(57)【要約】【課題】ＳＮＭＰマネージャを実装したネットワーク監視装置を導入することなく、回線断の発生監視と迂回路切替監視ができる。【解決手段】スイッチングハブのＣＰＵ部１３は、スパニングツリー・プロトコルの実行における、ＢＰＤＵ中のルートパスコスト値に変更があったか否かによって、他ノードを構成するスイッチングハブのポートにおける回線断及びループネットワークの迂回路切替を監視し、その異常を接点出力部１４から外部接点出力する。  ＣＰＵ部は、他ノードを構成するスイッチングハブから送信されるＳＮＭＰトラップを検出することで、他ノードを構成するスイッチングハブのポートにおける回線断及びループネットワークの迂回路切替を監視することも含む。【選択図】  図１
2006180300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各スイッチングハブ間をループ伝送路で接続してループネットワークを形成し、各スイッチングハブはスパニングツリー・プロトコルの実行によって通信経路にブロッキングポートを形成する手段を備えたループ型ＬＡＮにおいて、
前記各スイッチングハブは、前記スパニングツリー・プロトコルの実行における、ＢＰＤＵ中のルートパスコスト値に変更があったか否かによって、他ノードを構成するスイッチングハブのポートにおける回線断及びループネットワークの迂回路切替を監視し、その異常を外部接点出力する手段を備えたことを特徴とするループ型ＬＡＮのスイッチングハブ。
【請求項２】
各スイッチングハブ間をループ伝送路で接続してループネットワークを形成し、各スイッチングハブはスパニングツリー・プロトコルの実行によって通信経路にブロッキングポートを形成する手段を備えたループ型ＬＡＮにおいて、
前記各スイッチングハブは、他ノードを構成するスイッチングハブから送信されるＳＮＭＰトラップを検出することで、他ノードを構成するスイッチングハブのポートにおける回線断及びループネットワークの迂回路切替を監視し、その異常を外部接点出力する手段を備えたことを特徴とするループ型ＬＡＮのスイッチングハブ。
【請求項３】
各スイッチングハブ間をループ伝送路で接続してループネットワークを形成し、各スイッチングハブはスパニングツリー・プロトコルの実行によって通信経路にブロッキングポートを形成する手段を備えたループ型ＬＡＮにおいて、
前記各スイッチングハブは、前記スパニングツリー・プロトコルの実行における、ＢＰＤＵ中のルートパスコスト値に変更があったか否かによって、他ノードを構成するスイッチングハブのポートにおける回線断及びループネットワークの迂回路切替を監視し、その異常を外部接点出力する手段を備え、
または、前記各スイッチングハブは、他ノードを構成するスイッチングハブから送信されるＳＮＭＰトラップを検出することで、他ノードを構成するスイッチングハブのポートにおける回線断及びループネットワークの迂回路切替を監視し、その異常を外部接点出力する手段を備え、
前記スイッチングハブに接続されるコンピュータ装置は、該スイッチングハブの外部接点出力を取り込み、この接点出力からループ回線断及び迂回路切替状態を監視する手段を備えたことを特徴とするループ型ＬＡＮの回線状態監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ループ型ＬＡＮにおける回線断や迂回路切替を監視可能にしたスイッチングハブおよび回線状態監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラント監視制御システム等における装置間の通信手段として利用されるＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）は、ノードダウンや、回線断の異常時にもシステム全体の連続運転が可能なループ型ＬＡＮが要望される。一方、現在、ＬＡＮとして標準的に採用されているＴＣＰ／ＩＰのネットワークでは、バス型もしくはスター型の構成が一般的である。そのため、プラント監視制御システムのＬＡＮにおいて、ＴＣＰ／ＩＰを使用したループ型ＬＡＮを構成する場合、従来はスイッチングハブが有するスパニングツリー・プロトコルを利用している。
【０００３】
スパニングツリー・プロトコルは、ＬＡＮやブリッジにおいて、物理的にループが構成されていると、ブロードキャストパケットが無限ループに陥る「ブロードキャストストーム」という現象が発生するのを防止するために、ループが形成されたことを検出し、論理的にループを切断するように動作する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図６は、ループ型ＬＡＮを適用したプラント監視制御システムの例を示す。ＴＣＰ／ＩＰを使用したループ型ＬＡＮは、各フロアＡ〜Ｅに設けるスイッチングハブ１ａ〜１ｅをループ伝送路で接続する。同図では、フロアＡのスイッチングハブ１ａにはプラント監視制御用コンピュータ２およびネットワーク監視用コンピュータ３を接続し、フロアＤのスイッチングハブ１ｄには監視制御対象になるプラント機器４を接続した場合である。
