JP3938806B2 - トポロジー修正方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速シリアルバス規格ＩＥＥＥ１３９４のように、通信ノードをループ配置した場合に通信不能となるインターフェースにおいて、ループ配置されて通信不能となった状態から通信を再開するためのトポロジーの修正を行うトポロジー修正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、バス上で通信ノードをループ配置すると、データ転送の際、経路の異なるデータの衝突が起きる危険性がある。ＩＥＥＥ８０２．３で規定された１０ＢＡＳＥ−Ｔのように、ループ（スター）配置をとるネットワークでは、スイッチがデータの転送される経路を判断して、衝突の起こらないように、ポート接続を管理して、データ転送の効率を高めている。また、ＬＡＮ間接続などでは、ＩＥＥＥ８０２．１で規定されているスパニングツリーアルゴリズムにより、論理的なツリー構造を持つループフリーな配置が採られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような技術は、アドレス割り付けや、データ転送経路の管理、トポロジーの管理を行うホストやスイッチが必要であり、全ての通信ノードが対等で、ホストなしでも通信を行わなくてはならないＩＥＥＥ１３９４などで規定されているインターフェースには適用できない。しかし、ＩＥＥＥ１３９４の規定では、利用可能な通信ノード数が最大６３、ポート数が１通信ノードにつき１６までと多く、ユーザーが誤って通信ノードをループ配置してしまう可能性が高く、こうした場合に通信不能になる問題がある。
【０００４】
また、ＩＥＥＥ１３９４の規定では、こうした場合、どの通信ノードの配置が原因で通信不能なのかといった情報をバスから得ることができず、ユーザーが直接配線を調べて接続を変更する必要がある。
したがって、本発明の目的は、ループ配置されて通信が不能な状態から自動的に通信を再開することができるトポロジー修正方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ループ配置されて通信が不能な状態となったときに、いったんループ内の接続を論理的に無効にし、各ループ内通信ノード同士をループにならないように再度接続していくことで過不足なく接続箇所を求められることに着目し、物理的にはループ配置されたバスを論理的にツリーまたはディジーチェーンとして認識可能として、自動的に通信を再開させるものである。
【０００６】
以下、請求項毎に説明する。
請求項１記載のトポロジー修正方法は、複数の通信ノードと通信ノード間を接続する伝送路により構成されるバスにおいて、各通信ノードがループ検出ステップでループに含まれるかを判定し、通信ノードが伝送路によってループを含む配置で接続された場合、ループを構成する通信ノードであるループ内通信ノードは、いったん伝送路の接続を論理的に無効にし、ループ内通信ノードにおいてループ検出ステップの後に実行される接続ステップで、伝送路によって接続された通信ノードのうちループを構成しているものである、隣接通信ノードに対して接続通知を送信し、かつ論理的にループを形成せずに隣接通信ノードと接続可能かを判定し、接続可能と判定された箇所で論理的な接続を有効とすることを特徴とする。
【０００７】
請求項１記載の方法では、ループ検出ステップで通信ノードがループを構成していると判定されたら、いったん伝送路による通信ノード間の接続を論理的に無効にし、接続ステップで、ループを構成する隣接通信ノードと論理的にループを形成せずに接続可能かを判定し、接続可能と判定された伝送路での接続のみ有効とすることで、物理的にはループ配置を含むバスを、ツリーまたはディジーチェーンとして認識し通信を行えるようにする。
【０００８】
請求項２記載のトポロジー修正方法は、請求項１記載のトポロジー修正方法において、接続ステップで、ループ内通信ノードが接続通知を送信している伝送路で、隣接通信ノードも接続通知を送信している場合に、論理的にループを形成せずに隣接通信ノードと接続可能であると判定することを特徴とする。
請求項２記載の方法では、接続ステップで隣接通信ノードと接続可能かを、同一の伝送路上で両端の通信ノードが双方とも接続通知を行っていることにより判断することで、伝送路でやりとりされる情報を少なくする。
【０００９】
請求項３記載のトポロジー修正方法は、請求項１記載のトポロジー修正方法において、接続ステップで、ループ内通信ノードが論理的にループを形成せずに新たに隣接通信ノードと接続可能と判定した場合、既にループ内通信ノードが形成している、接続可能な通信ノード同士で構成される第１のノードグループと、新たに接続可能と判定した隣接通信ノードが形成している第２のノードグループとが、新たに同一の第３のノードグループを形成し、第３のノードグループからは最大１ポートで接続通知を送信することを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の方法では、接続可能と判断された通信ノード同士が同一のノードグループに属し、１つのノードグループからは１ポートからしか接続通知を行わないことで、離れたノードと情報をやりとりすることなく、トポロジーが再構成される過程でループが形成されるのを防ぐ。
請求項４記載のトポロジー修正方法は、請求項１記載のトポロジー修正方法において、接続要求とは、ある通信ノードが接続通知を行う通信ノードとなることを他の通信ノードに要求する伝送路の状態であり、接続許可とは接続要求による要求を許可する伝送路の状態であり、ループ内通信ノードに、接続ステップで論理的にループを形成せずに隣接通信ノードと接続可能と判断されなかったポートがまだ１箇所以上ある場合、いったん接続ステップを実行した後に実行される接続通知箇所決定ステップで、ループ内通信ノードとすでに接続ステップで接続可能と判断された隣接通信ノードのうち、まだ接続要求を送信していない通信ノードに対し、それらと接続されるポートおよび伝送路を通じて接続要求を送信し、接続通知箇所決定ステップでの接続要求の送信後、ループ内通信ノードとすでに接続ステップで接続可能と判断された全ての隣接通信ノードから接続通知を行うことを許可されることにより接続通知可能な通信ノードであると判断したら、再び接続ステップに遷移することを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の方法では、接続通知箇所決定ステップで、まだ隣接通信ノードと接続可能でないループを形成するポートを持つループ内ノードが接続要求を送信することにより、短時間でノードグループ内で接続通知を行うノードの候補を決める。
請求項５記載のトポロジー修正方法は、請求項４記載のトポロジー修正方法において、接続通知箇所決定ステップで、ループ内通信ノードが接続要求を送信しないうちに、隣接通信ノードからの接続要求を受信した場合、隣接通信ノードからの接続要求を受信した以外のループを構成するポートで接続要求を送信することを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の方法では、接続通知箇所決定ステップで、先に接続要求を行った通信ノードの要求を優先して、他の隣接通信ノードにリピートすることにより、情報の多くのせられない伝送路上で、高速に要求の伝搬、調停を行う。
請求項６記載のトポロジー修正方法は、請求項４記載のトポロジー修正方法において、接続通知箇所決定ステップで、ループ内通信ノードが接続要求を受信したポートが１つで、かつそれ以外にループを構成するポートがない場合、接続要求を受信したポートで接続許可を送信することを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の方法では、接続通知箇所決定ステップで、接続要求をリピートする先のない通信ノードから接続許可を開始することで、ルートなどを決めずに接続通知を行うノードを決定する。
請求項７記載の方法では、接続通知箇所決定ステップで、接続要求をリピートした方向の通信ノード全ての接続許可を得て、接続通知を行うことで、ルートなどを決めずに接続通知を行うノードを決定する。
【００１４】
請求項７記載のトポロジー修正方法は、請求項６記載のトポロジー修正方法において、接続通知箇所決定ステップで、ループ内通信ノードが接続要求を送信した全てのポートで接続許可を受信した場合、接続要求を送信するよりも先に、接続可能なポートのいずれかで隣接通信ノードからの接続要求を受信していなければ、接続通知可能な通信ノードであると判断して接続ステップに遷移し、ループを構成するポートで、まだ接続可能な状態にないポートのいずれか１つから接続通知を行い、受信していれば、隣接通信ノードからの接続要求を受信したポートで接続許可を送信することを特徴とする。
請求項８記載のトポロジー修正方法は、請求項４記載のトポロジー修正方法において、接続通知箇所決定ステップで、接続要求を受信したことをうけて接続要求を送信しているループ内通信ノードが、接続許可を受信していない場合に、複数の接続要求を同時に受信したと判断した場合に、接続要求を受信したポートで接続要求を送信することを特徴とする。
【００１５】
請求項８記載の方法では、接続通知箇所決定ステップで、同時に接続要求をしてきた通信ノードに対して、接続要求を送信して、要求の競合状態を作り出すことにより、要求を再試行させる。
請求項９記載のトポロジー修正方法は、請求項４記載のトポロジー修正方法において、接続通知箇所決定ステップで、接続要求を送信したポートで接続要求の競合が観測された場合、接続要求の送信を自ら開始したループ内通信ノードが、乱数発生手段によって与えられる乱数に基づいて選択された待機時間、接続要求を送信したポートでの送信を停止することを特徴とする。
【００１６】
請求項９記載の方法では、接続通知箇所決定ステップで、乱数発生手段により、接続要求の競合の観測から、接続要求再開までの待機時間をランダムに決定することで、接続要求の調停結果の規則性をなくす。
請求項１０記載のトポロジー修正方法は、請求項９記載のトポロジー修正方法において、接続通知箇所決定ステップで、乱数発生手段によって与えられる乱数に基づいて選択される待機時間同士の差が、バスの最長経路に対応する長さの伝送路で信号を往復させるのに必要な時間以上であることを特徴とする。
【００１７】
請求項１０記載の方法では、接続通知箇所決定ステップで、選択される接続要求の競合の観測から、接続要求再開までの待機時間の差が、バス上で最も離れた通信ノード間で信号を往復してリピートさせるのに充分な時間であることにより、待機時間の選択結果が異なる場合に、確実に競合の勝敗が決定される。
請求項１１記載のトポロジー修正方法は、請求項１記載のトポロジー修正方法において、接続要求とは、ある通信ノードが接続通知を行う通信ノードとなることを他の通信ノードに要求する伝送路の状態であり、接続許可とは接続要求による要求を許可する伝送路の状態であり、接続通知箇所決定ステップで、接続可能な通信ノード同士で構成されるノードグループ内で、接続通知箇所決定ステップ遷移直後に親ノードの存在しない通信ノードを局所的ルートノードとし、局所的ルートノードに対して接続要求を行い、局所的ルートノードが接続許可の送信を開始することを特徴とする。
【００１８】
請求項１１記載の方法では、接続通知箇所決定ステップで、ノードグループ内での局所的なルートノードを決定することにより、多数の通信ノードからの接続要求の調停を高速に行う。
請求項１２記載のトポロジー修正方法は、請求項４記載のトポロジー修正方法において、接続通知箇所決定ステップで、ループ内通信ノードが接続通知可能な通信ノードとなった場合、接続通知を行うポートを、ループを構成するポートで、まだ接続可能な状態にないポートから、乱数発生手段によって与えられる乱数に基づいて選択することを特徴とする。
【００１９】
請求項１２記載の方法では、接続ステップで、接続通知を送信するポートを、まだ接続可能な隣接通信ノードのないループを構成するポートのなかから、乱数発生手段を用いてランダムに決定することにより、接続通知ポートとして選ばれるポートの規則性をなくす。
請求項１３記載のトポロジー修正方法は、請求項１記載のトポロジー修正方法において、いったん接続ステップを実行した後に実行される待機ステップで、待機ステップでの待機時間を、乱数発生手段によって与えられる乱数に基づいて複数の時間の中から決定することを特徴とする。
