JP4287734B2

JP4287734B2 - ネットワーク装置

Info

Publication number: JP4287734B2
Application number: JP2003392546A
Authority: JP
Inventors: 真人中村; 佳昭中橋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2003-11-21
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2023-11-21
Also published as: JP2005159546A

Description

本発明は、プラントなどの重要な制御データや観測データを送受信しているシステムにおいて、イーサネット（登録商標）フレームのスイッチングを行うネットワーク装置に関し、特にシステムの冗長性を損なうことなく異なるリングネットワークを接続可能とするものである。

従来のイーサネット（登録商標）の信頼性を高めるためにＳＴＰ（ＩＥＥＥ８０２．１ｄ）、ＲＳＴＰ（ＩＥＥＥ８０２．１ｗ）が提案されてきているが、ネットワーク障害発生時の系の切り替え時間は、数分〜数秒の時間を要する。この点を補うために、ネットワーク上にマスタ装置で集中管理して系の切り替えを実施する装置や、ネットワーク２重リング方式（特許文献１参照）や、多重化方式（特許文献２参照）等が提案されている。また、ＲＰＲ（ＩＥＥＥ８０２．１７）等提案されてきているが、異なるリングネットワークを簡単にネットワークの信頼性を損なわずに接続することはできなかった。また、接続装置の故障発生時に短時間で障害回避の処理ができなかった。

特開２００３−１８１７２号公報特開２００１−３２６６６８号公報

従来のリングネットワーク方式は上記のように行われ、異なるリングネットワークシステムを接続するためには、高価なスイッチングＨＵＢ装置（レイヤ３レベル）にてネットワークを構成することで可能としていたが、製品のコストが高くなるという問題点があった。また、異なるリングネットワークの故障が発生したときに、系切り替えに時間がかかるという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、イーサネット（登録商標）技術をベースとし、異なる系統のリングネットワークを容易に接続が可能であり、かつ、異なるリングネットワークを接続しているスイッチングＨＵＢ装置の多重化が可能でありネットワークの高信頼性を得ることができ、かつ、スイッチングＨＵＢ装置を用いるため製品の低価格化をはかることが可能であり、障害発生時の系の切り替え時間を短縮することを可能とするネットワーク装置を提供することを目的とする。

本発明は、スイッチングＨＵＢ手段が複数個接続されかつバス型にて制御される２つの異なる系統の第１のリングネットワークおよび第２のリングネットワークと、各スイッチングＨＵＢ手段に任意に接続されている複数の端末とを備え、各スイッチングＨＵＢ手段には各端末間において情報が送受信可能となるスイッチング情報が格納されかつ各スイッチングＨＵＢ手段間において各情報をバトン方式で伝送する伝送部を有するネットワーク装置であって、
第１のリングネットワークの内いずれか１つのスイッチングＨＵＢ手段と第２のリングネットワークの内いずれか１つのスイッチングＨＵＢ手段とをリング間接続して成るマスタ接続手段と、第１のリングネットワークの内のマスタ接続手段を構成するスイッチングＨＵＢ手段と異なるいずれか１つのスイッチングＨＵＢ手段と第２のリングネットワークの内のマスタ接続手段を構成するスイッチングＨＵＢ手段と異なるいずれか１つのスイッチングＨＵＢ手段とをリング間接続して成るスレーブ接続手段とを備え、
マスタ接続手段の各スイッチングＨＵＢ手段は、当該マスタ接続手段を構成しているスイッチングＨＵＢ手段同士が互いに正常動作していることを認識する認識部と、認識部が正常動作を認識すると正常情報を各リングネットワークの両方向に送信する送信部と、認識部が正常動作を認識しないとマスタ接続手段のスイッチングＨＵＢ手段のリング間接続をブロッキングする第１のブロッキング手段とを有し、
スレーブ接続手段の各スイッチングＨＵＢ手段は、当該スレーブ接続手段を構成するスイッチングＨＵＢ手段のリング間接続をブロッキングする第２のブロッキング手段と、マスタ接続手段が送信する正常情報を各スイッチングＨＵＢ手段の伝送部を介して受信する受信部と、正常情報を受信しないとスレーブ接続手段内のブロッキングを解除する第１の解除手段と、正常情報を受信しないと各スイッチングＨＵＢ手段毎に格納されているスイッチング情報をフラッシュするフラッシュ要求を各リングネットワークの両方向に送信する第１のフラッシュ情報作成手段とを備え、
スレーブ接続手段の各スイッチングＨＵＢ手段は、当該スレーブ接続手段のリング間接続のブロッキング状態においてフォワーディング信号を各リングネットワークの両方向に送信するフォワーディング情報作成手段を備え、マスタ接続手段の各スイッチングＨＵＢ手段は、当該マスタ接続手段のリング間接続のブロッキング状態においてフォワーディング情報を受信するとブロッキング状態を解除する第２の解除手段と、ブロッキング状態を解除すると各スイッチングＨＵＢ手段毎に格納されているスイッチング情報をフラッシュするフラッシュ要求を各リングネットワークの両方向に送信する第２のフラッシュ情報作成手段を備えたものである。

