JP2020091839A - 冗長システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の装置が各通信経路でリング状に通信接続されて構成される冗長システム内の２か所以上で障害が発生した場合でも、障害が発生していない装置同士が通信を継続して行うことが可能な冗長システムを提供する。【課題を解決するための手段】冗長システム１は、冗長システム１を構成する複数の装置１０に属する個々の装置１０はそれぞれ、複数の装置１０のうち自ら以外の２台以上の装置１０とそれぞれ通信経路２０で通信接続されており、かつ、通常の状態では通信経路２０で自らと通信接続されている装置１０と当該通信経路２０を介して有線通信を行い、かつ、いずれも無線通信手段１１を有しており、冗長システム１内の２か所以上で障害が発生した場合に、各装置１０は、有線通信を行うことが可能な装置１０とは有線通信を行い、有線通信を行うことができない装置１０とは有線通信を無線通信に切り替えて通信を継続するように構成されている。【選択図】図６

Description

本発明は、冗長システムに係り、特に航空機等に搭載されている複数の装置により構成される冗長システムに関する。

複数の装置を信号線等の通信経路で通信接続してシステムを構成する際、例えば図７に示すように、通信経路であるバス１０２で複数の装置１０１Ａ〜１０１Ｅが通信接続されてシステム１００が構成される場合があるが、この場合、バス１０２に断線等の障害が発生すると、障害が発生したバス１０２の部分（図中の×印参照）で装置間の通信が途絶えてしまい、システム１００が２つのグループ（図７の場合は装置１０１Ａ〜１０１Ｃのグループと装置１０１Ｄ、１０１Ｅのグループ）に分かれてしまう。
なお、以下の各図においても、障害が発生した部分を図中に×印を付して示す。

そして、この状態が生じることを避けるため、複数の装置を通信経路で通信接続してシステムを構築する際、これらの複数の装置に属する個々の装置がそれぞれ、複数の装置のうち自ら以外の２台以上の装置とそれぞれ通信経路で通信接続されるようにシステムが構築される場合がある（例えば特許文献１等参照）。
すなわち、図８に示すように、例えば６台のコンピュータ等の装置２０１Ａ〜２０１Ｆを、各装置２０１Ａ〜２０１Ｆがそれぞれ自分以外の２台以上の装置と通信経路２０２で通信接続するようにシステム２００として構築される場合がある。
なお、このように、システムを構成する複数の装置に属する個々の装置がそれぞれ複数の装置のうち自ら以外の２台以上の装置とそれぞれ通信経路で通信接続されるように構成されていることを、以下、表現を簡略化するために、複数の装置が各通信経路でリング状に通信接続されていると表現する場合がある。

このように構成すると、例えば、図８に示すように、通信経路２０２に断線等の障害が発生しても、複数の装置２０１Ａ〜２０１Ｆが互いに通信経路２０２で通信接続された状態が維持される。そのため、通信経路２０２で障害が発生しても、システム１００（図７参照）の場合のようにシステム内の複数の装置が２つのグループに分かれてしまうことはなく、通信経路２０２を介して装置２０１Ａ〜２０１Ｆ間で通信を継続して行うことができる。

そのため、図８に示したように複数の装置２０１Ａ〜２０１Ｆを各通信経路２０２でリング状に通信接続してシステム２００を構築することで、システム２００の冗長性が担保される。
なお、以下、このように冗長性が担保されたシステムを、冗長システムという。

特開平８−２６５３１９号公報

しかしながら、このように複数の装置が各通信経路でリング状に通信接続されて構成された冗長システムでも、図９（Ａ）に示すように、冗長システム２００内の２か所以上の通信経路２０２で障害が発生すると、やはり冗長システム２００が２つのグループ（図９（Ａ）の場合は装置２０１Ａ〜２０１Ｄのグループと装置２０１Ｅ、２０１Ｆのグループ）に分かれてしまう。
また、図９（Ｂ）に示すように、通信経路２０２だけでなく装置（図９（Ｂ）の場合は装置２０１Ｄ）で障害が発生した場合も、冗長システム２００が２つのグループ（図９（Ｂ）の場合は装置２０１Ａ〜２０１Ｃのグループと装置２０１Ｅ、２０１Ｆのグループ）に分かれてしまう。

そして、これらの場合においても、あるグループに属する装置とそのグループ以外のグループに属する装置との間で通信を行うことができなくなってしまう。
このように、複数の装置が各通信経路でリング状に通信接続されて構成される冗長システムにおいても、システム内の２か所以上で障害が発生すると、システム内に複数のグループが生じてしまい、あるグループに属する装置とそのグループ以外のグループに属する装置との間で通信を行うことができなくなってしまう場合があり得る。

本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、複数の装置が各通信経路でリング状に通信接続されて構成される冗長システム内の２か所以上で障害が発生した場合でも、障害が発生していない装置同士が通信を継続して行うことが可能な冗長システムを提供することを目的とする。

