(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＡＣアドレスにより通信経路を制御してデータを中継する複数台のノード装置がケーブルで接続されたＬＡＮシステムであって、
前記複数台のノード装置が前記ケーブルで接続されてループ構成の通信経路が形成され、
前記複数のノード装置の中からルート・ノードとして選ばれたノード装置は、
通常時は前記データの送受信を行わないように設定された、前記ケーブルを接続するためのループ防止用ポートと、
他のノード装置のポートとリンクアップしているという条件下で前記データの送受信を行うように設定された、前記ケーブルを接続するための条件ポートと、
前記条件ポートの電気的なリンクを常に監視し、障害が発生して前記条件ポートがリンクダウンしたことを検出する障害検出部と、
前記障害検出部が障害を検出すると、前記ループ防止用ポートで前記データの送受信を行うように切り替えるルート切替部とを備えた
ことを特徴とするＬＡＮシステム。
【請求項２】
ルート切替部は、障害検出部が復旧を検出すると、再び条件ポートでデータの送受信を行い、かつループ防止用ポートで前記データの送受信を行わないように切り替える
請求項１記載のＬＡＮシステム。
【請求項３】
障害検出部は、条件ポートに流れる電気信号の有無を監視して、条件ポートのリンクアップ及びリンクダウンを検出する
請求項１または請求項２記載のＬＡＮシステム。
【請求項４】
ＭＡＣアドレスにより通信経路を制御してデータを中継する複数台のノード装置がケーブルで接続されたＬＡＮシステムにおける、ループ構成の通信経路を防止するＬＡＮシステムのループ防止方法であって、
前記複数台のノード装置が前記ケーブルで接続されて前記ループ構成の通信経路が形成され、
前記複数のノード装置の中からルート・ノードとして選ばれたノード装置が備えた前記ケーブルを接続するためのポートのうち、通常時はデータの送受信を行わないループ防止用ポートが設定され、また他のノード装置のポートとリンクアップしているという条件下で前記データの送受信を行う条件ポートが設定されている状態において、
前記ノード装置の制御部が、前記条件ポートの電気的なリンクを常に監視し、前記条件ポートがリンクダウンしたときに、障害が発生したと判断して、前記ループ防止用ポートで前記データの送受信を行うように切り替える
ことを特徴とするＬＡＮシステムのループ防止方法。
【請求項５】
ノード装置の制御部が、条件ポートがリンクアップしたときに、復旧したと判断して、再び前記条件ポートでデータの送受信を行い、かつループ防止用ポートで前記データの送受信を行わないように切り替える
請求項４記載のＬＡＮシステムのループ防止方法。
【請求項６】
条件ポートの電気的なリンクの監視は、条件ポートに流れる電気信号の有無で判断する
請求項４または請求項５記載のＬＡＮシステムのループ防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ；構内情報通信網）における通信経路（ルート）のループ構成を防止するループ防止方法及びノード装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＡＮでは、データリンク層（ＯＳＩ（Ｏｐｅｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ；開放型システム間相互接続）レイヤ２）で規定されているＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレス（物理アドレス）を用いて各機器のアクセス制御（通信の制御）を行っている。
【０００３】
ＬＡＮ同士を接続する場合は、ブリッジ装置やスイッチングＨＵＢなどのノード装置が使用される（尚、一般には、ノード装置で接続された複数のＬＡＮは、物理的には別のＬＡＮであるが、論理的には１つのＬＡＮとして扱われる）。このノード装置は、単にフレーム（パケット）を中継するだけでなく、ＭＡＣアドレスをチェック（参照）して別のセグメント（別のＬＡＮ）のフレームだけを中継する（即ち、同一セグメント（同一ＬＡＮ）のフレームの通過を制限する）フィルタリング機能を持っている。
