JP2010161795A - 通信ノードおよびトークンリング通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リング状通信システムでトークンフレームの発行を規定するリング状通信システムのトークン発行方法を行うこと。
【解決手段】トークンフレームを取得して通信権を獲得すると、トークンフレームの送信元通信ノードを宛先とするトークン受信完了通知フレームを送信し、データフレームの送信処理が終了するとトークンフレームを解放する通信権獲得処理部と、通信権獲得時に、自通信ノード内の論理的な接続を切断する送信モード、および自通信ノード宛のトークン受信完了通知フレームを受信すると、自通信ノード内の論理的な接続の切断を終了するリピートモードを切り替える論理的リング状態制御部と、データフレームの送受信を行うデータフレーム通信処理手段と、を備え、データフレーム通信処理手段は、送信モードの状態の場合には受信したフレームをすべて廃棄し、リピートモードの状態の場合には受信したフレームを転送する。
【選択図】図１

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リング状通信システムのトークンリング通信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。そのため、たとえばイーサネット（登録商標）で構築したリングトポロジのネットワークにおいて、トークンリング通信を行う場合のトークン発行方法や、トークンリング通信方法は、従来存在していなかった。

この発明は上記に鑑みてなされたもので、イーサネット（登録商標）で構築したリングトポロジでトークンリング通信を行うための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）ベースのリング状通信システムでトークンフレームの発行を規定し、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トークンパッシング方式の通信を行う方法を規定するリング状通信システムのトークンリング通信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、トークンフレームを取得して通信権を獲得すると、前記トークンフレームの送信元通信ノードを宛先とするトークン受信完了通知フレームを送信し、データフレームの送信処理が終了すると前記トークンフレームを解放する通信権獲得処理手段と、通信権を獲得すると、自通信ノード内の論理的な接続を切断する送信モードと、自通信ノード宛のトークン受信完了通知フレームを受信すると、自通信ノード内の論理的な接続の切断を終了するリピートモードと、の状態を切り替える論理的リング状態制御手段と、データフレームの送受信を行うデータフレーム通信処理手段と、を備え、前記データフレーム通信処理手段は、送信モードの状態の場合には受信したフレームをすべて廃棄し、リピートモードの状態の場合には受信したフレームを転送することを特徴とする。

この発明によれば、各通信ノードに対して、通信権を獲得した通信ノードにはその通信ノード内で論理的にリングを切断する送信モードと、通信権を獲得していない通信ノードには受信したフレームを転送するリピートモードと、を設けるようにしたので、通信権を獲得した通信ノードが自通信ノード発のフレームを、断片化を発生させずに廃棄することができるという効果を有する。

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、この実施の形態１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４−１は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である（その１）。 図４−２は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である（その２）。 図４−３は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である（その３）。 図４−４は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である（その４）。 図４−５は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である（その５）。 図４−６は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である（その６）。 図４−７は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である（その７）。 図４−８は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である（その８）。 図４−９は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である（その９）。 図４−１０は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である（その１０）。 図４−１１は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である（その１１）。 図４−１２は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である（その１２）。 図４−１３は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である（その１３）。 図４−１４は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である（その１４）。 図４−１５は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である（その１５）。 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トークン開始権獲得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トークン開始権獲得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トークン開始権獲得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トークン開始権獲得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トークン開始権獲得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トークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である（その６）。 図６−７は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である（その７）。 図６−８は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である（その８）。 図６−９は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である（その９）。 図６−１０は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である（その１０）。 図６−１１は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である（その１１）。 図６−１２は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である（その１２）。 図６−１３は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である（その１３）。 図６−１４は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である（その１４）。 図６−１５は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である（その１５）。 図６−１６は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である（その１６）。 図６−１７は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である（その１７）。 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、リング状通信システムにおけるトークンパッシング方式での通信処理手順の一例を示す図である（その１）。 図８−２は、リング状通信システムにおけるトークンパッシング方式での通信処理手順の一例を示す図である（その２）。 図８−３は、リング状通信システムにおけるトークンパッシング方式での通信処理手順の一例を示す図である（その３）。 図８−４は、リング状通信システムにおけるトークンパッシング方式での通信処理手順の一例を示す図である（その４）。 図８−５は、リング状通信システムにおけるトークンパッシング方式での通信処理手順の一例を示す図である（その５）。 図９−１は、リング状通信システムにおけるトークンパッシング方式での通信処理手順の一例を示す図である（その１）。 図９−２は、リング状通信システムにおけるトークンパッシング方式での通信処理手順の一例を示す図である（その２）。 図９−３は、リング状通信システムにおけるトークンパッシング方式での通信処理手順の一例を示す図である（その３）。 図１０−１は、リング状通信システムにおけるトークンパッシング方式での通信処理手順の一例を示す図である（その１）。 図１０−２は、リング状通信システムにおけるトークンパッシング方式での通信処理手順の一例を示す図である（その２）。 図１１−１は、リング状通信システムにおけるトークンパッシング方式での通信処理手順の一例を示す図である（その１）。 図１１−２は、リング状通信システムにおけるトークンパッシング方式での通信処理手順の一例を示す図である（その２）。 図１１−３は、リング状通信システムにおけるトークンパッシング方式での通信処理手順の一例を示す図である（その３）。 図１１−４は、リング状通信システムにおけるトークンパッシング方式での通信処理手順の一例を示す図である（その４）。 図１１−５は、リング状通信システムにおけるトークンパッシング方式での通信処理手順の一例を示す図である（その５）。 図１２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１３−１は、トークンフレームの消失によるトークンフレームの再生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、トークンフレームの消失によるトークンフレームの再生処理の手順の一例を模式的に示す図である（その２）。 図１３−３は、トークンフレームの消失によるトークンフレームの再生処理の手順の一例を模式的に示す図である（その３）。 図１３−４は、トークンフレームの消失によるトークンフレームの再生処理の手順の一例を模式的に示す図である（その４）。

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トークンリング通信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。

