JP2017085249A - 防災監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】信号の無限ループ化による通信障害を防止すると共に断線障害に対し通信状態の回復を可能とする。【解決手段】防災監視システムは、伝送路１４を介して受信盤（親ノード）１０の親ノードと複数の分散盤（子ノード）１２−１〜１２−５をリング接続してデータ伝送を行う。初期設定として、受信盤１０のセカンダリポートを電気的に通信不能状態に設定することにより、物理的にはリング型の通信経路であるが論理的にはバス型の通信経路となる、所謂疑似リングを形成する。伝送路１４で断線障害７０が発生した場合、障害箇所の手前に位置する分散盤１２−３の下りポート２２−３を電気的に通信不能状態に切替えて障害箇所を切り離し、続いて、受信盤１０のセカンダリポートを電気的に通信可能状態に変更して疑似リングを再構成することで正常通信状態に回復させる。【選択図】図４

Description

本発明は、火災等の異常を検知して警報する防災監視システムに関し、特に、受信盤と複数の分散盤をリング接続してデータ伝送を行う防災監視システムに関する。

従来、防災監視システムに使用される高信頼度の通信のためのローカルエリアネットワークにおいては、データ伝送のため、複数のノードをリング状に接続したリング型のネットワークが採用されている。このネットワークでは、複数のノードを同軸ケーブルやツイスト・ペア・ケーブル等のメタルケーブルや光ケーブル等の伝送路によって接続している。また、複数のノードの各々には、受信盤、分散盤等の端末機器が接続される。

ここで、伝送路によるデータ伝送は、ノード内のネットワーク通信インターフェイスとして機能するポート部やネットワーク制御部、盤制御部により制御されており、トークン・パッシング方式によりデータ送信を行う。

トークン・パッシング方式によるデータ送信は、ある盤のノードからの送信信号は左右両方の伝送路に出力され、時間的に最遠端の盤のノードに左右両方から入力されて通信終了となる。

また、ノード間で伝送路に断線等の障害が発生した場合には、バス型のネットワーク構成となり、システム全体がダウンしてしまうことを防止している。

特開平０９−１８６７１０号公報

しかしながら、このような従来のリング型のネットワークを用いた防災監視システムでは、盤間距離が長いと、最遠端の盤に左右の伝送路から入力する信号に時間遅れを生じ、最遠端の盤で信号が収束しきれず、信号の断片が伝送路のリング上を無限に旋回する無限ループ化が発生し、通信障害を多発する問題がある。

このような無限ループ化による通信障害を防止するためには、バス型のネットワーク構成とすればよいが、バス型のネットワーク構成では、断線障害が発生するとネットワークが２つに分断され、分断されたネットワークの間でデータ伝送ができず、システム全体がダウンしてしまう問題があり、これを防止するため主線と副線によりバス接続する二重化が必要となり、ネットワーク構成が複雑化してコストアップになる問題がある。

本発明は、リング型ネットワークであっても、信号の無限ループ化による通信障害を防止すると共に断線障害に対し確実に通信状態の回復を可能とする。

（防災監視システム）
本発明は、伝送路を介して親ノードと複数の子ノードをリング接続してデータ伝送を行う防災監視システムに於いて、
親ノードの片側ポートを電気的に通信不能状態に設定することにより、論理的にバス型の通信経路を形成し、
伝送路で障害が発生した場合、親ノードの片側ポートを電気的に通信可能な状態に変更して断線障害を回復させることを特徴とする。

（疑似リングの初期設定と断線障害時の疑似リングの移動）
親ノード及び子ノードの各々は、
送信部と受信部を備えた第１ポート及び第２ポートと、
第１及び第２ポートをオン、オフして電気的な通信可能状態又は通信不能状態に切替え設定する制御部と、
を備え、
初期設定として、
親ノードの制御部は、第１ポートをオンして通信可能状態に設定すると共に第２ポートをオフして通信不能状態に設定し、
子ノードの制御部は、第１及び第２ポートをオンして通信可能状態に設定し、
伝送路で通信障害が発生した場合、
親ノードの制御部は、障害箇所の手前に位置する子ノードに障害側の第２ポートのオフを指示するポートオフ制御信号を送信し、ポートオフ制御信号に対する確認応答制御信号を受信した場合に、第２ポートをオンして通信可能状態に切替え、
子ノードの制御部は、親ノードからポートオフ制御信号を受信した場合に、第２ポートをオフして通信不能状態に切替えると共に親ノードに確認応答制御信号を送信する。

（ポートをオンオフ制御するゲートスイッチ）
第１ポート及び第２ポートは、
受信部の出力側に設けられ、制御部からの制御信号によるオン、オフで受信可能状態又は受信不能状態を切替える受信側ゲートスイッチと、
送信部の送信動作をオンオフする制御ラインに設けられ、制御部からの制御信号によるオン、オフで送信可能状態又は送信不能状態を切替える送信側ゲートスイッチと、
を備える。

