JP5978858B2 - 光二重ループ伝送システム、光二重ループ伝送システムの通信方法および光二重ループ伝送システムの通信プログラム - Google Patents

Description

本発明は、複数のノードが光ファイバなどの伝送媒体によって二重リング状に接続された光二重ループ伝送システムに関する。

光二重ループ伝送システムは、光モジュールを２チャネル使用した伝送システムであり、例えば図５に示すように、複数のノード＃０，＃２，＃３，＃４，＃５，＃６が光ファイバ１０₁，１０₂によってループ状で二重に接続されている。

１系受信１Ｒと１系送信１Ｔの光モジュール２０を別々とし、また２系受信２Ｒと２系送信２Ｔの光モジュール２０も別々としている。

これにより、通常動作時、１系のデータ方向（右系ループ）と２系のデータ方向（左系ループ）は逆の関係となる。通常は１系を動作系、２系を待機系として使用する。尚、図５ではノード＃０をループマスタとし、ノード＃２，＃３，＃４，＃５，＃６をループスレーブとしている。

通常動作時にループマスタ（ノード＃０）が送出したデータフレームをループマスタが受信した場合、そのデータフレームを破棄する。

また、光二重ループ伝送システムのある箇所で、断線又はノードダウンが発生した場合、検出した終端のノードでループバック処理を行なうことで、ループシステムは保持される。

例えば図６に示すように、ノード＃５で断線又はノードダウンが発生すると、ノード＃６では１系受信１Ｒのデータを２系送信２Ｔから２系の光ファイバ１０₂を通してノード＃３へ送り戻し（ループバック処理）、ループマスタ（ノード＃０）では２系受信２Ｒのデータをバイパス（中継）する処理を行い、ノード＃４では２系受信２Ｒのデータを１系送信１Ｔから１系の光ファイバ１０₁を通してループマスタ側へ送り戻す（ループバック処理）。

上記のように構成される光二重ループ伝送システムとしては、例えば下記特許文献１、２、３に記載のものが提案されている。

特開２０００−９２１００号公報 特開２０００−３１６０１７号公報 特開２０００−３２４１５０号公報

上記のように構成された光二重ループ伝送システムでは、ループとなっている場合にはループマスタが両系の終端処理を行い、ループとなっていない（断線又はノードダウン有りの）場合、断線又はノードダウンを検出したノードで終端処理を行う。

ループとなっている場合、ループマスタで終端処理を行なうので、ループ内のデータはループマスタで途切れることになる（図７の（Ａ））。ループマスタ以外のノードからのデータも図７（Ｂ）に示すようにループマスタで途切れることになるので、光二重ループ伝送システムが１つのループマスタとｎ局のループスレーブを備えている場合、１対ｎ通信でしか動作させることができない。

また光二重ループ伝送システムにおいて、伝送方式を複数のノードのデータを１つの回線で送受信する時分割多重方式とする場合、タイムスロットを確定させるために、ループマスタの１系出力側からのノード接続情報が必要となるが、Ｆ／Ｗ（ファームウェア）で検出すると時間がかかるため、通信開始時間が遅くなる。

本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は、ｎ局のノードを備えた光二重ループ伝送システムにおいてｎ対ｎ通信を可能とすることにある。

