KR102073847B1 - 제어 네트워크 시스템, 그 노드 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에서 데이터 교환 제어부(31)는, 제1 대역에 있어서 상호 데이터 교환하기 위해 임의의 데이터를 송신할 때에, 메시지 송신 요구가 있는 경우에는 그 송신 데이터에 부가한다. 메시지 허가 판정부(32)는, 제1 대역 중의 상호의 데이터 교환에 의해 얻어지는 상기 메시지 송신 요구에 근거하여, 자장치(自裝置)의 메시지 송신 가부(可否)를 판정한다. 메시지 송신 제어부(33)는, 자장치가 메시지 송신 가능하다고 판정되었을 경우에는, 제2 대역 내의 소정의 타이밍으로 메시지를 송신한다.

Description

제어 네트워크 시스템, 그 노드 장치

[0001] 본 발명은, 스타형 토폴로지(Star Topology)의 전이중(全二重) 네트워크에 있어서, 네트워크 전체의 전송량의 대용량화를 실현하기 위한 네트워크 전송 방식에 관한 것이다.

[0002] 플랜트(plant) 제어용 전송 시스템에 있어서는, 시스템을 구성하는 각 기기가 정기적으로 서로 행하는, 실시간(real time)성을 보증한 데이터 통신(데이터 교환)과, 각 기기에 탑재되는 어플리케이션에 의한 액세스 요구의 발생에 따라 이벤트적으로 일방향(一方向) 액세스를 행하는 데이터 통신(메시지 통신)의 2 종류의 데이터 통신이 있다.

[0003] 통신 사이클을, 실시간성을 보증한 데이터 통신을 행하는 대역(커먼 메모리(common memory) 전송 대역；TS 대역)과, 이벤트적으로 일방향 액세스를 행하는 데이터 통신을 행하는 대역(메시지 전송 대역；MSG 대역)으로 나누어, 상기 2 종류의 데이터 통신을 실현하는 경우도 있다. 또한, “실시간성을 보증한다”는 것은, 예컨대, 정주기(定周期)의 각 기간(TS 대역) 내에, 데이터 교환이 필요한 모든 기기 간의 데이터 교환을 완료하는 것을 의미한다.

[0004] 상기 데이터 교환을 실현하기 위한 네트워크상에서의 효율적인 동보통신(同報通信)(브로드캐스트 통신) 수법에 대해서는, 이미 여러 가지 수법이 제안되어 있는데, 일례로서 특허문헌 1, 2의 종래 기술이 있다.

[0005] 특허문헌 1에서는, 각 노드의 내장 타이머에 의한 시분할(時分割) 다중 액세스 방식과, 마스터 노드(master node)로부터의 동기화 프레임에 의한 슬레이브 노드(slave node)의 내장 타이머 보정을 병용함으로써, 각 노드로부터의 송신 타이밍의 중복을 막으면서 효율성이 높은 전송을 실현하고 있다.

[0006] 혹은, 예컨대, 특허문헌 2에도, 특허문헌 1과 동일 종류의 종래 기술이, 개시되어 있다.

[0007] 메시지 통신과 같은 이벤트적으로 일방향 액세스를 행하는 데이터 통신은, 네트워크에 참가하고 있는 국(局)의 「단위시간당 메시지 송신 요구 수」에 “편차”가 있으며, 「단위시간당 메시지 송신 요구 수」가 「전송 가능한 메시지 송신 수」를 상회하는 경우가 있다. 이 때문에, 「단위시간당 (통신 사이클마다의) 송신 가능 수」에 상한을 두고, 그 상한 이하로 메시지 통신을 행할 필요가 있다. 이에, 어떠한 단위시간 내에서 송신할 수 있는 국의 수를 관리하고, 송신권이 할당된 국이 데이터 통신을 행함으로써, 「단위시간당 송신 가능 수 상한」 내에서의 데이터 통신을 실현하고 있다.

[0008] 상기 데이터 통신을 실현하기 위한 메시지 통신 수법에 대해서는 이미 다양한 수법이 제안되어 있지만, 여기에서는 일례로서 토큰 방식이 있다. 토큰 방식에서는, 마스터 국이 각 국으로부터의 메시지 송신 요구를 접수하고, 송신 요구를 통지한 일부의 국에 대해서 토큰으로 송신권을 부여한다. 송신권이 부여된 국만이 메시지 통신을 할 수 있으며, 송신권이 부여된 국은 메시지 프레임을 네트워크 회선 상에 송신한다. 「단위시간당 송신 가능 수 상한」 내에서 송신권을 부여함으로써, 단위시간당 송신 가능 수를 넘지 않으며, 이벤트적으로 일방향 액세스를 행하는 데이터 통신을 실현하고 있다.

일본 특허공개공보 제2005-159754호 국제 공개 번호 WO2013/121568호

[0009] 상기 특허문헌 1, 2 등의 종래 수법에서는, 물리층(物理層)을 버스 혹은 시리얼 케이블의 캐스케이드(cascade)로 하고 있으므로, 브로드캐스트에 의해 한 번에 모든 타국(他局)에 데이터 송신을 할 수가 있다. 브로드캐스트 송신된 데이터의 수신 타이밍은, 각 노드에서 동시에 혹은 거의 무시할 수 있는 시간차인 것으로 상정할 수 있다.

[0010] 여기서, IEEE802.3u(100BASE-TX)나 IEEE802.3ab(1000BASE-T) 등에 의한 스타형 토폴로지가 알려져 있다.

[0011] 위에서 기술한 토큰 방식에 의한 메시지 통신 수법을, 이더넷(Ethernet)을 물리층으로 한 스타형 토폴로지의 전이중 회선에 적용하려고 한 경우, 이하의 과제가 있다.

[0012] 100BASE-TX나 1000BASE-T 등의 이더넷을 전송로로 한 전이중 회선인 경우이며, 또한 토폴로지로서 스타형을 채용한 경우, 메시지 통신 시에는, 어떠한 국이 송신한 프레임 데이터를 스위칭 허브 등의 중계 장치로 중계하는 것을 전제로 한 전송을 행하는 구성이 된다. 일반적으로 스위칭 허브 등의 중계 장치로 중계할 경우, 일정한 중계 지연이 발생하기 때문에, 1국의 프레임 데이터를 모든 국에 동보통신할 경우, 최대로, 최대의 중계 경로에 배치된 중계 장치의 수만큼의 전송 지연 및 전송 시간이 필요하게 된다.

[0013] 이러한 전제하에 토큰 방식에 의한 메시지 통신을 실시했을 경우, 송신권을 통지하기 위한 토큰 프레임 전송 상태와, 프레임을 중계하기 위해 중계 대기 상태이기 때문에, 전송 대역의 대부분이 미사용 상태 혹은 메시지 통신 이외의 전송 상태가 된다. 이 때문에, 네트워크 전체의 전송 효율이 낮아져 대용량화를 실현할 수가 없다는 과제가 있다.

[0014] 본 발명의 과제는, 스타형 토폴로지의 전이중 회선의 네트워크 시스템에 있어서, 네트워크 전체의 메시지 전송 효율을 향상시키며, 이로써 네트워크 전체의 단위시간당 메시지 전송량의 향상을 도모할 수 있는 제어 네트워크 시스템, 그 노드 장치 등을 제공하는 것이다.

[0015] 본 발명의 제어 네트워크 시스템은, 제1 대역과 상기 제1 대역보다 이후의 제2 대역을 가지는 통신 사이클마다, 복수의 노드 장치가 중계 장치를 통해 상호 데이터 교환하는 네트워크 시스템으로서, 하기의 구성을 갖는다.

[0016] 상기 복수의 노드 장치가 각각, 하기의 각 수단을 갖는다.

· 메시지 송신 요구가 있는 경우에는 상기 제1 대역에 있어서 메시지 송신 요구를 송신하는 데이터 교환 제어 수단；

· 상기 제1 대역 중에 얻어지는 상기 메시지 송신 요구에 근거하여, 자기(自) 노드 장치의 메시지 송신 가부(可否)를 판정하는 메시지 허가 판정 수단；

자기 노드 장치가 메시지 송신 가능하다고 판정되었을 경우에는, 상기 제2 대역 내의 소정의 타이밍으로 메시지를 송신하는 메시지 송신 제어 수단.

[0017] 도 1의 (a), (b)는, 본 예의 제어 네트워크 시스템의 전체 구성도이다.
도 2의 (a), (b)는, 노드의 드라이버의 처리를 나타낸 플로우 차트 도면이다.
도 3은 본 예의 데이터 송수신 동작의 일례를 나타낸 도면이다.
도 4는 노드의 처리부의 처리를 나타낸 플로우 차트 도면이다.
도 5는 중계 장치 단수(段數)가 1단인 MSG 대역에 있어서의 메시지 송수신 동작예(그 1)이다.
도 6은 중계 장치 단수가 1단인 MSG 대역에 있어서의 메시지 송수신 동작예(그 2)이다.
도 7은 중계 장치 단수가 2단인 경우의 네트워크 구성예이다.
도 8은 중계 장치 단수가 2단인 MSG 대역에 있어서의 메시지 송수신 동작예(그 1)이다.
도 9는 중계 장치 단수가 2단인 MSG 대역에 있어서의 메시지 송수신 동작예(그 2)이다.
도 10은 중계 장치 단수가 3단인 경우의 네트워크 구성예이다.
도 11은 최장 경로 지연 시간의 실측을 위한 동작예이다.
도 12는 도 10의 네트워크 구성예에 있어서의 최장 경로를 나타낸 도면이다.
도 13은 상한치의 산출식에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 예의 제어 네트워크 시스템의 기능 구성도이다.
도 15는 상한치를 구하는 처리 방법을 나타낸 플로우 차트 도면이다.
도 16은 상한치를 구하는 구체적인 예의 처리 플로우 차트 도면이다.
도 17은 스타형 토폴로지에 있어서의 통신 동작의 구체적인 예를 나타낸 도면이다.
도 18은 종래 수법을 적용한 경우의 각 국에 있어서의 처리부의 처리예를 나타낸 플로우 차트 도면을 나타낸다.

[0018] 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.

도 1의 (a), (b)는, 본 예의 제어 네트워크 시스템의 전체 구성도이다.

[0019] 도 1의 (a)에는, 본 예의 제어 네트워크 시스템의 개략 구성을 나타낸다.

본 예의 제어 네트워크 시스템은, 복수 대의 노드(10)가, 1대 이상의 중계 장치(20)를 통해, 스타형 토폴로지로 전이중의 통신회선에 의해 접속되는 구성이다. 그리고, 상기 TS 대역과 상기 MSG 대역을 가지는 통신 사이클마다, TS 대역에 있어서 각 노드(10)가 중계 장치(20)를 통해 상호 데이터 교환하는 네트워크 시스템이다.

[0020] 또, 특별히 설명하지 않지만, 예컨대 상기 특허문헌 1, 2 등의 선원(先願)의 동기 수법에 의해, 모든 노드(10)의 통신 사이클이 동기하고 있으며, 이로써 MSG 대역의 개시(開始) 타이밍도 동일하게 되어 있는 것을 전제로 하고 있다. 또한, 통신 사이클을 동기시키는 방법은, 선원의 동기 수법으로 한정하는 것은 아니며, 어떠한 기존의 수법에 의해 동기시키면 된다.

[0021] 이러한 제어 네트워크 시스템에 있어서, 본 수법에서는, TS 대역에 있어서 각 노드(10)가, 상기 상호 데이터 교환할 때에 메시지 송신 요구가 있는 경우에는 그 취지를 나타내는 정보(커멘드나 요구 수 등)를 해당 데이터에 부가한다. TS 대역에 있어서의 데이터 교환 완료 후, 각 노드(10)가 각각 전체 노드(10)의 메시지 송신 요구의 유무와 요구 수에 근거하여 동일한 알고리즘에 의해 허가국과 허가 수를 판정한다. 이것으로부터, MSG 대역의 개시 시부터(토큰 없이) 허가국 전체가 메시지 송신을 개시할 수 있다.

[0022] 토큰에 의한 허가 통지(송신권 부여)가 불필요해지기 때문에, MSG 대역을 메시지 전송을 위해서만 효율적으로 사용할 수 있으며, 따라서 종래보다 많은 메시지를 송신할 수 있게 된다. 즉, 네트워크 전체의 단위시간당 메시지 전송량의 향상(증대시킴)을 실현할 수가 있다.

[0023] 또, 상기 허가국·허가 수의 판정에는 소정의 상한치를 이용한다. 이 상한치는, MSG 대역 내에 송신되는 전체 메시지가, 중계 장치의 전송 가능 대역의 상한 내(MSG 대역 내)에서 전송되도록 결정되어 있다. 이것으로부터, MSG 대역 내에 모든 메시지 송수신이 확실하게 완료될 수 있게 된다.

[0024] 도 1의 구성예의 설명으로 돌아온다.

상기한 바와 같이 본 예의 제어 네트워크 시스템은, 스타형 토폴로지로 전이중 회선의 구성이며, 도시된 예에서는, 시스템을 구성하는 각 기기(노드(10))가, 각각, 전이중 회선(통신선(1, 2))을 통해 HUB(스위칭 허브) 등의 중계 장치(20)에 접속되어 있다. 또한, 도시된 예에서는, 노드(10)는, 도시된 국(1), 국(2), 국(3), 국(4)의 4대가 있는 것으로 한다.

[0025] 그리고, 각 노드(10)는, 중계 장치(20)를 통해, 다른 노드(10)와 통신 가능하다. 여기에서는, 통신선(1)이 노드(10)로부터 중계 장치(20)로의 데이터 송신용(상향 회선), 통신선(2)이 중계 장치(20)로부터 노드(10)로의 데이터 송신용(하향 회선)인 것으로 한다.

[0026] 중계 장치(20)는, 일반적인 기존의 스위칭 허브 등이어도 되며, 따라서 그 구성·동작에 대해서는 특별히 도시·설명은 하지 않지만, 당연히, 데이터 프레임 등을 중계하는 기능 등을 갖는다. 이는 예컨대, 수신한 데이터 프레임을 일시적으로 기억하는 RAM 등의 기억부(22)를 구비하며, 해당 일시적으로 기억한 데이터 프레임을 수신처인 노드에 전송하는 처리부(23)(CPU 등) 등을 구비한다. 처리부(23)의 내장 메모리에는 미리 소정의 프로그램이 기억되어 있으며, 처리부(23)의 CPU가 그 프로그램을 실행함으로써, 중계 장치(20)의 패킷 중계 기능이 실현된다. 중계 장치(20)의 패킷 중계 기능은, 일반적인 것이며, 여기에서는 특별히 상세하게는 설명하지 않는다.

[0027] 중계 장치(20)는, 상기 각 통신선(1, 2)이 접속되는 각 포트(도시생략)를 가지고 있으며, 임의의 포트를 통해 수신한 데이터 프레임을, 해당 데이터 프레임의 수신국에 대응하는 포트를 통해 송신함으로써, 중계·전송을 실시하고 있다.

[0028] 예컨대, 도 1의 구성에서 국(1)으로부터 국(4)으로 데이터 송신하는 경우, 국(1)으로부터 통신선(1)을 통해 중계 장치(20)로 데이터 프레임이 전송되고, 이 데이터 프레임이, 중계 장치(20)에서 일시적으로 기억된 후, 중계 장치(20)로부터 통신선(2)을 통해 국(4)으로 전송되게 된다.

