(57)【要約】【課題】  通信ネットワークにおいて汎用性の高いイーサーネットプロトコルで安定性を高める。【解決手段】  第１ネットワーク１と第２ネットワーク６とを含む有線通信ネットワーク１００。第１ネットワークは、ホスト３０およびメディアアクセスユニット（ＭＡＵ）５０をノードとして含み、各ノードを二重リングトポロジーで接続する光ファイバー１０、２０による。第２ネットワークは上記ホストをノードとして含み、イーサーネットプロトコルにて動作する。ＭＡＵは、第１ネットワークに物理メディアにて接続され第２ネットワークに物理メディアにて接続されていない。ホストは、ＭＡＵとＭＡＵに接続された下位ノード５２とのいずれかまたは両方を相手方とするデータ送信またはデータ受信の少なくともいずれかを、第２ネットワークにおけるアドレス指定により行いうる機能を、第２ネットワークを通じてホストと通信可能な他のノード６２に対し提供する。【選択図】図１
2018148326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホストおよびメディアアクセスユニット（ＭＡＵ）をノードとして含み、各ノードを各方向別の光ファイバーによりつなぐ二重リングトポロジーの第１ネットワークと、
前記ホストをノードとして含み、イーサーネットプロトコルにて動作する第２ネットワークと
を含む有線通信ネットワークであって、
前記ＭＡＵが、前記第１ネットワークに物理メディアにて接続され前記第２ネットワークに物理メディアにて接続されておらず、
前記ホストは、前記ＭＡＵと該ＭＡＵに接続された下位ノードとのいずれかまたは両方を相手方とするデータ送信またはデータ受信の少なくともいずれかを、前記第２ネットワークにおけるアドレス指定により行いうる機能を、前記第２ネットワークを通じて前記ホストと通信可能な他のノードに対しまたは前記ホスト自体に対し提供するものである
有線通信ネットワーク。
【請求項２】
ホストおよびメディアアクセスユニット（ＭＡＵ）をノードとして含み、各ノードを各方向別の光ファイバーによりつなぐ二重リングトポロジーの第１ネットワークと、
前記ホストをノードとして含み、イーサーネットプロトコルにて動作する第２ネットワークと
を含む有線通信ネットワークであって、
前記ＭＡＵが、前記第１ネットワークに物理メディアにて接続され前記第２ネットワークに物理メディアにて接続されておらず、
前記ＭＡＵにはフィールド機器が物理メディアにて接続されており、
前記ホストは、該フィールド機器を相手方とするデータ送信またはデータ受信の少なくともいずれかを、あたかも当該ホストに直接接続されているフィールド機器であるかのごとく指定することによって実行しうる機能を、前記第２ネットワークを通じて前記ホストと通信可能な他のノードに対しまたは前記ホスト自体に対し提供するものである
有線通信ネットワーク。
【請求項３】
ホストおよびメディアアクセスユニット（ＭＡＵ）をノードとして含み、各ノードを各方向別の光ファイバーによりつなぐ二重リングトポロジーの第１ネットワーク
を含む有線通信ネットワークであって、
前記ＭＡＵにはフィールド機器が物理メディアにて接続されており、
前記ホストは、前記ＭＡＵと該ＭＡＵに接続された下位ノードとのいずれかまたは両方を相手方としたデータ送信またはデータ受信の少なくともいずれかを、該ＭＡＵとの間においてＯＳＩ参照モデルにおけるデータリンク層の信号受け渡しで行いうるものである
有線通信ネットワーク。
【請求項４】
前記ホストおよび前記ＭＡＵのいずれにも、送信ポートおよび受信ポートをそれぞれが備える第１光トランシーバおよび第２光トランシーバが備わっており、
前記ホストおよび前記ＭＡＵが、前記二重リングトポロジーのリング上で一方の側に位置するノードに対して第１光トランシーバの送信ポートおよび受信ポートを通じ一対の光ファイバーで接続され、前記二重リングトポロジーのリング上で他方の側に位置するノードに対して第２光トランシーバの送信ポートおよび受信ポートを通じ一対の光ファイバーで接続されており、
各ノード間の一対の光ファイバーが前記各方向別の光ファイバーとなって前記二重リングトポロジーをなす二つのリング通信路をなしている
請求項１〜３のいずれか１項に記載の有線通信ネットワーク。
【請求項５】
前記第１ネットワークが、前記二重リングトポロジーのリング上にて連続ノードとなる第１〜第３ＭＡＵの少なくとも３つのＭＡＵを備えており、
前記第１〜前記第３ＭＡＵは、通常時に、前記第１ネットワークの前記二重リングトポロジーのうちの一方のリング通信路を通じてこの順に順次に通信パケットを転送するようになっており、
