JPH09233114A - 産業用のネットワークに対するマルチプロトコルルーターブリッジと二つの離れた遠隔局に分配されたメディア間のマルチプロトコル通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 産業的なネットワークに対するマルチプロト
コルルーターブリッジと二つの離れた遠隔局に分配され
たメディア間のマルチプロトコル通信システムを開示す
る。 【解決手段】 産業的なネットワーク用のマルチプロト
コルルーターブリッジは、各プロトコルの特別なチャネ
ルの番号を割り当て識別するための手段を有した種々の
プロトコルに専用なインターフェイス回路と、フレーム
毎に論理情報を伝送する制御用マイクロコントローラと
を結合している。マルチプロトコル通信システムは、二
つの離れた遠隔局に分配されたメディア間にあり、更に
単独のサポートを含み、各プロトコルの特別なチャネル
番号を割り当て識別するための手段を有した種々のプロ
トコルに専用なインターフェイス回路と、制御用マイク
ロコンピュータとを結合する前記サポートの先端に該二
つの局とルーターブリッジとを該単独のサポートが再結
合している。応用分野はワークショップ間の接続や、遠
隔監視、アクセス制御及び移動検査即ち介入ロボットの
遠隔操作である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は産業用のネットワー
クに対するマルチプロトコルルーターブリッジに関す
る。本発明は更に二つの離れた遠隔局に分配されたメデ
ィア間のマルチプロトコル通信システムにも関する。

【０００２】本発明の分野はいわゆる産業用のネットワ
ークである。

【０００３】

【従来の技術】以下の記載で使用した当業者に既知の種
々の用語は文献［１］、［２］及び本記載の最後に定義
されている。

【０００４】産業用のネットワークの応用分野には広範
囲な製品が含まれている。これらの幾つかは、本記載の
最後で参照した［３］、［４］及び［５］の文献に記載
されている。

【０００５】産業用のネットワーク、及びこれに関連し
たリンクの例でこれに限定されないリストは以下の通り
である： −従来のアナログ形式の音声及び映像の再伝送； −デジタル形式（できれば圧縮を伴った）の音声及び映
像の再伝送； −〈イーサネット〉として知られているＩＥＥＥ８０
２．３標準から作られた製品のようなプログラム可能な
ロボット又は工業的な制御コンピュータの相互連絡； −この記載の最後の文献［３］に記載された〈ＣＡＮ〉
プロトコル又は文献［４］に記載のロンワーク（Ｌｏｎ
Ｗｏｒｋｓ）プロトコルに従う製品のように、プログラ
ム可能なロボット、センサ及びアクチュエータの混合相
互接続； −ＡＳＩのように、基本センサ及びアクチュエータの接
続を容易にするようにされたある種の《遠隔出力／入
力》バス。

【０００６】従来の技術及び本記載の最後の参照［５］
の文献にはＳＩＮＥＣ産業ローカルネットワークが記載
されている。図５／５及び図５／６の線図には二つの
《レピータ》を通して単独の（電気的又は光）リンク用
ケーブルにより接続され互いに離れた二つの局に配分さ
れたモノプロトコルネットワークが記載されている。 −三種類の問題が以下に定義するようなリンク装置、ネ
ットワーク又はバスに基づくシステム内に生ずる： −妨害からの電気的な分離又は免除の問題； −データ速度及び／又は広がりの制限（最も遠い点との
間の距離）； −幾つかのタイプのデータの流れ、即ち種々の速度にお
けるフォーマット及びプロトコルを多重化する費用を少
なくする問題。

【０００７】本発明の目的は、あらゆるデータ速度又は
広がりの制限を受けることなく、互いに離れた二つの局
に配分されたメディア及び／又はプロトコルをリンクす
ることができるマルチプロトコル通信システムを提供す
ることによりこれらの三種類の問題を解決することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は産業用のネット
ワークに対するマルチプロトコルルーターブリッジに関
しており、該ルーターブリッジが各プロトコルの特別な
チャネル番号を割り当て識別するための手段を備え種々
のプロトコルに専用のインターフェイス回路と、フレー
ム毎に論理情報を伝送する制御用論理装置を結合するル
ーターと：アドレス（チャネル）とデータ情報を運ぶル
ーターブリッジ内のバスを含んでいることを特徴として
いる。

【０００９】好都合なことに、このルーターブリッジに
は最初データ伝送ルーターの二つの端子に交互に接続さ
れる《５０／５０》平衡型カプラのように、光カプラに
接続され、次に周波数変調アナログマルチプレクサに接
続される光ファイバーに接続される波長マルチプレクサ
が含まれている。

【００１０】好都合なことに、該ルーターは次のものを
含んでいる： −光電子受信機を通して受信されたデータの流れに対し
直列−並列変換を行うＦＩＦＯメモリにより内部バスか
ら分離された《ＴＡＸＩ》型の受信回路； −光電子送信機を通して送信されるデータの流れに対し
並列−直列変換を行う《ＴＡＸＩ》型の送信回路。

