(57)【要約】【課題】永久故障についても対応できる高信頼性の通信システムおよび通信方法。【解決手段】同じ元データからできたフラグメントパケットがすでに受信しているか最初の受信パケットであるかをフラグメントヘッダのＩＤで判定する（Ｓ３）。フラグメントヘッダのＩＤが登録済み（ＮＯ）ならフラグメントパケットを破棄（Ｓ７）した後、フラグメントパケット受信待ち（Ｓ１４）状態に至る。標準フラグメント機能は受信済みのパケットＩＤを保持しているので、これと照合することで最初のパケット（ＹＥＳ）であるか、後続のパケット（ＮＯ）であるかを判定し、最初のパケット（ＹＥＳ）であればそのＩＤを登録する（Ｓ４）。フラグメントヘッダのＩＤが登録済み（ＮＯ）で後続パケット（ＮＯ）ならば登録されていたＩＤを抹消すると共に、パケット自身は冗長部分であり不要なので破棄（Ｓ７）した後、フラグメントパケット受信待ち（Ｓ１４）状態に至る。【選択図】図４
2009004855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多重化されたＩＰネットワークに接続された複数のノードで構成された通信システムであって、
前記各ノードは多重化ＩＰネットワークの各々と接続するために多重化数相当の接続用多端子と、前記各ノードの内部にあって前記接続用多端子に電気的かつ論理的に接続されたＩＰ通信処理部と、を備え、
前記ＩＰ通信処理部は送信データを冗長にコード化して分割した後に各分割データをフラグメントパケットのフラグメントデータ部分として成型するとともに、前記多重化されたＩＰネットワークの多重経路に分散して送出する送信機能と、前記多重経路から受信したフラグメントパケットを再構成するとともに、冗長コード化されたデータであれば元のデータにデコードする受信機能と、を備え、
前記送信データから作られた冗長化データを、ＩＰネットワークの多重化度とパケットの許容欠損数に応じた冗長度でコード化するとともに複数パケットに分割されて送信することにより、通信経路上でパケットの欠損が生じた時冗長度に応じた欠損数までパケットを再構成することを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記通信システムで、
前記ノードは多重化ネットワークに接続するための多端子のほかにＬＡＮ機器に接続するための端子１つを備え、
ＩＰ通信処理部はＬＡＮ機器接続端子とも電気的かつ論理的に接続されてＬＡＮ機器とのＩＰ通信を処理する機能も併せ持ち、
汎用ＬＡＮ機器を多重化ネットワークに中継接続できることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記ノードは多重化ネットワークに接続するための多端子のほかにシリアル通信機器に接続するための端子１つを備え、ＩＰ通信処理部はシリアル通信機器接続端子とも電気的かつ論理的に接続されてシリアル通信機器とのプロトコル変換を処理する機能も併せ持ち、
シリアル通信機器を多重化ネットワークに中継接続できることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項４】
ノードで２重化ＩＰネットワークに対応する通信方法であって、
冗長化は元データと同一のデータの繰り返しであり、
フラグメント数が２であり、
２つのフラグメントパケットのデータ部は元データそのものと同一であり、
フラグメントヘッダのオフセットを「０」、Ｍフラグを「０」とし、
前記ノードの送信部は前記２つのフラグメントパケットを２重化ＩＰネットワークに別々に分散して送出するステップと、
前記ノードの受信部は２重化ＩＰネットワークから受信したフラグメントパケットがオフセット「０」かつＭフラグ「０」であれば冗長化フラグメントパケットであると判定して以下のステップに進むか、そうでなければ標準のフラグメント処理ステップに進むか、を判別するステップと、
同じ元データから構成されるフラグメントパケットがすでに受信済の後続パケットか、あるいは最初に受信されたフラグメントパケットであるか、をフラグメントヘッダのＩＤで判定するステップと、
最初のフラグメントパケットならＩＤを登録して元データを復元し、前記後続パケットならそのパケットを廃棄するとともに登録されていたＩＤを抹消して、次の新しいフラグメントパケットの受信を待機するステップと、を備えたことを特徴とする通信方法。
【請求項５】
前記ノードにおいて、２重化ネットワークの一方が故障した時、正常側に前記２つのフラグメントパケットを送出する規制か、あるいは、正常側だけのフラグメントパケットを送出する規制の何れかを選択してパケット送信動作を規制することを特徴とする請求項４に記載の通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信頼性を高くして遠隔制御にも好適な通信システム（以下、「通信方式」ともいう）および通信方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の通信システムとしてのインターネットプロトコル（ＩＰ：Internet Protocol）を用いたネットワーク（以下、「ＩＰネットワーク」、「フィールドネットワーク」または「インターネット」ともいう）を介し、複数のノードが相互にデータを送信、受信することが可能である。このような通信方法は、機器の性能向上にともなって、伝送遅延やデータの欠損等に対する厳しい要求を持つ用途にも適用されつつある。工業用途においてもプラントの管理や制御の分野、いわゆるプロセス制御の情報伝送手段としてＩＰネットワークを使用した制御情報の伝送が試みられている。
【０００３】
プロセス制御の情報伝送は制御周期という一定の時間周期内に全ての制御情報が伝遠完了している必要がある。このため制御周期を越える遅延や情報の欠落は許されない。ところが、ＩＰネットワークの場合、ハブのような中継器を連結してネットワークを構成しており、このハブやケーブルが故障すれば永久的な通信障害が生じるという欠点があった。
また、ケーブルコネクタの接触不良や外来ノイズで一過性の通信障害が生じる。
そこで、厳しい水準を要求されているプロセス制御では、これらを回避するため様々な工夫がなされている。
【０００４】
一方、民生分野においてもインターネットを利用したビデオ配信等の用途で、ＩＰネットワークの持つ不確実性に起因する実時間伝送の不安定性に関する問題が議論されている。この対策として既存のＩＰｖ６マルチキャストプロトコルと、前方誤り訂正制御方式（ＦＥＣ：Forward Error Correction）を組み合わせた通信方式が、信頼性のある大規模マルチキャスト通信を実現する上で有効であることが知られている（例えば、非特許文献１）。
【０００５】