前記の問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
複数の装置が通信経路で通信接続されて構成される冗長システムにおいて、
前記複数の装置に属する個々の装置はそれぞれ、前記複数の装置のうち自ら以外の２台以上の装置とそれぞれ前記通信経路で通信接続されており、かつ、通常の状態では前記通信経路で自らと通信接続されている装置と当該通信経路を介して有線通信を行い、かつ、いずれも無線通信手段を有しており、
前記冗長システム内の２か所以上で障害が発生した場合に、前記複数の装置に属する個々の装置は、前記複数の装置のうち自ら以外の装置と通信を行う際、前記通信経路を介して有線通信を行うことが可能な装置とは当該通信経路を介して有線通信を行い、前記通信経路を介して有線通信を行うことができない装置とは前記通信経路を介した有線通信を無線通信に切り替えて通信を継続するように構成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の冗長システムにおいて、前記障害には、前記通信経路での障害と前記装置での障害とのいずれか一方又は両方が含まれることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の冗長システムにおいて、前記無線通信は、ＭＩＭＯ方式、ＭＩＳＯ方式又はＳＩＭＯ方式で行われることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の冗長システムにおいて、前記冗長システム内の２か所以上で障害が発生した後の前記複数の装置に属する個々の装置を、互いに前記通信経路を介して有線通信を行うことが可能な複数の装置ごとにグループに分け、自ら以外の装置と前記通信経路を介した有線通信を行うことができない１つの装置がある場合は当該１つの装置を１つのグループとし、前記グループをメイングループと孤立グループとに区分した場合に、前記孤立グループに属する装置から前記メイングループに属する装置に無線通信でデータを送信し、前記メイングループに属する装置から前記孤立グループに属する装置へは必要なデータのみを無線通信で送信することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の冗長システムにおいて、前記障害が前記装置で発生した場合、前記メイングループに属する前記装置が、障害が発生した前記装置が行っていた処理を引き継いで行うことを特徴とする。

本発明によれば、複数の装置が各通信経路でリング状に通信接続されて構成される冗長システム内の２か所以上で障害が発生した場合でも、障害が発生していない装置同士が通信を継続して行うことが可能となる。

本実施形態に係る冗長システムの構成の一例を表す図である。 １か所の通信経路で障害が発生している状態の例を表す図である。 （Ａ）、（Ｂ）２か所の通信経路で障害が発生しても全ての装置が通信経路で通信接続された状態が維持される状態の一例を表す図である。 （Ａ）、（Ｂ）２か所の通信経路で障害が発生して冗長システムが２つのグループに分かれた状態の一例を表す図である。 自ら以外のいずれの装置とも有線通信を行うことができない１台の装置のみからなるグループを説明する図である。 （Ａ）、（Ｂ）通信経路と装置でそれぞれ障害が発生して冗長システムが２つのグループに分かれた状態の一例を表す図である。 バスに複数の装置が通信接続されて構成されたシステムでバスに障害が発生した状態を表す図である。 複数の装置を通信経路でリング状に通信接続して構築された冗長システムで通信経路に障害が発生した状態を表す図である。 図８の冗長システムの（Ａ）２か所の通信経路で障害が発生した状態を表す図であり、（Ｂ）通信経路と装置で障害が発生した状態を表す図である。

以下、本発明に係る冗長システムの実施の形態について、図面を参照して説明する。
なお、以下では、冗長システムが航空機に搭載されている場合を想定して説明するが、本発明はこの場合に限定されない。
また、以下でも、冗長システムを構成する複数の装置に属する個々の装置がそれぞれ複数の装置のうち自ら以外の２台以上の装置とそれぞれ通信経路で通信接続されるように構成されていることを、表現を簡略化するために、複数の装置が各通信経路でリング状に通信接続されていると表現する場合があるが、リング状と表現したとしても、それが、実際の冗長システムが捩れ等のないリング形状に構成されることを意味するものでないことは言うまでもない。

図１は、本実施形態に係る冗長システムの構成の一例を表す図である。
本実施形態では、冗長システム１は、複数の装置１０が信号線等の通信経路２０で通信接続されて構成される冗長システムであって、複数の装置１０に属する個々の装置１０はそれぞれ、複数の装置１０のうち自ら以外の２台以上の装置１０とそれぞれ通信経路２０で通信接続されている。すなわち、本実施形態に係る冗長システム１は、複数の装置１０が各通信経路２０でリング状に通信接続されて構成されている。なお、図１では、冗長システム１が、複数の装置１０が各通信経路２０で複合的にリング状に通信接続され、複数のリング状構造を有する状態に形成されている場合が示されているが、例えば図８に示した冗長システム２００のように、複数の装置１０が各通信経路２０で単一のリング状に通信接続されていてもよい。

