JPH1174889A - トポロジー修正方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＩＥＥＥ１３９４の規定などの各通信ノード
をループ配置したままでは、通信不能となるバスで、誤
ってループ配置した場合に、ハードウェアによる処理の
みで通信を可能とするトポロジー修正方式を提供する。 【解決手段】 ループ検出ステップ１で通信ノードがル
ープに含まれると判断したら、各ノード間の論理的な接
続をいったん無効にする。接続ステップ２で物理的に接
続され、ループを構成する隣接通信ノードに接続通知を
送信し、隣接通信ノードからも接続通知を受信したら、
論理的にループを形成せずに接続可能と判断される。接
続可能と判断された通信ノード同士が同一のツリーまた
はディジーチェーンの構造を持つノードグループを形成
する。ノードグループが構成要素の通信ノードを増やし
ていくことにより、バス全体が一つのノードグループと
なり、バスをツリーまたはディジーチェーンとして認識
し、通信可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高速シリアルバス
規格ＩＥＥＥ１３９４のように、通信ノードをループ配
置した場合に通信不能となるインターフェースにおい
て、ループ配置されて通信不能となった状態から通信を
再開するためのトポロジーの修正を行うトポロジー修正
方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、バス上で通信ノードをループ配
置すると、データ転送の際、経路の異なるデータの衝突
が起きる危険性がある。ＩＥＥＥ８０２．３で規定され
た１０ＢＡＳＥ−Ｔのように、ループ（スター）配置を
とるネットワークでは、スイッチがデータの転送される
経路を判断して、衝突の起こらないように、ポート接続
を管理して、データ転送の効率を高めている。また、Ｌ
ＡＮ間接続などでは、ＩＥＥＥ８０２．１で規定されて
いるスパニングツリーアルゴリズムにより、論理的なツ
リー構造を持つループフリーな配置が採られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上のような技術は、
アドレス割り付けや、データ転送経路の管理、トポロジ
ーの管理を行うホストやスイッチが必要であり、全ての
通信ノードが対等で、ホストなしでも通信を行わなくて
はならないＩＥＥＥ１３９４などで規定されているイン
ターフェースには適用できない。しかし、ＩＥＥＥ１３
９４の規定では、利用可能な通信ノード数が最大６３、
ポート数が１通信ノードにつき１６までと多く、ユーザ
ーが誤って通信ノードをループ配置してしまう可能性が
高く、こうした場合に通信不能になる問題がある。

【０００４】また、ＩＥＥＥ１３９４の規定では、こう
した場合、どの通信ノードの配置が原因で通信不能なの
かといった情報をバスから得ることができず、ユーザー
が直接配線を調べて接続を変更する必要がある。したが
って、本発明の目的は、ループ配置されて通信が不能な
状態から自動的に通信を再開することができるトポロジ
ー修正方式を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ループ配置さ
れて通信が不能な状態となったときに、いったんループ
内の接続を論理的に無効にし、各ループ内通信ノード同
士をループにならないように再度接続していくことで過
不足なく接続箇所を求められることに着目し、物理的に
はループ配置されたバスを論理的にツリーまたはディジ
ーチェーンとして認識可能として、自動的に通信を再開
させるものである。

【０００６】以下、請求項毎に説明する。請求項１記載
のトポロジー修正方式は、複数の通信ノードと通信ノー
ド間を接続する伝送路により構成されるバスにおいて、
通信ノードが伝送路によってループを含む配置で接続さ
れた場合、各通信ノードはループ検出ステップでループ
に含まれるかを判定し、ループを構成する通信ノードで
あるループ内通信ノードは、いったん伝送路の接続を論
理的に無効にし、接続ステップで、伝送路によって接続
された通信ノードのうち、ループを構成しているもので
ある隣接通信ノードに対して接続通知を送信し、かつ論
理的にループを形成せずに隣接通信ノードと接続可能か
を判定し、接続可能と判定された箇所で論理的な接続を
有効とすることを特徴とする。

【０００７】請求項１記載の方式では、ループ検出ステ
ップで通信ノードがループを構成していると判定された
ら、いったん伝送路による通信ノード間の接続を論理的
に無効にし、接続ステップで、ループを構成する隣接通
信ノードと論理的にループを形成せずに接続可能かを判
定し、接続可能と判定された伝送路での接続のみ有効と
することで、物理的にはループ配置を含むバスを、ツリ
ーまたはディジーチェーンとして認識し通信を行えるよ
うにする。

【０００８】請求項２記載のトポロジー修正方式は、請
求項１記載のトポロジー修正方式において、接続ステッ
プで、ループ内通信ノードが接続通知を送信している伝
送路で、隣接通信ノードも接続通知を送信している場合
に、論理的にループを形成せずに隣接通信ノードと接続
可能であると判定することを特徴とする。請求項２記載
の方式では、接続ステップで隣接通信ノードと接続可能
かを、同一の伝送路上で両端の通信ノードが双方とも接
続通知を行っていることにより判断することで、伝送路
でやりとりされる情報を少なくする。

【０００９】請求項３記載のトポロジー修正方式は、請
求項１記載のトポロジー修正方式において、接続ステッ
プで、ループ内通信ノードが論理的にループを形成せず
に新たに隣接通信ノードと接続可能と判定した場合、既
にループ内通信ノードが形成している、接続可能な通信
ノード同士で構成されるノードグループと、新たに接続
可能と判定した隣接通信ノードが形成しているノードグ
ループとが、新たに同一のノードグループを形成し、１
つのノードグループからは最大１ポートで接続通知を送
信することを特徴とする。

【００１０】請求項３記載の方式では、接続可能と判断
された通信ノード同士が同一のノードグループに属し、
１つのノードグループからは１ポートからしか接続通知
を行わないことで、離れたノードと情報をやりとりする
ことなく、トポロジーが再構成される過程でループが形
成されるのを防ぐ。請求項４記載のトポロジー修正方式
は、請求項１記載のトポロジー修正方式において、接続
通知箇所決定ステップで、ループ内通信ノードが、隣接
通信ノードとまだ接続可能でないポートが１箇所以上あ
る場合、接続通知を行う通信ノードとなることを要求す
る接続要求を行い、接続要求の送信後、接続通知可能と
判断したら、接続ステップに遷移することを特徴とす
る。