この通信方式において、ＩＰパケットデータを冗長化したうえで分割し、時間軸で分散送出するという方法が、とりわけインターネットのような不安定なネットワークで見られる断続的に生じるパケットロスへの対策として有効であるといわれている。このパケットロスへの対策も、工業分野での試みと同様に、ＩＰネットワークの信頼性を上げる試みとして位置づけられる。
【０００６】
図１１、図１２に沿って従来例を説明する。なお、各国において、説明の便宜上、同一の符号１〜５を別機能であるノード１〜５とハブ（以下、図と整合する箇所は「ＨＵＢ」という）１〜５に付している。
【０００７】
図１１は従来のＩＰネットワークにおいて、リング状に接続したＨＵＢによるループ構成とＳＴＰによる切り替え制御の説明図である。従来のＩＰネットワークを示す説明図あり、リング状に接続したＨＵＢによるループ構成とＳＴＰによる切り替え制御の説明図である。図１１に示すように、ＩＰネットワークをリング状に接続するとリレーのようにＨＵＢからＨＵＢヘ伝送されていくデータが、ループを描いて伝送され続けるという弊害がある。これを回避するためIEBE802.1D Spanning Tree Protocol（ＳＴＰ）という技術が利用されている。
【０００８】
ネットワークに接続されているＨＵＢ同士が、相互の接続状況を連絡しあってループを切断する。物理的にはループ状に繋がっているネットワークを、あるアルゴリズムにしたがって論理的に切り離すのである。図１１に示すネットワークではＨＵＢ１をルートブリッジ（Root Bridge）に設定しているので、ＨＵＢ３とＨＵＢ４の間にブロック点が自動設定されることによりループを切断している。
【０００９】
なお、本発明ではＩＰネットワークの中継器をもっとも一般的に使用されるＨＵＢで代表させているがＳＴＰではこれを機能の面からブリッジ（Bridge）とも称する。
ＳＴＰのアルゴリズムを単純化すると、あるブリッジから見てルートブリッジに到る経路が複数存をする時は、最短の経路を選択し、それ以外の経路に繋がるポートをブロックするというものである。図１１の例では、ＨＵＢ３にとってルートブリッジであるＨＵＢ１に到る経路は左に向かって二つのＨＵＢを経由するか、右に向かって一つのＨＵＢを経由するかで判断する。結果として右方向が選択され、左方向はブロックされることになる。
【００１０】
ネットワークが故障すると、故障箇所に隣接したＨＵＢがそれを検知して、残りの全ＨＵＢに状態が変化したことを通知する。例えばＨＵＢ２が故障すると下流側のＨＵＢ３が状態変化を通知し、ＨＵＢ３とＨＵＢ１の間にブロック点が移動する。この再構成の結果、ＨＵＢ３は反対周りの経路で通信を継続できる。
【００１１】
リングトポロジーとＳＴＰを利用した冗長ネットワークは上記のように簡便なため、オフィスのＬＡＮ配線等で多用されているが、この方式には欠点がある。図１１のＨＵＢ２で示しているが、一般にＨＵＢには多数のノードが接続されている。このため１台のＨＵＢが故障すると、そのＨＵＢに接続されていたノードが一斉に通信不能になってしまう。工業用途のように、故障による通信の途絶を極小にしたい用途には利用できない。
【００１２】
図１２は従来例に係る２つのネットワークインターフェースを持ったノードを用いてネットワークを完全に２系統使うことにより経路障害に対応する通信システムの説明図である。ノード１とノード２が５段のＨＵＢを介して相互に通信するが、５段のＨＵＢはそれぞれ対のバックアップ機を持ち段間の配線も相互に独立している。
【００１３】
Ａ側およびＢ側による２系統のネットワークは、一方を利用している時は他方は待機状態とし、通信には寄与していない。Ａ側で通信している時、図１２に示すようにＨＵＢ３−Ａが故障したとすると、故障を検知するのはノード１とノード２であり、それぞれのノードはそれまで使用していたネットワークインターフェースを休止させて、Ｂ側のインターフェースを利用することになる。
【００１４】
図１２の通信システムによれば、ネットワーク機材の故障に対して、それに接続されたノードが一斉に通信不能となることはない。しかしながら、経路の故障は各ノードがデータ通信の状況から判断するか、あるいは関係する全ＨＵＢの稼動状態を常にモニターするかの何れかによって検知する必要がある。経路の切り替え方法については、全ノードを一斉に切り替える方法が一般的であるが、全ノードヘの通知と切り替えタイミングの同期は簡単ではない。
【００１５】
以上のように図１２に示した従来の通信システムによれば、高信頼性のシステムを構成できる反面、ノードヘの負担が大きくなるという欠点があった。また、図１１に示した従来の通信システムにも共通する欠点であるが、経路切り替えに必要な時間が長くなるという欠点もある。
【非特許文献１】FEC onＩＰｖ６ for Reliable Multicast 奈良先端科学技術大学院大学  米山清二郎／砂原秀樹
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
工業用途のＩＰネットワークではハブのような中継器の故障による伝送経路の途絶を回避するための工夫として、中継器をリング状に配置したリングトポロジーのネットワークや、全中継部を２重配置して、一方を稼動状態に、他方を待機状態にして、経路全体を２重化した待機冗長型２重化ネットワーク等がある。
【００１７】
前記リングトポロジーのネットワークでは中継器、すなわちハブが故障した時は、その前後のハブで通信経路を折り返すなどして、他のハブ間の通信を保証していた。しかし故障したハブに接続された複数のノードは全ての通信が途絶するため、故障の影響が大きいという欠点があった。
【００１８】
そこで、前記待機冗長型２重化ネットワーク等のように、中継器を全て２重化した経路２重化であれば、中継器の１故障が多数のノードの通信途絶に結びつくことはないので、より優れた高信頼性システムを構成できる。
【００１９】
しかしながら何れの方式を採用しても、中継器の故障を検知し、データの伝送経路を切り替えるためにはある程度の時間が必要である。プロセス制御の情報伝送では、制御周期という一定の時間周期内に全ての制御情報が伝達完了している必要があり、この要求に適合するような短時間での経路切り替えは困難である。また、故障した中継器の内部に滞留していたデータはその中継器の故障とともに失われる。さらに、落雷や開閉アーク等が発生する偶発的なノイズの影響でデータが損失する事故に対しては、従来の手法では対処できなかった。
