JP2904976B2 - 伝送路冗長制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄鋼、紙、石油化学等
の一般産業や電力、上下水道、ゴミ処理等の公共分野に
おける分散制御システムの各ステーションを接続するＬ
ＡＮに使用される伝送路（メディア）の冗長制御の伝送
路冗長制御方式のうち、特に、当該二以上伝送路を介し
て伝送される伝送フレームのうち良質な伝送フレームを
選択する伝送路冗長制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記ＬＡＮに使用される伝送路冗長制御
方式として、従来、図１０に示す方式がある。

【０００３】同図において、冗長化された伝送路（以
下、メディアという。）毎に独立して伝送制御を実行す
るため、ステーション１０１は、メディアＡと送受信制
御するモデム１０３ａと当該モデム１０３ａのアクセス
を制御するトークンパッシングバスコントローラ（以
下、ＴＢＣという。）１０５ａと当該ＴＢＣ１０５ａへ
の伝送制御指令を行うＣＰＵ１０７を備えている。同様
にステーション１０１は、メディアＢの送受信制御等の
ためにモデム１０３ｂ、ＴＢＣ１０５ｂを備えている。
上記ＣＰＵ１０７は、通常、メディアＡ，Ｂに対する送
受信の場合にＴＢＬ１０５ａ，１０５ｂを個々に伝送制
御し、ＴＢＣ１０５ａまたはＴＢＣ１０５ｂのうち、Ｔ
ＢＣ１０５ａに異常が発生するとＴＢＣ１０５ｂを使用
してメディアＢより伝送制御する。

【０００４】上記伝送制御方式は、ＴＢＣ１０５ａおよ
びＴＢＣ１０５ｂの２つを備えてシステムの価格の上昇
を招くおそれがあり、また、ＣＰＵ１０７によりＴＢＣ
１０５ａ系およびＴＢＣ１０５ｂ系の異なった情報転送
を制御するため、ＣＰＵ１０７の処理が煩雑になり易
い。更に、メディアＡとメディアＢとが異なる情報転送
を実行している場合、例えば、メディアＡに異常が発生
すると情報転送量が半分になり、システムの処理能力の
低下を招くおそれがあった。

【０００５】その対策として考案されたのが図１１に示
す特開昭５８−６２９４９である。

【０００６】上記特開昭５８−６２９４９は、図１０の
制御方式に比べてＴＢＣ１０５ａ，１０５ｂを１つのＴ
ＢＣ１１３の構成にして、送信の場合にはＣＰＵ１１５
からＴＢＣ１１３、モデム１１１ａ，１１１ｂを介して
メディアＡ，Ｂに伝送フレームを送信する。一方、受信
の場合、ＣＰＵ１１５は、切換えスイッチ１１７をモデ
ム１１１ａまたはモデム１１１ｂに切換えてメディアＡ
またはメディアＢから伝送される伝送フレームを受信す
る。例えば、メディアＡから受信している場合に当該メ
ディアＡに異常が発生するとＣＰＵ１１５は、切換えス
イッチ１１７をモデム１１１ｂに切換えてメディアＢか
ら伝送フレームを受信するのであるが、瞬時にスイッチ
１１７を切換えるのが容易ではなかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭５８−６２９４９は、例えば、メディアＡから伝送
フレームを受信中に当該メディアＡに異常信号が流れる
とＣＰＵ１１５により切換えスイッチ１１３をモデム１
１１ｂ側に切換えるのであるが、ＣＰＵ１１５がプログ
ラム制御により切換え制御を実行しているため、切換え
スイッチ１１７をモデム１１１ｂ側に切換える処理が遅
延して、エラー受信になるため、伝送フレームの再送信
を行なうことにより、処理効率の低下を招来する問題が
あった。