その際、航空機内の全てのあるいは多くの装置１０同士や物理的に遠く離れた装置１０同士を通信経路２０で通信接続して冗長システム１を構築すると、冗長システム１におけるハードウェア体積が増大したり、通信経路２０の量が多くなり航空機の重量が重くなる等の問題が生じ得るが、物理的に近い装置１０同士を通信経路２０で通信接続して冗長システム１を構築するように構成すれば、このような問題が生じることを回避することが可能となる。
また、物理的に近い装置１０同士を、各通信経路２０で単一のリング状に通信接続するのではなく、図１に示したように各通信経路２０で複合的にリング状に通信接続するように構成することで冗長性をより的確に担保することが可能となる。

装置１０は、例えば航空機に搭載されているコンピュータやモジュール等であり、それぞれが独自に動力系や操舵系、電源系、通信系等の装備品や機器等を制御するなどの処理を行っている。
このように、本実施形態に係る冗長システム１では、冗長システム１を構成する各装置１０の中に、通常の状態すなわち通信経路２０等で障害が発生していない状態では何も仕事をしない代替用の装置は存在せず、それぞれ独自の仕事を行う各装置１０で構成されているが、冗長システム１を構成する装置１０の中に、通常の状態では仕事をしない代替用の装置を含むように構成することも可能である。

各装置１０は、通常の状態では、通信経路２０で自らと通信接続されている装置１０（以下、隣接する装置１０という。）と通信経路２０を介して有線通信を行うようになっている。
そして、各装置１０は、隣接する装置１０と定期的にあるいは所定のタイミングで（例えば信号やデータ等の送受信時に）連絡を取り合って、隣接する装置１０と通信経路２０を介した有線通信が確保されていること（すなわち通信経路２０で通信接続が維持されており通信経路２０で障害が発生していないこと）を確認するようになっている。

また、装置１０は、通信経路２０で障害（断線等により通信経路２０を介した有線通信ができなくなること）が発生する等して隣接する装置１０と通信経路２０を介して有線通信を行うことができなくなると、それを表す信号を、有線通信を行うことができなくなった通信経路２０以外の通信経路２０を介して有線通信で送信して、冗長システム１を構成する全ての装置１０に通知する。そして、各装置１０は、その信号を受信することで、ある装置１０同士の間で通信経路２０を介した有線通信が行えなくなっていること（すなわちその部分の通信経路２０で障害が発生していること）を認識するようになっている。
なお、前述した従来の冗長システム２００（図８参照）と同様に、本実施形態に係る冗長システム１でも、１か所の通信経路２０で障害が発生しても冗長システム１を構成する複数の装置１０は互いに通信経路２０で通信接続された状態が維持されるため、各装置１０間で通信経路２０を介して有線通信を継続して行うことができる。

しかし、１か所で障害が発生している冗長システム１内の別のもう１か所で障害が発生（あるいは冗長システム１内で同時に２か所以上で障害が発生）するなどして、冗長システム１内の２か所以上で障害が発生した場合には、本実施形態に係る冗長システム１においても、障害が発生した部分で通信経路２０を介した有線通信が途絶えてしまう。

本実施形態では、このように障害が発生した部分で通信経路２０を介した有線通信が途絶えてしまうことを回避するために、各装置１０はいずれも無線通信手段１１を有している。
そして、冗長システム１内の２か所以上で障害が発生した場合に、冗長システム１を構成する複数の装置１０に属する個々の装置１０は、複数の装置１０のうち自ら以外の装置１０と通信を行う際、通信経路２０を介した有線通信を行うことが可能な装置１０とは通信経路２０を介して有線通信を行い、通信経路２０を介した有線通信を行うことができない装置１０とは有線通信を無線通信に切り替えて通信を継続するようになっている。

このように構成すれば、冗長システム１内の２か所以上で障害が発生して、装置１０同士が互いに通信経路２０を介して有線通信を行うことができなくなっても、通信経路２０を介した有線通信の代わりに無線通信を用いて、障害が発生していない装置１０同士が通信を継続して行うことが可能となる。
以下、具体的に説明する。

［２か所の通信経路で障害が発生した場合について］
障害には、通信経路２０での障害と装置１０での障害とのいずれか一方又は両方が含まれるが、ここでは、まず、冗長システム１の２か所の通信経路２０で障害が発生した場合を例示して、本実施形態に係る冗長システム１で障害が発生した場合でも装置１０同士が通信を継続して行う仕組み等について説明する。

以下では、冗長システム１内の１か所の通信経路２０で障害が発生している状態で、障害が発生している箇所以外の箇所の通信経路２０でさらに障害が発生した場合（すなわち２か所の通信経路２０で障害が異なるタイミングで発生した場合）について説明するが、冗長システム１内の２つの通信経路２０で同時に障害が発生した場合も同様に説明される。

本実施形態に係る冗長システム１では、図２に示すように、例えば装置１０Ａと装置１０Ｂとを通信接続する通信経路２０で障害が発生している状態で、障害が発生している箇所以外の箇所の通信経路２０で障害が発生しても、例えば図３（Ａ）や図３（Ｂ）に示すような箇所の通信経路２０で障害が発生した場合には、２か所の通信経路２０で障害が発生しても全ての装置１０が通信経路２０で通信接続された状態が維持される。
そのため、冗長システム１は１つのシステムとして機能し続ける。