前記第１ネットワークは、前記第２ＭＡＵと前記第３ＭＡＵとの間の通信が不調または不能となったとき、前記一方のリング通信路を通じ前記第１ＭＡＵに到達した通信パケットを、前記二重リングトポロジーのうちの他方のリング通信路を通じ前記第１ＭＡＵから逆向きに送出するように動作する
請求項１〜４のいずれか１項に記載の有線通信ネットワーク。
【請求項６】
前記ホストがＥｔｈｅｒＣＡＴのマスターノードとして機能し、
前記ＭＡＵがＥｔｈｅｒＣＡＴのスレーブノードとして機能し、
前記第１ネットワークがＥｔｈｅｒＣＡＴのリング化による二重化ネットワークの物理メディアとして機能する
請求項１〜４のいずれか１項に記載の有線通信ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有線通信ネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピューティング能力の高度化を背景に、可能な限りあらゆる機器を通信でつなぐＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  ｏｆ  Ｔｈｉｎｇｓ）や、その恩恵を生産機器にも拡げるＩｎｄｕｓｔｒｙ４．０が進展をみせている。生産活動の現場（工場）内においてあらゆる機器の間における通信を確立するためリアルタイム性や高安定性が要請される通信インフラストラクチャーにもワイドバンド化や低コスト化といった要求が高まりつつある。工場内の通信は、しばしば階層化された通信ネットワークを用いて行われ、通信ノードとなる機器に対しさらに下位の機器がつながっていることが多い。最下層の機器はフィールド機器とも呼ばれ、それらでは、例えば単なるリミットスイッチの開閉動作から、モーター回転出力、産業用ロボットの関節角度などを伝達するような通信が行われる。フィールド機器のための通信階層ではリアルタイム性や高い安定性がとりわけ要求されることから、このような技術領域はフィールドネットワークなどとも呼ばれる。上述したＩｏＴやＩｎｄｕｓｔｒｙ４．０とも呼ばれる高度化を視野に入れれば、ワイドバンド化により大量のデータを伝達し、かつできるだけ多くの機器から収集するための低コスト化への要求も強い。その一方、機器の低価格化や高速化を背景に、イーサーネットに起源をもつ汎用性の高い通信規格がフィールドネットワークにも採用されつつある（例えば、ＣＣ−Ｌｉｎｋ（登録商標）、ＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標））。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
産業現場の情報化の進展を支えるフィールドネットワークにおいて、イーサーネットプロトコルを採用し、ワイドバンド通信も実現しつつ、安定性を高めたいとの要求が高まっている。本発明は、有線通信ネットワークにおいて、汎用性の高いイーサーネットプロトコルを利用しつつワイドバンドかつ高い安定性を実現することにより機器間通信の高度化に貢献するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した課題を解決するために、本発明では、イーサーネットプロトコルを用いながら、これまで解決出来なかったスター型ネットワークの回線寸断に対する脆弱さを、リングトポロジ（二重リング）を合わせて用いることにより、途絶えず通信を得ることを可能にする。すなわち本発明のある態様においては、ホストおよびメディアアクセスユニット（ＭＡＵ）をノードとして含み、各ノードを各方向別の光ファイバーによりつなぐ二重リングトポロジーの第１ネットワークと、前記ホストをノードとして含み、イーサーネットプロトコルにて動作する第２ネットワークとを含む有線通信ネットワークであって、前記ＭＡＵが、前記第１ネットワークに物理メディアにて接続され前記第２ネットワークに物理メディアにて接続されておらず、前記ホストは、前記ＭＡＵと該ＭＡＵに接続された下位ノードとのいずれかまたは両方を相手方とするデータ送信またはデータ受信の少なくともいずれかを、前記第２ネットワークにおけるアドレス指定により行いうる機能を、前記第２ネットワークを通じて前記ホストと通信可能な他のノードに対しまたは前記ホスト自体に対し提供するものである有線通信ネットワークが提供される。
【０００５】
