JP4904046B2 - リングトポロジネットワークの駆動方法、リングトポロジネットワークの駆動装置およびネットワーク - Google Patents

Description

本発明は、リングトポロジネットワークの駆動方法およびこの方法を実行する相応の装置に関する。

ネットワークまたはネットワークサービスの意義は最近ますます高くなってきている。一般に周知の通信プラットフォーム（例えばインタネット）としての使用のほか、産業分野における種々にネットワーク化された制御システムやオートメーションシステムの使用の重要性も増している。

特に産業分野では、問題点や製造障害などを回避するために、個々の加入者機のネットワークコネクションをエラーなくつねに相互に利用可能にすることが重要である。

ただし時間的な中断のない加入者機のコネクションはけっして保証されない。なぜならコネクション内部に例えば断線などの問題が恒常的に生じうるからである。

したがってネットワーク技術には、コネクション問題を識別および除去する種々の方法が存在する。

ＦＤＤＩはいわゆるバックボーンにしばしば使用されるネットワーク規格である。一般の伝送には、電磁障害に対して最良の保護を提供する光導波体ＬＷＬ、すなわちガラスファイバが使用される。さらに低コストの銅線も同じ伝送速度の短い伝送路に対しては用いられる。

ＦＤＤＩはリング状のトポロジで構成されたＡＮＳＩ（American National Standards Institute）のネットワーク規格である。ＡＮＳＩではほとんどのパラメータがＸ３Ｔ９．５として定められており、一部のパラメータはＩＳＯ（International Organization for Standardization）から引き継がれている。この規格の最新ヴァージョンはＡＮＳＩＸ３Ｔ１２として定められている。

ＦＤＤＩ規格により種々の形態のネットワークトポロジが実現される。ここでは例としてダブルリング構造を説明する。

ダブルリング構造のＦＤＤＩネットワークは第１のリングｐおよび第２のリングｓを有する。各加入者機は各リングに対して１つずつ入力インタフェースＥ（入力側ｐＥ，ｓＥ）と出力インタフェースＡ（出力側ｐＡ，ｓＡ）とを有している。第１のリングおよび第２のリングは２つの伝送方向に相応する。

通常のデータ伝送では各加入者機は入力側で受け取ったデータを対応する出力側へ転送する。これは当該のデータが当該の加入者機によって求められているか否か、また付加的にデータ処理が行われるか否かに関係なく行われる。最初の送信機が戻ってきたデータを受け取るとデータ伝送は適切に終了され、最初の送信機はデータをリングから取り出す。

第２のリングは通常のエラーのないモードでは利用されない。ただし空データを伝送することにより、このリングにエラーが生じていないことが連続的にチェックされる。

ダブルリングが例えばケーブル故障により遮断されると、加入者機は第１のリングで送信されていたデータを受け取ることができなくなる。

エラーが発生したとき、リングの遮断が識別されたとき、またはタイムリミットの超過が識別されたときには、いわゆるクレームプロセスが開始される。これが成功しない場合にはいわゆるビーコンプロセスがトリガされる。

ビーコンプロセスの動作中に相応のフレームを受信しなかった局は先任局またはガラスファイバケーブルの故障と識別され、リングのリコンフィグレーションが導入される。

このときリング方向でケーブル故障の前方に位置する局ではｐＥポートを介して受信したデータがｐＡポートを介して転送できず、ｓＡポートを介して第２のリングへ転送される。第２のリングは反対の伝送方向を有しているので、故障位置が既知となる。

国際公開第０２／０６５２１９号明細書には電力遮断の検出方法が開示されており、ここではマスタが送信したテレグラムをダブルリングから受け取り、自身で評価する。この場合には固有のテレグラムの欠落が電力遮断として評価される。

前述の方法では障害を識別したのち続いてこれを除去するのに多くの時間が必要となる。このことは中断のないコネクションを要求するシステム（例えば製造装置）の利用を阻害する。

またＬＷＬダブルリング構造のネットワークでの電力遮断を迅速に識別する方法として、入力信号エッジの欠落の検出と２つのリングのリコンフィグレーションとが挙げられる（S.Schultze, "Fehlertolerantes Kommunikationssystem fuer hochdynamische Antriebsregelungen", Dissertation, Darmstadt, 1995）。ガラスファイバはきわめて障害を受けやすく扱いが困難であり、煩雑な接続技術を要する。さらにＬＷＬ技術では伝送媒体そのもの、例えばコネクタ、ネットワークカードなどの準備およびメンテナンスにも高いコストが要求される。
国際公開第０２／０６５２１９号明細書