【０００８】本発明は、このような従来の課題を解決す
るためになされたものであり、その目的は、システムの
機構を煩雑にすることなく、伝送路から伝送される伝送
フレームのうち良質な伝送フレームを選択することによ
り、信頼性の高いデータを供給可能にしてシステムの信
頼性を向上する伝送路冗長制御方式を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、二以上の伝送路と、この二以上の伝送路
のうち一方の伝送路より伝送フレームを受信してから他
方の伝送路より伝送フレームを受信するまでのタイミン
グを取るタイミング取得手段と、このタイミング取得手
段により受信した伝送フレームのデータの有無を検出す
るデータ有無検出手段と、前記タイミング取得手段によ
り受信した伝送フレームのデータの解読不可を検出する
検出手段と、前記二以上の伝送路に１対１に対応して設
けられ、当該伝送路から伝送される伝送フレームのデー
タをビット毎にシフトしながら記憶するバッファと、こ
のバッファから出力されるビット毎のデータの良否を前
記データ有無検出手段および前記検出手段により判定し
て前記二以上の伝送路から伝送される伝送フレームを選
択する伝送フレーム選択手段と、を備えたことを要旨と
する。

【００１０】

【作用】上述の如く構成すれば、タイミング取得手段に
より二以上のうち一方の伝送路より伝送フレームを受信
してから他方の伝送路より伝送フレームを受信するまで
のタイミングを取る。このタイミングが取られて受信し
た伝送フレームのデータの有無をデータ有無検出手段に
より検出する。また、前記タイミング取得手段により受
信した伝送フレームのデータの解読不可を検出手段によ
り検出する。このような手段を具備して、二以上の伝送
路に１対１に対応して設けられたバッファから出力され
る伝送フレームのデータを１ビット毎に前記データ有無
検出手段および前記検出手段によりデータの良否を選択
するので、信頼性の高いデータを供給可能にしてシステ
ムの信頼性を向上できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１２】図１は本発明の伝送路冗長制御方式に係る
一実施例の構成を示すブロック図である。

【００１３】同図において、冗長化された伝送路（以
下、メディアという。）毎に独立して伝送制御を実行す
るため、ステーション１は、メディアＡに接続されてい
るモデム（ＭＯＤＥＭ）３ａおよびメディアＢに接続さ
れているモデム（ＭＯＤＥＭ）３ｂを備えている。上記
モデム３ａは、メディアＡとの伝送制御を実行るもので
あり、当該メディアＡから受信される伝送フレームを待
ち合わせ器５に出力し、後述するトークパッシングバス
コントローラ（以下、ＴＢＣという。）１３から出力さ
れる伝送フレームをメディアＡに送信する。同様に、モ
デム３ｂは、メディアＢから受信される伝送フレームを
待ち合わせ器５に出力し、ＴＢＣ１３から出力される伝
送フレームをメディアＢに送信する。

【００１４】待ち合わせ器５は、メディアＡまたはメデ
ィアＢのうち、一方のメディアから伝送フレームを受信
するとリセット信号（ＲＳＴ）およびＷＡＩＴＩＮＧ信
号を立ち上げて後述する弾性バッファ７ａ，７ｂに出力
する。そして、他方のメディアから伝送フレームを受信
すると待ち合わせ器５は、オープン（ＯＰＥＮ）信号お
よびＶＡＬＩＤＡ信号、ＶＡＬＩＤＢ信号を立ち上げて
後述する判定選択器１１に出力する。

【００１５】弾性バッファ７ａはエラスティックバッフ
ァ（ＥＬＡＳＴＩＣ ＢＵＦＦＥＲ）とも呼ばれるシフ
トレジスタであり、モデム３ａから入力されるメディア
Ａより受信される伝送フレームを入力して、後述するバ
ッド信号カウンタ９ａおよび判定選択器１１に出力す
る。弾性バッファ７ｂも弾性バッファ７ａと同様にメデ
ィアＢから受信される伝送フレームを後述するバッド信
号カウンタ９ｂおよび判定選択器１１に出力する。

【００１６】バッド信号カウンタ９ａ，９ｂは弾力バッ
ファ７ａ，７ｂに接続され、後述の図４に示されるバッ
ド信号のエンコード値を検出するとカウンタを１つ進め
るように機能し、また待ち合わせ器５から出力されるＲ
ＳＴ信号にてカウンタをクリアする。このカウンタのカ
ウント値は判定選択器１１に出力される。

