JP5013952B2 - 監視制御方法および通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、監視制御部がイーサネット（登録商標）および汎用ＯＳ等が提供するネットワーク機能を用いて被監視制御部を監視制御する通信装置における監視制御方法に関する。

従来、監視制御モジュールと複数の被監視制御モジュール間の監視制御通信には、通常、イーサネット（登録商標）および汎用ＯＳ（Operating System）等が提供するネットワーク機能（ネットワークを介して通信を行うための機能）を用いている。たとえば、下記特許文献１では、イーサネット（登録商標）デバイスドライバとＩＰＣ（Inter-processor communication)モジュールの機能を用いて通信を行い、イーサネット（登録商標）デバイスドライバとＩＰＣ（Inter-processor communication)モジュールとの間のインターフェースを提供する技術が開示されている。また、下記特許文献２では、イーサネット（登録商標）による監視制御通信が、監視制御モジュールと異なるバスを用いた被監視制御モジュールとも通信が行えるよう、伝送時にイーサネット（登録商標）の形式だけでなく受信側で取り扱い可能な型式に信号を変換する技術が開示されている。

つぎに、イーサネット（登録商標）および汎用ＯＳ（Operating System）等が提供するネットワーク機能を用いた従来の通信装置の構成例について説明する。従来の通信装置は、装置全体を一括監視する監視制御モジュールと、監視制御モジュールによって監視される対象となる被監視制御モジュールと、監視制御モジュールと被監視制御モジュールを接続する装置内イーサネット（登録商標）と、監視制御モジュールが外部装置と通信するための装置外イーサネット（登録商標）を備えている。さらに、監視制御モジュールおよび被監視制御モジュールは、それぞれ、イーサネット（登録商標）の物理層を終端するＰＨＹ（PHYsical layer：物理層）処理部と、イーサネット（登録商標）のＭＡＣ（Media Access Control）層の処理を行うＭＡＣ処理部と、Ｓ／Ｗ（software：ソフトウェア）の処理を実行するプロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、を備えている。

また、ＣＰＵは、ＣＰＵに対してイーサネット（登録商標）フレームの受信割り込みまたは送信完了割り込みなど割り込み処理を行う割り込みハンドラと、割り込みハンドラからの指示で対応するイーサネット（登録商標）ポートのフレーム送受信処理を行うドライバと、汎用ＯＳ等が提供するＩＰ（Internet Protocol）層以上のネットワーク処理を実施するネットワーク機能部と、各種アプリケーションの処理を行うアプリケーション処理部と、で構成される。

このような従来の通信装置では、被監視制御モジュールから監視制御モジュールに情報を転送する場合、全ての情報が被監視制御モジュールのアプリケーション処理部から情報が送出され、被監視制御モジュールのネットワーク機能部，ドライバ，割り込みハンドラ，ＭＡＣ処理部，ＰＨＹ処理部を経由して装置内イーサネット（登録商標）に出力される。そして、装置内イーサネット（登録商標）経由で監視制御モジュールのＰＨＹ処理部が情報を受け取り、監視制御モジュールのＭＡＣ処理部，割り込みハンドラ，ドライバ，ネットワーク機能部を経由してアプリケーション処理部に転送される。監視制御モジュールから被監視制御モジュールへの情報転送も方向が逆になるが同様である。

特開２００４−１０４７８９号公報 特開２００１−０４５０１１号公報

しかしながら、上記従来の通信装置によれば、全ての情報転送が同じ経路で転送される。そのため、即時性を要求される情報を高速に転送することが困難である、という問題があった。

また、イーサネット（登録商標）ポートが複数存在する場合等では、別のイーサネット（登録商標）ポート処理による待ち合わせが発生することがある。このため、即時性を要求される情報を転送する際にこの待ち合わせが発生すると、さらに情報の転送遅延が増大するという問題点があった。