本発明のネットワーク装置は、スイッチングＨＵＢ手段が複数個接続されかつバス型にて制御される２つの異なる系統の第１のリングネットワークおよび第２のリングネットワークと、各スイッチングＨＵＢ手段に任意に接続されている複数の端末とを備え、各スイッチングＨＵＢ手段には各端末間において情報が送受信可能となるスイッチング情報が格納されかつ各スイッチングＨＵＢ手段間において各情報をバトン方式で伝送する伝送部を有するネットワーク装置であって、
第１のリングネットワークの内いずれか１つのスイッチングＨＵＢ手段と第２のリングネットワークの内いずれか１つのスイッチングＨＵＢ手段とをリング間接続して成るマスタ接続手段と、第１のリングネットワークの内のマスタ接続手段を構成するスイッチングＨＵＢ手段と異なるいずれか１つのスイッチングＨＵＢ手段と第２のリングネットワークの内のマスタ接続手段を構成するスイッチングＨＵＢ手段と異なるいずれか１つのスイッチングＨＵＢ手段とをリング間接続して成るスレーブ接続手段とを備え、
マスタ接続手段の各スイッチングＨＵＢ手段は、当該マスタ接続手段を構成しているスイッチングＨＵＢ手段同士が互いに正常動作していることを認識する認識部と、認識部が正常動作を認識すると正常情報を各リングネットワークの両方向に送信する送信部と、認識部が正常動作を認識しないとマスタ接続手段のスイッチングＨＵＢ手段のリング間接続をブロッキングする第１のブロッキング手段とを有し、
スレーブ接続手段の各スイッチングＨＵＢ手段は、当該スレーブ接続手段を構成するスイッチングＨＵＢ手段のリング間接続をブロッキングする第２のブロッキング手段と、マスタ接続手段が送信する正常情報を他スイッチングＨＵＢ手段の伝送部を介して受信する受信部と、正常情報を受信しないとスレーブ接続手段内のブロッキングを解除する第１の解除手段と、正常情報を受信しないと各スイッチングＨＵＢ手段毎に格納されているスイッチング情報をフラッシュするフラッシュ要求を各リングネットワークの両方向に送信する第１のフラッシュ情報作成手段とを備え、
スレーブ接続手段の各スイッチングＨＵＢ手段は、当該スレーブ接続手段のリング間接続のブロッキング状態においてフォワーディング信号を各リングネットワークの両方向に送信するフォワーディング情報作成手段を備え、マスタ接続手段の各スイッチングＨＵＢ手段は、当該マスタ接続手段のリング間接続のブロッキング状態においてフォワーディング情報を受信するとブロッキング状態を解除する第２の解除手段と、ブロッキング状態を解除すると各スイッチングＨＵＢ手段毎に格納されているスイッチング情報をフラッシュするフラッシュ要求を各リングネットワークの両方向に送信する第２のフラッシュ情報作成手段を備えたので、
複雑なハードウエアが必要ないため製品コストが低くなり、簡単なプロトコルにより既存のシステムに導入が容易であり、また、異なるリングネットワークの故障が発生したときに系切り替えの時間を早く行うことができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を説明する。
図１はこの発明の実施の形態１のスイッチングＨＵＢ装置のシステム構成を示す図である。図において、異なる系統の第１のリングネットワーク（以下、イングと略する）としてのリングＡ系と第２のリングとしてのリングＢ系とを備えている。そしてリングＡ系にはスイッチングＨＵＢ装置２０、２１、２２、２３、２４、２５が伝送路２にて、リングＢ系にはスイッチングＨＵＢ装置２６、２７、２８、２９、３０、３１が伝送路７にてそれぞれ接続されている。そして、これら各リングＡ系、Ｂ系はスイッチング装置２０とスイッチング装置２６とのリングポートＡをそれぞれブロッキング状態とすることにより、各リングＡ系、Ｂ系をバス型として制御している。

そしてこれらスイッチングＨＵＢ装置の内、リングＡ系のスイッチングＨＵＢ装置２０のポートＣとリングＢ系のスイッチングＨＵＢ手段装置２６のポートＣとが伝送路５にてリング間接続されて成るマスタ接続装置３と、リングＡ系のスイッチング装置２２のポートＣとリングＢ系のスイッチング装置２６のポートＣとが伝送路６にてリング間接続されて成るスレーブ接続装置４とを備えている。そして通常時においては、スレーブ接続装置４のリング間接続のポートＣはブロッキング状態とされており、リングＡ系とリングＢ系とのデータの授受はマスタ接続装置３のみにて可能となる。そして、各スイッチングＨＵＢ装置２０〜３１に任意の端末１が接続されており、各端末１同士は各リングＡ系、Ｂ系を介して通信を行うことができイーサネット（登録商標）が構築されている。

図２に図１に示した実施の形態１のスイッチングＨＵＢ装置の構成を示す。スイッチングＨＵＢ装置は以下のものを備えている。端末１と接続するためのインタフェースポート９が複数存在する。また、リングに接続されるリングポートＡ１０およびリングポートＢ１１を備える。イーサネット（登録商標）フレーム（以下、フレームと略して示す）をスイッチングするスイッチング部１４と、スイッチング部１４がフレームをスイッチングしている過程の中で学習されていくフレームのスイッチング情報が格納されるスイッチング情報格納部１３と、ＣＰＵ１５とを備える。この、ＣＰＵ１５内に格納されているＳ／ＷによってスイッチングＨＵＢ装置の各種の機能を実現している。ＣＰＵ１５内については後述にて詳細に説明する。

スイッチング部１４より出力されるフレームを、各リングポートＡ１０、リングポートＢ１１、ポートＣ１２への出力を停止するか否かを決定するフレームのブロッキング部１６で、各リングポートＡ１０、リングポートＢ１１、ポートＣ１２のブロッキング状態およびブロッキング解除を行うことができ、各スイッチングＨＵＢ装置の役割により第１のブロッキング手段、第２のブロッキング手段、第１の解除手段、第２の解除手段として機能する部分である。そして、スイッチング部１４へ入出力すべきフレームなのか、リングにて隣接している他のスイッチングＨＵＢ装置とやり取りするためのフレームであるか否かを判断し、ＣＰＵ１５またはスイッチング部１４へ出力するのかまたは出力しないのかの選択を行うフレームの調停部１７を備える。調停部１７は、ＣＰＵ１５が隣接する他のスイッチングＨＵＢ装置へフレームを送信する場合、スイッチング部１４からのフレームを調停して、リングポートＡ１０、リングポートＢ１１へ出力する。

次に、ＣＰＵ１５の構成について説明する。マスタ接続装置３とスレーブ接続装置４とがやり取りする情報パケットを、受信したリングポート以外のリングポートへ折り返し他のスイッチングＨＵＢ装置へバトン方式で伝送する伝送部としてのフレームバトン機能部６０と、マスタ接続装置３内が正常に動作していることを確認するために発行されるマスタ接続装置３内のパケット生成を行う、接続装置内パケット生成部６１と、マスタ接続装置３内の他方のスイッチングＨＵＢ装置の接続装置内パケットを受信して応答を返信する接続装置パケット応答部６２とを備える。これら接続装置内パケット生成部６１および接続装置内パケット応答部６２により認識部が構成される。

