JP2507635B2

JP2507635B2 - 二重化バス方式のデ―タ伝送装置

Info

Publication number: JP2507635B2
Application number: JP1297727A
Authority: JP
Inventors: 孝山岸
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-11-17
Filing date: 1989-11-17
Publication date: 1996-06-12
Anticipated expiration: 2011-06-12
Also published as: JPH03159433A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は各ステーションを２系統バスラインに接続
し、各ステーションのデータ送出タイミングをトークン
バス方式で制御するようにした二重化バス方式のデータ
伝送装置に関する。

（従来の技術） LAN（構内情報通信網）においては、データ伝送の信
頼性を確保するために第３図に示すように２系統バスラ
インの各バスライン1a,1bにそれぞれ端末番号ST₁,ST₂，
…，ST_Nが付されたＮ個のステーション２が並列に接続
されている。このようなLANにおいて、各ステーション
２相互間でデータ伝送を実行する場合に、各ステーショ
ン２が各バスライン1a,1bを占有するタイミングを制御
する方式としてトークンバス方式が採用されている。こ
のトークンバス方式は、周知のように、各ステーション
２相互間で１個の情報リングを形成し、そのリング内に
トークンを巡回させ、データ伝送を実行するステーショ
ンがそのトークンを捕獲した状態で、各バスライン1a,1
bを用いてデータ伝送を行う。データ伝送が終了する
と、そのトークンを情報リング、すなわち各バスライン
1a,1bに放出する。

また、バスライン1a,1b上を巡回しているトークンが
消滅すると、いずれのステーション２もデータ伝送を実
施できなくなってしまうので、トークンの消滅監視と再
生を行う機能が各ステーションに備わっている。具体的
には、トークンが消滅すると、データ伝送が出来なくな
るので、バスライン上の無信号の継続時間が規定時間以
上継続すると、トークンの再生を行い、トークンをバス
ライン上に送出して、各ステーション２相互間で前述し
た情報リングを再構築する。

なお、前述した規定時間Tmは規格（IEEE 802.4,ISO 8
802/4）にて、フレームを構成する各スロットルの継続
時間（スロットルタイム）T_Sの７倍の時間に設定されて
いる。

各ステーション２は例えば第４図に示すように構成さ
れている。すなわち、各バスライン1a,1bから入力され
た受信信号は復調器3a,3bで復調されて切換スイッチ４
を介してMAC層５へ入力される。また、MAC層５から送出
された送信信号は各変調器6a,6bで変調されたのち各バ
スライン1a,1bへ送出される。

前記MAC（メディア・アクセス・コントロール回路）
層５は、各種情報処理を実行する制御部等が含まれる上
位層７から送出される他のステーション２へ送出するデ
ータの送出タイミングをトークンバス方式で制御した
り、送出するデータを伝送フレームに組込んだりするデ
ータ伝送に関する各種制御およびデータ処理を実行す
る。

また、復調器3a,3bで復調された各受信信号はそれぞ
れエラー検出回路8a,8bへ入力されると共に、先着判定
回路９へ入力される。各エラー検出回路8a,8bは各バス
ライン1a,1bから受信した受信信号におけるエラーの有
無を調べ、エラーが検出されるとエラー検出信号をバス
ライン選択回路10へ送出する。また、先着判定回路９は
各バスライン1a,1bから入力した各受信信号の先着順序
を判定して先着判定結果をバスライン選択回路10へ送出
する。バスライン選択回路10は入力した各エラー検出信
号および先着判定結果を参照して、いずれのバスライン
1a,1bからの受信信号をMAC層５へ印加するかを判断し
て、切換スイッチ４へ切換信号を送出する。

すなわち、ステーション２からデータを送出する場合
は、両方のバスライン1a,1bに送出されるが、各バスラ
イン1a,1bからデータを取込む場合は、バスライン選択
回路10で各受信信号における受信状態の良否を判断し
て、受信状態の良い方の受信信号を取り込む。

