(57)【要約】【課題】無効アドレスへのフレーム送信に起因するスループットの低下を回避する。【解決手段】アドレス管理部１４が、データリンク処理部１２で受信した受信フレームからアドレスを取得し、他ノードで使用されている既存アドレスとして管理し、送信可否判定部１５が、上位レイヤ処理部１３からのフレーム送信要求に応じて、フレーム送信要求で指定された送信先アドレスと既存アドレスとを比較し、送信先アドレスが既存アドレスである場合にのみ、フレーム送信要求をデータリンク処理部１２に通知する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信経路にバス接続された複数のノードからなる通信システムで用いられて、マスタースレーブ通信方式とトークンパッシング通信方式を組み合わせた通信方式に基づいてフレームを送受信することにより、相互にデータ通信を行う前記ノードであって、
前記通信経路を介して前記ノードとの間で前記フレームを送受信するデータリンク処理部と、
前記フレームを用いて前記ノードとの間でデータ通信を行うことにより、所定の上位アプリケーション処理を実行する上位レイヤ処理部と、
前記データリンク処理部で受信した受信フレームに含まれるアドレス情報を取得し、前記ノードで使用されている既存アドレスとして管理するアドレス管理部と、
前記上位レイヤ処理部からのフレーム送信要求に応じて、前記フレーム送信要求で指定された送信先アドレスと前記既存アドレスとを比較し、前記送信先アドレスが前記既存アドレスである場合には前記フレーム送信要求を前記データリンク処理部に通知し、前記送信先アドレスが前記既存アドレスでない場合には前記フレーム送信要求を廃棄する送信可否判定部とを備え、
前記データリンク処理部は、前記送信可否判定部からの前記フレーム送信要求に応じて、指定された送信先アドレスへ指定されたフレームを送信する
ことを特徴とするノード。
【請求項２】
請求項１に記載のノードにおいて、
前記データリンク処理部は、前記ノードのアドレスを送信先アドレスとして指定するとともに、自アドレスを送信元アドレスとして指定した管理用のポーリングフレームを周期的に送信し、
前記アドレス管理部は、前記受信フレームからアドレス情報を取得する際、前記データリンク処理部で受信した、自ノード以外のノード間でやり取りされた前記ポーリングフレームから前記送信元アドレスを取得し、前記既存アドレスとして管理する
ことを特徴とするノード。
【請求項３】
通信経路にバス接続された複数のノードが、マスタースレーブ通信方式とトークンパッシング通信方式を組み合わせた通信方式に基づいてフレームを送受信することにより、これらノード間でデータ通信を行う通信システムにおいて、前記ノードで用いられるフレーム送信制御方法であって、
データリンク処理部が、前記通信経路を介して前記ノードとの間で前記フレームを送受信するデータリンク処理ステップと、
上位レイヤ処理部が、前記フレームを用いて前記ノードとの間でデータ通信を行うことにより、所定の上位アプリケーション処理を実行する上位レイヤ処理ステップと、
アドレス管理部が、前記データリンク処理部で受信した受信フレームに含まれるアドレス情報を取得し、前記ノードで使用されている既存アドレスとして管理するアドレス管理ステップと、
送信可否判定部が、前記上位レイヤ処理部からのフレーム送信要求に応じて、前記フレーム送信要求で指定された送信先アドレスと前記既存アドレスとを比較し、前記送信先アドレスが前記既存アドレスである場合には前記フレーム送信要求を前記データリンク処理部に通知し、前記送信先アドレスが前記既存アドレスでない場合には前記フレーム送信要求を廃棄する送信可否判定ステップとを備え、
前記データリンク処理ステップは、前記送信可否判定部からの前記フレーム送信要求に応じて、指定された送信先アドレスへ指定されたフレームを送信するステップを含む
ことを特徴とするフレーム送信制御方法。
【請求項４】
請求項３に記載のフレーム送信制御方法において、
前記データリンク処理ステップは、前記ノードのアドレスを送信先アドレスとして指定するとともに、自アドレスを送信元アドレスとして指定した管理用のポーリングフレームを周期的に送信するステップを含み、
前記アドレス管理ステップは、前記受信フレームからアドレス情報を取得する際、前記データリンク処理部で受信した、自ノード以外のノード間でやり取りされた前記ポーリングフレームから前記送信元アドレスを取得し、前記既存アドレスとして管理するステップを含む