【００１１】ある例では、更に次のものを含んでいる： −データ及びアドレスシステムバスに全てが接続された
インターフェイス回路によりデータに対し初期化とルー
ト決定の機能を行うマイクロコントローラ； −信号検出器／増幅器回路を経由して拡散２ワイヤバス
に接続されているフィールドバス管理回路； −ドライバ及び検出器を通して二重非同期リンクに接続
されているＵＡＲＴ型回路。

【００１２】本発明は更にフィールドバス及びデジタル
データ伝送ネットワークを考慮して互いに離れた少なく
とも二つの局に分配されたメディア及び／又はプロトコ
ルの間のマルチプロトコル通信システムに関しており、
該システムは種々のプロトコルに専用なインターフェイ
ス回路とフレーム毎に論理情報を伝送する制御用論理装
置とを結合する少なくとも一つの単独のサポートのそれ
ぞれの端で二つの局と少なくとも一つのルーターブリッ
ジをリンクする前記サポートと、データ及びアドレス情
報を運ぶ各ルーターブリッジ内にバスとを含むことを特
徴としている。

【００１３】ある好都合な実施態様の例では、該フィー
ルドバスはＣＡＮ型バスである。単独のサポートは光フ
ァイバーである。デジタルデータ伝送ネットワークは少
なくとも一つのマイクロコンピュータと少なくとも一つ
の周辺装置とを接続する二重非同期直列リンクを備えて
いる。このシステムは更に少なくとも一つのカメラと少
なくとも一つのビデオ画像受信機との間に画像伝送アナ
ログ又はデジタルリンクを考慮することもできる。

【００１４】単独のリンク用サポートが光ファイバーの
時、論理情報は所定の周波数光波（即ち、色）により都
合よく運ばれ、ビデオ伝送アナログ情報は他の周波数の
光波により運ばれ、各ルーターブリッジには光ファイバ
ー上でこの情報を結合する多重化装置を含んでいる。

【００１５】好都合なことに、本発明のシステムは光結
合及び多重化装置と、リンク即ち有限数の極めて高速の
リンクを共有する幾つかのデータ伝送プロトコルを多重
化する電子手段とを結合するルーターブリッジにより中
継される多種類のアナログ又はデジタル型リンク即ち産
業用のバスを備えている。

【００１６】好都合なことに、本発明のシステムはトラ
ンスペアレントなマルチプロトコルの中継を行うルータ
ーを備えており、これらのルーターは種々のプロトコル
に専用のインターフェイス回路と、記録されたプログラ
ムの制御の下でチャネル番号とフレームの終了を直接識
別できるようにされた高速データ伝送回路とを結合して
いる。

【００１７】非常に費用を増加させることなしに、本発
明によりルーターブリッジを経由して同じタイプの幾つ
かのチャネルを中継することができる、例えば； −幾つかの非同期チャネル； −幾つかのＣＡＮバス； これは作業を非常に多くの数の相互に独立なデータの流
れに細分するためである。

【００１８】全体として産業上重要なことの一つは、本
発明によるマルチプロトコルルーターブリッジを使用し
たシステムの開発に関しては、種々の中継されたバス及
びリンクがそれぞれ直接的であり、元の特性に従って単
独の部分から組み立てられるように全てのことが発生し
ていることである。このように、種々のサブユニットは
相互に独立であり実質的に距離及び遅延の影響を受けな
かったように研究費用は殆ど同じである。

【００１９】本発明は更に、殆どトランスペアレントな
再伝送（ルート決定）を通した標準メタリックケーブル
拡散型手段により禁止距離及びデータ速度に関して、Ｃ
ＡＮバスのようなバスの利点を保つことができる。

【００２０】本発明のシステムは特にワークショップの
相互接続、遠隔監視、アクセス制御及び移動介入即ち検
査ロボットの遠隔操作に適用することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は本発明のシステムの非常に
簡単な実施態様をまとめたアクセス制御システムを示し
ている。

【００２２】制御局８と局９のような遠隔局は、例えば
光ファイバー１０と二つのマルチプロトコルルーターブ
リッジ１１及び１２を通して情報を交換している。

【００２３】アナログリンクのグループ１４を通して、
ビデオモニターのセット１３は制御局９でソース１５に
より集められアナログリンク１６を通して再伝送される
画像を受ける。

【００２４】更に制御及び遠隔局の両方に位置している
産業用の入力／出力及び制御装置１７は、ブランチ１８
及び１９が準トランスペアレントモードの本発明に従い
接続されているＣＡＮ標準型フィールドバスを通して情
報を交換している。

【００２５】ブランチ２１と２２は制御局にある一般的
な制御マイクロコントローラ２３と距離が幾らか離れて
位置している（サービスプリンタの様な）周辺装置２４
との間で全体的にトランスペアレントな標準《ＲＳ２３
２／Ｖ２４》二重非同期直列リンクを形成している。