【００２０】
請求項１３記載の方法では、待機ステップで、待機する時間を乱数発生手段を用いてランダムに決定することにより、接続通知ノードとして選ばれるノードの規則性をなくす。
請求項１４記載のトポロジー修正方法は、請求項１記載のトポロジー修正方法において、接続ステップの直後に、接続確認ステップを有し、接続確認ステップで隣接通信ノードと接続可能であるかの判定を行い、直前の接続ステップで隣接通信ノードと接続可能と判定された場合には、隣接通信ノードが自らと接続可能と判断させる接続確認を送信することを特徴とする。
【００２１】
請求項１４記載の方法では、隣接通信ノードと接続可能と判定されたポートから接続確認を送信し、接続確認ステップでも隣接通信ノードと接続可能かを判定することにより、各通信ノード間のクロックの位相のずれによる、接続可能性の判断の食い違いをなくす。
請求項１５記載のトポロジー修正方法は、請求項１記載のトポロジー修正方法において、ループ検出ステップでループが検出されてから、トポロジー修正に必要な時間が経過していたら、トポロジー修正の処理を終了することを特徴とする。
【００２２】
請求項１５記載の方法では、ループ検出時から一定時間経過後にトポロジー修正の処理を終了することにより、離れた通信ノード間で情報をやりとりすることなく処理を完了させる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図１から図１３を用いて説明する。
以下では、今回のトポロジー修正方法をＩＥＥＥ１３９４の規定によるケーブル物理層で実現される場合を前提に、ＩＥＥＥ１３９４の制約を考慮して説明する。
【００２４】
まず、図２〜図８の順で本発明のトポロジー修正方法によりトポロジーが再構築されていく過程を示す。
図２は通信ノード１００，１０１，１０２がループ配置された状態を示している。１０３〜１０８はそれぞれポート、１１０〜１１２は伝送路である。
図３は各通信ノード１００，１０１，１０２がループ配置されていることを検出し、ノード間を接続している各伝送路１１０，１１１，１１２についての接続を論理的に無効にした状態を示している。このようにいったん、ループ内の全ての接続を無効にしてしまうのは、ＩＥＥＥ１３９４の規定がホストを必要としない、全てのノードが対等なインターフェースであるため、部分的に無効な箇所を作って通信を行おうとすると、複数の通信ノードが同様な動作をして、他の通信ノードと切り離された孤立した通信ノードができてしまう可能性があるからである。
【００２５】
図４は通信ノード１００と通信ノード１０１が、それぞれポート１０４，ポート１０６から接続通知１１５，１１６を送信している状態を示している。このように隣接する通信ノード同士が同一伝送路で接続通知を送信してはいない段階ではまだ、論理的に接続可能とは判断されない。
図５は通信ノード１００と通信ノード１０１のうち、通信ノード１０１が接続通知を送信するポートを変え、それぞれポート１０４、ポート１０５から接続通知１１７，１１８を送信している状態を示している。このように隣接する通信ノード同士が同一伝送路で接続通知を送信している段階で、隣接する通信ノード１００と通信ノード１０１はループを形成することなく接続可能と判断する。このような箇所、ここでは伝送路１１０は実線で表示する。
【００２６】
図６は接続可能と判断された通信ノード１００と通信ノード１０１が、１つのノードグループ１１３を形成した状態を示している。もちろん、このノードグループは、バス全体を観察した時の論理的なもので、実際には各通信ノードはどの隣接する通信ノードと接続可能かという情報を持つことで、このノードグループを形成している。
図７は通信ノード１０１がさらに接続可能な通信ノードを増やすため、通信ノード１０２と接続通知１１９，１２０の送受信を行っている状態である。１つのノードグループから送信される接続通知は１つでなくてはならない。これは、同じノードグループ内で接続を行ってループが形成される危険性をなくすためである。１つのノードグループから送信される接続通知を１つに限定するため、ノードグループ内で接続要求を行う通信ノードを１つ決定する。後にこの決定方法を本実施の形態では２つ説明する。
【００２７】
図８はバス全体の通信ノード１００，１０１，１０２が同一のノードグループ１１４を形成した状態を示している。ノードグループ１１４はディジーチェーン配置になっているので、この状態で論理的な接続関係を決定すればデータ転送を行うことが可能となる。これ以降もポート１０３かポート１０８から接続通知が送信されるが、同時に送信されることがないため、接続を行ってループを形成してしまうという問題は発生しない。
【００２８】
以下では、以上のような処理を行うための各通信ノードの制御方法について述べる。
図１に各通信ノードの制御方法についての本発明の実施の形態におけるフローチャートを示す。
ループ検出ステップ１は、ＩＥＥＥ１３９４の規定の物理層のステートのＴｒｅｅ−ＩＤ Ｓｔａｒｔに対応する。ここでは、バスリセット後、一定時間以上経っても物理的にケーブルと接続されているポート全て、もしくはそのうち１つを除いた全てのポートでＲＸ＿ＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹと呼ばれる信号を受信しない場合、通信ノードがループ配置されていることを検知することが決められている。
【００２９】
ループ検出の判断ステップ６でループ検出されたかどうかを判定し、ループ検出ステップ１でループ配置が検出されない場合は、そのまま規格で定められた初期化動作を継続する（初期化フェーズ）。ループが検出された場合は、以下に述べるトポロジー修正フェーズ１０に入る。
トポロジー修正フェーズ１０に遷移する際、各ポートの物理的な接続に基づいてセットされた接続フラグをクリアして、論理的に接続を無効にする。また、ループ検出ステップ１で物理的に接続されていながら、ＲＸ＿ＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹを受信しなかったポートについては、ループを構成するポートとみなし、以降トポロジー修正フェーズ１０での信号のやりとりはこのポートを通じてのみ行われ、その他のポートで観測された信号は無視される。
【００３０】
トポロジー修正フェーズ１０は、接続ステップ２、接続確認ステップ３、待機ステップ４および接続通知箇所決定ステップ５と、修正完了時間の判断ステップ７および接続通知の判断ステップ８から成る。
接続ステップ２は、他の通信ノードとの論理的な接続関係を構築していくステップであり、ここでは各通信ノードは、ループを構成しているポートのうちいずれか１つから接続通知（ＴＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＮＯＴＩＦＹ）を送信する。このポートについては、複数候補がある場合、できるだけランダムに選ばれるのが望ましい。これは、接続通知を行う順番に規則性があると、双方の接続通知箇所が一致しないような無限ループに陥る可能性があるからである。そこで、例えば乱数発生手段によって与えられる乱数のモジュロ（乱数を未接続なループを構成するポート数で割った余り）をとってポートを決定する。
【００３１】
ＩＥＥＥ１３９４の規定のケーブル物理層では、信号はＡＢ２組のツイストペアケーブルを伝送路としてやりとりされる。ＡＢ各組は１，０，Ｚ（ハイインピーダンス）の３つの状態をとり、一方の通信ノードのＡポートと他方の通信ノードのＢポートとが接続されるようになっている。そのため、一方の通信ノードから送信された信号は、ＡＢ反転して他方の通信ノードで受信される。
【００３２】
ここでいう接続通知（ＴＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＮＯＴＩＦＹ）はＡ＝Ｚ，Ｂ＝０のラインステートで表現することができる。接続ステップ２では、この接続通知を送信するとともに、接続通知を行っているポートでケーブルの接続によって隣接している通信ノードと接続可能であるかを接続有効（ＲＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ）を受信したかで判断する。接続有効（ＲＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ）はＡ＝０，Ｂ＝０のラインステートのことであり、接続通知を行っているポートで、隣接する通信ノードも接続通知もしくは後述する接続確認（ＴＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＣＯＮＦＩＲＭ，Ａ＝０，Ｂ＝０）を送信した結果観測される状態である。接続通知を行っているポートで接続有効を受信したら、その後接続ステップ２と接続確認ステップ３の間、接続確認（ＴＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＣＯＮＦＩＲＭ）を送信する。そして、接続有効を受信したかしないにかかわらず、接続ステップ２から一定時間経過したら接続確認ステップ３に遷移する。
【００３３】
なお、接続ステップ２と接続確認ステップ３における、接続確認（ＴＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＣＯＮＦＩＲＭ）の送信動作については、基本的に同じものであり、両ステップは、接続ステップ２では接続通知の送信を行い、接続確認ステップ３では接続通知を行わない点で相違するのみである。
接続確認ステップ３は、各通信ノードの位相のずれによって、同一箇所の接続可能性についてその両端の通信ノードで食い違う判断が生じるのを防止するためのステップである。ここでは、直前の接続ステップ２で隣接通信ノードと接続可能と判断された場合には接続確認を送信する。これにより、接続可能と判断された隣接通信ノードが、こちらとは接続可能と判断できないままになってしまう危険を防止している。図９に示す例では、通信ノード０が接続可能と判断して接続確認ステップ１２１で接続確認を送信している。なお、図９において、１２０は通信ノード０の接続ステップを示し、１２２は通信ノード０の待機ステップを示している。また、１２３は通信ノード１の接続ステップを示している。
【００３４】
直前の接続ステップ２で隣接通信ノードと接続可能と判断されなかった場合は、何も送信しない（Ａ＝Ｚ，Ｂ＝Ｚ）。
また、直前の接続ステップ２で接続通知を行っていたポートで隣接通信ノードと接続可能かの判断は引続き行っており、隣接通信ノードが接続可能と判断していながら、自らは判断できずに接続確認ステップに遷移してしまった場合でも判断ミスが生じない。図１０に示す例では、接続確認ステップ１２５で、通信ノード１の送信している接続確認を受信して接続可能と判断している。なお、図１０において、１２４は通信ノード０の接続ステップを示し、１２６は通信ノード０の待機ステップ、１２７は通信ノード１の接続ステップを示している。
【００３５】
接続確認ステップ３からは一定時間経過したら待機ステップ４へ遷移する。この遷移時に乱数発生手段によって与えられる乱数の奇偶をみることにより、次の待機ステップ４で待機する時間を長短２通りで選ぶ。
待機ステップ４では、接続確認ステップ３で決められた時間待機して接続通知箇所決定ステップ５へ遷移する。ここで待機時間を複数設定するのは、次のステップで接続通知を行う通信ノードを決定する際、決定がランダムに行われるようにするためである。
【００３６】
接続通知箇所決定ステップ５は、接続ステップ２で接続可能な関係にあると判断されたループ内の通信ノード同士によって形成されるノードグループの中から接続通知を送信する通信ノードを１つに決定するためのステップである。この接続通知箇所決定ステップ５をフローチャートを図１１に示す。
図１１において、ステップ２０で接続可能な隣接通信ノードがまだ存在しない場合は、接続通知の判断ステップ８を経由して接続ステップ２へ遷移する。
【００３７】
接続要求（ＲＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＲＥＱＵＥＳＴ）とは、ある通信ノードが接続通知を行う通信ノードとなることを他の通信ノードに要求する伝送路の状態であり、接続許可（ＲＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＧＲＡＮＴ）とは接続要求を許可する伝送路の状態である。
