KR101870606B1 - 중계 장치 및 통신 네트워크 - Google Patents

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도시유키 나카야스
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Abstract

통신 단말과 함께 통신 네트워크를 형성하는 레이어 2 스위치(20)로서, 통신 단말과의 사이에서 프레임을 송수신하는 복수의 통신 포트와, 통신 단말로부터 통신 네트워크 내로 정기적으로 송신되는 특정의 프레임을 식별하는 프레임 식별부(22-1 내지 22-n)와, 특정의 프레임의 수신 수를 감시하는 감시 주기 및 통신 네트워크에서 루프 경로를 검출하기 위한 수신 임계치를 설정하는 설정부(231)와, 통신 포트 단위로, 수신한 특정의 프레임의 송신원인 복수의 통신 단말을 식별하고, 통신 단말마다 감시 주기 내에 수신한 특정의 프레임의 수신 수를 카운트하는 감시부(232)와, 통신 포트 단위로, 감시부(232)로부터 통지된 특정의 프레임의 수신 수의 카운터치와 수신 임계치를 비교하여 루프 경로를 검출했는지 여부를 판정하고, 루프 경로를 검출한 통신 포트에서의 프레임의 송수신을 정지하는 제어를 행하는 판정부(233)를 구비한다.

Description

중계 장치 및 통신 네트워크
본 발명은 통신 네트워크를 형성하고 있는 통신 장치의 사이에서 송수신되는 프레임을 중계하는 중계 장치 및 통신 네트워크에 관한 것이다.
최근, 산업 분야에서 이더넷(등록 상표)화가 진행되고, 제조 현장에서는 PLC(Programmable Logic Controller), 인버터, 센서 등의 FA(Factory Automation) 기기를 연결하는 통신 네트워크(이하, FA 네트워크라고 함)가 구축되어 있다. FA 네트워크에서는, 실시간성이 요구되는 FA 기기간을 이더넷으로 접속하여, 제어하는 것이 일반적이다. 이더넷을 베이스로 한 FA 네트워크로서는, CC(Control&Communication)-Link IE(등록 상표)가 알려져 있다.
CC-Link IE에서는, 제어측의 통신 장치(이하, 마스터라고 함)와 제어 대상으로 되는 통신 장치(이하, 슬레이브라고 함)의 사이를 이더넷으로 접속하고, 멀티캐스트 통신을 이용한 토큰 패싱 방식(token passing method)으로 통신을 행한다(예를 들면, 특허문헌 1).
특허문헌 1에 기재된 통신 시스템에 의하면, 마스터는, 제어 대상인 슬레이브에 대해, 네트워크 존재 확인 프레임을 정기적으로 브로드캐스트로 송신하고, 슬레이브로부터의 응답인 존재 확인 응답 프레임에 포함되는 슬레이브의 접속 정보로부터 신규 접속 단말의 검출과 토큰 순회로(token passing circuit)의 설정을 행한다.
마스터는, 토큰 순회로를 결정한 후, 슬레이브에 대해 토큰의 송신처를 통지한다. 마스터는, 토큰 순회로를 슬레이브에 통지한 후, 장치 자신의 데이터와 토큰을 멀티캐스트로 송신한다. 멀티캐스트로 송신된 토큰에는, 다음에 송신권이 인가되는 슬레이브의 MAC(Media Access Control) 어드레스가 저장되어 있다. 장치 자신으로의 토큰을 수신한 슬레이브는, 장치 자신이 송신권을 얻은 것을 인식하고, 필요에 따라 데이터를 송신한 후에 다음의 슬레이브에 토큰을 멀티캐스트로 송신한다. CC-Link IE에서는, 마스터가 토큰을 송신하고 나서 마스터가 장치 자신으로의 토큰을 수취할 때까지의 시간이 미리 설정한 시간 내에 들어가도록 제어한다. 이 일련의 처리를 반복하여, 마스터와 슬레이브는 주기적인 통신인 사이클릭 통신(cyclic communication)을 한다.
또한, 레이어 2 스위치 등의 중계 장치에 여러 FA 기기를 접속하여 구성되는 FA 네트워크에서는, 인위적인 미스 등에 의해 통신 경로가 잘못 접속되어, 루프 경로가 형성될 가능성이 있다. FA 네트워크에서는, 루프 경로가 형성되어, 스톰(storm)이 발생함으로써 FA 네트워크의 운용에 지장을 초래한다. 스톰이란, 브로드캐스트 프레임 또는 멀티캐스트 프레임의 전송, 복제 처리가 루프 경로 상에서 무한 반복되어, FA 네트워크의 대역을 압박하는 것이다. FA 네트워크에서는, 높은 신뢰성이 요구되고 있기 때문에, 자율적으로 루프 경로를 검출하여 해소하는 기구가 요구된다.
종래의 CC-Link IE에서, FA 네트워크 내의 루프 경로를 검출하여 해소하는 방법으로서, 중계 장치가, 마스터로부터 정기적으로 송신되는 네트워크 존재 확인 프레임을 이용해서, 설정 시간 내에 임계치 이상의 네트워크 존재 확인 프레임을 수신한 포트에서 루프 경로를 검출했다고 판단하고, 당해 포트를 폐색하는 방법이 있다(예를 들면, 특허문헌 2).
특허문헌 1: 일본 특허 제5084915호 공보 특허문헌 2: 국제 공개 제2015/075959호 공보
종래의 루프 경로의 검출 방법에서는, 마스터가 1대로 구성되는 CC-Link IE의 네트워크의 경우에는 정상적으로 루프 경로를 검출할 수 있다. 그러나, 1개의 CC-Link IE의 네트워크에 복수의 마스터가 접속되는 경우가 있다. 신규로 접속되는 마스터는 네트워크 존재 확인 프레임을 버스트적으로(burst mode) 복수회 출력하는 경우가 있다. 마스터가 복수대 접속되는 네트워크에서 새로운 마스터가 접속된 경우, 중계 장치에서는, 복수의 마스터로부터의 네트워크 존재 확인 프레임의 수신 수의 합계치가 임계치 이상으로 되면, 단일의 마스터로부터의 네트워크 존재 확인 프레임을 임계치 이상 수신하고 있지 않아도, 루프 경로가 잘못 형성되어 있다고 판단하여, 포트를 폐색하여 버리는 경우가 있다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은, 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 마스터가 복수대 접속된 네트워크에서, 간단한 구성으로 용이하게 루프 경로를 검출함과 아울러, 자율적으로 루프 경로를 해소하는 중계 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 중계 장치는, 통신 단말과의 사이에서 프레임을 송수신하는 복수의 통신 포트와, 통신 단말로부터 통신 네트워크 내로 정기적으로 송신되는 특정의 프레임을 식별하는 프레임 식별부를 구비한다. 또한, 중계 장치는, 특정의 프레임의 수신 수를 감시하는 감시 주기 및 통신 네트워크에서 루프 경로를 검출하기 위한 수신 임계치를 설정하는 설정부와, 통신 포트 단위로, 수신한 특정의 프레임의 송신원인 복수의 통신 단말을 식별하고, 통신 단말마다 감시 주기 내에 수신한 특정의 프레임의 수신 수를 카운트하는 감시부와, 통신 포트 단위로, 감시부로부터 통지된 특정의 프레임의 수신 수의 카운터치와 수신 임계치를 비교하여 루프 경로를 검출했는지 여부를 판정하고, 루프 경로를 검출한 통신 포트에서의 프레임의 송수신을 정지하는 제어를 행하는 판정부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 중계 장치는, 마스터가 복수대 접속된 네트워크에서, 간단한 구성으로 용이하게 루프 경로를 검출함과 아울러, 자율적으로 루프 경로를 해소할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 실시 형태 1에 따른 통신 네트워크로서의 CC-Link IE 네트워크의 일례를 나타내는 도면