また、上記特許文献１および特許文献２に記載の技術では、異なる方式間で円滑な監視制御を行うことができるが、即時性を要求される情報を高速に転送する方法については触れられていない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、イーサネット（登録商標）および汎用ＯＳ等が提供するネットワーク機能を用いた監視制御モジュールと被監視制御モジュール間の監視制御通信において、即時性の要求される情報を高速に転送することができる監視制御方法および通信装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、監視制御部が被監視制御部を、装置内のイーサネット（登録商標）を介して監視制御する通信装置の監視制御方法であって、前記監視制御部または前記被監視制御部が、アプリケーションから即時性を要求される監視情報を受けとると、その監視情報と、即時性を要求される即時フレームであることを識別するための識別子と、を含む前記即時フレームを生成する即時フレーム生成ステップと、前記即時フレームを生成した前記監視制御部または前記被監視制御部が、前記即時フレームの処理中に生成された通常フレームをバッファリングし、前記生成した即時フレームを通常フレームの送信に割り込ませて送信する即時フレーム挿入ステップと、前記即時フレームを受信した前記監視制御部または前記被監視制御部が、即時フレームに含まれる識別子に基づいて、即時フレームであるか否かを判断し、即時フレームであると判断した場合には、アプリケーションに即時フレーム受信による割り込みを通知するとともに、即時フレームに含まれる情報を保持するアプリケーション通知ステップと、前記通知を受けたアプリケーションが、前記即時フレーム受信による割り込みを検出すると、前記保持された情報を読み出し、前記即時性を要求される監視情報を取得する情報取得ステップと、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、ＭＡＣ処理部とＰＨＹ処理部の間にフレーム挿入削除部を挿入し、送信側では、即時性の要求される情報については、アプリケーション処理部が、直接フレーム挿入削除部にその情報を転送し、フレーム挿入削除部が即時生成フレームとしてフレームを生成してＰＨＹ処理部経由で送信先に送信し、受信側では、フレーム挿入削除部がＰＨＹ処理部から受け取ったフレームが即時生成フレームの場合には直接アプリケーション処理部に転送するようにしたため、即時性の要求される情報を高速に転送することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる通信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる通信装置の実施の形態１の機能構成例を示す図である。図１に示すように本実施の形態の通信装置は、通信装置全体を一括監視する監視制御部１と、監視制御部によって監視される被監視制御部２と、監視制御部と被監視制御部を接続する装置内イーサネット（登録商標）３と、監視制御モジュールが外部装置と通信するための装置外イーサネット（登録商標）４を備えている。なお、図１では、１つの被監視制御部２だけを図示しているが、通信装置には、一般には、同様の機能構成を有する複数の被監視制御部２が含まれる。以下、１つの被制御監視装置２について説明するが、複数の被監視制御装置が存在する場合も動作は同様である。

監視制御部１は、さらに、イーサネット（登録商標）の物理層を終端するＰＨＹ処理部５−１，５−２と、イーサネット（登録商標）のＭＡＣ層の処理を行うＭＡＣ処理部６−１，６−２と、即時性を要求されるフレームに関する処理を行うフレーム挿入／削除部７−１と、フレームＳ／Ｗの処理を実行するプロセッサであるＣＰＵ８−１と、を備えている。また、被監視制御部２は、ＰＨＹ処理部５−１，５−２と同様の機能を有するＰＨＹ処理部５−３と、ＭＡＣ処理部６−１，６−２と同様の機能を有するＭＡＣ処理部６−３と、フレーム挿入／削除部７−１と同様の機能を有するフレーム挿入／削除部７−２と、ＣＰＵ８−１と同様のＳ／Ｗの処理を実行するプロセッサであるＣＰＵ８−２と、を備えている。

ＣＰＵ８−１は、さらに、ＣＰＵ８−１に対してイーサネット（登録商標）フレームの受信割り込みまたは送信完了割り込みなど割り込み処理を行う割り込みハンドラ９−１と、割り込みハンドラ９−１からの指示により対応するイーサネット（登録商標）ポートのフレーム送受信処理を行うドライバ１０−１，１０−２と、汎用ＯＳ等が提供するＩＰ（Internet Protocol）層以上のネットワーク処理を実施するネットワーク機能部１１−１と、各種アプリケーションの処理を行うアプリケーション処理部１２−１と、で構成される。また、ＣＰＵ８−２は、割り込みハンドラ９−１と同様の機能を有する割り込みハンドラ９−２と、ドライバ１０−１，１０−２と同様の機能を有するドライバ１０−３と、ネットワーク機能部１１−１と同様の機能を有するネットワーク機能部１１−２と、アプリケーション処理部１２−１と同様の機能を有するアプリケーション処理部１２−２と、で構成される。

図１に示すように、ＰＨＹ処理部５−１，ＭＡＣ処理部６−１，ドライバ１０−１は装置外イーサネット（登録商標）４経由で送受信するデータに対しての処理を行い、ＰＨＹ処理部５−２，ＭＡＣ処理部６−２，ドライバ１０−２は装置内イーサネット（登録商標）３経由で送受信するデータに対しての処理を行う。また、図１では、データの送受を実線の矢印で示し、通知などの制御情報の送受を点線の矢印で示している。

図２は、本実施の形態のフレーム挿入／削除部７−１，７−２の内部構成例と装置内イーサネット（登録商標）３を介して送受信される即時性を要求される情報の送受に関連する部分の機能構成例を示す図である。図２では、同一の機能を有する枝番を付した構成要素を、枝番無しの符号を付して示している。監視制御部１の場合には、ＰＨＹ処理部５がＰＨＹ処理部５−２に、フレーム挿入／削除部７がフレーム挿入／削除部７−１に、ＭＡＣ処理部６がＭＡＣ処理部６−１に、割り込みハンドラ９が割り込みハンドラ９−１に、アプリケーション処理部１２がアプリケーション処理部１２−１に相当する。被監視制御部２の場合には、ＰＨＹ処理部５がＰＨＹ処理部５−３に、フレーム挿入／削除部７がフレーム挿入／削除部７−２に、ＭＡＣ処理部６がＭＡＣ処理部６−３に、割り込みハンドラ９が割り込みハンドラ９−２に、アプリケーション処理部１２がアプリケーション処理部１２−２に相当する。