接続可能な隣接通信ノードが存在し、かつ他の通信ノードからの接続要求（ＲＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＲＥＱＵＥＳＴ）を受信していない場合（ステップ２１）には、接続可能な関係にある隣接通信ノード全てに対して、接続要求（ＴＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＲＥＱＵＥＳＴ）を送信する（ステップ２２）。接続要求（ＴＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＲＥＱＵＥＳＴ）はＡ＝０，Ｂ＝Ｚのラインステートで表現される。接続要求を送信した全てのポートで接続許可（ＲＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＧＲＡＮＴ，Ａ＝０，Ｂ＝１）を受信したら（ステップ２３）、接続通知を行う通信ノードは送信するポートを前述のようにランダムに決定し、接続ステップ２に遷移する。
【００３８】
通信ノードが接続要求を送信する前に、隣接通信ノードからの接続要求を受信した（ステップ２１）通信ノードは、要求をリピートするために（ステップ２７）、要求を行ってきたノード以外の接続可能な隣接通信ノードに接続要求を送信する（ステップ２８）。そして、接続要求を送信した全てのポートで接続許可（ＲＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＧＲＡＮＴ）を受信したら（ステップ２９）、接続要求を受信したポートから接続許可（ＴＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＧＲＡＮＴ，Ａ＝１，Ｂ＝Ｚ）を送信してリピートする（ステップ３６）。
【００３９】
接続可能な隣接通信ノードが接続要求してきたものしかない場合（ステップ２７）は、要求をしてきた隣接通信ノードに対して接続許可を送信する（ステップ３７）。接続許可を送信した通信ノードは、待機時間を前述のように決定して待機ステップ４へ遷移する。
接続許可を受信しなかった場合、接続要求を複数同時に受信したかを判断し（ステップ３０）、複数受信の場合は、接続要求を行ってきた隣接通信ノードに対して、接続要求を送信し、要求の競合状態を作り出すことで、複数受信による競合を通知する（ステップ３８）。そして、競合通知終了（ＲＸ＿ＣＯＮＴＥＮＤ＿ＥＮＤ，Ａ＝０，Ｂ＝Ｚのラインステート）受信により（ステップ３９）、再び接続要求を送信もしくはリピート可能な状態に戻る。
【００４０】
複数受信しなかった場合、接続要求競合（ＲＸ＿ＲＥＱＵＥＳＴ＿ＣＯＮＴＥＮＤ，Ａ＝０，Ｂ＝０のラインステート）を受信したかを判断し（ステップ３１）、受信していなければ要求のリピートを続け、受信した場合には接続要求の送信を停止する（ステップ３２）。また、競合を接続要求の送信を開始したノードに通知するため、接続要求を行ってきた隣接通信ノードに対して、接続要求を送信し、要求の競合状態を作り出すことで、複数受信による競合を通知する（ステップ３３）。そして、競合状態通知終了受信により（ステップ３４）、再び接続要求を送信もしくはリピート可能な状態に戻る。
【００４１】
ステップ２２で接続要求を自分から始めた通信ノードが要求競合を受信した場合は（ステップ２４）、競合に打ち勝つノードの決定をできるだけランダムに行うために、待機時間を乱数発生手段によって与えられる乱数の最下位ビットをみて長短２通りから選択し（ステップ２５）、選択した待機時間、要求競合を受信したポートからの送信を停止する（ステップ２６）。そして、待機中に接続要求を受信した場合は、競合に敗れたと判断し（ステップ２７）、その他の隣接通信ノードに接続要求をリピートする（ステップ３０）。待機時間経過しても接続要求を受信しない場合は、再び接続要求を行う（ステップ２２）。この待機時間の長いものと短いものとの差は、要求を行っている通信ノード間で、要求競合と接続要求をリピートする時間の合計以上にする必要がある。これは、待機時間に長短の差が出たにもかかわらず、接続要求をリピートしている間に他方も接続要求を開始して、競合の勝敗が決まらなくなることを避けるためである。
【００４２】
接続通知箇所決定ステップ５については、図１２および図１３のフローチャートに示すような実現方法もある。この方法は、ＩＥＥＥ１３９４の規定でルートノードを決める方法に従い、ノードグループ内での局所的なルートノードを決定し、接続通知を行う箇所の候補を持つ通信ノードが、この局所的ルートノードに対して接続要求を行い、これに対して局所的ルートノードが接続許可を行う方法である。
【００４３】
局所的なルートノードの決定過程は、接続通知箇所決定ステップ５で、論理的に接続されているポートが１つしかないとステップ５０で判断した通信ノードは、隣接通信ノードに対してＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹという信号を送信する。各通信ノードはステップ５１でこのＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹをいくつのポートで受信したかをカウントし、これが論理的に接続されているポートの数から１引いたもの以上ならば、ＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹを送信してきた通信ノードにＣＨＩＬＤ＿ＮＯＴＩＦＹを送信するＣｈｉｌｄ ｈａｎｄｓｈａｋｅを行って、それらが自分の局所的子ノードであることを確定する（ステップ５２）。
【００４４】
ＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹを送信してきた通信ノードがＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹの送信を停止したら、ＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹをいくつのポートで受信したかのカウントが、論理的に接続されているポートの数と同じであれば局所的ルートノードになったと判断し（ステップ５３）、そうでなければＰａｒｅｎｔ Ｈａｎｄｓｈａｋｅのステップ５４に移る。ここでは、論理的に接続されているポートでＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹを受信しなかったポートからＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹを送信し、これに対し隣接通信ノードがＣＨＩＬＤ＿ＮＯＴＩＦＹを送信してきたら、この隣接通信ノードが局所的親ノードであると確定し、ＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹの送信を停止する。隣接通信ノードもＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹを送信してきた場合（ステップ５５）には乱数発生手段を用いて待機時間を選択し（ステップ７０）、待機後（ステップ７１）にＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹを受信したらＣｈｉｌｄ Ｈａｎｄｓｈａｋｅを行って局所的ルートノードとなり、そうでなければＰａｒｅｎｔ Ｈａｎｄｓｈａｋｅを再試行する（ステップ７２）。以上のようにして局所的ルートノードは決められる。
【００４５】
局所的ルートノードが決定したら、これをノードグループ内に知らせるため、局所的ルートノードはルート決定通知を送信し（ステップ７３）、これを受信したノードはこれをリピートする（ステップ５８）。この後、各ノードは乱数発生手段を用いて待機時間を選択（ルートはステップ７４、その他はステップ５９）した後、待機（ルートはステップ７５、その他はステップ６０）する。このように待機時間を乱数で選ばせるのは、接続要求時に局所的ルートノードに近い通信ノードばかりが選ばれるのを防ぐためである。
【００４６】
待機時間経過後は、接続要求を受信していれば（ステップ７６）、局所的ルートノードは接続許可を接続要求を受信したポートから送信し（ステップ７９）、それ以外の論理的に接続されたポートで接続通知箇所決定通知を送信する（ステップ８１）。それ以外のノードは接続要求を局所的親ノードに対してリピートし、それ以外の論理的に接続されたポートで接続通知箇所決定通知を送信する（ステップ６６）。接続要求をリピートした通信ノードが、接続許可を受信したら（ステップ６７）、接続要求を行ってきた局所的子ノードに接続許可をリピートし（ステップ６８）、それ以外の論理的に接続されたポートで接続通知箇所決定通知を送信する（ステップ６９）。
【００４７】
接続通知箇所決定通知を受信した場合は全ての論理的に接続されたポートで接続通知箇所決定通知を送信する（ステップ６９）。
局所的ルートノードが待機時間経過後に、接続要求を受信しない場合は、接続通知を行えるポートを持つ通信ノードのうち、局所的ルートノードは接続通知箇所決定通知を受信した場合は、受信した以外の全ての論理的に接続されたポートで接続通知箇所決定通知を送信し（ステップ８１）、接続ステップ２へ遷移する。それ以外の通信ノードが接続要求を受信しない場合は接続要求を局所的親ノードに対して送信し（ステップ６３）、接続許可を受信したら、接続ステップ２へ、接続通知箇所決定通知を受信したら待機ステップ４へ遷移する。
【００４８】
局所的ルートノード以外の通信ノードが待機時間経過後に、接続要求を受信しない場合には、接続通知を行えるポートを持たない通信ノードは、接続通知箇所決定通知を受信したら（ステップ６２，６５）受信した以外の全ての論理的に接続されたポートで接続通知箇所決定通知を送信し（ステップ６９）、待機ステップ４へ遷移する。接続通知を受信したらこれをリピートする。以上のようにして接続通知を行う通信ノードは決められる。
【００４９】
この後者の方法は接続要求を行う通信ノードが多数の場合、調停が高速に行われる。
以上のような処理を繰り返し行うことにより充分な時間が経った状態では、バス上の通信ノード全てが１つのノードグループを形成していることになる。
待機ステップ４では、トポロジー修正フェーズ１０を開始してからの時間がトポロジー修正時間を超えていれば（ステップ７）、接続に関する情報を固定して、トポロジー修正フェーズ１０を終了し、通常の初期化フェーズに戻る。
【００５０】
ＩＥＥＥ１３９４の規定のケーブル物理層は、一般的にポート、レシーバ、トランスミッタ、ステートマシン、リンクインターフェース、乱数発生手段により構成されるが、以上のトポロジー修正方法は、ソフトウェア処理に頼ることなくハードロジックで構成されたステートマシンについて変更を加えるだけで、接続関係の構築が実現可能である。
【００５１】
ここで、ノードの接続関係を論理的に無効にすること、および接続関係を再構築するということと、現実のハードウェア構成上の配線との関係について説明する。接続関係を無効にするというのは、具体的にはステートマシンのポートの接続に関するフラグをクリアすることであり、これを再構築するというのは、必要箇所のフラグをセットしていく作業に相当する。このような処理を実現するのには、ポート等のアナログ回路の変更は不要で、ステートマシンのロジックを変更するだけでよい。
【００５２】
以上説明したように、この実施の形態によれば、いったん接続関係を論理的に無効にして、論理的に接続関係を再構築することにより、物理的にループ配置されたバスを、ツリーもしくはディジーチェーンとして認識することで、通信可能にする効果がある。また、隣接する通信ノードとの信号のやりとりによってのみ処理が行われるため、ハードウェアのみで実現することができる。また、隣接通信ノードとの接続可能性を、双方とも接続通知を行っているかどうかで判断することにより、シリアルケーブルのように限られた情報の伝達しかできない伝送路でも実現できる。また、接続可能と判断された通信ノード同士が同一のノードグループに属し、１つのノードグループからは１ポートからしか接続通知を行わないことで、離れたノードと情報をやりとりすることなく、トポロジーが再構成される過程でループが形成されるのを防ぐことができる。