また、本発明のある態様においては、ホストおよびメディアアクセスユニット（ＭＡＵ）をノードとして含み、各ノードを各方向別の光ファイバーによりつなぐ二重リングトポロジーの第１ネットワークと、前記ホストをノードとして含み、イーサーネットプロトコルにて動作する第２ネットワークとを含む有線通信ネットワークであって、前記ＭＡＵが、前記第１ネットワークに物理メディアにて接続され前記第２ネットワークに物理メディアにて接続されておらず、前記ＭＡＵにはフィールド機器が物理メディアにて接続されており、前記ホストは、該フィールド機器を相手方とするデータ送信またはデータ受信の少なくともいずれかを、あたかも当該ホストに直接接続されているフィールド機器であるかのごとく指定することによって実行しうる機能を、前記第２ネットワークを通じて前記ホストと通信可能な他のノードに対しまたは前記ホスト自体に対し提供するものである有線通信ネットワークも提供される。
【０００６】
本発明のある態様では、ホストおよびメディアアクセスユニット（ＭＡＵ）をノードとして含み、各ノードを各方向別の光ファイバーによりつなぐ二重リングトポロジーの第１ネットワークを含む有線通信ネットワークであって、前記ＭＡＵにはフィールド機器が物理メディアにて接続されており、前記ホストは、前記ＭＡＵと該ＭＡＵに接続された下位ノードとのいずれかまたは両方を相手方としたデータ送信またはデータ受信の少なくともいずれかを、該ＭＡＵとの間においてＯＳＩ参照モデルにおけるデータリンク層の信号受け渡しで行いうるものである有線通信ネットワークも提供される。
【０００７】
個別に、または互いに組み合わせることにより実施することができる有利な実施形態およびその改良が従属請求項の主題となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明においては、有線通信ネットワークにおいて、汎用性の高いイーサーネットプロトコルで高い安定性が実現される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態における第１ネットワークと第２ネットワーク６とを含む有線通信ネットワークの機能を示す模式説明図である。
【図２】本発明の第２実施形態における第１ネットワークと第２ネットワークとを含む有線通信ネットワークの機能を示す模式説明図である。
【図３】本発明の実施形態においてメディアアクセスユニットの構成を示すブロックダイヤグラム（図３Ａ）および、本発明の実施形態においてホストの構成を示すブロックダイヤグラム（図３Ｂ）である。
【図４】本発明の実施形態において、第１ネットワークを通じてアクセスされるＭＡＵまたはこれらに接続される下位ノードとの通信プロトコルの構造をＯＳＩ参照モデルに基づき示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態において、ホストおよびＭＡＵを含む第１ネットワークにおいて、通信路の不具合が生じ通信が不調または不能となった場合の動作を示す説明図（図５Ａ）、および機器の不具合にも対処しうる好ましい別の動作を示す説明図（図５Ｂ）である。
【図６】本発明の実施形態の第１ネットワークをＥｔｈｅｒＣＡＴの通信のために適用する構成において、マスターノードおよびスレーブノードのためにホストおよびＭＡＵを動作させる構成における通信の様子を示す説明図（図６Ａ）、通信路に障害が生じた場合の典型的な動作を示す説明図（図６Ｂ）、および機器の不具合にも対処しうる好ましい動作を示す説明図（図６Ｃ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、適宜に図面を参照し、本発明に係る有線通信ネットワークを説明する。以下の説明に際し特に言及がない限り、全図にわたり共通する部分または要素には共通する参照符号が付されている。
【００１１】
１．第１実施形態
本発明の第１実施形態では、図１に示す機能をもつ第１ネットワーク１と第２ネットワーク６とを含む有線通信ネットワーク１００が提供される。第１ネットワーク１は、ホスト３０およびメディアアクセスユニット（ＭＡＵ）５０をノードとして含み、各ノードを各方向別の光ファイバー１０、２０によりつないだ二重リングトポロジーを取っている。これに対し、第２ネットワーク６は上記ホストをノードとして含み、例えば従来のイーサーネットプロトコル（ＴＣＰ−ＩＰ）にて動作するものであるが、ネットワークトポロジーは任意である。
【００１２】
ＭＡＵ５０は、物理メディアである光ファイバー１０、２０にて第１ネットワーク１に接続され、第２ネットワーク６に物理メディアにて接続されていない。ＭＡＵ５０には下位ノード５２が、例えば下位ノード５２ａ、５２ｂのように別々のＭＡＵ５０に対し、または同一のＭＡＵ５０に対し接続されている。ホスト３０は、ＭＡＵ５０および下位ノード５２のいずれかまたは両方を相手方とするデータ送信またはデータ受信の少なくともいずれかを、第２ネットワーク６におけるアドレス指定により行いうる機能を提供する。当該機能により、第２ネットワーク６を通じてホスト３０と通信可能な他のノード６２は、ＭＡＵ５０と下位ノード５２とのいずれかまたは両方を相手方とするデータ送信またはデータ受信を行う際に、その相手方があたかも第２ネットワーク６に接続されているかのごとくアドレス指定して相手方とし、データ送信またはデータ受信を実行することができる。また、ホスト３０自体も、当該機能により、ＭＡＵ５０および下位ノード５２のいずれかまたは両方を相手方とするデータ送信またはデータ受信の少なくともいずれかを実行することができる。
