JP4778056B2 - 通信ノードおよび通信システムのリング確立確認方法 - Google Patents

Description

この発明は、イーサネット（登録商標）をリング状に接続して通信を行うイーサネット（登録商標）ベースのリング状通信システムで使用される通信ノードと、その通信システムでマスタレスなトークンリング通信を行うための通信システムのリング構成方法とリング確立方法に関するものである。

従来、ＦＤＤＩ（Fiber-Distributed Data Interface）で通信端末（以下、通信ノードという）間を接続してネットワークを構築する形態が知られている（たとえば、非特許文献１参照）。このＦＤＤＩでは、一般的に通信ノードをリング状に接続するようにネットワークが構築される。ＦＤＤＩを利用したネットワークでは、正常時にデータの送信が行われる第１のループと、第１のループを構成するケーブルの切断や通信ノードの故障などの異常が生じた場合に、その異常箇所をネットワークから切り離すようにループバックを行って正常な部分で通信可能なように構成するための第２のループと、からなる２重ループ構造がとられる。

また、ＦＤＤＩでは、トークンと呼ばれる送信権データを用いて、ネットワークに接続される通信ノード間で送信されるデータの衝突が発生しないように制御するトークンパッシング方式が採用されている。このトークンパッシング方式は、トークンが第１のループ上に流されており、データを送信したい通信ノードは、このトークンを捉えて取り込み、代わりに自分が送信したいデータを流し、送信が終わると再びトークンをネットワークに解放することで、常に一度に一台の端末がケーブルを利用するようにしたものである。

Karl F. Pieper, William J. Cronin Jr., Wendy H. Michael著、水溜尚器監訳、「ＦＤＤＩ技術詳細−１００Ｍｂｐｓ ＬＡＮの構築−」、初版、共立出版株式会社、１９９３年８月３０日、ｐ．６７−７３

ところで、現在では、イーサネット（登録商標）で通信ノード間を接続してネットワークを構築する形態が普及している。このイーサネット（登録商標）は、イーサネット（登録商標）に接続される通信ノードがデータを送信する際に、衝突を回避しながら通信権を確保し、全ての接続通信ノードへデータを伝搬するＣＳＭＡ／ＣＤ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）方式を採用している。この方式を機能させるために、イーサネット（登録商標）における通信ノードの接続形態には、幹線となる１本のケーブルを中心として、そこから適当な間隔をあけてブランチケーブルを延ばし、複数の通信ノードを配置することによって構成されるバストポロジと、一つの制御装置（ハブ）を中心として放射線状に複数の通信ノードを配置することによって構成されるスタートポロジの２つのトポロジがある。

しかしながら、イーサネット（登録商標）では、ネットワークに接続されている端末機器がイーサネット（登録商標）フレームの終端（廃棄）を行う方式であるために、上述したバストポロジとスタートポロジは存在したが、リングトポロジは存在しないという問題点があった。また、スタートポロジでは、中継器（ハブ）に障害が発生すると、中継器に接続される全通信ノードが通信不能になってしまったり、中継器に通信伝文が集中してしまい中継器が通信性能のボトルネックとなってしまったりするという問題点があった。さらに、従来のイーサネット（登録商標）のトポロジでは、コリジョンや輻輳が発生し、定時性を保障することが困難であるという問題点があった。

また、ネットワークが確立すると、各通信ノードがネットワークの構成を認識できるように、ネットワーク上に存在する自通信ノード以外の通信ノードに局情報を渡す必要がある。このとき、局情報の送信元が他の通信ノードからの応答を受信することによって、ネットワーク上の全ての通信ノードに局情報が行き渡ったかを確認する必要があるが、その処理が煩雑であるという問題点もあった。

さらに、リングトポロジとしては、上述したＦＤＤＩが存在するが、現在、ＦＤＤＩを用いたネットワークはイーサネット（登録商標）を用いたネットワークほど普及していないという問題点もあった。また、イーサネット（登録商標）を用いたネットワークをリングトポロジで構成したとしても、ＦＤＤＩの規格をそのままイーサネット（登録商標）に適用することができないという問題点もあった。

この発明は上記に鑑みてなされたもので、中継器を使用しないで通信ノード間をイーサネット（登録商標）で接続したイーサネット（登録商標）ベースのリング状通信システムで使用される通信ノードを得ることを目的とする。また、イーサネット（登録商標）で構築したリングトポロジのネットワークで障害を発見した場合に障害を排除したリングを容易に構成することができる通信ノードを得ることも目的とする。

さらに、イーサネット（登録商標）ベースのリング状通信システムにおいて、通信ノード間で通信を行うために必要な手順を規定するリング状通信システムでの経路確立方法を得ることも目的とする。具体的には、イーサネット（登録商標）ベースのリング状通信システムにおいて、正常な通信ノードによって構成された経路がリング状に構成されているかを確認することができる通信ノードと、通信システムのリング確立確認方法を得ることも目的とする。

また、イーサネット（登録商標）ベースのリング状通信システムにおいて、リングが確立した後に、ネットワーク上の全ての通信ノードに局情報が行き渡ったかを容易に確認することができる通信ノードと、通信システムのリング確立確認方法を得ることも目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる通信ノードは、イーサネット（登録商標）によって接続された複数の通信ノードがリング状に接続された通信システムを構成する通信ノードであって、フレームを入力する入力部とフレームを出力する出力部を有する第１および第２のポートと、第１および第２のポートが正常な場合、前記第１のポートの入力部から入力されるフレームの受信処理を行って、前記第２のポートの出力部から当該フレームを送信し、隣接通信ノードとの間で通信異常が生じた場合、前記隣接通信ノードと接続されるポートと異なる側のポートの入力部から入力されるフレームの受信処理を行って、当該フレームが入力された入力部と同一のポートの出力部から当該フレームを送信するループバック処理を行い、他通信ノードが前記ループバック処理を行う場合、前記第２のポートの入力部から入力されるフレームの受信処理を行わずに、前記第１のポートの出力部から当該フレームを送信する通信処理手段と、を備え、前記通信処理手段は、電源投入時または自通信ノードがループバック処理を行って新たなリングを構成した場合に、リング確立確認フレームを発行し、リング確立確認フレームを受信すると、それ以降のリング確立確認フレームの発行を停止し、その後、ネットワーク構成情報を作成するために必要な自通信ノードに関する局情報を含む局情報通知フレームを発行し、当該局情報通知フレームを受信することを特徴とする。

この発明によれば、リング状に通信ノードを接続することによって、スタートポロジやバストポロジの接続形態に必要な中継器を用いる必要がないので、中継器の障害の発生による全通信ノードの通信不能な状態を解消することができ、中継器に通信伝文が集中する事態を避けることができる。さらに、中継器を削減できるので、システム構築時のコストを低減することができるという効果も有する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる通信ノードおよび通信システムのリング確立確認方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。以下では、各実施の形態に共通するこの発明の構成の概略について説明し、その後に、各実施の形態についての説明を行う。

図１は、この発明にかかるイーサネット（登録商標）ベースのリング状通信システムの概略構成を模式的に示す図である。このリング状通信システムは、イーサネット（登録商標）によって１対１で接続された複数の通信ノード（通信機器、図中、ノードと表記）１０−１〜１０−４がリング状に接続される構成を有する。ここで、通信ノード１０−１〜１０−４間を接続するイーサネット（登録商標）ケーブルは、実線で示される図中のリング状通信システム内で右回りにフレームを運ぶ正規系リング１と、点線で示される同じく左回りにフレームを運ぶ待機系リング２との、物理的に２本のリングによって二重化されている。正規系リング１は、リング状通信システムを構成する通信ノード１０−１〜１０−４とケーブルが正常状態のときに使用されるリングである。また、待機系リング２は、リング状通信システムを構成する通信ノード１０−１〜１０−４とケーブルのうちいずれかに異常が発生した場合に、後述するようにその異常箇所をループバック処理によってシステムから分離するために使用されるリングである。

図２は、図１のリング状通信システムを構成する通信ノードの構成を模式的に示すブロック図である。この通信ノード１０は、隣接する通信ノードとの間でイーサネット（登録商標）ケーブルを接続するための２つのポート１１，１４と、ポート１１，１４から受信したフレームの処理や他の通信ノード間での経路確立を行うための処理を行う通信処理部１７と、を備える。

ポートは、Ａポート（図中、ＰｏｒｔＡと表記。）１１とＢポート（図中、ＰｏｒｔＢと表記。）１４の２つのポートから構成される。Ａポート１１は、正規系リング１からのフレームを受信する正規系入力部１２と、待機系リング２へフレームを送信する待機系出力部１３と、を備える。また、Ｂポート１４は、正規系リング１へフレームを送信する正規系出力部１６と、待機系リング２からのフレームを受信する待機系入力部１５と、を備える。なお、Ａポート１１は、特許請求の範囲の第１のポートに対応し、Ｂポート１４は、同じく第２のポートに対応している。

