JPH0141057B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ループ形データ通信システムの改良
に関するものである。

ループ形データ通信システムは、複数の通信ス
テーシヨンを通信線で環状に接続して閉じたルー
プを形成し、このループ中に、通信信号を巡回さ
せるようにしたものである。このようなループ形
データ通信システムにおいては、各通信ステーシ
ヨンは単に次の通信ステーシヨンに信号を伝える
だけでよいため、伝送制御が単純になる利点があ
る。

この種のループ形データ通信システムにおい
て、信頼性の高いシステムを得ようとしたとき、
通信系統を冗長化することが行なわれる。そし
て、このような冗長化ループ形データ通信システ
ムにおいて、冗長化した通信系統に同時不通が発
生しても通信が維持できるようにするために、ル
ープ・バツク機能を持たせることが行なわれる。
ループ・バツクとは、不通箇所の両側で冗長化通
信系統の一方と他方を互いに結合して、一方の系
統の通信信号を他方の系統を通じて折り返すよう
にしたものである。

従来は、このループ・バツクへの切り換えを集
中制御ステーシヨンによつて行なつていたが、集
中制御ステーシヨンの構成はきわめて複雑なもの
となるのが欠点であつた。

本発明の目的は、集中制御ステーシヨンを持た
ずにループ・バツクへの切り換えができる冗長化
ループ形データ通信システムを提供することにあ
る。

本発明は、 おのおの冗長化された複数の通信ステーシヨン
が通信方向の互いに逆な冗長化された通信線によ
つてそれぞれ環状に接続されてなる冗長化ループ
形データ通信システムにおいて、各通信ステーシ
ヨンの冗長化された各系統は、 切り換えによつて他方の系統の通信フレームを
自己の系統の通信線に送信する手段、 通信が正常なときの通信フレーム間隔を下回ら
ない値を最小値とする通信ステーシヨンごとに異
なる時限値が設定され通信ステーシヨンが正しい
通信フレームを受信するたびにリトリガされるタ
イマー、 このタイマーがタイムアツプしたとき初期化用
の通信フレームを送出してこの通信フレームがル
ープを一巡して正しく返つてきたときに実働／待
機報知信号を含む通信フレームの送信を開始する
手段、 上流の通信ステーシヨンから受信した通信フレ
ーム中に実働報知信号を認めたときはそれに従つ
て実働側として動作し、待機報知信号を認めたと
きはそれに従つて待機側として動作する手段、 自己の系統において上流側から通信のキヤリア
が到来せず、しかも他方の系統において上流側か
ら初期化フレームが繰り返し到来するときは、通
信フレームを他方の系統の通信フレームに切り換
えて自己の系統の通信線に送信するとともに通信
フレーム中の実働／待機報知信号の論理値を反転
してループ・バツクの通信経路にし、一方の系統
において上流側から初期化フレームが１回しか到
来せずしかも他方の系統において上流側から通信
のキヤリアが到来しないとき、または、一方の系
統において上流側から初期化フレームが１回しか
到来せずしかも他方の系統において上流側から初
期化フレームが繰り返し到来するときは、実働／
待機報知信号を含んだ通信フレームにより初期化
フレームが１回しか到来しない系統を実働側に他
の系統を待機側に切り換える手段、 を具備したことを特徴とする冗長化ループ形デー
タ通信システムである。

以下、実施例によつて本発明を詳細に説明す
る。第１図は、本発明実施例の概念的構成図であ
る。第１図において、１１〜１ｎはいずれも冗長
化された通信ステーシヨンであつて、それぞれ冗
長化された通信線２によつてループ接続されたも
のである。通信ステーシヨン１１〜１ｎの構成は
全て平等になつている。

各ステーシヨン１ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、たとえ
ば第２図のように、入力信号の受信器Ｒと、出力
信号の送信器Ｔと、バツフア・アンド・コントロ
ール回路BFCからなる部分を２系統持つている。
これら２つの系統は、信号の伝達方向が互いに逆
になつており、２系統の通信線２上の信号は、そ
れぞれの系統の受信器Ｒを通じてそれぞれの系統
のバツフア・アンド・コントロール回路BFCに
取り込まれ、両バツフア・アンド・コントロール
回路BFCの出力は、それぞれの送信器Ｔを通じ
てそれぞれの通信線２に送り出される。バツフ
ア・アンド・コントロール回路BFCは、ステー
シヨン１ｉの内部のデータ処理部（図略）に接続
されている。

２系統の送信器Ｔの入力端には、それぞれ切り
換えスイツチSWが設けられ、それらの切り換え
によつて、自系統のバツフア・アンド・コントロ
ール回路の出力と他系統のバツフア・アンド・コ
ントロール回路の出力が、どちらでも送信できる
ようになつている。スイツチSWの切り換えは、
バツフア・アンド・コントロール回路BFCによ
つて行なわれる。常時は、各スイツチSWは、そ
れぞれ自系統側に投入される。