【００１３】
２．第２実施形態
本発明の第２実施形態では、図２に示す機能をもつ第１ネットワーク１Ａと第２ネットワーク６とを含む有線通信ネットワーク１００Ａが提供される。第１ネットワーク１Ａは、ホスト３０Ａおよびメディアアクセスユニット（ＭＡＵ）５０Ａをノードとして含み、各ノードを各方向別の光ファイバー１０Ａ、２０Ａによりつないだ二重リングトポロジーを取っている。これに対し、第２ネットワーク６は上記ホストをノードとして含み、例えば従来のイーサーネットプロトコル（ＴＣＰ−ＩＰ）にて動作するものであるが、ネットワークトポロジーは任意である。
【００１４】
ＭＡＵ５０Ａは、物理メディアである光ファイバー１０、２０にて第１ネットワーク１に接続され、第２ネットワーク６に物理メディアにて接続されていない。他のノード６２は、第２ネットワーク６を通じてホスト３０Ａと通信可能である。ホスト３０Ａは、ＭＡＵ５０Ａに接続されたフィールド機器５４を相手方とするデータ送信またはデータ受信の少なくともいずれかを行いうる機能を提供する。当該機能により、他のノード６２は、あたかも当該ホスト３０Ａに直接接続されているフィールド機器３２であるかのごとく指定することによってフィールド機器５４と通信することができる。つまり、他のノード６２は、実際にはＭＡＵ５０Ａの一つに接続されたフィールド機器５４ａとＭＡＵ５０Ａの別の一つに接続されたフィールド機器５４ｂが、ともにホスト３０Ａに直接接続されているホスト３０Ａに直接接続されているフィールド機器３２ａ、３２ｂであるかのごとく通信を行いうる。このため、フィールド機器５４ａとフィールド機器５４ｂが実際には別々のＭＡＵ５０Ａに接続されている場合であっても、他のノード６２は、ＡＵ５０Ａを特段区別することなく必要な通信をおこなうことができる。また、ホスト３０自体も、当該機能により、ＭＡＵ５０および下位ノード５２のいずれかまたは両方を相手方とするデータ送信またはデータ受信の少なくともいずれかを行いうる。
【００１５】
なお、トークンリングや光二重リングトポロジーを例えば階層化して用いるなどによりフィールド機器との通信のためのすべてのネットワークを構成しようとしても、非常に高価な機器価格のために、導入の障壁となっている。これに対し、第２ネットワーク６を例えばイーサーネットなど低コストなネットワークとすれば、必要な階層にのみ二重化された光通信を採用するなど柔軟な構成を取ることができる。
【００１６】
３．第３実施形態
本発明の第３実施形態は、図１、図２に示す機能をもつ第１ネットワーク１、１Ａにて実現される有線通信ネットワーク１００、１００Ａである。有線通信ネットワーク１００（図１）を一例に説明すると、既に説明した第１実施形態と同様の第１ネットワーク１が実現されているが、第２ネットワーク６は存在していても存在していなくてもかまわない。第３実施形態の場合、ホスト３０は、ＭＡＵ５０および下位ノード５２のいずれかまたは両方を相手方とするデータ送信またはデータ受信の少なくともいずれかを、ＭＡＵ５０との間においてＯＳＩ参照モデルにおけるデータリンク層の信号受け渡しで行いうるものである。その第１ネットワーク１の一例には、例えばＥｔｈｅｒＣＡＴなど既存のイーサーネットベースのフィールドネットワークを含みうる。物理層およびデータリンク層を担う第１ネットワーク１を構築してデータリンク層の信号受け渡しが実現すれば、ＭＡＵ５０と下位ノード５２またはＭＡＵ５０Ａとフィールド機器５４（図２）のような下位の通信が、既存のイーサーネットのために開発されネットワーク層以上の通信を行うことができるイーサーネットのために低コスト化した部品などを採用することができ、下位ノード５２やフィールド機器５４の開発コストを含めた全体のコストの増大を抑制することができる。
【００１７】
つづけて、上述した第１〜第３実施形態に共通する要素について説明する。以下の説明は第１〜第３実施形態のすべてに対し必要な修正のうえ適用される。説明済みの図面を既述の参照符号に基づき引き続き参照する。
【００１８】
４．光ファイバー
上記いずれの実施形態においても、採用される光ファイバーは任意の光ファイバーである。典型例では、１０Ｇｂｐｓ程度の速度で通信が可能なマルチモードの光ファイバーが採用される。なお、本出願書面を通じ、紙面上にて時計回りおよび反時計回りのループをなす光ファイバーやそれらによる信号伝達に、それぞれ、符号１０および２０、または符号１０Ａおよび２０Ａを付している。
