KR20180030458A - 제어 네트워크 시스템, 그 노드 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 데이터 송신부(52)는, 소정의 데이터 교환 주기마다(스캔 시간 내에), 제1 타이머(51)에 의해 생성되는 소정의 타이밍으로, 자장치의 데이터를 인접국에 송신한다. 중계부(53)는, 임의의 인접국으로부터의 송신 데이터를 수신한 경우, 그 송신 데이터를 취득하는 동시에 다른 인접국에 중계한다. 그리고, 모든 노드 장치의 상기 제1 타이머(51)에 의한 소정의 타이밍을, 동일 타이밍이 되도록 한다.

Description

제어 네트워크 시스템, 그 노드 장치

[0001] 본 발명은, 복수의 노드 장치가 통신선으로 접속되어, 소정의 주기마다 데이터 교환을 행하는 제어용 네트워크 시스템에 관한 것이다.

[0002] 제어용 네트워크 시스템(플랜트 제어용 전송 시스템 등)에 있어서는, 시스템을 구성하는 각 기기(노드)가 서로 대용량 데이터 교환을, 실시간(real time)성을 보증하고서 행할 필요가 있다. 실시간성을 보증한다는 것은, 예컨대, 정주기(定周期)의 각 기간 내에, 데이터 교환이 필요한 모든 기기 간의 데이터 교환을 완료하는 것을 의미한다. 각 기기는, 예컨대 정주기로, 그 시점의 해당 기기의 상태 등을 나타내는 데이터를 수집하고, 이것을 다른 모든 기기에 전달할 필요가 있다. 반대로 말하면, 각 기기는, 예컨대 정주기로, 다른 모든 기기 각각의 상태 데이터 등을 취득하게 되며, 이 취득 데이터를 이용하여 어떠한 소정의 처리를 실행하게 된다.

[0003] 또한, 상기 각 기기(노드)는, 어떠한 제어 대상 기기를 관리하는 장치 등이며, 예컨대 제어 관리 기기의 현재의 상태(現狀)를 나타내는 데이터(온도, 압력, 회전수 등)를 수시로 수집하고 있다. 그리고, 각 기기(노드)의 수집 데이터를, 모든 기기(노드)에서 공유할 필요가 있는 것으로 한다.

[0004] 각 기기(노드)에 탑재되는 애플리케이션에 의한 액세스 요구의 발생에 따라 이벤트적으로 상호 액세스를 행하는 것과 같은 전송 방식을 채용하고 있으면, 네트워크 부하(負荷)가 애플리케이션에 의존하게 되어, 실시간성을 보증할 수가 없다. 따라서, 각 기기에 가상적인 공유 메모리(커먼 메모리(common memory))를 설치하고, 각 기기가 통신 사이클(스캔 시간)마다, 시분할 다중 방식으로(서로 다른 타이밍으로) 네트워크상의 모든 노드에 자기(自) 노드 데이터의 송신을 행하도록 하는 전송 방식에 의해, 실시간성을 보증한 데이터 교환 방식을 실현하고 있다. 또, 각 노드는, 수신한 데이터에 의해 상기 커먼 메모리의 해당 영역의 데이터를 갱신하며, 이에 따라 애플리케이션이 커먼 메모리에 액세스하여 타(他) 노드의 최신 데이터를 취득하여, 그 최신 데이터를 이용한 어떠한 처리를 실행하게 된다.

[0005] 상기 데이터 교환을 실현하기 위한 네트워크상에서의 효율적인 동보통신(同報通信)(브로드캐스트 통신) 수법에 대해서는, 이미 여러 가지 수법이 제안되고 있지만, 여기에서는 그 일례로서 특허문헌 1의 발명이 있다.

[0006] 특허문헌 1의 발명은, 각 노드의 내장 타이머에 의한 시분할 다중 액세스 방식과, 마스터 노드로부터의 동기화 프레임에 의한 슬레이브 노드(slave node)의 내장 타이머 보정을 병용함으로써, 각 노드로부터의 송신 타이밍 중복을 방지하면서 효율이 높은 전송을 실현하고 있다.

[0007] 혹은, 예컨대, 특허문헌 2에도, 특허문헌 1과 대략 같은 종래 기술이 개시되어 있다.

도 14에, 상기 특허문헌 1, 2 등의 종래 수법에 따른 데이터 교환의 구체적인 예를 나타낸다.

[0008] 이 종래 수법에서는, 각 국(局)(노드)은, 사이클 타이머와 센드 타이머의 2종류의 타이머를 구비한다. 사이클 타이머는, 데이터 교환 주기(스캔 시간)를 생성하기 위한 타이머로서, 모든 국에서 동일한 시간이 설정되어 있다. 종래 수법에서는, 동기 프레임에 의해 모든 국의 사이클 타이머의 동기화를 도모하는데, 이것에 대해서는 특별히 설명하지 않는다.

[0009] 센드 타이머는, 각 국의 데이터 송신 타이밍을 생성하기 위한 타이머로서, 모든 국에서 서로 다른 값이 설정된다. 센드 타이머는, 사이클 타이머의 타이머 업(up)시에 기동되어, 상기 설정치에 따른 타이밍으로 타이머 업 하기 때문에, 모든 국에서 서로 다른 타이밍으로 타이머 업 하게 된다. 이에 따라, 예컨대 도 14에 나타낸 바와 같이, 모든 국의 데이터 송신 타이밍이, 서로 다르게 된다.

[0010] 도 14의 구체적인 예에 대해 설명한다.

상기 사이클 타이머에 의해, 도시된 바와 같이, 데이터 교환 주기(통신 사이클)인 스캔 시간(101)이 생성된다. 스캔 시간(101)은, 시각을 맞추는 데에 사용하는 도시된 TC 대역(102) 및 데이터 교환에 사용하는 도시된 TS 대역(103)으로 구성된다. 또한, TC 대역, TS 대역에 대해서는, 예컨대 특허문헌 2에 기재된 대로이며, 여기에서는 특별히 설명하지 않는다.

[0011] 예컨대, TC 대역에서는, 특허문헌 2 등에 기재된 노드 동기 방법 등에 의해, 시각 동기를 행하기 위한 동기 프레임(104)이 마스터 노드에 의해 전송로 상에 송신되며, 이로써 각 슬레이브 노드의 사이클 타이머를 동기화한다. 그리고, TS 대역에서는, 각 노드가, 자국에 할당된 송신 타이밍으로, 자국의 데이터를 통신 경로 상에 브로드캐스트 송신한다. 각 노드마다, 자국의 사이클 타이머를 바탕으로, 각 통신 사이클의 개시 타이밍으로 자국의 센드 타이머를 기동하여, 센드 타이머가 타임 업 한 타이밍이, 상기 송신 타이밍이 된다.

[0012] 이에 따라, 도 14에 나타낸 바와 같이, 모든 국에서 서로 다른 타이밍으로 센드 타이머가 타이머 업 하며, 이로써 서로 다른 타이밍으로 프레임 데이터(107, 110 등)가, 도시되지 않은 통신 경로 상에 브로드캐스트 송신되게 된다. 환언하면, 스캔 시간(101)에 대해서 시분할로 서로 다른 송신 타임 슬롯(105, 108 등)이, 각 국에 할당되게 된다.

[0013] 특허문헌 1의 발명에 있어서는, 전송로를 버스(bus) 내지 시리얼 케이블로 접속된 네트워크로 하여 구성하고 있지만, 최근에는 산업용 네트워크에 있어서도 이더넷(Ethernet)의 적용이 진행되고 있으며, 정보계 기기와의 제휴도 고려하여 컨트롤러 레벨 네트워크에 있어서는 이것이 주류가 되고 있다.

일본 특허공개공보 제2005-159754호 국제 공개 번호 WO2013/121568호

[0014] 상기 특허문헌 1, 2 등의 종래 수법에서는, 물리층을 버스 혹은 시리얼 케이블의 캐스케이드(cascade)로 하고 있으므로, 브로드캐스트에 의해 한 번에 모든 타국(他局)에 데이터 송신할 수가 있다. 브로드캐스트 송신된 데이터의 수신 타이밍은, 각 노드에서 동시에 혹은 거의 무시할 수 있는 시간 차가 있는 경우를 상정할 수 있다.

[0015] 한편, 예컨대 100 BASE-TX나 1000 BASE-T 등의 Ethernet를 전송로로 한 전이중(全二重) 회선(full duplex line) 등이며, 또한, 토폴로지(topology)로서 링형 또는 라인형을 채용했을 경우, 각 국(노드)은, 인접국 이외의 국과 통신하기 위해서는, 자국과 통신 상대국의 사이에 있는 1 이상의 국에 의해 중계하는 것을 전제로 한 전송을 행하는 구성이 된다. 즉, 이러한 구성의 경우, 각 국이 직접적으로 통신할 수 있게 되는 것은, 인접국뿐이다. 어떤 노드는, 인접국으로부터 송신된 프레임 데이터가, 자국 앞으로 온 것이 아닐 경우, 이것을 다른 인접국에 중계한다. 이러한 중계가 반복됨에 따라, 최종적으로, 프레임 데이터는 수신국에 도달하게 된다.

[0016] 또한, 상기 인접국이란, 자국과 직접, 통신선에 의해 접속된 타국이다. 또, 전이중 회선이므로, 통신선은, 상향과 하향의 2개가 설치된다. 즉, 자국으로부터 인접국으로의 데이터 송신용의 통신선과, 인접국으로부터 보내지는 데이터의 수신용의 통신선이 설치된다.

[0017] 일반적으로 FW 또는 LSI 등에 의해 프레임 데이터를 인접 노드에 중계할 경우, 일정한 중계 지연이 발생하기 때문에, 임의의 노드의 프레임 데이터를 모든 노드에 동보 통신할 경우, 최대로 「“구성 노드 수―1”×중계 지연 시간＋전송 시간」의 시간이 필요하게 된다.

[0018] 도 15는, 링형 토폴로지의 전이중 회선에 의한 제어용 네트워크 시스템의 구체적인 예이다.

도시된 예에서는, 4대의 노드(국(1), 국(2), 국(3), 국(4))가, 각각, 상기 상향과 하향의 2개의 통신선에 의해, 도시하는 바와 같이 링형으로 접속되어 있고, 네트워크 전체에서 우회전(시계방향)의 통신 경로를 회선(A), 좌회전(반시계방향)의 통신 경로를 회선(B)으로 한다. 회선(A)의 경우, 예컨대 국(1)으로부터의 송신 데이터는, 국(1)→국(3)→국(2)→국(4)→국(1)과 같이, 국(3), 국(2), 국(4)에 의해 순차적으로 중계되어, 국(1)으로 돌아온다. 마찬가지로, 회선(B)의 경우, 예컨대 국(1)으로부터의 송신 데이터는, 국(1)→국(4)→국(2)→국(3)→국(1)과 같이, 국(4), 국(2), 국(3)에 의해 순차적으로 중계되어, 국(1)으로 돌아온다.

[0019] 도 16에, 도 15의 시스템에 있어서의 종래의 통신 방식에 의한 제어용 네트워크 시스템의 동작의 일례를 나타낸다. 또한, 도 16은, 상기 회선(A)의 동작예이지만, 회선(B)에 대해서도 대략 마찬가지이다.

[0020] 상술한 바와 같이, 제어용 네트워크 시스템에 있어서, 정주기의 각 스캔 시간 내에, 모든 국이, 자국의 데이터를 다른 모든 국에 전달할 필요가 있다. 이것을 예컨대 도 15에 나타내는 것과 같은 링형 토폴로지의 구성에 있어서 실현할 경우의 동작예를, 도 16에 나타내고 있다.