ことを特徴とするフレーム送信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信経路にバス接続された複数のノード間でフレームを送信するためのフレーム送信制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、通信経路にバス接続された複数のノード間でデータ通信を行うための通信方式の１つとして、インテリジェントビル用ネットワークのための通信プロトコルであるＢＡＣｎｅｔ（Building Automation and Control Network：登録商標）が用いられている（例えば、特許文献１など参照）。
【０００３】
このようなＢＡＣｎｅｔのうち、ＭＳ／ＴＰと呼ばれる方式は、マスターノードとスレーブノードとの間でデータ通信を行うマスタースレーブ通信方式と、送信権を示すトークンフレームをノード間で巡回させるトークンパッシング通信方式とを組み合わせて、通信経路にバス接続された複数のノード間でフレームを送受信することにより、データ通信を行う方式である。
【０００４】
このＭＳ／ＴＰ方式では、バス接続型ネットワークに接続された各ノードに対して、ＢＡＣｎｅｔアドレスと呼ばれるアドレスが予め割り当てられる。任意のノードからフレームを送信する際には、送信先となるノードのアドレスを送信先アドレスとするとともに、自アドレスを送信元アドレスとしてフレームに格納して送信。この際、各ノードは、通信経路にバス接続されているため、すべてのノードで通信経路上を流れるすべてのフレームを受信することができる。したがって、各ノードは受信したフレームのうち送信先アドレスが自ノードアドレスと一致するフレームを取り込んで、上位レイヤで所定のアプリケーション処理を実行することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１７１３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来技術では、上位レイヤがアドレスの有効／無効を確認する構成を備えていないため、任意のノードにおいて、上位レイヤからのフレーム送信要求に応じて、実際にノードに割り当てられていない無効なアドレスへフレームを送信した場合、システム全体のスループットが低下するという問題点があった。
【０００７】
図３は、従来のフレーム送信動作を示すシーケンス図である。任意のノードにおいて、上位レイヤ処理部から無効な送信先アドレスを指定したフレーム送信が要求された場合（ステップ２００）、データリンク処理部は、フレーム送信権限を示す他ノードからのトークンの受信を待ち（ステップ２０１）、トークンの受信に応じてフレームを送信する（ステップ２０２）。
【０００８】
この後、送信先ノードからの返信待ちとなるが（ステップ２０３）、送信先アドレスが無効であるため送信先ノードから返信は届かず、タイムアウトとなる。データリンク処理部は、このタイムアウトにより、送信失敗と判定し（ステップ２０４）、フレーム送信権限を示すトークンを他ノードへ送信することになる（ステップ２０５）。
この際、フレーム送信要求から送信失敗判定までの判定所要時間は、フレーム送信要求からトークン受信までのトークン待ち時間と、トークン受信からフレーム送信までトークン処理時間と、フレーム送信からタイムアウトまでの最大返信待ち時間との合計で求められ、一般的な実装では約３００ミリ秒程度となる。
【０００９】
したがって、この間、ノードではフレームを送受信できず、他ノードへトークンも渡せないため、他のノードでのフレーム送受信もできなくなり、一連の判定所要時間分だけシステム全体のスループットが低下することとなる。また、ＭＳ／ＴＰ方式のＢＡＣｎｅｔにおいて、何らかの要因で通信不可のノードが増加した場合には、無効アドレスへのフレーム送信が発生し、前述と同様にしてシステム全体のスループットが低下することも考えられる。
【００１０】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、無効アドレスへのフレーム送信に起因するスループットの低下を回避できるデータ通信技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的を達成するために、本発明にかかるノードは、通信経路にバス接続された複数のノードからなる通信システムで用いられて、マスタースレーブ通信方式とトークンパッシング通信方式を組み合わせた通信方式に基づいてフレームを送受信することにより、相互にデータ通信を行う前記ノードであって、前記通信経路を介して前記ノードとの間で前記フレームを送受信するデータリンク処理部と、前記フレームを用いて前記ノードとの間でデータ通信を行うことにより、所定の上位アプリケーション処理を実行する上位レイヤ処理部と、前記データリンク処理部で受信した受信フレームに含まれるアドレス情報を取得し、前記ノードで使用されている既存アドレスとして管理するアドレス管理部と、前記上位レイヤ処理部からのフレーム送信要求に応じて、前記フレーム送信要求で指定された送信先アドレスと前記既存アドレスとを比較し、前記送信先アドレスが前記既存アドレスである場合には前記フレーム送信要求を前記データリンク処理部に通知し、前記送信先アドレスが前記既存アドレスでない場合には前記フレーム送信要求を廃棄する送信可否判定部とを備え、前記データリンク処理部は、前記送信可否判定部からの前記フレーム送信要求に応じて、指定された送信先アドレスへ指定されたフレームを送信するようにしたものである。