【０００４】
ところで、ＬＡＮでは、通信経路（ルート）にループがあると、そのループでフレームが回り続けたり、ノード装置で中継されたフレームの重複が発生したりするため、ＬＡＮでは、ループ構成を防止する必要がある。従って、ＬＡＮは、通信経路のループを防止するために、論理的なループのないスパニング・ツリー（Ｓｐａｎｎｉｎｇ  Ｔｒｅｅ  ）構造に構成される。スパニング・ツリーは、全ノード中の１つのノードがルート・ノードとして選ばれ、このルート・ノードを頂点とするツリー状のトポロジを構成したものである。
【０００５】
ＬＡＮのノード間に複数の通信経路が存在する場合は、上記したようなループが発生し得るため、スパニング・ツリー・プロトコル（Ｓｐａｎｎｉｎｇ  Ｔｒｅｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ；以下、ＳＴＰという）を用いて、一つの通信経路を選択し、他の通信経路を障害時のバックアップ用の通信経路として選択することにより、スパニング・ツリー構造に構成される。
【０００６】
このＳＴＰは、全てのノード装置間で定期的にＬＡＮ構成に関するフレーム（パケット）を交換することによりループ構成を検出して、各ノード装置にループ構成のないように通信経路を選択させる。また、ＳＴＰは、ノード装置やノード装置間をつなぐケーブルに障害が発生した場合には、ノード装置間で交換しているフレームでその障害を検出し、各ノード装置にループ構成のないように通信経路を切り替えさせ、新たなツリー構造を構成する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、ＳＴＰは、ノード装置間でＬＡＮ構成に関するフレーム（ループ防止用パケット）を定期的に交換することにより、自動的にループを検出してそれを防止することができるとともに、障害が発生した場合には、それを自動的に検出して通信経路を切り替えることができる。従って、ＳＴＰは、予めどのような構成となるかが解らないネットワーク（例えば、他者が設計したネットワークにも接続するようなネットワーク）を構成する場合には効果的である。
【０００８】
しかし、ＳＴＰは、上記したように、ノード装置間で定期的にフレームを交換することで障害を検出して通信経路を切り替えるため、障害が発生してから通信経路を切り替えるまでの時間がかかってしまう（即ち、ＳＴＰでは、ノード装置にフレームが所定時間経過しても届かない場合、そのノード装置で障害が発生したと判断するので、障害の検出時間がかかってしまい、またノード装置でループがないように通信経路を計算して、他のノード装置にフレームを送って通信経路を切り替えさせてトポロジの再構成を行うので、通信経路の切替時間もかかってしまう）。
【０００９】
また、ＳＴＰは、上記したように、ループ検出（ループ防止）や障害検出を行うために、定期的に、各機器間の通信とは関係のない余分なフレームを流さなければならない。このように、ＳＴＰにも課題があるため、設計者が予め全てのネットワーク構成を解っている場合には、最善の方法であるとは言えない。
【００１０】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ＬＡＮにおけるループを効果的に防止することができるとともに、障害が発生すると直ちに通信経路を切り替えることができ、また余分なフレームを定期的に流す必要がなく無駄なデータ通信をなくすことができるループ防止方法及びノード装置を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以上の目的と達成するため、本発明では、複数台のノード装置がケーブルで接続されてループ構成の通信経路が形成され、複数のノード装置の中からルート・ノードとして選ばれたノード装置が備えたケーブルを接続するためのポートのうち、通常時はデータの送受信を行わないループ防止用ポートが設定され、また他のノード装置のポートとリンクアップしているという条件下でデータの送受信を行う条件ポートが設定されている状態において、ノード装置の制御部が、条件ポートの電気的なリンクを常に監視し、条件ポートがリンクダウンしたときに、障害が発生したと判断して、ループ防止用ポートでデータの送受信を行うように切り替える。