図８に示した従来の冗長システム２００のように、冗長システムが各通信経路２０２で単一のリング状に構成されている場合、冗長システム２００内の２か所の通信経路で障害が発生すると、図９（Ａ）に示したように冗長システムが２つのグループ（装置２０１Ａ〜２０１Ｄのグループと装置２０１Ｅ、２０１Ｆのグループ）に分かれてしまい、冗長システムが１つのシステムとして機能し続けることはない。
それに対し、図１に示したように、冗長システム１を、複数の装置１０を各通信経路２０で複合的にリング状に通信接続して構成すれば、２か所の通信経路２０で障害が発生しても、上記のように全ての装置１０が通信経路２０で通信接続された状態が維持される場合があり、１つのシステムとして機能し続ける場合があるといった特徴がある。

本実施形態に係る冗長システム１では、上記の場合、例えば図３（Ａ）に示したように装置１０Ａと装置１０Ｂとを通信接続する通信経路２０で障害が発生している状態で装置１０Ａと装置１０Ｊとを通信接続する通信経路２０で障害が発生すると、装置１０Ａと装置１０Ｊは、相手方の装置１０Ｊ、１０Ａと通信経路２０を介して有線通信が行えなくなっていることを表す信号（以下、通信不能信号という。）を、有線通信を行うことができなくなった通信経路２０以外の通信経路２０を介して有線通信で送信する。
そして、この場合は、冗長システム１内の全ての装置１０が通信経路２０で通信接続されているため、各装置１０は、装置１０Ａから送信された通信不能信号と装置１０Ｊから送信された通信不能信号の両方をそれぞれ受信する。

そのため、本実施形態では、各装置１０は、２つの装置１０からそれぞれ通信不能信号を受信した場合は、それらの装置１０を通信接続する通信経路２０で障害が発生したこと、及び障害が発生しても全ての装置１０が通信経路２０で通信接続された状態が維持されていること（すなわち冗長システム１が１つのシステムとして機能し続けていること）を認識するようになっている。
この場合は、各装置１０は、ユーザに障害が発生したことを通知して修理を促すとともに、互いの間では通信経路２０を介した有線通信を継続する。

一方、図２に示すように、例えば装置１０Ａと装置１０Ｂとを通信接続する通信経路２０で障害が発生している状態で、図４（Ａ）に示すように装置１０Ｃと装置１０Ｄとを通信接続する通信経路２０で障害が発生すると、冗長システム１では、装置１０Ａ、１０Ｃが属するグループＧ１（図４（Ｂ）参照）内では各装置１０は互いに通信経路２０を介して有線通信を行うことができ、装置１０Ｂ、１０Ｄが属するグループＧ２内でも各装置１０は互いに通信経路２０を介して有線通信を行うことができるが、グループＧ１、Ｇ２同士の間では通信経路２０を介した有線通信を行うことができなくなる。
そのため、冗長システム１が２つのグループＧ１、Ｇ２に分かれてしまう。

なお、図５に示すように、障害が発生した２か所の通信経路２０が例えば装置１０Ｂに通信接続されている２本の通信経路２０である場合、装置１０Ｂは自ら以外のいずれの装置１０とも通信経路２０を介した有線通信を行うことができなくなるが、本実施形態では、このように１台の装置１０（この場合は装置１０Ｂ）が自ら以外のいずれの装置１０とも通信経路２０を介した有線通信を行うことができなくなった場合も１つのグループ（すなわち自ら以外のいずれの装置１０とも通信経路２０を介した有線通信を行うことができない１台の装置１０ＢのみからなるグループＧ４）として扱われる。

このように、以下では、冗長システム１内の２か所以上で障害が発生した後の冗長システム１内の各装置１０のうち、互いに通信経路２０を介して有線通信を行うことが可能な複数の装置１０を１つのグループとして扱い、自ら以外の装置１０と通信経路２０を介した有線通信を行うことができない１つの装置１０がある場合には当該１つの装置１０を１つのグループとして扱う。
そのため、冗長システム１内の２か所以上で障害が発生した後は、冗長システム１を構成する各装置１０は必ずいずれかのグループに属することになる。そして、複数の装置１０が属するグループや１つの装置１０のみからなるグループが存在する状態になる。

また、以下では、１つのグループに属する装置１０と当該グループ以外のグループに属する装置１０との間で無線通信を行うことを、表現を簡略化するために、グループ間で無線通信を行う等と表現する場合がある。
そして、以下では、図４（Ａ）、（Ｂ）に示したように、１つのグループに複数の装置１０が属する場合について説明するが、このように１つのグループに１台の装置１０のみが属する場合も同様に説明される。

