JP4655733B2 - リング型二重化ネットワークにおける受信方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、リング型に構成された二重化ネットワークに関し、特に、送信方向が互いに逆向きである２本の伝送媒体又は回線を用いて複数のノードをリング型に構成するリング型に構成された二重化ネットワークにおいて用いられる、先着の送信フレームを受信する方法及び先着フレーム受信装置に関する。

従来より、ネットワークにおいて、スター型ネットワーク、バス型ネットワーク、及びリング型ネットワーク等の接続形態がある。スター型ネットワークは、全ての端末を１台のハブに接続する接続形態であり、バス型ネットワークは、両端に終端装置を接続した１本の回線に対してすべての端末を接続する接続形態である。これらに対し、リング型ネットワークは、環状に各端末を接続する接続形態である。特に、リング型に構成された二重化ネットワークは、ネットワークの接続形態において信頼性及び転送効率に優れた接続形態である。

このリング型に構成された二重化ネットワークでは、従来より、ネットワークが主系と従系とを有する伝送路によって構成され、主系と従系とを別々に用いる第１の方式と、ネットワークの伝送路が２つの同格のもの（Ａ系およびＢ系という）からなる第２の方式とがある。第１の方式においては、ネットワークは正常時において主系を用いて通信を行い、異常時、例えば、主系の故障等においては従系を用いて通信を行う。一方、第２の方式では、送信フレームと、それと同一の送信フレームとがＡ系、Ｂ系それぞれから互いに反対方向にあるノードによって同時に送信され、別のノードが互いに反対方向から送られてくる送信フレームを受信する。

リング型に構成された二重化ネットワークにおいて、例えば、ネットワークの伝送路の一部が断線した場合でも、その他の伝送路を使用することができるという利点がある。この際、上記第２の方式では、上記第１の方式に対してノードが先着の送信フレームを受信するために伝送遅延が少ないという利点があるものの、フレームを重複して受信してしまうという問題がある。特に、先着フレームによるメモリの更新と後着フレームによるメモリ更新との間に、ノード内部のＣＰＵ等からメモリの書換えがあった場合、ＣＰＵからのメモリ書換えが、後着フレームによって無効になってしまう。このため、上記第２の方式を用いる場合には、受信ノードが、重複して受信した送信フレームから適切に送信フレームを選択する手法が必要である。

上記目的を達成するために、例えば、特許文献１には従来のリング型二重化ネットワークが開示されている。本従来のネットワークにおいては、管理番号を含む送信フレームをノードが送信したとき、受信側のノードは、この送信フレームを受信し、送信フレームの管理番号を保存することができる。次に、ノードが新たな送信フレームを受信すると、ノードは、この新たな送信フレームの管理番号と、保存されている送信フレームの管理番号とを比較する。そして、ノードは、両管理番号が同一の管理番号である場合は、既に同一の送信フレームを受信していると判断し、新たな送信フレームを破棄する。一方、同一でない場合は、ノードは新たな送信フレームを受信する。しかし、管理番号を含む送信フレームを使用する特許文献１のネットワークでは、例えば、送信フレームの管理番号がノイズ等によって伝送路中で変化し、続いてノードに保存された場合、ノードは、同一の管理番号を含む後から受信するフレームを破棄してしまう。これに対応するため、特許文献１には、先に受信した送信フレームの管理番号と後に受信した送信フレームの管理番号とが同一であったとき、ノードは、先に受信した送信フレームを直ちに削除せず、後に受信した送信フレームと比較し、データの正誤チェックを行うことが記載されている。しかしながら、特許文献１のネットワークでは、ノードは、誤った管理番号を含む送信フレームが先の送信フレームであるのか後の送信フレームであるのかを判定することができず、本来受信すべき送信フレームを受信することができないという問題がある。さらに、特許文献１のネットワークでは、先の送信フレームと後の送信フレームとを比較することによって遅延が発生するという問題もある。
特開平５−１４５５６９号公報

