KR20120004559A - 통신 관리 장치, 통신 노드와 통신 시스템 및 데이터 통신 방법 - Google Patents

통신 관리 장치, 통신 노드와 통신 시스템 및 데이터 통신 방법 Download PDF

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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

실시간성이 요구되는 네트워크에서, 이더넷을 이용하여 프레임의 송수신을 행하는 경우에, 데이터 지연을 발생시키지 않는 통신 관리 장치를 얻는다. 네트워크 존재 정보를 생성하는 네트워크 존재 확인 처리를 행하는 네트워크 존재 확인 수단과; 네트워크 존재 정보를 이용하여 토큰 순회 순서를 결정하는 토큰 순회 순서 결정 수단과; 네트워크 내의 각 통신 노드에 토큰 순회처 정보를 통지하는 셋업 처리 수단과; 데이터 프레임 통신 처리 수단에 의한 데이터 프레임을 송신 후, 토큰 순회 순서에 기초하여, 다음에 송신권을 획득하는 송신권 획득 장치 정보를 포함하는 토큰 프레임을 송신함과 아울러, 수신한 토큰 프레임의 송신권 획득 장치 정보가 자장치인지의 여부를 판정하는 토큰 프레임 처리 수단과; 송신권을 획득하면 데이터 프레임의 송수신 처리를 행하는 데이터 프레임 통신 처리 수단을 구비한다.

Description

통신 관리 장치, 통신 노드와 통신 시스템 및 데이터 통신 방법{COMMUNICATION MANAGEMENT DEVICE, COMMUNICATION NODE, COMMUNICATION SYSTEM, AND DATA COMMUNICATION METHOD}
본 발명은 이더넷(ethernet; 등록 상표, 이하 동일함)으로 접속된 통신 노드 사이에서 토큰 프레임을 이용하여 통신을 행하는 통신 관리 장치, 통신 노드와 통신 시스템 및 데이터 통신 방법에 관한 것이다.
종래, 케이블로 접속된 통신 노드 사이에서 데이터의 송수신을 행하는 방식으로 이더넷이 알려져 있다. 이더넷에 있어서 통신 노드의 접속 형태로는 버스 토폴로지(bus topology)나 스타 토폴로지, 라인 토폴로지 등이 알려져 있다(예를 들어, 비특허 문헌 1 참조).
버스 토폴로지는 간선(幹線)이 되는 1개의 케이블을 중심으로 하여 거기로부터 적당한 간격을 두고 브랜치 케이블을 늘려, 복수의 통신 노드를 배치함으로써 구성된다. 이 버스 토폴로지에 대해서는 복수의 통신 노드가 동시에 데이터를 송신하면, 데이터의 충돌이 일어나 버리기 때문에, 충돌을 회피하면서 송신권을 확보하고, 모든 접속 통신 노드에 데이터를 전반(傳搬)하는 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) 방식을 채용하여, 데이터의 송신을 행하고 있다.
그러나 최근의 통신 노드의 접속 형태는 스타 토폴로지가 주류로 되고 있다. 이 스타 토폴로지에서는 복수의 포트를 가지는 스위칭 허브로 불리는 통신 노드를 중심으로 하고, 다른 통신 노드가 스위칭 허브의 각 포트와 UTP 케이블(Unshielded Twisted Pair Cable) 등의 케이블을 통하여 접속되는 구성으로 되어 있다. 또, 스위칭 허브는 버퍼 메모리를 가지고 있고, 복수의 통신 노드가 동시에 데이터를 송신한 경우에도 데이터를 버퍼 메모리에 축적하고 나서, 전송처의 포트 또는 도착 포트 이외의 모든 포트에 데이터를 송신하므로, 버스 토폴로지와 같은 데이터끼리의 충돌을 고려할 필요가 없다.
비특허 문헌 1 : 이시다 오사무, 세토 코우이치로우 감수, 「임프레스(impress) 표준 교과서 시리즈 개정판 10 기가 비트 이더넷 교과서」, 주식회사 임프레스 넷 비즈니스 컴퍼니, 2005년 4월 11일
그런데 근래에는 실시간성이 요구되는 FA(Factory Automation) 기기 사이를 연결하는 네트워크(이하, FA 네트워크라고 함)에 있어서도 각 기기 사이를 이더넷으로 접속하여, 제어를 행하는 것이 일반적으로 되어 있다. 예를 들어, 제어 대상을 제어하는 프로그래머블 컨트롤러의 통신 유닛(이하, 마스터국이라고 함) 사이나, 프로그래머블 컨트롤러의 통신 유닛(마스터국)과 입출력 기기의 통신 유닛(이하, 슬레이브국이라고 함)의 사이를 이더넷으로 접속한 제어 시스템이 구축되어 있다.
제어 시스템에서는 실시간성이 요구되기 때문에, 슬레이브국으로부터 마스터국으로 데이터를 송신하고, 마스터국에서는 슬레이브국으로부터 수신한 데이터를 이용하여 소정의 연산 처리를 행하여 제어 데이터를 산출하고, 각 슬레이브국과 제어 데이터를 송신하는 일련의 처리를 미리 결정된 시간 내에 행하고, 그것을 반복해 가고 있다.
일반적으로, 제어 시스템에는 다수의 슬레이브국이 접속되어 있고, 슬레이브국으로부터 마스터국으로 단시간 동안에 다수의 데이터가 송신되게 된다. 이 때, 제어 시스템이 스타 토폴로지인 경우에는, 슬레이브국이 동시에 데이터를 송신해도 스위칭 허브의 버퍼 메모리에 축적되고, 순서대로 마스터국으로 송신된다. 그러나 제어 시스템에 슬레이브국이 다수 접속되면, 버퍼 메모리에 축적되는 데이터의 수가 많아져서, 마스터국으로 중계(中繼)되는 데이터에 지연이 생겨 버린다. 그리고 최악의 경우에는, 미리 결정된 시간 내에 마스터국으로의 데이터 송신이 종료되지 않고, 제어 시스템의 실시간성이 손상되어 버린다고 하는 문제점이 있었다. 또, 스위칭 허브의 버퍼 메모리의 고갈에 의한 프레임의 폐기가 발생하거나 슬레이브국으로부터의 데이터가 일시적으로 마스터국에 집중되어 버려, 마스터국의 처리 속도에 의해서는 마스터국 내에서도 프레임의 로스가 발생할 가능성이 있었다.
본 발명은 상기에 감안하여 이루어진 것으로, 실시간성이 요구되는 네트워크에서, 이더넷을 이용하여 프레임의 송수신을 행하는 경우에, 데이터 지연을 발생시키지 않고 프레임의 송수신을 행할 수 있는 통신 관리 장치, 통신 노드와 통신 시스템 및 데이터 통신 방법을 얻는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 통신 관리 장치는, 복수의 통신 노드가 이더넷(등록 상표) 케이블로 스타 형상 또는 라인 형상으로 접속된 동일 세그먼트(segment)의 네트워크 내에 있어서 데이터의 송신을 관리하는 통신 관리 장치로서, 상기 네트워크 내에 존재하는 상기 통신 노드와, 상기 통신 노드 사이의 접속 관계를 상기 통신 노드로부터 취득하고, 네트워크 존재 정보를 생성하는 네트워크 존재 확인 처리를 행하는 네트워크 존재 확인 수단과; 데이터의 송신권인 토큰 프레임이 인접하는 2개 상기 통신 노드 사이의 전송로를 통과하는 회수(回數)가 최소로 되도록, 상기 네트워크 존재 정보를 이용하여 토큰 순회(巡回) 순서를 결정하는 토큰 순회 순서 결정 수단과; 상기 토큰 순회 순서에 기초하여, 상기 네트워크 내의 상기 각 통신 노드에 대해서, 당해 통신 노드의 다음에 상기 송신권을 주는 통신 노드인 토큰 순회처 정보를 통지하는 셋업 처리 수단과; 수신한 상기 토큰 프레임 내의 송신권 획득 장치 정보와 자장치(自裝置)의 MAC 어드레스를 비교하여 송신권을 얻었는지를 판정하고, 송신권을 얻은 경우에, 데이터 프레임 통신 처리 수단에 의한 데이터 프레임을 송신 후, 상기 송신권 획득 장치 정보에 상기 토큰 순회 순서에 기초하여 다음의 통신 노드를 설정한 토큰 프레임을 송신하는 토큰 프레임 처리 수단과; 상기 송신권을 획득한 경우에 데이터 프레임을 송신하고, 다른 상기 통신 노드로부터의 데이터 프레임을 수신하는 데이터 프레임 통신 처리 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 통신 노드 사이의 전송로를 통과하는 회수가 최소로 되는 수순에서 각 통신 노드에 토큰 프레임을 순회시키도록 했으므로, 실시간성이 요구되는 네트워크에서, 이더넷을 이용하여 프레임의 송수신을 행하는 경우에, 네트워크의 접속 상태에 맞춘 최적의 실시간 성능을 실현할 수 있고, 또한 프레임의 충돌을 방지함으로써 데이터 지연을 발생시키지 않고 프레임의 송수신을 행할 수 있다고 하는 효과를 가진다.
도 1은 이 실시 형태 1에 의한 토큰을 이용하여 통신이 행해지는 통신 시스템의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다。
도 2a는 링 관리국의 기능 구성을 모식적으로 나타내는 블록도이다.
도 2b는 슬레이브국의 기능 구성을 모식적으로 나타내는 블록도이다.
도 3a는 네트워크 존재 확인 프레임 포맷의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3b는 네트워크 존재 확인 응답 프레임 포맷의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3c는 셋업 프레임 포맷의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3d는 셋업 응답 프레임 포맷의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3e는 토큰 프레임 포맷의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4a는 이 실시 형태 1에 의한 논리 링의 확립 방법 및 토큰을 이용한 통신 방법의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 1).
도 4b는 이 실시 형태 1에 의한 논리 링의 확립 방법 및 토큰을 이용한 통신 방법의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 2).
도 4c는 이 실시 형태 1에 의한 논리 링의 확립 방법 및 토큰을 이용한 통신 방법의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 3).
도 4d는 이 실시 형태 1에 의한 논리 링의 확립 방법 및 토큰을 이용한 통신 방법의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 4).
도 4e는 이 실시 형태 1에 의한 논리 링의 확립 방법 및 토큰을 이용한 통신 방법의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 5).
도 4f는 이 실시 형태 1에 의한 논리 링의 확립 방법 및 토큰을 이용한 통신 방법의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 6).
도 4g는 이 실시 형태 1에 의한 논리 링의 확립 방법 및 토큰을 이용한 통신 방법의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 7).
도 4h는 이 실시 형태 1에 의한 논리 링의 확립 방법 및 토큰을 이용한 통신 방법의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 8).
도 4i는 이 실시 형태 1에 의한 논리 링의 확립 방법 및 토큰을 이용한 통신 방법의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 9).
도 4j는 이 실시 형태 1에 의한 논리 링의 확립 방법 및 토큰을 이용한 통신 방법의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 10).
도 4k는 이 실시 형태 1에 의한 논리 링의 확립 방법 및 토큰을 이용한 통신 방법의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 11).
도 4l은 이 실시 형태 1에 의한 논리 링의 확립 방법 및 토큰을 이용한 통신 방법의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 12).
도 4m은 이 실시 형태 1에 의한 논리 링의 확립 방법 및 토큰을 이용한 통신 방법의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 13).
도 4n은 이 실시 형태 1에 의한 논리 링의 확립 방법 및 토큰을 이용한 통신 방법의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 14).
도 4o는 이 실시 형태 1에 의한 논리 링의 확립 방법 및 토큰을 이용한 통신 방법의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 15).
도 5a는 링 관리국(X)으로부터 송신되는 네트워크 존재 확인 프레임의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 5b는 슬레이브국(A, B)으로부터 송신되는 네트워크 존재 확인 응답 프레임의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 5c는 슬레이브국(B)에 의해 송신되는 네트워크 존재 확인 프레임의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 5d는 슬레이브국(C, D)으로부터 송신되는 네트워크 존재 확인 응답 프레임의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 5e는 슬레이브국(D)에 의해 송신되는 네트워크 존재 확인 프레임의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 5f는 슬레이브국(E)으로부터 송신되는 네트워크 존재 확인 응답 프레임의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 5g는 링 관리국(X)으로부터 각 슬레이브국에 송신되는 셋업 프레임의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 5h는 각 슬레이브국으로부터 송신되는 셋업 응답 프레임의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 5i는 각 통신 노드에 의해 생성되는 토큰 프레임의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 링 관리국(X)이 생성한 네트워크 존재 정보의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 토큰의 순회 순서를 결정하는 처리 수순의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 8a는 토큰 순회 테이블의 작성 과정의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 1).
도 8b는 토큰 순회 테이블의 작성 과정의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 2).
도 8c는 토큰 순회 테이블의 작성 과정의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 3).
도 8d는 토큰 순회 테이블의 작성 과정의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 4).
도 8e는 토큰 순회 테이블의 작성 과정의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 5).
도 8f는 토큰 순회 테이블의 작성 과정의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 6).
도 8g는 토큰 순회 테이블의 작성 과정의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 7).
도 8h는 토큰 순회 테이블의 작성 과정의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 8).
도 8i는 토큰 순회 테이블의 작성 과정의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 9).
도 9a는 통신 시스템에 새롭게 슬레이브국이 추가된 경우 논리 링의 확립 방법의 처리 수순의 일례를 나타내는 도면이다(그 1).
도 9b는 통신 시스템에 새롭게 슬레이브국이 추가된 경우 논리 링의 확립 방법의 처리 수순의 일례를 나타내는 도면이다(그 2).
도 9c는 통신 시스템에 새롭게 슬레이브국이 추가된 경우 논리 링의 확립 방법의 처리 수순의 일례를 나타내는 도면이다(그 3).
도 9d는 통신 시스템에 새롭게 슬레이브국이 추가된 경우 논리 링의 확립 방법의 처리 수순의 일례를 나타내는 도면이다(그 4).
도 9e는 통신 시스템에 새롭게 슬레이브국이 추가된 경우 논리 링의 확립 방법의 처리 수순의 일례를 나타내는 도면이다(그 5).
도 9f는 통신 시스템에 새롭게 슬레이브국이 추가된 경우 논리 링의 확립 방법의 처리 수순의 일례를 나타내는 도면이다(그 6).
도 9g는 통신 시스템에 새롭게 슬레이브국이 추가된 경우 논리 링의 확립 방법의 처리 수순의 일례를 나타내는 도면이다(그 7).
도 9h는 통신 시스템에 새롭게 슬레이브국이 추가된 경우 논리 링의 확립 방법의 처리 수순의 일례를 나타내는 도면이다(그 8).
도 9i는 통신 시스템에 새롭게 슬레이브국이 추가된 경우 논리 링의 확립 방법의 처리 수순의 일례를 나타내는 도면이다(그 9).
도 9j는 통신 시스템에 새롭게 슬레이브국이 추가된 경우 논리 링의 확립 방법의 처리 수순의 일례를 나타내는 도면이다(그 10).
도 9k는 통신 시스템에 새롭게 슬레이브국이 추가된 경우 논리 링의 확립 방법의 처리 수순의 일례를 나타내는 도면이다(그 11).
도 10은 슬레이브국(F)으로부터 송신되는 네트워크 존재 확인 응답 프레임의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 슬레이브국(F)으로부터 네트워크 존재 확인 응답 프레임을 수신한 후의 네트워크 존재 정보의 일례를 나타내는 도면이다.
도 12는 링 관리국(X)으로부터 슬레이브국(C, F)에 송신되는 셋업 프레임의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 13은 이 실시 형태 2에 의한 네트워크 존재 정보 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14는 링 관리국에 의한 논리 링의 재구성 처리의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 15는 이 실시 형태 4에 의한 링 관리국의 기능 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 블록도이다.
도 16a는 이 실시 형태 4에 의한 토큰 프레임의 재발행 처리 수순의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 1).
도 16b는 이 실시 형태 4에 의한 토큰 프레임의 재발행 처리 수순의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 2).
도 16c는 이 실시 형태 4에 의한 토큰 프레임의 재발행 처리 수순의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 3).
도 16d는 이 실시 형태 4에 의한 토큰 프레임의 재발행 처리 수순의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 4).
도 16e는 이 실시 형태 4에 의한 토큰 프레임의 재발행 처리 수순의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 5).
도 16f는 이 실시 형태 4에 의한 토큰 프레임의 재발행 처리 수순의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 6).
도 16g는 이 실시 형태 4에 의한 토큰 프레임의 재발행 처리 수순의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 7).
도 16h는 이 실시 형태 4에 의한 토큰 프레임의 재발행 처리 수순의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 8).
도 17a는 이 실시 형태 4에 의한 토큰 프레임의 재발행 처리 수순의 다른 예를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 1).
도 17b는 이 실시 형태 4에 의한 토큰 프레임의 재발행 처리 수순의 다른 예를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 2).
도 17c는 이 실시 형태 4에 의한 토큰 프레임의 재발행 처리 수순의 다른 예를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 3).
도 17d는 이 실시 형태 4에 의한 토큰 프레임의 재발행 처리 수순의 다른 예를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 4).
도 17e는 이 실시 형태 4에 의한 토큰 프레임의 재발행 처리 수순의 다른 예를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 5).
도 18은 이 실시 형태 5에 의한 슬레이브국의 기능 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 블록도이다.
도 19a는 이 실시 형태 5에 의한 슬레이브국의 해열(解列)의 판정 처리 및 논리 링의 재구성 처리 수순의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 1).
도 19b는 이 실시 형태 5에 의한 슬레이브국의 해열의 판정 처리 및 논리 링의 재구성 처리 수순의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 2).
도 19c는 이 실시 형태 5에 의한 슬레이브국의 해열의 판정 처리 및 논리 링의 재구성 처리 수순의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 3).
도 19d는 이 실시 형태 5에 의한 슬레이브국의 해열의 판정 처리 및 논리 링의 재구성 처리 수순의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 4).
도 19e는 이 실시 형태 5에 의한 슬레이브국의 해열의 판정 처리 및 논리 링의 재구성 처리 수순의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 5).
도 19f는 이 실시 형태 5에 의한 슬레이브국의 해열의 판정 처리 및 논리 링의 재구성 처리 수순의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 6).
도 19g는 이 실시 형태 5에 의한 슬레이브국의 해열의 판정 처리 및 논리 링의 재구성 처리 수순의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 7).
도 19h는 이 실시 형태 5에 의한 슬레이브국의 해열의 판정 처리 및 논리 링의 재구성 처리 수순의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 8).
도 19i는 이 실시 형태 5에 의한 슬레이브국의 해열의 판정 처리 및 논리 링의 재구성 처리 수순의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 9).
도 19j는 이 실시 형태 5에 의한 슬레이브국의 해열의 판정 처리 및 논리 링의 재구성 처리 수순의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다(그 10).
이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 통신 관리 장치, 통신 노드와 통신 시스템 및 데이터 통신 방법의 바람직한 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이러한 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시 형태 1.
도 1은 이 실시 형태 1에 의한 토큰을 이용하여 통신이 행해지는 통신 시스템의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 이 통신 시스템은 복수의 통신 노드가 이더넷(등록 상표, 이하 동일함)에 의해 라인 형상 또는 스타 형상으로 접속된 동일 세그먼트의 네트워크에 의해 구성된다. 또, 통신 노드는 각각 2개의 포트를 가지고, 각 통신 노드의 포트 사이는 트위스트 페어 케이블(twist pair cable)이나 광 파이버 등의 전이중(全二重) 통신이 가능한 케이블(102)을 통하여 접속된다. 이 예에서는 통신 노드로서 동일 세그먼트의 네트워크 내에 있어서 데이터(프레임)의 송수신을 관리하는 통신 관리 장치로서의 1대의 링 관리국(X)과 링 관리국(X)에 의한 설정에 기초하여 데이터(프레임)의 송신을 행하는 5대의 슬레이브국(A ~ E)이 설치되는 경우를 나타내고 있다.
도 1에 나타난 바와 같이, 링 관리국(X)과 슬레이브국(A, B)은 라인 형상으로 접속된다. 즉, 링 관리국(X)의 제1 포트(X1)와 슬레이브국(A)의 제2 포트(A2)가 접속되고, 링 관리국(X)의 제2 포트(X2)와 슬레이브국(B)의 제1 포트(B1)가 접속된다.