通信処理部１７は、Ａポート１１の正規系入力部で受信した正規系リング１からのフレームを一端読み込み、必要がある場合には所定の処理を行ってからＢポート１４の正規系出力部から正規系リング１に送信する一方、Ｂポート１４の待機系入力部で受信した待機系リング２からのフレームは読み込まずにそのままＡポート１１の待機系出力部へと送信する。より具体的には、正常時においてＢポート１４から出力するフレームに対してのみ、必要がある場合には所定の処理を行い、通信ノード内でＢポート１４からＡポート１１に流れるフレームについては何の処理も行われない。

このようなイーサネット（登録商標）ベースのリング状通信システムにおける通常状態での通信は、正規系リング１に各通信ノード１０−１〜１０−４が通信権を取得するためのトークンフレームを用いて行われる。通信を行いたい通信ノード１０は、正規系リング１中に流れているトークンフレームを、Ａポート１１の正規系入力部１２で受信することによって、通信権を取得する。通信権を取得した通信ノード１０は、トークンフレームに代えて、送信したいデータフレームをＢポート１４の正規系出力部１６から正規系リング１に送出する。データフレームの送出が終了すると、トークンフレームをＢポート１４の正規系出力部１６から正規系リング１に戻し、他の通信ノード１０が通信を行える状態へと戻す。

以上が、以下に説明する各実施の形態に共通するイーサネット（登録商標）ベースのリング状通信システムの概要である。以下、この内容に基づいて、各実施の形態の説明を行う。なお、以下の説明では、通信ノード１０−１，１０−２，１０−３，１０−４をそれぞれ１局、２局、３局、４局と表記する。

また、この明細書では、説明の簡略化のため、リング状通信システムが４台の通信ノード１０−１〜１０−４によって構成される場合を例に挙げて説明するが、複数台の通信ノード１０がイーサネット（登録商標）でリング状に接続される構成のものであれば、以下の実施の形態を適用することができる。

実施の形態１．
この実施の形態１では、図１に示されるイーサネット（登録商標）ベースのリング状通信システムの一部に故障やケーブルの誤接続が発生した場合のループバック処理について説明する。

＜故障が発生した場合＞
図３は、リング状通信システムで故障が発生した状態を模式的に示す図である。図１に示すように、１局〜４局の通信ノード１０−１〜１０−４がリング状に接続されたネットワークで、正規系リング１を用いた通常の通信が行われている際に、図３に示されるように３局１０−３と４局１０−４との間でケーブル断が発生したとする。この場合、４局１０−４の通信処理部１７は、４局１０−４のＡポート１１−４で３局１０−３からの信号を受信しない状態が所定の時間以上続くことによって、３局１０−３との間のケーブルに故障が発生したと判定し、Ｂポート１４−４の待機系入力部と正規系出力部とを接続するループバックを行う。ここで、リング状通信システムを構成する各通信ノード（局）１０−１〜１０−４は、フレームを受信しない時間によって故障が発生したと判定する基準値が全て同じであるため、３局１０−３と４局１０−４との間のケーブル断が発生した後、最初に異常を検出するのは、正規系リング１の故障箇所に最も近い４局１０−４である。その結果、４局１０−４がループバック処理を行うことになる。そして、３局１０−３と４局１０−４との間でケーブル断が発生したことを示す異常通知信号を送信する。３局１０−３の通信処理部１７は、異常通知信号を受信すると、３局１０−３と４局１０−４との間のケーブル断が発生したことを知り、Ｂポート１４−３側にフレームを出力しないように、Ａポート１１−３の正規系入力部と待機系出力部とを接続するループバックを行う。

以上の処理によって、３局１０−３と４局１０−４が伝送路をループバックし、待機系リング２を使用して、故障箇所の３局１０−３と４局１０−４との間のケーブルを切り離した新たなリングが再構成され、その後、各局の通信が再開される。なお、以後の処理において、３局１０−３の通信処理部１７−３は、Ａポート１１−３の正規系入力部で受信した正規系リング１からのフレームを一端読み込んで、所定の処理を行った後に同じＡポート１１−３の待機系出力部から待機系リング２へ出力し、４局１０−４の通信処理部１７−４は、Ｂポート１４−４の待機系入力部で受信した待機系リング２からのフレームを一端読み込み、所定の処理を行ってから同じＢポート１４の正規系出力部へと送信する処理を行うことになる。

なお、図３は、３局１０−３と４局１０−４との間のケーブル断を例に挙げてループバックの説明を行ったが、他の箇所でケーブル断が発生したり、通信ノード（局）１０−１〜１０−４が故障したりした場合にも、同様の手順でリングの再構成が行われる。

＜イーサネット（登録商標）ケーブルが誤接続された場合＞
図４は、リング状通信システムのリング構成時にケーブルが誤接続された状態を模式的に示す図である。まず、通信ノード１０−１〜１０−４間をケーブルで接続する作業中に図４に示されるように３局１０−３でのポートとケーブルとの接続を間違えたものとする。すなわち、２局１０−２のＢポート１４−２と３局１０−３のＢポート１４−３とが接続され、４局１０−４のＡポート１１−４と３局１０−３のＡポート１１−３とがケーブルで接続されてしまったものとする。

ケーブルの接続完了後、各通信ノード１０−１〜１０−４の通信処理部１７−１〜１７−４は、自通信ノードの接続ポートと隣接する通信ノードの接続ポートとが正常に接続されているか、具体的には、自通信ノードのＡポート１１と隣接する通信ノードのポートＢ１４とが接続され、自通信ノードのＢポート１４と隣接する通信ノードのＡポート１１とが接続されているかを、所定の規則に則って行われるネゴシエーションによって確認する。このとき、２局１０−２の通信処理部１７−２は、自局のＢポート１４−２が３局１０−３のＢポート１４−３と接続されていることをネゴシエーションで知り、３局１０−３との接続ポートが間違っていることを認識する。同様に、４局１０−４の通信処理部１７−４も、自局のＡポート１１−４が３局１０−３のＡポート１１−３と接続されていることをネゴシエーションで知り、３局１０−３との接続ポートが間違っていることを認識する。

接続ポートの誤接続を認識した通信ノードの通信処理部１７は、誤接続されたポートでないポートのループバック処理を行う。つまり、２局１０−２の通信処理部１７−２は、Ａポート１１−２でループバックを行い、４局１０−４の通信処理部１７−４は、Ｂポート１４−４でループバックを行う。

以上により、誤接続の原因となる３局１０−３を切り離したリングが構成される。その後は、このリングによって通常の通信が実施される。

この実施の形態１によれば、リング状通信システムを構成する通信ノード１０やケーブルが故障した場合でも、ループバックを行って故障箇所を切り離すことができるので、耐故障性のある信頼性の高いリング状通信システムを実現することができるという効果を有する。また、リング状に通信ノード１０を接続することによって、スタートポロジやバストポロジの接続形態に必要な中継器を用いる必要がないので、中継器の障害の発生による全通信ノード１０の通信不能な状態を解消することができ、中継器に通信伝文が集中する事態を避けることができる。さらに、中継器を削減できるので、システム構築時のコストを低減することができるという効果も有する。また、ネットワーク構築時の誤接続を発見し、誤接続のある部分を切り離すことができるので、システム構築を容易にすることができるという効果も有する。

実施の形態２．
この実施の形態２では、各通信ノードのポート間をイーサネット（登録商標）ケーブルで正確に接続した状態の後に行われるリングの接続状態を確認する方法について説明する。たとえば、図１に示されるように１局１０−１〜４局１０−４が正常に接続された後に、リングの構成を行うために、各通信ノードの電源が入れられる。このとき、全ての通信ノード１０−１〜１０−４が同時に電源ＯＮの状態になればよいが、そうでない場合も生じ得る。たとえば、３局１０−３が電源系統の故障によって、電源ＯＮとしたにもかかわらず立ち上がらない場合もある。このような場合には、２局１０−２のＡポート１１−２と４局１０−４のＢポート１４−４でループバックを行わなければならない。このように、各通信ノード１０−１〜１０−４の電源投入直後にリング状通信システム内の通信ノード１０−１〜１０−４によってリング状の経路が構成されたか否かを確認するリング確立確認処理の手順を以下に説明する。

図５は、この実施の形態２による通信ノードの機能構成を模式的に示すブロック図である。この実施の形態２の通信ノード１０の通信処理部１７は、リング確立確認フレーム発行部２１、フレーム巡回時間算出部２２、フレーム巡回時間記憶部２３およびリング確立判定部２４を含む。なお、上述した説明と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略している。

リング確立確認フレーム発行部２１は、電源投入後にリング状通信システムにおいてリング状の経路（以下、単にリングという）が確立されているかを確認するリング確立確認フレームを、所定の時間ごとに発行する。リング確立確認フレームには、このリング確立確認フレームを発行した時刻が埋め込まれる。また、リング確立確認フレーム発行部２１は、自身が送信したリング確立確認フレームを受信すると、それ以降のリング確立確認フレームの発行を停止するとともに、受信したリング確立確認フレームを廃棄する。

フレーム巡回時間算出部２２は、自通信ノードが発行したリング確立確認フレームがＡポート１１から戻ってきた際に、リング確立確認フレームを受信した時刻と、そのリング確立確認フレームに埋め込まれた発行時刻との差を算出し、リング確立確認フレームがリングを巡回した時間であるフレーム巡回時間を求め、フレーム巡回時間記憶部２３に記憶する。