[0029] 또한, 본 설명에서는 중계 장치(20)는, 예컨대, 논 블로킹 타입(non blocking type)의 스위칭 허브 등을 상정으로 하고 있지만, 물론, 이러한 예로 한정되지 않는다. 중계 장치(20)의 전송 제어부(21)는, 송신 수의 총합이 각 포트의 송신 성능 상한(예컨대 1G(기가)bit/sec) 내이면, 송신 가능하다. 그러므로, 예컨대 후술하는 산출식 (1)에 의해 상한치를 결정하는 것이 바람직하지만, 이러한 예로 한정되지 않는다. 산출식 (1)에 의한 상한치의 산출에 관해서는 이후에 상세하게 설명하기로 한다.

[0030] 종래 기술에서는, 상술한 바와 같이, 토큰에 의한 송신권 부여를 위한 통신으로 메시지 대역을 소비하고 있어, 실질적으로 메시지 전송을 실시하지 않는 상태가 적지 않다. 이 때문에, 전체적인 메시지 전송 효율이 불량하게 된다.

[0031] 이에 대하여, 본 수법에서는, 메시지 전송에 관해서는 마스터/슬레이브를 없애고, 이로써 마스터가 토큰에 의해 허가를 부여하는 일도 없어, 효율적인 메시지 전송을 실현할 수가 있다. 또한, 상기한 바와 같이, 마스터/슬레이브를 없애는 것은 메시지 전송과 관계되는 것이며, 특정한 국(마스터)이 메시지 전송과 관계되는 토큰의 관리를 행하는 것과 같은 것은 아니라는 의미이다. 따라서, 메시지 전송과 관계되는 것 이외에 대해서는 마스터/슬레이브가 있어도 상관없다.

[0032] 본 예의 제어 네트워크 시스템은, 예컨대 100BASE-TX나 1000BASE-T 등의 이더넷을 전송로로 한 전이중 회선이며, 또한 토폴로지로서 스타형을 채용한 것이다(예컨대 LAN 등). 따라서 1대 이상의 중계 장치(20)를 가지는 구성이지만, 도면에서는 간단히 나타내기 위해 중계 장치(20)는 1대만 도시되어 있으나, 이러한 예로 한정되지 않는다.

[0033] 또, 본 예의 제어 네트워크 시스템은, 종래 기술과 마찬가지로, 시스템을 구성하는 각 기기(노드(10)； 국)가, 자국(自局)이 구비하는 타이머에 의해, 데이터 교환 주기(통신 사이클)를 생성하는 동시에, 통신 사이클 내에 TC 대역이나 데이터 교환에 사용하는 TS 대역을 생성하는데, 나아가 이벤트적으로 일방향 액세스를 행하는 데이터 통신(메시지 통신 등)을 행하는 대역(메시지 대역； MSG 대역)도 생성한다. 또한, TC 대역이나 TS 대역에 대해서는, 여기에서는 특별히 설명하지 않는다.

[0034] 이벤트적으로 일방향 액세스를 행하는 통신(메시지 통신 등)에 관해서는, 네트워크에 참가하고 있는 국의 단위시간당 메시지 송신 요구 수에 “편차”가 있으며, 요구 수의 동일 단위시간당의 합계가, 「전송 가능한 메시지 송신 수」를 상회하는 경우가 있다. 이 때문에, 「단위시간당 전체의 메시지 송신 수」에 상한치를 두고, 상한치 이내에서 통신을 행할 필요가 있다. 따라서, 어느 단위시간 내에서 송신할 수 있는 국 수를 관리하여, 허가된 국만이 메시지 통신을 행함으로써, 「단위시간당 전체의 메시지 송신 수」가 상한치 이내가 되도록 하고 있다.

[0035] 본 예의 제어 네트워크 시스템은, 일례로서는, 시스템을 구성하는 각 기기(노드(10))가, 상기 TS 대역에 있어서 상호 데이터 교환을 행할 필요가 있다. 일례로서는, 예컨대 상기 통신 사이클 내의 TS 대역 내에 전체 노드(10) 간의 데이터 교환을 완료시킬 필요가 있다. 즉, 일례로서는, 각 통신 사이클마다 그 TS 대역 내에, 전체 노드(10)가, 각각, 자국의 임의의 데이터를, 다른 모든 노드(10)로 전달할 필요가 있다. 교환하는 데이터는, 예컨대 자국의 제어 대상 기기와 관계되는 어떠한 데이터(센서 측정치 등)이지만, 이러한 예로 한정되지 않는다. 또한, 각 노드(10)는, 예컨대 어떠한 제어 대상 기기(도시생략)를 제어하는 컨트롤러 등이지만, 이러한 예로 한정되지 않는다.

[0036] 한편으로, 상기 메시지 전송 대역(MSG 대역)에 있어서의 메시지 송수신은, 1회의 통신 사이클 내의 MSG 대역 내에, 그 시점에서 발생한 메시지 모두를 송수신해야 하는 것은 아니다. 그러나, 전송 효율을 높여, 1회의 통신 사이클로 가능한 한 많은 메시지를 송수신할 수 있게 되는 것이 바람직하다. 그 한편으로, 상기한 바와 같이, MSG 대역의 길이는 미리 정해져 있기 때문에, 메시지 송수신 처리가 완료되기 전에 MSG 대역이 종료되는 것과 같은 사태가 일어나는 것은, 피해야만 한다.

[0037] 본 수법은, 상기 메시지 전송 대역(MSG 대역)에 있어서의 메시지 송수신의 전송 효율을 높이는 것이다.

[0038] 이를 위해, 우선, 상기 TS 대역에 있어서의 데이터 교환을 이용한다. 즉, 메시지 송신 요구가 있는 노드(10)는, TS 대역의 송신 데이터(커먼 메모리 프레임이라 부름)에, 메시지 송신 요구(요구 수 등)를 부가한다. 상기와 같이, TS 대역 내에, 모든 노드(10)가, 각각, 자국의 데이터를, 다른 모든 노드(10)에 전달하므로, 메시지 송신 요구를 다른 전체 노드가 수신하게 된다.

[0039] 이것으로부터, 각 노드(10)가 각각, 동일한 알고리즘에 의해 메시지 송신권의 할당을 결정함으로써, 모든 노드(10)에서 동일한 송신권 할당 결과를 얻을 수 있게 된다. 그리고, 각 노드(10)는, 각각, 자국에서 결정한 송신권 할당 결과로부터, 자국의 메시지 송신 가부(可否)나 허가 수 등을 인식할 수가 있다.

[0040] 상기와 같이, 본 수법에서는, 각 노드(10)가, 각각 독자적으로, 타국으로부터의 메시지 송신 요구(요구 수 등)에 근거하여, 자국의 메시지 송신 가부나 허가 수 등을 판단할 수가 있다. 이것으로부터, 메시지 전송 대역에 있어서, 토큰을 송수신할 필요없이, 자국이 허가국인 것으로 인식한 노드(10)는 모두, 즉시 메시지 송신을 행할 수가 있다. 예컨대, 모든 메시지 송신 허가국이, MSG 대역이 되면 즉시 동시에 메시지의 송신을 중계 장치(20)에 대해 행하도록 구성한다. 이것으로부터, MSG 대역에 있어서의 네트워크 전체의 메시지 전송 효율을 향상시키며, 이로써 네트워크 전체의 단위시간당 메시지 전송량(throughput)의 향상을 도모할 수가 있다.

[0041] 또, 상기 동일한 알고리즘에 의해 메시지 송신권의 할당을 결정하는 처리에 관하여, 전체의 허가 수가, 소정의 상한치를 넘지 않게 함으로써, MSG 대역 내에 모든 메시지의 송수신이 완료되도록 도모할 수가 있다. 이에 관하여, 본 수법에 의하면, 상기 상한치로서 적절한 값을 산출할 수 있다. 이는 예컨대 후술하는 산출식 (1) 등을 이용해 산출하는 것이며, 자세한 내용은 후술한다. 또, 상한치의 산출 기능을 임의의 1대 이상의 노드(10)에 탑재함으로써, 운용 중에 네트워크 구성이 바뀐 경우 등이라 하더라도, 새로운 구성에 따른 적절한 상한치를 산출할 수도 있다.

[0042] 도 1의 (b)에, 도 1의 (a)의 제어 네트워크 시스템의 상세한 구성예를 나타낸다.

도시된 예에서는, 각 노드(10)는, 드라이버(11), 처리부(12), 사이클 타이머(13), 센드 타이머(14), 메시지용 센드 타이머(15) 등을 가지고 있다. 사이클 타이머(13)는, 여기서의 상세한 설명은 생략하지만, 상기 통신 사이클을 생성하기 위한 타이머이며, 또한, 전체 노드(10)에서 동기되어 있다. 센드 타이머(14)도, 여기서의 상세한 설명은 생략하지만, TS 대역에 있어서의 자국의 데이터 송신 타이밍을 결정하는 타이머이다.

[0043] 메시지용 센드 타이머(15)는, 각 노드(10)에 있어서, MSG 대역에 있어서의 자국의 데이터 송신 타이밍을 결정하는 것이다. 또한, 종래의 도시되지 않은 메시지용 센드 타이머는, 마스터 국만이 구비하고 있으면 되며, 그 타임 아웃에 의해 마스터 국으로부터 토큰이 송신되는 것이었다.

[0044] 메시지용 센드 타이머(15)는, 본 예에서는, 모든 노드(10)에서 동일 타이밍으로 타임 아웃하도록 설정되어 있다. 즉, 모든 노드(10)에 있어서, 그 메시지용 센드 타이머(15)의 타임 아웃이, MSG 대역의 개시 타이밍이 되도록, 설정되어 있다. 예컨대, 모든 노드(10)의 메시지용 센드 타이머(15)에 동일한 설정치가 설정되어 있고, 또한, 사이클 타이머(13)의 타임 아웃 시에 기동하도록 되어 있다.

[0045] 또한, 메시지용 센드 타이머(15)는 반드시 설치할 필요는 없고, 센드 타이머(14)를, MSG 대역의 개시 타이밍에서 타임 아웃하도록 재기동하게 해도 된다.

[0046] 처리부(12)는, 노드(10)의 주요(main) 처리를 실행하는 것이며, 예컨대 도시되지 않은 제어 대상 기기의 제어, 그 상태를 나타내는 계측 데이터 등의 수집, 사이클 타이머(13), 센드 타이머(14), 메시지용 센드 타이머(15) 등의 설정·기동의 관리, 송신 데이터 프레임(패킷)의 생성 등, 여러 가지 처리를 행한다. 생성한 패킷은 드라이버(11)에 전달한다.

[0047] 드라이버(11)는, 예컨대, 상기 처리부(12)로부터의 요구에 따라 상기 송신 데이터 프레임을 타(他) 노드로 송신하거나, 타 노드로부터의 송신 데이터 프레임을 수신하면 이것을 처리부(12)에 전달하는 등, 통신회선(1, 2)을 통한 통신 처리를 행하는 처리부(통신 전용 프로세서 등)이다.

[0048] 상기 통신선(1, 2)은, 드라이버(11)에 접속되어 있다. 또, 상기한 바와 같이, 통신선(1, 2)은 중계 장치(20)에 접속되어 있다. 드라이버(11)는, 상기 송신 데이터 프레임을 타 노드에 송신하는 경우, 그 타 노드 앞(宛)으로의 패킷을 통신선(1)을 통해 중계 장치(20)에 전송한다. 또, 타 노드로부터의 송신 패킷을 중계 장치(20)가 통신선을 통해 전송해 오면, 이것을 처리부(12)에 전달한다.

[0049] 중계 장치(20)는, 도시된 전송 제어부(21)를 가지고 있으며, 전송 제어부(21)가 상기 패킷의 중계·전송을 실행한다.

[0050] 도 2의 (a), (b)는, 노드(10)의 드라이버(11)의 처리를 나타낸 플로우 차트 도면이다. 또한, 드라이버(11)에 내장된 도시되지 않은 연산 프로세서가, 내장된 도시되지 않은 메모리에 미리 기억되어 있는 응용 프로그램(application program)을 실행함으로써, 도 2의 (a), (b)의 처리가 실현된다.

[0051] 도 2의 (a)는, 자국 데이터 송신 시의 드라이버(11)의 처리를 나타낸다.

노드(10)가 가지는 상기 처리부(12)(CPU/MPU 등)는, 소정의 소프트웨어(프로그램) 등을 실행함으로써, 소정의 제어 처리 등을 실행하고 있다. 그리고, 이 처리의 하나로서 자국의 데이터를 송신하는 이벤트가 발생한 경우(일례가 센드 타이머(14)의 타이머 업(timer up)), 이 데이터의 송신 요구를 드라이버(11)에 전달한다.

[0052] 드라이버(11)는, 상기 데이터의 송신 요구를 받으면(단계 S11), 그 데이터 프레임을 송신한다(단계 S12). 이는, 상기한 바와 같이, 통신선(1)을 통해 중계 장치(20)에 송신하여 중계시킨다.

[0053] 또, 타국의 송신 데이터(패킷)를 수신하는 경우도 있다. 이러한 경우에는, 상기한 바와 같이, 중계 장치(20)가 통신선(2)을 통해 전송해 온다.

[0054] 도 2의 (b)는, 데이터 수신 시의 드라이버(11)의 처리를 나타낸다.

드라이버(11)는, 상기 통신선(2)을 통해 임의의 패킷을 수신하면, 도 2의 (b)의 처리를 실행한다. 우선, 수신 패킷의 송신원(送信元)을 체크하여, 송신원이 자국인 경우에는(단계 S21, NO), 이 패킷을 파기한다(단계 S23). 혹은, 같은 패킷을 이미 수신 완료한 상태인 경우에도(단계 S24, YES), 이 패킷을 파기한다(단계 S26). 이러한 것은 모두 정상적인 상태에서는 있을 수 없는 것이며, 어떠한 이상이 있었다고 간주할 수 있으므로, 수신 패킷을 파기한다.

[0055] 단계 S24가 NO인 경우, 즉 이상이 없고 정상 수신으로 간주할 수 있는 경우에는, 수신 패킷의 데이터를 처리부(12)에 전달한다(단계 S25). 처리부(12)는, 이 데이터를 이용해 어떠한 처리를 행하게 된다.

[0056] 또한, 상술한 도 2의 (a), (b)의 처리에 있어서의 패킷은, 상기 TS 대역에서 송수신하는 데이터 패킷(커먼 메모리 프레임), 상기 MSG 대역에서 송수신하는 메시지의 패킷 중의 어느 것이어도 된다.

[0057] 또한, 말할 필요도 없지만, 각 패킷(데이터 프레임)에는, 송신원 노드나 수신처 노드의 식별 번호(국 ID 등)가 부여되어 있다.

[0058] 도 3은, 본 예의 데이터 송수신 동작의 일례를 나타낸 도면이다.

본 예에서는, 종래 기술과 마찬가지로, 사이클 타이머(13)에 의해 도 3에 나타내는 통신 사이클이 생성된다. 사이클 타이머(13)는, 기동→타이머 업→기동→타이머 업→기동…을 반복 실행하여, 정주기의 도시된 통신 사이클을 생성한다.

[0059] 1개의 통신 사이클은, 도시된 TC 대역과 TS 대역과 MSG 대역으로 분할된다.