【０００５】
このシステムにおいて、コンピュータ２とプラント機器４間の監視制御情報の通信をスイッチングハブ１ａ→１ｅ→１ｄのルートで行う場合、スイッチングハブ１ａ→１ｂ→１ｃ→１ｄの通信ルートは、スパニングツリー・プロトコルによって論理的に形成するスイッチングハブ１ｃ及び１ｄ中のブロッキングポートＢＰで情報伝送をブロックし、迂回ルートが形成されるのを阻止する。
【０００６】
スパニングツリー・プロトコルでは、スイッチングハブ１ａ〜１ｅ間で、ＢＰＤＵ（ブリッジ・プロトコル・データ・ユニット）という制御情報を定期的にやり取りし、複数の通信経路が存在する場合にはそれを検出し、ブロッキングポートＢＰの形成によって、１つの通信経路のみを設定し、他の通信経路を障害発生時の迂回路として設定する。なお、ＢＰＤＵは、スイッチングハブ間にブロッキングポートＢＰが形成されている場合も物理的には伝送可能なものである（例えば非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２２２１０６１号公報
【非特許文献１】日経コミュニケーション編集「２００１年版、通信・ネットワーク用語ハンドブック」日経ＢＰ社、２００１年３月２３日、ｐ.５４，ｐ.５６２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
スパニングツリー・プロトコルを使用してループ型ＬＡＮを構成したシステムにおいて、図７に示すように、スイッチングハブ１ｃと１ｄ間の回線で断線が発生した場合、回線断発生箇所と直接接続されないスイッチングハブ１ａ，１ｂ，１ｅでは回線断の発生及び迂回ルートへの切り替えを認識できない。この認識能力の欠如によって、回線断及び迂回路ループへの切り替えも監視できない。この理由は、現在のスイッチングハブには、以下のいずれかの機能がないことによる。
【０００８】
（ａ）従来のスイッチングハブは、スパニングツリー・プロトコルにおけるハブ同士で交換するＢＰＤＵを元に、ループが発生するポートの一方をブロックする機能は有るが、ＢＰＤＵを元に他のハブのポートの回線断を検出し、外部で接点出力する機能が無い。
【０００９】
（ｂ）自ノードのポートで発生した回線断を検出し、ＳＮＭＰ（シンプル・ネットワーク・マネジメント・プロトコル）を利用して、他ノードへ送信する機能はあったが、他ノードから伝送されてきたＳＮＭＰによる回線断パケットを検出して、外部へ接点出力する機能がない。
【００１０】
そのため、現状では、スイッチングハブ１ａ，１ｂ，１ｅが設置されたフロアＡ，Ｂ，Ｅでは、ＳＮＭＰマネージャを実装したネットワーク監視用コンピュータ３を新規導入し、図８に示すように、回線断および迂回ルートへの切り替えをスイッチングハブ１ｃ及び１ｄが有する下記の機能で監視する。
【００１１】
監視機能１：回線断の検出及びループの迂回路への切り替えを検出する機能。
【００１２】
監視機能２：上記監視機能１で検出した情報をＳＮＭＰトラップとして、ネットワーク監視用コンピュータ３へ送信する機能。
【００１３】
図８におけるループ型ＬＡＮの断線の監視手順は、以下のようになる。
【００１４】
（Ｓ１）回線断箇所と隣接するスイッチングハブ１ｃ，１ｄにて回線断を検出する。
【００１５】
（Ｓ２）スイッチングハブ１ｃ，１ｄからネットワーク監視用コンピュータ３へＳＮＭＰトラップ信号を送信する。
【００１６】
（Ｓ３）ＳＮＭＰトラップをネットワーク監視用コンピュータ３が受信し、システムのオペレータ等へ回線断発生を通報する。
【００１７】
なお、ＳＮＭＰは、ＴＣＰ／ＩＰネットワークにおいて、コンピュータやハブ、ループといった機器の管理を行うために用いられるプロトコルである。ＳＮＭＰマネージャは、ＳＮＭＰを使った監視システムを構築する際の管理ステーションのことを指す。ＳＮＭＰ機能を有したネットワーク機器（これをＳＮＭＰエージェントという）は、ネットワーク監視装置（これをＳＮＭＰマネージャという）にネットワーク機器で検出した障害をイベントとして通知する（これをＳＮＭＰトラップという）。
【００１８】
本発明の目的は、スパニングツリー・プロトコルを使用したループ型ＬＡＮにおいて、ＳＮＭＰマネージャを実装したネットワーク監視装置を導入することなく、回線断の発生監視と迂回路切替監視ができるループ型ＬＡＮのスイッチングハブおよび回線状態監視システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記の課題を解決する本発明は、以下の構成を特徴とする。
