JPH05252172A - 二重化バスの切替方法およびノード装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンピュータや通信装置などが二重化バスで
接続された冗長構成のバス切替において、フレームの正
常性確認の不完全性によって生ずる異常の見逃しを防止
し、ハードウエアに限定されず、また上位アプリケーシ
ョンにも依存せずにバス切替を可能とする。 【構成】 受信側で二重化された双方のバスで受信した
メッセージを比較し、不一致の場合は受信メッセージに
エコー識別子を付与して送信側に返送する。送信側で返
送されたメッセージと蓄積されている送信メッセージと
を比較して異常バスを特定する。送信側からバスの選択
命令を受信側に送信し、受信側で正常なバスに切り替え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、二重化された冗長バス
構成で通信装置、工作機械、あるいはコンピュータ間が
接続された二重化システムでの冗長バス切替に関する。

【０００２】

【従来の技術】バスの冗長二重化構成を行う場合、受信
したメッセージが正常に受信されたことを示す応答信号
（ＡＣＫ信号）を受信側から送信側へ返送することによ
り、通信の正常性を確認する冗長切替方式がある。

【０００３】この冗長切替方式での二重化バスにおける
メッセージ通信は以下の手順で行われる。まず、送信側
では、送信するメッセージを正常と思われる片方のバス
を用いて送信する。受信側では、受信したメッセージの
正常性を確認し、正常であれば、送信側へＡＣＫ信号を
送り返し、異常であれば、送信側へＡＣＫ信号を送り返
さない。送信側では、送信した片方のバスの受信状態を
監視し、受信側からＡＣＫ信号が返送されてくると、次
のメッセージを送信する。受信側からＡＣＫ信号が返送
されてこなければ、バス異常と判断し、他方のバスを使
用し、再度メッセージを送信し通信を継続する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来方式で
は、次のような問題があった。

【０００５】（１）受信したメッセージの正常性の確認
は、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）のフレーム内にあ
るデータ長およびフレームチェックシーケンス（ＣＲ
Ｃ）によって行われ、フレーム長がデータ長と一致しな
いもの、ＣＲＣエラーがないものは不正フレームと判断
される。

【０００６】しかし、フレーム長が変化しない符号誤り
を生じた場合、フレーム長とデータ長の値の確認は意味
を持たない。さらに全ての符号誤りに対し、有限長のＣ
ＲＣチェックブロックで誤りを検出できない場合も、こ
のメッセージを正常フレームとして認識することとな
る。

【０００７】（２）メッセージを送信する度にＡＣＫ信
号を返送するようにするためのソフトウエアあるいはハ
ードウエアが必要となる。たとえば、ＩＥＥＥ８０２．
２のロジカル・リンク・コントロール（ＬＬＣ）で規定
されているタイプ１およびタイプ２では、データリンク
層プロトコルの上位副層（ＬＬＣサブレイヤ）において
は、ＡＣＫ信号による情報の正常性の確認を行っている
が、冗長バス切替制御に関しては、通信プロトコルある
いは上位のアプリケーションで行う必要があるため、ソ
フトウエアあるいはハードウエアの変更が必要である。

【０００８】本発明の目的は、データリンク層フレーム
内のデータ長およびＣＲＣチェックを用いたフレームの
正常性確認の不完全性によって生じる異常バスの見逃し
による誤制御あるいは誤動作を防止し、通信の正常性確
認信号であるＡＣＫ信号によるバス冗長切替を行うため
の上位アプリケーションの追加あるいは非冗長バスで運
転するように開発された上位アプリケーョンを変更する
ことなく流用できる冗長二重化バスでの切替方法および
そのためのノード装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のバスの切替方法
は、二重化されたバスに複数のノードが接続された二重
化バスの切替方法において、送信側ノードは、上記双方
のバスに送信すべきメッセージを送信し、受信側ノード
は、双方のバスで受信したメッセージを比較し、不一致
の場合にこの受信メッセージにエコーバックを示す識別
符号を付与して送信側ノードに返送し、送信側ノード
は、この返送されたメッセージと蓄積している送信メッ
セージとを比較して一致したバスを正常なバスと判定し
て受信側ノードに正常なバスの選択命令を送信し、受信
側ノードは、この選択命令を受信して正常なバスに切り
替えることを特徴とする。