[0021] 도 16의 예는, 토큰(token) 방식이며, 토큰(송신권)을 획득한 국이, 자국의 데이터를 송신할 수 있는 것이며, 그 이외의 국은, 그 데이터의 수신과 중계를 행하게 된다.

[0022] 도시된 예에서는, 우선, 국(1)이 토큰을 획득하고, 이에 따라, 자국의 데이터를 하류의 인접국에 송신한다. 하류의 인접국은, 도 15의 구성에서 회선(A)의 경우에는 국(3)이 된다. 도 15의 구성에서 회선(A)의 경우에는, 국(1)의 상류의 인접국은 국(4)이 된다. 또한, 도 16에 있어서, 직사각형은 송수신 데이터 프레임(패킷)을 나타내고, 각국마다, 상측이 수신, 하측이 송신을 나타낸다. 또, 횡축은 시간이다. 직사각형 안의 숫자는 송신원의 국을 나타내며, 예컨대 ‘1’이면 송신원은 국(1)이 되고, 패킷 ‘국(1)’으로 기재하는 것으로 한다. 상기 토큰을 획득한 국(1)은, 국(3)에 대해서 패킷 ‘국(1)’을 송신하게 된다. 또한, 직사각형의 안이 ‘T’인 것은 토큰을 의미한다.

[0023] 국(3)은, 상기 패킷 ‘국(1)’을 수신하면, 이것을 취득하는 동시에 하류의 인접국(국(2))에 중계한다. 이 패킷 ‘국(1)’을 수신한 국(2)도, 마찬가지로 하여, 이것을 취득하는 동시에 하류의 인접국(국(4))에 중계한다. 그 패킷 ‘국(1)’을 수신한 국(4)도, 마찬가지로 하여 이것을 취득하는 동시에 하류의 인접국(국(1))에 중계한다.

[0024] 이에 따라, 국(1)은, 자국의 송신 데이터 프레임을 수신하게 되며, 이로써 토큰을 릴리스(release)한다. 여기에서는, 토큰에는 권한국 정보가 포함되며, 릴리스할 때에 권한국이 갱신되는 것으로 한다. 여기에서는 임시로 권한국은 ‘1’→‘2’→‘3’→‘4’→‘1’→‘2’→ 등과 같이, 릴리스할 때마다 갱신되는 것으로 한다. 여기에서는, 상기 국(1)의 토큰 릴리스 시에, 권한국이 ‘2’로 갱신되어 있는 것으로 한다.

[0025] 이에 따라, 국(1)의 하류의 인접국인 국(3)이, 토큰을 수신하지만, 권한국이 자국은 아니기 때문에, 그대로 자국의 하류의 인접국인 국(2)에 중계한다. 국(2)은, 토큰을 수신하면, 권한국이 자국이므로, 송신권을 획득한 것으로 하여, 자국의 데이터(패킷 ‘국(2)’)를 송신하게 된다. 이것은, 당연히, 자국의 하류의 인접국인 국(4)에 송신하게 된다. 그 패킷 ‘국(2)’도, 상기 패킷 ‘국(1)’과 대략 마찬가지로, 국(2)→국(4)→국(1)→국(3)의 순으로 순차적으로, 수신·중계되어 가며, 마지막에는 국(2)이 자국의 송신 데이터를 수신하게 되어, 이로써 토큰을 릴리스한다.

[0026] 그 후, 국(3), 국(4)도, 토큰을 획득해 송신권을 얻으면, 자국의 데이터를 송신하게 되며, 데이터는 다른 국에 의해 순차적으로 중계되어 자국으로 돌아온다.

이와 같이 하여, 모든 국(1, 2, 3, 4)이, 자국의 데이터를 송신하게 되어, 타국 모두가 그 데이터를 수신·취득하게 된다. 즉, 모든 국이, 자국의 데이터를 다른 모든 국에 전달한 것이 된다.

[0027] 제어 네트워크 시스템에 있어서는, 예컨대 정주기로, 예컨대 사이클 타이머의 기동으로부터 타임 업까지의 시간(스캔 시간) 내에, 데이터 교환이 필요하게 되는 모든 국(노드)끼리의 상호 데이터 교환을 완료할 필요가 있다. 즉, 모든 국이, 각각, 자국의 데이터를 다른 모든 국에 전달할 필요가 있다. 이것을, 링형 토폴로지의 네트워크에서 실현하고자 한 경우, 예컨대 토큰 방식으로 행할 경우에는, 상술한 도 16에 나타내는 동작이 된다. 즉, 각 국마다 송신 패킷이 한 바퀴 도는(일순(一巡)하는) 데에(자국으로 돌아오기까지) 걸리는 시간을 Ta, 국의 대수(臺數)를 M대로 했을 경우, 최저라도 “Ta×M”의 시간이 걸리게 된다. 즉, 매우 시간이 소요되며, 이로써 상기 스캔 시간을 매우 길게 설정할 필요가 생기고 만다. 환언하면, 데이터 교환 주기가 길어진다는 문제가 발생한다.

[0028] 본 발명의 과제는, 네트워크에 접속되는 모든 노드 장치가 상호 데이터 교환하는 제어 네트워크 시스템에 있어서, 전송 효율을 높여 종래보다 단시간에 데이터 교환을 완료시킬 수 있는 제어 네트워크 시스템, 그 노드 장치 등을 제공하는 것이다.

[0029] 본 발명의 제어 네트워크 시스템은, 복수의 노드 장치가 서로 데이터 교환하는 제어 네트워크 시스템에 있어서, 상기 각 노드 장치는, 하기의 각 구성을 갖는다.

·소정의 데이터 교환 주기마다, 소정의 타이밍으로, 자기(自) 장치의 데이터를 인접국에 송신하는 데이터 송신 수단;

·임의의 인접국으로부터의 송신 데이터를 수신한 경우, 그 송신 데이터를 취득하는 동시에 다른 인접국에 중계하는 중계 수단;

그리고, 모든 노드 장치의 상기 소정의 타이밍을, 동일 타이밍으로 한다.

도 1의 (a), (b)는, 본 예의 제어 네트워크 시스템의 전체 구성도이다.
도 2의 (a), (b)는, 노드의 드라이버의 처리를 나타낸 플로우차트 도면(그 1)이다.
도 3은 노드의 드라이버의 처리를 나타낸 플로우차트 도면(그 2)이다.
도 4는 노드의 드라이버의 처리를 나타낸 플로우차트 도면(그 3)이다.
도 5는 노드의 처리부의 처리를 나타낸 플로우차트 도면이다.
도 6은 본 수법에 따른 네트워크 시스템의 자국 데이터 송신과 관계되는 동작을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 수법에 따른 시스템 전체의 데이터 송수신 동작을 나타내는 도면(그 1)이다.
도 8은 본 수법에 따른 시스템 전체의 데이터 송수신 동작을 나타내는 도면(그 2)이다.
도 9의 (a), (b)는, 단계 S21, S23.S24.S26의 처리 이미지이다.
도 10은 본 예의 제어 네트워크 시스템의 토폴로지의 다른 예이다.
도 11은 본 예의 제어 네트워크 시스템의 기능 블록도이다.
도 12는 라인형의 전이중 회선의 제어 네트워크 시스템의 구성예이다.
도 13은 링형의 1회선의 제어 네트워크 시스템의 구성예이다.
도 14는 종래 수법에 따른 데이터 교환의 구체적인 예를 나타낸 도면이다.
도 15는 링형 토폴로지의 전이중 회선에 의한 제어용 네트워크 시스템의 구체적인 예이다.
도 16은 도 15의 시스템에 있어서의 종래의 통신 방식에 의한 제어용 네트워크 시스템의 동작의 일례를 나타낸 도면이다.

[0031] 이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.

도 1의 (a), (b)는, 본 예의 제어 네트워크 시스템의 전체 구성도이다.

또한, 도 1에는, 전이중 회선 등이며 또한 토폴로지로서 링형인 네트워크 시스템을 예로 하고 있지만, 본 예의 제어 네트워크 시스템의 구성은, 본 예로 한정되지 않는다. 예컨대, 링형이 아닌, 라인형이어도 되고, 후에 도시하는 다른 형태여도 된다. 또, 전이중 회선으로 한정되는 것도 아니며, 예컨대 그 2배의 회선 수(전사중(全四重) 회선이라 부름) 등이어도 무방하며, 1회선이어도 무방하다. 또, 도 1에는, 구성 노드가 4개인 예를 나타내지만, 물론, 이러한 예로 한정되지 않는다.

[0032] 또, 본 예의 제어 네트워크 시스템도, 상술한 바와 같이, 시스템을 구성하는 각 기기(노드)가, 서로 데이터 교환을 행할 필요가 있으며, 이것을 실시간성을 보증하고서 행할 필요가 있다. 이 때문에, 예컨대 상기 사이클 타이머로 규정되는 데이터 교환 주기의 시간 내에(스캔 시간 내에) 모든 노드 간의 데이터 교환을 완료시킬 필요가 있다. 즉, 스캔 시간 내에, 모든 노드가, 자기 노드의 데이터를, 다른 모든 노드에 전달할 필요가 있음을 전제로 한다. 환언하면, 상기와 같이, 시스템을 구성하는 각 기기(국;노드)가 서로 데이터 교환을, 실시간성을 보증하고서 행할 필요가 있음을 전제로 한다.

[0033] 도 1의 (a)에 나타내는 예의 제어 네트워크 시스템은, 상기 도 15와 마찬가지로, 도시된 4대의 노드(10; 국(1), 국(2), 국(3), 국(4))가, 전이중의 통신회선(12, 13)에 의해 접속되어 있으며, 네트워크 전체에서 우회전(시계방향)의 통신 경로를 회선(A), 좌회전(반시계방향)의 통신 경로를 회선(B)로 한다. 도 15를 통해 설명한 바와 같이, 통신회선(12, 13)은 예컨대 상향과 하향의 통신선이며, 예컨대 국(1)과 국(2) 사이의 통신은, 통신회선(12)에 의해 국(1)이 국(2)에 데이터 송신하고, 통신회선(13)에 의해 국(2)이 국(1)에 데이터 송신한다.

[0034] 더욱 자세하게는, 도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이, 각 노드(10)는 예컨대 드라이버(11)를 가지고 있으며, 상기 회선(A)과 관계되는 통신회선(12; 12a, 12b, 12c, 12d)), 상기 회선(B)과 관계되는 통신회선(13; 13a, 13b, 13c, 13d)이, 각각, 도시하는 바와 같이 각 노드(10)의 드라이버(11)에 접속되어 있다.

[0035] 여기서, 통신회선(12, 13)은, 각각이, 1개의 통신선(시리얼선 등)이 아닌, 복수의 통신선(시리얼선 등)으로 이루어진다. 즉, 예컨대 통신회선(12)은, 도시된 통신선(12a, 12b, 12c, 12d)으로 이루어진다. 각 통신선은, 임의의 2개의 노드(10) 사이를 접속하고 있다. 도시된 예에서는, 통신선(12a)은 국(1)－국(2) 사이, 통신선(12b)은 국(2)－국(3) 사이, 통신선(12c)은 국(3)－국(4) 사이, 통신선(12d)은 국(4)－국(1) 사이를, 각각 접속하고 있다.

