(57)【要約】【課題】フィールドネットワーク用途の複雑な伝送制御を必要とする光送受信器を用いることなく、汎用の光通信に用いられる光送受信器を用いることにより、より長距離かつ経済的なノード装置および光フィールドネットワークシステムを得ること。【解決手段】バス解析部１１が、フィールド機器からのシリアルデータをパラレルデータに変換したバスデータを所定のフォーマットのバスデータに変換する。符号化部１２が、所定のフォーマットに変換されたバスデータを符号化し、Ｅ／Ｏ部１３が、符号化されたバスデータを光伝送路に送信する。Ｏ／Ｅ部１４が、受信した光信号を電気信号に変換し、復号化部１５が、電気信号に変換されたバスデータを復号化し、バス復元部１６が、復号化されたバスデータをフィールド機器からのシリアルデータをパラレルデータに変換したバスデータのフォーマットに変換する。【選択図】      図３
2004172989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィールド機器からのデータをポイントツーポイントで従属接続される他のノードに光伝送路を介して送信する光送信部を有するノード装置において、
前記フィールド機器からのシリアルデータをパラレルデータに変換したバスデータに含まれる情報がアドレスを示しているかあるいはデータを示しているのかを識別し、該識別に対応してアドレス転送モードおよびデータ転送モードのいずれかの転送モードを含む所定のフォーマットのバスデータに変換するバス解析部と、
前記フォーマット変換されたバスデータを符号化する符号化部と、
前記符号化されたバスデータを電気信号から光信号に変換して前記光伝送路に送信する電気／光信号変換部と、
を有する光送信部を備えることを特徴とするノード装置。
【請求項２】
前記符号化部は、
ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨのスクランブラを用いて前記フォーマット変換されたバスデータを符号化することを特徴とする請求項１に記載のノード装置。
【請求項３】
フィールド機器からのデータをポイントツーポイントで光伝送路によって従属接続される他のノードを介して受信する光受信部を有するノード装置において、
前記光伝送路から受信した光信号を電気信号に変換する光／電気信号変換部と、
前記電気信号に変換されたバスデータを復号化する復号化部と、
前記復号化されたバスデータに含まれる転送モードを識別してその転送モードがアドレス転送モードの場合、バスデータの所定のビットにアドレスの情報を出力するようにバスデータのフォーマットを変換するバス復元部と、
を有する光受信部を備えることを特徴とするノード装置。
【請求項４】
前記復号化部は、
ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨのデスクランブラを用いて前記電気信号に変換されたバスデータを復号化することを特徴とする請求項３に記載のノード装置。
【請求項５】
フィールド機器からのデータをポイントツーポイントで従属接続される他のノードにｍ（ｍ＞１、ｍは整数）系の光伝送路を介して送信する光送信部を有するノード装置において、
前記フィールド機器からのシリアルデータをパラレルデータに変換したバスデータに含まれる情報がアドレスを示しているかあるいはデータを示しているのかを識別し、該識別に対応してアドレス転送モードおよびデータ転送モードのいずれかの転送モードを含む所定のフォーマットのバスデータに変換するバス解析部と、
前記フォーマット変換されたバスデータを符号化する符号化部と、
前記符号化されたバスデータを電気信号から光信号に変換して前記光伝送路に送信するｍ個の電気／光信号変換部と、
を有する光送信部を備えることを特徴とするノード装置。
【請求項６】
前記符号化部は、
ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨのフレーマを用いて前記フォーマット変換されたバスデータを符号化することを特徴とする請求項５に記載のノード装置。
【請求項７】
フィールド機器からのデータをポイントツーポイントでｍ（ｍ＞１、ｍは整数）系の光伝送路によって従属接続される他のノードを介して受信する光受信部を有するノード装置において、
前記光伝送路から受信した光信号を電気信号に変換するとともに異常検出を行い異常を検出した場合には受信した光信号の異常を通知するための光信号断信号を出力するｍ個の光／電気信号変換部と、
前記電気信号に変換されたバスデータを復号化するとともに前記バスデータの誤りを検出した場合にはデータ誤りがあったことを通知するための不整合検出信号を出力するｍ個の復号化部と、
前記光信号断信号および前記不整合検出信号に基づいて前記ｍ系のいずれか１つの経路を選択する切替制御部と、
前記切替制御部により選択された経路の復号化部で復号化されたバスデータに含まれる転送モードを識別してその転送モードがアドレス転送モードの場合、バスデータの所定のビットにアドレスの情報を出力するようにバスデータのフォーマットを変換するバス復元部と、
を有する光受信部を備えることを特徴とする光ノード装置。
【請求項８】
前記復号化部は、
ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨのデフレーマを前記電気信号に変換されたバスデータを復号化するとともにＳＯＮＥＴ／ＳＤＨで規定されている障害検出に基づいて不整合検出信号を出力することを特徴とする請求項７に記載の光ノード装置。
【請求項９】
フィールド機器および他のマスタノードに光伝送路を介して接続されるマスタノードおよびそれぞれがフィールド機器に接続される複数のスレーブノードを光伝送路を介してポイントツーポイントで縦続接続する光フィールドネットワークシステムにおいて、
前記マスタノードおよび前記各スレーブノードは、
前記フィールド機器からのシリアルデータをパラレルデータに変換したバスデータに含まれる情報がアドレスを示しているかあるいはデータを示しているのかを識別し、該識別に対応してアドレス転送モードおよびデータ転送モードのいずれかの転送モードを含む所定のフォーマットのバスデータに変換するバス解析部と、