【００２０】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、過渡的な障害に対する耐性と、ネットワーク機材の永久故障による通信障害の回避を兼ね備えた通信システムおよび通信方法であって、パケットの冗長化、分割とＩＰネットワークの標準であるフラグメント機能を利用する長所を維持したまま、時間軸ではなく多重化通信経路へ分散することで、ネットワークの故障にも影響されない高信頼性データ伝送を実現することが可能な通信システムおよび通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記課題を解決するために、請求項１に係る通信システムは、多重化されたＩＰネットワークに接続された複数のノードで構成された通信システムであって、前記各ノードは多重化ＩＰネットワークの各々と接続するために多重化数相当の接続用多端子と、前記各ノードの内部にあって前記接続用多端子に電気的かつ論理的に接続されたＩＰ通信処理部と、を備え、前記ＩＰ通信処理部は送信データを冗長にコード化して分割した後に各分割データをフラグメントパケットのフラグメントデータ部分として成型するとともに、前記多重化されたＩＰネットワークの多重経路に分散して送出する送信機能と、前記多重経路から受信したフラグメントパケットを再構成するとともに、冗長コード化されたデータであれば元のデータにデコードする受信機能と、を備え、前記送信データから作られた冗長化データを、ＩＰネットワークの多重化度とパケットの許容欠損数に応じた冗長度でコード化するとともに複数パケットに分割されて送信することにより、通信経路上でパケットの欠損が生じた時冗長度に応じた欠損数までパケットを再構成することを特徴とする。
【００２２】
多重化ネットワーク経路はネットワークを形成するハブやルータなどの中継器と、その中継器を接続するケーブルを全て多重化したものである。ノードは多重化された中継器に接続するため、多重化の数だけ接続端子をもち、それぞれの端子と中継器が別々に接続されている。したがって、ノード間の通信経路は完全に独立したネットワークが多重化数だけ並列に形成される。
【００２３】
前記ノードはＩＰを処理するＩＰ通信処理部（ＩＰスタックともいう）を持ち、ノード内部のデータをＩＰパケットに形成しネットワークに進出するとともに、ネットワークから届いたＩＰパケットを解釈し、データを抽出する役割を担う。このＩＰ通信処理部は多重化ネットワーク経路と接続するため多重化相当数の外部端子と論理的、電気的に接続されおり、送信パケットはＩＰ通信処理部により、外部端子の何れかを選択して送出される。逆に受信パケットは、多重化ネットワーク経路から受信した全てのパケットがＩＰ通信処理部に届けられ逐次処理される。
【００２４】
ＩＰ通信処理部はノード内部のデータをＩＰパケットとして送信しようとする時、データを冗長に符号化して分割する。この分割されデータを、さらにフラグメントパケットの形式にＩＰパケットとして形成し、多重化ネットワーク経路に分散して送出する。このように冗長化され、分割され、フラグメントパケットとして送出されたデータは送信先のノードで受信される。
【００２５】
受信されパケットは多重化ネットワーク経路から、経路も時刻もばらばらに到着するが、ＩＰ通信処理部は多重化ネットワーク経路から受信したパケットを全て受け入れる構成であるため、経路が分散されても全く問題ない。到着時刻の分散に対しては、標準フラグメント形式のＩＰパケットがすでに対応しており、同様に処理される。さらにＩＰ通信処理部は、冗長化コードをデコードできる最小数のパケットが受信できれば、未到着フラグメントパケットを待たず、その時点で元データを再現する。
【００２６】
請求項１に係る通信システムによれば、元データを冗長化し、分割パケット化して通信パケットとしているので、冗長度に応じた数までパケットが欠落しても元データが復元できる。また、多重化ネットワーク経路に空間分散しているので、経路の故障時にも経路切り替えをする必要はない。そして、他の理由で経路制御する場合も切り替え時間の制限はなくなる。さらに、断続的な故障や一過性のノイズ障害も問題ない。以上のように、この通信システムによれば、通信経路が永久故障した場合、あるいは一過性の障害が生じた場合であっても確実にデータ伝送することが可能である高信頼性の通信システムを提供できる。
【００２７】
請求項２に係る通信システムは、請求項１に記載の通信システムにおいて、前記通信システムで、前記ノードは多重化ネットワークに接続するための多端子のほかにＬＡＮ機器に接続するための端子１つを備え、ＩＰ通信処理部はＬＡＮ機器接続端子とも電気的かつ論理的に接続されてＬＡＮ機器とのＩＰ通信を処理する機能も併せ持ち、汎用ＬＡＮ機器を多重化ネットワークに中継接続できることを特徴とする。
【００２８】
請求項２に係る通信システムによれば、多重化ネットワーク経路に接続するためのインターフェースを持たない汎用ＬＡＮ機器を多重化ネットワーク経路に接続し、請求項１の通信システムと同様に信頼性の高い通信システムを提供できる。
【００２９】
請求項３に係る通信システムは、請求項１に記載の通信システムにおいて、前記ノードは多重化ネットワークに接続するための多端子のほかにシリアル通信機器に接続するための端子１つを備え、ＩＰ通信処理部はシリアル通信機器接続端子とも電気的かつ論理的に接続されてシリアル通信機器とのプロトコル変換を処理する機能も併せ持ち、シリアル通信機器を多重化ネットワークに中継接続できることを特徴とする。
【００３０】
請求項３に係る通信システムによれば、多重化ネットワーク経路に接続するためのインターフェースを持たないシリアル通信機器を多重化ネットワーク経路に接続し、請求項１の通信システムと同様に信頼性の高い通信システムを提供することができる。
【００３１】
また、請求項４に係る通信方法は、ノードで２重化ＩＰネットワークに対応する通信方法であって、冗長化は元データと同一のデータの繰り返しであり、フラグメント数が２であり、２つのフラグメントパケットのデータ部は元データそのものと同一であり、フラグメントヘッダのオフセットを「０」、Ｍフラグを「０」とし、前記ノードの送信部は前記２つのフラグメントパケットを２重化ＩＰネットワークに別々に分散して送出するステップと、前記ノードの受信部は２重化ＩＰネットワークから受信したフラグメントパケットがオフセット「０」かつＭフラグ「０」であれば冗長化フラグメントパケットであると判定して以下のステップに進むか、そうでなければ標準のフラグメント処理ステップに進むか、を判別するステップと、同じ元データから構成されるフラグメントパケットがすでに受信済の後続パケットか、あるいは最初に受信されたフラグメントパケットであるか、をフラグメントヘッダのＩＤで判定するステップと、最初のフラグメントパケットならＩＤを登録して元データを復元し、前記後続パケットならそのパケットを廃棄するとともに登録されていたＩＤを抹消して、次の新しいフラグメントパケットの受信を待機するステップと、を備えたことを特徴とする。
【００３２】
