(57)【要約】【課題】多数のＩＴＶカメラを接続したシステムを構築し、ＩＰネットワークを介したマルチキャストパケット通信に、トラフィック渋滞を回避し、かつシステム構築が簡易になる。【解決手段】スイッチングハブ２１〜２５にはマルチキャストパケットを検出し、ループ接続ポートに指定したＶＬＡＮ−ＩＤでスイッチングを行う手段と、ＩＴＶ端末４１〜４３からのＶＬＡＮ−ＩＤ変更要求コマンドを受信し、ループ接続ポートのＶＬＡＮ−ＩＤ値をコマンドで指定した値に変更する手段を設ける。  これら手段をもつスイッチングハブとＩＴＶカメラおよびＩＴＶ端末でＩＰネットワークを構築したＩＴＶカメラシステムとする。【選択図】図１
2009094848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＩＴＶ端末とＩＴＶカメラおよびスイッチングハブでＩＰネットワークを構築してマルチキャストパケット通信を行うＩＴＶカメラシステムであって、
前記各スイッチングハブは、ＶＬＡＮ−ＩＤ値をもつループ接続ポートを設け、このループ接続ポートからループ伝送路を通して互いをループ接続し、通常ポートには前記ＩＴＶ端末またはＩＴＶカメラをそれぞれ接続し、
前記ＩＴＶカメラは、結合されるスイッチングハブに対して画像データをマルチキャストパケットで送信する手段を設け、
前記マルチキャストパケットを受信したスイッチングハブは、マルチキャストパケットをＬＡＮ−ＩＤでタグ付きＶＬＡＮパケットに変換して、他のスイッチングハブに転送する手段を設け、
前記ＩＴＶ端末は、ループ接続ポートのＶＬＡＮ−ＩＤ値を画面表示するカメラに対応した値に変更するコマンドを送信する手段を設け、
前記ＩＴＶ端末が接続されているスイッチンゲハブは、当該ＩＴＶ端末が指定した値に、ループ接続ポートのＶＬＡＮ−ＩＤ値を変更する手段を設けたことを特徴とするＩＴＶカメラシステム。
【請求項２】
複数のＩＴＶ端末とＩＴＶカメラおよびスイッチングハブでＩＰネットワークを構築してマルチキャストパケット通信を行うＩＴＶカメラシステムにおいて、
前記各スイッチングハブは、
ＶＬＡＮ−ＩＤ値をもつループ接続ポートを設け、このループ接続ポートからループ伝送路を通して互いをループ接続し、通常ポートには前記ＩＴＶ端末またはＩＴＶカメラをそれぞれ接続する手段と、
各ポートに入力されたマルチキャストパケットをあらかじめ決められたＶＬＡＮ−ＩＤでタグ付きパケットに変換し、ループ接続ポートに自動的にスイッチングする手段と、
前記ＩＴＶ端末からのＶＬＡＮ−ＩＤ値変更コマンドを認識し、ＩＴＶ端末接続ポートをコマンドで指定したＶＬＡＮ−ＩＤ値に変換する手段を設けたことを特徴とするスイッチングハブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のＩＴＶ端末と複数のＩＴＶカメラとの間でマルチキャストパケット通信を行うＩＴＶカメラシステム、およびＩＴＶ端末とＩＴＶカメラ間の経路制御を行うスイッチングハブに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラント監視制御システムの分野では、現場の状況を中央監視室で確認可能とするために、現場側のＩＴＶカメラと中央監視室側のＰＣ（コンピュータ）をＬＡＮで接続し、ＰＣの画面上でＩＴＶカメラの撮影画像を表示させるＩＴＶカメラシステムが導入されてきた。近年、ＩＰ型ＩＴＶカメラ（画像信号をＩＰパケットに変換して送信する機能を持つ産業用カメラ）の普及に伴い、ＩＰネットワークにてシステムを構築するケースが増えている。
【０００３】
図３にスイッチングハブ及びルータで構成されるＩＰネットワークを利用したプラント監視制御システムの構成例を示す。中央監視室にあるＩＴＶ端末１０と大型液晶表示器２０の両方に画面を表示させるため、中央監視室と現場の間はマルチキャストパケットを利用したデータ伝送を行っている。マルチキャストパケットとは、ネットワーク上の特定のグループに対して、１対多の通信を行うときに伝送されるパケットである。
【０００４】
ここで、以下の（１）〜（５）にはＩＴＶカメラで撮影された画像をＩＴＶ端末１０・大型液晶表示器２０で表示するまでのデータ伝送の要領を示す。
【０００５】
