WO2018220749A1 - 通信装置、通信方法及び通信プログラム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a communication device, a communication method, and a communication program.
- Qbv is a standard for performing bandwidth control by controlling transmission timing on a time basis.
- a packet is transmitted from a plurality of priority transmission queues of a transmission port according to the Gate control list.
- the gate control list a plurality of communication periods are described, a gate state (open / close) is described for each communication period, and a control time width T of each communication period is described. Details of Qbv are described in Non-Patent Document 1.
- a communication band for control communication of an FA device and a communication band for IP communication can be provided by setting a Gate control list.
- a communication band for control communication and a communication band for IP communication are provided, it is possible to perform IP communication on the same network while performing control communication with high real-time characteristics.
- a communication band for non-periodic communication is secured as a communication band for control communication of the FA device. For this reason, it is possible to perform non-periodic communication in the secured non-periodic communication band.
- the communication band since the communication band is controlled by the Gate control list, the communication band cannot be flexibly controlled according to the situation, and the communication band cannot be used efficiently. There are challenges.
- the present invention has one of the main purposes to solve such problems. More specifically, the main purpose is to perform flexible communication control according to the situation so that the communication band can be used efficiently.
- the communication device is A first communication control unit that performs communication control by applying a standard rule that is a standard communication control rule; An event detector for detecting the occurrence of an application stop event for stopping the application of the standard rule; When the occurrence of the application stop event is detected by the event detection unit, the application of the standard rule by the first communication control unit is stopped, and communication control is performed by applying an alternative rule that replaces the standard rule. And a second communication control unit for performing.
- communication control is performed by changing a communication control rule when an application stop event occurs. Therefore, according to the present invention, flexible communication control according to the situation can be performed, and the communication band can be used efficiently.
- FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a communication system according to Embodiment 1.
- FIG. 2 is a diagram illustrating a hardware configuration example of a communication device according to Embodiment 1.
- FIG. 3 is a diagram illustrating a functional configuration example of a communication device according to Embodiment 1.
- FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an Extra Gate control list according to the first embodiment.
- FIG. 3 shows an example of a communication sequence according to the first embodiment.
- FIG. 3 shows an example of a communication sequence according to the first embodiment.
- 4 is a flowchart showing an operation example of the communication apparatus according to the first embodiment.
- FIG. *** Explanation of configuration *** FIG. 1 shows a configuration example of a communication system according to the present embodiment.
- the communication system according to the present embodiment is a communication system of a line network.
- the network may not be a line network, but may be a network of another shape such as a ring network, a star network, or a bus network.
- the communication system shown in FIG. 1 includes a communication device A 100a, a communication device B 100b, a communication device C 100c, a terminal device A 200a, and a terminal device B 200b.
- the terminal device 200 is, for example, a general PC (Personal Computer).
- FIG. 2 shows a hardware configuration example of the communication apparatus 100 according to the present embodiment.
- FIG. 3 shows a functional configuration example of the communication apparatus 100 according to the present embodiment.
- Communication device 100 is a computer. As illustrated in FIG. 2, the communication device 100 includes a processor 901, a memory 902, an auxiliary storage device 903, and a communication interface 904 as hardware. As illustrated in FIG. 3, the communication apparatus 100 includes a port transmission / reception unit 101, a relay control unit 102, a gate control unit 103, a frame analysis unit 104, and a time synchronization processing unit 105 as functional configurations.
- the auxiliary storage device 903 stores programs that realize the functions of the port transmission / reception unit 101, the relay control unit 102, the gate control unit 103, the frame analysis unit 104, and the time synchronization processing unit 105. Then, the program is loaded into the memory 902, and the processor 901 reads the program.
- FIG. 2 schematically shows a state in which the processor 901 is executing a program that realizes the functions of the port transmission / reception unit 101, the relay control unit 102, the gate control unit 103, the frame analysis unit 104, and the time synchronization processing unit 105.
- the memory 902 stores a Gate control list and an Extra Gate control list.
- the communication interface 904 is used for transmission and reception of communication frames with other communication devices 100 and terminal devices 200.
- the communication interface 904 includes a plurality of transmission ports and a plurality of reception ports. Each transmission port is provided with a transmission queue. Each reception port is provided with a reception queue.
- the port transmission / reception unit 101 acquires a communication frame transferred from a relay control unit 102 or a frame analysis unit 104 described later.
- the port transmitting / receiving unit 101 stores the acquired communication frame in a transmission queue provided for each priority.
- the communication frame stored in the transmission queue is transmitted from the transmission port to the network when the Gate state of each transmission queue is Open in the Gate control list in accordance with the specification of IEEE 802.1Qbv.
- the Gate state of each transmission queue is Close in the Gate control list, the communication frame is held in the transmission queue until the Gate state becomes Open.
- the port transmission / reception unit 101 extracts the communication frame from the reception queue, and transfers the extracted communication frame to the relay control unit 102 and the frame analysis unit 104.
- the communication device 100 may be provided with only one port transmission / reception unit 101. Further, the communication device 100 may be provided with three or more port transmission / reception units 101.
- the relay control unit 102 analyzes the communication frame transferred from the port transmission / reception unit 101. Then, as a result of the analysis, the relay control unit 102 transfers the communication frame to the corresponding port transmission / reception unit 101 when the communication frame is to be transmitted from another port transmission / reception unit 101 to the network.
- the method for determining whether or not to relay a communication frame is the same as the method for determining a general relay device (switching hub) that relays a communication frame. For example, the relay control unit 102 determines whether or not to relay a communication frame from a destination address in the communication frame. Note that when only one port transmission / reception unit 101 is provided in the communication apparatus 100, the relay control unit 102 is not necessary.
- the gate control unit 103 performs communication control of the communication frame by applying the rules described in the Gate control list.
- the rules described in the Gate control list are standard communication control rules.
- the rules described in the Gate control list correspond to standard rules.
- the gate control unit 103 stops the application of the rule described in the Gate control list when the occurrence of the application stop event is detected by the frame analysis unit 104 described later. Then, the gate control unit 103 performs communication control of the communication frame by applying the rules described in the Extra Gate control list.
- the application stop event is an event for stopping the application of the rule described in the Gate control list.
- the rules described in the Extra Gate control list are rules that substitute for the rules described in the Gate control list.
- the rules described in the Extra Gate control list correspond to substitution rules.
- the gate control unit 103 corresponds to a first communication control unit and a second communication control unit.
- the processing performed by the gate control unit 103 corresponds to a first communication control process and a second communication control process.
- the frame analysis unit 104 analyzes the communication frame transferred from the port transmission / reception unit 101. Then, the frame analysis unit 104 determines whether the data included in the communication frame is data to be stored in the memory 902. If the data included in the communication frame is data to be stored in the memory 902, the frame analysis unit 104 transfers the data to the memory 902. The frame analysis unit 104 determines whether the data included in the communication frame is time synchronization data to be notified to the time synchronization processing unit 105 described later. If the data included in the communication frame is time synchronization data, the frame analysis unit 104 transfers the time synchronization data to the time synchronization processing unit 105. Furthermore, the frame analysis unit 104 determines whether an application stop event has occurred.
- the frame analysis unit 104 When the application stop event has occurred, the frame analysis unit 104 notifies the gate control unit 103 that the application stop event has occurred. Further, the frame analysis unit 104 reads data from the memory 902 and generates a communication frame addressed to another communication device 100 including the read data. Then, the frame analysis unit 104 transfers the generated communication frame to the port transmission / reception unit 101.
- the frame analysis unit 104 corresponds to an event detection unit. The processing performed by the frame analysis unit 104 corresponds to event detection processing.
- the time synchronization processing unit 105 performs time synchronization processing from the time synchronization data notified from the frame analysis unit 104.
- Time synchronization data and time synchronization processing are information and processing necessary for synchronizing time between devices connected to a network defined by IEEE 1588 or the like.
- FIG. 4 shows an example of the Extra Gate control list.
- a gate state is defined for each application stop event.
- a control communication end event and an emergency communication start event are shown as application stop events.
- the control communication end event is an event that the communication of the standard frame is completed before the expiration of the standard communication period provided as the communication period of the communication frame (hereinafter referred to as a standard frame) to which the rule of the Gate control list is applied. is there.