【００１２】
また、本発明にかかる上記ノードの一構成例は、前記データリンク処理部が、前記データリンク処理部は、前記ノードのアドレスを送信先アドレスとして指定するとともに、自アドレスを送信元アドレスとして指定した管理用のポーリングフレームを周期的に送信し、前記アドレス管理部は、前記受信フレームからアドレス情報を取得する際、前記データリンク処理部で受信した、自ノード以外のノード間でやり取りされた前記ポーリングフレームから前記送信元アドレスを取得し、前記既存アドレスとして管理するようにしたものである。
【００１３】
また、本発明にかかるフレーム送信制御方法は、通信経路にバス接続された複数のノードが、マスタースレーブ通信方式とトークンパッシング通信方式を組み合わせた通信方式に基づいてフレームを送受信することにより、これらノード間でデータ通信を行う通信システムにおいて、前記ノードで用いられるフレーム送信制御方法であって、データリンク処理部が、前記通信経路を介して前記ノードとの間で前記フレームを送受信するデータリンク処理ステップと、上位レイヤ処理部が、前記フレームを用いて前記ノードとの間でデータ通信を行うことにより、所定の上位アプリケーション処理を実行する上位レイヤ処理ステップと、アドレス管理部が、前記データリンク処理部で受信した受信フレームに含まれるアドレス情報を取得し、前記ノードで使用されている既存アドレスとして管理するアドレス管理ステップと、送信可否判定部が、前記上位レイヤ処理部からのフレーム送信要求に応じて、前記フレーム送信要求で指定された送信先アドレスと前記既存アドレスとを比較し、前記送信先アドレスが前記既存アドレスである場合には前記フレーム送信要求を前記データリンク処理部に通知し、前記送信先アドレスが前記既存アドレスでない場合には前記フレーム送信要求を廃棄する送信可否判定ステップとを備え、前記データリンク処理ステップは、前記送信可否判定部からの前記フレーム送信要求に応じて、指定された送信先アドレスへ指定されたフレームを送信するステップを含むものである。
【００１４】
また、本発明にかかる上記フレーム送信制御方法の一構成例は、前記データリンク処理ステップが、前記ノードのアドレスを送信先アドレスとして指定するとともに、自アドレスを送信元アドレスとして指定した管理用のポーリングフレームを周期的に送信するステップを含み、前記アドレス管理ステップは、前記受信フレームからアドレス情報を取得する際、前記データリンク処理部で受信した、自ノード以外のノード間でやり取りされた前記ポーリングフレームから前記送信元アドレスを取得し、前記既存アドレスとして管理するステップを含むものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、実際のノードに割り当てられている有効なアドレスに対してのみフレーム送信され、ノードに割り当てられていない無効なアドレスに対するフレーム送信が抑止されることになる。したがって、無効なアドレスに対するフレーム送信に起因して発生する、システム全体のスループット低下を回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】ノードの処理動作を示すシーケンス図である。
【図３】従来のフレーム送信動作を示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
［通信システム］
まず、図１を参照して、本実施の形態にかかる通信システム１について説明する。図１は、通信システムの構成を示すブロック図である。
【００１８】
この通信システム１は、全体として、ビル設備やプラント設備を監視制御する監視制御システムで用いられる通信システムであって、通信経路Ｌにバス接続された複数のノード１０間で、マスタースレーブ通信方式とトークンパッシング通信方式を組み合わせた通信方式で、フレームを送受信することにより、データ通信を行う機能を有している。
【００１９】
一般に、ビル設備やプラント設備を監視制御する監視制御システムでは、情報収集機能や制御機能などの各種機能を有する通信機器をノードとして通信ネットワークを介して接続し、これらノード間でデータ通信を行うことにより、中央監視装置で個々の設備を監視制御するものとなっている。このような監視制御システムでは、各ノード間でデータ通信用のフレームをやり取りすることにより、上位アプリケーションにおけるデータ通信が実現される。
【００２０】