（１）各現場に設置された各ＩＴＶカメラ１〜４には、それぞれ個別に送信先アドレスとして、ＩＰマルチキャストアドレスが設定される。ＩＴＶカメラは、画像データをＩＰパケット化するため、まず設定されたＩＰマルチキャストアドレスをＩＰヘッダのＩＰアドレス部にセットする。次に、ＩＰマルチキャストアドレスからハードウェアマルチキャストアドレスを作成し、ＭＡＣアドレス部に格納する。最後に画像データを符号化し、データ部へ格納することでＩＰパケット化を完了し、スイッチングハブヘ送信する。図４にマルチキャストパケットのデータ構造例を示す。
【０００６】
（２）スイッチングハブ５〜８では、受信したパケットのＭＡＣアドレスがハードウェアマルチキャストアドレスであることを確認する。このことで、マルチキャストパケットであるか否かの認識を行い、マルチキャストパケットであることが認識された場合、適用されているプロトコルにより全出力あるいは特定の複数出力に向けてパケットが送信される。このとき、スイッチングハブではＩＰマルチキャストアドレスは確認されない。
【０００７】
（３）中央監視室にあるルータ９は、スイッチングハブから送信されたパケットを受信すると、ＩＰマルチキャストアドレスを確認し、自分の持つテーブル内に受信したマルチキャストアドレスが登録されているか否かで、パケットの破棄または転送を行う。
【０００８】
（４）ＩＴＶ端末１０及び大型液晶表示器２０は、画面を表示する際に、まず画面表示したいＩＴＶカメラに設定されているＩＰマルチキャストアドレスからハードウェアマルチキャストアドレスを作成し、ＩＴＶカメラからのマルチキャストが受信可能な状態にＩ／Ｆを変更する。次に、ＩＧＭＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｇｒｏｕｐ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を利用して、ルータに対してメンバーシップ（マルチキャストパケットの受信先グループの一員になること）要求を行う。
【０００９】
（５）ルータ９は、ＩＴＶ端末１０及び大型液晶表示器２０からのメンバーシップ要求を受けると、ＩＧＭＰパケットからマルチキャストＩＰアドレスを認識して自分の持つテーブルにアドレス登録を行う。このテーブルにＩＴＶ端末及び大型液晶表示器が指定したカメラのマルチキャストＩＰアドレスが登録されたことで、ルータはスイッチングハブから受信したパケットをＩＴＶ端末及び大型液晶表示器に接続されたポートのみにマルチキャストパケットの転送を開始する。
【００１０】
以上のようなマルチキャストパケット通信において、種々の変形例も提案されている。例えば、中継路上の全てのルータをマルチキャスト対応にすることを不要にするため、トンネル接続要求で仮想的な通信路を確立する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
また、マルチキャストパケット通信において、複雑な装置構成やプロトコルを不要にすると共にネットワーク負荷を軽減するため、端末がもつＭＡＣアドレスやＩＰアドレス、利用するプロトコルなどに応じて端末に仮想的なグループ設定を可能にしたＶＬＡＮを構築し、ＶＬＡＮ番号とネットワークインタフェースとの対応表、およびマルチキャストアドレスとＶＬＡＮタグとの対応表を用意しておき、これらの対応表を基にマルチキャストパケットを中継する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００６−７４１３２号公報
【特許文献２】特開平１１−３３１２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図３に示したシステム構成は、中央監視室にある１台のルータ以外は全てスイッチングハブでネットワークを構成している。この構成では、
（１）スイッチングハブの全てをルータに代えてネットワークを構成する場合に比べて、スイッチングハブがおおむねプラグアンドプレイデバイスであり、専門知識が無くてもインストールや保守が可能となる。
【００１３】
（２）スイッチングハブは、上位層のプロトコルにとってほぼ透過的であり、真にマルチプロトコルといえる。そのため、ＩＰ以外のパケットを利用している旧式の監視システムと伝送路を共有することができる。
【００１４】
（３）スイッチングハブは価格対性能でルータより有利なことが多い。また、パケット当たりの作業量はスイッチングハブのほうがはるかに少なく、高速動作が可能で遅延も少ない。
等の利点があり、プラント監視制御システムの一部としてＩＴＶカメラシステムを構築する場合、理想的な構成と言える。
