JP2015111754A - スイッチ装置及びスイッチ装置制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、産業目的のネットワークシステムにおいて、スイッチ装置からの不要な制御データの流入を抑制することを目的とする。
【解決手段】本発明に係るスイッチ装置は、受信フレームがブロードキャスト用のフレームである場合に、当該受信フレームのイーサネット（登録商標）タイプ、プロトコル番号及び宛先ポート番号に基づいて当該受信フレームが機器制御用のフレームであるか否かを判定し、受信フレームが機器制御用のフレームである場合、各物理ポートに接続されている機器の使用する制御通信プロトコルが記載された同報配信参照テーブルに基づき、当該受信フレームと共通の制御通信プロトコルを使用する物理ポートに当該受信フレームを出力するパケット分類部１２−１〜１２−５を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、産業用のネットワークシステムに用いられるスイッチ装置及びその制御方法に関する。

家庭やオフィスなどのデータ通信目的とは異なる産業目的のネットワークシステムが提案されている。産業目的のネットワークシステムでは、イーサネット（登録商標）を通信のベースに用い、情報通信（ＴＣＰ／ＩＰデータ）と機器制御通信（以下、制御データ）を共通の通信システムを用いて伝送する。この多機能性を実現するために、ＦＬ−ｎｅｔ、ＰＲＯＦＩＮＥＴ、ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ、Ｍｏｄｂｕｓ／ＴＣＰといった、フラット化モデルを目指した制御通信プロトコルが用いられている。

共通の通信システム内において、複数の制御通信プロトコルを用いたい場合がある。その要望に応えるためのスイッチ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１のスイッチ装置は、準拠可能な規格を記憶しておき、記憶された規格のなかに使用する規格と一致する規格がある場合、その一致する規格を用いて動作する。これにより、特許文献１の発明は、互いに異なる規格に対応する機器を接続した場合に、システム全体が混乱することを防ぐ。

特開２０１２−７４８４８号公報

産業目的のネットワークシステムにおいて制御データを送信する場合は、宛先を記載しないブロードキャスト通信を行うものがある。この場合、図１に示すように、スイッチ装置に通信ネットワーク内に産業用ではない一般のＰＣが接続された場合、スイッチ装置から一般ＰＣにも制御データが配信されてしまう。このような状態になった場合、一般ＰＣは制御データを受信しなければならないことになるため、一般ＰＣに負荷がかかり情報通信が不安定になる問題がある。

そこで、本発明は、産業目的のネットワークシステムにおいて、制御データの一般ＰＣへの流入を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願発明は、制御通信プロトコルと物理ポートが関連付けられた同報配信参照テーブルをフォワーディングテーブルとは別に設け、受信フレームが機器制御用のフレームである場合には同報配信参照テーブルに基づいて出力する物理ポートを決定する。

具体的には、本願発明のスイッチ装置は、受信フレームがブロードキャスト用のフレームである場合に、当該受信フレームのイーサネット（登録商標）タイプ、プロトコル番号及び宛先ポート番号に基づいて当該受信フレームが機器制御用のフレームであるか否かを判定し、前記受信フレームが機器制御用のフレームである場合、各物理ポートに接続されている機器の使用する制御通信プロトコルが記載された同報配信参照テーブルに基づき、当該受信フレームと共通の制御通信プロトコルを使用する物理ポートに当該受信フレームを出力するパケット分類部を備える。

本願発明のスイッチ装置では、前記受信フレームが機器制御用のフレームである場合に、当該受信フレームの物理ポート番号と当該受信フレームの制御通信プロトコルの組み合わせが前記同報配信参照テーブルに未登録の場合、当該物理ポート番号と当該制御通信プロトコルの組み合わせを前記同報配信参照テーブルに登録するとともに、当該物理ポート番号と当該制御通信プロトコルが関連付けられた旨を他のスイッチ装置に通知するための制御ネットワークメッセージを各物理ポートへ出力する制御通信プロトコル受信処理部をさらに備えていてもよい。

本願発明のスイッチ装置では、前記制御通信プロトコル受信処理部は、前記同報配信参照テーブルに登録された時点から定められた時間内に、登録された物理ポートが登録された制御通信プロトコルの機器制御用のフレームを受信しない場合、前記同報配信参照テーブルにおいて記載されている当該制御通信プロトコルに対応する当該物理ポート番号を削除するとともに、当該物理ポート番号と当該制御通信プロトコルの関連付けが解除された旨を他のスイッチ装置に通知するための制御ネットワークメッセージを各物理ポートへ出力してもよい。

