WO2014128837A1 - ネットワークシステム - Google Patents

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WO2014128837A1
WO2014128837A1 PCT/JP2013/054041 JP2013054041W WO2014128837A1 WO 2014128837 A1 WO2014128837 A1 WO 2014128837A1 JP 2013054041 W JP2013054041 W JP 2013054041W WO 2014128837 A1 WO2014128837 A1 WO 2014128837A1
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WO
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network
switch
unit
backbone network
devices
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PCT/JP2013/054041
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English (en)
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Inventor
重枝　哲也
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/40169—Flexible bus arrangements
    • H04L12/40176—Flexible bus arrangements involving redundancy
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/42—Loop networks
    • H04L12/437—Ring fault isolation or reconfiguration

Definitions

  • the present invention relates to a redundant network system.
  • Redundancy refers to securing extra network devices and network lines and waiting them as a backup system.
  • switching to a standby backup system enables continuous operation without bringing down the network. Redundant network systems are widely used.
  • Non-Patent Document 1 When network is made redundant in this way, availability can be improved, but redundancy needs to be performed appropriately. For example, when a loop is formed in the network due to redundancy and a broadcast frame is transmitted to this network, the broadcast frame continues to rotate around this loop, eventually using up the communication band and bringing down the network system. Such a phenomenon is called a broadcast storm. Conventionally, for example, a spanning tree protocol has been used in order to prevent such a phenomenon and to operate a redundant network correctly (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • Spanning tree is a function that is given to a switch that constitutes a network in order to prevent a broadcast frame from continuing around a loop, and this function is realized by a spanning tree protocol.
  • spanning tree When spanning tree is enabled, even if there is a loop in the network configured by the switch, a port that actually does not accept communication (blocking port) is automatically set.
  • a tree structure with vertices is formed.
  • the sub-network can be made redundant by connecting to the backbone network at two locations.
  • a spanning tree protocol can be applied as described above.
  • both the backbone network and the subnetwork need to support the spanning tree protocol. Therefore, when the backbone network that has already been constructed does not support the spanning tree protocol, it is necessary to reconstruct the system so that not only the subnetwork but also the backbone network supports the spanning tree protocol when connecting the subnetwork. .
  • the spanning tree protocol when the spanning tree protocol is applied, it takes time to analyze the connection structure of the network and the like, and it takes time to converge the spanning tree.
  • the present invention has been made in view of the above, and in the case of configuring a network by connecting a device network, which is a sub-network, to a backbone network at two locations, simple control without applying a spanning tree protocol. It is an object of the present invention to provide a network system capable of avoiding formation of a loop communication path by processing and ensuring network redundancy.
  • a network system is configured by combining a backbone network configured by combining a plurality of switch devices and a plurality of devices,
  • a switch unit of a first device which is one of the plurality of devices, is provided with a switch unit and a connection control unit capable of performing communication by controlling connection of the switch unit.
  • a connection control unit of the first device wherein the switch unit of the first device is communicably connected to the backbone network.
  • a determination unit for determining whether or not the connection control unit of the second device is in a state in which the switch unit of the second device is disconnected from the backbone network at the time of activation with respect to direct communication with the backbone network Obtained by inquiring of the determination unit via the device network the determination information as to whether the initial setting unit for initial setting and the switch unit of the first device are communicably connected to the backbone network
  • the connection control unit of the second device is configured so that the switch unit of the first device is based on the determination information acquired from the determination unit by the determination information acquisition unit. When connected to the network so that communication is possible, the switch unit of the second device is disconnected from the backbone network for direct communication with the backbone network. If the switch unit of the first device is not communicatively connected to the backbone network or cannot communicate with the first device, the switch unit of the second device is It is connected to the backbone network so that it can communicate directly.
  • a network when a network is configured by connecting a device network to a backbone network at two locations, a network that avoids the formation of a loop communication path with a simple control process without applying a spanning tree protocol. There is an effect that it is possible to provide a network system capable of ensuring the redundancy.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a network system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an internal configuration of the device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a part of the functional configuration of the CPU (connection control unit) of the devices 11-1 and 11-4.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the blocking function of the port P2 of the device 11-4.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a configuration of a network system according to a first modification of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a configuration of a network system according to a second modification of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a configuration of a network system according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a network system according to the present embodiment.
  • the network system according to the present embodiment includes a backbone network 21 and a device network 22 that is a sub-network connected to the backbone network 21 at two locations.
  • the backbone network 21 is configured by combining switch devices 2-1, 2-2, for example.
  • the device network 22 includes, for example, devices 11-1 to 11-4.
  • the switch devices 2-1 and 2-2 are, for example, Ethernet (registered trademark) switches.
  • the switch devices 2-1 and 2-2 have, for example, five ports for network connection.
  • the switch devices 2-1 and 2-2 are connected to each other.
  • the number of switch devices constituting the backbone network 21 is, for example, two, but can be generally plural.
  • the devices 11-1 to 11-4 are connected in a daisy chain, for example. Specifically, the device 11-1 is connected to the device 11-2, the device 11-2 is connected to the device 11-3, and the device 11-3 is connected to the device 11-4.
  • the device 11-1 (first device) located at one end of the daisy chain connection of the device network 22 is connected to the switch device 2-2 (first switch device), and the device network 22 is connected in the daisy chain shape.
  • the device 11-4 (second device) located at the other end of the connection is connected to the switch device 2-1 (second switch device).
  • the device network 22 is connected to the backbone network 21, and the connection locations are the connection location between the switch device 2-2 and the device 11-1, the switch device 2-1 and the device. There are only two places connected to 11-4. Therefore, in this network system, a loop (ring) is physically formed by the switch devices 2-1 and 2-2 and the devices 11-1 to 11-4.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the internal configuration of the device according to the present embodiment.
  • the device 11 represents one of the devices 11-1 to 11-4 of FIG. 1, and shows a common configuration of these devices.
  • the device 11 includes a CPU 101 (connection control unit) and a switch unit 102 connected to the CPU 101.
  • the switch unit 102 includes, for example, a switch block 103 that functions as an Ethernet (registered trademark) switch body, and a network interface (I / F) unit 104 that is connected to the switch block 103 and serves as an interface with an external network cable. 105 and a CPU interface (I / F) unit 106 that is connected to the switch block 103 and serves as an interface with the CPU 101.
  • a switch block 103 that functions as an Ethernet (registered trademark) switch body
  • I / F network interface
  • 105 and a CPU interface (I / F) unit 106 that is connected to the switch block 103 and serves as an interface with the CPU 101.
  • the switch unit 102 includes, for example, ports P1 to P3.
  • the port P1 is connected to the switch block 103 via the network interface (I / F) unit 104 and to an external network cable.
  • the port P2 is connected to the switch block 103 via the network interface (I / F) unit 105 and to an external network cable.
  • the port P3 is connected to the switch block 103 via the CPU interface (I / F) unit 106 and also to the CPU 101.