[0036] 통신회선(13)에 대해서도 마찬가지이다. 즉, 통신회선(13)은, 도시된 통신선(13a, 13b, 13c, 13d)으로 이루어진다. 각 통신선은, 임의의 2개의 노드(10) 사이를 접속하고 있다. 도시된 예에서는, 통신선(13a)은 국(1)－국(2) 사이, 통신선(13b)은 국(2)－국(3) 사이, 통신선(13c)은 국(3)－국(4) 사이, 통신선(13d)은 국(4)－국(1) 사이를, 각각 접속하고 있다.

[0037] 그리고, 예컨대 국(1)－국(2) 사이의 통신에 관해서는, 국(1)은 통신선(12a)에 의해 국(2)에 데이터 프레임(패킷)을 송신하고, 국(2)은 통신선(13a)에 의해 국(1)에 데이터 프레임(패킷)을 송신한다. 따라서, 국(1)과 국(2)이 서로 동시에 패킷 송신하여도, 사용하는 통신선이 다르므로, 패킷 충돌이 일어나는 일은 없다. 이는 다른 국 간의 통신에 대해서도 마찬가지이며, 네트워크 시스템 전체적으로, 모든 국이 동시에 패킷 송신하여도, 각각이 패킷 송신에 사용하는 통신선이 다르므로, 패킷 충돌이 일어나는 일은 없다.

[0038] 또, 각 노드(10)는, 상기 드라이버(11) 이외에, 처리부(14), 사이클 타이머(15), 센드 타이머(16)도 가지고 있다. 사이클 타이머(15), 센드 타이머(16)에 대해서는, 상기 특허문헌 1, 2에서 설명되어 있어, 여기서의 설명은 생략한다. 처리부(14)는, 노드(10)의 주요 처리를 실행하는 것이며, 예컨대 도시되지 않은 제어 대상 기기의 제어, 그 상태를 나타내는 데이터 등의 수집, 사이클 타이머(15), 센드 타이머(16)의 설정·기동의 관리, 송신 데이터 프레임(패킷)의 생성 등, 다양한 처리를 행한다.

[0039] 드라이버(11)는, 예컨대, 상기 처리부(14)로부터의 요구에 따라 상기 송신 데이터 프레임을 다른 노드에 송신하거나, 다른 노드로부터의 송신 데이터 프레임을 수신하면 이것을 처리부(14)에 전달하는 등, 통신회선(12, 13)을 통한 통신 처리를 행하는 처리부(통신 전용 프로세서 등)이다.

[0040] 드라이버(11)는, 통신회선(12, 13)의 어느 쪽에 대해서든, 상류측으로부터 보내져 오는 패킷을 수신하면, 이것을 중계하는 것으로 판정했을 경우에는, 하류측으로 송출한다. 예컨대, 국(1)을 예로 들면, 회선(A)에 관해서는 국(4)이 상류측, 국(2)이 하류측이 되고, 회선(B)에 관해서는 국(4)이 하류측, 국(2)이 상류측이 된다.

[0041] 이에 따라, 국(1)의 드라이버(11)는, 통신선(12d)을 통해 국(4)으로부터의 송신 패킷(데이터 프레임)을 수신하면, 이것을 중계하는 경우에는, 통신선(12a)을 통해 국(2)에 전송한다. 또한, 중계할 때에는, 데이터 프레임의 내용(데이터)은 취득하여, 필요에 따라 처리부(14)에 전달한다. 마찬가지로, 통신선(13a)을 통해 국(2)으로부터의 패킷을 수신하면, 이것을 중계하는 경우에는, 통신선(13d)을 통해 국(4)에 송신한다. 또, 국(1)이 자국의 데이터를 송신하는 경우에는, 국(1)의 드라이버(11)는, 이 데이터 프레임을, 회선(A), 회선(B)의 양 계(系)에 송출한다. 즉, 이 데이터 프레임을, 통신선(12a)을 통해 국(2)에 송신하는 동시에 통신선(13d)을 통해 국(4)에 송신한다.

[0042] 도 2의 (a), (b)는, 노드(10)의 처리를 나타낸 플로우차트 도면이다.

도 2의(a)는, 자국 데이터 송신시의 드라이버(11)의 처리를 나타낸다.

노드(10)가 갖는 상기 처리부(14)(CPU/MPU 등)는, 소정의 소프트웨어(프로그램) 등을 실행함으로써, 소정의 제어 처리 등을 실행하고 있다. 그리고, 이러한 처리의 하나로서 자국의 데이터를 송신하는 이벤트가 발생했을 경우, 그 데이터와 송신 요구를 드라이버(11)에 전달한다.

[0043] 드라이버(11)는, 상기 데이터와 송신 요구를 받으면(단계 S11), 그 데이터 프레임을 상기 회선(A), 회선(B)의 양 계에 송신한다(단계 S12). 이는, 상기한 바와 같이, 양방 모두 하류측에 송신한다. 따라서, 국(1)의 경우, 회선(A)에 대해서는 통신회선(12a)을 통해 국(2)에 송신하고, 회선(B)에 대해서는 통신회선(13d)을 통해 국(4)에 송신한다.

[0044] 상기 송신한 자국 데이터(패킷)는, 정상이라면, 네트워크를 한번 돌고 자국으로 돌아온다. 또, 타국의 송신 데이터(패킷)를 수신하는 경우도 있다.

도 2의 (b)는, 데이터 수신시의 드라이버(11)의 처리를 나타낸다.

[0045] 드라이버(11)는, 상기 회선(A, B) 중 어느 것을 통해 임의의 패킷을 수신하면, 도 2의 (b)의 처리를 실행한다. 우선, 수신 패킷의 송신원을 체크하여, 송신원이 자국인 경우에는(단계 S21, NO), 이 패킷을 파기한다(단계 S23). 이 경우에는, 자국이 상기 단계 S12에서 송신한 패킷이, 네트워크를 한번 돌고, 돌아온 것일 것이기 때문이다.

[0046] 한편, 수신 패킷의 송신원이 타국(자국 이외)인 경우에는(단계 S21, YES), 수신 패킷을 중계한다(단계 S22). 즉, 수신 패킷을 하류의 인접국에 전송한다. 물론, 회선(A)에서 수신했을 경우에는 회선(A)에 있어서의 하류로, 회선(B)에서 수신했을 경우에는 회선(B)에 있어서의 하류로, 중계하게 된다. 또, 중계하는 경우에도, 수신 패킷은 도시되지 않은 버퍼 등에 남겨 두고, 후술하는 단계 S24, S25의 처리시에 이용한다.

[0047] 단계 S22의 처리를 실시했을 경우에는, 더욱이, 그 수신 패킷이, 이미 수신이 끝난 패킷과 동일한지 여부를 판정한다(단계 S24). 본 예에서는 송신원 노드는 상기 단계 S12에서 회선(A), 회선(B)의 양 계에 패킷 송신하므로, 정상이라면, 타국은, 이 2개의 패킷을 수신하게 된다. 따라서, 나중에 수신한 패킷은 필요없는 것이 된다. 이 때문에, 이미 수신이 끝난 패킷과 같은 패킷을 수신한 경우에는(단계 S24, YES), 수신 패킷을 파기한다(단계 S26).

[0048] 또한, 예컨대, 송신원 노드는, 상기 단계 S12일 때에, 송신하는 2개의 패킷(데이터 프레임)에 동일 프레임 번호를 부여하고 있다. 통상적으로, 데이터 프레임 송신마다, 프레임 번호를 부여하여 송신한다. 프레임 번호는, 송신마다, 갱신(예컨대＋1 인크리먼트(increment))된다. 이 때문에, 단계 S24의 처리에서는, 예컨대, 수신 패킷과, 이미 수신이 끝난 패킷이, 송신원 노드가 동일하고 또한 프레임 번호가 동일한 경우에, 양자가 동일한 것으로 판정한다. 단, 이것은 일례이며, 이 예로 한정되는 것은 아니다.

[0049] 한편, 수신 패킷이, 상기 2개의 패킷 중 어느 한쪽을 먼저 수신한 것인 경우에는(단계 S24, NO), 이 수신 패킷의 데이터를 처리부(14)에 전달한다(단계 S25). 처리부(14)는, 이 데이터를 이용하여 어떠한 처리를 행하게 되는데, 이것에 대해서는 특별히 관계없기 때문에, 설명은 생략한다.

[0050] 여기서, 데이터 수신시의 드라이버(11)의 처리는, 상기 도 2의 (b)의 처리예로 한정하는 것은 아니며, 예컨대 도 3이나, 도 4에 나타내는 처리여도 된다.

도 3은, 데이터 수신시의 드라이버(11)의 처리 플로우차트 도면(그 2)이다.

[0051] 도 4는, 데이터 수신시의 드라이버(11)의 처리 플로우차트 도면(그 3)이다.

이하, 우선, 도 3에 대해 설명한다.

드라이버(11)는, 상기 회선(A, B) 중 어느 것을 통해 임의의 패킷을 수신하면, 도 3의 처리를 실행한다. 우선, 수신 패킷의 송신원을 체크하여, 송신원이 자국인 경우에는(단계 S31, NO), 이 패킷을 파기한다(단계 S35). 또한, 단계 S31, S35의 처리는, 상기 단계 S21, S23의 처리와 같아도 된다.

[0052] 한편, 수신 패킷의 송신원이 타국인 경우에는(단계 S31, YES), 계속해서, 수신 패킷이, 이미 수신이 끝난 패킷과 동일한지 여부를 판정한다(단계 S32). 이 처리는, 상기 단계 S24와 같아도 되며, 여기에서는 특별히 설명하지 않는다. 그리고, 이미 수신이 끝난 패킷과 같은 패킷을 수신했을 경우에는(단계 S32, YES), 수신 패킷을 파기한다(단계 S35). 단계 S35는, 상기 단계 S26과 같아도 되며, 더욱이 단계 S26은 단계 S23과 같아도 된다. 이 때문에, 도 3에서는, “파기” 처리는 하나로 통합하여 나타내어져 있다.

[0053] 한편, 수신 패킷이, 단계 S24에서 설명한 2개의 패킷 중 어느 일방(一方)을 먼저 수신한 것인 경우에는(단계 S32, NO), 그 수신 패킷(선착(先着) 패킷)을 중계하는 동시에(단계 S33), 그 데이터를 처리부(14)에 전달한다(단계 S34).

[0054] 단계 S33, S34는, 상기 단계 S22, S25와 같아도 된다.

상기 도 3의 처리가 도 2(b)의 처리와 다른 점은, 수신 패킷의 송신원이 타국이며, 또한, 최초의 패킷을 수신했을 경우에, 이 패킷의 중계 처리를 실시하고 있는 점이다.

[0055] 즉, 도 3의 처리에서는, 수신 패킷의 송신원이 타국이어도, 이미 수신이 끝난 패킷과 같은 패킷을 수신했을 경우에는, 이 패킷의 중계는 실시하지 않는다. 한편, 도 2의 (b)의 처리에서는, 이와 같은 케이스여도, 패킷의 중계를 실시한다. 도 3의 처리에서는, 도 2의 (b)의 처리보다, 시스템 전체로서의 중계 횟수를 줄일 수가 있다. 도 3의 처리는, 예컨대 임의의 노드(10)가 회선(A), 회선(B)의 양 계에 송신한 데이터 중, 자국에 최초로 도달한 데이터(선착(先着) 패킷)는 중계하지만, 그 후에 자국에 도달한 데이터(후착(後着) 패킷)는 중계하지 않는 것으로 간주해도 된다.

