JP5686925B2 - 中継局装置及び中継方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、通信データを中継する技術に関する。
以下では、トークンパッシング方式を用いた通信システムにおいて通信データを中継する技術を中心に説明を進める。

トークンパッシング方式を用いた通信システムの一つに、ＩＥＥＥ８０２．４で定められたものがある。
この方式では、トークンが通信経路を介して各制御装置（「局装置」又は「局」と呼ぶ）に次々と渡され、トークンを受け取った局のみが送信権を持つことによって、通信経路上の伝送制御を行っている。
上記のようなトークンパッシング方式を用いた通信システムにおいて、近年、伝送速度の向上から、一つの伝送路上で複数のアプリケーションを実現したいという要望が高まっている。

特許文献１では、一つの伝送路上で、アプリケーションに応じた複数の異なる伝送サイクルを実現する方式が開示されている。
特許文献１の方式は、伝送サイクル毎にトークンの巡回路を設け、トークンの巡回路を管理する局（トークンマスタと呼ぶ）が、伝送サイクル毎の巡回路の選択を行うようにする。
各巡回路はトークンマスタを基点として構築する必要があるため、巡回路数が多くなると、通信システム全体としての伝送効率が悪くなる。
すなわち、各局がトークンを得る時間間隔（通信周期）が長くなる。

通信システムとして伝送効率を良くする、すなわち通信周期を短くする方式として、特許文献２に記載されている方式がある。
特許文献２の方式は、通信システムをリング状に構成し、トークンを一定方向に巡回するようにし、複数のトークンを同時に巡回させる（マルチトークン方式）。
しかしながら、この方式はネットワークトポロジーがリング接続に限定されているという課題がある。

トポロジーを制限せずに、例えばスイッチングハブを用いたスター接続で特許文献２記載の方式を実施することも類推できる。
しかしながら、複数のトークンに基づいて送信された複数のデータが同時に同一ノードに到達する場合に備えて、通信システムに参加するノードすべてがトークン数に応じたバッファを持つ必要があり、高コストになるという課題がある。

特開２００９−２０１０１３号公報 特開平９−２７０８１１号公報

前述したように、一つの伝送路上で複数のアプリケーションを実現する場合、特許文献１によれば、通信周期を短くできないという課題がある。
また、特許文献２によれば、ネットワーク構成がリング接続に限定されてしまうという課題がある。
また、スター接続など、ネットワーク構成を限定しない場合、コストが高くなるという課題がある。

本発明は、上記の課題を解決することを主な目的の一つとしており、各局装置に周期的にデータ送信機会が到来するネットワークにおいて、簡易な構成によって、各局装置にデータ送信機会が到来する周期を短くするとともに、各局装置に必要なデータを各局装置に確実に届けるようにすることを主な目的とする。

本発明に係る中継局装置は、
第１の通信ネットワークに含まれる複数の局装置から送信された複数の通信データを、複数の第１の通信データとして受信する第１の受信部と、
第２の通信ネットワークに含まれる複数の局装置から送信された複数の通信データを、複数の第２の通信データとして受信する第２の受信部と、
所定の周期で到来する第１の送信タイミングの到来を検知する第１のタイミング検知部と、
所定の周期で到来する第２の送信タイミングの到来を検知する第２のタイミング検知部と、
前記第１のタイミング検知部により前記第１の送信タイミングの到来が検知された際に、前記第１の送信タイミングの到来の検知前に前記第２の受信部により受信された複数の第２の通信データのうち前記第２の通信ネットワーク内の特定の局装置から送信された第２の通信データを、前記第１の通信ネットワーク内の特定の局装置に送信する第１の送信部と、
前記第２のタイミング検知部により前記第２の送信タイミングの到来が検知された際に、前記第２の送信タイミングの到来の検知前に前記第１の受信部により受信された複数の第１の通信データのうち前記第１の通信ネットワーク内の特定の局装置から送信された第１の通信データを、前記第２の通信ネットワーク内の特定の局装置に送信する第２の送信部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、中継局装置によりネットワークを第１の通信ネットワークと第２の通信ネットワークとに分割し、中継局装置が、第２の通信ネットワークからの第２の通信データを第１の通信ネットワーク内の局装置に送信し、第１の通信ネットワークからの第１の通信データを第２の通信ネットワーク内の局装置に送信することで、各局装置にデータ送信機会が到来する周期を短くすることができ、更に、各局装置に必要なデータを各局装置に確実に届けることができる。

実施の形態１におけるネットワークシステムの構成例を示す図。 実施の形態１における局装置の内部構成例を示す図。 実施の形態１における中継局装置の内部構成例を示す図。 実施の形態１におけるネットワーク共有メモリを用いたデータフローを示す図。 実施の形態１における通信シーケンス例を示す図。 実施の形態１における中継局装置のデータフローを示す図。 実施の形態１におけるデータフレームの構成例を示す図。 実施の形態１におけるトークンフレームの構成例を示す図。 実施の形態２におけるネットワークシステムの構成例（テスト環境）を示す図。 実施の形態２におけるネットワークシステムの構成例（実際の環境）を示す図。 実施の形態３におけるネットワークシステムの構成例（多重ドメイン）を示す図。 実施の形態４におけるネットワークシステムの構成例（低効率）を示す図。 実施の形態１〜４における中継局装置のハードウェア構成例を示す図。 従来のネットワークシステムの構成例を示す図。 従来の通信シーケンス例を示す図。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る中継局装置１００（以下、単に「中継局１００」という）を含むネットワークシステムの構成図である。
図１の例では、複数の局装置２００（以下、単に「局２００」という）と、中継局１００、スイッチングハブ３００が伝送路により接続されている。
局２００の内、いずれかの局が代表となりトークンの巡回を主導する（トークンマスタとなる）。
図１の例では、局Ａ１（２００ａ１）と局Ｂ１（２００ｂ１）がトークンの巡回を主導するものとする。
いずれの局がトークンマスタとなるかは予め設定していてもよいし、別途通信プロトコルを用いて選出するようにしてもよい。