さらに、接続装置内応答パケットを受信するとマスタ接続装置３は正常であると判断し各リングの両方向すなわちリングポートＡ１０、Ｂ１１へ正常情報としてのブロッキング要求パケットを発行する送信部としての応答チェック部及びブロッキング要求パケット生成部６３と、マスタ接続装置３より送信されてくるブロッキング要求パケットのチェックを行い、ポートＣ１２をブロッキング状態にするか、否かの判断する受信部としてのブロッキング要求パケットチェック部６４と、各スイッチングＨＵＢ装置のスイッチング情報をフラッシュするフラッシュ情報のフラッシュ要求パケットを生成し、各リングの両方向すなわちリングポートＡ１０、Ｂ１１へ送信する第１のフラッシュ情報作成手段および第２のフラッシュ情報作成手段としてのフラッシュ要求パケット生成部４２とを備える。

これらＣＰＵ１５の内、接続装置内パケット生成部６１、接続装置内パケット応答部６１および応答チェック部およびブロッキング要求パケット生成部６３の機能は、接続装置設定部６５の情報により、自スイッチングＨＵＢ装置が、マスタ接続装置３となるとして設定がされている場合のみに動作するものである。また、ブロッキング要求パケットチェック部６４、フラッシュ要求パケット生成部４２の機能は、接続装置設定部６５の情報により、自スイッチングＨＵＢ装置が、スレーブ接続装置４になると設定されている場合にのみ動作する。

次に上記のように構成された実施の形態１のネットワーク装置の動作について説明する。まず、各接続装置以外のスイッチングＨＵＢ装置の動作について説明する。リングＡ系、リングＢ系は、ネットワークの構成がバス型に制御されているものである。そして、リング構成が可能となる各接続装置を備え、伝送路２、７は物理的にはリングの構成となっている。リングＡ系、リングＢ系とも伝送路障害またはスイッチングＨＵＢ装置が故障していない場合は、リングＡ系、リングＢ系を構成するスイッチングＨＵＢ装置の内の１台のスイッチングＨＵＢ装置のリングポートＡまたはリングポートＢのいずれかが、ブロッキング部１６によってブロッキングされている。

また、マスタ接続装置３のポートＣはブロッキング解除状態である。そして、スレーブ接続装置４は、ポートＣがブロッキング状態にあり、システム全体としてもバス型ネットワークになっている（例えば、ＲＳＴＰ（ＩＥＥＥ８０２．１ｗ）もその技術の一つである）。尚、ハブ型とするのはこのようなブロッキング状態とするものに限られることはなく、他の方法、または、物理的にまたは制御的に行ってもよいことは言うまでもない。

そして各スイッチングＨＵＢ装置２０〜３１は、電源ＯＮ時に接続装置設定部６５によって自スイッチングＨＵＢ装置がマスタ接続装置３、スレーブ接続装置４として動作するのか、または、各接続装置３、４ではないのか、または、接続装置の内スレーブ接続装置４なのか、マスタ接続装置３なのかを判断してそれぞれ設定される。次に、各接続装置３、４でないスイッチングＨＵＢ装置２１、２３、２４、２５、２７、２９、３０、３１は、調停部１７より、各接続装置３、４間を制御する制御フレームか通常フレームかを判断し、各接続装置３、４間の制御フレームの場合はＣＰＵ１５へ受信フレームとして送り込む。ＣＰＵ１５内のフレームバトン機能部６０は、制御フレームを受信したリングポートではない側のリングポートへ同様の制御フレームの送信を行う。以上のような動作により、マスタ接続装置３が送信した制御フレームはスレーブ接続装置４にて受信できる。

また、通常の端末から端末までの情報の送受信について説明する。例えば、図１に示す端末１ａから端末１ｂに情報が送信される場合、端末１ａから初めて送信される情報はいずれのポートを介して端末１ｂに至るかが登録されていないため、スイッチングＨＵＢ装置２４のリングポートＡ１０およびリングポートＢ１１のいずれからも送信される。そして、リングポートＡ１０から送信された情報はスイッチングＨＵＢ装置２５を介してスイッチングＨＵＢ装置２０のリングポートＡ１０に至るとブロッキング状態であるため、こちらからの端末１ｂへの情報の送信ができなことが確認される。そして、リングポートＢ１１から送信された情報はスイッチングＨＵＢ装置２３、２２、２１、２０、２６、２７、２８、２９、３０を介して、端末１ｂへの情報の送信ができることが確認される。

このようにして端末１ａから端末１ｂへの情報の送信経路が学習され、端末１ａから端末１ｂへ情報を伝送する場合には、スイッチングＨＵＢ装置２４のリングポートＢ１１を介して他の各スイッチングＨＵＢ装置２３、２２、２１、２０、２６、２７、２８、２９、３０を介して送信される経路が各スイッチングＨＵＢ装置２３、２２、２１、２０、２６、２７、２８、２９、３０のスイッチング情報としてスイッチング情報格納部１３に登録される。

次に各接続装置３、４内の動作について説明する。図３において実施の形態１のマスタ接続装置３の動作の説明を示す。マスタ接続装置３は、スイッチングＨＵＢ装置２０（ここでは、起動側とする）とスイッチングＨＵＢ装置２６（ここでは非起動側とする）にて構成されている。スイッチングＨＵＢ装置２０では、定周期にて接続装置内パケット生成部６１がスイッチングＨＵＢ装置２６に対して接続装置内パケットを発行する。次に、接続装置内パケットを受信したスイッチングＨＵＢ装置２６の接続装置内パケット応答部６２は、接続装置内応答パケットをスイッチングＨＵＢ装置２０へ送信する。

次に、接続装置内応答パケットを受信したスイッチングＨＵＢ装置２０の応答チェック部及びブロッキング要求パケット生成部６３は、スイッチングＨＵＢ装置２０内のリングポートＡ、Ｂに正常情報としてのブロッキング要求パケットを送信する。この一連の動作はリングＢ系側に接続されているスイッチングＨＵＢ装置２６が起動側となっても同様な動作が実施される。