[0056] 이에 관하여, 예컨대 국(1)이 양 계에 송신한 패킷에 관해 국(3)이 도 3의 처리를 하는 경우로서, 예컨대, 국(1)→국(2)→국(3)의 루트의 패킷이 먼저 국(3)에 도달하고, 그 후에, 국(1)→국(4)→국(3)의 루트의 패킷이 국(3)에 도달한 것으로 한다. 이 경우, 도 3의 처리에서는, 나중에 도달한 패킷은 국(2)에 중계되지 않게 된다. 그러나, 국(2)은, 상기 국(1)→국(2)→국(3)의 루트로 이미 패킷 수신이 끝난 상태이기 때문에, 문제가 없게 된다.

[0057] 다음으로, 도 4의 처리에 대해 설명한다.

한편, 도 4의 처리가 도 2의 처리와 다른 점은, 단계 S21 대신에 단계 S41의 처리를 실행하는 점이며, 다른 처리(단계 S42, S43, S44, S45)는, 도 2의 단계 S22, S24, S25, S23(또는 S26)와 같아도 되는데, 여기에서는 특별히 설명하지 않는다.

[0058] 단계 S41의 처리는, 수신 패킷의 송신원을 체크하여, 송신원이 자국의 하류의 인접국이 송신한 프레임인지 여부를 판정하는 처리이다. 그리고, 송신원이 자국의 하류의 인접국이 송신한 프레임인 경우에는(단계 S41, YES) 그 수신 패킷을 파기하고, 그렇지 않은 경우에는(단계 S41, NO) 단계 S42로 이행한다.

[0059] 또한, 말할 필요도 없지만, 각 패킷(데이터 프레임)에는, 송신원 노드의 식별 번호(국 ID 등)가 부여되어 있다. 또, 예컨대, 각 노드(10)는, 미리, 네트워크 구성 정보를 기억하고 있다. 네트워크 구성 정보는, 각 노드(10)마다, 자기 노드의 상류측과 하류측의 인접국의 상기 국 ID 등의 정보가 포함되어 있다. 네트워크 구성 정보는, 예컨대 개발자 등이 미리 임의로 작성하여, 각 노드(10)에 기억시키지만, 이러한 예로 한정되지 않는다. 예컨대, 송신원 노드 이외에는 파기하는 것을 허락하지 않고 반드시 중계시키는 동시에 중계시에 중계국의 상기 국 ID 등을 부여시키는 것으로 정해져 있는 특수한 패킷을 미리 준비해 둔다. 임의의 노드(10)가 특정시에(예컨대 빈 대역에) 상기 특수 패킷을 송신하고, 이것이 한 바퀴 돌아 송신원 노드로 돌아오면, 송신원 노드에서는 상기 부여되어 있는 국 ID에 근거하여, 상류측, 하류측의 인접국을 판별할 수 있게 된다.

[0060] 도 2의 (b)나 도 3의 경우, 자국이 단계 S12에서 송신한 프레임이, 링형 네트워크를 일주(一周)하여 돌아오면, 파기하는 것이었다. 그러나, 이러한 예로 한정하지 않으며, 자국의 하나 앞의 타국에서 파기시키도록 해도 되며, 이와 같은 예에 따른 것이 도 4의 처리이다.

[0061] 또한, 도 4의 예로 한정하지 않고, 예컨대 도 3의 처리에 있어서, 단계 S31 대신에 단계 S41의 처리를 행하도록 해도 된다.

이상, 도 2, 도 3, 도 4의 처리를 정리하면, 예컨대 하기와 같게 된다.

[0062] ·패킷은, 링형 네트워크의 각 노드(10)를 한 바퀴 돌았으면, 즉 데이터 교환이 필요하게 되는 모든 노드(10)가 수신하였으면, 파기한다. 파기를 하는 것은, 패킷 송신원의 노드(10)여도 되고, 그 하나 앞의 노드(10)(송신원 노드에 패킷을 중계하는 노드(10))여도 된다.

[0063] ·송신원 노드는, 상기 패킷을, 회선(A), 회선(B)의 양 계에 송신한다. 다른 각 노드(10)는, 양 계로부터 패킷을 수신한다. 다른 각 노드(10)의 드라이버(11)는, 최초로 수신한 패킷은 처리부(14)에 전달하지만(실질적으로 수취하지만), 두 번째로 수신한 패킷은 처리부(14)에 전달하지 않는다(실질적으로 수취하지 않는다).

[0064] ·상기 다른 각 노드는, 상기 두 번째로 수신한 패킷은, 중계해도 되고, 중계하지 않아도 된다.

도 5는, 노드(10)의 처리부(14)의 처리를 나타내는 플로우차트 도면이다.

[0065] 도 5의 처리는, 수시로 실행되는 것이며, 기본적으로는 어떠한 이벤트 대기 상태로서(단계 S51), 어떠한 이벤트가 발생할 때마다(단계 S52, YES), 발생한 이벤트의 내용에 따른 처리를 실행한다.

[0066] 발생한 이벤트가, 사이클 타이머(15)의 타임 아웃(사이클 T.O.)인 경우에는(단계 S53, YES), 센드 타이머(16)에 소정의 설정치를 세팅하고(단계 S54), 센드 타이머(16)를 기동한다(단계 S55).

[0067] 발생한 이벤트가, 센드 타이머(16)의 타임 아웃(센드 T.O.)인 경우에는(단계 S56, YES), 자국의 데이터를 송신시킨다(단계 S57). 이것은, 상기 자국의 데이터와 송신 요구를, 드라이버(11)에 전달하는 것이다. 이에 따라, 상기한 바와 같이, 드라이버(11)는, 상기 단계 S11의 데이터＆송신 요구를 받게 되어, 그 데이터를 상기 회선(A), 회선(B)의 양 계에 송신하게 된다(단계 S12).

[0068] 또한, 기본적으로는, 상기 단계 S55에서 기동한 센드 타이머(16)가, 타이머 업 한 경우에, 상기 단계 S56가 YES가 되게 된다.

또, 발생한 이벤트가, 커먼 메모리 프레임 수신인 경우에는(단계 S58, YES), 이 커먼 메모리 프레임의 데이터를, 도시되지 않은 커먼 메모리의 해당 영역에 저장한다(단계 S59). 또한, 여기에서는, 상기 단계 S57의 처리에 따라 송신되는 프레임을, 커먼 메모리 프레임이라 부르는 것으로 한다. 상기 도 2의 (b) 등의 처리에 의해, 임의의 타국이 상기 단계 S57의 처리에 의해 송신한 커먼 메모리 프레임을 드라이버(11)가 수신하고, 이것을 드라이버(11)가 상기 단계 S25에 의해 처리부(14)에 전달하면, 상기 단계 S58의 판정이 YES가 되게 된다.

[0069] 또, 수신 프레임이, 커먼 메모리 프레임이 아니고, 예컨대 동기화 프레임인 경우에는, 이하에 설명하는 처리가 실행된다.

즉, 마스터 노드는, 상기 커먼 메모리 프레임뿐만 아니라, 다른 타이밍으로, 사이클 타이머(15)의 동기화를 위한 동기화 프레임을 송신하는 경우가 있다. 이것은, 임의의 목적지 노드에 대해 송신하는 것이다. 목적지 노드 이외의 각 노드(10)는, 상기 동기화 프레임을 수신하면, 이것을 중계한다. 목적지 노드는, 상기 동기화 프레임을 수신하면, 중계하지 않고, 동기 응답 프레임을 송신원 노드(마스터 노드)에 답신한다. 이 처리가, 도 5에 나타내는 단계 S60. S61의 처리이다.

[0070] 즉, 발생한 이벤트가, 자국 앞으로의 동기화 프레임의 수신인 경우에는(단계 S60, YES), 상기 동기 응답 프레임을 드라이버(11)에 전달하여, 송신원 노드(마스터 노드)에 송신시킨다(단계 S61).

[0071] 또한, 시스템을 구성하는 복수의 노드(10) 중 어느 하나의 국(일례에서는, 국(1), 국(2), 국(3), 국(4) 중의 어느 것)이, 상기 마스터 노드로서 동작하도록 미리 설정되어 있거나, 혹은, 국번(局番)이나 MAC 어드레스 등의 오름차순(昇順) 또는 내림차순(降順) 등으로 우선도에 대한 판정을 실시하여, 상기 마스터 노드로서 동작한다. 마스터 노드 이외의 노드(10)는, 기본적으로는 모두, 슬레이브 노드로서 동작하게 된다. 그리고, 마스터 노드는, 상기 동기화 프레임 등에 의해, 모든 슬레이브 노드의 사이클 타이머(15)를, 자기 노드의 사이클 타이머(15)에 동기시킨다. 이것에 대해서는, 종래 기술 문헌 등에 기재되어 있어, 여기에서는 더 이상 상세하게는 설명하지 않기로 한다.

[0072] 또한, 한편, 일례로서는 예컨대, 상기 마스터 노드는, 상기 동기화 프레임을 송신할 때에, 예컨대 도 2의 (a)의 단계 S12의 처리에 의해 회선(A), 회선(B)의 양 계에 송신한다. 이에 따라, 목적지의 슬레이브 노드는, 먼저 도착(先着)한 동기화 프레임을 수신하면, 예컨대 도 3, 도 5의 처리의 경우에는, 드라이버(11)가 단계 S34의 처리에 의해 동기화 프레임을 처리부(14)에 전달하고, 이에 따라 처리부(14)는 상기 단계 S60이 YES가 되어 단계 S61의 처리를 행하게 된다. 이에 따라, 드라이버(11)는, 상기 단계 S12의 처리에 의해, 상기 동기 응답 프레임을 양 계에 송신하게 된다. 그리고, 마스터 노드에 있어서, 먼저 도착한 동기 응답 프레임이, 단계 S34의 처리에 의해 처리부(14)에 전달되게 된다. 또한, 마스터 노드, 목적지 슬레이브 노드의 양방 모두, 나중에 도착(後着)한 프레임이나 자국의 송신 프레임은 파기된다(단계 S35).

[0073] 이상의 처리에 의하면, 결과적으로, 마스터 노드-목적지 슬레이브 노드 사이를, 프레임이 최단 루트로 왕복하게 된다.

그리고, 이 최단 루트에 의한 프레임 왕복에 소요되는 시간이, 마스터 노드로 계측되고, 그 계측 시간의 반(半分)이 되는 시간이, 마스터 노드-목적지 슬레이브 노드 간의 통신 시간(통신 지연 시간)으로서 산출되게 된다. 상기 통신 지연 시간을 이용하여 사이클 타이머(15)의 동기화를 도모하는 처리에 대해서는, 종래 기술이므로, 여기에서는 특별히 설명하지 않는다.

[0074] 또한, 발생한 이벤트가, 상술한 각종 이벤트 중 어느 것도 아닌 경우에는(단계 S60, NO), 발생한 이벤트에 따른 처리를 실행하는데, 이것에 대해서는 특별히 도시·설명은 하지 않는 것으로 한다.

[0075] 여기서, 도 14에서 설명한 바와 같이, 종래 기술에서는 센드 타이머의 설정치는, 모든 국에서 서로 다른 값이 설정되는 것이었다. 이에 대하여 본 수법에서는, 일례로서는, 모든 국에서 동일한 설정치가 세팅되는 것으로 한다(완전히 동일한 것으로 한정되지 않으며, 거의 동일해도 되는 것으로 한다. 즉, 다소 달라도 되는 것으로 한다).