図１に示した冗長システム１では、上記のように、どの通信経路２０で障害が発生するかによって、図３（Ａ）、（Ｂ）に示したように冗長システム１が１つのシステムとして機能し続ける場合もあり、図４（Ａ）、（Ｂ）に示したように冗長システム１が２つのグループＧ１、Ｇ２に分かれてしまい、両方のグループＧ１、Ｇ２の間で通信経路２０を介して有線通信を行うことができなくなる場合もある。
そこで、本実施形態では、各装置１０は、通信経路２０で障害が発生して隣接する装置１０と通信経路２０を介した有線通信を行うことができなくなった装置１０から送信されてくる通信不能信号に基づいて、冗長システム１が、１つのシステムとして機能し続けているか、２つのグループＧ１、Ｇ２に分かれたかを判断するようになっている。

すなわち、図３（Ａ）に示したように、例えば装置１０Ａと装置１０Ｊとを通信接続する通信経路２０で障害が発生した場合には、全ての装置１０に、装置１０Ａから送信された通信不能信号と装置１０Ｊから送信された通信不能信号のいずれも送信される。
そのため、各装置１０は、２つの通信不能信号を受信した場合は、障害が発生しても全ての装置１０が通信経路２０で通信接続された状態が維持されている（すなわち冗長システム１が１つのシステムとして機能し続けている）と判断する。
この場合は、各装置１０は、ユーザに障害が発生したことを通知して修理を促すとともに、互いの間では通信経路２０を介した有線通信を継続する。

また、図４（Ａ）、（Ｂ）に示したように、例えば装置１０Ｃと装置１０Ｄとを通信接続する通信経路２０で障害が発生した場合には、グループＧ１の各装置１０には、装置１０Ｃから送信された通信不能信号が送信されるが、装置１０Ｄから送信された通信不能信号は送信されない。また、グループＧ２の各装置１０には、装置１０Ｄから送信された通信不能信号が送信されるが、装置１０Ｃから送信された通信不能信号は送信されない。
本実施形態では、このように、各装置１０は、１台の装置１０から送信されてきた通信不能信号を受信したが、もう１台の装置１０からの通信不能信号を受信しない場合に、障害が発生して冗長システム１が２つのグループＧ１、Ｇ２に分かれたと判断するようになっている。

そして、後者の場合、各装置１０は、互いに情報を送信し合うなどして、通信経路２０を介して通信可能な自らと通信可能な装置１０がどの装置１０であるかをそれぞれ認識する。
例えば図４（Ａ）、（Ｂ）に示した場合には、装置１０Ａが属するグループＧ１に属する各装置１０は、自らが属するグループＧ１には７台の装置１０が通信経路２０を介して通信可能であり、グループＧ１に含まれる装置１０がどの装置１０であるかをそれぞれ認識する。また、装置１０Ｂが属するグループＧ２に属する各装置１０は、３台の装置１０が通信経路２０を介して通信可能であり、グループＧ２に含まれる装置１０がどの装置１０であるかをそれぞれ認識するようになっている。

そして、各装置１０は、自らが属するグループ内の装置１０同士で通信を行うときは通信経路２０を介して有線通信で通信を行い、また、グループを跨いで通信を行う必要があるときは無線通信手段１１を介する無線通信に切り替えて通信を継続して行うようになっている。
以下、グループ間の無線通信について具体的に説明する。

［グループ間の無線通信について］
グループ間で無線通信を行う場合、グループＧ１に属する装置１０のうちの１台の装置１０と、グループＧ２に属する装置１０のうちの１台の装置１０との間でＳＩＳＯ（single input and single output）方式で無線通信を行うように構成することも可能である。
しかし、無線通信は通信経路２０を介した有線通信よりも誤り率が高く信頼性が低いため、グループＧ１、Ｇ２の間でＭＩＭＯ（multi input and multi output）方式やＭＩＳＯ（multi input and single output）方式、ＳＩＭＯ（single input and multi output）方式で無線通信を行うように構成することも可能である。このように構成すれば、グループ間の無線通信の信頼性をより向上させることが可能となる。

ＭＩＭＯ方式やＭＩＳＯ方式、ＳＩＭＯ方式で無線通信を行うように構成する場合、例えば、図４（Ａ）、（Ｂ）に示した状態で装置１０Ｂから装置１０Ａに信号を無線通信で送信する際には、その信号をグループＧ２に属する全ての装置１０（あるいはそのうちの複数又は単数の装置１０）から送信し、グループＧ１に属する全ての装置１０（あるいはそのうちの複数又は単数の装置１０）で受信する。
そして、グループＧ１に属する全ての装置１０（あるいはそのうちの複数又は単数の装置１０）は信号を受信すると、それを装置１０Ａに通信経路２０を介して有線通信で送信するように構成される。