このようなデータ伝送装置において、例えば第５図に
示すように、端末番号ST_Xのステーション２（以下必要
に応じてステーションST_Xと略記する）とバスライン1a
との信号線が断線した場合においては、ステーションST
_Xから送出されたデータは一方のバスライン1bのみに伝
送される。この場合、他のステーションST_Yは、両方の
バスライン1a,1bからの信号を取込むが、バスライン1a
上にはデータが存在しないので、先着判定回路９によっ
てバスライン1bからの受信信号が先着信号と判定され、
バスライン選択回路10によって、バスライン1bからの受
信信号が選択される。よって、それ以降健全な方のバス
ライン1bを用いてデータ伝送が実行される。

また、一方のバスライン1aが完全に使用できない状態
でなくとも、いずれか一方のバスラインに雑音が混入し
て、該当バスラインを介して受信した受信信号にエラー
が多発した場合は、該当バスライン側のエラー検出回路
から出力されるエラー検出信号の単位時間当りの出力回
数が健全なバスライン側のエラー検出回路から出力され
るそれに比較して格段に大きいので、バスライン選択回
路10が雑音の少ないバスラインの受信信号を選択する。

このように、各ステーション２相互間を接続するバス
ラインを二重化することによって、一方のバスラインに
異常が発生したとしても他方のバスラインを用いてデー
タ伝送を継続できるので、データ伝送の信頼性を向上で
きる。

しかしながら、上記のように構成された二重化バス方
式のデータ伝送装置においてもまだ改良すべき次のよう
な問題がある。

すなわち、第６図に示すように、ステーションST_Xの
バスライン1aに対する断線故障に加えて、別のステーシ
ョンST_Yの他方のバスライン1bに対する断線故障が発生
したとする。なお、ステーションST_X,ST_Yとは互いに２
ステーション以上離れているものとする。

このような状態においては、第６図に示すように、例
えばステーションST_Xの一つ前（上流）のステーションS
T_X-1がトークンを捕獲して、データを送出すると、どの
データは両方のバスライン1a,1bに同時に送出される。
よって、ステーションST_Xはこのデータをバスライン1b
を介して受信し、ステーションST_Yは同じデータをバス
ライン1aを介して受信できる。

次に、ステーションST_Xが、ステーションST_X-1が放出
したトークンを捕獲して自己のデータD_Xを送出すると、
このデータD_Xは一方のバスライン1bのみに伝送され、他
方のバスライン1aに該当データD_Xが伝送されない。した
がって、ステーションST_YはステーションST_XのデータD_X
を受信できないので、そのデータD_Xの継続時間は無信号
状態となる。そして、トークンが次のステーションST
_X+1に移動して、このステーションST_X+1からデータが送
出されると、このデーをバスライン1aを介して受信でき
る。

しかし、例えばステーションST_XのデータD_Xの継続時
間T_Xが前述した規格で定められた規定時間Tmより長くな
ると、ステーションST_Yとしては、無信号時間がその時
間T_Xだけ続くので、トークンが消滅したと判断して、バ
スライン1a,1bに対してトークンの要求信号を出力す
る。なお、実際にはトークン要求信号はバスライン1aの
みに送出される。そして、所定時間内にトークンが捕獲
できなかった場合は、ステーションST_Y自身でトークン
を送出して、バスライン1a,1bに接続された各ステーシ
ョン２相互間で前述した情報リングの再構築を行う。

しかし、再構築された情報リングにおいても、トーク
ンがステーションST_Xに捕獲され、ステーションST_Xがデ
ータD_Xを送出した時点で、再度ステーションST_Yにて情
報リングの再構築が実行される。よってこの状態が永久
に繰返されるので、故障原因が解消されない限り、故障
のステーションST_X,ST_Yのみならず、２系統バスライン
に接続された全部のステーション２相互間のデータ伝送
が不能となる。