- the emergency communication start event is an event that communication of a communication frame having a higher priority than a standard frame (hereinafter referred to as a high-order frame) is started before completion of communication of the standard frame.
- the high-order frame is an emergency communication frame that is a communication frame for emergency communication, for example.
- the gate state is a control parameter for the gate of the transmission queue. “O” indicates Open of the gate, and “C” indicates Close of the gate.
- a standard frame having a high priority hereinafter also referred to as a high priority standard frame
- a standard frame having a medium priority hereinafter also referred to as a medium priority standard frame
- “low” standard frames hereinafter also referred to as low priority standard frames.
- the communication apparatus 100 is provided with a transmission queue corresponding to the priority.
- the communication device 100 includes a transmission queue for high priority standard frames (transmission queue 1, Q1), a transmission queue for medium priority standard frames (transmission queue 2, Q2), and a transmission queue for low priority standard frames (transmission). Queues 3, Q3) are provided.
- the leftmost “o” or “C” indicates the gate state of the transmission queue (transmission queue 1, Q1) of the high priority standard frame.
- the center “o” or “C” indicates the state of the gate of the transmission queue (transmission queue 2, Q2) of the medium priority standard frame.
- the rightmost “o” or “C” indicates the state of the gate of the transmission queue (transmission queue 3, Q3) of the low priority standard frame.
- the gates of all transmission queues become Open (o, o, o).
- the emergency communication start event only the gate of the transmission queue of the high priority standard frame becomes Open (o, C, C).
- FIG. 5 shows an example of a communication sequence according to the present embodiment.
- the communication device A 100a, the communication device B 100b, and the communication device C 100c operate at synchronized times. Further, the communication device A 100a, the communication device B 100b, and the communication device C 100c perform communication control according to the same Gate control list. Each of the communication device A 100a, the communication device B 100b, and the communication device C 100c is, for example, an FA device. For this reason, the communication device A 100a, the communication device B 100b, and the communication device C 100c need to communicate device control data with high priority.
- the terminal device A 200a and the terminal device B 200b are, for example, general PCs, and therefore perform low-priority communication irregularly.
- each row of the Gate control list indicates a communication period of a standard frame (referred to as a standard communication period).
- the standard communication period (hereinafter referred to as standard communication period (1)) in the first row is 500 ⁇ sec.
- the standard communication period in the second row (hereinafter referred to as standard communication period (2)) is 250 ⁇ s.
- the standard communication period in the third row (hereinafter referred to as standard communication period (3)) is 250 ⁇ s.
- the Gate state of the standard communication period (1) is (o, C, C), and only the gate of the transmission queue 1 is Open. That is, in the standard communication period (1), only high priority standard frame communication is allowed.
- the Gate state of the standard communication period (2) is (C, o, C), and only the gate of the transmission queue 2 is Open. That is, in the standard communication period (2), only medium priority standard frame communication is allowed.
- the Gate state of the standard communication period (3) is (o, o, o), and the gates of all transmission queues are Open. That is, in the standard communication period (3), communication of all standard frames is permitted.
- the Extra Gate control list shown in FIG. 5 is the same as the Extra Gate control list shown in FIG.
- an application stop event has occurred in the standard communication period (1). More specifically, it is assumed that the communication of the high priority standard frame between the communication devices 100 including the non-periodic communication is completed when 300 ⁇ sec has elapsed from the start of the standard communication period (1). For example, it is assumed that the frame analysis unit 104 of the communication device C100c detects that the communication of the high priority standard frame has ended. That is, the frame analysis unit 104 of the communication device C100c detects that the communication of the high priority standard frame has ended before the expiration of the standard communication period (1) (detection of a control communication end event).
- the frame analysis unit 104 of the communication device C 100c notifies the communication device A 100a and the communication device B 100b that the communication of the high-priority standard frame is completed by the frame A.
- the frame analysis unit 104 analyzes the frame A to detect that the communication of the high priority standard frame is completed before the standard communication period (1) expires (control communication end event). Detection).
- the frame analysis unit 104 notifies the gate control unit 103 of the occurrence of a control communication end event. Then, the gate control unit 103 stops applying the Gate control list and starts applying the Extra Gate control list.
- the gate control unit 103 performs communication control by applying (o, o, o) on the first line of the Extra Gate control list. That is, the gate control unit 103 sets the gates of the transmission queue 2 and the transmission queue 3 to Open for 200 ⁇ s that is the remaining period of the standard communication period (1), and sets the medium priority standard frame and the low priority standard frame. Communicate. The medium priority standard frame and the low priority standard frame transmitted / received in the remaining period of the standard communication period (1) correspond to a low-order frame. When 200 ⁇ sec elapses, the gate control unit 103 of each communication device 100 shifts to the standard communication period (2), and performs communication control according to (C, o, C) on the second line of the Gate control list.
- the gate control unit 103 of each communication device 100 performs the standard communication period (2). Transition. Further, here, an example has been described in which the control communication end event occurs before the standard communication period (1) expires, but the control communication before the standard communication period (2) expires or the standard communication period (3) expires. Even when the end event occurs, the same processing as described above is performed.
- the frame analysis unit 104 of the communication device C100c detects that emergency communication is necessary (detection of an emergency communication start event).
- the frame analysis unit 104 of the communication device C100c starts emergency communication with the communication device A100a and the communication device B100b by the frame A.
- the frame analysis unit 104 analyzes the frame A to detect that emergency communication has started (detection of an emergency communication start event).
- the frame analysis unit 104 notifies the gate control unit 103 of the occurrence of an emergency communication start event.
- the gate control unit 103 stops applying the Gate control list and starts applying the Extra Gate control list. More specifically, the gate control unit 103 performs communication control by applying (o, C, C) on the second line of the Extra Gate control list. That is, the gate control unit 103 transmits / receives an emergency communication frame as a high-priority standard frame by setting the transmission queue 1 to Open for 200 ⁇ sec that is the remaining period of the standard communication period (1). As described above, the emergency communication frame corresponds to a high-order frame. When an emergency communication start event occurs, the gate control unit 103 of each communication device 100 transmits a transmission queue according to (o, C, C) in the second line of the Extra Data control list until the transmission / reception of the emergency communication frame is completed. Control.
- the gate control unit 103 of each communication device 100 resumes the standard communication period (1).
- the gate control unit 103 of each communication device 100 may perform communication control according to the gate state in the first row of the Gate control list for 500 ⁇ sec after transmission / reception of the emergency communication frame is completed. Further, the gate control unit 103 of each communication device 100 sets the gate state in the first row of the Gate control list for 200 ⁇ sec, which is the remaining period of the standard communication period (1), after the transmission and reception of the emergency communication frame is completed. You may perform communication control according to it. In this case, the gate control unit 103 measures the duration of the standard communication period (1).
- the gate control unit 103 determines the duration (for example, 300 ⁇ sec) of the standard communication period (1) until the occurrence of the emergency communication start event from the standard communication period (1) (500 ⁇ sec). Subtraction is performed to obtain the remaining period (for example, 200 ⁇ s) of the standard communication period (1). Then, after the transmission / reception of the emergency communication frame is completed, the gate control unit 103 performs communication according to the gate state in the first row of the Gate control list for the remaining period of the standard communication period (1) thus obtained. Take control. In FIG. 6, an example in which the gate control unit 103 of each communication device 100 performs communication control according to the gate state of the first line of the Gate control list for 500 ⁇ sec after transmission / reception of the emergency communication frame is completed.
- the gate control unit 103 outputs the value of the gate control list corresponding to the current time notified from the time synchronization processing unit 105 to the port transmitting / receiving unit 101 (step S701). That is, the gate control unit 103 determines whether the current time corresponds to the standard communication period (1) to the standard communication period (3), and acquires the gate state of the corresponding standard communication period from the Gate control list. Then, the gate control unit 103 outputs the acquired gate state value to the port transmitting / receiving unit 101.
- the gate control unit 103 sets the value of the Gate state of the Extra Data control list corresponding to the application stop event that has occurred. Is output to the port transmitting / receiving unit 101 (step S703).