前記フォーマット変換されたバスデータを符号化する符号化部と、
前記符号化されたバスデータを電気信号から光信号に変換して前記光伝送路に送信する電気／光信号変換部と、
を備える送信部と、
前記光伝送路から受信した光信号を電気信号に変換する光／電気信号変換部と、
前記電気信号に変換されたバスデータを復号化する復号化部と、
前記復号化されたバスデータに含まれる転送モードを識別してその転送モードがアドレス転送モードの場合、バスデータの所定のビットにアドレスの情報を出力するようにバスデータのフォーマットを変換するバス復元部と、
を備える受信部とで構成することを特徴とする光フィールドネットワークシステム。
【請求項１０】
前記符号化部は、
ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨのスクランブラを用いて前記フォーマット変換されたバスデータを符号化し、
前記復号化部は、
ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨのデスクランブラを用いて前記電気信号に変換されたバスデータを復号化することを特徴とする請求項９に記載の光フィールドネットワークシステム。
【請求項１１】
フィールド機器および他のマスタノードに光伝送路を介して接続されるマスタノードおよびそれぞれがフィールド機器に接続される複数のスレーブノードを２ｍ（ｍ＞１、ｍは整数）系の光伝送路を介してポイントツーポイントで縦続接続する光フィールドネットワークシステムにおいて、
前記マスタノードおよび前記各スレーブノードは、
前記フィールド機器からのシリアルデータをパラレルデータに変換したバスデータに含まれる情報がアドレスを示しているかあるいはデータを示しているのかを識別し、該識別に対応してアドレス転送モードおよびデータ転送モードのいずれかの転送モードを含む所定のフォーマットのバスデータに変換するバス解析部と、
前記フォーマット変換されたバスデータを符号化する符号化部と、
前記符号化されたバスデータを電気信号から光信号に変換して前記光伝送路に送信するｍ個の電気／光信号変換部と、
を備える送信部と、
前記光伝送路から受信した光信号を電気信号に変換するとともに異常検出を行い異常を検出した場合には受信した光信号の異常を通知するための光信号断信号を出力するｍ個の光／電気信号変換部と、
前記電気信号に変換されたバスデータを復号化するとともに前記バスデータの誤りを検出した場合にはデータ誤りがあったことを通知するための不整合検出信号を出力するｍ個の復号化部と、
前記光信号断信号および前記不整合検出信号に基づいて前記ｍ系のいずれか１つの経路を選択する切替制御部と、
前記切替制御部により選択された経路の復号化部で復号化されたバスデータに含まれる転送モードを識別してその転送モードがアドレス転送モードの場合、バスデータの所定のビットにアドレスの情報を出力するようにバスデータのフォーマットを変換するバス復元部と、
を備える受信部とで構成することを特徴とする光フィールドネットワークシステム。
【請求項１２】
前記スレーブノードの送信部は、
前記切替制御部が光伝送路を切替えた場合、光伝送路を切替える前に使用していた経路と自ノードのノードアドレスとを含む障害情報を前記バス解析部においてフォーマット変換されたバスデータに付加して光伝送路を切替えたことをマスタノードに通知する警報転送部、
を備え、
前記マスタノードの受信部は、
前記切替制御部が選択した経路の復号化部で復号化されたバスデータに前記障害情報が含まれているか検出する警報検出部、
を備えることを特徴とする請求項１１に記載の光フィールドネットワークシステム。
【請求項１３】
前記符号化部は、
ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨのフレーマを用いて前記フォーマット変換されたバスデータを符号化し、
前記復号化部は、
ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨのデフレーマを前記電気信号に変換されたバスデータを復号化するとともにＳＯＮＥＴ／ＳＤＨで規定されている障害検出に基づいて不整合検出信号を出力することを特徴とする請求項１１または１２に記載の光フィールドネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工場における機器間のデータ通信を行うためのノード装置および光フィールドネットワークに関するものであり、特に、光通信を適用したノード装置およびポイントツーポイントの光フィールドネットワークに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工場内で稼動している機器の中には、ノイズを多く発生するものがある。そのため、耐ノイズ性、耐電性などの光伝送の特徴を生かし光ファイバによる光フィールドネットワークが導入されている。
【０００３】
従来の光フィールドネットワークシステムは、電気所等の制御建屋内に電気所を統括し他の電気所や広域ネットワークとのやりとりを実行するためのサーバと、現場機器の近傍に設けられてその現場機器の保護、制御、監視の各処理等を実行するサーバと同一構成の複数のコントローラと、現場機器に組み込まれたセンサが測定したアナログデータをデジタルデータに変換する複数のＡＩ（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ  Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）ノードとをリング形式で接続して光ネットワークを構成する。光ネットワークに接続されるサーバ、コントローラ、ＡＩノードはそれぞれネットワークインタフェース部を備えており、予め規定されたフレームで通信を行う。フレームは、送信先アドレス、送信元アドレス、このフレームがどのようなデータを有するフレームであるかを示すフレーム種類、サンプリング同期情報、フィールドデータ、障害情報等のステータス、フレームチェックシーケンスで構成される。
【０００４】