図２に示すように、フレーム挿入／削除部７は、ＰＨＹ処理部５とＭＡＣ処理部６との間の転送ライン上で即時性の要求される即時フレームを検出し即時フレームの抜き出しを実施する即時フレーム検出部２０と、即時フレーム検出部２０が抜き出した即時フレームをうけとると割り込みハンドラ９経由でアプリケーション処理部１２に割り込みを通知するとともに、抜き出した即時フレームに含まれる即時性を要求される情報をアプリケーション処理部１２が読み出せるようにするアプリケーション通知部２１と、アプリケーション処理部１２から即時性を要求される情報をうけとると即時フレームとしてイーサネット（登録商標）フレーム化する即時フレーム生成部２２と、即時フレーム生成部が生成した即時フレームをＭＡＣ処理部６とＰＨＹ処理部５との転送ラインに挿入する即時フレーム挿入部２３と、で構成される。また、図２では、データの送受を実線の矢印で示し、通知などの制御情報の送受を点線の矢印で示している。

つづいて、図１および図２を用いて本実施の形態の即時フレームの送受信処理の動作について説明する。ここでは、被監視制御部２から監視制御部１へ即時性を要求される情報を転送する場合の動作について説明するが、監視制御部１から被監視制御部２へ転送する場合は、被監視制御部２の動作と監視制御部１の動作が逆になった動作となる。

被監視制御部２のアプリケーション処理部１２−２で、監視制御部１に対して即時性を要求される情報を転送する必要が生じると、アプリケーション処理部１２−２は、フレーム挿入／削除部７−２に、その即時性を要求される情報を転送する。フレーム挿入／削除部７−２の即時フレーム生成部２２は、通知された即時性を要求される情報を受け取り即時フレームとしてイーサネット（登録商標）フレーム化する。この際、監視制御部１のフレーム挿入／削除部７−１で即時フレームを簡易に検出可能とするようにイーサネット（登録商標）フレームのデータ部分に識別フラグを埋め込むこととする。たとえば、ＩＰヘッダのバージョン領域に相当する部分等に識別フラグをうめ込む。また、イーサネット（登録商標）フレーム化する際の宛先ＭＡＣアドレス等については、事前にネットワーク機能部１１−２等から収集しておくこととする。

つぎに、フレーム挿入／削除部７−２の即時フレーム挿入部２３は、イーサネット（登録商標）フレーム化された即時フレームをＭＡＣ処理部６とＰＨＹ処理部５との転送ラインに割り込ませて挿入する。具体的には、即時フレーム挿入部２３は、即時フレームをうけとると、ＭＡＣ処理部６から送られているフレームのＰＨＹ処理部５への送出を一時的に停止し、即時フレームをＰＨＹ処理部５に送出する。この際、即時フレームの挿入処理中にも、ＭＡＣ処理部６からフレームが送信されてくることがあるため、即時フレーム挿入部２３はバッファの機能を有することとする。そして、即時フレーム挿入部２３は、即時フレーム挿入処理中にＭＡＣ処理部６からフレームが送信されてくる場合には、その送信されたフレームをバッファリングし待機させる。即時フレーム挿入部２３は、待機させたフレームを、即時フレームの処理後にＰＨＹ処理部５に送出する。

フレーム挿入／削除部７−２の即時フレーム挿入部２３が挿入した即時フレームはＰＨＹ処理部５−３を経由して、装置内イーサネット（登録商標）３に送出され監視制御部１に到達する。そして、監視制御部１のフレーム挿入／削除部７−１は、ＰＨＹ処理部５−２を介して即時フレームを受け取る。フレーム挿入／削除部７−１の即時フレーム検出部２０は、即時フレームにうめ込まれている即時フレームであるか否かを示す識別フラグに基づいて即時フレームであるか否かを判断する。即時フレームであると判断された場合には、即時フレーム検出部２０は、即時フレームを抜き出し（ＭＡＣ処理部６に送る転送ラインから削除する）アプリケーション通知部２１に抜き出した即時フレームを送出する。即時フレームでないと判断された場合には、即時フレーム検出部２０は、そのフレームをＭＡＣ処理部６に送出する。

フレーム挿入／削除部７−１のアプリケーション通知部２１は、即時フレームを受け取ると、即時フレームを保持し、割り込みハンドラ９−１に即時フレーム受信による割り込みを通知する。割り込みハンドラ９−１は、アプリケーション通知部２１から即時フレーム受信による割り込みが発生したことを、アプリケーション処理部１２−１の該当するアプリケーションタスクに通知する。そして、該当するアプリケーションタスクが、アプリケーション通知部２１が保持している即時フレームから即時性を要求される情報を読みだす。

また、割り込みハンドラ９−１では、フレーム挿入／削除部７−１のアプリケーション通知部２１から通知される即時フレーム受信による割り込みを、他の割り込み（イーサネット（登録商標）フレームの受信割り込み，送信完了割り込み等）よりも優先的に処理することとし、多重割り込み等によって、即時性の要求される情報の通知の遅延が発生することを抑制する。