請求項４に係る通信方法は、前記ノードで２重化されたＩＰネットワークに対応する通信システムである。そのノードの冗長化手法は元データの繰り返しであり、またフラグメント数が２で、２つのフラグメントパケットのデータ部は同一の元データそのものとし、さらにフラグメントヘッダのオフセットを「０」、Ｍフラグを「０」となるよう冗長化フラグメントパケット形式を定める。
【００３３】
ＩＰ通信処理部の送信部は、元データを前記冗長化フラグメントパケット形式にまとめて、２つのフラグメントパケットとなし、２重化ネットワークに別々に分散して送出する。
ＩＰ通信処理部の受信部は、２重化ネットワークからフラグメントパケットを受信すると、最初にオフセットとＭフラグが両方とも「０」であるか、そうでないかに基づいて冗長化フラグメントパケットであるか、標準のフラグメントパケットであるかを判別する。標準フラグメントパケットあれば標準フラグメントパケットの手順で処理されるが、冗長化フラグメントパケットであれば以下のようなステップの処理により元データを復元する。
【００３４】
１）同じ元データからできたフラグメントパケットをすでに受信しているか、最初の受信パケットであるか、をフラグメントヘッダのＩＤとノードに登録された受信済ＩＤとの比較で判定する。
２）最初のフラグメントパケットならＩＤを登録して、元データを復元する。後続パケットならそのパケットを廃棄するとともに登録されていたＩＤを抹消する。
３）次の新しいフラグメントパケットの受信を待機する。
【００３５】
請求項４に係る通信システムによれば、フラグメント形式はＩＰ標準形式のままであり、既存のＩＰネットワーク機材でネットワークを構成できる。また、冗長化手法が元データの繰り返しであり、複雑な算術演算が不要なため処理負荷が軽くて済む。そして、通信システムは完全に２重化されているので、ネットワークを構成する中継器やケーブルの故障が生じても、残りの経路で支障なく通信できる。また、常に冗長なデータを冗長な経路に分散して通信しているので、外来ノイズ等による通信障害によるパケットの欠落が発生しても、別経路を通る残りのパケットによって保証される。
【００３６】
以上のように、この通信システムによれば、通信経路が永久故障した場合でも、一過性の障害が生じた場合であっても、確実にデータ伝送することが可能であり、かつ標準のＩＰネットワークで簡便に構成できる信頼性の高い通信システムを提供できる。
【００３７】
請求項５に係る通信方法は、請求項４に記載の通信方法における前記ノードにおいて、２重化ネットワークの一方が故障した時、正常側に前記２つのフラグメントパケットを送出する規制か、あるいは、正常側だけのフラグメントパケットを送出する規制の何れかを選択してパケット送信動作を規制することを特徴とする。
すなわち、前記ノードでＩＰ通信処理部の送信部に関し、経路故障が発生した時の冗長化フラグメントパケットの送出制御を可能とした通信方法である。
【００３８】
請求項５に係る通信方法によれば、前記ノードでは冗長化フラグメントパケットを２経路に分散送出している。これを２経路の内の１経路が故障した時点で、そのまま故障側に送出し続けるのか、故障側は使用せず正常側に自動切り替えして全パケットを正常側だけに送出するか、を選択できるようＩＰ通信処理部を構成するものである。すなわち経路の故障時には冗長パケットの空間分散から、時間分散にモード切り替えができる。
この通信方法によれば、残存する通信経路が１経路であっても、偶発的なパケット喪失に対しては冗長化が有効となり、故障時であっても高い信頼性を確保できる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明による通信システムおよび制御通信方法によれば、以下に示す効果が得られる。
１）多重化ネットワーク経路の一部の経路が永久故障しても、他の正常な冗長経路を経由して届いたデータによって復元できる。このため経路を切り替えて故障に対処する必要はない。何経路まで故障した場合であっても復元できるかについては、システムの要求レベルによるが、要求レベルに応じたデータの冗長度に調整することによって対応することができる。最も単純な例として、ネットワークを２重化するとともに、データパケットのコピー１つを併送することによって、１パケットの欠損を許容する冗長度の調整例がある。
【００４０】
２）冗長度に応じたデータの復元が保証されるので、何らかの理由で経路を切り替える必要があるシステムであっても、急いで切り替える必要はなく、高速切り替えのための特殊な機材や手法は不要である。本発明によって、このような作用効果があるために、僅かな遅延時間に対しても許容範囲の厳しいアプリケーションにも適用できる。
【００４１】
３）偶発的なパケットの欠損に対しては、故障検出と経路切り替え機能で対応することはできなかったが、冗長化データを複数経路へ分散送信することにより、さまざまな要因の障害を救済することが可能となる。例えば、ケーブルの接触不良に起因する断続的な障害に対応できる。その他、外来ノイズによる情報欠損を救済できるほか、故障した中継器の内部に滞留中であるため故障とともに失われてしまうパケットも救済できる。
このような作用効果により、経路故障時には、冗長化パケットの経路分散を時間分散に切り替えて、正常経路に送出する方式を採用すると、経路故障時にも偶発的なパケット損失に強い通信システムが構成できる。
【００４２】
４）冗長コードや冗長化パケット等の冗長化データは送信前の元データを単純コピーするだけで生成できるので処理が簡単である。したがって、簡素なノードに適用できる。
５）フラグメントの標準形式をそのまま用いて冗長化データを生成するので、標準ＩＰネットワークと共存できる。さらに、上位プロトコルであるＴＣＰ、ＵＤＰ、ＩＣＭＰ等にも影響を与えない。また、ネットワークを構成するハブやルータもＩＰネットワーク機器が使用できるので、通信システムの変更や拡張が容易であり、運用管理や保守性に優れる。
【００４３】
６）フラグメントを利用したデータの冗長化は、一般的なＩＰ通信ノードで使用されるＩＰスタックを小変更するだけで実現できる。ノードのアプリケーション層とは切り離されたＩＰ層での実装になるので、冗長化対応のＩＰスタックも一般的ＩＰスタックと同様、どのような機器にも同じリソースを共用できる。
７）中継器を多重化した多重化ネットワーク経路を利用するので１中継器の故障で、多数のノードが一度に通信できなくなるような不都合がない。
８）冗長化ノードを小変更すると、汎用のＬＡＮ機器やシリアル通信機器を多重化ネットワーク経路につなぐ専用中継器にできるので、高信頼性ネットワークにおいても汎用機器が容易に利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態（以下、「本実施形態」という）に関連する通信システム（以下、「本システム」ともいう）におけるパケット送信部の送信処理を示す説明図である。図１に示す送信処理では、Reed Solomon符号の付加とフラグメント機構を用いたパケット分割によるパケットロス対策の送信処理を実行する。
