JP6323866B2 - リピータ通信システムおよびリピータ通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、リピータ通信システム、集中管理装置、リピータ通信装置、異常検出方法および異常検出プログラムに関し、特に低コストで構築でき、かつ不具合が発生した場合にこれを早期に検出して迅速に復旧しうるリピータ通信システム等に関する。

通信関係の施設において、通信装置とその情報を収集する管理装置などで構成されるネットワークを構築する場合には、ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol / Internet Protocol）を使用したＬＡＮ（Local Area Network）を用いて実現することもできる。しかしながら、古い施設に新たにそのような環境を構築する場合や、広大な施設にそのような環境を構築する場合には、構築費用がむやみに増大し、多大なコストが無駄に費やされることとなる。

また、管理対象の通信装置が火災警報装置や犯罪警報装置などのような機能が限定された装置である場合は、その通信する情報の内容は比較的単純であり、かつ量・頻度共にそれほど多いものではないことがほとんどであり、将来的にその通信が拡大する可能性もほとんどない。そのような場合には、ＴＣＰ／ＩＰによるＬＡＮを構築しても明らかにオーバースペックであり、必要以上のコストが無駄に費やされることとなる。

さらには集合住宅や雑居ビルなどに設置された各部屋の火災警報装置や犯罪警報装置などは、その検知対象となる現象が検知された場合に鳴動するだけのものがほとんどであり、検知された情報を集中管理する（たとえば消防署や警察に通報するなどの対処を行う）ための装置は、その設置や管理に要するコストなどの都合から、備えられていない場合が多い。

そのため、火災や犯罪を検知して当該装置が鳴動しても、消防署や警察に通報するなどの対処はその音に気づいた人間が行う必要がある。その対処を行える人がそこにいなければ、対処が遅れて被害が拡大することとなる。また、それらの装置は管理装置による管理がされていないことが多いので、経年劣化などによる故障などがあってもメンテナンスされずに放置され、必要な時にその機能を発揮しないということも起こりうる。

以上のような観点から、発明者らは、既存の低価格な電子機器および通信回線（たとえば電話回線など）でも十分に運用可能な通信システムを過去にも発明し、下記の特許文献１および２として開示している。

特許文献１に記載の通信システムでは、それぞれの電子機器が集中管理部と呼ばれる管理側の装置に発呼する機能を備えることにしている。また、異常時の警報を発呼データとして集中管理装置に送信するときに、その途中で中継する他の電子機器のポート番号を順次累積する形で記憶していき、集中管理装置に到達したときのこれらのポート番号の累積列を該当する電子機器のアドレスとして管理するようにしている。

特許文献２に記載の通信システムは、通常使用される経路とは異なる別経路で通信が可能な電子機器からなるリピータ通信機とこれらを管理する集中管理端末とによって構成される。集中管理端末は、各リピータ通信機のアドレスをそれらに至る経路でのポート番号の列によって設定している。障害が発生した場合には、集中管理端末からの指令によって、これらのリピータ通信機のうちの一つにおいてメインポートを回転させ、アドレスの変更を行う。これによって障害発生後も通信を継続することを意図したものである。

また、これに関連する技術文献として、特許文献３もある。特許文献３には、いわゆるホームネットワークで、負荷機器の物理的位置とアドレスの対応表を人手によらずに作成できるという通信システムが記載されている。このシステムでは、各負荷機器の物理的位置と負荷制御信号中継装置の物理ポートとの間を対応させ、当該各負荷機器から送信された試験信号によって負荷機器の物理的位置とアドレスとを対応させている。

特開２００２−０２６９２０号公報 特開２００８−２７８４２４号公報 特開２００３−３４８０９０号公報

特許文献１に記載の通信システムは、小容量のデータの集中管理と制御を行う低コストな通信システムであるが、当該システムを構成する通信装置やデータ通信経路に障害が発生した場合の対処については言及されていない。また、そこで使用されている通信フレームのビット構成では、各機器から集中管理装置に向かう集約方向へのフレームであるか、逆に集中管理装置から各機器に向かうルーティング方向へのフレームであるかを判定できないという問題もある。

特許文献２に記載の通信システムでは、その点を改善して、障害が発生した場合にも対応が可能なようになっている。しかしながら、そこで可能なのはリピータ通信機自体に障害が発生した場合の対応のみであり、通信回線の断線などの不具合に対応しうるものではない。また、このシステムでは特定のリピータ通信機に障害が発生すると、そのリピータ通信機の使用を回避するように迂回経路を構築している。しかしながら、その動作によって、そこに至る経路が複数存在するリピータ通信機が出る場合があるので、その経路の管理と制御は複雑なものとなる。