上記問題点の少なくともいずれかを解決するために、本発明は、リング型に構成された二重化ネットワークにおいて、重複した送信フレームの受信を防止しつつ、適切に先着の送信フレームを受信し、ノイズ等が存在しても適切な送受信を行うことを課題とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るリング型に構成された二重化ネットワークにおける先着フレームを受信する方法は、該リング型二重化ネットワークに含まれる少なくとも１つの受信ノードが、送信元ノード番号、フレーム識別番号、及びチェックコードを含む通信フレームを保存するための伝送データメモリと、前記送信元ノード番号、前記フレーム識別番号、及び受信した伝送系を組合せてアドレス可能である通信フレーム検索データベースと、前記チェックコードが入力され、前記通信フレーム検索データベースにアクセス可能な受信判定部と、前記通信フレームを一時的に保存し、該通信フレームを前記伝送データメモリに転送することができる１次バッファとを含む。さらに、上記構成要素を用いて、第１の伝送系から前記通信フレームの少なくとも一部を一時的に受信して、該通信フレームの少なくとも一部を前記１次バッファと前記受信判定部とに転送するステップと、前記受信判定部により、前記チェックコードを用いて第１の伝送系の前記通信フレームが正常であるかを判定するステップと、第１の伝送系の前記判定結果と、前記通信フレーム検索データベースにある当該送信元ノード番号及び当該フレーム識別番号における第２の伝送系の判定結果とに応じて、前記１次バッファに保存されている前記通信フレームを前記伝送データメモリに転送するか、又は削除するかを判定する先着判定ステップとを含むことが好適である。なお、本発明において、受信とは、１次バッファから伝送データメモリに送信フレームを転送することをいう。これに対して、一時的に受信するとは、１次バッファ内に送信フレームを保存している状態をいう。

また、上記目的を達成するために、本発明に係るリング型に構成された二重化ネットワークにおける先着フレーム受信装置は、送信元ノード番号、フレーム識別番号、及びチェックコードを含む通信フレームを保存するための伝送データメモリと、前記送信元ノード番号、前記フレーム識別番号、及び受信した伝送系を組合せてアドレス可能である通信フレーム検索データベースと、前記チェックコードが入力され、前記通信フレーム検索データベースにアクセス可能な受信判定部と、前記通信フレームを一時的に保存し、該通信フレームを前記伝送データメモリに転送することができる１次バッファとを備える。さらに、上記構成要素を用いて、前記１次バッファと前記受信判定部とには第１の伝送系からの前記通信フレームの少なくとも一部が転送され、該受信判定部は、前記チェックコードを用いて第１の伝送系の該通信フレームが正常であるかを判定し、第１の伝送系の該判定結果と、前記通信フレーム検索データベースにある当該送信元ノード番号及び当該フレーム識別番号における第２の伝送系の判定結果とに応じて、該１次バッファに保存されている該通信フレームを前記伝送データメモリに転送するか、又は削除するかを判定することが好適である。

加えて、本発明に係るリング型に構成された二重化ネットワークにおける先着フレームを受信する方法、及び先着フレーム受信装置は、前記通信フレーム検索データベースが、前記送信元ノード番号及び前記フレーム識別番号により指定されるアドレスに、第１及び第２の伝送系から、前記通信フレームを一時的に受信したことと、前記通信フレームを受信したこととを記憶できることが好適である。

本発明のリング型に構成された二重化ネットワークにおける先着フレームを受信する方法、及び先着フレーム受信装置は、同一の通信フレームを重複して受信しないようにすることができる。さらに、本発明においては、各ノードが先着の通信フレームのみを選択的に受信することができ、異常な通信フレームが先着で送信されてきても、識別番号が同一の後着の正常なフレームを受信することができる。また、本発明においては、各ノードの通信フレーム検索データベースが参照されるので、例えば、ネットワーク内における各ノードの配置、及びノイズ源の位置、断線の位置等を調べることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る受信装置および受信方法について説明する。図１において、本発明の実施形態のリング型に構成された二重化ネットワーク１０の構成を示す。リング型に構成された二重化ネットワーク１０は、各ノード１１、１３、１５、１７と、送信方向が互いに逆向きである２本の伝送媒体又は回線２１、２３とによって構成される。また、各ノード１１〜１７は、伝送媒体２１と伝送媒体２３のそれぞれにより、他のノードと接続されている。リング型に構成された二重化ネットワーク１０において、各ノード１１〜１７はＡ系の伝送媒体２１とＢ系の伝送媒体２３とを用いて通信フレームを同時に送信する。さらに、各ノード１１〜１７には、送信元ノード番号が割り当てられており、この送信元ノード番号によって各ノードを識別することができる。

本実施の形態のリング型二重化ネットワーク１０において各ノード１１〜１７が送信する通信フレーム３０の構成を図２に示す。通信フレーム３０は、パケットデータ３９の他に、送信元ノード番号３３、フレーム識別番号３５、データサイズ３７、チェックコード４１を有することができる。本実施の形態においては、送信元ノード番号３３、フレーム識別番号３５、及びチェックコード４１を用いて、受信したいずれの通信フレームが先着のフレームであるかを判定する。また、通信フレームは、例えば、スタートデリミタ３１やエンドデリミタ４３等の他の要素を含むことができる。