（断線障害復旧に伴う疑似リングの再構成）
伝送路障害が解消した場合、
親ノードの制御部は、第２ポートをオフして通信不能状態に設定し、ポートオフ制御信号を送信した子ノードにポートのオンを指示するポートオン制御信号を送信し、
親ノードからのポートオフ制御信号により第２ポートを通信不能状態に設定している子ノードの制御部は、親ノードからポートオン制御信号を受信した場合に、第２ポートをオンして通信可能状態に切替える。

（受信盤と分散盤）
親ノードを受信盤に設け、複数の子ノードを複数の分散盤に設け、受信盤と複数の分散盤との間でデータ伝送を行う。

（受信盤のメインなポートとセカンダリポート、分散盤の上りポートと下りポート）
受信盤に設けた親ノードの第１ポートを常時通信する側のメインポート（Ｍポート）とし、第２ポートを常時通信しない側のセカンダリポート（Ｓポート）とし、
分散盤に設けた子ノードの第１ポートを親ポートのメインポート側に位置する上りポートとし、第２ポートを親ノードのセカンダリポート側に位置する下りポートとする。

（基本的な効果）
本発明は、伝送路を介して親ノードと複数の子ノードをリング接続してデータ伝送を行う防災監視システムに於いて、親ノードの片側ポートを電気的に通信不能状態に設定することにより、論理的にバス型の通信経路を形成し、伝送路で障害が発生した場合、親ノードの片側ポートを電気的に通信可能な状態に変更して断線障害を回復させるようにしたため、伝送路は全ノード間に接続することで物理的にはリング状態になっているが、親ノードの片側ポートを電気的に通信不能状態（ブロッキング状態）にしておくことで、論理的な通信経路としては、親ノードの片側でリングが切れたバス構成としており、このため、あるノードから左右両側の伝送路に信号を送信しても、親ノードの片側でブロッキングされて終了し、信号の断片が旋回する無限ループ化が発生せず、無限ループ化による通信障害の発生を防止できる。

また、伝送路で断線等の障害が発生した場合には、通信不能状態としていた親ノードの片側ポートを通信可能状態（フォワーディング状態）に変更し、障害箇所でリングが切れたバス構成とすることで、全てのノード間での通信可能を維持し、また、必ず伝送路のどこかでリングがきれている状態を作り出すことで、信号が無限ループ化する恐れを確実に排除可能とする。

なお、以下の説明では、伝送路が物理的にはリング状態になっているが、論理的な通信経路としてはリングが１箇所が切れてバス構成となっているネットワーク構成を、疑似リングと呼ぶ場合がある。

（疑似リングの初期設定と断線障害時の疑似リングの移動による効果）
また、親ノード及び子ノードの各々は、送信部と受信部を備えた第１ポート及び第２ポートと、第１及び第２ポートをオン、オフして電気的に通信可能状態又は通信不能状態を切替え設定する制御部とを備え、初期設定として、親ノードの制御部は、第１ポートをオンして通信可能状態に設定すると共に第２ポートをオフして通信不能状態に設定し、子ノードの制御部は、第１及び第２ポートをオンして通信可能状態に設定し、伝送路で通信障害が発生した場合、親ノードの制御部は、障害箇所の手前に位置する子ノードに障害側の第２ポートのオフを指示するポートオフ制御信号を送信し、ポートオフ制御信号に対する確認応答制御信号を受信した場合に、第２ポートをオンして通信可能状態に切替え、子ノードの制御部は、親ノードからポートオフ制御信号を受信した場合に、第２ポートをオフして通信不能状態に切替えると共に親ノードに確認応答制御信号を送信するようにしたため、伝送路障害を検出した場合の疑似リングの再構成を、全て親ノードからの制御により行うことで、子ノード側で伝送路障害を検出してポートオフを行う場合に比べ、通信状態が不安定となるような予期しない状態に陥った場合の収束方向が通信可能側であることから、高いフェイルセーフを実現し、確実に障害箇所の切り離しによる疑似リングの再構成を可能とする。

また、障害箇所の手前に位置する子ノードの障害側の第２ポートを電気的に通信不能状態にするため、通信状態が不安定な障害が発生し、障害箇所をデータが超えてきたとしても、子ノードの第２ポートでブロッキングされるため、無限ループ化を確実に防止できる。

（ポートをオンオフ制御するゲートスイッチによる効果）
また、第１ポート及び第２ポートは、受信部の出力側に設けられ、制御部からの制御信号によるオン、オフで受信可能状態又は受信不能状態を切替える受信側ゲートスイッチと、送信部の送信動作をオンオフする制御ラインに設けられ、制御部からの制御信号によるオン、オフで送信可能状態又は送信不能状態を切替える送信側ゲートスイッチとを設けるようにしたため、トークン・パッシング方式等の通信プロトコルから独立して、各ノードのポートを電気的にオン、オフすることができ、各ノードの何れかの片側ポートをオフにすることで、論理的には通信経路のどこかでリングが切れている疑似リングを簡単に作り出すことできる。

（断線障害復旧に伴う疑似リングの再構成による効果）
また、伝送路障害が解消した場合、親ノードの制御部は、第２ポートをオフして通信不能状態に設定し、ポートオフ制御信号を送信した子ノードにポートのオンを指示するポートオン制御信号を送信し、親ノードからのポートオフ制御信号により第２ポートを通信不能状態に設定している子ノードの制御部は、親ノードからポートオン制御信号を受信した場合に、第２ポートをオンして通信可能状態に切替えるようにしたため、伝送路障害が発生した場合と同様に、伝送路障害が解消した場合の疑似リングの初期設定への再構成を、全て親ノードからの制御により行うことで、初期設定したと同じ疑似リングの再構成を確実に行うことを可能とする。