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に流す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が構築されると、システムを構成するそれぞれの通信ノード１０−１〜１０−４は、自身が属するネットワークがリング状の経路を構成しているかを確認するためのリング確立確認処理を行う。リング確立の確認処理が終了した後、システムを構成するそれぞれの通信ノード１０−１〜１０−４は、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互いに行き渡るように送信し、それぞれの通信ノード１０−１〜１０−４の位置関係やネットワークを構成する通信ノード１０−１〜１０−４の台数を含むネットワーク構成情報の作成処理を行う。これによって、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常の通信を行うことができる状態となる。以下の実施の形態では、リング確立確認処理とネットワーク構成情報の作成処理が終了したネットワークでの処理を前提とするものである。また、以下の実施の形態では、イーサネット（登録商標）ベースのリング状通信システムが、トークンパッシング方式でデータ通信を行うことを前提とする。

以上が、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、この発明の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、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、リング確立確認処理とネットワーク構成情報の作成処理が終了した後に、どの通信ノードがトークンリング通信を行うためのトークンフレームを発行するかを決めるトークン発行方法について説明する。

図３は、この実施の形態１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１の通信ノード１０の通信処理部１７は、トークン開始権獲得処理部２１と、トークン開始処理部２２と、を備える。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。

トークン開始権獲得処理部２１は、上述したリング確立確認処理とネットワーク構成情報の作成処理が終了した後に、トークンフレームを発行するためのトークン開始権を獲得するための処理を行う。この実施の形態１では、ＭＡＣ（Media Access Control）アドレスなどの世界で唯一である（重複が発生しない）固有情報を用いて、ネットワークを構成する通信ノードのうち最も小さい値を有する固有情報が付与された通信ノードに、トークン開始権を与える場合を示す。

この場合には、トークン開始権獲得処理部２１は、リング確立の確認処理とネットワーク構成情報の作成処理が終了した後に、自通信ノードの固有情報を埋め込んだトークン開始権獲得フレームを所定の時間間隔で送出する。また、他の通信ノードから受信したトークン開始権獲得フレーム中の固有情報と、自通信ノードの固有情報とを比較し、自通信ノードの方が小さい場合にはトークン開始権獲得フレームを送出し続けるとともに、比較した対象のトークン開始権獲得フレームを破棄する。また、自通信ノードの方が大きい場合にはトークン開始権獲得フレームの送出を停止するとともに、比較した対象のトークン開始権獲得フレームを送出する。自通信ノードのトークン開始権獲得フレームの送出を停止した時点で、その通信ノードは、トークン開始権の獲得ができなかったことを意味する。さらに、トークン開始権獲得処理部２１は、自通信ノードのトークン開始権獲得フレームが戻ってきた場合には、トークン開始権を獲得したことを意味し、トークン開始権獲得フレームの送出を停止する。

トークン開始処理部２２は、トークン開始権を獲得した場合に、ネットワーク（リング）上のすべての通信ノードに対してトークンフレームの送信を開始することを示すトークン開始通知フレームを所定の時間間隔で送出する。また、自身で送出したトークン開始通知フレームがリングを巡回して戻ってくると、そのトークン開始通知フレームを廃棄するとともに、トークン開始通知フレームの送出を停止して、トークンパッシング方式で通信を行うためのトークンフレームを送出する。

図４−１〜図４−１５は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である。まず、リング確立確認処理とネットワーク構成情報の作成処理が終了すると、図４−１に示されるように、各局（１局〜４局）１０−１〜１０−４の通信処理部１７−１〜１７−４のトークン開始権獲得処理部２１は、所定の時間間隔で各局の固有情報を埋め込んだ第１のトークン開始権獲得フレーム３０１−１〜３０４−１を送出する。しかし、このとき１局１０−１から送出された第１のトークン開始権獲得フレーム３０１−１が１局１０−１と２局１０−２との間の伝送路上で何らかの原因によって消失したものとする。

つぎに、図４−２に示されるように、トークン開始権獲得フレームを送出した通信ノードが他局からのトークン開始権獲得フレームを受信すると、その通信処理部１７のトークン開始権獲得処理部２１は、自通信ノードの固有情報と受信したトークン開始権獲得フレーム中の送信元通信ノードの固有情報との大小比較を行う。なお、この例では、各局の固有情報には、１局＜２局＜３局＜４局の大小関係があるものとする。

自局の固有情報よりも小さい固有情報を持った通信ノードからのトークン開始権獲得フレームを受信した３局１０−３と４局１０−４の通信処理部１７−３，１７−４のトークン開始権獲得処理部２１は、受信した第１のトークン開始権獲得フレーム３０２−１，３０３−１をそれぞれ転送するとともに、自局からのトークン開始権獲得フレームの送信を停止する。つまり、３局１０−３と４局１０−４はともに、トークン開始権を獲得することができず負けたことになる。

また、自局の固有情報よりも大きい固有情報を持った通信ノードからのトークン開始権獲得フレームを受信した１局１０−１の通信処理部１７−１のトークン開始権獲得処理部２１は、受信した４局１０−４が発行した第１のトークン開始権獲得フレーム３０４−１を廃棄し、自局からのトークン開始権獲得フレームの送信処理を継続して行う。

なお、伝送路上で消失した１局１０−１が発行した第１のトークン開始権獲得フレーム３０１−１を受信しなかった２局１０−２は、固有情報の大小比較を行うことができないので、何の処理も行わない。

つぎに、図４−３に示されるように、ネットワーク上の負けなかった通信ノードは、所定の時間が経過すると、再びトークン開始権獲得フレームを送出し、負けた通信ノードは、受信した他の通信ノードのトークン開始権獲得フレームを転送する。ここでは、１局１０−１と２局１０−２は、負けなかった通信ノードに属するので、第２のトークン開始権獲得フレーム３０１−２，３０２−２を送出する。また、３局１０−３と４局１０−４は、負けた通信ノードであるので、それぞれ２局１０−２と３局１０−３がそれぞれ発行した第１のトークン開始権獲得フレーム３０２−１，３０３−１を転送する。

つぎに、図４−４に示されるように、各通信ノードがつぎのトークン開始権獲得フレームを受信すると、図４−２で説明したように固有情報の大小比較を行う。ここでは、２局１０−２が新たに負けた状態となる。その結果、図４−５に示されるように、１局１０−１は、３局１０−３が発行した第１のトークン開始権獲得フレーム３０３−１を廃棄するとともに、第３のトークン開始権獲得フレーム３０１−３を送出し、２局１０−２、３局１０−３、４局１０−４はそれぞれ１局１０−１、２局１０−２、２局１０−２が発行した第２のトークン開始権獲得フレーム３０１−２、第２のトークン開始権獲得フレーム３０２−２、第１のトークン開始権獲得フレーム３０２−１を転送する。