  • the switch block 103 operates as a switch between the network interface (I / F) units 104 and 105 and the CPU interface (I / F) unit 106.
  • the switch block 103 is configured by an IC package, for example.
  • Network interface (I / F) units 104 and 105 perform conversion from a cable signal to an electric signal and vice versa.
  • Network interface (I / F) units 104 and 105 are physical layer interfaces.
  • the CPU 101 is connected to the switch block 103 via the CPU interface (I / F) unit 106.
  • the connection of the switch unit 102 can be controlled and communication with the outside can be performed.
  • FIG. 2 only the configuration used for communication among the internal configurations of the device 11 is shown. Therefore, device-specific configurations other than the communication function are omitted. For example, when the device 11 is a display, it goes without saying that a display unit or the like exists.
  • the device 11-1 is connected to the switch device 2-2 of the backbone network 21 via the port P1 via the network cable, and the device 11-4 is connected to the backbone network 21 via the port P2 via the network cable. It is connected to the switch device 2-1. Therefore, a physical loop (ring) is formed by the device network 22, the backbone network 21, and the network cable connecting them. Therefore, in order to avoid the occurrence of a broadcast storm, it is necessary to configure so that the actual communication path does not form a loop.
  • FIG. 3 is a diagram showing a part of the functional configuration of the CPU (connection control unit) of the devices 11-1 and 11-4.
  • the device 11-1 is communicably connected to the switch device 2-2 of the backbone network 21 via a port P1 through a network cable. That is, the switch unit of the device 11-1 is in a state of being communicably connected to the switch device 2-2 as long as no communication failure occurs in the network cable or the like after the (power supply) is started.
  • the CPU (connection control unit) of the device 11-1 includes a determination unit 50 that determines whether or not the switch unit of the device 11-1 is communicably connected to the switch device 2-2 (FIG. 3 ( a)).
  • the determination unit 50 monitors the link state between the switch unit of the device 11-1 and the switch device 2-2, and detects a link break between the switch unit of the device 11-1 and the switch device 2-2. In such a case, it is determined that the switch unit of the device 11-1 and the switch device 2-2 are not communicably connected.
  • the determination unit 50 performs this determination process, for example, at a constant cycle.
  • the device 11-4 is initialized so as to block direct communication with the backbone network 21 via the port P2 when the (power supply) is started. That is, the CPU (connection control unit) of the device 11-4 is in a state where the switch unit of the device 11-4 is disconnected from the switch device 2-2 for direct communication with the switch device 2-2 when the (power supply) is activated.
  • the device 11-4 displays determination information as to whether or not the switch unit of the device 11-1 is communicably connected to the backbone network 21 via the device network 22.
  • -1 determination unit 50
  • the CPU (connection control unit) of the device 11-4 uses the device network 22 to determine whether or not the switch unit of the device 11-1 is communicably connected to the switch device 2-2.
  • It has the determination information acquisition part 61 acquired from the determination part 50.
  • the determination information acquisition unit 61 can acquire the determination information as a response from the determination unit 50 by inquiring the determination unit 50 about the determination information, for example.
  • the determination information acquisition unit 61 can inquire the determination unit 50 at a constant cycle and acquire the determination information returned from the determination unit 50 at the same cycle.
  • the determination information acquisition part 61 should just be able to acquire determination information from the determination part 50 by some method other than this.
  • the device 11-1 periodically transmits the determination information to the device 11-4 using the device network 22 without using the inquiry from the determination information acquisition unit 61, and uses the determination information as the determination information. You may make it the acquisition part 61 acquire.
  • the CPU (connection control unit) of the device 11-4 refers to the determination information acquired from the determination unit 50 by the determination information acquisition unit 61 so that the switch unit of the device 11-1 can communicate with the switch device 2-2.
  • the switch unit of the device 11-4 is kept disconnected from the backbone network 21 for direct communication with the switch device 2-1, and the switch unit of the device 11-1 is switched to the switch device 2- 2 is communicably connected to the device 11-1 or cannot communicate with the device 11-1, the switch unit of the device 11-4 is set to be communicably connected to the switch device 2-1. That is, the device 11-4 normally avoids the formation of a loop communication path by blocking communication with the backbone network 23 via the port P2, while the device 11-1 and the switch device 2-2. Communication failure occurs in the device network 22 or communication failure occurs in the device network 22 connecting the device 11-1 and the device 11-4, the communication with the backbone network 23 via the blocked port P2 By starting communication, network communication redundancy is ensured.
  • the blocking and cancellation of communication by the port P2 of the device 11-4 can be easily realized by using, for example, a port VLAN (virtual VLAN). Specifically, the same VLAN number is set for the ports P1 and P3, and a VLAN number different from the ports P1 and P3 is set for the port P2. In this way, the ports P1 and P3 are set to a different group from the port P2.
  • a port VLAN virtual VLAN
  • the network interface (I / F) unit 104 By setting the ports P1 and P3 to belong to the same group and the port P2 to belong to a different group, the network interface (I / F) unit 104 connected to the port P1 and the CPU connected to the port P3 A communication path is established with the interface (I / F) unit 106, but a communication path is not established for the single port P2 grouped independently. For this reason, communication between the network interface (I / F) unit 104 and the network interface (I / F) unit 105, that is, communication between the port P1 and the port P2 is blocked.
  • the CPU 101 can communicate with the backbone network 21 via the port P1, but communicates with the backbone network 21 via the port P2.
  • the fact that this is not possible is schematically indicated by an arrow R1.
  • the network interface (I / F) unit 104 and the network interface (I / F) unit 105 of the device 11-4 are usually connected. Communication is blocked, and communication via the port P2 of the device 11-4 is blocked. Therefore, a loop-shaped communication path is not formed in the network despite the connection between the backbone network 21 and the device network 22 at two points. That is, a physical loop is formed by the connection between the backbone network 21 and the device network 22, but the communication path between the backbone network 21 and the device network 22 is the switch device 2-2 and the device 11-1. It is via a network cable that connects to and is actually connected at this one location.
  • the switch unit of the device 11-1 is not communicably connected to the switch device 2-2, or when the device 11-4 cannot communicate with the device 11-1, the device 11-1 and the switch device 11-1 It is determined that a failure has occurred in the connection to 2-2 or the device network 22, and the setting of the port VLAN is cancelled.
  • the device 11-4 communication is possible among the network interface (I / F) unit 104, the network interface (I / F) unit 105, and the CPU interface (I / F) unit 106. That is, the device 11-4 can perform communication via the two ports P1 and P2 in the same manner as the other devices 11-1 to 11-3.
  • the device 11-1 is communicably connected to the switch device 2-2 via the port P1 when activated.
  • the determination unit 50 of the device 11-1 monitors the link state with the switch device 2-2, for example, at regular intervals after activation, and the switch unit of the device 11-1 is connected to be able to communicate with the switch device 2-2.