本発明による防災監視システムの概略を示した説明図 受信盤に設けたネットワーク通信機能の構成を示したブロック図 正常通信時の疑似リングによるネットワーク構成を示した説明図 伝送路に断線障害が発生した場合の疑似リングの再構成の動作手順を示した説明図 受信盤の制御動作を示したフローチャート

［防災監視システムの概要］
（ネットワークのリング接続）
図１は本発明による防災監視システムの概略を示した説明図である。図１に示すように、本実施形態の防災監視システムは、親ノードとして機能する受信盤１０と子ノードとして機能する複数の分散盤１２−１〜１２−５を備え、伝送路１４を介して受信盤１０と分散盤１２−１〜１２−５を物理的にリング状態に接続したネットワーク構成としており、トークン・パッシング方式によりデータ送信を行う。

受信盤１０は、常時通信する側となるメインポート１６（以下「Ｍポート１６」という）と、通常時は通信しない側となるセカンダリポート１８（以下「Ｓポート１８」という）を備え、一方、分散盤１２−１〜１２−５は、上りポート２０−１〜２０−５と下りポート２２−１〜２２−５を備える。

受信盤１０と分散盤１２−１〜１２−５によるリング接続は、受信盤１０のＭポート１６を分散盤１２−１の上りポート２０−１に伝送路１４を介して接続し、分散盤１２−１〜１２−４の下りポート２２−１〜２２−４の各々を分散盤１２−２〜１２−５の上りポート２０−２〜２０−５の各々に伝送路１４を介して接続し、最後に、分散盤１２−５の下りポート２２−５を受信盤１０のＳポート１８に伝送路１４を介して接続している。

また、受信盤１０のＭポート１６とＳポート１８、及び分散盤１２−１〜１２−５の上りポート２０−１〜２０−５及び下りポート２２−１〜２２−５は、電気的なオン、オフ制御が可能であり、ポートオンにより通信可能状態となり、ポートオフにより通信不能状態（ブロッキング状態）となる。

なお、以下の説明では、分散盤１２−１〜１２−５、上りポート２０−１〜２０−５及び下りポート２２−１〜２２−５を区別する必要がない場合は、分散盤１２、上りポート２０及び下りポート２２という場合がある。

（疑似リング）
図１に示した防災監視システムを立ち上げた場合、受信盤１０は自己のＳポート１８をオフして通信不能状態とする。これにより伝送路１４は受信盤１０及び分散盤１２−１〜１２−５の間を接続することで物理的にはリング状態になっているが、受信盤１０の片側のＳポート１８を電気的に通信不能状態（ブロッキング状態）にしておくことで、論理的な通信経路としては、受信盤１０のＳポート１８側でリングが切れたバス構成となる所謂疑似リングを構成している。

このため受信盤１０或いは分散盤１２−１〜１２−５の何れかから左右両側の伝送路１４に信号を送信しても、受信盤１０のＳポート１８側でブロッキングされて終了し、信号の断片が旋回する無限ループ化が発生せず、無限ループ化による通信障害の発生を確実に防止できる。

トークン・パッシング方式によるデータ伝送では、システム立上げ時に、ネットワーク構築が行われ、１〜２５５のノードＩＤをもつトークンが伝送路１４を巡回する。以下の説明では、１〜２５５のノードＩＤを＃１〜＃２５５と表現する。

本実施形態にあっては、分散盤１２−１〜１２−５にノードＩＤ＝＃１〜＃５を設定し、また、受信盤１０にノードＩＤ＝＃６４を設定しており、ノードＩＤ＝＃６〜＃６３，＃６５〜＃２５５のノードは存在しない。

ネットワーク構築により受信盤１０にはトークン宛先として次の分散盤１２−１のノードＩＤ＝＃１がセットされ、分散盤１２−１にはトークン宛先として次の分散盤１２−２のノードＩＤ＝＃２がセットされ、分散盤１２−２にはトークン宛先として次の分散盤１２−３のノードＩＤ＝＃３がセットされ、分散盤１２−３にはトークン宛先として次の分散盤１２−４のノードＩＤ＝＃４がセットされ、分散盤１２−４にはトークン宛先として次の分散盤１２−５のノードＩＤ＝＃５がセットされ、分散盤１２−５にはトークン宛先として受信盤１０のノードＩＤ＝＃６４がセットされる。

このためネットワーク構築が終了した後の正常通信状態では、ノードＩＤ＝＃１〜＃５，＃６４を宛先ＩＤに設定したトークンが、受信盤１０及び分散盤１２−１〜１２−５の順で巡回する。ここで、伝送路１４を巡回するトークンは、宛先ＩＤのみを持っており、発信元ＩＤはないことから、宛先は分かるが発信元は分からない。また、トークンの持つ宛先ＩＤを、トークンＩＤという場合がある。