光ネットワークを介して伝送されたフレームは、サーバ、コントローラ、ＡＩノードのそれぞれのネットワークインタフェース部で光信号から電気信号に変換され、フレーム内の送信先アドレスが自分宛てであるかを判断する。フレーム内の送信先アドレスが自分宛であった場合は、フレームチェックシーケンスの検査を行い、フレームのデータの正当性をチェックした後フィールドデータの処理を行う。また、フレーム内の送信先アドレスが自分宛てでなかった場合は、そのフレームを破棄する。
【０００５】
このようにして従来の光フィールドネットワークシステムは、ＡＩノードがセンサからのアナログ信号をデジタルデータに変換してそのデータを予め規定されたフレームに編集して光ネットワークに送信するようにしている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−３３２８０９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光フィールドネットワークシステムでは、複数のノードが同一の光伝送路に接続された構成であるため、サーバと複数のコントローラと複数のＡＩノードがそれぞれ送信する光パケットの衝突を防止するためのタイミング制御など複雑な処理が必要であるという問題があった。そのため、光部品のコストが高くなるという問題もあった。
【０００８】
また、従来の光フィールドネットワーク用途の光送受信器の伝送距離は、数１０〜数１００メートルが限界である。そのため、より広域な光フィールドネットワークを構築する場合は光送受信器の最大伝送距離内に光送受信器を設置する必要があり、光部品の設置数量が増大してコストが高くなるという問題があった。
【０００９】
さらに、従来の光フィールドネットワークシステムでは、複数のノードが同一の光伝送路に接続された構成であるため、光フィールドネットワークの光伝送路の一部、特にデータを送信するマスタノードに接続する光伝送路に障害が生じた場合、全ての通信ができなくなるという問題があった。
【００１０】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、フィールドネットワーク用途の複雑な伝送制御を必要とする光送受信器を用いることなく、汎用の光通信に用いられる光送受信器を用いることにより、より長距離かつ経済的なノード装置および光フィールドネットワークシステムを得ることを第１の目的とする。
【００１１】
第２の目的は、回線切断などの障害が発生した場合においても光ネットワークに接続されている各ノード間の通信／制御が継続可能なノード装置および光フィールドネットワークシステムを得ることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明にかかるノード装置は、フィールド機器からのデータをポイントツーポイントで従属接続される他のノードに光伝送路を介して送信する光送信部を有するノード装置において、前記フィールド機器からのシリアルデータをパラレルデータに変換したバスデータに含まれる情報がアドレスを示しているかあるいはデータを示しているのかを識別し、該識別に対応してアドレス転送モードおよびデータ転送モードのいずれかの転送モードを含む所定のフォーマットのバスデータに変換するバス解析部と、前記フォーマット変換されたバスデータを符号化する符号化部と、前記符号化されたバスデータを電気信号から光信号に変換して前記光伝送路に送信する電気／光信号変換部とを有する光送信部を備えることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、フィールド機器からのデータをポイントツーポイントで従属接続される他のノードに光伝送路を介して送信する際に、フィールド機器からのシリアルデータをパラレルデータに変換したバスデータに含まれる情報がアドレスを示しているかあるいはデータを示しているのかを識別し、該識別に対応してアドレス転送モードおよびデータ転送モードのいずれかの転送モードを含む所定のフォーマットのバスデータに変換するようにしている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光フィールドネットワークシステムの好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１は、この発明にかかる光フィールドネットワークシステムの構成を示す概念図である。この光フィールドネットワークシステムは、複数のマスタノード１０ａ〜１０ｃ（この場合３台）が、たとえば、工場内の光ネットワークに接続されている。そして、マスタノード１０ａは複数のスレーブノード３０ａ，３１ａ（この場合は２台）と、マスタノード１０ｂはスレーブノード３０ｂ，３１ｂと、マスタノード１０ｃはスレーブノード３０ｃ，３１ｃと、それぞれ光伝送路によりポイントツーポイントで接続されている。そして、マスタノード１０ａ〜１０ｃとスレーブノード３０ａ〜３０ｃ，３１ａ〜３１ｃには、それぞれのノードが制御するセンサやモータなどのフィールド機器５０が接続されており、マスタノード１０ａ〜１０ｃは、それぞれに接続されているスレーブノード３０ａ〜３０ｃ，３１ａ〜３１ｃを介してフィールド機器５０を制御する。
【００１６】
実施の形態１．
図２〜図７を用いてこの発明における光フィールドネットワークシステムの実施の形態１を説明する。図２は、たとえば、図１に示したマスタノード１０ａとスレーブノード３０ａ，３１ａに相当する光フィールドネットワークシステムの１部分を示している。図２では、マスタノード１０と複数のスレーブノード３０Ｓ＃１〜Ｓ＃ｎ（この場合Ｎ台）が光伝送路４０、４１によりそれぞれポイントツーポイントで接続されている。ここで、マスタノード１０からスレーブノード３０への通信を下り通信、スレーブノード３０からマスタノード１０への通信を上り通信とする。
【００１７】
図３は、図１に示したマスタノード１０およびスレーブノード３０の構成を示すブロック図である。マスタノード１０は、送信部Ｔｘと、受信部Ｒｘと、制御部１７とを備えている。
【００１８】