局Ａ１（２００ａ１）、局Ａ２（２００ａ２）、局Ａ３（２００ａ３）はアプリケーションＡ用にグルーピングされた局である。
また、局Ｂ１（２００ｂ１）、局Ｂ２（２００ｂ２）、局Ｂ３（２００ｂ３）が別のアプリケーションであるアプリケーションＢ用にグルーピングされた局である。
なお、各局を区別する必要がないときは、単に「局」という。
また、局Ａ１、局Ａ２、局Ａ３をまとめて「グループＡの局」といい、局Ｂ１、局Ｂ２、局Ｂ３をまとめて「グループＢの局」という。
局Ａ１（２００ａ１）、局Ａ２（２００ａ２）、局Ａ３（２００ａ３）の各局は、アプリケーションＡ用のデータを共有するために、グループＡの他の局のデータを受信する必要がある。
同様に、局Ｂ１（２００ｂ１）、局Ｂ２（２００ｂ２）、局Ｂ３（２００ｂ３）の各局は、アプリケーションＢ用のデータを共有するために、グループＢの他の局のデータを受信する必要がある。
逆に、グループＡの局はグループＢの局からのデータは不要であり、同様に、グループＢの局はグループＡの局からのデータは不要である。

図１に示した通り、局Ａ１、局Ａ２、局Ｂ２、中継局１００でドメイン１を構成する。
本実施の形態では、トークンを巡回する順番もこの通りに予め設定されているものとする。
また、局Ｂ１、局Ｂ３、局Ａ３、中継局１００でドメイン２を構成する。
ドメイン２でも、同様に、トークンを巡回する順番はこの通りとする。
各ドメインで代表となる局Ａ１および局Ｂ２が最初にトークンを保持しており、データフレームとトークンフレームを送信する。
なお、データフレームの構成例は図７に示す通りであり、トークンフレームの構成例は図８に示す通りである。
図７に示すように、データフレームには、局が送信するデータ情報、例えばネットワーク共有メモリのオフセットや実際のデータ内容等が含まれる。
図８に示すように、トークンフレームには、次にトークンを保有する局の情報、例えばＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレスや局の識別子等が含まれる。
トークンフレームを受信した局がトークンを保有することになる。

次に、ネットワーク共有メモリの概念を図４に示す。
例えば、局Ａ１がデータフレームを送信する場合、概念としては、局Ａ１はネットワーク共有メモリの局Ａ１に割り当てられたアドレスに書き込むようにする。
局Ａ１のデータを、アプリケーション等で使用したい局、ここでは局Ａ２と局Ａ３は、局Ａ１が送信したデータフレームを受信し、概念としてはネットワーク共有メモリの局Ａ１に割当てられているアドレスからデータを読み出すようにする。

図２は、図１で示した構成に含まれる局２００の内部構成例である。
局２００は、受信処理部２０１、送信処理部２０２、トークン処理部２０３、メモリ管理部２０４、アプリケーション２０５、メモリ２０６等から構成される。
受信処理部２０１は、受信したフレームの種別（データフレーム、トークンフレーム）を分類する機能を持つ。
送信処理部２０２は、フレームを順番に送信する機能を持つ。
トークン処理部２０３は、トークンの巡回順序を管理する機能を持つ。
メモリ管理部２０４は、局２００が持つ実メモリ２０６とネットワーク共有メモリの対応付けを行う。
アプリケーション２０５は、プログラムなどで使用するデータをネットワーク共有メモリ（実メモリ２０６）から読み出す、自身で計算したデータをネットワーク共有メモリに書き込む、等を行う。

図３は、中継局１００の内部構成図である。
中継局１００は、複数のドメインに参加するため、受信処理部、送信処理部、トークン処理部を複数持つ。
なお、本実施の形態では、中継局１００を独立した局として記載しているが、例えば局Ａ２が図３の構成をもち、中継局１００として動作してもよい。

ドメイン１側受信処理部１０１は、ドメイン１に含まれる局２００からのフレームを受信し、受信したフレームの種別（データフレーム、トークンフレーム）を分類する。
ドメイン１側受信処理部１０１は、第１の受信部の例に相当する。
また、ドメイン１側受信処理部１０１が受信するデータフレームは第１の通信データの例に相当する。

ドメイン２側受信処理部１０４は、ドメイン２に含まれる局２００からのフレームを受信し、受信したフレームの種別（データフレーム、トークンフレーム）を分類する。
ドメイン２側受信処理部１０４は、第２の受信部の例に相当する。
また、ドメイン２側受信処理部１０４が受信するデータフレームは第２の通信データの例に相当する。