リング確立判定部２４は、最後に自通信ノードまたは他の通信ノードが発行したリング確立確認フレームを受信してから、フレーム巡回時間以上の時間、ネットワーク上にリング確立確認フレームが検出されない状態が続いたか否かを判定し、その状態がフレーム巡回時間以上続いた場合には、リングの接続を全通信ノード１０が認識したと判定する。

図６−１〜図６−６は、リング状通信システムにおけるリング確立確認処理の手順の一例を模式的に示す図である。まず、１局１０−１の通信処理部１７−１のリング確立確認フレーム発行部２１は、発行時刻を埋め込んだリング確立確認フレームをＢポート１４−１から正規系リング１に送出する（図６−１）。ここでは、１局１０−１は、時刻Ｔ１に第１のリング確立確認フレーム２０１−１を送出し、時刻Ｔ１から所定の時間が経過した時刻Ｔ２に第２のリング確立確認フレーム２０１−２を正規系リング１に送出したものとする。

その後、１局１０−１は、自身が送出したリング確立確認フレームを受信していないので、時刻Ｔ３，Ｔ４にそれぞれ第３と第４のリング確立確認フレーム２０１−３，２０１−４をさらに正規系リング１に送出する。その後、１局１０−１が最初に発行した第１のリング確立確認フレーム２０１−１が何らかの原因により、４局１０−４と１局１０−１との間で消失したものとする（図６−２）。なお、１局１０−１以外の通信ノード１０−２〜１０−３は、１局１０−１からのリング確立確認フレーム２０１−１〜２０１−４をそのまま通過させる。

ついで、１局１０−１は、Ａポート１１−１で自身が発行した第２のリング確立確認フレーム２０１−２を受信し、その受信時刻Ｔ６を記憶する。１局１０−１の通信処理部１７−１のフレーム巡回時間算出部２２は、第２のリング確立確認フレーム２０１−２の受信時刻Ｔ６から、そのフレームに埋め込まれた発行時刻Ｔ２を差し引いたフレーム巡回時間Ｔ（＝Ｔ６−Ｔ２）を算出する（図６−３）。算出したフレーム巡回時間は、フレーム巡回時間記憶部２３に記憶される。また、１局１０−１の通信処理部１７−１のリング確立確認フレーム発行部２１は、戻ってきた第２のリング確立確認フレーム２０１−２をネットワーク上から廃棄する。さらに、１局１０−１の通信処理部１７−１のリング確立確認フレーム発行部２１は、自身が発行したリング確立確認フレームを最初に受信したので、それ以降はリング確立確認フレームの発行を停止する（図６−４）。なお、この時点までに、１局１０−１は、第５のリング確立確認フレーム２０１−５まで発行している。

その後、１局１０−１は、順に自局が発行したリング確立確認フレームを受信して廃棄する処理を行い、最後に発行した第５のリング確立確認フレーム２０１−５を受信し、廃棄することで、ネットワーク（リング）上から１局１０−１が発行したリング確立確認フレーム２０１−１〜２０１−５はなくなる（図６−５）。以上の図６−１〜図６−５までの処理は、他の２局１０−２〜４局１０−４でも同時に行われる。

１局１０−１の通信処理部１７−１のリング確立判定部２４は、図６−５でネットワーク上から１局１０−１が発行した全てのリング確立確認フレーム２０１−１〜２０１−５が廃棄されると、図６−３で求めたフレーム巡回時間以上、ネットワーク上に全くリング確立確認フレームが流れないかの計測を開始する。つまり、タイマにフレーム巡回時間をセットし、タイムアウトとなるまでに他の通信ノード１０−２〜１０−４が送出したリング確立確認フレームを検出したか否かを判定する。なお、この判定中に、他の通信ノード１０−２〜１０−４が送出したリング確立確認フレームを受信するたびに、タイマをセットし直す。これは、自局のリングの確立を確認するだけでなく、他局も同様にリングの確立を確認したという事実を得るためである。そして、リング確立判定部２４によって、リング確立確認フレームを最後に観測した時間から、フレーム巡回時間Ｔ以上の間、ネットワーク（リング）にリング確立確認フレームが観測されない状態が続いた場合に、ネットワーク上の他の全ての通信ノード１０−１〜１０−４も同様にネットワークの接続の構成（リングの確立）を認識できたと判定する（図６−６）。

なお、上述した説明では、各局は、自局が発行したリング確立確認フレームのうち最初に戻ってきたリング確立確認フレームを用いてフレーム巡回時間の算出を行う場合を示したが、戻ってきたすべてのリング確立確認フレームについて巡回時間を算出し、それらの平均値や最大値などをタイマにセットするフレーム巡回時間としてもよい。

この実施の形態２によれば、リング状に通信ノードを接続した場合に、リング確立確認フレームの受信時間とその発行時間を用いてフレーム巡回時間を算出し、ネットワーク上を最後に流れたリング確立確認フレームからフレーム巡回時間以上の間、リング確立確認フレームが流れなかった場合に、フレームを巡回したネットワーク上の全ての通信ノード１０がリング接続の構成を認識することができたと判断するようにしたので、リング状に接続された通信ノード１０の台数に応じてフレーム巡回時間を設定することができるという効果を有する。これは、たとえば、一台の通信ノード当たりのフレームの通過時間を予め設定し、これにリング状通信システムを構成する通信ノード１０の台数と誤差を排除するための安全率を掛けた値をタイマ設定値とした場合に比して、各通信ノード１０がネットワークの接続の構成の認識を判定する時間を短くすることができるという効果を有する。

実施の形態３．
実施の形態２では、リング確立確認フレームを発行した通信ノードが、自分のリング確立確認フレームを受信すると、廃棄する（終端する）ようにしていた。この実施の形態２のリング確立確認処理の最中に、いずれかの通信ノードに故障が発生しネットワークからその通信ノードが落ちて（解列して）しまうと、その通信ノードを排除するようにループバックが行われ新たなリングが構成される。このとき、新たなリング中に解列した通信ノードが発行したリング確立確認フレームが残ってしまう可能性がある。この実施の形態３では、このような場合の処理の方法について説明する。

図７は、この実施の形態３による通信ノードの機能構成を模式的に示すブロック図である。この実施の形態３の通信ノードの通信処理部１７は、実施の形態２の図５において、受信フレーム情報管理部３１と受信フレーム情報記憶部３２をさらに備える構成を有する。

受信フレーム情報管理部３１は、Ａポート１１から受信した他の通信ノード１０が発行したリング確立確認フレームをリピートするごとに、そのリング確立確認フレームについて、その送信元通信ノード、フレームを識別するシリアル番号などのフレーム識別情報、およびフレームの発行時刻（またはフレームの受信時刻）を含む受信フレーム情報を取得し、受信フレーム情報記憶部３２に記憶されている受信フレーム情報と照合する。そして、受信したリング確立確認フレームが、過去に受信したものと同一のものでない場合（つまり、新たに発行されたものである場合）には、その送信元通信ノードの受信フレーム情報として受信フレーム情報記憶部３２に上書きして記憶する。一方、受信したリング確立確認フレームが、過去に受信したものである場合には、そのリング確立確認フレームを廃棄する。

受信フレーム情報記憶部３２は、ネットワークに接続されるそれぞれの通信ノード１０についての受信フレーム情報を記憶する。たとえば、実施の形態２で説明したように、ある通信ノード１０が所定の時間ごとに発行するリング確立確認フレームを受信する場合には、それぞれシリアル番号が異なる（１つずつ番号が増加していく）ので、新たなリング確立確認フレームの受信フレーム情報が上書きされていく。

また、リング確立確認フレーム発行部２１は、リング確立確認フレーム中に、フレームを識別するシリアル番号などのフレーム識別情報も埋め込む機能を有する。フレーム識別情報がシリアル番号である場合には、たとえば所定の時間ごとに発行するリング確立確認フレームに１ずつ増加させたシリアル番号を埋め込むなどの処理を行う。なお、上述した説明と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略している。

図８−１〜図８−４は、リングの接続状態の確認処理中に故障の発生によってネットワークから解列した通信ノードが発行したリング確立確認フレームを廃棄する処理手順の一例を模式的に示す図である。３局１０−３の通信処理部１７−３のリング確立確認フレーム発行部２１は、時刻Ｔ１，Ｔ２に、シリアル番号がそれぞれ「Ｎｏ．１」と「Ｎｏ．２」の第１と第２のリング確立確認フレーム２０２−１，２０２−２を発行し、それらのフレームがリング上を巡回している（図８−１）。

図９−１は、図８−１の状態で４局が保持する受信フレーム情報の一例を示す図であり、図９−２は、図８−１の状態で１局が保持する受信フレーム情報の一例を示す図である。受信フレーム情報として、リング確立確認フレームの送信元である通信ノード名と、フレーム識別情報としてリング確立確認フレームに埋め込まれたシリアル番号と、そのリング確立確認フレームの発行時刻とが記憶される例が示されている。なお、ノード名として、世界でユニークなＭＡＣ（Media Access Control）アドレスを用いることも可能である。図９−１に示されるように、４局１０−４では、第１と第２のリング確立確認フレーム２０２−１，２０２−２を順に受信しているが、第２のリング確立確認フレーム２０２−２が最も新しいものであるので、第２のリング確立確認フレーム２０２−１についての受信フレーム情報が記憶されている。一方、図９−２に示されるように、１局１０−１では、第１のリング確立確認フレーム２０２−１だけを受信しているので、その受信フレーム情報が記憶されている。ここでは、４局１０−４と１局１０−１のみを説明したが、他局も同様にＢポート１４から送出するリング確立確認フレームについての受信フレーム情報を取得して記憶する。

