JPH11112539A - ノード、ネットワーク及びネットワーク再構成方法 - Google Patents

ノード、ネットワーク及びネットワーク再構成方法

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JPH11112539A
JPH11112539A JP9275494A JP27549497A JPH11112539A JP H11112539 A JPH11112539 A JP H11112539A JP 9275494 A JP9275494 A JP 9275494A JP 27549497 A JP27549497 A JP 27549497A JP H11112539 A JPH11112539 A JP H11112539A
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良平 小沼
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雅喜 山内
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明彦 松尾
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リング状ネットワークの一部の要素に障害が
発生しても、ネットワーク全体の通信機能を停止させる
ことを防止する。 【解決手段】 各ノードは、他のノードに対し、論理的
にはリング状ネットワークを構成するように、物理的に
はデイジーチェーン状に接続されている。各ノードは、
内部に信号の伝送方向が異なる第1及び第2の伝送路が
配線され、転送信号の受信、中継、送信を行う上記第1
の伝送路上に設けられた通信構成と、制御信号がスルー
モードのときに、第1及び第2の伝送路間を非接続にす
ると共に、制御信号が折返しモードのときに、第1及び
第2の伝送路間を接続するスイッチ部とを有する。ネッ
トワークのいずれかの箇所で障害が発生したときに、そ
の障害箇所に応じた1又は複数のノードのスイッチ部だ
けを折返しモードで動作させ、一部のノードで論理的な
リング状ネットワークを再構成させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ノード、ネットワ
ーク、及び、ネットワーク再構成方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】複数のノードをリング状に接続してなる
ネットワークは、トポロジーの観点から見て信号分岐が
ないので、クロストークが少なく、また分岐による信号
の減衰が少ないなどの利点があり、伝送媒体が電気、光
のどちらの通信においても、利用されている。このよう
にリング状ネットワークは、電気ケーブルを使った低コ
ストネットワークから、光ファイバを使用した性能重視
の高速ネットワークにいたるまで(例えば、下記文献参
照)、同一の方式で実現できる可能性を持った適用範囲
の広いトポロジーである。
【0003】文献「10Mb/sハイブリッド交換型光
ループネットワークの開発(1990年電子情報通信学
会春季全国大会B−666)」 リング状ネットワークでは、上述したように、また、図
2(a)に示すように、複数のノード(ノード1、2、
3、4)はリング状に接続され、そのリング上を伝送フ
レームが一方向に巡回している。また、各ノードは、伝
送路からの伝送フレームの受信、伝送路への伝送フレー
ムの送信、自ノードを送信元及び宛先としない伝送フレ
ームの中継処理を行う。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
リング状ネットワークでは、図2(b)に×印で示すよ
うに、ネットワークのある個所で伝送路(ケーブル)の
切断、あるいはノードでの送受信部の障害などにより信
号断、フレームエラーが発生した場合には、ネットワー
ク全体のエラーとなってしまう。つまり、一部のエラー
により全てのネットワーク機能が停止してしまうという
課題を有する。
【0005】このような不都合を解決するため、巡回方
向として双方向のリング(伝送路)を備えたリング状ネ
ットワークも提案されているが、このネットワークで
は、ネットワークも、ノードも構成が大きく、かつ、コ
ストが高いものとならざるを得なかった。
【0006】そのため、一部のネットワーク要素に障害