- step S704 determines whether or not the standard communication period has expired (step S704). S705). When the standard communication period has expired (YES in step S705), the gate control list gate state value corresponding to the current time notified from the time synchronization processing unit 105 is output to the port transmitting / receiving unit 101 (step S707). On the other hand, if the standard communication period has not expired (YES in step S705), the gate control unit 103 outputs the value of the gate state of the Extra Data control list to the port transmitting / receiving unit 101 (step S703). That is, the gate control unit 103 outputs the value of the gate state of the Extra Data control list to the port transmission / reception unit 101 until the standard communication period expires.
- the gate control unit 103 determines whether transmission / reception of the emergency communication frame has ended. Determination is made (step S706). Specifically, the gate control unit 103 determines whether or not the frame analysis unit 104 has notified that the transmission / reception of the emergency communication frame has ended. When the transmission / reception of the emergency communication frame has been completed (YES in step S706), the gate control unit 103 transmits and receives the value of the gate state of the Data control list corresponding to the current time notified from the time synchronization processing unit 105 to the port. The data is output to the unit 101 (step S707).
- the gate control unit 103 outputs the value of the gate state of the Extra Data control list to the port transmission / reception unit 101 (step S703). That is, the gate control unit 103 outputs the value of the gate state of the Extra Data control list to the port transmission / reception unit 101 until the transmission / reception of the emergency communication frame is completed.
- a processor 901 illustrated in FIG. 2 is an IC (Integrated Circuit) that performs processing.
- the processor 901 is, for example, a CPU (Central Processing Unit) or a DSP (Digital Signal Processor).
- the memory 902 shown in FIG. 2 is a RAM (Random Access Memory).
- the auxiliary storage device 903 illustrated in FIG. 2 is, for example, a ROM (Read Only Memory), a flash memory, or an HDD (Hard Disk Drive).
- the communication interface 904 shown in FIG. 2 includes a receiver that receives data and a transmitter that transmits data.
- the communication interface 904 is, for example, a communication chip or a NIC (Network Interface Card).
- the auxiliary storage device 903 also stores an OS (Operating System). Then, at least a part of the OS is executed by the processor 901.
- the processor 901 executes a program that realizes the functions of the port transmission / reception unit 101, the relay control unit 102, the gate control unit 103, the frame analysis unit 104, and the time synchronization processing unit 105 while executing at least a part of the OS.
- the processor 901 executes the OS, task management, memory management, file management, communication control, and the like are performed.
- At least one of information, data, a signal value, and a variable value indicating processing results of the port transmission / reception unit 101, the relay control unit 102, the gate control unit 103, the frame analysis unit 104, and the time synchronization processing unit 105 is stored in the memory 902. , Stored in at least one of the auxiliary storage device 903, the register in the processor 901, and the cache memory.
- programs for realizing the functions of the port transmission / reception unit 101, the relay control unit 102, the gate control unit 103, the frame analysis unit 104, and the time synchronization processing unit 105 are a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, and a Blu-ray (registered trademark). ) It may be stored in a portable storage medium such as a disk or DVD.
- the communication apparatus 100 may be realized by a processing circuit such as a logic IC (Integrated Circuit), a GA (Gate Array), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or an FPGA (Field-Programmable Gate Array).
- a processing circuit such as a logic IC (Integrated Circuit), a GA (Gate Array), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or an FPGA (Field-Programmable Gate Array).
- processing circuitry the superordinate concept of the processor, the memory, the combination of the processor and the memory, and the processing circuit is referred to as “processing circuitry”. That is, the processor, the memory, the combination of the processor and the memory, and the processing circuit are specific examples of “processing circuitries”.
- 100 communication device 101 port transmission / reception unit, 102 relay control unit, 103 gate control unit, 104 frame analysis unit, 105 time synchronization processing unit, 200 terminal device.
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Abstract
ゲート制御部(103)は、標準の通信制御ルールである標準ルールを適用して通信制御を行う。フレーム解析部(104)は、標準ルールの適用を停止する適用停止イベントの発生を検出する。ゲート制御部(103)は、フレーム解析部(104)により適用停止イベントの発生が検出された場合に、標準ルールの適用を停止し、標準ルールを代替する代替ルールを適用して通信制御を行う。
Description
本発明は、通信装置、通信方法及び通信プログラムに関する。
FA(Factory Automation)システムでは、制御通信のリアルタイム性を維持しつつ、TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)などの非リアルタイム通信を同一ネットワーク上で行うために、IEEE802.1Qbv(以降、Qbvともいう)を利用することが検討されている。
Qbvは送信タイミングを時間ベースでコントロールすることで帯域制御を行う規格である。Qbvでは、Gate control listに従って、パケットが送信ポートの複数の優先度送信キューから送信される。Gate control listでは、複数の通信期間が記述され、通信期間ごとにゲートの状態(open/close)が記述され、また、各通信期間の制御時間幅Tが記述される。なお、Qbvの詳細は非特許文献1に記載されている。
Qbvは送信タイミングを時間ベースでコントロールすることで帯域制御を行う規格である。Qbvでは、Gate control listに従って、パケットが送信ポートの複数の優先度送信キューから送信される。Gate control listでは、複数の通信期間が記述され、通信期間ごとにゲートの状態(open/close)が記述され、また、各通信期間の制御時間幅Tが記述される。なお、Qbvの詳細は非特許文献1に記載されている。
IEEE 802.1Qbv-2015-IEEE Standard for Local and metropolitan area networks -- Bridges and Bridged Networks - Amendment 25: Enhancements for Scheduled Traffic
IEEE 802.1Qbvを適用したFAシステムでは、Gate control listの設定によりFA機器の制御通信用の通信帯域とIP通信用の通信帯域とを設けることができる。制御通信用の通信帯域とIP通信用の通信帯域とを設けた場合は、リアルタイム性の高い制御通信を行いつつ、同一ネットワーク上でIP通信も実施することが可能である。
また、FA機器の制御通信用の通信帯域には非定期通信用の通信帯域が確保されている。このため、確保された非定期通信用の通信帯域において非定期通信を行うことが可能である。
しかし、Qbvを適用した通信システムでは、Gate control listによって通信帯域が制御されるため、通信帯域を状況に応じて柔軟に制御することができず、通信帯域を効率的に利用することができないという課題がある。
また、FA機器の制御通信用の通信帯域には非定期通信用の通信帯域が確保されている。このため、確保された非定期通信用の通信帯域において非定期通信を行うことが可能である。
しかし、Qbvを適用した通信システムでは、Gate control listによって通信帯域が制御されるため、通信帯域を状況に応じて柔軟に制御することができず、通信帯域を効率的に利用することができないという課題がある。
本発明は、このような課題を解決することを主な目的の一つとしている。より具体的には、状況に応じた柔軟な通信制御を行って、通信帯域を効率的に利用できるようにすることを主な目的とする。
本発明に係る通信装置は、
標準の通信制御ルールである標準ルールを適用して通信制御を行う第1の通信制御部と、
前記標準ルールの適用を停止する適用停止イベントの発生を検出するイベント検出部と、
前記イベント検出部により前記適用停止イベントの発生が検出された場合に、前記第1の通信制御部による前記標準ルールの適用を停止し、前記標準ルールを代替する代替ルールを適用して通信制御を行う第2の通信制御部とを有する。
標準の通信制御ルールである標準ルールを適用して通信制御を行う第1の通信制御部と、
前記標準ルールの適用を停止する適用停止イベントの発生を検出するイベント検出部と、
前記イベント検出部により前記適用停止イベントの発生が検出された場合に、前記第1の通信制御部による前記標準ルールの適用を停止し、前記標準ルールを代替する代替ルールを適用して通信制御を行う第2の通信制御部とを有する。
本発明では、適用停止イベントの発生により通信制御ルールを変更して通信制御を行う。このため、本発明によれば、状況に応じた柔軟な通信制御を行うことができ、通信帯域を効率的に利用することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。以下の実施の形態の説明及び図面において、同一の符号を付したものは、同一の部分又は相当する部分を示す。
実施の形態1.