その後、３局１０−３に故障が発生したものとする。これにより、２局１０−２のＢポート１４−２と４局１０−４のＡポート１１−４は、ケーブルが光ファイバである場合には３局１０−３から光が来ないこと、またケーブルが電線である場合には３局１０−３から電気信号が来ないことを検出して、３局１０−３に故障が発生したことを検出する。そして、実施の形態１で説明したように、２局１０−２はＡポート１１−２でループバックを行い、４局１０−４はＢポート１４−４でループバックを行う（図８−２）。これにより、３局１０−３が発行したリング確立確認フレームは、ループバックによって確立された新たなリング内に取り残された状態となる。そして、図８−２に示されるように、第１のリング確立確認フレームは、待機系リング２を流れることになる。

ついで、４局１０−４のＢポート１４−４で第１のリング確立確認フレーム２０２−１を受信し、ループバック状態にあるのでＢポート１４から第１のリング確立確認フレーム２０２−１の送信を行う状態となる。この送信の前に、４局１０−４の通信処理部１７−４の受信フレーム情報管理部３１は、第１のリング確立確認フレーム２０２−１を受信すると、上述したようにその受信フレーム情報を取得し、その受信フレーム情報を、受信フレーム情報記憶部３２に記憶されている対応する３局１０−３の受信フレーム情報と照合する。このとき、受信した第１のリング確立確認フレーム２０２−１のシリアル番号は「Ｎｏ．１」であるが、図９−１に示されるように、記憶されている受信フレーム情報のシリアル番号は「Ｎｏ．２」であるので、受信フレーム情報管理部３１は、受信した第１のリング確立確認フレーム２０２−１は過去にリピートしたリング確立確認フレームと認識して、そのフレームの廃棄を行う（図８−３）。

同様に、４局１０−４の通信処理部１７の受信フレーム情報管理部３１は、受信した第２のリング確立確認フレーム２０２−２についても、そのシリアル番号は「Ｎｏ．２」であるが、図９−１に示されるように、記憶されている受信フレーム情報のシリアル番号は「Ｎｏ．２」であるので、受信フレーム情報管理部３１は、受信した第２のリング確立確認フレーム２０２−２は過去にリピートしたリング確立確認フレームと認識して、そのフレームの廃棄を行う（図８−４）。以上により、３局１０−３が解列したことによって、新たなリングに取り残された３局１０−３の発行したリング確立確認フレームの除去処理が行われる。

なお、図８−３で、待機系リング２を流れる第１と第２のリング確立確認フレーム２０２−１，２０２−２を受信した１局１０−１が廃棄処理を行わないのは、最初に説明したように、Ｂポート１４−１から送出するフレームに対してのみをフィルタをかける処理を行い、通信ノード内でＢポート１４−１からＡポート１１−１へ流れるデータフレームを読み込まずに流すだけであるという仮定によるものである。

また、これは一例であり、Ａポート１１から送出されるデータフレームとＢポート１４から送出されるデータフレームの両方に対して、廃棄処理を行うようにしてもよい。この場合には、それぞれのポートから送信されるリング確立確認フレームについての受信フレーム情報が記憶されることになる。このような構造を有する通信ノードであれば、図８−３で１局１０−１が第１と第２のリング確立確認フレーム２０２−１，２０２−２の廃棄処理を実行することが可能となる。ただし、Ａポート１１とＢポート１４の両方のポートから送信されるデータフレームについて廃棄を行うか否かの処理を行うと、ケーブルの伝送速度が大きい場合に、この処理に時間がかかり、ケーブルの伝送速度に比べて処理速度が遅くなってしまい、全体としての通信速度も遅くなってしまう可能性がある。

さらに、フレーム識別情報が上述した例のように、１ずつ増加していくシリアル番号の場合には、シリアル番号を用いてリング確立確認フレームの新旧を判断することが可能であるので、受信フレーム情報には時間（発行時刻など）は必要ない。しかし、フレーム識別情報が他の記号やランダムな値によって形成される場合には、受信フレーム情報に、時間（発行時刻など）を含めて記憶する必要がある。時間情報が加わることで、受信したリング確立確認フレームの新旧判断を行うことが可能となるからである。

この実施の形態３によれば、リング確立確認処理の最中に、いずれかの通信ノード１０に故障が発生しネットワークからその通信ノード１０が解列して、新たなリングが構成された後に、そのリング中に残った解列した通信ノード１０が発行したリング確立確認フレームを廃棄するようにしたので、解列した通信ノード１０の不要なフレームがリング上に滞留することを防ぐことができるという効果を有する。

実施の形態４．
実施の形態２では、最後にリング確立確認フレームを検出してから、フレーム巡回時間以上の時間の間にリング確立確認フレームが検出されなかった場合に、リングの接続状態の確認が行われるようになっていた。ところで、実施の形態２のリング確立確認処理の途中で、いずれかの通信ノードに故障が発生しネットワークからその通信ノードが解列してしまうと、その通信ノードを排除するようにループバックが行われる。実施の形態３では、ループバックが行われた新たなリングから、排除された通信ノードによって発行されたリング確立確認フレームを排除する方法について説明した。しかし、上述した実施の形態２，３では、ループバックがされた後のリング確立確認処理については述べられていない。そこで、この実施の形態４では、ループバックがされた後のリング確立確認処理を行う方法について説明する。

この実施の形態４の通信ノードは、実施の形態３の図７と同じ構成を有する。ただし、リング確立確認フレーム発行部２１は、リング確立確認フレームに、発行時刻とフレームを識別する識別番号のほかに、リング確立確認フレームの発行時に、自通信ノード１０が通常のＡポート１１とＢポート１４で送受信可能な状態（以下、スルー状態という）にあるのか、ループバック状態にあるのかを示す経路状態情報を埋め込んで送信する機能をさらに有する。なお、ループバック状態の場合には、Ａポート１１とＢポート１４のどちらでループバックを行っているのかを示す情報も含まれる。また、リング確立確認フレーム発行部２１は、自通信ノード１０が発行したリング確立確認フレームを受信すると、フレーム中の経路状態情報が現在の経路状態と同じである場合には、リング確立確認フレームの発行を停止するが、フレーム中の経路状態情報が現在の経路状態と異なるものである場合には、リング確立確認フレームの発行を引き続き行うとともに、その場合にはフレーム巡回時間算出部によるフレーム巡回時間の算出処理を行わせない機能も有する。

図１０−１〜図１０−５は、ループバックが発生した後に形成された新たなリングの接続状態の確認処理の手順の一例を模式的に示す図である。これらの図１０−１〜図１０−５では４局１０−４がリングの確立を確認する場合に焦点を当てた状態を示している。まず、１局１０−１〜４局１０−４とも全て故障が発生していない正常状態にあり、どの通信ノード１０−１〜１０−４もスルー状態にある。４局１０−４の通信処理部１７−４のリング確立確認フレーム発行部２１は、時刻Ｔ１，Ｔ２に、シリアル番号がそれぞれ「Ｎｏ．１」と「Ｎｏ．２」で、経路状態情報がそれぞれ「スルー」と「スルー」である情報を埋め込んだ第１と第２のリング確立確認フレーム２０３−１，２０３−２を発行したものとする（図１０−１）。

その後、３局１０−３に故障が発生したものとする。これにより、２局１０−２のＢポート１４−２と４局１０−４のＡポート１１−４は、３局１０−３に故障が発生したことを検出して、実施の形態１で説明したように、２局１０−２はＡポート１１−２でループバックを行い、４局１０−４はＢポート１４−４でループバックを行う。これにより、２局１０−２の経路状態は、Ａポート１１−２でループバックを行う「Ｌｏｏｐ−Ａ」となり、４局１０−４の経路状態は、Ｂポート１４−４でループバックを行う「Ｌｏｏｐ−Ｂ」となる。第２のリング確立確認フレーム２０３−２の発行後所定の時間が経過した時刻Ｔ３になると、４局１０−４のリング確立確認フレーム発行部２１は、シリアル番号が「Ｎｏ．３」で経路状態情報が「Ｌｏｏｐ−Ｂ」である情報を埋め込んだ第３のリング確立確認フレーム２０３−３を発行する（図１０−２）。なお、３局１０−３が発行したリング確立確認フレームが、ループバックによって新たに構成されたリング内に取り残された場合には、上述した実施の形態３の手順によって廃棄される。

その後、４局１０−４の通信処理部１７−４のリング確立確認フレーム発行部２１は、自局が発行した経路状態情報が「スルー」である第１のリング確立確認フレーム２０３−１を受信するが、現在の自局の経路状態はＢポート１４のループバック状態である「Ｌｏｏｐ−Ｂ」であり、両者が一致しないので、引き続いて、所定の時間ごとにリング確立確認フレームの発行を行う（図１０−３）。また、受信した第１のリング確立確認フレーム２０３−１を廃棄する。その後、第２のリング確立確認フレーム２０３−２を受信した場合も同様である。

