JP5172015B2 - 通信管理装置、通信ノードおよびデータ通信方法 - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
この発明は、リング状に伝送路で接続された通信ノード間でトークンフレームを用いて通信を行う通信管理装置、通信ノードおよびデータ通信方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
伝送路に右回りまたは左回りに情報を流すことを切り替える第１と第２のポート、および第１と第２のポートのオン／オフ状態を制御する制御手段を有する親局と、伝送路に右回りまたは左回りに情報を流すことを切り替える第１と第２のポートを有する子局と、からなる通信装置が、第１のポートと隣接する他の通信装置の第２のポートとを接続するように、各通信装置間を伝送路でリング状（ループ状）に接続した通信システムにおいて、親局の制御手段が、いずれかの通信装置の第１または第２のポートをオフ状態とすることで、バス型の構成で通信を行うことを可能にした技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
この通信システムでは、通信を始める前に、断線の発生の有無や子局の故障の有無などを調べ、適切なバス型伝送路への再構成を行う処理が行われる。まず、親局の制御手段は、第１のポートをオフ状態とし、第２のポートをオン状態として、リング状の伝送路を強制的にバス型伝送路にし、すべての子局の第１のポートをオン状態とし、第２のポートをオフ状態とする。この状態で、親局の制御手段は、送信指令を送信すると、親局の第２のポートに接続される第１の子局のみから応答が返ってくる。そこで、この第１の子局の番号を、接続順序がわかるように子局位置認識エリアに格納する。
【０００４】
ついで、親局の制御手段は、応答が返ってきた第１の子局に対して、オフにしている第２のポートをオン状態とするように制御し、新たに送信指令を送信する。その結果、第１の子局の第２のポートに接続される第２の子局のみから応答が返ってくるので、親局の制御手段は、第１の子局のつぎに第２の子局が接続されていることを子局位置認識エリアに格納する。このような処理を繰り返し行い、子局からの新たな応答がない場合には、最後に応答を返した子局を末端の子局であると判断する。その後、親局の制御手段は、第１のポートをオン状態とし、第２のポートをオフ状態として、同じ処理を行って、通信システムの構成を把握する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２７８２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、再構成処理の際に、上記したように親局に接続されている子局を１回の処理で１台しか認識することができない。そのため、たとえば通信システムが数十台または数百台以上の通信装置で構成される場合には、再構成処理に要する時間が増大してしまうという問題点があった。そのため、このような通信システムを、数十台単位または数百台単位の通信装置が相互に接続されるＦＡ（Factory Automation）システムに適用することは難しいという問題点があった。また、各通信装置について、右回りに情報を送信する回路と左回りに情報を送信する回路を設ける必要があり、ハードウエアの製造コストが高くなってしまうという問題点があった。
【０００７】
また、特許文献１に記載の通信システムで、ケーブルが断線しかけている状態で、断線（異所）や活線（正常）の状態が交互に短時間に変化するようなケーブル状態が不安定な状態の場合についての対処法が示されていない。そのため、このような場合に確実にネットワークを制御することができないという問題点があった。
【０００８】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、通信装置が伝送路でリング状に接続された通信システムで、データフレームの送受信処理をライン型の接続の場合と同様に行うことができる通信システムにおいて、ネットワークの構成を把握する処理に要する時間を従来に比して短くすることができるとともに、装置構成を簡略化することができる通信管理装置、通信ノードおよびデータ通信方法を得ることを目的とする。また、ケーブル状態が不安定な状態でも確実にネットワークを制御することができる通信管理装置、通信ノードおよびデータ通信方法を得ることも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、この発明にかかる通信管理装置は、複数の通信ノードが伝送路を介してリング状に接続されたネットワーク内におけるトークンパッシング方式でのデータの送信を管理する通信管理装置であって、隣接する前記通信ノードと伝送路を介して接続する２つのポートと、自装置を含む前記ネットワーク上の通信ノードのいずれかのポートを、フレーム送受信不可能な無効の状態と、フレーム送受信可能な有効の状態とを切り替える指示を与えるライン接続管理手段と、前記ネットワーク内に存在する前記通信ノードを認識するネットワーク存在確認フレームをブロードキャストで送信し、前記通信ノードに隣接する通信ノードとそのポートの関係を含むネットワーク存在確認応答フレームを受信して、前記通信ノード間の接続状態を示すネットワーク接続情報を生成するネットワーク存在確認処理を行うネットワーク存在確認手段と、前記ネットワーク接続情報を用いてトークン巡回順序を決定するトークン巡回順序決定手段と、前記トークン巡回順序に基づいて、前記ネットワーク内の前記各通信ノードに対して、該通信ノードのつぎに前記送信権を与える通信ノードを通知するセットアップ処理を行うセットアップ処理手段と、トークンフレームを用いた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、前記ライン接続管理手段は、前記ネットワーク接続情報によって前記ネットワークがリング構成であると認識した場合には、前記ネットワークの接続状態がリング状とならないように、前記ネットワーク内のいずれかの通信ノードのいずれかのポートを無効化することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、通信装置が伝送路でリング状に接続された通信システムで、データフレームの送受信処理をライン型の接続の場合と同様に行うことができる通信システムにおいて、ネットワーク構成を把握する処理に要する時間を従来に比して短くすることができるとともに、装置構成を従来に比して簡略化することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、この実施の形態１によるトークンを用いて通信が行われる通信システムの一例を模式的に示す図である。
【図２−１】図２−１は、管理局の機能構成を模式的に示すブロック図である。
【図２−２】図２−２は、スレーブ局の機能構成を模式的に示すブロック図である。
【図３−１】図３−１は、ネットワーク存在確認フレームのフォーマットの一例を示す図である。
【図３−２】図３−２は、ネットワーク存在確認応答フレームのフォーマットの一例を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１による起動時のデータ通信方法の一例を示すシーケンス図である。
【図５】図５は、ネットワーク存在確認フレームの一例を示す図である。
【図６】図６は、ネットワーク存在確認応答フレームの一例を示す図である。
【図７】図７は、生成したネットワーク存在情報の一例を示す図である。
【図８−１】図８−１は、ネットワーク接続情報の生成方法の手順の一例を模式的に示す図である（その１）。
【図８−２】図８−２は、ネットワーク接続情報の生成方法の手順の一例を模式的に示す図である（その２）。
【図８−３】図８−３は、ネットワーク接続情報の生成方法の手順の一例を模式的に示す図である（その３）。
【図８−４】図８−４は、ネットワーク接続情報の生成方法の手順の一例を模式的に示す図である（その４）。
【図９】図９は、ネットワーク存在確認フレームの一例を示す図である。
【図１０】図１０は、ネットワーク存在確認応答フレームの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、ネットワーク接続情報の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態２によるスレーブ局の機能構成を模式的に示すブロック図である。
【図１３】図１３は、ネットワーク存在確認応答フレームの一例を示す図である。
【図１４】図１４は、実施の形態２による起動時のデータ通信方法の一例を模式的に示すシーケンス図である。
【図１５】図１５は、通信ノードがダウンした場合のリング再構成処理の手順の一例を示すシーケンス図である。
【図１６】図１６は、ケーブルが断線した場合のリング再構成処理の手順の一例を示すシーケンス図である。
【図１７】図１７は、実施の形態４による管理局の機能構成の一例を模式的に示すブロック図である。
【図１８】図１８は、通信ノードがダウンした場合のリング再構成処理の手順の一例を示すシーケンス図である。
【図１９】図１９は、ケーブルが断線した場合のリング再構成処理の手順の一例を示すシーケンス図である。
【図２０】図２０は、スレーブ局が復旧した場合のデータ通信方法の処理手順の一例を示すシーケンス図である。
【図２１】図２１は、トークン方式によるデータフレームの送信中の状態を示す図である。
【図２２】図２２は、図２１の状態からケーブルの接続を変更した状態を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる通信管理装置、通信ノードおよびデータ通信方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、こ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。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この実施の形態１によるトークンを用いて通信が行われる通信システムの一例を模式的に示す図である。この通信システムは、複数の通信ノードＸ，Ａ〜Ｄが伝送路１０１でリング状に接続された同一セグメントのネットワークによって構成される。また、通信ノードＸ，Ａ〜Ｄは、それぞれ２つのポートを有し、各通信ノードのポート間は、同軸ケーブルなどの半二重通信またはツイストペアケーブルや光ファイバなどの全二重通信が可能なケーブルを介して接続される。ここでは、イーサネット（登録商標、以下同じ）によって各通信ノードＸ，Ａ〜Ｄ間が接続されるものとする。また、この例では、通信ノードＸ，Ａ〜Ｄとして、同一セグメントのネットワーク内におけるデータ（フレーム）の送受信を管理する通信管理装置としての１台の管理局Ｘと、管理局Ｘによる設定に基づいてデータ（フレーム）の送信を行う４台のスレーブ局Ａ〜Ｄとが設けられる場合を示している。
【００１４】
この図１に示されるように、管理局Ｘの第１のポートＸ１にはスレーブ局Ａの第２のポートＡ２が接続される。また、スレーブ局Ａの第１のポートＡ１にはスレーブ局Ｂの第２のポートＢ２が接続され、スレーブ局Ｂの第１のポートＢ１にはスレーブ局Ｃの第２のポートＣ２が接続され、スレーブ局Ｃの第１のポートＣ１にはスレーブ局Ｄの第２のポートＤ２が接続される。そして、スレーブ局Ｄの第１のポートＤ１には管理局の第２のポートＸ２が接続され、各通信ノードがリング状に接続される構成となっている。別の見方をすると、管理局Ｘとスレーブ局Ａ〜Ｄとがライン状に接続されており、管理局Ｘとスレーブ局Ｄとの間に冗長の伝送路１０１を設けた構成となっている。
【００１５】
また、ここで、各通信ノードのＭＡＣ（Media Access Control）アドレス（図中、MAC_ADと表記）は、以下のように設定されているものとする。
管理局Ｘ＝１００
スレーブ局Ａ＝１
スレーブ局Ｂ＝２
スレーブ局Ｃ＝３
スレーブ局Ｄ＝４
【００１６】
この実施の形態１では、各通信ノードＸ，Ａ〜Ｄ間がリング（ループ）状にイーサネットで接続された通信システムにおいて、起動時に管理局Ｘが各通信ノード（管理局Ｘとスレーブ局Ａ〜Ｄ）の接続関係を把握し、通信システムがリング状である場合に、いずれかの通信ノードの一つのポートを無効として強制的にライン型の接続構成として通信を行うようにするものである。なお、この通信システムでは、トークンと呼ばれるデータ送信権を得るためのフレーム（トークンフレーム）を通信システム内の各通信ノードに順番に送信し、そのトークンを獲得した通信ノードが他の通信ノードに対してデータの送信を行う場合を例に挙げて説明する。
【００１７】
このように、通信システムは、物理的なネットワーク構成ではリング構成を有しているが、そのうちの少なくとも１つの通信ノードのポートを無効化することによって、データの送信処理は、各通信ノードがライン状に接続されたものとして処理を行えるようにしている。
【００１８】
図２−１は、管理局の機能構成を模式的に示すブロック図である。管理局は、隣接する通信ノード（スレーブ局）との間でイーサネットケーブルを接続するための２つのポート１１−１，１１−２と、ポート１１−１，１１−２を介したフレームの送受信処理や、ネットワークの接続構成を認識し、トークンフレームの送信順序を確立する処理などを行う通信処理部２０と、を備える。
【００１９】
ポート１１−１，１１−２は、第１のポート１１−１と第２のポート１１−２の２つのポートから構成される。これらの２つのポート１１−１，１１−２は、ともに隣接するスレーブ局のポートと接続される。
【００２０】
通信処理部２０は、タイマ２１と、ネットワーク存在確認処理部２２と、ネットワーク接続情報記憶部２３と、ライン接続管理部２４と、トークン巡回順序決定部２５と、トークン巡回順序情報記憶部２６と、セットアップ処理部２７と、トークンフレーム処理部２８と、データフレーム通信処理部２９と、を備える。
【００２１】
タイマ２１は、通信処理部２０内の処理部によって起動され、所定の時間を計測する機能を有する。この実施の形態１では、ポート１１−１，１１−２でスレーブ局からのネットワーク存在確認応答フレームを受信してから、所定の時間以上が経過したかを計時する。
【００２２】
