(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークを介して互いにリング状に接続されてネットワークシステムを構成するためのノード装置であって、
少なくとも自己のノードＩＤ、送信先アドレス、および制御用データを含む送信用のパケットを生成する転送制御部と、
上記転送制御部により生成されたパケットを上記ネットワークに送信すると共に、他のノード装置から受信したパケットに含まれる送信先アドレスが自己のアドレスと一致する場合には当該パケットを取り込むパケット送受信制御部と、
他のノード装置から受信されるパケットに含まれるノードＩＤを所定期間にわたって抽出するパケット観測機能部と、
そのパケット観測機能部で抽出された他のノード装置のノードＩＤと自装置のノードＩＤとの重複の有無をチェックしてネットワークへの参入可否判定を行なう参入判定機能部と、
この参入判定機能部で参入可能と判定されるまでは、受信するパケットを他のノード装置に送り、この参入判定機能部で参入可能と判定された後は、受信するパケットを上記パケット送受信制御部に送り、上記パケット送受信制御部からのパケットを他のノード装置に送るネットワーク参入制御部と、
を備えることを特徴とするノード装置。
【請求項２】
上記パケット観測機能部によるノードＩＤを抽出する所定期間とは、少なくともネットワークに参加済みの他のノード装置の全てがパケットを出力すると想定されるネットワーク更新周期以上の期間となるように設定されていることを特徴とする請求項１記載のノード装置。
【請求項３】
上記参入判定機能部により参入不可と判定された場合には、他のノード装置のノードＩＤと重複していないノードＩＤを選択して上記転送制御部に与えるとともに、このノードＩＤ選択後に上記参入判定機能部の判定結果を参入可能にするノードＩＤ選択機能部が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のノード装置。
【請求項４】
新規参入時において、自装置固有の待機時間を設定する待機時間設定機能部を備え、上記パケット観測機能部は上記待機時間の経過後にパケットの抽出を開始するものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のノード装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワークを介して互いにリング状に接続されてネットワークシステムを構成する場合に適用されるノード装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のノード装置をネットワークを介して互いにリング状に接続して構成されたネットワークシステムにおいては、システム拡張のためにノード装置を新たに追加したり、ノード装置を移設したり、またノード装置の故障により装置を交換したりすることが必要となる。この場合、電力関係や交通関係といった公共性の高いインフラに対して適用されるときには、ネットワークシステムは常時稼働が要求されるため、ノード装置の追加、移設、交換の際にはネットワークを長期間切断することができず、できるだけ短時間の内にノード装置を参入させることが要求される。
【０００３】
そのため、従来技術では、次のような提案がなされている（例えば、下記の特許文献１参照）。
図１０は、複数のノード装置１（♯１〜♯４）をネットワーク３を介して互いにリング状に接続してネットワークシステムを構成する場合において、既にネットワーク参入済みのノード装置（＃１〜＃３）に対して、新たに一つのノード装置（＃４）が参入しようとしている様子を表わしたものである。
【０００４】
新規参入予定のノード装置１（♯４）は、ネットワーク３に接続された時点では、受信されるパケットを他のノード装置１（♯１〜♯３）にバイパスさせる待機状態になる。この待機状態で、新規参入するノード装置１（♯４）は、自装置に予め設定されたノードＩＤを含む参入要求パケットをネットワーク３に送信する。
【０００５】
ネットワーク３に参入済みの他ノード装置１（♯１〜♯３）は、受信した参入要求パケットに含まれるノードＩＤを抽出し、このノードＩＤが自装置に設定されたのと同じノードＩＤである場合には、当該参入要求パケットにエラービットを立てて送信する。新規参入予定のノード装置１（♯４）は、リングを一周して帰ってきた参入要求パケットにエラービットが立っていなければ、待機状態を解除してパケットの送受信が可能な状態にして、その設定されたノードＩＤでもってネットワークに参入する。
