JPWO2014128837A1

JPWO2014128837A1 - ネットワークシステム

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Publication number: JPWO2014128837A1
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Authority: JP
Inventors: 重枝　哲也; 哲也重枝
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Priority date: 2013-02-19
Filing date: 2013-02-19
Publication date: 2017-02-02
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Abstract

機器ネットワーク２２が基幹ネットワーク２１と二箇所で接続された構成において、通常は、機器１１−１とスイッチ装置２−２とを通信可能に接続すると共に、機器１１−４とスイッチ装置２−１との通信を遮断する。機器１１−１は、スイッチ装置２−２とのリンク状態を監視しており、機器１１−４は、機器１１−１にリンク状態を問い合わせる。機器１１−４は、機器１１−１とスイッチ装置２−２とが通信可能に接続されていない場合、または、機器ネットワーク２２を経由して機器１１−１と通信できない場合は、スイッチ装置２−１との間の遮断状態を解除する。

Description

本発明は、冗長構成のネットワークシステムに関するものである。

ネットワークの可用性を高めるために、一般的に、ネットワークの冗長化が行われている。ここで冗長化とは、ネットワーク機器とネットワーク回線を余分に確保し、それらをバックアップ系として待機させるものをいう。運用中のネットワーク機器またはネットワーク回線がダウンした場合、待機しているバックアップ系に切り替えることにより、ネットワークをダウンさせずに、引き続き運用することができる。冗長化されたネットワークシステムは広く運用されている。

このようにネットワークを冗長化した場合、可用性を高めることができるが、冗長化は適切に行う必要がある。例えば、冗長化によりネットワークにループが形成され、このネットワークにブロードキャストフレームが送信された場合、ブロードキャストフレームはこのループを繰り返し回り続け、やがて通信帯域を使い切ってしまい、ネットワークシステムをダウンさせてしまう。このような現象はブロードキャストストームと呼ばれている。こうした現象を防ぎ、冗長化したネットワークを正しく動作させるために、従来、例えばスパニングツリープロトコルが使用されている（例えば、非特許文献１を参照。)。

スパニングツリーは、ブロードキャストフレームがループを回り続けることを防ぐためにネットワークを構成するスイッチに付与される機能であり、この機能はスパニングツリープロトコルによって実現される。スパニングツリーが有効になっていると、スイッチで構成したネットワークにループが存在しても、実際には通信を受け付けないポート（ブロッキングポート）が自動的に設定され、最終的に１台のスイッチを頂点とするツリー構造が形成される。

「最新ルーティング＆スイッチングハンドブック」、 Gene著、秀和システム刊（第４章「スパニングツリープロトコル」）

基幹ネットワークに接続されるサブネットワークを考える。基幹ネットワークとの接続が重要な場合、サブネットワークは基幹ネットワークと二箇所で接続することで冗長構成にすることができる。

しかし、この接続の結果、基幹ネットワークとサブネットワークとによりループが形成される。したがって、ブロードキャストストームの発生を回避するためには、ループ状の通信経路が形成されないように対処する必要がある。

このようなループ構造を解消するためには、上記のように、例えばスパニングツリープロトコルを適用することができるが、この場合は、基幹ネットワークとサブネットワークが共にスパニングツリープロトコルに対応する必要がある。したがって、既に構築された基幹ネットワークがスパニングツリープロトコルに対応していない場合は、サブネットワークの接続に際して、サブネットワークのみならず、基幹ネットワークもスパニングツリープロトコルに対応するようシステムを再構築する必要がある。

また、基幹ネットワークがスパニングツリープロトコルに対応している場合でも、サブネットワークの接続に際して、サブネットワーク接続後のネットワーク全体に対して、スパニングツリープロトコルを適用してネットワーク全体の通信経路を再構築する必要がある。