【００１１】請求項４記載の方式では、接続通知箇所決
定ステップで、まだ隣接通信ノードと接続可能でないル
ープを形成するポートを持つループ内ノードが接続要求
を送信することにより、短時間でノードグループ内で接
続通知を行うノードの候補を決める。請求項５記載のト
ポロジー修正方式は、請求項４記載のトポロジー修正方
式において、接続通知箇所決定ステップで、ループ内通
信ノードが接続要求を送信しないうちに接続要求を受信
した場合、接続要求を受信した以外のループを構成する
ポートで接続要求を送信することを特徴とする。

【００１２】請求項５記載の方式では、接続通知箇所決
定ステップで、先に接続要求を行った通信ノードの要求
を優先して、他の隣接通信ノードにリピートすることに
より、情報の多くのせられない伝送路上で、高速に要求
の伝搬、調停を行う。請求項６記載のトポロジー修正方
式は、請求項４記載のトポロジー修正方式において、接
続通知箇所決定ステップで、ループ内通信ノードが接続
要求を送信した全てのポートで接続許可を受信した場
合、接続要求を送信するよりも先に隣接通信ノードから
の接続要求を受信していなければ、接続通知可能と判断
して、接続ステップに遷移し、受信していれば、接続要
求を受信したポートで接続許可を送信することを特徴と
する。

【００１３】請求項６記載の方式では、接続通知箇所決
定ステップで、接続要求をリピートした方向の通信ノー
ド全ての接続許可を得て、接続通知を行うことで、ルー
トなどを決めずに接続通知を行うノードを決定する。請
求項７記載のトポロジー修正方式は、請求項４記載のト
ポロジー修正方式において、接続通知箇所決定ステップ
で、接続要求を受信したポートが１つで、かつそれ以外
にループを構成するポートがない場合、接続要求を受信
したポートで接続許可を送信することを特徴とする。

【００１４】請求項７記載の方式では、接続通知箇所決
定ステップで、接続要求をリピートする先のない通信ノ
ードから接続許可を開始することで、ルートなどを決め
ずに接続通知を行うノードを決定する。請求項８記載の
トポロジー修正方式は、請求項４記載のトポロジー修正
方式において、接続通知箇所決定ステップで、複数の接
続要求を同時に受信したと判断した場合に、接続要求を
受信したポートで接続要求を送信することを特徴とす
る。

【００１５】請求項８記載の方式では、接続通知箇所決
定ステップで、同時に接続要求をしてきた通信ノードに
対して、接続要求を送信して、要求の競合状態を作り出
すことにより、要求を再試行させる。請求項９記載のト
ポロジー修正方式は、請求項４記載のトポロジー修正方
式において、接続通知箇所決定ステップで、接続要求を
送信したポートで接続要求の競合が観測された場合、接
続要求の送信を自ら開始したループ内通信ノードが、乱
数発生手段によって与えられる乱数に基づいて選択され
た待機時間、接続要求を送信したポートでの送信を停止
することを特徴とする。

【００１６】請求項９記載の方式では、接続通知箇所決
定ステップで、乱数発生手段により、接続要求の競合の
観測から、接続要求再開までの待機時間をランダムに決
定することで、接続要求の調停結果の規則性をなくす。
請求項１０記載のトポロジー修正方式は、請求項９記載
のトポロジー修正方式において、接続通知箇所決定ステ
ップで、乱数発生手段によって与えられる乱数に基づい
て選択される待機時間同士の差が、バスの最長経路に対
応する長さの伝送路で信号を往復させるのに必要な時間
以上であることを特徴とする。

【００１７】請求項１０記載の方式では、接続通知箇所
決定ステップで、選択される接続要求の競合の観測か
ら、接続要求再開までの待機時間の差が、バス上で最も
離れた通信ノード間で信号を往復してリピートさせるの
に充分な時間であることにより、待機時間の選択結果が
異なる場合に、確実に競合の勝敗が決定される。請求項
１１記載のトポロジー修正方式は、請求項１記載のトポ
ロジー修正方式において、接続通知箇所決定ステップ
で、ノードグループ内で、局所的ルートノードを決定
し、局所的ルートノードに対して接続要求を行い、局所
的ルートノードが接続許可の送信を開始することを特徴
とする。

【００１８】請求項１１記載の方式では、接続通知箇所
決定ステップで、ノードグループ内での局所的なルート
ノードを決定することにより、多数の通信ノードからの
接続要求の調停を高速に行う。請求項１２記載のトポロ
ジー修正方式は、請求項４記載のトポロジー修正方式に
おいて、接続通知箇所決定ステップで、接続通知可能に
なった場合、接続通知を行うポートを、ループを構成す
るポートで、まだ接続可能な状態にないポートから、乱
数発生手段によって与えられる乱数に基づいて選択する
ことを特徴とする。

【００１９】請求項１２記載の方式では、接続ステップ
で、接続通知を送信するポートを、まだ接続可能な隣接
通信ノードのないループを構成するポートのなかから、
乱数発生手段を用いてランダムに決定することにより、
接続通知ポートとして選ばれるポートの規則性をなく
す。請求項１３記載のトポロジー修正方式は、請求項１
記載のトポロジー修正方式において、待機ステップでの
待機時間を、乱数発生手段によって与えられる乱数に基
づいて複数の時間の中から決定することを特徴とする。

【００２０】請求項１３記載の方式では、待機ステップ
で、待機する時間を乱数発生手段用いてランダムに決定
することにより、接続通知ノードとして選ばれるノード
の規則性をなくす。請求項１４記載のトポロジー修正方
式は、請求項１記載のトポロジー修正方式において、接
続ステップの直後に、接続確認ステップを有し、接続確
認ステップで隣接通信ノードと接続可能であるかの判定
を行い、直前の接続ステップで隣接通信ノードと接続可
能と判定された場合には、隣接通信ノードが自らと接続
可能と判断させる接続確認を送信することを特徴とす
る。