또, 슬레이브국(B, C, D)은 스위칭 허브(101)에 의해 스타 형상으로 접속된다. 즉, 스위칭 허브(101)를 통하여, 슬레이브국(B)의 제2 포트(B2)와 슬레이브국(C)의 제1 포트(C1)와 슬레이브국(D)의 제1 포트(D1)가 접속된다.
또한, 슬레이브국(D, E)은 라인 형상으로 접속된다. 즉, 슬레이브국(D)의 제2 포트(D2)와 슬레이브국(E)의 제1 포트(E1)가 접속된다.
또, 여기서, 각 통신 노드의 MAC(Media Access Control) 어드레스(도면 중, MAC_AD로 표기)는 이하와 같이 설정되어 있는 것으로 한다.
링 관리국(X)=100
슬레이브국(A)=1
슬레이브국(B)=2
슬레이브국(C)=3
슬레이브국(D)=4
슬레이브국(E)=5
이 실시 형태 1에서는 이와 같은 각 통신 노드 사이가 스타 형상 또는 라인 형상으로 이더넷으로 접속된 통신 시스템에 있어서, 각 통신 노드가 자유롭게 데이터의 송신을 행하는 것이 아니라, 토큰으로 불리는 데이터 송신권을 얻기 위한 프레임(토큰 프레임)을 통신 시스템 내의 각 노드에 순번으로 송신하고, 그 토큰을 획득한 통신 노드가 다른 통신 노드에 대해서 데이터의 송신을 행할 수 있도록 하고 있다. 여기서, 토큰 프레임의 송신 순서는 예를 들어 이하의 (A)에 나타나는 것으로 한다.
링 관리국(X) → 슬레이브국(B) → 슬레이브국(C) → 슬레이브국(D) → 슬레이브국(E) → 슬레이브국(A) → 링 관리국(X) ㆍㆍㆍ(A)
이와 같이, 통신 시스템은 물리적인 네트워크 구성에서 링 구성을 가지지 않지만, 데이터의 송신권(토큰 프레임)을 통신 시스템 내의 통신 노드 사이에서 순번으로 돌리도록 하여 링 관리국(X)에 송신권이 돌아오도록 함으로써, 송신권을 논리적인 링 구성으로 하여 반복하는 구성으로 되어 있다.
도 2a는 링 관리국의 기능 구성을 모식적으로 나타내는 블록도이다. 링 관리국(X)은 인접하는 통신 노드(슬레이브국(A ~ E)) 또는 스위칭 허브(101)와의 사이에서 이더넷 케이블을 접속하기 위한 2개의 포트(11-1, 11-2)와, 포트(11-1, 11-2)를 통한 프레임의 송수신 처리나 토큰 프레임의 송신 순서를 확립하는 처리 등을 행하는 통신 처리부(20)를 구비한다.
포트(11-1, 11-2)는 제1 포트(11-1)와 제2 포트(11-2)의 2개 포트로 구성된다. 이러한 2개의 포트(11-1, 11-2) 중에서 적어도 1개 포트가 인접하는 슬레이브국의 포트(또는 스위칭 허브를 통한 슬레이브국의 포트)와 접속되면 좋다.
통신 처리부(20)는 타이머(21), 네트워크 존재 확인 처리부(22), 네트워크 존재 정보 기억부(23), 토큰 순회 순서 결정부(24), 토큰 순회 순서 정보 기억부(25), 셋업 처리부(26), 토큰 프레임 처리부(27), 데이터 프레임 통신 처리부(28)를 구비한다.
타이머(21)는 통신 처리부(20) 내의 처리부에 의해 기동되고, 소정의 시간을 계측하는 기능을 가진다. 이 실시 형태 1에서는 네트워크 존재 확인 처리부(22)에 의해 네트워크 존재 확인 프레임을 송신하고 나서, 소정의 시간이 경과할 때까지 계시(計時)한다.
네트워크 존재 확인 처리부(22)는 자장치(링 관리국(X))의 전원이 온으로 된 후에, 또는 미리 정해진 상태가 발생한 후에, 통신 시스템(동일 세그먼트의 네트워크)을 구성하는 통신 노드의 접속 상태를 검출하기 위한 네트워크 존재 확인 처리를 행한다. 구체적으로, 네트워크 존재 확인 프레임을 작성하여 브로드캐스트로 송신하고, 통신 시스템 내에 존재하는 통신 노드로부터의 네트워크 존재 확인 프레임에 대한 응답인 네트워크 존재 확인 응답 프레임에 포함되는 정보로부터, 네트워크 존재 정보를 생성한다. 이 처리는 네트워크 존재 확인 프레임을 송신했을 때에 타이머(21)를 기동하고 나서 소정의 시간 경과할 때까지 행해진다.
도 3a는 네트워크 존재 확인 프레임 포맷의 일례를 나타내는 도면이다. 네트워크 존재 확인 프레임(200)은 이더넷 프레임이며, 수신처 MAC 어드레스(이하, DA라고 함; 201), 송신원 MAC 어드레스(이하, SA라고 함; 202), 이더넷 타입(type)(203), 상위층의 데이터를 격납하는 데이터(204), 자(自)프레임의 DA(201)로부터 데이터(204)까지 격납되어 있는 정보에 에러가 존재하는지의 여부의 체크 결과를 격납하는 FCS(Frame Check Sequence; 208)를 가진다.
이 실시 형태 1에서는 데이터(204)의 일부에, 프레임 종별 정보(205), 링 관리국의 MAC 어드레스 정보(206), 자국의 네트워크 존재 확인 프레임의 송신 포트 정보(207)를 격납하고 있다.
프레임 종별 정보(205)는 자(自)이더넷 프레임이 어떠한 종류의 프레임인지를 식별하기 위한 정보이다. 여기서, 이 프레임 종별 정보(205)에는 네트워크 존재 확인 프레임임을 나타내는 정보가 격납된다. 이 예에서는 네트워크 존재 확인 프레임을 「TestData」로 표기하는 것으로 한다.
링 관리국의 MAC 어드레스 정보(206)에는 링 관리국(X)의 MAC 어드레스가 격납된다. 또, 자국의 네트워크 존재 확인 프레임의 송신 포트 정보(207)에는 통신 노드가 네트워크 존재 확인 프레임(200)을 어느 포트로부터 송신하는지를 나타내는 포트 정보를 격납한다.
도 3b는 네트워크 존재 확인 응답 프레임 포맷의 일례를 나타내는 도면이다. 이 네트워크 존재 확인 응답 프레임(220)도 이더넷 프레임이며, 데이터(224)에, 이 실시 형태 1에서 이용되는 정보를 정의하고 있다. 즉, 데이터(224)의 일부에, 프레임 종별 정보(225), 수신한 네트워크 존재 확인 프레임 내의 SA 정보(226), 네트워크 존재 확인 프레임을 송신한 국의 포트 정보(227)를 격납하고 있다.
여기서, 프레임 종별 정보(225)에는 네트워크 존재 확인 응답 프레임(220)임을 나타내는 정보가 격납된다. 이 명세서에서는 네트워크 존재 확인 응답 프레임을 「TestDataACK」로 표기하는 것으로 한다. 또, 「수신한 네트워크 존재 확인 프레임 내의 SA 정보」(226)에는 통신 노드(슬레이브국)가 수신한 네트워크 존재 확인 프레임(200)의 SA(202) 에어리어에 격납되어 있는 MAC 어드레스가 격납된다. 또한, 「네트워크 존재 확인 프레임을 송신한 국의 포트 정보」(227)에는 통신 노드(슬레이브국)가 수신한 네트워크 존재 확인 프레임(200) 중 데이터(204) 에어리어의 「자국의 네트워크 존재 확인 프레임의 송신 포트 정보」(207)에 격납되어 있는 포트 정보가 격납된다.
여기서, 네트워크 존재 확인 처리부(22)는 네트워크 존재 확인 응답 프레임(220)을 수신하면, 데이터(224) 내 「수신한 네트워크 존재 확인 프레임 내의 SA 정보」(226)와 「네트워크 존재 확인 프레임을 송신한 국의 포트 정보」(227)를, 수신한 네트워크 존재 확인 응답 프레임(220)의 「SA」(222)에 대응지어진 네트워크 존재 정보를 생성하고, 네트워크 존재 정보 기억부(23)에 기억한다.
네트워크 존재 정보 기억부(23)는 네트워크 존재 확인 처리부(22)에 의해 생성된 네트워크 존재 정보를 기억한다. 이 네트워크 존재 정보는 상술한 바와 같이, 네트워크 존재 확인 응답 프레임(220)을 송신한 통신 노드(슬레이브국)의 MAC 어드레스(SA222), 「수신한 네트워크 존재 확인 프레임 내의 SA 정보」(226), 「네트워크 존재 확인 프레임을 송신한 국의 포트 정보」(227)를 포함한다.
토큰 순회 순서 결정부(24)는 네트워크 존재 확인 처리부(22)에 의해 기동된 타이머(21)가 타임 아웃된 후, 네트워크 존재 정보 기억부(23)에 기억되어 있는 네트워크 존재 정보를 이용하여, 통신 시스템을 구성하는 통신 노드 사이의 접속 상태를 파악하여, 논리 링을 구성하는 처리, 즉 토큰 프레임의 순회 순서를 결정하는 처리를 행한다. 여기서, 토큰 순회 순서 결정부(24)는 논리 링을 구성하는 처리에 있어서, 송신권인 토큰이 일순(一巡)하는 동안에 통과하는 통신 노드의 수가 최소로 되도록(2개의 통신 노드 사이를 연결하는 케이블(스위칭 허브를 포함)을 전송로라고 부르는 것으로 하면, 토큰이 일순하는 동안에 통과하는 전송로의 수가 최소로 되도록), 논리 링을 구축한다. 이와 같은 조건을 만족하는 토큰의 순회 순서를 결정하는 방법으로서 동일 세그먼트에 속하는 네트워크 내에 있어서, 일필(一筆) 쓰기로 각 통신 노드를 연결하도록 하면 좋다. 또한, 이 일필 쓰기 방법에서 토큰의 순회 순서를 결정하는 방법에 대해서는 후술한다. 결정된 토큰 프레임의 순회 순서는 토큰 순회 순서 정보로서 토큰 순회 순서 정보 기억부(25)에 기억된다.
셋업 처리부(26)는 토큰 순회 순서 결정부(24)에 의해 토큰 순회 순서 정보가 결정되면, 그 토큰 순회 순서 정보를 이용하여, 통신 시스템 내의 각 통신 노드(슬레이브국)에 대해서, 그 통신 노드의 다음에 송신권이 주어지는 통신 노드의 정보를 포함하는 셋업 프레임을 생성하고, 각 통신 노드에 송신한다. 또, 셋업 처리부(26)는 셋업 프레임에 대한 응답인 셋업 응답 프레임이 모든 통신 노드로부터 수신되었는지를 판정하고, 모든 통신 노드로부터 셋업 응답 프레임을 수신한 경우에는, 그 취지를 토큰 프레임 처리부(27)에 통지한다.
도 3c는 셋업 프레임 포맷의 일례를 나타내는 도면이다. 이 셋업 프레임(240)도 이더넷 프레임이며, 데이터(244) 에어리어의 일부에, 프레임 종별 정보(245), 토큰 프레임 수신처 MAC 어드레스 설정 정보(246)를 격납하고 있다.
이 셋업 프레임(240)은 각 통신 노드에 대해서 설정되므로, DA(241)에는 링 관리국(X)이 설정하려고 하고 있는 슬레이브국의 MAC 어드레스가 설정된다. 또, 프레임 종별 정보(245)에는 셋업 프레임(240)임을 나타내는 정보가 격납된다. 이 명세서에서는 셋업 프레임(240)을 「Setup」으로 표기하는 것으로 한다. 또한, 토큰 프레임 수신처 MAC 어드레스 설정 정보(246)에는 송신의 권리를 토큰 프레임과 제어할 때에, 이 셋업 프레임(240)의 송신지의 통신 노드의 다음에 송신의 권리가 주어지는 슬레이브국 또는 링 관리국(X)의 MAC 어드레스가 격납된다.
도 3d는 셋업 응답 프레임 포맷의 일례를 나타내는 도면이다. 이 셋업 응답 프레임(260)도 이더넷 프레임이며, 데이터(264) 에어리어의 일부에, 자프레임이 셋업 응답 프레임(260)임을 나타내는 프레임 종별 정보(265)가 격납된다. 여기서는 셋업 응답 프레임(260)을 「SetupACK」로 표기하는 것으로 한다.
셋업 처리부(26)에서는 예를 들어, 네트워크 존재 정보 기억부(23)의 네트워크 존재 정보에, 셋업 응답 프레임(260)을 수신했음을 나타내는 플래그를 설정하는 것에 의해, 통신 시스템 내의 모든 통신 노드로부터 셋업 응답 프레임(260)을 수신했는지의 여부를 확인할 수 있다.
토큰 프레임 처리부(27)는 셋업 처리부(26)에 의해, 통신 시스템 내의 모든 통신 노드로부터 셋업 응답 프레임(260)을 수신한 취지의 통지를 받으면, 토큰 순회 순서 정보 기억부(25)의 토큰 순회 순서 정보에 따라서, 토큰 프레임을 생성하고, 자국의 모든 포트(11-1, 11-2)로부터 브로드캐스트로 송신한다.
도 3e는 토큰 프레임 포맷의 일례를 나타내는 도면이다. 이 토큰 프레임(280)도 이더넷 프레임이며, 데이터(284) 에어리어의 일부에, 프레임 종별 정보(285)와 자국처 토큰 판정용 MAC 어드레스 정보(286)가 격납된다.
프레임 종별 정보(285)에는 토큰 프레임(280)임을 나타내는 정보가 격납된다. 이 명세서에서는 토큰 프레임(280)을 「Token」으로 표기하는 것으로 한다. 또, 자국처 토큰 판정용 MAC 어드레스 정보(286)에는 송신권을 가지는 통신 노드의 MAC 어드레스가 격납된다.
또, 토큰 프레임 처리부(27)는 다른 통신 노드로부터 송신된 토큰 프레임(280)을 수신하면, 그 토큰 프레임(280)의 데이터(284) 내 자국처 토큰 판정용 MAC 어드레스 정보(286)와 자국(링 관리국(X))의 MAC 어드레스를 비교하여, 일치한 경우에는 송신권을 얻은 것으로 판정하고, 데이터 프레임 통신 처리부(28)에 의한 데이터 프레임의 송신 처리가 행해지고, 일치하지 않는 경우에는 아직 송신권을 얻지 않은 것으로 판정한다. 또한, 어느 경우에도 수신한 토큰 프레임(280)은 수신한 포트가 아닌 다른 포트로부터 전송(리피트)한다.
데이터 프레임 통신 처리부(28)는 데이터 프레임의 송수신 처리를 행한다. 예를 들어, FA 네트워크에 대해서는 각 슬레이브국(A ~ E)에 설정하는 데이터를 소정의 주기에서 연산하고 있고, 그 데이터를 데이터 프레임화하여 각 슬레이브국(A ~ E)에 송신한다. 또, 슬레이브국(A ~ E)으로부터 송신된 데이터 프레임을 수신하거나 슬레이브국(A ~ E)이 다른 슬레이브국으로 보내는 데이터 프레임을 전송(리피트)하는 기능도 가진다.
또한, 상술한 도 3a ~ 도 3e에 나타나는 각 프레임의 프레임 종별 정보(205, 225, 245, 265, 285)에는 각각의 프레임을 식별하기 위해 「TestData」나 「TestDataACK」 등을 격납하는 경우를 나타냈지만, 각각의 프레임에 대해서, 그 프레임을 일의(一意)로 식별하는 수치를 설정하고, 프레임 종별 정보(205, 225, 245, 265, 285)에는 그 수치를 격납하도록 해도 좋다.
도 2b는 슬레이브국의 기능 구성을 모식적으로 나타내는 블록도이다. 슬레이브국(A ~ E)은 인접하는 통신 노드(링 관리국(X), 슬레이브국) 또는 스위칭 허브(101)와의 사이에서 이더넷 케이블을 접속하기 위한 2개의 포트(51-1, 51-2)와 포트(51-1, 51-2)를 통한 프레임의 송수신 처리를 행하는 통신 처리부(60)를 구비한다.
포트(51-1, 51-2)는 링 관리국(X)과 동일하게, 제1 포트(51-1)와 제2 포트(51-2)의 2개 포트로 구성된다. 이러한 2개의 포트(51-1, 51-2) 중에서 적어도 1개의 포트가 통신 노드와 접속되면 좋다.
통신 처리부(60)는 제어 프레임 응답부(61), 토큰 순회처 정보 기억부(62), 토큰 프레임 처리부(63), 데이터 프레임 통신 처리부(64)를 구비한다.
제어 프레임 응답부(61)는 링 관리국(X)으로부터의 네트워크 존재 확인 프레임(200)이나 셋업 프레임(240) 등의 제어 프레임에 대한 응답을 행한다. 예를 들어, 네트워크 존재 확인 프레임(200)을 수신하면, 도 3b에 나타나는 네트워크 존재 확인 응답 프레임(220)을 생성하고, 링 관리국(X)에 반신(返信)한다. 또, 셋업 프레임(240)을 수신하면, 셋업 프레임(240)의 데이터(244) 내 토큰 프레임 수신처 MAC 어드레스 설정 정보(246)를 추출하고, 토큰 순회처 정보로서 토큰 순회처 정보 기억부(62)에 기억함과 아울러, 도 3d에 나타나는 셋업 응답 프레임(260)을 생성하고, 링 관리국(X)에 반신한다. 또한, 이 명세서에서는 네트워크 존재 확인 처리나 논리 링 구성 처리 시에 링 관리국(X)과 슬레이브국(A ~ E)의 사이에서 교환되는 프레임을 제어 프레임으로 하고, 논리 링이 구성된 후에, 토큰 프레임을 획득함으로써 송신되는 프레임을 데이터 프레임으로 하는 것으로 한다.
또, 제어 프레임 응답부(61)는 링 관리국(X) 또는 다른 슬레이브국으로부터 수신하는 제어 프레임의 프레임 종별에 따라, 프레임을 재구성하여 송신하거나, 단순히 리피트하는 기능도 가진다. 예를 들어, 링 관리국(X)으로부터 네트워크 존재 확인 프레임(200)을 수신하면, 그 프레임을 수신한 포트 이외의 포트에 전송로가 확립되어 있는 경우에는, 수신한 네트워크 존재 확인 프레임의 도 3a에 나타나는 SA(202)와 데이터(204) 내 자국의 네트워크 존재 확인 프레임의 송신 포트 정보(207)를 개서하는 처리를 행하여, 네트워크 존재 확인 프레임을 재구성하고, 수신 포트 이외의 포트로부터 출력한다.
또, 예를 들어, 링 관리국(X)으로부터의 셋업 프레임(240)이나 다른 슬레이브국으로부터의 네트워크 존재 확인 응답 프레임(220)과 셋업 응답 프레임(260)을 포함하는 제어 프레임을 수신한 경우에는, 그 프레임에 대한 처리를 아무것도 행하지 않고, 단순히 리피트하는 기능을 가진다.
토큰 순회처 정보 기억부(62)는 자통신 노드(슬레이브국)의 다음에 송신권을 얻은 통신 노드의 MAC 어드레스를 기억한다. 이것은 상술한 바와 같이, 셋업 프레임(240)의 데이터(244) 내 토큰 프레임 수신처 MAC 어드레스 설정 정보(246)의 내용이 기억된다. 또, 이 실시 형태 1에서는 다음에 토큰을 송신해야 할 통신 노드의 MAC 어드레스만을 기억하므로, 링 관리국(X)이 홀딩하는 토큰 순회 순서 기억 정보에 비해 데이터량을 적게 억제할 수 있다.