【００２６】マイクロコントローラ２３もブランチ１８
上でフィールドバスに接続されており、システムの一般
的な監視機能を与えている。

【００２７】図２はルーターブリッジ１１及び１２の構
造を詳細に示すブロック図である。

【００２８】光ファイバー１０は両側でファイバー１０
上を循環する光子を二つのデータの流れに分ける波長多
重化装置３０及び３１に接続されている： −一番目のデータの流れはマルチプロトコルデータを伝
達するための前記《５０／５０》型（即ちパワーの等し
い組み合わせ／分離を有している）の光カプラ３２と３
３を相互に連絡している； −二番目のデータの流れにより周波数変調アナログ多重
化装置３４（ビデオチャネル分配器）及び３５（ビデオ
チャネル集信機）が接続されている。

【００２９】光カプラ３２及び３３は一番目のデータの
流れを二つの反対称の伝送方向に完全二重で分配し、デ
ータ伝送ルーター３６と３７を接続している。

【００３０】ここに記載した全ての光要素は既知のタイ
プである： −回析により、多重化装置は１３００ｎｍ及び８２０ｎ
ｍの様に、二つの標準の波長を光伝送内で光学的に分離
する； −カプラは波長に拘わらず５０％＋５０％の様に与えら
れたエネルギー比率に従い光の流れを分け／結合する。

【００３１】光ファイバー及び接続部と同じく、これら
の多重化装置３０、３１及び光カプラはアリアンス技術
産業会社（Ａｌｌｉａｎｃｅ Ｔｅｃｈｉｑｕｅ Ｉｎ
ｄｕｓｔｒｉｅｌｌｅ ｃｏｍｐａｎｙ）から得ること
ができる。

【００３２】周波数ビデオ信号で多重化装置／多重分離
装置３４及び３５はＣＯＥ株式会社により製造されたマ
ルチチャネルレンジ５００から選択することができる。

【００３３】図３はデータ伝送ルーター（３６、３７）
の構造をより詳細に示すブロック図である。

【００３４】マイクロコントローラ４０は通常のアーキ
テクチャに従い（このタイプのプロセッサの場合、標準
的な実行として多重化が可能なアドレス及びデータの）
内部バス４１に全てが接続されているインターフェイス
回路４２、４４、４６、４７及び４９により実際の初期
化及びデータのルート決定機能を備えている。

【００３５】ルーターの処理機能を高めるようにされた
他の実施態様では、インターフェイスの仕事は、あらゆ
る十分に高速な直列又は並列バスにより内部的に相互接
続された幾つかの制御装置に分けられている。

【００３６】当業者が容易に考えることができるマイク
ロコントローラのアドレス復号及び書き込み／読み出し
信号回路の詳細はこの図からわざと取り除いてある。

【００３７】同様に、集積回路と受信／送信用の物理的
インターフェイスとの間の結合の詳細も取り除いてあ
る。

【００３８】集積回路４２は信号検出／増幅回路４３を
通し２ワイヤ拡散バス（１８、１４）に接続された《Ｃ
ＡＮ》（コントローラーエリアネットワーク）標準に従
ったフィールドバスプロトコル管理部である。

【００３９】集積回路４４はドライバ及び検出器４５を
通し広く認められている標準ＲＳ２３２／Ｖ２４型二重
非同期直列リンク２１、２２に接続された商業的に入手
できる《ＵＡＲＴ》（汎用非同期送信機／受信機）標準
回路である。

【００４０】受信回路４６は光電子受信機４８を通して
受信したデータの流れを直列→並列に変換するＦＩＦＯ
（《先入れ先出し》）メモリ４７によりバス４１から分
離された商業的に入手できるＴＡＸＩ型標準回路であ
る。

【００４１】同様に、送信回路４９は光電子送信機５０
を通し次に送信されるデータの流れを並列→直列に変換
する商業的に入手できる《ＴＡＸＩ》型標準回路であ
る。

【００４２】ある実施態様では次の通りである： −マイクロコントローラ４０は、インテル社のＭＣＳ−
９６シリーズからのモデルの様に、あらゆる既知のタイ
プである。 −集積回路４２は参照番号がＰＣＡ８２Ｃ２５０のイン
ターフェイス回路４２を伴う参照番号がＰＣＡ８２Ｃ２
００の回路であり、いずれの回路もフィリップス半導体
会社から得ることができる； −集積回路４４は検出器及びドライバ４５の既知のタイ
プ１４８８及び１４８９と同じく、ＰＣ型コンピュータ
のＣＯＭ_x 非同期直列リンクを備えたモデル１６５５０
の様に、あらゆるＵＡＲＴ回路である； −ＴＡＸＩ集積回路４９及び４６は米国マイクロデバイ
ス社により製造されたモデルＡｍ７９６８及びＡｍ７９
６９である； −ＦＩＦＯメモリ４７は米国マイクロデバイス社により
製造されたシリーズ７２００からの回路により組み立て
られている； −光ファイバー上で送信及び受信用の回路５０及び４８
はヒューレットパッカードコンポーネント社から得られ
ている８２０ｎｍの波長で動作するシリーズＨＦＢＲ−
０４００から得られている。