（発明が解決しようとする課題）このように、従来の二重化バス方式のデータ伝送装置
においては、片方のバスラインに対してのみの故障には
十分対処できるが、複数のステーション間で互いに異な
るバスラインに対する断線が発生すると、データ伝送装
置全体のデータ伝送が不可能になる問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、受
信信号の無信号状態が所定時間を超えたときは、該当ス
テーションからバスラインに対するデータ送信を強制的
に遮断することによって、たとえ複数のステーション間
で互いに異なるバスラインに対する断線が発生したとし
ても、装置全体のシステムダウンを未然に防止でき、被
害を最小限に抑制でき、装置全体の信頼性を向上できる
二重化バス方式のデータ伝送装置を提供することを目的
とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記課題を解消するために本発明は、同一データを伝
送する２系統バスラインの各バスラインに各ステーショ
ンをそれぞれ接続し、一方のバスラインを用いたデータ
伝送が不能になったとき他方のバスラインを用いてデー
タ伝送を行うと共に、各ステーションにおける各バスラ
インに対するデータの送出タイミングをトークンバス方
式で制御し、かつ、各ステーションからトークンの再送
出による情報リングの再構築を可能とする二重化バス方
式のデータ伝送装置において、各ステーションは、２系
統バスラインに対する信号送出路に介挿され、当該信号
送出路のみを切り離し可能なスイッチ回路と、２系統バ
スラインにおける無信号継続時間を計時してこの無信号
継続時間が所定時間を超えると信号無し信号を出力する
無信号状態検出回路と、この無信号状態検出回路から出
力される信号無し信号の所定期間内における出力回数が
予め定められた限界回数に達したとき、スイッチ回路へ
信号送出路の切り離し開放信号を送出する送信禁止制御
回路とを備え、自己の信号送出路を２系統バスラインか
ら切り離すようになっている。

（作用）このように構成された二重化バス方式のデータ伝送装
置において、例えば複数のステーションにおいて互いに
異なるバスラインに対する断線故障が発生すると、先に
トークンを捕獲したステーションから送出されたデータ
は他方のステーションには受信されない。したがって、
前記データの継続時間が所定時間を越える場合は、受信
側のステーション内の無信号状態検出回路から信号無し
信号が出力される。そして、その信号無し信号が所定期
間内に限界回数以上出力されると、該当ステーションか
らの信号送出が禁止される。したがって、このステーシ
ョンはデータを受信するのみで、データ送信が停止され
る。よって、該当ステーションがトークン要求信号をバ
スラインへ送出しないので、トークンの情報リングの再
構築処理が実行されない。その結果、データ伝送装置
は、信号送出が禁止されたステーションを除く状態でデ
ータ伝送が継続される。

（実施例）以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は実施例の二重化バス方式のデータ伝送装置に
組込まれた各ステーション２の概略構成を示すブロック
図である。なお、データ伝送装置全体の構成は第３図と
同じである。したがって、第３図および第４図と同一部
分には同一符号を付して、重複する部分の説明を省略す
る。

この実施例のデータ伝送装置における各ステーション
２においては、第１図に示すように、MAC層５から出力
される送信信号を変調する変調器6a,6bと各データバス1
a,1bとの間にそれぞれスイッチ回路21a,21bが介挿され
ている。また、バスライン1a,1bから受信された各受信
信号は切換スイッチ４にていずれか一方の受信信号が選
択され、選択された受信信号はMAC層５へ入力されると
ともに無信号状態検出回路22へ入力される。

この無信号状態検出回路22は、切換スイッチ４にて選
択されて受信信号における無信号状態の継続時間を計時
し、この無信号継続時間が前述した規格（IEEE 802.4,I
SO 8802/4）にて定められたフレームを構成する各スロ
ットルの継続時間（スロットルタイム）T_Sの７倍である
規定時間Tmを超えると、パルス状の信号無し信号を次の
送信禁止制御回路23へ送出する。この送信禁止制御回路
23は、入力した信号無し信号に対して各種演算を実行し
て、演算結果を前記各スイッチ回路21a,21bに対する開
閉制御信号として送出する。

第２図は前記送信禁止制御回路23の概略構成を示すブ
ロック図である。無信号状態検出回路22から出力された
パルス状の信号無し信号は各フィルタ回路24,25へ入力
される。フィルタ回路24には外部から所定期間T_Aおよび
限界回数n₁がパラメータとて印加されている。なお、こ
の所定期間T_Aおよび限界回数n₁は必要に応じて変更する
ことが可能である。そして、所定期間T_A内に信号無し信
号が限界回数n₁回以上入力すると、このフィルタ回路24
は次のフリップフロップ26のセット端子ＳへＨレベルの
セット信号を印加する。よって、フリップフロップ26の
出力端子ＱからＨレベルの開放信号が送出される。Ｈレ
ベルの開放信号が送信禁止制御回路23から送出される
と、各スイッチ回路21a,21bが開放される。