【００１９】
５．メディアアクセスユニットおよびホスト
図３Ａは、メディアアクセスユニット（ＭＡＵ）５０、５０Ａの構成を示すブロックダイヤグラムである。ＭＡＵ５０、５０Ａには、第１光トランシーバおよび第２光トランシーバ、つまり、送信ポートＴｘおよび受信ポートＲｘをそれぞれが備える例えばＳＦＰ（Ｓｍａｌｌ  Ｆｏｒｍ−ｆａｃｔｏｒ  Ｐｌｕｇｇａｂｌｅ）規格の光トランシーバが二つ設けられている。ＭＡＵ５０、５０Ａは、二重リングトポロジーのリング上にて一方の側に位置するノードに対して一つのＳＦＰの送信ポートＴｘおよび受信ポートＲｘを通じ一対の光ファイバーによって接続され、同様に、二重リングトポロジーのリング上にて他方の側に位置するノードに対してもう一つのＳＦＰの送信ポートＴｘおよび受信ポートＲｘを通じ一対の光ファイバーによって接続されている。ホスト３０、ＭＡＵ５０、５０（図１）、ホスト３０Ａ、ＭＡＵ５０Ａ、５０Ａ（図２）といった各ノード間の一対の光ファイバーが各方向別の光ファイバー１０、２０、１０Ａ、２０Ａとなって二重リングトポロジーをなす二つのリング通信路をなしている。
【００２０】
ＭＡＵ５０、５０Ａは、下位ノード５２やフィールド機器５４との間で通信するための追加の通信ポートを備えている。このポートは、８Ｐ８Ｃモジュラーコネクター（またはＲＪ−４５）、ＲＳ−２３２Ｃ、ＲＳ−４８５、ＵＳＢなど、通信を行うことができる既存の任意の通信規格のものである。ＭＡＵ５０、５０Ａは、光ファイバーネットワークと電気との間の相互で物理メディアを変換するため、いわゆるメディアコンバータの機能も発揮する。このため、ＭＡＵ５０、５０Ａは、必要なロジック部（ＬＯＧＩＣ）およびメモリー部（ＭＥＭ）を備えている。ロジック部は、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ−ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  ａｒｒａｙ）やＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）など任意の電子回路により実装することができる。メモリー部は適当な揮発性または不揮発性記録媒体となる半導体メモリーなどにより実装することができる。
【００２１】
図３Ａに示すように、メモリー部から区別される機能設定部（ＳＥＬＥＣＴ）を備えている構成も、ＭＡＵ５０、５０Ａの好ましい態様である。機能設定部は、プログラム、ファームウェア、設定データ、識別情報やアドレス情報、ライセンス管理または暗号通信のためのキー情報（パスワード文字列、暗号用符号）など、任意の形態の情報を、適当な揮発性または不揮発性記録媒体に格納することにより実装される。機能設定部は、ロジック部およびメモリー部によるＭＡＵ５０、５０Ａを制御する動作を設定したり、通信による応答の動作を設定するために利用される。機能設定部が利用されるのは、例えば、ＭＡＵ５０、５０Ａの機能のうち、接続するポートの通信規格の種類を設定したり、接続先のネットワークに合う接続や通信の手順（プロトコル、通信手順など）を設定したり、ＭＡＵ５０、５０Ａの識別情報を設定したり、通信のキー情報を設定したりするためである。このような設定のために、機能設定部に格納された情報が、ＭＡＵ５０、５０Ａの起動時や必要なタイミングで読み出される。機能設定部のための揮発性または不揮発性記録媒体の典型例がフラッシュメモリーなどの半導体メモリーであり、好ましくはこの機能設定部は取り外し可能なメモリーカードなどの媒体に実装される。機能設定部から読み出される情報を選択するために、ＭＡＵ５０、５０Ａを使用して通信を開始する前の任意の段階（例えば製品としてのＭＡＵ５０、５０Ａを出荷する段階）に、必要な情報が選択して媒体に格納されたり、必要な情報を格納する媒体自体を決定してＭＡＵ５０、５０Ａに取り付けられたりする。ＭＡＵ５０、５０Ａの動作のために必要な設定情報を機能設定部に区別して格納するこの好ましい構成では、ハードウエアによる複製のみではＭＡＵ５０、５０Ａに必要な機能が再現できないこととなる。すわなち、機能設定部を備えることにより、ＭＡＵ５０、５０Ａの複製の抑止、ライセンス管理の容易化、または、通信の耐タンパー性の強化、といった効果を期待することができる。
【００２２】