ドメイン１側トークン処理部１０３は、ドメイン１側受信処理部１０１がドメイン１内に含まれる局２００からトークンフレームを受信した際に、ドメイン１内の局２００へのデータフレームの送信タイミング（第１の送信タイミング）の到来を検知し、後述のドメイン１側送信処理部１０２にドメイン１内の局２００へのデータフレームの送信を指示する。
ドメイン１側トークン処理部１０３は、第１のタイミング検知部の例に相当する。

ドメイン２側トークン処理部１０６は、ドメイン２側受信処理部１０４がドメイン２内に含まれる局２００からトークンフレームを受信した際に、ドメイン２内の局２００へのデータフレームの送信タイミング（第２の送信タイミング）の到来を検知し、後述のドメイン２側送信処理部１０５にドメイン２内の局２００へのデータフレームの送信を指示する。
ドメイン２側トークン処理部１０６は、第２のタイミング検知部の例に相当する。

ドメイン１側送信処理部１０２は、ドメイン１に含まれる局２００にフレームを送信する。
より具体的には、ドメイン１側送信処理部１０２は、ドメイン１側トークン処理部１０３からの指示があった際に、ドメイン１側トークン処理部１０３が送信タイミングを検知する前にドメイン２側受信処理部１０４がドメイン２内の局２００から受信したデータを、ドメイン１内の局２００に送信する。
ドメイン１側送信処理部１０２は、ドメイン２内のグループＡの局から受信したデータは、ドメイン１内のグループＡの局に送信し、ドメイン２内のグループＢの局から受信したデータは、ドメイン１内のグループＢの局に送信する。
ドメイン１内の局へのデータの送信後に、ドメイン１側送信処理部１０２は、トークンフレームをドメイン１内の局Ａ１に送信する。
ドメイン１側送信処理部１０２は、第１の送信部の例に相当する。

ドメイン２側送信処理部１０５は、ドメイン２に含まれる局２００にフレームを送信する。
より具体的には、ドメイン２側送信処理部１０５は、ドメイン２側トークン処理部１０６からの指示があった際に、ドメイン２側トークン処理部１０６が送信タイミングを検知する前にドメイン１側受信処理部１０１がドメイン１内の局２００から受信したデータを、ドメイン２内の局２００に送信する。
ドメイン２側送信処理部１０５は、ドメイン１側受信処理部１０１がドメイン１内のグループＡの局から受信したデータは、ドメイン２内のグループＡの局に送信し、ドメイン１側受信処理部１０１がドメイン１内のグループＢの局から受信したデータは、ドメイン２内のグループＢの局に送信する。
ドメイン２内の局へのデータの送信後に、ドメイン２側送信処理部１０５は、トークンフレームをドメイン２内の局Ｂ１に送信する。
ドメイン２側送信処理部１０５は、第２の送信部の例に相当する。

メモリ管理部１０７は図２のメモリ管理部２０４と同様であり、アプリケーション１０８は図２のアプリケーション２０５と同様であり、メモリ１０９は図２のメモリ２０６と同様である。
なお、中継局１００では、アプリケーション１０８は省略してもよい。

本実施の形態に係る通信シーケンスを、図５を用いて説明する。
図５では、実線の矢印がデータフレームを表し、破線の矢印がトークンフレームを表し、黒丸がトークンを表す。

まず、ドメイン１における通信シーケンスを説明する。
最初に局Ａ１がトークンを保有しており、データフレームを局Ａ２および中継局１００宛に送信する。
その後、局Ａ１はトークンフレームを局Ａ２に送信し、トークンを局Ａ２に渡す。
次に、局Ａ２がトークンを保有することとなり、局Ａ２は、データフレームを局Ａ１および中継局１００宛に送信する。
その後、局Ａ２はトークンフレームを局Ｂ２に送信し、トークンを局Ｂ２に渡す。
次に、局Ｂ２がトークンを保有することとなり、局Ｂ２は、データフレームを中継局１００宛に送信する。
その後、局Ｂ２はトークンフレームを中継局１００に送信し、トークンを中継局１００に渡す。
最後に、中継局１００がトークンを保有することとなる。
中継局１００は、ドメイン２からのデータを局Ａ１、局Ａ２、局Ｂ２宛に送信する。
より具体的には、ドメイン２との通信により得られた局Ａ３のデータを、局Ａ１と局Ａ２に対して送信する。
また、局Ｂ１と局Ｂ３のデータを局Ｂ２に対して送信する。
その後、中継局１００は、トークンフレームを局Ａ１に送信し、トークンを最初の局Ａ１に戻す。
以降、再度局Ａ１がトークンを保有し、同様の処理を繰り返す。

