JP3795017B2 - ネットワークバスにおいて適切な終端処理とエラーのない通信を維持するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、ネットワークバス上で確実に通信するためのシステムおよび方法に関し、特に、短絡状態、開路状態、またはネットワークデバイスが無意味なデータでネットワークバスを不適切に占有する状態を含む、様々なタイプのバス故障の場合においてネットワークバスにおける適切な終端処理とエラーのない通信を維持するためのシステムおよび方法に関する。

自動車産業や航空宇宙産業によって利用される、マルチメディア・エンターテーメントシステム、通信システム、プロセス制御システムや診断システムといったシステムは、より複雑になると、相互に通信したり、あるいは中央制御装置等と通信したりするためのデバイスを追加する必要が生じる。歴史的には、これらのシステムには様々なデバイス間の通信をサポートするためにそれらを結ぶ専用配線が備わっていた。だがシステムはより集積化しており通信の必要性が増大しているので、配線に必要なスペースや配線コストおよび付随設備の点で必要とされる専用配線量は急速に過大化する可能性がある。それだけではなく、専用配線の量が増大しているので、全体が一般的に複雑になりつつあり、同様に、組み付ける際やその後で、その配線のどこかが傷んだり破壊する可能性も高まっている。

こうしたことから、複数のデバイスを結ぶ共通の通信路を提供するためのネットワークバス（network busses）が開発されてきた。例えば自動車産業や航空宇宙産業向けの用途では、ネットワークバスは様々な構成部品を監視して診断情報やステータス情報を収集するために利用することができる。これに関して、様々な構成部品が受けているひずみ、加速度、圧力および／または温度に関する診断情報やステータス情報が収集され分析されることがある。更なる例として、ネットワークバスアーキテクチャは現在のところプロセス制御用途をはじめ、通信や、自動車、ミニバン、スポーツカー、航空機、ボート等の乗り物の乗員向けのマルチメディア情報配信といったものにも対応するよう開発が進められている。有利には、このネットワークバスは、ストリーミングオーディオ信号を含むオーディオ信号を選ばれたスピーカまたは乗り物の至る所にあるヘッドフォンジャックまで運ぶ。同様に、ネットワークバスは乗り物の乗員が持ち運ぶ携帯電話機との音声通信やデータ通信、並びにラップトップ型コンピュータや手持ちサイズの計算装置などとの通信に対応できる。また、ネットワークバスは、テレビ受像機、ビデオカセットレコーダないしは他のビデオソースから１つ以上のビデオモニタまでストリーミングビデオ信号を含むビデオ信号を伝送する場合がある。加えて、ネットワークバスはセンサ信号やアクチュエータ信号を動力伝達系装置、受動拘束装置、衝撃防護装置、電子制御方式運転装置等といったデバイスから、およびデバイスへ伝送する場合がある。

ネットワークバスに接続された様々なデバイスの他に、これらの様々なデバイスからデータを受信してそれらのデバイスにコマンドを送信するための１つ以上の制御装置もネットワークバスに一般的に接続される。とりわけ、これらのコマンドは、様々なデバイスがネットワークバス上で情報を伝送する仕方を含む、様々なデバイスの機能の仕方を指定する。更に、そうした制御装置は、乗り物の乗員といったオペレータから入力を受信することができる。この入力は例えばネットワークバス上で伝送される信号の発信源並びにその信号の宛先に関する表示を含むことができる。

従来、上記タイプのネットワークはアナログ方式のデータを伝送してきた。不運にも、アナログ信号はデータ伝送の間に信号に持ち込まれるノイズの影響を受けやすい。伝送信号の多くが小さな振幅で始まるとすれば、このノイズは信号を崩壊させ、信号対ノイズ比を信号の解像度を失わせるレベルまで小さくしかねない。さらに、これらのネットワークデバイスの多くは制御装置から或る程度の距離に散在しているので、これらのネットワークデバイスをその制御装置に接続している電線は配線のＤＣ抵抗による信号の劣化を引き起こすには十分なほどの長さがある場合がある。

これらの欠点を考えれば、デジタル方式ネットワークを利用することは有利であろう。しかし、多くの従来型デジタル方式ネットワークはそれ自体様々な問題に悩まされている。例えば、多くの既存のデジタル方式ネットワークは、各ネットワークデバイスに比較的高水準のプロセッサを備えることを要求する複雑化したプロトコルに従って稼働するので、ネットワークデバイスのコストが増大する。複雑化したプロトコルはデータ収集および制御に必要でないバス上のメッセージにオーバヘッドも持ち込む。このオーバヘッドはバス上で伝送できるデータサンプルの数に厳しい制限を加えることがあり得る。これらのネットワークには他の問題もある。例えば、それらは一般に収集および制御の両方に対応せず、それらは一般にただ比較的短い長さのネットワークに対応するだけである。その上、これらのネットワークは一般に、かさばるネットワークデバイスインタフェース（network device interface）や、遅いネットワークデータレートを有し、および／または低いネットワークデバイス総数（network device count）を有する。加えて、デジタル方式ネットワークを含む多くのコンピュータシステムは時間確定的な仕方（time-deterministic manner）では働かない。このため、一般にこれらのコンピュータシステムは、反復したりあるいは任意の精密なタイミングで解読および実行される、ネットワーク構成部品へのトリガーコマンドをスケジュールする能力に欠ける。

ネットワークのデジタル的またはアナログ的性質とは無関係に、ネットワークバスは導入時または導入後にダメージを受けることがある。このことについては、ネットワークバスは様々な制御装置やネットワークデバイスにわたってかなりの長さに及ぶことがある複数の導線ないし配線を一般的には含む。事故あるいは他の不測の事態が原因で、１つ以上の配線が破壊されて、開路（open circuit）が生じる場合がある。この結果、開路の一方の側にある構成部品は破壊された導線を介してその開路の他方の側にある構成部品と通信することが不可能となる。加えて、破壊された導線上で伝送された信号はその導線の破壊された端部によって特性インピーダンスの不整合が原因で反射されることになる。その後、反射信号は導線に沿って送り返され、それにより導線を伝送中の他の信号と強めあうように干渉したり、弱めあうように干渉することになる。開路の一方の側にある構成部品は毎秒数十キロビットといった比較的低いデータレートで通信することができるが、反射信号は一般に、毎秒数十メガビット等といったより高いデータレートでの構成部品間の効率的な通信を妨げるものである。開路によって発生した反射信号によって起こる弱めあう干渉によって、破壊された導線上の信号はノイズに対してより影響を受けやすくなり、そのため効率的な通信がさらに制限される。

ネットワークバスの１つ以上の導線が破壊された場合、２つの異なるアプローチの内の１つが一般的に採られてきた。１つのアプローチによれば、ネットワークバスは少なくとも一部の期間は未修理のままの状態にあり、反射信号によって崩壊しないように選ばれた比較的低いデータ転送レートであっても通信はネットワークバス上で継続される。多数の用途では通信はネットワークバスを介して比較的高いデータ転送レートで行われることが要求されるので、反射信号の有害な影響を減らすためにネットワークバス上のデータを故意に遅らせたりすることは、全く役に立たないとはいえないまでも、不適切な場合がある。代わりに、ネットワークバスを介した通信は中断することができ、技術者や修理人はネットワークバスを検査してネットワークバスの破壊部分を特定し、破壊された導線を物理的に修理することができる。修理が完了すると、ネットワークバス上の通信は再開が可能である。しかしながら、ネットワークバスの物理的修理ではたびたびネットワークバスは若干の期間サービスから取り除かれることが求められるが、この行為も時間にデリケートな用途または継続的なモニタリング若しくはフィードバックを要する他の用途といった一定の用途には不適切な場合がある。

ネットワークバスには開路に起因する故障の他に他のタイプの故障を有する場合がある。例えば、ネットワークバスを構成する１つ以上の組（ペア）の導線によって短絡が生じる場合がある。この場合、ネットワーク制御装置とネットワークデバイスはもはや短絡した導線の組を介して通信することは不可能である。このため、ネットワークバスはサービスから取り除かれなくてはならず、短絡箇所が特定されなくてはならない。そしてネットワークバスはそのネットワークバスを介して通信を再開する前に修理することが可能である。

ネットワークバスにおける短絡状態と開路状態の他に、ネットワークバスに電気的に接続されたネットワークデバイスが故障することがあり、その結果、ネットワークバスとそのネットワークバスに接続された他のネットワークデバイスにとっての問題が発生することがある。このことについては、ネットワークデバイスの一部の故障モードはネットワークバス上のその他のネットワークデバイスの継続した通信に逆影響を与えないものであり、自己完結型（self-limiting）である。しかしながらネットワークデバイスの他の故障モードはネットワークバス上に問題を発生させ、他のネットワークデバイスがネットワークバスを介して通信するのを事実上妨げる場合がある。ネットワークバス上に問題を起こすネットワークデバイスの故障モードの一例は、故障したネットワークデバイスが無意味なデータのストリームをネットワークバスに放出する場合に見られる。この状況において、ネットワークデバイスは一般的に「バブリング（babling）している」と言われる。

バブリングしているネットワークデバイスはネットワークバスのコントロールを独占する可能性があり、ネットワーク制御装置とその他のネットワークデバイスがネットワークバスを介して通信するのを妨げる可能性がある。この状況においては、バブリングしているネットワークデバイスはその他のネットワークデバイスとネットワーク制御装置がネットワークバスを介して通信することが可能となるように特定されるとともに当該ネットワークバスから取り外されなければならない。明らかなように、バブリングしているネットワークデバイスを特定してネットワークバスからそれを取り外すプロセスは時間を浪費する可能性があり、その期間中はネットワークバスはその他のネットワークデバイスとネットワーク制御装置との通信に利用することができない。

ネットワーク全体を故障させる可能性があるネットワークデバイスのさらに別のタイプの故障は、過大電流を引き起こすネットワークデバイス内部の短絡による故障である。ネットワークデバイスがネットワーク制御装置内の電源とネットワークバスの電力導線によって適正に供給できる電流量を超える電流を引き起こす場合、その他のネットワークデバイスに供給される電力電圧はそれらが動作不能なレベルまで降下するであろう。明らかなように、短絡したネットワークデバイスを特定してその後にその短絡したネットワークデバイスをネットワークバスから取り外すプロセスは時間を浪費することがあり、その期間中は、ネットワークバスはその他のネットワークデバイスとネットワーク制御装置との通信に利用することができない。

開路状態を有するネットワークバスの修理との関連ですでに述べたが、短絡状態を修理するためにあるいはバブリングしているネットワークデバイスをネットワークバスから取り外すためにネットワークバスをサービスから取り除くには、ネットワークバスがしばらくの間サービスから外されることが必要とされ、そのために時間にデリケートな用途あるいは継続的なモニタリング若しくはフィードバックを要する他の用途といった一定の用途には不適切な場合がある。

以上のことから、開路状態または短絡状態とバブリングしているネットワークデバイスによって引き起こされるネットワークバスの故障に対応することができる改良されたネットワークバスを開発することは有効である。さらには、その改良されたネットワークバスは、データ転送レートを遅らせる必要なしに、および、ネットワークバスを物理的に修理するためにそのネットワークバスをサービスから取り除く必要なしに、ネットワークバスに接続されたデバイス間の継続した通信を維持することが望ましい。

上記課題を解決するため、ネットワークバスの適切な終端処理を維持するためのシステムおよび方法が提供される。本発明によれば、このシステムおよび方法は、開路状態若しくは短絡状態またはバブリング（babbling）若しくは短絡したネットワークデバイスに起因するバス故障を特定することができ、そして自動的にネットワークバスを再構成して、データ転送レートを遅らせる必要なく、および、ネットワークバスを物理的に修理するために長期間当該サービスからそのネットワークバスを取り除く必要なく、通信を維持し続けることができる。このように本発明に係るシステムおよび方法によれば、開路状態若しくは短絡状態またはバブリング（babbling）しているネットワークデバイスに起因するバス故障の場合でもネットワークバス上での持続的な高速データ通信を維持することができる。

本発明の一つの特徴として、ネットワークバスを介して電気的に接続され、そのネットワークバスを介して通信するようにされた少なくとも１つのネットワークデバイスが提供される。このネットワークデバイスは、ネットワークバスが電力バスを含むものであってそのネットワークバスに信号を送信するとともにそのネットワークバスから信号を受信することが可能である。このシステムは、ネットワークバスに電気的に接続されておりそのネットワークバスを介してネットワークデバイスと直接通信するようにされたネットワーク制御装置（network controller）も具備する。このネットワーク制御装置はネットワークバスの電力バスを介して電力信号をネットワークデバイスに提供するようにされている。