図３には、本発明の実施形態のリング型に構成された二重化ネットワークにおける各ノード１１〜１７の構成をブロック図により示す。以下、図３を参照しながら、本発明の実施形態のノードについて説明する。まず、ノード１１〜１７は、受信制御部２７Ａ、２７Ｂにおいて、通信フレームを受け取る。この通信フレームは、続いて、１次バッファ５１、５５、及び受信判定部５３に転送される。ここで、１次バッファ５１、５５は通信フレームを一時的に保存するためのバッファメモリである。受信判定部５３は、受信制御部２７Ａ、２７Ｂからの通信フレーム上のチェックコード４１を用いて、その通信フレームが正常なフレームであるかどうかを確認する。さらに、受信判定部５３は、通信フレーム検索データベース５７にアクセスし、通信フレーム上の送信元ノード番号３３、及びフレーム識別番号３５に基づいて通信フレーム検索データベース５７を更新する。

図４に本実施の形態における通信フレーム検索データベース５７の構成を示す。通信フレーム検索データベース５７は、送信元ノード番号３３、及びフレーム識別番号３５をアドレスに用いて構成され、各通信フレームが受信済みであるか、一時的に受信済みであるかのデータを蓄積するデータベースである。通信フレーム検索データベース５７の要素数は、ネットワーク１０に接続しているノード数とフレーム識別番号数との積である（図４）。さらに、通信フレーム検索データベース５７の各要素は、Ａ系から一時的に受信したこと６１、Ａ系から受信したこと６３、Ｂ系から一時的に受信したこと６５、Ｂ系から受信したこと６７をそれぞれ示すフラグの値を記憶することができる（図４）。また、通信フレーム検索データベース５７は、その内容を一定時間毎に削除することができる。このように、通信フレーム検索データベース５７を構成すれば、フレーム識別番号の最大値は、その一定期間にある１つのノードに送信するであろう通信フレーム数の最大値にマージンを加えたものとすることができる。ある一定期間とは、例えば、送信権としてトークンを使用するようなプロトコールの場合、トークンが一周してノードが送信権を得たタイミングを利用する。これにより、通信フレーム検索データベース５７の容量を必要以上に大きくせず、本発明を実施することができる。

通信フレーム検索データベース５７の各要素は次のように構成される。例えば、ノードが通信フレームをＡ系より受信し、チェックコード４１より通信フレームが正常であり、通信フレームを受信したとき、Ａ系から一時的に受信したことと、Ａ系から受信したこととを通信検索データベース５７に記憶する（Ａ系一時受信フラグ６１とＡ系受信フラグ６３をＯＮと記憶する）。一方、受信判定部５３が通信フレームのチェックコード４１を確認し、通信フレームが異常であったときには、Ａ系から一時的に受信したことを記憶し、Ａ系から受信していないことを記憶する（Ａ系一時受信フラグ６１をＯＮ、Ａ系受信フラグ６３をＯＦＦと記憶する）。Ｂ系についても同様に構成される。

再び図３に戻り、各ノード１１〜１７の構成を説明する。各ノード１１〜１７の受信判定部５３は、１次バッファ５１、５５に一時的に保存されている通信フレームのチェックコード４１による正常判定処理と、通信フレーム検索データベース５７に基づく受信判別とを組み合わせて、そのときのフレームを受信すべきかどうかの判定を行なう。

本発明の実施形態のリング型に構成された二重化ネットワーク１０における先着フレーム受信方法のフローチャートを図５に示す。ここでは、Ａ系から通信フレームを受信した場合を例として説明する。まず、ノードがＡ系より通信フレームを一時的に受信する（ステップ７１）。受信判定部５３は、通信フレーム検索データベース５７のＡ系一時受信フラグをＯＮにする（ステップ７３）。次に、受信判定部５３は、その通信フレームのチェックコードに基づいて、受信した通信フレームが正常であるかを確認する（ステップ７５）。受信した通信フレームが正常であるときは、受信判定部５３は、通信フレーム検索データベース５７におけるＡ系受信フラグをＯＮにする（ステップ７７）。さらに、通信フレーム検索データベースから、通信フレームに該当するアドレスのデータを検索して、Ｂ系受信フラグがＯＦＦであるかどうかを確認する（ステップ７９）。そしてＢ系受信フラグがＯＦＦであったときは、１次バッファはＡ系からの通信フレームを伝送データメモリに転送する（ステップ８１）。一方で、ステップ７５において通信フレームが異常であるとき、又はステップ７９においてＢ系正常受信フラグがＯＮであるときには、１次バッファが通信フレームを削除する（ステップ８３）。

