JPH0787462B2 - バス型二重化伝送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、現用系伝送路と待機系伝送路を使用して複数
の伝送装置間で相互にデータの交換を行うバス型二重化
伝送装置に係わり、特にノイズ信号による誤動作を防止
するバス型二重化伝送装置に関する。

（従来の技術） ファクトリーオートメーションFAやプロセス計装制御の
分野では種々の機器を結合して有機的にデータを処理す
るローカル・エリア・ネットワーク（LAN）の適用が必
須のものとなりつつあり、今後その技術が益々発展する
ものと期待されている。特に、この種のLANは米国のゼ
ネラルモーターズ（GE）のMAP（Manufacturing Automa
tion Protocol）に代表されるトークン・パッシング・
バス方式を利用した伝送装置が好適なものとされてい
る。このトークン・パッシング・バス方式はIEEE（米国
電気電子技術者会議）802.4委員会で仕様を決めた伝送
プロトコルであり、ISO（国際標準化機構）のOSI（Open
System Interconnect）モデルのデータリンク層のメ
ディアアクセス制御サブレイヤにおける伝送制御方式で
ある。

第７図はトークン・パッシング・バス方式の概略構成を
示す図であって、バス型共通伝送路１にそれぞれドロッ
プケーブル2a,2b,…,2nを介して各伝送局3a,3b,…,3nが
接続され、データの送信を許可されたことを示すトーク
ン（送信権）を持つ１個の伝送局が存在し、トークンを
もった伝送局は所定の順序で次々とトークンを移しなが
らデータを伝送していく構成である。これらの伝送局3
a,3b,…,3nはそれぞれトークンを受取る側の局アドレ
ス，自局アドレスおよびデータ伝送終了後にトークンを
渡す相手局アドレスを保有している。

これら伝送局のデータ送信は、全伝送局がデータの送受
信を可能となったとき、例えば自局アドレスの一番大き
い伝送局3nからデータの送信を開始する。この伝送局3n
で送信すべきデータがなくなると、当該伝送局3nはトー
クンを渡す相手局アドレスを読み出して伝送局3n−１へ
トークンを送信する。

この伝送局3n−１はトークンを受信するとデータの送信
を開始する。従って、伝送局3nでは伝送局3n−１側から
の送信データを受信することにより伝送局3n−１にトー
クンが渡ったことを確認する。もし、何らかの故障で伝
送局3n−１からデータが送信されない場合，伝送局3nは
再度伝送局3n−１に対しトークンを送信する。２度目の
トークンに対し伝送局3n−１側からデータが送信されな
い場合、伝送局3nは伝送局3n−１が保有している次局の
局アドレスを探し、その伝送局例えば3n−２へトークン
を渡す。このような動作は各伝送局で順次行い、かつ、
データの送信が終了する度にトークンを渡していく。最
後に、自局アドレスの一番小さい伝送局3aがデータを送
信終了すると、再び相手局アドレスを保有する伝送局3n
へトークンを渡して元に戻る。このようにトークン・パ
ッシング・バス方式は次局に対し順次トークンを渡して
いく手続により論理リングが形成され、伝送局のダウン
により正常伝送局がデータの送信を中止することを回避
している。

しかし、第７図に示すように１本の共通伝送路１を用い
てデータの交換を行う場合、共通伝送路１の図示箇所４
で断線が発生したとき伝送局3a,3bと伝送局3c〜3nは分
離され、断線箇所４を境として２つの論理リングが形成
され、その結果，伝送局3a,3bと伝送局3c〜3nの間でデ
ータの交換ができなくなる。このことは互いに相手局の
データを受けながら所定の動作を実行するFA及びプロセ
ス計装制御システムではスムーズに所望とする制御を遂
行できない問題が生じる。

そこで、以上のような不都合な問題を解決する手段とし
て、二重化共通伝送路を用いた第８図に示すような伝送
方式のものが利用されている。この二重化伝送方式は２
本の共通伝送路１−1,1−２にそれぞれ別個にドロップ
ケーブル2a1,2a2,2b1,2b2,〜2n1,2n2を介して伝送局3a,
3b〜3nが接続されている。これら２本の共通伝送路１−
1,1−２のうち、１本の現用系共通伝送路はデータの送
受信に使用され、残りの待機系共通伝送路は待機用とし
て使用される。従って、現用系共通伝送路に断線等の事
故が発生したとき、待機用共通伝送路に切替えて使用で
きるので、断線により２つのリングが形成されても伝送
路の切替えにより各伝送局間でデータの変換を行うこと
ができる。