ステーシヨン間で通信される信号のフレーム構
成は、たとえば第３図のようになつており、フラ
グＦを先頭にした制御文CNTとデータ文INFか
らなる。バツフア・アンド・コントロール回路
BFCは、このような信号のフラグＦと制御文
CNTに基づいて通信の制御を行なう。フラグＦ、
制御文CNTおよびデータ文INFは、通信の主導
権を持つている通信ステーシヨンによつて書替え
られる。通信の主導権は複数の通信ステーシヨン
間で順番に持ち回りされる。主導権に関する情報
もフラグＦあるいは制御文CNTに含まれる。

冗長化された２つの系統は、後に述べるように
して一方が実働側、他方が待機側とされる。この
実働側、待機側に関する情報もフラグＦあるいは
制御分CNTに含まれる。

通信線２上には、どちらの系統にも、このよう
な通信フレームが複数個常時シリアルに巡回して
いる。各通信ステーシヨン１ｉの実働側系統は、
巡回している通信フレームのフラグＦと制御分
CNTにしたがつて、通信フレームから自己に必
要なデータを取り込むとともに、主導権があると
きは、通信フレームに他の通信ステーシヨン向け
のデータを挿入する。各通信ステーシヨン１ｉの
待機側の系統は、待機用の通信フレームを巡回さ
せている。

このように、この通信システムは、巡回してい
る通信フレームに各通信ステーシヨン１ｉの実働
側が適宜にデータを授受するものであるから、通
信フレームが正常にループを巡回している間は、
システム全体についてとくに制御する必要がな
い。したがつて、通常の通信においては、特別な
制御ステーシヨンは不要となる。

しかし、システムの起動と不通時の系統切り換
えあるいはループ・バツクのためには、適切な制
御が必要とされる。そのような制御は次のように
して行なわれる。

各通信ステーシヨン１ｉにはそれぞれタイマー
が設けられており、それらのタイマーには互いに
異なる時限値が設定されている。そのような時限
値は、たとえばステーシヨン番号の整数倍とする
のが便利である。ステーシヨン番号は通信ステー
シヨン１ｉに固有の番号であるから、それを利用
することによつて、それぞれ異なる時限値を定め
ることができる。タイマーは２つの系統にそれぞ
れ設けられる。タイマーはリトリガラブルなもの
であつて、通信フレームが正常に受信されるたび
に初期化されるようになつている。タイマーの時
限値の最小値は、通信が正常に行なわれていると
きの通信フレーム間隔を下回らない値に定められ
る。タイマーがタイムアツプしたときは、各通信
ステーシヨンにおいて、それぞれのバツフア・ア
ンド・コントロール回路BFCにより、所定の初
期化用の通信フレームの送信が開始されるように
なつている。

このようなタイマーを利用することにより、シ
ステムの起動時の制御、不通時の系統切り換えあ
るいはループ・バツク切り換えは次のように行な
われる。

まず、システム起動時には電源投入によつて各
ステーシヨン１ｉにおけるタイマーが作動する。
このときは、正常な通信フレームが送信されない
ことにより、やがて時限値の最も小さいものがタ
イムアツプする。

いま、たとえば通信ステーシヨン１１のタイマ
ーが最先にタイムアツプしたとすると、通信ステ
ーシヨン１１から所定の初期化用の通信フレーム
の送信が始まる。この通信フレームは、通信線２
を通じて順次下流の通信ステーシヨンに伝えら
れ、下流の通信ステーシヨンは、この通信フレー
ムを受信することにより、各自のタイマのリトリ
ガを行なう。これら下流の通信ステーシヨンのタ
イマーの時限値は通信ステーシヨン１１のタイマ
時限値よりも大きいから、リトリガはそれらがタ
イムアツプする前に行なわれる。

ここで、２つの系統がどちらも正常なときは、
通信ステーシヨン１１が送出した通信フレームは
それぞれのループを一巡して戻つてくるので、通
信ステーシヨン１１は、戻つてきた通信フレーム
を照合して誤りがないことを確認したら、予め定
められた方の系統が実働側となつて正規の通信を
開始する。この通信開始のフレームには実働側で
あることを示す情報が含められ、その情報によつ
て下流の通信ステーシヨンにおいても、対応する
系統が実働側設定され、他方の系統が待機側に設
定される。これによつて、システム起動時に実働
側と待機側の決定が行なわれる。