***構成の説明***
図1は、本実施の形態に係る通信システムの構成例を示す。
図1に示すように、本実施の形態に係る通信システムは、ライン型ネットワークの通信システムである。なお、ネットワークは、ライン型ネットワークでなくてもよく、リング型、スター型、バス型等、他の形状のネットワークであってもよい。
図1に示す通信システムには、通信装置A100a、通信装置B100b、通信装置C100c、端末装置A200a及び端末装置B200bが含まれる。以下、通信装置A100a、通信装置B100b及び通信装置C100cを区別する必要がないときは、これらをまとめて通信装置100という。また、端末装置A200a及び端末装置B200bを区別する必要がないときは、これらをまとめて端末装置200という。
端末装置200は、例えば、一般的なPC(Personal Computer)である。
***構成の説明***
図1は、本実施の形態に係る通信システムの構成例を示す。
図1に示すように、本実施の形態に係る通信システムは、ライン型ネットワークの通信システムである。なお、ネットワークは、ライン型ネットワークでなくてもよく、リング型、スター型、バス型等、他の形状のネットワークであってもよい。
図1に示す通信システムには、通信装置A100a、通信装置B100b、通信装置C100c、端末装置A200a及び端末装置B200bが含まれる。以下、通信装置A100a、通信装置B100b及び通信装置C100cを区別する必要がないときは、これらをまとめて通信装置100という。また、端末装置A200a及び端末装置B200bを区別する必要がないときは、これらをまとめて端末装置200という。
端末装置200は、例えば、一般的なPC(Personal Computer)である。
図2は、本実施の形態に係る通信装置100のハードウェア構成例を示す。図3は、本実施の形態に係る通信装置100の機能構成例を示す。
本実施の形態に係る通信装置100は、コンピュータである。
通信装置100は、図2に示すように、ハードウェアとして、プロセッサ901、メモリ902、補助記憶装置903及び通信インタフェース904を備える。
また、通信装置100は、図3に示すように、機能構成として、ポート送受信部101、中継制御部102、ゲート制御部103、フレーム解析部104及び時刻同期処理部105を備える。
補助記憶装置903には、ポート送受信部101、中継制御部102、ゲート制御部103、フレーム解析部104及び時刻同期処理部105の機能を実現するプログラムが記憶されている。
そして、当該プログラムがメモリ902にロードされ、プロセッサ901がプログラムを読み出す。そして、プロセッサ901がプログラムを実行して、後述するポート送受信部101、中継制御部102、ゲート制御部103、フレーム解析部104及び時刻同期処理部105の動作を行う。
図2では、プロセッサ901がポート送受信部101、中継制御部102、ゲート制御部103、フレーム解析部104及び時刻同期処理部105の機能を実現するプログラムを実行している状態を模式的に表している。
メモリ902には、Gate control list及びExtra Gate control listが記憶されている。
通信インタフェース904は、他の通信装置100及び端末装置200との通信フレームの送信及び受信に用いられる。通信インタフェース904には、複数の送信ポート及び複数の受信ポートが含まれる。また、各送信ポートには送信キューが設けられている。また、各受信ポートには受信キューが設けられている。
通信装置100は、図2に示すように、ハードウェアとして、プロセッサ901、メモリ902、補助記憶装置903及び通信インタフェース904を備える。
また、通信装置100は、図3に示すように、機能構成として、ポート送受信部101、中継制御部102、ゲート制御部103、フレーム解析部104及び時刻同期処理部105を備える。
補助記憶装置903には、ポート送受信部101、中継制御部102、ゲート制御部103、フレーム解析部104及び時刻同期処理部105の機能を実現するプログラムが記憶されている。
そして、当該プログラムがメモリ902にロードされ、プロセッサ901がプログラムを読み出す。そして、プロセッサ901がプログラムを実行して、後述するポート送受信部101、中継制御部102、ゲート制御部103、フレーム解析部104及び時刻同期処理部105の動作を行う。
図2では、プロセッサ901がポート送受信部101、中継制御部102、ゲート制御部103、フレーム解析部104及び時刻同期処理部105の機能を実現するプログラムを実行している状態を模式的に表している。
メモリ902には、Gate control list及びExtra Gate control listが記憶されている。
通信インタフェース904は、他の通信装置100及び端末装置200との通信フレームの送信及び受信に用いられる。通信インタフェース904には、複数の送信ポート及び複数の受信ポートが含まれる。また、各送信ポートには送信キューが設けられている。また、各受信ポートには受信キューが設けられている。
図3において、ポート送受信部101は、後述する中継制御部102又はフレーム解析部104から転送される通信フレームを取得する。そして、ポート送受信部101は、取得した通信フレームを優先度ごとに設けられた送信キューに格納する。送信キューに格納された通信フレームは、IEEE 802.1Qbvの規定に従い、Gate control listにおいて各送信キューのGate stateがOpenの場合に、送信ポートからネットワークに送信される。Gate control listにおいて各送信キューのGate stateがCloseの場合はGate stateがOpenになるまで通信フレームは送信キューで保持される。
また、ネットワークから受信された通信フレームは受信キューで保持された後、ポート送受信部101が通信フレームを受信キューから取り出し、取り出した通信フレームを中継制御部102及びフレーム解析部104へ転送する。
図3では、二つのポート送受信部101が記載されているが、通信装置100に一つのポート送受信部101のみが設けられていてもよい。また、通信装置100に三つ以上のポート送受信部101が設けられていてもよい。
また、ネットワークから受信された通信フレームは受信キューで保持された後、ポート送受信部101が通信フレームを受信キューから取り出し、取り出した通信フレームを中継制御部102及びフレーム解析部104へ転送する。
図3では、二つのポート送受信部101が記載されているが、通信装置100に一つのポート送受信部101のみが設けられていてもよい。また、通信装置100に三つ以上のポート送受信部101が設けられていてもよい。
中継制御部102は、ポート送受信部101から転送された通信フレームを解析する。そして、中継制御部102は、解析の結果、他のポート送受信部101からネットワークへ送信すべき通信フレームの場合、該当するポート送受信部101へ通信フレームを転送する。
通信フレームを中継すべきか否かの判定方法は、通信フレームを中継する一般的な中継装置(スイッチングハブ)の判定方法と同様である。中継制御部102は、例えば通信フレーム内の宛先アドレスから通信フレームを中継すべきか否かを判定する。
なお、通信装置100に設けられているポート送受信部101が一つのみの場合は、中継制御部102は不要である。
通信フレームを中継すべきか否かの判定方法は、通信フレームを中継する一般的な中継装置(スイッチングハブ)の判定方法と同様である。中継制御部102は、例えば通信フレーム内の宛先アドレスから通信フレームを中継すべきか否かを判定する。
なお、通信装置100に設けられているポート送受信部101が一つのみの場合は、中継制御部102は不要である。
ゲート制御部103は、Gate control listに記述されているルールを適用して通信フレームの通信制御を行う。Gate control listに記述されているルールは、標準の通信制御ルールである。Gate control listに記述されているルールは、標準ルールに相当する。
また、ゲート制御部103は、後述するフレーム解析部104により適用停止イベントの発生が検出された場合に、Gate control listに記述されているルールの適用を停止する。そして、ゲート制御部103は、Extra Gate control listに記述されているルールを適用して通信フレームの通信制御を行う。適用停止イベントは、Gate control listに記述されているルールの適用を停止するイベントである。Extra Gate control listに記述されているルールは、Gate control listに記述されているルールを代替するルールである。Extra Gate control listに記述されているルールは、代替ルールに相当する。
Gate control list、Extra Gate control list及び適用停止イベントの詳細は後述する。
ゲート制御部103は、第1の通信制御部及び第2の通信制御部に相当する。また、ゲート制御部103により行われる処理は、第1の通信制御処理及び第2の通信制御処理に相当する。
また、ゲート制御部103は、後述するフレーム解析部104により適用停止イベントの発生が検出された場合に、Gate control listに記述されているルールの適用を停止する。そして、ゲート制御部103は、Extra Gate control listに記述されているルールを適用して通信フレームの通信制御を行う。適用停止イベントは、Gate control listに記述されているルールの適用を停止するイベントである。Extra Gate control listに記述されているルールは、Gate control listに記述されているルールを代替するルールである。Extra Gate control listに記述されているルールは、代替ルールに相当する。