電力バスを含むネットワークバス上の信号を保護するため、このシステムはそれぞれのネットワークデバイスとネットワークバスとの間に配置された少なくとも１つのバス保護装置（bus protection element）を備える。ネットワーク制御装置および／またはバス保護装置はネットワークデバイスによって送受信された信号といった信号をネットワークバス上で監視して、不適切な信号（improper signal）を特定（identify）することができる。そしてネットワーク制御装置および／またはバス保護装置が予め指定された数の不適切な信号を特定したことに基づいて、バス保護装置は選択的にそれぞれのネットワークデバイスを当該ネットワークに接続したり当該ネットワークから切断することができる。例えば、バス保護装置はそれぞれのネットワークデバイスによって送受信された信号を監視して不適切な信号を特定することができる。不適切な信号が予め指定された数特定された場合には、バス保護装置はそれぞれのネットワークデバイスからネットワークバスへの信号の送信を制御可能に中断することができる。

各バス保護装置は、それぞれのネットワークデバイスからネットワークバスへの信号を送信するための送信機と、それぞれのネットワークデバイスに成り代わってネットワークバスからの信号を受信するための受信機とを備えた通信インタフェースを具備する。ネットワークデバイスからネットワークバスへの信号の送信を制御するため、バス保護装置は、オンモード（on mode）とオフモード（off mode）に設定され通信インタフェースとネットワークバスとの間に位置付けられることが可能な少なくとも１つの絶縁スイッチ（isolation switch）を備える。さらに、バス保護装置は絶縁スイッチと通信インタフェースとに電気的に接続された論理素子（logic element）を含む。この論理素子は送信機によって送信された信号を監視して不適切な信号を特定することが可能である。予め指定された数の不適切な信号が特定された場合は、この論理素子は絶縁スイッチをオフモードに設定するといった具合に絶縁スイッチを制御可能に操作してネットワークデバイスによって送信された信号を中断させることができる。

バス保護装置は、予め指定された数の不適切な信号が特定された場合にこのバス保護装置が診断チェックを実行することを可能にする診断スイッチを更に具備する。この診断スイッチは送信機とネットワークデバイスとの間に配置され、ネットワークデバイスから送信機への信号の送信を制御可能に中断させることができる。この点で、論理素子は予め指定された数の不適切な信号が特定された場合に診断スイッチを制御可能に操作することができる。また同じく、送信機と受信機は、論理素子がネットワークデバイスから送信機への信号の送信と送信機からネットワークバスへの信号の送信とを中断した後に、論理素子が送信機を通じて診断信号を送信して、受信機からその対応するリターン信号を受信することができるように、電気的に接続できる。診断信号を知り、そのリターン信号を受信すると、論理素子はその後その診断信号とリターン信号とを比較することができ、それらが実質的に同一な場合には、論理素子はネットワークデバイスが実際に正しく機能しており、ネットワークバスに再接続させることができると判定する。かくして、論理素子は絶縁スイッチと診断スイッチとを制御可能に操作して、絶縁スイッチと診断スイッチをオンモードで作動させるといった具合に、送信機を介したネットワークデバイスからバスへの信号の送信を許可することができる。

本発明のもう一つの特徴として、各バス保護装置は、ネットワークバスと直列になっており電力バスに電力が印加されると閉じられる第１のセットのスイッチを含む。この第１のセットのスイッチを閉じることによって、バス保護装置に関連するネットワークデバイスはネットワークバスに接続することができる。各バス保護装置は、ネットワークバスと直列になっており電力バスに電力が印加された後にネットワーク制御装置からのさらなるコマンドに応答して閉じられる第２のセットのスイッチも含む。この第２のセットのスイッチを閉じることによって、ネットワーク制御装置はバス保護装置に関連するそれぞれのネットワークデバイスのみならず、ネットワークバスに接続されておりバス保護装置よりも下流にある他のネットワークデバイスとも通信することができる。加えて、各バス保護装置は、電力バスに電力が印加されるとネットワークバスに切替可能に接続され、ネットワーク制御装置からのコマンドに応答してネットワークバスから切替可能に切断されるようにされた終端器も備える。第１のセットのスイッチが閉じている間に、しかし第２のセットのスイッチが閉じられる前に、終端器をネットワークバスに接続することによって、ネットワークバスの一部について完全な状態を維持することができる。ネットワーク制御装置からコマンドを受信すると終端器を切断し、ネットワークバスの次の区分へのスイッチを閉じることによって、ネットワーク制御装置はバス保護装置の下流にある他のネットワークデバイスと通信することが可能である。一般に、ネットワーク制御装置によって発行された同一のコマンドによって終端器は切断され、第２のセットのスイッチが閉じられる。ネットワークデバイスをネットワークに接続するプロセスは、全てのネットワークデバイスがネットワークバスに接続されるまで、一つずつ、好ましくは続けられる。

電力バスを介して印加される電力を検出するために、本発明のこの特徴を有する各バス保護装置は電力バスへの電力の印加を検出するための第１の電力検出器を含むことができる。電力が検出された場合、この第１の電力検出器は第１のセットのスイッチに閉じるよう信号を送って、終端器をネットワークバスに接続させることができる。各バス保護装置は、電力バスと直列になっており、バス保護装置の下流にあるその他のネットワークデバイスに電力を供給するためにネットワーク制御装置によって発行されたコマンドに応答して閉じるようになされた電力スイッチも含むことができる。好ましくは、本発明のこの特徴を有する各バス保護装置は、電力バスへの電力の印加を検出するため、および、電力が電力バスに印加された場合に第２のセットのスイッチに閉じるよう信号を送るための電力スイッチを含む第２の電力検出器を含む。この第２の電力検出器を含ませることにより、バス保護装置は、電力と通信の信号がどちらの方向からもこのバス保護装置に提供されるように対称的にすることができる。

終端器は、第１のセットのスイッチが閉じている間であって、第２のセットのスイッチが閉じられる前にネットワークバスを適切に終端処理するために第１および第２のセットのスイッチの間でネットワークバスに接続される。このことについては、各バス保護装置はネットワークバスにおける通信用の導線の組の数と同数の終端器を含むことが好ましい。従って各終端器はそれぞれの組の導線に切替可能に接続されるようにされている。加えて、各終端器はネットワークバスを適切に終端処理するためにこのネットワークバスの特性インピーダンスと整合する抵抗器を含むのが有利である。

本発明のこの特徴を有する１つの態様において、システムは、ネットワークバスの反対の端部に接続された第１および第２のネットワーク制御装置を備える。こうして、バス故障の場合には、各ネットワーク制御装置は、ネットワークバスがもはや隣接していなくともネットワークバスのそれぞれの部分と通信し続けることができる。

１つの態様においては、各ネットワークデバイスにはネットワークデバイスインタフェースが関連する。ネットワークデバイスインタフェースはネットワークバスに接続され、データ伝送路を介してネットワークデバイスに別々に接続される。この態様においては、ネットワークデバイスインタフェースはバス保護装置を備えることができる。

少なくとも１つのネットワークデバイスに電気的に接続されたネットワークバスを介して行われる適切な終端処理とエラーのない通信を維持するためのネットワーク保護装置および方法も提供される。つまり本発明は、ネットワークバスの機能が維持されるようにバス故障が特定されてネットワークバスが自動的に再構成されるのが許されるシステム、ネットワーク保護装置および方法を提供する。こうして、開路若しくは短絡またはバブリングした若しくは短絡したネットワークデバイスの接続といったバス故障によって引き起こされる望ましくない反射または他のノイズに対して気遣うこと無く通信がネットワークバス上で高いデータ転送レートにおいて継続可能である。さらに、本発明のシステムおよび方法によれば、ネットワークバスを物理的に修理するために当該サービスからそのネットワークバスを取り除く必要なしにネットワークバス上での継続した通信が可能となる。こうして、通信は継続が可能で、ネットワークバスは、ネットワークバスがさもなければ使われていなかったような期間といったより都合の良い時間に修理されるよう予定することができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の態様を詳細に説明する。しかしながら本発明は多くの異なった態様で実施することができ、ここに説明される態様に限定されるものと受け取ってはならない。むしろ、ここに紹介される実施の態様は本開示を徹底的かつ完璧にすることを意図し、および、当業者に対して本発明の技術的思想および技術的範囲を明確にすることを意図したものである。なお、添付図面においては同一または類似の符号は同一または類似の構成要素を指すものとする。

まず図１に本発明により提供される保護（protection）の恩恵を受けることになるシステム１０を示す。ここには本発明に基づくシステムのいくつかの態様が例示の目的をもって詳細に説明されるが、他のタイプのシステムも本発明によって提供される保護方式（protection）を容易に取り入れることができる。さらには、本発明のシステムおよび方法は主に、通信や乗り物の乗員に対するマルチメディア情報の配信に対応するように設計されたおよび／または様々な構成部品を監視して診断情報やステータス情報を収集してセンサやアクチュエータにプロセス制御情報を提供するように設計された自動車および航空宇宙産業用途といった、自動車および航空宇宙産業用途との関連において説明される。しかしながら本発明に基づくシステムおよび方法は、自動車および航空宇宙産業並びにそれら以外の産業の双方において、他の様々な用途と結び付けて利用することが可能である。

図１に示されているように、システム１０はネットワーク制御装置１４に電気的に接続されたネットワークバス１２を備える。図示されたシステムは単一のネットワーク制御装置を含むのみであるが、本発明の技術的思想および技術的範囲から逸脱することなく、耐故障目的といった目的のために複数のネットワーク制御装置が利用できることは理解されるべきである。図１に示されたシステムは、ネットワークバスに沿った異なったポイントにおいてそのネットワークバスと電気的に接続された複数のネットワークデバイス１８も含んでおり、これら複数のネットワークデバイスはネットワークバスを介してネットワーク制御装置と電気的に接続される。こうして、ネットワークバスはネットワークデバイス間の通信のみならずネットワーク制御装置とネットワークデバイスとの通信に対応することができる。

ネットワーク制御装置１４はそれぞれのネットワークデバイス１８へコマンドを発行して、少なくとも一部の場合にネットワークデバイスからのデータを受信するように設計されている。例えば、これらのコマンドはネットワークデバイスがステータスデータまたは他の診断データといった特定のタイプのデータを提供するよう命令するものでよい。代わりに、ネットワーク制御装置によって発行されたコマンドは前記複数のネットワークデバイスの中の１つ以上のデバイスにオーディオ信号、ビデオ信号等の所定のタイプの信号を提供するよう命令して、それ以外のネットワークデバイスの中の１つ以上のデバイスに対してはそれらの信号を受信するよう命令することができる。様々なタイプのネットワーク制御装置を利用することができるが、１つの有利なタイプのネットワーク制御装置は２０００年１２月１４日に出願された「共通のバスを介してネットワークデバイスをデジタル制御するためのネットワーク制御装置（Network Controller for Digitally Controlling Network Devices Via a Common Bus）」と題された米国特許出願第09/736,878号明細書に記載されたものである。ここで、この米国特許出願明細書の内容は、引用することにより本願明細書の一部をなすものとする。米国特許出願第09/736,878号明細書と図１に示されているように、このネットワーク制御装置は、一般にネットワーク制御装置のオペレーションを指揮してネットワークデバイスからネットワーク制御装置によって受信されたデータを解析するホストコンピュータ２０と電気通信するように構成されてもよい。

様々なタイプのネットワークバス１２が採用可能である。一般的に、ネットワークバスは、コマンド、データおよび他の信号を伝送するための、差動ツイストペア（differential twisted pair）銅配線といった、１つの組、２つの組、３つの組あるいはそれ以上の数の対にされた配線からなる。このため、こうしたネットワークバスは標準的な半二重方式（half duplex configuration）または全二重方式（full duplex configuration）のいずれかに対応することができる。同期的な通信が望ましい一部の態様においては、配線の組の１つは一般的はネットワーク制御装置からネットワークデバイス１８へクロック信号を伝送するために利用することが可能である。さらに、ネットワークバスは遠隔のデバイスに電力や共通のアースを提供するための、電力線（power wires）といった１組の送電線を含むことができる。

