JP2017085249A - 防災監視システム - Google Patents
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
[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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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
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)
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015209246A JP2017085249A (ja) | 2015-10-23 | 2015-10-23 | 防災監視システム |
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