【００２０】
（１）各スイッチングハブ間をループ伝送路で接続してループネットワークを形成し、各スイッチングハブはスパニングツリー・プロトコルの実行によって通信経路にブロッキングポートを形成する手段を備えたループ型ＬＡＮにおいて、
前記各スイッチングハブは、前記スパニングツリー・プロトコルの実行における、ＢＰＤＵ中のルートパスコスト値に変更があったか否かによって、他ノードを構成するスイッチングハブのポートにおける回線断及びループネットワークの迂回路切替を監視し、その異常を外部接点出力する手段を備えたことを特徴とする。
【００２１】
（２）各スイッチングハブ間をループ伝送路で接続してループネットワークを形成し、各スイッチングハブはスパニングツリー・プロトコルの実行によって通信経路にブロッキングポートを形成する手段を備えたループ型ＬＡＮにおいて、
前記各スイッチングハブは、他ノードを構成するスイッチングハブから送信されるＳＮＭＰトラップを検出することで、他ノードを構成するスイッチングハブのポートにおける回線断及びループネットワークの迂回路切替を監視し、その異常を外部接点出力する手段を備えたことを特徴とする。
【００２２】
（３）各スイッチングハブ間をループ伝送路で接続してループネットワークを形成し、各スイッチングハブはスパニングツリー・プロトコルの実行によって通信経路にブロッキングポートを形成する手段を備えたループ型ＬＡＮにおいて、
前記各スイッチングハブは、前記スパニングツリー・プロトコルの実行における、ＢＰＤＵ中のルートパスコスト値に変更があったか否かによって、他ノードを構成するスイッチングハブのポートにおける回線断及びループネットワークの迂回路切替を監視し、その異常を外部接点出力する手段を備え、
または、前記各スイッチングハブは、他ノードを構成するスイッチングハブから送信されるＳＮＭＰトラップを検出することで、他ノードを構成するスイッチングハブのポートにおける回線断及びループネットワークの迂回路切替を監視し、その異常を外部接点出力する手段を備え、
前記スイッチングハブに接続されるコンピュータ装置は、該スイッチングハブの外部接点出力を取り込み、この接点出力からループ回線断及び迂回路切替状態を監視する手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
以上のとおり、本発明によれば、以下の効果がある。
【００２４】
（１）現状ループの状態が正常状態なのか、回線断が発生して迂回状態なのかをスイッチングハブ側で表示できる。
【００２５】
（２）上記の異常を接点で出力ができるため、従来のプラント監視システム等での回線状態監視が可能となるため、ＳＮＭＰマネージャを実装したネットワーク監視装置の導入が不要となる。
【００２６】
（３）ＣＰＵ部のＳＮＭＰトラップ検出機能の改良によっては、スイッチングハブの機器状態の監視にネットワーク監視装置を導入せずに実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態を示すスイッチングハブの構成図である。スイッチングハブは、複数の通信ポートをもつポート入出力部１１により伝送路経由で監視制御用コンピュータ等の装置からの監視制御用パケットデータを入出力、およびＢＰＤＵなどの制御情報を入出力する。スイッチエンジン部１２は、各ポートに接続されている端末のアドレスやポート番号を記録するテーブルメモリや、受信した情報を一次保存するバッファメモリ等を利用し、ポート入出力部１１を介した入出力情報がもつ送信先・受信先ポート情報などを解析し、受信先ポートの端末（装置）が接続されているポートにのみ入出力情報を転送する。メモリ等を含めてコンピュータ構成にされるＣＰＵ部１３は、スイッチエンジン部１２の初期化、およびスパニングツリー・プロトコルの実行機能を有し、情報通信のルート設定およびブロッキングポートＢＰによる迂回ルート形成を阻止する。
【００２８】
ここで、スパニングツリー・プロトコルを使用したループ型ネットワークでは、回線断もしくはノードを構成するハブに異常が発生した場合、迂回を行うためのスパニングツリーの再計算が行われる。この再計算の際には、ＢＰＤＵにおけるルートパスコストと呼ばれるデータが変更される。ルートパスコストは、ＢＰＤＵの中にもち、ルートブリッジとの間の距離を示す値であり、スパニングツリー・プロトコルではブリッジに優先度を設定し、最も優先度の高いハブをルートにしてツリー状のネットワークを構成する。
【００２９】
本実施形態では、上記のルートパスコストの変更を利用し、従来のスイッチングハブに以下の機能追加を行うことで、回線断の監視を可能とする。
【００３０】
（ａ）スイッチングハブのＣＰＵ部１３にＢＰＤＵのルートパスコストを監視し、値が変化した場合に、接点出力部１４へ出力指令を出す機能を追加する。