なお、ここで、トークン開始権獲得フレームは、所定の時間間隔で連続して送出されるため、偶発的に何らかの原因でトークン開始権獲得フレームが消失したとしても、後続のトークン開始権獲得フレームがリング上を巡回する。その結果、以前に１局１０−１が発行した第１のトークン開始権獲得フレーム３０１−１を受信できなかった２局１０−２も、その後に１局１０−１が発行したトークン開始権獲得フレーム３０１−２を受信することになり、自通信ノードの固有情報とトークン開始権獲得フレームの送信元通信ノードの固有情報との大小比較を行うことができる。

また、トークン開始権獲得フレームの送信を停止した通信ノード（３局１０−３、４局１０−４）は、他の通信ノードからのトークン開始権獲得フレームを受信するごとに自局の固有情報とトークン開始権獲得フレームの送信元局の固有情報との大小比較を行って、受信したトークン開始権獲得フレームを廃棄するか、転送するかの判断を行う。

同様にして、図４−６〜図４−９に示されるように、トークン開始権獲得フレームが巡回して各局で受信されるたびに、自通信ノードの固有情報と受信したトークン開始権獲得フレームの送信元局の固有情報との大小比較を行う。そして、自局の固有情報よりも小さい固有情報のトークン開始権獲得フレームを受信した２局１０−２、３局１０−３、４局１０−４は、そのトークン開始権獲得フレームを転送し、自局の固有情報よりも大きい固有情報のトークン開始権獲得フレームを受信した１局１０−１はそのトークン開始権獲得フレームを廃棄するとともに、新たなトークン開始権獲得フレームを発行する。つまり、トークン開始権獲得フレームがリング上を巡回するにしたがって、トークン開始権獲得フレームを送出する通信ノードは、固有情報が最も小さい通信ノード（１局１０−１）のみに限定される。

その後、図４−１０に示されるように、固有情報が最も小さい１局１０−１の通信処理部１７−１のトークン開始権獲得処理部２１は、自局が発行した第２のトークン開始権獲得フレーム３０１−２を受信すると、その時点以降のトークン開始権獲得フレームの送出を停止する。また、自局が発行したトークン開始権獲得フレーム３０１−２を取得したことによって、１局１０−１がトークン開始権を獲得した（勝った）通信ノードとなり、以後の処理では、トークン発行局となる。

ついで、図４−１１に示されるように、トークン開始権を獲得した１局１０−１の通信処理部１７−１のトークン開始処理部２２は、トークン開始通知フレーム３１１−１を所定の時間間隔で送出し始める。その後、図４−１２〜図４−１４に示されるように、トークン開始通知フレーム３１１−１〜３１１−２を受信した通信ノード（２局１０−２、３局１０−３）は、そのトークン開始通知フレーム３１１−１〜３１１−２を転送するとともに、トークンパッシングに備える。また、１局１０−１は自身が発行したトークン開始権獲得フレーム３０１−４を廃棄する。

その後、図４−１５に示されるように、トークン開始通知フレームを送出している１局１０−１の通信処理部１７−１のトークン開始処理部２２は、リングを巡回して自局にトークン開始通知フレーム３１１−１が戻ってきたことで、リング上にはトークン開始権獲得フレームがすべてなくなった（廃棄された）ことを確認し、トークンパッシングを開始する。以上により、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トークン発行方法が終了する。

なお、上述した説明は一例であり、たとえばネットワークを構成する通信ノード１０−１〜１０−４のうち最も大きい値を有する固有情報が付与された通信ノードにトークン開始権を与えるようにしてもよい。

ところで、上記の説明でトークン発行局となった１局１０−１が、すぐにトークンを発行せずにトークン開始通知フレーム３１１を出力する理由について説明する。各通信ノード１０−１〜１０−４は、後述する実施の形態で示すようにネットワークのフレームを監視する図示しないフレーム監視機能を搭載している。そして、このフレーム監視機能によって、タイムアウトが発生した場合に、トークンフレームが消失したと判断し、トークン開始権獲得フレームの送信を開始する。このとき、トークン開始権獲得フレームを発行した通信ノード１０以外の通信ノードは、トークン開始権獲得フレームを受信することで、通常の通信状態（トークンパッシング状態）からトークン開始権獲得処理状態へと切り替わり、上述した工程と同様に再度トークン発行局を決定する。ここで、トークン開始通知フレームを発行せずに、トークン発行局を決める工程で、通信ノード１０がトークン開始権を獲得できずに負けた場合に、すぐにトークンパッシングに備える状態にしてしまうと、そのトークン発行局を決める工程が完了せずトークン発行局がまだ決まっていない状態にある場合には、他の通信ノード１０が発行したトークン開始権獲得フレームを受信することになり、トークン開始権獲得処理状態へと遷移してしまう。そうすると、負けた通信ノード１０は、再びトークン開始権獲得フレームを送出し始め、トークン発行局を決める工程が収束しなくなってしまうことになる。そこで、このような状況を防ぐために、ここでは、トークン発行局を決める工程の途中で、負けた通信ノード１０がトークンパッシング状態へと切り替わるように設定せずに、トークン開始通知フレーム３１１を受信してからトークンパッシング状態に備えるようにしている。

この実施の形態１によれば、異なるベンダによって製造された通信ノード１０でリングが構成されるマルチベンダ環境下においても、通信ノード１０に対してユニークに付与された固有情報の大小に基づいて、トークンフレームを発行するトークン発行局が一意に決定されるという効果を有する。また、固有情報としてＭＡＣアドレスを用いることによって、ユーザが設定した固有情報とは異なり、重複が発生しないので、必ず一意に一台のトークン発行局が決定されるという効果も有する。

さらに、各通信ノード１０は、トークン開始権が獲得できないと判定されるまで、トークン開始権獲得フレームを所定の時間間隔で発行するようにしているので、ネットワーク上の何らかの原因によってトークン開始権獲得フレームが消失したとしても、後に発行されるトークン開始権獲得フレームを用いてトークン開始権を獲得するための判定を行うことができるという効果も有する。また、ネットワーク上に不要なフレームがなくなり、受信したフレームの誤認識を防ぐこともできるという効果を有する。