さらに時間が経過して、４局１０−４の通信処理部１７のリング確立確認フレーム発行部２１は、自局が発行した経路状態情報が「Ｌｏｏｐ−Ｂ」である第３のリング確立確認フレーム２０３−３を受信すると、現在の自局の経路状態である「Ｌｏｏｐ−Ｂ」と一致するので、リング確立確認フレームの発行を停止する（図１０−４）。この第３のリング確立確認フレーム２０３−３を用いて、フレーム巡回時間算出部２２は、実施の形態２で説明した手順でフレーム巡回時間を算出する。その後、受信した第３のリング確立確認フレーム２０３−３を廃棄する。

その後、４局１０−４は、自局が発行したシリアル番号が「Ｎｏ．４」であり経路状態情報が「Ｌｏｏｐ−Ｂ」である第４のリング確立確認フレーム２０３−４と、シリアル番号が「Ｎｏ．５」であり経路状態情報が「Ｌｏｏｐ−Ｂ」である第４のリング確立確認フレーム２０３−５を順に受信した後に、それぞれを廃棄する（図１０−５）。その後は、実施の形態２の図６−５〜図６−６で説明したように、リング確立確認フレームを最後に観測してからフレーム巡回時間以上の時間が経過することを確認することによって、ループバックがされた後のリングの接続状態の確認処理が終了する。

この実施の形態４によれば、リングの接続状態の確認処理中に故障が発生して解列した通信ノード１０が発生して、リング構成が変更してしまった場合でも、新たなリングの接続状態に対応して、必ずネットワークに参加している通信ノード１０の少なくとも１台が、最終的なネットワークの伝送路を経由して自通信ノード１０の発行したリング確立確認フレーム２０３を受信できるので、リング構成中にさらに複数台の通信ノード１０の参入離脱が行われてもリング構成が可能となるという効果を有する。

実施の形態５．
図１１−１〜図１１−３は、リング確立の確認処理中に起き得る問題となる状態を示す図である。まず、１局１０−１〜４局１０−４が正常な状態で接続された状態にあるものとする。そして、３局１０−３の通信処理部１７−３のリング確立確認フレーム発行部２１は、時刻Ｔ１，Ｔ２に、それぞれ「Ｎｏ．１」と「Ｎｏ．２」のシリアル番号が埋め込まれた第１と第２のリング確立確認フレーム２０４−１，２０４−２を発行したものとする（図１１−１）。

その後、３局１０−３に故障が発生したものとする。これにより、２局１０−２のＢポート１４−２と４局１０−４のＡポート１１−４は、３局１０−３に故障が発生したことを検出して、実施の形態１で説明したように、２局１０−２はＡポート１１でループバックを行い、４局１０−４はＢポート１４−４でループバックを行う。これにより、３局１０−３が発行した第１と第２のリング確立確認フレーム２０４−１，２０４−２は、ループバックによって構成された新たなリング内に取り残された状態となる（図１１−２）。

さらにその後、３局１０−３が発行した第１と第２のリング確立確認フレーム２０４−１，２０４−２が廃棄される前に、解列した３局１０−３に代わり、５局１０−５がネットワークに参入してきたとする。この場合、再び新たにリングの構成が行われ、２局１０−２はＡポート１１−２でループバックした状態からスルーモードに移り、４局１０−４はＢポート１４−４でループバックした状態からスルーモードに移る（図１１−３）。その結果、待機系リング２内に３局１０−３が発行した第１と第２のリング確立確認フレーム２０４−１，２０４−２が巡回することになる。これらの第１と第２のリング確立確認フレーム２０４−１，２０４−２は、通常使われない待機系リング２中を流れ、しかも各通信ノード１０内でＢポート１４からＡポート１１へと流れ、フィルタがかからないので、廃棄されずに永遠に流れ続けてしまうことになる。

そこで、この実施の形態５では、このような問題点を解決するリング確立確認処理の方法について説明する。図１２は、この実施の形態５による通信ノードの機能構成を模式的に示すブロック図である。この実施の形態５の通信ノードの通信処理部１７は、実施の形態３の図７において、ループバック状態制御部５１をさらに備える構成を有する。なお、上述した説明と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。

ループバック状態制御部５１は、自通信ノードの経路状態の遷移を示す経路状態遷移情報を記憶しておくとともに、隣接する通信ノードが解列して、新たなリングが構成され、そのリング確立確認処理が終了する前に、解列した通信ノードに代わって別の通信ノードが参入してきた場合に、解列した通信ノードが発行したリング確立確認フレームが廃棄され、最後にすべてのリング確立確認フレームがフレーム巡回時間以上の時間、検出されない状態となるまで（つまり、リング確立確認処理が終了するまで）、ループバック状態を解除させないようにポートを制御する機能を有する。

つぎに、動作について図１１−１と図１３−１〜図１３−２を参照して説明する。図１３−１〜図１３−２は、解列した通信ノードに代わって新たな通信ノードが参入した場合のリング確立確認処理の手順の一例を模式的に示す図である。まず、図１１−１に示されるように、１局１０−１〜４局１０−４が正常な状態で接続された状態にあり、３局１０−３の通信処理部１７−３のリング確立確認フレーム発行部２１が、時刻Ｔ１，Ｔ２に、それぞれ「Ｎｏ．１」と「Ｎｏ．２」のシリアル番号が埋め込まれた第１と第２のリング確立確認フレームを発行する。

その後、３局１０−３に故障が発生したものとする。これにより、２局１０−２のＢポート１４−２と４局１０−４のＡポート１１−４は、３局１０−３に故障が発生したことを検出して、実施の形態１で説明したように、２局１０−２はＡポート１１−２でループバックを行い、４局１０−４はＢポート１４−４でループバックを行う。このとき、２局１０−２と４局１０−４の通信処理部１７−２，１７−４のループバック状態制御部５１は、経路状態がスルー状態からループバック状態へと遷移したことを示す経路状態遷移情報を記憶する（図１３−１）。

さらに、３局１０−３が発行した第１と第２のリング確立確認フレーム２０５−１，２０５−２が廃棄される前に、解列した３局１０−３に代わり、５局１０−５がネットワークに参入してきたとする。このとき、３局１０−３は５局１０−５がネットワークに参入してきたことを検出するが、経路状態遷移情報で、スルー状態からループバック状態へと遷移した状態にあることから、５局１０−５とのリングの構成を行わない（図１３−２）。つまり、図１１−３で説明した待機系リング２での３局１０−３が発行したリング確立確認フレームの巡回を防ぐために、２局１０−２の通信処理部１７−２のループバック状態制御部５１は、Ａポート１１−２でループバックさせた状態のままに維持させて、Ｂポート１４−２を使用不可能な状態とするように、４局１０−４の通信処理部１７−４のループバック状態制御部５１は、Ｂポート１４−４でループバックさせた状態のままに維持させて、ポートＡ１１−４を使用不可能な状態とするように制御する。この状態は、図１３−２でのループバックによる新たなリング確立の確認処理が終了するまで維持される。

その後、実施の形態２で説明したように、リング上にリング確立確認フレーム２０５−１，２０５−２が全て廃棄された状態となった後に、２局１０−２と４局１０−４の通信処理部１７のループバック状態制御部５１は、経路状態をループバック状態からスルー状態へと制御し、経路状態遷移情報もスルー状態に書き換える。これによって、２局１０−２と４局１０−４のリング確立確認フレーム発行部２１は、新たに参入してきた５局１０−５を交えたネットワークでの新たなリング確立確認処理を実行する。なお、２局１０−２と４局１０−４は、３局１０−３が解列した際のリングのリング確立の確認処理の終了を知ることができる通信ノードであり、５局１０−５が新たに参入してきた通信ノードであることを知っている通信ノードであるために、これらの２局１０−２と４局１０−４から、新たなリング確立の確認処理が行われる。

この実施の形態５によれば、隣接する通信ノードが解列して、その通信ノード１０が発行したリング確立確認フレームが待機系に存在しかつ廃棄される前に、解列した通信ノードに代わって別の通信ノードが参入してきた場合に、新たな別の通信ノードの参入によって構成されるリング上に解列した通信ノードが発行したリング確立確認フレームが廃棄されずに流れ続けることを防止することができるという効果を有する。

実施の形態６．
この実施の形態６では、実施の形態５と同様に待機系リングにリング確立確認フレームが滞留してしまうことを防ぐ通信ノードの構成と、その処理方法について説明する。この実施の形態６で使用される通信ノードの構成は、実施の形態３の図７に示した構造と同一である。ただし、この実施の形態６の通信ノードの受信フレーム情報管理部３１は、待機系リング２を巡回し、Ｂポート１４からＡポート１１へと通過するフレームのうち、自通信ノードで発行したリング確立確認フレームについてのみ、そのフレーム識別情報を含む受信フレーム情報を取得し、受信フレーム情報記憶部３２に記憶されている受信フレーム情報と照合し、過去に受信したものと同一でない場合には、そのリング確立確認フレームについての受信フレーム情報を受信フレーム情報記憶部３２に記憶し、過去に受信したものと同一である場合には、そのリング確立確認フレームを廃棄する機能をさらに有する。また、受信フレーム情報記憶部３２は、受信フレーム情報管理部３１によって取得された、待機系リング２を巡回するフレームのうち自通信ノードが発行したリング確立確認フレームの受信フレーム情報も格納する。なお、上述した説明と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。