【００４３】図４Ａ，図４Ｂ及び図４Ｃはルーター３６
及び３７を通して生ずるデータの幾つかの詳細を示して
いる。

【００４４】図４ＡはＴＡＸＩ型回路の動作モードの１
つ、即ち次のものに分かれる１２ビットのワードの遠隔
コピー（並列／直列／並列符号化及び変換）に関してい
る。 −９ビットの《データ》ビット； −３ビットの《制御》ビット；データ又は制御の送出は
ＳＴＲＢ信号によりトリガーされる。

【００４５】データ送出インターフェイスは非同期であ
る、即ち送られたデータ及び制御の両方を再コピーする
ため（ＳＴＲＢ信号により）並列入力トリガーをロード
すれば十分である。動作は伝送が行われるとすぐ繰り返
され、同期信号（ＡＣＫ）がこの特別な目的のため使用
される。

【００４６】図４ＢはＴＡＸＩ回路を通して並列に送信
及び受信されたビットの配置の詳細を示している： −３ビットは中継されたチャネルを示している（即ち、
組み合わせ０００の様な７つの符号により９つの他の
《データ》ビットが送信される）： −９つは《データ》ビット。

【００４７】図４Ｃはフレームを再送するための原理を
示しており、ルートを定められたプロトコルの一つに対
応した情報フレームである。現在のバイトには９番目の
《継続》ビット（値は１）が付いており、このビットに
よりフレームの最後のバイトに対し０になることが離れ
たチャネル上のフレームを再送信する必要があることを
示している。

【００４８】この図は中継チャネル番号であるＶと、
《継続》であるＳと、現在のバイトであるＤを有したＴ
ＡＸＩ回路の１２個の《データ》及び《制御》ラインの
配置の詳細を示している。

【００４９】機能図１及び図２は本発明の一番目の特
徴、即ち装置の一番目のレベルの手段（マルチプレクサ
３０、３１及び光カプラ３２、３３）によるアナログ及
び論理データの流れの分離を示している。

【００５０】ほぼ完全な流電気絶縁及び耐ノイズ性は別
として、単独の光リンク１０を渡すことによりケーブル
の費用及び空間的要件が減少する。

【００５１】しかし、本発明の分野からそれることな
く、マルチファイバーケーブル又は絶縁を有した同軸ケ
ーブルさえも使用することができる。

【００５２】前述の実施態様では、変調されたビデオ信
号はＣＡＮバスから１３００ｎｍの波長を有した光の流
れにより伝えられるアナログ周波数変調法に基づく波長
と非同期直列リンク型データ伝送信号により分離され、
該データ伝送信号は８２０ｎｍの波長を有した光の流れ
により完全な複信で運ばれる。

【００５３】ビデオ信号の再伝送はこのように標準装置
３４及び３５に対するほぼトランスペアレントなデータ
の流れと並列に行われており、これ以上詳細には記載し
ない。

【００５４】光カプラ３２、３３によりルーター３６、
３７が伝送する反対方向の二つの光の流れのエネルギー
の混合が純粋に行われる。実際には、電気信号の場合と
は反対に、若干の反射に対し装置を通して反対方向に伝
送される光の流れは、波長が同じであるが妨害要因では
ない。

【００５５】このように装置を取り付けることにより、
該取り付けが選択された送信機及び受信機に適合する全
体のエネルギーバランス（挿入損失、減衰）の制限内に
ある限り、カプラ内で共通ファイバー１０から受け許容
される残留エネルギーの約半分の損失が生ずる。

【００５６】要約を明確にするため、当該実施態様で
は、ルーター３６及び３７のみが二つのデータチャネル
を再送信する： −一番目のチャネル（１８、１９）では、単独のＣＡＮ
型産業フィールドバス； −二番目のチャネル（２１、２２）では、単独の完全非
同期直列型二重リンク。

【００５７】しかし、チャネルの数及びチャネルの種類
はより多く、識別メカニズム（当該例では７個のチャネ
ルまで）、及び共通のリンクの速度（同じ例では、中継
チャネルの場合より約１００倍大きい）にのみ制限され
る。

【００５８】《ＣＡＮ》標準の様な産業上のフィールド
バス中継 ＣＡＮ型フィールドバスに接続された局は、実際にアド
レスを指定することなしに拡散モードで０から８バイト
までの短い情報フレームを伝送する。フレームのヘディ
ングは運ばれたデータのエレメントを単独に識別する
（しかし、受け取り手のアドレスは識別しない）。

【００５９】応用の機能として他の局は、全てのフレー
ムを捕まえることができるか、又は特別な集積回路によ
り作られた識別の有限数の選択を行う。

【００６０】バスに対するアクセスの不一致の調停、誤
りの検出等は特別な集積回路により行われるが、非常に
厳しい時間制限に左右され、信号の伝播時間に左右され
る。

【００６１】通常、これらのバスの使用者はそれ故伝送
速度と距離の間で妥協を余儀なくされる。数メータのＣ
ＡＮバスのデータ速度は１Ｍｂｉｔ／ｓｅｃに固定でき
るが、約５００ｍの距離に対しては１２５ｋｂｉｔ／ｓ
ｅｃまで下がり、１ｋｍを越えると全ての現実的な値を
失う。

