JP2018157461A

JP2018157461A - 光二重ループ伝送システムおよび光二重ループ伝送システムの通信方法

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Publication number: JP2018157461A
Application number: JP2017054083A
Authority: JP
Inventors: 小林　哲也; Tetsuya Kobayashi; 哲也小林
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2017-03-21
Filing date: 2017-03-21
Publication date: 2018-10-04
Anticipated expiration: 2037-03-21
Also published as: JP6903972B2

Abstract

【課題】既に構築された伝送路にノードを追加する際に隣接ノードのノード情報の把握やポーリング方式を採用することなく重複ノードアドレスを確認し、追加ノードの起動から前記確認までの間におけるデータ送信を制限してネットワークの安定性向上を図る。【解決手段】光二重伝送システムにおいて、ループマスタ「＃０」は各ノード「＃０」，「＃２」〜「＃６」の接続エリアを付加したループ制御フレームを送信する。各ループスレーブ「＃２」〜「＃６」は自ノードのノードアドレスを接続エリアにセットするノード接続エリア更新回路を有する。ループスレーブ「＃２」〜「＃６」の起動時は送信無効に設定され、ＣＰＵが接続エリアから自ノードのノードアドレスと他ノードのノードアドレスとが重複するか否かを判断し、重複しなければ送信を有効とする一方、重複すれば送信を無効のままとする。【選択図】図１

Description

本発明は、複数のノードが光ファイバなどの伝送媒体によって二重リンク状に通信可能に接続される光二重ループ伝送システム及びその通信方法に関する。

通常、光二重ループ伝送システムは、ある箇所で断線又はノードダウンが発生した場合には検出した終端ノードでループバック処理（ターンバック処理）を実行してループシステムを保持している。

図４に基づきループバック処理の概略を説明する。図４中の「＃０」はループマスタ（回線制御局）のノードを示し、「＃２」〜「＃６」はループスレーブ（中継局）のノードを示している。ここではノード「＃５」が断線や電源ダウンなどによりノードダウンした場合のループバック処理が示されている。

すなわち、ノード「＃６」は、１系受信１Ｒのデータフレームを２系送信２Ｔから２系の光ファイバ１０ｂを通じてノード「＃３」側へ送り戻し、ノード「＃４」では２系受信２Ｒのデータフレームを１系送信１Ｔから１系の光ファイバ１０ａを通じてループマスタ（ノード「＃０」）側へ送り戻している。

このように光二重ループ伝送路（光ファイバ１０ａ，１０ｂによる伝送路）でノードダウンが生じると、ダウンしているノードの両端のノードでループバックによる終端処理が実行される。ところが、ダウンしているノードに換えて新たなノードを前記伝送路に追加するとノードアドレスの重複する複数ノードが並存する事態が生じうる。

例えば図４中のノード「＃５」を「＃３」にして前記伝送路に追加すると、アドレスの重複する複数ノードが並存し、該各ノードからデータフレームが送信されてしまう。したがって、各ノード間のデータ送受信を正常に実施できず、ネットワーク全体のシステムダウンを引き起こすおそれがある。この問題を解決する技術として特許文献１，２が公知となっている。

特許文献１では、光二重ループ伝送システム内にアドレスが重複する複数のノードが存在した場合、ループマスタからのノード確認フレームを最初に受信したノードが応答フレームを送信し、伝送路上に複数の応答フレームが送信されることを防止している。

特許文献２では、試験対象のノードは試験用のノードアドレスを付加したノードアドレス収集フレームを送信し、伝送路上の各ノードのノードアドレスを収集する。ここで収集された各ノードのノードアドレスと自己の保持するノードアドレスとが重複するか否かを判断している。

特開２０００−９２１００特願平４−８４５３７

特許文献１によれば、電源投入時に隣接局と伝送路状態の確認処理を実行し、隣接ノードのノードアドレスを取得する。ここでは応答フレームを送出しない他のノードは、前記取得したノードアドレスとノード確認フレームに付与された隣接ノードのアドレスとを比較し、両アドレスが相違すれば重複ノードと判断し、ノード確認フレームに応答しない手法を採用している。

しかしながら、隣接したノード同士は、それぞれ隣接ノードのノード情報を把握しなければならず、またループマスタからのポーリング方式なため、ノード毎にノード確認フレームを送信しなければならず、応答性が乏しい。