しかも、スパニングツリープロトコルを適用した場合には、ネットワークの接続構造を解析する処理などに時間を要し、スパニングツリーの収束に時間を要する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、サブネットワークである機器ネットワークを基幹ネットワークに二箇所で接続してネットワークを構成する場合において、スパニングツリープロトコルを適用することなく、簡素な制御処理でループ状の通信経路の形成を回避しネットワークの冗長性を確保することが可能なネットワークシステムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るネットワークシステムは、複数個のスイッチ装置を組み合わせて構成された基幹ネットワークと、複数個の機器を組み合わせて構成され、各機器の内部にそれぞれスイッチ部と、このスイッチ部の接続を制御して通信を行うことが可能な接続制御部とが設けられ、前記複数個の機器のうちの一つである第１の機器のスイッチ部が前記基幹ネットワークに接続されると共に前記複数個の機器のうちの別の一つである第２の機器のスイッチ部が前記基幹ネットワークに接続されることで前記基幹ネットワークと二箇所のみで接続された機器ネットワークと、を備え、前記第１の機器の接続制御部は、当該第１の機器のスイッチ部が前記基幹ネットワークと通信可能に接続されているか否かを判定する判定部を有し、前記第２の機器の接続制御部は、前記基幹ネットワークとの直接の通信に関して起動時に当該第２の機器のスイッチ部を前記基幹ネットワークから遮断した状態に初期設定する初期設定部と、前記第１の機器のスイッチ部が前記基幹ネットワークと通信可能に接続されているか否かの判定情報を、前記機器ネットワークを経由して前記判定部に問い合わせることで取得する判定情報取得部とを有し、前記第２の機器の接続制御部は、前記判定情報取得部により前記判定部から取得した前記判定情報に基づき、前記第１の機器のスイッチ部が前記基幹ネットワークと通信可能に接続されている場合は、前記基幹ネットワークとの直接の通信に関して当該第２の機器のスイッチ部が前記基幹ネットワークから遮断した状態を維持し、前記第１の機器のスイッチ部が前記基幹ネットワークと通信可能に接続されていない場合、または、前記第１の機器と通信できない場合は、当該第２の機器のスイッチ部を前記基幹ネットワークと直接通信可能に接続することを特徴とする。

本発明によれば、機器ネットワークを基幹ネットワークに二箇所で接続してネットワークを構成する場合において、スパニングツリープロトコルを適用することなく、簡素な制御処理でループ状の通信経路の形成を回避しネットワークの冗長性を確保することが可能なネットワークシステムを提供することができる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態１に係るネットワークシステムの構成の一例を示す図である。図２は、実施の形態１における機器の内部構成の一例を示す図である。図３は、機器１１−１，１１−４のＣＰＵ（接続制御部）の機能構成の一部を示した図である。図４は、機器１１−４のポートＰ２の遮断機能を説明するための図である。図５は、実施の形態１の第１の変形例に係るネットワークシステムの構成の一例を示す図である。図６は、実施の形態１の第２の変形例に係るネットワークシステムの構成の一例を示す図である。図７は、実施の形態２に係るネットワークシステムの構成の一例を示す図である。

以下に、本発明に係るネットワークシステムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係るネットワークシステムの構成の一例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態のネットワークシステムは、基幹ネットワーク２１と、この基幹ネットワーク２１に二箇所で接続されたサブネットワークである機器ネットワーク２２とにより構成されている。基幹ネットワーク２１は、例えば、スイッチ装置２−１，２−２を組み合わせて構成される。機器ネットワーク２２は、例えば、機器１１−１〜１１−４を備えて構成されている。

スイッチ装置２−１，２−２は、それぞれ例えばイーサネット（登録商標）スイッチである。スイッチ装置２−１，２−２は、ネットワーク接続用に例えば５つのポートを備えている。スイッチ装置２−１，２−２は互いに接続されている。なお、図示例では、基幹ネットワーク２１を構成するスイッチ装置の個数を例えば２個としているが、一般に複数個とすることができる。

機器１１−１〜１１−４は、例えば、デイジーチェーン状に接続されている。具体的には、機器１１−１は機器１１−２と接続され、機器１１−２は機器１１−３と接続され、機器１１−３は機器１１−４と接続されている。また、機器ネットワーク２２のデイジーチェーン状の接続の一端に位置する機器１１−１（第１の機器）はスイッチ装置２−２（第１のスイッチ装置）と接続され、機器ネットワーク２２のデイジーチェーン状の接続の他端に位置する機器１１−４（第２の機器）はスイッチ装置２−１（第２のスイッチ装置）と接続されている。

このように、本実施の形態のネットワークシステムでは、基幹ネットワーク２１に機器ネットワーク２２が接続され、接続箇所は、スイッチ装置２−２と機器１１−１との接続箇所とスイッチ装置２−１と機器１１−４との接続箇所の二箇所のみである。そのため、このネットワークシステムにおいては、スイッチ装置２−１，２−２および機器１１−１〜１１−４によりに物理的にはループ（リング）が形成されることとなる。

図２は、本実施の形態における機器の内部構成の一例を示す図である。図２において、機器１１は、図１の機器１１−１〜１１−４のいずれかを表しており、これらの機器の共通の構成を示している。機器１１は、ＣＰＵ１０１（接続制御部）と、このＣＰＵ１０１に接続されたスイッチ部１０２とを含んで構成されている。