さらに、このシステムでは、通信フレームのビット構成に、集約方向であるかルーティング方向であるかを示す１ビットを追加し、このビットの値によって当該フレームがいずれの方向であるかを各機器が判断できるようにしている。ところが、一部の制御フレームには、データ形式を整えるために無駄なビット列を含んでいるので、受信側の処理において通信フレームから必要な情報を抽出するために複雑な処理が必要となる。この点も、低コストな通信システムを提供する目的においては問題となる。

そして、特許文献１および２に記載の通信システムでは、必ず集中管理装置側がポート番号「１１」となるように各リピータ通信機を接続する必要があるが、特に多数台のリピータ通信機を接続する場合にはこの接続作業は繁雑なものとなり、また接続間違いも生じやすい。即ち、システム構築時に多大な手間とコストを要する。

ちなみに特許文献３に記載の通信システムは、ＴＣＰ／ＩＰを前提としたものであるので、小容量のデータの集中管理と制御を行う低コストな通信システムを構築しようとする場合にはそもそも適さない。

本発明の目的は、情報の伝達経路に不具合が発生した場合にこれを早期に検出して迅速に復旧することを可能とし、かつ低コストで構築可能なリピータ通信システム、集中管理装置、リピータ通信装置、異常検出方法および異常検出プログラムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係るリピータ通信システムは、複数台のリピータ通信装置と、各リピータ通信装置との間で情報の送受信を行う集中管理装置とが接続されて構成されて成るリピータ通信システムであって、各リピータ通信装置が、他の装置との間の物理的な接続端子であって各々異なる物理ポート番号を有する複数の送受信物理ポートと、送受信物理ポートに物理ポート番号との間で一対一に対応する各々異なる論理ポート番号を対応させて、当該論理ポート番号によって他の装置との通信を行うポート変換制御部とを有すること、を特徴とする。かつ、集中管理装置が、全てのリピータ通信装置に対してアドレスの照会をする制御フレームを送出するアドレス管理部を有し、各リピータ通信装置が、送受信物理ポートを介して制御フレームを受信した場合に、制御フレームを受信した送受信物理ポートに集中管理装置側であることを示す論理ポート番号を対応させるようポート変換制御部に指令すると共に、制御フレームに他の装置への論理ポート番号を付加した上で他のリピータ通信装置に転送する転送処理制御部を備え、転送処理制御部が、制御フレームが通ってきた他の各リピータ通信装置の論理ポート番号を連接したアドレス情報を前記集中管理装置に返送する機能を有すること、を特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るリピータ通信装置は、集中管理装置および他の装置と接続されて情報の送受信を行うリピータ通信装置であって、他の装置との間の物理的な接続端子であって各々異なる物理ポート番号を有する複数の送受信物理ポートと、送受信物理ポートに物理ポート番号との間で一対一に対応する各々異なる論理ポート番号を対応させ、当該論理ポート番号によって他の装置との通信を行うポート変換制御部とを有すること、を特徴とする。かつ、送受信物理ポートを介して制御フレームを受信した場合に、制御フレームを受信した送受信物理ポートに集中管理装置側であることを示す論理ポート番号を対応させるようポート変換制御部に指令すると共に、制御フレームに他の装置への論理ポート番号を付加した上で他のリピータ通信装置に転送する転送処理制御部を備え、転送処理制御部が、制御フレームが通ってきた他の各リピータ通信装置の論理ポート番号を連接したアドレス情報を集中管理装置に返送する機能を有すること、を特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る集中管理装置は、複数台のリピータ通信装置と接続されて情報の送受信を行う集中管理装置であって、全てのリピータ通信装置に対してアドレスの照会をする制御フレームを送出し、各リピータ通信装置から返送されてきたアドレス情報をアドレステーブルとして保存すると共に、制御フレームを定期的に送出してこれに対する返信をアドレステーブルの記録内容と比較し、これによって各リピータ通信装置の中に不具合が発生したか否かを検出するアドレス管理部と、各リピータ通信装置の中に不具合が発生した場合に当該不具合を異常検出ログに記録すると共に警報を発する異常状態対応部とを有することを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る異常検出方法は、他の装置との間の物理的な接続端子であって各々異なる物理ポート番号を有する複数の送受信物理ポートを備えた複数台のリピータ通信装置と、各リピータ通信装置との間で情報の送受信を行う集中管理装置とが接続されて構成されているリピータ通信システムの異常検出方法であって、集中管理装置のアドレス管理部が、全てのリピータ通信装置に対してアドレスの照会をする制御フレームを送出し、この制御フレームを受信した各リピータ通信装置の転送処理制御部が、送受信物理ポートを介して制御フレームを受信した場合に、当該制御フレームを受信した送受信物理ポートに集中管理装置側であることを示す論理ポート番号を対応させるよう当該集中管理装置のポート変換制御部に指令し、次に、リピータ通信装置の転送処理制御部が、制御フレームに当該他の装置への論理ポート番号を付加した上で他のリピータ通信装置に転送すると共に、制御フレームが通ってきた他の各リピータ通信装置の論理ポート番号を連接したアドレス情報を集中管理装置に返送し、集中管理装置のアドレス管理部が、各リピータ通信装置から返送されてきたアドレス情報をアドレステーブルとして保存すること、を特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る異常検出プログラムは、複数台のリピータ通信装置と、各リピータ通信装置との間で情報の送受信を行う集中管理装置とが接続されて構成されているリピータ通信システムにあって、集中管理装置が備えるプロセッサに、全てのリピータ通信装置に対してアドレスの照会をする制御フレームを送出する手順、各リピータ通信装置から返送されてきたアドレス情報をアドレステーブルとして保存する手順、および制御フレームを定期的に送出してこれに対する返信をアドレステーブルの記録内容と比較し、これによって各リピータ通信装置の中に不具合が発生したか否かを検出する手順を実行させること、を特徴とする。