特許文献２によれば、試験用のノードアドレスを付加したノードアドレス収集フレームの送信によりノードアドレスの重複を確認しているものの、試験対象のノードの追加から前記確認までの間はデータ送信が制限されておらず、その結果、その間にノードアドレスの重複する複数ノードからのデータ送信が生じるおそれがある。

本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、既に構築された伝送路にノードを追加する際に隣接ノードのノード情報の把握やポーリング方式を採用することなく重複ノードアドレスを確認し、ノード追加から前記確認までの間における重複ノードアドレスの複数ノードからのデータ送信を抑制してネットワークの安定性向上に貢献することを解決課題としている。

本発明の光二重伝送システムは、各ノードのノードアドレスをセットするための接続エリアを付加したループ制御フレームを送信するループマスタと、ループ制御フレームの受信に応じて自ノードのノードアドレスを接続エリアにセットしてループ制御フレームをパイパスさせるループスレーブと、を備え、ループスレーブは、ループ制御フレームの接続エリアから伝送路上に接続されたノードのノードアドレスを確認し、自ノードのノードアドレスと他ノードのノードアドレスとが重複するか否かを判断するノード重複確認手段を備え、ノード重複確認手段の判断前にループスレーブは、受信が有効で送信が無効に設定され、ノード重複確認手段で重複しないと判断されれば送信が有効とされる一方、重複と判断されれば引き続き送信が無効とされることを特徴としている。

本発明の光二重伝送システムの通信方法は、ノード群のループマスタが、各ノードのノードアドレスをセットするための接続エリアを付加したループ制御フレームを送信するループ制御フレーム送信ステップと、ノード群の各ループスレーブが、ループ制御フレームの受信に応じて自ノードのノードアドレスを接続エリアにセットしてループ制御フレームをパイパスさせるループ制御フレーム処理ステップと、ループスレーブが、ループ制御フレームの接続エリアから伝送路上に接続されたノードのノードアドレスを確認し、自ノードのノードアドレスと他ノードのノードアドレスとが重複するか否かを判断するノード重複確認ステップと、を有し、ノード重複確認ステップの判断前にループスレーブは、受信が有効で送信が無効に設定され、ノード重複確認ステップで重複しないと判断されれば、該ループスレーブの送信が有効とされる一方、重複と判断されれば、該ループスレーブの送信が引き続き無効とされることを特徴としている。

前記両発明によれば、隣接ノードのノード情報の把握やポーリング方式を採用することなく、既に構築されている光二重ループ伝送路に追加されるノードはループ制御フレームの接続エリアと自ノードアドレスとを対比して重複ノードアドレスを確認する。

このときノードアドレス重複の確認前はループスレーブの送信は無効に設定され、重複と判断されれば送信が引き続き無効とされる。したがって、追加ノードは、ノード追加時から前記確認までの間はデータ送信ができず、その間における重複ノードアドレスの複数ノードからデータ送信が抑制される。

また、ループマスタがループ制御フレームを定周期で送信すれば、ノード追加に随時対応することができ、ループマスタから送信されたループ制御フレームは伝送路上の各ループスレーブを一巡すれば、すべてのノードのノードアドレスが接続エリアにセットされる。

本発明によれば、既に構築された伝送路にノードを追加する際に隣接ノードのノード情報の把握やポーリング方式を採用することなく重複ノードアドレスを確認することができる。また、ノード追加から前記確認までの間における重複ノードアドレスの複数ノードからのデータ送信が抑制され、この点でネットワークの安定性向上に貢献することができる。

本発明の実施形態に係る光二重伝送システムのシステム構成図。同各ノードのコントローラの構成図。同光二重伝送システムの伝送路にノードを追加した場合の動作図。ループバック処理の動作図。

以下、本発明の実施形態に係る光二重伝送システムを説明する。この光二重伝送システムは、既に構築されている光二重伝送路に新たにノードを追加する際に、既に構築されている光二重ループ伝送路上のノードアドレスを確認して、同じノードアドレスが存在している場合、新たなノードを光二重ループ伝送路に接続させない手法を提供している。

≪構成例≫
図１に基づき前記光二重伝送システムの構成例を説明する。ここでは前記光二重伝送システム１は、光モジュール３０を２チャンネル使用した伝送システムにより構成され、複数のノード「＃０」，「＃２」〜「＃６」が光ファイバ１０ａ，１０ｂによってループ状に二重に接続されている。