【００１０】また、本発明のノード装置は、送信すべき
メッセージを双方のバスで送信する手段と、上記双方の
バスで受信したメッセージを比較して不一致の場合に受
信メッセージにエコーバックを示す識別符号を付与して
送信する手段と、受信したエコーバックを示す識別符号
が付与されたメッセージと自ノードから送信したメッセ
ージとの比較を行って、一方のバスからのメッセージの
みが一致した場合にそのバスを正常なバスと判定する手
段と、この判定により、受信側ノードに対してバスを選
択するバス選択命令を送信する手段と、受信したバス選
択命令によって双方のバスで受信したメッセージのうち
で、一方のバスで受信したメッセージのみを選択する手
段とを備えたことを特徴とする。

【００１１】なお、双方のバスで受信した受信メッセー
ジが一致しないときは受信メッセージを廃棄する手段
と、バス選択命令とともに、比較した送信すべきメッセ
ージを受信側ノードに送信する手段とを含むことができ
る。

【００１２】

【作用】受信側は、二重化バスの双方のバスで受信した
メッセージを比較し、不一致の場合にこのメッセージに
エコーバック用の符号を付与して送信側へ返送する。送
信側では、蓄積している送信したメッセージと返送され
たメッセージとを比較することにより、異常バスを標定
し、正常なバスで受信したメッセージを選択するように
命令する選択命令を送信するとともに、正常なバスを用
いてメッセージを再送する。これにより、受信側では異
常バスの符号誤りに対し完全な訂正を行うことができ
る。また受信メッセージの選択命令および受信不一致メ
ッセージの返送を上位アプリケーションを介することな
く終端することにより、二重化バスの冗長制御を上位の
通信プロトコルあるいは上位アプリケーションから隠蔽
できるため、バス切替制御において、上位の通信プロト
コルあるいは上位のアプリケーションの変更が不必要と
なる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１４】図１は、本発明のノードにおける構成を示
した図であり、図２は二重化バス構成にしたシステム構
成の例を示す。このノードは、それぞれのバスインタフ
ェース回路９、１０を介して二重化バス１１、１２に接
続されており、受信メッセージ選択手段１、受信メッセ
ージ比較手段２、選択命令監視手段３、受信メッセージ
保持手段４、５、エコーバック監視手段６、エコーバッ
クメッセージ比較手段７、送信メッセージ保持手段８と
を備えており、受信メッセージ選択手段１から上位アプ
リケーションあるいは上位通信プロトコルに受信メッセ
ージが伝達され、上記アプリケーションあるいは上位通
信プロトコルから送信メッセージが伝達される。

【００１５】ここで、本発明の切替方法の特徴とする点
は、送信側ノードは、二重化バスの双方のバスに送信す
べきメッセージを送信し、受信側ノードは、双方のバス
で受信したメッセージを比較し、不一致の場合にこの受
信メッセージにエコーバックを示す識別符号を付与して
送信側ノードに返送し、送信側ノードは、この返送され
たメッセージと蓄積している送信メッセージとを比較し
て一致したバスを正常なバスと判定して受信側ノードに
正常なバスの選択命令を送信し、受信側ノードは、この
選択命令を受信して正常なバスに切り替えるところにあ
る。

【００１６】ノード装置の各構成要素について説明す
る。

【００１７】受信メッセージ選択手段１は、双方のバス
インタフェース回路９、１０で受信したメッセージのう
ち、一方のバスで受信したメッセージのみを符号１３あ
るいは１４の選択制御信号に基づいて選択する。

【００１８】また受信メッセージ比較手段２は、それぞ
れのバスインタフェース回路９、１０で受信したメッセ
ージを比較し、一致した場合、それぞれのメッセージを
受信メッセージ選択手段１に伝達し、もし不一致の場合
は、エコーバックを示す識別子および受信したバスの物
理的識別を示す識別子を不一致のメッセージそれぞれに
付与して、バスインタフェース回路９、１０に送出し、
かつそれぞれのメッセージを受信メッセージ選択手段１
に伝達するのを抑圧するとともに、比較処理したメッセ
ージを受信メッセージ保持手段４、５から消去するため
の制御信号を発出する。

【００１９】選択命令監視手段３は、受信メッセージが
選択命令か否かを監視し、選択命令であれば選択命令に
従って選択制御信号を受信メッセージ選択手段１へ発出
するとともに、この選択命令およびこれ以降のメッセー
ジを受信メッセージ比較手段２で比較処理しないよう
に、継続して抑圧する制御信号を発出する。さらに、受
信メッセージ保持手段４、５へ選択命令を消去するよう
制御信号を発出する。