【００４５】
図２は本実施形態に関連する通信システムにおけるパケット受信部の受信処理を示す説明図である。図２に示す受信処理では、Reed Solomon符号の付加とフラグメント機構を用いたパケット分割によるパケットロス対策の受信処理を実行する。
【００４６】
図１、図２に示す送受信処理では、「元データをフラグメントしたパケット数をｎ、それに対して付与した誤り訂正コード数をｍとする時、受信ノードに受信した全パケット数がｎ以上であれば訂正可能な範囲である。パケットがｎ個受信でき、元データが復元可能になった時点で復元を開始する。」という原理に基づいて動作している。このことは、ｍ個のパケットが欠落してもデータが復元できることを意味する。
【００４７】
すなわち、ＩＰパケットデータを冗長化したうえで分割し、時間軸で分散送出するという方法が、インターネットのような不安定なネットワークで見られる断続的に生じるパケット欠落に対して有効な方法として提案されている。しかし、工業用ネットワークに求められる高い稼働率を保証するものではない。
【００４８】
また、ネットワークを構成する中継機器やメディアの永久故障についても対応できるような障害回避方式が求められている。なお、図１、図２に示す送受信処理に関する動作は、非特許文献１である奈良先端科学技術大学院大学の論文「FEC on IPv６ for Reliable Multicast」にも詳述されているので、さらなる説明は省略する。
【００４９】
本システムは、図１、図２の送受信処理と多重化されたネットワークを組み合わせ、さらにフラグメントされたパケットを多重化ネットワーク経路に分散して送出する。すなわち、冗長化パケットを複数の経路（空間軸）へ分散送出することにより、過渡的な障害に対する耐性と、ネットワーク機材の永久故障による通信途絶の回避機能と、を兼ね備えた通信システムである。
【００５０】
図３は本実施形態に係る通信システムにおいて、ＩＰｖ６のフラグメント方式に適用した送信デ一タを生成するパケット送信部の送信処理を示す説明図である。図３において、ＩＰｖ６のフラグメント処理は、パケット構造で示したフラグメント可能なデータを必要数に分割してフラグメントヘッダを追加することで生成する。以下の手順は図４も併せて説明する。
【００５１】
図４は本実施形態に係る通信システムにおいて、冗長化フラグメントパケットがネットワーク経由で受信した時、それを復元する手順を示すフローチャートである。なお、図４に示した手順において、ネットワークの多重化は２重とし、データの冗長化は単純な同一データの繰り返しを例示しているが、これに限定することなく３重以上の多重化やデータの冗長符号化等を採用しても構わない。
【００５２】
３重以上の多重化やデータの冗長符号化等の場合、「元データをフラグメントしたパケット数をｎ、付与した誤り訂正コード数をｍとする時、受信ノードに受信しないパケット数がｍ以下なら訂正可能」であるので、ネットワークの多重化数をＫとすると、全パケット数ｎ＋ｍをＫ系統のネットワークに均等分散した時、１系統のネットワークが故障してもデータ復元が可能な条件は、１系統のパケット数がｍ以下であればよいので、以下のようになる。
【００５３】
（ｎ＋ｍ）／Ｋ≦ｍ
元データｎと訂正符号ｍの比でみると、
ｎ／ｍ≦Ｋ−１
Ｋ＝２すなわち２重化ネットワークであれば、
ｎ／ｍ≦１
Ｋ＝３すなわち３重化ネットワークであれば、
ｎ／ｍ≦２
となる。
図３、図４に示した通信システムは、元データｎと訂正符号ｍがともに１でＫが２に相当する。
【００５４】
本システムではパケット構造３１の元データからフラグメント可能な部分を分割するのではなく、そのままコピーして２個のフラグメント形式のパケット構造３２，３３を生成する。一般的にはReed Solomon符号を生成して第２フラグメントのデータとするが、２重化の場合、このような煩雑な処理を使用するまでもない。この時フラグメントヘッダはパケット構造３４に示す内容となるが、要点はオフセットの値を「０」、Ｍフラグの値を「０」とすることにある。
【００５５】
オフセット値は分割されたフラグメントデータが元のデータの何処の位置にあったかを示す指標である。オフセット「０」は先頭データであったことを示している。また、Ｍフラグが「１」であるとは後続の分割データが存在することを示し、「０」であれば最後尾のデータであることを示す。したがって、オフセット「０」かつＭフラグ「０」とは、先頭のデータでありながら最後尾のデータでもあるということになる。
【００５６】
これは通常のフラグメントパケットではありえないパターンである。本システムでは、この未利用の「ありえない形式」を目安にして、通常のフラグメントパケットと冗長化フラグメントパケットを区別する。
なお、この「ありえない形式は、パケット形式としては標準フラグメントの枠内である。このため冗長化フラグメントパケヅトは標準ＩＰネットワークと相互運用可能となる。
【００５７】
図示せぬ送信部は、このパケット構造３４を持った、全く同じ２つのフラグメントパケットを、２重化ネットワークの２経路に別々に送出する。これにより、空間的な危険分散を図ることができる。
【００５８】
図４に示すフローチャートに沿って冗長化フラグメントパケットがネットワークから受信された時（Ｓ１）、それを復元する（Ｓ５，Ｓ１０）手順を説明する。図４の左半分に冗長化フラグメントの復元郎（Ｓ２〜Ｓ７）、図４の右半分に標準フラグメントの復元部（Ｓ８〜Ｓ１３）を示している。受信パケットに対して、まず標準フラグメントか冗長化フラグメントかを判定（Ｓ２）する。その手段は前述のとおり、オフセット「０」かつ、Ｍフラグ「０」であれば、冗長化フラグメントパケットである（ＹＥＳ）と判定し次の処理（Ｓ３）へ移行する。
【００５９】
処理（Ｓ３）では、同じ元データからできたフラグメントパケットがすでに受信済みであるかをフラグメントヘッダのＩＤで判定する。この機能は標準フラグメントパケットと同じである。受信済みのパケットＩＤは登録されているので、これと照合して未登録で最初のパケット（ＹＥＳ）であれば、そのＩＤを新しく登録（Ｓ４）する。この例では２重化なので、最初の１パケットで元データが復元できる。ただちに復元処理（Ｓ５）し、元データをＩＰ層に戻して（Ｓ６）、次のフラグメントパケットの受信待ち（Ｓ１４）で待機する。
【００６０】
処理（Ｓ３）でＩＤが登録済みで後続パケット（ＮＯ）と判定されると、ＩＤ抹消と同時にパケットを破棄（Ｓ７）し、次の受信待ち（Ｓ１４）で待機する。
【００６１】