【００１７】判定選択器１１は、メディアＡまたはメデ
ィアＢから伝送される伝送フレームのデータを比較し
て、良好なデータを選択するものであり、待ち合わせ器
５からのＶＡＬＩＤ信号、ＷＡＩＴＩＮＧ信号とバッド
信号カウンタ９ａ，９ｂおよび弾性バッファ７ａ，７ｂ
に基づいて選択する。

【００１８】ＴＢＣ１３は、モデム３ａ，３ｂを介して
メディアＡおよびメディアＢに伝送フレームの送信と判
定選択器１１から入力されるＲＸＳＹＭｎの受信とを制
御する。

【００１９】ＣＰＵ１５は、ステーション１全体の制御
およびメディアＡ，Ｂに送信する伝送フレームの作成、
メディアＡ，Ｂから受信される伝送フレームの受信等を
制御する。

【００２０】次にＬＡＮ上の各ステーション間で授受さ
れる伝送フレーム１７を図２に示す。

【００２１】上記伝送フレームのＰＲＥＡＭＢＬＥはモ
デム３ａ，３ｂに対して受信クロック（ＲＸＣＬＫ）と
受信レベルを調整するためのもので、これに続いてフレ
ームの開始を示すＳＤ（スタートデリミタ）、フレーム
のタイプを決定するＦＣ（フレームコントロール）、フ
レームを受信するアドレスを示したＤＡ（ディスティネ
ーションアドレス）、フレームの送出ステーションを示
すＳＡ（ソースアドレス）、フレーム中のデータを示す
Ｄａｔａ、フレームのチェックをするＦＣＳ（フレーム
チェックシーケンス）、およびフレームの最後を示すＥ
Ｄ（エンドデリミタ）から構成される。

【００２２】メディアＡ，Ｂに伝送される伝送フレーム
は、メディアＡとメディアＢの距離の違いにより、ある
ステーションから出力された信号はＬＡＮ上の別のある
ステーションに到着するときに図３に示されるような複
数のタイプで受信される。この図３で、タイプＡはメデ
ィアＡとメディアＢで同時に到着、タイプＢはメディア
Ａの方がメディアＢより先に到着、またタイプＣはメデ
ィアＢの方がメディアＡより先に到着したことを示すも
のである。なお、残りのタイプＤはメディアＡのみ信号
が流れた場合、また、タイプＥはメディアＢのみに信号
が流れた場合を示す。

【００２３】メディアＡおよびメディアＢに伝送される
伝送フレームの受信は、メディアＡ、メディアＢともに
モデム３ａ，３ｂを介してＲＸＳＹＭ０，ＲＸＳＹＭ
１，ＲＸＳＹＭ２の３本の信号線と受信クロックである
ＲＸＣＬＫがモデム３ａ，３ｂからシリアルに出力され
る。上記モデム３ａ，３ｂから出力される３本の信号線
ＲＸＳＹＭ０〜ＲＸＳＹＭ２の値を図４に示す。

【００２４】上記ＲＸＳＹＭ０〜ＲＸＳＹＭ２の全てが
「０」の場合は転送フレーム１７のＤａｔａが「０」で
あり、ＲＸＳＹＭ０が「１」でＲＸＳＹＭ０，１が
「０」の場合はＤａｔａが「１」である。モデム３ａ，
３ｂによりＤａｔａが解読不可の場合は、ＲＸＳＹＭ１
が「１」にＲＸＳＹＭ２が「０」になる。伝送フレーム
１７のＤａｔａがノンデータの場合は、ＲＸＳＹＭ１が
「０」にＲＸＳＹＭ２が「１」になり、伝送フレーム１
７を受信しない場合にはＲＸＳＹＭ１，ＲＸＳＹＭ２が
共に「１」である。

【００２５】次に待ち合わせ器５を図５の回路図を用い
て説明する。

【００２６】同図において、ＳＤ検出回路１９ａは、メ
ディアＡから伝送される伝送フレーム１７にセットされ
ているＳＤを検出するとリセット（ＲＳＴ）信号をオア
（ＯＲ）回路２１およびＤフリップフロップ２３のＤ入
力端子、クロック入力端子に出力する。

【００２７】ＳＤ検出回路１９ｂは、メディアＢから伝
送される伝送フレーム１７にセットされているＳＤを検
出するとリセット（ＲＳＴ）信号をオア（ＯＲ）回路２
１およびＤフリップフロップ２５のＤ入力端子、クロッ
ク入力端子に出力する。