[0076] 환언하면, 종래 기술의 경우, 단계 S54의 센드 타이머 설정치는, 각 노드마다, 일례로서는 하기의 산출식에 의해 결정되었다.

설정치=TC 대역 시간＋(슬롯 단위시간×자국의 할당 슬롯 번호)

슬롯 단위시간은, 상기 송신 타임 슬롯(105,108 등)의 길이이며, 일례로서는, 슬롯 단위시간=TS 대역 시간÷국 수, 등으로 한다. 또, 할당 슬롯 번호는 「‘0’과 자연수」이며, 예컨대 국 수=N대로 했을 경우, 0, 1, 2, …, N-1 중의 어느 것이, 각 국에 중복되지 않게 할당되는 것이다.

[0077] 한편, 본 수법의 경우, 일례로서는 모든 노드에 같은 센드 타이머 설정치가 미리 설정되어 있다. 그 일례를 하기에 나타낸다.

설정치=TC 대역 시간＋α(α; 0 또는 임의의 플러스의 값).

[0078] 도 6은, 본 수법에 따른 네트워크 시스템의 자국 데이터 송신과 관계되는 동작을 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 각 노드(10)마다, 사이클 타이머(15)에 의해 생성되는 스캔 시간(21)(데이터 교환 주기)마다, 상기 단계 S54, S55의 처리가 실행되어, 센드 타이머(16)가 동작을 개시한다. 상기한 바와 같이, 모든 노드(10)의 센드 타이머(16)에는, 임의의 동일한 값이 설정되므로, 도 6에 나타낸 바와 같이 모든 센드 타이머(16)가 동일 타이밍으로 타이머 업 한다. 이에 따라, 모든 노드(10)에서 동시에 상기 단계 S57의 처리(자국 데이터 프레임(26)의 송신)가 행해지게 된다.

[0079] 단, 이것은 일례이며, 본 예로 한정되지 않는다. 기본적으로는, 모든 노드(10)에서 동시에 상기 단계 S57의 처리(자국 데이터 프레임(26)의 송신)가 행해지도록 할 수 있으면, 어떤 수법이어도 무방하다. 또한, 이 경우의 “동시에”는, 완전하게 동시인 경우로 한정되지 않으며, 다소의 어긋남이 있어도 무방하다.

[0080] 상기 자국 데이터를 동시에 송신하기 위하여, 예컨대 상기와 같이 모든 센드 타이머(16)가 동일한 타이밍으로 타이머 업 하도록 구성하는 것이며, 이것을 실현하기 위한 일례로서, 사이클 타이머(15)의 동기화를 도모하여, 모든 노드(10)의 센드 타이머(16)에 동일한 값이 설정되도록 하고 있지만, 이러한 예로 한정되지 않는다.

[0081] 예컨대 일례로서는, 센드 타이머(16)의 기동부터 타이머 업까지의 시간(카운트 수 등)이 동일해지면 되는 것이며, 이를 실현하는 방법의 일례가 상기한 바와 같이 설정치를 동일하게 하는 것이지만, 이러한 예로 한정되지 않는다. 예컨대, 각 센드 타이머(16)의 초기값(기동시의 값)이 다르면, 당연히 설정치도 다르게 된다. 예컨대 상기 카운트 수를 ‘1000’으로 한 경우로서, 예컨대 국(1)의 센드 타이머(16)의 초기값은 ‘0’, 국(2)의 센드 타이머(16)의 초기값은 ‘1000’, 국(3)의 센드 타이머(16)의 초기값은 ‘2000’, 국(4)의 센드 타이머(16)의 초기값은 ‘3000’인 것으로 한다. 이 경우, 각 센드 타이머(16)의 상기 단계 S54에서 세팅하는 설정치를, 국(1)이 ‘1000’, 국(2)이 ‘2000’, 국(3)이 ‘3000’, 국(4)이 ‘4000’으로 하면, 모든 노드(10)에 있어서 센드 타이머(16)의 타이머 업까지의 카운트 수가 ‘1000’이 된다. 이에 따라, 모든 센드 타이머(16)가 동일한 타이밍으로 타이머 업 하게 된다.

[0082] 상술한 바와 같이, 본 수법에서는, 일례로서는, 모든 센드 타이머(16)가 동일한 타이밍으로 타이머 업 하도록 구성하면 되며, 이를 위한 방법은 무엇이든 좋다. 예컨대, 모든 노드(10)의 센드 타이머(16)가, 동일한 타이밍으로 기동하고 또한 동일 시간 후에 타이머 업 함에 따라, 모든 센드 타이머(16)가 동일한 타이밍으로 타이머 업 하도록 구성하는 것이면, 무엇이든 좋다. 또, 본 예로 한정되는 것도 아니다.

[0083] 더욱이, 본 수법에서는, 반드시 모든 센드 타이머(16)가 동일한 타이밍으로 타이머 업 하도록 구성하지 않아도 되며, 결과적으로 모든 노드(10)의 자국 데이터 송신 타이밍이 동일해지는 것이라면, 무엇이든 좋다.

[0084] 그리고, 상기 “동일한 타이밍”이란, 완전히 동일한 타이밍으로 한정하지 않고, 다소의 어긋남이 있어도 되는 것으로 한다.

또한, 도시된 예에서는, 노드(10)는 5대가 있는 것으로 하고, 도시된 제1 센드 타이머~ 제5 센드 타이머는, 해당 5대의 노드(10) 각각의 센드 타이머(16)를 의미한다.

[0085] 또한, 상기 동일한 타이밍으로 데이터 송신이 행해지기 위해서는, 모든 노드의 사이클 타이머가 동기하고 있는 것이 전제가 되지만, 이것은 상기 특허문헌 1, 2 등의 종래 기술로 실현되고 있으므로, 여기에서는 특별히 상세하게는 설명하지 않겠으며, 이하에서는, 간단하게 설명한다.

[0086] 우선, 상기 사이클 타이머 동기를 위해, 종래 기술에서는, 마스터 노드와 각 슬레이브 노드 간의 전송 지연 시간을 구하였다. 이는, 특정 패킷이 마스터 노드-슬레이브 노드 사이를 왕복하는데 걸리는 시간을 실측하여, 그 실측치의 반을 전송 지연 시간으로 한 것이다. 각 슬레이브 노드는, 상기 특정 패킷을 수신하면, 이것을 즉시 마스터 노드에 답신하였다. 본 수법에서도, 기본적으로는 이와 같은 처리를 실시하여 전송 지연 시간을 구한다. 즉, 특정 패킷의 경우에는, 링형 네트워크를 한 바퀴 돌게 하는 것이 아니라, 각 슬레이브 노드를 순차적인 목적지로 하여, 목적지인 슬레이브 노드까지 특정 패킷을 중계시킨다. 그리고, 목적지인 슬레이브 노드는, 특정 패킷을 수신하면, 즉시 이것을 마스터 노드에 답신한다.

[0087] 단, 본 예의 경우, 마스터 노드는, 회선(A), 회선(B)의 양 계에 상기 특정 패킷을 송신하고, 목적지 슬레이브 노드는 특정 패킷을 2개의 통신 경로에 의해 2회 수신하게 된다. 목적지 슬레이브 노드는, 최초로 수신한 특정 패킷에 대해서만 상기 답신 처리를 실시하고, 두 번째로 수신한 특정 패킷은 파기한다. 즉, 마스터 노드-각 슬레이브 노드 간의 최단 루트의 전송 지연 시간을 구하게 된다.

[0088] 또한, 본 설명에서는 특별히 마스터 노드, 슬레이브 노드의 구별없이 설명하고 있지만, 여기에서는 가령 도 1의 국(1)이 마스터 노드인 것으로 한다. 그리고, 국(1)이 예컨대 목적지를 국(2)으로 하는 특정 패킷을 회선(A), 회선(B)의 양 계에 송신했을 경우, 국(2)은, 우선, 통신선(12a)을 통해 특정 패킷을 수신하게 되며, 즉시 이것을 통신선(13a)을 통해 국(1)에 답신한다. 그 후, 국(2)은, 회선(B)에 의해 국(4), 국(3)에 의해 중계된 특정 패킷을, 통신선(13b)을 통해 수신하게 되지만, 이 특정 패킷은 파기한다.

[0089] 이와 같이 하여, 마스터 노드(국(1))－국(2) 사이의 전송 지연 시간, 즉 최단 루트에 의한 국(1)－국(2) 사이의 통신에 걸리는 시간이 구해지게 된다. 국(1)－국(3) 사이, 국(1)－국(4) 사이의 전송 지연 시간도, 마찬가지로 하여 구해지게 된다.

[0090] 도 6에 나타낸 바와 같이, 데이터 교환 주기인 스캔 시간(21)은, 시각을 맞추는 데에 사용하는 TC 대역(22)과 데이터 교환에 사용하는 TS 대역(23)으로 구성된다. TC 대역(22)에서는, 예컨대 특허문헌 2의 노드 동기 방법 등에 의해, 시각 동기를 행하기 위한 동기 프레임(24)이, 마스터 노드에 의해 전송로 상에 송신된다. 각 슬레이브 노드는 상기 동기 프레임(24)의 수신 타이밍과 상기 전송 지연 시간에 근거하여, 자국의 사이클 타이머(15)를 마스터 노드의 사이클 타이머(15)에 동기화한다. 이 처리가, 도 5에 나타내는 단계 S62. S63의 처리이다. 즉, 발생한 이벤트가, 동기 프레임의 수신인 경우에(단계 S62, YES), 사이클 타이머를 동기화한다(단계 S63).

[0091] 또한, 상술한 동기화 프레임이 상기 특정 패킷의 일례이지만, 동기화 프레임은 동기 프레임(24)과는 다른 것이다.

또, 도 6에 있어서는 사이클 타이머(15)의 동작을 1개만 나타내고 있지만, 각 노드(10)는, 각각, 자국의 사이클 타이머(15)에 근거하여 동작한다. 상기한 바와 같이, 모든 사이클 타이머(15)가 동기하고 있다는 전제에 따라, 1개만 나타내고 있는 것이다.

[0092] 도 7에, 본 수법에 따른 시스템 전체의 데이터 송수신 동작을 나타낸다.

또한, 도 7은, 도 1에 나타내는 국(1)과 국(4)의 사이에 추가로 국(5)이 설치되어, 전체적으로 5대의 노드(10)로 이루어지는 구성에 있어서의 동작을 나타내는 것으로 한다.

[0093] 또, 도 7은, 도 16과 마찬가지로, 도시된 직사각형은 송수신 데이터(패킷)를 나타내고, 각 국마다, 상측이 수신, 하측이 송신을 나타낸다. 또한, 횡축은 시간이다. 또, 직사각형 안에는 송신원의 국이 기술되어 있다. 또, 도 7에는, 상기 센드 타이머(16)가 타이머 업한 시점부터 나타내고 있다. 이에 따라, 도면의 상측 좌단에 나타낸 바와 같이, 각 국은 동시에 자국의 데이터를 송신하고 있다. 예컨대, 국(1)은, 도시된 직사각형 내부가 “국(1)”인 데이터를 송신하고 있다.

[0094] TS 대역에서 모든 노드(10) 사이의 상호의 데이터 교환을 실시한다. 각 노드(10)는, 상기 도 6에 나타내는 송신 타이밍으로 회선(A) 및 회선(B)에 동일한 프레임(자국 데이터)을 송신한다. 각 노드(10)는, 상류의 인접 노드(인접국)로부터 전달된 프레임을 수신했을 경우, 송신원이 자국인 경우 이외에는, 수신한 프레임을 하류의 인접 노드에 대해 중계한다.