TC 대역, TS 대역에 대해서는 특별히 상세하게는 설명하지 않지만, TS 대역은, 각 노드(10)가 상호 데이터 교환하기 위한 대역이다. 여기에서는 “상호 데이터 교환”이란, 모든 노드(10)가, 다른 모든 노드(10)로, 자국의 데이터를 전달하는 것을 의미한다. TS 대역에 있어서 각 노드(10)가 자국의 데이터를 송신하는 타이밍은, 그 노드(10)의 센드 타이머(14)에 의해 결정된다. 모든 센드 타이머(14)는, 사이클 타이머(13)가 타이머 업일 때에 기동된다.

[0060] 실시간성의 보증이 필요한 커먼 메모리 전송을, 커먼 메모리 전송 대역(TS 대역)에서 실시한다. 이벤트적으로 일방향 액세스를 행하는 메시지 전송은, 별도로, 메시지 대역(MSG 대역)을 마련해 실시하고 있다.

[0061] TS 대역에 있어서의 각 노드의 데이터 송신 동작은, 자세한 설명은 생략하겠으며, 간단히 설명한다. 우선, 각 노드(10)의 센드 타이머(14)는, 미리 서로 다른 값이 설정되어 있으며, 이로써 서로 다른 타이밍으로 타이머 업 한다. 각 노드(10)는, 자국의 센드 타이머(14)의 타이머 업에 의해, 자국의 데이터를 송신한다. 이 데이터의 수신처는 다른 노드(10) 전체이며(브로드캐스트), 중계 장치(20)에 전달하면, 중계 장치(20)가 다른 노드(10) 전체에 대해 해당 데이터를 전송한다.

[0062] 또한, 여기에서는, 도 3에 있어서의 중계 장치(20)의 “수신” “송신” 동작에 있어서의 “송신” 동작은, 그 패킷의 수신처 전체(상기한 바와 같이 본 예에서는 송신원 이외의 전체 노드(10))에 송신하는 것을 의미하는 것으로 한다. 예컨대 TS 대역에 관해서 도면상에 「국(2)」으로 나타내는 직사각형(矩形)은, 국(2)으로부터의 송신 패킷을 의미한다(“국(2) 패킷” 등이라 기재하는 것으로 한다). 중계 장치(20)는, 도시하는 바와 같이 이 “국(2) 패킷”을 수신 완료하면 즉시 송신(전송) 개시하며, 송신처는 송신원(국(2)) 이외의 모든 국이다. 이것으로부터, 도시하는 바와 같이, 이 “국(2) 패킷”은, 국(1), 국(3), 국(4)에서 “수신”되고 있지만, 국(2)에서는 수신되고 있지 않다.

[0063] 상기 동작은 더욱 자세하게는, 중계 장치(20)는, 국(2)에 대응하는 포트를 통해 상기 “국(2) 패킷”을 수신 개시하면, 이것을 내장 메모리(RAM 등)에 기억해 간다. 그리고, “국(2) 패킷”의 전체 데이터를 내장 메모리에 기억 완료하였으면(수신 완료하였으면), 그 “국(2) 패킷”을, 국(1)에 대응하는 포트와 국(3)에 대응하는 포트와 국(4)에 대응하는 포트로부터 일제히 송신한다.

[0064] TS 대역에 있어서의 각 노드(10)의 송신 패킷 수는, 미리 정해져 있으며, 예컨대 도시된 예에서는 국(1)은 항상 1개의 패킷뿐이지만, 국(2)은 항상 3개의 패킷을 송신하게 된다. 각 노드(10)의 센드 타이머(14)의 설정치는, 상기 각 노드(10)의 송신 패킷 수에 따라 미리 정해져 있다.

[0065] 이상은 선원의 TS 대역과 관계되는 동작이지만, 본 수법에서는, TS 대역과 관련하여 추가로 하기의 동작을 행한다.

[0066] 즉, 본 수법에서는, 각 노드(10)는, 메시지를 송신할 필요가 있는 경우, 상기 TS 대역에서 송신하는 커먼 메모리 프레임의 일부에 메시지 송신 요구를 나타내는 정보(본 예에서는 요구 수 등)를 부여함으로써, 다른 노드(10) 전체에 대하여, 메시지 송신 요구가 있다는 취지와 요구 수를 통지하고 있다.

[0067] 각 노드(10)는, 상기 송신 요구 수가 부여된 커먼 메모리 프레임을 수신했을 경우, 송신원인 노드(10)의 식별 정보와 함께 메시지 송신 요구 수를 일시적으로 기억한다. 그리고, 각 노드(10)는, 각각, 나중에, 상기 일시적으로 기억한 데이터에 근거하여, 메시지의 송신 허가국과 허가 수를 결정한다. 이러한 결정 처리로서 모든 노드(10)가 동일한 알고리즘을 이용함으로써, 정상이라면 모든 노드(10)에서 같은 결정 결과가 얻어지게 된다.

[0068] 예컨대, 각 노드(10)가, 각각, 라운드 로빈(round robin) 등의 동일한 우선순위 부여 판정을 실시하여, 송신권 할당국을 판단한다. 이때, 전체 커먼 메모리 프레임이 모든 노드(10)에 올바르게 전송 가능하다면, 모든 노드(10)에 있어서 상기한 바와 같이 동일한 판단 알고리즘(송신권 할당국의 판단 알고리즘이라 부름)을 적용함으로써, 모든 노드(10)에 있어서 동일한 송신권 할당 결과(허가국과 허가 수)를 얻을 수 있게 된다.

[0069] 각 노드(10)는, 상기 송신권 할당국의 판단 결과를 바탕으로, 자국의 메시지 송신 가부를 판단하고(송신 가능한 경우에는 추가로 송신 허가 수를 인식하고), 송신 가능한 경우에, MSG 대역의 개시 시점부터 메시지 프레임의 송신을 개시한다. 이는, 본 예에서는 메시지 송신 허가된 모든 노드(10)가 MSG 대역 개시와 동시에 메시지 송신을 개시하게 되지만, 이러한 예로 한정되지 않는다.

[0070] 메시지 송신 수의 총합이 중계 장치(20)의 각 포트의 송신 성능 상한 내이면, 송신 가능하다. 그러므로, 예컨대 후술하는 산출식 (1)에 의해 상한치를 결정하는 것이 바람직하지만, 이러한 예로 한정되지 않는다. 산출식 (1)에 의한 상한치의 산출에 관해서는 이후에 상세하게 설명하는 것으로 한다.

[0071] 상기와 같이, 본 수법에서는, TS 대역에 있어서의 데이터 교환을 이용하여, 메시지 송신 요구가 있는 노드(10)는, 자국이 송신할 데이터 프레임에 메시지 송신 요구(요구 수 등)를 부가함으로써, 송신 요구의 유무나 요구 수 등을 다른 노드(10) 전체에 통지할 수가 있다.

[0072] 그리고, TS 대역의 마지막에는, 모든 노드(10)가, 각각, 자국을 포함한 모든 국의 메시지 송신 요구의 유무나 요구 수를 알 수 있으므로, 각 노드(10)가 각각 상기 송신권 할당국을 판단하는 처리를 실행하여(후술하는 단계 S44 등), 상기한 바와 같이 동일한 판단 결과가 얻어지게 된다. 이는, 예컨대, 상기 모든 국의 메시지 송신 요구의 유무나 요구 수와, 미리 결정되어 있는 상한치와, 현재의 각 국의 우선순위 등에 근거하여, 메시지 송신의 허가국이나 허가 수를 결정한다.

[0073] 도 3에 나타내는 예의 경우, 국(1)과 국(2)과 국(3)에는 메시지 송신 요구가 있고, 국(4)에는 메시지 송신 요구가 없다. 또, 국(1)은 요구 수가 '3＇, 국(2)은 요구 수가 '1＇, 국(3)은 요구 수가 '4＇이다.

[0074] 또, 여기에서는, 가령 시스템 전체에서 MSG 대역 중에 3통의 메시지 프레임을 전송할 수 있는 것으로 하고(상한치=3으로 한다；또한, 상한치의 산출 방법은 후술함), 또한, 우선순위는 가령 국(2), 국(3), 국(4), 국(1)의 순으로 우선도가 부여된 것으로 한다. 이 경우, 국(2)→국(3)→국(4)→국(1)의 순으로 허가를 할당해 간다. 우선, 국(2)은, MSG 대역 내에서 송신 가능한 3통의 메시지 프레임에 대해서, 메시지 송신 요구가 1이므로, 모든 메시지 프레임을 송신할 수 있게 되며, 허가 수='1＇이 된다. 계속해서, 국(3)은, MSG 대역 내에서 송신 가능한 나머지 2통의 메시지 프레임에 대해서, 메시지 송신 요구가 4이므로, 허가 수는 '2＇가 된다. 이것으로 허가 수의 합계가 상한치에 이르렀으므로, 국(1)은 허가되지 않는다(국(4)은 요구하지 않음).

[0075] 그리고, 각 노드(10)는, 상기 판단 처리(단계 S44 등)에 의해 각 요구 노드의 허가/불허(不許)와 허가 수를 얻음으로써, 자국의 허가/불허와 허가 수를 인식하게 된다(후술하는 단계 S45).

[0076] 상기 일례에서는 상기 판단 처리의 결과, 모든 노드(10)가 각각 「허가국은 국(2)과 국(3)이며, 국(2)의 허가 수는 '1＇, 국(3)의 허가 수는 '2＇이다」라고 판단하게 된다. 이것으로부터, 국(2)은, 자국의 메시지 송신이 허가되고, 허가 수가 '1＇인 것으로 인식하며, 국(3)은, 자국의 메시지 송신이 허가되고, 허가 수가 '2＇인 것으로 인식한다. 한편, 국(1)은, 자국의 메시지 송신이 이번에는 불허였던 것으로 인식한다.

[0077] 이것으로부터, 도시하는 바와 같이, 국(2)과 국(3)은, 각각, MSG 대역이 되면, 토큰을 수신할 필요 없이, 즉시 자국의 메시지 송신을 개시한다. 이는, 상기한 바와 같이, 국(2)은 1통의 메시지를 송신하고, 국(3)은 2통의 메시지를 송신한다.

[0078] 이와 같이, 토큰과 관계되는 통신 동작이 필요 없기 때문에, MSG 대역 개시시점부터 전체 허가국이 메시지 송신을 개시할 수 있으므로, 종래 기술에 비해, 메시지 전송 효율이 향상되어, 보다 많은 메시지 전송을 행할 수 있게 됨을 알 수 있다.

[0079] 또한, 도 3의 MSG 대역의 동작에 관해서, 예컨대 도시된 「국(3-1) MSG」의 직사각형은, 국(3)으로부터의 송신 메시지를 의미한다. 또, 도시된 중계 장치(20)의 “수신” 동작에 있어서, 동일 타이밍으로 「국(3-1) MSG」와 「국(2) MSG」가 겹쳐 있는 것은, 이 2개의 메시지의 수신 처리를 동시 병행적으로 수행하고 있음을 의미하고 있다. 그리고, 그 후, 국(3)으로부터의 2통째의 메시지인 「국(3-2) MSG」를 수신하고 있다.

[0080] 그리고, 본 예에서는, 가령, 상기 3개의 메시지 모두가, 수신처가 전체 국인 것으로 되어 있으며, 이것으로부터 도시된 중계 동작을 하게 되어 있다. 즉, 중계 장치(20)는, 우선 상기 「국(2) MSG」를 송신원(국(2)) 이외의 모든 노드(10)에 전송하고, 이것으로부터 도시하는 바와 같이 국(1), 국(3), 국(4)이 「국(2) MSG」를 수신하고 있다. 이는, 「국(3-1) MSG」 등의 다른 메시지에 대해서도 마찬가지인 동작이며, 그 설명은 생략한다.

[0081] 또한, 상기 우선순위는, 예컨대 소정의 카운터(도시생략)의 현재의 카운트 값에 근거하여 결정된다. 이 카운터는 도시되어 있지 않으나 단계 S34가 YES가 될 때마다 카운트 업된다(＋1 인크리먼트(increment)). 또, 이 카운터는, 본 예에서는, 1→2→3→4→1→2→3→4→1…와 같이, 1~4의 사이를 주기적(cyclic)으로 카운트한다. 그리고, 그 국 번호가 카운트 값과 동일한 노드(10)가, 가장 우선순위가 높은 것으로 한다. 예컨대 카운터의 카운트 값이 '3＇일 때에는, 국(3)이 가장 우선순위가 높게 되며, 이러한 예에서는 우선순위가 높은 순으로, 국(3)→국(4)→국(1)→국(2)이 된다.

[0082] 후술하는 단계 S44의 처리는, 예컨대 상기와 같은 일례의 경우에는, 소정의 알고리즘(후술하는 산출식 (1))과, 데이터 교환에 의해 얻어진 각 노드(10)의 메시지 송신 요구의 유무와 요구 수와, 상한치와, 현재의 우선순위에 근거하여, 각 노드의 메시지 송신 가부와 허가 수를 결정하는 처리라 할 수 있다.

[0083] 도 4는, 노드(10)의 처리부(12)의 처리를 나타낸 플로우 차트 도면이다.

또한, 처리부(12)는, 도시되지 않은 CPU/MPU 등의 연산 프로세서나 도시되지 않은 메모리 등의 기억부를 가지고 있으며, 기억부에는 미리 소정의 응용 프로그램이 기억되어 있다. 연산 프로세서가 이 응용 프로그램을 실행함으로써, 예컨대 도 4나 도 15에 나타내는 처리가 실행되며, 도 14에 나타내는 각종 처리 기능이 실현된다.

[0084] 메시지 송신에 관해서는, 종래에는 마스터 국에서 송신권 할당국 판정을 실시하였으나, 본 예에서는 전체 노드(10)에서 각각 도 4의 처리를 행함으로써 각각 송신권(송신 허가 수) 할당 판정을 행한다. 이 판정에 수반하여 자국의 메시지 송신 가부와 할당 수가 판정된다.

[0085] 이와 같이, 본 예에서는, 토큰 프레임에 의한 송신권의 부여를 실시하지 않고, 각 국이 능동적으로 메시지 송신 가부나 할당 수 등을 판단한다. 그리고, 자국이 메시지 송신이 가능한 경우에는, 메시지 전송 대역이 되면 토큰을 기다리지 않고 자국의 메시지를 송신한다. 따라서, 본 예에서는, 마스터 국, 슬레이브 국의 구별은 불필요하다.

[0086] 도 4의 처리는, 수시로 실행되는 것이며, 기본적으로는 어떠한 이벤트 대기 상태이고(단계 S31), 어떠한 이벤트가 발생할 때마다(단계 S32, YES), 발생한 이벤트의 내용을 판정하여(단계 S33) 그에 따른 처리를 실행한다.

[0087] 즉, 발생한 이벤트가, 사이클 타이머(13)의 타임 아웃(사이클 T.O.)인 경우에는(단계 S34, YES), 단계 S35~S38의 처리를 실행한다.