ところで、以上のように２本の共通伝送路１−1,1−２
を切替えて使用する場合、各共通伝送路１−1,1−２の
正常状態および以上状態を検出する必要がある。第９図
はかかる共通伝送路のデータ伝送状態を検出する従来の
キャリア信号監視方式を用いたバス型二重化伝送装置の
構成図である。すなわち、この伝送装置の各伝送局は、
データの伝送に際しマイクロプロセッサ11から送信指示
信号12を出力すると、トークンバスコントローラ13は予
め切替スイッチ14により選択されたキャリアバンドモデ
ム15aまたは15bからの送信クロック16に同期して送信デ
ータ17を切替スイッチ14へ送出する。この切替スイッチ
14はこの時点で選択しているキャリアバンドモデム15a
また15bに対し送信データ18aまたは18bを出力する。

以下，説明の便宜上，例えばキャリアバンドモデム15a
が選択されている場合について説明する。このキャリア
バンドモデム15aは送信データ選択回路19にアナログ信
号20aを出力すると、このとき送信が許可されていれ
ば、２個の送信禁止／許可回路21a,21bに対しアナログ
信号22を出力する。これらの送信禁止／許可回路21a,21
bはそれぞれマイクロプロセッサ11から送信イネーブル
信号23a,23bが与えられている場合、ラインドライバ24
a,24bを介して共通伝送路１−1,1−２へアナログ信号を
送出する。

他の伝送局においては、共通伝送路１−1,1−２から入
力されるアナログ信号，つまりキャリア信号をフイルタ
31a,31bを通して差動信号32〜35として２つのキャリア
バンドモデム15a,15bで受信する。これらのキャリアバ
ンドモデム15a,15bでは作動信号32〜35をそれぞれデジ
タル信号37a,37bに変換して後、前記切替スイッチ14お
よびキャリア検出部41a,41bへ送出する。このキャリア
検出部41a,41bはそれぞれデジタル信号37a,37bからデー
タの存在を示すキャリア信号42a,42bを取得した後、後
続のキャリア信号監視タイマ43へ送出する。

ここで、キャリア信号監視タイマ43は第10図に示す手順
にしたがって共通伝送路１−1,1−２の伝送状態を調べ
る。すなわち，伝送局が各伝送路１−1,1−２から図示
するタイミングで伝送データ51,51を受信するとそれに
応じてキャリア検出部41a,41bからキャリア信号421a,42
1bがキャリア信号監視タイマ43へ送られる。なお、伝送
路１−1,1−２ごとに伝送データの受信タイミングが異
なるのは伝送路の長さが異なるためである。

しかして、キャリア信号監視タイマ43は、先に伝送路１
−１側から受信した伝送データ51に係わるキャリア信号
421aの先頭タイミングを受けて起動すると共に伝送路１
−２に属するキャリア信号421bを受信したときにリセッ
トする。つまり，キャリア信号監視タイマ43はタイムア
ップする前にリセットされるので、それぞれの伝送路１
−1,1−２は正常であるとみなして切替スイッチ14へ切
替指示信号を送出しない。

次に、伝送路１−１だけから伝送データ52を受信したと
き、キャリア検出部41aだけからキャリア信号422aが得
られる。このとき，キャリア信号監視タイマ43は当該キ
ャリア信号422aを受けて起動するが、伝送路１−２側か
ら伝送データが受信されないので所定のキャリア無信号
時間Tnoの経過後にタイムアップする。この時間Tnoは伝
送路１−１の伝送路長と伝送路１−２の伝送路長との差
分のデータ伝播時間に相当する。そして、キャリア信号
監視タイマ43がタイムアップしたとき，バスフェイル検
出部44は伝送路１−２に異常が発生したと判断し切替ス
イッチ14に対しキャリアバンドモデム15aのデジタル信
号37aを使用する旨の選択指示信号45を送出する。従っ
て、以上のような処理により正常な共通伝送路１−１を
選択使用することにより伝送路１−２の断線に対処でき
る。