토큰 프레임 처리부(63)는 다른 통신 노드로부터 송신된 토큰 프레임(280)을 수신하면, 그 토큰 프레임(280)의 데이터(284) 내 자국처 토큰 판정용 MAC 어드레스 정보(286)와 자국(슬레이브국)의 MAC 어드레스를 비교하여, 일치한 경우에는 송신권을 얻은 것으로 판정하고, 데이터 프레임 통신 처리부(64)에 의한 데이터 프레임의 송신 처리가 행해진다. 그 후, 토큰 프레임(280)의 데이터(284) 내 자국처 토큰 판정용 MAC 어드레스 정보(286)에, 토큰 순회처 정보 기억부(62)에 기억되어 있는 토큰 순회처 정보를 격납한 토큰 프레임(280)을 생성하고, 자국의 모든 포트(51-1, 51-2)로부터 브로드캐스트로 송신한다. 한편, 수신한 토큰 프레임(280)의 데이터(284) 내 자국처 토큰 판정용 MAC 어드레스 정보(286)와 자국(슬레이브국)의 MAC 어드레스가 일치하지 않는 경우에는, 아직 송신권을 얻지 않은 것으로 판정한다. 또한, 어느 경우에도 수신한 토큰 프레임(280)은 수신한 포트가 아닌 다른 포트에 리피트한다.
데이터 프레임 통신 처리부(64)는 데이터 프레임의 송수신 처리를 행한다. 구체적으로, 링 관리국(X)이나 다른 슬레이브국과의 사이 데이터 프레임의 송수신 처리를 행한다.
다음에, 이와 같은 통신 시스템에 있어서 논리 링의 확립 방법과 토큰을 이용한 통신 방법에 대해서 설명한다. 도 4a ~ 도 4o는 이 실시 형태 1에 의한 논리 링의 확립 방법 및 토큰을 이용한 통신 방법의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다.
우선, 도 4a에 나타난 바와 같이, 링 관리국(X)에, 슬레이브국(A ~ E)이 이더넷 케이블로 접속된 후, 슬레이브국(A ~ E)의 전원이 온으로 된다. 이 상태에서, 슬레이브국(A ~ E)은 링 관리국(X)으로부터의 네트워크 존재 확인 프레임의 수신 대기 상태로 된다.
그 후, 링 관리국(X)의 전원이 온으로 되면, 링 관리국(X)은 링 관리국(X)을 포함하는 동일 세그먼트의 네트워크 상에 접속되어 있는 슬레이브국을 인식하고, 논리 링을 확립하기 위해, 이하의 처리를 행한다. 처음에, 링 관리국(X)의 네트워크 존재 확인 처리부(22)는 타이머(21)를 기동한 후, 도 4b에 나타난 바와 같이, 네트워크 존재 확인 프레임(도면 중, TestDataFrame으로 표기)을 생성하고, 모든 포트(X1, X2)로부터 브로드캐스트로 송신한다.
도 5a는 링 관리국(X)으로부터 송신되는 네트워크 존재 확인 프레임의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 링 관리국(X)의 제1 포트(X1)로부터 송신되는 네트워크 존재 확인 프레임에서는 「TestDataFrame(X1 → all)」로 나타난 바와 같이, DA에 브로드캐스트 어드레스(예를 들어 2바이트 표기이면 「FFFF(all F)」)가 설정되고, SA에 링 관리국(X)의 MAC 어드레스 「100」이 설정되고, 프레임 종별 정보에는 「TestData」가 격납되고, 링 관리국의 MAC 어드레스 정보에는 자국의 MAC 어드레스 「100」이 격납되고, 자국의 네트워크 존재 확인 프레임의 송신 포트 정보에는 제1 포트(X1)를 나타내는 「port_X1」이 설정된다.
또, 링 관리국(X)의 제2 포트(X2)로부터 송신되는 네트워크 존재 확인 프레임에서는 「TestDataFrame(X2 → all)」로 나타난 바와 같이, 자국의 네트워크 존재 확인 프레임의 송신 포트 정보 이외의 항목은 제1 포트(X1)로부터 송신되는 네트워크 존재 확인 프레임 「TestDataFrame(X1 → all)」과 동일하며, 자국의 네트워크 존재 확인 프레임의 송신 포트 정보에는 제2 포트(X2)를 나타내는 「port_X2」가 설정된다.
이와 같이, 링 관리국(X)의 제1 포트(X1)로부터 송신된 네트워크 존재 확인 프레임은 슬레이브국(A)의 제2 포트(A2)로 수신되고, 링 관리국(X)의 제2 포트(X2)로부터 송신된 네트워크 존재 확인 프레임은 슬레이브국(B)의 제1 포트(B1)로 수신된다.
그 다음에, 도 4c에 나타난 바와 같이, 링 관리국(X)으로부터 네트워크 존재 확인 프레임을 수신한 슬레이브국(A, B)의 제어 프레임 응답부(61)는 네트워크 존재 확인 응답 프레임(도면 중, TestDataACKFrame으로 표기)을 생성하고, 링 관리국(X)에 대해서 반신한다.
도 5b는 슬레이브국(A, B)으로부터 송신되는 네트워크 존재 확인 응답 프레임의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 슬레이브국(A)의 제2 포트(A2)로부터 송신되는 네트워크 존재 확인 응답 프레임에서는 「TestDataACKFrame(A2 → X)」로 나타난 바와 같이, DA에 링 관리국(X)의 MAC 어드레스 「100」이 설정되고, SA에 자국의 MAC 어드레스 「1」이 설정되고, 프레임 종별 정보에는 「TestDataACK」가 격납되고, 수신한 네트워크 존재 확인 프레임 내의 SA 정보와 네트워크 존재 확인 프레임을 송신한 국의 포트 정보에는 수신한 도 5a의 네트워크 존재 확인 프레임 「TestDataFrame(X1 → all)」의 SA와 자국의 네트워크 존재 확인 프레임의 송신 포트 정보를 참조하여, 각각 「100」과 「port_X1」이 설정된다.
또, 슬레이브국(B)의 제1 포트(B1)로부터 송신되는 네트워크 존재 확인 응답 프레임에서는 「TestDataACKFrame(B1 → X)」로 나타난 바와 같이, SA에 자국의 MAC 어드레스 「2」가 설정되고, 네트워크 존재 확인 프레임을 송신한 국의 포트 정보에는 수신한 도 5a의 네트워크 존재 확인 프레임 「TestDataFrame(X2 → all)」의 자국의 네트워크 존재 확인 프레임의 송신 포트 정보를 참조하여 「port_X2」가 설정된다. 그 이외에는 상기의 「TestDataACKFrame(A2 → X)」와 동일하다.
여기서, 링 관리국(X)으로부터 네트워크 존재 확인 프레임을 수신한 슬레이브국(A)은 링 관리국(X)에 네트워크 존재 확인 응답 프레임을 반송하면, 링 관리국(X)으로부터의 설정 대기 상태로 된다.
또, 도 4d에 나타난 바와 같이, 링 관리국(X)으로부터 네트워크 존재 확인 프레임을 수신한 슬레이브국(B)의 제어 프레임 응답부(61)는 제1 포트(B1)로부터 수신한 네트워크 존재 확인 프레임을 개서한 네트워크 존재 확인 프레임(도면 중, TestDataFrame(B2 → all)으로 표기)을 생성하고, 제1 포트(B1) 이외 자국의 제2 포트(B2)에도 네트워크 존재 확인 프레임의 송신을 시도한다. 그 결과, 제2 포트(B2)에 전송로가 확립되어 있는 경우에는, 네트워크 존재 확인 프레임을 송신하고, 전송로가 확립되어 있지 않은 경우에, 네트워크 존재 확인 프레임은 송신되지 않는다. 여기서는 제2 포트(B2)에 전송로가 확립되어 있으므로, 네트워크 존재 확인 프레임을 제2 포트(B2)로부터 송신하는 처리를 행한다.
도 5c는 슬레이브국(B)에 의해 송신되는 네트워크 존재 확인 프레임의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 이 도면에 나타난 바와 같이, 네트워크 존재 확인 프레임 「TestDataFrame(B2 → all)」은 수신한 네트워크 존재 확인 프레임 「TestDataFrame(X2 → all)」의 SA를 자국의 MAC 어드레스 「2」로 개서하여 자국의 네트워크 존재 확인 프레임의 송신 포트 정보를 「port_B2」로 개서한 것이다.
슬레이브국(C)은 제1 포트(C1)로부터 네트워크 존재 확인 프레임을 수신하면, 도 4e에 나타난 바와 같이, 그 응답인 네트워크 존재 확인 응답 프레임을 제1 포트(C1)로부터 돌려준다. 또, 슬레이브국(D)에 대해서도 슬레이브국(C)과 동일하게, 제1 포트(D1)로부터 네트워크 존재 확인 프레임을 수신하면, 그 응답인 네트워크 존재 확인 응답 프레임을 제1 포트(D1)로부터 돌려준다.
도 5d는 슬레이브국(C, D)으로부터 송신되는 네트워크 존재 확인 응답 프레임의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 슬레이브국(C)의 제1 포트(C1)로부터 송신되는 네트워크 존재 확인 응답 프레임에서는 「TestDataACKFrame(C1 → X)」로 나타난 바와 같이, SA에 자국의 MAC 어드레스 「3」이 설정되고, 프레임 종별 정보에는 「TestDataACK」가 격납되고, DA와 수신한 네트워크 존재 확인 프레임 내의 SA 정보와 네트워크 존재 확인 프레임을 송신한 국의 포트 정보에는 수신한 도 5c의 네트워크 존재 확인 프레임 「TestDataFrame(B2 → all)」의 링 관리국의 MAC 어드레스와 SA와 자국의 네트워크 존재 확인 프레임의 송신 포트 정보를 참조하여, 각각 「100」과「2」와 「port_B2」가 설정된다.
또, 슬레이브국(D)의 제1 포트(D1)로부터도 네트워크 존재 확인 응답 프레임이 송신된다. 이 네트워크 존재 확인 응답 프레임은 「TestDataACKFrame(D1 → X)」로 나타난 바와 같이, SA가 자국의 MAC 어드레스 「4」가 설정되는 것 외에는 슬레이브국(C)로부터 송출되는 네트워크 존재 확인 응답 프레임 「TestDataACKFrame(C1 → X)」와 동일한 내용이 된다.
그 후, 슬레이브국(B)의 제어 프레임 응답부(61)는 슬레이브국(C, D)으로부터 수신한 네트워크 존재 확인 응답 프레임의 프레임 종별 정보를 판정하고, 네트워크 존재 확인 응답 프레임이므로, 그대로 링 관리국(X)으로 리피트한다.
여기서, 슬레이브국(B)으로부터 네트워크 존재 확인 프레임을 수신한 슬레이브국(C)은 링 관리국(X)에 네트워크 존재 확인 응답 프레임을 반송하면, 링 관리국(X)으로부터의 설정 대기 상태로 된다.
또, 도 4f에 나타난 바와 같이, 슬레이브국(B)으로부터 네트워크 존재 확인 프레임을 수신한 슬레이브국(D)의 제어 프레임 응답부(61)는 제1 포트(D1)로부터 수신한 네트워크 존재 확인 프레임을 개서한 네트워크 존재 확인 프레임(도면 중, TestDataFrame(D2 → all)로 표기)을 생성하고, 제1 포트(D1) 이외 자국의 제2 포트(D2)에도 네트워크 존재 확인 프레임의 송신을 시도한다. 그 결과, 제2 포트(D2)에 전송로가 확립되어 있는 경우에는, 네트워크 존재 확인 프레임을 송신하고, 전송로가 확립되어 있지 않은 경우에, 네트워크 존재 확인 프레임은 송신되지 않는다. 여기서는 제2 포트(D2)에 전송로가 확립되어 있으므로, 네트워크 존재 확인 프레임을 제2 포트(D2)로부터 출력하는 처리를 행한다.
도 5e는 슬레이브국(D)에 의해 송신되는 네트워크 존재 확인 프레임의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 이 도면에 나타난 바와 같이, 네트워크 존재 확인 프레임 「TestDataFrame(D2 → all)」은 수신한 네트워크 존재 확인 프레임 「TestDataFrame(B2 → all)」의 SA를 자국의 MAC 어드레스 「4」로 개서하여 자국의 네트워크 존재 확인 프레임의 송신 포트 정보를 「port_D2」로 개서한 것이다.
슬레이브국(E)은 제1 포트(E1)로부터 네트워크 존재 확인 프레임을 수신하면, 도 4g에 나타난 바와 같이, 그 응답인 네트워크 존재 확인 응답 프레임(도면 중, TestDataACKFrame(E1 → X)과 표기)을 제1 포트(E1)로부터 돌려준다.
도 5f은 슬레이브국(E)으로부터 송신되는 네트워크 존재 확인 응답 프레임의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 슬레이브국(E)의 제1 포트(E1)로부터 송신되는 네트워크 존재 확인 응답 프레임에서는 SA에 자국의 MAC 어드레스 「5」가 설정되고, 프레임 종별 정보에 「TestDataACK」가 격납되고, DA, 수신한 네트워크 존재 확인 프레임 내의 SA 정보, 및 네트워크 존재 확인 프레임을 송신한 국의 포트 정보에는 수신한 도 5e의 네트워크 존재 확인 프레임 「TestDataFrame(D2 → all)」의 링 관리국의 MAC 어드레스, SA, 및 자국의 네트워크 존재 확인 프레임의 송신 포트 정보를 참조하여, 각각 「100」, 「4」 및 「port_D2」가 설정된다.
그리고 슬레이브국(D, B)의 제어 프레임 응답부(61)는 슬레이브국(E)으로부터 송신된 네트워크 존재 확인 응답 프레임의 프레임 종별 정보를 판정하고, 네트워크 존재 확인 응답 프레임이므로, 그대로 링 관리국(X)으로 리피트하는 처리를 행한다.
또, 슬레이브국(D)으로부터 네트워크 존재 확인 프레임을 수신한 슬레이브국(E)은 링 관리국(X)에 네트워크 존재 확인 응답 프레임을 반송하면, 링 관리국(X)으로부터의 설정 대기 상태로 된다.
여기서, 링 관리국(X)의 네트워크 존재 확인 처리부(22)는 도 4a에서 설정한 네트워크 존재 확인 응답 프레임 대기 타이머(21)의 기동 중에, 동일 세그먼트의 네트워크 내 통신 노드인 슬레이브국(A ~ E)으로부터의 네트워크 존재 확인 응답 프레임을 수신한 것으로 한다.
또, 링 관리국(X)의 네트워크 존재 확인 처리부(22)는 슬레이브국(A ~ E)으로부터 네트워크 존재 확인 응답 프레임을 타이머(21)의 기동 중에 수신하면, 그 프레임으로부터 네트워크 존재 정보를 생성하고, 네트워크 존재 정보 기억부(23)에 기억한다.
도 6은 링 관리국(X)이 생성한 네트워크 존재 정보의 일례를 나타내는 도면이다. 이 네트워크 존재 정보는 SA, 수신한 네트워크 존재 확인 프레임 내의 네트워크 존재 확인 프레임 내의 SA 정보, 및 네트워크 존재 확인 프레임을 송신한 국의 포트 정보의 각 항목을 포함한다. 링 관리국(X)의 네트워크 존재 확인 처리부(22)는 수신한 네트워크 존재 확인 응답 프레임으로부터, 상기의 각 항목이 정의된 에어리어로부터 각각의 정보를 취득하고, 네트워크 존재 정보에 격납한다.
그 후, 링 관리국(X)의 토큰 순회 순서 결정부(24)는 타이머(21)가 네트워크 존재 확인 응답 프레임을 대기하는 소정의 시간이 경과했음을 검출하면, 네트워크 존재 정보 기억부(23)에 타임 아웃되기까지 축적된 네트워크 존재 정보를 이용하여 논리 링을 구성하는 처리를 행한다. 여기서, 링 관리국(X)은 송신권인 토큰이 일순하는 동안에 통과하는 통신 노드의 수가 예를 들어 최소로 되도록(2개의 통신 노드 사이를 연결하는 케이블(102)(케이블(102) 사이에 스위칭 허브(101)가 포함되는 것을 포함)을 전송로라고 부르는 것으로 하면, 토큰 프레임이 일순하는 동안에 통과하는 전송로의 수가 예를 들어 최소로 되도록), 논리 링을 구축한다. 이와 같은 조건을 만족하는 토큰 프레임의 순회 순서를 결정하는 방법으로서, 동일 세그먼트에 속하는 네트워크 내에 있어서, 일필 쓰기로(트리의 주위를 주회(周回)하는 요령으로) 각 통신 노드를 연결하도록 하면 좋다. 이 일필 쓰기 방법으로 토큰의 순회 순서를 결정하는 방법에 대해서 이하에 설명한다.
도 7은 토큰의 순회 순서를 결정하는 처리 수순의 일례를 나타내는 플로차트이다. 우선, 링 관리국(X)의 토큰 순회 순서 결정부(24)는 자국의 MAC 어드레스를 선택하고(단계 S11), 추가로 자국이 가지는 포트 중 1개의 포트를 선택한다(단계 S12). 또, 토큰 순회 순서 결정부(24)는 토큰 순회 순서 정보 기억부(25)의 토큰 순회 순서 정보로서의 토큰 순회 테이블에 선택한 자국의 MAC 어드레스와 포트의 조합을 등록한다(단계 S13).
그 다음에, 토큰 순회 순서 결정부(24)는 선택한 MAC 어드레스와 포트의 조합과 동일한 「수신한 네트워크 존재 확인 프레임 내의 SA 정보」와 「네트워크 존재 확인 프레임을 송신한 국의 포트 정보」 조합의 레코드가 네트워크 존재 정보 기억부(23)의 네트워크 존재 정보 중에 존재하는지 순서대로 검색을 행한다(단계 S14). 검색의 결과, 동일한 조합의 레코드가 존재하는 경우(단계 S14에서 예인 경우)에는, 대응하는 모든 레코드의 SA를 토큰 순회 순서 정보 기억부(25)의 토큰 순회 순서 정보로서의 토큰 순회 테이블에, 단계 S13에서 등록한 링 관리국(X)의 MAC 어드레스와 접속하도록 등록한다(단계 S15).
그 후, 토큰 순회 테이블에 등록한 통신 노드의 SA(MAC 어드레스) 중 1개의 SA를 선택한다(단계 S16). 그 다음에, 선택한 SA와 동일한 「수신한 네트워크 존재 확인 프레임 내의 SA 정보」를 가지는 레코드가 존재하는지, 즉 선택한 SA의 하위 통신 노드가 존재하는지에 대해서, 네트워크 존재 정보를 순서대로 검색한다(단계 S17).
그리고 선택한 SA에 대응하는 통신 노드의 하위에 통신 노드가 존재하는지를 판정하고(단계 S18), 선택한 SA의 하위에 통신 노드가 존재하는 경우(단계 S18에서 예인 경우)에는, 하위의 통신 노드에 대응하는 레코드의 SA를 토큰 순회 테이블에, 단계 S16에서 선택한 통신 노드(슬레이브국)의 SA와 접속하도록 등록한다(단계 S19).
그 다음에, 단계 S19에서 등록한 SA 중 1개의 SA를 선택하고(단계 S20), 선택한 SA와 동일한 「수신한 네트워크 존재 확인 프레임 내의 SA 정보」를 가지는 레코드가 존재하는지, 즉 선택한 SA에 대응하는 통신 노드의 하위 통신 노드가 존재하는지에 대해서, 네트워크 존재 정보를 순서대로 검색한다(단계 S21). 그 후, 단계 S18로 돌아오고, 트리 형상의 네트워크 구성에 있어서, 링 관리국(X)으로부터 순서대로 분기하여 선택된 1개의 가지(枝)에 있어서, 최하위의 통신 노드에 도달할 때까지, 단계 S18 ~ S21의 처리가 반복하여 행해진다.
트리 형상의 네트워크 구성에 있어서 어느 가지의 최하위 통신 노드에 도달한 경우에는, 단계 S21이 선택한 SA의 하위 통신 노드의 검색 처리에 있어서, 하위의 통신 노드는 존재하지 않는다. 그래서 단계 S18에 있어서, 선택한 SA의 하위에 통신 노드가 존재하지 않는 경우(단계 S18에서 아니오인 경우)에 처리가 천이된다.