[0088] 즉, 기본적으로는, 센드 타이머(14)에 소정의 설정치를 세팅하고(단계 S35) 센드 타이머(14)를 기동하는데(단계 S38), 그 기동 전에, 자국의 메시지 송신 요구의 유무를 확인하여, 요구가 있는 경우에는(단계 S36, YES), 메시지 송신 요구 수(단순히 요구 수라 하는 경우도 있는 것으로 한다)를 세팅 & 엔트리 한다(단계 S37). 그리고, 센드 타이머를 기동한다(단계 S38). 또한, 세팅이란 커먼 메모리 프레임 내에 저장하는 것이며, 엔트리 한다는 것은 도시되지 않은 “송신권 관리를 행하기 위한 엔트리 테이블”(이하, 엔트리 테이블이라 기재함)에 기억하는 것이다.

[0089] 이로써 후술하는 단계 S40의 처리에 의해 상기 요구 수가 부가된 커먼 메모리 프레임이 송신되면, 상술한 중계 장치(20)의 중계 처리에 의해, 다른 모든 노드(10)에 커먼 메모리 프레임이 전달됨으로써, 다른 모든 노드(10)에 메시지 송신 요구 수가 전달되게 된다. 전달된 메시지 송신 요구 수는, 각 노드(10)의 상기 “엔트리 테이블”에 기억된다. 그리고, 각 노드(10)마다, 각각, 자국의 상기 “엔트리 테이블”에 기억된 각 국의 메시지 송신 요구 수 등에 근거하여, 후술하는 단계 S44의 처리를 실행하게 된다.

[0090] 여기서, 상술한 것으로부터, 본 예에서는, 상기 단계 S35에서 센드 타이머(14)에 세팅하는 설정치는, 선원(先願)과 마찬가지로, 모든 노드(10)에서 서로 다른 설정치가 되도록 하고, 이로써 모든 노드(10)에서 서로 다른 타이밍으로 커먼 메모리 프레임이 송신되도록 하지만, 이러한 예로 한정되지 않는다. 본 수법은, 메시지 송신에 관한 것이므로, 커먼 메모리 프레임의 송신 방법은 무엇이든 무방하다.

[0091] 또, 발생한 이벤트가, 센드 타이머(14)의 타임 아웃(센드 T.O.)인 경우에는(단계 S39, YES), 자국의 데이터(커먼 메모리 프레임)를 송신시킨다(단계 S40). 이는, 상기 자국의 데이터(경우에 따라서는 메시지 송신 요구가 부가되어 있음)를, 드라이버(11)에 전달하는 것이다. 이것으로부터, 상기한 바와 같이, 드라이버(11)는, 상기 단계 S11의 데이터 & 송신 요구를 받게 되며, 상기 단계 S12에 의해 그 데이터를 송신하게 된다. 수신처는 모든 국(브로드캐스트)이며, 자국이 접속하고 있는 중계 장치(20)에 송신하여, 중계 장치(20)에서 중계·전송하게 된다.

[0092] 또한, 메시지용 센드 타이머(15)에 소정의 설정치를 세팅하여(단계 S41) 기동한다(단계 S42). 이는, 상기 단계 S35, S38의 처리 시에 함께, 단계 S41, S42의 처리를 행하도록 해도 된다. 모든 노드(10)에서 동시에 메시지용 센드 타이머(15)가 타이머 업 하도록 구성하는 것이라면, 그 실현 방법은 무엇이든 무방하다. 특히, 상기 선원의 동기화 방법에 의해, 모든 노드(10)의 사이클 타이머는 동기하고 있으므로, 이것을 기준으로 하여 전체 노드(10)의 MSG 대역 개시 타이밍을 동일하게 하는 것은, 용이하게 실현할 수 있다.

[0093] 또한, 상기의 기동 후, 메시지용 센드 타이머(15)가 타임 아웃하는 이벤트가 발생했을 때에, 후술하는 단계 S43의 판정이 YES가 되게 된다. 상기와 같이, 모든 노드(10)에서 동일 타이밍으로 MSG 대역이 되며, 송신 허가된 노드(10)는 즉시 1통째의 메시지를 송신한다. 물론, 복수로 송신 허가된 노드는, 계속해서, 2통째 이후의 메시지 송신도 행하게 된다.

[0094] 또한, 상기 단계 S38에서 기동한 센드 타이머(14)가, 타이머 업 하는 이벤트가 발생했을 때에, 상기 단계 S39가 YES가 되게 된다.

[0095] 또, 발생한 이벤트가, 메시지용 센드 타이머(15)의 타임 아웃(센드 T.O.)인 경우에는(단계 S43, YES), 단계 S44~S47의 처리를 실행한다.

[0096] 즉, 우선, 메시지 송신 허가국 판정을 행한다(단계 S44). 이 처리는, 각 노드(10)의 메시지 송신 허가 수를 결정하는 처리이기도 하며, 이에 따라 자국의 메시지 송신 가부와 메시지 송신 허가 수가 결정된다(단계 S45).

[0097] 그리고, 상기 단계 S45의 결정에 근거하여, 자국의 메시지 송신 요구가 있고 또한 송신이 허가되었을 경우에는(단계 S46, YES), 자국의 메시지 송신 허가 수의 분량만큼, 메시지 프레임을 송신한다(단계 S47).

[0098] 한편, 원래 자국의 메시지 송신 요구가 없는 경우 혹은 메시지 송신이 허가되지 않은 경우 등에는(단계 S46, NO), 메시지 송신은 행해지지 않는다.

[0099] 또, 발생한 이벤트가, 커먼 메모리 프레임 수신인 경우에는(단계 S48, YES), 이 커먼 메모리 프레임의 데이터를, 도시되지 않은 커먼 메모리의 해당 영역에 저장한다(단계 S49). 또한, 여기에서는, 상기 단계 S40의 처리로 송신되는 프레임을, 커먼 메모리 프레임이라 부르는 것으로 한다. 상기 도 2의 (b) 등의 처리에 의해, 임의의 타국이 상기 단계 S40의 처리에 의해 송신한 커먼 메모리 프레임을 드라이버(11)가 수신하고, 이것을 드라이버(11)가 상기 단계 S25에 의해 처리부(12)에 전달하면, 상기 단계 S48의 판정이 YES가 되게 된다.

[0100] 또, 수신한 커먼 메모리 프레임 내에 그 송신원 노드(10)에서 상기 단계 S37에 의해 저장된 메시지 송신 요구 수가 포함되어 있는 경우에는, 메시지 송신 요구가 있던 것으로 간주하고 해당 요구 수를 송신원 노드(10)의 ID 등과 함께 상기 “엔트리 테이블”에 추가로 기억해 둔다(단계 S50). 이 엔트리 테이블”은, 나중에 상기 단계 S44의 처리 시에 참조된다. 또한, 각 프레임에는, 당연히, 송신원 노드의 ID(식별 정보) 등이 포함되어 있다.

[0101] 또한, 특별히 도시되지 않지만, 메시지 프레임을 수신한 경우, 드라이버(11)가 수신한 메시지를 처리부(12)에 전달하며, 처리부(12)는, 해당 메시지 프레임의 수신처가 자국인 경우에는 해당 메시지 프레임을 도입하고, 수신처가 자국이 아닌 경우에는 해당 메시지 프레임을 파기하도록 해도 된다.

[0102] 상기와 같이 본 예에서는, 커먼 메모리 프레임을 수신한 각 노드(10)(각 국)는, 각각이, 송신원 국의 메시지 송신 요구를 접수한다. 즉, 네트워크에 참가하는 각 국(노드(10))으로부터의 메시지 송신 요구(요구 수)를, 각 국이 각각 접수하고, 각 국이 각각 독자적으로, 메시지의 송신 허가국과 할당 수(송신 허가 수)를 판정한다(단계 S44). 각각이 독자적으로 판정하여도, 판정 알고리즘은 동일하기 때문에, 동일한 데이터가 주어지면 같은 판정 결과를 얻을 수 있게 된다. 즉, 각 국으로부터의 전체 커먼 메모리 프레임이 모두 올바르게 전송 가능하다면, 모든 국에서, 동일한 할당 결과(판정 결과)를 얻을 수 있게 된다. 각 국은, 자국에 있어서의 메시지 송신권 할당 판정 결과를 바탕으로, 자국의 메시지 송신 가부와 할당 수를 판정한다. 그리고, 메시지 송신이 가능한 경우에는, 메시지 프레임의 송신을, 모든 국이 동기한 메시지용 센드 타이머(15)를 바탕으로 동시에 행하고 있다.

[0103] 단계 S44의 메시지의 송신 허가국과 할당 수(송신 허가 수)의 판정 방법은, 기존의 임의의 방법이어도 되며, 예컨대 균등 할당이나, 혹은 “가중(加重) 라운드 로빈(Weighted round robin)” 등의 우선순위 부여 할당을 해도 되며, 혹은 이들의 조합이어도 되고, 다른 임의의 기존 수법을 이용해도 된다. 어느 쪽으로 하더라도, 이 판정 방법 자체는, 특별히 제한은 없으며, 기존의 어떠한 수법이나, 해당 기존 수법의 조합 등, 무엇이든 된다.

[0104] 단계 S44의 메시지의 송신 허가국과 할당 수(송신 허가 수)의 판정 처리는, 종래에는 마스터 국에서만 행하던 처리를, 모든 노드(10)에서 각각 실행 하도록 한 것으로 간주해도 되며, 따라서 더 이상 상세하게는 설명하지 않겠으나, 할당 수(송신 허가 수)의 합계치가, 소정의 상한치를 넘지 않도록 할 필요가 있다.

[0105] 여기서, 상기와 같이, MSG 대역에 있어서의 시스템 전체에서의 메시지 송신 수에는 상한이 있다. 이 상한치를 넘는 수의 메시지가 송신되었을 경우, MSG 대역 내에 모든 메시지의 송수신이 끝나지 않게 된다. 이 상한치는 고정적으로는 정해지지 않고, 시스템의 구성·성능 등에 따른 것이 된다.

[0106] 이와 같은 상한치의 산출 방법에 대하여, 이하에 설명한다.

본 예에서는, 상한치(단위시간당 메시지 송신 가능 수)는, 예컨대 하기의 산출식 (1)에 의해 산출한다.

상한치=｛단위시간-(중계 장치 단수(段數)×중계 장치 지연)-((중계 장치 단수＋1)×프레임 전송 지연)｝÷｛(1프레임 사이즈/전송 성능)＋α｝…(1) 식

[0107] 상한치는, 상기 산출식 (1)로 얻어지는 값을, 소수점 이하 절사한 것이다.

[0108] 이로써 구해지는 상한치는, 단위시간(MSG 대역의 길이)으로부터, 중계 장치(20)를 경유했을 때의 전송 지연 시간이나 전송과 관계되는 지연 시간 등을 뺀 시간 내에서, 메시지 송달을 완료할 수 있는 최대 메시지 수(시스템 전체에서 송신 가능한 메시지 수)라 할 수 있다. 1개의 국만이 상한치인 메시지 수의 메시지를 송신한 경우가, “메시지 송달을 완료하기까지 걸리는 시간”이 가장 많아지는 것으로 생각된다(단, 중계 장치(20)가 1단인 경우는 예외).

[0109] 또, 중계 장치 단수가 증가하면, 중계 장치 지연과 프레임 전송 지연이 증가하기 때문에, 전송 가능한 프레임 수는 감소한다. 상기 산출식 (1)에 의하면, 중계 장치 단수가 증가할수록, 상한치가 감소하게 된다.

[0110] 상기 산출식 (1)에 있어서의 각 항목에 대하여, 도 5에 나타내는 일례를 참조하면서, 이하에 설명한다. 또한, 도 5는, 중계 장치 단수가 1단인 경우(도 1의 경우 등)에 있어서의 MSG 대역에 있어서의 메시지 송수신 동작예이다.

[0111] ·단위시간；MSG 전송 대역의 길이

· 중계 장치 단수；중계 장치(20)의 대수(臺數)

[0112] ·중계 장치 지연；중계 장치(20)에 있어서의 중계 처리에 걸리는 시간. 여기에서는 일례로서, 중계 장치(20)가 축적 및 전송(store & forward) 방식인 경우에 따라서, 중계 장치(20)가 1프레임을 수신 완료하는데에 걸리는 시간으로 하지만(도 5), 이러한 예로 한정되지 않는다. 예컨대, 중계 장치(20)가 컷 스루(cut through) 방식인 경우에는, 1프레임을 수신 완료하지 않아도 도중에 전송 개시할 수 있으므로, 이에 따른 중계 장치 지연의 값(도 5의 예보다 짧아짐)을 설정하면 된다. 어느 쪽으로 하더라도 개발자 등이 적절히 판단하여 설정하면 되는데, 최악의 경우에 따라서(가장 지연 시간이 긴 중계 장치(20)에 맞추어) 설정치를 생각하는 것이 바람직하다.

[0113] ·프레임 전송 지연；노드(10)-중계 장치(20) 간의 데이터 전송에 걸리는 시간；도 5에 나타낸 바와 같이, 예컨대 국(1)의 프레임 송신 개시 시부터 중계 장치(20)의 프레임 수신 개시 시까지 일정한 지연이 생긴다. 또한, 각 노드(10)-중계 장치(20) 간의 전송로의 길이에 편차가 있는 등으로 인해 실제의 프레임 전송 지연에 편차가 있는 경우, 최악치(가장 긴 것)를 미리 개발자 등이 고정치로서 설정해 둔다.

[0114] ·전송 성능；노드(10)-중계 장치(20) 간의 전송로 상의 전송 성능； 본 예에서는 예컨대 1Gbit/sec 등으로 하지만, 이러한 예로 한정되지 않는다.

[0115] ·α；프레임 간 갭. 예컨대 도 5에 나타내는 것과 같은, 1개의 메시지 프레임 송신 완료 시부터 다음의 메시지 프레임 송신 개시가 가능할 때까지 걸리는 시간.

[0116] 상기 산출식 (1)에 있어서, 상기 (1프레임 사이즈/전송 성능)은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 1프레임의 전송 시간을 의미한다. 또, 상기 α는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 1프레임 송신 종료로부터 다음의 프레임 송신 개시까지 걸리는 시간이다. 즉, 실질적으로, 1프레임 송신에 걸리는 시간(β)은, “프레임 사이즈/전송 성능)＋α”로 간주할 수 있게 된다.

[0117] 상기 산출식 (1)은, 『중계 장치(20)가 최초의 메시지 프레임을 전송 개시하기까지 걸리는 시간(중계 장치 단수가 1단인 경우, 도 5에 있어서의 “국(1-1) MSG”와 관계되는 「프레임 전송 지연＋중계 장치 지연」), 및, 중계 장치(20)가 전송하는 “국(1-1) MSG”와 관계되는 프레임 전송 지연』을, 단위시간으로부터 뺀 시간을, 상기 시간(β)으로 제산(除算)하는 것을 의미한다.

[0118] 예컨대, 개발자 등이 미리 상기 산출식 (1)을 이용해 상한치를 산출하고, 이 상한치를 모든 노드(10)에 설정·기억하도록 해도 된다. 단, 그 후, 운용 중에 중계 장치(20)의 수가 바뀌는(중계 장치 단수가 바뀌는；대부분의 경우, 증설(增設)됨) 경우가 있다. 이것으로부터, 임의의 1대 이상의 노드(10)에 미리 상기 산출식 (1)과 상기 각 항목의 값(사용자가 임의로 결정하여 설정해 둠)을 기억해 둔다. 그리고, 상기 각 항목 중 “중계 장치 단수”에 관해서는, 운용 중에 중계 장치(20)의 수가 바뀌었을 때에 사용자 등이 새로운 중계 장치 단수를 모든 노드(10)에 설정한다. 이것으로부터, 상기 임의의 노드(10)는, “중계 장치 단수” 이외의 상기 각 항목의 값과, 새로운 “중계 장치 단수”의 값과, 산출식 (1)을 이용하여, 새로운 상한치를 산출해 기억한다. 또, 이 새로운 상한치를 다른 노드(10)에 통지하여 기억시킨다.