図４において実施の形態１の正常時のネットワーク装置全体の動作について説明する。上記のようにしてマスタ接続装置３の正常状態が確認された後に、マスタ接続装置３から送信されたブロッキング要求パケットは、リングＡ系内の隣接するスイッチングＨＵＢ装置２５、２４、２３、またはスイッチングＨＵＢ装置２１をそれぞれ経由して行き、スレーブ接続装置４にて受信される。このようにスレーブ接続装置４のブロッキング要求パケットチェック部５３がブロッキング要求パケットを受信している状態では、リングＡ系とリングＢ系を接続しているマスタ接続装置３は正常であると認識され、スレーブ接続装置４のポートＣはブロッキング状態を保つこととなる。尚、図においての動作説明はリングＡ系について説明したが、リングＢ系側も同様な動作が行われていることは言うまでもない。

次に、図５において実施の形態１の障害発生時の遷移状態（遷移１）について説明する。まず、マスタ接続装置３のスイッチングＨＵＢ装置２０、２６間の伝送路５に故障が発生した場合、スイッチングＨＵＢ装置２０の応答チェック部及びブロッキング要求応答パケット生成部６３は、制御装置内応答パケットを受け取れず接続装置内応答パケットのタイムアウトを検出する。次に、タイムアウトを検出すると、応答チェック部及びブロッキング要求応答パケット生成部６３はリングポートＡ、Ｂの両ポートへのブロッキング要求パケットの発行を停止する。また、障害が発生したと認識し、スイッチングＨＵＢ装置２０はポートＣをブロッキング部１６によりブロッキング状態とする。尚、リングＢ系側も同様な動作を実施する。

次に、図６において実施の形態１の障害発生時の遷移状態（遷移２）について説明する。ブロッキング要求パケットの発行が停止されるために、スレーブ接続装置４のブロッキング要求パケットチェック部６４は、リングポートＡ１０からもリングポートＢ１１からもブロッキング要求パケットが検出できなくなりタイムアウトを検出する。そして、スレーブ接続装置４は各スイッチングＨＵＢ装置のスイッチング情報格納部１３の情報をフラッシュするためのフラッシュ要求パケットをフラッシュ要求パケット生成部４２からリングポートＡ１０、Ｂ１１を介して発行する。これとともに、スレーブ接続装置４のブロッキング部１６によりポートＣのブロッキング状態を解除し、リングＡ系とリングＢ系のリング間接続の接続を行い通常の情報伝送を行える状態とする。

このようにして、通常状態の時に学習されたスイッチイング情報はフラッシュされ、新たなスイッチング情報が学習されることとなる。これは、上記障害が発生する前にマスタ接続装置がリング間接続されている通常状態の際の、例えば端末１ａから端末１ｂの情報の授受がリングポートＢから送信されマスタ接続装置を介して送信されているというような経路が決定されているスイッチング情報が、障害状態となりスレーブ接続装置４において各リング間接続されることにより変更する必要があるからである。よって、各端末の情報の送信経路が変更になるためスイッチング情報のフラッシュを行う。

また以上の例では、マスタ接続装置３間の伝送路５の障害についてを示したが、例えば、リングの伝送路２、７または他のスイッチングＨＵＢ装置が障害になった場合は、リングＡ系、またはリングＢ系内でネットワークのブロッキング状態などの切り替えは発生するが、スレーブ接続装置４へのブロッキング要求パケットはいずれかのリングポートＡ１０、Ｂ１１から通知されるためタイムアウト状態とならなず、障害が発生している箇所以外は正常の情報伝送が可能となる。

上記のように構成された実施の形態１のネットワーク装置は、ネットワークの信頼性を低下させることなく、異なるリングネットワークが接続可能となる。また、接続されているリングネットワーク内の系切り替えの制御を、どちらかの接続装置で異なるリングネットワークを接続するのかを判断できるので、既存のリングネットワークと接続する場合において、既存リングネットワークの改造を最小限に留めて接続が可能となる。また、以上のような簡単なプロトコルで実現できるため、系切り替え時間の短縮が図れるとともに、系切り替えのためのＣＰＵの性能の追加機能が少なくてすむため低価格化を図ることができる。

実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２のスイッチングＨＵＢ装置の構成を示す図である。図において、上記実施の形態１と同様の部分には同一符号を付してその説明を省略する。接続装置設定部６５の情報を得て、自スイッチングＨＵＢ装置がスレーブ接続装置４として設定され動作し、自スイッチングＨＵＢ装置のポートＣ１２がブロッキング状態の場合に、定周期でフォワーディング要求パケットを各リングの両方向すなわちリングポートＡ１０、Ｂ１１から送信するフォワーディング情報作成手段としてのフォワーディング要求パケット生成部７０を備える。

次に上記のように構成された実施の形態２のネットワーク装置の動作について説明する。まず、正常状態のスレーブ接続装置４のポートＣはブロッキング状態のため、定周期的にフォワーディング要求パケット生成部７０はフォワーディング要求パケットをリングポートＡ１０およびリングポートＢ１１より他のスイッチングＨＵＢ装置に送信し続ける。マスタ接続装置３は、マスタ接続装置３のポートＣがブロッキング解除状態、または、マスタ接続装置３が障害である場合は、フォワーディング要求パケットを受信してもなにも処理をしない。

次に、図８において実施の形態２の障害復旧遷移（遷移１）について説明する。まず、マスタ接続装置３内の伝送路５が復旧した場合、マスタ接続装置３は実施の形態１にて示したように正常状態に復旧し、ブロッキング要求パケットの送信が開始される。しかし、この時点においてはスイッチングＨＵＢ装置２０のポートＣはまだブロッキング状態にある。そして、ブロッキング要求パケットは、スレーブ接続装置４に転送される。スレーブ接続装置４のブロッキング要求パケットチェック部６４は、発行されたブロッキング要求パケットを検出しポートＣをブロッキング状態とする。

次に、図９において実施の形態２の障害復旧遷移（遷移２）について説明する。スレーブ接続装置４は、ポートＣがブロッキング状態となるため、フォワーディング要求パケット生成部７０は各リングの両方向すなわちリングポートＡ１０、Ｂ１１へフォワーディング要求パケットを発行し、各スイッチングＨＵＢ装置を介してフォワーディング要求パケットの転送を実施し、マスタ接続装置３に到着する。次に、マスタ接続装置３は、マスタ接続装置３のポートＣの状態がブロッキング状態であり、かつ、フォワーディング要求パケットを受信したので、ブロッキング部１６によりポートＣのブロッキング状態を解除する。