また、接続通知箇所決定ステップで、まだ隣接通信ノードと接続可能でないループを形成するポートを持つループ内ノードが接続要求を送信することにより、短時間でノードグループ内で接続通知を行うノードの候補を決めることができる。また、接続通知箇所決定ステップで、先に接続要求を行った通信ノードの要求を優先して、他の隣接通信ノードにリピートすることにより、情報の多くのせられない伝送路上で、高速に要求の伝搬、調停を行うことができる。また、接続通知箇所決定ステップで、接続要求をリピートした方向の通信ノード全ての接続許可を得て、接続通知を行うことで、ルートなどを決めずに接続通知を行うノードを決定することができる。
【００５３】
また、接続通知箇所決定ステップで、接続要求をリピートする先のない通信ノードから接続許可を開始することで、ルートなどを決めずに、接続通知を行うノードを決定することができる。また、接続通知箇所決定ステップで、同時に接続要求をしてきた通信ノードに対して、接続要求を送信して、要求の競合状態を作り出すことにより、要求を再試行させることができる。
【００５４】
また、接続通知箇所決定ステップで、乱数発生手段により、接続要求の競合の観測から、接続要求再開までの待機時間をランダムに決定することで、接続要求の調停結果の規則性をなくすことができる。また、接続通知箇所決定ステップで、選択される接続要求の競合の観測から、接続要求再開までの待機時間の差が、バス上で最も離れた通信ノード間で信号を往復してリピートさせるのに充分な時間であることにより、待機時間の選択結果が異なる場合に、確実に競合の勝敗を決定することができる。また、接続通知箇所決定ステップで、ノードグループ内での局所的なルートノードを決定することにより、多数の通信ノードからの接続要求の調停を高速に行うことができる。
【００５５】
また、接続ステップで、接続通知を送信するポートを、まだ接続可能な隣接通信ノードのないループを構成するポートのなかから、ランダムに決定することにより、接続通知ポートとして選ばれるポートの規則性をなくすことができる。また、待機ステップで、待機する時間を乱数発生手段を用いてランダムに決定することにより、接続通知ノードとして選ばれるノードの規則性をなくすことで、接続可能なパターンが出現しないような無限ループに陥るのを防ぐことができる。
【００５６】
また、隣接通信ノードと接続可能と判定されたポートから接続確認を送信し、接続確認ステップでも隣接通信ノードと接続可能かを判定することにより、各通信ノード間のクロックの位相のずれによる、接続可能性の判断の食い違いをなくすことができる。また、ループ検出時から一定時間経過後にトポロジー修正の処理を終了することにより、離れた通信ノード間で情報をやりとりすることなく処理を完了させることができる。
【００５７】
【発明の効果】
請求項１記載のトポロジー修正方法によれば、いったん接続関係を論理的に無効にして、論理的に接続関係を再構築することにより、物理的にループ配置されたバスを、ツリーもしくはディジーチェーンとして認識することで、通信可能にする効果がある。また、隣接する通信ノードとの信号のやりとりによってのみ処理が行われるため、ハードウェアのみで実現することができる。
【００５８】
請求項２記載のトポロジー修正方法によれば、隣接通信ノードとの接続可能性を、双方とも接続通知を行っているかどうかで判断することにより、シリアルケーブルのように限られた情報の伝達しかできない伝送路でも実現できる。
請求項３記載のトポロジー修正方法によれば、接続可能と判断された通信ノード同士が同一のノードグループに属し、１つのノードグループからは１ポートからしか接続通知を行わないことで、離れたノードと情報をやりとりすることなく、トポロジーが再構成される過程でループが形成されるのを防ぐことができる。
【００５９】
請求項４記載のトポロジー修正方法によれば、接続通知箇所決定ステップで、まだ隣接通信ノードと接続可能でないループを形成するポートを持つループ内ノードが接続要求を送信することにより、短時間でノードグループ内で接続通知を行うノードの候補を決めることができる。
請求項５記載のトポロジー修正方法によれば、接続通知箇所決定ステップで、先に接続要求を行った通信ノードの要求を優先して、他の隣接通信ノードにリピートすることにより、情報の多くのせられない伝送路上で、高速に要求の伝搬、調停を行うことができる。
【００６０】
請求項６記載のトポロジー修正方法によれば、接続通知箇所決定ステップで、接続要求をリピートする先のない通信ノードから接続許可を開始することで、ルートなどを決めずに、接続通知を行うノードを決定することができる。
請求項７記載のトポロジー修正方法によれば、接続通知箇所決定ステップで、接続要求をリピートした方向の通信ノード全ての接続許可を得て、接続通知を行うことで、ルートなどを決めずに接続通知を行うノードを決定することができる。
【００６１】
請求項８記載のトポロジー修正方法によれば、接続通知箇所決定ステップで、同時に接続要求をしてきた通信ノードに対して、接続要求を送信して、要求の競合状態を作り出すことにより、要求を再試行させることができる。
請求項９記載のトポロジー修正方法によれば、接続通知箇所決定ステップで、乱数発生手段により、接続要求の競合の観測から、接続要求再開までの待機時間をランダムに決定することで、接続要求の調停結果の規則性をなくすことができる。
【００６２】
請求項１０記載のトポロジー修正方法によれば、接続通知箇所決定ステップで、選択される接続要求の競合の観測から、接続要求再開までの待機時間の差が、バス上で最も離れた通信ノード間で信号を往復してリピートさせるのに充分な時間であることにより、待機時間の選択結果が異なる場合に、確実に競合の勝敗を決定することができる。
【００６３】
請求項１１記載のトポロジー修正方法によれば、接続通知箇所決定ステップで、ノードグループ内での局所的なルートノードを決定することにより、多数の通信ノードからの接続要求の調停を高速に行うことができる。
請求項１２記載のトポロジー修正方法によれば、接続ステップで、接続通知を送信するポートを、まだ接続可能な隣接通信ノードのないループを構成するポートのなかから、ランダムに決定することにより、接続通知ポートとして選ばれるポートの規則性をなくすことができる。
【００６４】
請求項１３記載のトポロジー修正方法によれば、待機ステップで、待機する時間を乱数発生手段を用いてランダムに決定することにより、接続通知ノードとして選ばれるノードの規則性をなくすことで、接続可能なパターンが出現しないような無限ループに陥るのを防ぐことができる。
請求項１４記載のトポロジー修正方法によれば、隣接通信ノードと接続可能と判定されたポートから接続確認を送信し、接続確認ステップでも隣接通信ノードと接続可能かを判定することにより、各通信ノード間のクロックの位相のずれによる、接続可能性の判断の食い違いをなくすことができる。
【００６５】
請求項１５記載のトポロジー修正方法によれば、ループ検出時から一定時間経過後にトポロジー修正の処理を終了することにより、離れた通信ノード間で情報をやりとりすることなく処理を完了させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態のトポロジー修正方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】 通信ノードがループ配置されている状態を示す概略図である。
【図３】 通信ノード間の論理的な接続が無効になった状態を示す概略図である。
【図４】 接続通知が送信されている状態を示す概略図である。
【図５】 接続通知によって接続可能と判断された状態を示す概略図である。
【図６】 接続可能と判断された通信ノード同士がノードグループを形成する状態を示す概略図である。
【図７】 ノードグループが構成要素を増やしていく状態を示す概略図である。
【図８】 バス全体が１つのノードグループとなった状態を示す概略図である。
【図９】 通信ノード０が先に接続可能と判断した場合を示す模式図である。
【図１０】 通信ノード１が先に接続可能と判断した場合を示す模式図である。
【図１１】 局所的ルートノードを決定しない方法による接続通知箇所決定ステップの具体例を示すフローチャートである。
【図１２】 局所的ルートノードを決定する方法による接続通知箇所決定ステップの具体例の上半分を示すフローチャートである。
【図１３】 局所的ルートノードを決定する方法による接続通知箇所決定ステップの具体例の下半分を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ ループ検出ステップ
２ 接続ステップ
３ 接続確認ステップ
４ 待機ステップ
５ 接続通知箇所決定ステップ
１００〜１０２ 通信ノード
１０３〜１０８ ポート
１１０〜１１２ 伝送路
１１３，１１４ ノードグループ
１１５〜１１９ 接続通知
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速シリアルバス規格ＩＥＥＥ１３９４のように、通信ノードをループ配置した場合に通信不能となるインターフェースにおいて、ループ配置されて通信不能となった状態から通信を再開するためのトポロジーの修正を行うトポロジー修正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、バス上で通信ノードをループ配置すると、データ転送の際、経路の異なるデータの衝突が起きる危険性がある。ＩＥＥＥ８０２．３で規定された１０ＢＡＳＥ−Ｔのように、ループ（スター）配置をとるネットワークでは、スイッチがデータの転送される経路を判断して、衝突の起こらないように、ポート接続を管理して、データ転送の効率を高めている。また、ＬＡＮ間接続などでは、ＩＥＥＥ８０２．１で規定されているスパニングツリーアルゴリズムにより、論理的なツリー構造を持つループフリーな配置が採られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような技術は、アドレス割り付けや、データ転送経路の管理、トポロジーの管理を行うホストやスイッチが必要であり、全ての通信ノードが対等で、ホストなしでも通信を行わなくてはならないＩＥＥＥ１３９４などで規定されているインターフェースには適用できない。しかし、ＩＥＥＥ１３９４の規定では、利用可能な通信ノード数が最大６３、ポート数が１通信ノードにつき１６までと多く、ユーザーが誤って通信ノードをループ配置してしまう可能性が高く、こうした場合に通信不能になる問題がある。
【０００４】
また、ＩＥＥＥ１３９４の規定では、こうした場合、どの通信ノードの配置が原因で通信不能なのかといった情報をバスから得ることができず、ユーザーが直接配線を調べて接続を変更する必要がある。
したがって、本発明の目的は、ループ配置されて通信が不能な状態から自動的に通信を再開することができるトポロジー修正方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ループ配置されて通信が不能な状態となったときに、いったんループ内の接続を論理的に無効にし、各ループ内通信ノード同士をループにならないように再度接続していくことで過不足なく接続箇所を求められることに着目し、物理的にはループ配置されたバスを論理的にツリーまたはディジーチェーンとして認識可能として、自動的に通信を再開させるものである。
【０００６】
以下、請求項毎に説明する。
請求項１記載のトポロジー修正方法は、複数の通信ノードと通信ノード間を接続する伝送路により構成されるバスにおいて、各通信ノードがループ検出ステップでループに含まれるかを判定し、通信ノードが伝送路によってループを含む配置で接続された場合、ループを構成する通信ノードであるループ内通信ノードは、いったん伝送路の接続を論理的に無効にし、ループ内通信ノードにおいてループ検出ステップの後に実行される接続ステップで、伝送路によって接続された通信ノードのうちループを構成しているものである、隣接通信ノードに対して接続通知を送信し、かつ論理的にループを形成せずに隣接通信ノードと接続可能かを判定し、接続可能と判定された箇所で論理的な接続を有効とすることを特徴とする。