次に、ドメイン２における通信シーケンスを説明する。
基本動作はドメイン１の通信と同様である。
最初に局Ｂ１がトークンを保有しており、データフレームを局Ｂ３および中継局１００宛に送信する。
その後、局Ｂ１はトークンフレームを局Ｂ３に送信し、トークンを局Ｂ３に渡す。
次に、局Ｂ３がトークンを保有することとなり、局Ｂ３は、データフレームを局Ｂ１および中継局１００宛に送信する。
その後、局Ｂ３はトークンフレームを局Ａ３に送信し、トークンを局Ａ３に渡す。
次に、局Ａ３がトークンを保有することとなり、局Ａ３は、データフレームを中継局１００宛に送信する。
その後、局Ａ３は、トークンフレームを中継局１００に送信し、トークンを中継局１００に渡す。
最後に、中継局１００がトークンを保有することとなる。
中継局１００は、ドメイン１からのデータを局Ｂ１、局Ｂ３、局Ａ３宛に送信する。
より具体的には、ドメイン１との通信により得られた局Ｂ２のデータを、局Ｂ１と局Ｂ３に対して送信する。
また、局Ａ１と局Ａ２のデータを局Ａ３に対して送信する。
その後、中継局１００は、トークンフレームを局Ｂ１に送信し、トークンを最初の局Ｂ１に戻す。
以降、再度局Ｂ１がトークンを保有し、同様の処理を繰り返す。

図５に示す通信シーケンスにおいて、中継局１００の内部では、ドメイン１側受信処理部１０１が局Ａ１からのデータフレームを受信し、局Ａ１からのデータフレームに含まれるデータ（図７に示すデータ）をメモリ管理部１０７に転送し、メモリ管理部１０７がメモリ１０９内の局Ａ１に割り当てられた領域に局Ａ１からのデータを格納する。
局Ａ２及び局Ｂ２からデータフレームを受信した場合も同様の手順でデータが格納される。
また、ドメイン２側受信処理部１０４が局Ｂ１からのデータフレームを受信し、局Ｂ１からのデータフレームに含まれるデータ（図７に示すデータ）をメモリ管理部１０７に転送し、メモリ管理部１０７がメモリ１０９内の局Ｂ１に割り当てられた領域に局Ｂ１からのデータを格納する。
局Ｂ３及び局Ａ３からデータフレームを受信した場合も同様の手順でデータが格納される。

そして、ドメイン１側受信処理部１０１が局Ｂ２からトークンフレームを受信した場合は、ドメイン１側受信処理部１０１はトークンフレームをドメイン１側トークン処理部１０３に転送し、ドメイン１側トークン処理部１０３がドメイン１の送信タイミングの到来を検知し、にドメイン１へのデータ送信を指示する。
ドメイン１側トークン処理部１０３は、ドメイン２側受信処理部１０４がドメイン２から受信したデータ（局Ｂ１、Ｂ３、Ａ３のデータ）の出力をメモリ管理部１０７に要求する。
そして、ドメイン１側送信処理部１０２が、メモリ管理部１０７から該当するデータを入力し、入力したデータを含むデータフレームを生成し、ドメイン１の局２００に送信する。
ここで、ドメイン１側トークン処理部１０３は、局Ｂ１、Ｂ３のデータのみを含むデータフレームと局Ａ３のデータのみを含むデータフレームの２つのデータフレームを生成するようにしてもよい。
また、局Ｂ１、Ｂ３、Ａ３の全てのデータを含む１つのデータフレームを生成するようにしてもよい。
前者の場合は、局Ｂ１、Ｂ３のデータのみを含むデータフレームを局Ｂ２に送信し、局Ａ３のデータのみを含むデータフレームを局Ａ１と局Ａ３に送信する。
後者の場合は、生成した１つのフレームを局Ａ１、Ａ３、Ｂ２の全てに送信し、各局が不要なデータ（他のグループの局のデータ）を破棄する。

また、ドメイン２側受信処理部１０４が局Ａ３からトークンフレームを受信した場合は、ドメイン２側受信処理部１０４はトークンフレームをドメイン２側トークン処理部１０６に転送し、ドメイン２側トークン処理部１０６がドメイン２の送信タイミングの到来を検知し、ドメイン２側送信処理部１０５にドメイン２へのデータ送信を指示する。
ドメイン２側トークン処理部１０６は、ドメイン１側受信処理部１０１がドメイン１から受信したデータ（局Ａ１、Ａ２、Ｂ２のデータ）の出力をメモリ管理部１０７に要求する。
そして、ドメイン２側送信処理部１０５が、メモリ管理部１０７から該当するデータを入力し、入力したデータを含むデータフレームを生成し、ドメイン２の局２００に送信する。
ここで、ドメイン２側トークン処理部１０６は、局Ａ１、Ａ２のデータのみを含むデータフレームと局Ｂ２のデータのみを含むデータフレームの２つのデータフレームを生成するようにしてもよい。
また、局Ａ１、Ａ２、Ｂ２の全てのデータを含む１つのデータフレームを生成するようにしてもよい。
前者の場合は、局Ａ１、Ａ２のデータのみを含むデータフレームを局Ａ３に送信し、局Ｂ２のデータのみを含むデータフレームを局Ｂ１と局Ｂ３に送信する。
後者の場合は、生成した１つのフレームを局Ｂ１、Ｂ３、Ａ３の全てに送信し、各局が不要なデータ（他のグループの局のデータ）を破棄する。

図６は、中継局１００に焦点を当ててネットワーク共有メモリとのデータのやり取りの様子を示したものである。
中継局１００は、ドメイン１の局Ａ１、局Ａ２、局Ｂ２からデータを受信し、ドメイン２側に送信する。
また、中継局１００は、ドメイン２の局Ａ３、局Ｂ１、局Ｂ３のデータを受信し、ドメイン１側に送信する。
なお、本実施の形態では、中継局１００はドメイン１のデータをすべてドメイン２に送信するようにしているが、実際のアプリケーションに応じて、送信するデータを選別してもよい。
例えば、図１のネットワーク構成、図５の通信シーケンスにおいて、局Ａ３が局Ａ１のデータを使用しない場合、中継局１００はドメイン２に局Ａ１のデータを送信しないようにしてもよい（局Ａ２のデータのみを送信する）。