本願発明のスイッチ装置では、前記制御通信プロトコル受信処理部は、
前記受信フレームが機器制御用のフレームである場合、当該機器制御用のフレームの制御通信プロトコル種別に応じた当該制御通信プロトコル専用のヘッダ部に格納されている情報に基づいて、当該機器制御用のフレームがネットワークへの参加要求又はネットワークからの離脱要求であるか否かを判定し、
当該機器制御用のフレームがネットワークへの参加要求である場合、前記制御通信プロトコル受信処理部は、受信フレームの物理ポート番号と当該受信フレームの制御通信プロトコルの組み合わせが前記同報配信参照テーブルに未登録の場合、当該物理ポート番号と当該制御通信プロトコルの組み合わせを前記同報配信参照テーブルに登録するとともに、当該物理ポート番号と当該制御通信プロトコルが関連付けられた旨を他のスイッチ装置に通知するための制御ネットワークメッセージを各物理ポートへ出力し、
該機器制御用のフレームがネットワークからの離脱要求である場合、前記制御通信プロトコル受信処理部は、前記同報配信参照テーブルにおいて記載されている当該受信フレームの制御通信プロトコルに対応する物理ポート番号を削除するとともに、当該物理ポート番号と当該制御通信プロトコルの関連付けが解除された旨を他のスイッチ装置に通知するための制御ネットワークメッセージを各物理ポートへ出力してもよい。

具体的には、本願発明のスイッチ装置制御方法は、
受信フレームがブロードキャスト用のフレームである場合に、当該受信フレームのイーサネット（登録商標）タイプ、プロトコル番号及び宛先ポート番号に基づいて当該受信フレームが機器制御用のフレームであるか否かを判定するパケット分類手順と、
前記受信フレームが機器制御用のフレームである場合、各物理ポートに接続されている機器の使用する制御通信プロトコルが記載された同報配信参照テーブルに基づき、当該受信フレームと共通の制御通信プロトコルを使用する物理ポートに当該受信フレームを出力する制御通信処理手順と、を有する。

本願発明のスイッチ装置制御方法では、前記制御通信処理手順において、前記受信フレームが機器制御用のフレームである場合に、当該受信フレームの物理ポート番号と当該受信フレームの制御通信プロトコルの組み合わせが前記同報配信参照テーブルに未登録の場合、当該物理ポート番号と当該制御通信プロトコルの組み合わせを前記同報配信参照テーブルに登録するとともに、当該物理ポート番号と当該制御通信プロトコルが関連付けられた旨を他のスイッチ装置に通知するための制御ネットワークメッセージを各物理ポートへ出力してもよい。

本願発明のスイッチ装置制御方法では、前記制御通信処理手順において、前記同報配信参照テーブルに登録された時点から定められた時間内に、登録された物理ポートが登録された制御通信プロトコルの機器制御用のフレームを受信しない場合、前記同報配信参照テーブルにおいて記載されている当該制御通信プロトコルに対応する当該物理ポート番号を削除するとともに、当該物理ポート番号と当該制御通信プロトコルの関連付けが解除された旨を他のスイッチ装置に通知するための制御ネットワークメッセージを各物理ポートへ出力してもよい。

本願発明のスイッチ装置制御方法では、前記制御通信処理手順において、
前記受信フレームが機器制御用のフレームである場合、当該機器制御用のフレームの制御通信プロトコル種別に応じた当該制御通信プロトコル専用のヘッダ部に格納されている情報に基づいて、当該機器制御用のフレームがネットワークへの参加要求又はネットワークからの離脱要求であるか否かを判定し、
当該機器制御用のフレームがネットワークへの参加要求である場合、受信フレームの物理ポート番号と当該受信フレームの制御通信プロトコルの組み合わせが前記同報配信参照テーブルに未登録の場合、当該物理ポート番号と当該制御通信プロトコルの組み合わせを前記同報配信参照テーブルに登録するとともに、当該物理ポート番号と当該制御通信プロトコルが関連付けられた旨を他のスイッチ装置に通知するための制御ネットワークメッセージを各物理ポートへ出力し、
該機器制御用のフレームがネットワークからの離脱要求である場合、前記同報配信参照テーブルにおいて記載されている当該受信フレームの制御通信プロトコルに対応する物理ポート番号を削除するとともに、当該物理ポート番号と当該制御通信プロトコルの関連付けが解除された旨を他のスイッチ装置に通知するための制御ネットワークメッセージを各物理ポートへ出力してもよい。