が発生しても、ネットワーク全体の通信機能を停止させ
ることを防止できるリング状ネットワーク、ノード及び
ネットワーク再構成方法が求められている。
【0007】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、第1の本発明においては、論理的にはリング状ネッ
トワークを構成するように他のノードと接続されている
と共に、物理的には他のノードとデイジーチェーン状に
接続されているノードにおいて、(1)内部に信号の伝
送方向が異なる第1及び第2の伝送路が配線され、
(2)転送信号の受信、中継、送信を行う上記第1の伝
送路上に設けられた通信構成と、(3)制御信号がスル
ーモードのときに、第1及び第2の伝送路間を非接続に
すると共に、制御信号が折返しモードのときに、第1及
び第2の伝送路間を接続するスイッチ部とを有すること
を特徴とする。
【0008】また、第2の本発明のネットワークは、第
1の本発明の複数のノードをそれぞれ、自ノードの第1
の伝送路を隣接ノードの第1の伝送路に接続すると共
に、自ノードの第2の伝送路を隣接ノードの第2の伝送
路に接続するように、デイジーチェーン状に接続してな
ることを特徴とする。
【0009】さらに、第3の本発明のネットワーク再構
成方法は、物理的には、第2の本発明のネットワークの
接続構成を有し、ネットワーク正常時には、全てのノー
ドのスイッチ部をスルーモードで動作させ、ネットワー
クのいずれかの箇所で障害が発生したときに、その障害
箇所に応じた1又は複数のノードのスイッチ部だけを折
返しモードで動作させ、一部のノードで論理的なリング
状ネットワークを再構成させることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明のノード、ネットワ
ーク、及びネットワーク再構成方法の一実施形態を図面
を参照しながら詳述する。
【0011】図1は、この実施形態のリング状ネットワ
ークの構成を示すものであり、図の表記上の簡便さか
ら、3個のノード(ノード1、ノード2、ノード3)を
リング状に接続した例を示している。図1から明らかな
ように、この実施形態に係るリング状ネットワークは、
論理的には複数のノードがリング状に接続されたもので
あるが、物理的には複数のノードがデイジーチェーン状
(いもづる状)に接続されたものである。なお、ノード
数が4以上の場合には、デイジーチェーン状接続で両端
に位置するノード(図1でのノード1及びノード3が該
当)以外の他の全てのノードは、図1でのノード2のよ
うな接続形態となる。
【0012】各ノードN(Nは1〜3)は、内部での伝
送路の結線は多少異なっているが、同一の構成要素から
なっている。すなわち、各ノードN(Nは1〜3)は、
受信部N0、処理部N1、送信部N2、エラー表示部N
3、及び、スイッチ部N4により構成される。
【0013】ここで、この実施形態の場合、スイッチ部
N4を有することが、物理的にデイジーチェーン状を採
用している従来のリング状ネットワークにおけるノード
と大きく異なっている。
【0014】受信部N0は、伝送路上の信号形式に従っ
ている受信信号から、転送対象であるパケット(受信パ
ケット)を取り出し、取り出した受信パケットを処理部
N1に与えるものである。
【0015】処理部N1は、受信部10が受信した受信
パケットの受信側アドレスを参照して自ノード宛のパケ
ットか否かを判別し、自ノード宛の場合にそれを抽出し
て適宜処理し、他ノード宛の場合、受信パケットを送信
部N2に与えるものである。また、処理部N1は、自己
が送信元となる送信パケットを送信部32に与えるもの
である。ここで、送信パケットとしては、一般的な情報
を挿入したパケットだけでなく、異常時に作成する障害
パケットを含む。さらに、処理部N1は、隣接するノー
ドとの間の伝送路や自ノード内における障害等の異常を
検出する検出機能と、この検出機能により検出された各
状態の検出結果に応じて、後述するスイッチ部N4の結
線状態を変更する結線制御機能とを有するものである。
【0016】送信部N2は、自ノードが送信元になって
いるか、自ノードが中継ノードかを問わず、処理部N1
からの送信パケットを伝送路上の信号形式に従っている
送信信号に変換して、リング状の次のノードに向けて送
信するものである。
【0017】エラー表示部N3は、処理部N1の検出機
能により検出された各状態の検出結果に応じて、伝送時
のエラー情報等をネットワーク管理者などに通知、警告