図１に示すネットワーク構成は、図１４に示すネットワーク構成において局Ａ２と右側のスイッチングハブ３００との間に中継局１００を配置したものに相当する。
図１４のネットワーク構成では中継局１００によってネットワークが分割されていないため、各局がトークンを得る時間間隔（通信周期）が長くなる。

図１４においても、各局は図１と同じ属性をもつ。
つまり、局Ａ１、局Ａ２、局Ａ３はアプリケーションＡ用の局であり、また、局Ｂ１、局Ｂ２、局Ｂ３はアプリケーションＢ用の局である。
なお、図１４の構成では、局Ａ１がトークンマスタである。

次に、図１５を用いて、図１４のネットワーク構成における通信シーケンスを説明する。
図１５に示すように、最初に局Ａ１がトークンを保有しており、データフレームを局Ａ２および局Ａ３に送信する。
その後、局Ａ１がトークンフレームを局Ａ２に送信し、トークンを局Ａ２に渡す。
次に、局Ａ２がトークンを保有することとなり、局Ａ２は、データフレームを局Ａ１およびＡ３に送信する。その後、トークンフレームを送信し、トークンを局Ｂ２に渡す。
次に、局Ｂ２がトークンを保有することとなり、局Ｂ２が、データフレームを局Ｂ１及び局Ｂ３に送信する。
以降、同様の手順でデータフレームとトークンフレームの送信が行われ、局Ａ１が局Ｂ３からトークンフレームを受信した時点で、１つの伝送サイクルが終了する。
このように、グループＡの局はグループＢの局のデータの受信が不要であり、グループＢの局はグループＡの局のデータの受信が不要であるにもかかわらず、局Ａ１、Ａ２、Ｂ２、Ａ３、Ｂ１、Ｂ３の順に全ての局にトークンを巡回させないと１つ伝送サイクルが終了しない。
このため、各局がトークンを得る時間間隔（図１５の左に示す矢印の長さに相当）が長くなる。

これに対し、図１４に示すネットワーク構成に中継局１００を接続し、ネットワークをドメイン１とドメイン２に分割することで、各局がトークンを得る時間間隔を短縮することができる。
つまり、本実施の形態では、中継局１００により分割されたドメイン１とドメイン２でそれぞれトークンを巡回させてドメイン内でデータ交換を行い、中継局１００はドメイン間のデータ交換を仲介するようにする。
これにより、例えばドメイン１から見ると、従来は局Ａ３、局Ｂ１、局Ｂ３にそれぞれトークンを渡して得る必要があったデータは、中継局１００にトークンを渡すことによって一斉に局Ａ３、局Ｂ１、局Ｂ３のデータを得ることができるので、通信周期を短縮することができる（図５の左に示す矢印の長さに相当）。
このとき、中継局１００は各ドメインのデータの仲介を行うため、各局は中継局１００の有無によらず同様のデータを送信、受信すればよい。

このように、本実施の形態では、一つの伝送路上で複数のアプリケーションを実現する際に通信周期を短縮することができる。
また、ネットワーク構成をスター接続などにする場合でも、通信周期の短縮を、低コストで実現することができる。

以上、本実施の形態では、ネットワークを小さい単位（ドメイン）に分割して、ドメイン毎に並行してトークンを巡回できるようにし、ドメイン間で受け渡すデータの仲介を行う機能を持つ制御装置を説明した。

また、本実施の形態では、ドメイン間で受け渡すデータを取捨選択し、他ドメインにとって不要なデータは送信しないように制御する制御装置を説明した。

なお、本実施の形態では、ドメイン１とドメイン２の２つのドメインの間で中継局１００がデータを中継する例を説明したが、３つ以上のドメインの間でデータを中継するようにしてもよい。
この場合は、図３の構成に加えて、３つ目以降のドメインに対応する受信処理部、送信処理部、トークン処理部を設ける。
例えば、ドメイン１〜３の間でデータを中継する中継局１００であれば、ドメイン３側受信処理部、ドメイン３側送信処理部、ドメイン３側トークン処理部を追加する。
この場合は、ドメイン１に着目すると、ドメイン１側受信処理部１０１が第１の受信部の例となり、ドメイン１側送信処理部１０２が第１の送信部の例となり、ドメイン１側トークン処理部１０３が第１のタイミング検知部の例となる。
そして、ドメイン２側受信処理部１０４とドメイン３側受信処理部が第２の受信部の例となり、ドメイン２側送信処理部１０５とドメイン３側送信処理部が第２の送信部の例となり、ドメイン２側トークン処理部１０６とドメイン３側トークン処理部が第２のタイミング検知部の例となる。
また、ドメイン２に着目すると、ドメイン２側受信処理部１０４が第１の受信部の例となり、ドメイン２側送信処理部１０５が第１の送信部の例となり、ドメイン２側トークン処理部１０６が第１のタイミング検知部の例となる。
そして、ドメイン１側受信処理部１０１とドメイン３側受信処理部が第２の受信部の例となり、ドメイン１側送信処理部１０２とドメイン３側送信処理部が第２の送信部の例となり、ドメイン１側トークン処理部１０３とドメイン３側トークン処理部が第２のタイミング検知部の例となる。
ドメイン３についても、同様である。