本発明によれば、産業目的のネットワークシステムにおいて、制御データを判定して制御通信プロトコルに適合する物理ポートへ出力するため、ネットワーク管理者による設定の必要なく、制御データの一般ＰＣへの流入を抑制することができる。これにより、通信ネットワークにおいて流通するデータ量を削減し、データ通信の効率化を図ることができる。

関連する産業目的のネットワークシステムの動作の一例を示す。 本発明の実施形態に係るスイッチ装置の構成例を示す。 ユニキャストのフレームを転送する際の本実施形態に係るスイッチ装置の動作の一例を示す。 通常のブロードキャストのフレームを転送する際の本実施形態に係るスイッチ装置の動作の一例を示す。 ブロードキャストされる機器制御用のフレームを転送する際の本実施形態に係るスイッチ装置の動作の一例を示す。 ＦＬ−ｎｅｔのデータフォーマットの一例を示す。 同報配信参照テーブルの一例を示す。 実施形態２に係る第１の動作例を示すフローチャートである。 制御ネットワークメッセージのデータ内容の一例を示す。 実施形態２に係る第２の動作例を示すフローチャートである。 実施形態３に係る第１の動作例を示すフローチャートである。 実施形態３に係る第２の動作例を示すフローチャートである。 実施形態３に係る第３の動作例を示すフローチャートである。 フレームの構成の一例を示す。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
図２に、本発明の実施形態に係るスイッチ装置の構成例を示す。本実施形態に係るスイッチ装置は、Ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇブロック１０及びＣＰＵブロック２０を備える。Ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇブロック１０は、パケット分類部１２−１〜１２−５、パケットスケジューラ１３−１〜１３−５及びテーブル格納部１４を備え、パケットを転送する機能を有する。テーブル格納部１４は、フォワーディングテーブル及び同報配信参照テーブルを格納する。ＣＰＵブロック２０は、制御通信プロトコルの管理を行う機能を有する制御通信プロトコル受信処理部２１を備える。

本実施形態に係るスイッチ装置制御方法は、パケット分類手順と、制御通信処理手順と、を順に有する。パケット分類手順では、パケット分類部１２−１〜１２−５が、受信フレームがブロードキャスト用のフレームである場合に、当該受信フレームが機器制御用のフレームであるか否かを判定する。制御通信処理手順では、受信フレームが機器制御用のフレームである場合、パケット分類部１２−１〜１２−５が、同報配信参照テーブルに基づき、当該受信フレームと共通の制御通信プロトコルを使用する物理ポートに当該受信フレームを出力する。

図２及び図３を参照しながらユニキャストのフレームの転送について説明する。物理ポート１１−３がユニキャストのフレームを受信した場合、パケット分類部１２−３は、受信フレームが機器制御用のフレームでないことを判定する。フォワーディングテーブルにおいて物理ポート１１−４が受信フレームの宛先ＭＡＣアドレスとして定められていた場合、パケット分類部１２−３は、受信フレームをパケットスケジューラ１３−４へ出力する。パケットスケジューラ１３−４は受信フレームを出力する。ここで、物理ポート１１−３の宛先は、例えばスイッチングによって定める。またパケットスケジューラ１３−４が受信フレームを出力するタイミングは任意である。

図２及び図４を参照しながらブロードキャストのフレームの転送について説明する。物理ポート１１−３がブロードキャストのフレームを受信した場合、パケット分類部１２−３は、受信フレームが機器制御用のフレームでないことを判定する。この場合の受信フレームはブロードキャストのフレームであるため、パケット分類部１２−３は、受信フレームをすべての物理ポートのパケットスケジューラ１３−１、１３−２、１３−４へ出力する。ただし、複数のＶＬＡＮが設定されている場合は、受信した物理ポートと同一のＶＬＡＮに属するすべての物理ポートのパケットスケジューラへ受信フレームを出力する。各パケットスケジューラ１３−１、１３−２、１３−４は受信フレームを出力する。

図２及び図５を参照しながら、ブロードキャストされる機器制御用のフレームの転送について説明する。物理ポート１１−１が機器制御用のフレームを受信した場合、パケット分類部１２−１は、受信フレームが機器制御用のフレームであることを判定し、受信フレームを制御通信プロトコル受信処理部２１へ出力する。パケット分類部１２−１は、同報配信参照テーブルを参照し、制御通信プロトコルに応じた物理ポートへ受信フレームを出力する。同報配信参照テーブルは、制御通信プロトコル受信処理部２１に管理される。