도 2는 실시 형태 1에 따른 마스터인 통신 단말로부터 송신되는 TestData 프레임의 구성예를 나타내는 도면
도 3은 실시 형태 1에 따른 레이어 2 스위치의 구성예를 나타내는 블럭도
도 4는 실시 형태 1에 따른 레이어 2 스위치로부터 떨어진 통신 네트워크의 종단에 루프 경로가 형성된 경우의 통신 네트워크의 일례를 나타내는 도면
도 5는 실시 형태 1에 따른 레이어 2 스위치의 루프 경로를 검출하는 동작을 나타내는 흐름도
도 6은 실시 형태 1에 따른 레이어 2 스위치의 처리 회로를 전용의 하드웨어로 구성하는 경우의 예를 나타내는 도면
도 7은 실시 형태 1에 따른 레이어 2 스위치의 처리 회로를 CPU 및 메모리로 구성하는 경우의 예를 나타내는 도면
도 8은 실시 형태 2에 따른 레이어 2 스위치에 1개의 마스터가 접속되어 있고, 새롭게 2번째의 마스터가 접속된 경우의 통신 네트워크의 일례를 나타내는 도면
도 9는 실시 형태 3에 따른 레이어 2 스위치의 통신 포트간에서 루프 경로가 형성된 경우의 통신 네트워크의 일례를 나타내는 도면
도 10은 실시 형태 3에 따른 레이어 2 스위치로부터 떨어진 통신 네트워크의 종단에 루프 경로가 복수 존재하는 경우의 통신 네트워크의 일례를 나타내는 도면
도 11은 실시 형태 3에 따른 레이어 2 스위치에서 복수의 통신 포트에서 루프 경로를 검출한 경우의 동작을 나타내는 흐름도
도 12는 실시 형태 4에 따른 CC-Link IE 네트워크 상의 경보 정보를 관리하는 네트워크 관리 장치를 포함하는 통신 네트워크의 구성예를 나타내는 도면
도 13은 실시 형태 4에 따른 레이어 2 스위치의 루프 경로를 검출하여 네트워크 관리 장치에 통지하는 동작을 나타내는 흐름도
이하에, 본 발명의 실시 형태에 따른 중계 장치 및 통신 네트워크를 도면에 근거하여 상세히 설명한다. 또, 이 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시 형태 1
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 통신 네트워크(100)로서의 CC-Link IE 네트워크의 일례를 나타내는 도면이다. CC-Link IE 네트워크에서는, 복수의 통신 단말이 이더넷에 의해 라인 토폴로지(line topology) 또는 스타 토폴로지(star topology)로 접속된 동일 세그먼트의 네트워크에 의해 구성된다.
통신 네트워크(100)는 마스터로서 동작하는 통신 단말(10X, 10Y)과, 슬레이브로서 동작하는 복수의 통신 단말(10A, 10B, 10C, 10D)과, 중계 장치인 레이어 2 스위치(20)를 포함하여 구성되어 있다. 이후, 통신 단말(10X, 10Y, 10A 내지 10D)을 구별하지 않는 경우는, 통신 단말(10)이라고 칭하는 경우가 있다. 통신 단말(10)은 2개의 통신 포트를 갖고, 통신 단말(10)의 통신 포트는 LAN(Local Area Network) 케이블을 거쳐서 다른 통신 단말(10)의 통신 포트 또는 레이어 2 스위치(20)의 통신 포트와 접속된다. 통신 단말(10)은, FA 기기에 접속되거나 FA 기기에 내장되고, FA 기기의 제어 정보 또는 데이터를 다른 통신 단말(10)과의 사이에서 송수신한다. 통신 네트워크(100)는 FA 기기를 연결하는 통신 네트워크이다.
통신 네트워크(100)에서는, 통신 단말(10X)의 제 1 통신 포트인 Port_X1과 통신 단말(10A)의 제 2 통신 포트인 Port_A2가 접속되고, 통신 단말(10X)의 제 2 통신 포트인 Port_X2와 통신 단말(10B)의 제 1 통신 포트인 Port_B1이 접속되어 있다. 통신 단말(10B)의 제 2 통신 포트인 Port_B2는 레이어 2 스위치(20)의 통신 포트(20-1)에 접속되어 있다. 통신 단말(10C)의 제 1 통신 포트인 Port_C1은 레이어 2 스위치(20)의 통신 포트(20-2)에 접속되어 있다. 통신 단말(10D)의 제 1 통신 포트인 Port_D1은 레이어 2 스위치(20)의 통신 포트(20-3)에 접속되어 있다. 또한, 통신 단말(10Y)의 제 1 통신 포트인 Port_Y1은 신규로 레이어 2 스위치(20)의 통신 포트(20-n)에 접속되는 것으로 한다.
본 실시 형태의 통신 네트워크(100)에서는, CC-Link IE의 마스터인 통신 단말(10X, 10Y)로부터 정기적으로 송신되고 있는 제어 프레임인 네트워크 존재 확인 프레임(이하, TestData 프레임이라고 함)의 유량을 감시하고, 감시 주기 내에서의 TestData 프레임의 수신 수가 수신 임계치를 초과한 경우에 루프 경로가 형성되어 있다고 판정하는 기구를 레이어 2 스위치(20) 등의 중계 장치에 구비한다. 여기서, TestData 프레임이란, 토큰 순회로에 등록되어 있지 않은 신규 단말을 검출하기 위해, 즉, 통신 네트워크(100)의 상태를 확인하기 위해 마스터인 통신 단말(10X, 10Y)로부터 정기적으로 송신되는 제어 프레임이다.
도 2는 실시 형태 1에 따른 마스터인 통신 단말(10X, 10Y)로부터 송신되는 TestData 프레임(200)의 구성예를 나타내는 도면이다. 도 2에 나타내는 TestData 프레임(200)은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.3에 의한 이더넷의 규격에 근거하는 구성이다. TestData 프레임(200)은 프레임의 수신처 MAC 어드레스인 DA(Destination Address)(201), 프레임의 송신원 MAC 어드레스인 SA(Source Address)(202), 이더넷 타입을 나타내는 type(203), 송신하는 데이터의 사이즈에 따라 길이가 가변되는 데이터(204), 및 에러 검출용의 FCS(Frame Check Sequence)(207)로 구성된다. 데이터(204)에는, 프레임의 종별을 식별하기 위한 식별 정보인 프레임 식별 정보(205), 및 TestData 프레임을 송신한 마스터의 MAC 어드레스 정보(206)가 포함된다. 본 실시 형태에서는, TestData 프레임(200)의 프레임 식별 정보(205)에는 TestData를 나타내는 프레임 식별 정보가 저장되고, 마스터의 MAC 어드레스 정보(206)에는 마스터인 통신 단말(10X) 또는 통신 단말(10Y)의 MAC 어드레스가 저장된다. 레이어 2 스위치(20)에서는, TestData 프레임(200)의 데이터(204)에 포함되는 데이터의 일부인 프레임 식별 정보(205) 및 마스터의 MAC 어드레스 정보(206)를 확인하는 것에 의해, TestData 프레임을 식별하여, TestData 프레임의 송신원의 마스터를 식별할 수 있다.
도 3은 실시 형태 1에 따른 레이어 2 스위치(20)의 구성예를 나타내는 블럭도이다. 레이어 2 스위치(20)는 통신 포트 수신부(21-1 내지 21-n)와, 프레임 식별부(22-1 내지 22-n)와, 루프 검출부(23)와, 프레임 중계부(24)와, 통신 포트 송신부(25-1 내지 25-n)를 구비하고 있다. 이후의 설명에서 개개의 구성을 구별할 필요가 없는 경우, 통신 포트 수신부(21-1 내지 21-n)를 통신 포트 수신부(21), 프레임 식별부(22-1 내지 22-n)를 프레임 식별부(22), 통신 포트 송신부(25-1 내지 25-n)를 통신 포트 송신부(25)라고 칭하는 경우가 있다. 도 3에 나타내는 루프 검출 통지 프레임에 대해서는, 후술하는 실시 형태 4에서 설명한다.