つぎに、動作について、図１４−１〜図１４−６を参照して説明する。図１４−１〜図１４−６は、待機系リングを流れるリング確立確認フレームの廃棄処理の手順の一例を模式的に示す図である。まず、１局１０−１〜４局１０−４が正常に接続された状態から、１局１０−１と２局１０−２との間の正規系リング１が断線し、さらに１局１０−１の電源が落ちてＯＦＦになったとすると、２局１０−２のＡポート１１−２は正規系リング１が断線したことを検出して、実施の形態１で説明したように、Ｂポート１４−２でループバックを行う。また、４局１０−４のＢポート１４−４は、１局１０―１と通信できなくなったことを検出して、実施の形態１で説明したように、Ａポート１１−４でループバックを行う（図１４−１）。

その後、１局１０−１の電源が入ってＯＮ状態となったとすると、４局１０−４のＢポート１４−４は１局１０−１の復帰を検出して、ループバック状態から通常のスルー状態へと遷移する。また、電源が入った１局１０−１のＢポート１４−１は、１局１０−１と２局１０−２との間の正規系リング１が断線していることを検出し、実施の形態１で説明したように、Ａポート１１−１でループバックを行う。そして、Ａ局１０−１の受信処理部１７−１のリング確立確認フレーム発行部２１は、シリアル番号が「Ｎｏ．１」のリング確立確認フレーム２２０を、Ａポート１１−１から待機系リング２に発行する（図１４−２）。

さらにその後、１局１０−１と２局１０−２との間の正規系リング１の断線が修復すると、１局のＢポート１４−１と２局のＡポート１１−２は、それぞれの間の正規系リング１の修復を検出して、ループバック状態から通常のスルー状態へと遷移する（図１４−３）。これにより、１局１０−１〜４局１０−４は、正規系リング１で接続され、ループバックのない状態で通信を行うことができる。そのため、待機系リング２に１局が発行したリング確立確認フレーム２２０が取り残されてしまうことになる。

その後、時間が経過してリング確立確認フレーム２２０が待機系リング２内を流れ、２局１０−２と１局１０−１の間に来たものとする（図１４−４）。このとき、待機系リング２を流れるフレームを受信する２局１０−２〜４局１０−４の通信処理部１７−２〜１７−４の受信フレーム情報管理部３１は、それぞれＢポート１４−２から１局が発行したリング確立確認フレーム２２０を受信するが、自通信ノードが発行したものではないので、そのままＡポート１１−２〜１１−４から待機系リング２へと流し、リング確立確認フレーム２２０を転送する。

１局１０−１は、Ｂポート１４−１から自局の発行したリング確立確認フレーム２２０を受信すると、その通信処理部１７−１の受信フレーム情報管理部３１は、受信フレーム情報記憶部３２の受信フレーム情報を参照して、過去に受信したリング確立確認フレーム２２０であるか否かを判定する。この場合、過去に受信したものではないので、そのリング確立確認フレーム２２０のシリアル番号「Ｎｏ．１」を取得して、受信フレーム情報として受信フレーム情報記憶部３２に記憶したのち、Ａポート１１−１から送出する（図１４−５）。

さらにその後、リング確立確認フレーム２２０が待機系リング２中を巡回するが、２局１０−２〜４局１０−４では、自局が発行したリング確立確認フレーム２２０ではないので、そのまま転送する。そして、１局１０−１のＢポート１４−１でリング確立確認フレーム２２０を受信すると、その通信処理部１７−１の受信フレーム情報管理部３１は、受信フレーム情報記憶部３２を参照し、その中にシリアル番号「Ｎｏ．１」に対応する受信フレーム情報が存在するので、過去に受信したものであると判断し、そのリング確立確認フレーム２２０を廃棄する（図１４−６）。なお、上述した説明では、正常状態になった後に、待機系リング２を流れるリング確立確認フレーム２２０を廃棄する処理に主眼を置いて説明したが、図１４−３に示される通常に戻った正規系リング１では、上述した実施の形態で説明したリング確立確認処理が並行して行われる。

この実施の形態６によれば、待機系リング２を流れる自通信ノードが発行したリング確立確認フレーム２２０について受信フレーム情報を取得し、その受信フレーム情報に基づいて２回目に受信したリング確立確認フレーム２２０を廃棄する機能を通信処理部１７の受信フレーム情報管理部３１に持たせるようにしたので、何かの原因で待機系リング２に残ってしまったリング確立確認フレーム２２０を、待機系リング２に滞留させることなく廃棄することができるという効果を有する。また、自通信ノードで発行したリング確立確認フレーム２２０のみ受信し、転送した記録を残しておき、他ノードで発行したリング確立確認フレーム２２０については転送するのみであるので、待機系リング２を流れるフレームの処理にかかる負荷を抑えることができるという効果も有する。

実施の形態７．
この実施の形態７では、リング確立確認処理が終了し、トークンフレームが正規系リング１に流された通常の通信伝文を伝送可能な状態で、ネットワークを構成する通信ノードに故障が発生し、その通信ノードがネットワークから解列した場合のリング確立確認処理について説明する。

図１５は、この実施の形態７による通信ノードの機能構成を模式的に示すブロック図である。この実施の形態７の通信ノードの通信処理部１７は、実施の形態５の図１２において、フレーム廃棄処理部６１をさらに備える構成を有する。なお、上述した説明と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。

フレーム廃棄処理部６１は、リング確立確認処理の状態にあるときに、リング確立確認フレーム以外のフレームを廃棄する処理を行う。たとえば、トークンフレームをリング中に流した通常の送信状態から、ネットワークを構成するいずれかの通信ノードに故障が発生し解列してしまった場合に、リング確立の確認処理の状態に移るが、そのときに新たに再構成されたリング中に流れるトークンフレームやデータフレームなどのリング確立確認処理とは関係のないフレームを廃棄する。

図１６−１〜図１６−５は、通常の通信状態からリング確立確認処理の状態へ移行する場合のリング確立確認処理に関係のないフレームを削除する手順の一例を模式的に示す図である。まず、ネットワークは通常の通信状態にあるものとする。ここでは、３局１０−３は、２局１０−２からトークンフレーム２０８を受信し、送信権を獲得したものとする。その後、３局１０−３は、トークンフレーム２０８の送信元である２局１０−２に対して自局（３局１０−３）がトークンフレーム２０８を獲得したことを示すトークン受信完了通知フレーム２０６を送信するとともに、データを送りたい相手の通信ノードに対してデータフレーム２０７を送信した後、トークンフレーム２０８を解放する（図１６−１）。

その後、３局１０−３に故障が発生したものとする（図１６−２）。これにより、２局１０−２のＢポート１４−２と４局１０−４のＡポート１１−４は、３局１０−３に故障が発生したことを検出して、実施の形態１で説明したように、２局１０−２はＡポート１１−２でループバックを行い、４局１０−４はＢポート１４−４でループバックを行う。これにより、３局１０−３が発行したトークン受信完了通知フレーム２０６とデータフレーム２０７は、ループバックによって構成された新たなリング内に取り残された状態となる。また、３局１０−３に故障が発生したことを検出した２局１０−２と４局１０−４は、通常の通信状態からリング確立確認処理の状態へと遷移する。そのため、２局１０−２と４局１０−４の通信処理部１７−２，１７−４のリング確立確認フレーム発行部２１は、それぞれリング確立確認フレームの発行を開始する（図１６−３）。このとき、１局１０−１は、まだ通常の通信状態にある。そのため、Ａポート１１−１からトークン受信完了通知フレーム２０６を受信すると、自局宛でないのでそのままＢポート１４−１に送出する。

また、２局１０−２は、リング確立確認フレームを所定の時間おきに発行している状態にあるので、自局が送信したリング確立確認フレームが戻ってくることを待つ受信待ちの状態にある。このとき、通信処理部１７−２のフレーム廃棄処理部６１は、Ａポート１１−２から受信するフレームのうち、リング確立確認処理の状態とは関係のないフレームを検出すると廃棄する（図１６−４）。ここでは、受信したトークン受信完了通知フレーム２０６を廃棄する。

このとき、１局１０−１は、Ａポート１１−１から４局１０−４からの第１のリング確立確認フレーム２１０−１を受信して、Ｂポート１４−１に送出する処理を行っている。これにより、１局１０−１の通信処理部１７−１のリング確立確認フレーム発行部２１は、リング確立確認状態に遷移したことを知り、自局のリング確立確認フレームの発行を開始することになる。なお、４局１０−４からのリング確立確認フレーム２１０−１よりも３局１０−３が発行したデータフレーム２０７の方を先に受信しており、データフレーム２０７の受信時にはリング確立確認状態にないので、この時点で、１局１０−１では、データフレームの廃棄を行わない。