ネットワーク存在確認処理部２２は、自装置の電源がオンされた後に、または後の実施の形態で説明するように予め定められた状態が発生した後に、通信システム（同一セグメントのネットワーク）を構成する通信ノードの接続状態を検出するためのネットワーク存在確認処理を行い、ネットワーク内における通信ノードの接続状態を認識する処理を行う。具体的には、ネットワーク存在確認フレームを作成してブロードキャストで送信し、通信システム内に存在する通信ノードからのネットワーク存在確認フレームに対する応答であるネットワーク存在確認応答フレームに含まれる情報から、ネットワークに存在する通信ノード間の接続状態であるネットワーク接続情報を生成する。なお、この明細書では、ネットワーク接続情報の生成は、ネットワーク存在確認応答フレームを受信するたびに行うものとする。
【００２３】
図３−１は、ネットワーク存在確認フレームのフォーマットの一例を示す図である。ネットワーク存在確認フレーム２００は、イーサネットフレームであり、宛先ＭＡＣアドレス（以下、ＤＡという）２０１と、送信元ＭＡＣアドレス（以下、ＳＡという）２０２と、イーサネットタイプ（ｔｙｐｅ）２０３と、上位層のデータを格納するデータ２０４と、自フレームのＤＡ２０１からデータ２０４までに格納されている情報にエラーが存在するか否かのチェック結果を格納するＦＣＳ（Frame Check Sequence）２０８と、を有する。
【００２４】
この実施の形態１では、データ２０４の一部に、フレーム種別情報２０５と、管理局のＭＡＣアドレス情報２０６と、自局のネットワーク存在確認フレームの送信ポート情報２０７と、を格納している。
【００２５】
フレーム種別情報２０５は、自イーサネットフレームがどのような種類のフレームであるかを識別するための情報である。ここでは、このフレーム種別情報２０５には、ネットワーク存在確認フレーム２００であることを示す情報が格納される。この例では、ネットワーク存在確認フレームを「TestData」と表記するものとする。
【００２６】
管理局のＭＡＣアドレス情報２０６には、管理局ＸのＭＡＣアドレスが格納される。また、自局のネットワーク存在確認フレームの送信ポート情報２０７には、通信ノードがネットワーク存在確認フレーム２００をどのポートから送信するかを示すポート情報を格納する。
【００２７】
図３−２は、ネットワーク存在確認応答フレームのフォーマットの一例を示す図である。このネットワーク存在確認応答フレーム２２０も、イーサネットフレームであり、データ２２４に、この実施の形態１で使用される情報を定義している。すなわち、データ２２４の一部に、フレーム種別情報２２５と、受信したネットワーク存在確認フレーム内のＳＡ情報２２６と、ネットワーク存在確認フレームを送信した局のポート情報２２７と、を格納している。
【００２８】
ここで、フレーム種別情報２２５には、ネットワーク存在確認応答フレーム２２０であることを示す情報が格納される。この明細書では、ネットワーク存在確認応答フレームを「TestDataACK」と表記するものとする。また、「受信したネットワーク存在確認フレーム内のＳＡ情報」２２６には、通信ノード（スレーブ局）が受信したネットワーク存在確認フレーム２００のＳＡ２０２エリアに格納されているＭＡＣアドレスが格納される。さらに、「ネットワーク存在確認フレームを送信した局のポート情報」２２７には、通信ノード（スレーブ局）が受信したネットワーク存在確認フレーム２００中のデータ２０４エリアの「自局のネットワーク存在確認フレームの送信ポート情報」２０７に格納されているポート情報が格納される。
【００２９】
ネットワーク存在確認処理部２２は、ネットワーク存在確認応答フレーム２２０を受信すると、データ２２４内の「受信したネットワーク存在確認フレーム内のＳＡ情報」２２６と「ネットワーク存在確認フレームを送信した局のポート情報」２２７とを、受信したネットワーク存在確認応答フレーム２２０の「ＳＡ」２２２に対応付けたネットワーク存在情報を生成する。そして、ネットワーク存在情報を用いて、自局に接続される通信ノードのポートを含めたつながり関係を、ネットワーク接続情報として作成する。
【００３０】
ネットワーク接続情報記憶部２３は、ネットワーク存在確認処理部２２によって生成されたネットワーク接続情報を記憶する。ネットワーク接続情報は、自装置の第１のポート１１−１の先に接続される通信ノード列と、第２のポート１１−２の先に接続される通信ノード列と、を含む。または、これらの通信ノード列を１つにまとめたものである。これらの通信ノード列には、ネットワーク内の通信ノードのポート間の接続関係も含まれる。
【００３１】
ライン接続管理部２４は、物理的にリング状に接続されたネットワークでフレームが周回してしまうことを防ぐために、ネットワーク接続情報に基づいてライン状の接続となるように、通信ノードのポートの有効化／無効化を行う。自装置以外の通信ノードのポートの有効化／無効化の処理は、どのポートを有効化／無効化するかを指定したポート制御フレームを、その通信ノード宛に送信することによって行う。なお、この実施の形態１では、ネットワーク接続情報によってネットワーク構成がリング状である場合には、ライン接続管理部２４は、自局の第１および第２のポート１１−１，１１−２のいずれか一方を無効化するものとする。ここで、ライン接続管理部２４によって、ポートが無効化されると、そのポートでのフレーム（データリンク層のフレーム）の送受信ができなくなる。また、ネットワーク接続情報によって、ネットワークがリング状でない場合には、ライン状の接続となるように各通信ノードのポートの有効化／無効化を制御する。
【００３２】
トークン巡回順序決定部２５は、ネットワーク存在確認処理部２２によるネットワーク存在確認処理の後、ネットワーク接続情報記憶部２３に記憶されているネットワーク接続情報を用いて、論理リングを構成する処理、すなわちトークンフレームの巡回順序を決定する処理を行う。トークンフレームの巡回順序は、どのように決定してもよいが、たとえばトークン巡回順序を決定する時点で有効化されている管理局のポートに接続されるスレーブ局の順とすることができる。決定されたトークンフレームの巡回順序は、トークン巡回順序情報としてトークン巡回順序情報記憶部２６に記憶される。
【００３３】
セットアップ処理部２７は、トークン巡回順序決定部２５によってトークン巡回順序情報が決定されると、そのトークン巡回順序情報を用いて、通信システム内の各通信ノード（スレーブ局）に対して、その通信ノードのつぎに送信権が与えられる通信ノードの情報を含むセットアップフレームを生成し、各通信ノードに送信する。また、セットアップ処理部２７は、セットアップフレームに対する応答であるセットアップ応答フレームがすべての通信ノードから受信されたかを判定し、すべての通信ノードからセットアップ応答フレームを受信した場合には、その旨をトークンフレーム処理部２８に通知する。
【００３４】
すべての通信ノードからセットアップフレームを受信したか否かを確認するには、たとえばネットワーク接続情報記憶部２３のネットワーク接続情報の対応するスレーブ局に、セットアップ応答フレームを受信したこと示すフラグを立てることによって行うことができる。
【００３５】
トークンフレーム処理部２８は、セットアップ処理部２７によって、通信システム内のすべての通信ノードからセットアップ応答フレームを受信した旨の通知を受けると、トークン巡回順序情報記憶部２６のトークン巡回順序情報にしたがって、トークンフレームを生成し、自局の有効に設定されているポートから送信する。
【００３６】
また、トークンフレーム処理部２８は、他の通信ノードから送信されたトークンフレームを受信すると、自局に送信権を与えるものであるか否かを判定する。その結果、自局に送信権を与えるものである場合には、データフレーム通信処理部２９によるデータフレームの送信処理が行われ、データフレームの送信処理後に、トークン巡回順序情報に基づいてつぎに送信権を得る通信ノードにトークンフレームが取得されるように送信する。また、自局に送信権を与えるものでない場合には、まだ送信権を得ないものと判定し、受信したトークンフレームは、受信したポートでない他のポートから転送（リピート）する。
【００３７】
データフレーム通信処理部２９は、データフレームの送受信処理を行う。たとえば、ＦＡネットワークにおいては、管理局に接続されるコントローラが、各スレーブ局Ａ〜Ｄに設定するデータを所定の周期で演算しており、そのデータをデータフレーム化して各スレーブ局Ａ〜Ｄに送信する。また、スレーブ局Ａ〜Ｄから送信されたデータフレームを受信したり、スレーブ局Ａ〜Ｄが他のスレーブ局に宛てたデータフレームを転送（リピート）したりする機能も有する。
【００３８】
なお、上述した図３−１〜図３−２に示される各フレームのフレーム種別情報２０５，２２５には、それぞれのフレームを識別するために「TestData」や「TestDataACK」などを格納する場合を示したが、それぞれのフレームに対して、そのフレームを一意に識別する数値を設定し、フレーム種別情報２０５，２２５にはその数値を格納するようにしてもよい。
【００３９】
図２−２は、スレーブ局の機能構成を模式的に示すブロック図である。スレーブ局は、隣接する通信ノード（管理局またはスレーブ局）との間でイーサネットケーブルを接続するための２つのポート５１−１，５１−２と、ポート５１−１，５１−２を介したフレームの送受信処理を行う通信処理部６０と、を備える。
【００４０】
ポート５１−１，５１−２は、管理局と同様に、第１のポート５１−１と第２のポート５１−２の２つのポートから構成される。これらの２つのポート５１−１，５１−２は、他の通信ノードと接続される。
【００４１】
通信処理部６０は、制御フレーム応答部６１と、ポート送受信制御部６２と、トークン巡回先情報記憶部６３と、トークンフレーム処理部６４と、データフレーム通信処理部６５と、を備える。
【００４２】
制御フレーム応答部６１は、管理局からのネットワーク存在確認フレーム２００やポート制御フレーム、セットアップフレームなどの制御フレームに対する応答を行う。たとえば、ネットワーク存在確認フレーム２００を受信すると、図３−２に示されるネットワーク存在確認応答フレーム２２０を生成して、管理局に返信する。また、自局宛のポート制御フレームを受信すると、ポート制御フレーム内のポートの有効／無効についての指示をポート送受信制御部６２に渡し、ポート送受信制御部６２でのポートの有効／無効処理が終了すると、ポート制御応答フレームを生成して、管理局に返信する。
【００４３】
さらに、自局宛てのセットアップフレームを受信すると、セットアップフレーム内からつぎにトークンフレームを送信する通信ノードを示すトークン巡回先情報を取得し、トークン巡回先情報記憶部６３に記憶するとともに、セットアップ応答フレームを生成して、管理局に返信する。なお、この明細書では、ネットワーク存在確認処理や論理リング構成処理のときに管理局とスレーブ局との間でやり取りされるフレームのことを制御フレームといい、論理リングが構成された後に、トークンフレームを獲得することによって送信されるフレームのことをデータフレームというものとする。
【００４４】
また、制御フレーム応答部６１は、管理局または他のスレーブ局から受信する制御フレームのフレーム種別に応じて、フレームを再構成して送信したり、単にリピートしたりする機能も有する。たとえば、管理局や他のスレーブ局からネットワーク存在確認フレーム２００を受信すると、受信したネットワーク存在確認フレームの図３−１に示されるＳＡ２０２と、データ２０４内の自局のネットワーク存在確認フレームの送信ポート情報２０７と、を書き換える処理を行って、ネットワーク存在確認フレームを再構成し、受信ポート以外のポートから出力する。
【００４５】
さらに、たとえば、管理局からのセットアップフレームや他のスレーブ局からのネットワーク存在確認応答フレーム２２０、ポート制御応答フレーム、セットアップ応答フレームを含む制御フレームを受信した場合には、そのフレームに対する処理を何も行わず、単にリピートする機能を有する。
【００４６】
ポート送受信制御部６２は、管理局からのポート制御フレームによってポートの有効／無効の指示を受け取ると、その指示に基づいてポートの有効／無効を制御する機能を有する。このポート送受信制御部６２によって、ポートが無効化されると、そのポートではデータフレーム（データリンク層のフレーム）の送受信ができなくなる。管理局からの指示に基づいてポートの有効／無効を行うと、その処理を完了したことを制御フレーム応答部６１に通知する。
【００４７】
トークン巡回先情報記憶部６３は、自通信ノード（スレーブ局）のつぎに送信権を得る通信ノードのＭＡＣアドレスを記憶する。これは、上述したように、管理局から受信したセットアップフレームから取得される。ここでは、つぎにトークンを送信すべき通信ノードのＭＡＣアドレスのみを記憶するものとする。これによって、管理局Ｘが保持するトークン巡回順序記憶情報に比してデータ量を少なく抑えることができる。
【００４８】
トークンフレーム処理部６４は、他の通信ノードから送信されたトークンフレームを受信すると、自局に送信権を与えるものであるか否かを判定する。その結果、自局に送信権を与えるものである場合には、データフレーム通信処理部６５によるデータフレームの送信処理が行われ、データフレームの送信処理後に、トークン巡回順序情報に基づいてつぎに送信権を得る通信ノードにトークンフレームが取得されるように送信する。また、自局に送信権を与えるものでない場合には、まだ送信権を得ないものと判定し、受信したトークンフレームは、受信したポートでない他のポートから転送（リピート）する。
【００４９】
データフレーム通信処理部６５は、データフレームの送受信処理を行う。具体的には、管理局や他のスレーブ局との間のデータフレームの送受信処理を行う。
【００５０】
つぎに、このような通信システムにおけるデータ通信方法について説明する。図４は、実施の形態１による起動時のデータ通信方法の一例を示すシーケンス図である。なお、ここでは、管理局Ｘに４台のスレーブ局Ａ〜Ｄがリング状に接続される構成を示しているが、これは例示であって、管理局Ｘに任意の台数のスレーブ局が接続される場合も、以下に説明する処理と同様の方法でデータ通信を行うことができる。
【００５１】
まず、管理局Ｘとスレーブ局Ａ〜Ｄがイーサネットケーブルで接続された後、スレーブ局Ａ〜Ｄの電源がオンにされる。この状態で、スレーブ局Ａ〜Ｄは、管理局Ｘからのネットワーク存在確認フレームの受信待ち状態となる。また、これらのスレーブ局Ａ〜Ｄの第１と第２のポートはともに有効とされている。