또한, 도 3에서, 통신 포트 수신부(21-1) 및 통신 포트 송신부(25-1)에 의해, 도 1에 나타내는 통신 포트(20-1)를 구성하고 있는 것으로 한다. 마찬가지로, 통신 포트 수신부(21-2) 및 통신 포트 송신부(25-2)로 통신 포트(20-2)를 구성하고, 통신 포트 수신부(21-n) 및 통신 포트 송신부(25-n)로 통신 포트(20-n)를 구성한다. 통신 포트 수신부(21-1 내지 21-n) 및 통신 포트 송신부(25-1 내지 25-n)의 말미의 번호는 통신 포트(20-1 내지 20-n)의 말미의 번호에 대응하는 것으로 한다. 레이어 2 스위치(20)는 통신 단말(10)과의 사이에서 프레임을 송수신하는 복수의 통신 포트(20-1 내지 20-n)를 구비하고 있다.
통신 포트 수신부(21-1 내지 21-n)는 통신 단말(10)로부터 송신된 프레임을 수신한다.
프레임 식별부(22-1 내지 22-n)는 대응하는 통신 포트 수신부(21-1 내지 21-n)에서 수신된 프레임의 종별을 식별하고, 수신된 프레임이 특정의 프레임인지 여부를 식별한다. 본 실시 형태에서, 특정의 프레임이란 TestData 프레임이다. 구체적으로, 프레임 식별부(22-1 내지 22-n)는 수신된 프레임이 마스터인 통신 단말(10)로부터 정기적으로 송신되는 TestData 프레임인지 여부를 판별한다. 프레임 식별부(22-1 내지 22-n)는, 수신된 프레임으로부터 프레임 식별 정보를 추출하고, 프레임 식별 정보를 확인하여 프레임의 종별이 TestData 프레임이라고 판별한 경우, TestData 프레임을 수신한 통신 포트를 식별하는 정보, 및 TestData 프레임으로부터 추출한 마스터의 MAC 어드레스 정보(206)인 마스터를 식별하는 정보를 루프 검출부(23)에 통지한다. 통신 포트를 식별하는 정보란, 통신 포트(20-1 내지 20-n)의 어느 하나를 식별하는 정보이다.
루프 검출부(23)는, 각 통신 포트(20-1 내지 20-n)의 통신 포트 수신부(21-1 내지 21-n)에서 수신된 TestData 프레임의 수신 수를 송신원의 마스터마다 관리하고, 루프 경로가 형성되어 있는지 여부를 판정한다. 루프 검출부(23)는 설정부(231)와, 감시부(232)와, 판정부(233)를 구비하고 있다.
설정부(231)는, 레이어 2 스위치(20)에서, 특정의 프레임인 TestData 프레임의 수신 수를 감시하는 감시 주기, 및 특정의 프레임의 수신 수에 대한 수신 임계치의 설정을 통신 네트워크(100)의 네트워크 관리자 등으로부터서 접수한다. 또한, 수신 임계치란, 루프 경로가 형성되어 있는지 여부를 판정하기 위한, 즉 루프 경로를 검출하기 위한 임계치이다. 설정부(231)는 통신 네트워크(100)의 네트워크 관리자 등으로부터 접수한 감시 주기 및 수신 임계치에 대해, 감시 주기를 감시부(232)에 설정해, 수신 임계치를 판정부(233)에 설정한다.
감시부(232)는, TestData 프레임의 수신 빈도, 즉 설정된 감시 주기 내에서의 TestData 프레임의 수신 수를 통신 포트마다, 및 송신원의 마스터마다 감시한다. 감시부(232)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 통신 포트마다, 복수의 마스터마다 감시 주기를 계측하는 복수의 타이머, 및 복수의 마스터마다 TestData 프레임의 수신 수를 계측하는 복수의 카운터를 구비하고 있다. 감시부(232)는, 동일 통신 포트에서 동일한 마스터로부터 감시 주기 내에 TestData 프레임을 복수회 수신한 경우, 수신 수를 나타내는 카운터의 값을 수신시마다 1만큼 가산한다. 감시부(232)는, 감시 주기가 만료한 경우, 대응하는 타이머의 동작을 정지하고, 대응하는 카운터의 값을 리셋, 즉 0으로 되돌린다. 감시부(232)는 각 카운터의 값을 판정부(233)에 통지한다. 감시부(232)로부터 판정부(233)로 카운터치를 통지하는 타이밍은, 각 카운터에서 공통의 타이밍이라도 좋고, 각 카운터에서 카운터의 값이 변경된 타이밍이라도 좋고, 특별히 한정되지 않는다.
판정부(233)는, 감시부(232)로부터 통지된 각 통신 포트에서의 각 마스터에 대응한 각 카운터의 카운터치와, 설정부(231)에 의해 설정된 수신 임계치를 비교한다. 판정부(233)는, 수신 임계치 이상의 카운터치가 있었던 경우, 수신 임계치 이상의 카운터치를 통지한 카운터에 대응하는 통신 포트에서 루프 경로가 형성되어 있다고, 즉 루프 경로를 검출했다고 판정한다. 판정부(233)는 통신 포트 단위로 루프 경로를 검출했는지 여부를 판정한다. 판정부(233)는, 루프 경로를 검출한 경우, 모든 통신 포트(20-1 내지 20-n)의 프레임 식별부(22-1 내지 22-n)에 대해, 루프 경로가 검출된 통신 포트의 폐색, 즉 루프 경로가 검출된 통신 포트에서의 프레임의 송수신의 정지를 지시한다.
루프 검출부(23)의 판정부(233)로부터 루프 경로가 검출된 통신 포트에 대한 폐색 지시가 있었던 경우, 프레임 식별부(22-1 내지 22-n)는, 해당하는 통신 포트로부터의 입력 프레임 및 해당하는 통신 포트에의 출력 프레임을 폐기하고, 폐기 대상 이외의 통신 포트에 대한 프레임을 프레임 중계부(24)에 출력한다. 또, 프레임 식별부(22-1 내지 22-n)는, 프레임을 폐기하지 않고 폐기 대상의 프레임인 것을 알 수 있는 정보, 또는 전송 가능한 통신 포트의 정보 등을 프레임에 부여하여 프레임 중계부(24)에 출력해도 좋다.
프레임 중계부(24)는 MAC 어드레스와 통신 포트의 대응 관계를 나타낸 테이블인 MAC 어드레스 테이블을 관리하고 있다. 프레임 중계부(24)는, 각 통신 포트(20-1 내지 20-n)에서 수신된 프레임을 프레임 식별부(22-1 내지 22-n)를 경유하여 수취하면, MAC 어드레스 테이블을 참조하여, 각 프레임의 수신처의 MAC 어드레스와 대응지어져 있는 통신 포트의 통신 포트 송신부(25)에 프레임을 출력한다. 프레임 중계부(24)는 프레임의 송신처를 제어한다. 프레임 중계부(24)는, TestData 프레임 등의 브로드캐스트된 프레임을 수취한 경우, 루프 검출부(23)의 판정부(233)로부터의 폐색 지시가 없으면, 수취한 프레임을 수신한 통신 포트를 제외한 모든 통신 포트에 출력하게 된다. 또한, 프레임 중계부(24)는, 프레임 식별부(22-1 내지 22-n)에서 프레임에 폐기 대상인 것을 알 수 있는 정보가 부여되어 있었던 경우, 해당하는 프레임을 폐기한다. 또는, 프레임 중계부(24)는, 프레임 식별부(22-1 내지 22-n)에서 프레임에 전송 가능한 통신 포트의 정보가 부여되어 있었던 경우, 프레임 식별부(22-1 내지 22-n)를 경유하여 수취한 프레임을 전송 가능한 통신 포트에 대응하는 통신 포트 송신부(25)에 출력한다.
통신 포트 송신부(25-1 내지 25-n)는 프레임 중계부(24)로부터 입력된 프레임을 각 통신 포트에 접속되어 있는 통신 단말(10)에 송신한다.