이 경우에는, 단계 S16 또는 S20에서 마지막에 선택한 SA와 동일한 레벨의 다른 미검색된 SA가 존재하는지의 여부를 판정한다(단계 S22). 여기서, 레벨은 링 관리국(X)으로부터 트리 형상으로 SA를 접속한 경우에, 링 관리국(X)으로부터 어느 SA에 도달하는 경로에 있어서 통신 노드의 수를 말한다.
마지막에 선택한 SA와 동일한 레벨의 다른 미검색된 SA가 존재하는 경우(단계 S22에서 예인 경우)에는, 마지막에 선택한 SA와 동일한 레벨의 토큰 순회 테이블에 등록된 다른 SA를 선택한다(단계 S23). 그 다음에, 여기서 선택한 SA와 동일한 「수신한 네트워크 존재 확인 프레임 내의 SA 정보」를 가지는 레코드가 존재하는지, 즉 선택한 SA의 하위 통신 노드가 존재하는지에 대해서, 네트워크 존재 정보를 순서대로 검색한다(단계 S24). 그 후, 단계 S18로 돌아온다.
한편, 마지막에 선택한 SA와 동일한 레벨의 다른 미검색된 SA가 존재하지 않는 경우(단계 S22에서 아니오인 경우)에는, 마지막에 선택한 SA의 가장 가까운 상위 레벨의 SA로 돌아온다(단계 S25). 그 후, 돌아온 SA는 최상위 레벨의 SA인지의 여부, 즉 링 관리국(X)의 MAC 어드레스인지의 여부에 대해서 판정한다(단계 S26). 돌아온 SA가 최상위 레벨의 SA가 아닌 경우(단계 S26에서 아니오인 경우)에는, 돌아온 SA와 동일한 레벨의 토큰 순회 테이블에 등록된 미검색된 SA가 존재하는지의 여부를 판정한다(단계 S27).
돌아온 SA와 동일한 레벨의 토큰 순회 테이블에 등록된 미검색된 SA가 존재하는 경우(단계 S27에서 예인 경우)에는, 돌아온 SA와 동일한 레벨의 토큰 순회 테이블에 등록된 미검색된 다른 SA를 선택한다(단계 S28). 그 다음에, 선택한 SA와 동일한 「수신한 네트워크 존재 확인 프레임 내의 SA 정보」를 가지는 레코드가 존재하는지, 즉 선택한 SA의 하위 통신 노드가 존재하는지에 대해서, 네트워크 존재 정보를 순서대로 검색한다(단계 S29). 그 후, 단계 S18로 돌아온다.
또, 단계 S27로, 돌아온 SA와 동일한 레벨의 토큰 순회 테이블에 등록된 미검색된 SA가 존재하지 않는 경우(단계 S27에서 아니오인 경우)에는, 단계 S25로 돌아온다.
이상의 처리를 실행함으로써, 단계 S11에서 선택된 MAC 어드레스를 가지는 링 관리국의 단계 S12에서 선택된 포트에 접속되는 모든 통신 노드가 트리 형상으로 추출된다.
또한, 단계 S14로, 선택한 MAC 어드레스와 포트의 조합과 동일한 「수신한 네트워크 존재 확인 프레임 내의 SA 정보」와 「네트워크 존재 확인 프레임을 송신한 국의 포트 정보」 조합의 레코드가 네트워크 존재 정보 중에 존재하지 않는 경우(단계 S14에서 아니오인 경우), 또는 단계 S26으로 돌아온 SA가 최상위의 레벨인 경우(단계 S26에서 예인 경우)에는, 링 관리국(X)의 미검색된 포트가 있는지를 판정한다(단계 S30). 미검색된 포트가 있는 경우(단계 S30에서 예인 경우)에는, 단계 S12로 돌아오고, 링 관리국(X)의 미검색된 포트에 대해서, 상술한 처리가 행해진다. 또, 미검색된 포트가 없는 경우(단계 S30에서 아니오인 경우)에는, 모든 통신 노드에 대해서, 토큰 순회 테이블으로의 등록 처리가 행해진 것이 되므로, 토큰의 순회 순서를 결정하는 처리가 종료된다.
이상의 처리에 의해, 링 관리국(X)으로부터 분기하면서 트리 형상으로 통신 노드가 접속되는 네트워크 구성에 있어서, 링 관리국(X)으로부터 1개의 최하위 통신 노드로 도달하는 경로를 확립하면, 최하위의 통신 노드에 가장 가까운 위치에서 분기하는 통신 노드로 돌아오고, 그 위치로부터 다른 최하위의 통신 노드에 도달하는 경로를 확립한다. 이와 같은 처리를 순서대로 반복하여, 모든 최하위의 통신 노드에 도달하는 경로를 확립한다. 이에 의해, 트리 형상으로 접속된 통신 노드로 이루어진 네트워크에 있어서, 각 통신 노드 사이를 일필 쓰기 방법으로 접속할 수 있다. 그리고 이와 같이 하여 확립된 링 관리국(X)을 출발하여 링 관리국(X)으로 돌아오는 동안의 경로에 있어서, 통과하는 통신 노드의 수는 최소로 된다.
여기서, 도 7에 나타나는 토큰의 순회 순서를 결정하는 구체적인 처리에 대해, 도 6의 네트워크 존재 정보를 이용하여 결정하는 경우를 예로 들어 설명한다. 도 8a ~ 도 8i는 토큰 순회 테이블의 작성 과정의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다.
우선, 링 관리국(X)은 자국의 MAC 어드레스 「100」과 제2 포트「port_X2」를 선택하고(단계 S11 ~ S12), 도 8a에 나타난 바와 같이, 토큰 순회 테이블에 선택한 자국의 MAC 어드레스와 포트「100(port_X2)」를 등록한다(단계 S13). 그 후, 도 6의 네트워크 존재 정보 중에, 「수신한 네트워크 존재 확인 프레임 내의 SA 정보」가 「100」이며, 또한 「네트워크 존재 확인 프레임을 송신한 국의 포트 정보」가 「port_X2」인 레코드가 존재하는지를 검색한다. 그 결과, 레코드(302)를 추출한다.
이 레코드(302)의 SA는 「2(슬레이브국(B))」이므로, 이 SA 「2」를 토큰 순회 테이블에 등록한다(단계 S15). 여기서는, 도 8b에 나타난 바와 같이, MAC 어드레스 「100(port_X2)」의 우측에 SA 「2」가 등록되고, MAC 어드레스 「100(port_X2)」로부터 SA 「2」로 향하는 화살표로 접속된 상태가 나타나 있다. 여기서, 화살표의 방향이 하위의 레벨임을 나타내는 것으로 한다.
그 후, 토큰 순회 테이블 중의 이 SA 「2」를 선택하고(단계 S16), 도 6의 네트워크 존재 정보 중에, 「수신한 네트워크 존재 확인 프레임 내의 SA 정보」가 「2」인 레코드가 존재하는지를 검색한다(단계 S17). 그 결과, 레코드(303, 304)를 추출한다. 이러한 레코드(303, 304)의 SA는 각각 「3(슬레이브국(C))」, 「4(슬레이브국(D))」이므로, 도 8c에 나타난 바와 같이, 토큰 순회 테이블의 SA 「2」의 하위에, SA 「3」과 SA 「4」를 병렬하여 배치하고 등록한다(단계 S19).
그 다음에, 등록된 SA 중에서, SA 「3」을 선택하고(단계 S20), 도 6의 네트워크 존재 정보 중에, 「수신한 네트워크 존재 확인 프레임 내의 SA 정보」가 「3」인 레코드가 존재하는지를 검색한다(단계 S21). 그러나 해당하는 레코드는 도 6의 네트워크 존재 정보 중에는 존재하지 않기 때문에, 추출되지 않는다(단계 S18에서 아니오인 경우). 즉, SA 「3」의 하위에 통신 노드는 존재하지 않게 된다. 여기서는, 도 8d에 나타난 바와 같이, 토큰 순회 테이블의 SA 「3」의 하위에 「없음」으로 편의 상 기재하고 있다.
그 다음에, SA 「3」와 동일한 레벨의 다른 미검색된 SA로서 SA 「4」를 선택한다(단계 S22 ~ S23). 그리고 도 6의 네트워크 존재 정보 중에, 「수신한 네트워크 존재 확인 프레임 내의 SA 정보」가 「4」인 레코드가 존재하는지를 검색한다(단계 S24). 그 결과, 레코드(305)를 추출한다. 이 레코드(305)의 SA는 「5(슬레이브국(E))」이므로, 이 SA 「5」가 도 8e에 나타난 바와 같이, SA 「4」의 하위에 등록된다(단계 S19).
그 후, 등록된 SA 「5」를 선택하고(단계 S20), 도 6의 네트워크 존재 정보 중에, 「수신한 네트워크 존재 확인 프레임 내의 SA 정보」가 「5」인 레코드가 존재하는지를 검색한다(단계 S21). 그러나 해당하는 레코드는 도 6의 네트워크 존재 정보 중에는 존재하지 않기 때문에, 추출되지 않는다(단계 S18에서 아니오인 경우). 즉, SA 「5」의 하위에 노드는 존재하지 않게 된다. 여기서는, 도 8f에 나타난 바와 같이, 토큰 순회 테이블의 SA 「5」의 하위에 「없음」으로 편의 상 기재하고 있다.
또, SA 「5」와 동일한 레벨의 다른 미검색된 SA도 없기 때문에(단계 S22에서 아니오인 경우), 가장 가까운 상위 레벨의 SA인 SA 「4」로 돌아온다(단계 S25). 이 SA 「4」는 최상위의 레벨이 아니고(단계 S26에서 아니오인 경우), 또 SA 「4」와 동일한 레벨에서 토큰 순회 테이블에 등록되어 있는 다른 미검색 SA도 존재하지 않으므로(단계 S27에서 아니오인 경), SA 「4」의 가장 가까운 상위의 레벨인 SA 「2」로 돌아온다(단계 S25).
그러나 여기서도 SA 「2」는 최상위의 레벨이 아니고(단계 S26에서 아니오인 경우), 또 SA 「2」와 동일한 레벨에서 토큰 순회 테이블에 등록되어 있는 다른 미검색 SA도 존재하지 않으므로(단계 S27에서 아니오인 경우), SA 「2」의 가장 가까운 상위의 레벨인 MAC 어드레스 「100」으로 돌아온다(단계 S25).
MAC 어드레스 「100」은 최상위의 레벨이므로(단계 S26에서 예인 경우), 링 관리국(X) 중 미검색된 포트가 존재하는지를 확인하고(단계 S30), 제1 포트「port_X1」이 미검색되므로, 제1 포트「port_X1」을 선택한다(단계 S12). 그리고 도 8g에 나타난 바와 같이, 토큰 순회 테이블에 자국의 MAC 어드레스와 포트「100(port_X1)」를 등록한다(단계 S13). 여기서, 링 관리국(X)의 MAC 어드레스와 제1 포트「100(port_X1)」은 MAC 어드레스와 제2 포트「100(port_X2)」과 병렬하여 배치된다. 그 후, 도 6의 네트워크 존재 정보 중에, 「수신한 네트워크 존재 확인 프레임 내의 SA 정보」가 「100」이며, 또한 「네트워크 존재 확인 프레임을 송신한 국의 포트 정보」가 「port_X1」인 레코드가 존재하는지를 검색한다. 그 결과, 레코드(301)을 추출한다.
이 레코드(301)의 SA는 「1(슬레이브국(A))」이므로, 이 SA 「1」을 토큰 순회 테이블에 등록한다(단계 S15). 여기서는, 도 8h에 나타난 바와 같이, MAC 어드레스 「100(port_X1)」의 하위에 SA 「1」이 등록된다.
그 후, 이 SA 「1」을 선택하고(단계 S16), 도 6의 네트워크 존재 정보 중에, 「수신한 네트워크 존재 확인 프레임 내의 SA 정보」가 「1」인 레코드가 존재하는지를 검색한다(단계 S17). 그러나 해당하는 레코드는 도 6의 네트워크 존재 정보 중에는 존재하지 않기 때문에, 추출되지 않는다(단계 S18에서 아니오인 경우). 즉, SA 「1」의 하위에 노드는 존재하지 않게 된다. 여기서는, 도 8i에 나타난 바와 같이, 토큰 순회 테이블의 SA 「1」의 하위에 「없음」으로 편의 상 기재하고 있다.
또, SA 「1」과 동일한 레벨의 다른 미검색된 SA도 없으므로(단계 S22에서 아니오인 경우), 가장 가까운 상위 레벨의 SA인 MAC 어드레스 「100」에 돌아온다(단계 S25). MAC 어드레스 「100」은 최상위의 레벨이므로(단계 S26에서 예인 경우), 링 관리국(X) 중 미검색된 포트가 존재하는지를 확인하고(단계 S30), 상술한 바와 같이 이미 모든 포트에 대해서 검색을 행하고 있으므로(단계 S30에서 아니오인 경우), 이상으로 토큰의 순회 순서를 결정하는 처리가 종료된다. 그 결과, 도 8i에 나타나는 토큰 순회 테이블이 얻어진다. 이 도 8i로부터, 예를 들어 다음의 (A)에 나타나는 토큰 순회 순서가 얻어진다.
링 관리국(X) → 슬레이브국(B) → 슬레이브국(C) → 슬레이브국(D) → 슬레이브국(E) → 슬레이브국(A) → 링 관리국(X) ㆍㆍㆍ(A)
또, 이 도 8i에 있어서, 링 관리국(X)의 제1 포트(X1)와 제2 포트(X2) 중 어느 쪽으로부터 토큰 프레임을 돌려도 좋다. 이 때문에, 다음의 (B)에 나타나는 토큰 순회 순서를 채용해도 좋다.
링 관리국(X) → 슬레이브국(A) → 슬레이브국(B) → 슬레이브국(C) → 슬레이브국(D) → 슬레이브국(E) → 링 관리국(X) ㆍㆍㆍ(B)
또한, 링 관리국(X)의 제1 포트(X1)에 연결되는 트리 구조에 있어서, 분기하는 부분은 어느 쪽을 먼저 취해도 좋다. 이 때문에, 다음의 (C)나 (D)에 나타나는 토큰 순회 순서를 채용해도 좋다.
링 관리국(X) → 슬레이브국(B) → 슬레이브국(D) → 슬레이브국(E) → 슬레이브국(C) → 슬레이브국(A) → 링 관리국(X) ㆍㆍㆍ(C)
링 관리국(X) → 슬레이브국(A) → 슬레이브국(B) → 슬레이브국(D) → 슬레이브국(E) → 슬레이브국(C) → 링 관리국(X) ㆍㆍㆍ(D)
이상의 (A) ~ (D)의 토큰 순회 순서는 모두 일필 쓰기로 그릴 수 있는 순번이며, 링 관리국(X)을 출발하여 링 관리국(X)으로 돌아오는 동안의 경로에 있어서, 통과하는 통신 노드의 수(각 통신 노드 사이의 전송로를 토큰 프레임이 전파하는 회수)는 9회로 되어, 최소가 된다. 이와 같이, 토큰 프레임이 일순하는 동안에 전파하는 전송로의 수를 최소로 함으로써, 토큰 프레임의 순회 효율이 올라, 쓸데 없는 통신을 억제할 수 있어, 에너지 절약에 이바지할 수 있다.
이상과 같이 하여 작성된 토큰 순회 테이블은 토큰 순회 순서 정보로서 토큰 순회 순서 정보 기억부(25)에 격납된다. 그리고 이 결정된 토큰의 순회 순서에 기초하여, 통신 시스템에 있어서 논리 링의 확립 처리가 행해진다.
그 후, 링 관리국(X)의 셋업 처리부(26)는 토큰 순회 순서 정보 기억부(25)에 기억되어 있는 토큰 순회 테이블을 이용하여, 각 통신 노드의 송신권의 순회 정보를 통지하기 위한 셋업 프레임을 생성한다.
도 5g는 링 관리국(X)으로부터 각 슬레이브국에 송신되는 셋업 프레임의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 예를 들어, 슬레이브국(B)에 대해서 송신되는 셋업 프레임에서, 「SetupFrame(X → B)」로 나타난 바와 같이, DA에는 설정 대상인 슬레이브국(B)의 MAC 어드레스 「2」가 설정되고, SA에 자국의 MAC 어드레스 「100」이 설정되고, 프레임 종별 정보에는 「Setup」이 격납되고, 토큰 프레임 수신처 MAC 어드레스 설정 정보에는 슬레이브국(B)의 다음에 토큰 프레임이 송신되는 통신 노드인 슬레이브국(C)의 MAC 어드레스 「3」이 설정된다. 다른 슬레이브국(A, C ~ E)에 송신되는 셋업 프레임도 동일하게 하여 생성된다.
그리고 도 4h에 나타난 바와 같이, 링 관리국(X)의 셋업 처리부(26)는 작성한 셋업 프레임을 제1 및 제2 포트(X1, X2)를 통하여 각 슬레이브국(A ~ E)에 송신한다. 또한, 슬레이브국(B)은 슬레이브국(C, D, E)으로의 셋업 프레임을 리피트하고, 슬레이브국(D)은 슬레이브국(E)으로의 셋업 프레임을 리피트한다.
각 슬레이브국(A ~ E)에서는 링 관리국(X)으로부터의 셋업 프레임을 수신하면, 각 슬레이브국(A ~ E)의 제어 프레임 응답부(61)는 셋업 프레임 중의 「토큰 프레임 수신처 MAC 어드레스 설정 정보」에 격납되어 있는 MAC 어드레스를 독출하고, 토큰 순회처 정보로서 토큰 순회처 정보 기억부(62)에 격납한다. 이와 같이, 이 실시 형태 1에서, 각 슬레이브국(A ~ E)은 다음에 송신해야 할 통신 노드의 MAC 어드레스만을 토큰 순회처 정보로서 홀딩하는 것에 의해, 각 슬레이브국(A ~ E)이 모든 토큰 프레임의 순회 순서에 관한 정보인 토큰 순회 테이블을 공통으로 홀딩하는 경우에 비해, 토큰 프레임을 순회시키기 위한 정보를 최소한으로 하고 있다.
각 슬레이브국(A ~ E)의 제어 프레임 응답부(61)는 토큰 순회처 정보 기억부(62)에 토큰 순회처 정보를 기억한 후, 셋업 프레임에 대한 응답인 셋업 응답 프레임(도면 중, SetupACK로 표기)을 생성하고, 도 4i에 나타난 바와 같이, 링 관리국(X)에 대해서 송신한다. 또한, 슬레이브국(D)은 슬레이브국(E)으로부터의 셋업 응답 프레임을 리피트하고, 슬레이브국(B)은 슬레이브국(C, D, E)으로부터의 셋업 응답 프레임을 리피트한다.
도 5h는 각 슬레이브국으로부터 송신되는 셋업 응답 프레임의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 예를 들어, 슬레이브국(A)로부터 링 관리국(X)에 대해서 송신되는 셋업 응답 프레임에서, 「SetupACKFrame(A → X)」로 나타난 바와 같이, DA에는 링 관리국(X)의 MAC 어드레스 「100」이 설정되고, SA에는 자국의 MAC 어드레스 「1」이 설정되고, 프레임 종별 정보에는 「SetupACK」가 격납된다. 다른 슬레이브국(B ~ E)으로부터 송신되는 셋업 응답 프레임도 동일하게 생성된다.
각 슬레이브국(A ~ E)의 제어 프레임 응답부(61)가 생성한 셋업 응답 프레임을 링 관리국(X)에 대해서 송신한 후, 토큰 프레임 처리부(63)는 전송로 상에 흐르는 토큰 프레임의 관측을 개시한다.
그 후, 링 관리국(X)은 각 슬레이브국(A ~ E)으로부터의 셋업 응답 프레임을 수신하고, 링 관리국(X)이 발행한 셋업 프레임이 슬레이브국(A ~ E)에 정상적으로 도달했음을 인식한다. 또한, 모든 슬레이브국(A ~ E)으로부터의 셋업 응답 프레임이 소정의 시간 내에 링 관리국(X)에 도달하지 않은 경우에는, 링 관리국(X)의 셋업 처리부(26)는 셋업 응답 프레임을 수신하지 않은 슬레이브국에 대해서 또는 모든 슬레이브국에 대해서 한번 더 셋업 프레임을 송신하거나, 또는 셋업 시에 슬레이브국의 전원이 오프로 되어 버렸다고 판단하여 도 4a의 처음부터 처리를 행한다. 또한, 이와 같이 동작시키는 경우에, 셋업 처리부(26)는 셋업 프레임의 송신 시에 타이머(21)를 기동시켜, 소정의 시간 계시한다. 여기서는 모든 슬레이브국(A ~ E)으로부터 셋업 응답 프레임을 수신한 것으로 한다.