制御部１７は、マスタノード１０に接続されているフィールド機器５０とのインタフェース機能を有し、フィールド機器５０からの送信されたシリアルデータを所定のフォーマットに変換してフレームデータを生成し、フレームデータ以外の箇所についてはアイドルを挿入する。さらに、８ビットで構成されるフレームデータを５ビットのデータに変換してバス解析部１１に出力する。また、バス復元部１６からのデータに基づいて、たとえば、スレーブノード３０に接続されているフィールド機器の制御を行う。
【００１９】
図４は、制御部１７が生成するフレームデータのフォーマットを示している。制御部１７で生成するフレームデータは、同期確立のために使用される１ｂｙｔｅのプリアンブルＰＡと、フレーム開始を示す１ｂｙｔｅのフレームヘッダＦＤと、パケットの宛先を示す１ｂｙｔｅの宛先アドレスＤＡと、パケットの送信元を示す１ｂｙｔｅの送信元アドレスＳＡと、パケットの長さおよび種類を示す２ｂｙｔｅのパケット長／種類Ｌｎと、フィールド機器５０の通信データなど可変長の送信データＤＡＴＡと、フレームのデータ誤りを検出するために用いられる２ｂｙｔｅのフレームチェックＦＣＳとで構成される。
【００２０】
送信部Ｔｘは、バス解析部１１と、符号化部１２と、電気／光信号変換部（以下Ｅ／Ｏ部とする）１３とを備えている。バス解析部１１は、制御部１７からの５ビットのデータを光伝送に適した８ビットデータに変換する。符号化部１２は、バス解析部１１で変換した８ビットデータを８Ｂ／１０Ｂ符号化方式に基づいてバス解析部１で変換した８ビットデータを符号化する。Ｅ／Ｏ部１３は、符号化部１２で符号化されたデータを電気信号から光信号に変換する。
【００２１】
受信部Ｒｘは、光／電気信号変換部（以下Ｏ／Ｅ部とする）１４と、復号化部１５と、警報検出部１８と、バス復元部１６とを備えている。Ｏ／Ｅ部１４は、受信した光信号を電気信号に変換する。復号化部１５は、８Ｂ／１０Ｂ復号化方式に基づいてＯ／Ｅ部１４において変換された電気信号を復号する。警報検出部１８は、復号化部１５においてデータに誤りが発生しているか否かを判定し、その判定結果を制御部１７に通知する。バス復元部１６は、光伝送に適した８ビットデータを通常のデータに変換する。
【００２２】
スレーブノード３０は、マスタノード１０の受信部Ｒｘの警報検出部１８を除いたものである。マスタノード１０と同じ機能を持つ構成部分には同一記号を付し、重複する説明は省略する。また、スレーブノード３０は、他ノードから受信した信号を別のノードに送信するために上り通信の送信部および下り通信の受信部を備えるが、図３では、マスタノード１０との通信に関する構成要素だけを図示してある。
【００２３】
つぎに、この実施の形態１の光フィールドネットワークシステムのマスタノード１０からスレーブノード３０Ｓ＃１への下り通信の動作を説明する。
【００２４】
まず、マスタノード１０が光伝送路４０にデータを送信するまでの動作を説明する。制御部１７は、図４に示した８ビットのフレームデータを５ビットのデータに変換する。具体的には、８ビットのデータの０〜３ビットと４〜７ビットとの４ビットのデータに分割し、分割した４ビットのデータに対して４Ｂ／５Ｂ変換を行う。これにより、８ビットのフレームデータが、２つの５ビットデータとなる。制御部１７は、図５に示すように、フレームデータを変換した５ビットデータＥＤＡＴＡＩ４〜０、３つのストローブ信号ＥＳＴＢ２〜０、３２ＭＨｚのクロックＣＬＫ３２Ｍおよび１６ＭＨｚのクロックＣＬＫ１６Ｍとをバス解析部に出力する。
【００２５】
バス解析部１１は、制御部１７から入力された５ビットデータＥＤＡＴＡＩ４〜０を光伝送路に適した８ビットデータに変換する。図５は、図４のフレームデータのデータＤＡＴＡが制御部１７において５ビットデータＥＤＡＴＡＩ４〜０に変換され、バス解析部１１に入力された時のタイムチャートを示している。バス解析部１１には、３２ＭＨｚのクロックＣＬＫ３２Ｍ、１６ＭＨｚのクロックＣＬＫ１６Ｍ、３つのストローブ信号ＥＳＴＢ２〜０および５ビットのデータＥＤＡＴＡＩ４〜０とが入力される。
【００２６】
データＤＡＴＡには、つぎに伝送するパケットがどのノードのデータであるかを識別するためのノードアドレス転送モードとデータを転送するデータ転送モードの２つが存在する。３並列のストローブ信号ＥＳＴＢ２〜０は、ノードアドレス転送モード時には全て“Ｈ”となり、データ転送モード時には、立ち上がりで５ビットデータＥＤＡＴＡＩ４〜０をサンプリング可能なタイミングの信号である。なお、本発明の光フィールドネットワークシステムの伝送速度は３２Ｍｂｐｓ（Ｂｉｔｓ  Ｐｅｒ  Ｓｅｃｏｎｄ）であり、一般的な光伝送の電気信号はクロックによるタイミングで規定されるため（この場合は、３２ＭＨｚのクロックＣＬＫ３２Ｍの立ち上がりに同期）、ストローブ信号ＥＳＴＢ２〜０の代りにクロックＣＬＫ３２Ｍの立下りでサンプリングするようにしてもよい。
【００２７】
ノードアドレス転送モード時は、ＥＤＡＴＡＩ４は、マスタノード１０のアドレス、スレーブノード３０のアドレス、フィールド機器５０が接続されているノード内でのフィールド機器５０の番号であるフィールド機器アドレスのいずれか１つを示し、ＥＤＡＴＡＩ３は、８ＭＨｚのクロックである。その他３ビットのＥＤＡＴＡＩ２〜０は全て“Ｈ”である。また、データ転送モード時には、５ビットデータＥＤＡＴＡＩ４〜０は３２ＭＨｚ周期のデータである。
【００２８】
バス解析部１１は、たとえば、３２ＭＨｚのクロックＣＬＫ３２Ｍの立下りでＥＤＡＴＡＩ４〜０をサンプリングする。そして、図６に示すようにＥＤＡＴＡＯ４〜０として出力する。ストローブ信号ＥＳＴＢ２〜０が全て“Ｈ”の場合、バス解析部１１は、モードがノードアドレス転送モードであると判断して制御信号ＣＴＲＬ２、１をノードアドレス転送モードに設定し、制御信号ＣＴＲＬ０に、たとえば、スレーブノード３０の電源情報をマスタノード１０に通知するための電源情報を設定して出力する。
【００２９】
ストローブ信号ＥＳＴＢ２〜０のいずれかが“Ｌ”の場合、バス解析部１１は、モードがデータ転送モードであると判断して制御信号ＣＴＲＬ２、１をデータ転送モードに設定し出力する。
【００３０】