【００２１】請求項１４記載の方式では、隣接通信ノー
ドと接続可能と判定されたポートから接続確認を送信
し、接続確認ステップでも隣接通信ノードと接続可能か
を判定することにより、各通信ノード間のクロックの位
相のずれによる、接続可能性の判断の食い違いをなく
す。請求項１５記載のトポロジー修正方式は、請求項１
記載のトポロジー修正方式において、ループ検出ステッ
プでループが検出されてから、トポロジー修正に必要な
時間が経過していたら、トポロジー修正の処理を終了す
ることを特徴とする。

【００２２】請求項１５記載の方式では、ループ検出時
から一定時間経過後にトポロジー修正の処理を終了する
ことにより、離れた通信ノード間で情報をやりとりする
ことなく処理を完了させる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図１
から図１３を用いて説明する。以下では、今回のトポロ
ジー修正方式をＩＥＥＥ１３９４の規定によるケーブル
物理層で実現される場合を前提に、ＩＥＥＥ１３９４の
制約を考慮して説明する。

【００２４】まず、図２〜図８の順で本発明のトポロジ
ー修正方式によりトポロジーが再構築されていく過程を
示す。図２は通信ノード１００，１０１，１０２がルー
プ配置された状態を示している。１０３〜１０８はそれ
ぞれポート、１１０〜１１２は伝送路である。図３は各
通信ノード１００，１０１，１０２がループ配置されて
いることを検出し、ノード間を接続している各伝送路１
１０，１１１，１１２についての接続を論理的に無効に
した状態を示している。このようにいったん、ループ内
の全ての接続を無効にしてしまうのは、ＩＥＥＥ１３９
４の規定がホストを必要としない、全てのノードが対等
なインターフェースであるため、部分的に無効な箇所を
作って通信を行おうとすると、複数の通信ノードが同様
な動作をして、他の通信ノードと切り離された孤立した
通信ノードができてしまう可能性があるからである。

【００２５】図４は通信ノード１００と通信ノード１０
１が、それぞれポート１０４，ポート１０６から接続通
知１１５，１１６を送信している状態を示している。こ
のように隣接する通信ノード同士が同一伝送路で接続通
知を送信してはいない段階ではまだ、論理的に接続可能
とは判断されない。図５は通信ノード１００と通信ノー
ド１０１のうち、通信ノード１０１が接続通知を送信す
るポートを変え、それぞれポート１０４、ポート１０５
から接続通知１１７，１１８を送信している状態を示し
ている。このように隣接する通信ノード同士が同一伝送
路で接続通知を送信している段階で、隣接する通信ノー
ド１００と通信ノード１０１はループを形成することな
く接続可能と判断する。このような箇所、ここでは伝送
路１１０は実線で表示する。

【００２６】図６は接続可能と判断された通信ノード１
００と通信ノード１０１が、１つのノードグループ１１
３を形成した状態を示している。もちろん、このノード
グループは、バス全体を観察した時の論理的なもので、
実際には各通信ノードはどの隣接する通信ノードと接続
可能かという情報しか持たない。図７は通信ノード１０
１がさらに接続可能な通信ノードを増やすため、通信ノ
ード１０２と接続通知１１９，１２０の送受信を行って
いる状態である。１つのノードグループから送信される
接続通知は１つでなくてはならない。これは、同じノー
ドグループ内で接続を行ってループが形成される危険性
をなくすためである。

【００２７】図８はバス全体の通信ノード１００，１０
１，１０２が同一のノードグループ１１４を形成した状
態を示している。ノードグループ１１４はディジーチェ
ーン配置になっているので、この状態で論理的な接続関
係を決定すればデータ転送を行うことが可能となる。こ
れ以降もポート１０３かポート１０８から接続通知が送
信されるが、同時に送信されることがないため、接続を
行ってループを形成してしまうという問題は発生しな
い。

【００２８】以下では、以上のような処理を行うための
各通信ノードの制御方法について述べる。図１に各通信
ノードの制御方法についての本発明の実施の形態におけ
るフローチャートを示す。ループ検出ステップ１は、Ｉ
ＥＥＥ１３９４の規定の物理層のステートのＴｒｅｅ−
ＩＤ Ｓｔａｒｔに対応する。ここでは、バスリセット
後、一定時間以上経っても物理的にケーブルと接続され
ているポート全て、もしくはそのうち１つを除いた全て
のポートでＲＸ＿ＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹと呼ばれ
る信号を受信しない場合、通信ノードがループ配置され
ていることを検知することが決められている。

【００２９】ループ検出の判断ステップ６でループ検出
されたかどうかを判定し、ループ検出ステップ１でルー
プ配置が検出されない場合は、そのまま規格で定められ
た初期化動作を継続する（初期化フェーズ）。ループが
検出された場合は、以下に述べるトポロジー修正フェー
ズ１０に入る。トポロジー修正フェーズ１０に遷移する
際、各ポートの物理的な接続に基づいてセットされた接
続フラグをクリアして、論理的に接続を無効にする。ま
た、ループ検出ステップ１で物理的に接続されていなが
ら、ＲＸ＿ＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹを受信しなかっ
たポートについては、ループを構成するポートとみな
し、以降トポロジー修正フェーズ１０での信号のやりと
りはこのポートを通じてのみ行われ、その他のポートで
観測された信号は無視される。

【００３０】トポロジー修正フェーズ１０は、接続ステ
ップ２、接続確認ステップ３、待機ステップ４および接
続通知箇所決定ステップ５と、修正完了時間の判断ステ
ップ７および接続通知の判断ステップ８から成る。接続
ステップ２は、他の通信ノードとの論理的な接続関係を
構築していくステップであり、ここでは各通信ノード
は、ループを構成しているポートのうちいずれか１つか
ら接続通知（ＴＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＮＯＴＩＦＹ）を
送信する。このポートについては、複数候補がある場
合、できるだけランダムに選ばれるのが望ましい。これ
は、接続通知を行う順番に規則性があると、双方の接続
通知箇所が一致しないような無限ループに陥る可能性が
あるからである。そこで、例えば乱数発生手段によって
与えられる乱数のモジュロ（乱数を未接続なループを構
成するポート数で割った余り）をとってポートを決定す
る。