  • the determination result is stored as determination information.
  • the device 11-4 is set to a state where communication with the switch device 2-1 via the port P2 is cut off at the time of activation. This is done by the initial setting unit 60 setting the port VLAN in the switch block 103, for example. As a result, no loop is formed in the network communication path, and all the devices 11-1 to 11-4 are connected to the backbone network 21 via the switch device 2-2.
  • the device 11-4 acquires the determination information related to the link state with the switch device 2-2 from the device 11-1 after the activation, for example, at regular intervals.
  • the determination information acquisition unit 61 makes an inquiry to the determination unit 50 at a fixed period, and the determination unit 50 returns the latest determination information to the determination information acquisition unit 61 as a response.
  • the CPU (connection control unit) of the device 11-4 sets the port P2 when the switch unit of the device 11-1 is communicably connected to the switch device 2-2 based on the latest determination information.
  • the communication with the switch device 2-1 is interrupted. That is, the switch unit of the device 11-4 remains disconnected from the switch device 2-1 for direct communication with the switch device 2-1.
  • the CPU (connection control unit) of the device 11-4 determines that the switch unit of the device 11-1 is not communicably connected to the switch device 2-2 based on the latest determination information, or the device If communication with the device 11-1 cannot be performed via the network 22, it is determined that a communication failure has occurred between the device 11-1 and the switch device 2-2 or a communication failure has occurred in the device network 22.
  • the switch unit of the device 11-4 is communicably connected to the switch device 2-1 via the port P2.
  • the CPU (connection control unit) of the device 11-4 connects the switch unit of the device 11-4 and the switch device 2-1 so that they can communicate with each other by releasing the port VLAN set in the switch block 103. To do.
  • the determination unit 50 is provided in the device 11-1, and the device 11 -4 is provided with an initial setting unit 60 and a determination information acquisition unit 61, which normally block direct communication between the device 11-4 and the switch device 2-1, and between the device 11-1 and the switch device 2-2. Since a direct communication between the device 11-4 and the switch device 2-1 is started when a communication failure occurs between the devices or in the device network 22, a loop (ring) communication path can be formed with a simple control process. In addition to avoidance, network redundancy can be ensured.
  • a redundant network can be constructed without applying the spanning tree protocol to either the backbone network 21 or the device network 22.
  • BPDUs Bridge Protocol Data Unit
  • the additional functions are provided in the devices 11-1 and 11-4 directly connected to the backbone network 21, and the additional functions are provided in the devices 11-2 and 11-3 and the backbone network 21.
  • the device 11-1 determines whether or not the device 11-1 and the backbone network 21 can communicate by detecting the link state with the switch device 2-2. As described above, the determination as to whether the device 11-1 and the backbone network 21 are communicable is performed based on the monitoring function of the device 11-1. Therefore, whether communication is separately possible within the backbone network 21 is determined. Therefore, it is not necessary to provide any device or the like, and it is not necessary to add any setting change to the backbone network 21.
  • the devices 11-1 to 11-4 are connected in a daisy chain, for example, but the device network 22 and the backbone network 21 are connected at two locations. Any configuration may be used and does not depend on the specific configuration of the device network 22. For example, a configuration as shown in FIG. 5 is also possible.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a network system according to a first modification of the present embodiment.
  • the configuration of the device network 24 is different from that in FIG. That is, the device network 24 includes, for example, the devices 11-1 to 11-4 and the switch device 2-10, but the devices 11-1 to 11-4 are not connected in a daisy chain.
  • the device 11-1 is connected to the device 11-2
  • the device 11-2 is connected to the switch device 2-10
  • the switch device 2-10 is connected to the devices 11-3 and 11-4.
  • the device 11-1 is connected to the switch device 2-2
  • the device 11-4 is connected to the switch device 2-1.
  • the devices 11-1 and 11-4 have functions similar to those described with reference to FIGS.
  • the device 11-4 normally cuts off the direct communication with the switch device 2-1, and based on the latest determination information from the device 11-1, the switch portion of the device 11-1 is switched to the switch device. If not communicatively connected to 2-2, or communicate with the device 11-1 via the device network 24 (specifically, sequentially via the switch device 2-10 and the device 11-2) If not, direct communication with the switch device 2-1 is started. By such an operation, this modification has the same effect as the case of the configuration shown in FIGS.
  • the backbone network 21 is configured by, for example, two switch devices 2-1 and 2-2.
  • the present embodiment can be applied without depending on the configuration of the backbone network 21. it can.
  • a configuration as shown in FIG. 6 is also possible.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a network system according to a second modification of the present embodiment.
  • the configuration of the backbone network 23 is different from that in FIG. That is, the backbone network 23 is composed of, for example, the switch devices 2-1 to 2-3, but a loop (ring) is physically formed by the connection of the switch devices 2-1 to 2-3. Yes.
  • the device network 22 is connected to the backbone network 23 at two locations. Specifically, the device 11-1 and the switch device 2-2 are connected, and the device 11-4 and the switch device 2-1 are connected. ing.
  • the devices 11-1 and 11-4 have functions similar to those described with reference to FIGS.
  • the backbone network 23 is an existing network that has already been operated, and a new device network 22 is connected to the existing backbone network 23.
  • the backbone network 23 since the backbone network 23 has already been operated, it should have already been dealt with by some method so that a loop (ring) is not formed in the communication path.
  • the device network 22 is connected to the existing backbone network 23, a new loop (ring) is physically formed by the backbone network 23, the device network 22, and a network cable connecting them. Since the devices 11-1 and 11-4 perform the control processing described with reference to FIGS. 1 to 4, the occurrence of a loop communication path can be avoided and the redundancy of the network can be ensured.
  • the backbone network 23 does not depend on the configuration of the backbone network 23.
  • the formation of the loop can be avoided without changing the configuration of the backbone network 23. Therefore, even when the device network 22 is additionally added, the network system can be easily constructed.
  • FIG. FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of the network system according to the present embodiment.
  • the network system according to the present embodiment is constructed in a train.
  • the train is composed of, for example, a combination of a plurality of vehicles.
  • the first car first car or rear car
  • the second car are shown.
  • the backbone network 201 is a network provided between vehicles in a train.
  • the backbone network 201 includes, for example, switch devices 2-1 to 2-4 and a management device 1.
  • the switch devices 2-1 to 2-4 are connected in a daisy chain, for example, in this order. That is, the switch device 2-1 is connected to the switch device 2-2, the switch device 2-2 is connected to the switch device 2-3, and the switch device 2-3 is connected to the switch device 2-4.
  • the management device 1 and the switch devices 2-1 and 2-2 are mounted on the first car, for example.
  • the management device 1 is connected to, for example, the switch device 2-1.
  • the switch devices 2-3 and 2-4 are mounted, for example, on the second car.