【００２８】診断タイマ２７は、ＳＤ検出回路１９ａま
たはＳＤ検出回路１９ｂにより伝送フレーム１７のＳＤ
が検出されると他方のメディアの伝送フレーム１７のＳ
Ｄを検出するまでの許容時間を決定するものである。仮
に、他方のメディアの伝送フレーム１７のＳＤが許容時
間まで検出されなければメディア断線、ハードウェア故
障を検出することになる。また、診断タイマ２７は、ア
ンド（ＡＮＤ）回路２９に接続され、タイマアウトにな
るとオア回路３１の入力端子をハイレベルにする。更
に、診断タイマ２７は、遅延回路３３に接続され当該遅
延回路３３によりリセット（ＲＳＴ）される。

【００２９】カウンタ３５は、Ｒ入力端子にアンド回路
３７が接続され、クロック（ＣＫ）入力端子にオア回路
３１が接続されている。また、カウンタ３５は、ＲＸＳ
ＹＭ０出力端子がオア回路３９に接続され、ＲＸＳＹＭ
１出力端子が立上り検出器４１、弾性バッファ７ａ，７
ｂおよびバッド信号カウンタ９ａ，９ｂに接続され、Ｒ
ＸＳＹＭ２出力端子が立上り検出器４３、アンド回路３
７、診断タイマ２７、オア回路３９、およびＤフリップ
フロップ４５，４７に接続されている。

【００３０】弾性バッファ７ａ，７ｂを図６の回路図を
用いて説明する。

【００３１】同図に示されるように受信クロックＲＸＣ
ＬＫの変化の度に８ビットのシフトレジスタ４９とＮ個
のフリップフロップから構成されるシフトレジスタ５１
へＲＸＳＹＭｎを入力させるようにして、同時にＲＸＣ
ＬＫをカウントアップして０，１，２，……ｎのエンコ
ード値を得る。この得たエンコード値をｎビットカウン
タ／エンコーダ（以下、カウンタという。）５３へ入力
させる。このカウンタ５３のカウントアップ値はＲＳ
Ｔ，ＯＰＥＮ信号で制御されＲＳＴの入力でカウント値
はクリアされ、ＯＰＥＮ信号が発生するまでの間ＲＸＣ
ＬＫのタイミングでカウンタは進みＯＰＥＮ信号が入力
されるとＦＦ（フリップフロップ）５５とＡＮＤ回路５
７によりカウントアップは停止するよう制御される。Ｏ
ＰＥＮ信号が入力されたときのカウンタ５３の出力状態
によりシフトレジスタの段数が決定されオア回路５９、
アンド回路６１を経由してＲＸＳＹＭｎが出力される。

【００３２】判断選択器１１を図７の回路図を用いて説
明する。

【００３３】上記判断選択器１１は、弾性バッファ７
ａ，７ｂから出力されるメディアＡとメディアＢのＲＸ
ＳＹＭｎ信号を選択し、または待ち合わせ中のサイレン
スエンコーダ値を出力するものである。

【００３４】上記サイレンスエンコード値は、サイレン
スパターン器６３から出力され、待ち合わせ器５から出
力されるＷＡＩＴＩＮＧ信号が有効（ＴＲＵＥ）を示す
ときＧＡＴＥ６５が開となり出力される。

【００３５】優先度選択回路６７は、待ち合わせ器５か
ら出力されるＶＡＬＩＤＡ信号，ＶＡＬＩＤＢ信号を排
他的論理和６９とアンド回路７１ａ，７１ｂを介して、
当該ＶＡＬＩＤＡ信号，ＶＡＬＩＤＢ信号により一方が
有効（ＴＲＵＥ）で、他方が無効（ＦＡＬＳＥ）のと
き、メディアＡまたはメディアＢの１つを有効とする信
号を作り出力する。

【００３６】また、優先度選択回路６７は、ＢＡＤサイ
レンス出力検出回路７３、排他的論理和７７およびアン
ド回路７９ａに接続されて、メディアＡから伝送される
伝送フレームのＤａｔａが図４に示したバッドシグナル
またはサイレンスで、他方の系が検出されないとメディ
アＡまたはメディアＢの１つを有効とする信号が入力さ
れる。