なお、本実施の形態では、即時フレーム検出部２０が即時フレームを抜き出した後、即時フレームをアプリケーション通知部２１に送出するようにしたが、これに限らず、即時フレーム検出部２０が即時フレームから、アプリケーション処理部１２への通知に必要な情報を抜き出して、その情報をアプリケーション通知部２１に送出するようにしてもよい。

また、即時性を要求される情報をより高速に処理するためには、即時性を要求される情報を処理するアプリケーションタスクについても優先度を上げる等の処理を行うことが望ましい。

このように、本実施の形態では、即時性を要求される情報について、ＭＡＣ処理部６とＰＨＹ処理部５との間に、フレーム挿入／削除部７によって即時フレームを生成して割り込みにより送受信を行うようにした。このため、即時性を要求される情報を高速に転送することができる。

また、即時フレーム挿入部２３はバッファの機能を有することとし、イーサネット（登録商標）ポートが複数存在する場合に、即時フレーム挿入処理中に別のイーサネット（登録商標）ポートからフレームが送信されてくる場合には、その送信されたフレームをバッファリングし待機させるようにした。このため、別のイーサネット（登録商標）ポートの処理による待ち合わせが発生することによる、即時性を要求される情報の転送遅延を回避することができる。

実施の形態２．
図３は、本発明にかかる通信装置の実施の形態２の即時性を要求される情報の送受に関する部分の機能構成例を示す図である。図３に示すように、本実施の形態の通信装置は、実施の形態１のフレーム挿入／削除部７をフレーム挿入／削除部７ａに替えているが、それ以外は実施の形態１と同様である。また、図３に示した以外の構成は実施の形態１の図１と同様である。フレーム挿入／削除部７ａは、実施の形態１のフレーム挿入／削除部７の即時フレーム検出部２０，即時フレーム生成部２２を即時フレーム検出部２０ａ，即時フレーム生成部２２ａにそれぞれ替える以外は、実施の形態１のフレーム挿入／削除部７と同様である。本実施の形態も、実施の形態１と同様に、監視制御部と被監視制御部のそれぞれが、図３に示した構成要素を有することとする。実施の形態１と同様に機能を有する構成要素は実施の形態１と同一の符号を付して説明を省略する。

本実施の形態の即時フレームの送受信処理は、即時フレーム検出部２０，即時フレーム生成部２２の動作を、それぞれ即時フレーム検出部２０ａ，即時フレーム生成部２２ａの動作に替える以外は、実施の形態１と同様である。本実施の形態では、さらに、即時性を要求される情報が正常に転送されたかどうかを判断するための送達確認を実施する。

つづいて、本実施の形態の送達確認の動作について説明する。実施の形態１で述べたとおり、監視制御部と被監視制御部は、それぞれが送信元にも送信先になり、どちらの方向の送信も向きが異なるだけで動作は同様である。以下では、即時フレームの送信元と受信側として説明するが、送信元が監視制御部の場合には受信側は被監視制御部であり、送信元が被監視制御部の場合には受信側は監視制御部である。

フレーム挿入／削除部７ａ（即時フレーム受信側）が、実施の形態１で説明した即時フレームを受信し、即時フレーム検出部２０が即時フレームと判断した場合には、即時フレームを抜き出しアプリケーション通知部２１に送出するとともに、即時フレーム生成部２２ａにも送出する。即時フレーム生成部２２ａは、その即時フレームの送信元を宛先とする送達確認用の即時フレームを生成し、即時フレーム挿入部２３へ送出する。送達確認用の即時フレームは、他の即時フレームと同様に、即時フレームであることを識別するための識別フラグを含むこととし、フレームの情報のなかに送達確認である旨を含むこととする。即時フレーム挿入部２３は、他の即時フレームと同様にＭＡＣ処理部６とＰＨＹ処理部５との転送ラインに挿入する。

即時フレームの送信元では、送達確認用の即時フレーム受信を実施の形態１で説明した即時フレームの受信と同様の処理により、アプリケーション処理部１２の即時フレームの送信元のアプリケーションタスクが送達確認の情報を得る。そして、そのアプリケーションタスクは、自らが送信した即時フレームが正常に転送されたか否かを判断することができる。

また、送信元のアプリケーション処理部１２のアプリケーションタスクは、即時フレーム送信後に、一定時間を経過しても送達確認の情報が得られない場合は、送信した即時フレームが正常に転送されなかったと判断し、即時フレームの再送等の処理を実施する。

このように、本実施の形態では、受信した即時フレームに対して、即時フレームの送信元に送達確認用の即時フレームを返送するようにした。このため、即時フレームが正常に転送されたかどうかを確認することが可能となり、正常に転送されない場合には再送等の処理を行うことができる。