するための表示装置及び検出結果を登録する記憶部とを
含むものである。
【0018】この実施形態で新たな設けられたスイッチ
部N4は、処理部N1の結線制御機能に従い、入出力信
号の切替え、言い換えると、ネットワーク伝送路(リン
グ状ねと)の再構成を直接行うものである。
【0019】スイッチ部N4は、詳細には、図3に示す
構成を有する。スイッチ部N4は、3つの入力ポートA
I、BI、ERと、2つの出力ポートAO、BOとを有
する。また、スイッチ部N4は、2つの2入力1出力型
セレクタN41及びN42を備える。入力ポートBI
は、セレクタN41のX入力(第1の選択入力)とセレ
クタN42のY入力(第2の選択入力)に接続され、入
力ポートAIは、セレクタN41のY入力とセレクタN
42のX入力に接続され、入力ポートERは、セレクタ
N41のS入力(選択制御入力)とセレクタN42のS
入力に接続され、セレクタN41のO出力は出力ポート
BOに接続され、セレクタN42のO出力は出力ポート
AOに接続されている。
【0020】このような構成のスイッチ部N4は、折返
しモードの場合には入力ポートERの状態が“1”とな
ることで(ER=1)、各セレクタN41、N42はY
入力が選択されてO出力から出力される状態に切り替わ
り、これにより一点破線で示すように入力ポートBIの
入力は出力ポートAOから出力され、入力ポートAIの
入力は出力ポートBOから出力されることになる。ま
た、スルーモードの場合には入力ポートERの状態が
“0”となることで(ER=0)、各セレクタN41、
N42はX入力が選択されてO出力から出力される状態
に切り替わり、これにより破線で示すように入力ポート
BIの入力は出力ポートBOから出力され、入力ポート
AIの入力は出力ポートAOから出力されることにな
る。
【0021】なお、正常時においては、全てのノード
で、そのスイッチ部はスルーモードでの結線状態になっ
ている。
【0022】論理的にリング状ネットワークを構成する
ように、各ノード内及びノード間は、以下のように結線
されている。なお、以下の説明においては、デイジーチ
ェーン状接続が左右に延びているとした用語で説明する
(図1参照)。
【0023】デイジーチェーン状接続で左端に位置する
ノード1においては、スイッチ部14の出力ポートBO
は自己の入力ポートAIに直結され、スイッチ部14の
出力ポートAOは受信部10の入力端子に接続され、送
信部12の出力端子は、右側の隣接ノード2のスイッチ
部24の入力ポートAIに接続され、スイッチ部14の
入力ポートBIは、右側の隣接ノード2のスイッチ部2
4の出力ポートBOに接続されている。
【0024】デイジーチェーン状接続で中間に位置する
ノード2(中間ノードが複数ある場合における各ノード
も同様である)においては、スイッチ部24の出力ポー
トBOは、左側の隣接ノード1のスイッチ部14の入力
ポートBIに接続され、スイッチ部24の入力ポートA
Iは、左側の隣接ノード1の送信部12の出力端子に接
続され、スイッチ部24の出力ポートAOは受信部20
の入力端子に接続され、送信部22の出力端子は、右側
の隣接ノード3のスイッチ部34の入力ポートAIに接
続され、スイッチ部24の入力ポートBIは、右側の隣
接ノード3のスイッチ部34の出力ポートBOに接続さ
れている。
【0025】デイジーチェーン状接続で右端に位置する
ノード3においては、スイッチ部34の出力ポートBO
は、左側の隣接ノード2のスイッチ部24の入力ポート
BIに接続され、スイッチ部34の入力ポートAIは、
左側の隣接ノード2の送信部22の出力端子に接続さ
れ、スイッチ部34の出力ポートAOは受信部30の入
力端子に接続され、送信部32の出力端子は、自ノード
3のスイッチ部34の入力ポートBIに直結されてい
る。
【0026】従って、各ノードのスイッチ部14、2
4、34が全てスルーモードであるネットワーク全体の
正常時においては、スイッチ部14、24、34が入力
ポートBIからの信号を出力ポートBOに出力すると共
に、入力ポートAIからの信号を出力ポートAOに出力
するので、ノード1−2−3−1を信号が巡回する論理
的にリング状のネットワークが構成される。
【0027】以下、以上のような構成を有する実施形態
のリング状ネットワークにおけるネットワーク再構成時
の動作を、図6に示すフローチャートを参照して具体的
に説明する。
【0028】図3において、正常時にあっては、各ノー