こうした背景から、本発明の課題は、リングトポロジネットワークで効率的な伝送を行うことのできる駆動方法、駆動装置および相応のネットワークを提供することである。

この課題は、キャリアとも称される搬送波信号を監視することにより、ネットワークの２つの加入者機間でのコネクションエラーを識別することにより解決される。

有利な実施形態は従属請求項および以下の説明から得られる。

搬送波信号（キャリア）として、有線通信技術の範囲では特に、接続線路にかかる交流電圧としての搬送周波数が使用されている。伝送規格に応じてこうしたキャリアはそれぞれ異なる要求を満足する。特に搬送周波数は伝送の休止期間中に搬送波に重畳された変調データ、例えば有効データまたはＩＤＬＥデータを含む。

有利には、本発明の方法では、２つの加入者機間の物理コネクションはイーサネット規格の電気データ線路に相応する。基本的には、イーサネット規格の電気データ線路のほかＬＷＬを介した光データ線路も可能である。特に時間が問題となる環境のリングトポロジネットワークにおけるイーサネット規格の電気データ線路の有利な使用形態はＩＥＥＥ８０２．３にまとめられており、これにより低コストで製造可能でありかつメンテナンスの容易な既存のコンポーネントを使用することができる。同様にイーサネット規格の光データ線路も使用可能であることを理解されたい。

有利には、本発明の方法では、搬送波信号の監視にフォールスキャリアインジケーション信号（偽搬送波指示信号）が使用される。この信号はイーサネットのインタフェース回路で形成され、簡単に使用できる。この信号を用いることにより、コネクションエラーの識別がわずか数１００ｎｓで行えるようになる。

有利には、本発明の方法では、ネットワークは上下線式のダブルリング構造を有し、各加入者機はそれぞれのリングに対する入力インタフェースおよび出力インタフェースを有する。ダブルリング構造を使用すれば、コネクション区間が故障した場合にも相応に行われるデータの転送によりネットワークオペレーションは保持される。内部の加入者機が相応の転送能力を有するネットワークを自己治癒型ネットワークと称する。

本発明の特に有利な実施形態では、少なくとも１つの加入者機が入力インタフェースに印加される搬送波信号を監視する。

また有利には、本発明では、コネクションエラーが識別された後、第１の加入者機が第２の加入者機の入力インタフェースへ接続された自身の出力インタフェースから、第２の加入者機の出力インタフェースへの接続にエラーを生じている自身の入力インタフェースへデータを転送する。こうした有利なデータ転送により、コネクションエラーが識別された後にも、ダブルリング構造のネットワークでのネットワークオペレーションを容易に保持することができる。

本発明の有利な実施形態では、本発明の方法はＳＥＲＣＯＳ規格に準拠したネットワーク内で使用される。例えばＳＥＲＣＯＳＩＩＩ規格に準拠したネットワークが使用され、ＳＥＲＣＯＳコネクションでイーサネットコンポーネントを使用することができる。

本発明のリングトポロジネットワークの駆動装置には、搬送波信号を監視することにより、ネットワークの２つの加入者機間でのコネクションエラーを識別する手段が設けられている。

有利には、本発明の装置には、本発明の方法の１つまたは複数のステップを実行する手段が設けられている。特に本発明の装置をイーサネットのネットワークで使用すると有利である。この場合例えば搬送波信号の監視にはフォールスキャリアインジケーション信号が使用される。

特に有利な実施形態では、本発明の装置には２つの入力インタフェース、２つの出力インタフェース、および入力インタフェースと出力インタフェースとを接続する２つのマルチプレクサ回路が設けられている。マルチプレクサ回路により、エラーがない場合には各入力インタフェースと対応する出力インタフェースとが接続され、所定の入力インタフェースでコネクションエラーが識別された場合には対応する出力インタフェースが別の入力インタフェースへ接続される。この実施形態は簡単かつ低コストに実現可能である。

本発明のネットワークは少なくとも１つの本発明の装置を有する。

以下に本発明およびその利点を図示の実施例に則して詳細に説明する。

図１にはリングトポロジネットワーク１００の全体が示されている。ネットワーク１００は第１のリング１５０〜１５３および第２のリング１６０〜１６３から成る。各加入者機１１０，１２０，１３０，１４０は第１のリング１５０〜１５３に対して出力インタフェース１１１，１２１，１３１，１４１および入力インタフェース１１２，１２２，１３２，１４２を有する。また各加入者機１１０，１２０，１３０，１４０は第２のリング１６０〜１６３に対して出力インタフェース１１３，１２３，１３３，１４３および入力インタフェース１１４，１２４，１３４，１４４を有する。