本発明は、上記した通り、リピータ通信装置で送受信物理ポートに論理ポート番号を対応させるように構成したので、物理ポート番号に縛られることなく接続を行うことができ、かつ不具合発生時にも迅速に対応が可能となる。これによって、前述した目的を達成しうるリピータ通信システム、集中管理装置、リピータ通信装置、異常検出方法および異常検出プログラムを提供することができる。

本発明の基本的構成について示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るリピータ通信システムの基本的な概念について示す説明図である。 図２に示したリピータ通信システムについて、より簡易化して平面的に示す説明図である。 図３に示したリピータ通信装置のより詳しい構成について示す説明図である。 図３に示した集中管理装置のより詳しい構成について示す説明図である。 図３に示すリピータ通信システムでの、集約方向におけるフレーム転送を示す説明図である。 図３に示すリピータ通信システムでの、ルーティング方向におけるフレーム転送を示す説明図である。 図４に示したリピータ通信装置について、より詳しい構成を示す説明図である。 図５に示した集中管理装置について、より詳しい構成を示す説明図である。 図２および図３に示したリピータ通信システムを初めて構築する場合の動作について示す説明図である。 図１０に示した初めて構築する状態のリピータ通信システムの動作について示すフローチャートである。 図１０に示したリピータ通信システムで、図１１に示した動作が行われ、ポート番号の対応が完了した状態を示す説明図である。 図１０に示したリピータ通信システムの運用中の各装置の動作について示すフローチャートである。 図１０に示したリピータ通信システムの運用中に故障が発生した状態を示す説明図である。 図１０に示したリピータ通信システムで、各装置間で交換される通信フレームのフォーマット例について示す説明図である。 図１０に示したリピータ通信システムで、図１１に示す動作が行われた結果として各リピータ通信装置に割り当てられたアドレス情報について示す説明図である。 図１１のステップＳ１０６に示された動作で集中管理装置のアドレス管理部が保存するアドレステーブルの記録内容について示す説明図である。 本実施形態の拡張に係るリピータ通信システムの構成について示す説明図である。 図１８に示した集中管理装置のより詳しい構成について示す説明図である。 図１８に示したリピータ通信システムで、予備経路を有効とする前と後の状態について示す説明図である。

以下、本発明の一実施形態を、添付図１ないし図９に従って説明する。
（基本的内容）
まず、本発明の基本的な内容について説明する。
図１において、リピータ通信システム１００は、複数台のリピータ通信装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，…（総称してリピータ通信装置２０という）と、各リピータ通信装置との間で情報の送受信を行う集中管理装置１０とが接続されて構成されている。ここで、各リピータ通信装置２０は、集中管理装置および他の装置との間の物理的な接続端子であって各々異なる物理ポート番号を有する複数の送受信物理ポート２１ａ〜２１ｄと、送受信物理ポートに物理ポート番号との間で一対一に対応する各々異なる論理ポート番号を対応させ、当該論理ポート番号によって他の装置との通信を行うポート変換制御部３１ｉとを有する。
即ち、このリピータ通信システム１００は、リピータ通信装置２０で送受信物理ポートに論理ポート番号を対応させるように構成したので、物理ポート番号に縛られることなく接続を行うことができ、かつ情報の伝達経路に不具合が発生した場合にこれが早期に検出されるので、システム全体を低コストで構築でき、さらに操作者（管理者）がこの不具合を迅速に復旧することが可能であるという利点を有する。
これら各手段のより詳細な構成は、次の実施形態として説明する。