実施の形態２．
図９は、本実施の形態におけるテスト環境のネットワーク構成例である。
本実施の形態では、特定のアプリケーション毎にドメインが分割、独立して存在している。
例えば、アプリケーションの設計者が異なるなどして、各ドメインを別々に構築し、テスト後にドメイン間を接続する場合がある。
図９における中継局１００は、テストの対象となるドメインに対して、他のドメインの通信内容を模擬することにより、実際には他のドメインが接続されていなくても、ドメイン毎にテストを実施することが可能になる。
つまり、ドメイン１に接続された中継局１００ａは、ドメイン１のテストの際に、ドメイン１が通信先とするネットワーク（実際には存在していないドメイン２）との間で通信が行われているかのようにエミュレートする。
具体的には、中継局１００ａは、ドメイン１の局がドメイン２の局からのデータと認識するデータを生成し、ドメイン１の局に送信する。
また、中継局１００ａは、ドメイン１の局から受信したデータをドメイン２の局に送信しているかのように振る舞う。
同様に、ドメイン２に接続された中継局１００ｂは、ドメイン２のテストの際に、ドメイン２が通信先とするネットワーク（実際には存在していないドメイン１）との間で通信が行われているかのようにエミュレートする。
なお、ドメイン１とドメイン２は、テスト対象ネットワークに相当する。

図１０は本実施の形態における実際のネットワーク構成例である。
図９を参照して説明したように、中継局１００ａがドメイン２を疑似したドメイン１のテストと、中継局１００ｂがドメイン１を疑似したドメイン２のテストとによって、実際のネットワーク構成である図１０のネットワークの立ち上げ時の障害を少なくでき、納期短縮等、コストを削減することができる。

本実施の形態では、
実際には接続されていないシステムを模擬し、予め実際のシステムを想定したテストを可能とする制御装置を説明した。

実施の形態３．
図１１は本実施の形態におけるネットワーク構成例である。
先に述べたとおり、ドメインを分割する機能は局の内部機能として設けてもよい。
また、中継機能を持った局間を接続することにより、ドメインの分割を細分化（多重のドメインを構成）することができる。
分割したドメイン１〜３が並行してトークンを巡回させることにより、単に中継局を設けて２分割するよりも高速化を図ることができる。

以下、動作概要を説明する。
本実施の形態では、局Ａ１は、アプリケーションに応じて局Ｂ１〜Ｂ２、局Ｃ１〜Ｃ３のデータを受信し、ドメイン１に送信する。
また、局Ａ１は、局Ａ１〜Ａ３のデータを局Ｂ１、局Ｃ１に送信する。
同様にして、局Ｂ１は、アプリケーションに応じて局Ａ１〜Ａ３、局Ｃ１〜Ｃ３のデータを受信して、ドメイン２に送信する。
また、局Ｂ１は、局Ｂ１〜Ｂ２のデータを局Ａ１、局Ｃ１に送信する。
局Ｃ１も同様にして通信する。
なお、アプリケーションに応じて、中継局は他中継局、またはドメインに送信するデータ内容を制限することにより、通信時間をさらに短縮することができる。

本実施の形態では、制御装置を複数設け、制御装置間を接続し、ドメインを多重に構成する通信システムを説明した。

実施の形態４．
図１２は本実施の形態におけるネットワーク構成例である。
中継局１００の位置よっては、ドメイン分割による通信周期の短縮の効果が小さい、あるいは逆にドメインを分割することにより通信周期が大きくなる場合がある。
本実施の形態では、ネットワークを代表する局、例えば局Ａ１が各局のリンク接続状態情報などを収集し、ネットワーク構成が予め分かるようにする。
ドメイン分割の効果が小さい、あるいはドメイン分割の効果が無いことが判明した場合、中継局１００に対して単にフレームの中継のみ行い、実施の形態１で示した動作を行わないように設定する。
この場合は、中継局１００は、トークンフレームの受信いかんにかからず、つまり、送信タイミングの到来とは無関係に、ドメイン１の局からのデータフレームをドメイン２の局に送信し、ドメイン２の局からのデータフレームをドメイン１の局に送信する。

これにより、ドメイン分割により通信周期が大きくなる場合の影響を抑えることができる。
なお、本実施の形態では局Ａ１がドメイン分割の効果を判定したが、中継局自身がドメイン分割の効果を判定するようにしてもよい。
ドメイン分割の効果の判定は、データフレーム、トークンフレームのサイズと伝送路の帯域幅、トークン処理時間から、ドメイン分割前後の通信時間を算出、比較することで行うなどの方法がある。

以上、本実施の形態の形態では、
ネットワークをドメイン分割する際、予め収集したネットワーク構成情報からドメイン分割の是非を判定し、請求項１および３記載の制御装置に対してドメイン分割の是非を通知する制御装置を説明した。