その後、２局１０−２の通信処理部１７−２のフレーム廃棄処理部６１は、Ａポート１１−２から受信した３局１０−３が発行したデータフレーム２０７を廃棄する処理を行う（図１６−５）。以上により、通常の通信状態からリング確立の確認処理状態へ遷移した後に、新たなリング中に取り残された通常の通信状態のときに発行されたフレームを廃棄する処理が終了する。この後は、実施の形態２〜５で説明した手順でリング確立確認処理が行われる。

この実施の形態７によれば、通常の通信状態からリング確立確認処理の状態へ遷移した際に、通信状態のときに発行されたフレームが新たなリング中に滞留してしまう事態を避けることができるという効果を有する。

実施の形態８．
この実施の形態８では、上述した実施の形態２〜６でリング確立がなされた後に、ネットワーク上のすべての通信ノードに、それぞれの通信ノードに関する局情報を行き渡らせる局情報通知処理について説明する。

図１７は、この実施の形態８による通信ノードの機能構成を模式的に示す図である。この通信ノードの通信処理部１７は、リング確立確認処理部２０、局情報管理部７１、フレーム巡回時間算出部７２、フレーム巡回時間記憶部７３、局情報通知完了判定部７４およびネットワーク構成情報記憶部７５を備える。なお、リング確立確認処理部２０は、各実施の形態２〜６で説明したリング確立の確認処理を実行する通信処理部１７内の各処理部をまとめたものである。なお、上述した実施の形態で用いた図と同一の構成要素には、同一の符号を付して、その説明を省略している。

局情報管理部７１は、上述した実施の形態２〜６でリング確立がなされた後に、リングが確立されたネットワーク内のすべての通信ノードに対して、そのネットワークの構成情報を作成するために必要な自通信ノードの局情報を含む局情報通知フレームを、所定の時間ごとに発行する。この局情報通知フレームには、この局情報通知フレームを発行した時刻が埋め込まれる。また、局情報管理部７１は、自身が送信した局情報通知フレームを最初に受信した時点以降の局情報通知フレームの発行を停止するとともに、受信した局情報通知フレームを廃棄する。ここで、局情報とは、自通信ノードのＭＡＣアドレス、自通信ノードを識別する局番などの自通信ノード識別情報、自通信ノードがループバック状態にある場合にどのポートがループバック状態にあるのかを示すループバック状態情報、上下流に位置する通信ノードのＭＡＣアドレス、を含む。さらに、局情報管理部７１は、他の通信ノードが送信した局情報通知フレームを受信すると、その局情報をネットワーク構成情報記憶部７５に記憶する。

フレーム巡回時間算出部７２は、自通信ノードが発行した局情報通知フレームがＡポート１１から戻ってきた際に、局情報通知フレームを受信した時刻と、その局情報通知フレームに埋め込まれた発行時刻との差を算出し、局情報通知フレームがリングを巡回した時間であるフレーム巡回時間を求める。また、フレーム巡回時間記憶部７３は、フレーム巡回時間算出部７２によって算出されたフレーム巡回時間を記憶する。

局情報通知完了判定部７４は、局情報通知フレームの発行を停止した後に、最後に自通信ノードまたは他の通信ノードが発行した局情報通知フレームを受信してから、フレーム巡回時間以上の時間、ネットワーク上に局情報通知フレームが検出されない状態が続いたか否かを判定し、その状態がフレーム巡回時間以上続いた場合には、ネットワーク上の全通信ノードが、相互に局情報を獲得したと判定する。

ネットワーク構成情報記憶部７５は、リングが確立されたネットワークを構成する通信ノードに対応付けられた局情報であるネットワーク構成情報を記憶する。つまり、ネットワーク構成情報は、他の通信ノードから受信した局情報をその通信ノードに対応付けて管理される情報である。このネットワーク構成情報によって、各通信ノードは、リングが確立されたネットワークの接続状態などを知ることができる。

図１８−１〜図１８−６は、リング状通信システムにおける局情報通知処理の手順の一例を模式的に示す図である。まず、１局１０−１の通信処理部１７−１の局情報管理部７１は、発行時刻を埋め込んだ局情報通知フレームをＢポート１４−１から正規系リング１に送出する（図１８−１）。ここでは、１局１０−１は、時刻Ｔ１に第１の局情報通知フレーム２１１−１を送出し、時刻Ｔ１から所定の時間が経過した時刻Ｔ２に第２の局情報通知フレーム２１１−２を正規系リング１に送出したものとする。

その後、１局１０−１は、自身が送出した局情報通知フレームを受信していないので、時刻Ｔ３，Ｔ４にそれぞれ第３と第４の局情報通知フレーム２１１−３，２１１−４をさらに正規系リング１に送出する。その後、１局１０−１が最初に発行した第１の局情報通知フレーム２１１−１が何らかの原因により、４局１０−４と１局１０−１との間で消失したものとする（図１８−２）。なお、１局１０−１以外の通信ノード１０−２〜１０−４は、１局１０−１からの局情報通知フレームを受信すると、その通信処理部１７−２〜１７−４の局情報管理部７１は、局情報をコピーして、ネットワーク構成情報記憶部７５−１〜７５−４に１局１０−１に対応付けて記憶する。

ついで、１局１０−１は、Ａポート１１−１で自身が発行した第２の局情報通知フレーム２１１−２を受信する。１局１０−１にとっては、第１の局情報通知フレーム２１１−１がネットワーク上で消失してしまっているので、この第２の局情報通知フレーム２１１−２が最初に受信した局情報通知フレームとなるので、その受信時刻Ｔ６を記憶する。１局１０−１の通信処理部１７−１のフレーム巡回時間算出部７２は、第２の局情報通知フレーム２１１−２の受信時刻Ｔ６から、そのフレームに埋め込まれた発行時間Ｔ２を差し引いたフレーム巡回時間Ｔ（＝Ｔ６−Ｔ２）を算出する（図１８−３）。算出したフレーム巡回時間は、フレーム巡回時間記憶部７３に記憶される。また、１局１０−１の通信処理部１７−１の局情報管理部７１は、戻ってきた第２の局情報通知フレーム２１１−２をネットワーク上から廃棄する。さらに、１局１０−１の通信処理部１７−１の局情報管理部７１は、自身が発行した局情報通知フレームを最初に受信したので、それ以降は局情報通知フレームの発行を停止する（図１８−４）。なお、この時点までに、１局１０−１は、第５の局情報通知フレーム２１１−５まで発行している。

その後、１局１０−１は、順に自局が発行したリング確立確認フレームを受信して廃棄する処理を行い、最後に発行した第５の局情報通知フレーム２１１−５を受信し、廃棄することで、ネットワーク上から１局１０−１が発行したリング確立確認フレームはなくなる（図１８−５）。以上の図１８−１〜図１８−５までの処理は、ネットワークを構成する他の２局１０−２〜４局１０−４でも同時に行われる。

１局１０−１の通信処理部１７−１の局情報通知完了判定部７４は、図１８−５でネットワーク上から１局１０−１が発行した全ての局情報通知フレーム２１１−１〜２１１−５が廃棄されると、図１８−３で求めたフレーム巡回時間以上、ネットワーク上にまったく局情報通知フレームが流れないかの計測を開始する。つまり、タイマにフレーム巡回時間をセットし、タイムアウトとなるまでに他の通信ノード１０−２〜１０−４が送出した局情報通知フレームを検出したか否かを判定する。なお、この判定中に、他の通信ノード１０−２〜１０−４が送出した局情報通知フレームをＡポート１１−１から受信すると、そのたびにタイマをセットし直す。これは、自局の局情報がすべての通信ノード１０−１〜１０−４に行き渡ったことを確認するだけでなく、他局の局情報も同様にすべての通信ノード１０−１〜１０−４に行き渡ったことを確認するためである。そして、局情報通知完了判定部７４は、局情報通知フレームの発行停止後、フレーム巡回時間Ｔ以上の間、ネットワークに局情報通知フレームが観測されない状態が続いた場合に、つまり、タイマがタイムアウトした場合に、ネットワーク上の他の全ての通信ノードも同様にすべての通信ノードに局情報を行き渡らせることができたと判定する（図１８−６）。

この実施の形態８によれば、リング確立がなされた後、自通信ノードの局情報を含む局情報通知フレームを巡回させるようにしたので、その局情報通知フレームが再び自局に戻ってきたことによって、他局が局情報通知フレームを受信したことを確認することができる。これにより、従来のイーサネット（登録商標）などで構築した場合のように、局情報を各通信ノードに対して通知した後に、各通信ノードからの受信応答メッセージを必要としないために、必要なフレーム数を削減することができるとともに、すべての通信ノードの局情報を共有したことを容易に確認することができるという効果を有する。

また、通信ノードは、局情報通知フレームを発行し続け、自身で発行した局情報通知フレームが最初に戻ってきた時点で局情報通知フレームの発行を停止するようにしたので、局情報通知フレームの経路上での消失による局情報の通知の滞りを防ぐとともに、局情報通知フレームが消失した際の対応時間の短縮が可能となるという効果も有する。