図７に、同報配信参照テーブルの一例を示す。物理ポート番号と、各物理ポートで使用可能な制御通信プロトコルが関連付けられている。パケット分類部１２−１は、ＦＬ−ｎｅｔであると判定すると、物理ポート番号「Ｐ２」のパケットスケジューラ１３−２へ出力する。これにより、本発明に係るスイッチ装置は、ブロードキャストを前提とする機器制御用のフレームであっても一般ＰＣといった情報用の機器へは受信フレームを出力せずに、機器制御用のフレームを配信すべき制御通信プロトコルの一致する物理ポートのみに受信フレームを出力することができる。なお、出力物理ポートリストの欄が「Ｎｕｌｌ」である場合、その制御通信プロトコルの物理ポートはないため、いずれのポートにもそのフレームを出力しない。

以上説明したように、本実施形態に係るスイッチ装置は、産業目的のネットワークシステムにおいて、機器制御用のフレームの一般ＰＣへの流入を抑制することができる。さらに、複数種類の制御通信プロトコルが混在するネットワークシステムに本実施形態に係るスイッチ装置が用いられる場合は、一つの制御通信プロトコルによる制御用のフレームが他の制御通信プロトコルを使う機器に流入することを抑制することができる。これにより、通信ネットワークにおいて流通するデータ量を削減し、データ通信の効率化を図ることができる。

一般のＶＬＡＮは、ブロードキャストされる範囲を限定することができるが、ブロードキャストされる範囲はネットワーク管理者が設定する必要がある。これに対し、本実施形態に係る発明では、パケット分類部１２−１〜１２−５が仮想的に制御ネットワークと情報ネットワークを動的に分割する。ＶＬＡＮで分割してしまうと、ルータ等の別装置がないと通信できなくなってしまうが、本発明では制御データについてのみ制御ネットワークと情報ネットワークを仮想的に分割するので、制御用の機器と情報用の機器間で制御通信以外のその他通信を行うことも可能になる。具体的には、制御データでない通常のブロードキャストのフレームはすべての物理ポートに出力されるので、制御ネットワークと情報ネットワークの仮想的な分割を越えて通信を行うことができる。また本発明は動的にネットワークを仮想分割するので、ネットワーク追加や変更等による制御用の機器と情報用の機器が接続されている物理ポートを追加や移動するときも柔軟に追従することができる。

プロトコルＶＬＡＮでは、イーサネット（登録商標）のフレームヘッダ情報を見てプロトコルを識別し、ＶＬＡＮを構築する。これに対し、本実施形態に係る発明は、イーサネット（登録商標）のフレームヘッダ情報だけではなく、ＩＰフレームのヘッダにある宛先ポート番号や、ＦＬ−ｎｅｔヘッダにあるトランザクションコードも見てプロトコルを識別する。このため、より効率的な処理を行うことができる。

（実施形態２）
本実施形態では、図２に示す物理ポート番号「Ｐ５」に制御用の機器が接続されて新たな機器が産業目的のネットワークシステムに参加する場合における制御通信プロトコル受信処理部２１の動作について説明する。本実施形態では、制御通信処理手順における動作が実施形態１と異なり、制御通信プロトコル受信処理部２１も制御通信処理手順を行う。

図８は、本実施形態に係る第１の動作例を示すフローチャートである。制御通信プロトコル受信処理部２１は、物理ポート１１−５の受信したフレームが参加要求のフレームであることを判定する（Ｓ１１１）。このとき、物理ポート番号「Ｐ５」も制御通信プロトコル受信処理部２１は受け取っている。例えば制御通信プロトコルがＦＬ−ｎｅｔである場合は、ＦＬ−ｎｅｔヘッダ内にあるトランザクションコードが６５００２であれば、参加要求フレームである。
制御通信プロトコル受信処理部２１は、同報配信参照テーブルに制御通信プロトコルがすでに登録されているか否かを判定する（Ｓ１１２）。このとき、フレームの制御通信プロトコルが確認できなければ、処理を終了する。
制御通信プロトコルがすでに登録されている場合（Ｓ１１３においてＹｅｓ）、受信タイマをリスタートする。
制御通信プロトコルがすでに登録されていない場合（Ｓ１１３においてＮｏ）、制御ネットワークメッセージを他のスイッチ装置へ向けて送信する（Ｓ１１４）。そして、同報配信参照テーブルにおける該当する制御通信プロトコルの欄に、物理ポート番号「Ｐ５」を追加する。
そして、受信タイマをリスタートする（Ｓ１１６）。
パケット分類部１２−５が、同報配信参照テーブルを参照し、制御通信プロトコルに応じた物理ポートへ受信フレームを出力する動作は、実施形態１と同様である。