【００６２】本発明のシステムの利点の１つは準トラン
スペアレントな再伝送により、普通の拡散メタリックケ
ーブル型の手段では得ることができない距離とデータ速
度に関しこのバスの利点が保たれることである。

【００６３】記載した実施態様の例では、ＣＡＮバス上
でのトラフィックの再伝送（中継）は自然にフレーム毎
に行われる。

【００６４】完全二重非同期直列リンクの中継 ＲＳ２３２／Ｖ２４リンクの様な従来の標準直列リンク
の物理的なデータ速度及び距離の限界は良く知られてい
る。

【００６５】あらゆる種類のモデムやコンバータにより
長距離再伝送に対する解決策が知られているが、これら
の解決策は極めて特殊である。メディアが完全に並列以
外の幾つかの産業上の通信チャネルと雑多なコンバータ
を有した他の組み合わせで行うことはできない。

【００６６】記載した実施態様の例では、チャネル（２
１、２２）の再伝送（中継）は自然にフレーム毎、即ち
キャラクター毎に行われる。

【００６７】中継方法 この方法は種々のインターフェイス回路の通常の初期化
シーケンスを実行した後に行われる。

【００６８】当該実施態様の例では、二値符号化チャネ
ル００１はＣＡＮバス（１８、１９）の中継に任意に割
り当てられ、更に二値符号化チャネル０１０は非同期直
列リンク（２１、２２）の中継に割り当てられている。

【００６９】回路４２内に蓄積され完全に受信されたＣ
ＡＮフレームを再伝送するため、マイクロコントローラ
４０のプログラムは次の二つの段階から成っている： −この符号をローカル送信機回路４９の上に《制御》と
して書き込むことによりチャネル番号００１を遠方の回
路４６にコピーすること； −ローカル送信機回路４９の上にデータとして、ビット
Ｓ＝０を有した最後のデータのバイトを除き、ビットＳ
＝１を有したＣＡＮフレームの全てのバイトを再コピー
すること。

【００７０】ＵＡＲＴ回路４４を通り受信されたバイト
を再伝送するため、マイクロコントローラのプログラム
は次の二つの段階から成っている： −この符号をローカル送信機回路４９の上に制御として
書き込むことによりチャネル番号０１０を遠方の回路４
６にコピーすること；ビットＳ＝１を有したデータのバ
イトをコピーすること。

【００７１】マイクロコントローラ４０の受信プログラ
ムは極めて簡単である。ビットＳとチャネル番号を伴っ
た受信バイトはＦＩＦＯメモリ４７に到着した順序で蓄
積される。

【００７２】受信されたそれぞれのバイトに対し、マイ
クロコントローラ４０のプログラムは次の三つの段階か
ら成っている： −チャネル符号の３ビットを読み出すこと； −チャネル符号が００１ならばＣＡＮインターフェイス
４２に向かい、更にチャネル符号が０１０ならばＵＡＲ
Ｔインターフェイス４４に向かいデータのバイトを再コ
ピーすること； −ビットＳ＝１ならばデータ送出にトリガーをかけるこ
と。

【００７３】これらの種々の動作はあらゆる補助同期命
令なしに、光ファイバー１０上の速度が種々の中継され
たチャネルの速度より非常に速く成る範囲まで、更に受
信時にＦＩＦＯメモリ４７の挿入により行われる。

【００７４】最も簡単な場合、伝送プログラムから長さ
又は終わりを決定することが十分に行われるので、伝送
プログラムにより中継されたフレームは処理されないか
又は部分的に処理される。

【００７５】部分に対し、受信プログラムはフレームの
内容を処理しない。

【００７６】更に、次の事を述べることができる： −最初に、光ファイバー１０上の速い伝送速度により中
継による遅延が最小と成る； −次に、検出されない誤りの割合はこのタイプのサポー
トの上では無視できるとみなされる。

【００７７】非常に多くの種々のタイプのリンクとプロ
トコルがこれと同じ一般的な方法に基づき中継される。
このように、単独のルーターブリッジを通り同じタイプ
の幾つかのバスを中継することができる。

【００７８】更に、モノプロトコルルーターブリッジと
して知られている様に、容易に《フィルター》プログラ
ムを与えることができ、共通リンク１０の他方の端に関
するフレームを選択的に中継し、このリンクの使用を最
適にすることができる。

【００７９】過度な費用を生ずること無く、該ルーター
ブリッジを通り同じタイプの幾つかのチャネルを中継す
ることができる、例えば： −幾つかの非同期チャネル； −幾つかのＣＡＮバス これは仕事を多数の相互に関係の無いデータの流れに細
分するためである。