【００２０】受信メッセージ保持手段４、５は、二重化
バス１１、１２のそれぞれに接続されるバスインタフェ
ース回路９、１０が受信したメッセージを保持するもの
である。

【００２１】エコーバック監視手段６は、受信メッセー
ジにエコーバックを示す識別子が付与されているか否か
を監視するもので、エコーバックを示す識別子が付与さ
れていればメッセージをエコーバックメッセージ比較手
段７に伝達するとともに、このメッセージが受信メッセ
ージ比較手段２で比較処理されないように一時的に比較
処理を抑圧する制御信号を発出する。

【００２２】エコーバックメッセージ比較手段７は、エ
コーバックされたメッセージを自ノード（局）の送信し
たメッセージと比較し、エコーバックされたメッセージ
の一方と送信したメッセージとが一致した場合に、一致
した物理的バスへ切り替える選択命令をバスインタフェ
ース回路９、１０に送出し、かつ一致したメッセージを
再送するために再送制御信号を送信メッセージ保持手段
８へ発出するとともに、受信メッセージ選択手段１へ選
択制御信号を発出し、かつ比較処理したメッセージを受
信メッセージ保持手段４、５から消去するための制御信
号を発出する。

【００２３】送信メッセージ保持手段８はバッファ機能
をもつ。

【００２４】また図１で信号について説明すると、符号
１３は、自ノードのエコーバックメッセージ比較手段７
から発出される選択制御信号である。符号１４は他ノー
ドから送信された受信メッセージの選択命令に従って自
ノードの受信メッセージ選択手段１を制御する選択制御
信号である。また符号１５は保持している送信メッセー
ジのうち、再送を行うメッセージを制御する再送制御信
号である。符号１６は、エコーバックメッセージのみを
受信メッセージ比較手段２が比較処理しないように一時
的に抑止するための制御信号である。符号１７は受信し
たメッセージの比較処理を継続して抑圧するための制御
信号である。符号１８は、受信メッセージ比較手段２が
比較処理したメッセージを受信メッセージ保持手段４、
５から消去するためのメッセージ消去制御信号である。

【００２５】次に図２および図３を参照して本実施例の
動作を説明する。図２において、１０１、１０２、１０
３は二重化バスに接続されたノード装置を示し、それぞ
れＡ局、Ｂ局、Ｃ局とする。

【００２６】いまここで、二重化バスにはＡ局、Ｂ局、
Ｃ局が接続されており、Ｂ局とＣ局との間のバスが１０
６で故障しているものと想定すると、Ａ局とＢ局間の通
信は正常であり、Ｃ局と他の局間の通信が異常となる。

【００２７】Ｂ局からメッセージをＣ局へ送信する場合
において、二重化バスの冗長切替は次の手順によって行
われる。図３はこのときの切替処理シーケンスの概略を
示すものである。

【００２８】（１）Ｂ局の上位アプリケーションあるい
は上位の通信プロトコルから送信メッセージ保持手段８
へ送信メッセージが伝達される。送信メッセージ保持手
段８は、送信すべきメッセージを保持するとともに、バ
スインタフェース回路９、１０にメッセージを送出す
る。バスインタフェース回路９、１０は二重化されたバ
スの双方のバスへメッセージを送出する。

【００２９】（２）Ｃ局では、バスインタフェース回路
９、１０がそれぞれのバスで受信したメッセージは、受
信メッセージ保持手段４、５によってメッセージが保持
され、選択命令監視手段３を経由して受信メッセージ比
較手段２に伝達される。受信メッセージ比較手段２によ
って、双方のバスで受信したメッセージの比較処理が行
われると、バス１０４のバスで受信したメッセージとバ
ス１０５で受信したメッセージとが不一致となる。不一
致となった場合は、エコーバックを示す識別子とバス１
０４とバス１０５の物理的バスを識別する識別子とをそ
れぞれのバスで受信したメッセージに付与し、バスイン
タフェース回路９、１０へ送出し、Ｂ局にエコーバック
メッセージを返送する。また、メッセージの比較処理が
終了したため、メッセージ消去制御信号１８により受信
メッセージ保持手段４、５が保持されていたメッセージ
は消去される。