図３Ｂは、ホスト３０、３０Ａの構成を示すブロックダイヤグラムである。ホスト３０、３０Ａにも、光トランシーバが二つ設けられており、ＭＡＵ５０、５０Ａと同様にして、二重リングトポロジーをなす二つのリング通信路となる光ファイバー１０、２０と接続される。必要に応じホスト３０、３０Ａには第２ネットワーク６との接続のために用いられるポートを装備する。また、ホスト３０、３０Ａにも、ロジック部、メモリー部が備わっている。ホスト３０、３０Ａは、それ自体が例えばＭＥＬＳＥＣ（登録商標）などのＰＬＣ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）モジュールの一部として装備されている構成も取り得る。そのような構成では、ホスト３０、３０Ａのロジック部、メモリー部はＰＬＣに実装されているコンピュータ装置によって実現される。ホスト３０、３０Ａのための好ましい構成の一つが、ＭＡＵ５０、５０Ａと同様に機能設定部（ＳＥＬＥＣＴ）を備えているものである。ＭＡＵ５０、５０Ａの機能設定部についての上述した構成及び機能はホスト３０、３０Ａのための機能設定部の説明のためにも適用される。
【００２３】
図４は、ＯＳＩ参照モデルにて、第１ネットワーク１を通じてアクセスされるＭＡＵ５０、５０Ａまたはこれらに接続される下位ノード５２、フィールド機器５４との通信プロトコルの構造を示す説明図である。第１ネットワーク１を通じてアクセスされるＭＡＵ５０、５０Ａまたはこれらに接続される下位ノード５２、フィールド機器５４と、ホスト３０、３０Ａまたは第２ネットワーク６に接続された他のノード６２とが通信を行うには、第１ネットワーク１が光ファイバーによる二重リングトポロジーであることに応じた修正を要さない。これらの間での通信のために、ホスト３０、３０ＡまたはＭＡＵ５０、５０Ａの少なくともいずれかがデータリンク層（第２層）の信号受け渡しで接続するためである。これにより、第３層を含みそれより上位の層のデータには特段変更を要さない。例えば、第２ネットワーク６が例えばイーサーネットであれば、他のノード６２は、公知のイーサーネットのための通信のみにより、通信が可能となる。また、ホスト３０、３０Ａが、それ自体が図３Ｂに示した構成に加え何らかのコントロール機能を有している場合に下位ノード５２やフィールド機器５４との通信を行ってコントロールするためにも公知のイーサーネットのための通信のみにより、通信が可能となる。
【００２４】
６．二重化による不調・不能時の動作
上記第１〜第３実施形態においては、光ファイバー１０、２０、１０Ａ、２０Ａによる二重リングトポロジーを利用して安定性の高い通信インフラストラクチャーが提供される。一般に、光ファイバーを利用する通信の不調または不能の原因は、大別すると光ファイバー自体の折損など通信路の不具合と、光トランシーバの故障やＭＡＵ自体の障害といった機器側の不具合に分けることができる。
【００２５】
図５Ａは、ホスト３０およびＭＡＵ５０を含む第１ネットワーク１において、通信路の不具合が生じ通信が不調または不能となった場合の動作を示す説明図である。例えば３つのＭＡＵ５０（第１〜第３ＭＡＵ５０１〜５０３）が第１ネットワーク１に備わっており、これらは、二重リングトポロジーのリング上にて連続ノードとなっている。図面ではさらに第４ＭＡＵ５０４も明示している。正常時に第１〜第３ＭＡＵ５０１〜５０３は第１ネットワーク１の二重リングトポロジーのうちの一方のリング通信路をなす光ファイバー１０を通じてこの順に順次に通信パケットを転送するようになっている。正常時には光ファイバー２０は使用されていてもまた使用されていなくてもどちらでも構わない。このような通信において第１ネットワーク１の通信路において通信が不調または不能となると、その位置が特定される。図５Ａにおいては、第２ＭＡＵ５０２と第３ＭＡＵ５０３の間の通信路となる光ファイバー１０に不具合が生じたと特定されたことを、×のマークにより示している。その場合の典型的な動作のためには、光ファイバー１０からの通信パケットが、第２ＭＡＵ５０２において折り返されて光ファイバー２０を通じ第１ＭＡＵ５０１に向かって送出される。これにより、今度は反時計回りに光ファイバー２０を通じて第２ＭＡＵ５０２、第１ＭＡＵ５０１と伝送される。この光ファイバー２０を通じた通信パケットがホスト３０を経由して第３ＭＡＵ５０３にまで達すると、必要に応じて第３ＭＡＵ５０３で折り返しの動作が行われて再度光ファイバー１０に向けて再び元の時計回りに送出される。これらの機能はホスト３０に実装されたソフトウエアまたは各ＭＡＵ５０に実装されたソフトウエアのいずれかによって制御される。図５Ａにおいては第３ＭＡＵ５０３による折り返しの動作やその後の通信は描いていない。なお、上述したようにホスト３０が受信した一つの光ファイバー２０からの通信パケットをもう一つの光ファイバー２０から送信する機能を果たすような場合、第２ＭＡＵ５０２および第３ＭＡＵ５０３のうちのいずれか一方のみで折り返しの動作をすれば第１〜第４ＭＡＵ５０１〜４のすべてに対しデータ送信が可能である。しかし第１〜第４ＭＡＵ５０１〜４すべてからデータを受信するためには第２ＭＡＵ５０２および第３ＭＡＵ５０３の両方での折り返し動作が必要となる。