【００１５】
しかし、図３のシステムで多数のＩＴＶカメラを接続したシステムを構築する場合、スイッチングハブとＩＴＶカメラ間の各伝送路にトラフィック渋滞が発生し、ＩＴＶ端末及び大型液晶表示器での画面表示ができなくなるという問題がある。
【００１６】
この原因は、図５に例を示すように、スイッチングハブが受信したマルチキャストパケットを受信した場合、すべてのポートにパケットを転送する「フラッディング処理」を実行するためである。原則として、スイッチングハブはハードウェアマルチキャストアドレスでしかスイッチング処理の可否を判断できない。このハードウェアマルチキャストアドレスは、それ単体のみではＩＰマルチキャストアドレスで指定した送信先グループを完全に特定することはできないため、現在のスイッチングハブは、マルチキャストパケットに対して、フラッディング処理を実行する。
【００１７】
本発明の目的は、多数のＩＴＶカメラを接続したシステムを構築し、ＩＰネットワークを介したマルチキャストパケット通信に、トラフィック渋滞を回避し、かつシステム構築が簡易になるＩＴＶカメラシステムおよびスイッチングハブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、前記の課題を解決するため、スイッチングハブにはマルチキャストパケットを検出し、ループ接続ポートに指定したＶＬＡＮ−ＩＤでスイッチングを行う手段と、ＩＴＶ端末からのＶＬＡＮ−ＩＤ変更要求コマンドを受信し、ループ接続ポートのＶＬＡＮ−ＩＤ値をコマンドで指定した値に変更する手段を設け、これら手段をもつスイッチングハブとＩＴＶカメラおよびＩＴＶ端末でＩＰネットワークを構築したＩＴＶカメラシステムとするもので、以下の構成を特徴とする。
【００１９】
（１）複数のＩＴＶ端末とＩＴＶカメラおよびスイッチングハブでＩＰネットワークを構築してマルチキャストパケット通信を行うＩＴＶカメラシステムであって、
前記各スイッチングハブは、ＶＬＡＮ−ＩＤ値をもつループ接続ポートを設け、このループ接続ポートからループ伝送路を通して互いをループ接続し、通常ポートには前記ＩＴＶ端末またはＩＴＶカメラをそれぞれ接続し、
前記ＩＴＶカメラは、結合されるスイッチングハブに対して画像データをマルチキャストパケットで送信する手段を設け、
前記マルチキャストパケットを受信したスイッチングハブは、マルチキャストパケットをＬＡＮ−ＩＤでタグ付きＶＬＡＮパケットに変換して、他のスイッチングハブに転送する手段を設け、
前記ＩＴＶ端末は、ループ接続ポートのＶＬＡＮ−ＩＤ値を画面表示するカメラに対応した値に変更するコマンドを送信する手段を設け、
前記ＩＴＶ端末が接続されているスイッチンゲハブは、当該ＩＴＶ端末が指定した値に、ループ接続ポートのＶＬＡＮ−ＩＤ値を変更する手段を設けたことを特徴とする。
【００２０】
（２）複数のＩＴＶ端末とＩＴＶカメラおよびスイッチングハブでＩＰネットワークを構築してマルチキャストパケット通信を行うＩＴＶカメラシステムにおいて、
前記各スイッチングハブは、
ＶＬＡＮ−ＩＤ値をもつループ接続ポートを設け、このループ接続ポートからループ伝送路を通して互いをループ接続し、通常ポートには前記ＩＴＶ端末またはＩＴＶカメラをそれぞれ接続する手段と、
各ポートに入力されたマルチキャストパケットをあらかじめ決められたＶＬＡＮ−ＩＤでタグ付きパケットに変換し、ループ接続ポートに自動的にスイッチングする手段と、
前記ＩＴＶ端末からのＶＬＡＮ−ＩＤ値変更コマンドを認識し、ＩＴＶ端末接続ポートをコマンドで指定したＶＬＡＮ−ＩＤ値に変換する手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
以上のとおり、本発明によれば、多数のＩＴＶカメラを接続したシステムを構築し、ＩＰネットワークを介したマルチキャストパケット通信に、トラフィック渋滞を回避し、かつシステム構築が簡易になる。
【００２２】
具体的には、
（１）スイッチングハブが自動的にマルチキャストを認識し、ループ接続ポートにパケット転送する。そのため、無関係なポートにパケットを送信することがなくなる。
【００２３】
（２）ループ上では、タグ付きＶＬＡＮパケットで伝送を行う。スイッチングハブ毎にＶＬＡＮ−ＩＤを設定することで、トラフィック渋滞を回避して複数機器の画像データ伝送が可能となる。
【００２４】