【００５２】
その後、管理局Ｘの電源がオンにされると、管理局Ｘは、管理局Ｘを含む同一セグメントのネットワーク上に接続されているスレーブ局を認識するために、以下の処理を行う。初めに、管理局Ｘの通信処理部２０のライン接続管理部２４は、自局の一方のポート、ここでは第２のポートＸ２を無効化し、第１のポートＸ１でのみフレームの送受信が可能な状態とする（ステップＳ１１）。
【００５３】
ついで、管理局Ｘのネットワーク存在確認処理部２２は、ネットワーク存在確認フレームを生成し、第１のポートＸ１からブロードキャストで送信する（ステップＳ１２）。図５は、ネットワーク存在確認フレームの一例を示す図である。管理局Ｘの第１のポートＸ１から送信されるネットワーク存在確認フレーム５０１では、「ＤＡ」にブロードキャストアドレス（たとえば２バイト表記であれば「ＦＦＦＦ（オールＦ）」）が設定され、「ＳＡ」に管理局ＸのＭＡＣアドレス「１００」が設定され、「フレーム種別情報」には「TestData」が格納され、「管理局のＭＡＣアドレス情報」には、自局のＭＡＣアドレス「１００」が格納され、「自局のネットワーク存在確認フレームの送信ポート情報」には、第１のポートを示す「Ｘ１」が設定される。
【００５４】
上記したように、各通信ノードはリング状に接続されているので、ネットワーク存在確認フレーム５０１は最初にスレーブ局Ａに到達する。スレーブ局Ａは、第２のポートＡ２でネットワーク存在確認フレームを受信すると、制御フレーム応答部６１は、ネットワーク存在確認応答フレームを生成し、管理局Ｘに対して、ネットワーク存在確認フレーム５０１を受信した第２のポートＡ２から返信する（ステップＳ１３）。
［００５５］
図６は、ネットワーク存在確認応答フレームの一例を示す図である。スレーブ局Ａの第２のポートＡ２から送信されるネットワーク存在確認応答フレーム６０１では、「ＤＡ」に管理局ＸのＭＡＣアドレス「１００」が設定され、「ＳＡ」に自局のＭＡＣアドレス「１」が設定され、「フレーム種別情報」には「ＴｅｓｔＤａｔａＡＣＫ」が格納され、「受信したネットワーク存在確認フレーム内のＳＡ情報」と、「ネットワーク存在確認フレームを送信した局のポート情報」には、受信した図５のネットワーク存在確認フレーム５０１の「ＳＡ」と「自局のネットワーク存在確認フレームの送信ポート情報」を参照して、それぞれ「１００」と「Ｘ１」が設定される。
［００５６］
その後、スレーブ局Ａの制御フレーム応答部６１は、第２のポートＡ２から受信したネットワーク存在確認フレーム５０１を書き換えたネットワーク存在確認フレーム５０２を生成し、第１のポートＡ１から書き換えたネットワーク存在確認フレーム５０２を送信する（ステップＳ１４）。図５に示されるように、ネットワーク存在確認フレーム５０２は、受信したネットワーク存在確認フレーム５０１の「ＳＡ」を自局のＭＡＣアドレス「１」に書き換え、「自局のネットワーク存在確認フレームの送信ポート情報」を「Ａ１」に書き換えたものである。
［００５７］
その後、ネットワーク存在確認フレームは、スレーブ局Ｂ，Ｃ，Ｄと順にリピートされる。そして、各スレーブ局Ｂ，Ｃ，Ｄは、ネットワーク存在確認フレーム５０２〜５０４を受信すると、上述したスレーブ局Ａでの処理と同様の処理を行う。つまり、ネットワーク存在確認フレーム５０２〜５０４を受信した各スレーブ局Ｂ，Ｃ，Ｄの制御フレーム応答部６１は、ネットワーク存在確認応答フレーム６０２〜６０４を生成し、管理局Ｘに対して、ネットワーク存在確認フレーム５０２〜５０４を受信した第２のポートから返信する（ステップＳ１５，Ｓ１７，Ｓ１９）。また、スレーブ局Ｂ，Ｃ，Ｄの制御フレーム応答部６１は、第２のポートから受信したネットワーク存在確認フレーム５０２〜５０４の「ＳＡ」と、「自局のネットワーク存在確認フレームの送信ポート情報」とを書き換えたネットワーク存在確認フレーム５０３〜５０５を生成し、第１のポートから書き換えたネットワーク存在確認フレームを送信する（ステップＳ１６，Ｓ１８，Ｓ２０）。
【００５８】
ここで、管理局Ｘのネットワーク存在確認処理部２２は、ネットワーク存在確認応答フレームを受信するとタイマ２１を起動し、所定の時間内に他のスレーブ局からのネットワーク存在確認応答フレームを受信するか否かを判定する。そして、所定の時間内にネットワーク存在確認応答フレームを受信した場合には、タイマ２１をリセットし、計時し直す。ここでは、スレーブ局Ｄの先には他のスレーブ局が接続されていないので（スレーブ局Ｄの先には自局の無効化されている第２のポートが接続されているので）、スレーブ局Ｄからのネットワーク存在確認応答フレーム６０４の受信後にはネットワーク存在確認応答フレームを受信しない。つまり、スレーブ局Ｄからのネットワーク存在確認応答フレーム６０４を受信してタイマ２１をリセットすると、タイムアウトとなる（ステップＳ２１）。
【００５９】
また、ネットワーク存在確認処理部２２は、各スレーブ局Ａ〜Ｄからネットワーク存在確認応答フレームを受信するたびに、ネットワーク存在情報を生成し、さらにネットワーク接続情報を生成、更新し、ネットワーク接続情報記憶部２３に記憶する。
【００６０】
図７は、生成したネットワーク存在情報の一例を示す図である。このネットワーク存在情報は、ＳＡ、受信したネットワーク存在確認フレーム内のネットワーク存在確認フレーム内のＳＡ情報、およびネットワーク存在確認フレームを送信した局のポート情報の各項目を含む。管理局Ｘのネットワーク存在確認処理部２２は、受信したネットワーク存在確認応答フレームから、上記の各項目が定義されたエリアからそれぞれの情報を取得する。
【００６１】
図８−１〜図８−４は、ネットワーク接続情報の生成方法の手順の一例を模式的に示す図である。スレーブ局Ａからネットワーク存在確認応答フレーム６０１を受信した時点のネットワーク存在情報は、図７のレコード７０１のみである。これより、ネットワーク存在確認処理部２２は、図８−１に示されるようなネットワーク接続情報を生成する。つまり、自局のＭＡＣアドレス「１００」と、自局の有するポートのうち第１のポート「Ｘ１」を選択し、図７のレコード７０１から自局の第１のポートＸ１に接続される通信ノードのＭＡＣアドレス「１（スレーブ局Ａ）」を取得する。そして、たとえば図８−１に示される接続関係をネットワーク接続情報として記録する。
【００６２】
また、スレーブ局Ｂからネットワーク存在確認応答フレーム６０１を受信した時点のネットワーク存在情報は、図７のレコード７０１，７０２である。これより、ネットワーク存在確認処理部２２は、ネットワーク接続情報の末端の通信ノードのＭＡＣアドレス「１」と同じ「受信したネットワーク存在確認フレーム内のＳＡ情報」があるか調べ、そのレコード７０２の「ＳＡ」の値「２」を、末端の通信ノードに接続される通信ノードのＭＡＣアドレスとして取得する。また、そのレコード７０２の「ネットワーク存在確認フレームを送信した局のポート情報」の値「Ａ１」を、上記で取得した新たな末端の通信ノードに接続される側のポートとして取得する。そして、たとえば図８−２に示されるポートの位置を含む接続関係をネットワーク接続情報として更新して記録する。
【００６３】
ネットワーク存在確認応答フレームを受信すると同様の処理を行い、スレーブ局Ｄからネットワーク存在確認応答フレームを受信した時点では、図７のレコード７０１〜７０４を用いて、図８−３に示されるネットワーク接続情報が生成される。
【００６４】
管理局Ｘのライン接続管理部２４は、スレーブ局Ｄからのネットワーク存在確認応答フレーム受信後に設定したタイマ２１によってタイムアウトが検出されると（ステップＳ２１）、第１のポートＸ１を無効化し、第２のポートＸ２を有効にする処理を行う（ステップＳ３１）。そして、第１のポートＸ１について行った上記のステップＳ１２〜Ｓ２０と同じ処理を、第２のポートＸ２についても行う（ステップＳ３２〜Ｓ４０）。
【００６５】
つまり、管理局のネットワーク存在確認処理部２２は、ネットワーク存在確認フレームを生成し、第２のポートからブロードキャストで送信する（ステップＳ３２）。この場合には、ネットワーク存在確認フレームは、スレーブ局Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａの順に到達する。ネットワーク存在確認フレームを受信した各スレーブ局Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの制御フレーム応答部６１は、ネットワーク存在確認応答フレームを生成し、管理局Ｘに対して、ネットワーク存在確認フレームを受信した第１のポートから返信する（ステップＳ３３，Ｓ３５，Ｓ３７，Ｓ３９）。また、スレーブ局Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの制御フレーム応答部６１は、第２のポートから受信したネットワーク存在確認フレームのＳＡと、自局のネットワーク存在確認フレームの送信ポート情報とを書き換えたネットワーク存在確認フレームを生成し、第１のポートから書き換えたネットワーク存在確認フレームを送信する（ステップＳ３４，Ｓ３６，Ｓ３８，Ｓ４０）。図９は、ネットワーク存在確認フレームの一例を示す図であり、図１０は、ネットワーク存在確認応答フレームの一例を示す図である。図に示されるネットワーク存在確認フレームとネットワーク存在確認応答フレームが作成され、流される。
【００６６】
また、ネットワーク存在確認処理部２２は、各スレーブ局Ｄ〜Ａからネットワーク存在確認応答フレームを受信するたびに、ネットワーク存在情報を生成し、さらにネットワーク接続情報を生成し、ネットワーク接続情報記憶部２３に記憶する。このとき生成されるネットワーク存在情報は、図７のレコード７０５〜７０８に示されており、このネットワーク存在情報から生成されるネットワーク接続情報は、図８−４に示されている。なお、ネットワーク接続情報の作成は、上記した方法と同様であるので、その説明を省略する。
【００６７】
そして、ネットワーク存在確認処理部２２は、図８−３と図８−４の結果を用いて、最終的なネットワーク接続情報を構築する。図１１は、ネットワーク接続情報の一例を示す図である。図８−３と図８−４の各通信ノードとポートの接続関係から、図１１に示される接続関係が得られる。なお、第２のポートＸ２を無効化したときのネットワーク接続情報（図８−３）と、第１のポートＸ１を無効化したときのネットワーク接続情報（図８−４）の通信ノードの並び順が一致しているので、管理局Ｘのネットワーク存在確認処理部２２は、ネットワークが冗長リング構成であることを認識する。また、ネットワーク接続情報を作成する際に、通信ノードは２つのポートしか有さないことを前提として、図８−３と図８−４の結果から得られないポートも付加している。
【００６８】
なお、一方のポートを無効化したときの第１のネットワーク接続情報を決定した後、他方のポートを無効化したときの第２のネットワーク接続情報を決定する際に、管理局Ｘに接続されるスレーブ局が、第１のネットワーク接続情報の最後（末端）のスレーブ局である場合には、トークン巡回順序決定部２５は、ネットワークはリング構成であると認識して処理してもよい。
【００６９】
また、第２のポートＸ２を無効化したときのネットワーク接続情報と、第１のポートＸ１を無効化したときのネットワーク接続情報とが一致しない場合には、ネットワーク存在確認処理部２２は、リング構成となっていないと判定する。この場合には、ライン接続管理部２４は、第１と第２のポートＸ１，Ｘ２を有効化して通信を行うことになる。
【００７０】
ステップＳ４１でのタイムアウト検出後、トークン巡回順序決定部２５は、図１１に示されるネットワーク接続情報から、トークン巡回順序を決定する（ステップＳ５１）。この実施の形態１では、ネットワークがリング構成である場合を前提としているので、トークン巡回順序として、管理局Ｘを起点として、現在有効化されているポート（第２のポートＸ２）に接続されるスレーブ局の順とする。つまり、この例では、管理局Ｘ→スレーブ局Ｄ→スレーブ局Ｃ→スレーブ局Ｂ→スレーブ局Ａ→管理局Ｘの順とする。ただし、これは一例であり、他の方法によってトークン巡回順序を決定してもよい。決定されたトークン巡回順序はトークン巡回順序情報記憶部２６に記憶される。
【００７１】
ついで、管理局Ｘのセットアップ処理部２７は、トークン巡回順序情報記憶部２６に記憶されているトークン巡回順序を用いて、各通信ノードの送信権の巡回情報（トークンフレームを受信し送信権を獲得した通信ノードのつぎに送信権を与える通信ノードを示す情報）を通知するためのセットアップ処理を行う（ステップＳ５２）。この実施の形態１では、管理局Ｘは、セットアップフレームを用いて各スレーブ局Ａ〜Ｄにトークン巡回順序を通知し、各スレーブ局Ａ〜Ｄは、セットアップ応答フレームを用いて、セットアップフレームを受信したことを管理局Ｘに通知する。
【００７２】
その後、管理局Ｘのトークンフレーム処理部２８とデータフレーム通信処理部２９は、正常にセットアップ処理が終了すると、トークン巡回順序情報に基づいて、トークンフレームを用いた通信を開始する（ステップＳ５３）。ここでは、管理局Ｘは第１のポートＸ１を無効化したまま第２のポートＸ２からトークンフレームを用いた通信を行う。これによって、管理局Ｘの第１のポートＸ１とスレーブ局Ａの第２のポートＡ２とはケーブルで接続されていないのと同じ状態となり、ライン型トポロジの接続と同じ送受信処理を行うことができる。
【００７３】
なお、以上のステップＳ１１〜ステップＳ４１までの処理が、ネットワークを構成する通信ノードとその配列状態を確認するためのネットワーク存在確認処理である。
【００７４】
この実施の形態１によれば、リング型トポロジを有するイーサネットネットワークにおいて、起動時にいずれか一方のポートを無効化し、一方のポートでのみ通信するようにしたので、物理的にはリング型トポロジのネットワークをライン型トポロジでのプロトコルを用いて通信を行うことができるという効果を有する。
【００７５】
また、管理局Ｘは、ネットワーク存在確認処理のときに、それぞれのポートから一度だけネットワーク存在確認フレームを送信すればよく、背景技術で説明した特許文献１の場合のように、ネットワークに接続される通信ノードの１台１台についてネットワークに接続されているかを確認するための情報を送信する必要がない。その結果、ネットワーク存在確認処理を特許文献１の場合に比して短時間で終了することができるという効果を有する。