次に、図１０において実施の形態２の障害復旧遷移（遷移３）について説明する。マスタ接続装置３は、各スイッチングＨＵＢ装置のスイッチング情報格納部１３の情報をフラッシュするためのフラッシュ要求パケットをフラッシュ要求パケット生成部４２から各リングの両方向すなわちリングポートＡ１０、Ｂ１１へ発行する。そして、各スイッチングＨＵＢ装置のスイッチング情報格納部１３のフラッシュを行う。尚、以上の動作は、リングＢ系においてもリングＡ系の動作と同様に平行して実施されている。

そして、マスタ接続装置３の故障中状態の時に学習されたスイッチイング情報はフラッシュされ、新たなスイッチング情報が学習されることとなる。これは、上記の障害中状態の場合に説明したように、スレーブ接続装置４が各リング間接続している場合と異なるマスタ接続装置３において各リング間接続が再接続され、端末間の情報の送信経路が変更になるためである。

上記のように構成された実施の形態２のネットワーク装置によれば、スレーブ接続装置４が、ポートＣがブロッキング状態の場合、フォワーディング要求パケットを出力し、マスタ接続装置３がスレーブ接続装置４の異なるリングネットワークとの接続状態を認識できるようにしたため、マスタ接続装置３の障害が回避され、正常となった場合のネットワーク切り替えを、正常な状態に自動でかつ短時間に戻すことが可能となる。

実施の形態３．
図１１にこの発明の実施の形態３のスイッチングＨＵＢ装置の構成を示す。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付してその説明を省略する。ポートＣのブロッキング状態がマスタ接続装置３からスレーブ接続装置４に移った場合に、接続装置設定部６５の情報をマスタ接続装置３の設定の場合には、スレーブ接続装置４の設定にし、スレーブ接続装置４の場合には、マスタ接続装置３の設定に変更する切替手段としての接続装置切り替え機能部８０を備える。そして、各マスタ接続装置およびスレーブ接続装置の各スイッチングＨＵＢ装置はマスタ接続手段の機能およびスレーブ接続手段の機能いずれもの機能を有する第１および第２の接続装置となる。

次に上記のように構成された実施の形態３のネットワーク装置の動作について説明する。まず、各スイッチングＨＵＢ装置にはマスタ接続装置としての機能、および、スレーブ接続装置としての機能を備えている。そして、システムアップ時には接続装置設定部６５が指示するマスタ接続装置３なのかスレーブ接続装置４なのかの情報により、マスタ接続装置３としての、もしくはスレーブ接続装置４としての動作を行うか判断して実行する。

そして、マスタ接続装置３に障害が発生した場合に、上記各実施の形態に示したようにスレーブ接続装置４のポートＣはブロッキング解除状態となる。その際、接続装置切り替え機能部８０は、接続装置設定部６５に対して、マスタ接続装置としての設定に変更要求し、そのスレーブ接続装置をマスタ接続装置として動作される。そして障害が発生したマスタ接続装置３は、接続装置切り替え機能部８０によりスレーブ接続装置４の設定され動作する。尚、以上の動作はリングＢ系でも同様に実施される。そして、スレーブ接続装置（もとのマスタ接続装置）の障害が解消され、復旧しても、この状態のままスレーブ接続装置として機能させておく。

上記のように構成された実施の形態３のネットワーク装置によれば、マスタ接続装置、スレーブ接続装置の設定をポートＣのブロッキング状態より接続装置のマスタ、スレーブの設定を切り替えて、動作を切り替えることができる。よって、接続装置が復旧しても、再びマスタ接続装置に不具合が発生するまでは系切り替えが必要なくなる。その結果、不要なネットワークの系切り替え、フラッシュ要求パケットの発行などが発生することがなく、端末間の通信の信頼性を向上させることができる。

実施の形態４．
図１２に実施の形態４のスイッチングＨＵＢ装置を示す。上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付してその説明を省略する。ポートＣ６０と同等の機能を兼ね備えた接続装置構成ポートのポートＤ９０と、各接続装置を構成するスイッチングＨＵＢ装置内で管理装置であるかどうかを指定する接続装置（多重対応）設定部９１と、接続装置（多重対応）設定部９１の情報により、自スイッチングＨＵＢ装置が各接続装置の管理装置の場合には、ポートＣに接続されているスイッチングＨＵＢ装置で接続装置間の正常確認を行うとともに、同様にポートＤに接続されているスイッチングＨＵＢ装置とも接続装置間の正常確認を行う認識部としての接続装置内パケット生成部ＰＯＲＴ＿Ｃ、Ｄ９２と、応答チェック部ＰＯＲＴ＿Ｃ、Ｄ及びブロッキング要求パケット生成部９３とを備える。

次に上記のように構成された実施の形態４のネットワーク装置の動作について説明する。図１３に実施の形態４のネットワーク装置のシステム全体の構成を示す。図において、リングＡ系およびリングＢ系とは異なる伝送路７０に、スイッチングＨＵＢ装置が複数接続されかつバス型にて制御される備えるリングＣ系を備える。但し、図においては各接続装置以外の各スイッチングＨＵＢ装置の記載は省略し、各接続装置のみ示している。尚、各スイッチングＨＵＢ装置の動作は上記各実施の形態と同様であることはいうまでもない。

まず、リングＡ系のスイッチングＨＵＢ装置１０１のポートＤとリングＢ系のスイッチングＨＵＢ装置１０３のポートＣとが伝送路５０にて、リングＡ系のスイッチングＨＵＢ装置１０１のポートＣとリングＣ系のスイッチングＨＵＢ装置１０２のポートＣとが伝送路５１にてそれぞれリング間接続されたマスタ接続装置３０と、リングＡ系のスイッチングＨＵＢ装置１０４のポートＤとリングＢ系のスイッチングＨＵＢ装置１０５のポートＣとが伝送路６１にて、リングＡ系のスイッチングＨＵＢ装置１０４のポートＣとリングＣ系のスイッチングＨＵＢ装置１０６のポートＣとが伝送路６０にてそれぞれリング間接続されたスレーブ接続装置４０とにて成る。