그 다음에, 링 관리국(X)의 토큰 프레임 처리부(27)는 통신 시스템 내의 모든 슬레이브국(A ~ E)으로부터 셋업 응답 프레임을 수신했음을 인식하면, 토큰 순회 순서 정보로부터 자국에 송신권이 있음을 인식하고, 데이터 프레임 통신 처리부(28)는 슬레이브국(A ~ E)에 대해서 데이터 프레임을 송신한다.
그 후, 링 관리국(X)의 토큰 프레임 처리부(27)는 토큰 순회 순서 정보 기억부(25)의 토큰 순회 테이블에 따라서 토큰 프레임(280)을 생성한다. 여기서, 토큰 프레임 처리부(27)는 도 8i에 따라서, 슬레이브국(B)에 대해서 송신권을 주는 토큰 프레임을 생성한다.
도 5i는 각 통신 노드에 의해 생성되는 토큰 프레임의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 이 도면의 「TokenFrame(X → B)」로 나타난 바와 같이, DA에는 브로드캐스트 어드레스가 설정되고, SA에는 자국의 MAC 어드레스 「100」이 설정되고, 프레임 종별 정보에는 「token」이 설정되고, 자국처 토큰 판정용 MAC 어드레스 정보에는 다음의 송신권을 획득해야 할 통신 노드인 슬레이브국(B)의 MAC 어드레스 「2」가 격납된다.
그 후, 도 4j에 나타난 바와 같이, 링 관리국(X)의 토큰 프레임 처리부(27)는 생성된 토큰 프레임을 제1 및 제2 포트(X1, X2)로부터 송신한다. 토큰 프레임은 브로드캐스트로 송신되기 때문에, 통신 시스템 내의 모든 슬레이브국(A ~ E)에 대해서 송신된다. 또한, 각 슬레이브국(A ~ E)은 토큰 프레임을 수신하면 리피트하는 기능을 가지고 있다. 또, 이 도면에서는 설명의 편의 상, 모든 슬레이브국에 동시에 토큰 프레임이 송신되도록 그리고 있지만, 실제로 토큰 프레임은 슬레이브국(B)에서 슬레이브국(C, D)에 리피트되고, 슬레이브국(D)에서 슬레이브국(E)에 리피트되고 있다.
각 슬레이브국(A ~ E)의 토큰 프레임 처리부(63)는 토큰 프레임을 수신하면, 토큰 프레임의 데이터 에어리어 내 「자국처 토큰 판정용 MAC 어드레스 정보」에 격납되어 있는 MAC 어드레스와 자국의 MAC 어드레스를 비교한다. 여기서, 슬레이브국(A, C ~ E)의 토큰 프레임 처리부(63)는 「자국처 토큰 판정용 MAC 어드레스 정보」에 격납되어 있는 MAC 어드레스(2)와 자국의 MAC 어드레스(각각, 1, 3 ~ 5)가 일치하지 않기 때문에, 송신권을 획득할 수 없다고 판단한다. 한편, 슬레이브국(B)의 토큰 프레임 처리부(63)는 「자국처 토큰 판정용 MAC 어드레스 정보」에 격납되어 있는 MAC 어드레스(2)와 자국의 MAC 어드레스(2)가 일치하므로, 송신권을 획득했다고 판단한다. 그리고 슬레이브국(B)의 데이터 프레임 통신 처리부(64)는 데이터를 소정의 수신처(예를 들어, 링 관리국(X))에 송신하고, 그 후 토큰 프레임 처리부(63)는 다음의 통신 노드에 송신권을 건네주기 위해 토큰 프레임을 송신할 준비를 행한다.
슬레이브국(B)의 토큰 프레임 처리부(63)는 토큰 순회처 정보 기억부(62)로부터 토큰 순회처 정보, 즉 자국의 다음에 송신권을 얻은 슬레이브국(C)의 MAC 어드레스 「3」을 취득한다. 그리고 도 5g의 「TokenFrame(B → C)」로 나타난 바와 같이, 토큰 프레임의 데이터 에어리어의 「자국처 토큰 판정용 MAC 어드레스」에 취득한 「3」을 설정하고, SA에 자국의 MAC 어드레스 「2」를 설정한다.
그 후, 도 4k에 나타난 바와 같이, 슬레이브국(B)의 토큰 프레임 처리부(63)는 모든 출력 포트(제1 및 제2 포트(B1, B2))로부터 토큰 프레임을 발행한다. 토큰 프레임은 브로드캐스트로 송신되기 때문에, 통신 시스템 내의 모든 통신 노드에 대해서 송신된다. 또한, 링 관리국(X)과 슬레이브국(A, C ~ E)의 토큰 프레임 처리부(27, 63)는 토큰 프레임을 수신하면 리피트하는 기능을 가지고 있다.
이 때, 링 관리국(X)과 슬레이브국(A, D, E)에서는 수신한 토큰 프레임의 데이터 에어리어 내 「자국처 토큰 판정용 MAC 어드레스 정보」에 격납되어 있는 MAC 어드레스(3)와 자국의 MAC 어드레스(각각 100, 1,4, 5)를 비교하지만, 양자가 일치하지 않기 때문에, 송신권을 획득할 수 없다고 판단한다. 한편, 슬레이브국(C)은 양자가 일치하므로, 송신권을 획득했다고 판단한다. 그리고 슬레이브국(C)은 데이터를 소정의 수신처에 송신한 후, 다음의 통신 노드에 송신권을 건네주기 위해 토큰 프레임을 송신할 준비를 행한다.
그 후, 도 8i에서 나타나는 토큰 순회 테이블에 따라서, 상술한 처리와 동일하게 하여 토큰 프레임이 순서대로 통신 노드에 송신된다. 즉, 슬레이브국(C)은 도 5i의 「TokenFrame(C → D)」로 나타나는 토큰 프레임을 생성하고, 도 4l에 나타난 바와 같이, 통신 시스템 내에 브로드캐스트로 송신한다. 이에 의해, 슬레이브국(D)이 송신권을 획득한다. 또, 슬레이브국(D)은 도 5i의 「TokenFrame(D → E)」로 나타나는 토큰 프레임을 생성하고, 도 4m에 나타난 바와 같이, 통신 시스템 내에 브로드캐스트로 송신하고, 슬레이브국(E)이 송신권을 획득한다. 또한, 슬레이브국(E)은 도 5i의 「TokenFrame(E → A)」로 나타나는 토큰 프레임을 생성하고, 도 4n에 나타난 바와 같이, 통신 시스템 내에 브로드캐스트로 송신하고, 슬레이브국(A)이 송신권을 획득한다. 그리고 슬레이브국(A)은 도 5i의 「TokenFrame(A → X)」로 나타나는 토큰 프레임을 생성하고, 도 4o에 나타난 바와 같이, 통신 시스템 내에 브로드캐스트로 송신하고, 링 관리국(X)이 송신권을 획득한다.
또한, 슬레이브국(A)의 토큰 프레임 처리부(63)는 제1 포트(A1)에는 전송로를 통하여 통신 노드가 접속되어 있지 않음을 인식하고 있으므로, 제2 포트(A2)로부터 토큰 프레임을 발행한다. 또, 슬레이브국(C, E)의 토큰 프레임 처리부(63)는 제2 포트(C2, E2)에는 전송로를 통하여 통신 노드가 접속되어 있지 않음을 인식하고 있으므로, 제1 포트(C1, E1)로부터 토큰 프레임을 발행한다.
그리고 이와 같은 처리가 반복하여 행해져서, 동일 세그먼트의 네트워크 내 통신 노드 사이에서, 토큰 순회 순서에 따라서 토큰 프레임이 돌려져서, 토큰 프레임을 수신한 통신 노드가 데이터의 송신권을 얻고, 원하는 수신처로 데이터를 송신한다. 이상과 같이 하여, 논리 링의 확립 방법과 토큰을 이용한 통신 방법이 행해진다.
이 실시 형태 1에 의하면, 통신 노드 사이가 이더넷으로 스타 형상 또는 라인 형상으로 접속된 통신 시스템에 있어서, 일필 쓰기 방법에 의해 송신권을 얻기 위한 토큰 프레임을 돌리는 순번을 결정하도록 했으므로, 토큰 프레임이 통과하는 통신 노드수(또는 전송로의 수)를 최소한으로 할 수 있다. 그 결과, 토큰 프레임을 효율적으로 순회시킬 수 있다고 하는 효과를 가진다.
또, 논리 링을 확립한 후, 링 관리국(X)이 통신 시스템 내의 통신 노드(슬레이브국(A ~ E))에 대해서, 그 통신 노드의 다음에 송신권을 획득하는 통신 노드의 MAC 어드레스만을 통지하도록 했으므로, 각 통신 노드는 토큰 프레임을 순회시키는데 필요한 최저한의 정보밖에 갖지 않는다. 그 결과, 통신 시스템 내의 토큰 프레임의 모든 순회 순서를 슬레이브국(A ~ E)이 기억한 경우에 비해, 토큰 프레임을 순회시키기 위한 처리를 고속화할 수 있음과 아울러, 토큰 순회처 정보를 기억시키기 위한 메모리의 용량을 줄일 수 있으므로, 장치의 제조 비용을 저감시킬 수 있다.
또한, 논리 링을 확립한 후에, 링 관리국(X)이 통신 시스템 내의 통신 노드(슬레이브국(A ~ E))에 대해서 송신한 셋업 프레임에 대한 응답이 모든 통신 노드로부터 돌아온 경우에, 토큰 프레임을 발행하도록 했으므로, 논리 링을 확립한 후이고 토큰 프레임의 발행 전에, 통신 노드(슬레이브국(A ~ E))의 전원 오프 등의 이유에 따라 논리 링이 결락(缺落)해 버렸음을 인식할 수 있다고 하는 효과도 가진다.
실시 형태 2.
이 실시 형태 2에서는 토큰 프레임을 순회시켜서 데이터(프레임)의 송신을 행하고 있는 통신 시스템에 있어서, 새롭게 통신 노드가 가입한 경우 논리 링의 확립 방법에 대해서 설명한다.
이 실시 형태 2에 있어서 링 관리국(X)은 기본적으로, 실시 형태 1의 도 2a에서 나타낸 바와 동일한 구성을 가지므로 그 설명을 생략한다. 단, 토큰 프레임 처리부(27)는 자국이 토큰 프레임을 획득한 회수를 계수하여, 미리 설정된 소정의 회수에 도달하면, 네트워크 존재 확인 처리부(22)에 의한 네트워크 존재 확인 처리를 실행시키는 기능을 추가로 가진다.
또, 셋업 처리부(26)는 네트워크 존재 확인 처리의 전후에서 토큰 순회 순서 정보 기억부(25)에 기억되어 있는 토큰 순회 순서가 바뀌어 버린 통신 노드(슬레이브국)에 대해서만, 셋업 프레임을 작성하여 송신하는 기능을 추가로 가진다.
또한, 이 실시 형태 2에 있어서 슬레이브국은 기본적으로, 실시 형태 1의 도 2b에서 나타낸 바와 동일한 구성을 가지므로 그 설명을 생략한다. 단, 제어 프레임 응답부(61)는 토큰 순회처 정보 기억부(62)에 토큰 순회처 정보가 기억되어 있는 경우에, 링 관리국(X)으로부터 네트워크 존재 확인 프레임을 수신했을 때에는 네트워크 존재 확인 응답 프레임을 반신하지 않는 기능을 추가로 가진다.
다음에, 이 실시 형태 2에 의한 논리 링의 확립 방법에 대해서 설명한다. 도 9a ~ 도 9k는 통신 시스템에 새롭게 슬레이브국이 추가된 경우 논리 링의 확립 방법의 처리 수순의 일례를 나타내는 도면이다. 여기서는 실시 형태 1의 도 1의 네트워크 구성에 있어서, 슬레이브국(C)의 제2 포트(C2)에 슬레이브국(F)이 접속되는 경우를 예로 들어 설명한다.
우선, 실시 형태 1의 도 4j에서 링 관리국(X)이 토큰 프레임의 발행을 개시하면, 토큰 프레임 처리부(27)는 토큰(통신권)을 획득한 회수의 계수를 개시한다. 그리고 실시 형태 1에서 설명한 바와 같이, 토큰 프레임이 통신 시스템 내의 통신 노드 사이를 순서대로 순회되고, 도 9a에서 링 관리국(X)이 토큰을 소정의 회수(예를 들어, 10회) 획득한 것으로 한다.
링 관리국(X)의 토큰 프레임 처리부(27)는 소정의 회수 토큰 프레임을 획득했음을 네트워크 존재 확인 처리부(22)에 통지하고, 도 9b에 나타난 바와 같이, 네트워크 존재 확인 처리부(22)는 실시 형태 1에서 설명한 바와 같이, 네트워크 존재 확인 프레임을 생성하고, 통신 시스템 내의 통신 노드(슬레이브국(A ~ E))에 대해서 브로드캐스트로 송신한다. 동시에 네트워크 존재 확인 처리부(22)는 네트워크 존재 확인 응답 프레임을 대기하기 위해 소정의 시간으로 설정된 타이머(21)를 기동한다. 또한, 실시 형태 1에서 설명한 바와 같이, 슬레이브국(B, D)은 네트워크 존재 확인 프레임을 수신하면, 재구성하여 송신한다.
통신 시스템 내의 슬레이브국(A ~ E)은 링 관리국(X)으로부터 브로드캐스트된 네트워크 존재 확인 프레임을 수신한다. 그러나 이 네트워크 존재 확인 프레임을 수신한 상태에 있어서, 각 슬레이브국(A ~ E)의 토큰 순회처 정보 기억부(62)에는 토큰 순회처 정보가 기억되어 있으므로, 도 9c에 나타난 바와 같이, 각 슬레이브국(A ~ E)의 제어 프레임 응답부(61)는 네트워크 존재 확인 프레임에 대한 응답을 행하지 않는다.
또, 링 관리국(X)이 네트워크 존재 확인 프레임을 송신한 시점에서, 통신 시스템에 새로운 통신 노드가 접속된 것은 아니기 때문에, 링 관리국(X)의 네트워크 존재 확인 처리부(22)가 설정한 타이머(21)가 소정의 시간을 계시하는 동안에, 링 관리국(X)은 네트워크 존재 확인 응답 프레임을 수신하지 않는다.
링 관리국(X)의 토큰 순회 순서 결정부(24)는 타이머(21)가 타임 아웃되면, 네트워크 존재 정보 기억부(23)에 기억되어 있는 네트워크 존재 정보에 변화가 없기 때문에, 토큰 순회 순서를 결정하는 처리를 행하지 않고, 또 토큰 순회 순서에도 변경이 없기 때문에 셋업 처리부(26)도 셋업 프레임의 송신 처리를 행하지 않고, 토큰 프레임 처리부(27)는 자국에 송신권이 존재한다는 것을 데이터 프레임 통신 처리부(28)에 통지한다. 데이터 프레임 통신 처리부(28)는 자국의 데이터를 통신 시스템 내의 다른 통신 노드(슬레이브국(A ~ E))에 송신하는 처리를 행한다. 또, 이 때 토큰 프레임 처리부(27)는 토큰 프레임의 획득 회수를 리셋하고 다시 토큰 프레임의 획득 회수의 계수를 개시한다.
그 다음에, 도 9d에 나타난 바와 같이, 토큰 프레임 처리부(27)는 토큰 순회 순서 정보에 따라서, 슬레이브국(B)에 송신권을 건네주도록 토큰 프레임을 생성하고, 제1 및 제2 포트(X1, X2)로부터 브로드캐스트로 송신한다. 그 후, 실시 형태 1에서 설명한 바와 같이, 슬레이브국(A ~ E)은 토큰 순회처 정보에 따라서, 링 관리국(X)은 토큰 순회 순서 정보에 따라서, 통신 시스템 내의 통신 노드에 송신권이 순서대로 주어지고, 송신권을 얻은 통신 노드로부터 데이터(프레임)의 송신 처리가 행해진다.
이 때, 도 9e에 나타난 바와 같이, 새롭게 슬레이브국(F)이 슬레이브국(C)의 제2 포트(C2)와 케이블(102)을 통하여 접속된 것으로 한다. 이 슬레이브국(F)의 MAC 어드레스는 「6」이며, 다른 슬레이브국(A ~ E)과 동일하게 제1 및 제2 포트(F1, F2)를 가지는 것으로 한다.
이 슬레이브국(F)은 전원이 온으로 되면 링 관리국(X)으로부터의 네트워크 존재 확인 프레임의 대기 상태로 된다. 또, 토큰 순회처 정보 기억부(62)에 다음의 토큰 프레임의 송신지인 토큰 순회처 정보가 기억되어 있지 않는다. 이 때문에, 이상태에서는 통신 시스템 내에서의 데이터의 송수신을 행하는 상태가 아니라, 통신 시스템 내에서는 링 관리국(X)과 슬레이브국(A ~ E)의 사이에서 토큰 프레임 및 데이터(프레임)가 송수신되어 있는 상태로 된다.
그 후, 토큰 프레임이 순회되고, 도 9f에 나타난 바와 같이, 링 관리국(X)에서 소정 회수(예를 들어, 10회)의 토큰 프레임이 획득되면, 링 관리국(X)의 토큰 프레임 처리부(27)는 소정의 회수 토큰 프레임을 획득했음을 네트워크 존재 확인 처리부(22)에 통지한다. 그리고 도 9g에 나타난 바와 같이, 네트워크 존재 확인 처리부(22)는 네트워크 존재 확인 프레임을 생성하고, 통신 시스템 내의 통신 노드(슬레이브국(A ~ F))에 대해서 브로드캐스트로 송신한다. 동시에 네트워크 존재 확인 처리부(22)는 네트워크 존재 확인 응답 프레임을 대기하기 위해 소정의 시간으로 설정된 타이머(21)를 기동한다.
도 9c에서 설명한 바와 동일하게, 통신 시스템 내의 슬레이브국(A ~ E)은 링 관리국(X)으로부터의 네트워크 존재 확인 프레임을 수신해도 이 네트워크 존재 확인 프레임의 수신 시에, 각 슬레이브국(A ~ E)의 토큰 순회처 정보 기억부(62)에는 토큰 순회처 정보가 기억되어 있으므로, 도 9h에 나타난 바와 같이, 각 슬레이브국(A ~ E)의 제어 프레임 응답부(61)는 네트워크 존재 확인 프레임에 대한 응답을 행하지 않는다.
한편, 새롭게 접속된 슬레이브국(F)의 토큰 순회처 정보 기억부(62)에는 토큰 순회처 정보가 기억되어 있지 않기 때문에, 제어 프레임 응답부(61)는 링 관리국(X)으로부터의 네트워크 존재 확인 프레임을 수신하면, 그 응답인 네트워크 존재 확인 응답 프레임을 생성한다. 그리고 도 9h에 나타난 바와 같이, 제어 프레임 응답부(61)는 생성한 네트워크 존재 확인 응답 프레임(도면 중, TestDataACKFrame(F1 → X)과 표기)을 제1 포트(F1)로부터 링 관리국(X)에 송신한다. 또한, 도 9h에 있어서, 슬레이브국(C, B)는 슬레이브국(F)이 송신한 네트워크 존재 확인 응답 프레임을 중계한다.
도 10은 슬레이브국(F)으로부터 송신되는 네트워크 존재 확인 응답 프레임의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 슬레이브국(F)의 제1 포트(F1)로부터 송신되는 네트워크 존재 확인 응답 프레임에서는 DA에 링 관리국(X)의 MAC 어드레스 「100」이 설정되고, SA에 자국의 MAC 어드레스 「6」이 설정되고, 프레임 종별 정보에는 「TestDataACK」가 격납되고, 수신한 네트워크 존재 확인 프레임 내의 SA 정보와 네트워크 존재 확인 프레임을 송신한 국의 포트 정보에는 각각 「3」과 「port_C2」가 설정된다.