さらに、局情報通知フレームが巡回するフレーム巡回時間を計測し、このフレーム巡回時間を用いて、ネットワーク上のすべての通信ノードが互いに局情報を行き渡らせたかを判定するようにしたので、リング構成（通信ノードの数）に合わせてすべての通信ノードが互いに局情報を行き渡らせたかを判定するための時間（タイムアウト値）を設定することができるという効果を有する。これにより、通信ノードの数が少ないリング構成と通信ノードの数が多いリング構成でタイムアウト値が異なるので、通信ノードの数が少ない場合にはより速く局情報の交換の設定が完了することになる。

以上のように、この発明にかかるイーサネット（登録商標）ベースのリング状通信システムは、複数の通信ノードから構成されるネットワークに有用である。

図１は、この発明によるイーサネット（登録商標）ベースのリング状通信システムの概略構成を模式的に示す図である。 図２は、図１のリング状通信システムを構成する通信ノードの構成を模式的に示すブロック図である。 図３は、リング状通信システムで故障が発生した状態を模式的に示す図である。 図４は、リング状通信システムのリング構成時にケーブルが誤接続された状態を模式的に示す図である。 図５は、この実施の形態２による通信ノードの機能構成を模式的に示すブロック図である。 図６−１は、リング状通信システムにおけるリング確立確認処理の手順の一例を模式的に示す図である（その１）。 図６−２は、リング状通信システムにおけるリング確立確認処理の手順の一例を模式的に示す図である（その２）。 図６−３は、リング状通信システムにおけるリング確立確認処理の手順の一例を模式的に示す図である（その３）。 図６−４は、リング状通信システムにおけるリング確立確認処理の手順の一例を模式的に示す図である（その４）。 図６−５は、リング状通信システムにおけるリング確立確認処理の手順の一例を模式的に示す図である（その５）。 図６−６は、リング状通信システムにおけるリング確立確認処理の手順の一例を模式的に示す図である（その６）。 図７は、この実施の形態３による通信ノードの機能構成を模式的に示すブロック図である。 図８−１は、リング確立確認フレームを廃棄する処理手順の一例を模式的に示す図である（その１）。 図８−２は、リング確立確認フレームを廃棄する処理手順の一例を模式的に示す図である（その２）。 図８−３は、リング確立確認フレームを廃棄する処理手順の一例を模式的に示す図である（その３）。 図８−４は、リング確立確認フレームを廃棄する処理手順の一例を模式的に示す図である（その４）。 図９−１は、図８−１の状態で４局が保持する受信フレーム情報の一例を示す図である。 図９−２は、図８−１の状態で１局が保持する受信フレーム情報の一例を示す図である。 図１０−１は、ループバックが発生した後に形成された新たなリングの接続状態の確認処理の手順の一例を模式的に示す図である（その１）。 図１０−２は、ループバックが発生した後に形成された新たなリングの接続状態の確認処理の手順の一例を模式的に示す図である（その２）。 図１０−３は、ループバックが発生した後に形成された新たなリングの接続状態の確認処理の手順の一例を模式的に示す図である（その３）。 図１０−４は、ループバックが発生した後に形成された新たなリングの接続状態の確認処理の手順の一例を模式的に示す図である（その４）。 図１０−５は、ループバックが発生した後に形成された新たなリングの接続状態の確認処理の手順の一例を模式的に示す図である（その５）。 図１１−１は、リング確立の確認処理中に起き得る問題となる状態を示す図である（その１）。 図１１−２は、リング確立の確認処理中に起き得る問題となる状態を示す図である（その２）。 図１１−３は、リング確立の確認処理中に起き得る問題となる状態を示す図である（その３）。 図１２は、この実施の形態５による通信ノードの機能構成を模式的に示すブロック図である。 図１３−１は、解列した通信ノードに代わって新たな通信ノードが参入した場合のリング確立確認処理の手順の一例を模式的に示す図である（その１）。 図１３−２は、解列した通信ノードに代わって新たな通信ノードが参入した場合のリング確立確認処理の手順の一例を模式的に示す図である（その２）。 図１４−１は、待機系リングを流れるリング確立確認フレームの廃棄処理の手順の一例を模式的に示す図である（その１）。 図１４−２は、待機系リングを流れるリング確立確認フレームの廃棄処理の手順の一例を模式的に示す図である（その２）。 図１４−３は、待機系リングを流れるリング確立確認フレームの廃棄処理の手順の一例を模式的に示す図である（その３）。 図１４−４は、待機系リングを流れるリング確立確認フレームの廃棄処理の手順の一例を模式的に示す図である（その４）。 図１４−５は、待機系リングを流れるリング確立確認フレームの廃棄処理の手順の一例を模式的に示す図である（その５）。 図１４−６は、待機系リングを流れるリング確立確認フレームの廃棄処理の手順の一例を模式的に示す図である（その６）。 図１５は、この実施の形態７による通信ノードの機能構成を模式的に示すブロック図である。 図１６−１は、リング確立確認処理に関係のないフレームを削除する手順の一例を模式的に示す図である（その１）。 図１６−２は、リング確立確認処理に関係のないフレームを削除する手順の一例を模式的に示す図である（その２）。 図１６−３は、リング確立確認処理に関係のないフレームを削除する手順の一例を模式的に示す図である（その３）。 図１６−４は、リング確立確認処理に関係のないフレームを削除する手順の一例を模式的に示す図である（その４）。 図１６−５は、リング確立確認処理に関係のないフレームを削除する手順の一例を模式的に示す図である（その５）。 図１７は、この実施の形態８による通信ノードの機能構成を模式的に示す図である。 図１８−１は、リング状通信システムにおける局情報通知処理の手順の一例を模式的に示す図である（その１）。 図１８−２は、リング状通信システムにおける局情報通知処理の手順の一例を模式的に示す図である（その２）。 図１８−３は、リング状通信システムにおける局情報通知処理の手順の一例を模式的に示す図である（その３）。 図１８−４は、リング状通信システムにおける局情報通知処理の手順の一例を模式的に示す図である（その４）。 図１８−５は、リング状通信システムにおける局情報通知処理の手順の一例を模式的に示す図である（その５）。 図１８−６は、リング状通信システムにおける局情報通知処理の手順の一例を模式的に示す図である（その６）。

１ 正規系リング
２ 待機系リング
１０，１０−１〜１０−５ 通信ノード
１１，１１−１〜１１−５ Ａポート
１４，１４−１〜１４−５ Ｂポート
１７，１７−１〜１７−５ 通信処理部
２０ リング確立確認処理部
２１ リング確立確認フレーム発行部
２２，７２ フレーム巡回時間算出部
２３，７３ フレーム巡回時間記憶部
２４ リング確立判定部
３１ 受信フレーム情報管理部
３２ 受信フレーム情報記憶部
５１ ループバック状態制御部
６１ フレーム廃棄処理部
７１ 局情報管理部
７４ 局情報通知完了判定部
７５ ネットワーク構成情報記憶部

Claims (4)

1. イーサネット（登録商標）によって接続された複数の通信ノードがリング状に接続された通信システムを構成する通信ノードであって、
   フレームを入力する入力部とフレームを出力する出力部を有する第１および第２のポートと、
   第１および第２のポートが正常な場合、前記第１のポートの入力部から入力されるフレームの受信処理を行って、前記第２のポートの出力部から当該フレームを送信し、隣接通信ノードとの間で通信異常が生じた場合、前記隣接通信ノードと接続されるポートと異なる側のポートの入力部から入力されるフレームの受信処理を行って、当該フレームが入力された入力部と同一のポートの出力部から当該フレームを送信するループバック処理を行い、他通信ノードが前記ループバック処理を行う場合、前記第２のポートの入力部から入力されるフレームの受信処理を行わずに、前記第１のポートの出力部から当該フレームを送信する通信処理手段と、
   を備え、
   前記通信処理手段は、電源投入時または自通信ノードがループバック処理を行って新たなリングを構成した場合に、リング確立確認フレームを発行し、リング確立確認フレームを受信すると、それ以降のリング確立確認フレームの発行を停止し、その後、ネットワーク構成情報を作成するために必要な自通信ノードに関する局情報を含む局情報通知フレームを発行し、当該局情報通知フレームを受信することを特徴とする通信ノード。
2. 前記通信処理手段は、トークンフレームをリング中に流してトークンパッシング方式で通信を行っている状態からリング確立の確認処理状態へと遷移した場合に、受信したフレームのうちリング確立確認フレーム以外のフレームを廃棄することを特徴とする請求項１に記載の通信ノード。
3. イーサネット（登録商標）によって接続された複数の通信ノードがリング状に接続された通信システムのリング確立確認方法であって、
   前記通信ノードが、電源投入時または自通信ノードがループバック処理を行って新たなリングを構成した場合にリング確立確認フレームを発行し、リング確立確認フレームを受信するとそれ以降のリング確立確認フレームの発行を停止するリング確立確認処理を行い、前記リング確立確認処理の後に、ネットワーク構成情報を作成するために必要な自通信ノードに関する局情報を含む局情報通知フレームを送信する局情報管理処理を行うことを特徴とする通信システムのリング確立確認方法。
4. トークンフレームを前記リング中に流してトークンパッシング方式で通信を行っている状態からリング確立の確認を行う前記リング確立確認処理へと移行した場合に、受信したフレームのうちリング確立確認処理とは関係のないフレームを廃棄するフレーム廃棄処理をさらに行うことを特徴とする請求項３に記載の通信システムのリング確立確認方法。

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