スイッチ部１０２は、例えば、イーサネット（登録商標）スイッチ本体としての機能を有するスイッチブロック１０３と、スイッチブロック１０３とそれぞれ接続され外部のネットワークケーブルとのインターフェースとなるネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０４，１０５と、スイッチブロック１０３と接続されてＣＰＵ１０１とのインターフェースとなるＣＰＵインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０６とを備えている。

また、スイッチ部１０２は、例えば、ポートＰ１〜Ｐ３を備えている。ポートＰ１は、ネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０４を介してスイッチブロック１０３に接続されると共に、外部のネットワークケーブルに接続される。ポートＰ２は、ネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０５を介してスイッチブロック１０３に接続されると共に、外部のネットワークケーブルに接続される。ポートＰ３は、ＣＰＵインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０６を介してスイッチブロック１０３に接続されると共に、ＣＰＵ１０１に接続される。

スイッチブロック１０３は、ネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０４，１０５、およびＣＰＵインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０６間のスイッチとして動作する。スイッチブロック１０３は、例えばＩＣパッケージにより構成される。ネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０４，１０５は、ケーブル信号から電気信号への変換およびその逆の変換を行う。ネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０４，１０５は物理層のインターフェースである。ＣＰＵ１０１は、ＣＰＵインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０６を介してスイッチブロック１０３と接続され、このスイッチブロック１０３を制御することにより、スイッチ部１０２の接続を制御し、外部と通信をすることができる。なお、図２では、機器１１の内部構成のうち通信に使用される構成のみを示している。そのため、通信機能以外の機器固有の構成は省略している。例えば、機器１１が表示器である場合には、表示部などが存在することはいうまでもない。

上記のように、機器１１−１は、ポートＰ１を介してネットワークケーブルにより基幹ネットワーク２１のスイッチ装置２−２と接続され、機器１１−４は、ポートＰ２を介してネットワークケーブルにより基幹ネットワーク２１のスイッチ装置２−１と接続されている。そのため、機器ネットワーク２２と基幹ネットワーク２１とこれらを接続するネットワークケーブルとにより物理的にはループ（リング）が形成される。したがって、ブロードキャストストームの発生を回避するためには、実際の通信経路がループ状にならないように構成する必要がある。

そこで、本実施の形態では、機器１１−１，１１−４に以下に説明するような機能を付与する。図３は、機器１１−１，１１−４のＣＰＵ（接続制御部）の機能構成の一部を示した図である。

まず、機器１１−１は、ポートＰ１を介してネットワークケーブルにより基幹ネットワーク２１のスイッチ装置２−２と通信可能に接続されている。すなわち、機器１１−１のスイッチ部は、（電源）起動後、ネットワークケーブル等に通信不良が発生しない限りは、スイッチ装置２−２と通信可能に接続された状態にある。

また、機器１１−１のＣＰＵ（接続制御部）は、機器１１−１のスイッチ部がスイッチ装置２−２と通信可能に接続されているか否かを判定する判定部５０を有する（図３（ａ））。判定部５０は、機器１１−１のスイッチ部とスイッチ装置２−２とのリンク状態を監視しており、機器１１−１のスイッチ部とスイッチ装置２−２との間でのリンク断を検出した場合には、機器１１−１のスイッチ部とスイッチ装置２−２とが通信可能に接続されていないと判断する。判定部５０は、この判定処理を例えば一定周期で行っている。

続いて、機器１１−４の機能について説明する。まず、機器１１−４は、（電源）起動時に、ポートＰ２を介した基幹ネットワーク２１との直接の通信を遮断するように初期設定する。すなわち、機器１１−４のＣＰＵ（接続制御部）は、（電源）起動時に、スイッチ装置２−２との直接の通信に関して、機器１１−４のスイッチ部をスイッチ装置２−２から遮断した状態に初期設定する初期設定部６０を有する（図３（ｂ））。

