡張ノード４１の例を示すものであり、第１ポート（Ｐｏｒｔ ＃１）と第２ポート（Ｐｏｒｔ ＃２）は第１リング型ネットワーク（Ｎ１）を構成するために使用され、第３ポート（Ｐｏｒｔ ＃３）は他のネットワークと連結するために使用されてもよい。

図４ｂは４つのイーサネットポートを有する拡張ノード４２の例を示すものであり、４つのイーサネットポートのうち第１ポート（Ｐｏｒｔ ＃１）と第２ポート（Ｐｏｒｔ ＃２）は第１リング型ネットワーク（Ｎ１）を構成するために使用され、第３ポート（Ｐｏｒｔ ＃３）と第４ポート（Ｐｏｒｔ ＃４）は他のネットワークと連結するために使用されてもよい。

第１リング型ネットワーク（Ｎ１）と他のネットワーク（Ｎ２）を連結する方式には多様な方式があってもよい。例えば、第１リング型ネットワーク（Ｎ１）の拡張ノードと他のネットワーク（Ｎ２）のノードを単純に連結するか、又は第１リング型ネットワーク（Ｎ１）の拡張ノードが他のリング型ネットワークの形成に一緒に参与するように構成してもよい。

第１リング型ネットワーク（Ｎ１）と他のネットワーク（Ｎ２）を連結する方式は固定されていてもよいが、設定可能に構成されてもよい。

それに関して、拡張ノード４１，４２は他のネットワーク（Ｎ２）と連結する方式を設定するようにする設定手段４３を含んで構成されてもよい。

設定手段４３は多様に構成されてもよく、例えばスイッチ状に構成されてもよい。この場合、ユーザはスイッチを設定して第３ポート（Ｐｏｒｔ ＃３）と第４ポート（ｐｏｒｔ ＃４）を他のリング型ネットワークの形成に使用するか、或いは他のネットワーク（Ｎ２）のノードと単純に連結するために使用するかを決定する。

以下、本発明によって構成される多様な形のネットワークに関する各実施例を説明する。

図５を参照すると、第１リング型ネットワーク（Ｎ１）の拡張ノードはデイジーチェーン方式で連結された線状の他のネットワーク（Ｎ２−１，Ｎ２−２）に連結されてもよい。

第１リング型ネットワーク（Ｎ４１）のノードのうちノード＃２６が拡張ノードであり、ノード＃２６は４つのイーサネットポート（Ｐ３６−１乃至Ｐ３６−４）を有し、第１ポート（Ｐ３６−１）と第２ポート（Ｐ３６−２）を介して第１リング型ネットワーク（Ｎ１）を形成する。

また、他のネットワークと連結するイーサネットポートである第３ポート（Ｐ３６−３）は一つの線状ネットワーク（Ｎ２−１）と連結され、第４ポート（Ｐ３６−４）はまた他の線状ネットワーク（Ｎ２−２）と連結されている。

もし第１リング型ネットワーク（Ｎ１）を形成する拡張ノードが３つのイーサネットポートを有すると、一つの線状ネットワークと連結される。

一方、第１リング型ネットワーク（Ｎ１）を形成する拡張ノードは、他のリング型ネットワークと連結されてもよい。

図６は第１リング型ネットワーク（Ｎ１）を形成する拡張ノード（ノード＃２３）のイーサネットポートのうち第１リング型ネットワーク（Ｎ１）の形成に使用されないイーサネットポート（Ｐ３３−３）を介して他のリング型ネットワーク（Ｎ２−６１）と連結される例を示している。

他のリング型ネットワーク（Ｎ２−６１）はノード＃６１の第２ポート（Ｐ６１−２）とノード＃６２の第１ポート（Ｐ６２−１）、ノード＃６２の第２ポート（Ｐ６２−２）とノード＃６３の第１ポート（Ｐ６３−１）、ノード＃６３の第２ポート（Ｐ６３−２）とノード＃６４の第１ポート（Ｐ６４−１）、ノード＃６４の第２ポート（Ｐ６４−２）とノード＃６５の第１ポート（Ｐ６５−１）、ノード＃６５の第２ポート（Ｐ６５−２）とノード＃６１の第１ポート（Ｐ６１−１）が順番に連結されてリング型ネットワークを形成している。

他のリング型ネットワーク（Ｎ２−６１）において拡張ノードはノード＃６５であり、第１リング型ネットワーク（Ｎ１）を形成する拡張ノード（ノード＃２３）の第３ポート（Ｐ３３−３）と、他のリング型ネットワーク（Ｎ２−６１）を形成する拡張ノード（ノード＃６５）のイーサネットポートのうちリング型ネットワークの形成に使用されないイーサネットポート（Ｐ６５−３）が互いに連結される。

この際、第１リング型ネットワーク（Ｎ１）を形成する拡張ノードと、他のリング型ネットワーク（Ｎ２−６１）を形成する拡張ノードは３つ以上のイーサネットポートを有すればよい。