なお、前記所定時間T_Aは前記規定時間Tmに比較して大
幅に長い時間に設定されている。但し、過度に長いと、
点検補修時にデータ伝送装置の各ステーション２の出力
を連続して遮断した場合に、これを故障と判断して、出
力信号を強制遮断してしまうので、実験的に最適値に設
定されている。また、前記限界回数n₁は実施例において
は２に設定されている。なお、n₁＝１に設定すると、異
常の検出速度が早くなるが、前述した情報リングの構築
時における正常な無信号継続期間に起因する信号無し信
号を故障による信号無し信号として検出して、出力信号
を強制遮断する懸念がある。よって、n₁＝２に設定し
て、実際に故障した場合のみ出力信号を強制遮断するよ
うにしている。

次に、フィルタ回路25には、前記フィルタ回路24に対
する所定時間T_Aよりさらに長い所定時間T_Bに乱数発生回
路27から出力された乱数Ｒを加算した期間（T_B＋Ｒ）、
および下限回数n₂がパラロメータとして印加されてい
る。そして、期間（T_B＋Ｒ）を経過した時点で前記信号
無し信号が下限回数n₂以下しか入力されなかった場合
は、このフィルタ回路25は次のフリップフロップ26のリ
セット端子ＲへＨレベルのリセット信号を印加する。よ
って、フリップフロップ26の出力端子ＱがＬレベルへ転
換して、Ｈレベルの開放信号が解除され、Ｌレベルの閉
成信号が送出される。Ｌレベルの閉成信号が送信禁止制
御回路23から送出されると、各スイッチ回路21a,21bが
閉成される。よって、MAC層５から出力された送信信号
は正常に各バスライン1a,1bへ送出される。

なお、前記下限回数n₂は限界回数n₁と同じ値である２
に設定されている。さらに、乱数発生回路27から出力れ
る乱数Ｒの値は、端末番号１番からＮ番までの全部のス
テーション２で常に異なるような値で、かつ所定時間T_B
に比較して微小時間となるような値である。

このように構成された二重化バス方式のデータ伝送装
置において、各ステーション２が正常に各バスライン1
a,1bに対するアクセスが可能であれば、各ステーション
２相互間に情報リングが形成され、トークンが正常に巡
回している状態においては、各ステーション２におい
て、前述した規定時間Tmを超える無信号継続時間を計時
することはないので、各スイッチ回路21a,21bは閉成状
態を維持する。

そして、何等かの異常が生じて例えば第５図に示すよ
うに、ステーションST_Xのバスライン1aに対する信号線
が断線した場合や、いずれか一方のバスライン1a,1bに
雑音が混入して、受信信号にエラーが多発した場合に
は、バスライン選択回路10が動作して正常なバスライン
を使用してデータ伝送が継続される。

次に、第６図に示すように、各ステーションST_X,ST_Y
で互いに異なるバスライン1a,1bに対する信号線が断線
した場合で、かつ第７図に示すように、ステーションST
_Xがトークンを捕獲した状態で規定時間Tmを越える長さ
のデータD_Xを送出した場合には、ステーションST_Yの無
信号状態検出回路22が動作して、送信禁止制御回路23へ
パルス状の信号無し信号を送出する。したがって、フィ
ルタ回路24は１回目の信号無し信号を登録する。

なお、この時点で前述したように正常状態における情
報リング構築時に規定時間Tmを超える無信号継続時間が
存在して、フィルタ回路24に既に１回目の信号無し信号
が登録されていれば、即座にフリップフロップ26はセッ
トされ、各スイッチ回路21a,21bは解放される。