[0095] 또한, 상기와 같이, 회선(A)과 회선(B)의 양 계에 데이터 송신하는 것이며, 이에 따라, 도 7에는 회선(A), 회선(B) 각각에 대하여 데이터 송수신 동작을 나타내는데, 여기에서는 간단화를 위해 회선(A)에 대해서만 설명하겠으나, 회선(B)에 대해서도 회선(A)과 마찬가지인 것으로 간주해도 무방하다.

[0096] 여기에서는, 회선(A)에 관해서는, 가령 국(1)을 기준으로 하여 생각한다면, 국(1)→국(2)→국(3)→국(4)→국(5)→국(1)의 순으로 패킷이 순회하는 것으로 한다.

즉, 회선(A)에 관해서는, 국(1)에서 보면, 하류측의 인접국은 국(2)이며, 상류측의 인접국은 국(5)이 된다. 이에 따라, 도 7에 나타내는 회선(A)과 관계되는 동작의 경우, 국(1)의 송신 데이터(그 내부가 “국(1)”인 직사각형)는, 국(2)이 수신하게 된다. 또, 국(1)은, 이 “국(1)” 데이터 송신 중에, 도시된 바와 같이, “국(5)” 데이터의 수신을 개시하게 된다. “국(1)” 데이터와 “국(5)” 데이터의 송신 타이밍은 같지만, 통신로에 따른 지연 등에 의해, 수신 타이밍이 다소 지연된다.

[0097] 상기 국(1)에 관한 동작은, 타국(他局)에 대해서도 마찬가지이며, 예컨대 국(3)은, 자국(自局) 데이터를 국(4)에 송신하고, 이 데이터 송신 중에 도시된 바와 같이 “국(2)” 데이터의 수신을 개시하게 된다.

[0098] 그리고, 예컨대 국(1)은, 상기 “국(5)” 데이터를 수신 완료하면, 즉시, 이 “국(5)” 데이터를 국(2)에 전송한다. 즉, “국(5)” 데이터를 중계한다. 또한, 수신 데이터를 모두 수신 완료할 때까지는, 이 수신 데이터를 전송할 수 없다. 그리고, 국(1)은, 해당 “국(5)” 데이터의 전송 처리 중에, 도시된 바와 같이 이번에는 국(5)으로부터 전송되어 오는 “국(4)” 데이터의 수신을 개시하게 된다. 그리고, 수신 완료하였으면, 즉시 “국(4)” 데이터의 전송을 개시하게 된다.

[0099] 그 후에도, 국(1)은, 도시된 바와 같이, “국(3)” 데이터, “국(2)” 데이터를 순차적으로 중계(수신하여 전송)하게 되고, 더욱이 그 후에 도시된 바와 같이 “국(1)” 데이터를 수신하게 된다. 즉, 자국 데이터가 회선(A)을 한 바퀴 돌고 돌아온 것이 된다. 이 경우, 국(1)에서는, 상기 단계 S21의 판정이 NO가 되며, 이로써 상기 단계 S23의 처리를 실시한다(수신한 “국(1)” 데이터를 파기한다).

[0100] 다른 국에 대해서도, 상기 국(1)의 동작과 대략 같은 동작을 하게 되고, 최후에는 자국의 송신 데이터를 수신하게 되어, 이것을 파기하게 된다. 물론, 이것은 도 2의 (b)에 나타내는 일례의 경우이며, 상기한 바와 같이, 이러한 예로 한정되는 것은 아니다.

[0101] 이와 같이 하여, 도 7에 나타낸 바와 같이, 모든 노드(10)가, 거의 빈 시간 없이, 송수신 처리를 실행하게 되어, 상기 도 16에 나타낸 종래 수법에 비해, 단시간에 모든 노드 간의 데이터 교환이 완료됨은 분명하다. 그리고, 이에 따라 종래에 비해, 데이터량을 늘려도 되고, 혹은, 사이클 타이머(15)의 설정치를 작게 하여, 스캔 시간을 짧게 해도 된다.

[0102] 종래 기술과 같이 각 노드 간의 통신 대역이 미사용 상태가 되지 않기 때문에, 모든 노드 사이에서 서로 데이터 교환하기 위해 필요한 시간이 단축되며, 남은 대역 시간에 있어서 한층 더 데이터 교환할 수 있게 되어, 네트워크상의 데이터량을 늘릴 수가 있다. 또, 그 남은 대역 시간을 다음 스캔 시간으로서 사용함으로써, 데이터 교환 주기의 고속화를 실현할 수가 있다.

[0103] 또, 여기에서는 상기와 같이 회선(A)의 동작에 대해 설명하였으나, 회선(B)에 대해서도 마찬가지로 하여 패킷이 링형 네트워크를 한 바퀴 돌게 된다. 그리고, 정상이라면 상기한 바와 같이, 각 노드(10)는, 같은 패킷을 회선(A)과 회선(B)의 양방으로부터 수취하게 된다. 그리고, 나중에 수취한 패킷은, 상기 단계 S26의 처리가 실행되게 되어 파기되게 된다.

[0104] 예컨대 국(1)은, 상기 회선(A)에 관해서는 “국(5)” 데이터를, 국(5)→국(1)에 의해 수신하게 되어, 빠른 단계로 수신하게 된다. 한편, 회선(B)에 관해서는 “국(5)” 데이터를, 국(5)→국(4)→국(3)→국(2)→국(1)에 의해 수신하게 되어, 종반에 수신하게 된다. 즉, 국(1)은 “국(5)” 데이터를, 1회째에는 회선(A)으로부터 수신하고, 2회째에 회선(B)으로부터 수신하게 되어, 1회째에는 단계 S25의 처리를 행하지만, 2회째에는 단계 S26의 처리를 행하게 된다. 단, 이것은 일례이며, 이러한 예로 한정되지 않고, 예컨대, 1회째에는 단계 S26의 처리를 행하지만, 2회째에는 단계 S25의 처리를 행하도록 해도 무방하다. 이와 같이, 동일한 프레임을 2개 수신했을 경우에는, 선착 우선 또는 후착 우선으로 한쪽을 파기하고 다른 쪽을 수취한다.

[0105] 또, 도 7에 나타내는 예는, 모든 노드(10)의 송신 데이터량이 같은 경우를 나타내고 있지만, 본 수법은, 송신 데이터량이 각 국에서 다른 경우라 하더라도, 상기 효과를 얻을 수 있는 것이다. 이에 대하여, 도 8에 구체적인 예를 나타내어 설명한다.

[0106] 또한, 여기에서는 1개의 패킷으로 송신할 수 있는 데이터량에 상한(上限)이 있는 것으로 하고, 이로써 송신 데이터량이 많은 경우에는 복수의 패킷으로 나누어 송신하는 것으로 한다. 그리고, 도 8에 나타내는 예에서는, 국(1)과 국(4)은 1개의 패킷만 송신하고, 국(2)은 3개의 패킷을 송신하며, 국(3)은 2개의 패킷을 송신하는 것으로 한다. 즉, 국(2)이 가장 송신 데이터량이 많고, 다음으로 많은 것이 국(4)이 된다.

[0107] 또, 도 8에서는, 도 7과는 달리, 도 1에 나타내는 구성에 있어서의 동작을 나타내는 것으로 한다. 따라서, 노드(10)의 수는 4대(국(1), 국(2), 국(3), 국(4))이다. 그리고, 여기에서는, 회선(A)과 관계되는 동작만을 나타내고, 회선(B)에 대해서는 생략하고 있다. 회선(A)에서는, 예컨대, 국(1)→국(2)→국(3)→국(4)→국(1)의 순으로 패킷이 한 바퀴 돈다.

[0108] 도 8에 있어서, 4대의 각 국(국(1), 국(2), 국(3), 국(4))은, 각각, 예컨대 TS 대역의 최초로 자국의 센드 타이머(16)가 타이머 업 함에 따라, 자국의 데이터의 송신을 개시한다. 국(1)을 예로 들면, 자국의 데이터(“국(1)” 데이터)를 송신 개시하고, 그 송신 동작 중에, “국(4)” 데이터의 수신을 개시한다. “국(1)” 데이터를 송신 완료하고, 그 후, “국(4)” 데이터를 수신 완료하면 즉시 “국(4)” 데이터를 국(2)에 전송 개시한다. 그 후, 2개의 “국(3)” 데이터를 순차적으로 수신하여, 이들도 순차적으로, 국(2)에 중계한다. 그 후, 3개의 “국(2)” 데이터를 순차적으로 수신하여, 이들도 순차적으로, 국(2)에 중계한다. 그 후, “국(1)” 데이터를 수신하였으면, 이것은 상기한 바와 같이 파기하게 된다(도 2의 (b)의 예의 경우).

[0109] 계속해서, 도 8에 나타내는 국(2)의 동작에 대해 설명한다.

상기한 내용으로부터, 국(2)은, 3개의 자국 데이터(“국(2)” 데이터)를 송신하게 된다. 여기서, 예컨대 드라이버(11)가 후술하는 FIFO 메모리와 송신 전용 칩(IC 등)을 구비하는 구성의 경우, 드라이버(11)는 상기 3개의 “국(2)” 데이터를 FIFO 메모리에 저장한다. 송신 전용 칩은 FIFO 메모리의 저장 데이터를 순차적으로 취출(取出)하여 송신한다. 우선, 상기 3개의 “국(2)” 데이터 중 최초의 “국(2)” 데이터를 취출하여 송신 개시한다. 도시된 예에서는, 이 송신 처리 중에 “국(1)” 데이터의 수신이 개시되어 있으며, “국(1)” 데이터를 수신 완료하였으면 이것을 FIFO 메모리에 저장한다. 또한, 그 후, “국(4)” 데이터의 수신을 개시하여, “국(4)” 데이터를 수신 완료하였으면 이것을 FIFO 메모리에 저장한다.

[0110] 송신 전용 칩은 FIFO 메모리의 저장 데이터를 저장 순으로 순차적으로 취출하여 송신하기 때문에, 상기한 예에서는 도시된 바와 같이, 우선, 상기 3개의 “국(2)” 데이터를 순차적으로 송신하고, 이어서, “국(1)” 데이터를 송신하며, 그 후, “국(4)” 데이터를 송신하게 된다. 또한, “국(1)” 데이터, “국(4)” 데이터의 송신은, 중계(전송) 처리이다. 또, 송신처는 하류의 인접국인 국(3)이다.

[0111] 국(2)은, 더욱이, 2개의 “국(3)” 데이터도 순차적으로 수신하며, 이들도 이미 수신이 끝난 타국 데이터를 중계 완료한 후에, 중계를 실시한다. 또한, 3개의 자국 데이터(“국(2)” 데이터)도 순차적으로 수신하게 되는데, 이들 모두 상기 단계 S23에 의해 파기하게 된다.

[0112] 한편, 상기한 예에서는, 자국 데이터를 수신하였으면 파기하는 것으로 하였으나, 이러한 예로 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 자국의 하류측의 인접국이 송신원인 패킷을 수신하였으면, 이 패킷의 데이터를 취득하지만 중계는 실시하지 않도록(예컨대 파기하도록) 하여도 된다. 당연한 일이지만 송신원은 이 패킷의 데이터를 취득할 필요는 없으며, 상기 단계 S23와 같이 단순히 파기할 뿐이기 때문에, 이 패킷을 중계하는 처리는 불필요하며, 이러한 불필요한 작업을 생략하기 위해 상기 처리를 하도록 해도 무방하다. 이로써, 더욱 단시간에 모든 노드의 데이터 교환이 완료되게 된다.