【０００７】
請求項１記載の方法では、ループ検出ステップで通信ノードがループを構成していると判定されたら、いったん伝送路による通信ノード間の接続を論理的に無効にし、接続ステップで、ループを構成する隣接通信ノードと論理的にループを形成せずに接続可能かを判定し、接続可能と判定された伝送路での接続のみ有効とすることで、物理的にはループ配置を含むバスを、ツリーまたはディジーチェーンとして認識し通信を行えるようにする。
【０００８】
請求項２記載のトポロジー修正方法は、請求項１記載のトポロジー修正方法において、接続ステップで、ループ内通信ノードが接続通知を送信している伝送路で、隣接通信ノードも接続通知を送信している場合に、論理的にループを形成せずに隣接通信ノードと接続可能であると判定することを特徴とする。
請求項２記載の方法では、接続ステップで隣接通信ノードと接続可能かを、同一の伝送路上で両端の通信ノードが双方とも接続通知を行っていることにより判断することで、伝送路でやりとりされる情報を少なくする。
【０００９】
請求項３記載のトポロジー修正方法は、請求項１記載のトポロジー修正方法において、接続ステップで、ループ内通信ノードが論理的にループを形成せずに新たに隣接通信ノードと接続可能と判定した場合、既にループ内通信ノードが形成している、接続可能な通信ノード同士で構成される第１のノードグループと、新たに接続可能と判定した隣接通信ノードが形成している第２のノードグループとが、新たに同一の第３のノードグループを形成し、第３のノードグループからは最大１ポートで接続通知を送信することを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の方法では、接続可能と判断された通信ノード同士が同一のノードグループに属し、１つのノードグループからは１ポートからしか接続通知を行わないことで、離れたノードと情報をやりとりすることなく、トポロジーが再構成される過程でループが形成されるのを防ぐ。
請求項４記載のトポロジー修正方法は、請求項１記載のトポロジー修正方法において、接続要求とは、ある通信ノードが接続通知を行う通信ノードとなることを他の通信ノードに要求する伝送路の状態であり、接続許可とは接続要求による要求を許可する伝送路の状態であり、ループ内通信ノードに、接続ステップで論理的にループを形成せずに隣接通信ノードと接続可能と判断されなかったポートがまだ１箇所以上ある場合、いったん接続ステップを実行した後に実行される接続通知箇所決定ステップで、ループ内通信ノードとすでに接続ステップで接続可能と判断された隣接通信ノードのうち、まだ接続要求を送信していない通信ノードに対し、それらと接続されるポートおよび伝送路を通じて接続要求を送信し、接続通知箇所決定ステップでの接続要求の送信後、ループ内通信ノードとすでに接続ステップで接続可能と判断された全ての隣接通信ノードから接続通知を行うことを許可されることにより接続通知可能な通信ノードであると判断したら、再び接続ステップに遷移することを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の方法では、接続通知箇所決定ステップで、まだ隣接通信ノードと接続可能でないループを形成するポートを持つループ内ノードが接続要求を送信することにより、短時間でノードグループ内で接続通知を行うノードの候補を決める。
請求項５記載のトポロジー修正方法は、請求項４記載のトポロジー修正方法において、接続通知箇所決定ステップで、ループ内通信ノードが接続要求を送信しないうちに、隣接通信ノードからの接続要求を受信した場合、隣接通信ノードからの接続要求を受信した以外のループを構成するポートで接続要求を送信することを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の方法では、接続通知箇所決定ステップで、先に接続要求を行った通信ノードの要求を優先して、他の隣接通信ノードにリピートすることにより、情報の多くのせられない伝送路上で、高速に要求の伝搬、調停を行う。
請求項６記載のトポロジー修正方法は、請求項４記載のトポロジー修正方法において、接続通知箇所決定ステップで、ループ内通信ノードが接続要求を受信したポートが１つで、かつそれ以外にループを構成するポートがない場合、接続要求を受信したポートで接続許可を送信することを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の方法では、接続通知箇所決定ステップで、接続要求をリピートする先のない通信ノードから接続許可を開始することで、ルートなどを決めずに接続通知を行うノードを決定する。
請求項７記載の方法では、接続通知箇所決定ステップで、接続要求をリピートした方向の通信ノード全ての接続許可を得て、接続通知を行うことで、ルートなどを決めずに接続通知を行うノードを決定する。
【００１４】
請求項７記載のトポロジー修正方法は、請求項６記載のトポロジー修正方法において、接続通知箇所決定ステップで、ループ内通信ノードが接続要求を送信した全てのポートで接続許可を受信した場合、接続要求を送信するよりも先に、接続可能なポートのいずれかで隣接通信ノードからの接続要求を受信していなければ、接続通知可能な通信ノードであると判断して接続ステップに遷移し、ループを構成するポートで、まだ接続可能な状態にないポートのいずれか１つから接続通知を行い、受信していれば、隣接通信ノードからの接続要求を受信したポートで接続許可を送信することを特徴とする。
請求項８記載のトポロジー修正方法は、請求項４記載のトポロジー修正方法において、接続通知箇所決定ステップで、接続要求を受信したことをうけて接続要求を送信しているループ内通信ノードが、接続許可を受信していない場合に、複数の接続要求を同時に受信したと判断した場合に、接続要求を受信したポートで接続要求を送信することを特徴とする。
【００１５】
請求項８記載の方法では、接続通知箇所決定ステップで、同時に接続要求をしてきた通信ノードに対して、接続要求を送信して、要求の競合状態を作り出すことにより、要求を再試行させる。
請求項９記載のトポロジー修正方法は、請求項４記載のトポロジー修正方法において、接続通知箇所決定ステップで、接続要求を送信したポートで接続要求の競合が観測された場合、接続要求の送信を自ら開始したループ内通信ノードが、乱数発生手段によって与えられる乱数に基づいて選択された待機時間、接続要求を送信したポートでの送信を停止することを特徴とする。
【００１６】
請求項９記載の方法では、接続通知箇所決定ステップで、乱数発生手段により、接続要求の競合の観測から、接続要求再開までの待機時間をランダムに決定することで、接続要求の調停結果の規則性をなくす。
請求項１０記載のトポロジー修正方法は、請求項９記載のトポロジー修正方法において、接続通知箇所決定ステップで、乱数発生手段によって与えられる乱数に基づいて選択される待機時間同士の差が、バスの最長経路に対応する長さの伝送路で信号を往復させるのに必要な時間以上であることを特徴とする。
【００１７】
請求項１０記載の方法では、接続通知箇所決定ステップで、選択される接続要求の競合の観測から、接続要求再開までの待機時間の差が、バス上で最も離れた通信ノード間で信号を往復してリピートさせるのに充分な時間であることにより、待機時間の選択結果が異なる場合に、確実に競合の勝敗が決定される。
請求項１１記載のトポロジー修正方法は、請求項１記載のトポロジー修正方法において、接続要求とは、ある通信ノードが接続通知を行う通信ノードとなることを他の通信ノードに要求する伝送路の状態であり、接続許可とは接続要求による要求を許可する伝送路の状態であり、接続通知箇所決定ステップで、接続可能な通信ノード同士で構成されるノードグループ内で、接続通知箇所決定ステップ遷移直後に親ノードの存在しない通信ノードを局所的ルートノードとし、局所的ルートノードに対して接続要求を行い、局所的ルートノードが接続許可の送信を開始することを特徴とする。
【００１８】
請求項１１記載の方法では、接続通知箇所決定ステップで、ノードグループ内での局所的なルートノードを決定することにより、多数の通信ノードからの接続要求の調停を高速に行う。
請求項１２記載のトポロジー修正方法は、請求項４記載のトポロジー修正方法において、接続通知箇所決定ステップで、ループ内通信ノードが接続通知可能な通信ノードとなった場合、接続通知を行うポートを、ループを構成するポートで、まだ接続可能な状態にないポートから、乱数発生手段によって与えられる乱数に基づいて選択することを特徴とする。
【００１９】
請求項１２記載の方法では、接続ステップで、接続通知を送信するポートを、まだ接続可能な隣接通信ノードのないループを構成するポートのなかから、乱数発生手段を用いてランダムに決定することにより、接続通知ポートとして選ばれるポートの規則性をなくす。
請求項１３記載のトポロジー修正方法は、請求項１記載のトポロジー修正方法において、いったん接続ステップを実行した後に実行される待機ステップで、待機ステップでの待機時間を、乱数発生手段によって与えられる乱数に基づいて複数の時間の中から決定することを特徴とする。
【００２０】
請求項１３記載の方法では、待機ステップで、待機する時間を乱数発生手段を用いてランダムに決定することにより、接続通知ノードとして選ばれるノードの規則性をなくす。
請求項１４記載のトポロジー修正方法は、請求項１記載のトポロジー修正方法において、接続ステップの直後に、接続確認ステップを有し、接続確認ステップで隣接通信ノードと接続可能であるかの判定を行い、直前の接続ステップで隣接通信ノードと接続可能と判定された場合には、隣接通信ノードが自らと接続可能と判断させる接続確認を送信することを特徴とする。
【００２１】
請求項１４記載の方法では、隣接通信ノードと接続可能と判定されたポートから接続確認を送信し、接続確認ステップでも隣接通信ノードと接続可能かを判定することにより、各通信ノード間のクロックの位相のずれによる、接続可能性の判断の食い違いをなくす。
請求項１５記載のトポロジー修正方法は、請求項１記載のトポロジー修正方法において、ループ検出ステップでループが検出されてから、トポロジー修正に必要な時間が経過していたら、トポロジー修正の処理を終了することを特徴とする。
【００２２】
請求項１５記載の方法では、ループ検出時から一定時間経過後にトポロジー修正の処理を終了することにより、離れた通信ノード間で情報をやりとりすることなく処理を完了させる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図１から図１３を用いて説明する。
以下では、今回のトポロジー修正方法をＩＥＥＥ１３９４の規定によるケーブル物理層で実現される場合を前提に、ＩＥＥＥ１３９４の制約を考慮して説明する。
【００２４】
まず、図２〜図８の順で本発明のトポロジー修正方法によりトポロジーが再構築されていく過程を示す。
図２は通信ノード１００，１０１，１０２がループ配置された状態を示している。１０３〜１０８はそれぞれポート、１１０〜１１２は伝送路である。
図３は各通信ノード１００，１０１，１０２がループ配置されていることを検出し、ノード間を接続している各伝送路１１０，１１１，１１２についての接続を論理的に無効にした状態を示している。このようにいったん、ループ内の全ての接続を無効にしてしまうのは、ＩＥＥＥ１３９４の規定がホストを必要としない、全てのノードが対等なインターフェースであるため、部分的に無効な箇所を作って通信を行おうとすると、複数の通信ノードが同様な動作をして、他の通信ノードと切り離された孤立した通信ノードができてしまう可能性があるからである。
【００２５】
図４は通信ノード１００と通信ノード１０１が、それぞれポート１０４，ポート１０６から接続通知１１５，１１６を送信している状態を示している。このように隣接する通信ノード同士が同一伝送路で接続通知を送信してはいない段階ではまだ、論理的に接続可能とは判断されない。
図５は通信ノード１００と通信ノード１０１のうち、通信ノード１０１が接続通知を送信するポートを変え、それぞれポート１０４、ポート１０５から接続通知１１７，１１８を送信している状態を示している。このように隣接する通信ノード同士が同一伝送路で接続通知を送信している段階で、隣接する通信ノード１００と通信ノード１０１はループを形成することなく接続可能と判断する。このような箇所、ここでは伝送路１１０は実線で表示する。