ドのスイッチ部14、24、34のそれぞれの入力ポー
トERの状態は“0”となっており、スルーモードに設
定されており、上述したように、転送信号が論理的なリ
ング状の伝送路を巡回している。
【0029】各ノードにおいては、自己が送信元となる
送信パケットが処理部N1から送信部N2に与えて送信
信号に変換してリング状伝送路に乗せると共に、受信部
N0で受信信号から受信パケットを得て、処理部N1が
それが自ノード宛か否かを判別し、自ノード宛の場合に
は、内部に取り込んで処理し、他ノード宛の場合には送
信部N2に与えて送信信号に変換してリング状伝送路に
再度乗せる。
【0030】このようなネットワーク全体が正常な状態
のときに、図4に示すように、ノード1のスイッチ部1
4の入力ポートBIとノード2のスイッチ部24の出力
ポートBOとの間でパケット伝送障害が発生したものと
する。この発生時刻を図6の動作フローチャートに示さ
れるT11であるとする(以下、事象が発生した時刻を
T××で示す)。
【0031】この伝送障害は、ノード1のスイッチ部1
4を経由し、受信部10で、具体的には、クロック断や
キャリア断やフレームエラー障害の形で検出される(T
12)。
【0032】ノード1では検出された障害を何らかの手
段によりノード2へ通知する(T13)。例えば、ノー
ド1の処理部11で作成した障害パケットに乗せてノー
ド2へ通知する、あるいはノード1の送信部12にて意
図的にパケット伝送を停止することにより、ノード2へ
通知する。
【0033】ノード2では、この障害情報を検出する
(T14)と、更にノード3へ障害を通知する(T1
5)。これにより、最終的にノード3が障害情報を検出
し(T16)、障害の発生を知る。
【0034】ここで、各ノードは事前にネットワークに
接続されているノード数n(図1では3個)が分かって
いるものとする。また、ノード1で障害を検出してから
ノード2でその障害情報を受領するまでの時間より大で
(TO>T14−T12)、かつ、ノード2で障害情報
を受領してからノード3でその障害情報を受領するまで
の時間より大である(TO>T16−T14)時間TO
を定義する。
【0035】そして、障害を直接検出したノード1は、
障害を検出(T12)してからTO×(ノード数n)の
時間だけ経過した時点で、スイッチ部14の入力ポート
ERを“1”にし、スイッチ部14内の接続ルートを切
換える(T17)。同様に、障害発生が通知されたノー
ド2及びノード3でもそれぞれ、通知受領時刻T14、
T16からTO×(ノード数n)の時間だけ経過した時
点で、スイッチ部24、34の接続ルートを切換える
(T18、T19)。
【0036】このようにTO×(ノード数n)の時間だ
け経過した時点で、各ノードがスイッチ部を切換えるこ
とにより、全てのノードに障害情報が正確に転送される
ことを保証している。すなわち、全てのノードに障害情
報が転送されてから、各ノードのスイッチ部を診断時の
状態に切換えるのである。このときのスイッチ部の接続
ルートは図3に示す一点破線のようになり、折返し状態
となる(折返しモード)。
【0037】なお、全てのノードに障害情報が正確に転
送されることを保証するために、他の方法を採用しても
良い。例えば、全てのノードが同一時刻を計時するタイ
マを有するネットワークであれば、障害を直接検出した
ノードが切替時刻を他のノードに転送するようにしても
良い。また例えば、転送済みのノード数を転送する障害
情報に含め、次のノードに障害情報を転送する再に転送
済みのノード数を1だけ減じて転送し、各ノードは、障
害情報の受信時点からTO×(未転送のノード数)の時
間だけ経過したときにスイッチ部を切り替えるようにし
ても良い。
【0038】次に、ノード1は、時刻TI7からさらに
TO×(ノード数n)の時間だけ経過した時点で送信部
12より診断パケットの送信信号を送出する。なんとな
れば、TO×(ノード数n)だけの時間を経過した時点
では各ノード2、3のスイッチ部24、34が確実に折
返しモードとなっているからである。
【0039】この送信部12から送出された診断パケッ
トの送信信号は、ノード2のスイッチ部24で折返さ
れ、ノード1のスイッチ部14を経由し、受信部10に
戻るループを辿ることになる。つまり、図4に示すよう
な一点破線のループ結線上を診断パケットの送信信号が
流れる。これにより、ノード1と、ノード2との間の接
続ルートの診断を処理部11で行う(T20)ことが可