  • Each of the switch devices 2-1 to 2-4 is, for example, an Ethernet (registered trademark) switch as in the first embodiment. Note that the number of switch devices mounted on each vehicle is not limited to two in the illustrated example.
  • the management apparatus 1 periodically communicates with these devices using the backbone network 201 and the device networks 202 and 203 in order to monitor the status of the devices 11-1 to 11-9.
  • the management device 1 is specifically a train information management device.
  • the train information management device is a device that collects and manages train information.
  • the train information management device can monitor the operation state of the on-vehicle equipment and control the operation of each equipment individually.
  • the train information management device periodically transmits a status data request signal to the vehicle-mounted device, and when each device receives this status data request signal, the response signal including the status data of the device is sent to the management device 1. Reply. In this way, the train information management device periodically communicates with the on-vehicle equipment.
  • the management apparatus 1 may be provided in vehicles other than the first car, and the management apparatus 1 may be provided in each vehicle.
  • the device network 202 is a sub-network of devices provided in the first car, and is connected to the backbone network 201 at two locations.
  • the device network 202 includes, for example, four devices 11-1 to 11-4 connected in a daisy chain shape. Specifically, the device 11-1 is connected to the device 11-2, the device 11-2 is connected to the device 11-3, and the device 11-3 is connected to the device 11-4.
  • the devices 11-1 to 11-4 each have the same internal configuration as the device 11 described in the first embodiment (see FIGS. 2 to 4).
  • the device 11-1 of the device network 202 is connected to the switch device 2-2 and has the same function as the device 11-1 of the first embodiment, and the device 11-4 of the device network 202 is connected to the switch device 2. -1 and has the same function as the device 11-4 of the first embodiment.
  • the connection mode between the device network 202 and the backbone network 201 is the same as that in FIG. 1 of the first embodiment.
  • the equipment network 203 is a sub-network of equipment provided in the second car, and is connected to the backbone network 201 at two locations.
  • the device network 203 includes, for example, five devices 11-5 to 11-9 connected in a daisy chain. Specifically, the device 11-5 is connected to the device 11-6, the device 11-6 is connected to the device 11-7, the device 11-7 is connected to the device 11-8, and the device 11-8 is connected to the device 11-8. 11-9.
  • the devices 11-5 to 11-9 each have the same internal configuration as the device 11 described in the first embodiment (see FIGS. 2 to 4).
  • the device 11-5 of the device network 203 is connected to the switch device 2-4 and has the same function as the device 11-1 of the first embodiment
  • the device 11-9 of the device network 203 is the switch device 2 -3 and has the same function as the device 11-4 of the first embodiment.
  • the connection mode between the device network 203 and the backbone network 201 is the same as that in FIG. 1 of the first embodiment.
  • the spanning tree protocol is not applied as in the first embodiment.
  • the devices 11-1 to 11-9 can be, for example, displays.
  • the redundancy of the device networks 202 and 203 is ensured, and the redundancy of in-vehicle display by the devices 11-1 to 11-9 is ensured.
  • the present invention is useful as a network system having a redundant configuration.