계속해서, 통신 네트워크에서의 레이어 2 스위치(20)의 루프 경로를 검출하는 동작에 대해 설명한다. 일례로서, 도 4에 나타낸 구성의 통신 네트워크(100a)에서의 동작을 설명한다. 도 4는 실시 형태 1에 따른 레이어 2 스위치(20)로부터 떨어진 통신 네트워크(100a)의 종단에 루프 경로가 형성된 경우의 통신 네트워크(100a)의 일례를 나타내는 도면이다. 통신 네트워크(100a)는 마스터인 통신 단말(10X, 10Y)과 슬레이브인 통신 단말(10A)이 레이어 2 스위치(20) 및 허브(30)를 거쳐서 접속된 구성으로 되어 있다. 레이어 2 스위치(20)의 통신 포트(20-1)에 허브(30)가 접속되고, 허브(30)와 통신 단말(10A)의 사이에서 루프 경로가 형성되어 있는 것으로 한다. 또, 허브(30)는, 프레임을 수신하면, 수신한 통신 포트 이외의 모든 통신 포트에 대해 프레임을 전송한다.
통신 네트워크(100a)의 경우, 통신 단말(10X, 10Y)이 송신한 TestData 프레임은 루프 경로 상에서 전송과 복제가 반복된다. 그 결과, 레이어 2 스위치(20)의 통신 포트(20-1)에서는, 감시 주기 내에서의 TestData 프레임의 수신 수가 수신 임계치를 초과하게 되어, 루프 검출부(23)는 루프 경로의 존재를 검출한다. 루프 검출부(23)는, 루프 경로를 검출하면, 루프 경로를 검출한 통신 포트(20-1)에서 프레임의 송수신을 행하지 않도록, 프레임 식별부(22-1 내지 22-n)에 대해 검출한 통신 포트(20-1)의 폐색을 지시한다.
레이어 2 스위치(20)에서는, 폐색 지시를 받은 프레임 식별부(22-1 내지 22-n)의 제어에 의해, 통신 포트(20-1)에서의 프레임의 송수신 동작을 정지한다. 이것에 의해, 통신 네트워크(100a)에서는, 루프 경로가 CC-Link IE 네트워크로부터 분리(disconnect)된다.
레이어 2 스위치(20)에서 루프 경로를 검출하는 동작을, 흐름도를 이용하여 설명한다. 도 5는 실시 형태 1에 따른 레이어 2 스위치(20)의 루프 경로를 검출하는 동작을 나타내는 흐름도이다.
우선, 레이어 2 스위치(20)에서는, 루프 검출부(23)의 설정부(231)에서, 네트워크 관리자 등으로부터 감시 주기 및 수신 임계치의 설정을 접수하고, 감시부(232)에 감시 주기를 설정하고, 판정부(233)에 수신 임계치를 설정한다(스텝 S11).
프레임 식별부(22-1 내지 22-n)는, 통신 포트 수신부(21-1 내지 21-n)에서 수신된 프레임을 식별하고, 루프 경로의 검출 대상의 프레임, 즉 TestData 프레임을 수신했는지 여부를 확인한다(스텝 S12).
루프 경로의 검출 대상의 프레임, 즉 TestData 프레임을 수신하고 있지 않은 경우(스텝 S12: 아니오), 프레임 식별부(22-1 내지 22-n)는 루프 경로의 검출 대상의 프레임, 즉 TestData 프레임을 수신했는지 여부의 확인을 계속한다.
루프 경로의 검출 대상의 프레임, 즉 TestData 프레임을 수신한 경우(스텝 S12: 예), 프레임 식별부(22-1 내지 22-n)는 TestData 프레임을 수신한 통신 포트를 식별하는 정보, 및 TestData 프레임으로부터 추출한 마스터의 MAC 어드레스 정보(206)인 마스터를 식별하는 정보를 루프 검출부(23)에 통지한다.
루프 검출부(23)의 감시부(232)는, 통신 포트마다, 동일한 마스터로부터 감시 주기 내에, 루프 경로의 검출 대상의 프레임, 즉 TestData 프레임을 이미 수신하고 있는지 여부를 확인한다(스텝 S13).
동일한 마스터로부터 감시 주기 내에, 루프 경로의 검출 대상의 프레임, 즉 TestData 프레임을 수신하고 있지 않은 경우(스텝 S13: 아니오), 감시부(232)는 신규로 마스터 식별 정보에 대응한 카운터 및 타이머를 유지한다(스텝 S14). 감시부(232)는 구체적으로, 도 3에 나타내는 타이머 n1 및 카운터 n1, 또는 타이머 np 및 카운터 np 등의 조합을 유지한다.
감시부(232)는, 유지한 마스터에 대응한 카운터를 1로 하고(스텝 S15), 감시 주기를 계측하기 위한 타이머의 동작을 개시한다(스텝 S16). 또, 감시부(232)는, 전술한 바와 같이, 감시 주기가 만료한 경우, 대응하는 타이머의 동작을 정지하고, 대응하는 카운터의 값을 리셋 즉 0으로 되돌린다.
레이어 2 스위치(20)에서는, 스텝 S12에서 되돌아가서 전술한 처리를 반복하여 실행한다. 레이어 2 스위치(20)에서, 동일한 마스터로부터 감시 주기 내에, 루프 경로의 검출 대상의 프레임, 즉 TestData 프레임을 이미 수신하고 있었던 경우(스텝 S13: 예), 감시부(232)는 대상의 마스터에 대응한 카운터를 1 가산한다(스텝 S17). 감시부(232)는 카운터에서 카운트된 TestData 프레임의 수신 수인 카운터치의 정보를 판정부(233)에 통지한다.
판정부(233)는 감시부(232)로부터 통지된 카운터치와, 설정부(231)로부터 설정된 수신 임계치를 비교한다(스텝 S18).
카운터치가 수신 임계치 미만인 경우(스텝 S18: 아니오), 레이어 2 스위치(20)에서는, 스텝 S12로 되돌아가서 전술한 처리를 반복하여 실행한다.
카운터치가 수신 임계치 이상인 경우(스텝 S18: 예), 판정부(233)는, 대상의 통신 포트에서 루프를 검출했다고 판정하고, 대상의 통신 포트에서의 프레임의 송수신을 정지하는 제어를 행한다(스텝 S19). 판정부(233)는 구체적으로는 전술한 바와 같이, 모든 통신 포트(20-1 내지 20-n)의 프레임 식별부(22-1 내지 22-n)에 대해, 루프 경로가 검출된 통신 포트의 폐색을 지시한다.
또, 도 3에 나타내는 레이어 2 스위치(20)에서 루프 검출부(23) 및 프레임 중계부(24)를 별도의 구성으로 했지만, 루프 검출부(23)의 기능을 프레임 중계부(24)가 가지는, 즉, 프레임 중계부(24)가 루프 검출을 행하는 구성으로 해도 좋다.
또한, 루프 검출부(23)에서는, 판정부(233)가, 루프 경로의 검출, 및 루프를 검출한 통신 포트에서의 프레임의 송수신을 정지하는 제어를 행하고 있었지만, 루프 경로를 검출하는 구성과, 루프를 검출한 통신 포트에서의 프레임의 송수신을 정지하는 제어를 행하는 구성을 따로따로 하여도 좋다.
또한, 루프 검출부(23)는, 송신원의 통신 단말(10X, 10Y)마다 감시 주기 내에서의 TestData 프레임의 수신 수인 카운터치와 수신 임계치의 비교 결과에 근거하여 루프 경로의 유무를 판정하는 것으로 했지만, 각 통신 포트에서의 송신원의 통신 단말(10X, 10Y) 각각의 TestData 프레임의 수신 수끼리를 비교하는 것에 의해 판정하는 것도 가능하다. 즉, 루프 검출부(23)는, TestData 프레임의 수신 수의 편차가 큰 경우, 송신원의 통신 단말 단위로 프레임의 수신 수가 가장 많은 통신 포트에 대해, 루프 경로가 형성되어 있는 것이 원인이라고 판단할 수 있다. 루프 검출부(23)는, 예를 들면 통신 포트(20-1 내지 20-3)가 있는 경우에, 통신 포트(20-2)에서의 TestData 프레임의 수신 수가 통신 포트(20-1) 및 통신 포트(20-3)에서의 수신 수보다 많은 경우, 루프 경로가 형성되어 있다고 판정하고, 통신 포트(20-2)를 폐색하도록 해도 좋다.