上記課題を解決するための請求項１に記載の光二重ループ伝送システムは、複数のノードを伝送路を介して二重リング状に接続して成る光二重ループ伝送システムであって、前記複数のノードは、前記伝送路上に流れるデータフレームを受信しバイパスを行なうデータバイパス回路と、受信したデータが自ノードから送信したフレームである否かを検出し、自ノードから送信したフレームである場合、前記データバイパス回路のバイパス動作を無効にする自ノードフレーム検出回路と、前記伝送路を制御するためのループ制御フレームであって、少なくとも前記各ノードの必要処理時間の合計時間に設定された期間内でループ構成検出処理を行なわせるためのループ構成検出要求を含むループ制御フレームをデータ伝送開始前に送信し、該ループ構成検出要求を含むループ制御フレームをループ制御フレーム検出回路が受信してから、一定時間ループ制御フレームを受信しなかった場合に自ノード情報を付加したループ制御フレームを送信するループ制御フレーム送信部と、前記伝送路上に流れるループ制御フレームを受信しバイパスを行うループ制御フレーム検出回路とを各々備え、前記自ノードフレーム検出回路は、前記検出フレームが自ノードから送信したフレームである場合、前記データバイパス回路又は前記ループ制御フレーム検出回路のバイパス動作を無効にするものであって、前記複数のノードは、前記ループ構成検出要求で定義された期間内に、前記ループ制御フレーム検出回路によって受信されたループ制御フレームに付加された自ノード情報を格納するループ構成検出用記憶部をさらに備えていることを特徴としている。

また、請求項２に記載の光二重ループ伝送システムの通信方法は、複数のノードを伝送路を介して二重リング状に接続して成る光二重ループ伝送システムの通信方法であって、前記複数のノードに各々設けられたデータバイパス回路が、前記伝送路上に流れるデータフレームを受信しバイパスを行なうステップと、前記複数のノードに各々設けられた自ノードフレーム検出回路が、受信したデータが自ノードから送信したフレームである否かを検出し、自ノードから送信したフレームである場合、前記データバイパス回路のバイパス動作を無効にするステップと、前記複数のノードのうちいずれか１つのループマスタノードに設けられたループ制御フレーム送信部が、前記伝送路を制御するためのループ制御フレームであって、少なくとも前記各ノードの必要処理時間の合計時間に設定された期間内でループ構成検出処理を行なわせるためのループ構成検出要求を含むループ制御フレームをデータ伝送開始前に送信するステップと、前記複数のノードに各々設けられたループ制御フレーム検出回路が、前記伝送路上に流れるループ制御フレームを受信しバイパスを行うステップと、前記複数のノードのうち前記ループマスタノード以外のループスレーブノードに設けられたループ制御フレーム送信部が、前記ループ制御フレーム検出回路によって前記ループ構成検出要求を含むループ制御フレームが受信されてから、一定時間ループ制御フレームを受信しなかった場合に自ノード情報を付加したループ制御フレームを送信するステップと、前記複数のノードに各々設けられた自ノードフレーム検出回路が、前記検出フレームが自ノードから送信したフレームである場合、前記ループ制御フレーム検出回路のバイパス動作を無効にするステップと、前記複数のノードに各々設けられたループ制御フレーム検出回路が、前記ループ構成検出要求で定義された期間内に、受信したループ制御フレームに付加された自ノード情報をループ構成検出用記憶部に格納するステップと、を備えたことを特徴としている。
また、請求項３に記載の光二重ループ伝送システムの通信プログラムは、コンピュータに請求項２に記載の各ステップを実行させることを特徴としている。

上記構成によれば、複数のノードが出力するデータはループ伝送路を１巡することになり、ｎ対ｎ（ｎはノード数）の通信が可能となる。
また、伝送開始前にハードウェアにて、伝送処理１巡でループ構成を検出することができ、通信開始時間が短縮される。

（１）請求項１〜３に記載の発明によれば、複数のノードが出力するデータはループ伝送路を１巡することになり、ｎ対ｎ（ｎはノード数）の通信が可能となる。また、伝送開始前にハードウェアにて、伝送処理１巡でループ構成を検出することができ、通信開始時間が短縮される。

本発明の一実施形態例のシステム構成図。 本発明の一実施形態例における各ノードのコントローラの構成図。 本発明の他の実施形態例における各ノードのコントローラの構成図。 本発明の他の実施形態例におけるループ構成検出処理のタイミングチャート。 従来の光二重ループ伝送システムの構成図。 従来の光二重ループ伝送システムにおける異常発生時の処理の様子を示すシステム構成図。 従来の光二重ループ伝送システムの問題点を示すシステム構成図。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。図１は本実施形態例による光二重ループ伝送システムの構成を示し、ループマスタであるノード＃０とループスレーブであるノード＃２、＃３、＃６、＃５、＃４が光ファイバ１０₁，１０₂によってループ状で二重に接続されている。