【００３７】更に、優先度選択回路６７は比較器８１に
接続され、メディアＡとメディアＢとのＲＸＳＹＭｎを
比較して一致しているときメディアＡのＲＸＳＹＭｎを
選択されて入力される。

【００３８】また、優先度選択回路６７は比較器８３、
否定回路８５に接続され、バッド信号カウンタ９ａ，９
ｂの出力値を比較してメディアＢがメディアＡよりも大
きいときメディアＡを選択する信号を作る。

【００３９】以上の構成を備えた判定選択器１１は、以
下に示す判定を行う。

【００４０】優先度選択回路６７には，，，の
４つが入力されるが、これらの入力値は互いに矛盾して
いることがある。このため次に示される順位をもって指
定されたメディアＡまたはメディアＢを決定するように
している。

【００４１】 入力＞入力＞入力＞入力 高い＜−−− 優先度 −−−＞低い 次に本実施例の作用を図８（ａ），（ｂ）および図９の
タイムチャートを用いて説明する。

【００４２】まず、システムの起動後、メディアＡから
伝送フレーム１７ａがモデム３ａを介して伝送されると
待ち合わせ器５は、ＳＤ検出回路１９ａにより当該伝送
フレーム１７ａのＳＤを検出するとリセット（ＲＳＴ）
信号およびＷＡＩＴＩＮＧ信号を立上げる（図８
（ａ））。また、メディアＢからモデム３ｂを介して伝
送フレーム１７ｂが伝送されると待ち合わせ器５は、Ｓ
Ｄ検出回路１９ｂによりＯＰＥＮ信号、ＶＡＬＩＤＡ信
号およびＶＡＬＩＤＢ信号を立上げて、ＷＡＩＴＩＮＧ
信号を立ち上げる（同図（ａ））。

【００４３】一方、メディアＡから伝送フレーム１７ａ
が伝送されてメディアＢから伝送フレームが伝送されな
い場合、待ち合わせ器５は、ＲＳＴ信号およびＷＡＩＴ
ＩＮＧ信号が立ち上がり、診断タイマ２７のタイムアウ
トｔ₂ 後にＯＰＥＮ信号およびＶＡＬＩＤＡ信号が立ち
上がる（図８（ｂ））。

【００４４】以上がメディアＢよりメディアＡからの伝
送フレームが先に到着した場合を図９（Ｉ）に示し、逆
にメディアＡよりメディアＢからの伝送フレームが先に
到着した場合を図９（II) に示す。更に、メディアＡか
らのみ伝送フレームを受信した場合を同図（III ）に示
す。

【００４５】なお、診断タイマ２７の時間はメディアＡ
とメディアＢの距離差で許される時間により決まり、本
実施例では５μｓの時間である。

【００４６】上記待ち合わせ器５から出力されるＲＳＴ
信号および弾性バッファ７ａ，７ｂにより判定選択器１
１は、以下に示す判定を行う。

【００４７】ａ．待ち合わせ器５から得られるＶＡＬＩ
ＤＡ信号またはＶＡＬＩＤＢ信号が有効でないことを示
すなら無条件に有効なメディアのＲＸＳＹＭｎを選択す
る。

【００４８】ｂ．弾力バッファ７ａから出力されるＲＸ
ＳＹＭｎが“０”、“１”またはノンデータのエンコー
ド値で、かつ弾力バッファ７ｂの出力がバッドまたはサ
イレンスのエンコード値を示すときは弾力バッファ７ａ
のＲＸＳＹＭｎ出力を選択する。

【００４９】ｃ．弾力バッファ７ｂから出力されるＲＸ
ＳＹＭｎが“０”、“１”またはノンデータのエンコー
ド値で、かつ弾力バッファ７ａの出力がバッドまたはサ
イレンスのエンコード値を示すときは弾力バッファ７ｂ
のＲＸＳＹＭｎ出力を選択する。