処理（Ｓ２）で標準フラグメントパケットと判定されると、次の処理（Ｓ８）で同じ元データからできたフラグメントパケットがすでに受信済みであるかをフラグメントヘッダのＩＤで判定する。未登録である（ＹＥＳ）とＩＤを新しく登録すると同時に６０秒タイマーを設定（Ｓ９）し、登録済みである（ＮＯ）とそのままパケット復元処理（Ｓ１０）を実行する。
【００６２】
標準フラグメントパケットはフラグメント数が不定であるうえ、受信側にはその数が伝わらない。パケット復元処理（Ｓ１０）は、オフセットとＭフラグを手がかりに先頭パケットと最後尾パケットの間を埋めていく処理になる。データが先頭から最後まで揃うと、パケットの復元完了の判定（Ｓ１１）が完了（ＹＥＳ）となって、ＩＤ抹消とタイマー停止（Ｓ１２）をし、復元した元データをＩＰ層に戻す（Ｓ１３）。復元未了（ＮＯ）であれば、そのまま次のフラグメントパケットの受信待ち（Ｓ１４）で待機する。
【００６３】
なおＩＤの登録管理について補足すると、まずＩＤの抹消については全フラグメントパケットが滞りなく到着すれば問題ないが、通信経路で欠損すると復元処理も含めて登録抹消に到らず、最後はこれを整理する処理が必要である。標準フラグメントでは６０秒タイマーを使用して、６０秒以内に復元できなければ登録ＩＤを強制的に抹消する。
【００６４】
しかし冗長化フラグメントにおいては、経路故障の状況次第では、欠損パケットが多発しメモリ資源を無駄に消費するおそれがある。タイマー機構とは別に、登録ＩＤ数の上限を設定し、これを超える時には、古い登録から順次抹消する処理をして対応する（図示せず）。
【００６５】
本システムにおいて、送信側で冗長化したフラグメントパケットをネットワーク経由で伝送し、受信側で元データを復元することにより、以下の効果が得られる。
１）ネットワークの多重度に応じてデータを冗長化し、多重化ネットワーク経路に分散して伝送するのでネットワークの１経路が永久故障してもデータを復元できる。
２）２重化ネットワークにおいては、フラグメントの標準仕様をそのまま用いて２重化データを生成する方式を利用できるので、標準ＩＰネットワークと共存できる。また、ノードの構成も一般的なＩＰスタックをわずかに変更するだけで実現できる。
【００６６】
３）さらに従来方式のように数式による冗長コードを生成するのではなく、単純なコピーで冗長コードを生成できるので処理が簡単である。
４）フラグメントを利用したデータの冗長化は、一般的なＩＰ通信ノードで使用されるＩＰスタックを小変更するだけで実現できる。ノードのアプリケーション層とは切り離されＩＰ層での実装になるので、冗長化対応のＩＰスタックも一般的ＩＰスタックと同様、どのような機器にも同じリソースを共用できる。
【００６７】
図５は本実施形態に係るデータ冗長化機能付ノード（以下、「ノード」と略す）を２重化ネットワークに組み合わせた通信システムを示すブロック図である。図５に示すように、Ａ側の第１経路（以下、経路ともいう）１０とＢ側の第２経路（以下、経路ともいう）２０による２重化ネットワークが構成されている。
【００６８】
この２重化ネットワークは、経路１０、経路２０にそれぞれ介挿された通信データの中継器であるＨＵＢと、これらを接続するケーブルを完全２重化して、どちらか一方が故障しても他方が通信経路を確保する構成となっている。またノード１，２もそれに対応してネットワークの接続を２重化した２重化ノードとなっている。
【００６９】
一般には、ＩＰネットワークに接続されるノードは多数であり、ネットワークを形成するＨＵＢは、ツリー状に相互接続される（図１０参照）が、この図では説明のため、ノード１とノード２の２つのノードと、その間の通信データを中継するＨＵＢのみを描いて、単純化している。
【００７０】
データ冗長化機能が付いたノード１，２は内部にＩＰ通信処理を担うＩＰスタック６が搭載されており、そのＩＰスタック６は図１〜図４に示した冗長化データを処理する冗長化フラグメントブロック７が追加されている。図５では２重化ネットワークのため、以下、図３、図４の冗長化方式を例にして説明する。
【００７１】
ノード１，２の冗長化フラグメントブロック７では、送信処理として送信データを２つの冗長化フラグメントパケットに変換し、経路１０，２０に分散送出する。受信処理としては、経路１０，２０から受信した冗長化フラグメントパケットを、どちら側からのパケットであっても均しく元データに復元できる。
【００７２】
また両方のフラグメントパケットが届いた場合は、先着のパケットを復元し、後続のパケットは廃棄する動作であることは図４に示したとおりである。したがって、経路１０，２０のどちらかでパケットが欠落しても、もう一方でデータ通信が成立する構成である。
【００７３】
図５の矢印はパケットの流れを示している。ノードからフラグメントパケットが２経路に分けて送り出される様子がわかる。さらに図５ではＢ側の経路２０の途中（ＨＵＢ１−Ｂと２−Ｂの間のケーブル接続）で故障が発生した様子を示している。経路２０のパケットを示す矢印が故障箇所の手前で中断しているように、ここで通信データは途絶するが、経路１０ではもう一方のフラグメントパケットが届いており、通信データは滞りなく復元され続ける。故障が経路１０側であっても同様である。
【００７４】
このように本通信システムによれば、２重化ネットワークを均等に利用しているので、経路の故障が発生しても、ことさら経路切り替えをする必要はない。
【００７５】
図１〜図５に示した通信システムの要点は以下のとおりである。
１）多重化されたネットワークに接続されるノードで、送信部はシステムに要求される冗長度に応じた数だけ送信データをフラグメントする，この複数のフラグメントパケットはー郎のパケットが欠落してもデータが再構成できるよう冗長に符号化されたパケットとして送信部により生成される。またこの送信部はフラグメントパケットを多重化ネットワーク経路に分散させる機能を持つ。ネットワークの多重化ネットワーク経路の数とフラグメントされたパケットの数は一致する必要はない。
【００７６】
ノードの受信部は冗長化ネットワークの全多重経路との接続端を持ち、分散されたフラグメントパケットを全て受信できる構成である。データを再構成するにあたって、ネットワークの経路障害によりパケットの欠損が生じても、冗長に符号化されたデータ形式であるため、冗長度に応じた欠損数まで元データを復元できる特徴を持つ。
【００７７】
受信部は、ばらばらに受信するフラグメントパケットから元データを復元できる最小のパケット数を受信すると、残りのパケットは受信と同時に廃棄する。この廃棄されるだけの「不要パケットの待ち」動作において、「不要パケット待ち」の管理は、その数に上限を設け、上限をこえて「不要パケット待ち」が発生する場合は、古いものから順次終了させる。この終了処理は標準フラグメントパケットのタイムアウト機能と重ねて持つこともできる。