[0119] 그 후에는, 각 노드(10)는, 상기 새로운 상한치를 이용하여, 메시지 송신 허가국과 허가 수를 결정하는 처리를 행하게 된다.

[0120] 이와 같이, 각 노드(10)가 각각 운용 중인 임의의 시기에 상한치를 산출할 수 있는 상한치 산출 기능을 가지는 형태여도 무방하다.

[0121] 도 5에 나타내는 예에서는, 상한치는 '4＇인 것으로 한다.

여기서, 도 5, 도 6은, 예컨대 도 1에 나타내는 것과 같은 중계가 1단(중계 장치(20)가 1대)인 네트워크 구성인 경우의 메시지 송수신 동작을 나타낸다. 또, 본 예에서는, 모든 메시지가, 수신처를 다른 모든 노드(10)로 한 경우를 나타내고 있다. 또한, 도 5, 도 6은, MSG 대역의 동작만을 나타내며, TS 대역 등의 다른 대역에 대해서는 생략하고 있다. 이는 후술하는 도 8, 도 9에 대해서도 마찬가지이다.

[0122] 그리고, 도 5에서는, 1대의 노드(10)가 상한치에 도달한 메시지(즉, 4통의 메시지)를, 모두 다른 노드(10) 전체를 수신처로 하여 (브로드캐스트로) 송신하는 경우의 동작을 나타내고 있으며, 도시하는 바와 같이, MSG 대역 내에서 4통의 메시지 전체의 송수신이 완료되어 있다.

[0123] 도 6에서는, 도 5와 같은 네트워크 구성에 있어서, 4대의 노드 모두가 각각 1통씩 메시지를 송신하는 동시에, 모두 다른 노드(10) 전체를 수신처로 하여 (브로드캐스트로) 송신하는 경우의 동작을 나타내고 있다.

[0124] 이러한 경우에도, 도시하는 바와 같이, MSG 대역 내에서 4통의 메시지 전체의 송수신이 완료되어 있다.

[0125] 중계 장치 단수가 1단인 경우에는, 4대의 노드(10)가 4통의 메시지 전체를 송신하는 경우이든, 4대의 노드(10) 각각이 1통씩 메시지 송신하는 경우이든, 전체적으로 걸리는 시간은 같게 된다.

[0126] 한편, 중계 장치 단수가 2단인 경우에는, 양자에서 전체적으로 걸리는 시간은 다르게 된다. 이에 대하여, 이하, 도 7, 도 8, 도 9를 참조해 설명한다.

[0127] 우선, 도 7에는, 중계 장치 단수가 2단인 경우의 네트워크 구성예를 나타낸다.

본 예에서는, 상호 접속된 2대의 중계 장치(20)(HUB-A, HUB-B)가 있고, HUB-A에는 국(1), 국(2), 국(3)의 3대의 노드(10)가 접속되고, HUB-B에는 국(4)만 접속되어 있다.

[0128] 도 8, 도 9에는, 상기 도 7의 2단의 네트워크 구성에 있어서의 메시지 송수신 동작예를 나타낸다.

[0129] 2단의 경우에도, 상기 1단의 경우와 마찬가지로, 상기 상한치가 '4＇이며 또한 모든 메시지가 그 밖의 모든 노드 앞인 것으로 하여, 1개의 국(여기에서는 국(1))이 4통의 메시지를 송신하는 경우(도 8)와, 각 국이 1통씩 합계 4통의 메시지를 송신하는 경우(도 9)를 나타낸다. 도 8과 도 9를 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 1개의 국이 4통 모두를 송신하는 경우 쪽이, 전체 메시지 송수신 완료까지 걸리는 시간이 길어진다.

[0130] 도 8에 나타낸 바와 같이, 국(1)이 4통의 메시지를 차례로 송신하고, HUB-A가 이 4통의 메시지를 수신하면서, 수신 완료한 메시지부터 차례로 전송을 개시한다. 메시지의 수신처는 송신원 이외의 전체 노드(국(2), 국(3), 국(4))이므로, 전송처는, 국(2), 국(3)과, 국(4)에 관계되는 중계 장치인 HUB-B가 되며, 도시하는 바와 같이 우선 최초의 메시지 “국(1-1) MSG”가, 국(2)과 국(3)과 HUB-B에 전송된다. 이 최초의 메시지 “국(1-1) MSG”는, HUB-B에 있어서 국(4)에 전송된다.

[0131] 상기로부터, 도시하는 바와 같이, 국(2), 국(3)에 관해서는, MSG 대역 개시로부터 최초의 메시지 “국(1-1) MSG”를 수신 개시하기까지 걸리는 시간은, 「중계 장치 지연＋국(1)으로부터 HUB-A까지의 프레임 전송 지연＋HUB-A로부터 국(2), 국(3)까지의 프레임 전송 지연」=「중계 장치 지연＋(2×프레임 전송 지연)」이 된다.

[0132] 한편, 국(4)에 관해서는, MSG 대역 개시로부터 최초의 메시지 “국(1-1) MSG”를 국(4)이 수신 개시하기까지 걸리는 시간은, 「중계 장치 지연＋국(1)으로부터 HUB-A까지의 프레임 전송 지연＋HUB-A로부터 HUB-B까지의 프레임 전송 지연＋HUB-B로부터 국(4)까지의 프레임 전송 지연」=「중계 장치 지연＋(3×프레임 전송 지연)」이 된다.

[0133] 이에 대하여, 중계 장치 단수가 2단인 경우의 상기 산출식 (1)에 있어서의 「수신 개시로부터 수신 종료까지 걸리는 시간 이외의 시간은, 「중계 장치 지연＋(3×프레임 전송 지연)」이 된다. 따라서, 본 예에 있어서 가장 시간이 걸리는 국(4)에 관해서도, MSG 대역 내에 모든 메시지를 수신 완료할 수 있게 된다.

[0134] 한편, 도 9에 나타내는 예의 경우, MSG 대역 개시와 동시에 모든 국(국(1), 국(2), 국(3), 국(4))이 메시지를 송신한다. 이것으로부터, HUB-A는 국(1), 국(2), 국(3)으로부터의 메시지(합계 3통)를 수신하고, HUB-B는 국(4)으로부터의 메시지를 수신한다.

[0135] 상기 메시지를 수신 완료하면, HUB-A는 3통의 메시지 중 예컨대 국(1)으로부터의 메시지 “국(1) MSG”를 전송한다. 수신처는 송신원(送信元)이 되는 국 이외의 모든 국이므로, 도시한 바와 같이, 국(2), 국(3)과, HUB-B에 전송되게 된다. 같은 타이밍으로, HUB-B는, 국(4)으로부터의 메시지를 HUB-A에 전송하게 된다.

[0136] 이것으로부터, HUB-A는, 상기 “국(1) MSG”를 전송 완료하였으면, 계속해서, 상기 수신이 완료된 국(2), 국(3), 국(4)으로부터의 메시지도 차례로 전송한다. 이는, 국(2), 국(3)으로부터의 메시지는(국(4)에 전송하기 위해) HUB-B에 전송하지만, 국(4)으로부터의 메시지는 송신원에는 전송하지 않기 때문에 HUB-B에는 전송하지 않는다.

[0137] 도 9의 예에서는, 국(4)은, MSG 대역 개시시점으로부터 최초의 메시지 수신 개시까지 걸리는 시간은, 도 8과 같지만, 3통의 메시지를 수신 완료하면 되므로(자국의 송신 메시지 “국(4) MSG”를 수신할 필요는 없음), 도 8에 비해 1 메시지분량만큼 빨리, 메시지 송수신이 완료되게 된다.

[0138] 여기서, 상술한 산출식 (1)을 이용한 상한치(단위시간당 메시지 송신 가능 수)의 산출 방법은, 일례를 나타낸 것이며, 이러한 예로 한정되지 않는다. 이하, 산출 방법의 다른 예에 대하여 설명한다. 또한, 여기에서는, 산출식 (1)을 이용한 상한치의 산출 방법을 “상한치 산출 방법(그 1)”이라 부르며, 이하에 설명하는 후술하는 산출식 (2)를 이용하는 상한치의 산출 방법을 “상한치 산출 방법(그 2)”이라 부르는 것으로 한다. 또, 이하의 설명에서는, 시스템을 구성하는 복수의 노드(10) 중에서, 미리 임의로 정해진 1개의 노드(10)를 마스터 국이라 부르고, 그 이외의 노드(10)는 모두 슬레이브 국이라 부르는 것으로 한다. 단, 이 마스터 국은, 예컨대 메시지 송신권의 관리 등을 행하는 마스터 국과는, 다른 것이다. 상기한 바와 같이, 본 수법에서는, 메시지 송신권의 관리 등을 행하는 마스터 국은, 불필요하다. 본 설명에 있어서의 마스터 국은, 단순히, 후술하는 각 노드(10) 간의 통신 시간(지연 시간)을 실측하는 처리를 주도하는 국으로 간주할 수도 있다.

[0139] “상한치 산출 방법(그 1)”에서는, 상기 산출식 (1)에서 설명한 바와 같이, 미리 설정되는 “중계 장치 단수” 등을 이용할 필요가 있다. 또, ”중계 장치 단수” 등을 이용해 계산한 상기 “단위시간당 메시지 송신 가능 수” 등의 파라미터를, 네트워크에 참가하는 모든 국에 설정할 필요가 있다.

[0140] 상기 “중계 장치 단수”는, 시스템 구성에 따라 다양하며, 플랜트 설비의 확장이나 축소에 따라 단수가 변화한다. 이 때문에, 시스템 구성이 변화한 경우, 당연히, 새로운 “중계 장치 단수” 등을 다시 설정하여 상기 산출식 (1)에서 “단위시간당 메시지 송신 가능 수” 등의 파라미터를 재차 구하고, 해당 파라미터를 네트워크에 참가하는 모든 국에 대해서 재설정하는 것이 필요하게 된다. 그 때에, 설정을 위한 엔지니어링 비용 발생이나, 설정 오류로 인한 시스템의 이상 정지 발생 등, 플랜트 운용 비용이 증가할 가능성이 있다.

[0141] 이에 대하여, “상한치 산출 방법(그 2)”에서는, 자동적으로, 각 노드(10) 간의 통신 시간(지연 시간)을 실측하고, 해당 실측치에 근거하여 상기 “상한치”를 산출하므로, 설정 비용이나 설정 오류가 생기는 일은 없다. 이로써, 플랜트 운용 비용이 증가하는 것을 방지할 수가 있다.

[0142] “상한치 산출 방법(그 2)”에서는, 우선, 마스터 국이, 자국과 모든 슬레이브 국 사이의 통신 시간(지연 시간)을 각각 실측하여, 그 실측 결과로부터 마스터 국으로부터의 경로(지연 시간)가 가장 길어지는(最長) 슬레이브 국을 특정한다.

[0143] 마스터 국은, 계속해서, 상기 특정한 슬레이브 국(자국으로부터의 경로가 가장 긴 국)에 대하여, 타국과의 지연 시간 측정을 의뢰하는 요구(최장 지연 시간 측정 요구)를 통지한다.

[0144] 이 최장 지연 시간 측정 요구를 수신한 상기 특정한 슬레이브 국은, 자국과 모든 다른 슬레이브 국 사이의 통신 시간(지연 시간)을 각각 실측하여, 모든 지연 시간 실측치 중에서 최장의 지연 시간을, 시스템 전체의 “최장 경로 지연 시간의 실측치”로서 마스터 국에 통지한다. 또한, 모든 지연 시간 실측치에는 마스터 국과 상기 특정한 슬레이브 국 사이의 지연 시간도 포함된다.

[0145] 여기서, 상기 마스터 국, 상기 “특정한 슬레이브 국”은, 모두, 자국과 타국 간의 지연 시간의 실측은, 기존의 임의의 방법에 의해 실현하여도 되며, 예컨대 일례로서는 WO2013/121568에 기재된 방법을 이용하지만, 이러한 예로 한정되지 않는다. WO2013/121568에 기재된 지연 시간 실측 방법은, 마스터 국에 의한 실측을 예로 하자면, 마스터 국은 지연 시간 실측용의 특정한 패킷을 임의의 슬레이브 국에 송신하고, 임의의 슬레이브 국은, 수신한 패킷이 상기 특정한 패킷인 경우에는 즉시 회신용 패킷을 회신한다.

[0146] 마스터 국은, 이 회신용 패킷을 수신함으로써, 상기 특정한 패킷의 송신 시로부터 회신용 패킷의 수신 시까지의 경과시간을 계측할 수가 있다. 이 계측 시간은, 마스터 국과 임의의 슬레이브 국 사이의 패킷의 왕복에 걸리는 시간을 계측한 것이 되며, 즉, 이 2개의 국 사이의 왕복 통신 시간의 실측치이다. 따라서, 이 계측치를 2로 제산함으로써(이 계측치의 반이 되는 시간이), 마스터 국과 임의의 슬레이브 국 사이의 통신 시간(지연 시간)이 된다.

[0147] 마스터 국은, 상기 통지된 “최장 경로 지연 시간의 실측치”를 수신하면, 이하의 산출식 (2)를 이용하여, 상기 상한치(단위시간당 메시지 송신 가능 수)를 산출한다.

상한치=｛(단위시간-(최장 경로 지연 시간 실측치-(1프레임 사이즈/전송 성능)))｝/(1프레임 사이즈/전송 성능) … (2) 식

[0148] 마스터 국은, 상기 산출식 (2)에 의해 산출한 상한치를, 모든 슬레이브 국에 통지한다.

[0149] 각 슬레이브 국은, 통지된 상한치를 유지한다. 그리고, 그 후에는, 이 상한치를 이용하여, 상술한 운용(메시지 허가국이나 허가 수의 판정)을 행하게 된다. 이것은, 물론, 마스터 국도 마찬가지이다.

[0150] 임의의 국의 탈락이나 복구가 발생할 때마다, 상술한 일례의 수순으로 새로운 상한치(단위시간당 메시지 송신 가능 수)를 산출하고, 이 새로운 상한치를 이용하여 메시지 프레임의 송수신을 행한다.

[0151] 상술한 바와 같이, “상한치 산출 방법(그 2)”에 의하면, 시스템 구성의 변화에 대하여, 설정 변경을 하는 일 없이 자동적으로·동적으로 상한치(단위시간당 메시지 송신 가능 수)를 새롭게 산출할 수가 있다. 이로써, 새로운 시스템 구성에 따른 적절한 메시지 송신 가능 상한 수로, 메시지 통신을 행할 수 있게 된다.

[0152] 이하, 상기 “상한치 산출 방법(그 2)”에 대해, 구체적인 예를 이용하여, 더욱 상세하게 설명한다.

[0153] 여기에서는, 네트워크 구성이, 도 1의 (a)나 도 7에 나타내는 중계 장치 단수가 1단이나 2단인 구성으로부터, 도 10에 나타내는 것과 같은 중계 장치 단수가 3단인 구성으로 변경된 경우를 예로 하여 설명하는 것으로 한다.