このようにして、バス解析部１１は、制御部１７から入力されたデータのフォーマット変換を行い、符号化部１２にフォーマット変換したデータを出力する。
【００３１】
符号化部１２は、８Ｂ／１０Ｂ符号化方式に基づいてフォーマット変換された８ビットデータを符号化する。そして、符号化したデータをＥ／Ｏ部１３に出力する。
【００３２】
Ｅ／Ｏ部１３は、符号化されたデータを電気信号から光信号に変換して光伝送路４０を介してスレーブノード３０に送信する。
【００３３】
つぎに、マスタノード１０から送信されたデータを光伝送路４０を介して受信したスレーブノード３０の動作を説明する。光伝送路４０から光信号を受信するとＯ／Ｅ部１４は、受信した光信号を電気信号に変換し、復号化部１５に変換した電気信号を出力する。復号化部１５は、８Ｂ／１０Ｂ復号化方式に基づいて電気信号を復号化し、バス復元部１６に復号化したデータを出力する。
【００３４】
バス復元部１６は、バス解析部１１のリフォーマット変換を行う。すなわち、バス復元部１６には、図６に示すように、前段のノード内のバス解析部１１でフォーマット変換されたデータが入力される。このデータをバス解析部１１の入力である図５のフォーマットに復元する。具体的には、図６の５ビットデータＥＤＡＴＡＯ４〜０と、制御信号ＣＴＲＬ２〜０がバス復元部１６に入力される。バス復元部１６は、制御信号ＣＴＲＬ２、１がノードアドレス伝送モードを示している場合には、ＥＤＡＴＡＯ４を８ＭＨｚ周期で出力する。制御信号ＣＴＲＬがデータ転送モードを示している場合には、５ビットデータＥＤＡＴＡＯ４〜０を３２ＭＨｚのクロックＣＬＫ３２Ｍの立下りでサンプリングして出力する。このようにバス復元部１６は、制御部１７に復号化されたデータをリフォーマット変換したデータを出力する。
【００３５】
このようにこの実施の形態１では、送信部Ｔｘは、フィールド機器からのシリアルデータをパラレルデータに変換したバスデータに含まれる情報がアドレスを示しているかあるいはデータを示しているのかを識別し、該識別に対応してアドレス転送モードおよびデータ転送モードのいずれかの転送モードを含む所定のフォーマットのバスデータに変換するようにしているため、８Ｂ／１０Ｂの符号化方式を適用して汎用の光送信器を用いることが可能となり、フィールド機器専用の光送信器を用いた場合よりも送信部のコストを低減することができる。
【００３６】
また、受信部Ｒｘは、送信時にフォーマット変換されたフィールド機器からのシリアルデータをリフォーマットするバス復元部１６を備えているため、汎用の光受信器を用いて光信号を受信することが可能となり、フィールド機器専用の光受信器を用いた場合よりも受信部のコストを低減することができる。
【００３７】
さらに、送信部Ｔｘおよび受信部Ｒｘを備えたマスタノード１０とスレーブノード３０をポイントツーポイントで接続し、符号化部１２の符号化に８Ｂ／１０Ｂ符号化方式を用いているため、Ｅ／Ｏ部１３およびＯ／Ｅ部１４に汎用の光送受信器を用いることが可能となり、バス型トポロジ用途の光送受信器を適用した場合よりも伝送速度の高速化、伝送距離の長距離化および光フィールドネットワークシステムを構成するノードのコストを低減することができる。
【００３８】
なお、図７に示すように、符号化部１２および復号化部１５の代りに、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．７０７で規定されるＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ伝送方式のＳＤＨフレーマ１９およびＳＤＨデフレーマ２０を用いてもよい。図３に示したマスタノード１０と同じ機能を持つ構成部分には同一記号を付し、重複する説明は省略する。
【００３９】
ＳＤＨフレーマ１９は、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．７０７で規定される生成多項式ｘ７＋ｘ６＋１のフレーム同期スクランブラが内蔵されている。このフレーム同期スクランブラを用いてバス解析部１１で光伝送に適した８ビットデータに変換されたデータをスクランブルする。
【００４０】
ＳＤＨデフレーマ２０は、Ｏ／Ｅ部１４で光信号から電気信号に変換されたデータをＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．７０７で規定される生成多項式ｘ７＋ｘ６＋１のデスクランブルする。
【００４１】
この場合も、マスタノード１０とスレーブノード３０Ｓ＃１〜Ｓ＃ｎをそれぞれポイントツーポイントで接続し、ＳＤＨフレーマ１９とＳＤＨデフレーマ２０を用いてスクランブル、デスクランブルを行うようにしているため、Ｅ／Ｏ部１３およびＯ／Ｅ部１４にＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ用の光送受信器を用いることが可能となり、バス型トポロジ用途の光送受信器を適用した場合よりも伝送速度の高速化、伝送距離の長距離化および光フィールドネットワークシステムを構成するノードのコストを低減することができる。
【００４２】
実施の形態２．
図８〜図１１を用いてこの発明における光フィールドネットワークシステムの実施の形態２を説明する。図８は、図１に示したマスタノード１０ａとスレーブノード３０ａ，３１ａに相当する光フィールドネットワークシステムの１部分を示している。この実施の形態２の光フィールドネットワークシステムは、マスタノード１０と複数のスレーブノード３０Ｓ＃１〜Ｓ＃ｎ（この場合Ｎ台）が上り通信用光伝送路４０ａ，４０ｂで接続される上り通信０系と１系、下り通信用光伝送路４１ａ，４１ｂで接続される下り通信０系と１系によりそれぞれポイントツーポイントで接続されている。すなわち、この実施の形態２の光フィールドネットワークシステムのマスタノード１０とスレーブノード３０Ｓ＃１〜Ｓ＃ｎは双方向に２系統の光伝送路を用いて冗長化構成をとっている。
【００４３】