前記光二重伝送システム１は、１系受信１Ｒと１系送信１Ｔの光モジュール３０とを別々とし、また２系受信２Ｒと２系送信２Ｔの光モジュール３０も別々としている。これにより通常動作時において１系１Ｒ，１Ｔのデータ方向（右系ループ）と２系２Ｒ，２Ｔのデータ方向（左系ループ）とは逆の関係が成立している。

このとき通常は１系１Ｒ，１Ｔが動作系として使用され、２系２Ｒ，２Ｔが待機系として使用されている。なお、図１中、ノード「＃０」はループマスタ（回線制御局）を示し、ノード「＃２」〜「＃６」はループスレーブ（中継局）を示している。

図２に基づき各ノード「＃０」，「＃２」〜「＃６」の光モジュール３０のコントローラを説明する。このコントローラ４０は、コンピュータにより構成され、ＣＰＵ５１，メモリ５２，自ノード検出用回路６１，データバイパス用ＦＩＦＯ６２，通信用ＬＳＩ６３，ループ制御フレーム送信部６４、ループ制御フレーム検出回路６５，ループ構成検出用ＲＡＭ６６，ノード接続エリア更新回路６７，ノード重複チェック用ＲＡＭ６８，バッファ６９，７０を有している。ここではＣＰＵ５１，メモリ５２と通信用ＬＳＩ６３および前記ＲＡＭ６６，６８とはバス５３を介して接続されている。

自ノード検出用回路６１は、データフレームを受信したノードが自ノードの送信したデータフレームか否かを検出し、自ノードが送信したデータフレームであればデータバイパス用ＦＩＦＯ６２をバイパス動作させずにバッファ６９をオフゲート制御する。

データバイパス用ＦＩＦＯ６２は、光二重ループ伝送路（光ファイバ１０ａ，１０ｂによる伝送路）上に流れるデータフレームのバイパス用ＦＩＦＯであって、自ノード以外のデータフレームを前記伝送路の下流のノードにバイパスさせる制御を実行する。一方、自ノードのデータフレームについては、前述のように自ノード検出用回路６１によりバッファ６９がオフゲート制御され、データバイパス用ＦＩＦＯ６２のバイパス制御は実行されない。

通信用ＬＳＩ６３は、データフレームの送受信を実行するための手段であって、「ＥＴＨＥＲＮＥＴ（登録商標）」を採用している場合のＭＡＣコントローラに相当する。ここではＣＰＵ５１が送信用のデータフレームをメモリ５２に格納後、メモリ５２に格納されたデータフレームを通信用ＬＳＩ６３経由で出力する。また、受信したデータフレームは、通信用ＬＳＩ６３を経由してメモリ５２に格納され、ＣＰＵ５１がメモリ５２にて受信されたデータフレームを認識する。

ループ制御フレーム送信部６４は、前記伝送路を制御するためのループ制御フレームを送信する。すなわち、ループマスタ「＃０」は、デーフレームを送信しない間に定周期で前記送信部６４を通じてループ制御フレームを送信する（ループ制御フレーム送信ステップ）。

このループ制御フレームには、各ノードのノード番号（ノードアドレス）をビットデータで構成したノード接続エリアが付加されている。このノード接続エリアは、前記伝送路に接続される局数に応じたデータ量（例えば最大局数が１２８局であれば１２８ｂｉｔ）からなり、前記伝送路に既に存在するノードのノード番号をチェックするために使用される。なお、ループ制御フレームの送信周期は仕様や設定に応じて事前にループマスタ「＃０」に設定され、例えば通信用ＬＳＩ６３によるデータフレームの送信前にループ制御フレームを送信する設定でもよい。

ループ制御フレーム検出回路６５は、前記伝送路上に流れるループ制御フレームを受信して検出し、検出されたループ制御フレームをノード接続エリア更新回路６７に出力する。また、検出されたループ制御フレームから接続エリアを抽出し、抽出された接続エリアを前記ＲＡＭ６８に出力して記憶させる。

ノード接続エリア更新回路６７はループ制御フレームを入力とし、ループ制御フレームのノード接続エリアに対して自ノードのノード番号のビットデータをセットし（ループ制御フレーム処理ステップ）、ループ制御フレームを下流のノードにバッファ７０を介してバイパスさせる。