[0154] 도 10에 나타내는 구성에서는, 국(1), 국(2), 국(3), 국(4)의 4대의 노드(10)를 가지며, 이들 중 국(3)이 마스터 국, 그 이외가 슬레이브 국으로 되어 있다. 또한, 이미 기술한 바와 같이, 본 예에 있어서의 마스터 국은, “상한치 산출 방법(그 2)”과 관계되는 처리를 주도하는 국이며, 메시지 송신권을 관리하는 마스터 국과는, 다른 것이다.

[0155] 또, 3대의 중계 장치(20)(HUB-A, HUB-B, HUB-C)를 가지고 있다. HUB-B에는, HUB-A, HUB-C와, 국(3)이, 접속되어 있다. HUB-A에는 국(1)과 국(2)이 접속되어 있다. HUB-C에는 국(4)이 접속되어 있다.

[0156] 또한, 노드(10) 자체의 구성·기능, 중계 장치(20) 자체의 구성·기능은, 기본적으로는 상술한 도 1의 (a), (b)나 도 7에 나타내는 것 것과 같아도 되며, 따라서, 동일한 부호가 사용되어 있다. 단, 여기서의 각 노드(10)는, “상한치 산출 방법(그 2)”에 의한 상한치 산출을 실현하기 위한 처리를 행하는 것이다.

[0157] 도 10에 나타내는 구성에서는, 국(1)-국(4) 간의 통신에는, 3대의 중계 장치(20)(HUB-A, HUB-B, HUB-C) 모두에 의해 중계할 필요가 있기 때문에, 국(1)-국(4) 간이 최장 경로가 된다.

[0158] 도 10에 나타내는 구성에 있어서 상술한 “상한치 산출 방법(그 2)”의 처리를 실행할 경우, 우선, 마스터 국인 국(3)이, 상술한 바와 같이, 자국과 다른 모든 슬레이브 국 간의 통신 시간(지연 시간)을 실측하고, 마스터 국으로부터 가장 떨어진(지연 시간이 최장이 되는) 슬레이브 국을 특정한다. 여기에서는, 가령, 국(1)이 최장이 되는 것으로 한다(도시된 점선 화살표로 나타내는 경로가, 최장인 것으로 한다). 즉, 국(1)이 상기 특정 국이 되는 것으로 한다. 이것으로부터, 국(3)은 국(1)에 대하여 상기 최장 지연 시간 측정 요구를 통지한다.

[0159] 이 통지를 받은 국(1)은, 상술한 자국과 모든 다른 슬레이브 국 사이의 통신 시간(지연 시간)을 각각 실측하는 처리를 실행한다.

[0160] 도 11에, 이러한 구체적인 예의 국(1), 국(3)의 동작예를 나타낸다.

도 11에는, 국(3)(마스터 국)이, 상기 특정 국을 국(1)으로 한 후의 동작예를 나타낸다.

[0161] 도 11에 나타낸 바와 같이, 상기 구체적인 예의 경우에는, 우선, 국(3)(마스터 국)이, 커먼 메모리 전송 대역에 있어서, 자국의 데이터를 포함하는 커먼 메모리 프레임(41)에, 상기 최장 지연 시간 측정 요구를 나타내는 코드와 국(1)의 국 번호를 부여하여, 브로드캐스트로 송신한다.

[0162] 이 커먼 메모리 프레임(41)은, 각 중계 장치(20)에 의해 중계되어, 각 슬레이브 국(1, 2, 4)에 전달된다. 또한, 이것은 2단의 중계가 행해지는데(예컨대 국(4)에 대해서는 HUB-B와 HUB-C에 의한 2단의 중계가 행해짐), 도 11에서는 생략되어 있어, 1단인 것처럼 도시되어 있다. 이 때문에, 도 11에서는, 중계 장치(20)에 의한 중계 지연 시간은, 실제와는 다르다(실제로는 2단의 중계에 따른 중계 지연 시간이 소요된다).

[0163] 각 슬레이브 국(1, 2, 4)은, 수신한 커먼 메모리 프레임(41)에 부여되는 국 번호와 최장 지연 시간 측정 요구를 나타내는 코드를 참조하여, 이것이 자국 앞으로 온 최장 지연 시간 측정 요구인지 여부를 판정한다.

[0164] 자국 앞으로 온 최장 지연 시간 측정 요구인 것으로 판정한 슬레이브 국(여기에서는 국(1))만이, 자국과 모든 다른 슬레이브 국 사이의 통신 시간(지연 시간)을 실측한다. 이 실측 처리는, 메시지 전송 대역에 있어서 실행한다.

[0165] 슬레이브 국은, 한편으로, 수신한 커먼 메모리 프레임(41)에, 최장 지연 시간 측정 요구를 나타내는 코드가 부여되며, 또한 국 번호≠자국(自局) 번호인 경우에는, 타국 앞으로 온 측정 요구가 있었던 것으로 판단한다. 그리고, 이러한 경우에는, 일시적으로 메시지 전송은 정지하고, 지연 시간 측정에 대응하는 모드가 된다. 이 모드에서는, 메시지 전송 대역에 있어서 자국 앞의 패킷을 수신하였으면 즉시 회신하는 처리를 행한다. 또, 이 모드 중에는 상기한 바와 같이, 통상의 메시지 전송 처리는 실시하지 않는다.

[0166] 또한, 마스터 국도, 상기 커먼 메모리 프레임(41)(최장 지연 시간 측정 요구를 포함함)을 송신하였으면, 일시적으로 메시지 전송을 정지하도록 해도 된다. 이와 같이 함으로써 지연 시간 측정과 메시지 전송이 충돌함에 따른 측정 오차를 방지한다.

[0167] 또한, 도 11에서는, 그 실측을 위한 동작의 일부만을 나타낸다. 즉, 도 11에서는 국(1)-국(2) 사이의 지연 시간의 실측 동작만을 나타내지만, 국(1)-국(4) 사이에 대해서도 나중의 통신 사이클의 메시지 대역에 있어서, 마찬가지의 동작에 의해 지연 시간을 실측한다.

[0168] 도 11의 예에서는, 국(1)은, 메시지 대역에 있어서, 국(2)의 국 번호가 부여된 지연 시간 측정용 패킷(44)을, 브로드캐스트 송신한다. 이 패킷(44)은, 중계 장치(20)에 의해 중계되어 모든 노드(10)에서 수신되는데, 국(2)만이 해당 패킷(44)을 수신하였으면 즉시 회신용 패킷(46)을 회신한다.

[0169] 이 회신용 패킷(46)은, 각 중계 장치(20)에 의해 중계되어, 각 국(1, 3, 4)에 전달되는데, 국(1) 이외에는 수신 패킷을 파기한다. 국(1)은, 상기 지연 시간 측정용 패킷(44)의 송신 시점으로부터 회신용 패킷(46) 수신 시까지의 경과시간을 계측하고 있다. 이 계측 시간의 반이 되는 시간이, 국(1)-국(2) 사이의 지연 시간의 실측치가 된다.

[0170] 그리고, 도 11에는 도시되지 않지만, 그 후, 다음의 통신 사이클에 있어서의 메시지 전송 대역에서, 국(1)은, 이번에는 국(4)의 국 번호가 부여된 지연 시간 측정용 패킷(44)을, 브로드캐스트 송신한다. 국(4)은, 해당 패킷(44)을 수신하였으면 즉시 회신용 패킷(46)을 회신한다. 이것으로부터, 국(1)은, 국(1)-국(4) 간의 지연 시간을 실측하게 된다. 그리고, 본 예에서는, 이 시점에서, 국(1)은, 모든 다른 슬레이브 국과의 지연 시간의 실측 처리를, 완료한 것으로 판정하고, 취득한 각 지연 시간 중에서, 가장 큰 지연 시간을 추출한다.

[0171] 여기에서는, 일례로서, 상기 “취득한 각 지연 시간”에는, 마스터 국-국(1) 간의 지연 시간도 포함되는 것으로 한다. 이를 위해서는, 물론, 마스터 국으로부터의 상기 커먼 메모리 프레임(41)에는, 마스터 국-국(1) 간의 지연 시간도 포함되어 있을 필요가 있다. 본 예의 경우에는 상기 추출된 “가장 큰 지연 시간”이, 최장 경로 지연 시간 실측치가 된다.

[0172] 단, 이러한 예로 한정하지 않고, 예컨대 상기 “취득한 각 지연 시간”에는 마스터 국-국(1) 간의 지연 시간은 포함되지 않을 경우에는, 상기 추출된 “가장 큰 지연 시간”을 마스터 국에 통지하여, 마스터 국에 있어서 “가장 큰 지연 시간”과 마스터 국-국(1) 간의 지연 시간 중 큰 쪽을, 최장 경로 지연 시간 실측치로 한다.

[0173] 단, 본 설명에서는, “가장 큰 지연 시간”이 최장 경로 지연 시간 실측치가 되는 예를 이용하여 설명한다. 따라서, 국(1)에 있어서 최장 경로 지연 시간 실측치가 얻어지게 되며, 그 후, 국(1)은, 얻어진 최장 경로 지연 시간 실측치를, 예컨대 후술하는 바와 같이 하여 마스터 국에 통지한다.

[0174] 또한, 상기 지연 시간의 실측 처리 중에도, 각 통신 사이클에 있어서, 모든 국은, 커먼 메모리 전송 대역에 있어서의 커먼 메모리 전송 프레임의 송수신은, 수행하고 있다(중단하고 있는 것은, 통상의 메시지 송수신 처리이다).

[0175] 상술한 처리에 의해, 시스템 구성 전체에 있어서의 가장 통신에 시간을 필요로 하는 경로를 특정하여, 그 지연 시간(최장 경로 지연 시간 실측치)을 얻을 수가 있다.

[0176] 상기 도 10의 시스템 구성예의 경우, 상기 “시스템 구성 전체에 있어서의 가장 통신에 시간을 필요로 하는 경로(최장 경로)”는, 도 12에 점선 화살표로 나타내는 국(1)-국(4) 간의 경로가 되며, 국(1)-국(4) 간의 지연 시간의 실측치가, 모든 지연 시간 실측치 중에서 가장 큰 것이 된다.

[0177] 그 후, 다음의 통신 사이클에 있어서의 커먼 메모리 전송 대역에서, 국(1)은, 상기 최장 경로 지연 시간 실측치와 “측정 완료를 나타내는 코드”를, 자국의 커먼 메모리 전송 프레임에 포함하여 송신함으로써, 마스터 국(국(3))에 통지한다.

[0178] 마스터 국(국(3))은, 커먼 메모리 전송 대역에서 수신하는 각 커먼 메모리 전송 프레임을 체크하고, 특정 국(국(1))으로부터의 커먼 메모리 전송 프레임 상의 “측정 완료를 나타내는 코드”의 유무를 체크하여, 측정 완료를 나타내는 코드가 있을 경우에는, 이 전송 프레임에 포함되는 상기 최장 경로 지연 시간 실측치를 취득한다.

[0179] 그리고, 취득한 최장 경로 지연 시간 실측치를 이용하여 상기 산출식 (2)에 의해, 상기 상한치(단위시간에 있어서의 메시지 송신 가능 수 상한)를 구하여, 모든 국에 통지한다. 이 통지는, 예컨대 커먼 메모리 전송 대역에 있어서 자국의 커먼 메모리 전송 프레임 상에 상한치를 포함해 송신함으로써 실현되지만, 이러한 예로 한정되지 않는다. 각 국은, 상기 통지된 상한치에 의해, 자국이 유지하는 상한치를 갱신한다.

[0180] 마스터 국(국(3))은, 상기와 같이 상한치의 산출과 각 국으로의 통지를 실시한 후, 자국의 커먼 메모리 전송 프레임 상의 “최장 지연 시간 측정 요구를 나타내는 코드”를 삭제한다.

[0181] 이것으로부터, 각 슬레이브 국은, 마스터 국으로부터의 커먼 메모리 전송 프레임 상에 “최장 지연 시간 측정 요구를 나타내는 코드”가 없는 것으로 판단하였으면, 메시지 송신의 중지를 해제하여, 메시지 송신이 가능한 상태로 돌아온다. 당연히, 그 후에는, 상기 통지된 상한치를 이용하여, 메시지 통신을 행하게 된다.

[0182] 또한, 상술한 일례에서는 마스터 국이 일원(一元) 관리하여 상한치를 산출하고 각 국에 통지하였으나, 이러한 예로 한정되지 않는다. 예컨대, 특정 국(국(1))이, 최장 경로 지연 시간 실측치를 모든 국에 통지하고, 모든 국 각각에서 최장 경로 지연 시간 실측치와 산출식 (2)를 이용하여 상한치를 산출하는 구성이어도 된다.

[0183] 여기서, 이하, 상기 산출식 (1), (2)에 대하여 추가로 설명한다.

상기한 바와 같이, 산출식 (1)은 하기의 내용이 된다.

상한치=｛단위시간-(중계 장치 단수×중계 장치 지연)-((중계 장치 단수＋1)×프레임 전송 지연)｝÷｛(1프레임 사이즈/전송 성능)＋α｝ … (1) 식

[0184] 상기한 바와 같이, 산출식 (2)는 하기의 내용이 된다.

상한치=｛(단위시간-(최장 경로 지연 시간 실측치-(1프레임 사이즈/전송 성능)))｝/(1프레임 사이즈/전송 성능) … (2) 식

[0185] 이들 산출식 (1), (2)에 공통되는 생각은, 하기의 산출식 (3)으로 나타낼 수 있다.

상한치=((단위시간-(최장 경로 지연 시간))/(1프레임 사이즈/전송 성능) … (3) 식

[0186] 상기 산출식 (1)에 있어서의 “(중계 장치 단수×중계 장치 지연)＋((중계 장치 단수＋1)×프레임 전송 지연)”이, 상기 산출식 (3)에 있어서의 “최장 경로 지연 시간”에 상당한다.

[0187] 상기 산출식 (2)에 있어서의 “(최장 경로 지연 시간 실측치-(1프레임 사이즈/전송 성능)”이, 상기 산출식 (3)에 있어서의 “최장 경로 지연 시간”에 상당한다.

[0188] 도 13은, 상기 산출식(특히 산출식 (2))에 대해 설명하기 위한 도면이다.

[0189] 도 13에는, 상기 도 10의 시스템 구성에 있어서, 임의의 통신 사이클의 메시지 전송 대역에 있어서 국(1)만이 메시지를 송신하고, 또한, 4통의 메시지를 송신한 경우의 메시지 송수신의 모습을 나타낸다. 또한, 메시지 전송 대역의 길이가 단위시간이 된다.

[0190] 도면에서는, 메시지를 직사각형으로 나타내고, 4통의 메시지를 구별하기 위해, 각각, 직사각형 안에 「국(1-1) MSG」, 「국(1-2) MSG」, 「국(1-3) MSG」, 「국(1-4) MSG」라고 적는다. 도시하는 바와 같이, 국(1)은, 우선 최초로 메시지 「국(1-1) MSG」를 송신하고, 계속해서, 메시지 「국(1-2) MSG」, 「국(1-3) MSG」, 「국(1-4) MSG」의 순으로 송신하고 있다.