ネットワークデバイス１８は、多種多様なデバイスを含むことができるそれぞれの関連した遠隔デバイスを含む。これらの遠隔デバイスは全てではないがほとんどがネットワーク制御装置１４からは遠く離れたところに位置する。例えば、これらの遠隔デバイスは、ステータスデータまたは診断データといったデータをネットワーク制御装置に提供するためのセンサを含み、センサが何を感知しても調子（health）と／またはオペレーション（働き）を監視できるようにすることができる。自動車産業用途においては、こうした遠隔デバイスには、例えば数例として、スロットル開度（throttle position）、油圧、水温、トランスミッションオイル圧（transmission fluid pressure）、座席位置、アンチロックブレーキシステム（antilock brake system）、サスペンション（suspension）、受動拘束装置（passive restraint system）、スティアリングシステム（steering system）等を監視するためのセンサが含まれる。代わりに、これらの遠隔デバイスにはネットワーク制御装置からのコマンドに応答して特定の機能を実行するためのアクチュエータが含まれることがある。自動車産業用途においては、この場合の遠隔デバイスには、例えば数例として、スロットル開度、アンチロックブレーキシステム、サスペンション、受動拘束装置並びにアクティブサスペンションシステム等を制御するためのアクチュエータが含まれることが可能である。さらには、こうした遠隔デバイスにはオーディオまたはビデオの発生源が含まれることがある。この点に関し、遠隔デバイスには、場合によってはストリーミング・オーディオ信号を含むオーディオ信号をネットワークバスに提供するための、ラジオ受信機、テープカセットプレーヤ、コンパクトディスクプレーヤ、携帯電話受信機が含まれることがある。これに対応して、遠隔デバイスは、オーディオ信号をネットワークバスから受信して、対応する可聴出力を提供する等のための、スピーカ、ヘッドフォンジャック等を含むことができる。同様に、遠隔デバイスはネットワークバスへビデオ信号を提供するテレビジョン受像機またはビデオカセットプレーヤを含むことができる。従って、遠隔デバイスは、ビデオ信号を受信してそのビデオ信号に基づいて画像を表示するためのビデオモニタを含むことができる。

ネットワークデバイス１８のそれぞれの遠隔デバイス１９はネットワークバス１２に直接接続されることがあるが、１つの有利な態様のネットワークデバイス１８はそれぞれのネットワークデバイスインタフェース１６を含む。このネットワークデバイスインタフェースは２０００年１２月１２日に出願された「ネットワークを介した制御装置へのデジタルインタフェース・データ伝送路用のネットワークデバイスインタフェース（Network Device Interface for Digitally Interfacing Data Channels to a Controller Via a Network）」と題された米国特許出願第09/735,146号明細書に記載されている。この米国特許出願明細書の内容は、引用することにより本願明細書の一部をなすものとする。この有利な態様において、このネットワークデバイスインタフェースは、信号をネットワークバスに伝送したり、ネットワークバスから信号を受信するために、ネットワークバスと電気通信するよう配置構成されている。各ネットワークデバイスインタフェースは１つ以上の遠隔デバイスとそれぞれのデータ伝送路を介して通信も行う。図１には各ネットワークデバイスインタフェースは単一の遠隔デバイスに接続されているものとして図示されているが、このネットワークデバイスインタフェースは必要に応じて複数の遠隔デバイスと接続されてもよい。

米国特許出願第09/735,146号明細書に記載されているように、ネットワークデバイスインタフェース１６はネットワークバス１２上における遠隔デバイス１９による通信を円滑にするための様々な機能を実行する。例えば、ネットワークデバイスインタフェースはその関連する遠隔デバイスによって集められたデータを記憶して、その記憶されたデータはリクエストがあればネットワークバスを介してネットワーク制御装置１４に提供されるようにしてよい。遠隔デバイスがアナログ装置の場合、そのネットワークデバイスインタフェースはネットワークバスがサポートするデジタル形式と遠隔デバイスがサポートするアナログ形式の間の信号の変換も行う。しかし限定の目的ではなく説明の目的のため、次から本発明は、それぞれの遠隔デバイスを含み、それに加えて関連するネットワークデバイスインタフェースを含むことができるネットワークデバイスに関して説明される。

ネットワークが初期化されると、ネットワーク制御装置１４はネットワークバス１２に接続されたネットワークデバイス１８の一覧表を作成（inventory）して固有の論理アドレスを各ネットワークデバイスに割り当てて、ネットワーク制御装置が特定のネットワークデバイスまたは特定のグループのネットワークデバイスと通信することができるようにする。ネットワークバスに接続されたネットワークデバイスの一覧表を作成してネットワークデバイスに固有の論理アドレスを割り当てるためには多種多様な技術が利用できる。ネットワークデバイスの一覧表を作成してネットワークデバイスに固有の論理アドレスを割り当てるための１つの有利な技術は、米国特許出願第09/736,878号明細書および米国特許出願第09/735,146号明細書並びに２００１年４月２６日出願の「既存のネットワークに加わったネットワークデバイスにアドレスを割り当てるためのシステムおよび方法（Systems and Methods for Assigning an Address to a Network Device Added to an Existing Network）」と題された米国仮特許出願第60/286,793号明細書および「既存のネットワークに加わったネットワークデバイスにアドレスを割り当てるためのシステムおよび方法（Systems and Methods for Assigning an Address to a Network Device Added to an Existing Network）」と題されたＰＣＴ国際公開第 号パンフレットに記載されたビット競合（bit competition）技術である。これら全ての文書の内容も、引用することにより本願明細書の一部をなすものとする。

動作に関しては、ネットワーク制御装置１４は様々なコマンドを発行し、それぞれのネットワークデバイス１８はそれらのコマンドに基づいて応答する。ネットワーク制御装置とネットワークデバイスは多数の異なったプロトコルのいずれかに従って通信することできる。例えば米国特許出願第09/736,878号明細書に記載されているように、ネットワーク制御装置とネットワークデバイスはマンチェスタ符号方式のBiSenSysプロトコル（Manchester-encoded bi-phase sensor and system (BiSenSys) protocol）に基づいて通信することができる。代わりに、ネットワーク制御装置とネットワークデバイスはユーアート（universal asynchronous receiver transmitter (UART)）物理層と互換性のあるプロトコルに従って通信することができる。しかし好ましくは、プロトコルはオーバヘッドを最小化してこれに相応じてデータ転送能力を最大化するように選ばれる。さらには、プロトコルは好ましくは、ネットワークデバイスとネットワークデバイスインタフェース１８とがどちらも高度プロセッサを必要とすることがないように比較的シンプルになるように選ばれる。その代わりに、ネットワーク制御装置とそれに関連するホストコンピュータ２０は処理能力の大部分を含むことができ、ネットワークデバイスインタフェースはハードウェア、ソフトウェア、あるいはファームウェアにおいて容易に実装される論理（logic）を含むことができる。システム１０がサポートする通信は同期的あるいは非同期的のいずれであってもよく、また様々なタイプのメッセージの送信が含まれてよい。例えば米国特許出願第09/736,878号明細書に記載されているように、１つの有利な通信技術は、それぞれ所定の長さないしサイズを有するコマンドフレームとデータフレームを含むメッセージフレームの送信に基づくものである。プロトコルに応じて、システムは様々なコマンドセットに同じく対応することがきる。プロトコルと同様に、コマンドセットは好ましくは、ネットワークバスを介して伝送されなければならないオーバヘッドを最小化して比較的シンプルになるように選ばれる。適切なコマンドセットの一例は米国特許出願第09/735,146号明細書に記載されている。

システム１０が導入するプロトコルとは関係なく、ネットワーク制御装置１４はネットワークバス１２を介してコマンドを発行して、その後はネットワークデバイス１８からのレスポンス（応答）を待つことができる。一例として、以下の表は、特定のネットワークデバイスに対して、そのネットワークデバイスによって集められているデータに関してポーリングする第１のネットワーク制御装置によって発行されるトリガー（Trigger）コマンドを示している。最初のトリガーコマンドはネットワークデバイスＳ１、Ｓ２とＳ５をポーリングするが、次のトリガーコマンドはネットワークデバイスＳ１、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ７とＳ８（２つのネットワーク制御装置を含む本発明の態様に関連した図５を参照）をポーリングする。示されたとおり、ネットワークデバイスＳ１のより頻繁なポーリングから明らかなように、ネットワークデバイスは異なる間隔でポーリングされることが可能である。

既に述べたが、全てのネットワークデバイスがある時点で故障することが考えられる。こうした事態に対処するために、図２Ａに示されているようにシステム１０はネットワークバス１２（とシステム）を誤動作している（例えばバブリングを起こしている）ネットワークデバイスから保護してネットワークバスが損失を受けないようにするための少なくとも１つのバス保護装置（bus protection element）を備える。各ネットワークデバイスは通信インタフェースを含んでおり、それぞれの通信インタフェースは対応するネットワークデバイス１８から信号を送信するための送信機２２と対応するネットワークデバイス１８に成り代わってネットワークバスから信号を受信するための受信機２４とを有する。この送信機および受信機は既知の多数の異なる素子の中からから構成される。さらに、この送信機および受信機は図示されているように別個の要素であることが可能だが、送信機および受信機両方の機能を実行するための単一のトランシーバを使用することが可能である。

一般的に、ネットワークデバイス１８は前記送信機２２と受信機２４を介してネットワークバス１２に信号を送信するとともにネットワークバスから信号を受信する。ネットワークデバイスからネットワークバス１２への信号の送信とネットワークバスからネットワークデバイスへの信号の受信とを制御するために、前記バス保護装置は送信機および受信機とネットワークバスとの間に配置された少なくとも１つの絶縁スイッチ（isolation switch）２６を含む。さらには、ネットワークデバイスへの信号の受信を制御することなしにネットワークデバイスからネットワークバスへの信号の送信を制御するために、バス保護装置は少なくとも１つの分離スイッチ（separation switch）２７を含む。絶縁スイッチはネットワークデバイスからネットワークバスへの信号の送信とネットワークバスからネットワークデバイスへの信号の受信とを制御可能に中断する働きをする。そして絶縁スイッチおよび／または分離スイッチは、ネットワークデバイスがネットワークバスからリセットコマンド（Reset command）といった信号を受信することを妨げることなくネットワークデバイスからネットワークバスへの信号の送信を制御可能に中断することができる。この絶縁スイッチと分離スイッチは任意の数の素子によって構成できるが、好ましい態様としてはこの絶縁スイッチは電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）から構成される。一般的に、絶縁スイッチと分離スイッチはオンモード（on mode）またはオフモード（off mode）のいずれかで働くが、オンモードでは絶縁スイッチと分離スイッチはネットワークデバイスがネットワークバスに信号を送信するのを許可する。これとは対照的に、オフモードでは絶縁スイッチと分離スイッチはどちらか一方のスイッチがこのオフモードで働く場合にそれぞれのスイッチはネットワークデバイスがネットワークバスに信号を送信することを防止する。さらには、絶縁スイッチがオフモードで作動している場合、この絶縁スイッチはネットワークデバイスがネットワークバスから信号を受信することを妨げる。この点に関し、ＦＥＴはオフモードのとき非常に高いインピーダンスを与えそれによって信号の送信を中断し、オンモードのときは非常に低いインピーダンスを与えそれにより信号の送信を可能にする。図２Ｂにバス保護装置の別の態様を示す。

バス保護装置は、絶縁スイッチ２６と送信機２２と受信機２４に電気的に接続された論理素子２８も含む。この論理素子は任意数の異なる構成部品から構成することができ、ハードウェア、ソフトウェアあるいはファームウェアから成り立つことが可能だが、一般的にはＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）またはＦＰＧＡ（field programmable gate array）として実現される状態マシン（state machine）を構成する。この論理素子は好ましくは、ネットワークデバイス１８に関連するネットワークデバイスインタフェース１６内に含まれるが、この論理素子は独立した素子であることが可能である。この論理素子がネットワークデバイス素子内に含まれているかあるいは独立した素子であるかには関係なく、この論理素子はネットワークデバイスインタフェースの構成部品とネットワークデバイスからは電気的に絶縁され、ネットワークデバイスインタフェースの絶縁区域にあるあるいはネットワークデバイスインタフェースとネットワークデバイスから絶縁された独立素子であるようなものであることが可能である。このため、論理素子はネットワークデバイスインタフェースまたはネットワークデバイスの故障には全く影響されることはない。