【００２６】
実際の通信で生じる不具合は、必ずしも光ファイバーのみに生じるわけではなく、光トランシーバの故障やＭＡＵ自体の障害といった機器に不具合が生じる場合もある。機器に不具合があるまま第２ＭＡＵ５０２または第３ＭＡＵ５０３を動作させ続けて図５Ａに示した動作を行っても、通信が不安定であったり、また通信が可能であっても通信内容が信頼できなかったりするため、そのような通信はむしろ有害となる用途もある。また、現実の通信の不具合は故障の判定に手間取ることも多い。機器の不具合にも対処しうる別の動作を示すのが図５Ｂである。図５Ｂに示す動作では、第２ＭＡＵ５０２と第３ＭＡＵ５０３との間の通信が不調または不能となったとき、これらの間の光ファイバー１０のみならず第２ＭＡＵ５０２および第３ＭＡＵ５０３のいずれかに障害が生じている可能性を前提として、第２ＭＡＵ５０２と第３ＭＡＵ５０３の動作も停止させる。その場合、残りのＭＡＵ５０のうち可能な限り数多くとの間で通信するために、第１ＭＡＵ５０１は到達した通信パケットを折り返し動作によって他方のリング通信路である光ファイバー２０を通じ逆向きに送出するように動作する。同様の動作は、第４ＭＡＵ５０４にて実行することもでき、その様子を図示している。これらの機能もホスト３０に実装されたソフトウエアまたは各ＭＡＵ５０に実装されたソフトウエアによって制御される。
【００２７】
図５Ａまたは図５Ｂのいずれかの動作により、二重化を生かした高い安定性の通信インフラストラクチャーが実現する。なお、より多くの機器との通信を続行させるためには、通信路の不具合との前提にて図５Ａのように動作させることが有益である。通信からＭＡＵを除外することが望ましくないケースがこれ当たる。他方、通信路の不具合と判定された場合や、通信路の不具合であるか機器の不具合であるか判然としない場合も含めて、図５Ｂのように動作させることも安定した動作のために有益である。その理由は、障害の原因が確定されない状態で図５Ａのように動作させると、より多くのノードに対する通信が実現される利点とは引き換えに、特にデータ量や速度が増大した状況では、接続する機器の不正動作や不正なデータ送信につながりかねないためである。一般には、不具合に対するエンジニアの即時の介入が十分期待できるような環境であるケースや高い安定性を実現するために通信からＭＡＵを除外することをいとわないケースでは図５Ｂの動作が好ましい。これらに加え、信号の状態や通信の内容から故障可能性があるノードを特定できる場合には、例えば図６Ｃの動作で第２ＭＡＵ５０２と第３ＭＡＵ５０３で何らかのインジケータを点灯させるなどの動作によって、エンジニアによる介入を補助する機能も有用である。いずれにしても、判定基準や動作内容はネットワークの管理ポリシーに応じ適宜に決定され、ホスト３０に実装するソフトウエアまたは各ＭＡＵ５０に実装するソフトウエアに反映される。
【００２８】
７．ＥｔｈｅｒＣＡＴのための実装
次に、ＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）のための通信路として本発明のいずれかの実施形態を適用する構成について説明する。図６Ａは、第１ネットワーク１においてＥｔｈｅｒＣＡＴのマスターノードおよびスレーブノードのためにホスト３０およびＭＡＵ５０を動作させる構成における通信の様子を示す説明図である。ホスト３０には、必要に応じ第２ネットワーク６との通信のためのポートや動作制御のためのロジック部やメモリー部、その他必要に応じ管理機能のために必要な機能部が備わる（図示しない）。ＥｔｈｅｒＣＡＴのマスターノードとして動作するホスト３０には、ＭＡＣアドレスに基づいて区別される２つの光トランシーバが備わる。そのうちの一方（ＭＡＣ＃１）は光ファイバー１０への送信Ｔｘと光ファイバー２０からの受信Ｒｘを、他方（ＭＡＣ＃２）は光ファイバー１０からの受信Ｒｘと光ファイバー２０への送信Ｔｘをそれぞれ担う。ＥｔｈｅｒＣＡＴのスレーブノードとして動作するＭＡＵ５０のうちマスターノード（ホスト３０）に最も近いＳｌａｖｅ１として動作するのが第１ＭＡＵ５０１である。ＥｔｈｅｒＣＡＴでは一般に複数のスレーブノードが接続される。この複数のスレーブノードが、第１〜第４ＭＡＵ５０１〜５０４により示される。図１または図２に示した機能は、ホスト３０および第１〜第４ＭＡＵ５０１〜５０４を数珠繋ぎのループとすることにより実現される。第１ＭＡＵ５０１（Ｓｌａｖｅ１）は、ホスト３０（Ｍａｓｔｅｒ）および第２ＭＡＵ５０２（Ｓｌａｖｅ２）を相手方として光ファイバー１０および光ファイバー２０を使って送受信のための光接続が確立される。