これによりループマスタ「＃０」から送信されたループ制御フレームがループスレーブ「＃２」〜「＃６」の順にバイパスさせて一巡すれば、ノード接続エリアには、前記伝送路に接続された各ノード「＃０」，「＃２」〜「＃６」のノード番号のビットデータが順次セットされる。

≪ノード追加時の動作例≫
図３に基づき光二重伝送システムノード追加時における動作例を説明する。この動作例は図１のループスレーブ「＃５」を「＃３」にして、既に構築されている前記伝送路にノードを追加する事例を示している。ここではループ制御フレームのノード接続エリアには、前記伝送路に既に接続されている各ノード「＃０」，「＃２」〜「＃６」のビットデータ（ノード番号）がすべてセットされているものとする。

まず、既に構築されている前記伝送路にループスレーブを追加する場合、新たに追加されるループスレーブ（図３中、（１）−（１）間の破線で囲まれた「＃３」：以下、追加ノード「＃３」と呼ぶ。）は、データ受信「ＥＮＡＢＬＥ（有効）」，データ送信「ＤＩＳＡＢＬＥ（無効）」の状態で起動される。

したがって、追加ノード「＃３」は、ループマスタ「＃０」の出力したループ制御フレームを電源投入後の一定期間内に前記検出回路６５において受信・検出する。このループ制御フレームからノード接続エリアが抽出され、抽出されたノード接続エリアは前記ＲＡＭ６８に出力されて記憶される。

このとき追加ノード「＃３」のＣＰＵ５１は、前記ＲＡＭ６８を参照してノード接続エリアを読み出して自ノードと同じノード番号、即ち同じノードアドレスがノード接続エリアに存在するか否かを確認する（ノード重複確認ステップ）。これにより前記伝送路上に追加ノード「＃３」とノードアドレスの重複する他のノードが存在するか否かが確認される。

確認の結果、自ノードと同じノードアドレスが存在しなければ、追加ノード「＃３」のデータ送信が「ＥＮＡＢＬＥ（有効）」に切り替えられ、追加ノード「＃３」は前記伝送路に接続される。一方、確認の結果、自ノードと同じノードアドレスが存在すれば、追加ノード「＃３」のデータ送信を「ＤＩＳＡＢＬＥ（無効）」の状態を維持する。ここでは前記伝送路上には他の「＃３」のループスレーブ（図）が存在するため、追加ノード「＃３」はデータ送信を「ＤＩＳＡＢＬＥ（無効）」のままとする。

したがって、ノード「＃６」が１系送信１Ｔからデータフレームを追加ノード「＃３」に送信した場合、追加ノード「＃３」は１系受信１Ｒで受信可能なものの、１系１Ｔからノード「＃４」に送信できない。同様にノード「＃４」が２系送信２Ｔからデータフレームを追加ノード「＃３」に送信した場合、追加ノード「＃３」は２系受信２Ｒで受信可能なものの、２系送信２Ｔからノード「＃６」には送信できない。

この場合には追加ノード「＃３」は、その存在が無視され、通常のループバック処理が実行される。すなわち、ノード「＃６」は、１系受信１Ｒのデータフレームを２系送信２Ｔから２系の光ファイバ１０ｂを通じてノード「＃３」へ送り戻し、ノード「＃４」では２系受信２Ｒのデータフレームを１系送信１Ｔから１系の光ファイバ１０ａを通じてループマスタ（ノード「＃０」）側へ送り戻している。

このように追加ノード「＃３」は前記伝送路には接続されず、他のループスレーブ「＃３」のみがデータフレームを送信でき、同一ノードアドレス（重複ノードアドレス）の複数ノードによるデータフレームの送出が防止される。このとき前記光二重伝送システム１によれば、ループスレーブ「＃２」〜「＃６」の順にループ制御フレームがバイパスされることで接続エリアにノード番号がセットされ、また重複ノードアドレスの確認はＣＰＵ５１でノード接続エリアと自ノードアドレスを対比すればよく、ポーリング方式や隣接ノードのノード情報を把握する必要はない。この意味でノードの記憶容量の圧迫や応答性の問題が改善されている。

特に追加ノード「＃３」は、電源を投入した起動時からデータ送信「ＤＩＳＡＢＬＥ（無効）」の状態を維持するため、追加ノード「＃３」は起動から重複アドレスの確認までの間はデータ送信ができず、その間は他のループスレーブ「＃３」のみがデータフレームを送信することができる。