（発明が解決しようとする課題） しかし、以上のように２本の共通で送路１−1,1−２を
有し、かつ、両伝送路１−1,1−２上のキャリア到達時
間から伝送異常状態を検出しているが、例えば何れの伝
送局もデータを送信していないにも拘らず電磁誘導又は
コネクタの接続不良等によりノイズ信号54（第10図参
照）が伝送路１−１へ重畳されると、そのノイズ信号54
を受信してキャリア検出部41aから誤ってキャリア信号4
23aが送出される。ここで、キャリア信号監視タイマ43
はノイズ信号に起因するキャリア信号423aを受けて起動
するが、例えば伝送路１−２にノイズ信号を含む伝送デ
ータが重畳されていないために所定時間Tno経過後にタ
イムアップする。その結果、バスフェイル検出器44から
はキャリアバンドモデム15a側を選択する旨の選択指示
信号45が出力される。このように伝送路上のノイズ信号
を伝送データと判断し例えば１−１を現用系伝送路に使
用するので、無効データ送受信が伝送路上で発生し全伝
送局においてダウンする問題がある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、ノイズ信号
による伝送路の切替えの誤動作を確実に防止し得、安定
な状態で伝送データの送受信が可能であるバス型二重化
伝送装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明によるバス型二重化伝送装置は、現用系伝送路お
よび待機系伝送路ごとにそれぞれモデムが設けられ、ま
た、前記各モデムで受信した伝送データから得られるCR
CをチェックするCRCチェック部、これらCRCチェック部
から得られたチェックデータを比較し一致・不一致の比
較結果データを出力するCRC比較器、前記CRCチェック部
からのCRC受信データおよびCRC比較器の比較結果データ
を用いて何れの系の伝送データに異常があるか否かを判
断する判断手段等が設けられ、送信時には送信データを
現用系伝送路および待機系伝送路を用いて送信し、デー
タの受信時には判断手段の判断結果に基づいてモデムを
選択し伝送データを受信するものである。

（作用） 従って、本発明は、以上のような手段とすることによ
り、データの受信時，現用系伝送路および待機系伝送路
を通して各モデムで受信した伝送データはそれぞれ対応
するCRCチェック部へ送られ、ここでそれぞれの伝送デ
ータのCRC値を算出した後これらCRC値等のチェックデー
タおよびCRC受信データを出力する。そこで、CRC比較器
はこれらCRC値等のチェックデータが一致するか否かを
比較し比較結果のデータを取得する。更に、判断手段で
は前記比較結果データおよび前記CRC受信データから現
用系伝送路の伝送データに異常があれば、待機系のモデ
ムを選択し伝送データを受信する。

（実施例） 以下、本発明装置の一実施例について第１図を参照して
説明する。なお、同図において第８図と同一部分には同
一符号を付してその詳しい説明は省略する。すなわち、
本装置は、伝送路１−1,1−２上のキャリア信号有無を
検出する部分を改良したもので、以下、その改良部分に
ついて具体的に述べる。すなわち、各キャリアバンドモ
デム15a,15bの出力側にはデコーダ61a,61bが設けられて
いる。このデコーダ61a,61bは伝送データの受信により
キャリアモデム15a,15bから出力される第２図に示すIEE
E802.4のフォマートを持つデータの中から第３図に示す
如くスタートデミリタSDとエンドデミリタEDを捨て去っ
てFC〜FCSまでを１つ信号のデータに変換して出力す
る。第２図においてPreはプリアンブルパターン,SDはス
タートデミリタ,FCはフレーム制御,DAは相手ノードアド
レス,SAは送信ノードアドレス,DATAは送信データ,FCSは
フレームチェックシーケンス、EDはエンドデミリタであ
る。これらのデコーダ61a,61bの出力側には前記FC〜DAT
Aまでの変換データからCRC（サイクリック・リダンダン
シィ・チェック:Cyclic Redundancy Check）の算出を
行い、この算出結果とフレームチェックシーケンスFCS
値とを比較するCRCチェッカ62a,62bが設けられている。
63は各CRCチェッカ62a,62bからそれぞれ渡されたCRC値
を比較し一致の有無信号を出力するCRC比較器である。6
4はバスフェイル検出器であって、これは２つのCRCチェ
ッカ62a,62bのチェック結果の信号,CRC比較器63の一致
有無の信号およびトークンバスコントロール13自体のチ
ェック信号65からデータを受信する共通伝送路１−1,1
−２の何れかを選択すべきかの選択指示信号45を切替ス
イッチ14と送信データ選択回路19へ与える機能を持って
いる。