マスタ接続装置３０はスイッチングＨＵＢ装置１０１、１０２、１０３にて構成され、スレーブ接続装置４０は、スイッチングＨＵＢ装置１０４、１０５、１０６にてそれぞれ構成されている。これらのうち、マスタ接続装置３０の管理装置は２つのリング間接続を有しているスイッチングＨＵＢ装置１０１で、スレーブ接続装置４０の管理装置は２つのリング間接続を有しているスイッチングＨＵＢ装置１０４である。そして、マスタ接続装置３０、スレーブ接続装置４０とも接続装置の管理装置のポートＤは、リングＢ系に接続され、接続装置の管理装置のポートＣはリングＣ系に接続されそれぞれ制御される。マスタ接続装置３０のポートＣおよびポートＤはブロッキング状態ではなく、スレーブ接続装置４０のポートＣおよびポートＤはブロッキング状態である。

次に、図１４において実施の形態４の障害発生遷移（遷移１）について説明する。通常は、接続装置の管理装置内の接続装置内のパケット生成部ＰＯＲＴ＿Ｃ、Ｄ９２より接続装置内パケットがスイッチングＨＵＢ装置１０３へ発行される。次に、スイッチングＨＵＢ装置１０３内の応接続装置内パケット応答部６２が接続装置内応答パケットを発行する。次に、接続装置内応答パケットをスイッチングＨＵＢ装置１０１の応答チェック部ＰＯＲＴ＿Ｃ、Ｄ及びブロッキング要求パケット生成９３が受信する。次に、正常であることをスレーブ接続装置４０に通知するため、リングポートＡ、Ｂにブロッキング要求パケットを発行している。同様にスイッチングＨＵＢ装置１０２に対しても同様な動作が実施されている。そして、マスタ接続装置３０のポートＤの障害が発生した場合には、スイッチングＨＵＢ装置１０１の応答チェック部ＰＯＲＴ＿Ｃ、Ｄ及びブロッキング要求パケット生成部９３がタイムアウトを検出する。

次に、図１５において実施の形態４の障害発生遷移（遷移２）について説明する。マスタ接続装置３０のポートＤをブロッキング状態にするとともに、マスタ接続装置３０の障害のためポートＣもブロッキング状態にする。マスタ接続装置３０の管理装置はポートＡ、Ｂにブロッキング要求パケットの発行を停止するので、スレーブ接続装置４０のスイッチングＨＵＢ装置１０４はマスタ接続装置３０からのブロッキング要求フレームのタイムアウトを検出して、ポートＣ、Ｄのブロッキング状態を解除しフォワーディング状態とする。

上記のように構成された実施の形態４のネットワーク装置によれば、リングの接続装置を複数のスイッチングＨＵＢ装置で構成可能とし、マスタ接続装置は、いずれかのリング間接続が正常状態でなくなるとすべてのリング間接続をブロッキング状態とし、スレーブ接続装置は、リング間接続のすべてのブロッキング状態を解除するため容易に複数のリングネットワークを接続することが可能になった。

実施の形態５．
図１６はこの発明の実施の形態５のスイッチングＨＵＢ装置の構成を示す図である。図において、上記実施の形態４と同様の部分には同一符号を付してその説明を省略する。ポートＣ、Ｄに接続されているそれぞれのスイッチングＨＵＢ装置に対して障害診断を実施し、その結果によりブロッキング要求パケットにポートＣが故障の場合はポートＣに対するブロッキング要求パケットは発行停止し、ポートＤが故障の場合はポートＤのブロッキング要求パケット発行を停止する応答チェック部ＰＯＲＴ＿Ｃ、Ｄおよびブロッキング要求パケット生成部ＰＯＲＴ＿Ｃ、Ｄ３００と、スレーブ接続装置４の場合に動作し、ブロッキング要求パケットを監視し、タイムアウトが発生した接続装置側のみ系切り替え処理を実施するブロッキング要求パケット部ＰＯＲＴ＿Ｃ、Ｄ３０１とを備える。

次に上記のように構成された実施の形態５のネットワーク装置の動作について説明する。図１７に実施の形態５のネットワーク装置のシステム全体の構成を示す。まずスイッチングＨＵＢ装置１０１はリングＡ系とリングＢ系を接続することができなくなる障害を検出した場合、スレーブ接続装置４０に発行しているポートＤに対するブロッキング要求パケットの発行を停止するとともにポートＤをブロッキング状態とする。次に、スイッチングＨＵＢ装置１０４のブロッキング要求パケットチェック部ＰＯＲＴ＿Ｃ、Ｄ１０１は、ポートＤに対するブロッキング要求パケットのタイムアウトを検出して、ポートＤのブロッキング状態を解除する。また、各接続装置を構成しているスイッチングＨＵＢ装置１０３、１０６のポートＣまたはポートＤに対しても各スイッチングＨＵＢ装置１０３、１０６は同様の動作を行う。

上記のように構成された実施の形態５のネットワーク装置によれば、故障した接続装置の対を検出し、故障した接続装置の対のみをネットワークの切り替えの対象とすることにより、障害が発生していないリングネットワークには系切り替えが発生しないため、故障が発生していないリングネットワーク内の端末間通信に系切り替え時の停止期間が発生せずネットワークの信頼性の高くなる。

実施の形態６．
図１８に実施の形態６のスイッチングＨＵＢ装置の構成を示す。上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付してその説明を省略する。マスタ接続装置、スレーブ接続装置のグループを指定する接続装置グループ検出部９４を備える。グループ情報により、マスタ接続装置３、スレーブ接続装置４間で送受信される応答チェックおよびブロッキング要求パケット生成部６３、ブロッキング要求パケット生成部６４、フォワーディング要求パケット生成部７０が生成するフレーム内に自接続装置が所属する接続装置グループの情報を負荷して送受信を行う。そして、接続装置グループ検出部９４はフレーム調停部１７より転送されてくるフレームが、同じ接続装置グループのフレームなのかそうでないかを判断し、同一グループの接続装置の場合は、ＣＰＵ１５内の各処理部へ転送し、異なる接続装置のグループのフレームの場合には、フレームを受信した接続装置とは異なる接続装置のポートへ出力する。