【００１２】
また、本発明では、条件ポートがリンクアップしたときに、復旧したと判断して、再び条件ポートでデータの送受信を行い、かつループ防止用ポートでデータの送受信を行わないように切り替える。
【００１３】
さらに、本発明では、条件ポートの電気的なリンクの監視を、条件ポートに流れる電気信号の有無で判断する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を説明する。
図１及び図２は、ＬＡＮのシステム構成の一例を示すブロック図である。尚、図１は、障害が発生していない状態を示し、図２は、障害が発生した状態を示している。図１及び図２に示すように、このＬＡＮでは、３台のノード装置１Ａ〜１Ｃをケーブル３１〜３３で接続して（つないで）構成されている。また、このＬＡＮでは、ノード装置１Ｃを頂点とするツリー状のトポロジが形成されているものとする。
【００１５】
ノード装置１Ａ〜１Ｃは、ＭＡＣアドレスにより通信を制御してフレームを中継するブリッジ装置やスイッチングＨＵＢなどの装置である。ノード装置１Ａ〜１Ｃには、それぞれ、ケーブル３１〜３３を接続する２つのポート１Ａ１，１Ａ２〜１Ｃ１，１Ｃ２が設けられている。図１及び図２に示すように、ノード装置１Ａのポート１Ａ１とノード装置１Ｃのポート１Ｃ１がケーブル３１で接続され、ノード装置１Ａのポート１Ａ２とノード装置１Ｂのポート１Ｂ２がケーブル３２で接続され、またノード装置１Ｂのポート１Ｂ１とノード装置１Ｃのポート１Ｃ２がケーブル３３で接続されている。また、ノード装置１Ａ〜ノード装置１Ｃは、それぞれ、コンピュータ２Ａ〜２Ｃと接続されている。
【００１６】
尚、図１に示すように、ノード装置１Ｃのポート１Ｃ２とノード装置１Ｂのポート１Ｂ１とを接続するケーブル３３、及びノード装置１Ｂのポート１Ｂ２とノード装置１Ａのポート１Ａ２とを接続するケーブル３２は、通常時の通信経路とし、図２に示すように、ノード装置１Ｃのポート１Ｃ１とノード装置１Ａのポート１Ａ１とを接続するケーブル３１、及びノード装置１Ａのポート１Ａ２とノード装置１Ｂのポート１Ｂ２とを接続するケーブル３２は、障害発生時のバックアップ用の通信経路としている。
【００１７】
図３は、ノード装置１Ｃの構成を示すブロック図である。図３において、ノード装置１Ｃの制御部１０は、フレーム中継などの動作の制御以外に、障害発生時の通信経路（ルート）の切替動作を制御するため、通信経路（ルート）の障害を検出する障害検出部１１、及び障害検出部１１で障害を検出した場合に通信経路（ルート）を切り替えるルート切替部１２を備えている。
【００１８】
ここで、予め、ポート１Ｃ１は、通常時はフレームの送受信を行わないループ防止用ポート（即ち、障害時のバックアップ用ポート）に設定され、一方、ポート１Ｃ２は、ノード装置１Ｂのポート１Ｂ１とリンクアップしているという条件下で（即ち、ノード装置１Ｂのポート１Ｂ１との経路で障害が発生しない限り）フレームの送受信を行う条件ポートに設定されているものとする。
【００１９】
次に、動作について説明する。
図４は、本発明のノード装置におけるルート（ポート）切替動作を説明するためのフローチャートである。まず、作業者は、上記したように、予めノード装置１Ｃのポート１Ｃ１をループ防止用ポートに設定し、またポート１Ｃ２を条件ポートに設定する（ステップＳＴ１）。このように作業者がノード装置１Ｃのポート１Ｃ１，１Ｃ２を設定することにより、図１に示すように、ポート１Ｃ２からポート１Ｂ１及びポート１Ｂ２からポート１Ａ２に至る経路が通常時の通信経路となり、またポート１Ｃ１からポート１Ａ１及びポート１Ａ２からポート１Ｂ２に至る経路が障害時の通信経路となる。