Gate control list、Extra Gate control list及び適用停止イベントの詳細は後述する。
ゲート制御部103は、第1の通信制御部及び第2の通信制御部に相当する。また、ゲート制御部103により行われる処理は、第1の通信制御処理及び第2の通信制御処理に相当する。
フレーム解析部104は、ポート送受信部101から転送された通信フレームを解析する。そして、フレーム解析部104は、通信フレームに含まれるデータがメモリ902へ格納すべきデータか否かを判定する。通信フレームに含まれるデータがメモリ902へ格納すべきデータである場合は、フレーム解析部104は、メモリ902へデータを転送する。また、フレーム解析部104は、通信フレームに含まれるデータが、後述する時刻同期処理部105に通知すべき時刻同期データか否かを判定する。通信フレームに含まれるデータが時刻同期データであれば、フレーム解析部104は、時刻同期処理部105へ時刻同期データを転送する。更に、フレーム解析部104は、適用停止イベントが発生しているか否かを判定する。適用停止イベントが発生している場合は、フレーム解析部104は、ゲート制御部103に適用停止イベントが発生したことを通知する。
また、フレーム解析部104はメモリ902からデータを読み出し、読み出したデータが含まれる他の通信装置100宛の通信フレームを生成する。そして、フレーム解析部104は、生成した通信フレームをポート送受信部101に転送する。
フレーム解析部104は、イベント検出部に相当する。また、フレーム解析部104により行われる処理はイベント検出処理に相当する。
また、フレーム解析部104はメモリ902からデータを読み出し、読み出したデータが含まれる他の通信装置100宛の通信フレームを生成する。そして、フレーム解析部104は、生成した通信フレームをポート送受信部101に転送する。
フレーム解析部104は、イベント検出部に相当する。また、フレーム解析部104により行われる処理はイベント検出処理に相当する。
時刻同期処理部105は、フレーム解析部104から通知される時刻同期データから時刻同期処理を行う。時刻同期データ、時刻同期処理とは、IEEE 1588などで規定されたネットワークに接続された機器間で時刻を同期させるために必要な情報、処理のことである。
図4は、Extra Gate control listの例を示す。
Extra Gate control listでは、適用停止イベントごとに、gate stateが定義される。
図4の例では、適用停止イベントとして、制御通信終了イベントと緊急通信開始イベントが示される。
制御通信終了イベントとは、Gate control listのルールが適用される通信フレーム(以下、標準フレームという)の通信期間として設けられている標準通信期間の満了前に標準フレームの通信が終了したというイベントである。
緊急通信開始イベントは、標準フレームよりも優先度が高い通信フレーム(以下、高位フレームという)の通信が標準フレームの通信の完了前に開始したというイベントである。高位フレームは、例えば緊急通信用の通信フレームである緊急通信フレームである。
gate stateは、送信キューのゲートの制御パラメータである。「o」はゲートのOpenを示し、「C」はゲートのCloseを示す。本実施の形態では、標準フレームに、優先度が「高」の標準フレーム(以下、高優先度標準フレームともいう)、優先度が「中」の標準フレーム(以下、中優先度標準フレームともいう)及び優先度が「低」の標準フレーム(以下、低優先度標準フレームともいう)の三種類がある。そして、本実施の形態では、通信装置100に優先度に応じた送信キューが設けられている。つまり、通信装置100には、高優先度標準フレームの送信キュー(送信キュー1、Q1)、中優先度標準フレームの送信キュー(送信キュー2、Q2)、低優先度標準フレームの送信キュー(送信キュー3、Q3)が設けられている。
図4の各行において、最も左の「o」又は「C」は高優先度標準フレームの送信キュー(送信キュー1、Q1)のゲートの状態を示す。中央の「o」又は「C」は中優先度標準フレームの送信キュー(送信キュー2、Q2)のゲートの状態を示す。最も右の「o」又は「C」は低優先度標準フレームの送信キュー(送信キュー3、Q3)のゲートの状態を示す。
制御通信終了イベントでは、全ての送信キューのゲートがOpenになる(o,o,o)。緊急通信開始イベントでは、高優先度標準フレームの送信キューのゲートのみOpenになる(o,C,C)。
Extra Gate control listでは、適用停止イベントごとに、gate stateが定義される。
図4の例では、適用停止イベントとして、制御通信終了イベントと緊急通信開始イベントが示される。
制御通信終了イベントとは、Gate control listのルールが適用される通信フレーム(以下、標準フレームという)の通信期間として設けられている標準通信期間の満了前に標準フレームの通信が終了したというイベントである。
緊急通信開始イベントは、標準フレームよりも優先度が高い通信フレーム(以下、高位フレームという)の通信が標準フレームの通信の完了前に開始したというイベントである。高位フレームは、例えば緊急通信用の通信フレームである緊急通信フレームである。
gate stateは、送信キューのゲートの制御パラメータである。「o」はゲートのOpenを示し、「C」はゲートのCloseを示す。本実施の形態では、標準フレームに、優先度が「高」の標準フレーム(以下、高優先度標準フレームともいう)、優先度が「中」の標準フレーム(以下、中優先度標準フレームともいう)及び優先度が「低」の標準フレーム(以下、低優先度標準フレームともいう)の三種類がある。そして、本実施の形態では、通信装置100に優先度に応じた送信キューが設けられている。つまり、通信装置100には、高優先度標準フレームの送信キュー(送信キュー1、Q1)、中優先度標準フレームの送信キュー(送信キュー2、Q2)、低優先度標準フレームの送信キュー(送信キュー3、Q3)が設けられている。
図4の各行において、最も左の「o」又は「C」は高優先度標準フレームの送信キュー(送信キュー1、Q1)のゲートの状態を示す。中央の「o」又は「C」は中優先度標準フレームの送信キュー(送信キュー2、Q2)のゲートの状態を示す。最も右の「o」又は「C」は低優先度標準フレームの送信キュー(送信キュー3、Q3)のゲートの状態を示す。
制御通信終了イベントでは、全ての送信キューのゲートがOpenになる(o,o,o)。緊急通信開始イベントでは、高優先度標準フレームの送信キューのゲートのみOpenになる(o,C,C)。
図5は、本実施の形態に係る通信シーケンスの例を示す。
通信装置A100a、通信装置B100b及び通信装置C100cは、同期した時刻で動作する。また、通信装置A100a、通信装置B100b及び通信装置C100cは、同一のGate control listに従い、通信制御を行う。
通信装置A100a、通信装置B100b及び通信装置C100cは、それぞれ、例えば、FA機器である。このため、通信装置A100a、通信装置B100b及び通信装置C100cは、優先度の高い機器制御データの通信を行う必要がある。端末装置A200a及び端末装置B200bは、例えば、一般的なPCであるため、不定期に優先度の低い通信を行う。
通信装置A100a、通信装置B100b及び通信装置C100cは、それぞれ、例えば、FA機器である。このため、通信装置A100a、通信装置B100b及び通信装置C100cは、優先度の高い機器制御データの通信を行う必要がある。端末装置A200a及び端末装置B200bは、例えば、一般的なPCであるため、不定期に優先度の低い通信を行う。
ここで、Gate control listを概説する。
Gate control listの各行は、標準フレームの通信期間(標準通信期間という)を示す。1行目の標準通信期間(以下、標準通信期間(1)という)は500μ秒である。2行目の標準通信期間(以下、標準通信期間(2)という)は250μ秒である。3行目の標準通信期間(以下、標準通信期間(3)という)は250μ秒である。標準通信期間(1)のGate stateは、(o,C,C)であり、送信キュー1のゲートのみがOpenである。つまり、標準通信期間(1)では、高優先度標準フレームの通信のみ許容される。標準通信期間(2)のGate stateは、(C,o,C)であり、送信キュー2のゲートのみがOpenである。つまり、標準通信期間(2)では、中優先度標準フレームの通信のみ許容される。標準通信期間(3)のGate stateは、(o,o,o)であり、全ての送信キューのゲートがOpenである。つまり、標準通信期間(3)では、全ての標準フレームの通信が許容される。
Gate control listの各行は、標準フレームの通信期間(標準通信期間という)を示す。1行目の標準通信期間(以下、標準通信期間(1)という)は500μ秒である。2行目の標準通信期間(以下、標準通信期間(2)という)は250μ秒である。3行目の標準通信期間(以下、標準通信期間(3)という)は250μ秒である。標準通信期間(1)のGate stateは、(o,C,C)であり、送信キュー1のゲートのみがOpenである。つまり、標準通信期間(1)では、高優先度標準フレームの通信のみ許容される。標準通信期間(2)のGate stateは、(C,o,C)であり、送信キュー2のゲートのみがOpenである。つまり、標準通信期間(2)では、中優先度標準フレームの通信のみ許容される。標準通信期間(3)のGate stateは、(o,o,o)であり、全ての送信キューのゲートがOpenである。つまり、標準通信期間(3)では、全ての標準フレームの通信が許容される。
図5に示すExtra Gate control listは、図4に示すExtra Gate control listと同じである。