図７を参照すると、第１リング型ネットワーク（Ｎ１）を形成する拡張ノードのイーサネットポートのうち２つを第１リング型ネットワーク（Ｎ１）の形成に使用し、該当拡張ノードのイーサネットポートのうち残りの２つを他のリング型ネットワーク（Ｎ２−６２）の形成に使用してもよい。

即ち、第１リング型ネットワーク（Ｎ１）の拡張ノードであるノード＃２６のイーサネットポートのうち第１ポート（Ｐ３６−１）と第２ポート（Ｐ３６−２）は第１リング型ネットワーク（Ｎ-1）を形成するために使用されており、第３ポート（Ｐ３６−３）と第４ポート（Ｐ３６−４）はまた他のリング型ネットワーク（Ｎ２−６２）を形成するために使用されている。

このように一つの拡張ノードを介して２つのリング型ネットワークが形成されてもよく、この場合拡張ノードのイーサネットポートは４つ以上であるべきである。

図８は第１リング型ネットワーク（Ｎ１）に２つの互いに異なるリング型ネットワーク（Ｎ２−６１，Ｎ２−６３）が連結される実施例を示すものであり、第１リング型ネットワーク（Ｎ１）には２つの拡張ノード（ノード＃２３、ノード＃２６）が含まれている。

リング型ネットワーク（Ｎ２−６１）はノード＃６１、ノード＃６２、ノード＃６３、ノード＃６４及びノード＃６５を含んでおり、拡張ノードであるノード＃６５のイーサネットポートのうちリング型ネットワークの形成に参与しない第３ポート（Ｐ６５−３）が第１リング型ネットワーク（Ｎ１）の拡張ノードであるノード＃２３の第３ポート（Ｐ３３−３）と連結される。

リング型ネットワーク（Ｎ２−６３）はノード＃７１の第２ポート（Ｐ７１−２）とノード＃７２の第１ポート（Ｐ７２−１）、ノード＃７２の第２ポート（Ｐ７２−２）とノード＃７３の第１ポート（Ｐ７３−１）、ノード＃７３の第２ポート（Ｐ７３−２）とノード＃７４の第１ポート（Ｐ７４−１）、ノード＃７４の第２ポート（Ｐ７４−２）とノード＃２６の第４ポート（Ｐ３６−４）、ノード＃２６の第３ポート（Ｐ３６−３）とノード＃７１の第１ポート（Ｐ７１−１）が順番に連結されてリング型ネットワークを形成している。

リング型ネットワーク（Ｎ２−６１）の拡張ノードは単一ポート（Ｐ６５−３）を介して第１リング型ネットワーク（Ｎ１）と連結されるため、第１リング型ネットワーク（Ｎ１）の該当拡張ノード（ノード＃２３）は３つのイーサネットポートを具備すればよい。

しかし、リング型ネットワーク（Ｎ２−６３）は第１リング型ネットワーク（Ｎ１）の拡張ノード（ノード＃２６）を介してリングを構成するため、第１リング型ネットワーク（Ｎ１）のノード＃２６は少なくとも４つのイーサネットポートを具備しなければならない。即ち、ノード＃２６の第１ポート（Ｐ３６−１）と第２ポート（Ｐ３６−２）は第１リング型ネットワーク（Ｎ１）を形成し、第３ポート（Ｐ３６−３）と第４ポート（Ｐ３６−２はリング型ネットワーク（Ｎ２−６３）を形成する。

多数個のリングネットワークを連結する際には、拡張ノードの経路がループを形成しないように処理することが好ましい。

図９は第１リング型ネットワークを形成する拡張ノードの通信処理過程に関する例を示す図であり、拡張ノードは他のノードに伝達するデータパケットが受信されると（Ｓ９１）、該当データパケットを第１リング型ネットワークを形成する自らの隣接ノードに伝達する（Ｓ９２）。

また、拡張ノードは自らが第１リング型ネットワーク以外の他のネットワークとも連結されているのかを確認し（Ｓ９３），他のネットワークと連結されている場合には該当ノードにもデータパケットを伝達する（Ｓ９４）。

本発明の説明において、第１リング型ネットワークとは任意のリング型ネットワークを説明するために定義された用語に過ぎない。

よって、リング型ネットワークは全て他のネットワークに関して第１リング型ネットワークとして理解されてもよく、３つ以上のネットワークが連鎖的に連結されるようにネットワークを構成してもよい。

また、各リング型ネットワークは２つ以上の拡張ノードを含んでもよく、拡張ノードを介して互いに連結される他のネットワークのトポロジーにも制約がないため、本発明によるネットワークは少なくとも一つのリング型ネットワークを含む限り必要に応じていくらでも多様に構成されてもよい。

上述した実施例は本発明の理解を助けるためのものであり、本発明は上述した実施例に限らず本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で当業者によって多様に変形実施が可能であるということはもちろんである。

１０，４１，４２ ノード
４３ 設定手段
Ｎ１ 第１リング型ネットワーク
Ｎ２，Ｎ２−１、Ｎ２−２，Ｎ２−６１乃至Ｎ２−６３ 他のネットワーク
Ｐ３３−１乃至Ｐ３３−３，Ｐ３６−１乃至Ｐ３６−４，Ｐ６５−１乃至Ｐ６５−３ 拡張ノードのイーサネットポート