【００８０】本発明に基づくマルチプロトコルルーター
ブリッジを使用したシステムを開発することに対し、種
々のリンク及び中継されたバスがそれぞれ直接的であり
元の特性に準じて単独のエレメントを作っていたかの様
に全てのことが生ずる。

【００８１】言い換えれば、種々のサブユニットが相互
に関係なく距離と遅延の拘束を受けなかった様に研究費
用は殆ど同じである。

【００８２】従来の技術と比較して本発明の利点をより
明確に理解するため、ここに三つの実施態様の例を記載
する。

【００８３】例１．アクセス制御システム アクセス制御システムは通常、次の様な遠隔の要素に接
続される： −ビデオカメラ； −インターフォン； −（スマートカードの様な）識別読み取り装置； −照明、ドアの開／閉用制御装置等；次のものを備えた
中央制御局と共にある遠隔の要素； −ビデオモニター； −インターフォン； −遠隔制御盤； −状況、認定データベースを集めるコンピュータ等。

【００８４】制御局に対する遠隔の要素の接続は、通常
次の様な種々のケーブルを備えている： −ビデオ装置用の同軸ケーブル； −一組の防音ケーブル； −データ伝送用の一つ又は幾つかのワイヤー接続された
リンク（しばしば接続されたサブユニットの数に等しい
数）。

【００８５】長距離の場合は、データ速度の面の性能の
劣化によりしばしば表される。

【００８６】需要のある効果は次の二つのことである： −単独の光ファイバーの様に、単独のサポートを使用す
ることによるケーブル費用の減少； −自動化された部品の場合、通常の範囲を超えて（既に
述べたＣＡＮ又はＡＳＩバスの様に）高価でなく新しく
商業的に入手できる標準の使用。

【００８７】これを達成するため、本発明に基づく二つ
の《ルーターブリッジ》の箱がファイバーの両端に挿入
されている。

【００８８】これらの箱には、二個又は三個の離れたリ
ンクにある接続と同じ接続が含まれており、トランスペ
アレントな相互作用と同様に、非常に多くの直接的なリ
ンクがある様に、及び遠隔要素と制御局の間の距離が無
いかの様に全ての事柄が発生する。

【００８９】本システム用の研究用の費用に関する重要
な間接的な利点の結果の一つはルーターブリッジ及び光
ファイバーリンクが無いかの様に各リンク及び各ネット
ワークを形成できることである。

【００９０】例２．検査ロボット 導管、パイプ、疑いのある物体等を検査するためのロボ
ットはいわゆる《臍の緒》ケーブルにより介入場所から
離れた固定制御局に接続された移動電動式プラットフォ
ームから成っている。

【００９１】ロボットの実効能力は遠隔の運転に釣り合
った複雑な測定の絵を取ることだけの範囲の仕事により
左右される。

【００９２】臍の緒ケーブルは該ロボットが実現可能な
出発源を備えた設計に成っているかに左右されるエネル
ギー供給源を有している。

【００９３】更に、臍の緒ケーブルは次のものを伝送す
る必要がある： −画像、音声、ロボットの位置及び姿勢に関する情報、
制御局に対する種々雑多の（物理的又は化学的）遠隔測
定値； −移動プラットフォームを動かし、ハンドリングアーム
を動かすため、及びセンサの測定値のための遠隔制御。

【００９４】これらのロボットの使用は現在次の制限の
いずれかを受ける： −例えば画像用の単独の同軸ケーブルにより、及び遅い
データ速度のデータ伝送により与えられる単独の臍の緒
ケーブルの情報及び制御を運ぶ能力により実効能力が制
限される； −非常に多くの種類のケーブルが集められた時、組み立
てられた臍の緒ケーブルの容積、重量及び剛性に関連を
有する能力の範囲が制限される； −非常に遠い臍の緒ケーブル上で標準の伝送プロトコル
及びリンクの性能の劣化に関係を有する能力の範囲が制
限される。

【００９５】前述の例に述べたルーターブリッジの様
に、本発明に基づくルーターブリッジを使用することに
より、単独のファイバーの様に非常に長い光臍の緒ケー
ブルを通して、能力の範囲に不利益を生ずることなく実
際の負荷を増やすことができ、更に産業上の広拡散バス
又はリンクを使用することによりロボットの費用を最小
にすることができる。

【００９６】例３．遠隔《ＣＡＮ》インターフェイス 本発明のシステムは遠隔ＣＡＮ型インターフェイスに対
して特に利点がある。

【００９７】ＣＡＮフィールドバスは《インテリジェン
ト》な機能ブロックを相互接続し、更に車両内にある線
の数を大幅に少なくする手段として大部分の自動車製造
業者が採用している。

【００９８】ＣＡＮは最初ボッシュ（Ｂｏｓｃｈ）社に
より開発された。（フィリップス、インテル、モトロー
ラ、ＮＥＣ…を含む）集積回路の最大の生産者は車産業
に使用されている量に対し極めて低い価格でインターフ
ェイス回路を生産している。