最後に、実施の形態１〜４に示した中継局１００のハードウェア構成例を図１３を参照して説明する。
中継局１００はコンピュータであり、中継局１００の各要素はプログラムにより処理を実行することができる。
また、プログラムを記憶媒体に記憶させ、記憶媒体からプログラムをコンピュータに読み取られるようにすることができる。
中継局１００のハードウェア構成としては、バスに、演算装置９０１、外部記憶装置９０２、主記憶装置９０３、通信装置９０４、入出力装置９０５が接続されている。

演算装置９０１は、プログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。
外部記憶装置９０２は、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリ、ハードディスク装置である。
主記憶装置９０３は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）であり、メモリ１０９に相当する。
通信装置９０４は、ドメイン１側受信処理部１０１、ドメイン１側送信処理部１０２、ドメイン２側受信処理部１０４及びドメイン２側送信処理部１０５の物理層に対応する。
入出力装置９０５は、例えばタッチパネル式のディスプレイ装置である。

プログラムは、通常は外部記憶装置４０２に記憶されており、主記憶装置４０３にロードされた状態で、順次演算装置９０１に読み込まれ、実行される。
プログラムは、図１に示す「〜部」として説明している機能を実現するプログラムである。
更に、外部記憶装置９０２にはオペレーティングシステム（ＯＳ）も記憶されており、ＯＳの少なくとも一部が主記憶装置９０３にロードされ、演算装置９０１はＯＳを実行しながら、図１に示す「〜部」の機能を実現するプログラムを実行する。
また、アプリケーション１０８も外部記憶装置４０２に記憶されており、主記憶装置４０３にロードされた状態で、順次演算装置９０１により実行される。
また、実施の形態１〜４の説明において、「〜の判断」、「〜の判定」、「〜の抽出」、「〜の検知」、「〜の設定」、「〜の登録」、「〜の選択」、「〜の生成」、「〜の入力」、「〜の出力」等として説明している処理の結果を示す情報やデータや信号値や変数値が主記憶装置９０３にファイルとして記憶されている。
また、各局から受信したデータが主記憶装置９０３に記憶される。
また、暗号鍵・復号鍵や乱数値やパラメータが、主記憶装置９０３にファイルとして記憶されてもよい。

なお、図１３の構成は、あくまでも中継局１００のハードウェア構成の一例を示すものであり、中継局１００のハードウェア構成は図１３に記載の構成に限らず、他の構成であってもよい。
また、実施の形態１〜４に示した局２００も、図１３のハードウェア構成をしていてもよいし、他のハードウェア構成であってもよい。

また、実施の形態１〜４に示す手順により、本発明に係る中継方法を実現可能である。

また、実施の形態１〜４では、トークンパッシングが行われるネットワークを対象にして説明を進めたが、各局の送信機会が周期的に到来し、送信機会が到来した局がデータを送信するネットワークであれば、他の種類のネットワークでも実施の形態１〜４に示した中継局１００の機能は適用可能である。

１００ 中継局、１０１ ドメイン１側受信処理部、１０２ ドメイン１側送信処理部、１０３ ドメイン１側トークン処理部、１０４ ドメイン２側受信処理部、１０５ ドメイン２側送信処理部、１０６ ドメイン２側トークン処理部、１０７ メモリ管理部、１０８ アプリケーション、１０９ メモリ、２００ 局、２０１ 受信処理部、２０２ 送信処理部、２０３ トークン処理部、２０４ メモリ管理部、２０５ アプリケーション、２０６ メモリ、３００ スイッチングハブ。

Claims (11)