このように、各加入者機は１つずつの入力インタフェースおよび出力インタフェースから成る２つのリングコネクション部を介して隣接の加入者機に接続されている。例えば加入者機１１０の出力インタフェース１１１は第１のリングのコネクション部１５０を介して加入者機１２０の入力インタフェース１２２へ接続されている。また加入者機１１０の入力インタフェース１１４は第２のリングのコネクション部１６０を介して加入者機１２０の出力インタフェース１２３からデータを受け取る。

各加入者機１１０，１２０，１３０，１４０は、この実施例では、各入力インタフェース１１２，１１４，１２２，１２４，１３２，１３４，１４２，１４４でそれぞれのコネクション部の搬送波信号（キャリア）を監視する。コネクション部１５０〜１５３，１６０〜１６３は物理的には電気データ伝送路を備えたイーサネットのコネクション部、例えばＩＥＥＥ８０２．３ｕに準拠した高速イーサネットとして構成されている。

コネクション部１５１，１６１の遮断が発生した場合、加入者機１２０は入力インタフェース１２４で、また加入者機１３０は入力インタフェース１３２で搬送波信号の変更を識別する。

エラーなく動作しているときには、データは伝送前に例えばＰＣＳコードまたはスクランブラによって多重に符号化される。この符号化により０および１が論理データを伝送しない場合にも高周波数の搬送波信号が形成される。電力が遮断されると、搬送波信号は静的に一定レベルにとどまる。これにより加入者機１２０，１３０は入力インタフェース１２４，１３２からそれぞれ隣接の加入者機の出力インタフェースへのコネクションにエラーが生じたことを識別する。

本発明の方法の有利な実施例では、遮断の識別にイーサネットのフォールスキャリアインジケーション信号が利用される。電力が遮断されると、搬送波信号の復号化により０，１のランダムなデータパターンが形成される。これは一般に妥当でないデータパターンであり、モジュールはこれをエラーであると識別し、相応に応答する。つまりモジュールがフォールスキャリアインジケーション信号を形成する。

妥当なデータパターンを得るために、テレグラムの送信時に、あらかじめ定められた順序でスタートオブストリームシーケンスから始まるコードグループが伝送される。伝送の休止期間中、すなわち論理データが伝送されないあいだは、送信機からＩＤＬＥコードが送信される。他の全てのデータパターンは許可されない。ＩＤＬＥコードの欠落により妥当でないコードグループが形成され、キャリア監視の結果が出力される。

本発明のこの実施例によれば、コネクションエラーを上位のネットワーク層で監視する必要がなくなり、例えばこれにより出力インタフェースを介してリングへ送信されたデータが完全に回送されて戻ってくるのを待たずにすむ。

本発明の方法の有利な実施例では、２つの加入者機１２０，１３０はデータを相応に転送する。加入者機１２０はデータを出力インタフェース１２１から入力インタフェース１２４へ、すなわち第１のリングから第２のリングへ移す。加入者機１３０はデータを出力インタフェース１３３から入力インタフェース１３２へ、すなわち第２のリングから第１のリングへ移す。これは、コネクション部１５１，１６１の一方のみが遮断された場合、それぞれの加入者機がデータの回送を同一の方式で行うことを意味する。

こうしてリングはふたたび閉成される。２つのリング上を伝送されるデータは各加入者機へ達し、最終的には送信を行った加入者機へ戻る。

図２には本発明の装置の有利な実施例が示されている。全体として装置２００が示されている。装置２００は第１のリングｐに対して入力インタフェース２１０および出力インタフェース２１１を有しており、第２のリングｓに対して入力インタフェース２２０および出力インタフェース２２１を有している。この装置は特に図１の加入者機１１０，１２０，１３０，１４０そのものまたはその一部である。

装置２００はさらに２つのマルチプレクサ回路２３０，２４０および２つの信号処理回路２５０，２６０を有する。マルチプレクサ回路２３０は第１のリングｐに対する入力インタフェース２３１、第２のリングｓに対する入力インタフェース２３２、および出力インタフェース２３３を有している。信号処理回路２５０は装置２００の入力インタフェース２１０に接続されている。マルチプレクサ回路の出力側２３３は装置２００の出力インタフェース２１１に接続されている。

マルチプレクサ回路２４０は第２のリングｓに対する入力インタフェース２４１、第１のリングｐに対する入力インタフェース２４２、および出力インタフェース２４３を有している。マルチプレクサ回路の出力側２４３は装置２００の出力インタフェース２２１に接続されている。装置２００の入力インタフェース２２０は信号処理回路２６０の入力側に接続されている。