図９に、制御ネットワークメッセージのデータ内容の一例を示す。本実施形態のように産業目的のネットワークシステムに参加する場合、メッセージ種別は「Ｒｅｐｏｒｔ」になる。そして、制御通信プロトコル受信処理部２１は、制御通信プロトコルに応じたイーサネット（登録商標）タイプ、プロトコル番号、宛先ポート番号を含むフレームを制御ネットワークメッセージとして作成する。

制御通信プロトコルによっては必ずしも参加要求のフレームを送信しない場合もある。このような場合にも対応できるように、制御通信プロトコル受信処理部２１は、参加要求のフレームを受けた時だけでなく、通常の機器制御用のフレームを受けた場合も、同報配信参照テーブルに制御通信プロトコルがすでに登録されているか否かを確認し、Ｓ１１２以下のステップを実行するようにしてもよい。

図１０は、本実施形態に係る第２の動作例を示すフローチャートである。第２の動作例では、制御用の機器が直接物理ポート１１−５に接続されるのではなく、他のスイッチ装置に制御用の機器が接続されたことを他のスイッチ装置から通知された場合について説明する。
ステップＳ１２１では、物理ポート１１−５が他のスイッチ装置から制御ネットワークメッセージを受信する。パケット分類部１２−５は、物理ポート１１−５の受信したフレームが機器制御用のフレームであることを判定し、フレームを制御通信プロトコル受信処理部２１へ出力する（１２１）。このとき、受信ポート番号「Ｐ５」も制御通信プロトコル受信処理部２１へ出力する。これ以降は、第１の動作例と同様である。

このように、本実施形態に係る発明は、制御通信機器がポートに接続され、産業用ネットワークに参加した場合、受信した制御通信プロトコルパケットはＦｏｒｗａｒｄｉｎｇブロック１０のパケット分類部１２−５にかけられ、ＣＰＵブロック２０に転送される。このように、本実施形態に係るスイッチ装置は、デフォルトではフラッディング転送しない。

そして、制御通信プロトコル受信処理部２１は、受信したパケットにより制御通信プロトコルを自動で認識し、同報配信参照テーブルの出力物理ポートリストに受信ポート番号を登録する。このとき受信タイマもリスタートする。

ＧＶＲＰでは、タグＶＬＡＮを用いて複数のスイッチ間でＶＬＡＮ情報を交換するが、ＶＬＡＮの設定はやはりネットワーク管理者が設定する。これに対し、本実施形態に係る発明は、仮想的に分割された制御ネットワークが自動的に構築され、かつ、複数のスイッチ間で情報が共有されるため、ネットワーク管理者が設定する必要がない。このため、本実施形態に係る発明は、管理者の負荷を減らすことができる。

また、本実施形態に係る発明は、制御ネットワークメッセージを用いて制御用の機器の参加を他のスイッチ装置に通知するため、スイッチ装置専用のタグポートでなくともスイッチ装置間を接続することができる。

（実施形態３）
本実施形態では、図３に示す物理ポート番号「Ｐ２」に接続されていた制御用の機器が離脱した場合におけるスイッチ装置９１の動作について説明する。本実施形態では、制御通信処理手順における動作が実施形態１と異なり、制御通信プロトコル受信処理部２１も制御通信処理手順を行う。

図１１は、本実施形態に係る第１の動作例を示すフローチャートである。制御通信プロトコル受信処理部２１は、物理ポート１１−２の受信したフレームがネットワーク離脱のフレームであることを判定する（２１１）。このとき、物理ポート番号「Ｐ２」も制御通信プロトコル受信処理部２１は受け取っている。なお、制御通信プロトコルによっては必ずしもネットワーク離脱のフレームを送信しない場合もあるが、その場合でも、受信タイマによってネットワーク離脱を判定できる。このような場合の動作は、後述の第３の動作例において説明される。
制御通信プロトコル受信処理部２１は、同報配信参照テーブルから制御通信プロトコルを検索する（Ｓ２１２）。このとき、フレームの制御通信プロトコルが同報配信参照テーブルになければ（Ｓ２１３においてＮｏ）、処理を終了する。
制御通信プロトコルがすでに登録されている場合（Ｓ２１３においてＹｅｓ）、同報配信参照テーブルの出力物理ポートリストに記載されている物理ポート番号「Ｐ２」を削除する（Ｓ２１４）。この削除によって、制御通信プロトコルの出力物理ポートリストが空（Ｎｕｌｌ）になった場合（Ｓ２１５においてＹｅｓ）、制御ネットワークメッセージを他のスイッチ装置へ向けて送信する（Ｓ２１６）。
制御通信プロトコルの出力物理ポートリストの欄が空（Ｎｕｌｌ）になっていない場合（Ｓ２１５においてＮｏ）、処理を終了する。図７の例ではＦＬ−ｎｅｔの出力物理ポートリストにはポート番号「Ｐ１」が残っており、Ｎｕｌｌにはならないため、処理を終了する。
パケット分類部１２−２が、同報配信参照テーブルを参照し、制御通信プロトコルに応じた物理ポートへ受信フレームを出力する動作は、実施形態１と同様である。