ここで、標準通信期間(1)において、適用停止イベントが発生したと仮定する。より具体的には、標準通信期間(1)の開始から300μ秒が経過した時点で、非定期通信も含む通信装置100間の高優先度標準フレームの通信が終了したと想定する。
例えば、通信装置C100cのフレーム解析部104が高優先度標準フレームの通信が終了したことを検出したとする。つまり、通信装置C100cのフレーム解析部104は、標準通信期間(1)の満了前に高優先度標準フレームの通信が終了したことを検出する(制御通信終了イベントの検出)。そして、通信装置C100cのフレーム解析部104がフレームAによって通信装置A100a及び通信装置B100bに高優先度の標準フレームの通信が終了したこと通知する。
通信装置A100a及び通信装置B100bでは、フレーム解析部104がフレームAを解析することで標準通信期間(1)の満了前に高優先度標準フレームの通信が終了したことを検出する(制御通信終了イベントの検出)。
各通信装置100では、フレーム解析部104がゲート制御部103に制御通信終了イベントの発生を通知する。そして、ゲート制御部103は、Gate control listの適用を停止し、Extra Gate control listの適用を開始する。より具体的には、ゲート制御部103は、Extra Gate control listの1行目の(o,o,o)を適用して、通信制御を行う。つまり、ゲート制御部103は、標準通信期間(1)の残存期間である200μ秒の間、送信キュー2及び送信キュー3のゲートもOpenにして、中優先度標準フレーム及び低優先度標準フレームの通信を行う。この標準通信期間(1)の残存期間に送受信される中優先度標準フレーム及び低優先度標準フレームは低位フレームに相当する。
200μ秒が経過すると、各通信装置100のゲート制御部103は標準通信期間(2)に移行し、Gate control listの2行目の(C,o,C)に従った通信制御を行う。
なお、標準通信期間(1)の残存期間内に中優先度標準フレーム及び低優先度標準フレームの送受信が完了しない場合でも、各通信装置100のゲート制御部103は、標準通信期間(2)に移行する。
また、ここでは、標準通信期間(1)の満了前に制御通信終了イベントが発生した例を説明したが、標準通信期間(2)の満了前又は標準通信期間(3)の満了前に制御通信終了イベントが発生した場合でも、上記と同様の処理が行われる。
例えば、通信装置C100cのフレーム解析部104が高優先度標準フレームの通信が終了したことを検出したとする。つまり、通信装置C100cのフレーム解析部104は、標準通信期間(1)の満了前に高優先度標準フレームの通信が終了したことを検出する(制御通信終了イベントの検出)。そして、通信装置C100cのフレーム解析部104がフレームAによって通信装置A100a及び通信装置B100bに高優先度の標準フレームの通信が終了したこと通知する。
通信装置A100a及び通信装置B100bでは、フレーム解析部104がフレームAを解析することで標準通信期間(1)の満了前に高優先度標準フレームの通信が終了したことを検出する(制御通信終了イベントの検出)。
各通信装置100では、フレーム解析部104がゲート制御部103に制御通信終了イベントの発生を通知する。そして、ゲート制御部103は、Gate control listの適用を停止し、Extra Gate control listの適用を開始する。より具体的には、ゲート制御部103は、Extra Gate control listの1行目の(o,o,o)を適用して、通信制御を行う。つまり、ゲート制御部103は、標準通信期間(1)の残存期間である200μ秒の間、送信キュー2及び送信キュー3のゲートもOpenにして、中優先度標準フレーム及び低優先度標準フレームの通信を行う。この標準通信期間(1)の残存期間に送受信される中優先度標準フレーム及び低優先度標準フレームは低位フレームに相当する。
200μ秒が経過すると、各通信装置100のゲート制御部103は標準通信期間(2)に移行し、Gate control listの2行目の(C,o,C)に従った通信制御を行う。
なお、標準通信期間(1)の残存期間内に中優先度標準フレーム及び低優先度標準フレームの送受信が完了しない場合でも、各通信装置100のゲート制御部103は、標準通信期間(2)に移行する。
また、ここでは、標準通信期間(1)の満了前に制御通信終了イベントが発生した例を説明したが、標準通信期間(2)の満了前又は標準通信期間(3)の満了前に制御通信終了イベントが発生した場合でも、上記と同様の処理が行われる。
以上の処理により、高優先度標準フレームの通信用に確保された通信期間の満了前に、高優先度標準フレームの通信が終了した場合に、次の通信期間が開始されるまで空き通信帯域を有効に利用することができる。
また、図6に示すように、標準通信期間(1)の開始から300μ秒が経過した時点で、緊急通信が必要になったと想定する。
例えば、通信装置C100cのフレーム解析部104が緊急通信が必要であることを検出したとする(緊急通信開始イベントの検出)。この場合に、通信装置C100cのフレーム解析部104がフレームAによって通信装置A100a及び通信装置B100bに緊急通信を開始する。
通信装置A100a及び通信装置B100bでは、フレーム解析部104がフレームAを解析することで緊急通信が開始したことを検出する(緊急通信開始イベントの検出)。
各通信装置100では、フレーム解析部104がゲート制御部103に緊急通信開始イベントの発生を通知する。そして、ゲート制御部103は、Gate control listの適用を停止し、Extra Gate control listの適用を開始する。より具体的には、ゲート制御部103は、Extra Gate control listの2行目の(o,C,C)を適用して、通信制御を行う。つまり、ゲート制御部103は、標準通信期間(1)の残存期間である200μ秒の間、送信キュー1をOpenにして、緊急通信フレームを高優先度標準フレームとして送受信する。前述したように、緊急通信フレームは高位フレームに相当する。
緊急通信開始イベントが発生した場合は、各通信装置100のゲート制御部103は、緊急通信フレームの送受信が完了するまで、Extra Gata control listの2行目の(o,C,C)によって送信キューの制御を行う。
緊急通信フレームの送受信が完了すると、各通信装置100のゲート制御部103は、標準通信期間(1)を再開する。
各通信装置100のゲート制御部103は、緊急通信フレームの送受信が完了した後に、500μ秒の間、Gate control listの1行目のgate stateに従った通信制御を行ってもよい。また、各通信装置100のゲート制御部103は、緊急通信フレームの送受信が完了した後に、標準通信期間(1)の残存期間である200μ秒の間、Gate control listの1行目のgate stateに従った通信制御を行ってもよい。この場合は、ゲート制御部103は、標準通信期間(1)の継続時間を計測しておく。緊急通信開始イベントが発生すると、ゲート制御部103は、緊急通信開始イベントの発生までの標準通信期間(1)の継続時間(例えば、300μ秒)を、標準通信期間(1)(500μ秒)から減算して、標準通信期間(1)の残存期間(例えば、200μ秒)を得る。そして、ゲート制御部103は、緊急通信フレームの送受信が完了した後に、このようにして得られた標準通信期間(1)の残存期間の間Gate control listの1行目のgate stateに従った通信制御を行う。
なお、図6では、各通信装置100のゲート制御部103が、緊急通信フレームの送受信が完了した後に、500μ秒の間、Gate control listの1行目のgate stateに従った通信制御を行う例を示している。
また、ここでは、標準通信期間(1)の間に緊急通信開始イベントが発生した例を説明したが、標準通信期間(2)の間又は標準通信期間(3)の間に緊急通信開始イベントが発生した場合でも、上記と同様の処理が行われる。
例えば、通信装置C100cのフレーム解析部104が緊急通信が必要であることを検出したとする(緊急通信開始イベントの検出)。この場合に、通信装置C100cのフレーム解析部104がフレームAによって通信装置A100a及び通信装置B100bに緊急通信を開始する。
通信装置A100a及び通信装置B100bでは、フレーム解析部104がフレームAを解析することで緊急通信が開始したことを検出する(緊急通信開始イベントの検出)。
各通信装置100では、フレーム解析部104がゲート制御部103に緊急通信開始イベントの発生を通知する。そして、ゲート制御部103は、Gate control listの適用を停止し、Extra Gate control listの適用を開始する。より具体的には、ゲート制御部103は、Extra Gate control listの2行目の(o,C,C)を適用して、通信制御を行う。つまり、ゲート制御部103は、標準通信期間(1)の残存期間である200μ秒の間、送信キュー1をOpenにして、緊急通信フレームを高優先度標準フレームとして送受信する。前述したように、緊急通信フレームは高位フレームに相当する。
緊急通信開始イベントが発生した場合は、各通信装置100のゲート制御部103は、緊急通信フレームの送受信が完了するまで、Extra Gata control listの2行目の(o,C,C)によって送信キューの制御を行う。
緊急通信フレームの送受信が完了すると、各通信装置100のゲート制御部103は、標準通信期間(1)を再開する。