【０００６】
一方、一周して帰ってきた参入要求パケットにエラービットが立っておれば、ネットワーク参入済みの他のノード装置１（♯１〜♯３）に同じノードＩＤが既に存在するものと判断してパケットをバイパスさせる待機状態をそのまま維持する。
【０００７】
その後、新規参入予定のノード装置１（♯４）において、ノードＩＤを変更した場合、一周して帰ってきた参入要求パケットにエラービットが立っていなければ待機状態が解除され、変更後のノードＩＤでもってネットワーク３に参入することになる。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２７６１９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、特許文献１に記載された従来技術では、新規参入予定のノード装置１（♯４）は、ネットワーク３に接続された時点で、自装置に設定されたノードＩＤを含む参入要求パケットをネットワーク３に送信し、そのパケットに含まれるノードＩＤをネットワーク参入済みの他のノード装置１（♯１〜♯３）がチェックすることでノードＩＤの重複の有無をチェックして参入の可否を判定するようにしている。
【００１０】
しかし、従来のように、ノードＩＤの重複チェックをネットワーク３へ参入済みの他のノード装置１（♯１〜♯３）行わせるようにすると、参入済みのノード装置に対する負荷が余分に増加し、このため、参入済みの他のノード装置の処理速度やネットワークの通信速度に悪影響を与えてしまっていた。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、ネットワークに新規参入させる場合に、参入済みの他のノード装置に余分な負荷を与えることがなくて、ノード装置の処理速度やネットワークの通信速度に悪影響を及ぼすことのないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明にあっては、ネットワークを介して互いに接続されてリング型のネットワークシステムを構成するためのノード装置において、次の構成を採用している。
【００１３】
すなわち、本発明では、少なくとも自己のノードＩＤ、送信先アドレス、および制御用データを含む送信用のパケットを生成する転送制御部と、上記転送制御部により生成されたパケットを上記ネットワークに送信すると共に、他のノード装置から受信したパケットに含まれる送信先アドレスが自己のアドレスと一致する場合には当該パケットを取り込むパケット送受信制御部と、他のノード装置から受信されるパケットに含まれるノードＩＤを所定期間にわたって抽出するパケット観測機能部と、そのパケット観測機能部で抽出された他のノード装置のノードＩＤと自装置のノードＩＤとの重複の有無をチェックしてネットワークへの参入可否判定を行なう参入判定機能部と、この参入判定機能部で参入可能と判定されるまでは、受信するパケットを他のノード装置に送り、上記参入判定機能部で参入可能と判定された後は、受信するパケットを上記パケット送受信制御部に送り、またパケット送受信制御部からのパケットを他のノード装置に送るネットワーク参入制御部と、を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るノード装置は、ネットワーク新規参入時において、ネットワーク参入済みの他ノード装置にノードＩＤの重複チェックを行わせるのではなく、専ら新規参入するノード装置において、他のノード装置から送られてくるパケットを分析することでノードＩＤの重複チェックを実施するので、参入済みの他のノード装置に対して余分な負荷を与えることがない。このため、参入済みの他のノード装置の処理速度やネットワークの通信速度に悪影響を与えるなどの不具合発生を確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１におけるノード装置を備えたネットワークシステムの全体を示す構成図、図２はこの実施の形態１におけるノード装置の構成を示す機能ブロック図である。
【００１６】
この実施の形態１では、複数のノード装置１（＃１〜＃４）を備え、これら各ノード装置１にはパーソナルコンピュータ等からなる制御用の端末２が個別に接続されるとともに、各ノード装置１がネットワーク３を介して互いにリング状に接続されてリング型のネットワークシステムが構成されている。なお、ここでは、ネットワーク３として光ファイバや電線などの有線のものが使用されているが、無線のものであってもよい。また、ネットワーク３に接続されるノード装置１は、図示した台数のものに限定されるものではない。