【００３１】ＩＥＥＥ１３９４の規定のケーブル物理層
では、信号はＡＢ２組のツイストペアケーブルを伝送路
としてやりとりされる。ＡＢ各組は１，０，Ｚ（ハイイ
ンピーダンス）の３つの状態をとり、一方の通信ノード
のＡポートと他方の通信ノードのＢポートとが接続され
るようになっている。そのため、一方の通信ノードから
送信された信号は、ＡＢ反転して他方の通信ノードで受
信される。

【００３２】ここでいう接続通知（ＴＸ＿ＣＯＮＮＥＣ
Ｔ＿ＮＯＴＩＦＹ）はＡ＝Ｚ，Ｂ＝０のラインステート
で表現することができる。接続ステップ２では、この接
続通知を送信するとともに、接続通知を行っているポー
トでケーブルの接続によって隣接している通信ノードと
接続可能であるかを接続有効（ＲＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ）
を受信したかで判断する。接続有効（ＲＸ＿ＣＯＮＮＥ
ＣＴ）はＡ＝０，Ｂ＝０のラインステートのことであ
り、接続通知を行っているポートで、隣接する通信ノー
ドも接続通知もしくは後述する接続確認（ＴＸ＿ＣＯＮ
ＮＥＣＴ＿ＣＯＮＦＩＲＭ，Ａ＝０，Ｂ＝０）を送信し
た結果観測される状態である。接続通知を行っているポ
ートで接続有効を受信したら、その後接続ステップ２と
接続確認ステップ３の間、接続確認（ＴＸ＿ＣＯＮＮＥ
ＣＴ＿ＣＯＮＦＩＲＭ）を送信する。そして、接続有効
を受信したかしないにかかわらず、接続ステップ２から
一定時間経過したら接続確認ステップ３に遷移する。

【００３３】なお、接続ステップ２と接続確認ステップ
３における、接続確認（ＴＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＣＯＮ
ＦＩＲＭ）の送信動作については、基本的に同じもので
あり、両ステップは、接続ステップ２では接続通知の送
信を行い、接続確認ステップ３では接続通知を行わない
点で相違するのみである。接続確認ステップ３は、各通
信ノードの位相のずれによって、同一箇所の接続可能性
についてその両端の通信ノードで食い違う判断が生じる
のを防止するためのステップである。ここでは、直前の
接続ステップ２で隣接通信ノードと接続可能と判断され
た場合には接続確認を送信する。これにより、接続可能
と判断された隣接通信ノードが、こちらとは接続可能と
判断できないままになってしまう危険を防止している。
図９に示す例では、通信ノード０が接続可能と判断して
接続確認ステップ１２１で接続確認を送信している。な
お、図９において、１２０は通信ノード０の接続ステッ
プを示し、１２２は通信ノード０の待機ステップを示し
ている。また、１２３は通信ノード１の接続ステップを
示している。

【００３４】直前の接続ステップ２で隣接通信ノードと
接続可能と判断されなかった場合は、何も送信しない
（Ａ＝Ｚ，Ｂ＝Ｚ）。また、直前の接続ステップ２で接
続通知を行っていたポートで隣接通信ノードと接続可能
かの判断は引続き行っており、隣接通信ノードが接続可
能と判断していながら、自らは判断できずに接続確認ス
テップに遷移してしまった場合でも判断ミスが生じな
い。図１０に示す例では、接続確認ステップ１２５で、
通信ノード１の送信している接続確認を受信して接続可
能と判断している。なお、図１０において、１２４は通
信ノード０の接続ステップを示し、１２６は通信ノード
０の待機ステップ、１２７は通信ノード１の接続ステッ
プを示している。

【００３５】接続確認ステップ３からは一定時間経過し
たら待機ステップ４へ遷移する。この遷移時に乱数発生
手段によって与えられる乱数の奇偶をみることにより、
次の待機ステップ４で待機する時間を長短２通りで選
ぶ。待機ステップ４では、接続確認ステップ３で決めら
れた時間待機して接続通知箇所決定ステップ５へ遷移す
る。ここで待機時間を複数設定するのは、次のステップ
で接続通知を行う通信ノードを決定する際、決定がラン
ダムに行われるようにするためである。

【００３６】接続通知箇所決定ステップ５は、接続可能
な関係にあるノードグループの中から接続通知を送信す
る通信ノードを１つに決定するためのステップである。
この接続通知箇所決定ステップ５をフローチャートを図
１１に示す。図１１において、ステップ２０で接続可能
な隣接通信ノードがまだ存在しない場合は、接続通知の
判断ステップ８を経由して接続ステップ２へ遷移する。

【００３７】接続可能な隣接通信ノードが存在し、かつ
他の通信ノードからの接続要求（ＲＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ
＿ＲＥＱＵＥＳＴ）を受信していない場合（ステップ２
１）には、接続可能な関係にある隣接通信ノード全てに
対して、接続要求（ＴＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＲＥＱＵＥ
ＳＴ）を送信する（ステップ２２）。接続要求（ＴＸ＿
ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＲＥＱＵＥＳＴ）はＡ＝０，Ｂ＝Ｚの
ラインステートで表現される。接続要求を送信した全て
のポートで接続許可（ＲＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＧＲＡＮ
Ｔ，Ａ＝０，Ｂ＝１）を受信したら（ステップ２３）、
接続通知を行う通信ノードは送信するポートを前述のよ
うにランダムに決定し、接続ステップ２に遷移する。

【００３８】通信ノードが接続要求を送信する前に、隣
接通信ノードからの接続要求を受信した（ステップ２
１）通信ノードは、要求をリピートするために（ステッ
プ２７）、要求を行ってきたノード以外の接続可能な隣
接通信ノードに接続要求を送信する（ステップ２８）。
そして、接続要求を送信した全てのポートで接続許可
（ＲＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＧＲＡＮＴ）を受信したら
（ステップ２９）、接続要求を受信したポートから接続
許可（ＴＸ＿ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＧＲＡＮＴ，Ａ＝１，Ｂ
＝Ｚ）を送信してリピートする（ステップ３６）。