実施の形態２．
この実施の形態２では、何らかの不確定要因によってトークンフレームが消失してしまった場合のトークン発行処理について説明する。

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の通信ノードの通信処理部１７は、フレーム監視部３１をさらに備える。このフレーム監視部３１は、リングが通常の通信状態にある場合に、リング上に流れるフレームを監視し、トークンフレームと他のフレームがリング上を所定の時間の間、流れない状態が継続した場合に、トークンフレームが消失したと判定する。

また、トークン開始権獲得処理部２１は、フレーム監視部３１によってトークンフレームが消失したと判定されると、トークン開始権獲得フレームの送出を開始する。しかし、トークンパッシング状態にある通信ノードが他の通信ノードからのトークン開始権獲得フレームを受信した場合には、そのトークン開始権獲得フレームの送信元通信ノードの固有情報が自通信ノードの固有情報よりも大きいときだけ、受信したトークン開始権獲得フレームを廃棄し、自通信ノードからのトークン開始権獲得フレームを送出する処理を開始する。なお、その他の構成は上述した説明と同一であり、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６−１〜図６−１７は、リング状通信システムにおけるトークン開始権獲得処理の手順の一例を模式的に示す図である。まず、通常のトークンリング方式の通信状態から何らかの不確定要因によってトークンフレームが消失してしまったとする。その後、図６−１に示されるように、３局１０−３の通信処理部１７−３のフレーム監視部３１が、最初にトークンフレームの消失を検出すると、トークン開始権獲得処理部２１は、トークン開始権獲得フレーム３０３−１を所定の時間間隔で送出し始める。

その後、図６−２に示されるように、トークンパッシング中の４局１０−４が、３局１０−３が発行したトークン開始権獲得フレーム３０３−１を受信すると、その通信処理部１７−４のトークン開始権獲得処理部２１は、自局の固有情報とトークン開始権獲得フレーム３０３−１の送信元通信ノード（３局１０−３）の固有情報とを大小比較する。なお、ここでも実施の形態１と同様に各局の固有情報には、１局＜２局＜３局＜４局の大小関係があるものとする。その結果、４局１０−４は、自局の固有情報よりも小さい固有情報を持った通信ノードからのトークン開始権獲得フレームを受信したことになるので、トークン開始権を得られず、負けた状態になる。そして、図６−３に示されるように、４局１０−４は、トークンパッシングを停止し、受信したトークン開始権獲得フレーム３０３−１をそのまま転送する。

一方、図６−４〜図６−５に示されるように、トークン開始権獲得フレーム３０３−１はつぎに１局１０−１に到達する。１局１０−１でも同様にトークン開始権獲得フレームの送信元通信ノード（３局１０−３）の固有情報と自局の固有情報との大小比較が行われる。自局の固有情報よりも大きい固有情報を持った通信ノードからのトークン開始権獲得フレームを受信した１局１０−１の通信処理部１７−１のトークン開始権獲得処理部２１は、トークンパッシングを停止するとともに、受信した３局１０−３のトークン開始権獲得フレーム３０３−１を廃棄し、自局からトークン開始権獲得フレーム３０１−１を所定の時間間隔で送出し始める。図６−６〜図６−７に示されるように、トークン開始権獲得フレームが巡回して、つぎのトークン開始権獲得フレームを受信した１局１０−１、２局１０−２、４局１０−４でも同様の処理が行われる。この過程で、自局の固有情報よりも小さい固有情報を有するトークン開始権獲得フレーム３０１−１を受信した２局１０−２もトークン開始権を得られない負けた状態となる。

その後、図６−８〜図６−９に示されるように、最初にトークン開始権獲得フレーム３０３−１を送出した３局１０−３が、１局１０−１からのトークン開始権獲得フレーム３０１−１を受信すると、その通信処理部１７−３のトークン開始権獲得処理部２１は、自局の固有情報とトークン開始権獲得フレーム３０１−１中の送信元通信ノード（１局１０−１）の固有情報との大小比較を行う。ここでは、３局１０−３は、自局の固有情報よりも小さい固有情報を有する１局１０−１からのトークン開始権獲得フレーム３０１−１を受信しているので、トークン開始権を得られず負けた状態となる。そして、受信した１局１０−１のトークン開始権獲得フレーム３０１−１を転送するとともに、自局からのトークン開始権獲得フレームの送出処理を停止する。

なお、このときも、自局の固有情報よりも大きい固有情報を持った通信ノードからのトークン開始権獲得フレームを受信した通信ノード（１局１０−１）は、受信したトークン開始権獲得フレームを破棄し、自通信ノードからのトークン開始権獲得フレームの送信を継続する。

ついで、図６−１０〜図６−１１に示されるように、トークン開始権獲得フレーム３０１−１，３０１−２がリング上を巡回するにしたがって、トークン開始権獲得フレームを送出する通信ノードが、固有情報の最も小さい通信ノード（１局１０−１）のみに限定される。

その後、図６−１２に示されるように、固有情報の最も小さい１局１０−１の通信処理部１７−１のトークン開始権獲得処理部２１は、自局が発行したトークン開始権獲得フレーム３０３−１を最初に受信すると、その時点以降のトークン開始権獲得フレームの送出を停止する。また、自局が発行したトークン開始権獲得フレーム３０３−１を獲得したことによって、１局１０−１はトークン開始権を獲得した（勝った）通信ノードとなり、以後の処理では、トークン発行局となる。

ついで、図６−１３に示されるように、トークン開始権を獲得した１局１０−１の通信処理部１７−１のトークン開始処理部２２は、トークン開始通知フレーム３１１−１を所定の時間間隔で送出し始める。その後、図６−１４〜図６−１７に示されるように、トークン開始通知フレーム３１１−１〜３１１−４を受信した２局１０−２〜４局１０−４は、そのトークン開始通知フレーム３１１−１〜３１１−４を転送するとともに、トークンパッシングに備える。また、１局１０−１は自身が発行したトークン開始権獲得フレーム３０１−２を廃棄する。

その後、図６−１７に示されるように、トークン開始通知フレーム３１１−１〜３１１−４を送出している１局１０−１の通信処理部１７−１のトークン開始処理部２２は、自局にトークン開始通知フレーム３１１−１が戻ってきたことで、リング上にはトークン開始権獲得フレームがすべてなくなった（廃棄された）ことを確認し、トークンパッシングを開始する。以上により、トークン発行方法が終了する。

なお、上述した説明は一例であり、たとえばネットワークを構成する通信ノード１０−１〜１０−４のうち最も大きい値を有する固有情報が付与された通信ノードにトークン開始権を与えるようにしてもよい。