一方、グループ間で無線通信を行う場合、異なるグループの装置１０同士の物理的な距離や無線通信におけるノイズの強さ、電波特性等によって、無線通信を行う装置１０や無線通信の出力等を最適化するように構成することも可能である。
具体的には、図４（Ａ）、（Ｂ）に示した状態で、例えば装置１０Ａと装置１０Ｂとの間で無線通信を行う場合、装置１０Ａと装置１０Ｂの物理的な距離が遠いと、無線通信の通信強度が弱くなる場合がある。また、装置１０Ａや装置１０Ｂの近傍等に大きなノイズが発生する機器等があると、それらの間の無線通信に大きなノイズが乗ってしまう場合がある。

また、装置１０Ａと装置１０Ｂとの間に障害物があるような場合には障害物により無線通信の電波が阻害される場合があり、逆に、装置１０Ａと装置１０Ｂとの無線通信の電波が装置１０Ａ、１０Ｂ以外の物体（例えば壁等）による反射や回折等によって増幅される場合もある。
そのため、上記のようにグループＧ１、Ｇ２間で無線通信を行う際に、それらの条件が最適化されるように無線通信の送受信を行う装置１０を決めたり、無線通信を行う際の出力等を決めて、無線通信が最適化されるように構成することが可能である。

そして、この場合、障害が発生して冗長システム１が２つのグループＧ１、Ｇ２に分かれた時点で、ノイズや障害物等の状況や各装置１０における無線通信の感度等に応じて、各グループＧ１、Ｇ２内の単数又は複数の装置１０で最適化処理を行い、各グループ内のどの（単数又は複数の）装置１０に無線通信を担当させ、どのような出力で無線通信を行うか等を決定するように構成することが可能である。

また、予め、冗長システム１における２か所の通信経路２０の全ての組み合わせについて、その組み合わせで２か所の通信経路２０で障害が発生した場合に、各グループ内のどの（単数又は複数の）装置１０に無線通信を担当させ、どのような出力で無線通信を行うか等を定めたテーブルを用意しておき、障害が発生して冗長システム１が２つのグループＧ１、Ｇ２に分かれた時点で、各装置１０がそのテーブルに従って無線通信を担当するか否かや無線通信の強度等を決めるように構成することも可能である。

［メイングループと孤立グループとの区分について］
ところで、前述したように、無線通信は、通信経路２０を介した有線通信に比べて信頼性が低い。
なお、本実施形態に係る冗長システム１では、上記のように、障害が発生して冗長システム１が２つのグループに分かれた場合にグループ間の通信を無線通信に切り替えるが、無線通信は通信経路２０を介した有線通信に比べて信頼性が低いため、このような措置が行われるのは通信経路２０を介した有線通信が復旧するまでの間だけであり、あくまで緊急避難的な措置である。

そして、無線通信は通信経路２０を介した有線通信に比べて信頼性が低いため、無線通信の通信量をできるだけ減らすように構成することが望ましい。
そのため、例えば、障害が発生して形成された２つのグループを、メイングループと孤立グループとに区分し、グループ間の通信が通信経路２０を介した有線通信から無線通信に切り替わると、孤立グループからメイングループに無線通信でデータ（信号や情報、パラメータ等を含む。以下同じ。）を送信するが、メイングループから孤立グループへは基本的にデータを送信しない。そして、孤立グループが必要とするデータの送信要求があった場合に、メイングループから孤立グループに必要なデータのみを無線通信で送信するように構成することが可能である。

この場合、メイングループと孤立グループとの区分は、例えば、グループに属する装置１０の数の大小で決めることができる。例えば、図４（Ａ）、（Ｂ）に示した場合、グループＧ１には７台の装置１０が属しており、グループＧ２には３台の装置１０が属しているため、グループＧ１がメイングループになり、グループＧ２が孤立グループになる。また、図５に示した場合は装置１０Ａが属するグループＧ３がメイングループ、装置１０Ｂが属するグループＧ４が孤立グループになり、後述する図６（Ａ）、（Ｂ）に示す場合は装置１０Ａが属するグループＧ５がメイングループ、装置１０Ｂが属するグループＧ６が孤立グループになる。
なお、この場合は、障害が発生した際に、グループ同士で無線通信を行ってグループに属する装置１０の数を連絡し合うことで、各装置１０は自らが属するグループがメイングループであるか孤立グループであるかを認識することができる。

また、例えば、冗長システム１内に、冗長システム１を管理する管理装置が設けられている場合には、この管理装置が属するグループをメイングループとし、それ以外のグループを孤立グループとして区分するように構成することも可能である。このように、メイングループと孤立グループとの区分のしかたは適宜決められる。
そして、このように、メイングループから孤立グループへの無線通信を制限し、必要な通信のみを行うように構成することで、冗長システム１全体の無線通信の通信量を減らして、冗長システム１全体の信頼性を維持することが可能となる。