【００７６】
さらに、特許文献１のように、データを右回りと左回りで回すための回路を構成する必要がなく、装置を構成するコストを従来に比して抑えることができるという効果も有する。
【００７７】
実施の形態２．
この実施の形態２では、実施の形態１とは異なる方法で起動時のシステム構成認識処理を行う場合について説明する。
【００７８】
図１２は、実施の形態２によるスレーブ局の機能構成を模式的に示すブロック図である。このスレーブ局は、実施の形態１の構成において、通信処理部６０Ａにリンク状態確認部６６をさらに備える。このリンク状態確認部６６は、ポートに接続される伝送路状態が正常であるか否か、つまり、隣接する通信ノードとの間でリンク状態が正常であるか否か、をポートごとにリンク状態信号を用いて確認する機能を有する。なお、このリンク状態の確認は、たとえば１０Ｍｂｐｓのイーサネットケーブルを使用する場合には、物理層でやり取りされるリンクパルスによって行うことができる。リンク状態には、隣接する通信ノードとの間でリンク状態信号のやり取りを行うことができ、通信可能な状態である正常状態と、隣接する通信ノードとの間でリンク状態信号のやり取りを行うことができず、通信不可能な状態である異常状態と、の２つの状態がある。
【００７９】
また、制御フレーム応答部６１は、ネットワーク存在確認フレームを受信すると、受信した時点におけるリンク状態確認部６６で確認された各ポート５１−１，５１−２のリンク状態をネットワーク存在確認応答フレームに設定し、管理局に送信する機能を有する。図１３は、ネットワーク存在確認応答フレームの一例を示す図である。この図に示されるように、ネットワーク存在確認応答フレーム２２０Ａのデータ２２４の一部には、リンク状態情報２２８が設けられ、このリンク状態情報２２８にリンク状態確認部６６で確認されたリンク状態が格納される。なお、実施の形態１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。また、実施の形態２で用いられる管理局は実施の形態１で用いられるものと同一であるので、その説明を省略している。
【００８０】
つぎに、このような通信システムにおけるデータ通信方法について説明する。図１４は、実施の形態２による起動時のデータ通信方法の一例を模式的に示すシーケンス図である。なお、ここでは、管理局Ｘに４台のスレーブ局Ａ〜Ｄがリング状に接続される構成を示しているが、これは例示であって、管理局Ｘに任意の台数のスレーブ局が接続される場合も、以下に説明する処理と同様の方法でデータ通信を行うことができる。
【００８１】
管理局Ｘとスレーブ局Ａ〜Ｄがイーサネットケーブルで接続された後、スレーブ局Ａ〜Ｄの電源がオンにされ、さらにその後、管理局Ｘの電源がオンにされると、管理局Ｘは、管理局Ｘを含む同一セグメントのネットワーク上に接続されているスレーブ局を認識するために、以下の処理を行う。初めに、管理局Ｘの通信処理部のライン接続管理部２４は、自局の一方のポート、ここでは第２のポートＸ２を無効化し、第１のポートＸ１でのみフレームの送受信が可能な状態とする（ステップＳ１１１）。
【００８２】
ついで、管理局Ｘのネットワーク存在確認処理部２２は、ネットワーク存在確認フレームを生成し、第１のポートＸ１からブロードキャストで送信する（ステップＳ１１２）。上記したように、ここでは、各通信ノードはリング状に接続されているので、ネットワーク存在確認フレームは最初にスレーブ局Ａに到達する。
【００８３】
スレーブ局Ａの制御フレーム応答部６１は、第２のポートＡ２でネットワーク存在確認フレームを受信すると、ネットワーク存在確認応答フレームを生成し、管理局Ｘに対してネットワーク存在確認フレームを受信した第２のポートＡ２から返信する（ステップＳ１１３）。なお、このとき、送信されるネットワーク存在確認応答フレーム２２０Ａのリンク状態情報２２８には、リンク状態確認部６６がネットワーク存在確認応答フレームを送信するまでの間に取得した第１と第２のポートＡ１，Ａ２のリンク状態が設定されている。
【００８４】
また、スレーブ局Ａの制御フレーム応答部６１は、受信したネットワーク存在確認フレームの内容を一部書き換え、第１のポートＡ１から書き換えたネットワーク存在確認フレームを送信する（ステップＳ１１４）。
【００８５】
その後、ネットワーク存在確認フレームは、スレーブ局Ｂ，Ｃ，Ｄと順に到達し、各スレーブ局Ｂ，Ｃ，Ｄは、ネットワーク存在確認フレームを受信すると、上述したスレーブ局Ａでの処理と同様の処理を行う。つまり、ネットワーク存在確認フレームを受信した各スレーブ局Ｂ，Ｃ，Ｄの制御フレーム応答部６１は、ネットワーク存在確認応答フレーム２２０Ａを生成し、管理局Ｘに対して、ネットワーク存在確認フレームを受信した第２のポートから返信する（ステップＳ１１５，Ｓ１１７，Ｓ１１９）。また、スレーブ局Ｂ，Ｃ，Ｄの制御フレーム応答部６１は、第２のポートから受信したネットワーク存在確認フレームの内容の一部を書き換えたネットワーク存在確認フレームを、第１のポートから送信する（ステップＳ１１６，Ｓ１１８，Ｓ１２０）。
【００８６】
ここで、管理局Ｘのネットワーク存在確認処理部２２は、ネットワーク存在確認応答フレーム２２０Ａを受信するとタイマ２１を起動し、所定の時間内にネットワーク存在確認応答フレーム２２０Ａを受信するか否かを判定する。そして、所定の時間内にネットワーク存在確認応答フレーム２２０Ａを受信した場合には、タイマ２１をリセットして計時し直す。ここでは、スレーブ局Ｄの先には他のスレーブ局が接続されていないので（スレーブ局Ｄの先の管理局Ｘの第２のポートＸ２は無効とされているので）、スレーブ局Ｄからのネットワーク存在確認応答フレーム２２０Ａを受信してタイマをリセットすると、タイムアウトとなる（ステップＳ１２１）。
【００８７】
また、ネットワーク存在確認処理部２２は、各スレーブ局Ａ〜Ｄからネットワーク存在確認応答フレーム２２０Ａを受信するたびに、実施の形態１で説明したように、ネットワーク接続情報を生成し、ネットワーク接続情報記憶部２３に記憶する。このとき、すべてのスレーブ局Ａ〜Ｄからのリンク状態が正常である場合には、管理局Ｘは、ネットワーク構成が冗長リング構成であることを把握する（ステップＳ１２２）。
【００８８】
その後、実施の形態１と同様に、管理局Ｘは、トークン巡回順序を決定し（ステップＳ１２３）、セットアップ処理を行った後に（ステップＳ１２４）、トークンフレームを用いたデータフレームの通信処理を開始する（ステップＳ１２５）。
【００８９】
この実施の形態２によれば、スレーブ局がネットワーク存在確認応答フレーム２２０Ａに２つのポート５１−１，５１−２のリンク状態を格納するようにしたので、管理局Ｘの一方のポート１１−１，１１−２から送出したネットワーク存在確認フレームによる応答のみでリング構成であるか否かを判定することができる。つまり、ネットワーク状態を認識するためのネットワーク存在確認フレームの発行回数が１回となり、ネットワーク存在確認処理に要する時間を実施の形態１の場合に比して短縮することができるという効果を有する。
【００９０】
実施の形態３．
この実施の形態３では、トークンを用いた通信中に通信ノードがダウンした場合またはケーブル断が発生した場合のリング再構成処理（ネットワーク存在確認処理）について説明する。
【００９１】
この実施の形態３で使用される管理局は実施の形態１で使用されるものと同じであり、スレーブ局は実施の形態２で使用されるものと同じである。ただし、各スレーブ局のデータフレーム通信処理部６５は、データフレームを送信するまでの間にリンク状態確認部６６で確認された２つのポート５１−１，５１−２のリンク状態を、データフレームに埋め込み、出力する機能を有している。なお、この場合のデータフレームには、実施の形態２の図１３のネットワーク存在確認応答フレームのフォーマットのところで説明したように、データの一部に、リンク状態確認部６６で確認されたリンク状態を格納するリンク状態情報が設けられている。
【００９２】
まず、通信ノードがダウンした場合のリング再構成処理（ネットワーク存在確認処理）について説明する。図１５は、通信ノードがダウンした場合のリング再構成処理の手順の一例を示すシーケンス図である。なお、ここでは、管理局Ｘに４台のスレーブ局Ａ〜Ｄがリング状に接続される構成を示しているが、これは例示であって、管理局Ｘに任意の台数のスレーブ局が接続される場合も、以下に説明する処理と同様の方法でデータ通信を行うことができる。
【００９３】
まず、このネットワークでは、管理局Ｘとスレーブ局Ａ〜Ｄはケーブルによってリング型に接続されているが、管理局Ｘの第１のポートＸ１を無効化することによって（ステップＳ２１１）、管理局Ｘ−スレーブ局Ｄ−スレーブ局Ｃ−スレーブ局Ｂ−スレーブ局Ａのライン型トポロジとして、つぎの（１）の順番でトークンフレームを用いたデータフレームの送受信が行われているものとする。
管理局Ｘ→スレーブ局Ｄ→スレーブ局Ｃ→スレーブ局Ｂ→スレーブ局Ａ→管理局Ｘ ・・・（１）
【００９４】
スレーブ局Ｄがトークンフレームを獲得する直前に、スレーブ局Ｃが何らかの原因によってダウン（電源オフ）したものとする（ステップＳ２１２）。このとき、スレーブ局Ｄのリンク状態確認部６６は、物理層で定期的に隣接する通信ノードとの間でやり取りされるリンクパルスなどのリンク確認信号が、スレーブ局Ｃから得られないので、スレーブ局Ｃがリンク断したこと（すなわち、スレーブ局Ｃの電源がオフしたこと、またはスレーブ局Ｃとの間のケーブル断が発生したこと）を認識する（ステップＳ２１３）。なお、スレーブ局Ｂも同様に、スレーブ局Ｃがリンク断したことを認識する。
【００９５】
その後、スレーブ局Ｄが、予め定められたトークン巡回順序にしたがってトークンフレームを獲得すると、スレーブ局Ｄのデータフレーム通信処理部６５は、データフレーム中のリンク状態情報に、スレーブ局Ｃがリンク断したことを示す情報を格納して、管理局Ｘに送信する（ステップＳ２１４）。具体的には、データフレームのリンク状態情報に、第１のポートＤ１は正常であるが第２のポートＤ２は異常であることを格納し、管理局Ｘに送信する。
【００９６】
ついで、管理局Ｘは、スレーブ局Ｄからのデータフレームを受信し、通常の受信処理をするが、このとき、リンク状態情報にスレーブ局Ｃがリンク断したことを示す情報が含まれているので、スレーブ局Ｃが離脱したことを認識する（ステップＳ２１５）。
【００９７】
そして、管理局Ｘのライン接続管理部２４は、スレーブ局Ｃのリンク断を知らせてきたスレーブ局Ｄのスレーブ局Ｃ側の第２のポートＤ２を無効にするポート制御フレームを、スレーブ局Ｄに対して送信する（ステップＳ２２１）。スレーブ局Ｄのポート送受信制御部６２は、ポート制御フレームを受信すると、その内容にしたがって、第２のポートＤ２を無効化する処理を行う（ステップＳ２２２）。そして、スレーブ局Ｄの制御フレーム応答部６１は、第２のポートＤ２の無効化を完了したことを示すポート制御応答フレームを管理局Ｘに対して送信する（ステップＳ２２３）。
【００９８】
管理局Ｘのライン接続管理部２４は、スレーブ局Ｄからポート制御応答フレームを受信すると、第１のポートＸ１を有効にする（ステップＳ２２４）。これは、第１のポートＸ１を無効のままとしておくと、管理局Ｘはスレーブ局Ｄとしか通信できないからである。これによって、管理局Ｘは第１と第２のポートＸ１，Ｘ２がともに有効となり、スレーブ局Ｄの他に、スレーブ局Ａ，Ｂとも通信可能な状態となる。
【００９９】
その後、管理局Ｘのネットワーク存在確認処理部２２は、第１と第２のポートＸ１，Ｘ２からネットワーク存在確認フレームをブロードキャストで送信する（ステップＳ２３１，Ｓ２３３）。
【０１００】
第２のポートＸ２から送信されたネットワーク存在確認フレームは、スレーブ局Ｄで受信され、スレーブ局Ｄからネットワーク存在確認応答フレームが返される（ステップＳ２３２）。このネットワーク存在確認応答フレームには、リンク状態確認部６６で確認されたネットワーク存在確認フレームを受信した時点における各ポートのリンク状態が含まれている。また、スレーブ局Ｄでは、第２のポートＤ２が無効化されているので、受信したネットワーク存在確認フレームは、スレーブ局Ｄの第２のポートＤ２の先に接続されるスレーブ局Ｃには送信されない。
【０１０１】
なお、このとき、スレーブ局Ｃが一瞬復旧する場合も考えられる。この場合には、スレーブ局Ｄの第２のポートＤ２とスレーブ局Ｃの第１のポートＣ１との間の伝送路では、物理層でリンク確認信号のやり取りが行われるが、データリンク層ではスレーブ局Ｄの第２のポートＤ２は無効化されているので、ネットワーク存在確認フレームがスレーブ局Ｃにリピートされることはない。そのため、不安定な動作のスレーブ局Ｃがリング再構成処理のときにネットワーク内に入ってきてしまうことを防ぐことができる。また、スレーブ局Ｄの第２のポートＤ２を無効化しなかった場合には、管理局Ｘとスレーブ局Ａ〜Ｄのポートのすべてが有効となるリング構成となってしまい、フレームがネットワーク内を永遠に回り続けてしまうので、このような事態の発生も防ぐことができる。
【０１０２】
一方、管理局Ｘの第１のポートＸ１から送信されたネットワーク存在確認フレームは、スレーブ局Ａで受信され、スレーブ局Ａからネットワーク存在確認応答フレームが管理局Ｘに返される（ステップＳ２３４）。また、スレーブ局Ａは、ネットワーク存在確認フレームの内容を一部書換えて、第２のポートＡ２から第１のポートＡ１にリピートする（ステップＳ２３５）。同様に、スレーブ局Ｂでも、ネットワーク存在確認フレームを受信すると、ネットワーク存在確認応答フレームを管理局Ｘに送信し（ステップＳ２３６）、ネットワーク存在確認フレームの内容を一部書き換えて第２のポートＢ２から第１のポートＢ１へとリピートする（ステップＳ２３７）。しかし、スレーブ局Ｃはダウンしているので、スレーブ局Ｃからのネットワーク存在確認応答フレームは出されない。また、スレーブ局Ａ，Ｂが送信するネットワーク存在確認応答フレームには、ネットワーク存在確認応答フレーム送出時までにリンク状態確認部６６で確認された各ポートのリンク状態が含まれている。
【０１０３】