論理素子２８はネットワークデバイス１８によって送信された信号を監視して不適切な信号を特定することが可能である。この論理素子は様々な不適切な信号をどれも特定することができるが、好ましい態様でのバス保護装置は、信号が、ネットワークデバイスによって受信された信号とは関係なく送信された不適切な信号（例えば、ネットワーク制御装置１４からのコマンドに応答したものでない送信信号）、ネットワークデバイスによって送信された不適切にフォーマットされた信号、ネットワークデバイスによって受信された信号に応答して送信された不適切な信号、および／またはネットワークデバイスによって送信された不適切に長い単一ステート（例えば、不適切に長い論理値１または論理値ゼロの状態）信号からなる場合には、送信された信号を不適切なものとして特定する。これらの不適切な信号については後ほど説明される。

論理素子２８が予め指定された数の不適切な信号を特定した場合には、その論理素子は絶縁スイッチ２６および／または分離スイッチ２７を制御可能に操作して、一般的には絶縁スイッチおよび／または分離スイッチをオフモードに設定することによって、ネットワークデバイス１８によって送信される信号を中断することができる。幾分かは耐故障性を持たせるため、論理素子はそのそれぞれのネットワークデバイスをネットワークバスから切り離す前に予め指定された数の不適切な信号がネットワークバス１２に通過するのを許すこと、例えば具体的には絶縁スイッチをオフモードに設定する前に３つの不適切な信号を見過ごすこと、ができる。予め指定された数の不適切な信号を見過ごすことによって、不適切な信号が頻繁にはネットワークデバイスから送信されない場合には論理素子がそのそれぞれのネットワークデバイスをネットワークから不必要に分離することが防止される。さらには、あるいは代わりに、予め指定された数の不適切な信号はネットワークデバイスによって送信された所定数の信号に依存するようにすることができる。例えば、論理素子はネットワークバスに送信される信号の１００個に３個の割合でネットワークデバイスが不適切な信号を送信することを許すことができる。

システム１０がネットワークバス１２を介して行われる通信を保護することは要請されていなくても、バス保護装置は、送信機２２とネットワークデバイス１８との間に配置されており予め指定された数の不適切な信号が特定された場合に、診断チェックを実行することを論理素子２８に許可する診断スイッチ３０をさらに含むことができる。この診断スイッチはネットワークデバイスから送信機への信号の送信を制御可能に中断することができ、一般的にはこの診断スイッチはシステムの正常運転時はオンモードで、あるいは（正常でない場合は）オフモードのいずれかで動作する。オンモードでは診断スイッチはそのそれぞれのネットワークデバイスが送信機に信号を送信するのを許可し、一方オフモードでは診断スイッチはそのそれぞれのネットワークデバイスが送信機に信号を送信するのを防ぐ。この診断スイッチは多数の素子のどれからでも構成できるが、好ましい態様ではＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）から構成される。

論理素子２８が予め指定された数の不適切な送信信号を特定した場合、この論理素子は、一般的には診断スイッチ３０と絶縁スイッチ２６をオフモードに設定することによって、絶縁スイッチ２６を操作するだけなく診断スイッチ３０も操作することができる。論理素子は、様々な不適切な信号のどれかを予め指定された数特定した後に診断スイッチを操作して診断チェックを実行することができるが、好ましい態様では、バス保護装置はネットワークデバイス１８によって送信された不適切に長い単一ステート信号を予め指定された数特定した後に診断スイッチを操作して診断チェックを実行することができる。

論理素子が診断スイッチと絶縁スイッチを操作した後、論理素子は診断チェックを実施して、そのそれぞれの（その論理素子に関連する）ネットワークデバイス若しくはそのそれぞれの送信機２２が誤動作しているかどうか、あるいはネットワーク上の別のネットワークデバイス若しくは送信機が誤動作しているかどうか、を判定することができる。言い替えると、診断チェックによって、ネットワークバスから切り離されているネットワークデバイスまたは送信機が誤動作しているかどうか、あるいは、そのそれぞれのネットワークデバイスはネットワークバスから取り外されると正常に機能するのでそのそれぞれのネットワークデバイスによって送信された不適切な信号は本当は別のネットワークデバイスの産物であるかどうか、が判定される。そして別のネットワークデバイスまたは送信機が誤動作している場合、システム１０は好ましくはバス保護装置が各ネットワークデバイスに関連するよう考えられているので、それらのネットワークデバイスのそれぞれのバス保護装置はネットワークバス１２をそれぞれの不適切な信号から保護する働きをする。

次に図３Ａおよび３Ｂを参照して説明する。システム１０が初期化されると、絶縁スイッチ２６と分離スイッチ２７と診断スイッチ３０はネットワークデバイス１８が信号を送信機２２に送信すること、そして送信機が信号をネットワークバス１２に送信することを許可するように働く（ブロック４０）。送信機がネットワークバスに信号を送信する際、論理素子はその信号を監視して不適切な信号を特定する（ブロック４２、４４）。ネットワークデバイスによって受信された信号とは無関係に送信された不適切な信号を識別するために、論理素子２８は受信機２４と送信機２２を監視して送信された信号よりも受信機によって受信された信号が先行することを確かめる（図３Ｂのブロック５０）。これについては、ネットワークデバイスはコマンド信号をネットワーク制御装置１４といったものから受信した後にのみに信号を送信するよう構成される。従って、論理素子は信号について受信機を監視して、信号が受信されたら、その信号がネットワークデバイスからのレスポンスを要求するコマンド信号であるかどうかを判定する（ブロック５２、５４）。受信信号がレスポンスを要求するコマンド信号でない場合、遠隔デバイスによって送信されるどの信号も不適切な信号である（ブロック５６）。

ネットワークデバイス１８によって送信された不適切にフォーマットされた信号を識別するために、論理素子２８は送信信号を特定し解読して（identify and interpret）その送信信号のフォーマットを、ネットワーク制御装置１４とネットワークデバイスによって利用されるプロトコル、例えば米国特許出願第09/736,878号明細書に記載されたBiSenSysまたはUARTと互換性のあるプロトコル、のフォーマットと比較する（ブロック５８）。例えば、BiSenSysプロトコルは、コマンドsyncパルス（command sync pulse）（３／２ビット長のＨレベルとそれに続く３／２ビット長のＬレベルを含む）またはデータsyncパルス（data sync pulse）（３／２ビット長のＬレベルとそれに続く３／２ビット長のＨレベルを含む）に１７バイフェーズビット変数（a 17 bi-phase bit argument）およびバイフェーズパリティビット（a bi-phase parity bit）を加えたものからなる。

論理素子２８は、ネットワークデバイス１８によって受信されたコマンド信号に応答して送信された不適切な信号を、受信機２４によって受信された信号を監視することによって特定する。論理素子が適切なプロトコルに基づいて受信信号を特定し解読した後、その論理素子は受信機によって受信された解読済みの信号に基づいて、さらには適用可能なプロトコル標準に基づいて、当該送信信号が適切かどうかを判定する。

適用可能なプロトコル標準に基づいて適切な信号を識別するために、論理素子２８は様々に高度な診断論理を含むことができる。これについては、論理素子は米国特許出願第09/736,878号明細書に開示されたような方法に基づいて入射コマンド信号を監視することができる。米国特許出願第09/736,878号明細書に開示された方法は、特に小型の埋め込み論理システム（miniature embedded logic systems）に適した小さな命令セットを含む。こうした小さな命令セットを組み込むことによって、特定のコマンドに対する適切なレスポンスを監視するために必要とされる診断論理は小型である。既に述べたように、論理素子は関連する受信信号なしに送信された不適切な信号を検出することによって不適切な信号を特定することができる（ブロック５２、５４）。加えて、または代わりに、論理素子は適切なコマンド信号に応答したネットワークデバイス１８からの不適切にフォーマットされた信号（ブロック６０）の他に送信信号内のパリティビットの不適切な使用（ブロック６２）も検出することによって不適切な信号を特定することができる。

また同じく、論理素子２８は、送信信号が適切な数のデータワードを含むかどうか（ブロック６４、６６）、あるいはレスポンス信号の送信が完了したら送信機イネーブルラインが適切にリリースされたかどうか（ブロック６８）を判定することによって不適切な信号を特定することができる。例えば、ネットワークデバイス１８がRead In-Data Wordコマンド信号を受信した場合、論理素子はそのネットワークデバイスが１ワード信号（one word signal）を送信するのを探したであろう。論理素子はその論理素子が保護しているネットワークデバイスのアドレスを知るのに十分なほど高度化されていない場合があるので、論理素子はその論理素子が監視しているネットワークデバイスがレスポンス信号を送信するかどうかが判らない。しかしネットワークデバイスがレスポンス信号を送信する場合は、ネットワークデバイスは適切なフォーマットにある１ワード・レスポンス信号で応答するだけのはずである。

論理素子２８によって特定される別の不適切な信号はネットワークデバイス１８によって送信される不適切に長い単一ステート信号（例えば、ネットワークバス１２上で特定される過度に長い休止状態あるいは劣性状態）であって、送信機２２がネットワークデバイス（あるいはとりわけネットワークデバイスインタフェース１６）からのスタックイネーブルライン（stuck enable line）または送信機の誤動作によって休止状態（dormant state）に長くとどまっているかもしれないことを示している。ネットワークデバイスによって送信された不適切に長い単一ステート信号を特定するために、論理素子は受信機２４によって受信された信号をその論理素子によって許されるものよりも長い単一ステート信号について監視する。このことについては、一部の態様のネットワークはアクティブに終端処理されたネットワーク（actively terminated network）であって、それはネットワークバス上に信号が全く存在しないときにはそのネットワークバスは論理素子が受信機によって受信された過度に長い単一ステート信号として解釈できるバイアス状態、すなわちトライステート（tri-state）、に入っているようなものである。従って、ネットワークバス上の単なる信号の欠如とは対照的に単一ステート信号を不適切なものと特定するために、ネットワーク制御装置１４は信号の連続的ストリームを発行してネットワークバス上のトラフィック（traffic）を維持するよう構成されなければならない場合がある。このため、スタックイネーブルラインまたは誤動作している送信機はネットワークバス上の信号の欠如によって特定が可能である。

送信信号が不適切であると特定した後は、論理素子２８は予め指定された数の不適切な信号が特定されたかどうかを判定する。もし特定されていれば、論理素子は絶縁スイッチ２６を操作して、一般的には絶縁スイッチをオフモードに設定することによって、ネットワークバス１２を送信機２２によってネットワークバスに送信されるさらなる不適切な信号から保護する（図３Ａのブロック４６、４８）。論理素子が絶縁スイッチをオフモードに設定した後は、以下に説明されるようにその論理素子は送信機２２と受信機２４の診断チェックを実行することができる。しかし何ら診断チェックが行われない場合は、絶縁スイッチをオフモードで作動させる代わりに、論理素子は一般に分離スイッチ２７を操作して、そのそれぞれのネットワークデバイスの受信機２４が信号を受信することをなお認めつつ、そのそれぞれのネットワークデバイス１８の送信機をネットワークバスから切り離す。それぞれのネットワークデバイスの送信機は一般的には、ネットワーク制御装置１４または電源の入れ直し（power cycle）を完了したネットワークデバイスから送られるリセットコマンド（Reset command）といったものでリセットがネットワークにおいて行われるまで信号をネットワークバスに送信することは不可能なままである。ネットワークバスに信号を送信することをネットワークデバイスに許可するリセットに加えて、論理素子は、以下説明されるように診断チェックを実行してそのそれぞれのネットワークデバイスが実際に正しく機能していることを判定した後に絶縁スイッチを操作して、ネットワークデバイスからの信号の送信を許可することができる。

次に図２Ａと図３Ｃを参照して説明する。必要な場合には論理素子２８は、予め指定された数の不適切な送信信号を特定した後に、一般的にはネットワークデバイス１８によって送信された予め指定された数の不適切に長い単一ステート信号を特定した後に、診断スイッチ３０を操作して送信機２２と受信機２４の診断チェックを実行することができる。このことについては、論理素子が絶縁スイッチ２６を操作した後に、論理素子は診断スイッチをオフモードに設定することによってといったように診断スイッチを操作してそのそれぞれのネットワークデバイスが送信機２２に信号を送信することを防ぐ（ブロック７０）。

論理素子２８が送信機をネットワークデバイス１８から分離した後、論理素子は既知パタンの信号といった診断信号のセットを送信機２２に送信する（ブロック７２）。診断信号が送信機に送信されると、論理素子は受信機２４から対応するリターン信号を受信する（ブロック７４）。このことについては、送信機および受信機はネットワークバスが半二重方式（half-duplex mode）で通信しているといったような場合には電気通信を行う。