【００３９】接続可能な隣接通信ノードが接続要求して
きたものしかない場合（ステップ２７）は、要求をして
きた隣接通信ノードに対して接続許可を送信する（ステ
ップ３７）。接続許可を送信した通信ノードは、待機時
間を前述のように決定して待機ステップ４へ遷移する。
接続許可を受信しなかった場合、接続要求を複数同時に
受信したかを判断し（ステップ３０）、複数受信の場合
は、接続要求を行ってきた隣接通信ノードに対して、接
続要求を送信し、要求の競合状態を作り出すことで、複
数受信による競合を通知する（ステップ３８）。そし
て、競合通知終了（ＲＸ＿ＣＯＮＴＥＮＤ＿ＥＮＤ，Ａ
＝０，Ｂ＝Ｚのラインステート）受信により（ステップ
３９）、再び接続要求を送信もしくはリピート可能な状
態に戻る。

【００４０】複数受信しなかった場合、接続要求競合
（ＲＸ＿ＲＥＱＵＥＳＴ＿ＣＯＮＴＥＮＤ，Ａ＝０，Ｂ
＝０のラインステート）を受信したかを判断し（ステッ
プ３１）、受信していなければ要求のリピートを続け、
受信した場合には接続要求の送信を停止する（ステップ
３２）。また、競合を接続要求の送信を開始したノード
に通知するため、接続要求を行ってきた隣接通信ノード
に対して、接続要求を送信し、要求の競合状態を作り出
すことで、複数受信による競合を通知する（ステップ３
３）。そして、競合状態通知終了受信により（ステップ
３４）、再び接続要求を送信もしくはリピート可能な状
態に戻る。

【００４１】ステップ２２で接続要求を自分から始めた
通信ノードが要求競合を受信した場合は（ステップ２
４）、競合に打ち勝つノードの決定をできるだけランダ
ムに行うために、待機時間を乱数発生手段によって与え
られる乱数の最下位ビットをみて長短２通りから選択し
（ステップ２５）、選択した待機時間、要求競合を受信
したポートからの送信を停止する（ステップ２６）。そ
して、待機中に接続要求を受信した場合は、競合に敗れ
たと判断し（ステップ２７）、その他の隣接通信ノード
に接続要求をリピートする（ステップ３０）。待機時間
経過しても接続要求を受信しない場合は、再び接続要求
を行う（ステップ２２）。この待機時間の長いものと短
いものとの差は、要求を行っている通信ノード間で、要
求競合と接続要求をリピートする時間の合計以上にする
必要がある。これは、待機時間に長短の差が出たにもか
かわらず、接続要求をリピートしている間に他方も接続
要求を開始して、競合の勝敗が決まらなくなることを避
けるためである。

【００４２】接続通知箇所決定ステップ５については、
図１２および図１３のフローチャートに示すような実現
方法もある。この方法は、ＩＥＥＥ１３９４の規定でル
ートノードを決める方法に従い、ノードグループ内での
局所的なルートノードを決定し、接続通知を行う箇所の
候補を持つ通信ノードが、この局所的ルートノードに対
して接続要求を行い、これに対して局所的ルートノード
が接続許可を行う方法である。

【００４３】局所的なルートノードの決定過程は、接続
通知箇所決定ステップ５で、論理的に接続されているポ
ートが１つしかないとステップ５０で判断した通信ノー
ドは、隣接通信ノードに対してＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩ
ＦＹという信号を送信する。各通信ノードはステップ５
１でこのＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹをいくつのポート
で受信したかをカウントし、これが論理的に接続されて
いるポートの数から１引いたもの以上ならば、ＰＡＲＥ
ＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹを送信してきた通信ノードにＣＨＩ
ＬＤ＿ＮＯＴＩＦＹを送信するＣｈｉｌｄ ｈａｎｄｓ
ｈａｋｅを行って、それらが自分の局所的子ノードであ
ることを確定する（ステップ５２）。

【００４４】ＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹを送信してき
た通信ノードがＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹの送信を停
止したら、ＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹをいくつのポー
トで受信したかのカウントが、論理的に接続されている
ポートの数と同じであれば局所的ルートノードになった
と判断し（ステップ５３）、そうでなければＰａｒｅｎ
ｔ Ｈａｎｄｓｈａｋｅのステップ５４に移る。ここで
は、論理的に接続されているポートでＰＡＲＥＮＴ＿Ｎ
ＯＴＩＦＹを受信しなかったポートからＰＡＲＥＮＴ＿
ＮＯＴＩＦＹを送信し、これに対し隣接通信ノードがＣ
ＨＩＬＤ＿ＮＯＴＩＦＹを送信してきたら、この隣接通
信ノードが局所的親ノードであると確定し、ＰＡＲＥＮ
Ｔ＿ＮＯＴＩＦＹの送信を停止する。隣接通信ノードも
ＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹを送信してきた場合（ステ
ップ５５）には乱数発生手段を用いて待機時間を選択し
（ステップ７０）、待機後（ステップ７１）にＰＡＲＥ
ＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹを受信したらＣｈｉｌｄ Ｈａｎｄ
ｓｈａｋｅを行って局所的ルートノードとなり、そうで
なければＰａｒｅｎｔ Ｈａｎｄｓｈａｋｅを再試行す
る（ステップ７２）。以上のようにして局所的ルートノ
ードは決められる。

【００４５】局所的ルートノードが決定したら、これを
ノードグループ内に知らせるため、局所的ルートノード
はルート決定通知を送信し（ステップ７３）、これを受
信したノードはこれをリピートする（ステップ５８）。
この後、各ノードは乱数発生手段を用いて待機時間を選
択（ルートはステップ７４、その他はステップ５９）し
た後、待機（ルートはステップ７５、その他はステップ
６０）する。このように待機時間を乱数で選ばせるの
は、接続要求時に局所的ルートノードに近い通信ノード
ばかりが選ばれるのを防ぐためである。