そのために、第１ＭＡＵ５０１には例えばＳＦＰなどの光トランシーバが二つ備わっている。図６Ａにおいて第１ＭＡＵ５０１に示しているように、他のＭＡＵ５０も同様にＳＦＰなどの光トランシーバを備えていることができる（図示しない）。ホスト３０（Ｍａｓｔｅｒ）は、光ファイバー１０を通じて第１ＭＡＵ５０１（Ｓｌａｖｅ１）に向けテレグラムを送信する。このテレグラムを受け取った第１ＭＡＵ５０１は、それ自体を宛先とするデータを読取り、オンザフライで処理し、必要なデータを挿入して、次にスレーブとなる第２ＭＡＵ５０２に向かって再び光ファイバー１０を通じてフレームを送出する。これを第４ＭＡＵ５０４（Ｓｌａｖｅ４）まで続ける。第４ＭＡＵ５０４（Ｓｌａｖｅ４）は、次の下流のノードがホスト３０のマスターノードであるため、そのままホスト３０宛にフレームを送出してもよいし、また、第４ＭＡＵ５０４で折り返し動作して光ファイバー２０を通じて逆順にＭＡＵを転送しても良い。
【００２９】
なお、ＥｔｈｅｒＣＡＴは複数の信号線をもつ銅線ケーブルによる全二重の双方向通信を規定しており、通常用いられるケーブルにより往復の通信が可能であるものの、リングトポロジーは通常は採用されない。このため、通常のＥｔｈｅｒＣＡＴの構成を単に光に置き換えるのみであれば、マスターノードのための光トランシーバは一つで足り、ホスト３０のようにＭＡＣ＃１とＭＡＣ＃２の二つの光トランシーバを装備すること自体が不要である。本発明のいずれかの実施形態においては、ホスト３０に光トランシーバが２つ装備されて二重リングトポロジーとなっていることから、ワイドバンドかつ高い安定性の通信を低コストでＥｔｈｅｒＣＡＴのために採用することができる。
【００３０】
図６Ｂは、本発明のいずれかの実施形態をＥｔｈｅｒＣＡＴのために適用する構成において、機器の不具合にも対処しうる好ましい動作を示す説明図である。順にＳｌａｖｅ１〜４の順にリングトポロジーの態様にて接続される第１〜第４ＭＡＵ５０１〜５０４のうち、第２ＭＡＵ５０２および第３ＭＡＵ５０３（Ｓｌａｖｅ２およびＳｌａｖｅ３）の間にて通信が不調または不能となった場合、Ｓｌａｖｅ２となる第２ＭＡＵ５０２およびＳｌａｖｅ３となる第３ＭＡＵ５０３にて折り返し、それぞれから光ファイバー２０を通じて通信が行われる。その動作は、図５Ａに示したものと同様である。
【００３１】
図６Ｃは、本発明のいずれかの実施形態にてＥｔｈｅｒＣＡＴの通信を実現する構成において、機器に障害が生じた場合の動作を示す説明図である。リングトポロジーの態様にて接続されるＭＡＵ５０のうち、第２ＭＡＵ５０２および第３ＭＡＵ５０３（Ｓｌａｖｅ２およびＳｌａｖｅ３）のいずれかの機器の動作が不調または不能となった場合、第１ＭＡＵ５０１（Ｓｌａｖｅ１）および第４ＭＡＵ５０４（Ｓｌａｖｅ４）にて折り返し、光ファイバー２０を通じて通信される。
【００３２】
二重化を生かした高い安定性の通信インフラストラクチャーが実現するために、通信路の不具合と判定された場合や、通信路の不具合であるか機器側の不具合であるか判然としない場合も含めて、図６Ｃのように動作させることも有益である。
【００３３】
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。上述の各実施形態および構成例は発明を説明するために記載されたものであり、本出願の発明の範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきものである。各実施形態の他の組合せを含む本発明の範囲内に存在する変形例もまた特許請求の範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は有線通信を利用する任意の機器の通信のために使用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１００、１００Ａ    有線通信ネットワーク
１、１Ａ  第１ネットワーク
１０、  １０Ａ、２０、２０Ａ  光ファイバー
３０、３０Ａ  ホスト
３２、３２ａ、３２ｂ  フィールド機器
５０、５０Ａ  メディアアクセスユニット（ＭＡＵ）
５０１〜５０４  第１〜第４ＭＡＵ
５２、５２ａ、５２ｂ    下位ノード
６  第２ネットワーク
５４、５４ａ、５４ｂ  フィールド機器
６２  他のノード
【図１】
2018148326.tif 000003
【図２】
2018148326.tif 000004
【図３】
2018148326.tif 000005
【図４】
2018148326.tif 000006
【図５】
2018148326.tif 000007
【図６】
2018148326.tif 000008