フィルタ回路24に１回目の信号無し信号が登録された
のみでは、各スイッチ回路21a,21bは開放されない。

一方、無信号継続時間が前記規定時間Tmを超えると、
NAC層５内に収納されているトークンバス方式の制御プ
ログラムが作動して、前述したようにトークン要求信号
をまだ閉成状態を維持しているスイッチ回路21a,21bを
介して各バスライン1a,1bへ送出する。なお、実際には
バスライン1bに対する信号線が断線しているので、正常
なバスライン1aのみに送出される。そして、前述したよ
うに、所定時間内にトークンが捕獲できなかった場合
は、ステーションST_Y自身でトークンを送出して、バス
ライン1a,1bに接続された各ステーション２相互間で前
述した情報リングの再構築を行う。

しかし、再構築された情報リングにおいても、故障原
因が解消されていないので、トークンがステーションST
_Xに捕獲され、ステーションST_Xがデータを送出した時点
で、前記ステーションST_Yにて再度無信号継続時間が規
定時間Tmを超えたことが検出され、送信禁止制御回路23
に２回目の信号なし信号が入力される。したがって、フ
ィルタ回路24からセット信号が送出され、フリップフロ
ップ26がセットされ、各スイッチ回路21a,21bは開放さ
れる。

各スイッチ回路21a,21bが開放されると、たとえMAC層
５からトークン要求信号や制御リングを再構築するため
のトークンが出力されたとしても、これらの信号はバス
ライン1a,1b上を伝送されることはない。よって、ステ
ーションST_Yはトークンを捕獲しないと見なして、ステ
ーションST_Xを含む他のステーション２の間でトークン
が巡回して、正常にデータ伝送が継続される。

なお、ステーションST_Yは、各スイッチ回路21a,21bが
開放されていたとしても各バスライン1a,1b上に送出さ
れるステーションST_Xを除く各ステーション２からのデ
ータＤを受信している。よって、ステーションST_Yは故
障復旧を待つ待機状態となる。

そして、いずれか一方のステーションST_X,ST_Yの断線
故障が復旧すると、正常な方のバスライン1a,1bを用い
てデータ伝送が可能になるので、ステーションST_Yは、
いずれか一方のバスライン1a,1b上に送出されたステー
ションST_XのデータD_Xを検出可能となる。よって、無信
号状態検出回路44は信号無し信号の送出を停止する。そ
して、その停止期間が前述した期間（T_B＋Ｒ）に達する
と、送信禁止制御回路23内のフィルタ回路25が動作し
て、フリップフロップ26へリセット信号を送出する。よ
って、フリップフロップ23はリセットされ、各スイッチ
回路21a,21bは閉成される。したがって、このステーシ
ョンST_Yはトークンを捕獲した時点で、自己のデータD_Y
をバスライン1a,1bへ送出できる。

よって、この二重化バス方式のデータ伝送装置は復帰
したステーションST_Yを含めた全部のステーション２相
互間におけるデータ伝送を継続できる。

次に、送信禁止制御回路23のフィルタ回路25に乱数Ｒ
を加算した期間（T_B＋Ｒ）を設定する効果を説明する。

第６図において、ステーションST_X,ST_Yは互いに対等
であるので、ステーションST_YもステーションST_Xと同様
に規定時間Tmを超えるデータD_Yを送出すると、ステーシ
ョンST_X内の無信号状態検出回路も信号無し信号を送出
する。このような場合、故障した両方のステーションST
_X,ST_Yが同時に待機状態になる可能性がある。両ステー
ションST_X,ST_Yが同時に待機状態に移行すると、両ステ
ーションST_X,ST_Yとも無信号継続期間を検出しなくな
る。それ故、実際に故障復旧していないのに両方のステ
ーションST_X,ST_Yが同時に待機状態を解除される。する
と、再び両ステーションST_X,ST_Yにより引き起こされる
無信号継続期間が発生する。よって、再度同時に両ステ
ーションST_X,ST_Yは待機状態に移行される。このように
して待機状態，待機復旧状態とが無限に繰返される。し
たがって、データ伝送装置としては異常状態が永久に解
除されないことになる。