【００４６】待機時間経過後は、接続要求を受信してい
れば（ステップ７６）、局所的ルートノードは接続許可
を接続要求を受信したポートから送信し（ステップ７
９）、それ以外の論理的に接続されたポートで接続通知
箇所決定通知を送信する（ステップ８１）。それ以外の
ノードは接続要求を局所的親ノードに対してリピート
し、それ以外の論理的に接続されたポートで接続通知箇
所決定通知を送信する（ステップ６６）。接続要求をリ
ピートした通信ノードが、接続許可を受信したら（ステ
ップ６７）、接続要求を行ってきた局所的子ノードに接
続許可をリピートし（ステップ６８）、それ以外の論理
的に接続されたポートで接続通知箇所決定通知を送信す
る（ステップ６９）。

【００４７】接続通知箇所決定通知を受信した場合は全
ての論理的に接続されたポートで接続通知箇所決定通知
を送信する（ステップ６９）。局所的ルートノードが待
機時間経過後に、接続要求を受信しない場合は、接続通
知を行えるポートを持つ通信ノードのうち、局所的ルー
トノードは接続通知箇所決定通知を受信した場合は、受
信した以外の全ての論理的に接続されたポートで接続通
知箇所決定通知を送信し（ステップ８１）、接続ステッ
プ２へ遷移する。それ以外の通信ノードが接続要求を受
信しない場合は接続要求を局所的親ノードに対して送信
し（ステップ６３）、接続許可を受信したら、接続ステ
ップ２へ、接続通知箇所決定通知を受信したら待機ステ
ップ４へ遷移する。

【００４８】局所的ルートノード以外の通信ノードが待
機時間経過後に、接続要求を受信しない場合には、接続
通知を行えるポートを持たない通信ノードは、接続通知
箇所決定通知を受信したら（ステップ６２，６５）受信
した以外の全ての論理的に接続されたポートで接続通知
箇所決定通知を送信し（ステップ６９）、待機ステップ
４へ遷移する。接続通知を受信したらこれをリピートす
る。以上のようにして接続通知を行う通信ノードは決め
られる。

【００４９】この後者の方法は接続要求を行う通信ノー
ドが多数の場合、調停が高速に行われる。以上のような
処理を繰り返し行うことにより充分な時間が経った状態
では、バス上の通信ノード全てが１つのノードグループ
を形成していることになる。待機ステップ４では、トポ
ロジー修正フェーズ１０を開始してからの時間がトポロ
ジー修正時間を超えていれば（ステップ７）、接続に関
する情報を固定して、トポロジー修正フェーズ１０を終
了し、通常の初期化フェーズに戻る。

【００５０】ＩＥＥＥ１３９４の規定のケーブル物理層
は、一般的にポート、レシーバ、トランスミッタ、ステ
ートマシン、リンクインターフェース、乱数発生手段に
より構成されるが、以上のトポロジー修正方式は、ソフ
トウェア処理に頼ることなくハードロジックで構成され
たステートマシンについて変更を加えるだけで、接続関
係の構築が実現可能である。

【００５１】ここで、ノードの接続関係を論理的に無効
にすること、および接続関係を再構築するということ
と、現実のハードウェア構成上の配線との関係について
説明する。接続関係を無効にするというのは、具体的に
はステートマシンのポートの接続に関するフラグをクリ
アすることであり、これを再構築するというのは、必要
箇所のフラグをセットしていく作業に相当する。このよ
うな処理を実現するのには、ポート等のアナログ回路の
変更は不要で、ステートマシンのロジックを変更するだ
けでよい。

【００５２】以上説明したように、この実施の形態によ
れば、いったん接続関係を論理的に無効にして、論理的
に接続関係を再構築することにより、物理的にループ配
置されたバスを、ツリーもしくはディジーチェーンとし
て認識することで、通信可能にする効果がある。また、
隣接する通信ノードとの信号のやりとりによってのみ処
理が行われるため、ハードウェアのみで実現することが
できる。また、隣接通信ノードとの接続可能性を、双方
とも接続通知を行っているかどうかで判断することによ
り、シリアルケーブルのように限られた情報の伝達しか
できない伝送路でも実現できる。また、接続可能と判断
された通信ノード同士が同一のノードグループに属し、
１つのノードグループからは１ポートからしか接続通知
を行わないことで、離れたノードと情報をやりとりする
ことなく、トポロジーが再構成される過程でループが形
成されるのを防ぐことができる。また、接続通知箇所決
定ステップで、まだ隣接通信ノードと接続可能でないル
ープを形成するポートを持つループ内ノードが接続要求
を送信することにより、短時間でノードグループ内で接
続通知を行うノードの候補を決めることができる。ま
た、接続通知箇所決定ステップで、先に接続要求を行っ
た通信ノードの要求を優先して、他の隣接通信ノードに
リピートすることにより、情報の多くのせられない伝送
路上で、高速に要求の伝搬、調停を行うことができる。
また、接続通知箇所決定ステップで、接続要求をリピー
トした方向の通信ノード全ての接続許可を得て、接続通
知を行うことで、ルートなどを決めずに接続通知を行う
ノードを決定することができる。

【００５３】また、接続通知箇所決定ステップで、接続
要求をリピートする先のない通信ノードから接続許可を
開始することで、ルートなどを決めずに、接続通知を行
うノードを決定することができる。また、接続通知箇所
決定ステップで、同時に接続要求をしてきた通信ノード
に対して、接続要求を送信して、要求の競合状態を作り
出すことにより、要求を再試行させることができる。

【００５４】また、接続通知箇所決定ステップで、乱数
発生手段により、接続要求の競合の観測から、接続要求
再開までの待機時間をランダムに決定することで、接続
要求の調停結果の規則性をなくすことができる。また、
接続通知箇所決定ステップで、選択される接続要求の競
合の観測から、接続要求再開までの待機時間の差が、バ
ス上で最も離れた通信ノード間で信号を往復してリピー
トさせるのに充分な時間であることにより、待機時間の
選択結果が異なる場合に、確実に競合の勝敗を決定する
ことができる。また、接続通知箇所決定ステップで、ノ
ードグループ内での局所的なルートノードを決定するこ
とにより、多数の通信ノードからの接続要求の調停を高
速に行うことができる。