【００２０】
ノード装置１Ｃでは、制御部１０の障害検出部１１が、常に（２４時間）、条件ポート１Ｃ２のノード装置１Ｂのポート１Ｂ１との電気的なリンク（電気信号のレベル）を監視し（ステップＳＴ２）、条件ポート１Ｃ２がリンクアップしているか否かを確認している（ステップＳＴ３）。
【００２１】
ノード装置１Ｃの制御部１０の障害検出部１１が、条件ポート１Ｃ２がリンクアップしていると判断している間は、制御部１０は、その条件ポート１Ｃ２でフレーム（データ）の転送（送信）を行い、ループ防止用ポート１Ｃ１ではフレームの転送を行わないように制御する（ステップＳＴ４）。
【００２２】
ここで、図２に示すように、ノード装置１Ｃの条件ポート１Ｃ２とノード装置１Ｂのポート１Ｂ１とを接続するケーブル３３に故障（例えば断線）などの障害が発生した場合には、ノード装置１Ｃの条件ポート１Ｃ２がリンクダウンとなり、電気信号のレベルが０となる。
【００２３】
このとき、ノード装置１Ｃの制御部１０の障害検出部１１は、電気信号のレベルの０を検出すると、何らかの障害が発生し、条件ポート１Ｃ２がリンクダウンしたと判断して、その障害が発生したこと（リンクダウンしたこと）を通知する検出信号をルート切替部１２に送る。
【００２４】
ルート切替部１２は、障害検出部１１からの検出信号を受け取ると、直ちに、ループ防止用ポート１Ｃ１でフレーム（データ）の転送を行うようにポートの切り替えを行う（ステップＳＴ５）。このように、ルート切替部１２によってポートの切り替えが行われると、図２に示すように、通信経路が、ループ防止用ポート１Ｃ１からポート１Ａ１及びポート１Ａ２からポート１Ｂ２に至る経路に切り替えられたことになる。
【００２５】
次に、ノード装置１Ｃの条件ポート１Ｃ２とノード装置１Ｂのポート１Ｂ１とを接続する障害が発生していたケーブル３３が復旧（回復）した場合には、ノード装置１Ｃの条件ポート１Ｃ２がリンクアップとなり、電気信号のレベルが元の値に戻る。
【００２６】
ノード装置１Ｃの制御部１０の障害検出部１１は、電気信号のレベルを検出すると、ケーブル３３が復旧し、条件ポート１Ｃ２がリンクアップしたと判断して、その復旧したこと（リンクアップしたこと）を通知する検出信号をルート切替部１２に送る。
【００２７】
ルート切替部１２は、障害検出部１１からの検出信号を受け取ると、再び、条件ポート１Ｃ２でフレーム（データ）の転送を行い、かつループ防止用ポート１Ｃ１でフレームの転送を行わないようにポートの切り替えを行う（ステップＳＴ４）。このように、ルート切替部１２によってポートの切り替えが行われると、再び、図１に示すように、通信経路が、条件ポート１Ｃ２からポート１Ｂ１及びポート１Ｂ２からポート１Ａ２に至る経路に切り替えられたことになる。
【００２８】
尚、従来技術で説明したＳＴＰと異なり、ノード装置１Ｃの制御部１０のルート切替部１２が通信経路（ポート）の切り替えを行う際に、ノード装置１Ａ，１Ｂに対して通信経路を切り替えるためのフレームを送信する必要はない。ノード装置１Ａ，１Ｂは、ＭＡＣアドレスを用いて通常通りフレームの中継を行うか否かを判断してアクセス制御を行えばよいからである。
【００２９】
上記実施の形態では、ノード装置１Ｃの条件ポート１Ｃ２とノード装置１Ｂのポート１Ｂ１とを接続するケーブル３３に障害が発生した場合について説明したが、ノード装置１Ｂに故障などの障害が発生した場合も、条件ポート１Ｃ２がリンクダウンし、通信経路の切り替えを行う必要が生じる。この場合も、上記同様の切替動作を行うことができる。また、ノード装置１Ｂが復旧した場合も、上記同様の切替動作を行うことができる。
【００３０】