この実施の形態２によれば、全通信ノードがトークンフレームの消失を即座に検知し、検知した通信ノードが、トークンパッシング状態からトークン開始権獲得状態に移るようにしたので、速やかにトークンパッシングの再開を行うことが可能となる。また、ネットワーク上に不要なフレームがなくなり、受信したフレームの誤認識を防ぐこともできるという効果を有する。

実施の形態３．
この実施の形態３では、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トークンパッシング方式で通信を行う場合について説明する。

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。この通信ノード１０の通信処理部１７は、通信権獲得処理部４１、論理的リング状態制御部４２およびデータフレーム通信処理部４３を備える。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する。

通信権獲得処理部４１は、自通信ノードがデータの送信を行いたい場合に、リング上を流れているトークンフレームを取得して通信権を獲得するとともに、トークンフレームを取得したことを示すトークン受信完了通知フレーム（以下、トークンＡｃｋフレームという）を、トークンフレームを解放した通信ノード宛に送信する。また、通信権獲得処理部４１は、データフレーム通信処理部４３によってデータフレームの送信が終了するとトークンフレームを解放する。

論理的リング状態制御部４２は、通信権獲得処理部４１によって通信権が獲得された場合に、自通信ノード内のリングを論理的に切断して自通信ノードで受信されるすべてのフレームを転送しないで廃棄する送信モードと、他通信ノードからトークンＡｃｋフレームを受信した場合に、論理的なリングの切断を終了して自通信ノードで受信されるすべてのフレームを転送するリピートモードと、の状態を切り分ける制御を行う。

データフレーム通信処理部４３は、通信権が獲得されると、送信したいデータをデータフレームとして送信し、自通信ノードが送信する。このとき通信されるデータフレームの構造は、通常のイーサネット（登録商標）フレームと同じであり、宛先ＭＡＣアドレスや送信元ＭＡＣアドレスが含まれる。また、データフレーム通信処理部４３は、他通信ノードから自通信ノード宛のデータフレームを受信する処理する処理を行う。なお、データフレーム通信処理部４３は、自通信ノードが送信モードにある場合には、受信したすべてのフレームを転送せずに廃棄し、自通信ノードがリピートモードにある場合には、受信したすべてのフレームを転送する。

図８−１〜図８−５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けるトークンパッシング方式での通信処理手順の一例を示す図である。なお、ここでは、通信伝文として送信されるデータフレームはブロードキャストでリング上の全通信ノードを宛先とする場合を例に挙げる。

まず、既にトークンフレーム３２０を獲得している１局１０−１は、その通信処理部１７−１の論理的リング状態制御部４２によって自局内のリングが論理的に切断された送信モードの状態にあり、データフレーム通信処理部４３による通信伝文（以下、データフレームという）３２１の送出と、自局が発行したデータフレーム３２１に対する終端処理（廃棄処理）を行う。また、データフレーム通信処理部４３によるすべてのデータフレーム３２１の送出が完了すると、通信権獲得処理部４１はトークンフレーム３２０を送信する。なお、トークンフレーム３２０を送信した後も、１局１０−１は送信モード状態のままである（図８−１）。なお、この図８−１の２局１０−２〜４局１０−４に示されるように、Ａポート１１−２〜１１−４からＢポート１４−２〜１４−４に実線が延びている状態がリピートモードを示しており、１局１０−１のように、Ａポート１１−１からＢポート１４−１に実線が延びていない状態がリングが論理的に切断された送信モードを示している。

ついで、トークンフレーム３２０を受信した２局１０−２は、その通信処理部１７−２の通信権獲得処理部４１でトークンフレーム３２０を終端（取得）する。そして、通信権獲得処理部４１は、１局１０−１からトークンフレーム３２０を受信したので、トークＡｃｋフレーム３３１をトークン解放局である１局１０−１宛てに送信する。また、論理的リング状態制御部４２は、自局内のリングを論理的に切断して、送信モードへと遷移する。そして、データフレーム通信処理部４３によるデータフレーム３２２の送出と、自局が発行したデータフレーム３２２に対する終端処理が行われる。データフレーム通信処理部４３によるすべてのデータフレーム３２２の送出が完了すると、通信権獲得処理部４１はトークンフレーム３２０を送信する。なお、トークンフレーム３２０を送信した後も、２局１０−２は送信モード状態のままである（図８−２）。

その後、フレームが巡回し、１局１０−１は、自身で発行したデータフレーム３２１を受信する。このとき、１局１０−１は送信モードにあるので、そのデータフレーム通信処理部４３は受信したデータフレーム３２１を廃棄する（図８−３）。

続いて、１局１０−１は、自局宛のトークンＡｃｋフレーム３３１を受信する。このとき、１局１０−１は、送信モードにあるので、そのデータフレーム通信処理部４３は受信したトークンＡｃｋフレーム３３１を廃棄するとともに、論理的リング状態制御部４２は、トークンＡｃｋフレーム３３１を受信したことによって、自局の状態を送信モードから論理的なリングの切断を終了したリピートモードへと遷移させる（図８−４）。その後は、１局１０−１のＡポート１１−１から受信したフレームはすべて転送されるようになる（図８−５）。以上の図８−１〜図８−５に示される処理を各局が行うことによって、トークンパッシング方式の通信が行われる。

この実施の形態３によれば、各通信ノード１０に対して、通信権を獲得した通信ノード１０にはその通信ノード１０内で論理的にリングを切断する送信モードと、通信権を獲得していない通信ノード１０には受信したフレームを転送するリピートモードと、を設けるようにしたので、通信権を獲得した通信ノード１０が自通信ノード１０発のフレームを、断片化を発生させずに廃棄することができるという効果を有する。

また、トークンフレームを取得して通信権を獲得した通信ノード１０が、トークンＡｃｋフレームをトークンフレームの送出元通信ノードに送信するようにしたので、このトークンＡｃｋフレームを用いて、送信モードからリピートモードへの切換を行うことができるという効果を有する。これにより、自通信ノード１０が発行したフレームとトークンＡｃｋフレームとをリング内から除去することができ、不要なフレームをリング上に滞留させることを防ぐことができる。