（３）ＩＴＶ端末からの特殊コマンドによるポートのＶＬＡＮ−ＩＤ設定値を変更することで、マルチキャストパケット通信のネットワークを構築する際に必要としたルータを削減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は、本発明の実施形態を示すＩＴＶカメラシステムの構成図である。同図において、スイッチングハブ２１〜２５は、ループ伝送路で互いに接続するループ接続ポートを備え、このループ接続ポートでのスイッチングで他のスイッチングハブとの間のマルチキャストパケット転送を行うループ型ＩＰネットワークを構築し、一部のスイッチングハブでは通常ポートでのスイッチングでＩＴＶカメラ３１〜３４やＩＴＶ端末４１〜４３にマルチキャストパケット転送を行うＩＴＶカメラシステムとする。
【００２６】
図１に示すシステム構成において、ＩＴＶカメラからの画像情報伝送及びＩＴＶ端末での画面選択の処理について、ＩＴＶカメラとＩＴＶ端末およびスイッチングハブは以下の処理機能Ｓ１〜Ｓ５を備える。
【００２７】
（Ｓ１）各現場に設置されたＩＴＶカメラは、スイッチングハブに対して画像データをマルチキャスト方式で送信する。
【００２８】
（Ｓ２）スイッチングハブは、ＩＴＶカメラから受信したパケットを、ハブ毎に指定されたＬＡＮ−ＩＤでＩＥＥＥ８０２．１Ｑタグ付きＶＬＡＮパケットに変換し、ループ接続ポートに転送する。
【００２９】
（Ｓ３）ＩＴＶ端末は、ループ接続ポートのＶＬＡＮ−ＩＤ値を画面表示するカメラに対応した値に変更するコマンドを送信する。
【００３０】
（Ｓ４）ＩＴＶ端末が接続されているスイッチンゲハブは、ＩＴＶ端末が指定した値に、ループ接続ポートのＶＬＡＮ−ＩＤ値を変更する。
【００３１】
以上の各処理機能により、ＩＴＶカメラから送信されるマルチキャストパケットは、スイッチングハブでＶＬＡＮパケットに変換され、ループ接続ポートを通して他のスイッチングハブに転送され、ＶＬＡＮ−ＩＤ値をもつスイッチングハブまで転送され、それに接続されるＩＴＶ端末にスイッチングされ、当該ＩＴＶ端末において選択したカメラの画像を表示することができる。
【００３２】
以上のマルチキャストパケット通信を実現するため、各スイッチングハブには、従来のものには無い下記の処理機能を追加したものとする。
【００３３】
（機能Ａ）各ポートに入力されたマルチキャストパケットをあらかじめ決められたＶＬＡＮ−ＩＤでタグ付きパケット（ＩＥＥＥ８０２．１Ｑ）に変換し、ループ接続ポートに自動的にスイッチングする機能。
【００３４】
（機能Ｂ）ＩＴＶ端末からのＶＬＡＮ−ＩＤ値変更コマンドを認識し、ＩＴＶ端末接続ポートをコマンドで指定したＶＬＡＮ−ＩＤ値に変換する機能。
【００３５】
これらの機能を追加したスイッチングハブの機能構成図を図２に示す。スイッチングハブは、一般的には通常のポートからのデータをポート入出力部５１に取り込み、このデータをスイッチエンジン部５２とメモリ部５３を使って解析することで宛先を検出し、ポート入出力部５１から宛先のポートにデータを転送する。
【００３６】
ここで、スイッチングハブは、上記の機能Ｂにより、ＩＴＶ端末からのカメラ画像を表示するカメラのＶＬＡＮ−ＩＤを指定するコマンドを受けたとき、このコマンドを認識し、接続ポートのＶＬＡＮ−ＩＤ値を変更する。これにより、指定されるＶＬＡＮポートにはカメラ画像のパケットをスイッチングする。
【００３７】
また、スイッチングハブは、上記の機能Ａにより、ＩＴＶカメラからのマルチキャストパケットを認識し、ＶＬＡＮ−ＩＤでタグ付きパケット（ＩＥＥＥ８０２．１Ｑ）に変換し、ループ接続ポートに指定したＶＬＡＮ−ＩＤをもつ接続ポートにスイッチングする。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態を示すＩＴＶカメラシステムの構成図。
【図２】スイッチングハブの機能構成図。
【図３】プラント監視制御システムの構成例。
【図４】マルチキャストパケットのデータ構造例。
【図５】スイッチングハブのフラッディング処理例。
【符号の説明】
【００３９】
２１〜２５  スイッチングハブ
３１〜３４  ＩＴＶカメラ
４１〜４３  ＩＴＶ端末
５１  ポート入出力部
５２  スイッチエンジン部
５３  メモリ部
【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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