１系受信１Ｒと１系送信１Ｔの光モジュール３０を別々とし、また２系受信２Ｒと２系送信２Ｔの光モジュール３０も別々としている。通常動作時、１系のデータ方向（右系ループ）と２系のデータ方向（左系ループ）は逆の関係となる。

本実施形態例では、ループマスタ、ループスレーブに限らず、各ノード＃０、＃２，＃３，＃４，＃５，＃６内のデータバイパス回路（１系受信→１系送信、２系受信→２系送信）に自ノードフレーム検出回路を設け、検出したフレームが自ノード以外のフレームであればバイパスし、自ノードが出力したフレームであればそのフレームはバイパスさせずに破棄する。

このように構成することで、各ノードが出力するデータは途切れることなくループ伝送路を１巡することになる。これによりノード数がｎの場合ｎ対ｎ通信が可能となる。

図１の各ノード内の光モジュール３０に接続されるコントローラ１００は、図２に示すように、自ノード検出用回路３１（本発明の自ノードフレーム検出回路）、データバイパス用ＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ Ｏｕｔ）３２（本発明のデータバイパス回路）、バッファ３３、通信用ＬＳＩ３４、論理ゲート３５、ＣＰＵ３６、メモリ３７、内部バス３８を備えている。

尚図１は１系受信、１系送信についての構成を示しており、２系受信、２系送信についても同様に構成されるものである。

前記図２のコントローラ１００は、例えばコンピュータシステムにより構成され、通常のコンピュータのハードウェアリソース、例えばハードディスクドライブ装置、記憶媒体駆動装置、記憶媒体、入力装置、出力装置等を備えている。このハードウェアリソースとソフトウェアリソース（ＯＳ、アプリケーションなど）との協働の結果、図２のコンピュータシステムはコントローラ１００を構成する各部を実装している。

また図２のメモリ３７は、前記ハードディスクドライブ装置のハードディスクあるいはＲＡＭ（メモリ）などの保存手段、記憶手段に構築されるものである。

自ノード検出用回路３１は、受信したノードが、自ノードが送信したフレームか否かを検出し、自ノードが送信したフレームであった場合、データバイパス用ＦＩＦＯ３２のバイパス動作をさせない。すなわちデータバイパス用ＦＩＦＯ３２の後段のバッファ３３をオフゲート制御する。

データバイパス用ＦＩＦＯ３２は、伝送路上に流れるデータフレームのバイパス用ＦＩＦＯであり、データフレームのバイパスを行なう（自ノード以外のデータフレームをバイパスする）が、自ノードのデータフレームについては、前記自ノード検出用回路３１によりバッファ３３がオフゲート制御されることによりバイパスは行われない。

通信用ＬＳＩ３４は、データフレームの送受信を行なうための通信ＬＳＩであり、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）を採用している場合のＭＡＣコントローラに相当する。この通信用ＬＳＩ３４は、ＣＰＵ３６が送信データをメモリ３７に格納後、メモリ３７→通信用ＬＳＩ３４経由でデータを出力し、受信したデータフレームは、通信用ＬＳＩ３４→メモリ３７経由で格納され、ＣＰＵ３６がメモリ３７にて受信データを認識する。

上記構成によれば、光二重ループ伝送システムに接続される全てのノード＃０、＃２，＃３，＃４，＃５，＃６に、検出したフレームが自ノード以外のフレームの場合はバイパス（中継）し、自ノードが出力したフレームの場合はバイパスさせずに破棄する機能を設けたので、各ノードが出力するデータは途切れることなくループ伝送路を１巡する。このためノード数がｎの場合ｎ対ｎの通信が可能となる。