또한, 루프 검출부(23)는, TestData 프레임을 이용하여 루프 경로가 형성되어 있는지 여부를 판정하는 것으로 했지만, 동일한 제어 프레임, 예를 들면 마스터의 통신 단말(10X, 10Y)로부터 정기적으로 브로드캐스트되는 프레임이 있는 경우, 정기적으로 브로드캐스트되는 프레임을 이용하여 루프 경로가 형성되어 있는지 여부를 판정해도 좋다.
또한, 통신 네트워크(100, 110a)가 CC-Link IE 네트워크인 경우에 대해 설명했지만, 제어 프레임을 정기적으로 브로드캐스트하는 통신 단말을 포함하여 형성되어 있는 통신 네트워크이면, 중계 장치인 레이어 2 스위치(20)를 적용 가능하다. 즉, 중계 장치인 레이어 2 스위치(20)의 루프 검출부(23)는, 브로드캐스트되는 제어 프레임의 수신 상태, 즉 수신 수를 감시하는 것에 의해, 루프 경로를 검출하는 것이 가능하다.
계속해서, 레이어 2 스위치(20)의 하드웨어 구성에 대해 설명한다. 레이어 2 스위치(20)에서, 통신 포트 수신부(21-1 내지 21-n) 및 통신 포트 송신부(25-1 내지 25-n), 즉 통신 포트(20-1 내지 20-n)는 이더넷의 프레임을 송수신하는 인터페이스 회로에 의해 실현된다. 프레임 식별부(22-1 내지 22-n), 루프 검출부(23), 및 프레임 중계부(24)는 처리 회로에 의해 실현된다. 즉, 레이어 2 스위치(20)는, 수신된 프레임의 종별을 식별하고, 루프 경로가 형성되어 있는지 여부를 판정하고, 프레임의 송신처를 제어하기 위한 처리 회로를 구비한다. 처리 회로는 전용의 하드웨어이더라도 좋고, 메모리에 저장되는 프로그램을 실행하는 CPU(Central Processing Unit) 및 메모리이더라도 좋다.
도 6은 실시 형태 1에 따른 레이어 2 스위치(20)의 처리 회로를 전용의 하드웨어로 구성하는 경우의 예를 나타내는 도면이다. 처리 회로가 전용의 하드웨어인 경우, 도 6에 나타내는 처리 회로(91)는, 예를 들면 단일 회로, 복합 회로, 프로그램화한 프로세서, 병렬 프로그램화한 프로세서, ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array), 또는 이들을 조합한 것이 해당된다. 프레임 식별부(22-1 내지 22-n), 루프 검출부(23), 및 프레임 중계부(24)의 각 부의 기능 각각을 처리 회로(91)에서 실현해도 좋고, 각 부의 기능을 통합하여 처리 회로(91)에서 실현해도 좋다.
도 7은 실시 형태 1에 따른 레이어 2 스위치(20)의 처리 회로를 CPU 및 메모리로 구성하는 경우의 예를 나타내는 도면이다. 처리 회로가 CPU(92) 및 메모리(93)로 구성되는 경우, 프레임 식별부(22-1 내지 22-n), 루프 검출부(23), 및 프레임 중계부(24)의 기능은 소프트웨어, 펌웨어, 또는 소프트웨어와 펌웨어의 조합에 의해 실현된다. 소프트웨어 또는 펌웨어는 프로그램으로서 기술되고, 메모리(93)에 저장된다. 처리 회로에서는, 메모리(93)에 기억된 프로그램을 CPU(92)가 읽어내어 실행하는 것에 의해, 각 부의 기능을 실현한다. 즉, 레이어 2 스위치(20)는, 처리 회로에 의해 실행될 때에, 수신된 프레임의 종별을 식별하는 스텝, 루프 경로가 형성되어 있는지 여부를 판정하는 스텝, 프레임의 송신처를 제어하는 스텝이 결과적으로 실행되게 되는 프로그램을 저장하기 위한 메모리(93)를 구비한다. 또한, 이들 프로그램은 프레임 식별부(22-1 내지 22-n), 루프 검출부(23), 및 프레임 중계부(24)의 순서 및 방법을 컴퓨터에게 실행시키는 것이라도 말할 수 있다. 여기서, CPU(92)는 처리 장치, 연산 장치, 마이크로프로세서, 마이크로컴퓨터, 프로세서, 또는 DSP(Digital Signal Processor) 등이어도 좋다. 또한, 메모리(93)란, 예를 들면 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 플래시 메모리, EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically EPROM) 등의 비휘발성 또는 휘발성의 반도체 메모리, 자기 디스크, 플렉서블 디스크(flexible disk), 광 디스크, 콤팩트 디스크, 미니 디스크, 또는 DVD(Digital Versatile Disc) 등이 해당한다.
또, 프레임 식별부(22-1 내지 22-n), 루프 검출부(23), 및 프레임 중계부(24)의 각 기능에 대해, 일부를 전용의 하드웨어로 실현하고, 일부를 소프트웨어 또는 펌웨어로 실현하도록 해도 좋다. 예를 들면, 프레임 식별부(22-1 내지 22-n)에 대해서는 전용의 하드웨어로서의 처리 회로(91)에서 그 기능을 실현하고, 루프 검출부(23) 및 프레임 중계부(24)에 대해서는 CPU(92)가 메모리(93)에 저장된 프로그램을 읽어내어 실행하는 것에 의해 그 기능을 실현하는 것이 가능하다.
이와 같이, 처리 회로는 전용의 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합에 의해, 상술한 각 기능을 실현할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 레이어 2 스위치(20)는 통신 네트워크(100, 100a) 내의 마스터의 통신 단말(10X, 10Y)로부터 정기적으로 브로드캐스트되는 제어 프레임의 감시 주기 내에서의 수신 수와 수신 임계치를 비교한 결과에 근거하여, 루프 경로의 유무를 판정하고, 루프 경로를 검출한 경우는 루프 경로를 검출한 통신 포트를 폐색하는 것으로 했다. 이것에 의해, 레이어 2 스위치(20)에서는, CC-Link IE 네트워크에서 루프 경로를 용이하게 검출할 수 있음과 아울러, 자율적으로 루프 경로를 해소할 수 있다.
실시 형태 2
실시 형태 1에서는, 레이어 2 스위치(20)의 루프 경로의 검출 및 루프 경로의 해소의 동작에 대해 설명하였다. 본 실시 형태에서는, 새롭게 네트워크에 마스터가 접속된 경우에, 루프 경로를 잘못 검출하지 않는 레이어 2 스위치의 동작에 대해 설명한다.
일례로서, 도 8에 나타낸 구성의 통신 네트워크(100b)에서의 동작에 대해 설명한다. 도 8은 실시 형태 2에 따른 레이어 2 스위치(20A)에 1개의 마스터가 접속되어 있고, 새롭게 2번째의 마스터가 접속된 경우의 통신 네트워크(100b)의 일례를 나타내는 도면이다. 통신 네트워크(100b)는 마스터인 통신 단말(10X)과 슬레이브인 통신 단말(10A, 10B)이 레이어 2 스위치(20A)를 거쳐서 접속된 구성으로 되어 있다. 또한, 레이어 2 스위치(20A)에는, 레이어 2 스위치(20B)를 거쳐서, 통신 단말(10C, 10D)이 접속되어 있는 구성으로 한다. 또, 레이어 2 스위치(20A, 20B)의 구성은 실시 형태 1의 레이어 2 스위치(20)와 동일한 것으로 한다(도 3 참조).