[0113] 국(3), 국(4)의 동작에 대해서도 상기 국(1), 국(2)과 대략 마찬가지이므로, 설명은 생략한다.

여기서, 도 1의 (b)에 나타내는 구성을 이용하여, 도 8의 동작에 대해 추가로 설명한다.

우선, 도 1의 (b)에 나타내는 드라이버(11)는, 도시되지 않은 FIFO 메모리와 송신 전용 칩을 구비하는 것으로 한다. FIFO 메모리와 송신 전용 칩(IC 등)은, 회선(A)용과 회선(B)용이 각각 설치되어 있다. 예컨대, 회선(A)용의 송신 전용 칩은, 회선(A)용의 FIFO 메모리에 임의의 1 이상의 데이터 프레임이 있는 경우에는, 이것을 순차적으로, 회선(A) 상에 송신한다. 예컨대, 국(2)의 경우, 통신선(12b) 상에(즉 국(3)에 대해서) 데이터 프레임을 송신하게 된다.

[0114] 한편, 드라이버(11) 본체는, 상기 단계 S12 또는 단계 S22의 처리시에는, 자국 데이터 프레임 또는 수신한 데이터 프레임을, 해당하는 FIFO 메모리에 저장하는 처리를 행하게 된다. 상기 도 8에서 설명한 국(2)을 예로 하면, 국(2)은, 우선 단계 S12의 처리에 의해, 3개의 데이터 프레임으로 이루어지는 자국 데이터를, 회선(A), 회선(B)의 양 계에 송신한다. 여기에서는 회선(A)에 대해서만 설명하자면, 회선(A)에 대응하는 FIFO 메모리에, 상기 3개의 “국(2)” 데이터 프레임을, 순차적으로, 저장하게 된다.

[0115] 이에 따라, 회선(A)에 대응하는 송신 전용 칩은, 이 3개의 “국(2)” 데이터 프레임을, 순차적으로, 통신선(12b) 상에 송신하게 된다. 이에 따라, 도 8에서 설명한 바와 같이, 국(2)은, 3개의 자국 데이터(“국(2)” 데이터)를 순차적으로 국(3)에 송신하게 된다. 그리고, 이러한 처리 중에, 도 8에서 설명한 바와 같이, 국(2)은, “국(1)” 데이터, “국(4)” 데이터 등을 순차적으로 수신하게 되며, 이들을 단계 S22의 중계 처리에 의해, 회선(A)에 대응하는 FIFO 메모리에 순차적으로 저장하게 된다. 이에 따라, 도 8에서 설명한 바와 같이, 국(2)은, 3개의 “국(2)” 데이터 프레임을 송신 완료하였으면, 계속해서, “국(1)” 데이터, “국(4)” 데이터 등을 순차적으로 송신하게 된다.

[0116] 단, 상기한 예로 한정되지 않으며, FIFO 메모리에는, 각 데이터의 저장 장소를 나타내는 정보(포인터(pointer) 등)가 저장되도록 하여도 된다. 송신 전용 칩은, FIFO 메모리로부터 포인터 등을 순차적으로 취출하여, 취출한 포인터 등이 나타내는 기억 영역의 데이터를 송신한다. 이 경우, 예컨대, 중계 처리시에는, 수신용의 소정의 기억 영역(수신 버퍼 등)에 수신 데이터를 저장해 가며, 수신 완료하였으면(수신 데이터를 저장 완료하였으면), 그 기억 영역(수신 버퍼 등)을 나타내는 포인터 등을 FIFO 메모리에 저장한다.

[0117] 도 9의 (b)에 상기 단계 S21, S23의 처리의 이미지를 나타내고, 도 9의 (a)에 상기 단계 S24, S26의 처리의 이미지를 나타낸다.

여기에서는, 각 노드(10)가 도시된 필터(33)의 기능을 가지는 것으로 하여 설명한다. 필터(33)에 의해, 상기 단계 S21, S23의 처리나 단계 S24, S26의 처리가 실현되는 것으로 한다. 또, 여기에서는 국(1)과 국(2)만 나타내지만, 다른 국이 있어도 무방하다(생략하고 있는 것으로 간주해도 된다). 그리고, 국(1)에 있어서의 패킷 수신과 관계되는 동작예를 설명한다.

[0118] 우선, 도 9의 (a)에 나타낸 바와 같이, 국(2)이 자국 데이터를 송신한 경우, 이것이 회선(A), 회선(B)를 통해 국(1)에 전달된다. 이들 양 계로부터의 2개의 패킷을 국(1)이 수신한 것이, 도시된 국(2) A회선 프레임(31), 국(2) B회선 프레임(32)이다. 필터(33)는, 이 2개의 데이터 프레임(31, 32) 중 어느 일방(一方)을, 선착 우선 또는 후착 우선으로 하여, 도시된 국(2) 프레임(34)으로서 자국 내에 도입한다.

[0119] 또, 도 9의 (b)에서는, 국(1)이 자국 데이터를 회선(A), 회선(B)의 양 계에 송신하고, 이들이 국(2) 등의 타국에 의해 중계되어, 최종적으로는 국(1)으로 돌아온 것이, 도시된 국(1) A회선 프레임(41), 국(1) B회선 프레임(42)인 것으로 한다. 이 경우, 필터(33)에 의해, 이들 2개의 데이터 프레임(41, 42)의 양측 모두, 상기 단계 S23에 의해 파기한다.

[0120] 또한, 본 수법의 적용 대상이 되는 네트워크 토폴로지는, 상기 링형이나 라인형의 예로 한정되지 않는다. 예컨대 일례로서는, 도 10에 나타내는 바와 같은 네트워크 토폴로지여도 무방하다. 또, 도 10에 있어서 임의의 2개의 노드(10) 사이를 접속하는 각 통신선(46)은, 상기 통신선(12a, 12b, 12c, 12d)이나 통신선(13a, 13b, 13c, 13d)에 상당하는 것으로 간주해도 된다. 또, 본 예의 제어 네트워크 시스템은, 이더넷(ethernet)으로 한정하는 것도 아니다.

[0121] 도 11은, 본 예의 제어 네트워크 시스템의 기능 블록도이다.

도 11의 제어 네트워크 시스템은, 복수의 노드 장치(50)로 이루어지며, 예컨대 개략적으로는, 복수의 노드 장치(50)가 동시에 데이터 송신하여도, 통신 간섭이 일어나지 않는 네트워크 시스템이다.

[0122] 더욱 자세하게는, 본 수법의 적용 대상이 되는 네트워크는, 예컨대, 복수의 통신선(61)으로 이루어지며, 각 통신선이 피어 투 피어(Peer to Peer)의 관계로 임의의 2개의 노드 장치(50) 사이를 접속하여 이루어지는 네트워크이다. 추가로 전이중 회선이다. 즉, 상향용 통신선과 하향용 통신선에 의해 구성된다. 즉, 각 노드 장치(50)가 동시에 데이터 송신하여도, 패킷 충돌이 일어나는 일이 없는 네트워크 구성이다. 더욱이, 통신선(61)에 의해 직접 접속되어 있지 않은 노드 장치(50) 간의 통신은, 다른 노드 장치(50)가 중계를 함으로써 실현되는 네트워크이기도 하다.

[0123] 그리고, 도 11에 나타내는 예에서는, 각 노드 장치(50)는, 각각, 제1 타이머(51), 데이터 송신부(52), 중계부(53)를 갖는다. 추가로 제2 타이머(54)를 가지는 것이어도 된다. 제1 타이머(51)의 일례가 상기 센드 타이머(16)이며, 제2 타이머(54)의 일례가 상기 사이클 타이머(15)인 것으로 간주해도 된다.

[0124] 데이터 송신부(52)는, 소정의 데이터 교환 주기마다(스캔 시간 내에), 제1 타이머(51)에 의해 생성되는 소정의 타이밍으로, 자(自)장치의 데이터를 인접국에 송신한다. 한편, 송신처는, 하류의 인접국이다.

[0125] 중계부(53)는, 임의의 (상류의) 인접국으로부터의 송신 데이터를 수신한 경우, 그 송신 데이터를 취득하는 동시에 다른 인접국에 중계한다.

그리고, 모든 노드 장치(50)의 상기 제1 타이머(51)에 의한 소정의 타이밍을, 동일 타이밍이 되도록 하는 것을 특징으로 한다. 또한, 동일하다는 것은 완전히 동일한 것으로 한정되는 것은 아니며, 다소의 어긋남이 있어도 된다. 즉, 동일은, 거의 동일인 경우도 포함하는 것으로 한다.

[0126] 예컨대, 모든 노드 장치(50)의 제1 타이머(51)의 설정치를 동일하게 함으로써, 모든 노드 장치(50)의 상기 제1 타이머(51)에 의한 소정의 타이밍을, 동일 타이밍으로 하는 것이지만, 이러한 예로 한정되지 않는다. 또한, 전제로서, 예컨대, 모든 노드 장치(50)의 상기 제2 타이머(54)를, 동기(同期)시켜 둘 필요가 있지만, 이러한 예로 한정되지 않는다. 동기시키는 방법은, 상기한 바와 같이, 종래 기술이다. 제2 타이머(54)에 의해 데이터 교환 주기가 생성된다.

[0127] 또, 예컨대, 각 노드 장치(50)가 데이터 송신부(52)에 의해 송신한 데이터는, 모두, 다른 노드 장치(50)의 중계부(53)에 의해 중계됨에 따라, 데이터 교환 주기 내에 모든 다른 노드 장치(50)에 수신·취득되어 모든 노드 장치 간의 상호의 데이터 교환이 완료되게 된다. 한편, 수신·취득은, 예컨대, 수신 그리고 취득의 의미이지만, 이러한 예로 한정되지 않는다.

[0128] 또, 예컨대, 도 11에 나타내는 예의 제어 네트워크 시스템은, 복수의 상기 노드 장치(50)와 복수의 통신선(61)으로 이루어지며, 각 통신선(61)이 임의의 2개의 노드 장치(50) 사이를 접속하고 있다. 그리고, 각 노드 장치(50)는, 자장치와 통신선에 의해 접속되어 있는 다른 노드 장치(50)인 상기 인접국과 통신 가능하다. 통신선에 의해 접속되어 있지 않은 노드 장치 간의 통신은, 다른 하나 이상의 노드 장치(50)가 상기 중계부(53)에 의해 중계함으로써 실현된다.

[0129] 또, 상기 통신선(61)은, 예컨대 전이중 회선이다.

또한, 예컨대, 도 11의 제어 네트워크 시스템은, 링형 또는 라인형의 네트워크이지만, 이러한 예로 한정되지 않는다.

[0130] 혹은, 예컨대, 도 11의 제어 네트워크 시스템은, 링형 또는 라인형의 토폴로지로 전이중의 통신회선에 의해 상기 각 노드 장치가 접속된 네트워크이다. 그리고, 예컨대, 데이터 송신부(52)는, 상기 전이중의 양 계에 자장치의 데이터를 송신한다.