次に、以上のように構成された装置の動作について第４
図を参照して説明する。他局から送信された伝送データ
の受信は共通伝送路１−1,1−２からフイルタ31a,31bを
通して得られた差動信号33〜35をキャリアバンドモデム
15a,15bで受信する。このキャリアバンドモデム15a,15b
は差動信号から受信クロックと第２図の伝送フォーマッ
トに基づいてエンコードした受信データ37a,37bを得、
これをデコーダ61a,61bに供給する。ここで、デコーダ6
1a,61bはエンコーダされた第２図に示すフォーマットの
受信データ37a,37bからFC〜FCSまで抜き出し、これらを
１つデータ信号にデコードした後受信クロックと共にCR
Cチェッカ62a,62bへ送出する。このCRCチェッカ62a,62b
ではFC〜FCSまでのデータからFC〜DATAまでのCRC値を算
出し、このCRC値とフォマットのFCS値とを比較し、両値
が一致している場合にはそのCRC値をCRC比較器63へ供給
し、不一致の場合には不一致である旨の信号をCRC比較
器63へ供給する。ここで、CRC比較器63は両CRCチェッカ
62a,62bの出力であるCRC値または不一致信号を比較し、
一致有無の信号をバスフェイル検出器64へ送出する。も
し、仮に片方の伝送路１−１しか伝送データを受信して
いない場合にはデータを受信した側のCRCチェッカ62aか
らCRC受信データがバスフェイル検出器64へ出力され、
ここで検出器内蔵の監視タイマが起動される。起動され
たCRC監視タイマはCRC受信信号を受けていない方からCR
C受信信号を受けた時点でリセットされる。但し、CRC監
視タイマがタイムアップしたらCRC受信信号が来なかっ
た側のCRCチェッカで異常を検出したと判断する。２つ
のCRCチェッカ62a,62bからのCRC受信信号とCRC比較器63
からの比較結果信号、更にはトークンバスコントローラ
13自身のCRCチェック結果等に基づいて正常な伝送路例
えば１−１を判断し、正常な伝送路１−１を選択してい
るキャリアバンドモデム15aを選択すべき旨の選択指示
信号45を切替スイッチ14へ供給する。従って、伝送路１
−２にノイズ信号または断線が発生している場合にはCR
C値の一致等がないので、常に正常な共通伝送路を用い
てデータを伝送できる。

次に、上記のような一連の動作について第４図を参照し
て具体的に述べると、今，先に伝送路１−１から伝送デ
ータ71を受信し、その後，伝送路１−２からの伝送デー
タ72を受信した場合、これら両伝送データ71,72はスタ
ートデミリタSDから始まりエンドデミリタEDで終了する
正常データであるので、CRCチェッカ62a,62bはそのキャ
リアバンドモデム15a,15bおよびデコーダ61a,61bの出力
からCRC値を算出し、この算出結果とFCS値とを比較す
る。ここで、比較結果が同一であれば、そのCRCチェッ
カ62aからCRC受信データ73がバスフェイル検出器64に送
出される。ここで、検出器64内蔵のCRC監視タイマは起
動する。一方、CRCチェッカ62bにおいてもCRC算出結果
とFCS値が同一であるので、そのCRC受信データをバスフ
ェイル検出器64に供給する。その結果、タイマはタイム
アップする前にリセットされる。従って、バスフェイル
検出器64は両伝送路１−1,1−２とも正常であると判断
する。正常と判断した時は既に使用中の伝送路を継続使
用する。第５図に示す「101」はその条件に該当する。

次に、先に伝送路１−１の伝送データ75を受信し、それ
に基づいてCRCチェッカ62aがCRC受信データ76をバスフ
ェイル検出器64へ出力した時、CRC監視タイマは起動す
るが、伝送路１−２から受信データを受信していないの
で所定時間Tno経過後にタイムアップし伝送路１−２の
異常を検出する。その結果，バスフェイル検出器64は伝
送路１−１を選択すべき信号を出力する。第５図に示す
「102」はその条件に該当する。

また、先に伝送路１−２の伝送データ77を受信し、CRC
チェッカ62bからCRC受信データが出力して検出器64内CR
C監視タイマが起動するが、伝送路１−１から受信した
伝送データ78にはEDが欠落しているので、CRCチェッカ6
2aからバスファイル検出器64にCRC受信データが出力さ
れない。その結果,CRC監視タイマにタイムアップが起
り、伝送路１−１の異常を検出する。この時，伝送路１
−２を選択すべきの信号を出力する。第５図に示す「10
3」はその条件に該当する。