次に図４Ａを参照して説明すると、ネットワークバス１２はその構成によっては、ネットワークバスが全二重方式（full-duplex mode）で通信しているといったようなときには送信機２２と受信機２４用の別個の組の導線を含む。ネットワークバスが別個の組の導線を含む態様では、分離スイッチ２７は送信機に接続された導線の組に接続され、予め指定された数の不適切な信号が特定されたときにはそのそれぞれのネットワークデバイスからネットワークバスへの信号の送信を中断する。しかし信号の送信の中断後に診断チェックを実行するためにバス保護装置は、受信機に接続されており診断チェック時にはその受信機をネットワークバスから分離してネットワークバス上の信号による干渉を受けることなく受信機が送信機からの信号を受信するのを可能にするための絶縁スイッチ２６も含む。加えて、送信機と受信機は正常通信時には電気通信しないので、この態様におけるバス保護装置は送信機と受信機を診断チェック時に電気通信するようにするための接続スイッチ（connecting switches）３２の組を含む。この接続スイッチは様々な異なるタイプのスイッチからなることが可能だが、好ましくはＦＥＴからなることが可能である。

バス保護装置の構成とは無関係に、論理素子２８が対応するリターン信号を受信したら、論理素子はそのリターン信号を既知の診断信号と比較することができる（ブロック７６）。リターン信号が診断信号と実質的に異なっていれば、論理素子は診断スイッチ３０をオフモードで作動させ続けながら分離スイッチ２７をオフモードで作動させて絶縁スイッチ２６をオンモードで作動させる（ブロック７７）。このため、論理素子は、受信機２４がリセットコマンドといった信号をネットワークバスから受信することを認めつつ、送信機２２がネットワークバス１２に信号を送信するのを防ぐことができる。これに関して言えば、信号の違いはネットワークデバイス１８および／または送信機２２の誤動作を示している。このため、論理素子は診断チェックを実行してそのそれぞれのネットワークデバイス１８または送信機２２が誤動作しているかどうか、あるいはネットワーク上の別のネットワークデバイスまたは送信機が誤動作しておりそのそれぞれのネットワークデバイスがあたかも不適切な信号を発行しているかのように見せかけているかどうかを判定する。そのそれぞれのネットワークデバイスと送信機が誤動作していない場合、リターン信号と診断信号は実質的に同一であるだろうし、論理素子は絶縁スイッチと診断スイッチを操作してそのそれぞれのネットワークデバイスがネットワークバス１２に信号を送信することができるようにする（ブロック７８）。結局、誤動作しているネットワークデバイスまたは送信機に関連するバス保護装置はネットワークバスを不適切な信号から保護する働きをする。ネットワークバスが別個の組の導線を含むバス保護装置の別の態様に関しては図４Ｂを参照のこと。

本発明の特徴に基づく図５のシステム１０は１組のネットワーク制御装置にまたがるネットワークバス１２を含む。この場合、第１のネットワーク制御装置１４ａはネットワークバスの第１の端部に電気的に接続されており、一方、第２のネットワーク制御装置１４ｂはネットワークバスの第２の端部に電気的に接続されている。図示された態様においては、第１および第２のネットワーク制御装置はネットワークバスが当該組のネットワーク制御装置の間でループを形成するような相互的位置関係にある。２つのネットワーク制御装置１４ａと１４ｂは説明目的のために別個のデバイスとして示されているが、これらのネットワーク制御装置は単一のデバイスとしても実現が可能であることは理解されたい。また同じく、明らかではあるが、これらのネットワーク制御装置はネットワークバスの端部に位置しているように示されているが、これらのネットワーク制御装置は、必要に応じて互いに異なる位置に配置することが可能である。これらのネットワーク制御装置が単一のデバイスであるかどうかとか、ネットワークバスの端部に位置しているかどうかとは関わりなく、これら２つのネットワークデバイスは好ましくは、これらのネットワーク制御装置が互いを結ぶ専用の通信回線を有するように相互に接続される。これらのネットワーク制御装置は、ホストコンピュータ２０を経由する回線７９またはネットワーク制御装置間の別個の回線８１を含む多数の異なる周知技術の任意のものに基づいて互いに接続されることが可能である。

図５に示されたシステム１０の態様での通常の通信時において、第１のネットワーク制御装置１４ａは一般的にはマスター制御装置の役割を果たし、ネットワークバス１２上にコマンドを発行することを担当する。これとは対照的に、第２のネットワーク制御装置１４ｂは一般には、第１のネットワーク制御装置によって発行された様々なコマンドとネットワークデバイス１８によって提供されたレスポンスを検出するためにネットワークバスを監視するスレーブ制御装置である。以下説明されるように、第２のネットワーク制御装置は好ましくはコマンドを発行することが可能であり、またこの第２のネットワーク制御装置はネットワークバスが故障した場合にネットワークバスの一部分の制御を引き受けることを実際に要求されることがある。

ネットワークバス１２を介して送信された信号の望ましくない反射を防止するために、ネットワークバスの反対の端部（opposed ends）は好ましくは適切に終端処理される（properly terminated）。これに関して、ネットワークバスのこれらの端部は、好ましくは、ネットワークバスの特性インピーダンスと整合するインピーダンスを有する終端器（termination element）によって終端処理される。ネットワークバスが数組の配線からなるある１つの態様においては、それぞれの終端器がネットワークバスの反対の端部のそれぞれにおいて各組（ペア）の配線を渡るように配置される。ネットワークバスの特性インピーダンスは、終端器が一般的に抵抗器でもあるように一般的には抵抗性である。一例として、ネットワークバスは一般に約１００Ω乃至１２０Ωの特性インピーダンスを有するが、カテゴリ５のイーサネットバスだと１００Ωの特性インピーダンスを有する。このため、配線の組を渡るように配置される各抵抗器はネットワークバスを適切に終端処理して望ましくない反射を防止するために好ましくは同じ抵抗値を有する。

ネットワーク制御装置１４ａ、１４ｂがネットワークバス１２の反対の端部に接続されるところで、これらのネットワーク制御装置は好ましくは終端器を含む。例えば図６に示されているように、ネットワーク制御装置は電力バス（電力＋と電力−で記された）と３つの組の導線（ペア１、ペア２、ペア３で記された）とを含むネットワークバスと通信するように設計することができる。つまり、ここに示された態様のネットワークバスは第１および第２の組の導線上での全二重方式通信用に設計されたものである。クロック信号も必要な場合には第３の組の導線を介して提供できる。システム１０は本発明の技術的思想と技術的範囲を逸脱することなく様々な異なる方法で構成することができるが、ある１つの態様によれば第１のネットワーク制御装置はマスター制御装置の役割を果たし、故に第１の組の導線を介してコマンドを伝送するための、第１の組の導線に接続された送信機８２を含む。ネットワークデバイス１８からレスポンスを受信するために、第１のネットワーク制御装置は第２の組の導線に接続された受信機８４も含む。加えて、この態様の第１のネットワーク制御装置は必要な場合にクロック信号を伝送するための第３の組の導線に接続された送信機８６を含む。この態様においては、第２のネットワーク制御装置はスレーブ制御装置であって、これは主に第１のネットワーク制御装置とネットワークデバイスによって送信された信号を受信するように設計がなされる。従って、この第２のネットワーク制御装置は３つの組の導線の各組に接続された受信機８８を含む。しかし第２のネットワーク制御装置は、以下詳細に説明されるようにバス故障の場合に備えてネットワークバスの少なくとも一部分を制御するように設計されるので、この態様における第２のネットワーク制御装置は第１の組の導線を介してコマンドを送信するための、第１の組の導線に接続された送信機９０と、必要な場合にクロック信号を伝送するための第３の組の導線に接続された送信機９２も含む。各組の導線を適切に終端処理するために、図６に示されているように、ネットワークバスの特性インピーダンスに整合する抵抗値を有する抵抗器といったような終端器８０がそれらの導線の組を渡るように接続される。これらの終端器は結果的に望ましくない反射を防止する。

本発明のこの特徴によれば、バス保護装置９４は好ましくは各ネットワークデバイス１８に関連する。例えば、バス保護装置はそれぞれのネットワークデバイスと一体形成されてよい。しかし１つの有利な態様においては、ネットワークデバイスインタフェース２２は各ネットワークデバイスに関連し、バス保護装置を含む。しかしながら、望まれる場合には、バス保護装置はネットワークデバイスインタフェースとは独立であることが可能であることは理解されるべきである。その態様と無関係に、各バス保護装置は選択的に少なくとも１つのネットワークデバイスをネットワークバス１２に接続するようにされている。バス保護装置は多数の異なる方法で構成することができるが、このバス保護装置の１つの有利な態様は図７に示されており、以下詳細に説明される。この有利な態様においては、バス保護装置はネットワークバスと電気的に接続されるように配置される。特に、バス保護装置は電力バス（power bus）とネットワークバスの各組の導線とに電気的に接続されるように配置される。

以下に説明されるように、本発明のこの特徴を有する各バス保護装置９４は関連するネットワークデバイス１８をネットワークバス１２に接続するための多数のスイッチを含む。電力がシステム１０に印加される前は、バス保護装置の各スイッチの正常なポジションはオープンポジションである。このため、バス保護装置に関連するネットワークデバイスはネットワークバスには接続されていないことになる。システム１０が初期化されると、ネットワーク制御装置１４ａと１４ｂは電力を電力バスを通じて供給する。システムが第１および第２のネットワーク制御装置を含む図５の態様では、電力は好ましくは第１および第２のネットワーク制御装置によってネットワークバスの反対の端部から印加される。

各バス保護装置９４は電力バスへの電力の印加を検出するための電力検出器９６を含む。様々な電力検出器が採用できるが、電力検出器のその１つの態様が図８Ａに図示されている。この態様においては、電力検出器は通常はオープンになっている機械式リレー（mechanical relay）を含む。電力が電力バスに印加されると、この機械式リレーは閉じるようになっており、それによって電力が当該バス保護装置に関連するネットワークデバイス１８に供給される。しかしながら、バス保護装置は他のタイプの電力検出器およびスイッチを含むことができることは理解されるべきである。例えば、電力検出器は図８Ｂにあるように、チャージポンプとｎチャネルＭＯＳＦＥＴといった固体スイッチを含むよう設計できる。電力検出器のタイプに関わりなく、バス保護装置は一般的には、電力バスと直列になっており電力検出器によって電力が検出されると閉じられるように第１の電力検出器によって制御される電力スイッチ１１０を含む。

図７に示されているように、この態様のバス保護装置９４は電力バス以外のネットワークバスの各導線と直列になった第１のセットのスイッチ９８も含む。この第１のセットのスイッチも通常はオープンになっている。しかしながら、第１のセットのスイッチは、電力検出器が電力が電力バスに印加されて流れ始めるのを検出すると閉じられるように電力検出器９６によって制御される。当該バス保護装置に関連するネットワークデバイス１８はネットワークバスに第１のセットのスイッチよりも下流側に接続されるので、ネットワークデバイスはこの第１のセットのスイッチが閉じられるとネットワーク制御装置からコマンド信号とクロック信号を受信してそれに応答してレスポンスまたはデータを送信することが可能となる。例えば図７に示された全二重方式構成では、ネットワークデバイスは第１および第３の組の導線にコマンド信号とクロック信号をそれぞれ受信するための第１および第２の受信機１００によって接続される。同様に、ネットワークデバイスは第２の組の導線にこの第２の組の導線を介してネットワーク制御装置または他のネットワークデバイスにレスポンスまたはデータを送信するための送信機１０２によって接続される。

ネットワークデバイス１８はネットワークバス１２に直接接続されることが可能だが、図示された態様のバス保護装置９４は以下説明されるようにバス保護装置の様々な機能を実行するための論理素子（logic element）１０３を含む。さらに、図示されたデバイスのバス保護装置の論理素子はこれも以下説明されるようにネットワークバスから信号を受信したり、ネットワークバスへ信号を送信したりするように設計される。つまり、受信機１００と送信機１０２は論理素子に接続され、その結果、論理素子はネットワークデバイスに接続される。加えて、この態様の論理素子はネットワークデバイスを電力バスに接続する役割も果たす。図７はハードウェアブロック図において論理素子を示しているが、この論理素子はソフトウェアまたはファームウェアから構成することもできることは理解されるべきである。

本発明のこの特徴によれば、各バス保護装置９４は、ネットワークバス１２を渡るように、特に、電力バス以外のネットワークバスの導線の各組を渡るように切替可能に接続された終端器１０４も含む。このため、バス保護装置は好ましくは導線の組の数と同数の終端器を含む。例えば図７に示された態様では、バス保護装置は好ましくは、第１、第２および第３の導線の各組を渡るように切替可能に接続できる３つの終端器を含む。