[0191] 또, 상기한 바와 같이, 도 10의 시스템 구성예에서는, 국(1)-국(4) 사이가 최장 경로가 된다.

상기 산출식 (3)에 있어서의 “최장 경로 지연 시간”은, 최장 경로가 되는 국 사이에서 송신측 국의 메시지 송신 개시로부터 수신측 국의 메시지 수신 개시까지 걸리는 시간에 상당한다.

[0192] “최장 경로 지연 시간”은, 도 13의 예의 경우, 도시된 굵은 점선으로 나타내는 시간, 즉 국(1)에 있어서의 메시지 「국(1-1) MSG」 송신 개시 시로부터, 국(4)이 이 메시지 「국(1-1) MSG」를 수신 개시하는 시점까지의 시간이 된다.

[0193] 도 13에 나타내는 예에서는, 도시하는 바와 같이, 단위시간으로부터 “최장 경로 지연 시간”을 뺀 나머지의 시간이, 국(4)이 상기 4통의 메시지 모두를 수신 개시로부터 수신 완료하기까지 필요한 시간, 즉 「(1프레임 사이즈/전송 성능)×4」로 되어 있다. 즉, 본 예에서는, 상기 산출식 (3)에 의한 상한치가 '4＇가 된다.

[0194] 한편, 도 13의 예에서는, 상기 산출식 (2)에 있어서의 “최장 경로 지연 시간 실측치”는, 도시된 1점 쇄선으로 나타내는 시간이 된다. 즉, 국(1)에 있어서의 메시지 「국(1-1) MSG」 송신 개시 시로부터, 국(4)에 있어서의 메시지 「국(1-1) MSG」수신 완료 시까지의 시간이 된다. 이는, 지연 시간의 실측에서는, 수신측 국은, 패킷을 수신 완료하고 나서 회신을 행하기 때문이다. 즉, 상기 산출식 (2)에 있어서의 “최장 경로 지연 시간 실측치”는, 상기 산출식 (3)에 있어서의 “최장 경로 지연 시간”보다, 수신측 국이 1 메시지를 수신 개시로부터 수신 완료하는 데에 걸리는 시간(도면상, 2점 쇄선으로 나타냄)의 분량만큼, 길어진다. 이 때문에, 산출식 (2)에서는 그 분량만큼을 뺌으로써, 즉 “최장 경로 지연 시간 실측치-(1프레임 사이즈/전송 성능)”에 의해, 상기 산출식 (3)에 있어서의 “최장 경로 지연 시간”에 상당하는 시간을 구하고 있다.

[0195] 마스터 국은, 시스템 구성이 변화하였음을 검출할 때마다(예컨대 임의의 국의 탈락이나 복구가 발생할 때마다), 상술한 새로운 상한치의 결정·설정의 처리를 실행 개시한다. 예컨대 마스터 국은, 일정 기간 프레임을 수신할 수 없는 국을 탈락으로 판단한 경우나, 지금까지 존재하지 않았던 국 번호로부터의 프레임을 수신하여 신규 가입 또는 복구로 판단한 경우에, 상술한 새로운 상한치의 결정·설정의 처리를 개시한다.

[0196] 상술한 “상한치 산출 방법(그 2)”에 의하면, 시스템 구성의 변화에 대하여, 사용자가 설정 변경을 행하는 일 없이 자동적으로, 새로운 시스템 구성에 따른 최적의 상한치(단위시간에 있어서의 메시지 송신 가능 수 상한)를 결정·설정할 수가 있다. 새로운 시스템 구성에 따른 최적의 메시지 송신 가능 수 상한으로 메시지 통신을 할 수 있게 된다.

[0197] 도 14는, 본 예의 제어 네트워크 시스템의 기능 구성도이다.

본 예의 제어 네트워크 시스템은, 제1 대역과 제2 대역을 가지는 통신 사이클마다, 제1 대역에 있어서 복수의 노드(10)가 1대 이상의 중계 장치(20)를 통해 상호 데이터 교환하는 네트워크 시스템이다. 상기 제1 대역의 일례가 상기 TS 대역이며, 상기 제2 대역의 일례가 상기 MSG 대역이다.

[0198] 또한, 처리부(12)는, 도시되지 않은 CPU/MPU 등의 연산 프로세서나 도시되지 않은 메모리 등의 기억부를 가지고 있으며, 기억부에는 미리 소정의 응용 프로그램이 기억되어 있다. 연산 프로세서가 이 응용 프로그램을 실행함으로써, 예컨대 도 14에 나타내는 노드(10)의 각종 처리 기능이 실현된다.

[0199] 도시된 예는, 노드(10)는, 데이터 교환 제어부(31), 메시지 허가 판정부(32), 메시지 송신 제어부(33), 상한치 산출부(34)를 갖는다.

[0200] 데이터 교환 제어부(31)는, 상기 제1 대역에 있어서 상기 상호 데이터 교환을 위해 임의의 데이터를 송신할 때에, 메시지 송신 요구가 있는 경우에는 그 송신 데이터에 부가한다.

[0201] 메시지 허가 판정부(32)는, 상기 제1 대역 중에 상기 상호의 데이터 교환에 의해 얻어지는 상기 메시지 송신 요구에 근거하여, 자장치(自裝置)의 메시지 송신 가부(可否)를 판정한다.

[0202] 메시지 송신 제어부(33)는, 자장치의 메시지 송신 가능하다고 판정되었을 경우에는, 상기 제2 대역 내의 소정의 타이밍으로 메시지를 송신한다.

[0203] 상기 소정의 타이밍은, 예컨대, 상기 제2 대역의 개시 시점이다.

상기 메시지 허가 판정부(32)는, 예컨대, 각 노드(10)의 메시지 송신 가부를 판정함으로써, 상기 자장치의 메시지 송신 가부를 판정한다.

[0204] 예컨대, 상기 각 노드(10)의 각 메시지 허가 판정부(32)가 동일한 알고리즘을 이용함으로써, 상기 각 노드(10)의 메시지 송신 가부의 판정 결과가 동일하게 된다. 이것으로부터, 각 노드(10)가 각각 독립적으로 개별 판정을 실시하여 자국의 판정 결과에 따라 메시지 송신을 하여도, 시스템 전체적으로 메시지 송수신 동작에 전혀 문제가 생기는 일은 없다.

[0205] 또, 예컨대, 상기 데이터 교환 제어부(31)는, 자장치의 메시지 송신 요구 수를 상기 상호 교환을 위한 상기 송신 데이터에 부가한다.

[0206] 이 경우, 예컨대, 상기 메시지 허가 판정부(32)는, 상기 상호의 데이터 교환에 의해 얻어지는 상기 메시지 송신 요구 수와, 상기 제2 대역 내에 시스템 전체에서 송신 가능한 최대 메시지 수인 상한치에 근거하여, 상기 각 노드(10)의 메시지 송신 허가 수를 결정함으로써, 자장치의 메시지 송신 허가 수를 결정한다.

[0207] 또, 예컨대, 상기 메시지 허가 판정부(32)는, 모든 메시지 송신 허가 수의 합계치가 상기 상한치 이하가 되도록, 각 노드(10)의 메시지 송신 허가 수를 결정한다.

[0208] 또, 예컨대, 상기 메시지 허가 판정부(32)는, 상기 메시지 송신 요구 수와 상기 상한치와, 현재의 각 노드 장치의 우선순위에 근거하여, 각 노드(10)의 메시지 송신 허가 수를 결정한다.

[0209] 또, 상기 상한치 산출부(34)는, 상기 상한치를 산출한다. 이것은, 예컨대 상기 산출식 (1)을 이용하여, 상한치를 산출한다. 혹은, “상한치 산출 방법(그 2)”에 의해 상한치를 산출한다.

[0210] “상한치 산출 방법(그 2)”에 의해 상한치를 산출하는 수법의 경우에는, 예컨대 도 15에 나타낸 바와 같이, 우선, 각 노드(10) 간의 지연 시간을 실측하여 가장 긴 지연 시간인 최장 경로 지연 시간 실측치를 구한다(단계 S61). 그리고, 이 최장 경로 지연 시간 실측치를 이용하는 소정의 산출식에 의해, 상한치를 산출한다(단계 S62). 소정의 산출식은, 예컨대 일례가 상기 산출식 (2)이지만, 이러한 예로 한정되지 않는다.

[0211] 상기 최장 경로 지연 시간의 실측 방법은, 예컨대 일례로서는 도 16에 나타내는 방법이지만, 이러한 예로 한정되지 않는다.

[0212] 도 16에 나타내는 처리예에서는, 우선, 마스터 국의 상한치 산출부(34)가, 자국과 각 슬레이브 국 간의 통신 시간(지연 시간)을 실측하여(단계 S71), 지연 시간이(환언하면, 마스터 국으로부터의 경로가) 최대가 되는 슬레이브 국을 특정하고(단계 S72), 이 특정한 국(특정 국)에 대해서 지연 시간 실측을 의뢰한다(단계 S73).

[0213] 상기 특정 국의 상한치 산출부(34)는, 자국과 각 슬레이브 국 간의 지연 시간을 실측함으로써(단계 S81), 실측한 각 지연 시간 중에서 최대인 것을 상기 최장 경로 지연 시간의 실측치로 한다(단계 S82). 또한, 예컨대 일례로서는, 상기 “실측한 각 지연 시간”에는, 마스터 국-특정 국 간의 지연 시간도 포함되어 있다. 본 예의 경우, 마스터 국은, 단계 S73의 의뢰 시에, 마스터 국-특정 국 간의 지연 시간을 특정 국에 통지한다.

[0214] 특정 국은, 예컨대, 상기 최장 경로 지연 시간 실측치를, 마스터 국에 통지한다(단계 S83). 이 통지를 수신한 마스터 국은, 통지된 최장 경로 지연 시간 실측치를 이용하여 소정의 산출식에 의해 상기 상한치를 산출한다(단계 S74). 소정의 산출식은, 예컨대 일례가 상기 산출식 (2)이지만, 이러한 예로 한정되지 않는다.

[0215] 그리고, 산출한 상한치를, 각 슬레이브 국에 통지한다(단계 S75).

마스터 국, 각 슬레이브 국은, 그 이후에는, 산출된 새로운 상한치를 이용하여, 상술한 메시지 송신 관리를 행하게 된다.

[0216] 또한, 상기 최장 경로 지연 시간의 실측치를 이용한 산출식 (2)에 의한 상한치의 산출 처리는, 상기와 같이 마스터 국의 상한치 산출부(34)가 행해도 되지만, 이러한 예로 한정하지 않고, 임의의 슬레이브 국의 상한치 산출부(34)로 수행하여도 된다. 어떠한 경우이든, 산출한 상한치는 모든 타국에 통지한다. 혹은, 상한치의 산출 처리는 각 국의 상한치 산출부(34)에서 각각 수행해도 되며, 이러한 경우에는 타국에 상한치를 통지할 필요는 없지만, 특정 국은 최장 경로 지연 시간 실측치를 모든 타국에 통지할 필요가 있다. 어느 쪽으로 하더라도, 상한치의 산출 처리를 행하는 국에 대해서, 상기 최장 경로 지연 시간 실측치를 전달할 필요는 있다.

[0217] 혹은, 상기 최장 경로 지연 시간의 실측치를 구하는 방법은, 상기한 예로 한정되지 않으며, 예컨대 모든 노드(10)가, 각각, 자국과 모든 타국 간의 지연 시간을 실측하고, 모든 노드(10)의 모든 지연 시간 실측치를 임의의 노드(10)에 모아서, 임의의 노드(10)에서 상기 최장 경로 지연 시간의 실측치를 구하도록 해도 된다. 이와 같이, 상기 최장 경로 지연 시간의 실측치를 구하는 방법은, 여러 가지 방법이어도 되며, 요컨대 「각 노드(10) 간의 통신에 걸리는 시간인 지연 시간을 실측하여 가장 긴 지연 시간인 최장 경로 지연 시간 실측치를 구하는」 것이라면, 무엇이든 된다.

[0218] 또한, 상기 마스터 국은, 메시지 송신권 관리와 관계되는 마스터 장치를 의미하는 것은 아니다. 본 수법에서는, 메시지 송신권 관리와 관계되는 마스터 장치는, 불필요하다. 상기 마스터 국은, 단순히, 새로운 상한치 산출을 위한 처리를 개시하는 국인 것으로 간주해도 무방하다.

[0219] 상기 상한치 산출부(34)에 의한 상기 산출식 (2)를 이용한 상한치의 산출 처리는, 예컨대, 임의의 국의 탈락이나 가입, 복구의 발생을 검지할 때마다, 실행된다. 이것으로부터, 시스템 구성의 변화(국의 탈락/가입이나 복구 등)가 발생하여도, 자동적으로, 변화 후의 시스템 구성에 따른 적절한 메시지 프레임 송신 가능 수 상한으로 조절하면서, 메시지 프레임의 전송을 행할 수가 있다.

[0220] 또한, 상기 데이터 교환 제어부(31), 메시지 허가 판정부(32), 메시지 송신 제어부(33), 상한치 산출부(34)의 각 처리 기능은, 예컨대, 처리부(12)에 의해 실행되거나, 혹은 처리부(12)와 드라이버(11)에 의해 실행된다. 처리부(12)나 드라이버(11)는, 내장하는 도시되지 않은 CPU/MPU 등이, 내장하는 도시되지 않은 메모리에 미리 기억되어 있는 프로그램을 실행함으로써, 상기 데이터 교환 제어부(31), 메시지 허가 판정부(32), 메시지 송신 제어부(33), 상한치 산출부(34)의 각 처리 기능을 실현시킨다.

[0221] 본 발명에 의하면, 스타형 토폴로지의 전이중 네트워크에 있어서, 네트워크 전체의 메시지 전송 효율을 향상시키며, 이로써 네트워크 전체의 단위시간당 메시지 전송량의 향상을 도모할 수 있어, 단위시간당 종래보다 많은 메시지를 보낼 수 있게 된다.

[0222] 마지막으로, 상기 본 발명과의 비교를 위해, 종래 수법을 스타형 토폴로지의 네트워크에 적용한 경우에 대하여, 도 17, 도 18에 나타내며 이하에서 설명하기로 한다.

[0223] 도 17에, 상기 스타형 토폴로지의 네트워크 시스템에 있어서의 통신 동작의 구체적인 예를 나타낸다.

[0224] 또한, 여기에서는 상기 스타형 토폴로지의 네트워크 시스템의 구성은 특별히 나타내지 않지만, 도 17에 나타낸 바와 같이, 4대의 노드(100)(국(1), 국(2), 국(3), 국(4))와, 1대의 중계 장치(HUB; 110)를 가지는 구성인 것으로 한다. 도시하지 않지만, 각 노드(100)는, 각각, 중계 장치(110)와 통신선에 의해 접속되어 있으며, 중계 장치(110)를 통해 다른 노드(100)와 데이터 송수신을 행한다. 중계 장치(110)는, 임의의 노드(100)로부터 송신된 임의의 데이터 프레임을 수신하면, 이것을 내장 메모리에 일시적으로 기억한 후, 수신처인 노드(100)에 중계·전송한다.

[0225] 중계 장치(110)는, 상기 각 통신선에 접속하는 각 포트를 가지고 있고, 어느 포트에 어느 노드(100)의 통신선이 접속되어 있는지 인식하고 있으며, 수신처인 노드(100)에 대응하는 포트로부터, 상기 일시적으로 기억한 데이터 프레임을 송신함으로써, 상기 중계·전송을 행하게 된다.