受信盤１０及び分散盤１２−１〜１２−５は、自己のノードＩＤを宛先ＩＤとするトークンを受信すると使用権を獲得し、送信するデータがない場合は、ネットワーク構成で設定した次のノードＩＤを宛先ＩＤとするトークンを左右両側の伝送路１４に送信する。

使用権を獲得した盤は送信するデータがある場合には、宛先の盤に受信可能か否かの問合せを行い、受信許可応答が得られた場合に、発信元ＩＤ、宛先ＩＤ及びデータを含むパケットを送信する。

［受信盤のネットワーク通信機能の構成］
図２は受信盤に設けたネッワーク通信機能の構成を示したブロック図である。図２に示すように、受信盤１０のネットワーク通信機能としては、Ｍポート１６、Ｓポート１８、ネットワーク制御部２６、盤制御部２８、操作部３０及び表示部３２が設けられる。

（Ｍポート）
Ｍポート１６は、レシーバとして動作する受信部３４と、ドライバとして機能する送信部３６を備え、受信部３４の入力と送信部３６の出力を分散盤１２−１側の伝送路１４に接続している。受信部３４の出力はポート切替部４２のゲートスイッチとして機能するＡＮＤゲート４６を介してネットワーク制御部２６に入力接続している。

ＡＮＤゲート４６は盤制御部２８からの制御信号Ｅ１によりオン、オフされ、制御信号Ｅ１がＨレベルの場合に許容状態（スイッチオン状態）となって受信可能状態とし、制御信号Ｅ１がＬレベルの場合に禁止状態（スイッチオフ状態）となって受信不能状態とする。

送信部３６はネットワーク制御部２６からのイネーブル信号Ｅ５のオンで動作して送信可能状態となり、イネーブル信号Ｅ５のオフで動作を停止して送信不能状態となる。ネットワーク制御部２６からのイネーブル信号Ｅ５はポート切替部４２に設けたゲートスイッチとして機能するＡＮＤゲート４８を介して送信部３６に供給されている。

ＡＮＤゲート４８は盤制御部２８からの制御信号Ｅ２によりオン、オフされ、制御信号Ｅ２がＨレベルの場合に許容状態（スイッチオン状態）となって送信可能状態とし、制御信号Ｅ２がＬレベルの場合に禁止状態（スイッチオフ状態）となって送信不能状態とする。

（Ｓポート）
Ｓポート１８は、レシーバとして動作する受信部３８と、ドライバとして機能する送信部４０を備え、受信部３８の入力と送信部４０の出力を分散盤１２−５側の伝送路１４に接続している。受信部３８の出力はポート切替部４４のゲートスイッチとして機能するＡＮＤゲート５０を介してネットワーク制御部２６に入力接続されている。

ＡＮＤゲート５０は盤制御部２８からの制御信号Ｅ３によりオン、オフされ、制御信号Ｅ３がＨレベルの場合に許容状態（スイッチオン状態）となって受信可能状態とし、制御信号Ｅ３がＬレベルの場合に禁止状態（スイッチオフ状態）となって受信不能状態とする。

送信部４０はネットワーク制御部２６からのイネーブル信号Ｅ６のオンで動作して送信可能状態となり、イネーブル信号Ｅ６のオフで動作を停止して送信不能状態となる。ネットワーク制御部２６からのイネーブル信号Ｅ６はポート切替部４４に設けたゲートスイッチとして機能するＡＮＤゲート５２を介して送信部４０に供給されている。

ＡＮＤゲート５２は盤制御部２８からの制御信号Ｅ４によりオン、オフされ、制御信号Ｅ４がＨレベルの場合に許容状態（スイッチオン状態）となって送信可能状態とし、制御信号Ｅ４がＬレベルの場合に禁止状態（スイッチオフ状態）となって送信不能状態とする。

（ネットワーク制御部）
ネットワーク制御部２６はトークン・パッシング方式によるネットワーク制御を行う。

システム立上げによるネットワーク構築を行った後に、伝送路１４にノードＩＤ＝＃１〜＃５，＃６４を宛先ＩＤとしたトークンが巡回している正常動作状態で、例えばＭポート１６の受信部３４から自己のノードＩＤ以外の宛先ＩＤをもつトークンを受信すると、Ｓポート１８の送信部４０にイネーブル信号Ｅ６を出力して送信可能状態とし、トークンをＳポート１８の送信部４０から送信し、送信が終了したらイネーブル信号Ｅ６をオフする。

また、Ｍポート１６の受信部３４から自己のノードＩＤに一致する宛先ＩＤをもつトークンを受信すると、これをネットワーク制御部２６に出力する。ネットワーク制御部２６は自己を宛先とするトークンの受信で使用権を獲得するが、送信するデータがない場合は、ネットワーク制御部２６は所定のチップアラウンド時間後に、イネーブル信号Ｅ５，Ｅ６を出力してＭポート１６の送信部３６とＳポート１８の送信部４０を送信可能状態とし、次の分散盤１２−１を宛先とする宛先ＩＤ＝＃１のトークンを左右両側の伝送路１４に出力する。