能となる。今回の場合、診断パケットの送信信号が受信
部10に届かないので、処理部11は診断パケットを出
力してからの戻り時間の監視によって、エラーという診
断結果を得る。この診断結果は処理部11からエラー表
示部13に出力され、表示装置でエラー表示すると共に
記憶部に登録される(T21)。
【0040】同様に、ノード2は、時刻T18からTO
×(ノード数n)の時間だけ経過した時点で送信部22
より診断パケットの送信信号を送出する。ノード2、3
のスイッチ部24、34がともに折返しモードとなって
いるため、図4に示すループ結線上に診断パケットの送
信信号を流すことが可能である。これにより、ノード
2、3間の接続ルートの診断を行う(T22)。診断結
果はエラー表示部23の記憶部に登録する(T23)。
このノード2では、正常という診断結果が登録される。
【0041】ノード3も、同様に、時刻T24において
ループ診断を開始し、その結果をエラー表示部33の記
憶部に登録する(T25)。このノード3では、正常と
いう診断結果が登録される。但し、ノード3の場合は、
自ノード内折返し(すなわち、送信部32の出力が内部
で折返してスイッチ部34の入力ポートBIに入力され
る)となり、診断対象部分は送信部32、受信部30で
ある。
【0042】以上、説明したように各ノード1、2、3
は、隣接するノードとの間でのループ折返しを行い、こ
れら隣接ノードとの結線、及び自ノードの送信部12、
22、32、受信部10、20、30の診断を行い、各
ノード内のエラー表示部13、23、33に診断結果を
報告する。これによりネットワーク管理者は、各ノード
のエラー表示部13、23、33をみて、障害個所を特
定することが可能となる。また、このときエラー表示部
13、23、33の記憶部に登録される診断結果から障
害の履歴を得ることも可能である。
【0043】次に、ネットワーク管理者は、エラー表示
部13、23、33を順次、見て、障害個所がノード1
とノード2との間であること知り、これによりノード2
とノード3との間でネットワークを構成することが可能
であると判断する。この場合、ノード3の処理部31に
対して指示を出して、スイッチ部34の入力ポートER
を“0”にし、折返しモードを解除しスルーモードにす
る(T26)。これにより、図5に示すように、ノード
1を排除してノード2とノード3との間で新たなリング
状ネットワークを構成することが可能となる。
【0044】すなわち、ノード2の送信部22から送出
されたパケットに係る送信信号は、ノード3のスイッチ
部34の入力ポートAI、同スイッチ部34の出力ポー
トAO、同受信部30、同処理部31、同送信部32、
同スイッチ部34の入力ポートBI、同スイッチ部34
の出力ポートBO、そしてノード2のスイッチ部24の
入力ポートBI、同スイッチ部24の出力ポートAO、
同受信部20、同処理部21の順に循環することにな
る。
【0045】上記実施形態によれば、以下の効果を奏す
ることができる。
【0046】(1)上述したように障害に関与するノー
ドを排除して、正常なノード間でネットワークを再構成
することにより、ネットワーク全体としての通信機能は
低下するが限られた通信機能を障害後も維持することが
可能となる。例えば、上述した実施形態ではノード1に
接続された端末は、他ノード(ノード2、3)配下の端
末とは通信を行うことができないものの、正常なノード
2及び3に接続された端末同士の通信機能は障害前と同
様に維持することができる。
【0047】(2)新たにノードを追加する際には、追
加ノードの初期設定が終了した時点でスイッチ部を切替
えることにより、両端ノードに新たにノードを追加する
ことが容易にできる。これにより、従来のリング状ネッ
トワークのようなノード増設の際のケーブル配線工事の
手間が簡略化できる。
【0048】なお、上記実施形態ではスイッチ部を受信
部の前段に配置した場合を例にとって説明したが、本発
明はこれに限定されることなく、例えばスイッチ部を送
信部の後段に配置した構成であってもよい。また、スイ
ッチ部を受信部の前段及び送信部の後段の双方に配置す
るようにしても良い。
【0049】さらに、一例としてノード数が3つの場合
について説明したが、本発明にあってはノード数が増加
する程に、その効果は顕著になる。
【0050】さらにまた、上記実施形態においては、障
害発生時のネットワークの再構成をネットワーク管理者