[0226] 도 17에 나타내는 예에서는, 통신 사이클을 복수의 대역으로 시분할(時分割)하고 있으며, 여기에서는 도시된 커먼 메모리 전송 대역(TS 대역), 메시지 전송 대역(MSG 대역) 등으로 시분할하고 있다.

[0227] TS 대역은, 상기 실시간성을 보증한 데이터 통신(데이터 교환)을 행하는 대역이며, 모든 각 노드(100)가 각각 자장치의 데이터를 다른 모든 노드(100)에 전달할 필요가 있다.

[0228] TS 대역에 있어서의 데이터 송수신 동작은, 도시된 예에서는 상기 선원(특허문헌 1, 2) 등과 같고, 여기에서는 특별히 상세하게는 설명하지 않지만, 전체 노드(100)가 서로 다른 타이밍으로 자장치의 데이터를 송신하고 있다. 이 데이터의 수신처는 모두 브로드캐스트(자국 이외의 모든 국)이며, 송신처는 중계 장치(110)가 된다. 이것으로부터, 중계 장치(110)는, 수신한 데이터를, 그 송신원 이외의 모든 국에 전송한다. 이와 같이 하여, 모든 각 국이, 모든 타국에 자기 노드의 데이터를 전달할 수가 있다.

[0229] 여기서, 도시된 예에서는, 국(3)이 마스터 국이며, 그 이외의 국은 모두 슬레이브 국인 것으로 한다. 그리고, 메시지 송신 요구가 있는 국은, 상기 TS 대역에 있어서 자국의 데이터를 송신할 때에, 이 송신 데이터에 메시지 송신 요구를 부가한다. 상기한 바와 같이, 이 송신 데이터는 모든 국에 전달되므로, 마스터 국인 국(3)에도 전달되며, 이로써 국(3)에 상기 메시지 송신 요구가 전달되게 된다.

[0230] 도시된 예에서는, 국(1), 국(2), 국(3)이(즉 국(4) 이외에는), 상기 메시지 송신 요구를 부가하여 송신하고 있다. 또한, 복수의 데이터 프레임을 송신하는 국은, 예컨대 최초의 데이터 프레임에만 메시지 송신 요구를 부가하여 송신한다.

[0231] 그리고, 마스터 국인 국(3)이, 이들 메시지 송신 요구에 근거하여, 어떠한 기존의 허가국 판정 방법(예컨대 라운드 로빈 등의 우선순위 부여에 의해 판정함)에 의해, 허가국을 결정한다. 그리고, 토큰 프레임으로 송신권 할당국 정보(할당국의 국 번호 등)를 각 국에 통지한다. 도시된 예에서는, 국(2)을 메시지 송신 허가국으로 한 것으로 한다. 이것으로부터, 국(3)은, MSG 대역이 되면, 국(2)을 허가하는 토큰(101)을 송신한다. 이것은 도시된 예에서는 모든 국 앞(브로드캐스트)으로 토큰을 송신하고, 이것으로부터 중계 장치(110)는 이 토큰(101)을 송신원 이외의 모든 국(국(1), 국(2), 국(4))에 전송한다.

[0232] 그리고, 상기 각 국은, 수신한 토큰(101)으로부터 자국의 메시지 송신 가부를 판단하여, 송신이 가능한 경우에, 메시지의 송신을 행한다. 여기에서는 상기한 바와 같이, 국(2)에 송신권이 할당되어 있으므로, 국(2)은, 상기 토큰(101)을 수신하면, 자국의 메시지 프레임(102)(도시된 “국(2) MSG”)을 송신한다.

[0233] 또한, 도시된 예에서는, 이 메시지(102)는 모든 국 앞(브로드캐스트)이며, 이것으로부터 중계 장치(110)는 이 메시지(102)를 송신원 이외의 모든 국(국(1), 국(3), 국(4))에 전송한다.

[0234] 또한, 도면에는 나타내지 않지만, 마스터 국(국(3))은, 복수 국에 허가를 부여할 경우에는, 계속해서 또 다른 국을 허가하는 토큰 프레임을 송신하고, 상기와 마찬가지로, 허가된 국이 이 토큰 프레임을 수신하면, 자국의 데이터를 송신 개시하게 된다.

[0235] 도 18에, 종래 수법을 적용한 경우의 각 국에 있어서의 처리부의 처리예를 나타낸 플로우 차트 도면을 나타낸다.

[0236] 처리부는, 특허문헌 2 등의 기존의 국 동기 방법에 의해 마스터 국의 타이머와 동기된 사이클 타이머와, 커먼 메모리 및 메시지의 전송을 행하기 위한 센드 타이머를 이용하여, 각 타이머의 타임 아웃 이벤트나 각종 프레임의 수신 이벤트마다 특정 처리를 실시한다.

[0237] 도 18의 처리는, 수시로 실행되는 것이며, 기본적으로는 어떠한 이벤트 대기 상태이고(단계 S101), 어떠한 이벤트가 발생할 때마다(단계 S102, YES), 발생한 이벤트의 내용을 판정하여(단계 S103) 그에 따른 처리를 실행한다.

[0238] 즉, 발생한 이벤트가, 사이클 타이머의 타임 아웃(사이클 T.O.)인 경우에는(단계 S104, YES), 단계 S105~S110의 처리를 실행한다.

[0239] 즉, 기본적으로는, 커먼 메모리용 센드 타이머에 소정의 설정치를 세팅하여(단계 S105) 해당 커먼 메모리용 센드 타이머를 기동하는(단계 S110)데, 그 기동 전에, 단계 S106~S109의 처리를 실행한다.

[0240] 즉, 우선, 자국의 메시지 송신 요구의 유무를 확인하며, 요구가 있는 경우에는(단계 S106, YES), 메시지 송신 요구를 세팅한다(단계 S107). 또한, 세팅한다는 것은, 커먼 메모리 프레임 내에 저장하는 것이다. 이로써 후술하는 단계 S112의 처리에 의해 커먼 메모리 프레임이 송신되면, HUB 등의 중계 장치에 의한 중계 처리에 의해, 모든 국에서 해당 커먼 메모리 프레임을 수신하게 된다. 이것으로부터, 당연히, 마스터 국도 커먼 메모리 프레임을 수신하게 되며, 이로써 메시지 송신 요구를 인식하게 된다.

[0241] 또한, 자국이 마스터 국인 경우에는(단계 S108, YES), 상기 자국의 메시지 송신 요구를 엔트리 한다(단계 S109). 또한, 엔트리 한다는 것은, 예컨대 도시되지 않은 「“송신권 관리를 행하기 위한 엔트리 테이블”에 기억하는」것이다. 또, 후술하는 단계 S122와 같이 타국의 메시지 송신 요구도 엔트리 한다. 그리고, 후술하는 단계 S117에서는, 엔트리 된 메시지 송신 요구에 근거하여, 허가국 판정을 행하게 된다.

[0242] 또, 발생한 이벤트가, 커먼 메모리용 센드 타이머의 타임 아웃(커먼 메모리용 센드 T.O.)인 경우에는(단계 S111, YES), 즉 TS 대역에 있어서의 자국의 데이터 송신 타이밍이 되었을 경우에는, 자국의 데이터(커먼 메모리 프레임)를 송신한다(단계 S112). 이것은, 자국의 데이터(커먼 메모리 프레임)를, 경우에 따라서는 메시지 송신 요구를 부가하여, 도시되지 않은 드라이버를 통해 송신하는 것이다.

[0243] 상기 단계 S112에 이어서, 나아가, 메시지용 센드 타이머를 세팅하여(단계 S113), 해당 메시지용 센드 타이머를 기동한다(단계 S114). 또한, 그 기동 후, 메시지용 센드 타이머가 타임 아웃되었을 때에, 후술하는 단계 S115의 판정이 YES가 되게 된다. 또한, 단계 S113, S114의 처리는, 마스터 국만 행하도록 해도 된다.

[0244] 또, 발생한 이벤트가, 메시지용 센드 타이머의 타임 아웃(메시지용 센드 T.O.)인 경우에는(단계 S115, YES), 자국이 마스터 국인 경우에는(단계 S116, YES), 상기 “송신권 관리를 행하기 위한 엔트리 테이블”의 기억 내용을 바탕으로, 메시지 송신 허가국 판정을 실시하고, 판정 결과에 따른 토큰 프레임을 생성하여(단계 S117), 해당 토큰 프레임을 송신한다(단계 S118).

[0245] 또한, 단계 S117의 메시지 송신 허가국 판정 처리는, 기존의 임의의 방법을 이용하면 되며, 특별히 설명하지 않지만, 예컨대 일례로서는, 균등할당이나, 혹은 “가중 라운드 로빈” 등의 우선순위 부여 할당을 실시해도 되고, 혹은 이들의 조합이어도 되며, 다른 임의의 기존 수법을 이용해도 된다. 어느 쪽이든, 이 판정 방법 자체는, 특별히 제한은 없으며, 기존의 어떠한 수법이나, 해당 기존 수법의 조합 등, 무엇이든 된다.

[0246] 또, 발생한 이벤트가, 커먼 메모리 프레임 수신인 경우에는(단계 S119, YES), 이 커먼 메모리 프레임의 수신 처리를 행한다(예컨대 도시되지 않은 커먼 메모리의 해당 영역에 저장한다)(단계 S120).

[0247] 또한, 자국이 마스터 국인 경우에는(단계 S121, YES), 수신한 커먼 메모리 프레임에 메시지 송신 요구가 부가되어 있는 경우에는, 이 타국의 메시지 송신 요구를 엔트리 한다(단계 S122).

[0248] 그리고, 발생한 이벤트가, 상기 단계 S118에서 마스터 국으로부터 송신된 토큰 프레임의 수신인 경우에는(단계 S123, YES), 이 토큰 프레임에는 허가국의 국 번호 등이 포함되어 있으므로, 이것을 참조함으로써 자국이 허가국인지 아닌지를 판정하여(단계 S124), 자국이 허가국인 경우에는(자국에 송신권이 부여된 경우에는)(단계 S125, YES), 자국의 메시지 프레임을 송신한다(단계 S126).

[0249] 상기와 같이, 종래 수법을 스타형 토폴로지의 네트워크 시스템에 적용한 경우, 주로 토큰의 송수신과 관계되는 시간 분량만큼, 효율이 악화되어, MSG 대역 내에 송수신 가능한 메시지 수가 적어지게 된다.

[0250] 이에 대하여, 상술한 본 수법에 의하면, 상기와 같이 이와 같은 문제를 해결할 수가 있다.

본 발명의 제어 네트워크 시스템, 그 노드 장치 등에 의하면, 스타형 토폴로지의 전이중 회선의 네트워크 시스템에 있어서, 네트워크 전체의 메시지 전송 효율을 향상시키며, 이로써 네트워크 전체의 단위시간당 메시지 전송량의 향상을 도모할 수가 있다.

Claims (10)

1. 제1 대역과 상기 제1 대역보다 이후의 제2 대역을 가지는 통신 사이클마다, 복수의 노드 장치가 중계 장치를 통해 상호 데이터 교환하는 네트워크 시스템으로서,
   상기 복수의 노드 장치가 각각,
   메시지 송신 요구가 있는 경우에는, 상기 제1 대역에 있어서, 자기(自) 노드 장치의 메시지 송신 요구 수를 부가한 메시지 송신 요구를 송신하는 데이터 교환 제어 수단과,
   상기 제1 대역 중에 얻어지는 상기 메시지 송신 요구에 근거하여, 자기 노드 장치의 메시지 송신 가부(可否)를 판정하는 메시지 허가 판정 수단과,
   자기 노드 장치가 메시지 송신 가능하다고 판정되었을 경우에는, 상기 제2 대역 내의 소정의 타이밍으로 메시지를 송신하는 메시지 송신 제어 수단을 갖고,
   상기 메시지 허가 판정 수단은, 상기 제1 대역에서 얻어진 상기 메시지 송신 요구 수와, 상기 제2 대역 내에 시스템 전체에서 송신 가능한 최대 메시지 수인 상한치와, 각 노드 장치의 우선순위에 근거하여, 상기 각 노드 장치의 메시지 송신 허가 수를 결정함으로써 자기 노드 장치의 메시지 송신 허가 수를 결정하며,
   상기 상한치는,
   상기 각 노드 장치 간의 통신에 걸리는 시간인 지연 시간을 실측하여 가장 긴 지연 시간인 최장 경로 지연 시간 실측치를 구하고,
   상기 최장 경로 지연 시간 실측치를 이용하는 소정의 산출식에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는
   제어 네트워크 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 네트워크 시스템은, 스타형 토폴로지(Star Topology)의 전이중(全二重) 회선의 네트워크 시스템인 것을 특징으로 하는
   제어 네트워크 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 소정의 타이밍은, 상기 제2 대역의 개시 시점인 것을 특징으로 하는
   제어 네트워크 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 각 노드 장치는, 상기 메시지를 상기 제2 대역의 개시 시점에서 동시에 송신을 개시하는 것을 특징으로 하는
   제어 네트워크 시스템.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 상한치는, 하기의 산출식 (2)
   상한치= (단위시간 - (최장 경로 지연 시간 실측치 - (1프레임 사이즈/전송 성능)))｝/ (1프레임 사이즈/전송 성능) … (2) 식
   에 의해 산출하는,
   것을 특징으로 하는
   제어 네트워크 시스템.
9. 제1항에 있어서,
   1대 이상의 상기 노드 장치가, 상기 상한치를 산출하는 상한치 산출 수단을 더 가지는
   제어 네트워크 시스템.
10. 제1 대역과 상기 제1 대역보다 이후의 제2 대역을 가지는 통신 사이클마다, 복수의 노드 장치가 중계 장치를 통해 상호 데이터 교환하는 네트워크 시스템에 있어서의 상기 각 노드 장치로서,
    메시지 송신 요구가 있는 경우에는, 상기 제1 대역에 있어서, 자기 노드 장치의 메시지 송신 요구 수를 부가한 메시지 송신 요구를 송신하는 데이터 교환 제어 수단과,
    상기 제1 대역 중에 얻어지는 상기 메시지 송신 요구에 근거하여, 자기 노드 장치의 메시지 송신 가부를 판정하는 메시지 허가 판정 수단과,
    자기 노드 장치가 메시지 송신 가능하다고 판정되었을 경우에는, 상기 제2 대역 내의 소정의 타이밍으로 메시지를 송신하는 메시지 송신 제어 수단을 갖고,
    상기 메시지 허가 판정 수단은, 상기 제1 대역에서 얻어진 상기 메시지 송신 요구 수와, 상기 제2 대역 내에 시스템 전체에서 송신 가능한 최대 메시지 수인 상한치와, 각 노드 장치의 우선순위에 근거하여, 상기 각 노드 장치의 메시지 송신 허가 수를 결정함으로써 자기 노드 장치의 메시지 송신 허가 수를 결정하며,
    상기 상한치는,
    상기 각 노드 장치 간의 통신에 걸리는 시간인 지연 시간을 실측하여 가장 긴 지연 시간인 최장 경로 지연 시간 실측치를 구하고,
    상기 최장 경로 지연 시간 실측치를 이용하는 소정의 산출식에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는
    노드 장치.

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