更に、第４図に示すように伝送路１−2,1−１から伝送
データ80,81を受信するが、それがそれぞれ異なる伝送
局からの伝送データである場合、それらのデータはCRC
チェッカ62a,62bでCRC値を算出したこのCRC算出結果とF
CSとを比較する。その比較結果の信号がCRC比較器63に
送出するが、ここでは当然異常と判断しその旨の信号を
バスフェイル検出器64に送出する。このとき、バスフェ
イル検出器64にはトークンバスコントローラ13から伝送
路からの受信データに対し送信元アドレス（DA）の正当
性チェック信号65が入力されているので、その信号65が
正常であれば現在使用中の伝送路が正常であると判断し
当該伝送路を継続使用する。これが第５図に示す「10
4」の条件に該当する。トークンバスコントローラ13か
らのチェック結果の信号に異常があれば、現在使用して
いない伝送路に切替えて使用する。これが第５図に示す
「105」の条件に該当する。従って、以上のように伝送
路の異常検出時に伝送路切替処理により正常な伝送路を
選択して伝送データを受信するので、伝送不能による伝
送局のダウンを防ぐことができる。

なお、上記実施例でマイクロプロセッサ11,トークンバ
スコントローラ13等をそれぞれ１個用いたが、例えば第
６図に示すようにマイクロプロセッサ11を除いてその他
の構成部分を２組用意すると共にマイクロプロセッサ11
と２個のトークンバスコントローラ13,13′との間にト
ークンバスコントローラ切替器70を設け、何れか一方例
えばトークンバスコントローラ13の故障時に他方のトー
クンバスコントローラ13′に切替えて使用することによ
り、故障による障害を防いで信頼性を向上させることが
できる。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施できる。

［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、現用系伝送路およ
び待機系伝送路上の伝送データを各モデムで受信した
後、それら伝送データのCRC値チェック結果および両CRC
値の比較結果とを用いて伝送路上の伝送データの異常の
有無をチェックするようにしたので、伝送路上のノイズ
信号を正常な信号と誤ることがなくなり、ノイズ信号以
外の伝送上の障害等について確実に検出して正常な伝送
路に切替えて伝送データを受信できるバス型二重化伝送
装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明に係わるバス型二重化伝送
装置の一実施例を説明するために示したもので、第１図
は本発明装置の全体構成図、第２図はキャリアバンドモ
デムから得られた受信伝送フォーマット図、第３図はス
タートデミリタおよびエンドデミリタのフォーマット
図、第４図は伝送状態をチェックするためのタイムチャ
ート、第５図は伝送状態のチェック判断条件を示す説明
図、第６図は本発明装置の他の実施例を示す全体構成
図、第７図および第８図は従来から一般的に使用されて
いるトークンパッシングバス方式の概略構成図、第９図
は従来装置の全体構成図、第10図は伝送状態をチェック
するためのタイムチャートである。 11……マイクロプロセッサ、13……トークンバスコント
ローラ、14……切替スイッチ、15a,15b……キャリアバ
ンドモデム、19……送信データ選択回路、21a,21b……
送信禁止／許可回路、31a,31b……フイルタ、61a,61b…
…デコーダ、62a,62b……CRCチェッカ、63……CRC比較
器、64……バスフェイル検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】現用系伝送路および待機系伝送路ごとにそ
   れぞれモデムが設けられ、データの送信時には送信デー
   タが前記各モデムを通して現用系伝送路および待機系伝
   送路を用いて送信され、データの受信時には前記現用系
   伝送路および待機系伝送路から各モデムを通して受信さ
   れた伝送データをチェックし、現用系側伝送データの異
   常時に待機系側のモデムを選択し伝送データを受信する
   バス型二重化伝送装置において、 前記各モデムを通して受信された伝送データから得られ
   るCRCをチェックするCRCチェック部と、これらCRCチェ
   ック部から得られたチェック結果のデータを比較し一致
   ・不一致の比較結果を出力するCRC比較器と、前記CRCチ
   ェック部によるCRC受信データおよびCRC比較器の比較結
   果を用いて何れの系の伝送データに異常があるか否かを
   判断する判断手段とを備え、この判断結果に基づいて現
   用系側伝送データの異常時に前記待機系側モデムを選択
   することを特徴とするバス型二重化伝送装置。