実施の形態３．
実施の形態１では、即時フレームを検出するためにイーサネット（登録商標）フレームのデータ部分に識別フラグを埋め込むこととしていたが、実施の形態３では、ＭＡＣアドレスにより即時フレームか否かを判定する。本実施の形態の構成は、図１および図２に示した実施の形態１と同様である。

本実施の形態では、即時フレームのＭＡＣアドレスを、ＭＡＣ処理部６，ドライバ１０，ネットワーク機能部１１を経由して通信を行うイーサネット（登録商標）フレーム（以下、通常のイーサネット（登録商標）フレームという）で使用するＭＡＣアドレスとは異なるＭＡＣアドレスとする。たとえば、監視制御装置と被監視制御装置のそれぞれの即時フレーム用に使用するＭＡＣアドレスを、通常のイーサネット（登録商標）フレームのＭＡＣアドレスを重複しないようにあらかじめ決めておく。そして、そのＭＡＣアドレスを、監視制御装置と被監視制御装置の両方の即時フレーム生成部２２および即時フレーム検出部２０が保持しているようにする。

そして、実施の形態１と同様の即時フレームの送信動作の際に、即時フレーム生成部２２は、データ部分に識別フラグを埋め込まず、送信元のＭＡＣアドレスとして保持している即時フレーム用のＭＡＣアドレスを用いて即時フレームを生成する。そして、実施の形態１と同様の受信の動作の際に、即時フレーム検出部２０は、保持しているＭＡＣアドレスと受信したフレームに含まれる送信元のＭＡＣアドレスとを比較し、即時フレームか否かを判断する。これ以外の動作は、実施の形態１と同様である。

なお、本実施の形態では、実施の形態１の動作において、ＭＡＣアドレスにより即時フレームか否かを判断するようにしたが、実施の形態２の動作においてＭＡＣアドレスにより即時フレームか否かを判断するようにしてもよい。

また、本実施の形態では送信元のＭＡＣアドレスを用いて即時フレームか否かを識別するようにしたが、送信先のＭＡＣアドレスを用いて即時フレームか否かを識別するようにしてもよい。この場合、即時フレーム生成部２２は、宛先ごとに即時フレーム用のＭＡＣアドレスを保持しておき、宛先に応じて即時フレーム用のＭＡＣアドレスを選択して、即時フレームの宛先ＭＡＣアドレスとして用いるようにすればよい。そして、受信側の即時フレーム検出部２０は、宛先ＭＡＣアドレスにより、即時フレームか否かを判断すればよい。さらに、宛先ＭＡＣアドレスと送信元のＭＡＣアドレスの両方を用いて即時フレーム用のＭＡＣアドレスとするようにしてもよい。

このように、即時フレームのＭＡＣアドレスを、通常のイーサネット（登録商標）フレームとは異なるＭＡＣアドレスするようにした。このため、イーサネット（登録商標）フレームのデータ部分を検索することなく、ヘッダ部分の検索のみで即時フレームを判断することが可能となり、実施の形態１に比べてさらに高速に即時フレームの処理を行うことができる。

実施の形態４．
図４は、本発明にかかる通信装置の実施の形態４の即時性を要求される情報の送受に関する部分の機能構成例を示す図である。図４に示すように、本実施の形態の通信装置は、実施の形態１のフレーム挿入／削除部７をフレーム挿入／削除部７ｂに替えているが、それ以外は実施の形態１と同様である。また、図４に示した以外の構成は実施の形態１の図１と同様である。フレーム挿入／削除部７ｂは、実施の形態１のフレーム挿入／削除部７の即時フレーム検出部２０を即時フレーム検出部２０ｂに替える以外は、実施の形態１のフレーム挿入／削除部７と同様である。本実施の形態も、実施の形態１と同様に、監視制御部と被監視制御部のそれぞれが、図４に示した構成要素を有することとする。実施の形態１と同様に機能を有する構成要素は実施の形態１と同一の符号を付して説明を省略する。

つづいて、本実施の形態の即時フレームの送受信処理について説明する。本実施の形態の送信処理については実施の形態１と同様である。実施の形態１では、即時フレーム検出部２０ｂが即時フレームか否かを判断した後に、即時フレームを抜き出し、ＰＨＹ処理部５からＭＡＣ処理部６への転送ラインから削除するようにした。本実施の形態では、即時フレーム検出部２０ｂが即時フレームか否かを判断した後に、ＰＨＹ処理部５からＭＡＣ処理部６への転送ラインから削除せずに、即時フレームをコピーしてフレーム挿入／削除部７ｂのアプリケーション通知部２１送出するとともに、ＭＡＣ処理部６へ転送する即時フレームについては、ＦＣＳ（Frame Check Sequence）を誤った値に書き換えて転送する。誤った値とするには、受信した即時フレームに含まれるＦＣＳの値と異なる値をＦＣＳのフィールドに書き込むようにすればよい。

そして、ＭＡＣ処理部６は、即時フレームを受け取った際、ＦＣＳのチェックにより、ＦＣＳエラーとして即時フレームを削除することになる。本実施の形態のこれ以外の処理は、実施の形態１と同様である。