からの指示により行うものを示したが、診断結果に応じ
て、ネットワークの構成要素が自律的に再構成を行うよ
うにしても良い。例えば、各ノードがリング状伝送路以
外の通信経路で共通のネットワーク管理装置と接続され
ている場合には、そのネットワーク管理装置が診断結果
を収集してネットワークの再構成方法を決定して各ノー
ドに通知して再構成させるようにしても良い。また例え
ば、各ノードが相互に診断結果を通知し合うことによ
り、デイジーチェーン状接続での隣接ノードとの間を切
り離したら良いか否かを自律的に判断して、再構成する
ようにしても良い。
【0051】
【発明の効果】以上のように、本発明のノード、ネット
ワーク及びネットワーク再構成方法によれば、各ノード
が経路切替用のスイッチ部を有し、そのスイッチ部の切
替制御により、異常の生じた個所を排除してネットワー
クを再構成し得るようにしたので、ネットワーク全体と
しての通信機能は低下するものの、残りの限られた通信
機能を異常の発生後も維持することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態のスイッチ部の詳細な構成を示すブロ
ック図である。
【図2】従来のリング型ネットワークの構成を説明する
ためのブロック図である。
【図3】実施形態のノード間の接続及びノード構成を説
明するためブロック図である。
【図4】実施形態のループ折返しを説明するためのブロ
ック図である。
【図5】実施形態の異常が発生した際のネットワークの
再構成を概略的に示すブロック図である。
【図6】実施形態のネットワークの再構成における処理
を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
1、2、3…ノード、10、20、30…受信部、1
1、21、31…処理部、12、22、32…送信部、
13、23、33…エラー表示部、14、24、34…
スイッチ部、N41、N42…2入力1出力型セレク
タ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 濱田 恒生 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電気 工業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 論理的にはリング状ネットワークを構成
    するように他のノードと接続されていると共に、物理的
    には他のノードとデイジーチェーン状に接続されている
    ノードにおいて、 内部に信号の伝送方向が異なる第1及び第2の伝送路が
    配線され、 転送信号の受信、中継、送信を行う上記第1の伝送路上
    に設けられた通信構成と、 制御信号がスルーモードのときに、第1及び第2の伝送
    路間を非接続にすると共に、制御信号が折返しモードの
    ときに、第1及び第2の伝送路間を接続するスイッチ部
    とを有することを特徴とするノード。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の複数のノードをそれぞ
    れ、自ノードの第1の伝送路を隣接ノードの第1の伝送
    路に接続すると共に、自ノードの第2の伝送路を隣接ノ
    ードの第2の伝送路に接続するように、デイジーチェー
    ン状に接続してなることを特徴とするネットワーク。
  3. 【請求項3】 物理的には、請求項2に記載のネットワ
    ークの接続構成を有し、ネットワーク正常時には、全て
    のノードのスイッチ部をスルーモードで動作させ、ネッ
    トワークのいずれかの箇所で障害が発生したときに、そ
    の障害箇所に応じた1又は複数のノードのスイッチ部だ
    けを折返しモードで動作させ、一部のノードで論理的な
    リング状ネットワークを再構成させることを特徴とする
    ネットワーク再構成方法。
  4. 【請求項4】 上記各ノードは、ネットワークのいずれ
    かの箇所で障害が発生したときに、自己のスイッチ部を
    折返しモードとして隣接するノードとの間でのループの
    状態を診断し、各ノードでの診断結果を、再構成される
    ネットワークのノードの決定主体に与えることを特徴と
    する請求項3に記載のネットワーク再構成方法。
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