【００７８】
２）上記のノードで２重化ネットワークに対応するものであって、フラグメント数が２であり、以下の構成であるもの。
イ）元データを２パケットにフラグメントする。
口）冗長化手法は同一データの繰り返しである。このため２つのフラグメントパケヅトのデ一タは同一となる。
ハ）フラグメントヘッダのオフセットを「０」かつ、Ｍフラグを「０」とする。
ニ）２つのフラグメントパケットは２重化ネットワークの２経路に、別々に分散送出される。
【００７９】
図６は本実施形態に係るデータ冗長化機能付ノードと経路制御機能付２重化ネットワークにおいて、Ａ経路、Ｂ経路の両方で経路障害が発生した時のデータの流れを示す説明図である。図６に示す２重化ネットワークは、５段のＨＵＢが接続されて２つのノード１、２間のデータを中継する構成を表している。
【００８０】
図７は図６とともに本実施形態に係るデータ冗長化機能付ノードと経路制御機能付２重化ネットワークにおいて、ノード直近のＨＵＢが故障した時の状況を示す説明図である。
図６、図７に示す２重化ネットワークは５段のＨＵＢが接続され２つのノード１、２問のデータを中継する構成である。ＩＰネットワークを形成するＨＵＢは、一般にはツリー状に相互接続される（図１０参照）が、この図では説明のため、ノード１とノード２のデータを中継するＨＵＢのみを描いて単純化している。
【００８１】
図６を用いて、経路制御機能付２重化ネットワークの動作を説明する。図５の２重化ネットワークと比較すると、図６では２重化を構成している対のＨＵＢが、それぞれ１ボートを相互に接続されている。Ａ経路１０とＢ経路２０にはそれぞれ５段のＨＵＢが介挿されており、ＨＵＢ１−ＡとＨＵＢ１−Ｂ、ＨＵＢ２−ＡとＨＵＢ２−Ｂ、ＨＵＢ３−ＡとＨＵＢ３−Ｂ、ＨＵＢ４−ＡとＨＵＢ４−Ｂ、ＨＵＢ５−ＡとＨＵＢ５−Ｂの各対で、相互に１ボート接続されて迂回路を形成している。
【００８２】
全てのＨＵＢは隣接するＨＵＢとの接続を常時監視して経路１０、２０の異常を検出（×印）し、異常を検出したＨＵＢは前記迂回路を通して正常な経路側にパケットを迂回させる。図６では迂回路はＨＵＢ３−ＡやＢ側ケーブルの故障（×印）の際に故障箇所を迂回する経路として使用する。この迂回路は経路１０，２０が正常であれば待機状態としデータ伝送に寄与しない。迂回路として使用する時だけ、データ伝送路として利用される。
【００８３】
ＩＰネットワークで利用される物理層は大半イーサネット（登録商標）であるが、これに繋がるＨＵＢやルータおよびノードは標準機能としてリンク検出機能を持ち、接続相手の機器やケーブルの良否をリアルタイムで検出できる。故障箇所に隣接するＨＵＢが、これに基づいて経路１０，２０の故障を検出して、迂回路を利用することは容易である。
【００８４】
図６に示すように、経路１０ではＨＵＢ３−Ａが故障し、経路２０ではＨＵＢ１−ＢとＨＵＢ１−Ｂの間のケーブル接続が故障している。ここて、ノード１の送信パケットの内、経路２０側はＨＵＢ１−Ｂの先が故障しているので、迂回路でＨＵＢ１−Ａに迂回し、経路１０側と合流する。合流した経路１０のパケットはＨＵＢ８−Ａが故障しているので、ＨＵＢ２−ＡからＨＵＢ２−Ｂに迂回し、その後は経路２０側を通ってノード２に達する。
【００８５】
ノード２の送信パケットは、経路１０側がＨＵＢ８−Ａが故障しているので、ＨＵＢ４−ＡからＨＵＢ４−Ｂに迂回し、経路２０側と合流する。合流したパケットは、ＨＵＢ２−Ｂの先が故障しているので、ＨＵＢ２−Ａに迂回し、ＨＵＢ１−Ａを通ってノード１に達する。
【００８６】
以上のように、経路制御付２重化ネットワークによれば、２重化経路の両方で発生する複数個所の同時故障においても、利用できる経路をたどりながら通信を続けることができる。
【００８７】
図６に示したノード１とノード２は、何れも図１から図４に基づいて説明したデータ冗長化機能付ノードである。これを用いた冗長方式によれば、フラグメントパケットを経路１０と経路２０に分散して送出しており、一方の経路のフラグメントパケットが欠損しても通信が迪絶えることがない。
【００８８】
このため迂回経路を使用した経路制御の耐障害性と相まって、機器の故障から一過性のパケット損失に到るまで、様々な原因の障害にも耐えられる高信頼性通信システムを実現することができる。また、経路切り替えの途中でも通信が途絶えないので、切り替え速度が遅い機材でも利用することができるので、安価にシステム構成することが可能となる。
【００８９】
図７は図６と同じ構成の通信システムで、ＨＵＢ１−Ｂが故障した例である。この時、ノード１はＨＵＢ１−Ｂの故障を検知する必要があるが、ＩＰネットワークではＨＵＢと同様であり、ノードもリンク検出機能を標準的に備えており、これを用いて容易にネットワーク故障を検知できる。ノード１はこの故障に対し、経路２０側の送信フラグメントパケットを停止する構成も可能である。この場合は経路１０側のトラフィックが抑制できる。
【００９０】
また経路１０側に全フラグメントパケットを送出することもできる。この方式によれば、データ冗長化が維持されるので、高信頼性通信システムの性能をそのまま維持することができる。前記経路２０側の送信フラグメントパケットを停止するか、あるいは経路１０側に全フラグメントパケットを送出するか、何れにするかは通信システムの要求に応じて選択自在である。
【００９１】
図８は本実施形態に係る２重化ネットワークに市販の汎用ＬＡＮ機器９を接続した構成を示す説明図である。図８に示すように、専用中継器として冗長化アダプタ８を用いて接続している。冗長化アダプタ８はＬＡＮ機器接続用の接続端１つと２重化ネットワーク用の接続端２つを持つ。
【００９２】
ＬＡＮ機器９から送出されたパケットを冗長符号化し複数のパケットにフラグメントして２重化ネットワークに分散送出する。逆にネットワークから受信した冗長化フラグメントパケットはこの冗長化アダプタ８で再構成されＬＡＮ機器９に届けられる。また、冗長化されていないパケットを受信した時は無条件で通過させＬＡＮ機器９に届けられる。
【００９３】
なお、冗長化アダプタはＬＡＮ機器９から送られたパケットを冗長化、フラグメントする際、パケットの種類別に適用を選別することもできる。例えば、ＵＤＰは冗長フラグメント化を適用するが、ＴＣＰはそのまま通過させるといった動作である。この時通過させるパケットは２重化ネットワークの一方に送出先を固定することも、交互に送出することもできる。
【００９４】
図９は本実施形態に係るＲＳ２３２Ｃなどのシリアル通信インターフェースを適用した構成を示す説明図である。図９に示すように、２重化ネットワークに接続するには専用中継器として冗長化アダプタ１３を用いる。冗長化アダプタ１３はシリアル通信用接続端１つと２重化ネットワーク用の接続端２つを有し、シリアル通信側にはシリアル通信機器のプロトコルを解釈するプロトコル変換ブロック１４配設し、２重化ネットワーク側には冗長化フラグメントブロック１５を内蔵したＩＰスタックにより構成されている。