このように、受信判定部５３は、通信フレーム検索データベース５７のデータを検索することで、どちらのフレームが先着したかを確認することができる。例えば、Ａ系から通信フレームを一時的に受信したときにＢ系受信フラグがＯＮであったときは、Ｂ系から既にフレームが受信されたとしてＡ系のフレームは後着のフレームであると考えることができる。また、Ｂ系受信フラグがＯＦＦのときはＡ系が先着フレームであると考えられる。

なお、この性質を利用すれば、例えば、ノード毎にどちらのフレームが先着したかの情報を複数回集めて、全てのノードでその情報を集めることによってネットワーク上のノード番号の配置を知ることができる。加えて、通信フレーム検索データベース５７の要素の全体を読むことによって受信状況の確認も可能である。一時受信フラグと受信フラグが共にＯＮであるときは、正常な通信フレームが受信されたと認識できる。一時的受信フラグがＯＮで、受信フラグがＯＦＦであるときは、異常な通信フレームが受信されたと認識できる。一時的受信フラグと受信フラグが共にＯＦＦとなるのは、まだ受信していない通信フレームである場合や、何らかの断線が有る場合や、ノイズによって識別番号が変化したために通信フレーム検索データベース５７の別アドレスにアクセスした場合であると考えることができる。これらの効果を利用して、ＡＢ両系から異常なフレームが送信された時にエラーを返すようにしたり、通信フレーム検索データベース内の異常受信のログを集めることで異常発生の原因となるノイズ源の推定を行うようにする等の処理を行うことができる。

加えて、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく各種の変形が可能である。例えば、図５に示した処理においては、Ａ系受信フラグをＯＮにするステップ（ステップ７７）を、ステップ７５の直後に記載しているが、他の態様として、この順序ではなく、ステップ７７を通信フレームを伝送データメモリに転送するステップ（ステップ８１）の直後に行ってもよい。リング型二重化ネットワークにおける先着フレーム受信装置をこのように構成すれば、例えば、通信フレーム検索データベース５７のクリアが行われる前に同一の送信ノード番号と同一のフレーム識別番号を用いて受信が行われても適切に先着フレームの判定が可能となる。

本発明の実施形態におけるリング型に構成された二重化ネットワークの構成図である。 本発明の実施形態における通信フレームのフォーマットを示す。 本発明の実施形態におけるノードの構成を示す機能ブロック図を示す。 本発明の実施形態における通信フレーム検索データベースの構成を示す説明図である。 本発明の実施形態におけるリング型に構成された二重化ネットワークのフローチャートを示す。

符号の説明

１０ リング型二重化ネットワーク
１１ ノード０
１３ ノード１
１５ ノード３
１７ ノード２
２１ Ａ系
２３ Ｂ系
２７Ａ、２７Ｂ 受信制御部
５１、５５ １次バッファ
５３ 受信判定部
５７ 通信フレーム検索データベース
５９ 伝送データメモリ

Claims (6)