次に、上記のように構成された実施の形態６のネットワーク装置の動作について説明する。図１９に実施の形態６のネットワーク装置のシステム全体の構成を示す。図において
リングＡ系およびリングＢ系とは異なる伝送路７１に、スイッチングＨＵＢ装置が複数接続されかつバス型にて制御される備えるリングＣ系を備える。但し、図においては各接続装置以外の各スイッチングＨＵＢ装置の記載は省略し、各接続装置のみ示している。尚、各スイッチングＨＵＢ装置の動作は上記各実施の形態と同様であることはいうまでもない。

まず、リングＡ系のスイッチングＨＵＢ装置２０１のポートＣとリングＢ系のスイッチングＨＵＢ装置２０３のポートＣとが伝送路５２にてリング間接続されたマスタ接続装置３１と、リングＡ系のスイッチングＨＵＢ装置２０２のポートＣとリングＢ系のスイッチングＨＵＢ装置２０４のポートＣとが伝送路６２にてそれぞれリング間接続されたスレーブ接続装置４１と、リングＢ系のスイッチングＨＵＢ装置２０５のポートＣとリングＣ系のスイッチングＨＵＢ装置２０７のポートＣとが伝送路５３にて、リングＢ系のスイッチングＨＵＢ装置２０６のポートＣとリングＣ系のスイッチングＨＵＢ装置２０８のポートＣとが伝送路６３にてそれぞれリング間接続されたスレーブ接続装置４２とにて成る。

そして、図１９に示すようにリングネットワークが接続されており、リングＡ系とリングＢ系を接続しているマスタ接続装置３１とスレーブ接続装置４１は接続装置グループＡに所属し、リングＢ系とリングＣ系を接続しているマスタ接続装置３２とスレーブ接続装置４２は接続装置部グループＢの所属している。各スイッチングＨＵＢ装置２０１、２０３、２０５、２０７は、マスタ接続装置であり、定周期でブロッキング要求パケット内に接続装置グループＡの送信したパケットであるという情報を組み込んで発行している。リングＢ系の各スイッチングＨＵＢ装置は、ブロッキング要求パケットをバトン形式で伝送していき、スイッチングＨＵＢ装置２０５に伝送される。

スイッチングＨＵＢ装置２０５内では、接続装置グループフレーム検出部９４が受信したブロッキング要求パケットをチェックし、接続装置グループ設定部９０の設定と異なるため、スイッチングＨＵＢ装置２０５のポートＢへ再発行する。スイッチングＨＵＢ装置２０６も同様な動作を実施する。そして、ブロッキング要求パケットはスレーブ接続装置３２であるスイッチングＨＵＢ装置２０４に到達し、スレーブ接続装置３１の監視や制御が行われる。また、接続装置グループＢのブロッキング要求パケットの場合はスイッチングＨＵＢ装置２０３とスイッチングＨＵＢ装置２０４は転送するのみで接続装置の処理を実施しない。

上記のように構成された実施の形態６のネットワーク装置によれば、マスタ接続装置３１、３２、スレーブ接続装置４１、４２が接続しているリングネットワークのグループを認識できるようにし、自接続装置以外のグループの系切り替え制御パケットの場合は、処理をせずに、受信したポートとは異なるリングポートへ出力するので、リングネットワークの接続数が増加する毎に接続装置間を接続するポートが増加する必要がなく、かつ、柔軟にネットワークの拡張が行うことができる。

この発明の実施の形態１のネットワーク装置のシステム構成を示す図である。図１に示したネットワーク装置のスイッチングＨＵＢ装置の構成を示す図である。図１に示したネットワーク装置のマスタ接続装置の通常状態の動作を説明するための図である。図１に示したネットワーク装置の通常状態の動作を説明するための図である。図２に示したマスタ接続装置の障害状態の動作を説明するための図である。図１に示したネットワーク装置の障害状態の動作を説明するための図である。この発明の実施の形態２のネットワーク装置のスイッチングＨＵＢ装置の構成を示す図である。この発明の実施の形態２のネットワーク装置の復旧状態の動作を説明するための図である。この発明の実施の形態２のネットワーク装置の復旧状態の動作を説明するための図である。この発明の実施の形態２のネットワーク装置の復旧状態の動作を説明するための図である。この発明の実施の形態３のネットワーク装置のスイッチングＨＵＢ装置の構成を示す図である。この発明の実施の形態４のネットワーク装置のスイッチングＨＵＢ装置の構成を示す図である。この発明の実施の形態４のネットワーク装置の通常状態を説明するための図である。この発明の実施の形態４のネットワーク装置の障害状態を説明するための図である。この発明の実施の形態４のネットワーク装置の障害状態を説明するための図である。この発明の実施の形態５のネットワーク装置のスイッチングＨＵＢ装置の構成を示す図である。この発明の実施の形態５のネットワーク装置の障害状態を説明するための図である。この発明の実施の形態６のネットワーク装置のスイッチングＨＵＢ装置の構成を示す図である。この発明の実施の形態６のネットワーク装置の構成を示す図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ端末、
２，５，６，７，５０，５１，５２，５３，６０，６１，６２，６３，７０，７１伝送路、
３，３０，３１，３２マスタ接続装置、４，４０，４１，４２スレーブ接続装置、
１０リングポートＡ、１１リングポートＢ、１２ポートＣ、
１３スイッチング情報格納部、１６ブロッキング部、
２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０，３１，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６スイッチングＨＵＢ装置
４２フラッシュ要求パケット生成部、６１接続装置内パケット生成部、
６２接続装置内パケット応答部、
６３応答チェック部及びブロッキング要求パケット生成部、
６４ブロッキング要求パケットチェック部、
７０フォワーディング要求パケット生成部、８０接続装置切り替え機能部、
９０ポートＤ、９１接続装置（多重対応）設定部、
９２接続装置内パケット生成部Ｐｏｒｔ＿Ｃ，Ｄ、
９３応答チェック部Ｐｏｒｔ＿Ｃ，Ｄ及びブロッキング要求パケット生成部、
９４接続装置グループフレーム検出部、
３００応答チェック部Ｐｏｒｔ＿Ｃ，Ｄ及びブロッキング要求パケット生成部Ｐｏｒｔ＿Ｃ，Ｄ、
３０１ブロッキング要求パケットチェック部Ｐｏｒｔ＿Ｃ，Ｄ。