以上のように、この実施の形態では、ノード装置１Ｃの制御部１０の障害検出部１１が、条件ポート１Ｃ２の電気的なリンクを常に監視し、条件ポート１Ｃ２がリンクダウンしたことを検出すると、ルート切替部１２が、ループ防止用ポート１Ｃ１に切り替えて、そのループ防止用ポート１Ｃ１でフレーム（データ）の転送（送信）を行うようにしたので、ＬＡＮにおけるループを効果的に防止することができるとともに、障害が発生（リンクダウン）すると直ちに通信経路を切り替えることができる。また、従来技術のＳＴＰと異なり、ループ検出及び障害検出用の余分なフレームを定期的に流す必要がないので、無駄なデータ通信をなくすことができる。
【００３１】
また、ノード装置１Ｃのポート１Ｃ１，１Ｃ２のいずれか一方をループ防止用ポートと設定し、他方を条件ポートに設定しておくだけでループを確実に防止することができ、設計者にとってネットワークデザイン（ネットワーク設計）が行い易いというメリットもある。
【００３２】
尚、障害が発生し、ループ防止用ポート１Ｃ１でフレームを転送している際、その障害の発生を作業者に知らせるためにランプ等を点灯させるように構成してもよい。
【００３３】
また、上記実施の形態では、ノード装置１Ａ〜１Ｃとして、ＯＳＩレイヤ２（データリンク層）で用いられる（即ち、ＭＡＣアドレスでアクセス制御する）ブリッジ装置やスイッチングＨＵＢで構成するとしていたが、これに限るものではなく、ＯＳＩレイヤ３（ネットワーク層）で用いられる（即ち、ＩＰアドレスでアクセス制御する）レイヤ３スイッチ（ルータ）に適用することも可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、複数台のノード装置がケーブルで接続されてループ構成の通信経路が形成され、複数のノード装置の中からルート・ノードとして選ばれたノード装置が備えたケーブルを接続するためのポートのうち、通常時はデータの送受信を行わないループ防止用ポートが設定され、また他のノード装置のポートとリンクアップしているという条件下でデータの送受信を行う条件ポートが設定されている状態において、ノード装置の制御部が、条件ポートの電気的なリンクを常に監視し、条件ポートがリンクダウンしたときに、障害が発生したと判断して、ループ防止用ポートでデータの送受信を行うように切り替える構成とされているので、ＬＡＮにおけるループ構成の通信経路を確実に防止することができるとともに、障害が発生すると直ちに通信経路を切り替えることができ、また余分なデータを定期的に流す必要がないので、無駄なデータ通信をなくすことができる。
【００３５】
また、本発明によれば、条件ポートがリンクアップしたときに、復旧したと判断して、再び条件ポートでデータの送受信を行い、かつループ防止用ポートでデータの送受信を行わないよう切り替えるように構成したので、ネットワークにおけるループを確実に防止することができるとともに、障害が復旧した場合も、直ちに通信経路を切り替えることができる。
【００３６】
さらに、本発明によれば、条件ポートの電気的なリンクの監視を、条件ポートに流れる電気信号の有無で判断するように構成したので、確実かつ素早く障害の発生等を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】障害が発生していない状態におけるＬＡＮのシステム構成の一例を示すブロック図である。
【図２】障害が発生した状態におけるＬＡＮのシステム構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明のノード装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明のノード装置におけるルート切替動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１Ａ〜１Ｃ  ノード装置
１Ａ１，１Ａ２，１Ｂ１，１Ｂ２  ポート
１Ｃ１  ポート（ループ防止用ポート）
１Ｃ２  ポート（条件ポート）
３１〜３３  ケーブル
１０  制御部
１１  障害検出部
１２  ルート切替部
【図１】
0003606225.tif 000002
【図２】
0003606225.tif 000003
【図３】
0003606225.tif 000004
【図４】
0003606225.tif 000005