また例えば、ノード＃５で断線又はノードダウンが発生した場合、図６で述べたように、ノード＃６では１系受信１Ｒのデータを２系送信２Ｔから２系の光ファイバ１０₂を通してノード＃３へ送り戻し（ループバック処理）、ループマスタ（ノード＃０）では２系受信２Ｒのデータをバイパス（中継）する処理を行い、ノード＃４では２系受信２Ｒのデータを１系送信１Ｔから１系の光ファイバ１０₁を通してループマスタ側へ送り戻す（ループバック処理）。これによってループシステムが保持される。

次に、前記ｎ対ｎ通信が可能であり、且つ伝送システム内のノード接続情報を短時間で取得して通信開始時間を短縮させた、本発明の他の実施形態例を図３、図４を用いて説明する。

図３は図１の伝送システムにおける各ノード内の光モジュール３０に接続されるコントローラ２００の構成を示している。図３において図２と同一部分は同一符号をもって示している。

図３において図２と異なる点は、ループ制御フレーム送信部４１、ループ制御フレーム検出回路４２、バッファ４３およびループ構成検出ＲＡＭ４４（ループ構成検出用記憶部）を設けた点にあり、その他の部分は図２と同一に構成されている。

尚、図３は１系受信、１系送信についての構成を示しており、２系受信、２系送信についても同様に構成されるものである。尚図３のコントローラ２００は図２と同様に例えばコンピュータシステムにより構成され、通常のコンピュータのハードウェアリソースを備え、このハードウェアリソースとソフトウェアリソース（ＯＳ、アプリケーションなど）との協働の結果、図３のコンピュータシステムはコントローラ２００を構成する各部を実装している。

また図３のループ構成検出用ＲＡＭ４４は、ハードディスクドライブ装置のハードディスクあるいはＲＡＭ（メモリ）などの保存手段、記憶手段に構築されるものである。

ループ制御フレーム送信部４１は、図１の伝送路を制御するためのループ制御フレームであって、少なくとも前記各ノードの必要処理時間の合計時間に設定された期間内でループ構成検出処理を行なわせるためのループ構成検出要求を含むループ制御フレーム（ループ構成検出フラグをセットしたループ制御フレーム）をデータ伝送開始前に送信し、該ループ構成検出要求を含むループ制御フレームをループ制御フレーム検出回路４２が受信してから、一定時間ループ制御フレームを受信しなかった場合に自ノード情報を付加したループ制御フレームを送信する。

ループ制御フレーム検出回路４２は、伝送路上に流れるループ制御フレームを受信し、自ノード以外のループ制御フレームについてはバイパスを行い、自ノードのループ制御フレームについては、前記自ノード検出用回路３１によりバッファ４３がオフゲート制御されることによりバイパスは行われない。

また、ループマスタノード（図１ではノード＃０）からのループ構成検出フラグをセットしたループ制御フレームを受信した場合、その後の一定期間内（ループ構成検出処理期間内）に受信したループ制御フレームに格納されている、ループ構成検出のために必要なデータ（伝送路上に接続されているノード情報、すなわちループ制御フレームに付加されている自ノード情報）をループ構成検出用ＲＡＭ４４にセットする。

上記のように構成された伝送システムにおいて、ノード＃０をループマスタとしたときに、ループ制御フレーム送信部４１は、データフレームを送信しない間、定周期でループ制御フレームを出力させる。

すなわち、伝送開始前にループマスタ＃０のループ制御フレーム送信部４１は、ループ構成検出フラグをセットしたループ制御フレームを送信する。そして各ループスレーブはループ制御フレーム検出回路４２で、ループ構成検出フラグをセットしたループ制御フレームを受信することで、ループ構成検出処理であることを認識する。

ループ構成検出フラグをセットしたループ制御フレームを受信後、一定時間ループ制御フレームを受信しなかった場合、ループスレーブのループ制御フレーム送信部４１は自ノード情報を付加したループ制御フレームを伝送路に送信する。