［３か所以上の通信経路で障害が発生した場合について］
なお、以上では、冗長システム１内の２か所の通信経路２０で障害が発生した場合について説明したが、３か所以上の通信経路２０で障害が発生した場合も同様に構成することができる。
この場合、冗長システム１内の３か所以上の通信経路２０で障害が発生しても、冗長システム１内の全ての装置１０が通信経路２０で通信接続された状態が維持されて冗長システム１が１つのシステムとして機能し続ける場合もあれば、冗長システム１が上記と同様に２つのグループに分かれる場合もある。そして、これらの場合には、上記と全く同様に構成することが可能であり、説明を省略する。

また、冗長システム１内の３か所以上の通信経路２０で障害が発生して、冗長システム１が３つ以上のグループに分かれた場合も、グループ内の各装置１０の通信を通信経路２０を介した有線通信で行い、グループ間の通信を無線通信で行うように構成される。
そして、この場合も、各グループに属する装置１０の数や、管理装置が属するか否か等によって、各グループのうちの１つのグループをメイングループとし、メイングループ以外のグループを孤立グループとして区分するように構成することが可能である。

なお、冗長システム１における２か所の通信経路２０で障害が発生した場合も同様であるが、どのグループがメイングループに区分され、どのグループが孤立グループに区分されるかを、各装置１０が冗長システム１の２か所以上の通信経路２０で障害が発生した時点で判断するように構成することもできる。
また、予め、冗長システム１の２か所以上の通信経路２０の全ての組み合わせについて、それらで障害が発生した際にどのグループがメイングループに区分され、どのグループが孤立グループに区分されるかを定めたテーブルを用意しておき、障害が発生した時点で、各装置１０がそのテーブルを参照して、グループの区分を認識するように構成することも可能である。

［装置で障害が発生した場合について］
次に、装置１０で障害が発生した場合について、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように例えば装置１０Ｃで障害が発生した場合を例示して説明する。
図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、例えば装置１０Ａと装置１０Ｂとを通信接続する通信経路２０で障害が発生している状態で、装置１０Ｃで障害が発生した場合でも、冗長システム１が２つのグループＧ５、Ｇ６に分かれる。そのため、上記と同様にグループ間の通信の無線通信への切り替え等の処理が行われる。なお、この点については上記と同様であり、説明を省略する。

［効果］
以上のように、本実施形態に係る冗長システム１によれば、複数の装置１０が各通信経路２０でリング状に通信接続されて構成される冗長システム１内の通信経路２０や装置１０の２か所以上で障害が発生した場合に、互いに通信経路２０を介して有線通信を行うことが可能な複数の装置１０からなるグループ（あるいは自ら以外のいずれの装置１０とも通信経路２０を介した有線通信を行うことができない１台の装置１０からなるグループ）に属する装置１０と、当該グループとは通信経路２０を介した有線通信を行うことができなくなったグループに属する装置１０との間では、通信経路２０を介した有線通信を無線通信に切り替えて通信を継続する。
そのため、本実施形態に係る冗長システム１では、冗長システム１内の２か所以上で障害が発生した場合でも、障害が発生していない装置１０同士が通信を継続して行うことが可能となる。

［障害が発生した装置の処理の引き継ぎについて］
ところで、装置１０Ｃで障害が発生した場合、それを放置すると、装置１０Ｃの独自の処理の対象である装備品や機器等の制御等が行われなくなってしまうが、それでは航空機の飛行等に重大な問題が生じる可能性がある。
そのため、例えば装置１０Ｃで障害が発生した場合には、その装置１０Ｃが行っていた処理を装置１０Ｃ以外の装置１０に引き継ぐことが問題になる。
以下、この点について具体的に説明する。

上記のように、各装置１０は、冗長システム１内で障害が発生したと判断すると、互いに情報を送信し合うなどして連絡を取り合い、通信経路２０を介して通信可能な自らと通信可能な装置１０がどの装置１０であるかをそれぞれ認識し、グループ間で無線通信を行って、どのグループがメイングループであるか等を認識する。なお、前述したように、グループに１台の装置１０しか含まれない場合もある。
そして、連絡を取り合った結果、どのグループにも属さない装置１０（すなわち連絡がない装置１０）があった場合、その装置１０（この場合は装置１０Ｃ）で障害が発生したと判断される。本実施形態では、各装置１０は、このようにして、ある装置（この場合は装置１０Ｃ）で障害が発生したと判断するようになっている。

そして、本実施形態では、このように障害が装置１０（この場合は装置１０Ｃ）で発生した場合、メイングループに属する装置１０が、障害が発生した装置１０Ｃが行っていた処理を引き継いで行うようになっている。
このように構成すれば、障害が発生した装置１０Ｃが行っていた処理を、メイングループの各装置１０（あるいはいずれかの装置１０）が引き継いで行うことが可能となり、装置１０Ｃが行っていた処理が行われなくなり航空機の飛行等に重大な問題が生じることを防止することが可能となる。

なお、この場合、孤立グループに属する装置１０は障害が生じた装置１０Ｃの処理を引き継ぐことはなく、自らの処理のみを行うことになる。
そして、孤立グループに属する各装置１０は、メイングループに対して上記のように孤立グループに属する装置１０の台数等を無線通信で通知するほか、ある処理が終了している、終了していない等の通知も行うように構成される。