통신 네트워크(100b)의 경우, 마스터의 통신 단말(10X)이 송신한 TestData 프레임은, 루프 경로가 없기 때문에, 레이어 2 스위치(20A)를 거쳐서 정상적으로 통신 단말(10A, 10B)에 전송되고, 레이어 2 스위치(20A, 20B)를 거쳐서 정상적으로 통신 단말(10C, 10D)에 전송된다. 레이어 2 스위치(20A, 20B)에서는, 통신 네트워크(100b)의 제어 주기보다 짧은 감시 주기 내에서 TestData 프레임의 수신 수가 수신 임계치를 초과하는 경우는 없다.
여기서, 신규로 마스터 기능을 가지는 통신 단말(10Y)이 레이어 2 스위치(20A)에 접속된 경우, 통신 단말(10Y)은 TestData 프레임을 M회 연속하여 송신함으로써 새롭게 마스터가 접속된 것을 통신 네트워크(100b) 내에 통지한다. 이 경우, 레이어 2 스위치(20A)의 통신 포트(20A-1)에서의 TestData 프레임의 감시 주기 내에서의 수신 수는 1회, 통신 포트(20A-2)에서의 TestData 프레임의 감시 주기 내에서의 수신 수는 M회가 된다. 또한, 레이어 2 스위치(20B)의 통신 포트(20B-1)에서의 TestData 프레임의 감시 주기 내에서의 수신 수는 통신 단말(10X)로부터 수신한 회수는 1회, 통신 단말(10Y)로부터 수신한 회수는 M회가 된다. 이 때문에, 레이어 2 스위치(20B)에서는, 네트워크 관리자 등이 설정부(231)에서 수신 임계치를 (M+1)회로 설정함으로써, 정상적으로 루프 경로를 검출할 수 있게 된다.
만일, 레이어 2 스위치(20B)의 구성이 도 3에 나타내는 구성이 아니고, 송신원의 마스터를 식별하지 않고 TestData 프레임의 수신 수만으로 루프 경로를 검출하는 구성인 경우를 상정한다. 수신 임계치를 (M+1)회로 설정하면, 레이어 2 스위치(20B)에서는, 통신 포트(20B-1)에서 (M+1)회 TestData 프레임을 수신한 것이므로, 루프 경로를 검출했다고 판정하고, 통신 포트(20B-1)를 폐색한다. 그 때문에, 통신 단말(10C, 10D)에서는, 통신 단말(10X, 10A, 10B)과는 네트워크가 분단되어 통신할 수 없게 되어 버린다. 이러한 사태를 회피하기 위해, 레이어 2 스위치(20B)에서는, 수신 임계치를 (M+2)회 이상으로 설정할 필요가 있으며, 이 결과, 루프 경로의 검출이 늦어지게 된다. 또한, 레이어 2 스위치(20B)에서는, 마찬가지로 송신원의 마스터를 식별하지 않는 구성의 경우, 동시에 복수대, 예를 들면 N대의 마스터의 통신 단말이 신규로 접속되었을 때에 루프 경로를 오검출하지 않도록, 수신 임계치를 (M×N+2)회 이상으로 설정할 필요가 있다. 이 경우, 레이어 2 스위치(20B)에서는, 루프 경로의 검출이 더 늦어지게 된다.
한편, 도 3에 나타내는 구성과 동일한 레이어 2 스위치(20B)에서는, 송신원의 마스터마다 TestData 프레임의 수신 임계치를 (M+1)회로 설정함으로써, 루프 경로의 검출이 늦어지는 일없이, 빠르고 정확하게 루프 경로를 검출할 수 있게 된다.
또, 본 실시 형태에서는, 통신 네트워크(100b)가 CC-Link IE 네트워크인 경우를 상정하여 설명했지만, 제어 프레임을 정기적으로 브로드캐스트하는 통신 단말을 포함하여 형성되어 있는 통신 네트워크이면, CC-Link IE 네트워크 이외의 통신 네트워크에도 레이어 2 스위치(20)를 적용 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 복수의 마스터가 접속되는 통신 네트워크(100b)에서, 레이어 2 스위치(20B)에서는, 수신 임계치를, 신규로 마스터 기능을 가지는 통신 단말(10)이 통신 네트워크(100b)에 접속되었을 때에 신규로 마스터 기능을 가지는 통신 단말(10)이 TestData 프레임을 연속하여 송신하는 회수의 M회보다 1 많은 (M+1)회로 한다. 이것에 의해, 레이어 2 스위치(20B)에서는, 2 이상의 마스터 기능을 가지는 통신 단말(10)이 통신 네트워크(100b)에 접속된 경우에도, 빠르고 정확하게 루프 경로를 검출할 수 있다.
실시 형태 3
실시 형태 1에서는, 루프 경로의 검출 조건, 즉 카운터치≥수신 임계치를 만족한 통신 포트가 1개인 경우의 레이어 2 스위치(20)의 동작에 대해 설명하였다. 본 실시 형태에서는, 루프 경로의 검출 조건을 만족한 통신 포트가 복수인 경우의 레이어 2 스위치(20)의 동작에 대해 설명한다.
루프 경로의 검출 조건을 만족한 통신 포트가 복수 존재하는 통신 네트워크의 구성에 대해서는 몇개의 구성이 고려된다. 예를 들면, 레이어 2 스위치(20)의 통신 포트간에서 루프 경로가 형성된 경우, 또는 레이어 2 스위치(20)로부터 떨어진 통신 네트워크의 종단에 루프 경로가 복수 존재하는 경우 등이 고려된다. 도 9는 실시 형태 3에 따른 레이어 2 스위치(20)의 통신 포트간에서 루프 경로가 형성된 경우의 통신 네트워크(100c)의 일례를 나타내는 도면이다. 또한, 도 10은 실시 형태 3에 따른 레이어 2 스위치(20)로부터 떨어진 통신 네트워크의 종단에 루프 경로가 복수 존재하는 경우의 통신 네트워크(100d)의 일례를 나타내는 도면이다. 또, 레이어 2 스위치(20)의 구성은 실시 형태 1의 레이어 2 스위치(20)와 동일한 것으로 한다(도 3 참조).
도 9에 나타낸 통신 네트워크(100c)는, 레이어 2 스위치(20)의 통신 포트(20-3)에 마스터의 통신 단말(10X)이 접속되고, 통신 포트(20-1) 및 통신 포트(20-2)에는 슬레이브의 통신 단말(10A)이 접속된 구성으로 되어 있다. 통신 네트워크(100c)에서는, 레이어 2 스위치(20)의 통신 포트(20-1, 20-2)와 통신 단말(10A)의 사이에서 루프 경로가 형성되어 있다.
한편, 도 10에 나타낸 통신 네트워크(100d)는, 레이어 2 스위치(20)의 통신 포트(20-3)에 마스터의 통신 단말(10X)이 접속되고, 통신 포트(20-1)에 허브(30A)가 접속되고, 통신 포트(20-2)에 허브(30B)가 접속된 구성으로 되어 있다. 또한, 허브(30A)에 슬레이브의 통신 단말(10A)이 접속되고, 허브(30B)에 슬레이브의 통신 단말(10B)이 접속되어 있다. 통신 네트워크(100d)에서는, 허브(30A)와 통신 단말(10A)의 사이에서 루프 경로가 형성되고, 또한 허브(30B)와 통신 단말(10B)의 사이에서 루프 경로가 형성되어 있다.
레이어 2 스위치(20)는, 복수의 통신 포트에서 루프 경로의 검출 조건을 만족한 경우, 도 9에 나타낸 구성 및 도 10에 나타낸 구성 중, 어떤 루프 경로의 형상으로 되어 있는지 판정할 수 없다.
그 때문에, 본 실시 형태에서는, 레이어 2 스위치(20)는, 복수의 통신 포트가 루프 경로의 검출 조건을 만족한 경우, 루프 경로의 검출 조건을 만족한 복수의 통신 포트 중, 임의로 선택한 1개의 통신 포트 이외의 모든 통신 포트를 폐색한다. 즉, 레이어 2 스위치(20)는, 복수의 통신 포트에서 루프 경로를 검출한 경우, 복수의 통신 포트 중 1개의 통신 포트를 제외한 모든 통신 포트에서의 프레임의 송수신을 정지한다.