ＢＡＣｎｅｔ  ＭＳ／ＴＰなどの通信方式は、マスターノードとスレーブノードとの間でデータ通信を行うマスタースレーブ通信方式と、送信権を示すトークンフレームをノード間で巡回させるトークンパッシング通信方式とを組み合わせた通信方式である。
このような通信方式では、他のマスターノードの存在検知などのネットワーク管理を行うため、各ノードは、他ノードのアドレスを送信先アドレスとして指定するとともに、自アドレスを送信元アドレスとして指定した管理用のポーリングフレームを周期的に送信する機能を有している。また、各ノードは、通信経路Ｌに対してバス接続されているため、他ノード間でやり取りされるフレーム、例えば管理用のポーリングフレームについても受信することが可能である。
【００２１】
本発明は、このような通信方式において他ノード間でやり取りされるフレーム、例えば周期的に送信される管理用のポーリングフレームに含まれる送信元アドレスは、実際に通信経路に接続されているノードのアドレス、すなわち有効な既存アドレスであることに着目したものである。そして、これら既存アドレスを予め取得して管理しておき、上位レイヤからのフレーム送信要求に応じて、指定された送信先アドレスが既存アドレスである場合にのみ、フレームを送信するようにしたものである。これにより、無効アドレスへのフレーム送信が抑止され、結果として、スループットの低下が回避されることになる。
【００２２】
［ノード］
次に、図１を参照して、本実施の形態にかかるノード１０の構成について説明する。
ノード１０には、主な機能部として、通信Ｉ／Ｆ部１１、データリンク処理部１２、上位レイヤ処理部１３、アドレス管理部１４、および送信可否判定部１５が設けられている。これら機能部のうち、データリンク処理部１２、上位レイヤ処理部１３、アドレス管理部１４、および送信可否判定部１５は、ＣＰＵとプログラムとが協働してなる演算処理部により実現されている。
【００２３】
通信Ｉ／Ｆ部１１は、通信経路Ｌを介して他ノード１０との間でデータ伝送を行うことにより、フレームを送受信する機能を有している。
データリンク処理部１２は、通信Ｉ／Ｆ部１１および通信経路Ｌを介して他ノード１０との間で各種フレームを送受信する機能を有している。この際、他ノード１０から受信したフレームは、データリンク処理部１２から上位レイヤ処理部１３に転送される。また、送信可否判定部１５からのフレーム送信要求に応じて、指定されたフレームが指定された送信先アドレスへデータリンク処理部１２から送信される。
【００２４】
上位レイヤ処理部１３は、フレームを用いて他ノード１０との間でデータ通信を行うことにより、所定の上位アプリケーション処理を実行する機能と、上位アプリケーション処理に応じて、他ノード１０へデータを送信する場合には、送信先アドレスと送信データを指定したフレーム送信要求を送信可否判定部１５へ通知する機能とを有している。
【００２５】
アドレス管理部１４は、データリンク処理部１２で受信した受信フレームから、受信フレームに含まれるアドレスを取得し、他ノード１０で使用されている既存アドレスとして管理する機能を有している。より具体的には、アドレス管理部１４は、受信フレームからアドレスを取得する際、データリンク処理部１２で受信した、他ノード１０間で周期的にやり取りされる管理用のポーリングフレームから送信元アドレスを取得し、記憶部（図示せず）で既存アドレスとして管理（登録）する機能を有している。管理用のポーリングフレームの具体例としては、ＢＡＣｎｅｔ  ＭＳ／ＴＰで用いられるＰＦＭ（Poll For Master）フレームがある。
【００２６】
アドレス管理部１４において、既存アドレスを取得する対象となるフレームは、管理用のポーリングフレームに限定されるものではなく、データのやり取りに用いられるデータフレームや、他の管理用フレームであってもよい。一方、管理用のポーリングフレームを既存アドレスを取得する対象フレームとすることにより、誤りの少ない正当な既存アドレスを定期的に取得することができる。なお、アドレス管理部１４において、一定期間にわたり既存アドレスが更新されない場合には、当該既存アドレスを削除するようにしもよい。これにより、保守作業によるノード交換やアドレス変更に自動対応することができる。
【００２７】
送信可否判定部１５は、上位レイヤ処理部１３からのフレーム送信要求に応じて、このフレーム送信要求で指定された送信先アドレスと、アドレス管理部１４で管理する既存アドレスとを比較する機能と、送信先アドレスが既存アドレスである場合にのみ、フレーム送信要求をデータリンク処理部１２に通知する機能と、送信先アドレスが既存アドレスでない場合には、フレーム送信要求を廃棄してフレーム送信を中止する機能とを有している。
【００２８】
［本実施の形態の動作］