  • 1 management device 2-1 to 2-4, 2-10 switch device, 11-1 to 11-9 device, 21, 23, 201 backbone network, 22, 24, 202, 203 device network, 50 determination unit, 60 Initial setting unit, 61 determination information acquisition unit, 101 CPU, 102 switch unit, 103 switch block, 104, 105 network interface (I / F) unit, 106 CPU interface (I / F) unit, P1 to P3 ports.

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Abstract

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

Description

ネットワークシステム
　本発明は、冗長構成のネットワークシステムに関するものである。
　ネットワークの可用性を高めるために、一般的に、ネットワークの冗長化が行われている。ここで冗長化とは、ネットワーク機器とネットワーク回線を余分に確保し、それらをバックアップ系として待機させるものをいう。運用中のネットワーク機器またはネットワーク回線がダウンした場合、待機しているバックアップ系に切り替えることにより、ネットワークをダウンさせずに、引き続き運用することができる。冗長化されたネットワークシステムは広く運用されている。
　このようにネットワークを冗長化した場合、可用性を高めることができるが、冗長化は適切に行う必要がある。例えば、冗長化によりネットワークにループが形成され、このネットワークにブロードキャストフレームが送信された場合、ブロードキャストフレームはこのループを繰り返し回り続け、やがて通信帯域を使い切ってしまい、ネットワークシステムをダウンさせてしまう。このような現象はブロードキャストストームと呼ばれている。こうした現象を防ぎ、冗長化したネットワークを正しく動作させるために、従来、例えばスパニングツリープロトコルが使用されている（例えば、非特許文献１を参照。)。
　スパニングツリーは、ブロードキャストフレームがループを回り続けることを防ぐためにネットワークを構成するスイッチに付与される機能であり、この機能はスパニングツリープロトコルによって実現される。スパニングツリーが有効になっていると、スイッチで構成したネットワークにループが存在しても、実際には通信を受け付けないポート（ブロッキングポート）が自動的に設定され、最終的に１台のスイッチを頂点とするツリー構造が形成される。
「最新ルーティング＆スイッチングハンドブック」、 Gene著、秀和システム刊（第４章「スパニングツリープロトコル」）
　基幹ネットワークに接続されるサブネットワークを考える。基幹ネットワークとの接続が重要な場合、サブネットワークは基幹ネットワークと二箇所で接続することで冗長構成にすることができる。
　しかし、この接続の結果、基幹ネットワークとサブネットワークとによりループが形成される。したがって、ブロードキャストストームの発生を回避するためには、ループ状の通信経路が形成されないように対処する必要がある。
　このようなループ構造を解消するためには、上記のように、例えばスパニングツリープロトコルを適用することができるが、この場合は、基幹ネットワークとサブネットワークが共にスパニングツリープロトコルに対応する必要がある。したがって、既に構築された基幹ネットワークがスパニングツリープロトコルに対応していない場合は、サブネットワークの接続に際して、サブネットワークのみならず、基幹ネットワークもスパニングツリープロトコルに対応するようシステムを再構築する必要がある。
　また、基幹ネットワークがスパニングツリープロトコルに対応している場合でも、サブネットワークの接続に際して、サブネットワーク接続後のネットワーク全体に対して、スパニングツリープロトコルを適用してネットワーク全体の通信経路を再構築する必要がある。
　しかも、スパニングツリープロトコルを適用した場合には、ネットワークの接続構造を解析する処理などに時間を要し、スパニングツリーの収束に時間を要する。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、サブネットワークである機器ネットワークを基幹ネットワークに二箇所で接続してネットワークを構成する場合において、スパニングツリープロトコルを適用することなく、簡素な制御処理でループ状の通信経路の形成を回避しネットワークの冗長性を確保することが可能なネットワークシステムを提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るネットワークシステムは、複数個のスイッチ装置を組み合わせて構成された基幹ネットワークと、複数個の機器を組み合わせて構成され、各機器の内部にそれぞれスイッチ部と、このスイッチ部の接続を制御して通信を行うことが可能な接続制御部とが設けられ、前記複数個の機器のうちの一つである第１の機器のスイッチ部が前記基幹ネットワークに接続されると共に前記複数個の機器のうちの別の一つである第２の機器のスイッチ部が前記基幹ネットワークに接続されることで前記基幹ネットワークと二箇所のみで接続された機器ネットワークと、を備え、前記第１の機器の接続制御部は、当該第１の機器のスイッチ部が前記基幹ネットワークと通信可能に接続されているか否かを判定する判定部を有し、前記第２の機器の接続制御部は、前記基幹ネットワークとの直接の通信に関して起動時に当該第２の機器のスイッチ部を前記基幹ネットワークから遮断した状態に初期設定する初期設定部と、前記第１の機器のスイッチ部が前記基幹ネットワークと通信可能に接続されているか否かの判定情報を、前記機器ネットワークを経由して前記判定部に問い合わせることで取得する判定情報取得部とを有し、前記第２の機器の接続制御部は、前記判定情報取得部により前記判定部から取得した前記判定情報に基づき、前記第１の機器のスイッチ部が前記基幹ネットワークと通信可能に接続されている場合は、前記基幹ネットワークとの直接の通信に関して当該第２の機器のスイッチ部が前記基幹ネットワークから遮断した状態を維持し、前記第１の機器のスイッチ部が前記基幹ネットワークと通信可能に接続されていない場合、または、前記第１の機器と通信できない場合は、当該第２の機器のスイッチ部を前記基幹ネットワークと直接通信可能に接続することを特徴とする。
　本発明によれば、機器ネットワークを基幹ネットワークに二箇所で接続してネットワークを構成する場合において、スパニングツリープロトコルを適用することなく、簡素な制御処理でループ状の通信経路の形成を回避しネットワークの冗長性を確保することが可能なネットワークシステムを提供することができる、という効果を奏する。
図１は、実施の形態１に係るネットワークシステムの構成の一例を示す図である。 図２は、実施の形態１における機器の内部構成の一例を示す図である。 図３は、機器１１－１，１１－４のＣＰＵ（接続制御部）の機能構成の一部を示した図である。 図４は、機器１１－４のポートＰ２の遮断機能を説明するための図である。 図５は、実施の形態１の第１の変形例に係るネットワークシステムの構成の一例を示す図である。 図６は、実施の形態１の第２の変形例に係るネットワークシステムの構成の一例を示す図である。 図７は、実施の形態２に係るネットワークシステムの構成の一例を示す図である。
　以下に、本発明に係るネットワークシステムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１は、本実施の形態に係るネットワークシステムの構成の一例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態のネットワークシステムは、基幹ネットワーク２１と、この基幹ネットワーク２１に二箇所で接続されたサブネットワークである機器ネットワーク２２とにより構成されている。基幹ネットワーク２１は、例えば、スイッチ装置２－１，２－２を組み合わせて構成される。機器ネットワーク２２は、例えば、機器１１－１～１１－４を備えて構成されている。
　スイッチ装置２－１，２－２は、それぞれ例えばイーサネット（登録商標）スイッチである。スイッチ装置２－１，２－２は、ネットワーク接続用に例えば５つのポートを備えている。スイッチ装置２－１，２－２は互いに接続されている。なお、図示例では、基幹ネットワーク２１を構成するスイッチ装置の個数を例えば２個としているが、一般に複数個とすることができる。