また、機器１１−４は、（電源）起動後は、機器ネットワーク２２を経由して、機器１１−１のスイッチ部が基幹ネットワーク２１と通信可能に接続されているか否かの判定情報を機器１１−１（判定部５０）から取得する。すなわち、機器１１−４のＣＰＵ（接続制御部）は、機器１１−１のスイッチ部がスイッチ装置２−２と通信可能に接続されているか否かの判定情報を、機器ネットワーク２２を使用して判定部５０から取得する判定情報取得部６１を有する。ここで、判定情報取得部６１は、例えば、判定部５０に判定情報を問い合わせることで判定部５０からの応答として判定情報を取得することができる。判定情報取得部６１は、例えば、一定周期で判定部５０に問い合わせをし、同周期で判定部５０から返信された判定情報を取得することができる。なお、判定情報取得部６１は、これ以外にも何らかの方法で判定部５０から判定情報を取得できればよい。例えば、機器１１−１は、判定情報取得部６１からの問い合わせによらずに、機器ネットワーク２２を使用して判定情報を定期的に機器１１−４へ送信するようにし、この判定情報を判定情報取得部６１が取得するようにしてもよい。

さらに、機器１１−４のＣＰＵ（接続制御部）は、判定情報取得部６１により判定部５０から取得した判定情報を参照し、機器１１−１のスイッチ部がスイッチ装置２−２と通信可能に接続されている場合は、スイッチ装置２−１との直接の通信に関して機器１１−４のスイッチ部が基幹ネットワーク２１から遮断された状態を維持し、機器１１−１のスイッチ部がスイッチ装置２−２と通信可能に接続されていない場合、または、機器１１−１と通信できない場合は、機器１１−４のスイッチ部をスイッチ装置２−１と直接通信可能に接続する設定とする。つまり、機器１１−４は、通常は、ポートＰ２を介した基幹ネットワーク２３との通信を遮断することでループ状の通信経路の形成を回避する一方で、機器１１−１とスイッチ装置２−２との間で通信不良が発生し、あるいは、機器１１−１と機器１１−４とを結ぶ機器ネットワーク２２に通信不良が発生した場合は、遮断していたポートＰ２を介した基幹ネットワーク２３との通信を開始することで、ネットワーク通信の冗長性を確保している。

なお、機器１１−４のポートＰ２による通信の遮断およびその解除は、例えばポートＶＬＡＮ（仮想ＶＬＡＮ）を利用することで簡易に実現することができる。具体的には、ポートＰ１，Ｐ３に対して同一のＶＬＡＮ番号を設定し、ポートＰ２に対してはポートＰ１，Ｐ３と異なるＶＬＡＮ番号を設定する。このように、ポートＰ１，Ｐ３をポートＰ２と異なるグループに設定する。

ポートＰ１，Ｐ３が同一のグループに属し、ポートＰ２はこれと異なるグループに属するように設定することにより、ポートＰ１に接続されたネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０４とポートＰ３に接続されたＣＰＵインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０６との間には通信経路が確立されるが、独立してグループ化された単一のポートＰ２については通信経路が確立されない。このため、ネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０４とネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０５間の通信、すなわち、ポートＰ１とポートＰ２間の通信は遮断される。

なお、図４では、ポートＶＬＡＮが上記のように設定された結果、ＣＰＵ１０１は、ポートＰ１を経由して基幹ネットワーク２１と通信することができるが、ポートＰ２を経由して基幹ネットワーク２１と通信することができないことを矢印Ｒ１で模式的に示している。

このように、機器１１−４では、スイッチブロック１０３にポートＶＬＡＮを設定しているので、通常、機器１１−４のネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０４とネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０５間の通信は遮断され、機器１１−４のポートＰ２を介した通信は遮断されている。そのため、基幹ネットワーク２１と機器ネットワーク２２との二点での接続にもかかわらず、ネットワークにループ状の通信経路は形成されない。つまり、基幹ネットワーク２１と機器ネットワーク２２との接続により、物理的にはループが形成されているが、基幹ネットワーク２１と機器ネットワーク２２との間の通信経路はスイッチ装置２−２と機器１１−１とを結ぶネットワークケーブルを経由することになり、実質この一箇所で接続された状態である。

他方、機器１１−４は、機器１１−１のスイッチ部がスイッチ装置２−２と通信可能に接続されていない場合、または、機器１１−１と通信できない場合は、機器１１−１とスイッチ装置２−２との接続または機器ネットワーク２２に障害が発生したと判断し、ポートＶＬＡＮの設定を解除する。この結果、機器１１−４では、ネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０４、ネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０５、およびＣＰＵインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０６間で通信が可能になる。すなわち、機器１１−４は、他の機器１１−１〜１１−３と同様に、二つのポートＰ１，Ｐ２を介した通信を行うことができる。

次に、本実施の形態の動作について図１〜図４を参照して説明する。まず、図１のように機器ネットワーク２２が基幹ネットワーク２１に接続された状態で、電源を投入してネットワークシステムを起動する。