上記の場合、例えば、前述したようにメイングループと孤立グループとの区分を冗長システム１の管理装置が属するグループをメイングループとするように決める場合は、管理装置が冗長システム１を構成する全ての装置１０のプログラム等を予め保有しておくように構成することが可能である。
このように構成すれば、どの装置１０で障害が発生して、管理装置が必要なプログラム等を保有しているため、それに基づいて自らが処理を引き継いで行ったり、あるいはメイングループに属する装置１０に管理装置から必要なプログラム等を転送してその装置１０に処理を引き継がせたりすることが可能となる。

また、例えば、前述したようにメイングループと孤立グループとの区分をグループに属する装置１０の数の大小で決める場合は、障害がどの装置１０や通信経路２０で発生するかは事前には分からず、いずれの装置１０がメイングループに属することになって障害が発生した装置１０の処理を引き継ぐことになるかは事前には分からないため、各装置１０が冗長システム１を構成する全ての装置１０のプログラム等を予めそれぞれ保有しておくように構成することが可能である。
このように構成すれば、どの装置１０で障害が発生しても、メイングループ（図６（Ａ）、（Ｂ）の場合はグループＧ５）内のいずれの装置１０も、障害が発生した装置１０で行われていた処理に必要なプログラム等を予め保有しているため、それに基づいて処理を引き継いで行うことが可能となる。

また、上記のように、障害が発生した装置１０Ｃの処理をメイングループ内のいずれの装置１０が引き継ぐ場合、例えば、障害が発生した装置１０Ｃの処理を、メイングループ内の余裕がある１台の装置１０が引き継ぐように構成することも可能であり、メイングループ内の複数の装置１０が引き継ぎ連携しながら処理を行うように構成することも可能である。
また、障害が発生した装置１０の処理の対象である装備品等と通信接続されている装置１０が処理を引き継ぐように構成することも可能である。

なお、障害が発生した装置１０の処理の対象である装備品等と通信接続されている装置１０が孤立グループ内にしかない場合には、孤立グループ内の当該装置１０が、障害が発生した装置１０の処理を引き継ぐように構成することも可能である。
また、予め、冗長システム１の装置１０や通信経路２０で障害が発生する全ての場合を予め想定してテーブルを用意しておき、障害が発生した時点で、そのテーブルに基づいて障害が発生した装置１０の処理を引き継ぐ装置１０を決めるように構成することも可能である。

なお、本発明が上記の各実施形態等に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更可能であることは言うまでもない。

１ 冗長システム
１０ 装置
１１ 無線通信手段
２０ 通信経路
Ｇ１〜Ｇ６ グループ
Ｇ１、Ｇ３、Ｇ５ メイングループ
Ｇ２、Ｇ４、Ｇ６ 孤立グループ

Claims (5)

1. 複数の装置が通信経路で通信接続されて構成される冗長システムにおいて、
   前記複数の装置に属する個々の装置はそれぞれ、前記複数の装置のうち自ら以外の２台以上の装置とそれぞれ前記通信経路で通信接続されており、かつ、通常の状態では前記通信経路で自らと通信接続されている装置と当該通信経路を介して有線通信を行い、かつ、いずれも無線通信手段を有しており、
   前記冗長システム内の２か所以上で障害が発生した場合に、前記複数の装置に属する個々の装置は、前記複数の装置のうち自ら以外の装置と通信を行う際、前記通信経路を介して有線通信を行うことが可能な装置とは当該通信経路を介して有線通信を行い、前記通信経路を介して有線通信を行うことができない装置とは前記通信経路を介した有線通信を無線通信に切り替えて通信を継続するように構成されていることを特徴とする冗長システム。
2. 前記障害には、前記通信経路での障害と前記装置での障害とのいずれか一方又は両方が含まれることを特徴とする請求項１に記載の冗長システム。
3. 前記無線通信は、ＭＩＭＯ方式、ＭＩＳＯ方式又はＳＩＭＯ方式で行われることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冗長システム。
4. 前記冗長システム内の２か所以上で障害が発生した後の前記複数の装置に属する個々の装置を、互いに前記通信経路を介して有線通信を行うことが可能な複数の装置ごとにグループに分け、自ら以外の装置と前記通信経路を介した有線通信を行うことができない１つの装置がある場合は当該１つの装置を１つのグループとし、前記グループをメイングループと孤立グループとに区分した場合に、前記孤立グループに属する装置から前記メイングループに属する装置に無線通信でデータを送信し、前記メイングループに属する装置から前記孤立グループに属する装置へは必要なデータのみを無線通信で送信することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の冗長システム。
5. 前記障害が前記装置で発生した場合、前記メイングループに属する前記装置が、障害が発生した前記装置が行っていた処理を引き継いで行うことを特徴とする請求項４に記載の冗長システム。

Images