슬레이브국(F)으로부터 송신된 네트워크 존재 확인 응답 프레임은 타이머(21) 기동 기간 내에 링 관리국(X)에서 수신되고, 링 관리국(X)의 네트워크 존재 확인 처리부(22)는 슬레이브국(F)으로부터 수신한 네트워크 존재 확인 응답 프레임으로부터 SA, 수신한 네트워크 존재 확인 프레임 내의 SA 정보, 및 네트워크 존재 확인 프레임을 송신한 국의 포트 정보를 추출하고, 네트워크 존재 정보로서 네트워크 존재 정보 기억부(23)에 기억한다. 도 11은 슬레이브국(F)으로부터 네트워크 존재 확인 응답 프레임을 수신한 후의 네트워크 존재 정보의 일례를 나타내는 도면이다. 이 네트워크 존재 정보는 실시 형태 1의 도 6의 네트워크 존재 정보에 비해, 슬레이브국(F)에 관한 레코드(306)가 추가된 것이다.
링 관리국(X)의 토큰 순회 순서 결정부(24)는 타이머(21)가 타임 아웃되면, 네트워크 존재 정보 기억부(23)에 기억되어 있는 네트워크 존재 정보의 변화를 검출하고, 네트워크 존재 정보를 이용하여 토큰 순회 순서를 실시 형태 1에서 설명한 바와 동일하는 수순으로 결정하는 처리, 즉 논리 링의 재구성 처리를 행한다. 그 결과, 새로운 토큰의 순회 순서는 이하의 (E)와 같은 것으로 한다.
링 관리국(X) → 슬레이브국(B) → 슬레이브국(C) → 슬레이브국(F) → 슬레이브국(D) → 슬레이브국(E) → 슬레이브국(A) → 링 관리국(X) ㆍㆍㆍ(E)
그 후, 링 관리국(X)의 셋업 처리부(26)는 변경 전의 토큰 순회 순서와 새로운 토큰 순회 순서를 비교하여, 토큰 순회처 정보가 변경 전과 다른 통신 노드를 추출한다. 실시 형태 1에서 나타낸 토큰 순회 순서(A)와 새로운 토큰 순회 순서(E)를 비교하면, 슬레이브국(F)이 새롭게 접속된 것에 의해, 슬레이브국(F)에 토큰 순회처 정보를 새롭게 설정함과 아울러, 슬레이브국(F) 직전의 슬레이브국(C)의 토큰 순회처 정보가 변경된다.
그래서 셋업 처리부(26)는 슬레이브국(C, F)에 대한 셋업 프레임을 작성한다. 도 12는 링 관리국(X)으로부터 슬레이브국(C, F)에 송신되는 셋업 프레임의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 슬레이브국(C)에 대해서 송신되는 셋업 프레임에서, 「SetupFrame(X → C)」로 나타난 바와 같이, DA에는 설정 대상인 슬레이브국(C)의 MAC 어드레스 「3」이 설정되고, SA에 자국의 MAC 어드레스 「100」이 설정되고, 프레임 종별 정보에는 「Setup」이 격납되고, 토큰 프레임 수신처 MAC 어드레스 설정 정보에는 슬레이브국(C)의 다음에 토큰 프레임이 송신되는 통신 노드인 슬레이브국(F)의 MAC 어드레스 「6」이 설정된다.
또, 슬레이브국(F)에 대해서 송신되는 셋업 프레임에서, 「SetupFrame(X → F)」로 나타난 바와 같이, DA에는 설정 대상인 슬레이브국(F)의 MAC 어드레스 「6」이 설정되고, SA에 자국의 MAC 어드레스 「100」이 설정되고, 프레임 종별 정보에는 「Setup」이 격납되고, 토큰 프레임 수신처 MAC 어드레스 설정 정보에는 슬레이브국(F)의 다음에 토큰 프레임이 송신되는 통신 노드인 슬레이브국(D)의 MAC 어드레스 「4」가 설정된다.
그리고 도 9i에 나타난 바와 같이, 링 관리국(X)의 셋업 처리부(26)는 작성된 셋업 프레임을 각각 슬레이브국(C, F)에 송신한다. 또한, 슬레이브국(B)은 슬레이브국(C, F)으로의 셋업 프레임을 리피트하고, 슬레이브국(C)은 슬레이브국(F)으로의 셋업 프레임을 리피트한다.
슬레이브국(C, F)에서는 링 관리국(X)으로부터의 셋업 프레임을 수신하면, 슬레이브국(C, F)의 제어 프레임 응답부(61)는 셋업 프레임 중의 「토큰 프레임 수신처 MAC 어드레스 설정 정보」에 격납되어 있는 MAC 어드레스를 독출하고, 토큰 순회처 정보로서 토큰 순회처 정보 기억부(62)에 격납한다.
슬레이브국(C, F)의 제어 프레임 응답부(61)는 토큰 순회처 정보 기억부(62)에 토큰 순회처 정보를 기억한 후, 셋업 프레임에 대한 응답인 셋업 응답 프레임(도면 중, SetupACK로 표기)을 생성한다. 슬레이브국(C)에서 생성되는 셋업 응답 프레임은 도 5h에 나타낸 바와 같이, SA에 자국의 MAC 어드레스를 설정하고, 데이터 에어리어 내의 프레임 종별 정보에 「SetupACK」가 격납된 것이다. 슬레이브국(F)으로부터 송신되는 셋업 응답 프레임도 동일하게 생성된다.
그 다음에, 도 9j에 나타난 바와 같이, 슬레이브국(C, F)의 제어 프레임 응답부(61)는 셋업 응답 프레임을 링 관리국(X)에 송신하고, 토큰 프레임 처리부(27)는 전송로 상에 흐르는 토큰 프레임의 관측을 개시한다.
링 관리국(X)의 토큰 프레임 처리부(27)는 슬레이브국(C, F)으로부터의 셋업 응답 프레임을 수신하면, 자국에 송신권이 존재한다는 것을 데이터 프레임 통신 처리부(28)에 통지한다. 데이터 프레임 통신 처리부(28)는 자국의 데이터를 통신 시스템 내의 다른 통신 노드(슬레이브국(A ~ F))에 송신하는 처리를 행한다. 또, 이 때 토큰 프레임 처리부(27)는 토큰 프레임의 획득 회수를 리셋하고 다시 토큰 프레임의 획득 회수의 계수를 개시한다.
그 다음에, 도 9k에 나타난 바와 같이, 링 관리국(X)의 토큰 프레임 처리부(27)는 토큰 순회 순서 정보에 따라서, 슬레이브국(B)에 송신권을 건네주도록 토큰 프레임을 생성하고, 제1 및 제2 포트(X1, X2)로부터 브로드캐스트로 송신한다. 그 후, 실시 형태 1에서 설명한 바와 같이, 슬레이브국(A ~ F)에서는 토큰 순회처 정보에 따라서, 링 관리국(X)에서는 토큰 순회 테이블(토큰 순회 순서 정보)에 따라서, 슬레이브국(F)이 더해진 통신 시스템 내의 통신 노드에 송신권이 순서대로 주어지고, 송신권을 얻은 통신 노드로부터 데이터(프레임)의 송신 처리가 행해진다.
이 실시 형태 2에 의하면, 토큰 프레임을 순회 중에, 새롭게 통신 시스템에 통신 노드(슬레이브국)가 접속된 경우에도 링 관리국(X)이 소정의 회수 토큰 프레임을 획득한 때에 논리 링 재구성 처리를 행하도록 했다. 그 결과, 새로운 통신 노드를 통신 시스템을 구성하는 국으로서 인식하고, 새로운 통신 노드를 포함하는 데이터의 송수신을 행할 수 있다.
또, 슬레이브국(A ~ F)은 링 관리국(X)으로부터 정기적으로 송신되는 네트워크 존재 확인 프레임에 대해서, 토큰 순회처 정보 기억부(62)에 이미 토큰 순회처 정보가 기억되어 있는 경우에는 응답하지 않게 구성했으므로, 이미 링 관리국에 축적된 바와 동일한 정보를 가지는 프레임을 쓸데 없이 송신하는 일이 없다.
또한, 링 관리국(X)은 네트워크 존재 정보에 변화가 있는 경우에만 논리 링의 재구성 처리를 행하여, 토큰 순회 순서 정보를 재결정하고, 재결정 전의 토큰 순회 순서와 비교하여, 새롭게 접속된 통신 노드와 그 전단에 접속되는 통신 노드에 대해서만, 다음에 송신하는 토큰 프레임의 수신처인 토큰 순회처 정보를 통지하도록 했다. 그 결과, 통신 시스템 내의 모든 통신 노드에 토큰 순회처 정보를 통지하는 경우에 비해, 전송로의 이용 대역을 낮게 억제할 수 있어, 효율이 좋은 변경을 행할 수 있다.
실시 형태 3.
실시 형태 2에서는 토큰 프레임을 순회 중에, 통신 시스템에 새롭게 접속된 통신 노드를 인식하고, 논리 링의 재구성 처리를 행하지만, 정기적으로 행해지는 논리 링의 재구성이 필요한지의 여부를 판단하기 위한 네트워크 존재 확인 처리에 있어서, 한 번에 다수의 통신 노드가 인식되는 일도 일어날 수 있다. 일반적으로, FA 네트워크에 대해서 통신의 실시간성이 요구되지만, 한 번에 다수의 통신 노드가 새롭게 접속되면, 링 관리국에서 논리 링의 재구성 처리에 많은 시간이 할애되어 버리고, 그 결과 실시간성을 해쳐 버릴 가능성이 있다. 그래서 이 실시 형태 3에서는 한 번에 다수의 통신 노드가 거의 동시에 통신 시스템에 접속된 경우에도 이미 데이터의 송수신을 하고 있는 통신 시스템에 있어서 실시간성을 해치지 않고, 새로운 통신 노드를 포함하는 논리 링의 재구성 처리를 행하는 방법에 대해서 설명한다.
이 실시 형태 3의 링 관리국의 구성은 실시 형태 1, 2에서 설명한 바와 기본적으로 동일하므로, 동일한 부분에 대한 설명을 생략한다. 단, 토큰 순회 순서 결정부(24)는 토큰 프레임을 이용한 통신 동안에 행해지는 네트워크 존재 확인 처리에서 네트워크 존재 정보 기억부(23)의 네트워크 존재 정보에 새롭게 기억된 레코드 중에서, 시간적으로 먼저 기억된 레코드로부터 미리 설정된 통신 노드 최대 추가수의 레코드를 추출하고, 토큰 순회 순서의 결정 처리를 행하는 점이 실시 형태 1, 2와는 다르다.
여기서, 토큰 순회 순서 결정부(24)에 설정되는 통신 노드 최대 추가수는 토큰 프레임을 이용한 통신 동안에 행해지는 논리 링의 재구성 처리에 필요로 하는 시간이, 통신 시스템에 있어서 데이터 송수신의 실시간성을 해치지 않는 통신 노드의 수를 미리 구하는 것에 의해 결정된다. 이하의 설명에서, 통신 노드 최대 추가수는 5로 설정된 경우를 예로 든다.
또, 이것에 수반하여, 네트워크 존재 정보 기억부(23)에는 네트워크 존재 확인 응답 프레임의 수신 순으로 네트워크 존재 정보가 기억되는 것으로 하고, 논리 링의 재구성 처리가 행해진 통신 노드인지의 여부를 나타내는 정보가 추가로 기억된다. 도 13은 이 실시 형태 2에 의한 네트워크 존재 정보 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 이 네트워크 존재 정보는 도 6에서 설명한 바와 같이, 「SA」, 「수신한 네트워크 존재 확인 프레임 내의 SA 정보」, 및 「네트워크 존재 확인 프레임을 송신한 국의 포트 정보」의 항목 외에, 논리 링의 구성 처리 시에 이용된 레코드인지의 여부를 나타내는 「논리 링의 구성 처리 종료」라고 하는 항목이 추가되어 있다. 이 「논리 링의 재구성 처리 종료」의 항목에 플래그가 설정되어 있는(도 13에서는 「○」이 격납되어 있음) 경우에, 이미 이 레코드는 논리 링 재구성 처리에 이용됐음을 나타내고 있는 것으로 한다. 즉, 플래그가 설정되지 않은 레코드는 논리 링 재구성 처리에 이용되고 있지 않음을 나타내고 있다.
또, 이 도 13에 있어서, SA가 21 ~ 30인 통신 노드에 대한 레코드가 토큰 프레임을 이용한 통신 동안에 행해지는 네트워크 존재 확인 처리에서 새롭게 추가된 레코드로 하고, 링 관리국(X)에 네트워크 존재 확인 응답 프레임이 도달한 순서로 레코드가 등록되는 것으로 한다. 여기서, 네트워크 존재 확인 응답 프레임은 링 관리국(X)에 가까운 통신 노드일수록 링 관리국(X)에 빠르게 도달하는 것으로 한다.
또한, 이 실시 형태 3의 슬레이브국의 구성은 실시 형태 1, 2에서 설명한 바와 동일한 것이므로 그 설명은 생략한다.
다음에, 이 실시 형태 3에 의한 논리 링의 재구성 처리에 대해서 설명한다. 도 14는 링 관리국에 의한 논리 링의 재구성 처리의 일례를 나타내는 플로차트이다. 또한, 여기서 도 9k에 나타난 바와 같이, 통신 시스템은 링 관리국(X)과 슬레이브국(A ~ F)으로 구성되어 있는 것으로 한다.
우선, 링 관리국(X)은 자국처 토큰 판정용 MAC 어드레스 정보가 자국에 설정되어 있는 토큰 프레임을 수신하고, 토큰을 획득한다(단계 S51). 그 다음에, 링 관리국(X)의 토큰 프레임 처리부(27)는 토큰의 획득 회수를 계수하고(단계 S52), 토큰의 획득 회수가 소정의 회수에 도달했는지의 여부를 판정한다(단계 S53). 토큰 획득 회수가 소정의 회수에 도달하지 않은 경우(단계 S53에서 아니오인 경우)에는, 데이터 프레임을 슬레이브국(A ~ F)에 송신한 후, 토큰 프레임 처리부(27)는 다음의 순회처의 통신 노드를 설정한 토큰 프레임을 생성한 후, 브로드캐스트로 통신 시스템 내의 통신 노드에 송신하고(단계 S62), 단계 S51로 돌아온다.
또, 토큰 획득 회수가 소정의 회수에 도달한 경우(단계 S53에서 예인 경우)에, 토큰 순회 순서 결정부(24)는 네트워크 존재 정보 기억부(23)의 네트워크 존재 정보로부터 논리 링 구성 처리에 이미 이용된 레코드를 취득한다(단계 S54). 예를 들어, 도 13의 경우에는, 「논리 링의 구성 처리 종료」플래그가 설정되어 있는 레코드(301 ~ 306)를 취득한다.
그 후, 토큰 순회 순서 결정부(24)는 전회(前回) 논리 링의 (재)구성 처리를 행하고 나서 네트워크 존재 정보에 새롭게 등록된 레코드의 수가, 설정된 통신 노드 최대 추가수보다 큰지의 여부를 판정한다(단계 S55). 네트워크 존재 정보에 새롭게 등록된 레코드의 수가 설정된 통신 노드 최대 추가수 이하인 경우(단계 S55에서 아니오인 경우)에, 토큰 순회 순서 결정부(24)는 네트워크 존재 정보로부터 새롭게 등록된 모든 레코드, 즉 논리 링 구성 처리에 이용되고 있지 않은 모든 레코드를 취득한다(단계 S56).
한편, 네트워크 존재 정보에 새롭게 등록된 레코드의 수가 설정된 통신 노드 최대 추가수보다 큰 경우(단계 S55에서 예인 경우)에는, 네트워크 존재 정보로부터 논리 링 구성 처리에 이용되고 있지 않은 레코드 중 통신 노드 최대 추가수의 레코드를 네트워크 존재 정보에 등록된 순서로 취득한다. 예를 들어, 도 13의 경우, 「논리 링의 구성 처리 종료」플래그가 설정되어 있지 않은 레코드 중에서, 5개의 레코드(307)를 취득한다. 그 결과, 나머지의 레코드(308)는 논리 링 구성 처리에 이용되지 않는다.
그 후, 토큰 순회 순서 결정부(24)는 네트워크 존재 정보 중의 단계 S56 또는 단계 S57에서 취득한 레코드에 「논리 링의 구성 처리 종료」플래그를 설정한다(단계 S58). 예를 들어, 도 13의 레코드(307)에 「논리 링의 구성 처리 종료」플래그를 설정한다.
그 다음에, 토큰 순회 순서 결정부(24)는 취득한 레코드를 이용하여, 실시 형태 1에서 설명한 토큰 순회 순서 결정 처리를 행하고(단계 S59), 셋업 처리부(26)는 결정된 토큰 순회 순서 정보에 따라서, 토큰 순회처의 통지가 필요한 슬레이브국에 대해서 토큰 순회처 정보를 통지하는 셋업 처리를 행한다(단계 S60). 또한, 이 셋업 처리에서 네트워크 존재 정보에는 등록되었지만, 논리 링의 재구성 처리(토큰 순회 순서의 결정 처리)에 이용되지 않은 통신 노드(슬레이브국)에 대해서 셋업 프레임은 통지되지 않는다. 그 후, 토큰 프레임 처리부(27)는 토큰 획득 회수를 리셋하고(단계 S61), 데이터 프레임 통신 처리부(28)는 데이터 프레임을 슬레이브국에 대해서 송신한다. 그 다음에, 토큰 프레임 처리부(63)는 다음의 순회처의 통신 노드를 설정한 토큰 프레임을 생성하고, 통신 시스템 내의 통신 노드에 브로드캐스트로 송신한다(단계 S62). 그리고 단계 S51로 돌아오고, 상술한 처리가 반복하여 행해진다.
그 결과, 예를 들어, 도 13의 예에 대해서는 토큰 획득 회수가 다음에 소정의 회수에 도달하면, 링 관리국(X)은 이미 논리 링 구성 처리를 행한 레코드(301 ~ 307)와 네트워크 존재 정보에 전회 등록되면서 논리 링 구성 처리에 이용되지 않은 레코드(308)을 이용하여, 논리 링의 재구성 처리를 행한다.
이 실시 형태 3에 의하면, 정기적으로 행해지는 논리 링의 재구성이 필요한지의 여부를 판단하기 위한 네트워크 존재 확인 처리에 있어서, 한 번에 다수의 통신 노드가 인식된 경우에도 이미 논리 링 구성 처리가 종료된 통신 노드와 새롭게 추가된 통신 노드 중 통신 노드 최대 추가수 범위의 통신 노드의 네트워크 존재 정보 중의 레코드를 이용하여 논리 링의 구성 처리(토큰 순회 순서 결정 처리와 셋업 처리)를 행하도록 했다. 이에 의해, 논리 링 구성 처리에 필요로 하는 시간이, 통신 시스템의 데이터의 송수신에 있어서 실시간성을 해치지 않게 할 수 있다고 하는 효과를 가진다.
실시 형태 4.
토큰 프레임을 이용한 데이터의 송수신 중에, 토큰 프레임이나 데이터 프레임이 외래 노이즈 등의 영향에 의해 소실되어 버리는 경우가 있다. 종래의 토큰 프레임을 이용하여 통신을 행하는 시스템에 있어서, 프레임의 소실이 발생하면, 관리국이 토큰 프레임의 재발행을 행하지만, 이 토큰 프레임은 관리국으로부터 시작되도록 설정되어 있었다. 이 때문에, 소실된 프레임을 송신한 통신 노드 이후에 송신권을 가지는 통신 노드는 1회 분의 송신권을 얻을 수 없었던 것으로 되고, 관리국은 각 통신 노드로부터 균등하게 데이터를 수신할 수 없게 되어 버린다. 그리고 이와 같은 프레임의 소실이 빈번히 일어나는 시스템에 대해서는 각 통신 노드로부터 관리국으로의 데이터의 송신에 편향이 생겨 통신 노드로부터의 데이터를 이용하여 피드백 연산을 행하는 경우 등에, 연산의 정밀도에 영향을 주어 버린다고 하는 문제점이 있었다. 이 실시 형태 4에서는 프레임이 소실된 경우에도 각 통신 노드로부터 균등하게 관리국으로의 데이터 송신을 행할 수 있는 통신 시스템에 대해서 설명한다.