機器１１−１は、起動時に、ポートＰ１を介してスイッチ装置２−２と通信可能に接続される。機器１１−１の判定部５０は、起動後、例えば一定周期でスイッチ装置２−２とのリンク状態を監視しており、機器１１−１のスイッチ部がスイッチ装置２−２と通信可能に接続されているか否かの判定を行い、判定結果を判定情報として保存している。

他方、機器１１−４は、起動時に、ポートＰ２を介したスイッチ装置２−１との通信を遮断した状態に設定される。これは、初期設定部６０が例えばスイッチブロック１０３にポートＶＬＡＮの設定を行うことでなされる。これにより、ネットワークの通信経路にループは形成されず、機器１１−１〜１１−４は、いずれもスイッチ装置２−２を経由して基幹ネットワーク２１に接続される。

機器１１−４は、起動後、例えば一定周期で、機器１１−１からスイッチ装置２−２とのリンク状態に関する判定情報を取得する。これは、例えば、判定情報取得部６１が一定周期で判定部５０に問い合わせを行い、判定部５０がその応答として最新の判定情報を判定情報取得部６１に返信することでなされる。

次に、機器１１−４のＣＰＵ（接続制御部）は、最新の判定情報に基づき、機器１１−１のスイッチ部がスイッチ装置２−２と通信可能に接続されている場合は、ポートＰ２を介したスイッチ装置２−１との通信を遮断した状態を維持する。つまり、機器１１−４のスイッチ部は、スイッチ装置２−１との直接の通信に関して、スイッチ装置２−１から遮断された状態のままである。これに対し、機器１１−４のＣＰＵ（接続制御部）は、最新の判定情報に基づいて機器１１−１のスイッチ部がスイッチ装置２−２と通信可能に接続されていない場合、または、機器ネットワーク２２を経由して機器１１−１と通信できない場合は、機器１１−１とスイッチ装置２−２との間に通信不良が発生し、または、機器ネットワーク２２に通信不良が発生したと判断して、ポートＰ２を介して機器１１−４のスイッチ部をスイッチ装置２−１に通信可能に接続する。例えば、機器１１−４のＣＰＵ（接続制御部）は、スイッチブロック１０３に設定していたポートＶＬＡＮを解除することで、機器１１−４のスイッチ部とスイッチ装置２−１とを通信可能に接続する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、機器ネットワーク２２を基幹ネットワーク２１に二箇所で接続してネットワークを構成した場合において、機器１１−１に判定部５０を設け、かつ、機器１１−４に初期設定部６０および判定情報取得部６１を設け、通常は、機器１１−４とスイッチ装置２−１との直接の通信を遮断し、機器１１−１とスイッチ装置２−２との間または機器ネットワーク２２における通信不良発生時には、機器１１−４とスイッチ装置２−１との直接の通信を開始するようにしたので、簡素な制御処理でループ（リング）状の通信経路の形成を回避すると共に、ネットワークの冗長性を確保することができる。

また、本実施の形態によれば、基幹ネットワーク２１および機器ネットワーク２２のいずれにもスパニングツリープロトコルを適用することなく、冗長化されたネットワークを構築することができる。

従来のように、スパニングツリープロトコルを適用したネットワークシステムでは、ルートブリッジを決定するために、すべてのスイッチ間でＢＰＤＵ（Bridge Protocol Data Unit）のやり取りが必要になるなど、スイッチ同士の通信が必要となる。これに対し、本実施の形態では、基幹ネットワーク２１と直接接続される機器１１−１，１１−４に追加機能を設けるだけで、機器１１−２，１１−３および基幹ネットワーク２１には追加機能を設ける必要がなく、さらに、機器１１−１，１１−４間以外でデータの送受信を行うことなく、ネットワークの冗長性を確保することができる。

また、機器１１−１は、スイッチ装置２−２とのリンク状態を検出することで、機器１１−１と基幹ネットワーク２１とが通信可能か否かを判定している。このように、機器１１−１と基幹ネットワーク２１とが通信可能か否かの判定は、機器１１−１の有する監視機能に基づいて行われるので、基幹ネットワーク２１内に別途通信の可否を判定するための装置等を設ける必要がなく、基幹ネットワーク２１に何らの設定変更を加える必要がない。

なお、本実施の形態では、図１に示すように、機器１１−１〜１１−４は例えばデイジーチェーン状に接続されているとしたが、機器ネットワーク２２と基幹ネットワーク２１とが二箇所で接続される構成であればよく、機器ネットワーク２２の具体的な構成に依存しない。例えば、図５のような構成も可能である。