図９は、図８に示したスレーブノード３０Ｓ＃１の送信部Ｔｘとスレーブノード３０Ｓ＃２の受信部Ｒｘの構成を示すブロック図である。この実施の形態２では２系統の光伝送路４０ａ，４０ｂを用いるため、図３に示した送信部ＴｘのＥ／Ｏ部１３を２個（Ｅ／Ｏ部１３ａ，１３ｂ）備えている。受信部Ｒｘは、図３に示した受信部ＲｘのＯ／Ｅ部１４と復号化部１５をそれぞれ２個（Ｏ／Ｅ部１４ａ，１４ｂと復号化部１５ａ，１５ｂ）と、セレクタ２１と、切替制御部２２とを備えている。図３に示した送信部ＴｘおよびＲｘと同じ機能を持つ構成部分には同一記号を付し、重複する説明は省略する。
【００４４】
Ｏ／Ｅ部１４ａ，１４ｂは、実施の形態１のＯ／Ｅ部１４の機能に加え、光信号断を検出した場合、切替制御部２２に光信号断を検出したことを通知する光信号断検出信号を出力する。復号化部１５ａ，１５ｂは、実施の形態１の復号化部１５の機能に加え、復号化の結果に不整合が発生した場合、切替制御部２２に不整合が発生したことを通知するための不整合発生信号を出力する。切替制御部２２は、光信号断検出信号と不整合発生信号に基づいて光伝送路４０ａ，４０ｂのどちらを用いて通信を行うかを判断し、セレクタ２１への制御信号を出力する。セレクタ２１は、切替制御部２２の制御信号に基づいて復号化部１５ａ，１５ｂのどちらか一方を選択してバス復元部１６に出力する。
【００４５】
つぎに、図１０（ａ）に示すように、上り通信０系を用いて通信を行っている際にスレーブノード３０Ｓ＃１とスレーブノード３０Ｓ＃２間の光伝送路４０ａに障害が発生した場合を例に挙げて、光伝送路を切替える動作を説明する。
【００４６】
スレーブノード３０Ｓ＃１のバス解析部１１は、制御部１７からのデータを光伝送に適したデータに変換し、符号化部１２は、バス解析部１１が変換したデータを８Ｂ／１０Ｂ符号化方式に基づいて符号化し、符号化したデータをＥ／Ｏ部１３ａ，１３ｂに出力する。Ｅ／Ｏ部１３ａ，１３ｂは、それぞれ電気信号を光信号に変換して光伝送路４０ａ，４０ｂを介してスレーブノード３０Ｓ＃２に送信する。
【００４７】
スレーブノード３０Ｓ＃２のＯ／Ｅ部１５ａ，１５ｂは、それぞれ光伝送路４０ａ，４０ｂからの光信号を受信して電気信号に変換する。ここで、図１０（ａ）に示すように、スレーブノード３０Ｓ＃１とスレーブノード３０Ｓ＃２を接続している光伝送路４０ａに障害が発生しているため、Ｏ／Ｅ部１５ａは、光信号断を検出する。光信号断を検出すると、Ｏ／Ｅ部１５ａは、切替制御部２２に光信号断検出信号を出力する。
【００４８】
Ｏ／Ｅ部１５ａから光信号断検出信号を受信すると、切替制御部２２は、光伝送路４０ａからの信号を復号化する復号化部１５ａから光伝送路４０ｂからの信号を復号化する復号化部１５ｂを選択するように制御信号を切替える。
【００４９】
制御信号が切り替わったことにより、セレクタ２１は、復号化部１５ｂで復号化されたデータを選択してバス復元部１６に出力する。すなわち、図１０（ｂ）に示すように、スレーブノード３０Ｓ＃１とスレーブノード３０Ｓ＃２を接続する光伝送路４０ｂを介して受信した光信号を用いるようにする。バス復元部１６は、復号化部１５ｂからの復号化データのフォーマット変換を行い、制御部１７に変換したデータを出力する。このとき、切替先の光伝送路４０ｂが運用中であることはいうまでもない。
【００５０】
このようにこの実施の形態２では、送信部Ｔｘは、複数のＥ／Ｏ部（この場合２個）を備えているため、実施の形態１の効果に加え、データを送信する光伝送路を冗長化することができる。
【００５１】
また、受信部Ｒｘは、複数のＯ／Ｅ部と復号化部を備えているため、実施の形態１の効果に加え、データを受信する光伝送路を冗長化することができる。
【００５２】
さらに、送信部Ｔｘと受信部Ｒｘを備えたマスタノード１０とスレーブノード３０Ｓ＃１〜Ｓ＃ｎを用いることで、マスタノード１０とスレーブノード３０Ｓ＃１〜Ｓ＃ｎのポイントツーポイント接続を冗長化しておき、光信号断や復号化における不整合が発生した場合に出力される光信号断検出信号、不整合検出信号に基づいて切替制御部２２が障害の発生した光伝送路を判断し、障害が発生していない光伝送路に切替えるようにしている。これにより、光フィールドネットワークシステムの信頼性を向上することができる。
【００５３】
なお、図１１に示すように、符号化部１２の代りにＳＤＨフレーマ１９を、復号化部１５ａ，１５ｂの代りにＳＤＨデフレーマ２０ａ，２０ｂを用いてもよい。ＳＤＨデフレーマ２０ａ，２０ｂを用いた場合には、光入力断を示すＬＯＳ、フレーム同期はずれを示すＬＯＦ、セクションオーバヘッド内のＢ１，Ｂ２、パスオーバヘッド内のＢ３を用いて障害を検出して切替制御部２２に不整合検出通知を出力すればよい。これにより、光フィールドネットワークシステムの信頼性を向上することができる。
【００５４】
また、この実施の形態２では、上り通信用および下り通信用の光伝送路をそれぞれ２系統用いて説明したが、光伝送路の系統は複数であればよい。
【００５５】
実施の形態３．
図１２〜図１９を用いてこの発明における光フィールドネットワークシステムの実施の形態３を説明する。実施の形態２では、光フィールドネットワークのマスタノードとスレーブノード間の光伝送路を冗長化して一方の光伝送路に障害が発生した場合には、もう一方の光伝送路に切替えてネットワークの信頼性を向上した。
【００５６】
この実施の形態３では、光伝送路に障害が発生したために光伝送路を切替えた場合、その障害を検知したスレーブノードがマスタノードに障害が発生したことを通知することでマスタノードが光伝送路の使用状態を監視するものである。
【００５７】
この実施の形態３の光フィールドネットワークシステムの構成は図８に示すものと同様となるので、ここではその説明を省略する。
【００５８】
図１２は、図８に示したマスタノード１０の構成を示すブロック図である。この実施の形態３のマスタノード１０は、受信部Ｒｘと、送信部Ｔｘと、制御部１７を備えている。図９に示したスレーブノード３０の受信部Ｒｘと送信部Ｔｘと同じ機能を持つ構成部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。この実施の形態３のマスタノード１０の受信部Ｒｘは、セレクタ２１とバス復元部１６との間に警報検出部１８が追加されている。警報検出部１８は、復号化部１５においてデータに誤りが発生しているか否かを判定した判定結果およびデータ内に含まれる障害情報（障害を検出したノード番号と光伝送路）を検出して制御部１７に通知する。制御部１７は、図３の制御部１７が有する機能に加え、警報検出部１８からの判定結果および障害情報に基づいて障害が発生した光伝送路区間を特定して、たとえば、アラームなどを発生する。