一方、ネットワーク制御部２６に送信するデータが存在した場合には、宛先の盤に受信許可を問い合わせ、受信許可応答が得られた場合に、イネーブル信号Ｅ５，Ｅ６を出力してＭポート１６の送信部３６とＳポート１８の送信部４０を送信可能状態とし、宛先ＩＤ、発信元ＩＤ及びデータを含むパケットを左右両側の伝送路１４に送信する。

（盤制御部）
盤制御部２８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種入出力ポート等を備えたコンピュータ回路であり、分散盤１２−１〜１２−５との間で防災監視に関する各種のデータの伝送制御を行う。具体的には、宛先ＩＤ、発信元ＩＤ、データからなるパケットを生成し、トークン・パッシング方式により伝送路１４を介して宛先ＩＤの分散盤１２にパケットを送信する。また、ネットワーク制御部２６は分散盤１２から送られた受信データを取り込み、必要な表示や制御を行う。

また、盤制御部２８には、システム立上げ時に疑似リングを構成をする制御機能と、伝送路１４の断線障害を検出して疑似リングを再構成する制御機能を備えている。

また、盤制御部２８に対し設けた操作部３０は、受信盤に必要な各種の設定操作を行う。更に、盤制御部２８に対し設けて表示部３２は例えばタッチパネル付きの液晶ディスプレイであり、ポートオフ等の各種の状態表示を行う。

［分散盤のネットワーク通信機能の構成］
図１に示した分散盤１２のネッワーク通信機能の構成は、図２に示した受信盤１０のネットワーク通信機能と基本的に同じになるが、受信盤１０のＳポート１８が受信盤１２の上りポート２０に対応し、受信盤１０のＭポート１６が分散盤１２の下りポートとなる点で相違するだけである。

［ネットワーク制御］
（タイマによるネットワーク管理）
ます、本実施形態のトークン・パッシング方式は、次の３種類のタイマによって管理されている。
ネットワーク応答タイマＴ１（＝７８μＳ）
アイドル状態検出タイマＴ２（＝８６μＳ）
ネットワーク状態監視タイマ（Ｔ３＝８４０ｍＳ）
これらのタイマによってタイムアウトすることにより、ネットワーク中の異常状態から次のステートへ移行している。通常、ネットワークが正常に動作しているならば、これらのタイマがタイムアウトすることはない。各タイマの意味は次のようになる。

ネットワーク応答タイマＴ１は、次のノードヘトークンを送信した場合、そのトークンを受けたノードが次にトークンを送信する等の動作を起こすことを確認するためのタイマである。

アイドル状態検出タイマＴ２は、ネットワークが正しく動作している時、必ずトークンが現れてこれを各ノードは確認できる。この動作は一定時間間隔で発生して、どこかのノードにネットワークの使用権が渡っていることになる。ネットワーク中でアイドル状態とは、どのノードも使用権を持っていない状態であり、直ちにどこかのノードに使用権を持たせてトークンを送信させなければならない。この使用権を必ずどこかのノードが持つようにコントロールしているのがアイドル検出タイマである。

ネットワーク状態監視タイマＴ３は、ネットワークに参加しているノードは、トークンを次のノードヘ送信した時（使用権を渡した時)、いつかまた、自ノードヘトークンが送信されて、使用権が回ってくるものと期待して待つことになる。この待ち時間（ネットワークの最大待ち時間＋ケーブル遅延時間）以内にトークンを受信すれば、タイマを再スタートする。もし、この持ち時間以内にトークンを受信できなければ、ネットワークに参加できていないか、あるいは切り離されたと判断して、再参加のためにネットワークの再構築を要求することになる。これがネットワーク状態監視タイマであり、このタイマによって、ネットワークのデッドロックを防いでいる。

（ネットワーク構築）
ネットワーク構築は、受信盤１０及び分散盤１２−１〜１５からなる６つのノードにより、論理リングを確立する処理となる。

いま、受信盤１０及び分散盤１２−１〜１２−５の全てが同時に電源オンされて動作を開始したとすると、６台の盤各々が伝送路１４に向かって、バースト信号を送出する。バースト信号は所定ビット列を繰り返す一種の破壊信号であり、ネットワーク使用権を持っている盤からの送信を妨害し、どこにも使用権の存在しない状態を作り出している。

これによりアイドル状態検出タイマＴ２のタイムアウトによるアイドル状態を各盤が検出し、ネットワークの構築（リコンフィグレーション）を同時にスタートさせる。このネットワーク構築は、トークンを紛失した時や、新たなノードがネットワークに参加した時、逆に参加していたノードが削除された時にも行われる。

ネットワーク構築は、各盤が（２５５−ＩＤ値）×１４６μＳの使用権獲得タイマをスタートし、一番早くタイムアウトした盤が使用権を獲得し、トークンの送出を開始する。本実施形態では、受信盤１０のノードＩＤが＃６４と一番大きいため、受信盤１０が一番早くタイムアウトし、トークンの送出を開始する。

使用権を獲得した受信盤１０は、トークンを送る次のノードを示すＮＩＤレジスタ（ＮｅｘｔＩＤレジスタ）に、自己のノードＩＤ＝＃６４をセットし、＃６４を宛先ＩＤに持つトークンを送信する。受信盤１０が送信した＃６４のトークンに応答する盤は存在しないが、このトークンを受信した分散盤１２−１〜１２−５は、どこかの盤が使用権を獲得したと判断し、使用権獲得タイマをリセットし、ネットワーク状態監視タイマＴ３をスタートする。