【００３１】
（ｂ）ＣＰＵ部１３からのルートパスコスト検出信号を受けて接点出力部１４が外部接点出力を発生する機能を追加する。
【００３２】
上記２点の機能追加を行うことで、他ノードのスイッチングハブで検出した回線断を監視することができる。
【００３３】
図２は、ＣＰＵ部１３で行うルートパスコスト監視のアルゴリズムを示す。ＣＰＵ部１３は、スイッチエンジン部１２からＢＰＤＵのデータを抽出し（Ｓ１）、ＢＰＤＵ内のルートパスコスト値を抽出し（Ｓ２）、メモリに保存されているルートパスコスト値を参照し（Ｓ３）、両者の比較によりルートパスコスト値が変更されているか否かのチェックを行い（Ｓ４）、変更がなければＢＰＤＵを転送し（Ｓ５）、変更があればメモリ内のルートパスコスト値を書き換え、この後にＢＰＤＵを転送する（Ｓ６）。
【００３４】
以上の機能構成になるスイッチングハブを設けることで、従来のＳＮＭＰマネージャを実装したネットワーク監視装置の導入が不要としながら、回線断の監視ができる。例えば、図３に示すネットワーク構成において、スイッチングハブ１ｃ，１ｄ間に回線断が発生したとき、スイッチングハブ１ｃ，１ｄでは、スパニングツリー・プロトコルの実行によるＢＰＤＵの交換不能で回線断を検出し、ループ迂回路を形成した後、ルートパスコストを変えたＢＰＤＵを転送する。他のスイッチングハブ１ａ，１ｂ，１ｅでは、隣接するスイッチングハブからのＢＰＤＵがもつルートパスコスト値の変化を検出してスイッチングハブ１ｃ，１ｄ間の回線断の外部接点出力を得ることができる。この場合、プラント監視制御用コンピュータ２では、スイッチングハブ１ａの外部接点出力から、ループ迂回路の形成および回線断の監視が可能となる。
【００３５】
（実施形態２）
現状のスイッチングハブは、回線断検出時に、ＳＮＭＰトラップを送信することが可能である。このことを利用し、本実施形態では、ＳＮＭＰトラップをスイッチングハブのＣＰＵ部で検出し、接点出力部に指令を出すことで異常検出を行う。
【００３６】
図４は、本実施形態を示すスイッチングハブの構成図であり、図１と同様にポート入出力部１１、スイッチエンジン部１２、ＣＰＵ部１３および接点出力部１４で構成される。ここで、ＣＰＵ部１３は、ＳＮＭＰトラップ（ネットワーク機器で検出した障害をイベントとして通知する）の検出機能（マネージャ機能）を追加しておく。これにより、ＣＰＵ部１３は、回線断を検出した他のスイッチングハブから転送されたＳＮＭＰトラップを検出し、接点出力部１４に接点出力指令を出し、接点出力部１４がループ断の接点信号を出力することができる。
【００３７】
図５は、ＳＮＭＰトラップの検出処理のアルゴリズムを示す。ＣＰＵ部１３は、ＳＮＭＰマネージャ機能によりＳＮＭＰトラップを監視し（Ｓ１１）、ＳＮＭＰトラップを検出したときに（Ｓ１２）、接点出力部１４のＳＮＭＰトラップレジスタに「１」を書き込む（Ｓ１３）。ＳＮＭＰトラップを検出しないときは、接点出力部１４のＳＮＭＰトラップレジスタには初期値の「０」のままにされる。その後、ＣＰＵ部１３は、接点出力部１４のＳＮＭＰトラップレジスタが「１」か否かをチェックし（Ｓ１４）、ＳＮＭＰトラップレジスタが「１」に変更されたとき、接点出力部１４からループ断の接点出力を１秒パルスで出す指令を発生し（Ｓ１５）、この指令パルスを送信後に当該レジスタの値を「０」にクリヤする（Ｓ１６）。
【００３８】
したがって、本実施形態によれば、ＳＮＭＰマネージャを実装したネットワーク監視装置の導入を不要にして、回線断の監視、迂回路の形成を監視できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態１を示すスイッチングハブの構成図。
【図２】実施形態１におけるルートパスコスト監視のアルゴリズム。
【図３】実施形態１における回線断発生時の監視態様例を示す図。
【図４】本発明の実施形態２を示すスイッチングハブの構成図。
【図５】実施形態２におけるＳＮＭＰトラップ検出処理のアルゴリズム。
【図６】ループ型ＬＡＮを利用したプラント監視制御システムの例。
【図７】ループ型ＬＡＮに断線が発生した場合の検出例。
【図８】ネットワーク監視用コンピュータによる回線断発生時の監視例。
【符号の説明】
【００４０】
１ａ〜１ｅ  スイッチングハブ
２  プラント監視制御用コンピュータ
３  ネットワーク監視用コンピュータ
４  プラント機器
１１  ポート入出力部
１２  スイッチエンジン部
１３  ＣＰＵ部
１４  接点出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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