ここで、ループ構成検出処理を、図４に示すタイミングチャートとともに説明する。

＜ステップＳ１＞ ループマスタノード＃０のループ制御フレーム送信部４１は、ループ構成検出フラグをセットしたループ制御フレームを出力する（図示（１））。

＜ステップＳ２＞ 各ノードの自ノード検出用回路３１、ループ制御フレーム検出回路４２、バッファ４３は、伝送路上に流れるループ制御フレームを受信し、自ノードが送信したフレーム以外のフレームをバイパスする。このとき、ループスレーブノード＃２、＃３、＃６、＃５、＃４は前記（１）のフレーム（＃０）を受信することでループ構成検出処理を認識する。

＜ステップＳ３＞ ループスレーブノード＃２のループ制御フレーム送信部４１は、前記＃０のループ制御フレームを受信してから一定時間ループ制御フレームを受信しない場合、自ノード情報を付加したループ制御フレームを送信する（図示（２））。

また各ループスレーブノード＃３、＃６、＃５、＃４のループ制御フレーム送信部４１も、前記同様に前記＃０のループ制御フレームを受信してから一定時間ループ制御フレームを受信しない場合、自ノード情報を付加したループ制御フレームを送信する（図示（３））。

＜ステップＳ４＞ 各ノードの自ノード検出用回路３１、ループ制御フレーム検出回路４２、バッファ４３は、各々自ノードフレームを受信した場合、フレームをバイパスさせず破棄する（図示（４））。

＜ステップＳ５＞ 各ノードのループ制御フレーム検出回路４２は、ループ構成検出処理中（定周期内）に受信したループ制御フレームに付加されているノード情報（番号）を図示破線のタイミングでループ構成検出用ＲＡＭ４４に格納する（図示（５））。

＜ステップＳ６＞ ループ構成検出処理期間（定周期）終了時に、ループマスタノード＃０のループ制御フレーム送信部４１は、ループ構成検出処理がクリアされたループ制御フレーム（図示（６））を送信し、各ループスレーブノード＃２、＃３、＃６、＃５、＃４が、当該ループ構成検出処理がクリアされたループ制御フレーム（図示（６））を受信することでループ構成検出処理は終了する。

尚図３において、データフレームのｎ対ｎ（ｎはノード数）通信は、図２と同様に行なわれるものである。

光二重ループ伝送システムで適用される時分割多重方式は、時間を一定時間（フレーム）ごと区切り、その一定時間を更に分割し、複数のノードに割り当てる方式であり、ノードは複数のフレームの与えられた同じ位置のタイムスロットを用いてデータの送信を行なう。

この点に関して、本実施形態例による前記ループ構成検出処理完了後、ループ構成検出用ＲＡＭ４４には、各ノード情報が、ループマスタ＃０から接続されている順に格納されているので、このノード接続情報を元に時分割多重方式のタイムスロット値を確定させることができる。

このように伝送開始前に、Ｈ／Ｗ（ハードウェア）にて伝送処理１巡のみでループ構成を検出することが可能であるので、通信開始時間を著しく短縮させることができる。

また、前記各実施形態の光二重ループ伝送システムの通信方法における各ステップ（手順）をコンピュータのプログラムで構成し、そのプログラムをコンピュータに実行させることができることは言うまでもなく、コンピュータでその機能を実現するためのプログラムを、そのコンピュータが読み取り可能な記録媒体、例えばＦＤ（Ｆｌｏｐｐｙ（登録商標） Ｄｉｓｋ）や、ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ ｄｉｓｋ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、メモリカード、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ）−ＲＯＭ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＨＤＤ、リムーバブルディスクなどに記録して、保存したり、配布したりすることが可能である。