【００５５】また、接続ステップで、接続通知を送信す
るポートを、まだ接続可能な隣接通信ノードのないルー
プを構成するポートのなかから、ランダムに決定するこ
とにより、接続通知ポートとして選ばれるポートの規則
性をなくすことができる。また、待機ステップで、待機
する時間を乱数発生手段を用いてランダムに決定するこ
とにより、接続通知ノードとして選ばれるノードの規則
性をなくすことで、接続可能なパターンが出現しないよ
うな無限ループに陥るのを防ぐことができる。

【００５６】また、隣接通信ノードと接続可能と判定さ
れたポートから接続確認を送信し、接続確認ステップで
も隣接通信ノードと接続可能かを判定することにより、
各通信ノード間のクロックの位相のずれによる、接続可
能性の判断の食い違いをなくすことができる。また、ル
ープ検出時から一定時間経過後にトポロジー修正の処理
を終了することにより、離れた通信ノード間で情報をや
りとりすることなく処理を完了させることができる。

【００５７】

【発明の効果】請求項１記載のトポロジー修正方式によ
れば、いったん接続関係を論理的に無効にして、論理的
に接続関係を再構築することにより、物理的にループ配
置されたバスを、ツリーもしくはディジーチェーンとし
て認識することで、通信可能にする効果がある。また、
隣接する通信ノードとの信号のやりとりによってのみ処
理が行われるため、ハードウェアのみで実現することが
できる。

【００５８】請求項２記載のトポロジー修正方式によれ
ば、隣接通信ノードとの接続可能性を、双方とも接続通
知を行っているかどうかで判断することにより、シリア
ルケーブルのように限られた情報の伝達しかできない伝
送路でも実現できる。請求項３記載のトポロジー修正方
式によれば、接続可能と判断された通信ノード同士が同
一のノードグループに属し、１つのノードグループから
は１ポートからしか接続通知を行わないことで、離れた
ノードと情報をやりとりすることなく、トポロジーが再
構成される過程でループが形成されるのを防ぐことがで
きる。

【００５９】請求項４記載のトポロジー修正方式によれ
ば、接続通知箇所決定ステップで、まだ隣接通信ノード
と接続可能でないループを形成するポートを持つループ
内ノードが接続要求を送信することにより、短時間でノ
ードグループ内で接続通知を行うノードの候補を決める
ことができる。請求項５記載のトポロジー修正方式によ
れば、接続通知箇所決定ステップで、先に接続要求を行
った通信ノードの要求を優先して、他の隣接通信ノード
にリピートすることにより、情報の多くのせられない伝
送路上で、高速に要求の伝搬、調停を行うことができ
る。

【００６０】請求項６記載のトポロジー修正方式によれ
ば、接続通知箇所決定ステップで、接続要求をリピート
した方向の通信ノード全ての接続許可を得て、接続通知
を行うことで、ルートなどを決めずに接続通知を行うノ
ードを決定することができる。請求項７記載のトポロジ
ー修正方式によれば、接続通知箇所決定ステップで、接
続要求をリピートする先のない通信ノードから接続許可
を開始することで、ルートなどを決めずに、接続通知を
行うノードを決定することができる。

【００６１】請求項８記載のトポロジー修正方式によれ
ば、接続通知箇所決定ステップで、同時に接続要求をし
てきた通信ノードに対して、接続要求を送信して、要求
の競合状態を作り出すことにより、要求を再試行させる
ことができる。請求項９記載のトポロジー修正方式によ
れば、接続通知箇所決定ステップで、乱数発生手段によ
り、接続要求の競合の観測から、接続要求再開までの待
機時間をランダムに決定することで、接続要求の調停結
果の規則性をなくすことができる。

【００６２】請求項１０記載のトポロジー修正方式によ
れば、接続通知箇所決定ステップで、選択される接続要
求の競合の観測から、接続要求再開までの待機時間の差
が、バス上で最も離れた通信ノード間で信号を往復して
リピートさせるのに充分な時間であることにより、待機
時間の選択結果が異なる場合に、確実に競合の勝敗を決
定することができる。

【００６３】請求項１１記載のトポロジー修正方式によ
れば、接続通知箇所決定ステップで、ノードグループ内
での局所的なルートノードを決定することにより、多数
の通信ノードからの接続要求の調停を高速に行うことが
できる。請求項１２記載のトポロジー修正方式によれ
ば、接続ステップで、接続通知を送信するポートを、ま
だ接続可能な隣接通信ノードのないループを構成するポ
ートのなかから、ランダムに決定することにより、接続
通知ポートとして選ばれるポートの規則性をなくすこと
ができる。

【００６４】請求項１３記載のトポロジー修正方式によ
れば、待機ステップで、待機する時間を乱数発生手段を
用いてランダムに決定することにより、接続通知ノード
として選ばれるノードの規則性をなくすことで、接続可
能なパターンが出現しないような無限ループに陥るのを
防ぐことができる。請求項１４記載のトポロジー修正方
式によれば、隣接通信ノードと接続可能と判定されたポ
ートから接続確認を送信し、接続確認ステップでも隣接
通信ノードと接続可能かを判定することにより、各通信
ノード間のクロックの位相のずれによる、接続可能性の
判断の食い違いをなくすことができる。

【００６５】請求項１５記載のトポロジー修正方式によ
れば、ループ検出時から一定時間経過後にトポロジー修
正の処理を終了することにより、離れた通信ノード間で
情報をやりとりすることなく処理を完了させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のトポロジー修正方式を説
明するためのフローチャートである。

【図２】通信ノードがループ配置されている状態を示す
概略図である。

【図３】通信ノード間の論理的な接続が無効になった状
態を示す概略図である。

【図４】接続通知が送信されている状態を示す概略図で
ある。

【図５】接続通知によって接続可能と判断された状態を
示す概略図である。

【図６】接続可能と判断された通信ノード同士がノード
グループを形成する状態を示す概略図である。

【図７】ノードグループが構成要素を増やしていく状態
を示す概略図である。

【図８】バス全体が１つのノードグループとなった状態
を示す概略図である。

【図９】通信ノード０が先に接続可能と判断した場合を
示す模式図である。

【図１０】通信ノード１が先に接続可能と判断した場合
を示す模式図である。

【図１１】局所的ルートノードを決定しない方法による
接続通知箇所決定ステップの具体例を示すフローチャー
トである。

【図１２】局所的ルートノードを決定する方法による接
続通知箇所決定ステップの具体例の上半分を示すフロー
チャートである。

【図１３】局所的ルートノードを決定する方法による接
続通知箇所決定ステップの具体例の下半分を示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