図５は、本実施の形態の第１の変形例に係るネットワークシステムの構成を示す図である。図５では、機器ネットワーク２４の構成が図１とは異なっている。すなわち、機器ネットワーク２４は、例えば、機器１１−１〜１１−４およびスイッチ装置２−１０等から構成されているが、機器１１−１〜１１−４はデイジーチェーン状に接続されていない。具体的には、機器１１−１は機器１１−２と接続され、機器１１−２はスイッチ装置２−１０と接続され、スイッチ装置２−１０は機器１１−３，１１−４とそれぞれ接続されている。ただし、機器１１−１はスイッチ装置２−２と接続され、機器１１−４はスイッチ装置２−１と接続されている点は図１と同様である。なお、機器１１−１，１１−４は図１〜図４を参照して説明した機能と同様の機能を有するものとする。

さらに、機器１１−４は、通常は、スイッチ装置２−１との直接の通信を遮断しており、機器１１−１からの最新の判定情報に基づき、機器１１−１のスイッチ部がスイッチ装置２−２と通信可能に接続されていない場合、または、機器ネットワーク２４を経由して（具体的には、スイッチ装置２−１０、機器１１−２を順次経由して）機器１１−１と通信できない場合は、スイッチ装置２−１との直接の通信を開始する。このような動作により、本変形例は図１〜図４の構成の場合と同様の効果を奏する。

また、本実施の形態では、基幹ネットワーク２１は例えば二つのスイッチ装置２−１，２−２で構成されているが、本実施の形態は基幹ネットワーク２１の構成に依存することなく適用することができる。例えば、図６のような構成も可能である。

図６は、本実施の形態の第２の変形例に係るネットワークシステムの構成を示す図である。図６では、基幹ネットワーク２３の構成が図１とは異なっている。すなわち、基幹ネットワーク２３は、例えば、スイッチ装置２−１〜２−３等から構成されているが、スイッチ装置２−１〜２−３の接続により物理的にはループ（リング）が形成されている。また、機器ネットワーク２２は二箇所で基幹ネットワーク２３と接続され、具体的には、機器１１−１とスイッチ装置２−２とが接続され、機器１１−４とスイッチ装置２−１とが接続されている。なお、機器１１−１，１１−４は図１〜図４を参照して説明した機能と同様の機能を有するものとする。

ここで、基幹ネットワーク２３は既に運用されている既存のネットワークであり、この既存の基幹ネットワーク２３に新たに機器ネットワーク２２を接続する場合を考える。この場合、基幹ネットワーク２３は既に運用されているので、通信経路にループ（リング）が形成されないように何らかの方法で既に対処がなされているはずである。そして、この既存の基幹ネットワーク２３に機器ネットワーク２２を接続する場合、基幹ネットワーク２３と機器ネットワーク２２とこれらを接続するネットワークケーブルにより物理的には新たにループ（リング）が形成されることになるが、機器１１−１，１１−４が図１〜図４を用いて説明した制御処理を行うことにより、ループ状の通信経路の発生を回避し、ネットワークの冗長性も確保することができる。

このように、既に基幹ネットワーク２３が構築され、この基幹ネットワーク２３に後から機器ネットワーク２２を接続して機器１１−１〜１１−４を実装する場合でも、基幹ネットワーク２３の構成に依存することなく、かつ基幹ネットワーク２３の構成を変更することなく、ループの形成を回避することができる。よって、機器ネットワーク２２を追加的に付加する場合でもネットワークシステムの構築が容易となる。

これに対し、従来のように、スパニングツリープロトコルを適用する場合には、サブネットワークの新たな接続に際して、接続後のネットワーク全体に対してスパニングツリープロトコルを適用して通信経路を再構築する必要がある。

実施の形態２．
図７は、本実施の形態に係るネットワークシステムの構成の一例を示す図である。図７に示すように、本実施の形態に係るネットワークシステムは列車内に構築されている。列車は、例えば複数の車両を連結した編成からなり、例えば１号車（先頭車両または後尾車両）と２号車を示している。なお、列車が１両編成の場合および３両以上の編成からなる場合も同様である。