（具体的内容）
本実施形態において、リピータ通信システム１００は、上述したように、複数台のリピータ通信装置２０と、各リピータ通信装置との間で情報の送受信を行う集中管理装置１０とが接続されて構成されている。各リピータ通信装置２０は、集中管理装置および他の装置との間の物理的な接続端子であって各々異なる物理ポート番号を有する複数の送受信物理ポート３１ａ〜３１ｄと、送受信物理ポートに物理ポート番号との間で一対一に対応する各々異なる論理ポート番号を対応させて、当該論理ポート番号によって他の装置との通信を行うポート変換制御部３１ｉとを有する。

また、集中管理装置１０は、全てのリピータ通信装置に対してアドレスの照会をする制御フレームを送出するアドレス管理部１３ａを有し、リピータ通信装置２０が、送受信物理ポートを介して制御フレームを受信した場合に、当該制御フレームを受信した送受信物理ポートに集中管理装置側であることを示す論理ポート番号を対応させるようポート変換制御部に指令すると共に、制御フレームに当該他の装置への論理ポート番号を付加した上で他のリピータ通信装置に転送する転送処理制御部２２を備え、この転送処理制御部が、制御フレームが通ってきた他のリピータ通信装置の論理ポート番号を連接したアドレス情報を集中管理装置に返送する機能を有する。

さらに、集中管理装置２０のアドレス管理部１３ａが、各リピータ通信装置から返送されてきたアドレス情報をアドレステーブル１４ａとして保存すると共に、制御フレームを定期的に送出してこれに対する返信をアドレステーブルの記録内容と比較し、これによって各リピータ通信装置の中に不具合が発生したか否かを検出する機能を有する。そして集中管理装置２０は、各リピータ通信装置の中に不具合が発生した場合に当該不具合を異常検出ログ１４ｂに記録すると共に警報を発する異常状態対応部１３ｂを有する。

これによって、このリピータ通信システム１００は、前述したように、低コストで構築でき、不具合が発生した場合にこれを早期に検出して迅速に復旧することが可能なものとなる。
以下、これをより詳細に説明する。

図２は、本発明の実施形態に係るリピータ通信システム１００の基本的な構成について示す説明図である。このリピータ通信システム１００は、有線または無線で構成されたネットワークにおいて警報情報や機器制御情報の検出と中継を行うリピータ機能を有する多数の通信装置であるリピータ通信装置２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…（これらは全て共通した構成を有するので、総称してリピータ通信装置２０という）と、これらリピータ通信装置２０との間で情報の送受信を行う集中管理装置１０とが、相互に接続されて構成される。

図２に示した例では、リピータ通信システム１００は部分ネットワーク１００ａおよび１ｂに分かれており、部分ネットワーク１００ａにはリピータ通信装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃが属し、部分ネットワーク１００ｂにはリピータ通信装置２０ｄ，２０ｅ，２０ｆが属している。集中管理装置１０はリピータ通信装置２０ａに直接接続され、リピータ通信装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃは部分ネットワーク１００ａ内で相互に接続されている。

またリピータ通信装置２０ｂからは回線２ａによって部分ネットワーク１００ｂのリピータ通信装置２０ｄに接続されており、リピータ通信装置２０ｄ，２０ｆ，２０ｆは部分ネットワーク１００ｂ内で相互に接続されている。この構成によって、集中管理装置１０は全てのリピータ通信装置２０ａ〜２０ｆとの間で通信を行う。

ここで、たとえば集中管理装置１０が部分ネットワーク１００ｂのリピータ通信装置２０ｆに対して何らかの情報を送出する場合、集中管理装置１０が送出する出力パケットには、当該パケットがリピータ通信装置２０ｆに到達するまでに経由すべき通信経路について示す経路情報が含まれる。

ここでいう経路情報とは、集中管理装置１０で管理されるものであり、当該通信パケットが通過すべきリピータ通信装置と当該通信装置における出力ポート番号とを連接して構成したものである。各リピータ通信装置は、受け取った通信パケットを次にどのポートに出力すべきかを、この経路情報に従って判断する。これについて、詳細は後述する。

集中管理装置１０がリピータ通信装置２０ｆに対して送出した通信パケットは、リピータ通信装置２０ａ→リピータ通信装置２０ｂ→回線２ａ→リピータ通信装置２０ｄを順に経由して、リピータ通信装置２０ｆに到達する。逆に、部分ネットワーク１００ｂに属するリピータ通信装置２０ｅから集中管理装置１０に情報を伝達するために送出される通信パケットは、リピータ通信装置２０ｄ→回線２ａ→リピータ通信装置２０ｂ→リピータ通信装置２０ａを順に経由して、集中管理装置１０に到達する。