図７に示されているように、各終端器１０４は好ましくは、終端器が通常はネットワークバスを渡るように接続されないように通常はオープンになっているスイッチ１０６と直列関係に導線の組を渡るように伸びている。しかし電力バスに電力が印加されて電力検出器９６によって電力が検出されると、その電力検出器は終端器の各々に関連するスイッチに閉じるよう命令して、それによりそれらの終端器は導線の各組を渡るように配置される。電力検出器が終端器に関連するスイッチを直接制御することもあるが、示された態様のバス保護装置では、電力検出器の出力を論理素子１０３に向け、次いで論理素子は終端器の各々に関連するスイッチを閉じさせる信号を発行する。終端器に関連したスイッチは特定の電力検出器に直接接続されてはいないので、それらのスイッチは論理素子を介してどの電力検出器にも応答でき、以下説明されるようにバス保護装置の対称的な動作を容易にすることが可能である。上述したように、各終端器は好ましくは、反射を防止するためにネットワークバス１２の特性インピーダンスに整合するインピーダンスを有する。ネットワークバスの特性インピーダンスは一般的には抵抗性であるので、終端器は一般的には図７に示されたような抵抗器である。各終端器は一般的に図７に示されているように導線の各組を渡るように配置されるが、終端器は必要な場合には当業者には周知のアクティブ終端器（active termination element）であってよい。

終端器１０４をネットワークバスの導線の各組を渡るように切替可能に接続するのと同時に第１のセットのスイッチ９８を閉じてバス保護装置９４に関連するネットワークデバイス１８をネットワークバス１２に接続することにより、本発明のシステム１０、特にバス保護装置は、望ましくない反射を消滅させるとはいかないまでもそれを減らしながら、関連するネットワークデバイスがネットワークバスを介して通信することを可能にする。

運転を開始する前のパワーアップ手順の間、マスター制御装置は電力が印加されているそれぞれのネットワークデバイス１８がそれ自身を特定するレスポンスを提供することを要請するコマンド、一般的には「アイデンティファイ（Identify）」コマンド、を発行する。バス保護装置９４の電力検出器９６が電力が電力バスに印加されたことを検出して第１のセットのスイッチを閉じて終端器１０４をそれぞれの組の導線に切替可能に接続したら、ネットワークデバイスと、より一般的にはネットワークデバイスインタフェース２２またはネットワークデバイスインタフェースを含まない態様におけるバス保護装置の論理素子１０３は、それぞれのネットワークデバイスを特定するネットワーク制御装置にレスポンスを送信する。

ネットワークデバイス１８を特定するレスポンスを受信したら、マスター制御装置は一般に、現在のネットワークデバイスに関連するバス保護装置９４に対してシステム１０がネットワークバス１２上にある次のネットワークデバイスに接続しようとしていることを知らせる「コネクト（Connect）」コマンドを発行する。このコネクトコマンドに応答して、バス保護装置は電力バス以外のネットワークバスの各導線と直列になった第２のセットのスイッチ１０８を閉じる。例えば図７にあるように、第１および第２のセットのスイッチは好ましくは、終端器１０４の両側と、ネットワークデバイスがネットワークバスに接続されるポイントの両側に配置される。このため、第１および第２の組のスイッチは関連するネットワークデバイスと終端器のネットワークバスへの接続を制御する。コネクトコマンドに応答して、バス保護装置は好ましくは、次のデバイスに、特にネットワークバスに沿った次のネットワークデバイスに関連するバス保護装置に電力が印加されるのを許可するために、電力バスと直列に配置された電力スイッチ１１０を閉じる。

バス保護装置９４は電力バスと直列になった比較的単純な電力スイッチ１１０を含んでおり、その上バス保護装置はこの電力スイッチを制御する第２の電力検出器９６をしばしば含む。これらの場合には、第２の電力検出器は第１の電力検出器と同じであることが好ましい。しかし、図７と図８からわかるように、第２の電力検出器はその電力スイッチの下流側にて電力をまだ受け取っていないポイントにおいて電力バスに接続されているので電力バス上での電力の検出に起因するのではなく、論理素子１０３によって提供される制御信号に起因して、第２の電力検出器の通常はオープンになっているスイッチが閉じられることは注意されるべきである。第２の電力検出器を含むことは、バス保護装置がどの方向からも、すなわちどのネットワーク制御装置からも電力を受け取ることができる図５の構成を有するシステム１０にとっては有利である。従って、バス保護装置は好ましくは、ネットワークバスに沿ってどの方向からも供給される、電力並びにコマンド信号やクロック信号といった他の信号に応答して等しく作動するように対称的となるようにも設計される。

電力スイッチ１１０と第２のセットのスイッチ１０８を閉じることに加えて、論理素子１０３はコネクトコマンドに応答して終端器１０４をそれぞれの組の導線から切替可能に切断し、導線の組をもはや終端処理しないようにする。その結果、ネットワーク制御装置はネットワークバス１２のさらに下流側に位置するネットワークデバイスと通信することができる。電力バスに電力を印加して個別的に各ネットワークデバイス１８をそれぞれのバス保護装置９４を介してネットワークバス１２に接続させるプロセスは好ましくは各々のネットワークデバイスがネットワークバスに接続されるまで継続される。一般的には以上説明したようにネットワーク制御装置とネットワークデバイスは通信する。

初期化の前、その最中またはその後において、ネットワークバス１２は、バブリングしているネットワークデバイス１８による開路、短絡、占有等といったバス故障をこうむる場合がある。理解されるように、様々なタイプのネットワーク故障によってこれらの状況がそれぞれ作り出される可能性がある。ネットワーク制御装置１４ａ、１４ｂおよび／またはこれらのネットワーク制御装置に関連するホストコンピュータ２０はバス故障を検出するようにされている。バス故障の検出は実際にはネットワーク制御装置に関連するホストコンピュータによってネットワーク制御装置とは独立にあるいはそれとの組み合わせで検出されることはあるけれども、しかし説明の目的のため、ネットワーク制御装置がバス故障を検出するものとして説明される。これに関連して、第２のネットワーク制御装置が第１のネットワーク制御装置によって送信された信号を受信しない場合、これらのネットワーク制御装置は第１または第３の組の導線上の開路または短絡を検出することができる。ネットワークデバイスによって送信された信号はネットワーク制御装置の１つのみによって検出されるので、ネットワーク制御装置は第２の組の導線上の開路を検出することもできる。同様に、ネットワークデバイスによって送信された信号はネットワーク制御装置のあるとすればどれか１つのみによって受信されるので、ネットワーク制御装置は第２の組の導線における短絡を検出することができる。

ネットワーク制御装置１４ａ、１４ｂはバブリングしているネットワークデバイス１８を検出することもできる。というのは、ネットワーク制御装置によって発行されたコマンドに応答していないバブリングしているネットワークデバイスによって送信された信号が第２の組の導線上に存在するであろうからである。加えて、ネットワーク制御装置は電力バスにおける短絡またはネットワークデバイス内部の短絡を電力バスを流れる電流が所定の閾値を超えていることを検出することによって検出することができる。さらに、ネットワーク制御装置は電力バスにおける開路をネットワークバスに電力を最初に印加するプロセスの間に検出することができる。というのは、電力が開路の一方の側にある或る１つのネットワークデバイスから開路の他方の側にある隣のネットワークデバイスに電送されず、そのためネットワークデバイスは電力無しにはネットワークに応答することができないからである。

本発明のこの特徴に基づく様々なタイプのバス故障を検出するための技術は全二重方式構成を有するネットワークバス１２と関連して説明されてきたが、同様な技術は半二重方式構成を有するネットワークバスと関連して採用されてよい。加えて、様々なタイプのバス故障を特定するための技術は１組のネットワーク制御装置を有するシステムと関連して説明されてきたが、同様な技術は単一のネットワーク制御装置のみを有する態様といった他の態様のシステムと関連して採用することができる。これに関しては、電力バスと第２の組の導線における故障は前記の方法と同じ方法で検出されるが、第１および第３の組の導線における故障はネットワーク制御装置がそのネットワーク制御装置が送信している信号と同じ信号を受信するのに失敗したことによって検出される。というのは、正常運転ではネットワークバス上でネットワーク制御装置によって送信された信号はそのネットワーク制御装置に送り返されるべきだからである。

ネットワーク制御装置１４ａ、１４ｂがバス故障を検出した場合、これらのネットワーク制御装置はネットワークバス１２から電力を除去する。このため、各バス保護装置９４の電力検出器９６は電力が除去されたことを検出して関連するスイッチがその正常なオープンポジションに戻されるようにする。同様に、電力検出器はバス保護装置のその他のスイッチに信号を送って電力が取り除かれたことを伝えて、これら他のスイッチ、すなわち第１および第２のセットのスイッチ９８、１０８と、終端器１０４に関連するスイッチ１０６とがそれぞれそれらの正常なオープンポジションに戻されるようにする。

システム１０がネットワークバス１２の反対の端部に接続された１組のネットワーク制御装置１４ａと１４ｂを含む態様において示されるように、ネットワークデバイス１８がそのそれぞれのバス保護装置９４を介してネットワークバスに接続されているとき第１のネットワーク制御装置は電力を電力バスに印加してネットワークバスを介して伝送された信号を監視する。各それぞれのネットワークデバイスは最初にネットワークバスに接続される上にネットワークバスは終端器１０４によって適切に終端処理されるので、第１のネットワーク制御装置は、開路または短絡の反対側に位置する別のネットワークデバイスに接続する試みが成されるまで、あるいはバブリングしている若しくは短絡しているネットワークデバイスに接続する試みがなされるまで、各ネットワークデバイスと通信することができる。これに関して、バス故障箇所に最も近いところにありそのバス故障箇所からみて第１のネットワーク制御装置と同じ側に位置するネットワークデバイスは適切にネットワークバスに接続され第１のネットワーク制御装置と通信する一方、次のネットワークデバイスに接続するどんな試みも失敗に終わりおよび／またはネットワークバスを崩壊させることになる。

ネットワークデバイス１８をこれらのネットワークデバイスがネットワーク１２に接続される順序で１つずつ接続することによって、第１のネットワーク制御装置１４ａはバス故障の箇所を特定することができる。例えば図９にあるように、バス故障は一般的には、ネットワークバスをバス故障箇所の互いに正反対の側にある第１および第２の部分１２ａと１２ｂに分離する。これら第１および第２の部分はもはや互いに直接通信できる状態になく、ネットワークバスの第１の部分は第１のネットワーク制御装置１４ａと通信できる状態にある一方、ネットワークバスの第２の部分は第２のネットワーク制御装置１４ｂと通信できる状態にある。図９は開路の結果生じるようなネットワークバスの断絶状態を示しているが、故障としては既に述べたようにネットワークバスにおける１つ以上の導線の短絡またはバブリングし始めたネットワークデバイスといった場合もある。これらのタイプの故障の各々はネットワークバスを第１および第２の部分に事実上分離する。

第１のネットワーク制御装置１４ａによってバス故障箇所が特定されたら、第２のネットワーク制御装置１４ｂはコマンド信号を送信したりクロック信号を送信したりするためにそうすることが求められる場合にはマスター制御装置として起用される。次に第２のネットワーク制御装置はネットワークバス１２の第２の部分１２ｂに接続されたネットワークデバイスとの間ではあるが第１のネットワーク制御装置によって先に行われたプロセスを繰り返す。こうして、第２のネットワーク制御装置もバス故障箇所を特定し、並びにネットワークバスにまだ適切に接続可能で第２のネットワーク制御装置と同じ側にあって当該バス故障箇所に最も近いところに位置するネットワークデバイスを特定する。ネットワークバスの第１および第２の部分に接続されたネットワークデバイスの一覧表作り（inventory）のプロセスは最初に第１のネットワーク制御装置によって行われ、次に第２のネットワーク制御装置によって行われるものとして説明されてきたが、代わりに両方のネットワーク制御装置が同時にそれを進めることができることは理解されるべきである。