【００９９】この低価格は更にこれらのＣＡＮバスから
制御／検査及び分散入力／出力アーキテクチャを製造す
る幾つかの産業上の自動作用生産者（ロックウェル、ア
レンブラッドレイでのデバイスネット、ハニーウェルで
のＳＤＳ）に対しては重要な関心事である。

【０１００】ＣＡＮバスの基本的なメカニズムの一つ
は、ほぼ同時に伝達を開始する局が時間を無駄にするこ
となく分離できる様にするため、フレームの開始で、識
別フィールドに関し、ビット毎にバスに対するアクセス
の衝突を仲裁することに関している。現在ではこの仲裁
には極めて精度の高い同期が必要である；例えば《ウイ
ンド》がバスの上での信号の伝播時間を補償するため与
えられているビットの削除に基づくクロックデジタル自
動制御。この様に、ビットの時間を増加させ、それ故バ
スの長さに逆比例して速度を下げることが不可欠であ
る。

【０１０１】状況を明確にするため、次の表にアレンブ
ラッドレイ社により推薦された実際的な距離／速度の妥
協を示す。

【０１０２】

【表１】

【０１０３】この様に約１ｋｍのケーブルの距離では、
従来のメタリックバスが製造されるならばあらゆる産業
上の対象と成っているＣＡＮバスには適用できないが、
５０ｍを越えても最高１Ｍｂｉｔ／ｓｅｃを達成でき
る。

【０１０４】本発明のルーターブリッジを用いると、中
継は光ファイバー局の非常に短い通過時間と共に完全な
フレーム毎に行われる。例えば、図５に示す構成を考え
ることができる。

【０１０５】簡単なフィルタ機構により（これもＣＡＮ
回路に加えられる）二つの局の一方のみに関するフレー
ムの中継が避けられる。

【０１０６】中継されたフレームはファイバー上でのデ
ータ速度が考慮された若干の伝送遅延を受ける。遠方の
局における全体の到着の遅延は全部で局部的な伝送遅延
の３倍より少ない。この様に性能の劣化は全ての局に対
しデータ速度を比率が４以上になる実現可能な《直接》
接続より明らかに少ない。

【０１０７】これらの性能は応用分野に対し《トランス
ペアレント》となる様にファイバーの先端でまとめられ
た簡単な標準ＣＡＮ回路により得られ、性能の劣化は実
際に中継されたフレームに限定される。

【０１０８】［参考文献］ ［１］ ダグラス，Ｅ，コーナーによる《ＴＣＰ／ＩＰ
によるインターネット機構》（プロトコル及びアーキテ
クチャの原理、第１巻、第２版、小辞典、ページ４７８
−５１１） ［２］マークボイシュ、ミッシェルデマンゲ及びジーン
ミューニアによる《高データ速度ネットワーク》（アイ
ロレス、１９９２年、１９９５年） ［３］《ＣＡＮバス仕様書》（フィリップス半導体、集
積回路、１９９１年、９月、ページ４２−４３、６５−
６８） ［４］《分散インテリジェント自動ネットワーク》（ロ
ンワークネットワークに関する標準文書） ［５］《ＳＩＮＥＣ，産業ローカルネットワーク》（シ
ーメンス、カタログ１ｋ１０，１９９４年）

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシステムの非常に簡単な実施態様の例
をまとめたアクセス制御システム

【図２】図１に示したルーターブリッジの構造をより詳
細に示したブロック図

【図３】図２に示したデータ伝送ルーターの構造をより
詳細に示したブロック図

【図４Ａ】図３に示したルーターを通して運ばれるデー
タを表す詳細図

【図４Ｂ】図３に示したルーターを通して運ばれるデー
タを表す他の詳細図

【図４Ｃ】図３に示したルーターを通して運ばれるデー
タを表す他の詳細図

【図５】ルーターブリッジの特別な構成

【符号の説明】

８ 制御局 ９ 局 １０ 光ファイバー １１、１２ 二つのマルチプロトコルルーターブリッジ １３ ビデオモニター １４ アナログリンクのグループ １５ ソース １６ アナログリンク １７ 産業上の入力／出力及び制御装置 １８、１９ ブランチ ２１、２２ ＲＳ２３２／Ｖ２４型二重非同期 ２３ 一般的な制御マイクロコントローラ ２４ 周辺装置 ３０、３１ 波長マルチプレクサ ３２、３３ 光カプラ ３４、３５ 周波数変調アナログマルチプレクサ ３６、３７ データ伝送ルーター ４０ マイクロコントローラ ４１ バス ４２ インターフェイス回路 ４３ 信号検出／増幅回路 ４４ 集積回路 ４５ ドライバ及び検出器 ４６ 受信回路 ４７ ＦＩＦＯ ４８ 光電子受信機 ４９ 送信回路 ５０ 光電子送信機