基幹ネットワーク２０１は、列車内で車両間にわたって設けられたネットワークである。基幹ネットワーク２０１は、例えば、スイッチ装置２−１〜２−４および管理装置１を備えて構成されている。スイッチ装置２−１〜２−４は、例えばこの順でデイジーチェーン状に接続されている。すなわち、スイッチ装置２−１はスイッチ装置２−２と接続され、スイッチ装置２−２はスイッチ装置２−３と接続され、スイッチ装置２−３はスイッチ装置２−４と接続されている。管理装置１、スイッチ装置２−１，２−２は例えば１号車に搭載されている。管理装置１は例えばスイッチ装置２−１と接続されている。スイッチ装置２−３，２−４は例えば２号車に搭載されている。スイッチ装置２−１〜２−４は、実施の形態１と同様に、それぞれ例えばイーサネット（登録商標）スイッチである。なお、各車両に搭載されるスイッチ装置の個数は図示例の２台に限定されない。

管理装置１は、機器１１−１〜１１−９の状態を監視するために、基幹ネットワーク２０１および機器ネットワーク２０２，２０３を利用してこれらの機器と定期的に通信を行っている。管理装置１は具体的には列車情報管理装置である。列車情報管理装置は、列車情報を収集し管理する装置であって、車両搭載機器の動作状態を監視すると共に各機器の動作を個別に制御することができる。列車情報管理装置は、車両搭載機器に対して定期的に状態データ要求信号を送信し、各機器はこの状態データ要求信号を受信すると管理装置１に対してその機器の状態データを含んだ応答信号を返信する。このようにして、列車情報管理装置は定期的に車両搭載機器と通信をする。なお、管理装置１を１号車以外の車両に設けてもよいし、管理装置１を各車両に設けてもよい。

機器ネットワーク２０２は、１号車に設けられた機器のサブネットワークであり、基幹ネットワーク２０１と二箇所で接続されている。機器ネットワーク２０２は、例えばデイジーチェーン状に接続された４つの機器１１−１〜１１−４からなる。具体的には、機器１１−１は機器１１−２と接続され、機器１１−２は機器１１−３と接続され、機器１１−３は機器１１−４と接続されている。なお、機器１１−１〜１１−４は、それぞれ実施の形態１で説明した機器１１と同様の内部構成を有する（図２〜図４参照）。特に、機器ネットワーク２０２の機器１１−１は、スイッチ装置２−２と接続され、実施の形態１の機器１１−１と同じ機能を有し、機器ネットワーク２０２の機器１１−４は、スイッチ装置２−１と接続され、実施の形態１の機器１１−４と同じ機能を有する。このように、機器ネットワーク２０２と基幹ネットワーク２０１との接続態様は、実施の形態１の図１と同様である。

機器ネットワーク２０３は、２号車に設けられた機器のサブネットワークであり、基幹ネットワーク２０１と二箇所で接続されている。機器ネットワーク２０３は、例えばデイジーチェーン状に接続された５つの機器１１−５〜１１−９からなる。具体的には、機器１１−５は機器１１−６と接続され、機器１１−６は機器１１−７と接続され、機器１１−７は機器１１−８と接続され、機器１１−８は機器１１−９と接続されている。なお、機器１１−５〜１１−９は、それぞれ実施の形態１で説明した機器１１と同様の内部構成を有する（図２〜図４参照）。特に、機器ネットワーク２０３の機器１１−５は、スイッチ装置２−４と接続され、実施の形態１の機器１１−１と同じ機能を有し、機器ネットワーク２０３の機器１１−９は、スイッチ装置２−３と接続され、実施の形態１の機器１１−４と同じ機能を有する。このように、機器ネットワーク２０３と基幹ネットワーク２０１との接続態様も、実施の形態１の図１と同様である。

以上より、本実施の形態では、機器ネットワーク２０２，２０３をそれぞれ基幹ネットワーク２０１に二箇所で接続してネットワークを構成した場合において、実施の形態１と同様にして、スパニングツリープロトコルを適用することなく、簡素な制御処理でループ状の通信経路の形成を回避すると共に、ネットワークの冗長性を確保することができる。

なお、機器１１−１〜１１−９は、例えば表示器とすることができる。この場合、機器ネットワーク２０２，２０３の冗長性が確保され、機器１１−１〜１１−９による車内表示の冗長性が確保される。

なお、本実施の形態では、機器ネットワークを各車両に設ける構成としたが、機器ネットワークが複数の車両にわたって設けられている構成でもよい。本実施の形態のその他の構成、動作および効果は、実施の形態１と同様である。