【００２６】
図６は接続可能と判断された通信ノード１００と通信ノード１０１が、１つのノードグループ１１３を形成した状態を示している。もちろん、このノードグループは、バス全体を観察した時の論理的なもので、実際には各通信ノードはどの隣接する通信ノードと接続可能かという情報を持つことで、このノードグループを形成している。
図７は通信ノード１０１がさらに接続可能な通信ノードを増やすため、通信ノード１０２と接続通知１１９，１２０の送受信を行っている状態である。１つのノードグループから送信される接続通知は１つでなくてはならない。これは、同じノードグループ内で接続を行ってループが形成される危険性をなくすためである。１つのノードグループから送信される接続通知を１つに限定するため、ノードグループ内で接続要求を行う通信ノードを１つ決定する。後にこの決定方法を本実施の形態では２つ説明する。
【００２７】
図８はバス全体の通信ノード１００，１０１，１０２が同一のノードグループ１１４を形成した状態を示している。ノードグループ１１４はディジーチェーン配置になっているので、この状態で論理的な接続関係を決定すればデータ転送を行うことが可能となる。これ以降もポート１０３かポート１０８から接続通知が送信されるが、同時に送信されることがないため、接続を行ってループを形成してしまうという問題は発生しない。
【００２８】
以下では、以上のような処理を行うための各通信ノードの制御方法について述べる。
図１に各通信ノードの制御方法についての本発明の実施の形態におけるフローチャートを示す。
ループ検出ステップ１は、ＩＥＥＥ１３９４の規定の物理層のステートのＴｒｅｅ−ＩＤ Ｓｔａｒｔに対応する。ここでは、バスリセット後、一定時間以上経っても物理的にケーブルと接続されているポート全て、もしくはそのうち１つを除いた全てのポートでＲＸ＿ＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹと呼ばれる信号を受信しない場合、通信ノードがループ配置されていることを検知することが決められている。
【００２９】
ループ検出の判断ステップ６でループ検出されたかどうかを判定し、ループ検出ステップ１でループ配置が検出されない場合は、そのまま規格で定められた初期化動作を継続する（初期化フェーズ）。ループが検出された場合は、以下に述べるトポロジー修正フェーズ１０に入る。
トポロジー修正フェーズ１０に遷移する際、各ポートの物理的な接続に基づいてセットされた接続フラグをクリアして、論理的に接続を無効にする。また、ループ検出ステップ１で物理的に接続されていながら、ＲＸ＿ＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹを受信しなかったポートについては、ループを構成するポートとみなし、以降トポロジー修正フェーズ１０での信号のやりとりはこのポートを通じてのみ行われ、その他のポートで観測された信号は無視される。
【００３０】
トポロジー修正フェーズ１０は、接続ステップ２、接続確認ステップ３、待機ステップ４および接続通知箇所決定ステップ５と、修正完了時間の判断ステップ７および接続通知の判断ステップ８から成る。
接続ステップ２は、他の通信ノードとの論理的な接続関係を構築していくステップであり、ここでは各通信ノードは、ループを構成しているポートのうちいずれか１つから接続通知（ＴＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＮＯＴＩＦＹ）を送信する。このポートについては、複数候補がある場合、できるだけランダムに選ばれるのが望ましい。これは、接続通知を行う順番に規則性があると、双方の接続通知箇所が一致しないような無限ループに陥る可能性があるからである。そこで、例えば乱数発生手段によって与えられる乱数のモジュロ（乱数を未接続なループを構成するポート数で割った余り）をとってポートを決定する。
【００３１】
ＩＥＥＥ１３９４の規定のケーブル物理層では、信号はＡＢ２組のツイストペアケーブルを伝送路としてやりとりされる。ＡＢ各組は１，０，Ｚ（ハイインピーダンス）の３つの状態をとり、一方の通信ノードのＡポートと他方の通信ノードのＢポートとが接続されるようになっている。そのため、一方の通信ノードから送信された信号は、ＡＢ反転して他方の通信ノードで受信される。
【００３２】
ここでいう接続通知（ＴＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＮＯＴＩＦＹ）はＡ＝Ｚ，Ｂ＝０のラインステートで表現することができる。接続ステップ２では、この接続通知を送信するとともに、接続通知を行っているポートでケーブルの接続によって隣接している通信ノードと接続可能であるかを接続有効（ＲＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ）を受信したかで判断する。接続有効（ＲＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ）はＡ＝０，Ｂ＝０のラインステートのことであり、接続通知を行っているポートで、隣接する通信ノードも接続通知もしくは後述する接続確認（ＴＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＣＯＮＦＩＲＭ，Ａ＝０，Ｂ＝０）を送信した結果観測される状態である。接続通知を行っているポートで接続有効を受信したら、その後接続ステップ２と接続確認ステップ３の間、接続確認（ＴＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＣＯＮＦＩＲＭ）を送信する。そして、接続有効を受信したかしないにかかわらず、接続ステップ２から一定時間経過したら接続確認ステップ３に遷移する。
【００３３】
なお、接続ステップ２と接続確認ステップ３における、接続確認（ＴＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＣＯＮＦＩＲＭ）の送信動作については、基本的に同じものであり、両ステップは、接続ステップ２では接続通知の送信を行い、接続確認ステップ３では接続通知を行わない点で相違するのみである。
接続確認ステップ３は、各通信ノードの位相のずれによって、同一箇所の接続可能性についてその両端の通信ノードで食い違う判断が生じるのを防止するためのステップである。ここでは、直前の接続ステップ２で隣接通信ノードと接続可能と判断された場合には接続確認を送信する。これにより、接続可能と判断された隣接通信ノードが、こちらとは接続可能と判断できないままになってしまう危険を防止している。図９に示す例では、通信ノード０が接続可能と判断して接続確認ステップ１２１で接続確認を送信している。なお、図９において、１２０は通信ノード０の接続ステップを示し、１２２は通信ノード０の待機ステップを示している。また、１２３は通信ノード１の接続ステップを示している。
【００３４】
直前の接続ステップ２で隣接通信ノードと接続可能と判断されなかった場合は、何も送信しない（Ａ＝Ｚ，Ｂ＝Ｚ）。
また、直前の接続ステップ２で接続通知を行っていたポートで隣接通信ノードと接続可能かの判断は引続き行っており、隣接通信ノードが接続可能と判断していながら、自らは判断できずに接続確認ステップに遷移してしまった場合でも判断ミスが生じない。図１０に示す例では、接続確認ステップ１２５で、通信ノード１の送信している接続確認を受信して接続可能と判断している。なお、図１０において、１２４は通信ノード０の接続ステップを示し、１２６は通信ノード０の待機ステップ、１２７は通信ノード１の接続ステップを示している。
【００３５】
接続確認ステップ３からは一定時間経過したら待機ステップ４へ遷移する。この遷移時に乱数発生手段によって与えられる乱数の奇偶をみることにより、次の待機ステップ４で待機する時間を長短２通りで選ぶ。
待機ステップ４では、接続確認ステップ３で決められた時間待機して接続通知箇所決定ステップ５へ遷移する。ここで待機時間を複数設定するのは、次のステップで接続通知を行う通信ノードを決定する際、決定がランダムに行われるようにするためである。
【００３６】
接続通知箇所決定ステップ５は、接続ステップ２で接続可能な関係にあると判断されたループ内の通信ノード同士によって形成されるノードグループの中から接続通知を送信する通信ノードを１つに決定するためのステップである。この接続通知箇所決定ステップ５をフローチャートを図１１に示す。
図１１において、ステップ２０で接続可能な隣接通信ノードがまだ存在しない場合は、接続通知の判断ステップ８を経由して接続ステップ２へ遷移する。
【００３７】
接続要求（ＲＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＲＥＱＵＥＳＴ）とは、ある通信ノードが接続通知を行う通信ノードとなることを他の通信ノードに要求する伝送路の状態であり、接続許可（ＲＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＧＲＡＮＴ）とは接続要求を許可する伝送路の状態である。
接続可能な隣接通信ノードが存在し、かつ他の通信ノードからの接続要求（ＲＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＲＥＱＵＥＳＴ）を受信していない場合（ステップ２１）には、接続可能な関係にある隣接通信ノード全てに対して、接続要求（ＴＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＲＥＱＵＥＳＴ）を送信する（ステップ２２）。接続要求（ＴＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＲＥＱＵＥＳＴ）はＡ＝０，Ｂ＝Ｚのラインステートで表現される。接続要求を送信した全てのポートで接続許可（ＲＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＧＲＡＮＴ，Ａ＝０，Ｂ＝１）を受信したら（ステップ２３）、接続通知を行う通信ノードは送信するポートを前述のようにランダムに決定し、接続ステップ２に遷移する。
【００３８】
通信ノードが接続要求を送信する前に、隣接通信ノードからの接続要求を受信した（ステップ２１）通信ノードは、要求をリピートするために（ステップ２７）、要求を行ってきたノード以外の接続可能な隣接通信ノードに接続要求を送信する（ステップ２８）。そして、接続要求を送信した全てのポートで接続許可（ＲＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＧＲＡＮＴ）を受信したら（ステップ２９）、接続要求を受信したポートから接続許可（ＴＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＧＲＡＮＴ，Ａ＝１，Ｂ＝Ｚ）を送信してリピートする（ステップ３６）。
【００３９】
接続可能な隣接通信ノードが接続要求してきたものしかない場合（ステップ２７）は、要求をしてきた隣接通信ノードに対して接続許可を送信する（ステップ３７）。接続許可を送信した通信ノードは、待機時間を前述のように決定して待機ステップ４へ遷移する。
接続許可を受信しなかった場合、接続要求を複数同時に受信したかを判断し（ステップ３０）、複数受信の場合は、接続要求を行ってきた隣接通信ノードに対して、接続要求を送信し、要求の競合状態を作り出すことで、複数受信による競合を通知する（ステップ３８）。そして、競合通知終了（ＲＸ＿ＣＯＮＴＥＮＤ＿ＥＮＤ，Ａ＝０，Ｂ＝Ｚのラインステート）受信により（ステップ３９）、再び接続要求を送信もしくはリピート可能な状態に戻る。
【００４０】
複数受信しなかった場合、接続要求競合（ＲＸ＿ＲＥＱＵＥＳＴ＿ＣＯＮＴＥＮＤ，Ａ＝０，Ｂ＝０のラインステート）を受信したかを判断し（ステップ３１）、受信していなければ要求のリピートを続け、受信した場合には接続要求の送信を停止する（ステップ３２）。また、競合を接続要求の送信を開始したノードに通知するため、接続要求を行ってきた隣接通信ノードに対して、接続要求を送信し、要求の競合状態を作り出すことで、複数受信による競合を通知する（ステップ３３）。そして、競合状態通知終了受信により（ステップ３４）、再び接続要求を送信もしくはリピート可能な状態に戻る。