　機器１１－１～１１－４は、例えば、デイジーチェーン状に接続されている。具体的には、機器１１－１は機器１１－２と接続され、機器１１－２は機器１１－３と接続され、機器１１－３は機器１１－４と接続されている。また、機器ネットワーク２２のデイジーチェーン状の接続の一端に位置する機器１１－１（第１の機器）はスイッチ装置２－２（第１のスイッチ装置）と接続され、機器ネットワーク２２のデイジーチェーン状の接続の他端に位置する機器１１－４（第２の機器）はスイッチ装置２－１（第２のスイッチ装置）と接続されている。
　このように、本実施の形態のネットワークシステムでは、基幹ネットワーク２１に機器ネットワーク２２が接続され、接続箇所は、スイッチ装置２－２と機器１１－１との接続箇所とスイッチ装置２－１と機器１１－４との接続箇所の二箇所のみである。そのため、このネットワークシステムにおいては、スイッチ装置２－１，２－２および機器１１－１～１１－４によりに物理的にはループ（リング）が形成されることとなる。
　図２は、本実施の形態における機器の内部構成の一例を示す図である。図２において、機器１１は、図１の機器１１－１～１１－４のいずれかを表しており、これらの機器の共通の構成を示している。機器１１は、ＣＰＵ１０１（接続制御部）と、このＣＰＵ１０１に接続されたスイッチ部１０２とを含んで構成されている。
　スイッチ部１０２は、例えば、イーサネット（登録商標）スイッチ本体としての機能を有するスイッチブロック１０３と、スイッチブロック１０３とそれぞれ接続され外部のネットワークケーブルとのインターフェースとなるネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０４，１０５と、スイッチブロック１０３と接続されてＣＰＵ１０１とのインターフェースとなるＣＰＵインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０６とを備えている。
　また、スイッチ部１０２は、例えば、ポートＰ１～Ｐ３を備えている。ポートＰ１は、ネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０４を介してスイッチブロック１０３に接続されると共に、外部のネットワークケーブルに接続される。ポートＰ２は、ネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０５を介してスイッチブロック１０３に接続されると共に、外部のネットワークケーブルに接続される。ポートＰ３は、ＣＰＵインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０６を介してスイッチブロック１０３に接続されると共に、ＣＰＵ１０１に接続される。
　スイッチブロック１０３は、ネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０４，１０５、およびＣＰＵインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０６間のスイッチとして動作する。スイッチブロック１０３は、例えばＩＣパッケージにより構成される。ネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０４，１０５は、ケーブル信号から電気信号への変換およびその逆の変換を行う。ネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０４，１０５は物理層のインターフェースである。ＣＰＵ１０１は、ＣＰＵインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０６を介してスイッチブロック１０３と接続され、このスイッチブロック１０３を制御することにより、スイッチ部１０２の接続を制御し、外部と通信をすることができる。なお、図２では、機器１１の内部構成のうち通信に使用される構成のみを示している。そのため、通信機能以外の機器固有の構成は省略している。例えば、機器１１が表示器である場合には、表示部などが存在することはいうまでもない。
　上記のように、機器１１－１は、ポートＰ１を介してネットワークケーブルにより基幹ネットワーク２１のスイッチ装置２－２と接続され、機器１１－４は、ポートＰ２を介してネットワークケーブルにより基幹ネットワーク２１のスイッチ装置２－１と接続されている。そのため、機器ネットワーク２２と基幹ネットワーク２１とこれらを接続するネットワークケーブルとにより物理的にはループ（リング）が形成される。したがって、ブロードキャストストームの発生を回避するためには、実際の通信経路がループ状にならないように構成する必要がある。
　そこで、本実施の形態では、機器１１－１，１１－４に以下に説明するような機能を付与する。図３は、機器１１－１，１１－４のＣＰＵ（接続制御部）の機能構成の一部を示した図である。
　まず、機器１１－１は、ポートＰ１を介してネットワークケーブルにより基幹ネットワーク２１のスイッチ装置２－２と通信可能に接続されている。すなわち、機器１１－１のスイッチ部は、（電源）起動後、ネットワークケーブル等に通信不良が発生しない限りは、スイッチ装置２－２と通信可能に接続された状態にある。
　また、機器１１－１のＣＰＵ（接続制御部）は、機器１１－１のスイッチ部がスイッチ装置２－２と通信可能に接続されているか否かを判定する判定部５０を有する（図３（ａ））。判定部５０は、機器１１－１のスイッチ部とスイッチ装置２－２とのリンク状態を監視しており、機器１１－１のスイッチ部とスイッチ装置２－２との間でのリンク断を検出した場合には、機器１１－１のスイッチ部とスイッチ装置２－２とが通信可能に接続されていないと判断する。判定部５０は、この判定処理を例えば一定周期で行っている。
　続いて、機器１１－４の機能について説明する。まず、機器１１－４は、（電源）起動時に、ポートＰ２を介した基幹ネットワーク２１との直接の通信を遮断するように初期設定する。すなわち、機器１１－４のＣＰＵ（接続制御部）は、（電源）起動時に、スイッチ装置２－２との直接の通信に関して、機器１１－４のスイッチ部をスイッチ装置２－２から遮断した状態に初期設定する初期設定部６０を有する（図３（ｂ））。
　また、機器１１－４は、（電源）起動後は、機器ネットワーク２２を経由して、機器１１－１のスイッチ部が基幹ネットワーク２１と通信可能に接続されているか否かの判定情報を機器１１－１（判定部５０）から取得する。すなわち、機器１１－４のＣＰＵ（接続制御部）は、機器１１－１のスイッチ部がスイッチ装置２－２と通信可能に接続されているか否かの判定情報を、機器ネットワーク２２を使用して判定部５０から取得する判定情報取得部６１を有する。ここで、判定情報取得部６１は、例えば、判定部５０に判定情報を問い合わせることで判定部５０からの応答として判定情報を取得することができる。判定情報取得部６１は、例えば、一定周期で判定部５０に問い合わせをし、同周期で判定部５０から返信された判定情報を取得することができる。なお、判定情報取得部６１は、これ以外にも何らかの方法で判定部５０から判定情報を取得できればよい。例えば、機器１１－１は、判定情報取得部６１からの問い合わせによらずに、機器ネットワーク２２を使用して判定情報を定期的に機器１１－４へ送信するようにし、この判定情報を判定情報取得部６１が取得するようにしてもよい。
　さらに、機器１１－４のＣＰＵ（接続制御部）は、判定情報取得部６１により判定部５０から取得した判定情報を参照し、機器１１－１のスイッチ部がスイッチ装置２－２と通信可能に接続されている場合は、スイッチ装置２－１との直接の通信に関して機器１１－４のスイッチ部が基幹ネットワーク２１から遮断された状態を維持し、機器１１－１のスイッチ部がスイッチ装置２－２と通信可能に接続されていない場合、または、機器１１－１と通信できない場合は、機器１１－４のスイッチ部をスイッチ装置２－１と直接通信可能に接続する設定とする。つまり、機器１１－４は、通常は、ポートＰ２を介した基幹ネットワーク２３との通信を遮断することでループ状の通信経路の形成を回避する一方で、機器１１－１とスイッチ装置２－２との間で通信不良が発生し、あるいは、機器１１－１と機器１１－４とを結ぶ機器ネットワーク２２に通信不良が発生した場合は、遮断していたポートＰ２を介した基幹ネットワーク２３との通信を開始することで、ネットワーク通信の冗長性を確保している。