スレーブ局Ｂからネットワーク存在確認応答フレームを受信した管理局Ｘは、タイマ２１で計時を開始する。この例の場合、上記したように、ダウンしているスレーブ局Ｃからネットワーク存在確認応答フレームは出されないので、スレーブ局Ｂからのネットワーク存在確認応答フレームを受信してから所定の時間が経過し、タイマ２１がタイムアウトする（ステップＳ２３８）。その結果、管理局Ｘのネットワーク存在確認処理部２２は、スレーブ局Ｃ（スレーブ局Ｂに隣接するスレーブ局）がネットワークから離脱したことを認識する（ステップＳ２３９）。
【０１０４】
なお、管理局Ｘは、各スレーブ局Ａ，Ｂ，Ｄからネットワーク存在確認応答フレームを受信すると、受信した時点における通信ノード間の接続状態であるネットワーク接続情報を生成している。
【０１０５】
その後、管理局Ｘのライン接続管理部２４は、最後に受信したネットワーク存在確認応答フレームの送信元であるスレーブ局Ｂの第１のポートＢ１を無効にするポート制御フレームをスレーブ局Ｂに対して送信する（ステップＳ２４１）。スレーブ局Ｂのポート送受信制御部６２は、ポート制御フレームを受信すると、その内容にしたがって、第１のポートＢ１を無効化する処理を行う（ステップＳ２４２）。そして、スレーブ局Ｂの制御フレーム応答部は、第１のポートＢ１の無効化を完了したことを示すポート制御応答フレームを管理局Ｘに対して送信する（ステップＳ２４３）。
【０１０６】
その後、管理局Ｘは、実施の形態１で説明したように、トークン巡回順序を決定し（ステップＳ２５１）、各通信ノードに対してトークンフレームの送信順序を設定するセットアップ処理を行う（ステップＳ２５２）。その後、ネットワーク内でトークンフレームを用いたデータフレームの送信処理を開始する（ステップＳ２５３）。このとき、スレーブ局Ｂの第１のポートＢ１からスレーブ局Ｄの第２のポートＤ２までは未接続と同じ動きとなり、スレーブ局Ｃを除いた管理局Ｘ、スレーブ局Ａ，Ｂ，Ｄでデータフレームの通信が行われる。
【０１０７】
以上では、ノードがダウンした場合のリング再構成処理について説明したが、ケーブルが切断した場合も基本的に上記のリング再構成処理と同様である。図１６は、ケーブルが断線した場合のリング再構成処理の手順の一例を示すシーケンス図である。なお、ここでは、管理局Ｘに４台のスレーブ局Ａ〜Ｄがリング状に接続される構成を示しているが、これは例示であって、管理局Ｘに任意の台数のスレーブ局が接続される場合も、以下に説明する処理と同様の方法でデータ通信を行うことができる。
【０１０８】
まず、このネットワークでは、管理局Ｘとスレーブ局Ａ〜Ｄはケーブルによってリング型に接続されているが、管理局Ｘの第１のポートＸ１を無効化することによって（ステップＳ３１１）、管理局Ｘ−スレーブ局Ｄ−スレーブ局Ｃ−スレーブ局Ｂ−スレーブ局Ａのライン型トポロジとしてトークンフレームを用いて、上記（１）に示される順番でデータフレームの送受信が行われているものとする。
【０１０９】
スレーブ局Ｄがトークンフレームを獲得する直前に、スレーブ局Ｄとスレーブ局Ｃとの間のケーブルが何らかの原因によって断線したものとする（ステップＳ３１２）。このとき、スレーブ局Ｄのリンク状態確認部６６は、物理層で定期的に隣接する通信ノードとの間でやり取りされるリンクパルスなどのリンク確認信号が、スレーブ局Ｃから得られないので、スレーブ局Ｃがリンク断したこと（すなわち、スレーブ局Ｃがダウンしたこと、またはケーブル断が発生したこと）を認識する（ステップＳ３１３）。なお、同様にスレーブ局Ｃのリンク状態確認部６６も、スレーブ局Ｄがリンク断したこと（すなわち、スレーブ局Ｄがダウンしたこと、またはケーブル断が発生したこと）を認識する（ステップＳ３１４）。
【０１１０】
その後、スレーブ局Ｄが、予め定められたトークン巡回順序（１）にしたがってトークンフレームを獲得すると、スレーブ局Ｄのデータフレーム通信処理部６５は、データフレーム中のリンク状態情報に、スレーブ局Ｃが離脱したことを示す情報を格納して、管理局Ｘに送信する（ステップＳ３１５）。具体的には、データフレームのリンク状態情報に、第１のポートＤ１は正常であるが第２のポートＤ２は異常であることを格納し、管理局Ｘに送信する。
【０１１１】
ついで、管理局Ｘは、スレーブ局Ｄからのデータフレームを受信し、通常の受信処理をするが、このとき、リンク状態情報にスレーブ局Ｃがリンク断したことを示す情報が含まれているので、ライン接続管理部２４はスレーブ局Ｃが離脱したことを認識し（ステップＳ３１６）、リング再構成処理に移る。
【０１１２】
そこで、まず、管理局Ｘのライン接続管理部２４は、スレーブ局Ｃの離脱を知らせてきたスレーブ局Ｄの、スレーブ局Ｃ側の第２のポートＤ２を無効にするポート制御フレームをスレーブ局Ｄに対して送信する（ステップＳ３２１）。スレーブ局Ｄのポート送受信制御部６２は、ポート制御フレームを受信すると、その内容にしたがって、第２のポートＤ２を無効化する処理を行う（ステップＳ３２２）。そして、スレーブ局Ｄの制御フレーム応答部６１は、第２のポートＤ２の無効化を完了したことを示すポート制御応答フレームを管理局Ｘに対して送信する（ステップＳ３２３）。
【０１１３】
また、管理局Ｘのライン接続管理部２４は、スレーブ局Ｄからポート制御応答フレームを受信すると、自局の第１のポートＸ１を有効にする（ステップＳ３２４）。これによって、管理局Ｘは第１と第２のポートＸ１，Ｘ２がともに有効となる。その後、管理局Ｘのネットワーク存在確認処理部２２は、第１と第２のポートＸ１，Ｘ２からネットワーク存在確認フレームをブロードキャストで送信する（ステップＳ３３１，Ｓ３３３）。
【０１１４】
管理局Ｘの第２のポートＸ２から送信されたネットワーク存在確認フレームは、スレーブ局Ｄで受信され、スレーブ局Ｄからネットワーク存在確認応答フレームが返される（ステップＳ３３２）。このネットワーク存在確認応答フレームには、ネットワーク存在確認応答フレームを送信するまでの間にリンク状態確認部６６で確認された各ポートのリンク状態が含まれている。また、スレーブ局Ｄでは、第２のポートＤ２が無効化されているので、受信したネットワーク存在確認フレームは、スレーブ局Ｄの第２のポートＤ２の先に接続されるスレーブ局Ｃにはリピートされない。
【０１１５】
なお、このとき、スレーブ局Ｃとの間のケーブルが一瞬復旧する場合も考えられる。この場合には、スレーブ局Ｄの第２のポートＤ２とスレーブ局Ｃの第１のポートＣ１との間の伝送路では、物理層でリンク確認信号のやり取りが行われるが、データリンク層ではスレーブ局Ｄの第２のポートＤ２は無効化されているので、ネットワーク存在確認フレームがスレーブ局Ｃにリピートされることはない。そのため、スレーブ局Ｃがリング再構成処理のときにスレーブ局Ｄの側から入ってきてしまうことを防ぐことができる。もし、第２のポートＤ２が無効化されなかった場合には、管理局Ｘとスレーブ局Ａ〜Ｄとがリング構成となってしまい、フレームがネットワーク内を永遠に回り続けてしまう。つまり、第２のポートＤ２を無効化することで、このような事態の発生を防ぐことができる。
【０１１６】
一方、管理局Ｘの第１のポートＸ１から送信されたネットワーク存在確認フレームは、スレーブ局Ａで受信され、スレーブ局Ａからネットワーク存在確認応答フレームが返される（ステップＳ３３４）。また、スレーブ局Ａは、ネットワーク存在確認フレームの内容の一部を書き換えて、第２のポートＡ２から第１のポートＡ１にリピートする（ステップＳ３３５）。同様に、スレーブ局Ｂ，Ｃでも、ネットワーク存在確認フレームを受信すると、ネットワーク存在確認応答フレームを管理局Ｘに送信し（ステップＳ３３６，Ｓ３３８）、ネットワーク存在確認フレームの内容の一部を書き換えて、第２のポートから第１のポートへとリピートする（ステップＳ３３７，Ｓ３３９）。なお、スレーブ局Ｃとスレーブ局Ｄとの間のケーブルが断線している状態であるので、スレーブ局Ｄにはネットワーク存在確認フレームは到達せず、スレーブ局Ｄからのネットワーク存在確認応答フレームは出されない。また、各スレーブ局Ａ，Ｂ，Ｃから送信されるネットワーク存在確認応答フレームには、ネットワーク存在確認応答フレームを送信するまでの間にリンク状態確認部６６で確認された各ポートのリンク状態が含まれている。
【０１１７】
スレーブ局Ｃからネットワーク存在確認応答フレームを受信した管理局Ｘのネットワーク存在確認処理部２２は、タイマ２１で計時を開始する。この例の場合、上記したように、スレーブ局Ｃとスレーブ局Ｄとの間のケーブルが断線しているので、スレーブ局Ｄからのネットワーク存在確認応答フレームは出されない。その結果、スレーブ局Ｃからのネットワーク存在確認応答フレームを受信してから所定の時間が経過し、タイマ２１がタイムアウトする（ステップＳ３４０）。そして、管理局Ｘのライン接続管理部２４は、今まで受信したネットワーク存在確認応答フレーム中の情報から、スレーブ局Ｃとスレーブ局Ｄの間のケーブルが断線したことを認識する（ステップＳ３４１）。
【０１１８】
なお、管理局Ｘは、各スレーブ局Ａ〜Ｄからネットワーク存在確認応答フレームを受信すると、受信した時点における通信ノード間の接続状態であるネットワーク接続情報を生成している。
【０１１９】
その後、ライン接続管理部２４は、最後にネットワーク存在確認応答フレームを受信したスレーブ局Ｃの第１のポートＣ１を無効にするポート制御フレームをスレーブ局Ｃに対して送信する（ステップＳ３５１）。スレーブ局Ｃのポート送受信制御部６２は、ポート制御フレームを受信すると、その内容にしたがって、第１のポートＣ１を無効化する処理を行う（ステップＳ３５２）。そして、スレーブ局Ｃの制御フレーム応答部６１は、第１のポートＣ１の無効化を完了したことを示すポート制御応答フレームを管理局Ｘに対して送信する（ステップＳ３５３）。
【０１２０】
その後、管理局Ｘは、実施の形態１で説明したように、トークン巡回順序を決定し（ステップＳ３６１）、各通信ノードに対してトークンフレームの送信順を設定するセットアップ処理を行う（ステップＳ３６２）。その後、トークンフレームを用いたデータフレームの通信が開始される（ステップＳ３６３）。このとき、障害発生前と同じ管理局Ｘ、スレーブ局Ａ〜Ｄでデータフレームの通信が行われるが、ライン型に接続される経路が障害発生前と異なっている。つまり、スレーブ局Ｄの第２のポートＤ２からスレーブ局Ｃの第１のポートＣ１までは未接続と同じ動きとなる。
【０１２１】
なお、上述した説明では、データフレームにリンク状態確認部６６で確認されたリンク状態を格納するようにしていたが、データフレームに限られず、トークンフレームやその他のフレームに格納するようにしてもよい。
【０１２２】
この実施の形態３によれば、トークンフレームの受信時に各スレーブ局がすべてのポートのリンク状態をデータフレームに埋め込んで管理局Ｘに通知するようにした。これによって、トークンフレームを受信したスレーブ局に隣接する通信ノード（スレーブ局）がダウンしたり、ケーブルが切断したりする傷害が発生した場合に、障害発生部分でトークンフレームが消失して所定の時間経過するまで待つ場合に比して、速やかに異常を管理局Ｘに通知して、リング再構成処理を行うことができる。また、ネットワーク存在確認フレームを送信する回数が１回であるので、リング再構成処理の時間短縮を図ることができるという効果を有する。
【０１２３】
また、リング再構成処理を行う際に、障害が発生した部分に接する通信ノードのポートを無効化するようにしたので、リング再構成処理中に障害が発生した通信ノードが復旧したり、ケーブル状態が不安定な状態（断線（異所）や活線（正常）の状態が交互に短時間に変化している状態であり、ケーブルが断線しかけている状態）となったりする場合でも、障害が発生した部分を除いてリング再構成処理を行うことができる。その結果、リング再構成処理中に、復旧した通信ノードや、ケーブル状態が不安定なケーブルに隣接する通信ノードを含めて、すべての通信ノードのポートが有効化して、ネットワーク内をフレームが流れ続けてしまう自体を防ぐこともできるという効果を有する。
【０１２４】
実施の形態４．
実施の形態３の場合では、障害が発生した箇所に隣接するスレーブ局にトークンフレームが送信された場合には有効であるが、トークンフレームを受信した際にそのスレーブ局やケーブルに故障が発生する場合や、トークンフレームを受信したスレーブ局と管理局とを結ぶ経路上のスレーブ局がダウンしたりケーブルが断線したりする場合には、実施の形態３の場合では対応できない。そこで、この実施の形態４では、このような場合のリング再構成処理について説明する。
【０１２５】
図１７は、実施の形態４による管理局の機能構成の一例を模式的に示すブロック図である。管理局は、実施の形態１の図２−１の構成において、通信処理部２０Ａにネットワーク監視部３０をさらに備える。
【０１２６】
ネットワーク監視部３０は、ネットワーク内に流れるフレームを検出すると、タイマ２１を起動させ、ネットワーク内を流れるフレームを監視する。タイマ２１を起動してから所定の時間が経過するまでの間に、第１のポート１１−１または第２のポート１１−２にフレームが入力された場合には、タイマ２１をリセットして新たに計時し直す。また、タイマ２１を起動してから所定の時間が経過するまでの間に、第１のポート１１−１または第２のポート１１−２にフレームが入力されない場合、すなわちタイムアウトを検出した場合には、ネットワーク（通信システム）内でフレームが消失したものと判断し、ネットワーク存在確認処理部２２にネットワーク存在確認処理を行うように指示を与える。ここで、監視対象のフレームとしてはすべてのフレームを対象としてもよいし、トークンフレームを対象としてもよい。
【０１２７】
なお、実施の形態１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。また、この実施の形態４で使用されるスレーブ局の構成は、実施の形態１で説明したものと同じであるので、その説明を省略する。
【０１２８】
つぎに、この実施の形態４によるデータ通信方法について説明するが、最初に、ネットワーク中の通信ノードがダウンした場合のリング再構成処理について説明する。図１８は、通信ノードがダウンした場合のリング再構成処理の手順の一例を示すシーケンス図である。なお、ここでは、管理局Ｘに４台のスレーブ局Ａ〜Ｄがリング状に接続される構成を示しているが、これは例示であって、管理局Ｘに任意の台数のスレーブ局が接続される場合も、以下に説明する処理と同様の方法でデータ通信を行うことができる。
【０１２９】