したがって、前記光二重伝送システム１によれば、重複アドレスの確認後のみならず、その間も重複ノードアドレスの複数ノードによるデータフレームの送信が防止される。これにより前記伝送路に新たなノードを追加した後も各ノード間のデータ送受信を正常に実施でき、ネットワーク全体の安定性を向上させることができる。また、ループマスタ「＃０」がループ制御フレームを定周期で送信するため、ノードの追加に随時対応することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載された範囲内で応用や変形して実施することができる。例えばコントローラ４０の構成は図に限定されず、前記ＲＡＭ６６で前記ＲＡＭ６８を兼用してもよい。また、本発明は光二重伝送システムだけでなく、光二重伝送システム１の通信方法として構成することができる。この場合には前記各ステップが光二重伝送システム１により実行される。

１…光二重伝送システム
「＃０」，「＃２」〜「＃６」…ノード
１０ａ，１０ｂ…光ファイバ
３０…光モジュール
４０…コントローラ
５１…ＣＰＵ
５２…メモリ
５３…バス
６１…自ノード検出用回路
６２…データバイパス用ＦＩＦＯ
６３…通信用ＬＳＩ
６４…ループ制御フレーム送信部
６５…ループ制御フレーム検出回路
６６…ループ構成検出用ＲＡＭ
６７…ノード接続エリア更新回路
６８…ノード重複チェック用ＲＡＭ
６９，７０…バッファ

Claims

伝送路を通じて複数のノードを二重ループ状に接続した光二重伝送システムであって、
各ノードのノードアドレスをセットするための接続エリアを付加したループ制御フレームを送信するループマスタと、
ループ制御フレームの受信に応じて自ノードのノードアドレスを接続エリアにセットしてループ制御フレームを順次パイパスさせる複数のループスレーブと、を備え、
ループスレーブは、ループ制御フレームの接続エリアから伝送路上に接続されたノードのノードアドレスを確認し、自ノードのノードアドレスと他ノードのノードアドレスとが重複するか否かを判断するノード重複確認手段を備え、
ノード重複確認手段の判断前にループスレーブは、受信が有効で送信が無効に設定され、
ノード重複確認手段で重複しないと判断されれば送信が有効とされる一方、重複と判断されれば引き続き送信が無効とされることを特徴とする光二重伝送システム。
ループマスタが、定周期でループ制御フレームを送信することを特徴とする請求項１記載の光二重伝送システム。
ループマスタから送信されたループ制御フレームは、伝送路上の各ループスレーブを一巡し、
各ループスレーブは、順に自ノードのノードアドレスを接続エリアにセットすることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の光二重伝送システム。
伝送路を通じてノード群を二重ループ状に接続した光二重伝送システムの通信方法であって、
ノード群のループマスタが、各ノードのノードアドレスをセットするための接続エリアを付加したループ制御フレームを送信するループ制御フレーム送信ステップと、
ノード群の各ループスレーブが、ループ制御フレームの受信に応じて自ノードのノードアドレスを接続エリアにセットしてループ制御フレームを順次パイパスさせるループ制御フレーム処理ステップと、
ループスレーブが、ループ制御フレームの接続エリアから伝送路上に接続されたノードのノードアドレスを確認し、自ノードのノードアドレスと他ノードのノードアドレスとが重複するか否かを判断するノード重複確認ステップと、を有し、
ノード重複確認ステップの判断前にループスレーブは、受信が有効で送信が無効に設定され、
ノード重複確認ステップで重複しないと判断されれば、該ループスレーブの送信が有効とされる一方、
重複と判断されれば、該ループスレーブの送信が引き続き無効とされることを特徴とする光二重伝送システムの通信方法。
ループ制御フレーム送信ステップにおいて、ループマスタは定周期でループ制御フレームを送信することを特徴とする請求項４記載の光二重伝送システムの通信方法。
ループ制御フレーム送信ステップにおいて、ループマスタから送信されたループ制御フレームは伝送路上の各ループスレーブを一巡し、
ループ制御フレーム処理ステップにおいて、各ループスレーブが順に自ノードのノードアドレスを接続エリアにセットする
ことを特徴とする請求項４または５のいずれか１項に記載の光二重伝送システムの通信方法。