このように、本実施の形態では、フレーム挿入／削除部７ｂの即時フレーム検出部２０ｂで即時フレームをＭＡＣ処理部６への転送ラインから削除せず、即時フレームのＦＣＳを誤った値に書き換えるようにした。このため、ＭＡＣ処理部６の通常の処理で、ＦＣＳエラーと判断することにより即時フレームを削除することができ、フレーム挿入／削除部７ｂの即時フレーム検出部２０ｂのフレーム削除の処理負荷を軽減することができる。

実施の形態５．
図５は、本発明にかかる通信装置の実施の形態５の即時性を要求される情報の送受に関する部分の機能構成例を示す図である。図５に示すように、本実施の形態の通信装置は、実施の形態１のフレーム挿入／削除部７をフレーム挿入／削除部７ｃに替えているが、それ以外は実施の形態１と同様である。また、図５に示した以外の構成は実施の形態１の図１と同様である。フレーム挿入／削除部７ｃは、実施の形態１のフレーム挿入／削除部７の即時フレーム挿入部２３を即時フレーム挿入部２３ｂに替える以外は、実施の形態１のフレーム挿入／削除部７と同様である。本実施の形態も、実施の形態１と同様に、監視制御部と被監視制御部のそれぞれが、図５に示した構成要素を有することとする。実施の形態１と同様に機能を有する構成要素は実施の形態１と同一の符号を付して説明を省略する。

つづいて本実施の形態の即時フレームの送受信処理について説明する。本実施の形態の即時フレームの送信処理は、即時フレーム生成部が即時フレームを生成するまでは実施の形態１と同様である。本実施の形態でも、即時フレーム挿入部２３ｂは、実施の形態１と同様に、フレーム挿入処理中に、ＭＡＣ処理部６から別のフレームが送信されてくる場合にはそのフレームのバッファリングを行う。このとき、バッファリングされているデータがバッファの容量を超えると、以降のフレームは廃棄されることになる。本実施の形態では、即時フレーム挿入部２３ｂのバッファに輻輳が生じた場合の対策（輻輳制御）を行うために、バッファリングされているデータに所定のしきい値を設定しておく。

そして、フレーム挿入部２３ｂは、バッファにバッファリングされているデータの量が所定のしきい値を超えた場合には、ＭＡＣ処理部６に、たとえばポーズフレームを送信するなど、バックプレッシャの通知を行う、などによりＭＡＣ処理部６からのフレーム送信を抑制するための通知を行う。これ以外の即時フレームの送信処理は実施の形態１と同様である。また、即時フレームの受信処理は実施の形態１と同様である。

なお、本実施の形態では、実施の形態１の送受信処理に、即時フレーム挿入部２３ｂのバッファの輻輳制御を追加したが、実施の形態２、実施の形態３または実施の形態４の送受信処理に、本実施の形態と同様にバッファの輻輳制御を追加するようにしてもよい。

このように、本実施の形態では、即時フレーム挿入部２３ｂが、即時フレームの挿入処理中にＭＡＣ処理部６から送出されるフレームをバッファリングするバッファについて輻輳制御を実施するようにした。このため、即時フレーム挿入部２３ｂのフレーム挿入処理中のフレーム廃棄の発生を抑制することが可能となる。

実施の形態６．
図６は、本発明にかかる通信装置の実施の形態６の機能構成例を示す図である。図６に示すように、本実施の形態の監視制御装置１ａは、実施の形態１の監視制御部１からフレーム挿入／削除部７−１を削除し、割り込みハンドラ９−１を割り込みハンドラ９ａ−１に替えているが、それ以外は実施の形態１の監視制御部１と同様である。また、本実施の形態の被監視制御部２ａは、実施の形態１の被監視制御部２からフレーム挿入／削除部７−２を削除し、割り込みハンドラ９−２を割り込みハンドラ９ａ−２に替えているが、それ以外は実施の形態１の被監視制御装置２と同様である。実施の形態１と同様に機能を有する構成要素は実施の形態１と同一の符号を付して説明を省略する。

図７は、本実施の形態の通信装置の即時性を要求される情報の送受に関する部分の機能構成例を示す図である。図７では、図２と同様に、同一の機能を有する枝番を付した構成要素を、枝番無しの符号を付して示している。図７に示すように、本実施の形態では、実施の形態１のフレーム挿入／削除部７に、割り込み処理部２４を追加し、即時フレーム生成部２２，即時フレーム挿入部２３，即時フレーム検出部２０の替わりに、それぞれ即時フレーム生成部２２ａ，即時フレーム挿入部２３ｃ，即時フレーム検出部２０ｃを備えている。このように、本実施の形態では、実施の形態１のフレーム挿入／削除部７に相当する機能を割り込みハンドラ９ａの内部に有することとする。実施の形態１と同様に機能を有する構成要素は実施の形態１と同一の符号を付して説明を省略する。