通信系統に不通が発生したときは、不通になつ
た系統において、正常な通信フレームが巡回しな
くなつたことにより、最も時限値の短いタイマー
がタイムアツプし、それにともなつて、初期化用
の通信フレームの送信が始まる。しかし、系統が
不通なので、初期化フレームはループを巡回せ
ず、したがつてタイマーが再びタイムアツプす
る。このような初期化動作を適宜の回数繰り返し
ても初期化ができないときは、通信系統の不通と
判断される。

不通が実働側で発生したときは、実働側と待機
側との交代が行なわれるとともに、オペレータへ
の報知が行なわれ、不通が待機側で発生したとき
は、オペレータへの報知のみが行なわれる。

動作の交代が行なわれたとき、それまでの待機
側が実働側となつて通信を開始する。この通信の
フレームには、実働側であることを示す情報が含
められているので、それに基づいて順次下流の通
信ステーシヨンにおいても実働側と待機側との交
代が行なわれ、通信フレームがループを一巡した
とき系統の交代が完了する。

このようにして、通信ステーシヨン１１〜１ｎ
のうち、タイマーの時限値の最も小さいものによ
つて、システム起動時の初期化制御および不通時
の系統切り換え制御が行なわれる。これらの制御
に携わる通信ステーシヨンは、その他の通信ステ
ーシヨンと構成において平等であつて、単にタイ
マーの時限値が相違するだけである。すなわち、
この通信システムにおいては、制御ステーシヨン
として他と異なる特別な構成のステーシヨンを必
要としない。

２つの通信系統が同一の箇所で同時に不通にな
つたときのループ・バツクへの切り換えは、次の
ようにして行なわれる。

同時不通のときは、どちらの系統にも正常な通
信フレームが回らなくなることにより、両系統に
おいて、タイマがタイムアツプしたステーシヨン
によつてそれぞれ初期化フレームの送信が行なわ
れる。しかし、どちらの系統も不通になつている
ので、初期化フレームはループを巡回することが
できず、このため、どちらの系統においても初期
化フレームが繰り返し到来するだけで正規の通信
フレームが通信されない。そこで、各通信ステー
シヨンは、このような状態から冗長化通信系統の
同時不通が発生したことを認識する。

このとき、不通箇所の両側に位置する２つの通
信ステーシヨンにおいては、不通箇所の下流にな
る系統には通信のキヤリアが到来せず、また、不
通箇所の上流になる系統には初期化フレームが繰
り返し到来する。一方、それ以外の通信ステーシ
ヨンにおいては、両隣のステーシヨンとの間が通
じているので、どちらの系統にも初期化フレーム
の到来がある。このような現象を利用して、各通
信ステーシヨンは、自己の立場を認識し、故障箇
所の両側に位置すると認識したものは、次のよう
にしてループ・バツクへの切り換えを行なう。

すなわち、不通箇所の両側にあると判断した２
つの通信ステーシヨンは、それぞれキヤリアが到
来しない方の系統において、送信器入力の切り換
えスイツチSWを他方の系統に切り換える。そう
すると、その送信器Ｔには、他方の系統の通信信
号が入力されるので、その信号は送信器Ｔを通じ
てもと来た方向に折り返される。

このとき、通信系統全体の構成は第４図のよう
になり、不通箇所の両側の通信ステーシヨン１
ｐ，１ｑにおいて２つの通信系統を直列に接続し
た単一のループが形成される。そして、この単一
ループに初期化フレームを一巡させることに成功
した１つの通信ステーシヨンが正規の通信フレー
ムの送信を開始する。

この場合、各通信ステーシヨンの２つの系統
が、通信線で直列に接続されるので、どちらか一
方の系統を実働側、他方の系統を待機側に設定し
ないと、通信の秩序が維持できない。そこで、次
のようにして実働側と待機側の設定が行なわれ
る。

初期化フレームを一巡させることに成功した１
つの通信ステーシヨンが、実働側あるいは待機側
として正規の通信フレームを送信すると、この通
信フレームに含まれた実働／待機報知信号に従つ
て、下流の通信ステーシヨンが順次実働側あるい
は待機側に設定されてゆく。このとき、ループ・
バツク点の２つの通信ステーシヨン１ｐ，１ｑ
は、それぞれ、通信フレームに含まれた実働／待
機報知信号の論理値を反転して送信する。これに
よつて、一方の系統をたとえば実働側に設定しな
がら通信ステーシヨン１ｐに到達した通信フレー
ムの実働報知信号は、論理値を反転されて待機報
知信号として他方の系統に折り返されるので、他
方の系統の各通信ステーシヨンは順次待機側に設
定される。そして、その通信フレームの待機報知
信号は、他方のループ・バツク・ステーシヨン１
ｑで再び論理値を反転され、実働報知信号として
一方の系統に折り返される。したがつて、このよ
うな通信フレームがループを一巡したとき、一方
の系統が実働側、他方の系統が待機側に設定され
る。なお、実働／待機報知信号が最初待機信号で
あるときは、これとは逆に設定される。