図９に、制御ネットワークメッセージのデータ内容の一例を示す。本実施形態のように制御ネットワークから離脱する場合、メッセージ種別は「Ｌｅａｖｅ」になる。そして、制御通信プロトコル受信処理部２１は、制御通信プロトコルに応じたイーサネット（登録商標）タイプ、プロトコル番号、宛先ポート番号を含むフレームを制御ネットワークメッセージとして作成する。

図１２は、本実施形態に係る第２の動作例を示すフローチャートである。第２の動作例では、離脱する制御用の機器が直接物理ポート１１−５に接続されるのではなく、他のスイッチ装置に接続されている場合について説明する。この場合、ステップＳ２１１に代えてステップＳ２２１を実行する。
ステップＳ２２１では、物理ポート１１−２が他のスイッチ装置から制御ネットワークメッセージを受信する。パケット分類部１２−２は、ポート１１−２の受信したフレームが制御用のフレームであることを判定し、フレームを制御通信プロトコル受信処理部２１へ出力する（Ｓ２２１）。このとき、物理ポート番号「Ｐ２」も制御通信プロトコル受信処理部２１へ出力する。これ以降は、第１の動作例と同様である。

図１３は、本実施形態に係る第３の動作例を示すフローチャートである。第３の動作例では、図８及び図９に示す受信タイマのリスタートＳ１１６をした後に受信タイマがタイムアウトになった場合について説明する。この場合、ステップＳ２１１に代えてステップＳ２３１を実行する。

同報配信参照テーブルには、ポート番号ごとに、受信タイマが記載されている。例えば、ポート番号「Ｐ１」については受信タイマが６０秒となっている。ステップＳ１１６では、制御通信プロトコル受信処理部２１が、受信タイマで定められた時間にわたって、対応するポートが、対応する制御通信プロトコルのフレームを受信しないことを判定する。例えば、制御通信プロトコル受信処理部２１は、ポート番号「Ｐ１」がＦＬ−ｎｅｔのフレームを６０秒以上受信しないことを判定する。

受信タイマのリスタートＳ１１６を行い、いずれかのタイマがタイムアウトになる（Ｓ２３１）。すると、制御通信プロトコル受信処理部２１は、同報配信参照テーブルからタイムアウトになった制御通信プロトコル及び出力物理ポート番号を検索する（Ｓ２１２）。これ以降の動作は、本実施形態における第１の動作例と同様である。

以上説明したように、制御通信機器が産業用ネットワークから離脱した場合、制御通信プロトコル受信処理部２１は、同報配信参照テーブルの出力物理ポートリストからポート番号を自動で削除する。出力物理ポートリストがＮｕｌｌになると、スイッチ装置は、Ｎｕｌｌになった制御通信プロトコルのフレームを転送しない。

ただし、通常のブロードキャストのフレームについては、実施形態１で説明したように、受信フレームが機器制御用のフレームでないことをパケット分類部が判定し、受信フレームをすべての物理ポートのパケットスケジューラ１３−１、１３−２、１３−４へ出力する。ただし、複数のＶＬＡＮが設定されている場合は、受信した物理ポートと同一のＶＬＡＮに属するすべての物理ポートのパケットスケジューラへ受信フレームを出力する。そして、各パケットスケジューラ１３−１、１３−２、１３−４が受信フレームを出力する。

このとき、制御通信機器の参加／離脱に連動して、制御ネットワークメッセージで参加／離脱の情報を動的に伝える。これにより、同じ制御通信プロトコル（例えばＦＬ−ｎｅｔなど）の制御通信機器が存在するスイッチ装置間の経路が形成され、スイッチ装置間で相互に通信することが可能になる。なお、本実施形態に係る物理ポートは、アクセスポート及びタグポートのどちらでもよい。また、以上のように本発明は動的にネットワークを仮想分割するので、ネットワーク追加や変更等による制御用の機器と情報用の機器が接続されている物理ポートを追加や移動するときも柔軟に追従することができる。

（実施形態４）
本実施形態では、パケット分類部の分類方法について説明する。
図１４に、フレームの構成の一例を示す。パケット分類部は、まず、ブロードキャスト用のフレームであるか否かを判定する。ブロードキャスト用のフレームであるか否かは、例えば、宛先ＭＡＣアドレスを参照することで判定することができる。