ここで、この回線２ａに断線などの障害が生じて通信不能となった場合を考える。この障害が生じると、部分ネットワーク１００ａおよび１００ｂが分断され、集中管理装置１０とリピータ通信装置２０ｄ〜２０ｆとの間は相互に通信不能な状態に陥る。しかし、部分ネットワーク１００ａのリピータ通信装置２０ｃと、部分ネットワーク１００ｂのリピータ通信装置２０ｄとの間で別の回線２ｂが構築できれば、集中管理装置１０とリピータ通信装置２０ｄ〜２０ｆとの間は再び相互に通信可能となる。

本願発明は、このような情報伝達経路の再構築を容易に実現することを目的とする。回線２ａに断線などの障害が生じた場合だけでなく、リピータ通信装置２０ｂもしくは２０ｄが故障して通信不能となった場合についても、同様に情報伝達経路の再構築が実現可能である。そのための具体的な構成および動作について、次段から説明していく。

図３は、図２に示したリピータ通信システム１００について、より簡易化して平面的に示す説明図である。図３では、集中管理装置１０と６台のリピータ通信装置２０ａ〜２０ｆが示されている。さらに、そのうちの１台であるリピータ通信装置２０ａについて拡大して示している。図３は、リピータ通信システム１００のネットワーク構成例を平易かつ概念的に示すものであるので、図２に記載した構成とは一致しない。

即ち、集中管理装置１０はリピータ通信装置２０ａと接続され、リピータ通信装置２０ａはリピータ通信装置２０ｂおよび２０ｃと接続されている。さらに、リピータ通信装置２０ａと２０ｄ、２０ｂと２０ｅ、２０ｃと２０ｆとが相互に接続され、情報伝達経路が存在している。この接続は無線でも有線でもよく、任意のプロトコルを利用できる。

ただし、集中管理装置１０から見た場合、各リピータ通信装置への経路は基本的にそれぞれ１種類である。即ち、たとえばリピータ通信装置２０ｄから２０ｅ、２０ｄから２０ｆなどのようなループ経路は存在していない。

各リピータ通信装置２０において、情報伝達方向は２通りある。集中管理装置１０から発せられた制御フレームなどが各リピータ通信装置２０に伝わる方向をルーティング方向といい、図３では破線矢印、もしくは白のブロック矢印で示している。逆に、各リピータ通信装置２０から発せられたフレーム（警報フレーム、または制御フレームに対する返信フレーム）が集中管理装置１０に伝わる方向を集約方向といい、図３では実線矢印、もしくは黒のブロック矢印で示している。

図４は、図３に示したリピータ通信装置２０のより詳しい構成について示す説明図である。リピータ通信装置２０は、４組の入出力ポート２１ａ〜２１ｄを備える。入出力ポート２１ａはポート番号「００」、入出力ポート２１ｂはポート番号「０１」、入出力ポート２１ｃはポート番号「１０」、入出力ポート２１ｄはポート番号「１１」である。リピータ通信装置２０はまた、これらの入出力ポート２１ａ〜２１ｄによるデータ転送処理を制御する転送処理制御部２２と、後述するポート変換制御部３１ｉとを備える。

ポート番号「１１」は、「集約方向」への通信フレーム出力を表す。即ち、入出力ポート２１ａ〜２１ｃから入力された通信フレームが「集約方向」のものであれば、転送処理制御部２２はこれを必ずポート番号「１１」である入出力ポート２１ｄに出力する。逆に、入出力ポート２１ｄから入力された「ルーティング方向」の通信フレームは、転送処理制御部２２が、当該通信フレームに含まれる経路情報に応じて、入出力ポート２１ａ〜２１ｃのいずれか、あるいはそれら全てに対して出力する。

即ち、ポート番号「１１」の入出力ポート２１ｄは、集中管理装置１０側への集約方向及び集中管理装置１０側からのルーティング方向の情報にとって、メインポートとなる役割を持つものである。

転送処理制御部２２は、集約方向への通信フレームについては、当該通信フレームを受け取ったポート番号「００」「０１」「１０」のいずれかをパケットの経路情報に付与して更新した通信フレームを、ポート番号「１１」の出力側へ転送する。逆に、ルーティング方向への通信フレームについては、経路情報からポート番号「００」「０１」「１０」のうちのいずれのポートに出力するかを判断して、かつその経路情報からそのポート番号を削除して、当該ポートに出力する。

なお、リピータ通信装置２０には、火災や犯罪などのような検知対象とされている現象を検知するための手段も当然備えられているが、これについては公知であるので、図４ではこれを図示していない。以後の各図においても同様である。