最初にトークンを送信した受信盤１０では、他の盤からのトークンはないため、ネットワーク応答タイマＴ１がタイムアウトし、受信盤１０はＮＩＤレジスタの＃６４を（＋１）して＃６５とし、＃６５を宛先ＩＤにもつ次のトークンを送出する。この繰り返しにより、受信盤１０からはネットワーク応答タイマＴ１の周期で宛先ＩＤが＃６４，＃６５・・・・＃２５５，＃１と順次変化するトークンを送信する。

ここで、受信盤１０がＮＩＤレジスタに＃１をセットしてトークンを送信したとすると、ノードＩＤ＝＃１を持つ分散盤１２−１は自分へのトークンであると判断し、ネットワークの使用権を獲得したと認識し、ＮＩＤレジスタに自己のノードＩＤ＝＃１をセットし、７８μＳのネットワーク応答タイマＴ１がタイムアウトする前に＃１を宛先ＩＤに持つトークンを送信する。

分散盤１２−１が送信したトークンは受信盤１０で認識され、ネットワーク応答タイマＴ１がタイムアウトする７８μＳ以内にトークンを認識したことで、ノードＩＤ＝＃１の盤に使用権が渡ったと判断し、受信盤１０はＮＩＤレジスタに分散盤１２−１を示す＃１をセットする。

以下、同様な処理を分散盤１２−１〜１２−５及び受信盤１０の順に繰り返し、分散盤１２−１〜１２−５のＮＩＤレジスタには次のトークン宛先として、ノードＩＤ＝＃２，＃３，＃４，＃５、＃６４をセットし、ネットワーク構築を終了する。

（送信シーケンス）
ネットワーク構築が完了して伝送路に宛先ＩＤとして＃１〜＃５，＃６４をもつトークンが巡回している状態で行う盤間のデータ送信のシーケンスは、受信盤１０から分散盤１２−３にデータを送信する場合を例にとると、次のようになる。

受信盤１０は、データの送信に先立ち、発信元ＩＤ、宛先ＩＤ、所定長のデータからなるパケットをメモリ上に生成する。受信盤１０は、自分宛のトークンの認識により使用権を獲得して分散盤１２−３にパケットを送る場合、宛先となる分散盤１２−３にフリーバッファ問合せＦＥＢを送信する。この後、次に示す３つの状態の何れかが発生する。

宛先となる分散盤１２−３でパケットが受信できる状態ならば受信許可を示すＡＣＫで返答する。この受信許可を示すＡＣＫを受けて受信盤１０はパケットの送信シーケンスを実行し、分散盤１２−３から受信完了を示すＡＣＫを受信してシーケンスを終了する。

また、受信盤１０からのフリーバッファ問合せＦＥＢの送信に対し、分散盤１２−３から受信不許可を示すＮＡＫで応答した場合、受信盤１０はトークンを次の分散盤１２−１に渡し、次の自分宛のトークンの獲得を待つ。

さらに、受信盤１０からのフリーバッファ問合せＦＥＢの送信に対し、分散盤１２−３から応答が無い場合は、ネットワークの異常と判断する。

［断線障害と疑似リングの構成制御］
図３は正常通信時の疑似リングによるネットワーク構成を示した説明図、図４は伝送路に断線障害が発生した場合の疑似リング再構成の動作手順を示した説明図である。

図３に示す正常通信時にあっては、受信盤１０のＳポート１８が×印で示すように、ポートオフにより通信不能状態にあり、受信盤１０のＭポート１６及び分散盤１２−１〜１２−５の上りポート２０−１〜２０−５と下りポート２２−１〜２２−５が、丸印に示すように、ポートオンにより通信可能状態となっている。

このような正常通信状態で、図４（Ａ）に示すように、正常動作状態で、分散盤１２−３と分散盤１２−４を結ぶ伝送路１４で断線障害７０が発生したとする。断線障害７０の発生により、受信盤１０のＳポート１８のオフによるリングの論理的な切り離しで構成した疑似リングは、断線障害７０の発生箇所で分断され、２つのネットワークに分かれる。

このため受信盤１０は、分散盤１２−４，１２−５との間でデータ伝送が不能となり、分散盤１２−１〜１２−３との間では正常にデータ伝送ができることから、分散盤１２−３と分散盤１２−４との間の伝送路１４に断線障害７０が発生したと判断する。

受信盤１０は伝送路１４の断線障害７０の発生箇所を判断すると、最遠端の分散盤１２−３に対し障害側に位置する下りポート２２−３のオフを指示するポートオフ制御パケット７２を送信する。このポートオフ制御パケット７２は、分散盤１２−３を宛先ＩＤとし、受信盤１０を発信元ＩＤとし、下りポート２２のオフ制御コマンドを含む。

受信盤１０からのポートオフ制御パケット７２を受信した分散盤１２−３は、図４（Ｃ）に示すように、下りポート２２−３をオフして通信不能状態に切替え、切替え完了でＡＣＫ７４を受信盤１０に送信する。