実働／待機報知信号の論理値を反転する手段
は、たとえば第５図のような回路によつて実現さ
れる。このような回路は、全ての通信ステーシヨ
ンに設けられ、どの通信ステーシヨンがループ・
バツクされてもよいようになつている。第５図の
回路は、エクスクルーシブ・オアゲートＧ１で受
信データ中の実働／待機報知信号とループ・バツ
ク・モード表示信号との排他的論理和を求め、こ
れをアンドゲートＧ２とオアゲートＧ３で送信フ
レーム中の実働／待機報知信号のビツト位置に挿
入するようにしたものである。エクスクルーシ
ブ・オアゲートの機能により、ループ・バツク・
モードでは、受信データ中の実働／待機報知信号
が論理値を反転されて送信フレームに挿入され
る。これに対して、ループ・バツク・モードでな
いときは、受信した実働／待機報知信号の論理値
は、そのまま送信フレームに挿入される。

ここで、２つの通信系統が同一箇所で不通にな
つた場合と一方の通信系統が不通になつた場合の
識別は次のようにして行う。

２つの通信系統が同一箇所で普通になつた場合
は、前述したように、不通箇所の両側に位置する
２つの通信ステーシヨンにおいては、不通箇所の
下流にある系統には通信のキヤリアが到来せず、
上流にある系統には初期化フレームが繰り返し到
来する。

一方の通信系統が不通になつた場合は、不通箇
所の上流にある通信ステーシヨンでは、一方の通
信系統では初期化フレームは１回しか到来しない
が、他方の通信系統では初期化フレームが繰り返
し到来する。また、不通箇所の下流にある通信ス
テーシヨンでは、一方の通信系統では初期化フレ
ームが１回しか到来しないが、他方の通信系統で
は通信のキヤリアが到来しない。

このような通信ステーシヨンの状態をもとに、
前述した２つの場合を識別する。そして、２つの
通信系統が同一箇所で不通である場合は、ルー
プ・バツクへの切換を行い、一方の通信系統が不
通である場合は正常な通信系統を実働側に不通に
なつた通信系統を待機的に切換える。

以上、本発明を好ましい実施例について説明し
たが、本発明は特許請求の範囲内において様々な
実施態様がありうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明実施例の概念的構成図、第２
図は、第１図の装置の一部の詳細図、第３図は、
第１図の装置において用いられる通信フレームの
一例図、第４図は、ループ・バツク状態における
通信系統の構成図、第５図は、実働／待機報知信
号の論理値反転回路の構成図である。 １１〜１ｎ……通信ステーシヨン、２……通信
線、Ｒ……受信器、Ｔ……送信器、BFC……バ
ツフア・アンド・コントロール回路、Ｇ１……エ
クスクルーシブ・オアゲート、Ｇ２……アンドゲ
ート、Ｇ３……オアゲート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ おのおの冗長化された複数の通信ステーシヨ
   ンが通信方向の互いに逆な冗長化された通信線に
   よつてそれぞれ環状に接続されてなる冗長化ルー
   プ形データ通信システムにおいて、各通信ステー
   シヨンの冗長化された各系統は、 切り換えによつて他方の系統の通信フレームを
   自己の系統の通信線に送信する手段、 通信が正常なときの通信フレーム間隔を下回ら
   ない値を最小値とする通信ステーシヨンごとに異
   なる時限値が設定され通信ステーシヨンが正しい
   通信フレームを受信するたびにリトリガされるタ
   イマー、 このタイマーがタイムアツプしたとき初期化用
   の通信フレームを送出してこの通信フレームがル
   ープを一巡して正しく返つてきたときに実働／待
   機報知信号を含む通信フレームの送信を開始する
   手段、 上流の通信ステーシヨンから受信した通信フレ
   ーム中に実働報知信号を認めたときはそれに従つ
   て実働側として動作し、待機報知信号を認めたと
   きはそれに従つて待機側として動作する手段、 通信ステーシヨンにおいて、一方の通信系統で
   は初期化フレームが繰り返し到来し、他方の通信
   系統ではキヤリアが到来しない場合は、初期化フ
   レームが繰り返し到来する通信系統をキヤリアが
   到来しない通信系統に接続してループ・バツクへ
   の切り換えを行う手段、 ループ・バツクにより通信系統が変わる部分で
   通信フレーム中の実働／待機報知信号の論理値を
   反転して実働側と待機側の通信系統を直列に接続
   する手段、 を具備したことを特徴とする冗長化ループ形デー
   タ通信システム。