図５は、図３に示した集中管理装置１０のより詳しい構成について示す説明図である。集中管理装置１０は、リピータ通信装置２０と同じく４組の入出力ポート１１ａ〜１１ｄを備える。入出力ポート１１ａはポート番号「００」、入出力ポート１１ｂはポート番号「０１」、入出力ポート１１ｃはポート番号「１０」、入出力ポート１１ｄはポート番号「１１」である。

集中管理装置１０はまた、各リピータ通信装置２０の転送処理制御部２２と同一の動作でデータ転送処理を制御する転送処理制御部１２と、これに加えて集中管理部１３と管理データ記憶部１４を備える。集中管理部１３は、アドレス管理部１３ａと、異常状態対応部１３ｂとで構成される。管理データ記憶部１４は、アドレステーブル１４ａと、異常検出ログ１４ｂとを記憶している。

アドレス管理部１３ａは、各リピータ通信装置２０に対してアドレス情報を返信させる為の制御フレームを定期的に送出し、これに反応した各リピータ通信装置２０から返信されてきたアドレス情報をアドレステーブル１４ａとして管理し、情報更新を行う。また、アドレステーブル１４ａに記録されている全てのリピータ通信装置２０からアドレス情報が返送されていない場合にはこの状態を検出して、異常状態対応部１３ｂに「異常発生」を通知する。

異常状態対応部１３ｂは、アドレス管理部１３ａから「異常発生」の通知があった場合に、この情報を異常検出ログ１４ｂとして記録して蓄積する。また、異常が発生した場合に、警報を発して管理者に通知する機能も持つ。それを受けた管理者は、管理用端末などを介して異常検出ログ１４ｂをチェックして、その上で後述するポート変換命令を載せた制御フレームを異常状態対応部１３ｂから各リピータ通信装置２０に対して送出させる（詳細は後述）。

なお、集中管理装置１０には、管理者に異常検出ログ１４ｂなどの情報を提示し、管理者からの操作を受け付けるための入出力手段も当然備えられているが、これについても公知であるので、図５ではこれを図示していない。以後の各図においても同様である。

図６は、図３に示すリピータ通信システム１００での、集約方向におけるフレーム転送を示す説明図である。ここでは、リピータ通信装置２０ｇから、集中管理装置１０に対してデータ転送を行う場合について考える。リピータ通信装置２０ｇのポート番号「１１」から送出された通信フレームは、リピータ通信装置２０ｅのポート番号「００」から入力され、ポート番号「１１」からリピータ通信装置２０ｄに出力される。なお、図６以降の各図では、視認性のため、ポート番号「１１」の入出力ポートを黒塗りで表示することがある。

リピータ通信装置２０ｄでは、これをポート番号「１０」で受信し、ポート番号「１１」からリピータ通信装置２０ａに出力する。そしてリピータ通信装置２０ａでは、これをポート番号「０１」で受信し、ポート番号「１１」から集中管理装置１０に出力する。

このような、集中管理装置１０から特定のリピータ通信装置に至る経路において、通過したリピータ通信装置を連接したものが、集中管理装置１０から見た場合のアドレス情報となり、これをアドレス管理部１３ａがアドレステーブル１４ａとして管理する。この例の場合だと、リピータ通信装置２０ｇのアドレス情報は「０１１０００」、リピータ通信装置２０ｅのアドレス情報は「０１１０」、リピータ通信装置２０ｄのアドレス情報は「０１」となる。ちなみにリピータ通信装置２０ａは集中管理装置１０と直接接続されているので、アドレス情報は必要ではなく、従ってリピータ通信装置２０ａのアドレス情報は無い。

この、集中管理装置１０が各リピータ通信装置のアドレスを収集する処理は、たとえば「１時間ごと」などのように、予め与えられた周期でアドレス管理部１３ａが定期的に行う。また、管理者の操作などに応じて行うこともできる。これに応じてアドレス管理部１３ａはアドレステーブル１４ａを更新する。その際の動作については後述する。

図７は、図３に示すリピータ通信システム１００での、ルーティング方向におけるフレーム転送を示す説明図である。ここでは、集中管理装置１０から、リピータ通信装置２０ｇに対してデータ転送を行う場合について考える。この場合では、図６に示した動作によって、リピータ通信装置２０ｇのアドレス「０１１０００」がアドレステーブル１４ａに記録されている。

アドレス管理部１３ａは、この記録に基づいて、アドレス情報「０１１０００」に対して通信フレームを送出する。この通信フレームは、リピータ通信装置２０ａのポート番号「１１」から入力される。リピータ通信装置２０ａでは、このアドレス情報の先頭２ビット「０１」から、出力ポート番号は「０１」であることを判断し、このポート番号「０１」に当該通信フレームを出力する。その際、その通信フレームに含まれるアドレス情報を、先頭２ビットを削除して更新した「１０００」として出力する。