Claims

スイッチングＨＵＢ手段が複数個接続されかつバス型にて制御される２つの異なる系統の第１のリングネットワークおよび第２のリングネットワークと、上記各スイッチングＨＵＢ手段に任意に接続されている複数の端末とを備え、上記各スイッチングＨＵＢ手段には上記各端末間において情報が送受信可能となるスイッチング情報が格納されかつ上記各スイッチングＨＵＢ手段間において各情報をバトン方式で伝送する伝送部を有するネットワーク装置であって、
上記第１のリングネットワークの内いずれか１つのスイッチングＨＵＢ手段と上記第２のリングネットワークの内いずれか１つのスイッチングＨＵＢ手段とをリング間接続して成るマスタ接続手段と、上記第１のリングネットワークの内の上記マスタ接続手段を構成する上記スイッチングＨＵＢ手段と異なるいずれか１つのスイッチングＨＵＢ手段と上記第２のリングネットワークの内の上記マスタ接続手段を構成する上記スイッチングＨＵＢ手段と異なるいずれか１つのスイッチングＨＵＢ手段とをリング間接続して成る上記スレーブ接続手段とを備え、
上記マスタ接続手段の各スイッチングＨＵＢ手段は、当該マスタ接続手段を構成しているスイッチングＨＵＢ手段同士が互いに正常動作していることを認識する認識部と、上記認識部が正常動作を認識すると正常情報を上記各リングネットワークの両方向に送信する送信部と、上記認識部が正常動作を認識しないと上記マスタ接続手段の上記スイッチングＨＵＢ手段の上記リング間接続をブロッキングする第１のブロッキング手段とを有し、
上記スレーブ接続手段の各スイッチングＨＵＢ手段は、当該スレーブ接続手段を構成するスイッチングＨＵＢ手段の上記リング間接続をブロッキングする第２のブロッキング手段と、上記マスタ接続手段が送信する正常情報を上記スイッチングＨＵＢ手段の上記伝送部を介して受信する受信部と、上記正常情報を受信しないと上記スレーブ接続手段内のブロッキングを解除する第１の解除手段と、上記正常情報を受信しないと上記各スイッチングＨＵＢ手段毎に格納されているスイッチング情報をフラッシュするフラッシュ要求を上記各リングネットワークの両方向に送信する第１のフラッシュ情報作成手段とを備え、
上記スレーブ接続手段の各スイッチングＨＵＢ手段は、当該スレーブ接続手段のリング間接続のブロッキング状態においてフォワーディング信号を上記各リングネットワークの両方向に送信するフォワーディング情報作成手段を備え、上記マスタ接続手段の各スイッチングＨＵＢ手段は、当該マスタ接続手段のリング間接続のブロッキング状態において上記フォワーディング情報を受信すると上記ブロッキング状態を解除する第２の解除手段と、上記ブロッキング状態を解除すると上記各スイッチングＨＵＢ手段毎に格納されているスイッチング情報をフラッシュするフラッシュ要求を上記各リングネットワークの両方向に送信する第２のフラッシュ情報作成手段を備えたことを特徴とするネットワーク装置。
上記マスタ接続手段の機能および上記スレーブ接続手段の機能いずれもの機能を有する第１および第２の接続手段を有し、上記第１および第２の接続手段には上記マスタ接続手段の機能および上記スレーブ接続手段の機能を切り替える切替手段をそれぞれ備え、
上記各切替手段は、上記第１のリングネットワークおよび第２のリングネットワークのリング間接続が接続状態にある場合は当該接続手段を上記マスタ接続手段の機能に、上記第１のリングネットワークおよび第２のリングネットワークのリング間接続がブロッキング状態にある場合には当該接続手段を上記スレーブ接続手段の機能に切り替えることを特徴とする請求項１に記載のネットワーク装置。
スイッチングＨＵＢ手段が複数個接続されかつバス型にて制御される第３のリングネットワークを備え、上記第３のリングネットワークにおける上記マスタ接続手段の機能を有するスイッチングＨＵＢ手段を上記第１のリングネットワークとリング間接続して上記マスタ接続手段とし、上記第３のリングネットワークにおける上記スレーブ接続手段の機能を有する上記スイッチングＨＵＢ手段を上記第１のリングネットワークとリング間接続して上記スレーブ接続手段とし、上記マスタ接続手段はいずれかのリング間接続が正常状態でなくなると上記マスタ接続手段のすべてのリング間接続をブロッキング状態とし、上記スレーブ接続手段のすべてリング間接続のブロッキング状態を解除することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のネットワーク装置。
スイッチングＨＵＢ手段が複数個接続されかつバス型にて制御される第３のリングネットワークを備え、上記第３のリングネットワークにおける上記マスタ接続手段の機能を有するスイッチングＨＵＢ手段を上記第１のリングネットワークとリング間接続して上記マスタ接続手段とし、上記第３のリングネットワークにおける上記スレーブ接続手段の機能を有する上記スイッチングＨＵＢ手段を上記第１のリングネットワークとリング間接続して上記スレーブ接続手段とし、上記マスタ接続手段のいずれかのリング間接続が正常状態でなくなると上記マスタ接続手段は正常状態でないリング間接続のみブロッキング状態とし、上記スレーブ接続手段は上記正常状態で成りリング間接続に対応するリング間接続のみブロッキング状態を解除することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のネットワーク装置。
スイッチングＨＵＢ手段が複数個接続されかつバス型にて制御される第３のリングネットワークを備え、上記第２のリングネットワークと上記第３のリングネットワークとを接続する上記マスタ接続手段の機能を有する第２のマスタ接続手段および上記スレーブ接続手段の機能を有する第２のスレーブ接続手段を備え、上記各マスタ接続手段および上記各スレーブ接続手段は上記正常情報が自マスタ接続手段および自スレーブ接続手段の情報であるか他マスタ接続手段および他スレーブ接続手段の情報であるかを判断する判断手段を備えたことを特徴とした請求項１または請求項２に記載のネットワーク装置。