分散盤１２−３による下りポート２２−３のオフによる通信不能状態への切替えは、図２の受信盤１０のＭポート１６のポートオフに相当し、盤制御部２８からポート切替部４２に設けたＡＮＤゲート４６，４８に対する制御信号Ｅ１，Ｅ２をＬレベルとし、ＡＮＤゲート４６，４８を禁止状態とすることで、Ｍポート１６の受信部３４の出力を切離して受信不能状態とし、同時に、Ｍポート１６の送信部３６に対するイネーブル信号Ｅ５の供給を停止して送信不能状態とする。

続いて図４（Ｄ）に示すように、分散盤１２−３からのＡＣＫ７４を受信した受信盤１０は、それまでポートオフにより通信不能状態としていたＳポート１８を、ポートオンにより通信可能状態に切替える。即ち、図２に示した受信盤１０の盤制御部２８からポート切替部４４に設けたＡＮＤゲート５０，５２に対する制御信号Ｅ３，Ｅ４をＬレベルからＨレベルとし、ＡＮＤゲート５０，５２を許容状態とすることで、Ｓポート１８の受信部３８の出力をネットワーク制御部２６に接続して受信可能状態とし、同時に、Ｓポート１８の送信部４０に対するイネーブル信号Ｅ６の供給を可能にして送信可能状態とする。

この結果、図４（Ｄ）に示すネットワーク構成は、分散盤１２−３と分散盤１２−４の間で起きた断線障害７０の発生箇所で切れた疑似リングを再構成したこととなり、受信盤１０と分散盤１２−１〜１２−５からなる全てのノード間の通信が回復し、再構成した疑似リングにより正常通信状態に移行できる。

この場合にも、受信盤１０或いは分散盤１２−１〜１２−５の何れかから左右両側の伝送路１４に信号を送信しても、分散盤１２−３と分散盤１２−４の間に発生した断線障害７０の発生箇所及び分散盤１２−３の通信不能状態とした下りポート２２−３でブロッキングされて終了し、信号の断片が旋回する無限ループ化が発生せず、無限ループ化による通信障害の発生を確実に防止できる。

［断線障害が解消した場合の疑似リング再構成］
図４（Ｄ）に示す断線障害７０に対する疑似リングの再構成による正常通信中に、断線障害７０が修復作業により解消し、分散盤１２−３と分散盤１２−４との間が伝送路１４により接続されたとすると、制御盤１０は初期設定した図２に示す疑似リングに戻す再構成を行う。

まず、制御盤１０は、自己のＳポート１８のポートオフを指示し、Ｓポート１８を通信不能状態（ブロッキング状態）に切替える。続いて、受信盤１０は、断線障害７０の発生に対し下りポート２２−３をオフして通信不能状態としている分散盤１２−３に対しポートオン制御パケットを送信する。

受信盤１０からのポートオン制御パケットを受信した分散盤１２−３は、現在、オフにより通信不能状態となっている下りポート２２−３をオンし、通信可能状態に切替える。これにより受信盤１０のＳポート１８を通信不能状態とした初期設定したと同じ疑似リングが再構成される。

ここで、分散盤１２−３の下りポート２２−３を先にオンすると、伝送路１４がリング状に繋がった完全リングが形成され、無限ループ化による通信障害を起こす可能性が高くなることから、本実施形態では、受信盤１０のＳポート１８を先にオフして通信不能状態にしてから、分散盤１２−３の下りポート２２−３をオンして通信可能状態とすることで、無限ループ化を抑止している。

［受信盤の制御動作］
図５は受信盤の制御動作を示したフローチャートである。図５に示すように、受信盤１０が電源オンにより立ち上がると、ステップＳ１でバースト信号の伝送路１４への送出に基づきネットワーク構成を実行し、レジスタＮＩＤに次のトークン宛先を示す分散盤１２−１のノードＩＤ＝＃１をセットし、ステップＳ２のデータ伝送処理に進む。

ステップＳ２のデータ伝送処理では、宛先ＩＤ＝＃６４を持つトークンを認識して使用権を獲得し、データ送信の宛先となる盤に対しフリーバッファ問合せＦＥＢを送信して受信許可を示すＡＣＫを受信するとパケットを送信する。

また、使用権を獲得した盤から自分を宛先とするフリーバッファ問合せＦＥＢを受信すると、受信可能であればその旨のＡＣＫを応答してパケットを受信し、受信したパケットに含まれているデータに基づく表示や制御を行う。

ステップＳ２のデータ伝送処理を行っている正常通信中に、ステップＳ３で伝送路断線等の伝送路障害を判別すると、ステップＳ４に進み、障害箇所の探索処理を行う。ステップＳ４の障害箇所の探索処理は、例えば図４（Ａ）の断線障害７０の場合には、受信盤１０から分散盤１２−１〜１２−５に所定の検索パケットを送信し、この場合、分散盤１２−４，１２−１が応答なしとなることで、分散盤１２−２と分散盤１２−４の間に断線障害７０が発生したことが探索できる。

続いて、ステップＳ５に進み、障害箇所の切り離し処理として、障害所の手前に位置する盤にポートオフ制御パケットを送信し、下りポート２２のオフにより通信不能状態とする。