この通信フレームを、リピータ通信装置２０ｄがポート番号「１１」で受信し、同様にアドレス情報の先頭２ビット「１０」から、出力ポート番号は「１０」であることを判断し、このポート番号「１０」に当該通信フレームを出力する。その際、その通信フレームに含まれるアドレス情報を、先頭２ビットを削除して更新した「００」として出力する。

この通信フレームを、リピータ通信装置２０ｅがポート番号「１１」で受信し、同様にアドレス情報の先頭２ビット「００」から、出力ポート番号は「１０」であることを判断し、このポート番号「００」に当該通信フレームを出力する。その際、その通信フレームに含まれるアドレス情報を、先頭２ビットを削除して更新し、アドレス情報「無し」で出力する。

これを受信したリピータ通信装置２０ｇは、アドレス情報「無し」で当該通信フレームを受信するので、自らがこの通信フレームの宛先であると判断して、それに対応する処理を行うことができる。

図８は、図４に示したリピータ通信装置２０について、より詳しい構成を示す説明図である。リピータ通信装置２０は、大きく分けて送受信終端部３１、集約方向処理部３２、およびルーティング方向処理部３３という３つのブロックで構成される。

送受信終端部３１は、入出力ポート２１ａ〜２１ｄのうちのいずれか一つである送受信物理ポート３１ａ〜３１ｄと、論理ポート３１ｅ〜３１ｈと、ポート変換制御部３１ｉとを備える。送受信物理ポート３１ａ〜３１ｄは各々、ポート番号「００」「０１」「１０」「１１」の送受信物理ポートである。論理ポート３１ｅ〜３１ｈは、各々ポート番号「００」「０１」「１０」「１１」の論理ポートである。

そしてポート変換制御部３１ｉは、各送受信物理ポート３１ａ〜３１ｄと、論理ポート３１ｅ〜３１ｈとを一対一で対応させる。通常、即ち特に障害などの発生していない時には、送受信物理ポートと論理ポートのポート番号は一致する。即ち、送受信物理ポート３１ａが論理ポート３１ｅに、送受信物理ポート３１ｂが論理ポート３１ｆに、送受信物理ポート３１ｃが論理ポート３１ｇに、送受信物理ポート３１ｄが論理ポート３１ｈに、各々対応する。図４でいう転送処理制御部２２は、集約方向処理部３２およびルーティング方向処理部３３である。図４では、紙面の都合で論理ポート３１ｅ〜３１ｈを図示していない。

集約方向、即ち送受信物理ポート３１ａ〜３１ｃにおいて別のリピータ通信装置から受信した通信フレームは、通常は論理ポート３１ｅ〜３１ｇを介して、集約方向処理部３２に備えられているフレームバッファ３２ａに一時記憶される。また、ルーティング方向、即ち送受信物理ポート３１ｄにおいて別のリピータ通信装置から受信した通信フレームは、通常は論理ポート３１ｈを介して、ルーティング方向処理部３２に備えられているフレームバッファ３３ａに一時記憶される。

ここで、異常状態、即ちリピータ通信システム１００のうちのいずれかの経路の断線など、もしくはいずれかのリピータ通信装置の故障などが発生した場合には、集中管理装置１０がこれを検出して警報を出し、これを受けた管理者の操作によって各リピータ通信装置２０に対してポート変換命令を載せた制御フレームを送出する。この制御フレームを受信したリピータ通信装置２０の転送処理制御部２２は、この命令に応じてポート変換制御部３１ｉを制御し、送受信物理ポート３１ａ〜３１ｄと論理ポート３１ｅ〜３１ｈとの間の対応関係を変更する。

たとえば、ポート変換制御部３１ｉは、ポート番号「００」の送受信物理ポート３１ａをポート番号「１０」の論理ポート３１ｇに、かわりにポート番号「１０」を持つ送受信物理ポート３１ｃをポート番号「００」の論理ポート３１ｅに各々対応させることもできる。また、ポート番号「０１」の送受信物理ポート３１ｂをポート番号「１１」の論理ポート３１ｈに対応させて、ポート番号「１１」の送受信物理ポート３１ｄを不使用とすることもできる。

即ち、この構成を備えることによって、「集約方向のフレームはポート番号『００』『０１』『１０』のいずれかから入力されて『１１』から出力」「ルーティング方向からのフレームはポート番号『１１』から入力され『００』『０１』『１０』のいずれかもしくは全部へ出力」といった物理的な制約に縛られない運用が可能となる。

ただし、この送受信物理ポートと論理ポートとの間の対応関係の変更を行うと、各リピータ通信装置２０のアドレスも同時に全て変更されるので、アドレス管理部１３ａは、これと同時に図６〜図７で示したような全機器に対するアドレス情報の収集を同時に行い、アドレステーブル１４ａに各機器のアドレス情報を記録する。