　なお、機器１１－４のポートＰ２による通信の遮断およびその解除は、例えばポートＶＬＡＮ（仮想ＶＬＡＮ）を利用することで簡易に実現することができる。具体的には、ポートＰ１，Ｐ３に対して同一のＶＬＡＮ番号を設定し、ポートＰ２に対してはポートＰ１，Ｐ３と異なるＶＬＡＮ番号を設定する。このように、ポートＰ１，Ｐ３をポートＰ２と異なるグループに設定する。
　ポートＰ１，Ｐ３が同一のグループに属し、ポートＰ２はこれと異なるグループに属するように設定することにより、ポートＰ１に接続されたネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０４とポートＰ３に接続されたＣＰＵインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０６との間には通信経路が確立されるが、独立してグループ化された単一のポートＰ２については通信経路が確立されない。このため、ネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０４とネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０５間の通信、すなわち、ポートＰ１とポートＰ２間の通信は遮断される。
　なお、図４では、ポートＶＬＡＮが上記のように設定された結果、ＣＰＵ１０１は、ポートＰ１を経由して基幹ネットワーク２１と通信することができるが、ポートＰ２を経由して基幹ネットワーク２１と通信することができないことを矢印Ｒ１で模式的に示している。
　このように、機器１１－４では、スイッチブロック１０３にポートＶＬＡＮを設定しているので、通常、機器１１－４のネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０４とネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０５間の通信は遮断され、機器１１－４のポートＰ２を介した通信は遮断されている。そのため、基幹ネットワーク２１と機器ネットワーク２２との二点での接続にもかかわらず、ネットワークにループ状の通信経路は形成されない。つまり、基幹ネットワーク２１と機器ネットワーク２２との接続により、物理的にはループが形成されているが、基幹ネットワーク２１と機器ネットワーク２２との間の通信経路はスイッチ装置２－２と機器１１－１とを結ぶネットワークケーブルを経由することになり、実質この一箇所で接続された状態である。
　他方、機器１１－４は、機器１１－１のスイッチ部がスイッチ装置２－２と通信可能に接続されていない場合、または、機器１１－１と通信できない場合は、機器１１－１とスイッチ装置２－２との接続または機器ネットワーク２２に障害が発生したと判断し、ポートＶＬＡＮの設定を解除する。この結果、機器１１－４では、ネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０４、ネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０５、およびＣＰＵインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０６間で通信が可能になる。すなわち、機器１１－４は、他の機器１１－１～１１－３と同様に、二つのポートＰ１，Ｐ２を介した通信を行うことができる。
　次に、本実施の形態の動作について図１～図４を参照して説明する。まず、図１のように機器ネットワーク２２が基幹ネットワーク２１に接続された状態で、電源を投入してネットワークシステムを起動する。
　機器１１－１は、起動時に、ポートＰ１を介してスイッチ装置２－２と通信可能に接続される。機器１１－１の判定部５０は、起動後、例えば一定周期でスイッチ装置２－２とのリンク状態を監視しており、機器１１－１のスイッチ部がスイッチ装置２－２と通信可能に接続されているか否かの判定を行い、判定結果を判定情報として保存している。
　他方、機器１１－４は、起動時に、ポートＰ２を介したスイッチ装置２－１との通信を遮断した状態に設定される。これは、初期設定部６０が例えばスイッチブロック１０３にポートＶＬＡＮの設定を行うことでなされる。これにより、ネットワークの通信経路にループは形成されず、機器１１－１～１１－４は、いずれもスイッチ装置２－２を経由して基幹ネットワーク２１に接続される。
　機器１１－４は、起動後、例えば一定周期で、機器１１－１からスイッチ装置２－２とのリンク状態に関する判定情報を取得する。これは、例えば、判定情報取得部６１が一定周期で判定部５０に問い合わせを行い、判定部５０がその応答として最新の判定情報を判定情報取得部６１に返信することでなされる。
　次に、機器１１－４のＣＰＵ（接続制御部）は、最新の判定情報に基づき、機器１１－１のスイッチ部がスイッチ装置２－２と通信可能に接続されている場合は、ポートＰ２を介したスイッチ装置２－１との通信を遮断した状態を維持する。つまり、機器１１－４のスイッチ部は、スイッチ装置２－１との直接の通信に関して、スイッチ装置２－１から遮断された状態のままである。これに対し、機器１１－４のＣＰＵ（接続制御部）は、最新の判定情報に基づいて機器１１－１のスイッチ部がスイッチ装置２－２と通信可能に接続されていない場合、または、機器ネットワーク２２を経由して機器１１－１と通信できない場合は、機器１１－１とスイッチ装置２－２との間に通信不良が発生し、または、機器ネットワーク２２に通信不良が発生したと判断して、ポートＰ２を介して機器１１－４のスイッチ部をスイッチ装置２－１に通信可能に接続する。例えば、機器１１－４のＣＰＵ（接続制御部）は、スイッチブロック１０３に設定していたポートＶＬＡＮを解除することで、機器１１－４のスイッチ部とスイッチ装置２－１とを通信可能に接続する。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、機器ネットワーク２２を基幹ネットワーク２１に二箇所で接続してネットワークを構成した場合において、機器１１－１に判定部５０を設け、かつ、機器１１－４に初期設定部６０および判定情報取得部６１を設け、通常は、機器１１－４とスイッチ装置２－１との直接の通信を遮断し、機器１１－１とスイッチ装置２－２との間または機器ネットワーク２２における通信不良発生時には、機器１１－４とスイッチ装置２－１との直接の通信を開始するようにしたので、簡素な制御処理でループ（リング）状の通信経路の形成を回避すると共に、ネットワークの冗長性を確保することができる。
　また、本実施の形態によれば、基幹ネットワーク２１および機器ネットワーク２２のいずれにもスパニングツリープロトコルを適用することなく、冗長化されたネットワークを構築することができる。
　従来のように、スパニングツリープロトコルを適用したネットワークシステムでは、ルートブリッジを決定するために、すべてのスイッチ間でＢＰＤＵ（Bridge Protocol Data Unit）のやり取りが必要になるなど、スイッチ同士の通信が必要となる。これに対し、本実施の形態では、基幹ネットワーク２１と直接接続される機器１１－１，１１－４に追加機能を設けるだけで、機器１１－２，１１－３および基幹ネットワーク２１には追加機能を設ける必要がなく、さらに、機器１１－１，１１－４間以外でデータの送受信を行うことなく、ネットワークの冗長性を確保することができる。
　また、機器１１－１は、スイッチ装置２－２とのリンク状態を検出することで、機器１１－１と基幹ネットワーク２１とが通信可能か否かを判定している。このように、機器１１－１と基幹ネットワーク２１とが通信可能か否かの判定は、機器１１－１の有する監視機能に基づいて行われるので、基幹ネットワーク２１内に別途通信の可否を判定するための装置等を設ける必要がなく、基幹ネットワーク２１に何らの設定変更を加える必要がない。
　なお、本実施の形態では、図１に示すように、機器１１－１～１１－４は例えばデイジーチェーン状に接続されているとしたが、機器ネットワーク２２と基幹ネットワーク２１とが二箇所で接続される構成であればよく、機器ネットワーク２２の具体的な構成に依存しない。例えば、図５のような構成も可能である。
　図５は、本実施の形態の第１の変形例に係るネットワークシステムの構成を示す図である。図５では、機器ネットワーク２４の構成が図１とは異なっている。すなわち、機器ネットワーク２４は、例えば、機器１１－１～１１－４およびスイッチ装置２－１０等から構成されているが、機器１１－１～１１－４はデイジーチェーン状に接続されていない。具体的には、機器１１－１は機器１１－２と接続され、機器１１－２はスイッチ装置２－１０と接続され、スイッチ装置２－１０は機器１１－３，１１－４とそれぞれ接続されている。ただし、機器１１－１はスイッチ装置２－２と接続され、機器１１－４はスイッチ装置２－１と接続されている点は図１と同様である。なお、機器１１－１，１１－４は図１～図４を参照して説明した機能と同様の機能を有するものとする。