まず、このネットワークでは、管理局Ｘとスレーブ局Ａ〜Ｄはケーブルによってリング型に接続されているが、管理局Ｘの第１のポートＸ１を無効化することによって（ステップＳ４１１）、管理局Ｘ−スレーブ局Ｄ−スレーブ局Ｃ−スレーブ局Ｂ−スレーブ局Ａのライン型トポロジとして、上記（１）の順番にしたがってトークンフレームを用いたデータフレームの送受信が行われているものとする。
【０１３０】
スレーブ局Ｃは、トークンフレームを獲得した後に、何らかの原因によって電源がオフになったものとする（ステップＳ４１２）。このとき、スレーブ局Ｄの第２のポートＤ２は通信できない状態となる（ステップＳ４１３）。スレーブ局Ｂも同様に、スレーブ局Ｃと接続される第１のポートＢ１は通信できない状態となる。
【０１３１】
また、スレーブ局Ｃにトークンフレームが回る際には、そのトークンフレームはネットワーク上全体にも流れている。そのため、管理局Ｘのネットワーク監視部３０は、トークンフレームがネットワーク上を流れたことを検出すると、タイマ２１をセットする。そして、トークンフレームを獲得したスレーブ局Ｃの電源がオフになったので、タイマ２１がタイムアウトするまでの間、ネットワーク上を他のフレームが流れないことになる。
【０１３２】
管理局Ｘのネットワーク監視部３０は、タイムアウトにより所定の時間ネットワーク上をフレームが流れないことを検出すると（ステップＳ４１４）、ネットワーク上でトークンフレームが消失したことを認識し、ネットワーク存在確認処理部２２に対してネットワーク存在確認処理を行うように指示を出す。そして、ネットワーク存在確認処理部２２は、現在のポートの有効／無効状態のまま、すなわち第１のポートＸ１が無効で第２のポートＸ２が有効である状態のままで、ネットワーク存在確認フレームをブロードキャストで送信する（ステップＳ４２１）。
【０１３３】
管理局Ｘの第２のポートＸ２から送信されたネットワーク存在確認フレームは、スレーブ局Ｄで受信され、スレーブ局Ｄからネットワーク存在確認応答フレームが返される（ステップＳ４２２）。また、スレーブ局Ｄでは、ネットワーク存在確認フレームの内容の一部を書換えて第１のポートＤ１から第２のポートＤ２へとリピートするが（ステップＳ４２３）、スレーブ局Ｃは電源オフの状態にあるので、スレーブ局Ｄの第２のポートＤ２の先に接続されるスレーブ局Ｃからネットワーク存在確認応答フレームは返されない状態となる。
【０１３４】
管理局Ｘは、スレーブ局Ｄからのネットワーク存在確認応答フレームを受信すると、タイマ２１を起動し、所定の時間の計時を開始する。しかし、スレーブ局Ｄのつぎに接続されているスレーブ局Ｃの電源がオフの状態であるので、スレーブ局Ｃからのネットワーク存在確認応答フレームは到達しない。その結果、所定の時間を経過し、タイムアウトとなる（ステップＳ４２４）。これによって、管理局Ｘのネットワーク存在確認処理部２２は、スレーブ局Ｃがリンク断したこと、すなわちスレーブ局Ｄまでしかデータフレームを送信することができない状態であることを認識する（ステップＳ４２５）。
【０１３５】
その後、ライン接続管理部２４は、最後にネットワーク存在確認応答フレームを受信したスレーブ局Ｄの第２のポートＤ２を無効にするポート制御フレームをスレーブ局Ｄに対して送信する（ステップＳ４３１）。ポート制御フレームを受信したスレーブ局Ｄのポート送受信制御部６２は、ポート制御フレームの指示にしたがって、第２のポートＤ２をデータリンク層以上でのデータフレームの通信を無効化する処理を行う（ステップＳ４３２）。この第２のポートＤ２の無効化処理が終了すると、制御フレーム応答部６１は、ポート制御応答フレームを管理局Ｘに対して送信する（ステップＳ４３３）。
【０１３６】
なお、この一連の処理の中で、スレーブ局Ｃが一瞬復旧する場合も考えられる。この場合には、スレーブ局Ｄの第２のポートＤ２とスレーブ局Ｃの第１のポートＣ１との間の伝送路では、物理層でリンク確認信号のやり取りが行われるが、データリンク層ではスレーブ局Ｄの第２のポートＤ２は無効化されているので、ネットワーク存在確認フレームがスレーブ局Ｃにリピートされることはない。そのため、不安定な動作のスレーブ局Ｃがリング再構成処理のときにネットワーク内に入ってきてしまうことを防ぐことができる。また、スレーブ局Ｄの第２のポートＤ２を無効化しなかった場合には、管理局Ｘとスレーブ局Ａ〜Ｄとがリング構成となり、リング再構成処理で流されるフレームがネットワーク内を永遠に回り続けてしまうので、このような事態の発生も防ぐことができる。
【０１３７】
ポート制御応答フレームを受信した管理局Ｘのライン接続管理部２４は、自局の第１のポートＸ１を有効にする処理を行う（ステップＳ４３４）。これによって、管理局Ｘは、２つのポートＸ１，Ｘ２でデータフレームの送受信を行うことが可能な状態となる。
【０１３８】
ついで、管理局Ｘのネットワーク存在確認処理部２２は、ネットワーク存在確認フレームをブロードキャストで同一セグメントのネットワーク上のスレーブ局に対して送信する（ステップＳ４４１，Ｓ４４３）。第２のポートＸ２から送信されるネットワーク存在確認フレームは、スレーブ局Ｄで受信され、スレーブ局Ｄは、ネットワーク存在確認応答フレームを管理局Ｘに送信する（ステップＳ４４２）。なお、スレーブ局Ｄの第２のポートＤ２は無効化されているので、ネットワーク存在確認フレームのリピートは行われない。
【０１３９】
管理局Ｘの第１のポートＸ１から送信されたネットワーク存在確認フレームは、スレーブ局Ａで受信され、スレーブ局Ａからネットワーク存在確認応答フレームが返される（ステップＳ４４４）。また、スレーブ局Ａは、ネットワーク存在確認フレームの内容の一部を書き換えて第２のポートＡ２から第１のポートＡ１にリピートする（ステップＳ４４５）。同様に、スレーブ局Ｂでも、ネットワーク存在確認フレームを受信すると、ネットワーク存在確認応答フレームを管理局Ｘに送信し（ステップＳ４４６）、ネットワーク存在確認フレームの内容の一部を書き換えて第２のポートＢ２から第１のポートＢ１へとリピートする（ステップＳ４４７）。しかし、スレーブ局Ｃはダウンしているので、スレーブ局Ｃにネットワーク存在確認フレームは到達せず、またスレーブ局Ｃからのネットワーク存在確認応答フレームは出されない。
【０１４０】
スレーブ局Ｂからネットワーク存在確認応答フレームを受信した管理局Ｘは、タイマ２１で計時を開始する。この例の場合、上記したように、スレーブ局Ｃはダウンしているので、スレーブ局Ｃからのネットワーク存在確認応答フレームは出されないので、スレーブ局Ｂからのネットワーク存在確認応答フレームを受信してから所定の時間が経過し、タイマ２１がタイムアウトする（ステップＳ４４８）。その結果、管理局Ｘのライン接続管理部２４は、スレーブ局Ｃ（スレーブ局Ｂに隣接するスレーブ局）がネットワークから離脱したことを認識する（ステップＳ４４９）。
【０１４１】
その後、ライン接続管理部２４は、最後にネットワーク存在確認応答フレームを受信したスレーブ局Ｂの第１のポートＢ１を無効にするポート制御フレームをスレーブ局Ｂに対して送信する（ステップＳ４５１）。スレーブ局Ｂのポート送受信制御部６２は、ポート制御フレームを受信すると、その内容にしたがって、第１のポートＢ１を無効化する処理を行う（ステップＳ４５２）。そして、スレーブ局Ｂの制御フレーム応答部６１は、第１のポートＢ１の無効化を完了したことを示すポート制御応答フレームを管理局Ｘに対して送信する（ステップＳ４５３）。
【０１４２】
なお、管理局Ｘは、各スレーブ局からネットワーク存在確認応答フレームを受信すると、受信した時点における通信ノード間の接続状態であるネットワーク接続情報を生成している。
【０１４３】
その後、管理局Ｘは、実施の形態１で説明したように、トークン巡回順序を決定し（ステップＳ４６１）、各通信ノードＡ，Ｂ，Ｄに対してトークンフレームの送信順を設定するセットアップ処理を行う（ステップＳ４６２）。そして、トークンフレームを用いたデータフレームの通信が開始される（ステップＳ４６３）。このとき、スレーブ局Ｃを除いた管理局Ｘ、スレーブ局Ａ，Ｂ，Ｄでデータフレームの通信が行われる。
【０１４４】
つぎに、ケーブルが切断した場合のリング再構成処理について説明するが、基本的には通信ノードがダウンしたときと同様の処理である。図１９は、ケーブルが断線した場合のリング再構成処理の手順の一例を示すシーケンス図である。なお、ここでは、管理局Ｘに４台のスレーブ局Ａ〜Ｄがリング状に接続される構成を示しているが、これは例示であって、管理局Ｘに任意の台数のスレーブ局が接続される場合も、以下に説明する処理と同様の方法でデータ通信を行うことができる。
【０１４５】
まず、このネットワークでは、管理局Ｘとスレーブ局Ａ〜Ｄはケーブルによってリング型に接続されているが、管理局Ｘの第１のポートＸ１を無効化することによって（ステップＳ５１１）、管理局Ｘ−スレーブ局Ｄ−スレーブ局Ｃ−スレーブ局Ｂ−スレーブ局Ａのライン型トポロジとして、上記（１）の順序にしたがってトークンフレームを用いたデータフレームの送受信が行われているものとする。
【０１４６】
スレーブ局Ａ〜Ｃのいずれかのスレーブ局がトークンフレームを獲得しているときに、スレーブ局Ｄとスレーブ局Ｃとの間のケーブルが何らかの原因によって断線したものとする（ステップＳ５１２）。このとき、スレーブ局Ｄの第２のポートＤ２は通信できない状態となる（ステップＳ５１３）。また、スレーブ局Ｂも同様に、スレーブ局Ｃと接続される第１のポートＢ１は通信できない状態となる（ステップＳ５１４）。さらに、管理局Ｘのネットワーク監視部３０は、最後にネットワーク上を流れたフレームを検出すると、タイマ２１を用いて計時を行う。その後、ここでは、ケーブルが切断してしまったので、ネットワーク上を他のフレームが流れない状態が所定の時間以上継続することになる。
【０１４７】
管理局Ｘのネットワーク監視部３０は、タイムアウトにより所定の時間ネットワーク上をフレームが流れないことを検出すると（ステップＳ５１５）、ネットワーク上でトークンフレームが消失したことを認識し、ネットワーク存在確認処理部２２に対してネットワーク存在確認処理を行うように指示を出す。そして、ネットワーク存在確認処理部２２は、現在のポートの有効／無効状態のまま、すなわち第１のポートＸ１が無効で第２のポートＸ２が有効である状態のままで、ネットワーク存在確認フレームをブロードキャストで送信する（ステップＳ５２１）。
【０１４８】
管理局Ｘの第２のポートＸ２から送信されたネットワーク存在確認フレームは、スレーブ局Ｄで受信され、スレーブ局Ｄからネットワーク存在確認応答フレームが返される（ステップＳ５２２）。また、スレーブ局Ｄでは、ネットワーク存在確認フレームの内容の一部を書換えて第１のポートＤ１から第２のポートＤ２へとリピートするが（ステップＳ５２３）、スレーブ局Ｄとスレーブ局Ｃとの間のケーブルが切断した状態にあるので、スレーブ局Ｄの第２のポートＤ２の先に接続されるスレーブ局Ｃからネットワーク存在確認応答フレームは返されない状態となる。
【０１４９】
管理局Ｘは、スレーブ局Ｄからのネットワーク存在確認応答フレームを受信すると、タイマ２１を起動し、所定の時間の計時を開始する。しかし、スレーブ局Ｄとスレーブ局Ｃとのケーブルが切断した状態にあるので、スレーブ局Ｃからのネットワーク存在確認応答フレームは到達しない。その結果、所定の時間を経過し、タイムアウトとなる（ステップＳ５２４）。管理局Ｘのネットワーク存在確認処理部２２は、スレーブ局Ｃがリンク断したこと、すなわちスレーブ局Ｄまでしかデータフレームを送信することができない状態であることを認識する（ステップＳ５２５）。
【０１５０】
その後、ライン接続管理部２４は、最後にネットワーク存在確認応答フレームを受信したスレーブ局Ｄの第２のポートＤ２を無効にするポート制御フレームをスレーブ局Ｄに対して送信する（ステップＳ５３１）。ポート制御フレームを受信したスレーブ局Ｄのポート送受信制御部６２は、ポート制御フレームにしたがって、第２のポートＤ２について、データリンク層以上でのデータフレームの通信を無効化する処理を行う（ステップＳ５３２）。この第２のポートＤ２の無効化処理が終了すると、制御フレーム応答部は、ポート制御応答フレームを管理局Ｘに対して送信する（ステップＳ５３３）。
【０１５１】
なお、この一連の処理の中で、スレーブ局Ｃとスレーブ局Ｄとの間のケーブルが一瞬復旧する場合も考えられる。この場合には、スレーブ局Ｄの第２のポートＤ２とスレーブ局Ｃの第１のポートＣ１との間の伝送路では、物理層でリンク確認信号のやり取りが行われるが、データリンク層ではスレーブ局Ｄの第２のポートＤ２は無効化されているので、ネットワーク存在確認フレームがスレーブ局Ｃにリピートされることはない。そのため、管理局Ｘの第２のポートＸ２のリング再構成処理のときにスレーブ局Ｃがネットワーク内に入ってきてしまうことを防ぐことができる。また、第２のポートＤ２を無効化しなかった場合には、管理局Ｘとスレーブ局Ａ〜Ｄとがリング構成となり、リング再構成処理で流されるフレームがネットワーク内を永遠に回り続けてしまうので、このような事態の発生も防ぐことができる。
【０１５２】
その後、ポート制御応答フレームを受信した管理局Ｘのライン接続管理部２４は、自局の第１のポートＸ１を有効にする処理を行う（ステップＳ５３４）。これによって、管理局Ｘは、２つのポートＸ１，Ｘ２でデータフレームの送受信を行うことが可能な状態となる。
【０１５３】
ついで、ネットワーク存在確認処理部２２は、ネットワーク存在確認フレームをブロードキャストで同一セグメントのネットワーク上のスレーブ局に対して送信する（ステップＳ５４１，Ｓ５４３）。管理局Ｘの第２のポートＸ２から送信されるネットワーク存在確認フレームについての処理は、上記した図１８のステップＳ４４１〜Ｓ４４２と同様である（ステップＳ５４１〜Ｓ５４２）。
【０１５４】
管理局Ｘの第１のポートＸ１から送信されたネットワーク存在確認フレームは、スレーブ局Ａで受信され、スレーブ局Ａからネットワーク存在確認応答フレームが返される（ステップＳ５４４）。また、スレーブ局Ａは、ネットワーク存在確認フレームの内容の一部を書き換えて第２のポートＡ２から第１のポートＡ１にリピートする（ステップＳ５４５）。同様に、スレーブ局Ｂ，Ｃでも、ネットワーク存在確認フレームを受信すると、ネットワーク存在確認応答フレームを管理局Ｘに送信し（ステップＳ５４６，Ｓ５４８）、ネットワーク存在確認フレームの内容の一部を書き換えて第２のポートから第１のポートへとリピートする（ステップＳ５４７，Ｓ５４９）。なお、スレーブ局Ｃとスレーブ局Ｄとの間のケーブルが断線している状態であるので、スレーブ局Ｄにはネットワーク存在確認フレームは到達せず、スレーブ局Ｄからのネットワーク存在確認応答フレームは出されない。