【００５０】ｄ．弾力バッファ７ａおよび弾力バッファ
７ｂともにバッドおよびサイレンスのエンコード値を含
まないで同じエンコード値を示す場合は予めとり決めて
おいたバッファのＲＸＳＹＭｎ出力を選択する。

【００５１】ｅ．弾力バッファ７ａおよびバッファ７ｂ
共にバッドおよびサイレンスのエンコード値を含まない
で異なるエンコード値（弾力バッファ７ａは“０”、弾
力バッファ７ｂは“１”のように）を示す場合は、バッ
ド信号カウンタ９ａとバッド信号カウンタ９ｂのカウン
タ出力値の比較により小さい方の系のＲＸＳＹＭｎ出力
を選択する。

【００５２】選択したＲＸＳＹＭｎ信号を判定選択器１
１はＴＢＣ１３に出力する。

【００５３】以上の説明のように本発明は、メディアＡ
とメディアＢに伝送される伝送フレームのうち後に伝送
される伝送フレームに同期を取るように最初に伝送され
る伝送フレームをｎビット遅延させるようにして待ち合
わせ、待ち合わせができたら両方のメディアの信号を比
較して良いほうのものを受信クロック単位（ビット単
位）に選択するように作用してＴＢＣ１３への入力信号
を決定する。

【００５４】これにより、ＴＢＣ１３が１個で済みシス
テムが安価になる。

【００５５】フレーム単位にメディアを選択するのでは
なく、受信クロック単位（ビット単位）にメディアＡま
たはメディアＢの信号の良いほうを選択して取り込みす
るので、メディアＡおよびメディアＢに同時にノイズが
乗らない限り信頼性が高く確実に信号をＴＢＣ１３に送
り込むことができる。

【００５６】受信クロック単位にメディアＡまたはメデ
ィアＢのいづれかに正常な信号が乗れば正常な伝送フレ
ームを合成することができる。

【００５７】メディアを切り換え受信する方式と一つの
ＬＡＮで混在させることができる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、二以
上の伝送路から伝送される伝送フレームのデータを比較
して良質なデータを選択するので、システムの機構を煩
雑にすることなく、伝送路から伝送される伝送フレーム
のうち良質な伝送フレームを選択することにより、信頼
性の高いデータを供給可能にしてシステムの信頼性の向
上を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の伝送路冗長制御方式に係る一実施例を
示すブロック図である。

【図２】伝送フレームを示す図である。

【図３】メディアアクセス制御を示す図である。

【図４】エンコード値を示す図である。

【図５】待ち合わせ器を示す回路図である。

【図６】弾性バッファを示す回路図である。

【図７】判定選択器を示す回路図である。

【図８】待ち合わせ器の動作を示すタイムチャートであ
る。

【図９】本発明の動作を示すタイムチャートである。

【図１０】従来例を示すブロック図である。

【図１１】従来例を示すブロック図である。

【符号の説明】

５ 待ち合わせ器 ７ａ，７ｂ 弾性バッファ ９ａ，９ｂ バッド信号カウンタ １１ 判定選択器 １７ 伝送フレーム １９ａ，１９ｂ ＳＤ検出回路 ２７ 診断タイマ ３５ ｎビットカウンタエンコーダ ５３ ｎビットカウンタエンコーダ ６７ 優先度選択回路 ７３，７５ ＢＡＤサイレンス検出回路 ８１，８３ 比較器

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二以上の伝送路と、 この二以上の伝送路のうち一方の伝送路より伝送フレー
   ムを受信してから他方の伝送路より伝送フレームを受信
   するまでのタイミングを取るタイミング取得手段と、 このタイミング取得手段により受信した伝送フレームの
   データの有無を検出するデータ有無検出手段と、 前記タイミング取得手段により受信した伝送フレームの
   データの解読不可を検出する検出手段と、 前記二以上の伝送路に１対１に対応して設けられ、当該
   伝送路から伝送される伝送フレームのデータをビット毎
   にシフトしながら記憶するバッファと、 このバッファから出力されるビット毎のデータの良否を
   前記データ有無検出手段および前記検出手段により判定
   して前記二以上の伝送路から伝送される伝送フレームを
   選択する伝送フレーム選択手段と、 を備えたことを特徴とする伝送路冗長制御方式。