図１４に示すように、フレームにイーサネット（登録商標）タイプが格納される場合、パケット分類部はイーサネット（登録商標）タイプを読み出す。これにより、パケット分類部は、ＰＲＯＦＩＮＥＴ ＩＯ、ＰＲＯＦＩＮＥＴ Ｐｏｗｅｒｌｉｎｋ、ＭＥＣＨＡＴＲＯＬＩＮＫ、Ｅｔｈｅｒ ＣＡＴ、ＣＣ−Ｌｉｎｋ ＩＥなどのイーサネット（登録商標）フレームを利用した機器制御用のフレームであることを判定することができる。

図１４に示すように、フレームにプロトコル番号が格納される場合、パケット分類部は、プロトコル番号に記載されているＵＤＰ／ＴＣＰを読み出す。これにより、パケット分類部は、ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ、Ｍｏｄｂｕｓ／ＴＣＰ、ＦＬ−ｎｅｔなどのＵＤＰ／ＴＣＰを利用した機器制御用のフレームであることを判定することができる。

図１４に示すように、ＩＰフレーム中に宛先ポート番号が格納されている場合、パケット分類部は宛先ポート番号を読み出す。これにより、パケット分類部は、ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ、Ｍｏｄｂｕｓ／ＴＣＰ、ＦＬ−ｎｅｔ、ＨＳＥなどのＩＰフレームを利用した機器制御用のフレームであることを判定することができる。

制御通信プロトコル受信処理部２１は、機器制御用のフレームの制御通信プロトコル種別に応じて、当該プロトコル専用のヘッダ部を読み出す。例えば制御通信プロトコルがＦＬ−ｎｅｔである場合は、図６に示すＦＬ−ｎｅｔヘッダ内にあるトランザクションコードを読み出す。これにより、制御通信プロトコル受信処理部２１は、その機器制御用のフレームが参加要求フレーム又はネットワーク離脱フレームであるか否かを判定できる。

また、制御通信プロトコル受信処理部２１は、図１４に示す宛先ポート番号を読み出すことで、トークンフレーム、サイクリックフレーム用ポート番号、メッセージフレーム用ポート番号、トリガフレーム用ポート番号、参加要求フレーム用ポート番号、送信用ポート番号を判定することができる。

本発明は情報通信産業に適用することができる。

１０：フォワーディングブロック
１１−１、１１−２、１１−３、１１−４、１１−５：ポート
１２−１、１２−２、１２−３、１２−４、１２−５：パケット分類部
１３−１、１３−２、１３−３、１３−４、１３−５：パケットスケジューラ
１４：テーブル格納部
２０：ＣＰＵブロック
２１：制御通信プロトコル受信処理部

Claims (8)