【００３０】（３）Ｂ局では、エコーバックの識別子が
付与されたメッセージがそれぞれのバスで受信される。
これらのメッセージは受信メッセージ保持手段４、５に
よって保持された後、選択命令監視手段３およびエコー
バック監視手段６に通知される。選択命令監視手段３で
は、これらのメッセージが選択命令でないため、それら
のメッセージを受信メッセージ比較手段２へ伝達する。
エコーバック監視手段６では、これらのメッセージのう
ち、一方でもエコーバック識別子が付与されていた場
合、受信メッセージ比較手段２を一時的に抑圧するため
の制御信号を発出するとともに、エコーバックメッセー
ジ比較手段７へこれらのメッセージを伝達する。

【００３１】エコーバックメッセージ比較手段７では、
受信したメッセージを分解し、バス１０４で受信したメ
ッセージを、バス１０４で送信したメッセージとバス１
０５で送信したメッセージとに分け、バス１０５で受信
したメッーセジをバス１０４で送信したメッセージとバ
ス１０５で送信したメッセージとの４つに分ける。分解
した４つのメッセージのうち、一つでも自局から送信し
たメッセージと一致するものがあれば、そのメッセージ
を送信した物理的バスを正常バス、その他の物理的バス
を故障バスと認識判定する。

【００３２】そして、まず自局の受信メッセージ選択手
段１へ正常バスのメッセージを選択するように選択制御
信号１３を発出し、他の局に対して正常バスへ選択する
命令をバスインタフェース回路９、１０へ発出する。ま
た比較処理したエコーバックメッセージを消去するため
メッセージ消去制御信号１８を発出し、受信メッセージ
保持手段４、５で保持されていたメッセージは消去され
る。

【００３３】（４）Ｃ局では、バスインタフェース回路
９、１０がそれぞれのバスのメッセージを受信し、選択
命令監視手段３へ伝達される。選択命令監視手段３で
は、メッセージが選択命令であれば、選択命令に従い受
信メッセージ選択手段１へ選択制御命令を発出するとと
もに、これらのメッセージ自体およびこれ以降のメッセ
ージが受信メッセージ比較手段２で比較処理されないよ
うに抑圧する制御信号を発出する。また選択命令を消去
するためメッセージ消去制御信号１８を発出し、受信メ
ッセージ保持手段４、５で保持されていたメッセージは
消去される。

【００３４】上述の（１）から（４）の手順をＣ局とＢ
局間で行っている間、Ａ局でも同様な処理が以下の手順
で行われる。

【００３５】（２−１）Ａ局では、バスインタフェース
回路９、１０がそれぞれのバスで受信したメッセージ
は、選択命令監視手段３を経由して受信メッセージ比較
手段２に伝達される。受信メッセージ比較手段２によっ
て、双方のバスで受信したメッセージが比較処理される
と、バス１０４で受信したメッセージとバス１０５で受
信したメッセージが一致となる。一致となると、これら
のメッセージは受信メッセージ選択手段１へ伝達され、
受信メッセージ選択手段１によってどちらかのメッセー
ジのみが上位アプリケーションあるいは上位の通信プロ
トコルへ伝達される。

【００３６】（２−２）Ａ局では、Ｃ局から発出された
エコーバックの識別子が付与されたメッセージがそれぞ
れのバスで受信される。これらのメッセージは受信メッ
セージ保持手段４および５に保持された後、選択命令監
視手段３およびエコーバック監視手段６へ伝達される。
選択命令監視手段３では、これらのメッセージが選択命
令でないため、それらのメッセージを受信メッセージ比
較手段２へ伝達する。エコーバック監視手段６では、こ
れらのメッセージが一方でもエコーバック識別子が付与
されていた場合、受信メッセージ比較手段２を一時的に
抑圧するための制御信号を発出するとともに、エコーバ
ックメッセージ比較手段７へこれらのメッセージを伝達
する。エコーバックメッセージ比較手段７では、受信し
たメッセージを分解し、バス１０４で受信したメッセー
ジをバス１０４で送信されたメッセージとバス１０５で
送信されたメッセージとに分け、バス１０５で受信した
メッセージをバス１０４で送信されたメッセージとバス
１０５で送信されたメッセージとの４つに分ける。分解
した４つのメッセージの中で一つも自局から送信された
メッセージと一致するものがないので、比較処理を終了
する。また比較処理したエコーバックメッセージを消去
するため、メッセージ消去制御信号１８を発出し、受信
メッセージ保持手段４および５で保持されていたメッセ
ージは消去する。