実施の形態４．
実施の形態３では、トークンフレームを解放して送信モード状態にある通信ノード（以下、トークン解放通信ノードという）は、つぎにトークンフレームを獲得した通信ノード（以下、トークン獲得通信ノードという）からの自局宛のトークンＡｃｋフレームを受信することによって、送信モードからリピートモードへと状態を遷移させるようにしていた。しかし、この場合、トークン獲得通信ノードから送出されたトークンＡｃｋフレームが何らかの原因によって消失してしまう場合もある。この実施の形態４では、トークンＡｃｋフレームがトークン解放通信ノードに到達する前に消失してしまった場合のトークンパッシング方式の通信方法について説明する。

この実施の形態４における通信ノードの機能構成は実施の形態３の図７と同一である。しかし、この実施の形態４では、図７の通信処理部１７の論理的リング状態制御部４２は、送信モード状態にある場合に、自通信ノード宛のトークンＡｃｋフレームを受信する前に、他の通信ノード（トークン獲得通信ノード）が送信したデータフレームを受信した場合には、リピートモードに遷移する機能をさらに備えている。

図９−１〜図９−３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けるトークンパッシング方式での通信処理手順の一例を示す図である。まず、実施の形態３の図８−１〜図８−２で説明したように、２局１０−２は、データフレーム３２１を送出してトークンフレーム３２０を解放した１局１０−１からトークンフレーム３２０を取得し、トークン解放通信ノードである１局１０−１宛のトークンＡｃｋフレーム３３１と、データフレーム３２２とをリング上に送出する。

その後、フレームが巡回し、１局１０−１は、自身で発行したデータフレーム３２１を受信する。このとき、１局１０−１は送信モードにあるので、そのデータフレーム通信処理部４３は受信したデータフレーム３２１を廃棄する。また、このとき４局１０−４と１局１０−１の間のリング上で不確定要因によってトークンＡｃｋフレーム３３１が消失したものとする（図９−１）。

その後、１局１０−１は、自局宛のトークンＡｃｋフレーム３３１を受信することなく、他局（２局１０−２）が発行したデータフレーム３２２を受信する（図９−２）。１局１０−１の通信処理部１７−１の論理的リング状態制御部４２は、トークンＡｃｋフレーム３３１を受信しないで他局のデータフレーム３２２を受信したことを検知し、自局の状態を送信モードからリピートモードへと切り替え、１局１０−１内の論理的なリングの切断を終了させる。これによって、１局１０−１の通信処理部１７−１のデータフレーム通信処理部４３は、受信した２局１０−２からのデータフレーム３２２をそのまま転送するとともに、以後受信するフレームのすべても転送する（図９−３）。

この実施の形態４によれば、トークンＡｃｋフレームの後にはデータフレームが届くことを利用して、トークンＡｃｋフレームが消失してしまった場合でも、トークン解放通信ノードを送信モードからリピートモードへと状態を遷移させることができる。その結果、トークンＡｃｋフレームが消失してしまった場合でも、その後に続くフレームが不用意に廃棄されることがないという効果を有する。

実施の形態５．
実施の形態４では、トークン解放通信ノードは、自局宛のトークンＡｃｋフレームが消失してしまった場合でも、その後に受信するデータフレームの受信によって、送信モードからリピートモードへと状態を遷移させるようにしていた。しかし、この場合、トークン獲得通信ノードから送出されたトークンＡｃｋフレームに加えて、データフレームも何らかの原因によって消失してしまう場合もある。この実施の形態５では、トークン獲得通信ノードによって発行されたトークンＡｃｋフレームとデータフレームがトークン解放通信ノードに到達する前に消失してしまった場合のトークンパッシング方式の通信方法について説明する。

この実施の形態５における通信ノードの機能構成は実施の形態３の図７と同一である。しかし、この実施の形態５では、図７の通信処理部１７の論理的リング状態制御部４２は、送信モードの状態で、自通信ノード宛のトークンＡｃｋフレームを受信する前に他通信ノード（トークン獲得通信ノード）が送信したデータフレームを受信した場合、または自通信ノード宛のトークンＡｃｋフレームと他通信ノード（トークン獲得通信ノード）が発行したデータフレームを受信する前に、さらに別の通信ノードが発行した他通信ノード宛のトークンＡｃｋフレームを受信した場合には、リピートモードに遷移する機能をさらに備えている。

図１０−１〜図１０−２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けるトークンパッシング方式での通信処理手順の一例を示す図である。まず、実施の形態３の図８−１〜図８−２で説明したように、２局１０−２は、データフレーム３２１を送出してトークンフレーム３２０を解放した１局１０−１からトークンフレーム３２０を取得し、トークン解放通信ノードである１局１０−１宛のトークンＡｃｋフレーム３３１と、データフレーム３２２とをリング上に送出し、その後トークンフレーム３２０を解放する。その後、実施の形態４の図９−１で説明したように、フレームが巡回し、１局１０−１は、自身で発行したデータフレーム３２１を受信すると、そのデータフレーム３２１を廃棄する。また、このとき３局１０−３がトークンフレーム３２０を取得し、４局１０−４と１局１０−１の間のリング上で不確定要因によってトークンＡｃｋフレーム３３１が消失したものとする。

さらに、フレームが巡回するが、２局１０−２が発行したデータフレーム３２２も４局１０−４と１局１０−１の間の伝送路上で消失したものとする。一方、トークンフレーム３２０を取得した３局１０−３の通信権獲得処理部４１は、トークンフレーム３２０の送信元である２局１０−２を宛先とするトークンＡｃｋフレーム３３２を送信する。その後、３局１０−３のデータフレーム通信処理部４３は、データフレーム３２３を送信する（図１０−１）。

その後、１局１０−１は、自局宛のトークンＡｃｋフレーム３３１と他局（２局１０−２）が発行したはずのデータフレーム３２２を受信することなく、３局１０−３が発行した２局１０−２宛のトークンＡｃｋフレーム３３２を受信する。１局１０−１の通信処理部１７−１の論理的リング状態制御部４２は、自局宛のトークンＡｃｋフレーム３３１と２局１０−２が発行したデータフレーム３２２を受信しないで、３局１０−３が発行した２局１０−２宛のトークンＡｃｋフレーム３３２を受信したことを検知し、自局の状態を送信モードからリピートモードへと切り替え、１局１０−１内の論理的なリングの切断を終了させる。これによって、１局１０−１の通信処理部１７−１のデータフレーム通信処理部４３は、受信した３局１０−３が発行した２局１０−２宛のトークンＡｃｋフレーム３３２をそのまま転送するとともに、以後受信するフレームもすべて転送する（図１０−２）。