　さらに、機器１１－４は、通常は、スイッチ装置２－１との直接の通信を遮断しており、機器１１－１からの最新の判定情報に基づき、機器１１－１のスイッチ部がスイッチ装置２－２と通信可能に接続されていない場合、または、機器ネットワーク２４を経由して（具体的には、スイッチ装置２－１０、機器１１－２を順次経由して）機器１１－１と通信できない場合は、スイッチ装置２－１との直接の通信を開始する。このような動作により、本変形例は図１～図４の構成の場合と同様の効果を奏する。
　また、本実施の形態では、基幹ネットワーク２１は例えば二つのスイッチ装置２－１，２－２で構成されているが、本実施の形態は基幹ネットワーク２１の構成に依存することなく適用することができる。例えば、図６のような構成も可能である。
　図６は、本実施の形態の第２の変形例に係るネットワークシステムの構成を示す図である。図６では、基幹ネットワーク２３の構成が図１とは異なっている。すなわち、基幹ネットワーク２３は、例えば、スイッチ装置２－１～２－３等から構成されているが、スイッチ装置２－１～２－３の接続により物理的にはループ（リング）が形成されている。また、機器ネットワーク２２は二箇所で基幹ネットワーク２３と接続され、具体的には、機器１１－１とスイッチ装置２－２とが接続され、機器１１－４とスイッチ装置２－１とが接続されている。なお、機器１１－１，１１－４は図１～図４を参照して説明した機能と同様の機能を有するものとする。
　ここで、基幹ネットワーク２３は既に運用されている既存のネットワークであり、この既存の基幹ネットワーク２３に新たに機器ネットワーク２２を接続する場合を考える。この場合、基幹ネットワーク２３は既に運用されているので、通信経路にループ（リング）が形成されないように何らかの方法で既に対処がなされているはずである。そして、この既存の基幹ネットワーク２３に機器ネットワーク２２を接続する場合、基幹ネットワーク２３と機器ネットワーク２２とこれらを接続するネットワークケーブルにより物理的には新たにループ（リング）が形成されることになるが、機器１１－１，１１－４が図１～図４を用いて説明した制御処理を行うことにより、ループ状の通信経路の発生を回避し、ネットワークの冗長性も確保することができる。
　このように、既に基幹ネットワーク２３が構築され、この基幹ネットワーク２３に後から機器ネットワーク２２を接続して機器１１－１～１１－４を実装する場合でも、基幹ネットワーク２３の構成に依存することなく、かつ基幹ネットワーク２３の構成を変更することなく、ループの形成を回避することができる。よって、機器ネットワーク２２を追加的に付加する場合でもネットワークシステムの構築が容易となる。
　これに対し、従来のように、スパニングツリープロトコルを適用する場合には、サブネットワークの新たな接続に際して、接続後のネットワーク全体に対してスパニングツリープロトコルを適用して通信経路を再構築する必要がある。
実施の形態２．
　図７は、本実施の形態に係るネットワークシステムの構成の一例を示す図である。図７に示すように、本実施の形態に係るネットワークシステムは列車内に構築されている。列車は、例えば複数の車両を連結した編成からなり、例えば１号車（先頭車両または後尾車両）と２号車を示している。なお、列車が１両編成の場合および３両以上の編成からなる場合も同様である。
　基幹ネットワーク２０１は、列車内で車両間にわたって設けられたネットワークである。基幹ネットワーク２０１は、例えば、スイッチ装置２－１～２－４および管理装置１を備えて構成されている。スイッチ装置２－１～２－４は、例えばこの順でデイジーチェーン状に接続されている。すなわち、スイッチ装置２－１はスイッチ装置２－２と接続され、スイッチ装置２－２はスイッチ装置２－３と接続され、スイッチ装置２－３はスイッチ装置２－４と接続されている。管理装置１、スイッチ装置２－１，２－２は例えば１号車に搭載されている。管理装置１は例えばスイッチ装置２－１と接続されている。スイッチ装置２－３，２－４は例えば２号車に搭載されている。スイッチ装置２－１～２－４は、実施の形態１と同様に、それぞれ例えばイーサネット（登録商標）スイッチである。なお、各車両に搭載されるスイッチ装置の個数は図示例の２台に限定されない。
　管理装置１は、機器１１－１～１１－９の状態を監視するために、基幹ネットワーク２０１および機器ネットワーク２０２，２０３を利用してこれらの機器と定期的に通信を行っている。管理装置１は具体的には列車情報管理装置である。列車情報管理装置は、列車情報を収集し管理する装置であって、車両搭載機器の動作状態を監視すると共に各機器の動作を個別に制御することができる。列車情報管理装置は、車両搭載機器に対して定期的に状態データ要求信号を送信し、各機器はこの状態データ要求信号を受信すると管理装置１に対してその機器の状態データを含んだ応答信号を返信する。このようにして、列車情報管理装置は定期的に車両搭載機器と通信をする。なお、管理装置１を１号車以外の車両に設けてもよいし、管理装置１を各車両に設けてもよい。
　機器ネットワーク２０２は、１号車に設けられた機器のサブネットワークであり、基幹ネットワーク２０１と二箇所で接続されている。機器ネットワーク２０２は、例えばデイジーチェーン状に接続された４つの機器１１－１～１１－４からなる。具体的には、機器１１－１は機器１１－２と接続され、機器１１－２は機器１１－３と接続され、機器１１－３は機器１１－４と接続されている。なお、機器１１－１～１１－４は、それぞれ実施の形態１で説明した機器１１と同様の内部構成を有する（図２～図４参照）。特に、機器ネットワーク２０２の機器１１－１は、スイッチ装置２－２と接続され、実施の形態１の機器１１－１と同じ機能を有し、機器ネットワーク２０２の機器１１－４は、スイッチ装置２－１と接続され、実施の形態１の機器１１－４と同じ機能を有する。このように、機器ネットワーク２０２と基幹ネットワーク２０１との接続態様は、実施の形態１の図１と同様である。
　機器ネットワーク２０３は、２号車に設けられた機器のサブネットワークであり、基幹ネットワーク２０１と二箇所で接続されている。機器ネットワーク２０３は、例えばデイジーチェーン状に接続された５つの機器１１－５～１１－９からなる。具体的には、機器１１－５は機器１１－６と接続され、機器１１－６は機器１１－７と接続され、機器１１－７は機器１１－８と接続され、機器１１－８は機器１１－９と接続されている。なお、機器１１－５～１１－９は、それぞれ実施の形態１で説明した機器１１と同様の内部構成を有する（図２～図４参照）。特に、機器ネットワーク２０３の機器１１－５は、スイッチ装置２－４と接続され、実施の形態１の機器１１－１と同じ機能を有し、機器ネットワーク２０３の機器１１－９は、スイッチ装置２－３と接続され、実施の形態１の機器１１－４と同じ機能を有する。このように、機器ネットワーク２０３と基幹ネットワーク２０１との接続態様も、実施の形態１の図１と同様である。
　以上より、本実施の形態では、機器ネットワーク２０２，２０３をそれぞれ基幹ネットワーク２０１に二箇所で接続してネットワークを構成した場合において、実施の形態１と同様にして、スパニングツリープロトコルを適用することなく、簡素な制御処理でループ状の通信経路の形成を回避すると共に、ネットワークの冗長性を確保することができる。
　なお、機器１１－１～１１－９は、例えば表示器とすることができる。この場合、機器ネットワーク２０２，２０３の冗長性が確保され、機器１１－１～１１－９による車内表示の冗長性が確保される。
　なお、本実施の形態では、機器ネットワークを各車両に設ける構成としたが、機器ネットワークが複数の車両にわたって設けられている構成でもよい。本実施の形態のその他の構成、動作および効果は、実施の形態１と同様である。
　本発明は、冗長構成のネットワークシステムとして有用である。
　１　管理装置、２－１～２－４，２－１０　スイッチ装置、１１－１～１１－９　機器、２１，２３，２０１　基幹ネットワーク、２２，２４，２０２，２０３　機器ネットワーク、５０　判定部、６０　初期設定部、６１　判定情報取得部、１０１　ＣＰＵ、１０２　スイッチ部、１０３　スイッチブロック、１０４，１０５　ネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部、１０６　ＣＰＵインターフェース（Ｉ／Ｆ）部、Ｐ１～Ｐ３　ポート。

Claims (5)

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