次に、図２を参照して、本実施の形態にかかるノード１０の処理動作について説明する。図２は、ノードの処理動作を示すシーケンス図である。ここでは、ＢＡＣｎｅｔ  ＭＳ／ＴＰで用いられるＰＦＭフレームから既存アドレスを取得して管理する場合を例として説明する。
【００２９】
まず、データリンク処理部１２で、任意の他ノード１０から異なる他ノード１０へ送信されたＰＦＭフレームが受信された場合（ステップ１００）、そのＰＦＭフレームのフレームデータがアドレス管理部１４に転送される（ステップ１０１）。
アドレス管理部１４は、受け取ったフレームデータに基づいて、ＰＲＭフレームに含まれる送信元アドレスを取得し（ステップ１０２）、既存アドレスとして記憶部（図示せず）に登録し（ステップ１０３）、一連のアドレス登録処理を終了する。
【００３０】
一方、上位レイヤ処理部１３からフレーム送信要求が通知された場合（ステップ１１０）、送信可否判定部１５は、フレーム送信要求で指定された送信先アドレスを取得し（ステップ１１１）、アドレス管理部１４により既存アドレスとして登録されているか確認する（ステップ１１２）。
【００３１】
ここで、送信先アドレスが既存アドレスとして登録されていない場合（ステップ１１３：ＮＯ）、送信可否判定部１５は、フレーム送信要求を廃棄して、フレームの送信を中止する（ステップ１１４）。
一方、送信先アドレスが既存アドレスとして登録されている場合（ステップ１１３：ＹＥＳ）、送信可否判定部１５は、フレーム送信要求をデータリンク処理部１２に通知する（ステップ１１５）。
【００３２】
データリンク処理部１２は、送信可否判定部１５からのフレーム送信要求の通知に応じて、一般的なフレーム送信処理を開始する。
まず、他ノード１０からトークンフレームが通知されるまで待機し（ステップ１２０）、トークンフレームの受信に応じて、フレーム送信要求で指定されたフレームデータと送信先アドレスに基づき送信フレームを生成して送信する（ステップ１２１）。
【００３３】
次に、データリンク処理部１２は、送信先ノード１０からの、送信フレームに対する返信フレームが通知されるまで待機し（ステップ１２２）、返信フレームの受信に応じて、フレーム送信要求に応じたフレームの送信が成功したと判定し（ステップ１２３）、送信成功を上位レイヤ処理部１３へ通知する（ステップ１２４）。
この後、データリンク処理部１２は、トークン送信タイミングの到来に応じて、他ノード１０へトークンフレームを送信し（ステップ１２５）、一連のフレーム送信処理を終了する。
【００３４】
［本実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、アドレス管理部１４が、データリンク処理部１２で受信した受信フレームからアドレスを取得し、他ノード１０で使用されている既存アドレスとして管理し、送信可否判定部１５が、上位レイヤ処理部１３からのフレーム送信要求に応じて、フレーム送信要求で指定された送信先アドレスと既存アドレスとを比較し、送信先アドレスが既存アドレスである場合にのみ、フレーム送信要求をデータリンク処理部１２に通知するようにしたものである。
【００３５】
これにより、フレーム送信要求で指定された送信先アドレスが、既存アドレスとして登録されている場合にのみ、フレーム送信要求で指定された送信先アドレスにフレームが送信され、既存アドレスとして登録されていない送信先アドレスが指定された場合には、フレーム送信要求に応じたフレーム送信が中止されることになる。これにより、実際のノード１０に割り当てられている有効なアドレスに対してのみフレーム送信され、ノード１０に割り当てられていない無効なアドレスに対するフレーム送信が抑止されることになる。したがって、無効なアドレスに対するフレーム送信に起因して発生する、システム全体のスループット低下を回避することが可能となる。
【００３６】
また、本実施の形態において、アドレス管理部１４が、受信フレームからアドレスを取得する際、データリンク処理部１２で受信した他ノード１０間でやり取りされる管理用のポーリングフレームから送信元アドレスを取得し、既存アドレスとして管理するようにしてもよい。
これにより、誤りの少ない正当な既存アドレスを定期的に取得することができ、より精度よく無効なアドレスに対するフレーム送信を抑止することが可能となる。
【００３７】
［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１…通信システム、１０…ノード、１１…通信Ｉ／Ｆ部、１２…データリンク処理部、１３…上位レイヤ処理部、１４…アドレス管理部、１５…送信可否判定部、Ｌ…通信経路。
【図１】
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【図２】
2018196035.tif 000004
【図３】
2018196035.tif 000005