도 9에 나타낸 통신 네트워크(100c)의 경우, 레이어 2 스위치(20)의 루프 검출부(23)는, 동작을 개시하고 나서 잠시 후에, 통신 포트(20-1, 20-2)에서 루프 경로의 검출 조건을 만족한 것을 검지하고, 통신 포트(20-1, 20-2)의 어느 한쪽을 폐색한다. 레이어 2 스위치(20)는, 예를 들면 통신 포트(20-2)를 폐색한다. 이 결과, 레이어 2 스위치(20)에서는, 통신 포트(20-1, 20-2)의 사이의 루프 경로가 해소된다. 이에 따라, 폐색되지 않았던 통신 포트(20-1)에서는, 감시 주기 내에서의 TestData 프레임의 수신 수가 수신 임계치 이하의 정상치로 된다. 이 결과, 루프 검출부(23)에서는, 통신 포트(20-1)에서 다시 루프 경로를 검출하는 일은 없다. 또한, 통신 네트워크(100c)의 경우, 레이어 2 스위치(20)는, 루프 경로 상의 1개소를 폐색하는 것만으로 루프 경로를 해소할 수 있기 때문에, 마스터인 통신 단말(10X)과 슬레이브인 통신 단말(10A)의 사이의 접속을 유지할 수 있다.
한편, 도 10에 나타낸 통신 네트워크(100d)의 경우, 레이어 2 스위치(20)로부터 통신 네트워크의 종단에 루프 경로가 복수 존재한다. 레이어 2 스위치(20)의 루프 검출부(23)는, 예를 들면 도 9에 나타낸 통신 네트워크(100c)의 경우와 동일한 순서로 통신 포트(20-2)를 폐색한다. 그러나, 통신 포트(20-1)로부터 떨어진 통신 네트워크의 종단의 루프 경로가 해소되어 있지 않기 때문에, 레이어 2 스위치(20)에서는, 통신 포트(20-1)에서 감시 주기 내에서의 TestData 프레임의 수신 수가 수신 임계치를 초과한 상태가 계속된다. 그 때문에, 루프 검출부(23)는, 감시 주기 내에서의 TestData 프레임의 수신 수가 수신 임계치를 초과한 상태가 해소되지 않는 경우, 규정된 시간이 경과한 후, 통신 포트(20-1)를 더 폐색한다. 이 결과, 통신 네트워크(100d)에서는, 루프 경로가 해소된다.
레이어 2 스위치(20)에 있어서 복수의 통신 포트에서 루프 경로를 검출한 경우의 동작을, 흐름도를 이용하여 설명한다. 도 11은 실시 형태 3에 따른 레이어 2 스위치(20)에 있어서 복수의 통신 포트에서 루프 경로를 검출한 경우의 동작을 나타내는 흐름도이다. 또, 스텝 S11 내지 스텝 S18까지의 처리는 도 5에 나타내는 처리와 동일하다.
레이어 2 스위치(20)의 판정부(233)는 수신 임계치 이상의 카운터치를 나타내는 통신 포트가 복수 존재하는, 즉 복수의 통신 포트에서 루프 경로를 검출한 경우(스텝 S21: 예), 해당하는 복수의 통신 포트 중 1개의 통신 포트를 제외한 모든 통신 포트에서의 프레임의 송수신을 정지한다(스텝 S22).
판정부(233)는, 규정된 시간이 경과할 때까지 대기하고(스텝 S23: 아니오), 규정된 시간이 경과한 경우(스텝 S23: 예), 재차 카운터치가 수신 임계치 이상인 통신 포트가 있는지 여부를 확인한다(스텝 S24).
카운터치가 수신 임계치 이상인 통신 포트가 있는 경우(스텝 S24: 예), 판정부(233)는 해당하는 통신 포트, 즉 루프 경로를 검출한 복수의 통신 포트 중 프레임의 송수신을 정지하지 않은 1개의 통신 포트에서 루프 경로가 계속되고 있다고 판정하고, 대상의 통신 포트, 즉 프레임의 송수신을 정지하지 않은 1개의 통신 포트에서의 프레임의 송수신을 정지하는 제어를 행한다(스텝 S19).
한편, 카운터치가 수신 임계치 이상인 통신 포트가 없는 경우(스텝 S24: 아니오), 판정부(233)는 통신 네트워크에서 루프 경로가 해소되었다고 판정하여 처리를 종료한다.
또, 복수의 통신 포트에서 루프 경로를 검출하고 있지 않는 경우(스텝 S21: 아니오)는 실시 형태 1과 동일하기 때문에, 판정부(233)는 스텝 S19의 처리를 행한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 레이어 2 스위치(20)의 루프 검출부(23)는, 복수의 통신 포트에서 루프 경로를 검출한 경우, 우선, 루프 경로를 검출한 복수의 통신 포트 중, 임의로 선택한 1개의 통신 포트 이외의 모든 통신 포트를 폐색하고, 루프 경로의 검출 상태가 해소되지 않는 경우에는, 폐색하지 않은 1개의 통신 포트에 대해서도 더 폐색한다. 이것에 의해, 레이어 2 스위치(20)에서는, 필요 이상으로 통신 포트를 폐색하여 버리는 것을 회피하면서, 자율적으로 루프 경로를 해소할 수 있다.
또, 루프 검출부(23)는, 복수의 통신 포트에서 루프 경로를 검출한 경우, 선택한 1개의 통신 포트 이외의 모든 통신 포트를 일제히 폐색하는 것이 아니라, 1개 통신 포트씩 차례로 폐색하도록 해도 좋다. 즉, 루프 검출부(23)는, 루프 경로를 검출한 복수의 통신 포트 중 하나를 최초로 폐색하고, 나머지의 통신 포트, 즉 루프 경로를 검출한 통신 포트 중 폐색하지 않은 통신 포트 상태를 규정된 기간에 걸쳐 감시한다. 루프 검출부(23)는, 루프 경로가 해소되지 않는 경우, 루프 경로가 검출된 복수의 통신 포트로부터 1개의 통신 포트를 더 폐색하고, 나머지의 통신 포트에서 루프 경로가 해소되었는지 여부를 규정된 기간에 걸쳐 감시한다. 루프 검출부(23)는, 루프 경로가 해소될 때까지, 1개씩 통신 포트를 폐색하는 동작을 반복하여 행하도록 해도 좋다. 이것에 의해, 레이어 2 스위치(20)에서는, 루프 경로를 검출한 복수의 통신 포트를 1개씩 차례로 폐색하는 것에 의해, 필요 이상으로 통신 포트를 폐색하여 버리는 사태를 회피할 수 있다.
실시 형태 4
실시 형태 1, 3에서는, 레이어 2 스위치(20)가 루프 경로를 검출하고, 자율적으로 루프 경로를 해소하는 순서에 대해 설명하였다. 본 실시 형태에서는, 레이어 2 스위치(20)는, 루프 경로를 검출한 경우, 루프 경로를 해소함과 아울러, 네트워크 관리 장치에 루프 경로의 검출을 통지하는 경우에 대해 설명한다.
도 12는 실시 형태 4에 따른 CC-Link IE 네트워크 상의 경보 정보를 관리하는 네트워크 관리 장치(40)를 포함하는 통신 네트워크(100e)의 구성예를 나타내는 도면이다. 통신 네트워크(100e)는 마스터로서 동작하는 통신 단말(10X)과, 슬레이브로서 동작하는 복수의 통신 단말(10A 내지 10C)과, 중계 장치인 레이어 2 스위치(20)와, 네트워크 관리 장치(40)를 포함하여 구성되어 있다.