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各プロトコルの特別なチャネル番号を割
   り当て識別するための手段を有し種々のプロトコルに専
   用のインターフェイス回路とフレーム毎に論理情報を伝
   達する制御用論理装置とを結合するルーターと、アドレ
   ス及びデータ情報を運ぶルーターブリッジ内のバスを含
   む産業用のネットワークに対するマルチプロトコルルー
   ターブリッジ。
2. 【請求項２】 最初にデータ伝送ルーターの二つの端子
   に接続された光カプラーに接続され、次に周波数変調ア
   ナログマルチプレクサに接続された光ファイバーに接続
   される波長マルチプレクサを含むことを特徴とする請求
   項１に記載のルーターブリッジ。
3. 【請求項３】 光カプラーが《５０／５０》平衡型光カ
   プラーであることを特徴とする請求項２に記載のルータ
   ーブリッジ。
4. 【請求項４】 ルーターが： −光電子受信機を通して受信されたデータの流れに対し
   直列−並列変換を行うＦＩＦＯメモリにより内部バスか
   ら分離された《ＴＡＸＩ》型の受信機と； −光電子送信機を通して送信されるデータの流れに対し
   並列−直列変換を行う《ＴＡＸＩ》型の送信機回路と；
   を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のルータ
   ーブリッジ。
5. 【請求項５】 ルーターが内部アドレス及びデータバス
   に接続されているインターフェイス回路により初期化機
   能とデータのルート決定の機能を与えるマイクロコント
   ローラを含むことを特徴とする請求項１に記載のルータ
   ーブリッジ。
6. 【請求項６】 請求項１に基づき更に： −信号検出器／増幅器回路を通して拡散２ワイヤバスに
   接続されるフィールドバス管理回路と； −ドライバー及び検出器を通して二重非同期直列リンク
   に接続されているＵＡＲＴ型回路と；を含んでいること
   を特徴とするルーターブリッジ。
7. 【請求項７】 少なくとも一つのフィールドバスと少な
   くとも一つのデジタルデータ伝送ネットワークを考慮し
   て互いに離れた少なくとも二つの局に分配されたメディ
   アの間にあり、更に少なくとも一つの単独のサポートを
   含み、該サポートが各プロトコルの特別のチャネル番号
   を割り当て識別する手段を有し種々のプロトコルに専用
   のインターフェイス回路とフレーム毎に論理情報を伝送
   する制御用論理装置を結合する該サポートの各先端で二
   つの局と少なくとも一つのルーターブリッジとをリンク
   し、各ルーターブリッジ上の内部バスがアドレスとデー
   タ情報を運ぶことを特徴としているマルチプロトコル通
   信システム。
8. 【請求項８】 それぞれのフィールドバスがＣＡＮタイ
   プのバスであることを特徴とする請求項７に記載のシス
   テム。
9. 【請求項９】 それぞれのデジタルデータ伝送ネットワ
   ークが少なくとも一つのマイクロコンピュータと少なく
   とも一つの周辺装置とを接続する二重非同期直列リンク
   を備えていることを特徴とする請求項７に記載のシステ
   ム。
10. 【請求項１０】 少なくとも一つのカメラと少なくとも
    一つのビデオ画像受信機の間に少なくとも一つのアナロ
    グまたはデジタル画像伝送リンクを考慮に入れているこ
    とを特徴とする請求項７に記載のシステム。
11. 【請求項１１】 単独のサポートが光ファイバーである
    ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
12. 【請求項１２】 論理情報が所定の周波数を有する光フ
    ァイバーにより運ばれ、アナログビデオ伝送情報が他の
    周波数を有する光波により運ばれ、それぞれのルーター
    ブリッジが光ファイバー上でこの情報を結合する多重化
    装置を備えていることを特徴とする請求項１１に記載の
    システム。
13. 【請求項１３】 請求項７に基づき、更に光結合及び多
    重化手段とリンク即ち有限数の極めて高速のリンクを共
    有する幾つかのデータ伝送プロトコルを多重化する電子
    手段とを結合するルーターブリッジにより中継される多
    数のアナログ又はデジタル型リンク即ち産業用のバスを
    備えていることを特徴とするシステム。
14. 【請求項１４】 トランスペアレントなマルチプロトコ
    ル中継を行うルーターを含み、該ルーターが種々のプロ
    トコルに専用のインターフェイス回路と、記録されたプ
    ログラムの制御の下でチャネル番号とフレームの終了を
    直接識別できるようにされた高速データ伝送回路とを結
    合していることを特徴とする請求項７に記載のシステ
    ム。
15. 【請求項１５】 ワークショップの相互接続を行うため
    使用されることを特徴とする請求項７に記載のシステ
    ム。
16. 【請求項１６】 遠隔監視を行うため使用されることを
    特徴とする請求項７に記載のシステム。
17. 【請求項１７】 アクセス制御を行うため使用されるこ
    とを特徴とする請求項７に記載のシステム。
18. 【請求項１８】 移動介入、即ち検査ロボットの遠隔操
    作を行うことに使用されることを特徴とする請求項７に
    記載のシステム。