この実施の形態５によれば、トークンＡｃｋフレームの後にはデータフレーム（データフレーム）が届き、データフレームの後には他の通信ノードが発行した他局宛のトークンＡｃｋフレームが届くことを利用して、トークンＡｃｋフレームやデータフレームが消失してしまった場合でも、トークン解放通信ノードを送信モードからリピートモードへと状態を遷移させることができる。その結果、トークンＡｃｋフレームやデータフレームが消失してしまった場合でも、その後に続くフレームが不用意に廃棄されることがないという効果を有する。

実施の形態６．
実施の形態５では、トークン解放通信ノードは、自通信ノード宛のトークンＡｃｋフレームとそれに続くデータフレームが消失してしまった場合でも、その後に受信する他局が発行したその他通信ノード宛のトークンＡｃｋフレームの受信によって、送信モードからリピートモードへと状態を遷移させるようにしていた。この実施の形態６では、さらに、他通信ノードが発行したその他の通信ノード宛のトークンＡｃｋフレームやデータフレームなども消失してしまい、自通信ノード宛のトークンＡｃｋフレームを受信するはずだった通信ノードが、トークンＡｃｋフレームやデータフレームを受け取ることなくトークンフレームを受信した場合のトークンパッシング方式の通信方法について説明する。

この実施の形態６における通信ノードの機能構成は実施の形態３の図７と同一である。しかし、この実施の形態６では、図７の通信処理部１７の通信権獲得処理部４１は、送信モードの状態で、自通信ノード宛のトークンＡｃｋフレームのほか、他通信ノードの発行したデータフレームや他通信ノード宛のトークンＡｃｋフレームを受信することなく、再びトークンフレームを受信した場合には、トークンフレームを取得し、トークンフレームの発行元通信ノードにトークンＡｃｋフレームを送信する機能をさらに備え、データフレーム通信処理部４３は、自通信ノード宛のトークンＡｃｋフレームを受信する前に受信した自通信ノードが発行したデータフレームを再び送信する機能をさらに備えている。

図１１−１〜図１１−５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けるトークンパッシング方式での通信処理手順の一例を示す図である。まず、実施の形態３の図８−１〜図８−２で説明したように、２局１０−２は、データフレーム３２１を送出してトークンフレーム３２０を解放した１局１０−１からトークンフレーム３２０を取得し、トークン解放通信ノードである１局１０−１宛のトークンＡｃｋフレーム３３１と、データフレーム３２２とをリング上に送出した後トークンフレームを解放する。

その後、フレームが巡回し、１局１０−１は、自身で発行したデータフレーム３２１を受信する。このとき、１局１０−１は送信モードにあるので、そのデータフレーム通信処理部４３は受信したデータフレーム３２１を廃棄する。また、このとき、３局１０−３はトークンフレーム３２０を取得して通信権を獲得し、４局１０−４と１局１０−１の間のリング上で不確定要因によって１局１０−１宛てのトークンＡｃｋフレーム３３１が消失したものとする（図１１−１）。

さらに、フレームが巡回するが、２局１０−２が発行したデータフレーム３２２と、３局１０−３がトークンフレーム３２０を取得した際に２局１０−２宛に発行したトークンＡｃｋフレーム３３２も、４局１０−４と１局１０−１の間のリング上で不確定要因によって消失したものとする。このとき、３局１０−３は、データフレーム３２３を送出した後、トークンフレーム３２０を解放する（図１１−２）。

さらにフレームが巡回し、４局１０−４がトークンフレーム３２０を取得して通信権を獲得する。また、３局１０−３が発行したデータフレーム３２３と、４局１０−４がトークンフレーム３２０を発行した際に３局１０−３宛に発行したトークンＡｃｋフレーム３３３も、４局１０−４と１局１０−１の間のリング上で不確定要因によって消失したものとする（図１１−３）。

ついで、４局１０−４がデータフレーム３２４を送信してトークンフレーム３２０を解放する。このとき、４局１０−４が発行したデータフレーム３２４も、４局１０−４と１局１０−１の間のリング上で不確定要因によって消失したものとする（図１１−４）。その後、１局１０−１は４局１０−４で解放されたトークンフレーム３２０を受信する。１局１０−１の通信権獲得処理部４１は、先に自局で発行したデータフレーム３２１を受信した後、自通信ノード宛のトークンＡｃｋフレーム３３１や他局のデータフレーム３２２〜３２４や他局宛のトークンＡｃｋフレーム３３２，３３３をまったく受信しない状態で再びトークンフレーム３２０を受信したので、受信したトークンフレーム３２０を取得し、通信権を獲得する。ついで、通信権獲得処理部４１は、トークン解放通信ノードである４局１０−４にトークンＡｃｋフレーム３３４を送信する（図１１−５）。また、データフレーム通信処理部４３は、図８−１で送信したデータフレーム３２１を再び送信した後、トークンフレーム３２０を解放する。なお、論理的リング状態制御部４２は、１局１０−１がトークンフレーム３２０を受信した際に既に送信モードであるので、状態の切換を行わない。

なお、この後、２局１０−２以降の通信ノード（３局１０−３と４局１０−４）は、フレームの消失が起こらなければ、１局１０−１が送信した４局１０−４宛のトークンＡｃｋフレーム３３４を用いて、実施の形態５で説明したように送信モードからリピートモードへの状態の切換が行われる。

この実施の形態６によれば、自局宛のトークンＡｃｋフレームを受信するはずだった通信ノードが、トークンＡｃｋフレームやデータフレームを受け取ることなくトークンフレームを受信した場合には、そのトークンフレームを取得し、自局宛のトークンＡｃｋフレームを受信する前に受信したデータフレームと同じデータフレームを送信するようにしたので、データを確実に宛先通信ノードに届けることができるという効果を有する。

実施の形態７．
この実施の形態７では、トークンパッシング方式での通信中に、トークンフレームが不確定要因によって消失してしまった場合における、トークンフレームの再生成処理について説明する。