つづいて、本実施の形態の即時フレームの送受信処理の動作について説明する。アプリケーション処理部１２から即時性の要求される情報が送信されると、割り込みハンドラ９ａの即時フレーム生成部２２ａは、その情報を含む即時フレーム用のＩＰパケット（以下、即時パケットという）を生成し、即時フレーム挿入部２３ｃに送出する。即時パケットには、実施の形態１の即時フレームと同様に、たとえば、ＩＰヘッダのバージョン領域に相当する部分等に即時パケットであることを識別するための識別フラグをうめ込む。そして、即時フレーム挿入部２３ｃは、生成された即時パケットをドライバ１０からＭＡＣ処理部６との間の転送ラインに挿入する。具体的には、即時フレーム挿入部２３ｃは、即時パケットをうけると、ドライバ１０から送られているパケットのＭＡＣ処理部６への送出を一時的に停止し、即時パケットをＭＡＣ処理部６に送出する。

そして、即時パケットは、ドライバ１０から送出される他のパケットと同様に、ＭＡＣ処理部６およびＰＨＹ処理部５でそれぞれ処理され、装置内イーサネット（登録商標）に即時フレームとして送出される。

受信側の割り込みハンドラ９ａの即時フレーム検出部２０ｃは、受信側のＰＨＹ処理部５，ＭＡＣ処理部６経由でパケットを受け取ると、パケットに含まれる識別子フラグに基づいて即時フレームのパケットであるか否かを判断する。即時フレームのパケットであると判断した場合には、そのパケットをＭＡＣ処理部６からドライバ１０への転送ラインから抜き出し、抜き出したパケット（即時パケット）をアプリケーション通知部２１に送出する。アプリケーション通知部２１は、そのパケットを受け取ると、割り込み処理部２４経由でアプリケーション処理部１２に即時フレーム（即時パケット）受信による割り込みを通知する。そして、アプリケーション処理部１２の該当アプリケーションタスク（即時フレームの送信先のタスク）は、アプリケーション通知部２１から即時性の要求される情報を読み出す。これ以外の処理は、実施の形態１と同様である。

なお、本実施の形態では、即時フレーム検出部２０ｃが即時パケットを抜き出した後、即時パケットをアプリケーション通知部２１に送出するようにしたが、これに限らず、即時フレーム検出部２０ｃが即時パケットから、アプリケーション処理部１２への通知に必要な情報を抜き出して、その情報をアプリケーション通知部２１に送出するようにしてもよい。

なお、本実施の形態では、割り込みハンドラ９ａが実施の形態１のフレーム挿入／削除部７に相当する機能を備えることとしたが、割り込みハンドラは実施の形態１の割り込みハンドラ９と同様とし、フレーム挿入／削除部を、割り込みハンドラ９とＭＡＣ処理部６との間に挿入するようにしてもよい。この場合、即時フレーム生成部２２ａ，即時フレーム挿入部２３ｃ，即時フレーム検出部２０ｃ，アプリケーション処理部２１がフレーム挿入／削除部の構成要素となり、割り込み処理部２４が割り込みハンドラ９となるが、それ以外は本実施の形態の動作と同様である。

このように、本実施の形態では、実施の形態１のフレーム挿入／削除部７に相当する機能を割り込みドライバが有するようにした。このため、ＭＡＣ処理部６とＰＨＹ処理部５の間にフレーム挿入／削除部７の挿入が困難な形態（たとえば、ＭＡＣ処理部６とＰＨＹ処理部５が１つのチップに実装されている場合など）においても、実施の形態１と同様に高速に即時フレームの処理を行うことができる。

以上のように、本発明にかかる監視制御方法および通信装置は、監視制御部がイーサネット（登録商標）および汎用ＯＳ等が提供するネットワーク機能を用いて被監視制御部を監視制御する通信装置に有用であり、特に、即時性を要求される情報を送信するアプリケーションを含む通信装置に適している。

本発明にかかる通信装置の実施の形態１の機能構成例を示す図である。 実施の形態１の通信装置の即時性を要求される情報の送受に関連する部分の機能構成例を示す図である。 実施の形態２の通信装置の即時性を要求される情報の送受に関する部分の機能構成例を示す図である。 実施の形態４の通信装置の即時性を要求される情報の送受に関する部分の機能構成例を示す図である。 実施の形態５の通信装置の即時性を要求される情報の送受に関する部分の機能構成例を示す図である。 本発明にかかる通信装置の実施の形態６の機能構成例を示す図である。 実施の形態６の通信装置の即時性を要求される情報の送受に関する部分の機能構成例を示す図である。

符号の説明

１，１ａ 監視制御部
２，２ａ 被監視制御部
３ 装置内イーサネット（登録商標）
４ 装置外イーサネット（登録商標）
５，５−１，５−２，５−３ ＰＨＹ処理部
６，６−１，６−２ ＭＡＣ処理部
７，７−１，７−２，７ａ，７ｂ，７ｃ フレーム挿入／削除部
８−１，８−２ ＣＰＵ
９，９−１，９−２，９ａ 割り込みハンドラ
１０，１０−１，１０−２，１０−３ ドライバ
１１−１，１１−２ ネットワーク機能部
１２，１２−１，１２−２ アプリケーション処理部
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 即時フレーム検出部
２１ アプリケーション通知部
２２，２２ａ 即時フレーム生成部
２３，２３ｂ，２３ｃ 即時フレーム挿入部
２４ 割り込み処理部