1. 第１及び第２の伝送系を有するリング型二重化ネットワークにより受信を行う方法であって、
   該リング型二重化ネットワークに含まれる少なくとも１つのノードは、送信元ノード番号、フレーム識別番号、及びチェックコードを含む通信フレームを保存するための伝送データメモリと、前記送信元ノード番号、前記フレーム識別番号、及び受信した伝送系を組合せてアドレス可能である通信フレーム検索データベースと、前記チェックコードが入力され、前記通信フレーム検索データベースにアクセス可能な受信判定部と、前記通信フレームを一時的に保存し、該通信フレームを前記伝送データメモリに転送することができる１次バッファとを備えており、
   第１の伝送系から前記通信フレームの少なくとも一部を一時的に受信して、該通信フレームの少なくとも一部を前記１次バッファと前記受信判定部とに転送するステップと、
   前記受信判定部により、前記チェックコードを用いて第１の伝送系の前記通信フレームが正常であるかを判定するステップと、
   第１の伝送系の前記判定結果と、前記通信フレーム検索データベースにある当該送信元ノード番号及び当該フレーム識別番号における第２の伝送系の判定結果とに応じて、前記１次バッファに保存されている前記通信フレームを前記伝送データメモリに転送するか、又は削除するかを判定する先着判定ステップと、
   前記通信フレーム検索データベースが、前記送信元ノード番号及び前記フレーム識別番号により指定されるアドレスに、第１及び第２の伝送系から、前記通信フレームを一時的に受信したことと、前記通信フレームを受信したこととを記憶するステップと
   を含むリング型二重化ネットワークにおける先着フレームを受信する方法。
2. 第１の伝送系から通信フレームの少なくとも一部を一時的に受信して、該通信フレームの少なくとも一部を１次バッファと受信判定部とに転送するステップであって、前記通信フレームが、送信元ノード番号、フレーム識別番号、及びチェックコードを含む、ステップと、
   前記受信判定部により、前記通信フレームに含まれるチェックコードを用いて第１の伝送系の前記通信フレームが正常であるかを判定するステップと、
   第１の伝送系の前記判定結果と、通信フレーム検索データベースにある当該送信元ノード番号及び当該フレーム識別番号における第２の伝送系の判定結果とに応じて、前記１次バッファに保存されている前記通信フレームを伝送データメモリに転送するか、又は削除するかを前記受信判定部により判定する先着判定ステップと
   前記通信フレーム検索データベースが、前記送信元ノード番号及び前記フレーム識別番号により指定されるアドレスに、第１及び第２の伝送系から、前記通信フレームを一時的に受信したことと、前記通信フレームを受信したこととを記憶するステップと
   を含むリング型二重化ネットワークにおける先着フレームを受信する方法。
3. 前記通信フレーム検索データベースは、前記送信元ノード番号、前記フレーム識別番号、及び受信した伝送系を組合せてアドレス可能である、請求項２に記載のリング型二重化ネットワークにおける先着フレームを受信する方法。
4. 第１及び第２の伝送系を有するリング型二重化ネットワークに接続される受信装置であって、
   送信元ノード番号、フレーム識別番号、及びチェックコードを含む通信フレームを保存するための伝送データメモリと、
   前記送信元ノード番号、前記フレーム識別番号、及び受信した伝送系を組合せてアドレス可能である通信フレーム検索データベースと、
   前記チェックコードが入力され、前記通信フレーム検索データベースにアクセス可能な受信判定部と、
   前記通信フレームを一時的に保存し、該通信フレームを前記伝送データメモリに転送することができる１次バッファと、
   前記送信元ノード番号、前記フレーム識別番号、及び受信した伝送系を組合せてアドレス可能である通信フレーム検索データベースであって、前記送信元ノード番号及び前記フレーム識別番号により指定されるアドレスに、第１及び第２の伝送系から、前記通信フレームを一時的に受信したことと、前記通信フレームを受信したこととを記憶することができる、通信フレーム検索データベースと
   を備えており、
   前記１次バッファと前記受信判定部とには第１の伝送系からの前記通信フレームの少なくとも一部が転送され、該受信判定部は、前記チェックコードを用いて第１の伝送系の該通信フレームが正常であるかを判定し、第１の伝送系の該判定結果と、前記通信フレーム検索データベースにある当該送信元ノード番号及び当該フレーム識別番号における第２の伝送系の判定結果とに応じて、該１次バッファに保存されている該通信フレームを前記伝送データメモリに転送するか、又は削除するかを判定することができる、リング型二重化ネットワークにおける先着フレーム受信装置。
5. 第１の伝送系からの通信フレームの少なくとも一部が転送される１次バッファであって、前記通信フレームが、送信元ノード番号、フレーム識別番号及びチェックコードを含む、１次バッファと、
   該通信フレームの該一部が転送される受信判定部と、
   該１次バッファからの通信フレームを保存することができる伝送データメモリと
   前記送信元ノード番号及び前記フレーム識別番号により指定されるアドレスに、第１及び第２の伝送系から、前記通信フレームを一時的に受信したことと、前記通信フレームを受信したこととを記憶することができる、通信フレーム検索データベースと
   を備えてなり、
   該受信判定部は、前記通信フレームに含まれるチェックコードを用いて第１の伝送系の該通信フレームが正常であるかを判定し、第１の伝送系の該判定結果と、当該送信元ノード番号及び当該フレーム識別番号における第２の伝送系の判定結果とに応じて、該１次バッファに保存されている該通信フレームを前記伝送データメモリに転送するか、又は削除するかを判定することができる、リング型二重化ネットワークにおける先着フレーム受信装置。
6. 前記送信元ノード番号、前記フレーム識別番号、及び受信した伝送系を組合せてアドレス可能である通信フレーム検索データベースをさらに備える、請求項５に記載のリング型二重化ネットワークにおける先着フレーム受信装置。

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