【０１５５】
スレーブ局Ｃからネットワーク存在確認応答フレームを受信した管理局Ｘのネットワーク存在確認処理部２２は、タイマ２１で計時を開始する。この例の場合、上記したように、スレーブ局Ｃとスレーブ局Ｄとの間のケーブルが断線しているので、スレーブ局Ｄからのネットワーク存在確認応答フレームは出されない。その結果、スレーブ局Ｃからのネットワーク存在確認応答フレームを受信してから所定の時間が経過し、タイマ２１がタイムアウトする（ステップＳ５５０）。そして、管理局Ｘのライン接続管理部２４は、今まで受信したネットワーク存在確認応答フレーム中の情報から、スレーブ局Ｃとスレーブ局Ｄとの間のケーブルが断線したことを認識する（ステップＳ５５１）。
［０１５６］
なお、管理局Ｘは、各スレーブ局からネットワーク存在確認応答フレームを受信すると、受信した時点における通信ノード間の接続状態であるネットワーク接続情報を生成している。
［０１５７］
その後、ライン接続管理部２４は、最後にネットワーク存在確認応答フレームを受信したスレーブ局Ｃの第１のポートＣ１を無効にするポート制御フレームをスレーブ局Ｃに対して送信する（ステップＳ５６１）。スレーブ局Ｃのポート送受信制御部６２は、ポート制御フレームを受信すると、その内容にしたがって、第１のポートＣ１を無効化する処理を行う（ステップＳ５６２）。そして、スレーブ局Ｃの制御フレーム応答部は、第１のポートＣ１の無効化を完了したことを示すポート制御応答フレームを管理局Ｘに対して送信する（ステップＳ５６３）。
［０１５８］
その後、管理局Ｘは、実施の形態１で説明したように、トークン巡回順序を決定し（ステップＳ５７１）、各通信ノードＡ〜Ｄに対してトークンフレームの送信順序を設定するセットアップ処理を行う（ステップＳ５７２）。その後、トークンフレームを用いたデータフレームの通信処理が開始される（ステップＳ５７３）。このとき、障害発生前と同じ管理局Ｘ、スレーブ局Ａ〜Ｄでデータフレームの通信が行われるが、ライン型に接続される経路が障害発生前と異なっている。つまり、スレーブ局Ｄの第２のポートＤ２からスレーブ局Ｃの第１のポートＣ１までは未接続と同じ動きとなる。
［０１５９］
なお、ここでは、実施の形態１の場合において、管理局Ｘにネットワーク監視部３０を設ける場合を示したが、実施の形態２，３の場合において、管理局Ｘにネットワーク監視部３０を設けるようにしてもよい。
【０１６０】
この実施の形態４によれば、管理局Ｘが最後にフレームを検出してから所定の時間内につぎのフレームを検出しない場合には、ネットワークに異常が発生したものとして、ネットワーク存在確認処理（リング再構成処理）を行うようにした。これによって、障害が発生した箇所に隣接する通信ノードが送信権を得たとき以外の場合にも、トークンフレームの消失を検出することができるという効果を有する。また、ネットワーク内の通信ノードの電源がオン状態とオフ状態を短い周期で繰り返したり、一度電源がオフになった通信ノードが再度すぐにオン状態となったりする場合でも、ネットワーク存在確認処理中には、不安定な通信ノードに接するスレーブ局のポートを無効にするようにしたので、リング状に接続されたネットワーク内をフレームが流れ続けるフレームストームの発生を防止しながらリカバリすることができるという効果を有する。
【０１６１】
また、リング再構成処理を行う際に、障害が発生した部分に接する通信ノードのポートを無効化するようにしたので、リング再構成処理中に障害が発生した通信ノードが復旧したり、ケーブル状態が不安定な状態（断線（異所）や活線（正常）の状態が交互に短時間に変化している状態であり、ケーブルが断線しかけている状態）となったりする場合でも、障害が発生した部分を除いてリング再構成処理を行うことができる。その結果、リング再構成処理中に、復旧した通信ノードや、ケーブル状態が不安定なケーブルに隣接する通信ノードを含めて、すべての通信ノードのポートが有効化して、ネットワーク内をフレームが流れ続けてしまう自体を防ぐこともできるという効果を有する。
【０１６２】
実施の形態５．
実施の形態３，４では、ネットワーク内の通信ノード（スレーブ局）が何らかの原因によってネットワークから離脱した場合のリング再構成処理について説明した。この実施の形態５では、逆に離脱した通信ノード（スレーブ局）が復帰した場合のネットワーク存在確認処理について説明する。
【０１６３】
実施の形態５における管理局とスレーブ局の構成は、実施の形態２，３で説明したものと同じ構成であるものとする。
【０１６４】
図２０は、スレーブ局が復旧した場合のデータ通信方法の処理手順の一例を示すシーケンス図である。なお、ここでは、管理局Ｘに４台のスレーブ局Ａ〜Ｄがリング状に接続される構成を示しているが、これは例示であって、管理局Ｘに任意の台数のスレーブ局が接続される場合も、以下に説明する処理と同様の方法でデータ通信を行うことができる。
【０１６５】
まず、このネットワークでは、管理局Ｘとスレーブ局Ａ〜Ｄはケーブルによってリング型に接続されていたが、スレーブ局Ｃが障害によって電源オフの状態となっており（ステップＳ６１１）、管理局Ｘとスレーブ局Ａ，Ｂ，Ｄの間でトークンフレームを用いたデータフレームの送受信が行われているものとする。つまり、スレーブ局Ｂの第１のポートＢ１は無効化され、第２のポートＢ２は有効化されており、スレーブ局Ｄの第１のポートＤ１は有効化され、第２のポートＤ２は無効化されており、これらのスレーブ局Ｂ，Ｄが末端の通信ノードとなっている（ステップＳ６１２）。
【０１６６】
スレーブ局Ｄまたはスレーブ局Ｂがトークンフレームを獲得する前に、スレーブ局Ｃが復旧し、電源がオンになったものとする（ステップＳ６１３）。このとき、スレーブ局Ｄ，Ｂのリンク状態確認部６６は、物理層で定期的に隣接する通信ノードとの間でやり取りされるリンクパルスなどのリンク確認信号が、スレーブ局Ｃから得られることによって、スレーブ局Ｃが電源オフの状態から復旧したことを認識する（ステップＳ６１４）。
【０１６７】
その後、スレーブ局Ｄまたはスレーブ局Ｂが、予め定められたトークン巡回順序にしたがってトークンフレームを獲得し、データフレームを送信するが、このときデータフレーム通信処理部６５は、データフレーム中のリンク状態情報に、スレーブ局Ｃが復旧したことを示す情報を格納する（ステップＳ６１５）。具体的には、スレーブ局Ｄ，Ｂがトークンを獲得した場合には、データフレームのリンク状態情報に、第１および第２のポートが正常であることを格納し、管理局Ｘに送信する。
【０１６８】
ついで、管理局Ｘは、スレーブ局Ｄまたはスレーブ局Ｂからのデータフレームを受信し、通常の受信処理をするが、このとき、リンク状態情報にスレーブ局Ｃが復旧したことを示す情報が含まれているので、ライン接続管理部２４はスレーブ局Ｃが復旧したことを認識する。なお、以下では、スレーブ局Ｄがトークンフレームを獲得し、管理局Ｘに対してスレーブ局Ｃの復旧を通知した場合について説明を行う。
【０１６９】
管理局Ｘのライン接続管理部２４は、スレーブ局Ｃの復旧を知らせてきたスレーブ局Ｄのスレーブ局Ｃ側の第２のポートＤ２を有効にするポート制御フレームをスレーブ局Ｄに対して送信する（ステップＳ６２１）。スレーブ局Ｄのポート送受信制御部６２は、ポート制御フレームを受信すると、その内容にしたがって、第２のポートＤ２を有効化する処理を行う（ステップＳ６２２）。そして、スレーブ局Ｄの制御フレーム応答部６１は、第２のポートＤ２の有効化を完了したことを示すポート制御応答フレームを管理局Ｘに対して送信する（ステップＳ６２３）。
【０１７０】
管理局Ｘのネットワーク存在確認処理部は、スレーブ局Ｄからポート制御応答フレームを受信すると、第１と第２のポートＸ１，Ｘ２からネットワーク存在確認フレームをブロードキャストで送信する（ステップＳ６３１，Ｓ６３５）。
【０１７１】
管理局Ｘの第１のポートＸ１から送信されたネットワーク存在確認フレームは、スレーブ局Ａで受信され、スレーブ局Ａからネットワーク存在確認応答フレームが返される（ステップＳ６３２）。また、スレーブ局Ａでは、ネットワーク存在確認フレームの内容を一部書き換えて第２のポートＡ２から第１のポートＡ１にリピートする（ステップＳ６３３）。スレーブ局Ｂでも、ネットワーク存在確認フレームを受信すると、ネットワーク存在確認応答フレームを管理局Ｘに送信するが（ステップＳ６３４）、スレーブ局Ｂの第１のポートＢ１は無効化されているので、ネットワーク存在確認フレームのリピートは行われない。なお、スレーブ局Ａ，Ｂから送信されるネットワーク存在確認応答フレームには、ネットワーク存在確認応答フレームを送信するまでの間にリンク状態確認部６６で確認された各ポートのリンク状態が含まれている。
【０１７２】
一方、管理局Ｘの第２のポートＸ２から送信されたネットワーク存在確認フレームは、スレーブ局Ｄで受信され、スレーブ局Ｄからネットワーク存在確認応答フレームが返される（ステップＳ６３６）。また、スレーブ局Ｄでは、ネットワーク存在確認フレームの内容を一部書換えて第１のポートＤ１から第２のポートＤ２にリピートする（ステップＳ６３７）。同様に、スレーブ局Ｃでも、ネットワーク存在確認フレームを受信すると、ネットワーク存在確認応答フレームを管理局Ｘに送信し（ステップＳ６３８）、ネットワーク存在確認フレームの内容の一部を書き換えて第１のポートＣ１から第２のポートＣ２へとリピートする（ステップＳ６３９）。しかし、スレーブ局Ｂの第１のポートＢ１は無効化されているので、受信したネットワーク存在確認フレームは、スレーブ局Ｂには到達しない。なお、スレーブ局Ｃ，Ｄから送信されるネットワーク存在確認応答フレームには、ネットワーク存在確認応答フレームを送信するまでの間にリンク状態確認部６６で確認された各ポートのリンク状態が含まれている。
【０１７３】
ここで、管理局Ｘのネットワーク存在確認処理部２２は、ネットワーク存在確認応答フレームを受信するとタイマ２１を起動し、所定の時間内にネットワーク存在確認応答フレームを受信するか否かを判定する。そして、所定の時間内にネットワーク存在確認応答フレームを受信した場合には、タイマ２１をリセットし、計時し直す。ここでは、スレーブ局Ｃの先には他のスレーブ局が接続されていないので（スレーブ局Ｃの先のスレーブ局Ｂの第１のポートＢ１は無効とされているので）、スレーブ局Ｃからのネットワーク存在確認応答フレームを受信してタイマをリセットすると、タイムアウトとなる（ステップＳ６４０）。
【０１７４】
また、ネットワーク存在確認処理部２２は、各スレーブ局Ａ〜Ｄからネットワーク存在確認応答フレームを受信するたびに、実施の形態１で説明したように、ネットワーク接続情報を生成し、ネットワーク接続情報記憶部２３に記憶する。このとき、すべてのスレーブ局Ａ〜Ｄからのリンク状態情報が正常である場合には、管理局Ｘは、ネットワーク構成が冗長リング構成であることを把握する（ステップＳ６４１）。
【０１７５】
その後、管理局Ｘのトークン巡回順序決定部２５は、ネットワーク接続情報を用いてトークン巡回順序を決定し（ステップＳ６５１）、トークン巡回順序情報記憶部２６に記憶する。ついで、管理局Ｘのセットアップ処理部２７は、トークン巡回順序情報記憶部２６に記憶されているトークン巡回順序を用いて、各通信ノードのトークン巡回先情報を通知するためのセットアップフレームを生成し、各スレーブ局Ａ〜Ｄに対して送信する（ステップＳ６５２）。その後、各スレーブ局Ａ〜Ｄの制御フレーム応答部６１が、受信したセットアップフレームに対するセットアップ応答フレームを生成し、管理局Ｘに対して送信する（ステップＳ６５３）。
【０１７６】
ついで、管理局Ｘは、すべてのスレーブ局Ａ〜Ｄからのセットアップ応答フレームを受信し、管理局Ｘが発行したセットアップフレームがスレーブ局Ａ〜Ｄに正常に届いたことを認識すると、ライン接続管理部２４は、自局（管理局）の第２のポートＸ２を無効化するとともに（ステップＳ６６１）、スレーブ局Ｂの第１のポートＢ１を有効化するポート制御フレームを送信する（ステップＳ６６２）。その後、スレーブ局Ｂのポート送受信制御部６２は、ポート制御フレームを受信すると、その内容にしたがって、第１のポートＢ１を有効化する処理を行う（ステップＳ６６３）。さらに、スレーブ局Ｂの制御フレーム応答部は、第１のポートＢ１の有効化を完了したことを示すポート制御応答フレームを管理局Ｘに対して送信する（ステップＳ６６４）。そして、管理局Ｘは、トークンフレームを用いた通信を開始する（ステップＳ６７１）。
【０１７７】
なお、上述した説明では、スレーブ局の電源復旧時について説明したが、ケーブル復旧時にも同様にして処理を行うことが可能である。
【０１７８】
この実施の形態５によれば、何らかの原因でネットワークから離脱したスレーブ局が復旧した場合に、その復旧を速やかに検出してネットワーク存在確認処理を行うことができるという効果を有する。
【０１７９】
実施の形態６．
図２１は、トークン方式によるデータフレームの送信中の状態を示す図である。この図２１では、１台の管理局Ｘと５台のスレーブ局Ａ〜Ｅが、伝送路でリング状に接続された状態にあり、スレーブ局Ｃの第１のポートＣ１とスレーブ局Ｄの第２のポートＤ２とが無効化され、ライン型としてデータフレームの送受信を行っている。
【０１８０】
図２２は、図２１の状態からケーブルの接続を変更した状態を模式的に示す図である。ここでは、図２１の状態から、スレーブ局Ｄの第１のポートＤ１に接続されていたケーブル１０１Ａと、スレーブ局Ｃの第２のポートＣ２に接続されていたケーブル１０１Ｂと、を同時に素早くハブ１１０のそれぞれ異なるポートに差し替えた場合を示している。このような場合として、ケーブル１０１Ａ，１０１Ｂの差し替えが、リンク確認信号でケーブルが外されたことが検出される前に完了した場合や、ケーブル１０１Ａ，１０１Ｂの差し替えが検出されたが、リンク確認信号が管理局Ｘへの経路の途中で消失した場合などがある。図２１のネットワーク状態では、スレーブ局Ｅの第２のポートＥ２と、スレーブ局Ｂの第１のポートＢ１とが、それぞれ有効となっているので、図２２でもスレーブ局Ｅの第２のポートＥ２と、スレーブ局Ｂの第１のポートＢ１とは有効となっている。その結果、ネットワークは、リング型トポロジとなってしまい、同じフレームがリング型伝送路を回り続けるフレームストームが発生してしまう。
【０１８１】