本発明は、冗長構成のネットワークシステムとして有用である。

１管理装置、２−１〜２−４，２−１０スイッチ装置、１１−１〜１１−９機器、２１，２３，２０１基幹ネットワーク、２２，２４，２０２，２０３機器ネットワーク、５０判定部、６０初期設定部、６１判定情報取得部、１０１ＣＰＵ、１０２スイッチ部、１０３スイッチブロック、１０４，１０５ネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部、１０６ＣＰＵインターフェース（Ｉ／Ｆ）部、Ｐ１〜Ｐ３ポート。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るネットワークシステムは、複数個のスイッチ装置を組み合わせて構成された基幹ネットワークと、複数個の機器を組み合わせて構成され、各機器の内部にそれぞれスイッチ部と、このスイッチ部の接続を制御して通信を行うことが可能な接続制御部とが設けられ、前記複数個の機器のうちの一つである第１の機器のスイッチ部が前記複数個のスイッチ装置のうちの一つである第１のスイッチ装置に接続されると共に前記複数個の機器のうちの別の一つである第２の機器のスイッチ部が前記複数個のスイッチ装置のうちの別の一つである第２のスイッチ装置に接続された機器ネットワークと、を備え、前記第１の機器の接続制御部は、当該第１の機器のスイッチ部が前記第１のスイッチ装置と通信可能に接続されているか否かを判定する判定部を有し、前記第２の機器の接続制御部は、前記第２のスイッチ装置との直接の通信に関して起動時に当該第２の機器のスイッチ部を前記第２のスイッチ装置から遮断した状態に初期設定し、前記第１の機器のスイッチ部が前記第１のスイッチ装置と通信可能に接続されているか否かの判定情報を前記判定部から取得し、前記第２の機器の接続制御部は、前記判定情報に基づき、前記第１の機器のスイッチ部が前記第１のスイッチ装置と通信可能に接続されている場合は、前記第２のスイッチ装置との直接の通信に関して当該第２の機器のスイッチ部が前記第２のスイッチ装置から遮断した状態を維持し、前記第１の機器のスイッチ部が前記第１のスイッチ装置と通信可能に接続されていない場合、または、前記第１の機器と通信できない場合は、当該第２の機器のスイッチ部を前記第２のスイッチ装置と直接通信可能に接続することを特徴とする。

Claims

複数個のスイッチ装置を組み合わせて構成された基幹ネットワークと、
複数個の機器を組み合わせて構成され、各機器の内部にそれぞれスイッチ部と、このスイッチ部の接続を制御して通信を行うことが可能な接続制御部とが設けられ、前記複数個の機器のうちの一つである第１の機器のスイッチ部が前記基幹ネットワークに接続されると共に前記複数個の機器のうちの別の一つである第２の機器のスイッチ部が前記基幹ネットワークに接続されることで前記基幹ネットワークと二箇所のみで接続された機器ネットワークと、
を備え、
前記第１の機器の接続制御部は、当該第１の機器のスイッチ部が前記基幹ネットワークと通信可能に接続されているか否かを判定する判定部を有し、
前記第２の機器の接続制御部は、前記基幹ネットワークとの直接の通信に関して起動時に当該第２の機器のスイッチ部を前記基幹ネットワークから遮断した状態に初期設定する初期設定部と、前記第１の機器のスイッチ部が前記基幹ネットワークと通信可能に接続されているか否かの判定情報を、前記機器ネットワークを経由して前記判定部に問い合わせることで取得する判定情報取得部とを有し、
前記第２の機器の接続制御部は、前記判定情報取得部により前記判定部から取得した前記判定情報に基づき、前記第１の機器のスイッチ部が前記基幹ネットワークと通信可能に接続されている場合は、前記基幹ネットワークとの直接の通信に関して当該第２の機器のスイッチ部が前記基幹ネットワークから遮断した状態を維持し、前記第１の機器のスイッチ部が前記基幹ネットワークと通信可能に接続されていない場合、または、前記第１の機器と通信できない場合は、当該第２の機器のスイッチ部を前記基幹ネットワークと直接通信可能に接続することを特徴とするネットワークシステム。
前記複数個の機器はデイジーチェーン状に接続され、
前記デイジーチェーン状の接続の一端の機器が前記第１の機器であり、
前記デイジーチェーン状の接続の他端の機器が前記第２の機器であることを特徴とする請求項１に記載のネットワークシステム。
前記基幹ネットワークは、前記複数個のスイッチ装置がループ状に接続されてなることを特徴とする請求項１または２に記載のネットワークシステム。
前記基幹ネットワークは、列車の車両間にわたって設けられており、
前記機器ネットワークは、各車両にそれぞれ設けられていること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のネットワークシステム。
前記各機器は、それぞれ表示器であることを特徴とする請求項４に記載のネットワークシステム。