【００５９】
図１３は、図８に示したスレーブノード３０の構成を示すブロック図である。図１３は、スレーブノード３０Ｓ＃２の例であり、スレーブノード３０Ｓ＃１との受信部Ｒｘ１と送信部Ｔｘ１およびスレーブノード３０Ｓ＃３との受信部Ｒｘ２と送信部Ｔｘ２とを備えている。図９に示した受信部Ｒｘと送信部Ｔｘと同じ機能を持つ構成部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。この実施の形態３のスレーブノード３０の送信部Ｔｘ２は、バス解析部１１と符号化部１２との間に警報転送部２３が追加されている。警報転送部２３は、切替制御部２２が光伝送路の切替を行った場合に通知される障害が発生した光伝送路の系統と障害を検出したノード番号（自ノード番号）をフレームデータ内に挿入する。
【００６０】
図１４は、障害情報が挿入されたフレームデータのフォーマットを示している。障害情報が付加されたフレームデータは、図４に示したフレームデータのフレームチェックＦＣＳの後に、１ｂｙｔｅの前方劣化警報ＦＤＩと、１ｂｙｔｅの対向劣化警報ＲＤＩと、プリアンブルＰＡが付加される。
【００６１】
つぎに、図１５（ａ）に示すように、スレーブノード３０Ｓ＃１とスレーブノード３０Ｓ＃２間の光伝送路４０ａに障害が発生した場合を例に挙げて、この実施の形態３の光フィールドネットワークシステムの動作を説明する。
【００６２】
まず、スレーブノード３０Ｓ＃２の下り通信の受信部Ｒｘ１のＯ／Ｅ部１４ａ，１４ｂは、それぞれ光伝送路４０ａ，４０ｂからの光信号を受信して電気信号に変換する。ここで、図１５（ａ）に示すように、スレーブノード３０Ｓ＃１とスレーブノード３０Ｓ＃２を接続している光伝送路４０ａに障害が発生しているため、Ｏ／Ｅ部１４ａは、光信号断を検出する。光信号断を検出すると、Ｏ／Ｅ部１４ａは、切替制御部２２に光信号断検出信号を出力する。
【００６３】
Ｏ／Ｅ部１４ａから光信号断検出信号を受信すると、切替制御部２２は、光伝送路４０ａからの信号を復号化する復号化部１５ａから光伝送路４０ｂからの信号を復号化する復号化部１５ｂを選択するように制御信号を切替えるとともに、送信部Ｔｘ２の警報転送部２３に障害が発生した光伝送路の系統（この場合０系）を通知する。
【００６４】
制御信号が切り替わったことにより、セレクタ２１は、復号化部１５ｂで復号化されたデータを選択してバス復元部１６に出力する。すなわち、図１５（ｂ）に示すように、スレーブノード３０Ｓ＃１とスレーブノード３０Ｓ＃２を接続する光伝送路４０ｂを介して受信した光信号を用いるようにする。バス復元部１６は、復号化部１５ｂからの復号化データのフォーマット変換を行い、制御部１７と送信部Ｔｘ１のバス解析部１１に変換したデータを出力する。
【００６５】
送信部Ｔｘ１のバス解析部１１は、受信部Ｒｘ１のバス復元部１６から入力されたデータを光伝送に適した８ビットデータにフォーマット変換し、符号化部１２は、８Ｂ／１０Ｂ符号化方式に基づいてフォーマット変換されたデータを符号化し、Ｅ／Ｏ部１３ａ，１３ｂは、スレーブノード３０Ｓ＃３に符号化されたデータを電気信号から光信号に変換して送信する。
【００６６】
つぎに、上り通信の動作を説明する。受信部Ｒｘ２の２のＯ／Ｅ部１４ａ，１４ｂは、それぞれ光伝送路４０ａ，４０ｂからの光信号を受信して電気信号に変換し、復号化部１５ａ、１５ｂは、電気信号に変換されたデータを８Ｂ／１０Ｂ復号化方式に基づいて電気信号に変換されたデータを復号化する。スレーブノード３０Ｓ＃３とスレーブノード３０Ｓ＃２間の上り通信の光伝送路４１ａ，４１ｂのどちらにも障害が発生していないため、切替制御部２２はセレクタ２１の切替えを行わない。したがって、バス復元部１６は、下り通信０系のデータである復号化部１５ａのデータを変換して制御部１７と送信部Ｔｘ２のバス解析部１１に変換したデータを出力する。
【００６７】
送信部Ｔｘ２のバス解析部１１は、入力されたデータを光伝送に適した８ビットデータにフォーマット変換して警報転送部２３に出力する。警報転送部２３は、受信部Ｒｘ１の切替制御部２２から上り０系に障害が発生したことを通知されている。したがって、入力されたデータのフレームチェックＦＣＳの後の対向劣化警報ＲＤＩに自ノードの番号と通知された０系の情報を挿入して符号化部１２に出力する。符号化部１２は、８Ｂ／１０Ｂ符号化方式に基づいてデータを符号化し、Ｅ／Ｏ部１３ａ，１３ｂは、スレーブノード３０Ｓ＃１に符号化されたデータを電気信号から光信号に変換して送信する。
【００６８】
スレーブノード３０Ｓ＃２とスレーブノード３０Ｓ＃１間の光伝送路４１ａには障害が発生していないため、スレーブノード３０Ｓ＃１は、スレーブノード３０Ｓ＃２からのデータを受信部Ｒｘ２が受信し、送信部Ｔｘ２がマスタノード１０に送信する。
【００６９】
つぎに、マスタノード１０の動作を説明する。Ｏ／Ｅ部１４ａ，１４ｂは、それぞれ光伝送路４１ａ，４１ｂからの光信号を受信して電気信号に変換し、復号化部１５ａ，１５ｂは、電気信号に変換されたデータを８Ｂ／１０Ｂ復号化方式に基づいて電気信号に変換されたデータを復号化する。スレーブノード３０Ｓ＃１とマスタノード１０間の上り通信の光伝送路４１ａ，４１ｂのどちらにも障害が発生していないため、切替制御部２２はセレクタ２１の切替えを行わない。したがって、警報検出部１８は、上り通信０系のデータである復号化部１５ａのデータ内に障害情報が含まれているかを検出する。この場合、スレーブノード３０Ｓ＃１とスレーブノード３０Ｓ＃２間の０系の光伝送路に障害が発生したことを通知する対向劣化警報ＲＤＩが含まれている。警報検出部１８は、この対向劣化警報ＲＤＩを検出し、制御部１７に通知する。
【００７０】