このようなフレームストームは、トークンフレームが消失し、タイムアウトが発生した場合にも、またはトークンフレームを受信した場合にも、管理局Ｘに送信されてくるフレームが存在する状態である。このような状態になると、伝送路は、常に使用中となってしまうために、ネットワークが機能しなくなってしまう。そこで、この実施の形態６では、このようなフレームストーム状態となった場合にも対応できる通信システムについて説明する。
【０１８２】
この実施の形態６の管理局Ｘは、図１７と同一の構成を有するが、ネットワーク監視部３０に、フレームストーム状態の発生を監視する機能を持たせ、ライン接続管理部２４に、ネットワーク監視部３０でフレームストームの発生が検出された場合に、第１と第２のポート１１−１，１１−２間のリピート機能を停止する機能を持たせている。また、ネットワーク監視部３０は、第１と第２のポート１１−１，１１−２間のリピート機能を停止した後、所定の時間管理局に送信されるフレームがないことを確認すると、ライン接続管理部２４とネットワーク存在確認処理部２２にその旨を通知する機能も有する。ネットワーク監視部３０からのフレームストームが収まった旨の通知を受けると、ライン接続管理部２４は、第１と第２のポート１１−１，１１−２間のリピート機能の停止を解除し、またネットワーク存在確認処理部２２は、ネットワーク存在確認処理を開始する。なお、その他の構成については、上記した実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１８３】
つぎに、実施の形態６によるフレームストーム回避処理の手順について説明する。まず、図２１の状態から図２２に示されるように、ケーブル１０１Ａ，１０１Ｂの付け替えによって、すべての通信ノードのすべてのポートが有効状態のリング型トポロジとなる。その後、管理局Ｘのネットワーク監視部３０は、トークンフレーム消失のタイムアウトが発生しても、またはトークンフレームを受信しても、管理局Ｘに送られてくるフレームが存在するので、フレームストーム状態となったことを認識する。
【０１８４】
その後、ネットワーク監視部３０によってフレームストーム状態の発生が検出されると、ライン接続管理部２４は、第１のポートＸ１と第２のポートＸ２との間のリピート機能を停止する。
【０１８５】
その後、ネットワーク監視部３０は、所定の時間管理局Ｘに送信されるフレームが存在しないことを確認すると、ライン接続管理部２４は、第１のポートＸ１と第２のポートＸ２との間のリピート機能の停止を解除し、ネットワーク存在確認処理部２２は、ネットワーク存在確認処理を行う。なお、ネットワーク存在確認処理は、実施の形態１，２で説明したような手順で行われるので、ここでは、その詳細を省略する。
【０１８６】
この実施の形態６によれば、無効化されているポートがネットワーク内に存在しないようにケーブルの差し替えが素早く行われ、フレームストームが発生してしまった場合でも、ネットワークを正常な状態に戻すことができるという効果を有する。
【産業上の利用可能性】
【０１８７】
以上のように、この発明にかかる通信システムは、リング状に伝送路で接続された通信ノード間でライン状に接続されたネットワークとして通信を行う場合に有用である。
【符号の説明】
【０１８８】
１１−１，１１−２，５１−１，５１−２ ポート
２０，２０Ａ，６０，６０Ａ 通信処理部
２１ タイマ
２２ ネットワーク存在確認処理部
２３ ネットワーク接続情報記憶部
２４ ライン接続管理部
２５ トークン巡回順序決定部
２６ トークン巡回順序情報記憶部
２７ セットアップ処理部
２８，６４ トークンフレーム処理部
２９，６５ データフレーム通信処理部
３０ ネットワーク監視部
６１ 制御フレーム応答部
６２ ポート送受信制御部
６３ トークン巡回先情報記憶部
６６ リンク状態確認部
１０１ 伝送路
１０１Ａ，１０１Ｂ ケーブル
１１０ ハブ
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ スレーブ局
Ｘ 管理局

Claims (13)

1. 複数の通信ノードが伝送路を介してリング状に接続されたネットワーク内におけるトークンパッシング方式でのデータの送信を管理する通信管理装置であって、
   隣接する前記通信ノードと伝送路を介して接続する２つのポートと、
   自装置を含む前記ネットワーク上の通信ノードのいずれかのポートを、フレーム送受信不可能な無効の状態と、フレーム送受信可能な有効の状態とを切り替える指示を与えるライン接続管理手段と、
   前記ネットワーク内に存在する前記通信ノードを認識するネットワーク存在確認フレームをブロードキャストで送信し、前記通信ノードに隣接する通信ノードとそのポートの関係を含むネットワーク存在確認応答フレームを受信して、前記通信ノード間の接続状態を示すネットワーク接続情報を生成するネットワーク存在確認処理を行うネットワーク存在確認手段と、
   前記ネットワーク接続情報を用いてトークン巡回順序を決定するトークン巡回順序決定手段と、
   前記トークン巡回順序に基づいて、前記ネットワーク内の前記各通信ノードに対して、該通信ノードのつぎに送信権を与える通信ノードを通知するセットアップ処理を行うセットアップ処理手段と、
   トークンフレームを用いた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、
   前記ライン接続管理手段は、前記ネットワーク接続情報によって前記ネットワークがリング構成であると認識した場合には、前記ネットワークの接続状態がリング状とならないように、前記ネットワーク内のいずれかの通信ノードのいずれかのポートを無効化することを特徴とする通信管理装置。
2. 前記ネットワーク存在確認手段は、前記２つのポートのそれぞれについてネットワーク存在確認処理を行ってネットワーク接続情報を生成し、２つの前記ネットワーク接続情報が同じである場合に、前記ネットワークはリング構成であると判定することを特徴とする請求項１に記載の通信管理装置。
3. 前記ライン接続管理手段は、当該通信管理装置の起動時に、それぞれのポートについてネットワーク接続情報が得られるように自装置の１つのポートのみが有効化されるように順に設定することを特徴とする請求項２に記載の通信管理装置。
4. 所定時間前記ネットワーク内にフレームが流れなくなる状態を監視するフレーム監視手段をさらに備え、
   前記ネットワーク存在確認手段は、データフレーム送受信中に前記フレーム監視手段によって所定時間前記ネットワーク内にフレームが流れないことが検出された場合にも、前記ネットワーク存在確認処理を行う機能を有し、
   前記ライン接続管理手段は、前記検出後に、一方のポートについての第１のネットワーク接続情報と、他方のポートについての第２のネットワーク接続情報と、を得るように、自装置のポートの切替えを行うとともに、前記第１のネットワーク接続情報生成時と第２のネットワーク接続情報生成時に、それぞれ前記第１および第２のネットワーク接続情報で末端となる通信ノードの未接続状態のポートを無効化するポート制御フレームを送信することを特徴とする請求項２に記載の通信管理装置。
5. 前記ネットワーク存在確認応答フレームには、該フレームを送信した通信ノードに伝送路を介して他の通信ノードが通信可能に接続されている状態を正常とし、接続されていない状態を異常とするリンク状態が含まれ、
   前記ネットワーク存在確認手段は、ネットワーク存在確認処理実行時点における自装置の有効化されているポートからブロードキャストで前記ネットワーク存在確認フレームを送信して得られる前記ネットワーク存在確認応答フレームを用いて前記ネットワーク接続情報を生成するとともに、受信したすべての前記ネットワーク存在確認応答フレームの前記リンク状態が正常である場合に、前記ネットワークはリング構成であると認識することを特徴とする請求項１に記載の通信管理装置。
6. 前記ライン接続管理手段は、当該通信管理装置の起動時に、自装置の一方の前記ポートを有効化し、他方のポートを無効化し、
   前記ネットワーク存在確認手段は、前記ライン接続管理手段で設定された前記ポートの状態で前記ネットワーク存在確認処理を行うことを特徴とする請求項５に記載の通信管理装置。
7. 複数の通信ノードが伝送路を介してリング状に接続されたネットワーク内に配置され、前記通信ノードの一つである通信管理装置によって決定されたトークン巡回順序にしたがって流されるトークンフレームを獲得してデータの送信を行う通信ノードであって、
   隣接する前記通信ノードと伝送路を介して接続する２つのポートと、
   前記通信管理装置から送信される前記ネットワーク内に存在する前記通信ノードを認識するネットワーク存在確認フレームを受信すると、リピートするとともに、前記ネットワーク存在確認フレームの送信元通信ノードとそのポートとを含むネットワーク存在確認応答フレームを前記通信管理装置に送信する制御フレーム応答手段と、
   自装置のつぎに送信権を与える通信ノードであるトークン巡回先情報を記憶するトークン巡回先情報記憶手段と、
   トークンフレームを用いた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、
   前記通信管理装置から送信され、フレーム送受信不可能な無効化の状態、またはフレーム送受信可能な有効化の状態への前記ポートの切替え指示に基づいて、前記ポートの無効／有効の状態を切り替えるポート送受信制御手段と、
   を備えることを特徴とする通信ノード。
8. 前記ポートに伝送路を介して他の接続ノードと通信可能に接続される状態を正常とし、そうでない状態を異常とするリンク状態を、前記各ポートについて確認するリンク接続確認手段をさらに備え、
   前記制御フレーム応答手段は、前記ネットワーク存在確認応答フレームを送信するまでの間に前記リンク接続確認手段によって確認された前記各ポートの前記リンク状態を、前記ネットワーク存在確認応答フレームに含めて送信する機能をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の通信ノード。
9. 前記ポートに伝送路を介して他の接続ノードと通信可能に接続される状態を正常とし、そうでない状態を異常とするリンク状態を、前記各ポートについて確認するリンク接続確認手段をさらに備え、
   前記データフレーム通信処理手段は、前記データフレームを送信するまでの間に前記リンク接続確認手段によって確認された前記各ポートの前記リンク状態を、前記データフレームに含めて送信する機能をさらに有することを特徴とする請求項７に記載の通信ノード。
10. ２つのポートを有する複数の通信ノードが伝送路を介してリング状に接続されたネットワーク内におけるトークンパッシング方式でのデータの送信を管理し、前記通信ノードの１つである通信管理装置と、前記ネットワーク内におけるその他の通信ノードであるスレーブ局と、を備える通信システムでの前記通信ノードのデータ通信方法であって、
    前記通信管理装置は、前記ネットワーク内に存在する前記通信ノードを認識するネットワーク存在確認フレームに該フレームを送信するポート情報を含めてブロードキャストで送信するネットワーク存在確認フレーム送信工程と、
    前記スレーブ局は、前記ネットワーク存在確認フレームを受信すると、自局に隣接する通信ノードとそのポートの関係を含むネットワーク存在確認応答フレームを、前記通信管理装置に送信するとともに、受信した前記ネットワーク存在確認フレームをリピートする応答工程と、
    前記通信管理装置は、受信した前記ネットワーク存在確認応答フレームの該フレームを送信したスレーブ局に隣接する通信ノードとそのポートの関係から、前記通信ノード間の接続状態を示すネットワーク接続情報を生成するネットワーク接続情報生成工程と、
    前記通信管理装置は、前記ネットワーク接続情報に基づいてトークン巡回順序を決定し、つぎに送信権を与える通信ノードを含むトークン巡回先情報を前記スレーブ局に通知するセットアップ工程と、
    トークンフレームを用いてデータフレームの送信を行うデータフレーム送信工程と、
    を含み、
    前記ネットワーク存在確認フレーム送信工程で、前記通信管理装置は、前記ネットワーク存在確認フレームを送信する前に、前記ネットワーク上の通信ノードのいずれかのポートを、フレーム送受信不可能な無効化の状態にする処理を行うことを特徴とするデータ通信方法。
11. 前記通信管理装置の起動時には、
    前記通信管理装置の第１のポートを有効にし、第２のポートを無効にした状態で、前記ネットワーク存在確認フレーム送信工程から前記ネットワーク接続情報生成工程までの処理を行って第１のネットワーク接続情報を生成した後、
    前記通信管理装置の第２のポートを有効にし、第１のポートを無効にした状態で、前記ネットワーク存在確認フレーム送信工程から前記ネットワーク接続情報生成工程までの処理を行って、第２のネットワーク接続情報を生成し、前記第１および第２のネットワーク接続情報を用いて前記ネットワークがリング構成か否かを判定することを特徴とする請求項１０に記載のデータ通信方法。
12. 前記スレーブ局は、自局のポートに他の通信ノードが通信可能に接続されている状態を正常とし、そうでない場合を異常とするリンク状態を確認するリンク状態確認工程をさらに含み、
    前記応答工程で、前記スレーブ局は、前記ネットワーク存在確認応答フレームを送信するまでの間に確認された前記リンク状態を前記ネットワーク存在確認応答フレームに含めて送信し、
    前記ネットワーク接続情報生成工程では、前記通信管理装置は、すべてのスレーブ局から受信した前記ネットワーク存在確認応答フレーム中の前記リンク状態が正常である場合に、前記ネットワークはリング構成であると認識することを特徴とする請求項１０に記載のデータ通信方法。
13. 前記通信管理装置の起動時に、前記通信管理装置は、
    前記ネットワーク存在確認フレーム送信工程では、前記通信管理装置の一方のポートを有効にし、他方のポートを無効にした後に、前記ネットワーク存在確認フレーム送信し、
    前記ネットワーク接続情報生成工程で、前記ポートの状態で前記ネットワーク接続情報を生成した後に前記セットアップ工程以降の処理を行うことを特徴とする請求項１２に記載のデータ通信方法。

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