このような不都合を解消するために、待機状態移行時
点から待機状態復旧時点までの時間を規定するフィルタ
回路25に印加する期間（T_B＋Ｒ）に乱数Ｒの項を組込む
ことにより、各ステーションST_X,ST_Y間で待機状態から
復旧するまでの時間をずらせて、故意にいずれか一方の
ステーションが早く待機状態から復旧して、まだ待機状
態にある他方のステーションに無信号継続期間を検出さ
せて、その他方のステーションにさらに待機状態を継続
させることができる。よって、このデータ伝送装置はこ
の一方のステーションだけ待機状態となる状態を維持す
ることができ、待機状態のステーションを除く各ステー
ション相互間でデータ伝送を正常に継続できる。

このように、複数のステーションの間で異なるバスラ
インに対するアクセスが不可能になる状態に陥ったとし
ても、一方のバスラインに対するアクセスが不可能にな
ったステーションのみを強制的に待機状態に移行させる
ことによって、データ伝送を継続でき、被害を最小限に
抑制でき、装置全体のシステムダウンを未然に防止でき
る。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでは
ない。実施例装置においては、無信号継続時間を計時す
る無信号状態検出回路をMAC層５の外部に独立して設け
たが、MAC層５内のトークンバス方式を制御するプログ
ラムに組込まれているトークン要求信号を送出するタイ
ミングを設定するためのタイマ回路と共通であってもよ
い。また、トークン要求信号を信号無し信号と見なして
送信禁止制御回路23へ印加してもよい。

さらに、乱数Ｒに各ステーション２毎に重用度を加味
した重付けを付加することにより、同時に待機状態に移
行したステーションのうち、より重要なステーションが
先に待機状態から復旧させて、さほど重要でないステー
ションに待機状態を継続して維持させることも可能であ
る。

［発明の効果］以上説明したように本発明の二重化バス方式のデータ
伝送装置によれば、受信信号の無信号状態が所定時間を
超えたとき、該当ステーションからバスラインに対する
信号送信を強制的に遮断している。したがって、たとえ
複数のステーション間で互いに異なるバスラインに対す
る断線が発生したとしても、装置全体のシステムダウン
を未然に防止でき、被害を最小限に抑制できる。その結
果、装置全体の信頼性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の二重化バス方式のデータ伝送装置にお
ける各ステーションの概略構成を示すブロック図、第２
図は同実施制装置の送信禁止制御回路を示すブロック
図、第３図は一般的な二重化バス方式のデータ伝送装置
を示すブロック図、第４図は従来装置における各ステー
ションの概略構成を示すブロック図、第５図および第６
図は一般的な故障状態を示す図、第７図は従来装置の問
題点を説明するためのタイムチャートである。 1a,1b……バスライン、2,ST_X,ST_Y……ステーション、４
……切換スイッチ、５……MAC層、8a,8b……エラー検出
回路、９……先着判定回路、10……バスライン選択回
路、21a,21b……スイッチ回路、22……無信号状態検出
回路、23……送信禁止制御回路、24,25……フィルタ回
路、26……フリップフロップ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】同一データを伝送する２系統バスラインの
各バスラインに各ステーションをそれぞれ接続し、一方
のバスラインを用いたデータ伝送が不能になったとき他
方のバスラインを用いてデータ伝送を行うと共に、各ス
テーションにおける各バスラインに対するデータの送出
タイミングをトークンバス方式で制御し、かつ、各ステ
ーションからトークンの再送出による情報リングの再構
築を可能とする二重化バス方式のデータ伝送装置におい
て、前記各ステーションは、前記２系統バスラインに対する
信号送出路に介挿され、当該信号送出路のみを切り離し
可能なスイッチ回路と、前記２系統バスラインにおける
無信号継続時間を計時してこの無信号継続時間が所定時
間を超えると信号無し信号を出力する無信号状態検出回
路と、この無信号状態検出回路から出力される信号無し
信号の所定期間内における出力回数が予め定められた限
界回数に達したとき、前記スイッチ回路へ前記信号送出
路の切り離し開放信号を送出する送信禁止制御回路とを
備え、自己の信号送出路を前記２系統バスラインから切
り離すことを特徴とする二重化バス方式のデータ伝送装
置。