도 15는 이 실시 형태 4에 의한 링 관리국의 기능 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 블록도이다. 링 관리국(X)은 실시 형태 1의 도 2a의 구성에 있어서, 통신 처리부(20A)에 네트워크 감시부(29), 프레임 기억부(30)를 추가로 구비한다.
네트워크 감시부(29)는 네트워크 내를 흐르는 프레임이 제1 포트(11-1) 또는 제2 포트(11-2)에 입력되면, 그 프레임을 프레임 기억부(30)에 기억함과 아울러 타이머(21)를 기동시켜, 네트워크 내를 흐르는 프레임을 감시한다. 타이머(21)를 기동하고 나서 소정의 시간이 경과할 때까지, 제1 포트(11-1) 또는 제2 포트(11-2)에 프레임이 입력된 경우에는, 새롭게 입력된 프레임을 프레임 기억부(30)에 기억하고, 타이머(21)를 리셋하고 새롭게 다시 계시한다. 또, 타이머(21)를 기동하고 나서 소정의 시간이 경과할 때까지, 제1 포트(11-1) 또는 제2 포트(11-2)에 프레임이 입력되지 않은 경우에는, 네트워크(통신 시스템) 내에서 프레임이 소실된 것으로 판단하고, 다음에 송신권을 주는 통신 노드의 MAC 어드레스인 토큰 프레임 재발행 정보를 생성하고, 토큰 프레임 처리부(27)에 건네준다. 여기서, 토큰 프레임 재발행 정보는 프레임 기억부(30)에 기억된 프레임의 SA의 다음에 송신권을 얻은 통신 노드의 MAC 어드레스를 토큰 순회 순서 정보로부터 취득함으로써 얻어진다.
프레임 기억부(30)는 네트워크 내를 흘러 링 관리국(X)에 입력된 프레임을 기억한다. 또한, 토큰 프레임 재발행 정보를 생성하기 위해서는 네트워크 내를 흐르는 프레임 중 링 관리국(X)이 취득한 프레임의 SA가 있으면 충분한 것이므로, 프레임 그 자체를 기억하는 것이 아니라, 프레임의 SA를 기억하도록 해도 좋다. 이와 같이 하는 것에 의해, 정보를 기억하기 위한 용량을 억제할 수 있다.
토큰 프레임 처리부(27)는 네트워크 감시부(29)로부터 토큰 프레임 재발행 정보를 받은 경우에는, 토큰 프레임 재발행 정보, 즉 다음에 송신권을 주어야 할 통신 노드의 MAC 어드레스를, 토큰 프레임의 자국처 토큰 판정용 MAC 어드레스 정보에 설정하고, 토큰 프레임을 생성하여 송신한다. 여기서, 토큰 프레임 재발행 정보가 자국의 MAC 어드레스인 경우에, 토큰 프레임 처리부(27)는 토큰 프레임의 생성을 행하지 않고, 자국이 송신권을 얻은 것으로 하여 처리한다. 또한, 도 2a와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
또, 슬레이브국의 구성은 실시 형태 1의 도 2b에서 설명한 바와 기본적으로 동일하지만, 슬레이브국은 출력하는 프레임을, 모두 브로드캐스트 또는 멀티캐스트로 송신하는 것으로 한다. 또한, 멀티캐스트로 송신하는 경우에는, 통신 시스템을 구성하는 모든 통신 노드를 미리 1개의 그룹으로서 설정해 두는 것으로 한다. 또, 모든 프레임을 브로드캐스트 또는 멀티캐스트로 송신하는 경우에는, 도 3e의 토큰 프레임과 같이, 데이터 에어리어 내에 「자국처 프레임 판정용 MAC 어드레스 정보」를 마련하는 등, 브로드캐스트 또는 멀티캐스트되는 프레임이 어느 통신 노드처의 것인지를 판별할 수 있도록 해 두는 것으로 한다.
다음에, 토큰 프레임의 재발행 처리에 대해서 설명한다. 도 16a ~ 도 16h는 이 실시 형태 4에 의한 토큰 프레임의 재발행 처리 수순의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 이 통신 시스템은 도 16a에 나타난 바와 같이, 링 관리국(X)과 슬레이브국(A ~ C)을 가지는 동일 세그먼트의 네트워크에 의해 구성된다. 보다 구체적으로, 이 통신 시스템은 링 관리국(X)의 제1 포트(X1)에 슬레이브국(A)이 접속되고, 링 관리국(X)의 제2 포트(X2)에 슬레이브국(B, C)이 라인 형상으로 접속된 구성을 가진다. 또, 이 통신 시스템에 있어서 토큰의 순회 순서는 다음의 (F)에 나타난 바와 같이 설정되어 있는 것으로 한다.
링 관리국(X) → 슬레이브국(A) → 슬레이브국(B) → 슬레이브국(C) → 링 관리국(X) ㆍㆍㆍ(F)
우선, 도 16a에 나타난 바와 같이, 이 통신 시스템에 있어서, 토큰 프레임을 획득한 링 관리국(X)이 슬레이브국(A ~ C)에 대해서 필요한 데이터를 송신한 후, 슬레이브국(A)에 송신권을 주기 위해 토큰 프레임을 발행한다. 이 때, 링 관리국(X)의 네트워크 감시부(29)는 타이머(21)를 기동한다.
그 다음에, 슬레이브국(A)이 토큰 프레임을 수신하고, 자국이 송신권을 획득했다고 인식한다. 그리고 도 16b에 나타난 바와 같이, 데이터 프레임(도면 중, DataFrame(A → X)과 표기)을 브로드캐스트로 송신하면, 그 데이터는 링 관리국(X)에 도달한다. 링 관리국(X)의 네트워크 감시부(29)는 제1 포트(X1)로부터 입력된 프레임을 프레임 기억부(30)에 기억함과 아울러, 타이머(21)를 리셋한다. 그 후, 토큰 프레임이 순회되고, 슬레이브국(B, C)에서도 동일하게 정상적으로 데이터의 송신을 끝낸 것으로 한다. 도 16c는 슬레이브국(C)이 데이터를 정상적으로 송신한 후 상태를 나타내고 있다. 이 때, 링 관리국(X)의 프레임 기억부(30)에는 슬레이브국(C)이 송출한 데이터 프레임이 기억되고, 또 네트워크 감시부(29)는 타이머(21)를 리셋하고 있다.
그 후, 도 16d에 나타난 바와 같이, 데이터 프레임을 송신한 슬레이브국(C)은 링 관리국(X)에 송신권을 줄 수 있도록 토큰 프레임을 송신하지만, 이 토큰 프레임이 슬레이브국(C)과 슬레이브국(B) 사이의 전송로(111)에서 소실되어 버린 것으로 한다. 이 때문에, 슬레이브국(B)에 토큰 프레임은 도달하지 않고, 그 결과 링 관리국(X)에도 토큰 프레임은 도달하지 않는다. 그리고 도 16e에 나타난 바와 같이, 타이머(21)를 기동하고 나서 소정의 시간이 경과할 때까지, 네트워크 내에는 프레임이 흐르지 않는 상태가 계속된다.
그 다음에, 도 16f에 나타난 바와 같이, 링 관리국(X)의 네트워크 감시부(29)는 타이머(21)가 타임 오버됐음을 검출하고, 프레임 기억부(30)에 기억되어 있는 프레임과 토큰 순회 순서 정보 기억부(25)에 기억되어 있는 토큰 순회 순서 정보를 이용하여, 슬레이브국의 데이터가 어디까지 정상적으로 송신할 수 있었는지를 판정한다. 즉, 링 관리국(X)의 네트워크 감시부(29)는 프레임 기억부(30)에 기억되어 있는 프레임의 SA를 취득하고, 토큰 순회 순서 정보로부터 이 SA의 다음에 송신권을 주는 통신 노드의 MAC 어드레스를 취득한다. 그리고 네트워크 감시부(29)는 취득한 MAC 어드레스를 토큰 프레임 재발행 정보로서 생성하고, 토큰 프레임 처리부(27)에 건네준다.
이 예에서, 프레임 기억부(30)에는 슬레이브국(C)이 송신한 데이터 프레임이 기억되어 있으므로, 슬레이브국(C)까지 정상적으로 데이터 송신이 종료됐다고 판단한다. 또, 상기의 토큰 순회 순서(F)에 나타난 바와 같이, 슬레이브국(C)의 다음에 송신권을 얻은 것은 자국(링 관리국(X))임을 인식하고, 자국의 MAC 어드레스 「100」을 가지는 토큰 프레임 재발행 정보를 생성하고, 토큰 프레임 처리부(27)에 건네준다.
링 관리국(X)의 토큰 프레임 처리부(27)에서는 토큰 프레임의 수신처가 자국이 되어 있으므로, 자국이 송신권을 얻었음을 인식한다. 그 다음에, 도 16g에 나타난 바와 같이, 링 관리국(X)은 데이터의 송신 처리를 행한다. 그 후, 도 16h에 나타난 바와 같이, 슬레이브국(A)에 송신권을 인도하기 위한 토큰 프레임을 생성하여 송신한다.
이상과 같이 하여, 토큰 프레임이 링 관리국(X)에 도달하지 않고 소실된 경우(데이터 프레임이 링 관리국(X)에 도달한 후에 프레임이 소실된 경우)에는, 링 관리국(X)의 네트워크 감시부(29)가 정상적으로 데이터 송신을 종료한 통신 노드를 특정하고, 그 다음에 송신권을 얻은 통신 노드에 대해서 토큰 프레임이 재발행된다.
다음에, 토큰 프레임을 이용한 통신 중에 토큰 프레임이 소실된 경우 토큰 프레임의 재발행 처리의 다른 예에 대해서 설명한다. 도 17a ~ 도 17e는 이 실시 형태 4에 의한 토큰 프레임의 재발행 처리 수순의 다른 예를 모식적으로 나타내는 도면이다. 또한, 이 예에서도 통신 시스템은 도 16a ~ 도 16h와 동일한 구성을 가지고, 토큰 순회 순서도 상기 (F)에 나타나는 것으로 한다.
우선, 도 17a에 나타난 바와 같이, 송신권을 획득한 슬레이브국(A)은 정상적으로 데이터를 송신한 후, 슬레이브국(B)에 송신권을 건네줄 수 있도록 토큰 프레임을 송신한다. 그러나 도 17a에 나타난 바와 같이, 링 관리국(X)과 슬레이브국(B) 사이의 전송로(112) 상에서 토큰 프레임이 소실되어 버린 것으로 한다. 이 때, 링 관리국(X)의 네트워크 감시부(29)는 슬레이브국(A)이 발행한 토큰 프레임을 프레임 기억부(30)에 기억하고, 타이머(21)를 리셋하고 있다.
그 후, 도 17b에 나타난 바와 같이, 프레임이 흐르지 않는 상태가 소정의 시간 이상 계속되면, 도 17c에 나타난 바와 같이, 링 관리국(X)의 네트워크 감시부(29)는 타이머(21)가 타임 오버됐음을 검출하고, 프레임 기억부(30)에 기억되어 있는 프레임과 토큰 순회 순서 정보 기억부(25)에 기억되어 있는 토큰 순회 순서 정보를 이용하여, 슬레이브국의 데이터가 어디까지 정상적으로 송신할 수 있었는지를 판정한다. 즉, 링 관리국(X)의 네트워크 감시부(29)는 프레임 기억부(30)에 기억되어 있는 프레임의 SA를 취득하고, 토큰 순회 순서 정보로부터 이 SA의 다음에 송신권을 주는 통신 노드의 MAC 어드레스를 취득한다. 그리고 네트워크 감시부(29)는 취득한 MAC 어드레스를 토큰 프레임 재발행 정보로서 생성하고, 토큰 프레임 처리부(27)에 건네준다.
이 예에서, 프레임 기억부(30)에는 슬레이브국(A)이 송신한 토큰 프레임이 기억되어 있으므로, 슬레이브국(A)까지 정상적으로 데이터 송신이 종료됐다고 판단한다. 또, 상기의 토큰 순회 순서(F)에 나타난 바와 같이, 슬레이브국(A)의 다음에 송신권을 얻은 것은 슬레이브국(B)임을 인식하고, 슬레이브국(B)의 MAC 어드레스 「2」를 가지는 토큰 프레임 재발행 정보를 생성하고, 토큰 프레임 처리부(27)에 건네준다.
그 후, 링 관리국(X)의 토큰 프레임 처리부(27)는 토큰 프레임 재발행 정보에 기초하여, 자국처 토큰 판정용 MAC 어드레스 정보에, 토큰 프레임 재발행 정보에 포함되는 슬레이브국(B)의 MAC 어드레스 「2」를 설정한 토큰 프레임을 생성한다. 그리고 도 17d에 나타난 바와 같이, 토큰 프레임 처리부(27)는 그 토큰 프레임을 브로드캐스트로 송신한다. 또한, 이 토큰 프레임의 SA는 링 관리국(X)의 MAC 어드레스로 되어 있다.
그 후, 도 17e에 나타난 바와 같이, 슬레이브국(B)은 링 관리국(X)으로부터의 토큰 프레임을 수신하면, 송신권을 얻고, 자국의 데이터를 네트워크 상에 출력한다. 그리고 다음의 통신 노드에 송신권을 주기 위해 토큰 프레임을 송신한다.
이와 같이 하여, 토큰 프레임이 링 관리국(X)에 도달한 후에 소실된 경우에, 링 관리국(X)은 정상적으로 데이터 송신이 종료된 통신 노드, 즉 마지막에 수신한 토큰 프레임의 SA에 대응하는 통신 노드를 특정하고, 그 다음에 송신권을 얻은 통신 노드에 대해서 토큰 프레임이 재발행된다.
이상과 같이 하여, 링 관리국(X)이 통신 시스템 내에서 프레임의 소실을 감시함과 아울러, 마지막에 취득한 프레임을 기억해 두는 것에 의해, 마지막에 데이터를 정상적으로 송신한 통신 노드의 다음 토큰 순회처의 통신 노드에 대해서 송신권을 줄 수 있다.
이 실시 형태 4에 의하면, 프레임이 도면 중에 소실되어 버린 경우에, 링 관리국(X)으로부터 토큰 프레임을 재발행하는 것이 아니라, 프레임 소실 전에 마지막에 정상적으로 데이터 송신이 행해진 통신 노드를 특정하고, 그 다음에 송신권이 주어지는 통신 노드에 토큰 프레임의 재발행을 행하도록 했다. 그 결과, 프레임 소실의 전후에 있어서, 링 관리국(X)은 균등하게 각 슬레이브국(A ~ C)으로부터의 데이터를 수신할 수 있다고 하는 효과를 가진다.
실시 형태 5.
실시 형태 4에서는 프레임이 소실된 경우 토큰 프레임의 재발행 처리에 대해서 설명했다. 예를 들어, 통신 시스템 중의 통신 노드가 전원 오프 등에 의해 통신 시스템으로부터 해열된 경우에는, 실시 형태 4에서 설명한 방법을 이용하여 대응하는 것도 가능하다. 즉, 그 해열된 통신 노드에 대해서, 링 관리국(X)이 토큰 프레임을 재발행하지만, 그 토큰 프레임의 발행 후, 소정의 시간이 경과해도 응답이 없는 경우에는, 그 해열된 통신 노드의 다음에 송신권이 주어지는 통신 노드에 대해서 토큰 프레임을 발행하면 좋다.
그러나 이 방법에서는 해열된 통신 노드가 다시 전원 온에 의해 통신 시스템에 복열(復列)될 때까지, 토큰 프레임의 순회 순서가 그 통신 노드의 위치로 올 때마다 동일한 토큰 프레임의 재발행 처리가 반복되어 버린다.
또, 이더넷에서는 라인 형상으로 통신 노드가 접속되는 일이 많다. 이와 같이 라인 형상으로 접속된 통신 노드 중에서, 링 관리국에 가까운 상위의 통신 노드에서 해열이 일어난 경우에는, 그 통신 노드보다 하위의 통신 노드도 통신 불능이 된다. 이와 같은 경우에, 상기한 토큰의 재발행 처리를 행해도 상위의 통신 노드가 해열하고 있는 한, 프레임이 통신 시스템 상을 흐르지 않기 때문에, 그 라인의 최하위 통신 노드에 도달할 때까지 쓸데 없는 처리가 반복된다. 또, 복수의 통신 노드가 해열된 경우에도 토큰 프레임이 1주(週)하는 동안에 복수 회의 토큰 프레임의 재발행 처리가 행해지게 된다.
이와 같이, 링 관리국이 토큰 프레임을 재발행한 후, 소정의 시간 응답이 없는 경우에, 실시 형태 4에서 설명한 방법을 이용하여 대응하는 것은 통신 시스템에 있어서 실시간성의 요구가 만족될 수 없게 되어 버리는 경우가 생긴다. 그래서 이 실시 형태 5에서는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드가 전원 오프에 의해 해열된 경우의 처리에 대해서 설명한다.
이 실시 형태 5의 링 관리국의 구성은 기본적으로, 실시 형태 4에서 설명한 바와 동일하다. 단, 네트워크 감시부(29)는 토큰 프레임을 재발행했을 때에도 타이머(21)를 기동하고, 재발행한 통신 노드로부터 소정의 시간 프레임의 송신을 하지 않는 경우에는, 그 통신 노드는 전원 오프 상태로 판단하고, 네트워크 존재 확인 처리부(22)에 의한 네트워크 존재 확인 처리의 실행을 지시하는 기능을 추가로 가진다.
도 18은 이 실시 형태 5에 의한 슬레이브국의 기능 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 블록도이다. 슬레이브국은 실시 형태 1의 도 2b의 구성에 있어서, 통신 처리부(60A)에 타이머(65), 리셋 처리부(66)를 추가로 구비한다.
타이머(65)는 리셋 처리부(66)에 의해 기동되고, 소정의 시간을 계측하는 기능을 가진다. 이 실시 형태 5에서는 데이터 프레임 통신 처리부(28)에 의해 링 관리국(X)으로부터의 데이터를 수신하고 나서, 소정의 시간이 경과할 때까지 계시한다. 또한, 링 관리국(X)으로부터의 데이터로서는 예를 들어 송신권의 인도이어도 좋고, 링 관리국(X)으로부터 슬레이브국에 대해서 송신되는 갱신 데이터이어도 좋다. 여기서는 링 관리국(X)으로부터 슬레이브국에 대해서 송신되는 갱신 데이터의 주기를 계측하는 것으로 한다.
리셋 처리부(66)는 예를 들어, 링 관리국(X)으로부터 슬레이브국에 대해서 갱신되는 데이터를 수신하면 타이머(65)를 기동하고, 소정의 시간, 링 관리국(X)으로부터의 갱신 데이터가 수신되지 않은 경우에 링 관리국(X)이 부재 상태로 판정하고, 토큰 순회처 정보 기억부(62)에 기억되어 있는 토큰 순회처 정보를 소거하는 리셋 처리를 행한다. 또한, 리셋 처리부(66)가 설정하는 타이머(65)의 시간은 토큰 프레임이 통신 시스템 내를 일순하는 평균 시간보다 길고, 또 링 관리국(X)의 네트워크 감시부(29)에 의해 기동되는 타이머(21) 시간의 2배 정도로 된다.
다음에, 논리 링의 재구성 처리에 대해서 설명한다. 도 19a ~ 도 19i는 이 실시 형태 5에 의한 슬레이브국의 해열의 판정 처리 및 논리 링의 재구성 처리 수순의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 이 예에서도 통신 시스템은 도 16a ~ 도 16h와 동일한 구성을 가지고, 토큰 순회 순서도 상기 (F)에 나타나는 것으로 한다.