【００１７】
各ノード装置１（＃１〜＃４）は、基本的に同じ構成を有しているので、ここでは、一つのノード装置１（＃１）に着目してその構成の詳細について説明する。
【００１８】
このノード装置１は、メモリ制御部１０、ローカルメモリ部１１、転送制御部１２、パケット送受信制御部１３、パケット観測機能部１４、参入判定機能部１５、ネットワーク参入制御部１６、およびＲＡＳ部１７を備えている。
【００１９】
メモリ制御部１０は、端末２からの命令に応じてローカルメモリ部１１へのアクセスを行なうと共に、受信したパケットに応じてそのローカルメモリ部１１へのアクセスを行なうものである。
【００２０】
転送制御部１２は、端末２からの命令に応じて、自己のノードＩＤ、送信先アドレス、および制御用データ等を含む送信用のパケットを生成するとともに、受信したパケットが有効なパケットである場合にはメモリ制御部１０にその受信したパケットを出力するものである。なお、ネットワーク３に新規参入する際には端末２からの命令によってノードＩＤが設定され、このノードＩＤの情報が転送制御部１２および参入判定機能部１５に与えられる。
【００２１】
パケット送受信制御部１３は、転送制御部１２により生成されたパケットをネットワーク３に送信すると共に、他のノード装置１から受信したパケットに含まれる送信先アドレスが自己のアドレスと一致する場合には当該パケットを取り込んで転送制御部１２に出力するものである。
【００２２】
パケット観測機能部１４は、他のノード装置１から受信したパケットに含まれるノードＩＤを所定期間にわたって抽出するものである。この場合の所定期間とは、少なくともネットワーク３に参加済みの他のノード装置１の全てがパケットを出力すると想定されるネットワーク更新周期以上の期間となるように設定されている。
【００２３】
参入判定機能部１５は、パケット観測機能部１４で抽出された他のノード装置１のノードＩＤと自装置のノードＩＤとの重複の有無をチェックしてネットワーク３への参入可否判定を行なうものである。
【００２４】
ネットワーク参入制御部１６は、参入判定機能部１５で参入可能と判定されるまでは、受信するパケットを他のノード装置１に転送する、いわゆるバイパス状態を維持する一方、参入可能と判定された後は、バイパス状態を解除して、受信するパケットをパケット送受信制御部１３に送るとともに、パケット送受信制御部１３からのパケットを他のノード装置１に送るものである。
【００２５】
ＲＡＳ部１７は、ノード装置１の状態を診断監視し、電源断を含む障害発生時にはネットワーク参入制御部１６に対して、受信されるパケットを他のノード装置にバイパスする待機状態に強制的に移行するための切り替え信号を出力するものである。
【００２６】
ここで、符合＃１〜＃３で示すノード装置１は既にネットワーク３に参入済みのもの、符合＃４で示すノード装置１がネットワーク３に新規参入される予定のものとした場合において、新規参入予定のノード装置１（♯４）の動作について、図３に示すタイミングチャートを参照して説明する。
【００２７】
新規参入予定のノード装置１（♯４）は、ネットワーク３に接続された時点では、受信されるパケットを他のノード装置１にバイパスさせる待機状態になる。この待機状態で、ネットワーク３に既に接続されている他ノード装置１のパケットをバイパスしながら、パケット観測機能部１４において他ノードのノードＩＤを一定期間（チェック期間：ｔ１）に渡って抽出する。この場合のチェック期間ｔ１は、少なくともネットワーク３に参加済みの他のノード装置１の全てがパケットを出力すると想定されるネットワーク更新周期以上の期間となるように予め設定されているので、チェック期間ｔ１が経過した時点では、ネットワーク３に参入済みの他のノード装置１（♯１〜♯３）の全てのノードＩＤが抽出されていることになる。
【００２８】
そこで、次に参入判定機能部１５は、パケット観測機能部１４で抽出された他のノード装置１のノードＩＤと自装置のノードＩＤとの重複の有無をチェックして参入可否判定を行なう（判定期間ｔ２）。そして、その判定結果をネットワーク参入制御部１６に与える。
【００２９】