【００４１】
ステップ２２で接続要求を自分から始めた通信ノードが要求競合を受信した場合は（ステップ２４）、競合に打ち勝つノードの決定をできるだけランダムに行うために、待機時間を乱数発生手段によって与えられる乱数の最下位ビットをみて長短２通りから選択し（ステップ２５）、選択した待機時間、要求競合を受信したポートからの送信を停止する（ステップ２６）。そして、待機中に接続要求を受信した場合は、競合に敗れたと判断し（ステップ２７）、その他の隣接通信ノードに接続要求をリピートする（ステップ３０）。待機時間経過しても接続要求を受信しない場合は、再び接続要求を行う（ステップ２２）。この待機時間の長いものと短いものとの差は、要求を行っている通信ノード間で、要求競合と接続要求をリピートする時間の合計以上にする必要がある。これは、待機時間に長短の差が出たにもかかわらず、接続要求をリピートしている間に他方も接続要求を開始して、競合の勝敗が決まらなくなることを避けるためである。
【００４２】
接続通知箇所決定ステップ５については、図１２および図１３のフローチャートに示すような実現方法もある。この方法は、ＩＥＥＥ１３９４の規定でルートノードを決める方法に従い、ノードグループ内での局所的なルートノードを決定し、接続通知を行う箇所の候補を持つ通信ノードが、この局所的ルートノードに対して接続要求を行い、これに対して局所的ルートノードが接続許可を行う方法である。
【００４３】
局所的なルートノードの決定過程は、接続通知箇所決定ステップ５で、論理的に接続されているポートが１つしかないとステップ５０で判断した通信ノードは、隣接通信ノードに対してＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹという信号を送信する。各通信ノードはステップ５１でこのＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹをいくつのポートで受信したかをカウントし、これが論理的に接続されているポートの数から１引いたもの以上ならば、ＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹを送信してきた通信ノードにＣＨＩＬＤ＿ＮＯＴＩＦＹを送信するＣｈｉｌｄ ｈａｎｄｓｈａｋｅを行って、それらが自分の局所的子ノードであることを確定する（ステップ５２）。
【００４４】
ＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹを送信してきた通信ノードがＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹの送信を停止したら、ＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹをいくつのポートで受信したかのカウントが、論理的に接続されているポートの数と同じであれば局所的ルートノードになったと判断し（ステップ５３）、そうでなければＰａｒｅｎｔ Ｈａｎｄｓｈａｋｅのステップ５４に移る。ここでは、論理的に接続されているポートでＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹを受信しなかったポートからＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹを送信し、これに対し隣接通信ノードがＣＨＩＬＤ＿ＮＯＴＩＦＹを送信してきたら、この隣接通信ノードが局所的親ノードであると確定し、ＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹの送信を停止する。隣接通信ノードもＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹを送信してきた場合（ステップ５５）には乱数発生手段を用いて待機時間を選択し（ステップ７０）、待機後（ステップ７１）にＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹを受信したらＣｈｉｌｄ Ｈａｎｄｓｈａｋｅを行って局所的ルートノードとなり、そうでなければＰａｒｅｎｔ Ｈａｎｄｓｈａｋｅを再試行する（ステップ７２）。以上のようにして局所的ルートノードは決められる。
【００４５】
局所的ルートノードが決定したら、これをノードグループ内に知らせるため、局所的ルートノードはルート決定通知を送信し（ステップ７３）、これを受信したノードはこれをリピートする（ステップ５８）。この後、各ノードは乱数発生手段を用いて待機時間を選択（ルートはステップ７４、その他はステップ５９）した後、待機（ルートはステップ７５、その他はステップ６０）する。このように待機時間を乱数で選ばせるのは、接続要求時に局所的ルートノードに近い通信ノードばかりが選ばれるのを防ぐためである。
【００４６】
待機時間経過後は、接続要求を受信していれば（ステップ７６）、局所的ルートノードは接続許可を接続要求を受信したポートから送信し（ステップ７９）、それ以外の論理的に接続されたポートで接続通知箇所決定通知を送信する（ステップ８１）。それ以外のノードは接続要求を局所的親ノードに対してリピートし、それ以外の論理的に接続されたポートで接続通知箇所決定通知を送信する（ステップ６６）。接続要求をリピートした通信ノードが、接続許可を受信したら（ステップ６７）、接続要求を行ってきた局所的子ノードに接続許可をリピートし（ステップ６８）、それ以外の論理的に接続されたポートで接続通知箇所決定通知を送信する（ステップ６９）。
【００４７】
接続通知箇所決定通知を受信した場合は全ての論理的に接続されたポートで接続通知箇所決定通知を送信する（ステップ６９）。
局所的ルートノードが待機時間経過後に、接続要求を受信しない場合は、接続通知を行えるポートを持つ通信ノードのうち、局所的ルートノードは接続通知箇所決定通知を受信した場合は、受信した以外の全ての論理的に接続されたポートで接続通知箇所決定通知を送信し（ステップ８１）、接続ステップ２へ遷移する。それ以外の通信ノードが接続要求を受信しない場合は接続要求を局所的親ノードに対して送信し（ステップ６３）、接続許可を受信したら、接続ステップ２へ、接続通知箇所決定通知を受信したら待機ステップ４へ遷移する。
【００４８】
局所的ルートノード以外の通信ノードが待機時間経過後に、接続要求を受信しない場合には、接続通知を行えるポートを持たない通信ノードは、接続通知箇所決定通知を受信したら（ステップ６２，６５）受信した以外の全ての論理的に接続されたポートで接続通知箇所決定通知を送信し（ステップ６９）、待機ステップ４へ遷移する。接続通知を受信したらこれをリピートする。以上のようにして接続通知を行う通信ノードは決められる。
【００４９】
この後者の方法は接続要求を行う通信ノードが多数の場合、調停が高速に行われる。
以上のような処理を繰り返し行うことにより充分な時間が経った状態では、バス上の通信ノード全てが１つのノードグループを形成していることになる。
待機ステップ４では、トポロジー修正フェーズ１０を開始してからの時間がトポロジー修正時間を超えていれば（ステップ７）、接続に関する情報を固定して、トポロジー修正フェーズ１０を終了し、通常の初期化フェーズに戻る。
【００５０】
ＩＥＥＥ１３９４の規定のケーブル物理層は、一般的にポート、レシーバ、トランスミッタ、ステートマシン、リンクインターフェース、乱数発生手段により構成されるが、以上のトポロジー修正方法は、ソフトウェア処理に頼ることなくハードロジックで構成されたステートマシンについて変更を加えるだけで、接続関係の構築が実現可能である。
【００５１】
ここで、ノードの接続関係を論理的に無効にすること、および接続関係を再構築するということと、現実のハードウェア構成上の配線との関係について説明する。接続関係を無効にするというのは、具体的にはステートマシンのポートの接続に関するフラグをクリアすることであり、これを再構築するというのは、必要箇所のフラグをセットしていく作業に相当する。このような処理を実現するのには、ポート等のアナログ回路の変更は不要で、ステートマシンのロジックを変更するだけでよい。
【００５２】
以上説明したように、この実施の形態によれば、いったん接続関係を論理的に無効にして、論理的に接続関係を再構築することにより、物理的にループ配置されたバスを、ツリーもしくはディジーチェーンとして認識することで、通信可能にする効果がある。また、隣接する通信ノードとの信号のやりとりによってのみ処理が行われるため、ハードウェアのみで実現することができる。また、隣接通信ノードとの接続可能性を、双方とも接続通知を行っているかどうかで判断することにより、シリアルケーブルのように限られた情報の伝達しかできない伝送路でも実現できる。また、接続可能と判断された通信ノード同士が同一のノードグループに属し、１つのノードグループからは１ポートからしか接続通知を行わないことで、離れたノードと情報をやりとりすることなく、トポロジーが再構成される過程でループが形成されるのを防ぐことができる。
また、接続通知箇所決定ステップで、まだ隣接通信ノードと接続可能でないループを形成するポートを持つループ内ノードが接続要求を送信することにより、短時間でノードグループ内で接続通知を行うノードの候補を決めることができる。また、接続通知箇所決定ステップで、先に接続要求を行った通信ノードの要求を優先して、他の隣接通信ノードにリピートすることにより、情報の多くのせられない伝送路上で、高速に要求の伝搬、調停を行うことができる。また、接続通知箇所決定ステップで、接続要求をリピートした方向の通信ノード全ての接続許可を得て、接続通知を行うことで、ルートなどを決めずに接続通知を行うノードを決定することができる。
【００５３】
また、接続通知箇所決定ステップで、接続要求をリピートする先のない通信ノードから接続許可を開始することで、ルートなどを決めずに、接続通知を行うノードを決定することができる。また、接続通知箇所決定ステップで、同時に接続要求をしてきた通信ノードに対して、接続要求を送信して、要求の競合状態を作り出すことにより、要求を再試行させることができる。
【００５４】
また、接続通知箇所決定ステップで、乱数発生手段により、接続要求の競合の観測から、接続要求再開までの待機時間をランダムに決定することで、接続要求の調停結果の規則性をなくすことができる。また、接続通知箇所決定ステップで、選択される接続要求の競合の観測から、接続要求再開までの待機時間の差が、バス上で最も離れた通信ノード間で信号を往復してリピートさせるのに充分な時間であることにより、待機時間の選択結果が異なる場合に、確実に競合の勝敗を決定することができる。また、接続通知箇所決定ステップで、ノードグループ内での局所的なルートノードを決定することにより、多数の通信ノードからの接続要求の調停を高速に行うことができる。
【００５５】
また、接続ステップで、接続通知を送信するポートを、まだ接続可能な隣接通信ノードのないループを構成するポートのなかから、ランダムに決定することにより、接続通知ポートとして選ばれるポートの規則性をなくすことができる。また、待機ステップで、待機する時間を乱数発生手段を用いてランダムに決定することにより、接続通知ノードとして選ばれるノードの規則性をなくすことで、接続可能なパターンが出現しないような無限ループに陥るのを防ぐことができる。
【００５６】
また、隣接通信ノードと接続可能と判定されたポートから接続確認を送信し、接続確認ステップでも隣接通信ノードと接続可能かを判定することにより、各通信ノード間のクロックの位相のずれによる、接続可能性の判断の食い違いをなくすことができる。また、ループ検出時から一定時間経過後にトポロジー修正の処理を終了することにより、離れた通信ノード間で情報をやりとりすることなく処理を完了させることができる。
【００５７】
【発明の効果】
請求項１記載のトポロジー修正方法によれば、いったん接続関係を論理的に無効にして、論理的に接続関係を再構築することにより、物理的にループ配置されたバスを、ツリーもしくはディジーチェーンとして認識することで、通信可能にする効果がある。また、隣接する通信ノードとの信号のやりとりによってのみ処理が行われるため、ハードウェアのみで実現することができる。
【００５８】