우선, 도 19a에 나타난 바와 같이, 토큰 프레임을 순회시킨 통신이 행해지고 있는 상태에서, 링 관리국(X)이 토큰 프레임을 수신하여 송신권을 획득하고, 각 슬레이브국(A ~ C)에 데이터를 송신한다. 각 슬레이브국(A ~ C)의 리셋 처리부(66)는 링 관리국(X)으로부터의 데이터를 수신하면, 타이머(65)를 기동시킨다. 그 후, 도 19b에 나타난 바와 같이, 슬레이브국(C)의 전원이 오프로 된 것으로 한다.
그 다음에, 도 19c에 나타난 바와 같이, 토큰 프레임이 슬레이브국(B)에 순회되고, 슬레이브국(B)이 자국의 데이터를 송신한 후에, 슬레이브국(C)에 송신권을 건네주기 위해 토큰 프레임을 송신한다. 이 때, 링 관리국(X)의 네트워크 감시부(29)는 이 토큰 프레임을 프레임 기억부(30)에 기억함과 아울러, 타이머(21)를 리셋한다. 또, 슬레이브국(C)은 전원이 오프로 되어 있기 때문에, 토큰 프레임을 받지 못하고, 그 결과 도 19d에 나타난 바와 같이, 통신 시스템 내에는 프레임이 흐르지 않는 상태가 계속된다.
그 후, 도 19e에 나타난 바와 같이, 프레임이 흐르지 않는 상태가 소정 시간 이상 계속되면, 링 관리국(X)의 네트워크 감시부(29)는 타이머(21)가 타임 오버됐음을 검출하고, 프레임 기억부(30)에 기억되어 있는 프레임의 정보를 기본으로, 데이터가 어디까지 정상적으로 송신할 수 있었는지를 판단한다. 여기서는 슬레이브국(B)이 송출한 토큰 프레임이 격납되어 있으므로, 슬레이브국(B)의 데이터까지 정상적으로 송신됐음을 판단하고, 토큰 순회 순서 정보 기억부(25)의 토큰 순회 순서 정보를 이용하여 슬레이브국(B)의 다음 토큰 프레임의 순회처가 슬레이브국(C)임을 인식한다. 그리고 도 19f에 나타난 바와 같이, 링 관리국(X)은 슬레이브국(C)에 송신권을 건네주기 위한 토큰 프레임을 생성하여 송신한다. 이 때, 링 관리국(X)의 네트워크 감시부(29)는 다시 타이머(21)를 기동한다.
상기한 바와 같이, 도 19g에 나타난 대로, 슬레이브국(C)은 전원이 오프 상태로 되어 있기 때문에, 토큰 프레임을 받지 못하고, 링 관리국(X)이 슬레이브국(C)에 송신권을 주기 위한 토큰 프레임을 송신하고 나서 통신 시스템 내에는 프레임이 흐르지 않는 상태가 계속된다.
그 후, 도 19h에 나타난 바와 같이, 프레임이 흐르지 않는 상태가 소정의 시간 이상 계속되면, 링 관리국(X)의 네트워크 감시부(29)는 타이머(21)가 타임 오버됐음을 검출한다. 또, 네트워크 감시부(29)는 토큰 프레임의 발행처의 슬레이브국(C)으로부터의 프레임의 송신이 없음을 검출하고, 슬레이브국(C)이 통신 시스템으로부터 해열됐다고 판단하고, 네트워크 존재 확인 처리부(22)에 네트워크 존재 확인 처리의 실행을 지시한다.
한편, 도 19h에 나타난 바와 같이, 다른 슬레이브국(A, B)의 리셋 처리부(66)는 링 관리국(X)으로부터의 갱신 데이터를 수신하지 않은 상태가 소정의 시간 계속하면, 타이머(65)가 타임 오버됐음을 검출하고, 토큰 순회처 정보 기억부(62)에 기억되어 있는 토큰 순회처 정보를 소거하는 리셋 처리를 행한다.
그 후, 도 19i에 나타난 바와 같이, 링 관리국(X)의 네트워크 존재 확인 처리부(22)는 네트워크 존재 확인 프레임을 송신한다. 여기서, 도 19j에 나타난 바와 같이, 슬레이브국(A, B)의 제어 프레임 응답부(61)는 토큰 순회처 정보 기억부(62)의 토큰 순회처 정보를 소거하고 있으므로, 링 관리국(X)으로부터 송신되는 네트워크 존재 확인 프레임에 대한 응답 처리를 행한다. 그리고 실시 형태 1에서 설명한 바와 같이, 논리 링을 구성하는 처리(여기서는 논리 링의 재구성 처리)를 행한다.
또한, 상술한 설명에서는 슬레이브국(A ~ C)에 타이머(65)를 갖게 하여, 리셋 처리부(66)에서 링 관리국(X)으로부터 갱신 데이터가 소정의 시간 이상 수신되지 않은 경우에, 토큰 순회처 정보 기억부(62)의 토큰 순회처 정보를 소거하도록 하고 있지만, 다른 방법에 의해 슬레이브국(A ~ C)의 토큰 순회처 정보를 소거하도록 해도 좋다. 예를 들어, 링 관리국(X)의 네트워크 감시부(29)가 슬레이브국의 해열이 생겼다고 판정한 경우에, 모든 슬레이브국에 대해서 토큰 순회처 정보를 강제적으로 잊게 하는 리셋 프레임을 생성하고, 데이터 프레임 통신 처리부(28)가 브로드캐스트로 통신 시스템 내의 통신 노드에 송신하도록 해도 좋다.
이 실시 형태 5에 의하면, 토큰 프레임을 이용한 데이터의 송수신 처리 중에, 프레임이 통신 시스템 중을 흐르지 않게 된 경우에, 정상적으로 데이터가 송신된 통신 노드의 다음 통신 노드에 대해서 링 관리국(X)이 토큰 프레임을 송신하고, 그 후 소정의 시간이 경과해도 통신 시스템 중에 프레임이 흐르지 않는 경우에, 토큰 프레임의 재발행처인 통신 노드는 전원 오프 등의 이유에 따라 해열됐다고 판단하고, 논리 링을 재구성하도록 했다. 그 결과, 예를 들어, 그 해열됐다고 판단된 통신 노드의 다음 통신 노드에 대해서 토큰 프레임을 재발행해 나가는 경우에 비해, 빨리 통신을 재개할 수 있다고 하는 효과를 가진다.
특히, 이더넷에서는 스타 형상으로 통신 노드가 접속되는 것이 일반적이지만, 산업용 네트워크로서는 배선 절약이 요구되어 라인 형상으로 통신 노드가 접속되는 것도 많다. 이와 같이 라인 형상으로 접속되어 있는 통신 노드의 링 관리국 측에 가까운 통신 노드가 해열되어 버린 경우에, 그 통신 노드보다 하위의 통신 노드는 모두 통신 불능이 되어 버린다. 이와 같은 경우에, 상기한 바와 같이, 실시 형태 4의 방법을 이용하여, 그 해열된 통신 노드에 토큰 프레임을 재발행해도 응답이 없는 경우에는, 그 다음에 송신권이 있는 통신 노드에 토큰 프레임을 재발행해도 응답이 없다. 또, 복수의 통신 노드의 전원이 오프로 되어 버린 경우에는, 전원이 오프로 된 통신 노드의 다음 통신 노드에 토큰 프레임을 재발행하는 처리가 복수 반복하여 행해지게 되어, 통신의 실시간성이 손상되어 버린다. 이와 같은 경우에, 이 실시 형태 5에서 설명한 바와 같이, 논리 링의 재구성 처리를 행하는 것에 의해, 지연을 최소한으로 하여 새로운 네트워크 구성에서 실시간성을 가지는 통신을 행하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상술한 실시 형태는 FA 시스템과 같은 통신의 실시간성이 요구되는 통신 시스템에 대해서 적용할 수 있다.
또, 상술한 링 관리국과 슬레이브국에 있어서 데이터 통신 방법은 각각의 처리 수순을 기입한 프로그램을, CPU(중앙 연산 처리 장치)를 가지는 프로그래머블 컨트롤러나 퍼스널 컴퓨터 등의 컴퓨터로 실행함으로써 실현될 수 있다. 이 경우, 컴퓨터의 CPU(제어 수단)가 프로그램에 따라서, 상술한 데이터 통신 방법의 각 처리 공정을 실행하게 된다. 이러한 프로그램은 하드 디스크, 플로피(등록 상표) 디스크, CD(Compact Disk)-ROM(Read Only Memory), MO(Magneto-Optical disk), DVD(Digital Versatile Disk 또는 Digital Video Disk) 등의 컴퓨터로 독취 가능한 기록 매체에 기록되어 컴퓨터에 의해 기록 매체로부터 독출되는 것에 의해 실행된다. 또, 이러한 프로그램은 인터넷 등의 네트워크(통신 회선)를 통하여 배포할 수도 있다.
또한, 링 관리국은 상술한 실시 형태에 기재된 각 처리부를 상기의 처리 수순으로 처리를 실행하는 회로에 의해 실현한 통신 관리 회로로 할 수도 있다. 마찬가지로, 슬레이브국도 상술한 실시 형태에 기재된 각 처리부를 상기의 처리 수순으로 처리를 실행하는 회로에 의해 실현한 통신 회로로 할 수도 있다.
또한, 링 관리국은 상술한 실시 형태에 기재된 각 처리부를 상기의 처리 수순으로 처리를 실행하도록 제작한 LSI(Large-Scale Integration)로 할 수도 있다. 마찬가지로, 슬레이브국도 상술한 실시 형태에 기재된 각 처리부를 상기의 처리 수순으로 처리를 실행하도록 제작한 LSI로 할 수도 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 데이터 통신 시스템은 데이터 통신의 실시간성이 요구되는 이더넷으로 접속된 네트워크 시스템에 유용하다.
A ~ F 슬레이브국
X 링 관리국
11-1, 11-2, 51-1, 51-2 포트
20, 20A, 60, 60A 통신 처리부
21, 65 타이머
22 네트워크 존재 확인 처리부
23 네트워크 존재 정보 기억부
24 토큰 순회 순서 결정부
25 토큰 순회 순서 정보 기억부
26 셋업 처리부
27, 63 토큰 프레임 처리부
28, 64 데이터 프레임 통신 처리부
29 네트워크 감시부
30 프레임 기억부
51 포트
61 제어 프레임 응답부
62 토큰 순회처 정보 기억부
66 리셋 처리부
101 스위칭 허브
102 케이블
111, 112 전송로
200 네트워크 존재 확인 프레임
220 네트워크 존재 확인 응답 프레임
240 셋업 프레임
260 셋업 응답 프레임
280 토큰 프레임

Claims (10)

  1. 복수의 통신 노드가 이더넷(ethernet; 등록 상표)에 의해 스타 형상 또는 라인 형상으로 접속된 네트워크 내에 있어서 데이터의 송신을 관리하는 통신 관리 장치로서,
    상기 복수의 통신 노드로부터 각 통신 노드 사이의 접속에 관한 정보를 취득하는 네트워크 존재 확인 처리를 행하는 네트워크 존재 확인 수단과,
    상기 네트워크 존재 확인 처리에 의해 취득된 정보를 이용하여, 상기 복수의 통신 노드 사이에 있어서 데이터의 송신권을 획득하기 위한 토큰 프레임을 돌리는 순번을 나타내는 토큰 순회(巡回) 순서를 결정하는 토큰 순회 순서 결정 수단과,
    상기 토큰 순회 순서에 기초하여, 상기 네트워크 내의 상기 각 통신 노드에 대해서, 다음에 송신권을 획득하는 통신 노드를 나타내는 토큰 순회처 정보를 통지하는 셋업 처리 수단과,
    다른 통신 노드로부터의 데이터 프레임을 수신하고, 상기 송신권을 획득한 경우에 데이터 프레임을 송신하는 데이터 프레임 통신 처리 수단과,
    수신한 상기 토큰 프레임을 해석하여 송신권을 얻었는지를 판정하고, 송신권을 얻은 경우에, 상기 데이터 프레임 통신 처리 수단에 의한 데이터 프레임의 송신 후, 상기 토큰 순회 순서에 기초하여 다음의 송신권을 획득하는 통신 노드의 정보를 설정한 토큰 프레임을 송신하는 토큰 프레임 처리 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 관리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 셋업 처리 수단은 상기 네트워크 내의 상기 각 통신 노드에 대해서, 상기 토큰 순회처 정보를 통지하고, 상기 토큰 순회처 정보를 통지한 모든 상기 통신 노드로부터 응답을 수신했음을 확인한 후에, 상기 토큰 프레임 처리 수단에 대해서 상기 토큰 프레임의 생성을 지시하는 것을 특징으로 하는 통신 관리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    자국이 소정의 회수(回數) 송신권을 획득하면, 상기 네트워크 존재 확인 수단이 상기 네트워크 존재 확인 처리를 행하는 기능을 추가로 가지는 것을 특징으로 하는 통신 관리 장치.
  4. 복수의 통신 노드가 이더넷(등록 상표) 케이블로 스타 형상 또는 라인 형상으로 접속된 네트워크 내에 배치되고, 상기 통신 노드의 하나인 통신 관리 장치에 의해 결정된 토큰 순회 순서에 따라서 흘러가는 토큰 프레임을 획득하면 데이터의 송신을 행하는 통신 노드로서,
    자장치(自裝置)의 다음에 송신권을 주는 통신 노드인 토큰 순회처 정보를 기억하는 토큰 순회처 정보 기억 수단과,
    다른 상기 통신 노드로부터 수신한 상기 토큰 프레임에 포함되는 다음에 송신권을 획득하는 통신 노드를 나타내는 송신권 획득 장치 정보와 자장치의 어드레스를 비교하여, 송신권을 얻었는지를 판정하고, 송신권을 얻어 데이터 프레임 통신 처리 수단에 의한 프레임의 송신 처리가 종료되면, 상기 토큰 순회처 정보 기억 수단에 기억된 상기 토큰 순회처 정보를, 상기 송신권 획득 장치 정보에 설정한 토큰 프레임을 송신하는 토큰 프레임 처리 수단과,
    상기 송신권을 획득한 경우에 데이터 프레임을 송신하고, 다른 상기 통신 노드로부터의 데이터 프레임을 수신하는 데이터 프레임 통신 처리 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 노드.
  5. 복수의 통신 노드가 이더넷(등록 상표) 케이블로 스타 형상 또는 라인 형상으로 접속된 네트워크 내에 있어서 데이터의 송신을 관리하고, 상기 통신 노드의 하나인 통신 관리 장치와, 상기 네트워크 내에 있어서 그 외의 통신 노드인 슬레이브국을 구비하는 통신 시스템에서의 상기 통신 노드의 데이터 통신 방법에 있어서,
    상기 통신 관리 장치에 접속되는 상기 슬레이브국 사이의 접속 관계를 트리 형상으로 전개하고, 상기 트리 형상에 접속되는 통신 노드를 상기 통신 관리 장치로부터 트리의 주위를 주회하는 요령으로 순서대로 선택하여 상기 통신 관리 장치에 의해 결정된 토큰 순회 순서에 따라서, 자통신 노드의 다음에 송신권을 얻은 통신 노드인 송신권 획득 장치 정보를 격납한 토큰 프레임을, 상기 네트워크 내에 브로드캐스트로 송신하는 토큰 프레임 송신 공정과,
    상기 토큰 프레임을 수신하면, 상기 토큰 프레임에 포함되는 상기 송신권 획득 장치 정보가 자장치인지를 판정하고, 상기 송신권 획득 장치 정보가 자통신 노드인 경우에는, 자통신 노드가 송신권을 획득한 것으로 판단하고, 데이터 프레임을 송신하고, 상기 송신권 획득 장치 정보가 자장치가 아닌 경우에는, 상기 토큰 프레임을 리피트하는 토큰 프레임 수신 처리 공정을 포함하고,
    상기 토큰 프레임 송신 공정과 상기 토큰 프레임 수신 처리 공정을 반복해 가서, 상기 네트워크에 접속되는 모든 상기 통신 노드에 상기 토큰 순회 순서의 순으로 상기 토큰 프레임을 순회시키는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 토큰 프레임 송신 공정에서,
    상기 통신 관리 장치의 경우에는 상기 토큰 순회 순서로부터 상기 송신권 획득 장치 정보를 취득하고,
    상기 슬레이브국의 경우에는 상기 통신 관리 장치에 의해 미리 통지된 자슬레이브국의 다음에 송신권을 주는 통신 노드인 토큰 순회처 정보로부터 상기 송신권 획득 장치 정보를 취득하는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 토큰 프레임 송신 공정의 전에,
    상기 통신 관리 장치는 전원이 온으로 되면, 상기 네트워크 내에 존재하는 상기 슬레이브국에 대해서, 자장치의 어드레스를 포함하는 네트워크 존재 확인 프레임을 브로드캐스트로 송신하는 네트워크 존재 확인 프레임 송신 공정과,
    상기 슬레이브국은 상기 네트워크 존재 확인 프레임을 수신하면, 그 네트워크 존재 확인 프레임의 송신원 어드레스를 포함하고, 상기 네트워크 존재 확인 프레임에 포함되는 상기 통신 관리 장치의 어드레스를 수신처로 하는 네트워크 존재 확인 응답 프레임을 생성하여 송신함과 아울러, 수신한 상기 네트워크 존재 확인 프레임의 송신원 어드레스를 자국의 어드레스로 개서하여 전송하는 네트워크 존재 확인 프레임 처리 공정과,
    상기 통신 관리 장치는 상기 네트워크 존재 확인 응답 프레임을 수신하면, 그 네트워크 존재 확인 응답 프레임으로부터, 송신원 어드레스와, 상기 슬레이브국이 수신한 상기 네트워크 존재 확인 프레임의 송신원 어드레스를 포함하는 네트워크 존재 정보를 생성하는 네트워크 존재 정보 생성 공정과,
    상기 통신 관리 장치는 상기 네트워크 존재 확인 프레임을 송신하고 나서 소정의 시간이 경과한 후에, 상기 네트워크 존재 정보 중의 상기 네트워크 존재 확인 프레임의 송신원 어드레스와 상기 네트워크 존재 확인 응답 프레임의 송신원 어드레스를 이용하여 상기 토큰 순회 순서를 결정하는 토큰 순회 순서 결정 공정과,
    상기 통신 관리 장치는 상기 토큰 순회 순서의 결정 후에, 상기 네트워크 내의 상기 각 슬레이브국에 대해서, 그 슬레이브국의 다음에 상기 송신권을 주는 통신 노드인 토큰 순회처 정보를 통지하는 셋업 프레임을 브로드캐스트로 송신하는 셋업 프레임 송신 공정과,
    상기 슬레이브국은 상기 셋업 프레임을 수신하면, 상기 토큰 순회처 정보를 기억함과 아울러, 셋업 응답 프레임을 상기 통신 관리 장치에 송신하는 셋업 응답 프레임 송신 공정과,
    상기 통신 관리 장치는 상기 네트워크 내의 모든 상기 통신 관리 장치로부터 상기 셋업 응답 프레임을 수신하면, 상기 토큰 순회 순서에 따라서 상기 토큰 프레임을 생성하는 토큰 프레임 생성 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 통신 관리 장치는
    자장치의 포트에 입력된 프레임의 송신원 어드레스를 포함하는 정보를 기억하는 프레임 감시 공정과,
    상기 프레임을 수신 후, 소정의 시간 이상 자장치의 포트에 프레임이 입력되지 않은 경우에, 기억한 상기 프레임의 상기 송신원 어드레스의 다음에 송신권을 얻은 통신 노드를 상기 네트워크 순회 순서로부터 취득하고, 취득한 상기 통신 노드에 대해서 토큰 프레임을 재발행하는 토큰 프레임 재발행 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 토큰 프레임 재발행 공정에서, 상기 통신 관리 장치는 다음에 송신권을 얻은 통신 노드가 자장치인 경우에는, 토큰 프레임을 재발행하지 않고, 송신권을 획득한 것으로서 데이터 프레임을 송신하는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 토큰 프레임 재발행 공정의 후에, 상기 통신 관리 장치는 상기 토큰 프레임을 재발행한 상기 통신 노드로부터 소정의 시간 이상 프레임을 수신하지 않은 경우에, 상기 네트워크 존재 확인 프레임 송신 공정으로 처리를 이행하는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 방법.
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