第１および第２のネットワーク制御装置１４ａと１４ｂによってバス故障箇所が特定されると、第１および第２のネットワーク制御装置は再び電力バスから電力を取り除いて、続いて次に各ネットワークデバイス１８をそのそれぞれのバス保護装置９４を介してネットワークバス１２に接続する。これに関して、第１および第２のネットワーク制御装置はネットワークデバイスを、これらのネットワークデバイスがネットワークバスに沿ってそれぞれのネットワーク制御装置に最も近い位置にあるネットワークデバイスから始まって以後そこから遠ざかるように位置付けられる順序で、ネットワークバスに接続する。バス故障箇所に最も近くに位置するもののしかしまだネットワークバスに適切に接続することが可能なネットワークデバイスに電力が印加され、それとの通信が確立されると、各ネットワーク制御装置は別のコネクト（Connect）コマンドの発行に失敗することによって接続プロセスを中断する。このため、ネットワーク制御装置は次のネットワークデバイスに接続しようとはしない。というのは、さらなる接続の試みはバス故障のために無駄であることが既に決まっているからである。

ネットワーク制御装置１４ａと１４ｂはバス故障箇所に最も近い位置にあるネットワークデバイス１８（図９ではネットワークデバイスＳ４とＳ５）をネットワークバス１２に接続した後は別のコネクト（Connect）コマンドを発行しないので、バス故障箇所に最も近い位置にあるそのネットワークデバイスに関連するバス保護装置９４の終端器１０４はネットワークバスの様々な導線の組を渡る状態になり、それによりネットワークバスは事実上終端処理される。バス故障箇所に最も近いネットワークバスの第１および第２の部分の終端処理の結果、第１のネットワーク制御装置１４ａはネットワークバスのその第１の部分１２ａに接続されたネットワークデバイス１８と望ましくない反射無しに確実に通信することができるが、一方、第２のネットワーク制御装置１４ｂはネットワークバスの第２の部分１２ｂに接続されたネットワークデバイスと望ましくない反射無しに確実に通信することができる。このため、次に第１および第２のネットワーク制御装置は両方ともネットワークバスのそれぞれに部分で新規のコマンドを発行し、ネットワークデバイスによって提供された結果として生じるレスポンスを監視しなければならない。これに関して、上述した表１にあるのと同じ手順でネットワークデバイスをポーリングするために、第１および第２のネットワーク制御装置は次にそれぞれ、以下の表にあるようにネットワークバスのそれぞれの部分にコマンドを発行しなければならない。

コマンドはこの表２に示されるようにネットワーク制御装置間で分配される必要はないことは理解されるであろう。これに関し、各ネットワーク制御装置は完全なセットのコマンドをネットワークバスのそれぞれの部分に発行することができるが、しかし、ネットワークバスの第１の部分に接続されたネットワークデバイスは第２のネットワーク制御装置によって発行されたコマンドに応答することはない、逆も然りである。

表２に示されているように、各ネットワーク制御装置はネットワークバス１２のそれぞれの部分でトリガーコマンド（trigger command）を発行する。ネットワーク制御装置１４ａからの最初のトリガーコマンドに応答して、ネットワークデバイスＳ１とＳ２は保存データについてポーリングされるが、一方、ネットワーク制御装置１４ｂからの最初のトリガーコマンドに応答して、ネットワークデバイスＳ５が保存データについてポーリングされる。第１のネットワーク制御装置からの二番目のトリガーコマンドに応答して、ネットワークデバイスＳ１、Ｓ３とＳ４は保存データについてポーリングされるが、その一方、第２のネットワーク制御装置からの二番目のトリガーコマンドに応答して、ネットワークデバイスＳ６、Ｓ７とＳ８が保存データについてポーリングされる。こうして、システム１０はネットワークバスが故障したとしても十分に機能する。

一組のネットワーク制御装置１４ａと１４ｂの間に伸びるネットワークバス１２を採用するシステム１０が図示され説明されてきたが、本発明のシステムおよび方法は他の多種多様なネットワークバスアーキテクチャにも適している。例えば、システムは図１にあるようにネットワークバスに接続された単一のネットワーク制御装置をそのネットワークバスの一端部においてまたはそのバスに沿ったどこかのポイントにおいて有するネットワークバスを含むことができる。この態様では、ネットワークバスに沿った故障によって、そのバス故障箇所を境にしてネットワーク制御装置とは反対側または遠く離れた側にあるネットワークバスの一部分に接続されたネットワークデバイス１８とネットワーク制御装置とがさらに通信することが事実上妨げられることになる。しかしながら、ネットワーク制御装置はそのネットワーク制御装置が接続されている側と同じ側にあるネットワークバスの一部分に接続されたネットワークデバイスとはなお通信することが可能である。

しかしこれらのネットワークデバイス１８と比較的高いデータ転送レートで通信し続けるためには、ネットワーク制御装置１４ａは再び、ネットワークバスの残りの部分に接続されたネットワークデバイスの一覧表作りを行い、ネットワークバスのその残りの部分に接続されており当該バス故障箇所から最も近い位置にあるネットワークデバイスを特定するようにする。既に述べたように、各ネットワークデバイスには関連する終端器１０４を有するバス保護装置９４が関連する。このため、ネットワーク制御装置はネットワークバスの残りの部分に接続されており当該バス故障箇所から最も近い位置にあるネットワークデバイスに関連するバス保護装置にコマンドを送ってその関連する終端器が導線の各組を渡るように設定する。この結果、ネットワーク制御装置はネットワークバスの残りの部分に接続されたネットワークデバイスと比較的高いデータ転送レートでもバス故障によってもたらされる反射または他のノイズに邪魔されることなく通信し続けることができる。

最後に、以上の説明と添付図面の教えから恩恵を受けた当業者には本発明の実施の態様について多くの変更や他の態様が想起されるだろう。それ故、本発明はここに開示された特定の態様に限定されるものではなく、そうした変更や他の態様は本発明の技術的思想および技術的範囲の内に含まれることが意図されていることは理解されなければならい。またここには特定の用語が採用されているけれども、それらは限定の目的のためではなく一般的および記述的な意味においてのみ使用されている。

本発明の一実施態様によるネットワークバス保護の恩恵を受けるネットワークシステムの略ブロック図である。 本発明の一実施態様によるバス保護システムの様々な構成要素を示した分解略ブロック図である。 本発明の別の実施態様によるバス保護システムの様々な構成要素を示した分解略ブロック図である。 本発明の一実施態様による、ネットワークバスを介して行われる通信を保護する方法のフローチャート図である。 本発明の一実施態様による、不適切な信号を特定する手続きを示したフローチャート図である。 本発明の一実施態様による、ネットワークバスを介した通信を保護する方法の診断手続きを示したフローチャート図である。 送信機および受信機用の別個の組の導線を有するネットワークで働く別の実施態様のバス保護装置の様々な構成要素を示した分解略ブロック図である。 送信機および受信機用の別個の組の導線を有するネットワークで働く更に別の実施態様のバス保護装置の様々な構成要素を示した分解略ブロック図である。 ネットワークバスの正反対の端部に接続された一組のネットワーク制御装置を含む本発明の更に別の実施態様によるシステムの略構成図である。 本発明の一実施態様による第１および第２のネットワーク制御装置の送信機部分と受信機部分の略構成図である。 本発明の一実施態様によるバス保護装置の略構成図である。 本発明によるバス保護装置の電力検出器の一実施態様を示した略構成図である。 本発明によるバス保護装置の電力検出器の別の実施態様を示した略構成図である。 バス故障後の図５のシステムの略構成図である。

Claims (30)