1. 複数の局装置が含まれ、前記複数の局装置が複数のグループに属している第１の通信ネットワークと、複数の局装置が含まれ、前記複数の局装置が複数のグループに属している第２の通信ネットワークとの間で通信データを中継する中継局装置であって、
   前記第１の通信ネットワークに含まれる複数の局装置から送信された複数の通信データを、複数の第１の通信データとして受信する第１の受信部と、
   前記第２の通信ネットワークに含まれる複数の局装置から送信された複数の通信データを、複数の第２の通信データとして受信する第２の受信部と、
   所定の周期で到来する第１の送信タイミングの到来を検知する第１のタイミング検知部と、
   所定の周期で到来する第２の送信タイミングの到来を検知する第２のタイミング検知部と、
   前記第１のタイミング検知部により前記第１の送信タイミングの到来が検知された際に、前記第１の送信タイミングの到来の検知前に前記第２の受信部により受信された各第２の通信データを、各第２の通信データの送信元の局装置と同じグループに属している第１の通信ネットワーク内の局装置に送信する第１の送信部と、
   前記第２のタイミング検知部により前記第２の送信タイミングの到来が検知された際に、前記第２の送信タイミングの到来の検知前に前記第１の受信部により受信された各第１の通信データを、各第１の通信データの送信元の局装置と同じグループに属している第２の通信ネットワーク内の局装置に送信する第２の送信部とを有することを特徴とする中継局装置。
2. 前記第１の送信部は、
   前記第２の通信ネットワーク内の特定のグループに属する２以上の局装置のうちの特定の局装置から送信された第２の通信データを、前記第１の通信ネットワーク内の前記特定のグループに属する特定の局装置に送信することを特徴とする請求項１に記載の中継局装置。
3. 前記第２の送信部は、
   前記第１の通信ネットワーク内の特定のグループに属する２以上の局装置のうちの特定の局装置から送信された第１の通信データを、前記第２の通信ネットワーク内の前記特定のグループに属する特定の局装置に送信することを特徴とする請求項１に記載の中継局装置。
4. 前記第１の受信部は、
   データの送信機会が各局装置に所定の周期ごとに到来し、送信機会が到来した局装置によりデータの送信が行われる第１のネットワークに含まれる各局装置から第１のデータを受信し、
   前記第２の受信部は、
   データの送信機会が各局装置に所定の周期ごとに到来し、送信機会が到来した局装置によりデータの送信が行われる第２のネットワークに含まれる各局装置から第２のデータを受信することを特徴とする請求項１に記載の中継局装置。
5. 前記中継局装置は、
   トークンパッシングが行われる第１の通信ネットワークと、前記第１の通信ネットワークのトークンパッシングと並行してトークンパッシングが行われる第２の通信ネットワークとの間で通信データを中継しており、
   前記第１の受信部は、
   前記第１の通信ネットワークで巡回しているトークンを、所定の周期で、前記第１の通信ネットワーク内のいずれかの局装置から受信し、
   前記第１のタイミング検知部は、
   前記第１の受信部によりトークンが受信された際に、前記第１の送信タイミングが到来したと判断し、
   前記第２の受信部は、
   前記第２の通信ネットワークで巡回しているトークンを、所定の周期で、前記第２の通信ネットワーク内のいずれかの局装置から受信し、
   前記第２のタイミング検知部は、
   前記第２の受信部によりトークンが受信された際に、前記第２の送信タイミングが到来したと判断することを特徴とする請求項１に記載の中継局装置。
6. 前記中継局装置は、
   複数の局装置が含まれるトークンパッシングネットワークを分割して得られた、第１の通信ネットワークと、第２の通信ネットワークとの間で通信データを中継することを特徴とする請求項５に記載の中継局装置。
7. 前記中継局装置は、
   前記第１の通信ネットワークに含まれる局装置及び前記第２の通信ネットワークに含まれる局装置のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の中継局装置。
8. 前記中継局装置は、
   テストの対象となるテスト対象ネットワークと接続された際に、
   前記テスト対象ネットワークと、前記テスト対象ネットワークが通信先とするネットワークとの間で通信が行われているようにエミュレートすることを特徴とする請求項１に記載の中継局装置。
9. 前記第１の送信部は、
   所定の場合に、前記第１の送信タイミングと無関係に、前記第２の受信部により受信されたいずれかの第２の通信データを、前記第１の通信ネットワーク内のいずれかの局装置に送信し、
   前記第２の送信部は、
   所定の場合に、前記第２の送信タイミングと無関係に、前記第１の受信部により受信されたいずれかの第１の通信データを、前記第２の通信ネットワーク内のいずれかの局装置に送信することを特徴とする請求項１に記載の中継局装置。
10. 複数の局装置が含まれ、前記複数の局装置が複数のグループに属している第１の通信ネットワークと、複数の局装置が含まれ、前記複数の局装置が複数のグループに属している第２の通信ネットワークとの間で通信データを中継する中継局装置が、
    前記第１の通信ネットワークに含まれる複数の局装置から送信された複数の通信データを、複数の第１の通信データとして受信し、
    前記第２の通信ネットワークに含まれる複数の局装置から送信された複数の通信データを、複数の第２の通信データとして受信し、
    所定の周期で到来する第１の送信タイミングの到来を検知し、
    所定の周期で到来する第２の送信タイミングの到来を検知し、
    前記第１の送信タイミングの到来が検知された際に、前記第１の送信タイミングの到来の検知前に受信された各第２の通信データを、各第２の通信データの送信元の局装置と同じグループに属している第１の通信ネットワーク内の局装置に送信し、
    前記第２の送信タイミングの到来が検知された際に、前記第２の送信タイミングの到来の検知前に受信された各第１の通信データを、各第１の通信データの送信元の局装置と同じグループに属している第２の通信ネットワーク内の局装置に送信することを特徴とする中継方法。
11. 複数の局装置が含まれ、前記複数の局装置が複数のグループに属している第１の通信ネットワークと、複数の局装置が含まれ、前記複数の局装置が複数のグループに属している第２の通信ネットワークとの間で通信データを中継するコンピュータに、
    前記第１の通信ネットワークに含まれる複数の局装置から送信された複数の通信データを、複数の第１の通信データとして受信する第１の受信処理と、
    前記第２の通信ネットワークに含まれる複数の局装置から送信された複数の通信データを、複数の第２の通信データとして受信する第２の受信処理と、
    所定の周期で到来する第１の送信タイミングの到来を検知する第１のタイミング検知処理と、
    所定の周期で到来する第２の送信タイミングの到来を検知する第２のタイミング検知処理と、
    前記第１のタイミング検知処理により前記第１の送信タイミングの到来が検知された際に、前記第１の送信タイミングの到来の検知前に前記第２の受信処理により受信された各第２の通信データを、各第２の通信データの送信元の局装置と同じグループに属している第１の通信ネットワーク内の局装置に送信する第１の送信処理と、
    前記第２のタイミング検知処理により前記第２の送信タイミングの到来が検知された際に、前記第２の送信タイミングの到来の検知前に前記第１の受信処理により受信された各第１の通信データを、各第１の通信データの送信元の局装置と同じグループに属している第２の通信ネットワーク内の局装置に送信する第２の送信処理とを実行させることを特徴とするプログラム。

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