1. 受信フレームがブロードキャスト用のフレームである場合に、当該受信フレームのイーサネット（登録商標）タイプ、プロトコル番号及び宛先ポート番号に基づいて当該受信フレームが機器制御用のフレームであるか否かを判定し、前記受信フレームが機器制御用のフレームである場合、各物理ポートに接続されている機器の使用する制御通信プロトコルが記載された同報配信参照テーブルに基づき、当該受信フレームと共通の制御通信プロトコルを使用する物理ポートに当該受信フレームを出力するパケット分類部を備えるスイッチ装置。
2. 前記受信フレームが機器制御用のフレームである場合に、当該受信フレームの物理ポート番号と当該受信フレームの制御通信プロトコルの組み合わせが前記同報配信参照テーブルに未登録の場合、当該物理ポート番号と当該制御通信プロトコルの組み合わせを前記同報配信参照テーブルに登録するとともに、当該物理ポート番号と当該制御通信プロトコルが関連付けられた旨を他のスイッチ装置に通知するための制御ネットワークメッセージを各物理ポートへ出力する制御通信プロトコル受信処理部
   を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のスイッチ装置。
3. 前記制御通信プロトコル受信処理部は、
   前記同報配信参照テーブルに登録された時点から定められた時間内に、登録された物理ポートが登録された制御通信プロトコルの機器制御用のフレームを受信しない場合、前記同報配信参照テーブルにおいて記載されている当該制御通信プロトコルに対応する当該物理ポート番号を削除するとともに、当該物理ポート番号と当該制御通信プロトコルの関連付けが解除された旨を他のスイッチ装置に通知するための制御ネットワークメッセージを各物理ポートへ出力する
   ことを特徴とする請求項２に記載のスイッチ装置。
4. 前記制御通信プロトコル受信処理部は、
   前記受信フレームが機器制御用のフレームである場合、当該機器制御用のフレームの制御通信プロトコル種別に応じた当該制御通信プロトコル専用のヘッダ部に格納されている情報に基づいて、当該機器制御用のフレームがネットワークへの参加要求又はネットワークからの離脱要求であるか否かを判定し、
   当該機器制御用のフレームがネットワークへの参加要求である場合、前記制御通信プロトコル受信処理部は、受信フレームの物理ポート番号と当該受信フレームの制御通信プロトコルの組み合わせが前記同報配信参照テーブルに未登録の場合、当該物理ポート番号と当該制御通信プロトコルの組み合わせを前記同報配信参照テーブルに登録するとともに、当該物理ポート番号と当該制御通信プロトコルが関連付けられた旨を他のスイッチ装置に通知するための制御ネットワークメッセージを各物理ポートへ出力し、
   該機器制御用のフレームがネットワークからの離脱要求である場合、前記制御通信プロトコル受信処理部は、前記同報配信参照テーブルにおいて記載されている当該受信フレームの制御通信プロトコルに対応する物理ポート番号を削除するとともに、当該物理ポート番号と当該制御通信プロトコルの関連付けが解除された旨を他のスイッチ装置に通知するための制御ネットワークメッセージを各物理ポートへ出力する
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載のスイッチ装置。
5. 受信フレームがブロードキャスト用のフレームである場合に、当該受信フレームのイーサネット（登録商標）タイプ、プロトコル番号及び宛先ポート番号に基づいて当該受信フレームが機器制御用のフレームであるか否かを判定するパケット分類手順と、
   前記受信フレームが機器制御用のフレームである場合、各物理ポートに接続されている機器の使用する制御通信プロトコルが記載された同報配信参照テーブルに基づき、当該受信フレームと共通の制御通信プロトコルを使用する物理ポートに当該受信フレームを出力する制御通信処理手順と、
   を有するスイッチ装置制御方法。
6. 前記制御通信処理手順において、
   前記受信フレームが機器制御用のフレームである場合に、当該受信フレームの物理ポート番号と当該受信フレームの制御通信プロトコルの組み合わせが前記同報配信参照テーブルに未登録の場合、当該物理ポート番号と当該制御通信プロトコルの組み合わせを前記同報配信参照テーブルに登録するとともに、当該物理ポート番号と当該制御通信プロトコルが関連付けられた旨を他のスイッチ装置に通知するための制御ネットワークメッセージを各物理ポートへ出力することを特徴とする請求項５に記載のスイッチ装置制御方法。
7. 前記制御通信処理手順において、
   前記同報配信参照テーブルに登録された時点から定められた時間内に、登録された物理ポートが登録された制御通信プロトコルの機器制御用のフレームを受信しない場合、前記同報配信参照テーブルにおいて記載されている当該制御通信プロトコルに対応する当該物理ポート番号を削除するとともに、当該物理ポート番号と当該制御通信プロトコルの関連付けが解除された旨を他のスイッチ装置に通知するための制御ネットワークメッセージを各物理ポートへ出力する
   ことを特徴とする請求項６に記載のスイッチ装置制御方法。
8. 前記制御通信処理手順において、
   前記受信フレームが機器制御用のフレームである場合、当該機器制御用のフレームの制御通信プロトコル種別に応じた当該制御通信プロトコル専用のヘッダ部に格納されている情報に基づいて、当該機器制御用のフレームがネットワークへの参加要求又はネットワークからの離脱要求であるか否かを判定し、
   当該機器制御用のフレームがネットワークへの参加要求である場合、受信フレームの物理ポート番号と当該受信フレームの制御通信プロトコルの組み合わせが前記同報配信参照テーブルに未登録の場合、当該物理ポート番号と当該制御通信プロトコルの組み合わせを前記同報配信参照テーブルに登録するとともに、当該物理ポート番号と当該制御通信プロトコルが関連付けられた旨を他のスイッチ装置に通知するための制御ネットワークメッセージを各物理ポートへ出力し、
   該機器制御用のフレームがネットワークからの離脱要求である場合、前記同報配信参照テーブルにおいて記載されている当該受信フレームの制御通信プロトコルに対応する物理ポート番号を削除するとともに、当該物理ポート番号と当該制御通信プロトコルの関連付けが解除された旨を他のスイッチ装置に通知するための制御ネットワークメッセージを各物理ポートへ出力する
   ことを特徴とする請求項５から８のいずれかに記載のスイッチ装置制御方法。

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