통신 네트워크(100e)에서는, 통신 단말(10X)의 제 1 통신 포트인 Port_X1과 네트워크 관리 장치(40)의 통신 포트인 Port_1이 접속되고, 통신 단말(10X)의 제 2 통신 포트인 Port_X2와 통신 단말(10A)의 제 1 통신 포트인 Port_A1이 접속되어 있다. 통신 단말(10A)의 제 2 통신 포트인 Port_A2는 레이어 2 스위치(20)의 통신 포트(20-1)에 접속되어 있다. 통신 단말(10B)의 제 1 통신 포트인 Port_B1은 레이어 2 스위치(20)의 통신 포트(20-2)에 접속되어 있다. 통신 단말(10C)의 제 1 통신 포트인 Port_C1은 레이어 2 스위치(20)의 통신 포트(20-3)에 접속되어 있다. 또, 레이어 2 스위치(20)의 구성은 실시 형태 1의 레이어 2 스위치(20)와 동일한 것으로 한다(도 3 참조).
레이어 2 스위치(20)에서, 루프 검출부(23)의 판정부(233)는, 루프 경로를 검출한 경우, 실시 형태 1, 3과 동일한 순서로 루프 경로를 검출한 대상의 통신 포트를 폐색한다. 본 실시 형태에서는, 판정부(233)는, 루프를 검출한 통신 포트를 나타내는 루프 검출 통지 프레임을 더 생성하고, 생성한 루프 검출 통지 프레임을 프레임 중계부(24) 및 통신 포트 송신부(25)를 거쳐서 네트워크 관리 장치(40)에 송신한다.
네트워크 관리 장치(40)는, 루프 검출 통지 프레임을 수신한 경우, 루프 경로가 검출된 것을, 도시하지 않은 표시부 등에 표시하여 네트워크 관리자에게 통지한다.
레이어 2 스위치(20)에서 루프 경로를 검출한 경우에 네트워크 관리 장치(40)에 통지하는 동작을, 흐름도를 이용하여 설명한다. 도 13은 실시 형태 4에 따른 레이어 2 스위치(20)의 루프 경로를 검출하여 네트워크 관리 장치(40)에 통지하는 동작을 나타내는 흐름도이다. 또, 스텝 S11 내지 스텝 S19까지의 처리는 도 5에 나타내는 처리와 동일하다.
레이어 2 스위치(20)에서, 루프 검출부(23)의 판정부(233)는, 스텝 S19의 순서에서 통신 포트를 폐색하는 제어를 행하면, 루프 검출 통지 프레임을 생성하고, 생성한 루프 검출 통지 프레임을 프레임 중계부(24) 및 통신 포트 송신부(25)를 거쳐서 네트워크 관리 장치(40)에 송신한다(스텝 S31).
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 레이어 2 스위치(20)에서는, 루프 검출부(23)의 판정부(233)는, 루프 경로를 검출한 경우, 자율적으로 루프 경로를 해소함과 아울러, 루프 경로를 검출한 통신 포트의 정보를 네트워크 관리 장치(40)에 통지하는 것으로 하였다. 이것에 의해, 레이어 2 스위치(20)는 루프 경로를 검출한 통신 포트의 정보를 네트워크 관리 장치(40)에게 신속하게 통지할 수 있다. 또한, 네트워크 관리 장치(40)를 확인하는 것에 의해, 네트워크 관리자는 루프 경로가 검출된 통신 포트를 인식할 수 있다.
또, 실시 형태 1, 3, 4에서는, 통신 네트워크를 형성하는 레이어 2 스위치(20)가 1대인 경우에 대해 설명했지만, 실시 형태 2의 경우와 마찬가지로, 통신 네트워크를 형성하는 레이어 2 스위치(20)가 2대 이상인 경우에도 적용 가능하고, 각 레이어 2 스위치(20)는 실시 형태 1, 3, 4와 동일한 동작을 행한다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 중계 장치 및 통신 네트워크는 이더넷을 베이스로 한 FA 네트워크를 실현하는 경우에 유용하다.
이상의 실시 형태에 나타낸 구성은, 본 발명의 내용의 일례를 나타내는 것이어, 다른 공지의 기술과 조합하는 것도 가능하고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 구성의 일부를 생략, 변경하는 것도 가능하다.
10X, 10Y: 통신 단말(마스터)
10A, 10B, 10C, 10D: 통신 단말(슬레이브)
20, 20A, 20B: 레이어 2 스위치
20-1, 20-2, 20-3, …, 20-n, 20A-1, 20A-2, 20B-1: 통신 포트
21-1, 21-2, …, 21-n: 통신 포트 수신부
22-1, 22-2, …, 22-n: 프레임 식별부
23: 루프 검출부
231: 설정부
232: 감시부
233: 판정부
24: 프레임 중계부
25-1, 25-2, …, 25-n: 통신 포트 송신부
30, 30A, 30B: 허브
40: 네트워크 관리 장치

Claims (11)

  1. 통신 단말과 함께 통신 네트워크를 형성하는 중계 장치로서,
    상기 통신 단말과의 사이에서 프레임을 송수신하는 복수의 통신 포트와,
    상기 통신 단말로부터 상기 통신 네트워크 내로 정기적으로 송신되는 특정의 프레임을 식별하는 프레임 식별부와,
    상기 특정의 프레임의 수신 수를 감시하는 감시 주기 및 상기 통신 네트워크에서 루프 경로를 검출하기 위한 수신 임계치를 설정하는 설정부와,
    상기 통신 포트 단위로, 수신한 상기 특정의 프레임의 송신원인 복수의 통신 단말을 식별하고, 상기 통신 단말마다 상기 감시 주기 내에 수신한 상기 특정의 프레임의 수신 수를 카운트하는 감시부와,
    상기 통신 포트 단위로, 상기 감시부로부터 통지된 상기 특정의 프레임의 수신 수의 카운터치와 상기 수신 임계치를 비교하여 루프 경로를 검출했는지 여부를 판정하고, 루프 경로를 검출한 상기 통신 포트에서의 상기 프레임의 송수신을 정지하는 제어를 행하는 판정부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 중계 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 특정의 프레임은 상기 통신 네트워크 상태를 확인하기 위해 상기 통신 단말로부터 송신되는 제어 프레임인
    것을 특징으로 하는 중계 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 특정의 프레임 및 상기 특정의 프레임의 송신원인 상기 통신 단말을 식별하는 정보는 상기 프레임에 저장되어 있는 데이터의 일부인
    것을 특징으로 하는 중계 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 판정부는, 상기 수신 임계치 이상의 카운터치를 나타내는 통신 포트가 복수 존재하는 경우, 해당하는 복수의 통신 포트 중 1개의 통신 포트를 제외한 모든 통신 포트에서 상기 프레임의 송수신을 정지하는 제어를 행하는
    것을 특징으로 하는 중계 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 판정부는, 상기 수신 임계치 이상의 카운터치를 나타내는 통신 포트가 복수 존재하는 경우, 해당하는 복수의 통신 포트 중 1개의 통신 포트를 제외한 모든 통신 포트에서 상기 프레임의 송수신을 정지하는 제어를 행하는
    것을 특징으로 하는 중계 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 판정부는, 규정된 시간 경과 후에 상기 수신 임계치 이상의 카운터치를 나타내는 통신 포트가 있는 경우, 해당하는 통신 포트에서 상기 프레임의 송수신을 정지하는 제어를 더 행하는
    것을 특징으로 하는 중계 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 판정부는, 규정된 시간 경과 후에 상기 수신 임계치 이상의 카운터치를 나타내는 통신 포트가 있는 경우, 해당하는 통신 포트에서 상기 프레임의 송수신을 정지하는 제어를 더 행하는
    것을 특징으로 하는 중계 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 판정부는, 상기 수신 임계치 이상의 카운터치를 나타내는 통신 포트를 검출한 경우, 루프 경로를 검출한 것을 나타내는 통지를 상기 통신 네트워크의 관리 장치에 송신하는
    것을 특징으로 하는 중계 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 통신 네트워크는 공장 자동화 기기를 연결하는 통신 네트워크인
    것을 특징으로 하는 중계 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 통신 네트워크는 CC-Link IE 네트워크인
    것을 특징으로 하는 중계 장치.
  11. 청구항 1 또는 2에 기재된 중계 장치와,
    복수의 통신 단말
    을 구비한 것을 특징으로 하는 통신 네트워크.
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