また、図１６（ａ）に示すように、スレーブノード３０Ｓ＃２とスレーブノード３０Ｓ＃１間の光伝送路４１ａに障害が発生した場合、すなわち、上り通信０系に障害が発生した場合は、スレーブノード３０Ｓ＃１の受信部Ｒｘ２のＯ／Ｅ部１４ａが光信号断、または、復号化部１５ａが復号化の不整合により障害を検知して切替制御部２２に光信号断検出信号または不整合発生信号を出力する。これにより、切替制御部２２は、復号化部１５ｂを選択するようにセレクタ２１を制御する。すなわち、図１６（ｂ）に示すようにスレーブノード３０Ｓ＃２とスレーブノード３０Ｓ＃１間を光伝送路４１ａから光伝送路４１ｂに切替える。そして、警報転送部２３に障害が発生した光伝送路の系統（この場合０系）を通知する。警報転送部２３は、受信部Ｒｘ２の切替制御部２２から下り０系に障害が発生したことを通知されている。したがって、入力されたデータのフレームチェックＦＣＳの後の前方劣化警報ＦＤＩに自ノードの番号と通知された０系の情報を挿入する。
【００７１】
このようにこの実施の形態３では、光伝送路の障害を検出して光伝送路を切替えた場合、切替制御部２２が障害が発生したことを警報転送部２３に通知し、警報転送部２３が、送信データ内に障害を検出したノードの番号と障害が発生した光伝送路の情報を付加してマスタノード１０に警報転送を行う。マスタノード１０の警報検出部１８は、受信したデータ内に障害の発生を通知する障害情報が含まれているかを検出して制御部１７に通知するようにしているため、障害が発生した光伝送路区間を特定することができる。
【００７２】
なお、図１７および図１８に示すように、符号化部１２の代りにＳＤＨフレーマ１９を、復号化部１５ａ，１５ｂの代りにＳＤＨデフレーマ２０ａ，２０ｂを用いてもよい。この場合、図１９に示すフレームフォーマット内の多重セクションオーバヘッドＭＳＯＨ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ  Ｓｅｃｔｉｏｎ  Ｏｖｅｒｈｅａｄ）のＺ１バイトに下り通信の障害を検出したノード番号とその通信系を、Ｚ２バイトに上り通信の障害を検出ノード番号とその通信系を挿入するようにすればよい。これにより、障害が発生した光伝送路区間を特定することができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明にかかるノード装置によれば、フィールド機器からのデータをポイントツーポイントで従属接続される他のノードに光伝送路を介して送信する際に、フィールド機器からのシリアルデータをパラレルデータに変換したバスデータに含まれる情報がアドレスを示しているかあるいはデータを示しているのかを識別し、該識別に対応してアドレス転送モードおよびデータ転送モードのいずれかの転送モードを含む所定のフォーマットのバスデータに変換するようにしているため、８Ｂ／１０Ｂの符号化方式を適用して汎用の光送信器を用いることが可能となり、フィールド機器専用の光送信器を用いた場合よりも送信部のコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる光フィールドネットワークの構成を示すブロック図である。
【図２】この発明にかかる光フィールドネットワークの実施の形態１の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示したマスタノードおよびスレーブノードの構成の一例を示すブロック図である。
【図４】マスタノードの制御部が生成するフレームデータのフォーマットを示す図である。
【図５】バス解析部の入力を示すタイムチャートである。
【図６】バス解析部の出力を示すタイムチャートである。
【図７】図１に示したマスタノードおよびスレーブノードの構成の一例を示すブロック図である。
【図８】この発明にかかる光フィールドネットワークの実施の形態２の構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示したスレーブノードの構成の一例を示すブロック図である。
【図１０】図８に示した光フィールドネットワークに障害が起きた場合のブロック図である。
【図１１】図８に示したスレーブノードの構成の一例を示すブロック図である。
【図１２】この発明における光フィールドネットワークの実施の形態３のマスタノードの構成の一例を示すブロック図である。
【図１３】この発明における光フィールドネットワークの実施の形態３のスレーブノードの構成の一例を示すブロック図である。
【図１４】スレーブノードの警報転送部が生成するフレームデータのフォーマットを示す図である。
【図１５】図８に示した光フィールドネットワークに障害が起きた場合のブロック図である。
【図１６】図８に示した光フィールドネットワークに障害が起きた場合のブロック図である。
【図１７】この発明における光フィールドネットワークの実施の形態３のマスタノードの構成の一例を示すブロック図である。
【図１８】この発明における光フィールドネットワークの実施の形態３のスレーブノードの構成の一例を示すブロック図である。
【図１９】スレーブノードの警報転送部が生成するフレームデータのフォーマットを示す図である。
【符号の説明】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  マスタノード、１１  バス解析部、１２  符号化部、１３  Ｅ／Ｏ部、１４  Ｏ／Ｅ部、１５，１５ａ，１５ｂ  復号化部、１６  バス復元部、１７  制御部、１８  警報検出部、１９  ＳＤＨフレーマ、２０，２０ａ，２０ｂ  ＳＤＨデフレーマ、２１  セレクタ、２２  切替制御部、３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ  スレーブノード、４０，４０ａ，４０ｂ，４１ａ，４１ｂ  光伝送路、５０  フィールド機器。
【図１】
2004172989.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2004172989.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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