Claims (8)

1. 監視制御部が被監視制御部を、装置内のイーサネット（登録商標）を介して監視制御する通信装置の監視制御方法であって、
   前記監視制御部および前記被監視制御部はＭＡＣ層の処理を行うＭＡＣ層処理部と物理層の処理を行う物理層処理部を備え、
   前記監視制御部または前記被監視制御部が、アプリケーションから即時性を要求される監視情報を受けとると、その監視情報と、即時性を要求される即時フレームであることを識別するための識別子と、を含む前記即時フレームを生成する即時フレーム生成ステップと、
   前記即時フレームを生成した前記監視制御部または前記被監視制御部が、ＭＡＣ層処理部から物理層処理部への送出される通常フレームについて当該通常フレームの物理層処理部への送出を一時的に停止させて前記即時フレームを前記物理層処理部に送出することにより前記生成した即時フレームを前記通常フレームの送信に割り込ませて送信し、前記即時フレームの処理中に生成された前記通常フレームをバッファリングする即時フレーム挿入ステップと、
   前記即時フレームを受信した前記監視制御部または前記被監視制御部が、受信した即時フレームについて前記物理層処理部による処理後かつ前記ＭＡＣ層処理部による処理の前に、即時フレームに含まれる識別子に基づいて、即時フレームであるか否かを判断し、即時フレームであると判断した場合には、アプリケーションに即時フレーム受信による割り込みを通知するとともに、即時フレームに含まれる情報を保持するアプリケーション通知ステップと、
   前記通知を受けたアプリケーションが、前記即時フレーム受信による割り込みを検出すると、前記保持された情報を読み出し、前記即時性を要求される監視情報を取得する情報取得ステップと、
   を含むことを特徴とする監視制御方法。
2. 前記アプリケーション通知ステップでは、即時フレームであると判断した場合には、即時フレームに含まれる情報を保持した後、物理層の処理からＭＡＣ層の処理への転送経路からその即時フレームを削除することを特徴とする請求項１に記載の監視制御方法。
3. 前記アプリケーション通知ステップでは、即時フレームであると判断した場合には、その即時フレームのＦＣＳを読み出し、ＦＣＳのフィールドに前記読み出した値と異なる値を書き込むことを特徴とする請求項１に記載の監視制御方法。
4. 前記即時フレームを受信した前記監視制御部または前記被監視制御部が、
   前記即時フレームの送達確認のための情報を含む送達確認用の即時フレームを生成するステップと、
   前記送達確認用の即時フレームを通常フレームの送信に割り込ませて送信する送達確認用フレーム挿入ステップと、
   をさらに実行することを特徴とする請求項１、２または３に記載の監視制御方法。
5. 前記識別子をＭＡＣアドレスとすることを特徴とする請求項１、２または３に記載の監視制御方法。
6. 前記即時フレーム挿入ステップでは、さらに、前記バッファリングした通常フレームのデータ量が所定のしきい値を超えた場合、通常フレームのＭＡＣ層の処理に対して、フレームの送出を抑制するよう通知することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の監視制御方法。
7. 前記通知をポーズフレームによる通知とすることを特徴とする請求項６に記載の監視制御方法。
8. 監視制御部が被監視制御部を、装置内のイーサネット（登録商標）を介して監視制御する通信装置であって、
   前記監視制御部および前記被監視制御部はそれぞれ、
   ＭＡＣ層の処理を行うＭＡＣ層処理部と、
   物理層の処理を行う物理層処理部と、
   アプリケーションから即時性を要求される監視情報を受けとると、その監視情報と、即時性を要求される即時フレームであることを識別するための識別子と、を含む前記即時フレームを生成する即時フレーム生成手段と、
   ＭＡＣ層処理部から物理層処理部への送出される通常フレームについて当該通常フレームの物理層処理部への送出を一時的に停止させて前記即時フレームを前記物理層処理部に送出することにより前記生成した即時フレームを前記通常フレームの送信に割り込ませて送信し、前記即時フレームの処理中に生成された前記通常フレームをバッファリングする即時フレーム挿入手段と、
   受信した即時フレームについて前記物理層処理部による処理後かつ前記ＭＡＣ層処理部による処理の前に、即時フレームに含まれる識別子に基づいて、即時フレームであるか否かを判断し、即時フレームであると判断した場合には、即時フレーム受信による割り込みを通知するとともに、即時フレームに含まれる情報を保持するアプリケーション通知手段と、
   前記即時フレーム受信による割り込みを検出すると、前記保持された情報を読み出し、前記即時性を要求される監視情報を取得するアプリケーション処理手段と、
   を備えることを特徴とする通信装置。

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