ネットワーク参入制御部１６は、参入判定機能部１５で自他のノードＩＤの重複が無くて参入可能と判定された場合には、パケットをバイパスする待機状態を解除するとともに、パケット送受信制御部１３に対してパケットの送受信許可を与える。これにより、新規参入予定のノード装置１は、パケットの送受信が可能となり、ネットワーク３に実際に参入することになる。
【００３０】
一方、参入不可と判定された場合、ネットワーク参入制御部１６は、受信されるパケットを他のノード装置１にバイパスする待機状態を維持する。この待機状態で、その後に端末２からの命令によってノードＩＤを変更した結果、参入判定機能部１５によって参入可能と判定された場合には、パケットのバイパス状態が解除されてパケットの送受信が可能となり、変更後のノードＩＤでもってネットワーク３に参入することになる。
【００３１】
なお、ネットワーク参入後、転送制御部１２は、端末２からの命令に応じて、自己のノードＩＤ、送信先アドレス、および制御用データ等を含む送信用のパケットを生成する。そして、パケット送受信制御部１３は、転送制御部１２により生成されたパケットをネットワーク３に送信する。また、ネットワーク３を経由して転送されてきたパケットは、ネットワーク参入制御部１６を介してパケット送受信制御部１３に入力されるので、パケット送受信制御部１３は、他のノード装置１から受信したパケットに含まれる送信先アドレスが自己のアドレスと一致する場合には当該パケットを取り込んで転送制御部１２に出力する。転送制御部１２は、このパケット情報をメモリ制御部１０に送出するので、メモリ制御部１０は、その受信したパケット情報に応じてそのローカルメモリ部１１へのアクセスを行なう。また、メモリ制御部１０は、端末２からの命令に応じてローカルメモリ部１１へのアクセスを行なう。
【００３２】
また、電源断を含む障害が発生した時には、ＲＡＳ部１７がネットワーク参入制御部１６に対して待機状態への切り替え信号を出力するので、これに応じてネットワーク参入制御部１６は、パケットを他のノード装置１にバイパスする待機状態に強制的に移行する。これにより、パケットの巡回障害の発生が防止される。
【００３３】
以上のように、この実施の形態１のノード装置１によれば、ネットワーク３への新規参入時において、ネットワーク参入済みの他ノード装置１にノードＩＤの重複チェックを行わせるのではなく、専ら新規参入するノード装置１において、他のノード装置１から送られてくるパケットを分析することでノードＩＤの重複チェックを実施するので、参入済みの他のノード装置１に対して余分な負荷を与えることがない。このため、参入済みの他のノード装置１の処理速度やネットワーク３の通信速度に悪影響を与えるなどの不具合発生を確実に防止することができ、リング型のネットワークシステムの信頼性を向上させることができる。
【００３４】
実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２におけるノード装置１の構成を示す機能ブロック図であり、図２に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符合を付す。
【００３５】
上記の実施の形態１では、他のノード装置１のノードＩＤと自装置のノードＩＤとが重複している場合、新規参入予定のノード装置１は、その後に端末２からの命令によりノードＩＤを変更して重複が解消されるまではパケットをバイパスする待機状態となり、ネットワーク３に参入することができなかった。
【００３６】
そこで、この実施の形態２では、図２に示した実施の形態１のノード装置１の構成に対して、ノードＩＤ選択機能部１８を追加し、ノードＩＤの重複が検出された場合には、重複していないノードＩＤを自動的に選択できるようにして、新規参入予定のノード装置１が人手を介さずにネットワーク３に必ず参入できるようにしたものである。
【００３７】
すなわち、この実施の形態２において、ノードＩＤ選択機能部１８は、参入判定機能部１５により参入不可と判定された場合には、他のノード装置１のノードＩＤと重複していないノードＩＤを選択して転送制御部１２に与えるとともに、ノードＩＤの選択後に参入判定機能部１５の判定結果を参入可能にする機能を有している。
その他の構成は、実施の形態１の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００３８】
上記構成を備えたノード装置１において、一つのノード装置１（ここでは♯４）が新たにネットワーク３に参入する場合の動作について、図５に示すタイミングチャートを参照して説明する。
【００３９】