Claims (14)

1. 複数のノードがイーサネットポートを介してリング状に連結されて第１リング型ネットワークを形成し、
   前記第１リング型ネットワークは一つ以上の拡張ノードを含み、前記拡張ノードは３つ以上のイーサネットポート具備するノードであり、
   前記拡張ノードのイーサネットポートのうち、前記第１リング型ネットワークの形成に使用されないイーサネットポートは他のネットワークと連結されることを特徴とする拡張型イーサネットリングネットワーク。
2. 前記第１リング型ネットワークを形成する拡張ノードは、線状に構成された他のネットワークのノードに連結されることを特徴とする請求項１に記載の拡張型イーサネットリングネットワーク。
3. 前記第１リング型ネットワークを形成する拡張ノードは、複数のノードがイーサネットポートを介してリング状に連結される他のリング型ネットワークと連結されることを特徴とする請求項１に記載の拡張型イーサネットリングネットワーク。
4. 前記第１リング型ネットワークを形成する拡張ノードのイーサネットポートのうち前記第１リング型ネットワークの形成に使用されない一つのイーサネットポート及び前記他のリング型ネットワークを形成する拡張ノードのイーサネットポートのうち前記他のリング型ネットワークの形成に使用されない一つのイーサネットポートが互いに連結されることを特徴とする請求項３に記載の拡張型イーサネットリングネットワーク。
5. 前記拡張ノードのイーサネットポートは４つ以上であり、
   前記第１リング型ネットワークを形成する拡張ノードのイーサネットポートのうち２つが前記第１リング型ネットワークの形成に使用され、該当拡張ノードのイーサネットポートのうち他の２つが前記他のリング型ネットワークの形成に使用されることを特徴とする請求項３に記載の拡張型イーサネットリングネットワーク。
6. 前記拡張ノードは、前記他のネットワークとの連結方式を設定するための設定手段を更に含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の拡張型イーサネットリングネットワーク。
7. 前記設定手段は、拡張ノードが線状に構成された他のネットワークのノードに連結される連結方式と、複数のノードがイーサネットポートを介してリング状に連結される他のリング型ネットワークに連結される連結方式のうちから選択される、請求項６に記載の拡張型イーサネットリングネットワーク。
8. 複数のノードがイーサネットポートを介してリング状に連結されて第１リング型ネットワークを形成するステップと、
   前記第１リング型ネットワークに含まれた一つ以上の拡張ノードが他のノードに伝達するデータパケットを受信するステップであって、前記拡張ノードは３つ以上のイーサネットポート具備するノードであるステップと、
   前記拡張ノードが前記受信されたデータパケットを自らの隣接ノードに伝達するステップと、
   前記拡張ノードが、自らが前記第１リング型ネットワーク以外の他のネットワークとも連結されている場合、該当ノードに前記受信されたデータパケットを伝達するステップと、を含み、
   前記拡張ノードのイーサネットポートのうち、前記第１リング型ネットワークの形成に使用されないイーサネットポートは前記他のネットワークと連結されることを特徴とする拡張型イーサネットリングネットワークの通信方法。
9. 前記第１リング型ネットワークを形成する拡張ノードは、線状に構成された他のネットワークのノードに連結されることを特徴とする請求項８に記載の拡張型イーサネットリングネットワークの通信方法。
10. 前記第１リング型ネットワークを形成する拡張ノードは、複数のノードがイーサネットポートを介してリング状に連結される他のリング型ネットワークと連結されることを特徴とする請求項８に記載の拡張型イーサネットリングネットワークの通信方法。
11. 前記第１リング型ネットワークを形成する拡張ノードのイーサネットポートのうち前記第１リング型ネットワークの形成に使用されない一つのイーサネットポート及び前記他のリング型ネットワークを形成する拡張ノードのイーサネットポートのうち前記他のリング型ネットワークの形成に使用されない一つのイーサネットポートが互いに連結されることを特徴とする請求項１０に記載の拡張型イーサネットリングネットワークの通信方法。
12. 前記拡張ノードのイーサネットポートは４つ以上であり、
    前記第１リング型ネットワークを形成する拡張ノードのイーサネットポートのうち２つが前記第１リング型ネットワークの形成に使用され、該当拡張ノードのイーサネットポートのうち他の２つが前記他のリング型ネットワークの形成に使用されることを特徴とする請求項１０に記載の拡張型イーサネットリングネットワークの通信方法。
13. 前記拡張ノードは、前記他のネットワークとの連結方式を設定するステップを更に含む、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の拡張型イーサネットリングネットワークの通信方法。
14. 前記設定するステップは、拡張ノードが線状に構成された他のネットワークのノードに連結される連結方式と、複数のノードがイーサネットポートを介してリング状に連結される他のリング型ネットワークに連結される連結方式のうちから選択する、請求項１３に記載の拡張型イーサネットリングネットワークの通信方法。

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