[0131] 또한, 도 1에는, 링형의 전이중 회선의 예를 나타낸다. 라인형의 전이중 회선의 예를 도 12에 나타낸다. 도 12의 구성은, 도 1의 (b)에 있어서 통신선(12d) 및 통신선(13d)이, 존재하지 않는 구성으로 간주해도 된다. 이와 같은 라인형의 구성의 경우, 각 노드(10)의 송신 데이터는, 자국으로 돌아오는 일 없이, 양단의 노드(10)(본 예에서는 국(1), 국(4))에 도달한 시점에서 중계는 종료된다.

[0132] 또, 예컨대, 중계부(53)는, 수신한 데이터의 송신원이 자장치였을 경우에는, 중계를 하지 않고, 그 수신 데이터를 파기한다.

혹은, 예컨대, 중계부(53)는, 수신한 데이터의 송신원이 하류측의 인접국이었을 경우에는, 중계를 하지 않고, 그 수신 데이터를 파기한다.

[0133] 예컨대, 상기 데이터 교환 주기 내에, 모든 노드 장치(50)의 송신 데이터가, 각각, 상기 중계가 반복됨에 따라 모든 다른 노드 장치(50)에 수신됨으로써, 모든 노드 장치 간의 데이터 교환이 완료된다.

[0134] 또, 노드 장치(50)는, CPU/MPU 등의 연산 프로세서나 메모리 등의 기억부를 구비한다. 기억부에는 미리 소정의 애플리케이션 프로그램이 기억되어 있다. 연산 프로세서가, 이 애플리케이션 프로그램을 실행함으로써, 상기 데이터 송신부(52)나 중계부(53)의 처리 기능이 실현된다. 혹은, 연산 프로세서가, 그 응용 프로그램을 실행함으로써, 상기 도 2의 (a), (b), 도 3, 도 4, 도 5에 나타낸 플로우차트의 처리가, 실현되는 것이라 할 수도 있다.

[0135] 상술한 바와 같이, 본 수법에서는, 예컨대 특허문헌 2 등의 노드 동기 방법에 의해 마스터 노드의 타이머와 동기된 타이머를 이용하여, 네트워크를 구성하고 있는 모든 노드(10)가, 동시에 자국 데이터의 송신을 좌우 양측에 이웃하는 인접 노드에 행한다. 자국 데이터의 송신 완료 후에는, 모든 노드(10)가, 각각, 자기 노드의 일방의 인접 노드로부터 수신한 프레임 데이터를, 타방의 인접 노드에 대해서 중계한다. 이와 같이, 구성 노드 간의 전이중 회선의 전송 대역을 동시에 사용하여, 전송 효율을 높여 네트워크 전체의 전송량의 대용량화 및 데이터 교환 주기의 고속화를 실현할 수 있도록 한다. 이에 따라, 예컨대, 링형 토폴로지 또는 라인형 토폴로지의 전이중 회선의 네트워크 시스템에 있어서, 네트워크상의 데이터량을 늘릴 수 있고, 데이터 교환 주기의 고속화를 실현할 수 있게 된다.

[0136] 또한, 대상은 제어용 네트워크 시스템이고, 상술한 바와 같이 소정의 데이터 교환 주기마다(스캔 시간 내에) 모든 노드 간의 데이터 교환을 완료할 필요가 있으며, 따라서 시스템을 구성하는 각 노드가 서로 데이터 교환을, 실시간성을 보증하고 실시할 필요가 있는 것임을 전제로 한다.

[0137] 또, 본 수법은, 상술한 실시예로 한정되지 않는다. 예컨대, 적용 대상은, 상기 “링형 토폴로지 또는 라인형 토폴로지의 전이중 회선의 네트워크 시스템”으로 한정되지 않는다. 토폴로지가 링형이나 라인형으로 한정되지 않는 것은 이미 기술한 바와 같다. 또한, 전이중 회선으로 한정하는 것은 아니며, 다중회선(사중회선 등)이어도 되고, 1회선이어도 된다.

[0138] 1회선의 경우, 예컨대 도 1에 나타내는 회선(A), 회선(B)의 각 통신회선(12, 13) 중 어느 일방만 존재하는 구성이 된다. 예컨대, 통신회선(12)만 존재하는 구성이 된다. 이와 같은 구성예를, 도 13에 나타낸다.

[0139] 또, 1회선의 경우에는, 사이클 타이머(15)의 동기를 취하기 위해, 예컨대 처음에는 도 1에 나타내는 2회선의 구성으로 하여 사이클 타이머(15)의 동기를 취한 후에, 1회선의 구성으로 변경하여, 1회선으로 운용시키도록 하지만, 이러한 예로 한정되는 것은 아니다. 예컨대 다른 예로서는 모든 노드(10)에 전파 시계를 설치함으로써, 각 노드(10)마다 자기의 전파 시계에 의한 시각에 사이클 타이머(15)를 맞춤으로써, 결과적으로 모든 노드의 사이클 타이머(15)가 동기하도록 해도 된다.

[0140] 또, 1회선의 경우(여기에서는, 회선(A)만으로 한다), 각 노드(10)의 처리는, 기본적으로는 상기 도 2의 (a), 도 3, 도 4, 도 5의 처리와 대략 같지만, 일부가 다르다. 즉, 우선, 상기 단계 S12의 처리는, 회선(A)에만 데이터 송신하는 처리가 된다. 또, 수신 처리에 관해서는, 양 계로부터 2개의 패킷을 수신하는 일은 없게 되므로, 단계 S24, 단계 S43의 처리는 삭제되게 된다.

[0141] 본 발명의 제어 네트워크 시스템, 그 노드(10) 등에 의하면, 데이터 교환이 필요하게 되는 모든 노드(10)가 서로 데이터 교환할 때, 종래보다 단시간에 데이터 교환을 완료시킬 수가 있다. 따라서, 본 발명의 제어 네트워크를 사용한 제어 시스템에서는 데이터 리프레시(data refresh) 주기(정기적)를 고속화할 수 있으므로, 제어의 고속화가 도모된다. 나아가서는 고객 시스템에 있어서의 생산성 향상 등을 기대할 수가 있다.

[0142] 본 발명의 제어 네트워크 시스템, 그 노드 장치 등에 의하면, 데이터 교환이 필요하게 되는 모든 노드 장치가 서로 데이터 교환할 때, 종래보다 단시간에 데이터 교환을 완료시킬 수가 있다. 따라서, 본 발명의 제어 네트워크를 사용한 제어 시스템에서는 데이터 리프레시 주기(정기적)를 고속화할 수 있으므로, 제어의 고속화가 도모된다. 나아가서는 고객 시스템에 있어서의 생산성 향상 등을 기대할 수가 있다.

Claims (14)

1. 복수의 노드(node) 장치가 서로 데이터 교환하는 제어 네트워크 시스템으로서,
   상기 각 노드 장치는,
   소정의 데이터 교환 주기마다, 소정의 타이밍으로, 자장치(自裝置)의 데이터를 인접국(隣接局)에 송신하는 데이터 송신 수단과,
   임의의 인접국으로부터의 송신 데이터를 수신한 경우, 상기 송신 데이터를 취득하는 동시에 다른 인접국에 중계하는 중계 수단을 가지며,
   모든 노드 장치의 상기 소정의 타이밍을, 동일 타이밍으로 하는 것을 특징으로 하는
   제어 네트워크 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 각 노드 장치는, 추가로, 제1 타이머를 가지며,
   상기 제1 타이머를 이용하여 상기 소정의 타이밍을 생성하는 것을 특징으로 하는
   제어 네트워크 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 데이터 교환 주기 내에, 모든 상기 노드 장치의 송신 데이터가, 각각, 상기 중계가 반복됨에 따라 모든 다른 노드 장치에 수신됨으로써, 모든 노드 장치 간의 상호의 데이터 교환이 완료되는 것을 특징으로 하는
   제어 네트워크 시스템.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 중계 수단은, 상기 수신한 데이터의 송신원(送信元)이 자장치였을 경우에는, 상기 중계를 실시하지 않고, 상기 수신 데이터를 파기(破棄)하는 것을 특징으로 하는
   제어 네트워크 시스템.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 중계 수단은, 상기 수신한 데이터의 송신원이 하류측의 인접국이었을 경우에는, 상기 중계를 실시하지 않고, 상기 수신 데이터를 파기하는 것을 특징으로 하는
   제어 네트워크 시스템.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 각 노드 장치는, 제2 타이머를 추가로 가지며,
   상기 제2 타이머에 의해 상기 데이터 교환 주기가 생성되고,
   모든 노드 장치의 제2 타이머는, 동기되고 있는 것을 특징으로 하는
   제어 네트워크 시스템.
7. 제2항에 있어서,
   상기 모든 노드 장치의 상기 제1 타이머가, 동일 타이밍으로 기동하고 또한 동일 시간 후에 타이머 업 함으로써, 모든 노드 장치의 상기 소정의 타이밍을 동일 타이밍으로 하는 것을 특징으로 하는
   제어 네트워크 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   모든 노드 장치의 상기 제1 타이머의 설정치를 동일하게 함으로써, 상기 모든 노드 장치의 상기 제1 타이머에 의한 상기 소정의 타이밍을, 동일 타이밍으로 하는 것을 특징으로 하는
   제어 네트워크 시스템.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   임의의 상기 노드 장치와 관계되는 상기 인접국은, 상기 노드 장치와 통신선에 의해 접속되어 있으며 상기 노드 장치와 직접 통신할 수 있는 다른 노드 장치인 것을 특징으로 하는
   제어 네트워크 시스템.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어 네트워크 시스템은, 복수의 상기 노드 장치와 복수의 통신선으로 이루어지고, 각 통신선이 임의의 2개의 노드 장치 사이를 접속하고 있으며, 각 노드 장치가 상기 통신선에 의해 접속되어 있는 다른 노드 장치인 상기 인접국과 통신 가능하고, 통신선에 의해 접속되어 있지 않은 노드 장치 사이의 통신은 다른 하나 이상의 노드 장치가 중계함으로써 실현하는 네트워크인 것을 특징으로 하는
    제어 네트워크 시스템.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어 네트워크 시스템은, 링형 또는 라인형의 네트워크인 것을 특징으로 하는
    제어 네트워크 시스템.
12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어 네트워크 시스템은, 링형 또는 라인형의 토폴로지(topology)로 전이중(全二重)의 통신회선에 의해 상기 각 노드 장치가 접속된 네트워크이며,
    상기 데이터 송신 수단은, 상기 전이중의 양 계(系)에 상기 자장치의 데이터를 송신하는 것을 특징으로 하는
    제어 네트워크 시스템.
13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어 네트워크 시스템은, 복수의 상기 노드 장치가 동시에 데이터 송신하여도, 통신 간섭이 일어나지 않는 제어 네트워크 시스템인 것을 특징으로 하는
    제어 네트워크 시스템.
14. 복수의 노드 장치가 서로 데이터 교환하는 제어 네트워크 시스템에 있어서의 상기 각 노드 장치로서,
    소정의 데이터 교환 주기마다, 소정의 타이밍으로, 자장치의 데이터를 인접국에 송신하는 데이터 송신 수단과,
    임의의 인접국으로부터의 송신 데이터를 수신한 경우, 상기 송신 데이터를 취득하는 동시에 다른 인접국에 중계하는 중계 수단을 가지며,
    상기 소정의 타이밍이, 다른 모든 노드 장치에 있어서의 상기 소정의 타이밍과, 동일 타이밍인 것을 특징으로 하는
    제어 네트워크 시스템에 있어서의 노드 장치.

Images