請求項２記載のトポロジー修正方法によれば、隣接通信ノードとの接続可能性を、双方とも接続通知を行っているかどうかで判断することにより、シリアルケーブルのように限られた情報の伝達しかできない伝送路でも実現できる。
請求項３記載のトポロジー修正方法によれば、接続可能と判断された通信ノード同士が同一のノードグループに属し、１つのノードグループからは１ポートからしか接続通知を行わないことで、離れたノードと情報をやりとりすることなく、トポロジーが再構成される過程でループが形成されるのを防ぐことができる。
【００５９】
請求項４記載のトポロジー修正方法によれば、接続通知箇所決定ステップで、まだ隣接通信ノードと接続可能でないループを形成するポートを持つループ内ノードが接続要求を送信することにより、短時間でノードグループ内で接続通知を行うノードの候補を決めることができる。
請求項５記載のトポロジー修正方法によれば、接続通知箇所決定ステップで、先に接続要求を行った通信ノードの要求を優先して、他の隣接通信ノードにリピートすることにより、情報の多くのせられない伝送路上で、高速に要求の伝搬、調停を行うことができる。
【００６０】
請求項６記載のトポロジー修正方法によれば、接続通知箇所決定ステップで、接続要求をリピートする先のない通信ノードから接続許可を開始することで、ルートなどを決めずに、接続通知を行うノードを決定することができる。
請求項７記載のトポロジー修正方法によれば、接続通知箇所決定ステップで、接続要求をリピートした方向の通信ノード全ての接続許可を得て、接続通知を行うことで、ルートなどを決めずに接続通知を行うノードを決定することができる。
【００６１】
請求項８記載のトポロジー修正方法によれば、接続通知箇所決定ステップで、同時に接続要求をしてきた通信ノードに対して、接続要求を送信して、要求の競合状態を作り出すことにより、要求を再試行させることができる。
請求項９記載のトポロジー修正方法によれば、接続通知箇所決定ステップで、乱数発生手段により、接続要求の競合の観測から、接続要求再開までの待機時間をランダムに決定することで、接続要求の調停結果の規則性をなくすことができる。
【００６２】
請求項１０記載のトポロジー修正方法によれば、接続通知箇所決定ステップで、選択される接続要求の競合の観測から、接続要求再開までの待機時間の差が、バス上で最も離れた通信ノード間で信号を往復してリピートさせるのに充分な時間であることにより、待機時間の選択結果が異なる場合に、確実に競合の勝敗を決定することができる。
【００６３】
請求項１１記載のトポロジー修正方法によれば、接続通知箇所決定ステップで、ノードグループ内での局所的なルートノードを決定することにより、多数の通信ノードからの接続要求の調停を高速に行うことができる。
請求項１２記載のトポロジー修正方法によれば、接続ステップで、接続通知を送信するポートを、まだ接続可能な隣接通信ノードのないループを構成するポートのなかから、ランダムに決定することにより、接続通知ポートとして選ばれるポートの規則性をなくすことができる。
【００６４】
請求項１３記載のトポロジー修正方法によれば、待機ステップで、待機する時間を乱数発生手段を用いてランダムに決定することにより、接続通知ノードとして選ばれるノードの規則性をなくすことで、接続可能なパターンが出現しないような無限ループに陥るのを防ぐことができる。
請求項１４記載のトポロジー修正方法によれば、隣接通信ノードと接続可能と判定されたポートから接続確認を送信し、接続確認ステップでも隣接通信ノードと接続可能かを判定することにより、各通信ノード間のクロックの位相のずれによる、接続可能性の判断の食い違いをなくすことができる。
【００６５】
請求項１５記載のトポロジー修正方法によれば、ループ検出時から一定時間経過後にトポロジー修正の処理を終了することにより、離れた通信ノード間で情報をやりとりすることなく処理を完了させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態のトポロジー修正方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】 通信ノードがループ配置されている状態を示す概略図である。
【図３】 通信ノード間の論理的な接続が無効になった状態を示す概略図である。
【図４】 接続通知が送信されている状態を示す概略図である。
【図５】 接続通知によって接続可能と判断された状態を示す概略図である。
【図６】 接続可能と判断された通信ノード同士がノードグループを形成する状態を示す概略図である。
【図７】 ノードグループが構成要素を増やしていく状態を示す概略図である。
【図８】 バス全体が１つのノードグループとなった状態を示す概略図である。
【図９】 通信ノード０が先に接続可能と判断した場合を示す模式図である。
【図１０】 通信ノード１が先に接続可能と判断した場合を示す模式図である。
【図１１】 局所的ルートノードを決定しない方法による接続通知箇所決定ステップの具体例を示すフローチャートである。
【図１２】 局所的ルートノードを決定する方法による接続通知箇所決定ステップの具体例の上半分を示すフローチャートである。
【図１３】 局所的ルートノードを決定する方法による接続通知箇所決定ステップの具体例の下半分を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ ループ検出ステップ
２ 接続ステップ
３ 接続確認ステップ
４ 待機ステップ
５ 接続通知箇所決定ステップ
１００〜１０２ 通信ノード
１０３〜１０８ ポート
１１０〜１１２ 伝送路
１１３，１１４ ノードグループ
１１５〜１１９ 接続通知
Claims (15)
- 複数の通信ノードと前記通信ノード間を接続する伝送路により構成されるバスにおいて、各前記通信ノードがループ検出ステップでループに含まれるかを判定し、前記通信ノードが前記伝送路によってループを含む配置で接続された場合、ループを構成する前記通信ノードであるループ内通信ノードは、いったん前記伝送路の接続を論理的に無効にし、前記ループ内通信ノードにおいて前記ループ検出ステップの後に実行される接続ステップで、前記伝送路によって接続された前記通信ノードのうちループを構成しているものである、隣接通信ノードに対して接続通知を送信し、かつ論理的にループを形成せずに前記隣接通信ノードと接続可能かを判定し、接続可能と判定された箇所で論理的な接続を有効とすることを特徴とするトポロジー修正方法。
- 前記接続ステップで、前記ループ内通信ノードが接続通知を送信している伝送路で、前記隣接通信ノードも接続通知を送信している場合に、論理的にループを形成せずに前記隣接通信ノードと接続可能であると判定することを特徴とする請求項１記載のトポロジー修正方法。
- 前記接続ステップで、前記ループ内通信ノードが論理的にループを形成せずに新たに前記隣接通信ノードと接続可能と判定した場合、既に前記ループ内通信ノードが形成している、接続可能な前記通信ノード同士で構成される第１のノードグループと、新たに接続可能と判定した前記隣接通信ノードが形成している第２のノードグループとが、新たに同一の第３のノードグループを形成し、前記第３のノードグループからは最大１ポートで接続通知を送信することを特徴とする請求項１記載のトポロジー修正方法。
- 接続要求とは、ある前記通信ノードが接続通知を行う通信ノードとなることを他の通信ノードに要求する前記伝送路の状態であり、接続許可とは接続要求による要求を許可する前記伝送路の状態であり、前記ループ内通信ノードに、前記接続ステップで論理的にループを形成せずに前記隣接通信ノードと接続可能と判断されなかったポートがまだ１箇所以上ある場合、いったん前記接続ステップを実行した後に実行される接続通知箇所決定ステップで、前記ループ内通信ノードとすでに前記接続ステップで接続可能と判断された前記隣接通信ノードのうち、まだ接続要求を送信していない通信ノードに対し、それらと接続されるポートおよび伝送路を通じて接続要求を送信し、前記接続通知箇所決定ステップでの接続要求の送信後、前記ループ内通信ノードとすでに前記接続ステップで接続可能と判断された全ての前記隣接通信ノードから接続通知を行うことを許可されることにより接続通知可能な通信ノードであると判断したら、再び前記接続ステップに遷移することを特徴とする請求項１記載のトポロジー修正方法。
- 前記接続通知箇所決定ステップで、前記ループ内通信ノードが接続要求を送信しないうちに、前記隣接通信ノードからの接続要求を受信した場合、前記隣接通信ノードからの接続要求を受信した以外のループを構成するポートで接続要求を送信することを特徴とする請求項４記載のトポロジー修正方法。
- 前記接続通知箇所決定ステップで、前記ループ内通信ノードが接続要求を受信したポートが１つで、かつそれ以外にループを構成するポートがない場合、前記接続要求を受信したポートで接続許可を送信することを特徴とする請求項４記載のトポロジー修正方法。
- 前記接続通知箇所決定ステップで、前記ループ内通信ノードが接続要求を送信した全てのポートで接続許可を受信した場合、接続要求を送信するよりも先に、接続可能なポートのいずれかで前記隣接通信ノードからの接続要求を受信していなければ、接続通知可能な通信ノードであると判断して前記接続ステップに遷移し、ループを構成するポートで、まだ接続可能な状態にないポートのいずれか１つから接続通知を行い、受信していれば、前記隣接通信ノードからの接続要求を受信したポートで前記接続許可を送信することを特徴とする請求項６記載のトポロジー修正方法。
- 前記接続通知箇所決定ステップで、接続要求を受信したことをうけて接続要求を送信している前記ループ内通信ノードが、接続許可を受信していない場合に、複数の接続要求を同時に受信したと判断した場合に、接続要求を受信したポートで接続要求を送信することを特徴とする請求項４記載のトポロジー修正方法。
- 前記接続通知箇所決定ステップで、接続要求を送信したポートで接続要求の競合が観測された場合、接続要求の送信を自ら開始した前記ループ内通信ノードが、乱数発生手段によって与えられる乱数に基づいて選択された待機時間、前記接続要求を送信したポートでの送信を停止することを特徴とする請求項４記載のトポロジー修正方法。
- 前記接続通知箇所決定ステップで、乱数発生手段によって与えられる乱数に基づいて選択される待機時間同士の差が、バスの最長経路に対応する長さの伝送路で信号を往復させるのに必要な時間以上であることを特徴とする請求項９記載のトポロジー修正方法。
- 接続要求とは、ある前記通信ノードが接続通知を行う通信ノードとなることを他の通信ノードに要求する前記伝送路の状態であり、接続許可とは接続要求による要求を許可する前記伝送路の状態であり、前記接続通知箇所決定ステップで、接続可能な前記通信ノード同士で構成されるノードグループ内で、前記接続通知箇所決定ステップ遷移直後に親ノードの存在しない前記通信ノードを局所的ルートノードとし、前記局所的ルートノードに対して接続要求を行い、前記局所的ルートノードが接続許可の送信を開始することを特徴とする請求項１記載のトポロジー修正方法。
- 前記接続通知箇所決定ステップで、前記ループ内通信ノードが接続通知可能な通信ノードとなった場合、接続通知を行うポートを、ループを構成するポートで、まだ接続可能な状態にないポートから、乱数発生手段によって与えられる乱数に基づいて選択することを特徴とする請求項４記載のトポロジー修正方法。
- いったん前記接続ステップを実行した後に実行される待機ステップで、前記待機ステップでの待機時間を、乱数発生手段によって与えられる乱数に基づいて複数の時間の中から決定することを特徴とする請求項１記載のトポロジー修正方法。
- 前記接続ステップの直後に、接続確認ステップを有し、前記接続確認ステップで前記隣接通信ノードと接続可能であるかの判定を行い、直前の前記接続ステップで前記隣接通信ノードと接続可能と判定された場合には、前記隣接通信ノードが自らと接続可能と判断させる接続確認を送信することを特徴とする請求項１記載のトポロジー修正方法。
- 前記ループ検出ステップでループが検出されてから、トポロジー修正に必要な時間が経過していたら、トポロジー修正の処理を終了することを特徴とする請求項１記載のトポロジー修正方法。
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