続いて、ステップＳ６でポートオフ制御パケットの宛先となる分散盤１２から切離しの確認応答ＡＣＫを受信すると、ステップＳ７に進み、自己のＳポート１８をオンし、通信可能状態とする。これにより障害発生点で論理的にリングが切れた疑似リングを再構成し、全ての盤間でデータ伝送可能とする正常通信状態を確立する。

続いてステップＳ９で障害解消を判別すると、ステップＳ１０でＳポート１８をオフして通信不能状態に切替え、続いてステップＳ１１で下りポート２２をオフしている分散盤１２にポートオン制御パケットを送信して、下りポート２２のオンにより通信可能状態とする。このステップＳ１０，Ｓ１１の処理により、受信盤１０のＳポート１８側で論理的にリングが切れた初期設定と同じ疑似リングが再構築され、全ての盤の間でデータ伝送を可能とする正常通信状態となる。

［本発明の変形例］
上記の実施形態は、火災を監視する防災監視システムを例にとるものであったが、火災以外にガス漏れや盗難などの適宜の異常を検知して警報する防災監視システムについても同様に適用できる。

また、本発明は上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

１０：受信盤
１２−１〜１２−５：分散盤
１４：伝送路
１６：メインポート
１８：セカンダリポート
２０−１〜２０−５：上りポート
２２−１〜２２−５：下りポート
２６：ネットワーク制御部
２８：盤制御部
３０：操作部
３２：表示部
３４，３８：レシーバ
３６，４０：ドライバ
４２，４４：ポート切替部
４６，４８，５０，５２：ＡＮＤゲート
７０：断線障害
７２：ポートオフ制御パケット

Claims (6)

1. 伝送路を介して親ノードと複数の子ノードをリング接続してデータ伝送を行う防災監視システムに於いて、
   前記親ノードの片側ポートを電気的に通信不能状態に設定することにより、論理的にバス型の通信経路を形成し、
   前記伝送路で断線障害が発生した場合、前記親ノードの片側ポートを電気的に通信可能な状態に変更して前記断線障害を回復させることを特徴とする防災監視システム。
   
2. 請求項１記載の防災監視システムに於いて、
   前記親ノード及び子ノードの各々は、
   送信部と受信部を備えた第１ポート及び第２ポートと、
   前記第１及び第２ポートをオン、オフして電気的に通信可能状態又は通信不能状態を切替え設定する制御部と、
   を備え、
   初期設定として、
   前記親ノードの制御部は、前記第１ポートをオンして通信可能状態に設定すると共に前記第２ポートをオフして通信不能状態に設定し、
   前記子ノードの制御部は、前記第１及び第２ポートをオンして通信可能状態に設定し、
   前記伝送路で通信障害が発生した場合、
   前記親ノードの制御部は、前記障害箇所の手前に位置する子ノードに障害側の第２ポートのオフを指示するポートオフ制御信号を送信し、前記ポートオフ制御信号に対する確認応答制御信号を受信した場合に、前記第２ポートをオンして通信可能状態に切替え、
   前記子ノードの制御部は、前記親ノードから前記ポートオフ制御信号を受信した場合に、前記第２ポートをオフして通信不能状態に切替えると共に前記親ノードに確認応答制御信号を送信することを特徴とする防災監視システム。
   
3. 請求項２記載の防災監視システムに於いて、
   前記第１ポート及び第２ポートは、
   前記受信部の出力側に設けられ、前記制御部からの制御信号によるオン、オフで受信可能状態又は受信不能状態を切替える受信側ゲートスイッチと、
   前記送信部の送信動作をオンオフする制御ラインに設けられ、前記制御部からの制御信号によるオン、オフで送信可能状態又は送信不能状態を切替える送信側ゲートスイッチと、
   を設けたことを特徴とする防災監視システム。
   
4. 請求項１記載の防災監視システムに於いて、
   前記伝送路障害が解消した場合、
   前記親ノードの制御部は、前記第２ポートをオフして通信不能状態に設定し、前記ポートオフ制御信号を送信した前記子ノードにポートのオンを指示するポートオン制御信号を送信し、
   前記親ノードからのポートオフ制御信号により第２ポートを通信不能状態に設定している子ノードの制御部は、前記親ノードから前記ポートオン制御信号を受信した場合に、前記第２ポートをオンして通信可能状態に切替えることを特徴とする防災監視システム。
   
5. 請求項１乃至４の何れかに記載の防災監視システムに於いて、前記親ノードを受信盤に設け、前記複数の子ノードを複数の分散盤に設け、前記受信盤と前記複数の分散盤との間でデータ伝送を行うことを特徴とする防災監視システム。
   
6. 請求項５記載の防災監視システムに於いて、
   前記受信盤に設けた親ノードの第１ポートを常時通信する側のメインポートとし、第２ポートを常時通信しない側のセカンダリポートとし、
   前記分散盤に設けた子ノードの第１ポートを前記親ポートのメインポート側に位置する上りポートとし、第２ポートを前記親ノードのセカンダリポート側に位置する下りポートとしたことを特徴とする防災監視システム。

Images