1. 電力バスを含むネットワークバスにおいて適切な終端処理とエラーのない通信を維持するためのシステムであって、
   前記ネットワークバスに電気的に接続されて該ネットワークバスを介して通信するようにされており、前記ネットワークバスへ信号を送信すること並びに前記ネットワークバスから信号を受信することが可能な少なくとも１つのネットワークデバイスと、
   前記ネットワークバスに電気的に接続されており、前記ネットワークバスを介して前記少なくとも１つのネットワークデバイスと直接通信するようにされており、前記ネットワークバスの電力バスを介して前記少なくとも１つのネットワークデバイスに電力信号を供給するようにされたネットワーク制御装置と、
   前記少なくとも１つのネットワークデバイスと前記ネットワークバスとの間に配置された少なくとも１つのバス保護装置であって、ここで、この少なくとも１つのバス保護装置と前記ネットワーク制御装置の中の少なくとも１つのものは、前記ネットワークバス上の信号を監視して前記ネットワークバス上の不適切な信号を特定することが可能であり、この少なくとも１つのバス保護装置と前記ネットワーク制御装置が前記ネットワークバス上において予め指定された数の不適切な信号を特定したことに基づいて、前記少なくとも１つのネットワークデバイスを前記ネットワークバスに選択的に接続するとともに前記ネットワークバスから選択的に切断することが可能な、少なくとも１つのバス保護装置と
   を具備し、
   前記各バス保護装置は、
   前記ネットワークバスと直列になっており前記電力バスに電力が印加されると閉じられる第１のセットのスイッチと、
   前記ネットワークバスと直列になっており前記電力バスに電力が印加された後に前記ネットワーク制御装置からのコマンドに応答して閉じられる第２のセットのスイッチと、
   前記電力バスに電力が印加されると前記ネットワークバスに切替可能に接続され、前記ネットワーク制御装置からのコマンドに応答して前記ネットワークバスから切替可能に切断されるようになされた終端器と
   を具備したものであるシステム。
2. 前記少なくとも１つのバス保護装置は、前記少なくとも１つのネットワークデバイスによって送信された信号と前記少なくとも１つのネットワークデバイスによって受信された信号とを監視することが可能であり、前記少なくとも１つのバス保護装置は、前記少なくとも１つのネットワークデバイスによって送信された不適切な信号を特定して、予め指定された数の不適切な信号が特定された場合にはそれぞれのネットワークデバイスから前記ネットワークバスへの信号の送信を制御可能に中断することが可能である、請求項１に記載のシステム。
3. 前記各バス保護装置は、
   前記少なくとも１つのネットワークデバイスと前記ネットワークバスとの間に配置されており、前記少なくとも１つのネットワークデバイスから前記ネットワークバスへの信号の送信を制御可能に中断することが可能な、少なくとも１つの絶縁スイッチと、
   前記少なくとも１つの絶縁スイッチと前記少なくとも１つのネットワークデバイスとに電気的に接続されており、前記少なくとも１つのネットワークデバイスによって送信された信号と前記少なくとも１つのネットワークデバイスによって受信された信号とを監視することが可能であり、前記少なくとも１つのネットワークデバイスによって送信された不適切な信号を特定して予め指定された数の送信された不適切な信号が特定された場合には前記少なくとも１つの絶縁スイッチを制御可能に操作することが可能な少なくとも１つの論理素子と
   を具備したものである、請求項２に記載のシステム。
4. 前記各ネットワークデバイスは、
   それぞれのネットワークデバイスからの信号を前記ネットワークバスへ送信するための送信機と、
   それぞれのネットワークデバイスに成り代わって前記ネットワークバスから信号を受信するための受信機と
   を備えた通信インタフェースを具備し、
   前記少なくとも１つのバス保護装置は、前記送信機によって送信された信号と前記受信機によって受信された信号とを監視することが可能である、請求項２に記載のシステム。
5. 少なくとも１つの前記送信機と前記少なくとも１つのネットワークデバイスとの間に電気的に接続されて配置されており、前記少なくとも１つのバス保護装置に電気的に接続されるとともに、各々、それぞれのネットワークデバイスからそれぞれの送信機への信号の送信を制御可能に中断することが可能な、少なくとも１つの診断スイッチを更に具備し、 前記各バス保護装置は、予め指定された数の送信された不適切な信号が特定された場合にはそれぞれの診断スイッチを制御可能に操作することが可能であり、それぞれのネットワークデバイスに関連する送信機および受信機は、その関連するバス保護装置がそれぞれの診断スイッチを制御可能に操作してそれぞれのネットワークデバイスからの信号の送信を中断した後にその関連するバス保護装置が診断信号を送信してそれに対応するリターン信号を受信することが可能となるように電気的に接続されるとともに、その関連するバス保護装置は、前記診断信号とそのリターン信号とを比較して該診断信号と該リターン信号とが実質的に同一であるときにはその関連するバス保護装置はそれぞれの少なくとも１つの絶縁スイッチとそれぞれの診断スイッチとを制御可能に操作してそれぞれのネットワークデバイスからの信号の送信を許可することができるようにすることが可能である、請求項４に記載のシステム。
6. 前記各バス保護装置は、前記電力バスに電力が印加されたことを検出するための、そして前記電力バスに電力が印加された場合には前記第１のセットのスイッチに信号を送ってそれが閉じられた状態にするとともに前記終端器に信号を送ってそれが前記ネットワークバスに接続された状態にするための第１の電力検出器を更に具備しているものである、請求項１に記載のシステム。
7. 前記各バス保護装置は、前記第１のセットのスイッチが閉じられた状態にされ、前記終端器が前記ネットワークバスと切替可能に接続された状態にされたら前記ネットワーク制御装置にレスポンスを送信するものである、請求項１に記載のシステム。
8. 第２のネットワーク制御装置を更に具備し、これを含む複数の前記ネットワーク制御装置は前記ネットワークバスにおいて反対になる複数の端部に接続されているものである、請求項１に記載のシステム。
9. 前記各ネットワークデバイスは、前記ネットワークバスに接続されておりそれぞれのネットワークデバイスにデータ伝送路を介して接続されるネットワークデバイスインタフェースに関連し、該ネットワークデバイスインタフェースは、前記ネットワークデバイスを前記ネットワークバスに選択的に接続する前記バス保護装置を備える請求項１に記載のシステム。
10. 少なくとも１つのネットワークデバイスに電気的に接続されており電力バスを含むネットワークバスにおいて用いられる適切な終端処理とエラーのない通信を維持するための方法であって、
    前記ネットワークバス上の信号を監視するステップと、
    前記ネットワークバス上の信号から予め指定された数の不適切な信号を特定するステップと、
    予め指定された数の不適切な信号を特定した後に前記少なくとも１つのネットワークデバイスを切替可能に切断するステップと
    を含み、更に
    前記電力バスに電力が印加されたことを検出するステップと、
    前記電力バスに電力が印加されたことを検出すると前記ネットワークバスと直列になった第１のセットのスイッチを閉じるステップであって、それにより第１のネットワークデバイスが前記ネットワークバスを介してネットワーク制御装置と通信することができるようにするステップと、
    前記電力バスに電力が印加されたことが検出されると終端器を前記ネットワークバスに切替可能に接続するステップであって、前記ネットワークバスの適切な終端処理を維持するステップと、
    前記ネットワークバスを介してネットワーク制御装置からコマンドを受信すると前記ネットワークバスと直列になった第２のセットのスイッチを閉じるステップと、
    前記ネットワークバスを介して前記ネットワーク制御装置からコマンドを受信すると前記ネットワークバスから前記終端器を切替可能に切断するステップであって、前記ネットワーク制御装置が別のネットワークデバイスと通信することができるようにするステップとを含み、
    これらの、電力の印加を検出するステップ、第１のセットのスイッチを閉じるステップ、終端器を切替可能に接続するステップ、第２のセットのスイッチを閉じるステップ、終端器を切替可能に切断するステップは、全て前記ネットワークバス上の信号を監視する前に実行されるものである方法。
11. 前記ネットワークバス上の信号を監視するステップは、前記少なくとも１つのネットワークデバイスによって前記ネットワークバスへ送信された信号と、前記少なくとも１つのネットワークデバイスによって前記ネットワークバスから受信された信号とを監視するステップを含み、
    前記予め指定された数の不適切な信号を特定するステップは、前記少なくとも１つのネットワークデバイスによって前記ネットワークバスへ送信された信号から予め指定された数の不適切な信号を特定するステップを含み、
    前記少なくとも１つのネットワークデバイスを切替可能に切断するステップは、予め指定された数の不適切な信号を特定した後に前記少なくとも１つのネットワークデバイスからの信号の送信を中断するステップを含むものである、請求項１０に記載の方法。
12. 前記各ネットワークデバイスは、それぞれのネットワークデバイスから前記ネットワークバスへ信号を送信するための送信機と、それぞれのネットワークデバイスに成り代わって前記ネットワークバスから信号を受信するための受信機とを具備し、各それぞれの送信機および受信機は電気的に接続されており、このとき当該方法は、
    それぞれの送信機を通じて診断信号を送信し、その後、それぞれのネットワークデバイスからの信号の送信を中断した後に前記診断信号に対応するリターン信号をそれぞれの受信機から受信するステップと、
    前記診断信号と前記リターン信号とを比較するステップと、
    前記診断信号と前記リターン信号とが実質的に同一であるときには、それぞれのネットワークデバイスから前記ネットワークバスへの信号の送信を許可するステップと
    を更に含む請求項１１に記載の方法。
13. 前記ネットワーク制御装置からコマンドを受信すると前記電力バスと直列になった電力スイッチを閉じるステップを更に含む請求項１０に記載の方法。
14. 前記第２のセットのスイッチを閉じるステップと、前記ネットワークバスから前記終端器を切替可能に切断するステップは、前記ネットワーク制御装置からの同一のコマンドに応答するものである、請求項１０に記載の方法。
15. 前記第１のセットのスイッチが閉じられて前記終端器が前記ネットワークバスに切替可能に接続されると前記ネットワーク制御装置にレスポンスを送信するステップを更に含む、請求項１０に記載の方法。
16. 前記終端器を切替可能に接続するステップは、前記第１のセットのスイッチと第２のセットのスイッチとの間で前記ネットワークバスに切り替え可能に前記終端器を接続するステップを含むものである、請求項１０に記載の方法。
17. 前記ネットワークバスは前記電力バスと少なくとも１組の導線とを具備しており、前記終端器を切替可能に接続するステップは、導線の各組を渡るようにそれぞれの終端器を切替可能に接続するステップを含むものである、請求項１０に記載の方法。
18. バスに電気的に接続されておりこのバスを介して通信するようになされたネットワークデバイスで機能するためのバス保護装置であって、ここに、前記ネットワークデバイスは、該ネットワークデバイスから前記バスへの信号を送信するための送信機と、該ネットワークデバイスに成り代わって前記バスからの信号を受信するための受信機とを有する通信インタフェースを含むものであって、
    前記通信インタフェースと前記バスとの間に配置されており、前記ネットワークデバイスから前記バスへの信号の送信を制御可能に中断することが可能な、少なくとも１つの絶縁スイッチと、
    前記少なくとも１つの絶縁スイッチと前記通信インタフェースとに電気的に接続されており、前記送信機によって送信された信号と前記受信機によって受信された信号とを監視することが可能であり、前記送信機によって送信された不適切な信号を特定して予め指定された数の送信された不適切な信号が特定された場合には前記少なくとも１つの絶縁スイッチを制御可能に操作して前記ネットワークデバイスからの信号の送信を中断することが可能な、少なくとも１つの論理素子と
    を具備し、
    ２つの診断スイッチを更に具備しており、その一方の診断スイッチは前記送信機と前記ネットワークデバイスとの間に配置され、もう一方の診断スイッチは前記受信機と前記ネットワークデバイスとの間に配置されており、これらの診断スイッチは前記ネットワークデバイスから前記送信機への信号の送信と前記ネットワークデバイスによる前記受信機からの信号の受信とを制御可能に中断することが可能であり、
    前記論理素子は、予め指定された数の送信された不適切な信号が特定された場合には前記診断スイッチを制御可能に操作することが可能であり、前記送信機および受信機は、前記論理素子が前記診断スイッチを制御可能に操作して前記ネットワークデバイスからの信号の送信と前記ネットワークデバイスによる信号の受信とを中断した後に前記論理素子が前記送信機を介して診断信号を送信して前記受信機からそれに対応するリターン信号を受信することができるように電気的に接続されており、前記論理素子は前記診断信号と前記リターン信号とを比較することができ、それらの診断信号とリターン信号が実質的に同一であるときには該論理素子は前記少なくとも１つの絶縁スイッチと前記診断スイッチとを制御可能に操作して前記ネットワークデバイスから前記送信機を介して前記バスへの信号の送信を許可することができるようにされているバス保護装置。
19. 前記予め指定された数の不適切な信号は前記送信機によって送信された所定数の信号に依存するものであり、
    前記論理素子は、前記送信機によって送信されたその所定数の信号を特定するとともに、前記少なくとも１つの絶縁スイッチを制御可能に操作して、それにより、予め指定された数の不適切な信号が特定された場合には前記ネットワークデバイスからの信号の送信を中断することが可能である、請求項１８に記載のバス保護装置。
20. 前記少なくとも１つの絶縁スイッチは、この少なくとも１つの絶縁スイッチが前記ネットワークデバイスに対して前記バスへの信号の送信を許可するオンモードと、この少なくとも１つの絶縁スイッチが前記ネットワークデバイスに対して前記バスへの信号の送信を禁止するオフモードとの中の少なくとも１つのモードで作動し、前記論理素子は、前記少なくとも１つの絶縁スイッチのモードを制御可能に操作することが可能である、請求項１８に記載のバス保護装置。
21. 前記論理素子は、予め指定された数の不適切な信号を特定する前は前記少なくとも１つの絶縁スイッチを前記オンモードで作動させることが可能であり、そして予め指定された数の不適切な信号を特定した後は前記少なくとも１つの絶縁スイッチを前記オフモードに設定することが可能である、請求項２０に記載のバス保護装置。
22. 前記送信機と前記ネットワークデバイスとの間に配置された診断スイッチを更に具備しており、ここで、前記診断スイッチは、該診断スイッチが前記ネットワークデバイスに対して前記送信機への信号の送信を許可するオンモードと、前記少なくとも１つの絶縁スイッチが前記ネットワークデバイスに対して前記送信機への信号の送信を禁止するオフモードとの中の少なくとも１つのモードで作動するものであり、
    前記論理素子は、予め指定された数の不適切な信号を特定する前は前記診断スイッチを前記オンモードで作動させることが可能であり、そして予め指定された数の不適切な信号を特定した後は前記診断スイッチを前記オフモードに設定することが可能であり、前記送信機および受信機は、前記論理素子が前記診断スイッチを前記オフモードに設定した後は前記論理素子が該送信機を通じて診断信号を送信するとともに該受信機から対応するリターン信号を受信することができるように電気的に接続されており、そして前記論理素子は、前記診断信号と前記リターン信号を比較することが可能で、該診断信号と該リターン信号が実質的に同一であるときには該論理素子は前記少なくとも１つの絶縁スイッチと前記診断スイッチとを前記オンモードに設定することができるようにされたものである、請求項２１に記載のバス保護装置。
23. 電力バスを含むネットワークバスにおいて適切な終端処理とエラーのない通信を維持するためのバス保護装置であって、少なくとも１つのネットワークデバイスと関連しており、各々の関連するネットワークデバイスを前記ネットワークバスに選択的に接続させるようになされており、そして前記ネットワークバスを介してネットワーク制御装置との通信も行うものであり、
    前記ネットワークバスと直列になっており前記電力バスに電力が印加されると閉じられる第１のセットのスイッチと、
    前記ネットワークバスと直列になっており前記電力バスに電力が印加された後に前記ネットワーク制御装置からのコマンドに応答して閉じられる第２のセットのスイッチと、
    前記電力バスに電力が印加されると前記ネットワークバスに切替可能に接続され、前記ネットワーク制御装置からのコマンドに応答して前記ネットワークバスから切替可能に切断されるようにされた終端器と
    を具備してなるバス保護装置。
24. 前記電力バスに電力が印加されたことを検出するための、そして前記電力バスに電力が印加された場合には前記第１のセットのスイッチに信号を送ってそれが閉じられた状態にするとともに前記終端器に信号を送ってそれが前記ネットワークバスに接続された状態にするための、第１の電力検出器を更に具備した請求項２３に記載のバス保護装置。
25. 前記電力バスと直列になっており前記ネットワーク制御装置からのコマンドに応答して閉じられる電力スイッチを更に具備した、請求項２４に記載のバス保護装置。
26. 前記電力バスに電力が印加されたことを検出するための、そして前記電力バスに電力が印加された場合には前記第２のセットのスイッチに信号を送ってそれらを閉じるための前記電力スイッチを有する第２の電力検出器を更に具備した、請求項２５に記載のバス保護装置。
27. 前記ネットワーク制御装置からの同一のコマンドに応答して、前記第２のセットのスイッチが閉じられ、前記終端器が前記ネットワークバスから切断される、請求項２３に記載のバス保護装置。
28. 前記終端器は、前記第１および第２のセットのスイッチの間において、前記ネットワークバスに切替可能に接続される、請求項２３に記載のバス保護装置。
29. 前記ネットワークバスは、前記電力バスと少なくとも一組の導線とを含んでおり、当該バス保護装置は、この導線の組の数と同数の終端器を具備し、これらの各終端器は、導線の各組を渡るように切替可能に接続されている、請求項２３に記載のバス保護装置。
30. 前記終端器は前記ネットワークバスの特性インピーダンスに整合する抵抗器を具備している、請求項２３に記載のバス保護装置。

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