ノード装置１（♯４）がネットワーク３に新規参入する際、パケット観測機能部１４で他のノード装置１のパケットからノードＩＤが所定期間（観測期間：ｔ１）に渡って抽出され、次に参入判定機能部１５によってその抽出された他のノード装置１のノードＩＤと自装置のノードＩＤとの重複の有無が判定され（判定期間：ｔ２）、自他の装置のノードＩＤの重複があるためにネットワーク３への参入不可と判定されたときには、ネットワーク参入制御部１６によって受信されるパケットが他のノード装置１にバイパスされる待機状態に維持されるまでの動作は、実施の形態１の場合と同様である。
【００４０】
続いて、この実施の形態２では、参入判定機能部１５により参入不可と判定された場合、これに応じて、ノードＩＤ選択機能部１８は、他のノード装置１のノードＩＤと重複していないノードＩＤを選択し（選択期間：ｔ３）、そのノードＩＤを転送制御部１２に与えるとともに、このノードＩＤの選択後に、参入判定機能部１５による判定結果を参入可能にする。
【００４１】
これにより、参入判定機能部１５による参入可能の判定結果を受けたネットワーク参入制御部１６は、パケットをバイパスする待機状態を解除するとともに、パケット送受信制御部１３に対してパケットの送受信許可を与える。これにより、新規参入予定のノード装置１は、パケットの送受信が可能となり、ネットワーク３に実際に参入することになる。  その他の動作は実施の形態１の場合と同様であるから詳しい説明は省略する。
【００４２】
以上のように、この実施の形態２のノード装置１によれば、新規参入時にノードＩＤの重複が検出された場合でも、重複の無い新たなノードＩＤが自動的に設定されてネットワーク３に参入できるので、実施の形態１の効果に加えて、新規参入時の待機状態の継続期間が短縮化されるとともに、ノードＩＤの設定操作の手間と余分な労力を省くことができる。
【００４３】
実施の形態３．
図６は本発明の実施の形態３におけるノード装置１を備えたリング型のネットワーク３の全体を示す構成図、図７はこの実施の形態３におけるノード装置１の構成を示す機能ブロック図であり、図１、図２および図４に示した実施の形態１，２と対応する構成部分には同一の符合を付す。
【００４４】
上記の実施の形態１、２の場合、複数のノード装置１が同時にネットワーク３に参入する際には、新規参入のノード装置１同士の間ではノードＩＤの重複チェックができないため、複数のノード装置１が同じノードＩＤでもってネットワーク３に参入してしまう可能性がある。特に、新規にリング型のネットワークシステムを構築する場合には全てのノード装置が同時にネットワーク３に接続されることになるため、ノードＩＤが重複する可能性が高い。
【００４５】
そこで、このような事態が生じるのを避けるため、この実施の形態３では、図４に示した実施の形態２の構成のノード装置１に対して、さらに、待機時間設定機能部１９を追加し、複数のノード装置１が同時にネットワーク３に参入する場合、新規参入予定のノード装置１ごとに参入までの待機時間を個別に設定することで、複数のノード装置１が同じノードＩＤで参入できないようにしたものである。
【００４６】
すなわち、この実施の形態３において、待機時間設定機能部１９は、新規参入するノード装置１ごとに、自装置固有の待機時間Ｔｗｔを設定するものであり、その待機時間Ｔｗｔが経過した時点でパケット観測機能部１４によるパケット抽出動作を開始させるようにしている。ここに、各ノード装置１には装置識別のために装置固有のＭＡＣアドレスが予め割り当てられるので、待機時間Ｔｗｔは、例えばＴｗｔ＝（ＭＡＣアドレスの下位所定ビット）×１０ｍＳとして設定される。なお、この実施の形態３では、ノード装置１の番号♯１〜♯５が大きくなるほど、待機時間Ｔｗｔ１〜ｔｗｔ５も次第に長くなるようになっている。
その他の構成は実施の形態２の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００４７】
上記構成を備えたノード装置１において、本例では全てのノード装置１（ここでは♯１〜♯５の５台分）が同時に新たにネットワーク３に参入する場合の動作について、図８に示すフローチャートおよび図９に示すタイミングチャートを参照して説明する。
【００４８】
新規参入予定の各ノード装置１は、ネットワーク３に接続された時点で先ず待機状態になる（Ｓ３１）。この待機状態では、受信パケットを他のノード装置１にバイパスさせるとともに、パケット観測機能部１４によるパケット抽出動作が停止している。
【００４９】