１ ループ検出ステップ ２ 接続ステップ ３ 接続確認ステップ ４ 待機ステップ ５ 接続通知箇所決定ステップ １００〜１０２ 通信ノード １０３〜１０８ ポート １１０〜１１２ 伝送路 １１３，１１４ ノードグループ １１５〜１１９ 接続通知

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の通信ノードと前記通信ノード間を
   接続する伝送路により構成されるバスにおいて、前記通
   信ノードが前記伝送路によってループを含む配置で接続
   された場合、各前記通信ノードはループ検出ステップで
   ループに含まれるかを判定し、ループを構成する前記通
   信ノードであるループ内通信ノードは、いったん前記伝
   送路の接続を論理的に無効にし、接続ステップで、前記
   伝送路によって接続された前記通信ノードのうち、ルー
   プを構成しているものである隣接通信ノードに対して接
   続通知を送信し、かつ論理的にループを形成せずに前記
   隣接通信ノードと接続可能かを判定し、接続可能と判定
   された箇所で論理的な接続を有効とすることを特徴とす
   るトポロジー修正方式。
2. 【請求項２】 接続ステップで、ループ内通信ノードが
   接続通知を送信している伝送路で、隣接通信ノードも前
   記接続通知を送信している場合に、論理的にループを形
   成せずに前記隣接通信ノードと接続可能であると判定す
   ることを特徴とする請求項１記載のトポロジー修正方
   式。
3. 【請求項３】 接続ステップで、ループ内通信ノードが
   論理的にループを形成せずに新たに隣接通信ノードと接
   続可能と判定した場合、既に前記ループ内通信ノードが
   形成している、接続可能な前記通信ノード同士で構成さ
   れるノードグループと、新たに接続可能と判定した前記
   隣接通信ノードが形成している前記ノードグループと
   が、新たに同一の前記ノードグループを形成し、１つの
   前記ノードグループからは最大１ポートで接続通知を送
   信することを特徴とする請求項１記載のトポロジー修正
   方式。
4. 【請求項４】 接続通知箇所決定ステップで、ループ内
   通信ノードが、隣接通信ノードとまだ接続可能でないポ
   ートが１箇所以上ある場合、接続通知を行う通信ノード
   となることを要求する接続要求を行い、前記接続要求の
   送信後、接続通知可能と判断したら、接続ステップに遷
   移することを特徴とする請求項１記載のトポロジー修正
   方式。
5. 【請求項５】 接続通知箇所決定ステップで、ループ内
   通信ノードが接続要求を送信しないうちに前記接続要求
   を受信した場合、前記接続要求を受信した以外のループ
   を構成するポートで前記接続要求を送信することを特徴
   とする請求項４記載のトポロジー修正方式。
6. 【請求項６】 接続通知箇所決定ステップで、ループ内
   通信ノードが接続要求を送信した全てのポートで接続許
   可を受信した場合、前記接続要求を送信するよりも先に
   前記隣接通信ノードからの前記接続要求を受信していな
   ければ、接続通知可能と判断して、接続ステップに遷移
   し、受信していれば、前記接続要求を受信したポートで
   前記接続許可を送信することを特徴とする請求項４記載
   のトポロジー修正方式。
7. 【請求項７】 接続通知箇所決定ステップで、接続要求
   を受信したポートが１つで、かつそれ以外にループを構
   成するポートがない場合、前記接続要求を受信したポー
   トで接続許可を送信することを特徴とする請求項４記載
   のトポロジー修正方式。
8. 【請求項８】 接続通知箇所決定ステップで、複数の接
   続要求を同時に受信したと判断した場合に、前記接続要
   求を受信したポートで前記接続要求を送信することを特
   徴とする請求項４記載のトポロジー修正方式。
9. 【請求項９】 接続通知箇所決定ステップで、接続要求
   を送信したポートで前記接続要求の競合が観測された場
   合、前記接続要求の送信を自ら開始したループ内通信ノ
   ードが、乱数発生手段によって与えられる乱数に基づい
   て選択された待機時間、前記接続要求を送信したポート
   での送信を停止することを特徴とする請求項４記載のト
   ポロジー修正方式。
10. 【請求項１０】 接続通知箇所決定ステップで、乱数発
    生手段によって与えられる乱数に基づいて選択される待
    機時間同士の差が、バスの最長経路に対応する長さの伝
    送路で信号を往復させるのに必要な時間以上であること
    を特徴とする請求項９記載のトポロジー修正方式。
11. 【請求項１１】 接続通知箇所決定ステップで、ノード
    グループ内で、局所的ルートノードを決定し、前記局所
    的ルートノードに対して接続要求を行い、前記局所的ル
    ートノードが接続許可の送信を開始することを特徴とす
    る請求項１記載のトポロジー修正方式。
12. 【請求項１２】 接続通知箇所決定ステップで、接続通
    知可能になった場合、接続通知を行うポートを、ループ
    を構成するポートで、まだ接続可能な状態にないポート
    から、乱数発生手段によって与えられる乱数に基づいて
    選択することを特徴とする請求項４記載のトポロジー修
    正方式。
13. 【請求項１３】 待機ステップでの待機時間を、乱数発
    生手段によって与えられる乱数に基づいて複数の時間の
    中から決定することを特徴とする請求項１記載のトポロ
    ジー修正方式。
14. 【請求項１４】 接続ステップの直後に、接続確認ステ
    ップを有し、前記接続確認ステップで隣接通信ノードと
    接続可能であるかの判定を行い、直前の前記接続ステッ
    プで前記隣接通信ノードと接続可能と判定された場合に
    は、前記隣接通信ノードが自らと接続可能と判断させる
    接続確認を送信することを特徴とする請求項１記載のト
    ポロジー修正方式。
15. 【請求項１５】 ループ検出ステップでループが検出さ
    れてから、トポロジー修正に必要な時間が経過していた
    ら、トポロジー修正の処理を終了することを特徴とする
    請求項１記載のトポロジー修正方式。