【００９５】
図９に示す冗長化アダプタ１３の動作は、図８に示した冗長化アダプタと同様であり、シリアル通信機器（ノード）２の通信プロトコルとＩＰとの相互変換を実現すると共に冗長化フラグメントの生成、送信と受信、復元を行なう。
【００９６】
図６〜図９に沿って開示した発明の要点は以下のとおりである。
１）２重化された経路を持つＩＰネットワークとそれに接続された複数のノードで構成された通信システムである。ノードは２重化経路と接続する２つの端子を持つ。送信部は送信データを冗長に符号化し複数のパケットにフラグメントする。
【００９７】
また、フラグメントパケットを２重化ネットワークに分散送出する機能を持つ。受信部は２重化ネットワークに分散された冗長化フラグメントパケットを受信すると、冗長に符号化されたデータから元データを復元する。２重化された経路を持つＩＰネットワークは２重化されたＨＵＢの１ポートが相互に接続されて迂回路を形成する。
【００９８】
２重化経路を形成するＨＵＢは隣接するＨＵＢやケーブルの故障を検出すると、この迂回路を用いて故障側のデータを正常側に迂回させる。迂回路は正常時には通信に寄与しない待機状態であるが、迂回路そのものに対する故障検出等の監視機能は常時継続されている。
【００９９】
２）前記１）に記載した通信システムにおいて、一般的なＬＡＮ機器を２重化ネットワークにするために専用中継器を挿入した通信システムである。この専用中継器はＬＡＮ機器接続用の接続端１つと２重化ネットワーク用の接続端２つを有する。これらによって、ＬＡＮ機器から送出されたパケットを冗長符号化し複数のパケットにフラグメントして２重化ネットワークに分散送出する。
【０１００】
逆にネットワークから受信したフラグメントパケットはこの中継器で再構成されＬＡＮ機器に届けられる。専用中継器はＬＡＮ機器からのパケットを冗長化、フラグメントする際、パケットの穫類別に適用を選別することもできる。例えば、ＵＤＰは冗長フラグメント化を適用するが、ＴＣＰはそのまま通過させるといった動作である。この時通過させるパケットは２重化ネットワークの一方に送出先を固定することも、交互に送出することもできる。また、２重化ネットワークから届いたばかりで、冗長化されていないパケットは無条件で通過させる。
【０１０１】
３）前記１）に記載した通信システムにおいて、ＲＳ２３２Ｃのようなシリアル通信機器や無線データ通信機器を２重化ネットワークに接続するために専用中継器を挿入した通信システム。専用中継器はシリアル通信や無線データ通信とＩＰ通信のプロトコル変換を相互に行う機能に加え、前記２）に記載した中継器と同様な機能を有する。
【０１０２】
図１０は参考例として示す２重化ネットワークの説明図である。プロセス制御システムの制御ステーション（ＤＣＳ）とフィールド計器（Field Instrument）の間をＩＰネットワークで接続したフィールドネットワークに対して、本発明の２重化ネットワークを適用したものである。
【０１０３】
図１０の右方に示すのが、フィールドネットワークの全貌で、１台の制御ステーションと数百台のフィールド計器を接続するため、スイッチングＨＵＢ（Switch）をツリー状に接続している。また各々のスイッチングＨＵＢは２重化されて、２重化ネットワークを形成している。また、図１０の中ほどに２点鋼線で囲った部分を拡大して左方に示すように、ＨＵＢ間の接続が構成され、障害に対して経路制御される様子が図示されている。
【０１０４】
本発明に係る２重化ネットワークは工場内のフィールドネットワークが対象であり、ルータを越えたインターネットのような広域ネットワークは想定していないが、データの冗長化はインターネットにも利用されつつある。インターネットヘの接鰐口を多重化して複数経路を使用できる環境が整えば、連用の可能性も充分に考えられる。
【０１０５】
なお、上述した実施の形態において、示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において、プロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の一実施形態（本実施形態）に関連する通信システムにおけるパケット送信部の送信処理を示す説明図である。
【図２】本実施形態に関連する通信システムにおけるパケット受信部の受信処理を示す説明図である。
【図３】本実施形態に係る通信システムにおいて、ＩＰｖ６のフラグメント方式に適用した送信デ一タを生成するパケット送信部の送信処理を示す説明図である。
【図４】本実施形態に係る通信システムにおいて、冗長化フラグメントパケットがネットワーク経由で受信した時、それを復元する手順を示すフローチャートである。
【図５】本実施形態に係るノードを２重化ネットワークに組み合わせた通信システムを示すブロック図である。
【図６】本実施形態に係るデータ冗長化機能付ノードと経路制御機能付２重化ネットワークにおいて、Ａ経路、Ｂ経路の両方で経路障害が発生した時のデータの流れを示す説明図である。
【図７】本実施形態に係るデータ冗長化機能付ノードと経路制御機能付２重化ネットワークにおいて、ノード直近のＨＵＢが故障した時の状況を示す説明図である。
【図８】本実施形態に係る２重化ネットワークに市販の汎用ＬＡＮ機器を接続した構成を示す説明図である。
【図９】は本実施形態に係る２重化ネットワークにＲＳ２３２Ｃなどのシリアル通信インターフェースを適用した構成を示す説明図である。
【図１０】参考例として示す２重化フィールドネットワークの説明図である。
【図１１】従来のＩＰネットワークにおいて、リング状に接続したＨＵＢによるループ構成とＳＴＰによる切り替え制御の説明図である。
【図１２】従来例に係る２つのネットワークインターフェースを持ったノードを用いてネットワークを完全に２系統使うことにより経路障害に対応する通信システムの説明図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１，２…ノード、  １０…第１の経路、  ２０…第２経路
【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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【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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