各通信装置100のゲート制御部103は、緊急通信フレームの送受信が完了した後に、500μ秒の間、Gate control listの1行目のgate stateに従った通信制御を行ってもよい。また、各通信装置100のゲート制御部103は、緊急通信フレームの送受信が完了した後に、標準通信期間(1)の残存期間である200μ秒の間、Gate control listの1行目のgate stateに従った通信制御を行ってもよい。この場合は、ゲート制御部103は、標準通信期間(1)の継続時間を計測しておく。緊急通信開始イベントが発生すると、ゲート制御部103は、緊急通信開始イベントの発生までの標準通信期間(1)の継続時間(例えば、300μ秒)を、標準通信期間(1)(500μ秒)から減算して、標準通信期間(1)の残存期間(例えば、200μ秒)を得る。そして、ゲート制御部103は、緊急通信フレームの送受信が完了した後に、このようにして得られた標準通信期間(1)の残存期間の間Gate control listの1行目のgate stateに従った通信制御を行う。
なお、図6では、各通信装置100のゲート制御部103が、緊急通信フレームの送受信が完了した後に、500μ秒の間、Gate control listの1行目のgate stateに従った通信制御を行う例を示している。
また、ここでは、標準通信期間(1)の間に緊急通信開始イベントが発生した例を説明したが、標準通信期間(2)の間又は標準通信期間(3)の間に緊急通信開始イベントが発生した場合でも、上記と同様の処理が行われる。
以上の処理により、標準フレームの通信が終了する前に緊急通信が必要になった場合に、緊急通信のために通信帯域を割り当てることができる。
次に、図7のフローチャートを参照して、本実施の形態に係るゲート制御部103の動作例を説明する。
ゲート制御部103は、時刻同期処理部105から通知される現在時刻に対応するGate control listのgate stateの値をポート送受信部101へ出力する(ステップS701)。
つまり、ゲート制御部103は、現在時刻が標準通信期間(1)~標準通信期間(3)のいずれに対応するかを判定し、該当する標準通信期間のgate stateをGate control listから取得する。そして、ゲート制御部103は、取得したgate stateの値をポート送受信部101へ出力する。
つまり、ゲート制御部103は、現在時刻が標準通信期間(1)~標準通信期間(3)のいずれに対応するかを判定し、該当する標準通信期間のgate stateをGate control listから取得する。そして、ゲート制御部103は、取得したgate stateの値をポート送受信部101へ出力する。
次に、フレーム解析部104から適用停止イベントの発生が通知された場合(ステップS702でYES)に、ゲート制御部103は、発生した適用停止イベントに対応する、Extra Gata control listのGate stateの値をポート送受信部101に出力する(ステップS703)。
フレーム解析部104から通知された適用停止イベントが制御通信終了イベントであれば(ステップS704で「制御通信終了」)、ゲート制御部103は、標準通信期間が満了したか否かを判定する(ステップS705)。
標準通信期間が満了した場合(ステップS705でYES)は、時刻同期処理部105から通知される現在時刻に対応するGate control listのgate stateの値をポート送受信部101へ出力する(ステップS707)。
一方、標準通信期間が満了していない場合(ステップS705でYES)は、ゲート制御部103は、Extra Gata control listの gate stateの値をポート送受信部101に出力する(ステップS703)。
つまり、ゲート制御部103は、標準通信期間が満了するまで、Extra Gata control listのgate stateの値をポート送受信部101に出力する。
標準通信期間が満了した場合(ステップS705でYES)は、時刻同期処理部105から通知される現在時刻に対応するGate control listのgate stateの値をポート送受信部101へ出力する(ステップS707)。
一方、標準通信期間が満了していない場合(ステップS705でYES)は、ゲート制御部103は、Extra Gata control listの gate stateの値をポート送受信部101に出力する(ステップS703)。
つまり、ゲート制御部103は、標準通信期間が満了するまで、Extra Gata control listのgate stateの値をポート送受信部101に出力する。
一方、フレーム解析部104から通知された適用停止イベントが緊急通信開始イベントであれば(ステップS704で「緊急通信開始」)、ゲート制御部103は、緊急通信フレームの送受信が終了したか否かを判定する(ステップS706)。具体的には、ゲート制御部103は、フレーム解析部104から緊急通信フレームの送受信が終了した旨が通知されたか否かを判定する。
緊急通信フレームの送受信が終了している場合(ステップS706でYES)は、ゲート制御部103は、時刻同期処理部105から通知される現在時刻に対応するGata control listのgate stateの値をポート送受信部101へ出力する(ステップS707)。
一方、緊急通信フレームの送受信が終了していない場合(ステップS706でNO)は、ゲート制御部103は、Extra Gata control listの gate stateの値をポート送受信部101に出力する(ステップS703)。
つまり、ゲート制御部103は、緊急通信フレームの送受信が終了するまで、Extra Gata control listのgate stateの値をポート送受信部101に出力する。
緊急通信フレームの送受信が終了している場合(ステップS706でYES)は、ゲート制御部103は、時刻同期処理部105から通知される現在時刻に対応するGata control listのgate stateの値をポート送受信部101へ出力する(ステップS707)。
一方、緊急通信フレームの送受信が終了していない場合(ステップS706でNO)は、ゲート制御部103は、Extra Gata control listの gate stateの値をポート送受信部101に出力する(ステップS703)。
つまり、ゲート制御部103は、緊急通信フレームの送受信が終了するまで、Extra Gata control listのgate stateの値をポート送受信部101に出力する。
***実施の形態の効果の説明***
以上、本実施の形態によれば、Gate control listとExtra Gate control listの併用によりリアルタイム性の高い通信の帯域制御と非定期通信用に確保した帯域の通信利用効率の向上の両方を実現することができる。
以上、本実施の形態によれば、Gate control listとExtra Gate control listの併用によりリアルタイム性の高い通信の帯域制御と非定期通信用に確保した帯域の通信利用効率の向上の両方を実現することができる。
***ハードウェア構成の説明***
最後に、通信装置100のハードウェア構成の補足説明を行う。
図2に示すプロセッサ901は、プロセッシングを行うIC(Integrated Circuit)である。
プロセッサ901は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)である。
図2に示すメモリ902は、RAM(Random Access Memory)でる。
図2に示す補助記憶装置903は、例えば、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)である。
図2に示す通信インタフェース904は、データを受信するレシーバー及びデータを送信するトランスミッターを含む。
通信インタフェース904は、例えば、通信チップ又はNIC(Network Interface Card)である。
最後に、通信装置100のハードウェア構成の補足説明を行う。
図2に示すプロセッサ901は、プロセッシングを行うIC(Integrated Circuit)である。
プロセッサ901は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)である。
図2に示すメモリ902は、RAM(Random Access Memory)でる。
図2に示す補助記憶装置903は、例えば、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)である。
図2に示す通信インタフェース904は、データを受信するレシーバー及びデータを送信するトランスミッターを含む。
通信インタフェース904は、例えば、通信チップ又はNIC(Network Interface Card)である。
また、補助記憶装置903には、OS(Operating System)も記憶されている。
そして、OSの少なくとも一部がプロセッサ901により実行される。
プロセッサ901はOSの少なくとも一部を実行しながら、ポート送受信部101、中継制御部102、ゲート制御部103、フレーム解析部104及び時刻同期処理部105の機能を実現するプログラムを実行する。
プロセッサ901がOSを実行することで、タスク管理、メモリ管理、ファイル管理、通信制御等が行われる。
また、ポート送受信部101、中継制御部102、ゲート制御部103、フレーム解析部104及び時刻同期処理部105の処理の結果を示す情報、データ、信号値及び変数値の少なくともいずれかが、メモリ902、補助記憶装置903、プロセッサ901内のレジスタ及びキャッシュメモリの少なくともいずれかに記憶される。
また、ポート送受信部101、中継制御部102、ゲート制御部103、フレーム解析部104及び時刻同期処理部105の機能を実現するプログラムは、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ(登録商標)ディスク、DVD等の可搬記憶媒体に記憶されてもよい。
そして、OSの少なくとも一部がプロセッサ901により実行される。
プロセッサ901はOSの少なくとも一部を実行しながら、ポート送受信部101、中継制御部102、ゲート制御部103、フレーム解析部104及び時刻同期処理部105の機能を実現するプログラムを実行する。