装置２００は入力インタフェース２１０，２２０で２つのリングｐ，ｓ上の搬送波信号を検査する。

装置２００が第１のリングｐの入力インタフェース２１０でコネクションエラーを識別した場合、マルチプレクサ回路２３０は入力インタフェース２３１から出力インタフェース２３３へのコネクションを切り離し、代わりに入力インタフェース２３２と出力インタフェース２３３とを接続する。このようにして装置２００の入力インタフェース２２０から出力インタフェース２１１へのコネクションが形成される。これにより第２のリングｓが第１のリングｐへ接続される。

装置２００がコネクションエラーを第２のリングｓの入力インタフェース２２０で識別した場合、マルチプレクサ回路２４０は入力インタフェース２４１から出力インタフェース２４３へのコネクションを切り離し、代わりに入力インタフェース２４２と出力インタフェース２４３とを接続する。このようにして第１のリングｐの入力インタフェース２１０から第２のリングｓの出力インタフェース２２１へのコネクションが形成される。

ダブルリング構造のネットワークにおいて２つの加入者機間のコネクションが遮断される様子を示した図である。 本発明のネットワーク駆動装置の有利な実施例を示した図である。

符号の説明

１００ ネットワーク、 １１０，１２０，１３０，１４０ 加入者機、 １５０〜１５３ 第１のリング、 １６０〜１６３ 第２のリング、 １１１，１２１，１３１，１４１，１１３，１２３，１３３，１４３ 出力インタフェース、 １１２，１２２，１３２，１４２，１１４，１２４，１３４，１４４ 入力インタフェース、 ２００ 装置、 ２１０，２２０ 入力インタフェース、 ２１１，２２１ 出力インタフェース、 ２３０，２４０ マルチプレクサ回路、 ２５０，２６０ 信号処理回路、 ２３１，２３２，２４１，２４２ マルチプレクサの入力インタフェース、 ２３３，２４３ マルチプレクサの出力インタフェース

Claims (7)

1. リングトポロジネットワークの駆動方法において、
   搬送波信号を監視することにより、ネットワークの２つの加入者機（１１０，１２０，１３０，１４０）間のコネクションエラーを識別する、ただし、
   ２つの加入者機間の物理コネクション（１５０〜１５３、１６０〜１６３）はイーサネット規格の電気データ線路に相応し、
   搬送波信号の監視にはフォールスキャリアインジケーション信号を使用する
   ことを特徴とするリングトポロジネットワークの駆動方法。
2. ネットワークは上下線式のダブルリング構造を有し、各加入者機はそれぞれのリングに対する入力インタフェース（１１２，１１４，１２２，１２４，１３４，１４２，１４４）および出力インタフェース（１１１，１１３，１２１，１２３，１３１，１３３，１４１，１４３）を有する、請求項１記載の方法。
3. 少なくとも１つの第１の加入者機が入力インタフェースに印加される搬送波信号を監視する、請求項１または２記載の方法。
4. コネクションエラーが識別された後、第１の加入者機は第２の加入者機の入力インタフェースへ接続された自身の出力インタフェースから、第２の加入者機の出力インタフェースへの接続にエラーを生じている自身の入力インタフェースへデータを転送する、請求項３記載の方法。
5. ＳＥＲＣＯＳ規格に準拠したネットワーク内で使用される、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. リングトポロジネットワークの駆動装置（２００）において、
   搬送波信号を監視することにより、ネットワークの２つの加入者機（１１０，１２０，１３０，１４０）間のコネクションエラーを識別する手段が設けられており、ただし、搬送波信号の監視にはフォールスキャリアインジケーション信号が使用され、
   ２つの入力インタフェース（２１０，２２０）、２つの出力インタフェース（２１１，２２１）、および入力インタフェースと出力インタフェースとを接続する２つのマルチプレクサ回路（２３０，２４０）が設けられており、該マルチプレクサ回路により、エラーがない場合には各入力インタフェースが対応する出力インタフェースへ接続され、所定の入力インタフェースでコネクションエラーが識別された場合には対応する出力インタフェースが別の入力インタフェースへ接続され、
   ２つの加入者機間の物理コネクション（１５０〜１５３、１６０〜１６３）はイーサネット規格の電気データ線路に相応する
   ことを特徴とするリングトポロジネットワークの駆動装置（２００）。
7. 請求項６記載の装置（２００）を備えていることを特徴とするネットワーク。

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