図１２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。この通信ノード１０は、実施の形態２の図５と実施の形態３の図７を組み合わせた構成を有するものである。つまり、この通信ノード１０の通信処理部１７は、トークン開始権の獲得処理を行うトークン開始権獲得処理部２１と、トークン開始権を獲得した通信ノードがリング上のすべての通信ノードに対してトークンパッシング方式での通信を開始する通知を行うトークン開始処理部２２と、リング中を流れるトークンフレーム、トークンＡｃｋフレームおよびデータフレームを監視するフレーム監視部３１と、トークンパッシング方式での通信が開始された状態で、通信権を獲得する処理を行う通信権獲得処理部４１と、通信ノード内のリングを論理的に切断された状態と論理的に接続された状態との間で切換える制御を行う論理的リング状態制御部４２と、データフレームの通信処理を行うデータフレーム通信処理部４３と、を備える。

ここで、フレーム監視部３１は、リング上に流れるトークンフレーム、トークンＡｃｋフレームおよびデータフレームを含むすべてのフレームを監視し、所定の時間以上フレームがリング上に流れない場合にトークンが消失したことを検出する。

図１３−１〜図１３−４は、トークンフレームの消失によるトークンフレームの再生処理の手順の一例を模式的に示す図である。なお、これらの図で各局１０−１〜１０−４のＡポート１１−１〜１１−４の上に付されている黒丸は、通信処理部１７−１〜１７−４に設けられるフレーム監視部３１−１〜３１−４を示している。まず、１局１０−１がトークンフレーム３２０を取得して、データフレーム３２１を送信した後、トークンフレーム３２０を解放する。その後、不確定要因によってトークンフレーム３２０が１局１０−１と２局１０−２との間のリング上で消失したものとする（図１３−１）。このとき、データフレーム３２１を送出した１局１０−１のみが送信モードであり、２局１０−２〜４局１０−４はリピートモードである。

１局１０−１が発行したデータフレーム３２１が巡回して、再び１局１０−１に戻って受信されると、１局１０−１は送信モードにあるので、受信したデータフレーム３２１を廃棄する（図１３−２）。また、２局１０−２のフレーム監視部３１−２は、最後にデータフレーム３２１を受信し、転送してから所定の時間以上フレームを受信しないこと（リング上にフレームが流れないこと）を検出する（図１３−３）。つまり、フレーム監視部３１−２は、トークンフレーム３２０が消失したことを検出する。これにより、２局１０−２の通信処理部１７−２のトークン開始権獲得処理部２１は、実施の形態２で説明したトークン開始権の獲得処理を実施してトークンフレーム３２０を再生成する処理を開始する（図１３−４）。ここでは、２局１０−２がトークン開始権獲得フレーム３０２−１を所定の時間間隔で送出した状態が示されている。

なお、図１３−３において、２局１０−２が最初にトークンフレーム３２０が消失したことを検出するのは、トークンフレーム３２０が消失した位置の下流側に位置する通信ノードのうち、トークンフレーム３２０が消失した位置に最も近い通信ノードだからである。この場合には、トークンフレーム３２０が消失したと判定するための時間（タイマ値）はリング上のすべての通信ノード１０−１〜１０−４で一定であることを前提としている。

この実施の形態７によれば、トークンパッシング方式の通信を行っている最中に、トークンフレームが消失した場合でも、その消失を検出することができるので、速やかにトークンフレームを再生成することができる。その結果、トークンフレームの消失から自動的に復旧することができるという効果を有する。

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。

１０，１０−１〜１０−４ 通信ノード
１１，１１−１〜１１−４ Ａポート
１２，１２−１〜１２−４ Ｂポート
１７，１７−１〜１７−４ 通信処理部
２１ トークン開始権獲得処理部
２２ トークン開始処理部
３１ フレーム監視部
４１ 通信権獲得処理部
４２ 論理的リング状態制御部
４３ データフレーム通信処理部

Claims (6)

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、
   トークンフレームを取得して通信権を獲得すると、前記トークンフレームの送信元通信ノードを宛先とするトークン受信完了通知フレームを送信し、データフレームの送信処理が終了すると前記トークンフレームを解放する通信権獲得処理手段と、
   通信権を獲得すると、自通信ノード内の論理的な接続を切断する送信モードと、自通信ノード宛のトークン受信完了通知フレームを受信すると、自通信ノード内の論理的な接続の切断を終了するリピートモードと、の状態を切り替える論理的リング状態制御手段と、
   データフレームの送受信を行うデータフレーム通信処理手段と、
   を備え、
   前記データフレーム通信処理手段は、送信モードの状態の場合には受信したフレームをすべて廃棄し、リピートモードの状態の場合には受信したフレームを転送することを特徴とする通信ノード。
2. 前記論理的リング状態制御手段は、自通信ノード宛のトークン受信完了通知フレームを受信することなく他通信ノード宛のトークン受信完了通知フレームを受信すると、自通信ノードの状態をリピートモードへ切換えることを特徴とする請求項１に記載の通信ノード。
3. 前記データフレーム通信処理手段は、他通信ノード宛のトークン受信完了通知フレーム以降の受信したフレームを転送することを特徴とする請求項２に記載の通信ノード。
4. 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においてトークンパッシング方式で通信を行うトークンリング通信方法であって、
   トークンフレームを取得して通信権を獲得すると、前記トークンフレームの送信元通信ノードを宛先とするトークン受信完了通知フレームを送信する通信権獲得工程と、
   通信権を獲得すると、自通信ノード内の論理的な接続を切断し自通信ノードを送信モードに切換える送信モード切換工程と、
   所望の宛先の通信ノードにデータフレームを送信するデータフレーム送信工程と、
   送信するデータフレームの送信処理が終了すると前記トークンフレームを解放するトークンフレーム解放工程と、
   自通信ノード宛のトークン受信完了通知フレームを受信するまでに受信したフレームをすべて廃棄し、自通信ノード宛のトークン受信完了通知フレームを受信すると、自通信ノード内の論理的な接続の切断を終了し自通信ノードをリピートモードに切換え、以後に受信するフレームの転送を行うリピートモード切替工程と、
   を含むことを特徴とするトークンリング通信方法。
5. 前記リピートモード切替工程では、自通信ノード宛のトークン受信完了通知フレームを受信することなく他通信ノード宛のトークン受信完了通知フレームを受信した場合に、自通信ノードの状態をリピートモードへ切換えることを特徴とする請求項４に記載のトークンリング通信方法。
6. 前記リピートモード切替工程では、受信した前記他通信ノード宛のトークン受信完了通知フレーム以降の受信したフレームを転送することを特徴とする請求項５に記載のトークンリング通信方法。

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