プロセッサ901がOSを実行することで、タスク管理、メモリ管理、ファイル管理、通信制御等が行われる。
また、ポート送受信部101、中継制御部102、ゲート制御部103、フレーム解析部104及び時刻同期処理部105の処理の結果を示す情報、データ、信号値及び変数値の少なくともいずれかが、メモリ902、補助記憶装置903、プロセッサ901内のレジスタ及びキャッシュメモリの少なくともいずれかに記憶される。
また、ポート送受信部101、中継制御部102、ゲート制御部103、フレーム解析部104及び時刻同期処理部105の機能を実現するプログラムは、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ(登録商標)ディスク、DVD等の可搬記憶媒体に記憶されてもよい。
また、ポート送受信部101、中継制御部102、ゲート制御部103、フレーム解析部104及び時刻同期処理部105の「部」を、「回路」又は「工程」又は「手順」又は「処理」に読み替えてもよい。
また、通信装置100は、ロジックIC(Integrated Circuit)、GA(Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)といった処理回路により実現されてもよい。
なお、本明細書では、プロセッサと、メモリと、プロセッサとメモリの組合せと、処理回路との上位概念を、「プロセッシングサーキットリー」という。
つまり、プロセッサと、メモリと、プロセッサとメモリの組合せと、処理回路とは、それぞれ「プロセッシングサーキットリー」の具体例である。
また、通信装置100は、ロジックIC(Integrated Circuit)、GA(Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)といった処理回路により実現されてもよい。
なお、本明細書では、プロセッサと、メモリと、プロセッサとメモリの組合せと、処理回路との上位概念を、「プロセッシングサーキットリー」という。
つまり、プロセッサと、メモリと、プロセッサとメモリの組合せと、処理回路とは、それぞれ「プロセッシングサーキットリー」の具体例である。
100 通信装置、101 ポート送受信部、102 中継制御部、103 ゲート制御部、104 フレーム解析部、105 時刻同期処理部、200 端末装置。
Claims (7)
- 標準の通信制御ルールである標準ルールを適用して通信制御を行う第1の通信制御部と、
前記標準ルールの適用を停止する適用停止イベントの発生を検出するイベント検出部と、
前記イベント検出部により前記適用停止イベントの発生が検出された場合に、前記第1の通信制御部による前記標準ルールの適用を停止し、前記標準ルールを代替する代替ルールを適用して通信制御を行う第2の通信制御部とを有する通信装置。 - 前記イベント検出部は、
前記適用停止イベントとして、前記標準ルールが適用される通信フレームである標準フレームの通信期間として設けられている標準通信期間の満了前に前記標準フレームの通信が終了したこと及び前記標準フレームよりも優先度が高い通信フレームである高位フレームの通信が前記標準フレームの通信の終了前に開始したことの少なくともいずれかを検出する請求項1に記載の通信装置。 - 前記第2の通信制御部は、
前記イベント検出部により前記適用停止イベントとして、前記標準通信期間の満了前に前記標準フレームの通信が終了したことが検出された場合に、
前記標準通信期間の残存期間内に、前記代替ルールとして、前記標準フレームよりも優先度が低い低位フレームの通信制御ルールを適用して前記低位フレームの通信制御を行い、
前記イベント検出部により前記適用停止イベントとして、前記高位フレームの通信が前記標準フレームの通信の終了前に開始したことが検出された場合に、
前記第1の通信制御部による前記標準フレームの通信制御を停止し、前記代替ルールとして、前記高位フレームの通信制御ルールを適用して前記高位フレームの通信制御を行う請求項2に記載の通信装置。 - 前記通信装置は、通信フレームを蓄積する複数の送信キューを有し、
前記第1の通信制御部は、
前記標準ルールとして、複数の通信期間が記述され、通信期間ごとに送信キュー別に制御パラメータが記述されるルールを適用して通信制御を行う請求項1に記載の通信装置。 - 前記第1の通信制御部は、
前記標準ルールとして、IEEE 802.1Qbvに規定のGate control listに記述されているルールを適用して通信制御を行う請求項1に記載の通信装置。 - コンピュータが、標準の通信制御ルールである標準ルールを適用して通信制御を行い、
前記コンピュータが、前記標準ルールの適用を停止する適用停止イベントの発生を検出し、
前記コンピュータが、前記適用停止イベントの発生の検出により、前記標準ルールの適用を停止し、前記標準ルールを代替する代替ルールを適用して通信制御を行う通信方法。 - 標準の通信制御ルールである標準ルールを適用して通信制御を行う第1の通信制御処理と、
前記標準ルールの適用を停止する適用停止イベントの発生を検出するイベント検出処理と、
前記イベント検出処理により前記適用停止イベントの発生が検出された場合に、前記第1の通信制御処理による前記標準ルールの適用を停止し、前記標準ルールを代替する代替ルールを適用して通信制御を行う第2の通信制御処理とをコンピュータに実行させる通信プログラム。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2017557007A JPWO2018220749A1 (ja) | 2017-05-31 | 2017-05-31 | 通信装置、通信方法及び通信プログラム |
PCT/JP2017/020272 WO2018220749A1 (ja) | 2017-05-31 | 2017-05-31 | 通信装置、通信方法及び通信プログラム |
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PCT/JP2017/020272 WO2018220749A1 (ja) | 2017-05-31 | 2017-05-31 | 通信装置、通信方法及び通信プログラム |
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WO2018220749A1 true WO2018220749A1 (ja) | 2018-12-06 |
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ID=64455293
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PCT/JP2017/020272 WO2018220749A1 (ja) | 2017-05-31 | 2017-05-31 | 通信装置、通信方法及び通信プログラム |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020225980A1 (ja) * | 2019-05-07 | 2020-11-12 | 株式会社東芝 | コントローラ |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006262474A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-28 | Samsung Electronics Co Ltd | レジデンシャルイーサネット(登録商標)システムにおける等時性データと非同期データを伝送するためのスーパーフレームの構成方法 |
JP2008085834A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Fujitsu Ltd | データ転送装置 |
EP3057273A1 (en) * | 2015-02-13 | 2016-08-17 | Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. | Method for a traffic shaping in a network |
-
2017
- 2017-05-31 WO PCT/JP2017/020272 patent/WO2018220749A1/ja active Application Filing
- 2017-05-31 JP JP2017557007A patent/JPWO2018220749A1/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006262474A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-28 | Samsung Electronics Co Ltd | レジデンシャルイーサネット(登録商標)システムにおける等時性データと非同期データを伝送するためのスーパーフレームの構成方法 |
JP2008085834A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Fujitsu Ltd | データ転送装置 |
EP3057273A1 (en) * | 2015-02-13 | 2016-08-17 | Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. | Method for a traffic shaping in a network |
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WO2020225980A1 (ja) * | 2019-05-07 | 2020-11-12 | 株式会社東芝 | コントローラ |
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