そして、各ノード装置１（♯１〜♯５）において所定の待機時間Ｔｗｔ１〜Ｔｗｔ５（＝ＭＡＣアドレスの下位所定ビット×１０ｍＳ）が経過すると（Ｓ３２）、その時点で待機時間設定機能部１９はパケット観測機能部１４によるパケット抽出動作を開始させる（チェック期間：ｔ１）（Ｓ３３）。次に、参入判定機能部１５によってその抽出された他のノード装置１のノードＩＤと自装置のノードＩＤとの重複の有無が判定される（判定期間：ｔ２）（Ｓ３４）。
【００５０】
このとき、自他の装置のノードＩＤの重複がないと判定されたときには、これに応じてネットワーク参入制御部１６は、パケットをバイパスする待機状態を解除するとともに、パケット送受信制御部１３に対してパケットの送受信許可を与えるので、新規参入予定のノード装置１は、パケットの送受信が可能となり、そのノードＩＤでもってネットワーク３に参入することになる（Ｓ３５）。
【００５１】
一方、Ｓ３４で自他の装置のノードＩＤの重複があると判定されたときには、ノードＩＤ選択機能部１８が、他のノード装置１のノードＩＤと重複していないノードＩＤを選択し（選択期間：ｔ３）（Ｓ３６）、そのノードＩＤを転送制御部１２に与えるとともに、このノードＩＤの選択後に、参入判定機能部１５による判定結果を参入可能にするので、新規参入予定のノード装置１は、パケットの送受信が可能となり、変更後のノードＩＤでもってネットワーク３に参入することになる。
その他の動作は実施の形態１，２の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００５２】
以上のように、この実施の形態３のノード装置１によれば、実施の形態１，２の効果に加えて、複数のノード装置１が同時にネットワーク３に参入する際、新規参入予定のノード装置１ごとに参入までの待機時間が個別に設定されているので、複数のノード装置１が同じノードＩＤで同時に参入するのを確実に防ぐことができ、リング型ネットワーク３の信頼性をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるノード装置を備えたリング型のネットワークシステムの全体を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるノード装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１において、一つのノード装置がネットワークに新規参入する場合の説明に供するタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２におけるノード装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態２において、一つのノード装置がネットワークに新たに参入する場合の説明に供するタイミングチャートである。
【図６】本発明の実施の形態３におけるノード装置を備えたリング型のネットワークシステムの全体を示す構成図である。
【図７】本発明の実施の形態３におけるノード装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態３におけるノード装置の新規参入に伴う処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態３において、複数のノード装置がネットワークに同時に新規参入する場合の説明に供するタイミングチャートである。
【図１０】従来技術において、一つのノード装置がネットワークに新規参入する場合の説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  ノード装置、１２  転送制御部、１３  パケット送受信制御部、
１４  パケット観測機能部、１５  参入判定機能部、１６  ネットワーク参入制御部、
１８  ノードＩＤ選択機能部、１９  待機時間設定機能部。
【図１】
0004918065.tif 000002
【図２】
0004918065.tif 000003
【図３】
0004918065.tif 000004
【図４】
0004918065.tif 000005
【図５】
0004918065.tif 000006
【図６】
0004918065.tif 000007
【図７】
0004918065.tif 000008
【図８】
0004918065.tif 000009
【図９】
0004918065.tif 000010
【図１０】
0004918065.tif 000011