１０₁、１０₂…光ファイバ
２０、３０…光モジュール
３１…自ノード検出用回路
３２…データバイパス用ＦＩＦＯ
３３、４３…バッファ
３４…通信用ＬＳＩ
３５…論理ゲート
３６…ＣＰＵ
３７…メモリ
３８…内部バス
４１…ループ制御フレーム送信部
４２…ループ制御フレーム検出回路
４４…ループ構成検出用ＲＡＭ
１００、２００…コントローラ

Claims (3)

1. 複数のノードを伝送路を介して二重リング状に接続して成る光二重ループ伝送システムであって、
   前記複数のノードは、
   前記伝送路上に流れるデータフレームを受信しバイパスを行なうデータバイパス回路と、
   受信したデータが自ノードから送信したフレームである否かを検出し、自ノードから送信したフレームである場合、前記データバイパス回路のバイパス動作を無効にする自ノードフレーム検出回路と、
   前記伝送路を制御するためのループ制御フレームであって、少なくとも前記各ノードの必要処理時間の合計時間に設定された期間内でループ構成検出処理を行なわせるためのループ構成検出要求を含むループ制御フレームをデータ伝送開始前に送信し、該ループ構成検出要求を含むループ制御フレームをループ制御フレーム検出回路が受信してから、一定時間ループ制御フレームを受信しなかった場合に自ノード情報を付加したループ制御フレームを送信するループ制御フレーム送信部と、
   前記伝送路上に流れるループ制御フレームを受信しバイパスを行うループ制御フレーム検出回路とを各々備え、
   前記自ノードフレーム検出回路は、前記検出フレームが自ノードから送信したフレームである場合、前記データバイパス回路又は前記ループ制御フレーム検出回路のバイパス動作を無効にするものであって、
   前記複数のノードは、
   前記ループ構成検出要求で定義された期間内に、前記ループ制御フレーム検出回路によって受信されたループ制御フレームに付加された自ノード情報を格納するループ構成検出用記憶部をさらに備えていることを特徴とする光二重ループ伝送システム。
2. 複数のノードを伝送路を介して二重リング状に接続して成る光二重ループ伝送システムの通信方法であって、
   前記複数のノードに各々設けられたデータバイパス回路が、前記伝送路上に流れるデータフレームを受信しバイパスを行なうステップと、
   前記複数のノードに各々設けられた自ノードフレーム検出回路が、受信したデータが自ノードから送信したフレームである否かを検出し、自ノードから送信したフレームである場合、前記データバイパス回路のバイパス動作を無効にするステップと、
   前記複数のノードのうちいずれか１つのループマスタノードに設けられたループ制御フレーム送信部が、前記伝送路を制御するためのループ制御フレームであって、少なくとも前記各ノードの必要処理時間の合計時間に設定された期間内でループ構成検出処理を行なわせるためのループ構成検出要求を含むループ制御フレームをデータ伝送開始前に送信するステップと、
   前記複数のノードに各々設けられたループ制御フレーム検出回路が、前記伝送路上に流れるループ制御フレームを受信しバイパスを行うステップと、
   前記複数のノードのうち前記ループマスタノード以外のループスレーブノードに設けられたループ制御フレーム送信部が、前記ループ制御フレーム検出回路によって前記ループ構成検出要求を含むループ制御フレームが受信されてから、一定時間ループ制御フレームを受信しなかった場合に自ノード情報を付加したループ制御フレームを送信するステップと、
   前記複数のノードに各々設けられた自ノードフレーム検出回路が、前記検出フレームが自ノードから送信したフレームである場合、前記ループ制御フレーム検出回路のバイパス動作を無効にするステップと、
   前記複数のノードに各々設けられたループ制御フレーム検出回路が、前記ループ構成検出要求で定義された期間内に、受信したループ制御フレームに付加された自ノード情報をループ構成検出用記憶部に格納するステップと、
   を備えたことを特徴とする光二重ループ伝送システムの通信方法。
3. コンピュータに請求項２に記載の各ステップを実行させる光二重ループ伝送システムの通信プログラム。

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