【００３７】（２−３）Ａ局では、バスインタフェース
回路９および１０がそれぞれのバスのメッセージを受信
し、選択命令監視手段３へ伝送される。選択命令監視手
段３では、メッセージが選択命令であれば、選択命令に
従い自局の受信メッセージ選択手段１へ選択制御命令を
発出するとともに、これらのメッセージ自体およびこれ
以降のメッセージが受信メッセージ比較手段２で比較処
理されないように抑圧する制御信号を発出する。

【００３８】このような動作を行うことにより、異常バ
スの特定および冗長切替をメッセージの完全な比較によ
って行うことができ、かつ二重化バスの冗長切替のため
の命令を上位アプリケーションあるいは上位通信プロト
コルに対して隠蔽することができる。

【００３９】このため、従来のデータ長およびＣＲＣチ
ェックによる不完全な通信の正常性確認によりもさらに
高い高信頼度の通信が確保できる。また二重化バスの冗
長切替のための命令が隠蔽できるため、二重化バスに関
するハードウエアおよびソフトウエアの追加、変更が不
必要であり、二重化されていないバスで使用されていた
上位のアプリケーションあるいは上位の通信プロトコル
がそのまま転用できる利点がある。

【００４０】

【発明の効果】このように、本発明は、異常バスの特定
および冗長切替をメッセージの完全な比較で行い、かつ
二重化バスの冗長切替のための命令をノードの上位のア
プリケーションあるいは上位通信プロトコルに対して隠
蔽しているため、従来のデータ長およびＣＲＣチェック
による不完全な通信の正常性の確認よりもさらに高信頼
度正常性確認ができる。

【００４１】また、二重化バスの冗長切替のための命令
が上位に対して隠蔽できるため、二重化バスに関するハ
ードウエアおよびソフトウエアの追加変更が不必要であ
る。このため、二重化されていないバスで使用されてい
た上位のアプリケーションあるいは上位の通信プロトコ
ルがそのまま転用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明一実施例のノードの構成を示す図。

【図２】本発明実施例の動作を説明するための図。

【図３】本発明実施例におけるバス切替処理の概略を説
明するシーケンス図。

【符号の説明】

１ 受信メッセージ選択手段 ２ 受信メッセージ比較手段 ３ 選択命令監視手段 ４、５ 受信メッセージ保持手段 ６ エコーバック監視手段 ７ エコーバックメッセージ比較手段 ８ 送信メッセージ保持手段 ９、１０ バスインタフェース回路 １１、１２、１０４、１０５ 二重化バス １３、１４ 選択制御信号 １５ 再送制御信号 １６、１７ 受信メッセージの比較抑止をするための制
御信号 １８ メッセージ消去制御信号 １０１、１０２、１０３ 二重化バスに接続されたノー
ド １０６ バスの故障点

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二重化されたバスに複数のノードが接続
   された二重化バスの切替方法において、 送信側ノードは、上記双方のバスに送信すべきメッセー
   ジを送信し、 受信側ノードは、双方のバスで受信したメッセージを比
   較し、不一致の場合にこの受信メッセージにエコーバッ
   クを示す識別符号を付与して送信側ノードに返送し、 送信側ノードは、この返送されたメッセージと蓄積して
   いる送信メッセージとを比較して一致したバスを正常な
   バスと判定して受信側ノードに正常なバスの選択命令を
   送信し、 受信側ノードは、この選択命令を受信して正常なバスに
   切り替えることを特徴とする二重化バスの切替方法。
2. 【請求項２】 複数のノードが二重化バスで接続された
   二重化バスのノード装置であり、 異常が発生したバスを検出して正常なバスに切り替える
   手段を備えたノード装置において、 上記ノード装置は、 送信すべきメッセージを双方のバスで送信する手段と、 上記双方のバスで受信したメッセージを比較して不一致
   の場合に受信メッセージにエコーバックを示す識別符号
   を付与して送信する手段と、 受信したエコーバックを示す識別符号が付与されたメッ
   セージと自ノードから送信したメッセージとの比較を行
   って、一方のバスからのメッセージのみが一致した場合
   にそのバスを正常なバスと判定する手段と、 この判定により、受信側ノードに対してバスを選択する
   バス選択命令を送信する手段と、 受信したバス選択命令によって双方のバスで受信したメ
   ッセージのうちで、一方のバスで受信したメッセージの
   みを選択する手段とを備えたことを特徴とするノード装
   置。
3. 【請求項３】 双方のバスで受信した受信メッセージが
   一致しないときは受信メッセージを廃棄する手段と、 バス選択命令とともに、比較した送信すべきメッセージ
   を受信側ノードに送信する手段とを含む請求項２記載の
   ノード装置。