通常状態の動作の説明に戻ると、集約方向処理部３２は、集約方向の（ポート番号「００」「０１」「１０」のいずれかの）通信フレームを一時記憶するフレームバッファ３２ａと、フレームバッファ３２ａから出力を選択する出力選択スイッチ３２ｂと、フレームバッファ３２ａから出力された通信フレームの内容を解釈するフレーム終端部３２ｃと、解釈された内容に応じて新たな通信フレームを生成するフレーム生成部３２ｄとで構成される。

この際、フレーム生成部３２ｄは、フレームバッファ３２ａから転送先ポート番号を同時に受け取り、アドレス情報の更新を行って新たな通信フレームを生成し、これを送受信終端部３１のポート番号「１１」の論理ポート３１ｈ、即ちポート変換制御部３１ｉによってこれと対応づけられている送受信物理ポート３１ｄ（通常状態の場合）に出力し、これを介して当該通信フレームを別のリピータ通信装置２０、または集中管理装置１０に送信する。

ルーティング方向処理部３３も、集約方向処理部３２と同様に、ルーティング方向の（ポート番号「１１」の）通信フレームを一時記憶するフレームバッファ３３ａと、フレームバッファ３３ａから出力された通信フレームの内容を解釈するフレーム終端部３３ｂと、解釈された内容に応じて新たな通信フレームを生成するフレーム生成部３３ｃと、生成された通信フレームをポート番号「００」「０１」「１０」の（即ち論理ポート３１ｅ〜３１ｇの）いずれに出力するか、またはそれら全てに出力するかを選択する出力選択スイッチ３３ｄと、で構成される。

この際、フレーム生成部３３ｃおよび出力選択スイッチ３３ｄは、フレーム終端部３３ｂで抽出された転送先ポート番号を、アドレス情報の更新を行って新たな通信フレームを生成することと、出力先ポートを切り替えることの両方に活用される。論理ポート３１ｅ〜３１ｇに出力された新たな通信フレームは、ポート変換制御部３１ｉによってこれらと対応づけられている送受信物理ポート３１ａ〜３１ｃ（通常状態の場合）に出力され、これを介して当該通信フレームは別のリピータ通信装置２０に送信される。

また、フレーム終端部３２ｃおよび３３ｂが、受信した通信フレームが制御フレームであることを解釈した場合には、その内容に応じてポート変換制御部３１ｉの動作を制御する。

図９は、図５に示した集中管理装置１０について、より詳しい構成を示す説明図である。転送処理制御部１２は、リピータ通信装置２０の転送処理制御部２２に加えて、集中管理部１３と管理データ記憶部１４とが接続されている点以外は、リピータ通信装置２０と同一の構成を備え、同一の動作を行うので、その内部については図８と同一の名称および参照番号で呼ぶことにし、詳細な説明は割愛する。

集中管理部１３と管理データ記憶部１４については、図５でも説明したように、集中管理部１３はアドレス管理部１３ａと異常状態対応部１３ｂとで構成され、管理データ記憶部１４はアドレステーブル１４ａと異常検出ログ１４ｂとを記憶している。集中管理部１３は電子回路としてハードウェア的に構成されてもよいし、コンピュータプログラムを実行するプロセッサとしてソフトウェア的に構成されてもよい。管理データ記憶部１４は、一般的な記憶素子によって構成することができる。動作の詳細は、この後説明する。

図１０は、図２〜図３に示したリピータ通信システム１００を初めて構築する場合の動作について示す説明図である。ここでは、集中管理装置１０と、１２台のリピータ通信装置２０ａ〜２０ｌとを接続し、初期設定する例を示している。各リピータ通信装置２０の配置、およびそれら各々の間の結線については、初期設定の段階では特に気にする必要はない。よって、この図１０では、図２〜図３とは違った配置および結線の例を示している。

この結線をする際、集中管理装置１０から各リピータ通信装置２０に通じる経路はそれぞれ一通りしかなく、複数経路を持つループ経路ができないように接続することだけは必要である。その条件を満たしてさえいれば、ポート番号については特に気にする必要はない。前述の特許文献１および同２に記載の既存技術においては、必ずポート番号「１１」が集中管理装置側になるように接続する必要があるが、本実施形態においてはその必要は無い。

図１１は、図１０に示した初めて構築する状態のリピータ通信システム１００の動作について示すフローチャートである。結線ができ、集中管理装置１０および各リピータ通信装置２０ａ〜２０ｌの電源を投入したら、まず集中管理装置１０のアドレス管理部１３ａが、全リピータ通信装置２０に対してアドレスの照会をする制御フレームを送出する（図１１：ステップＳ１０１）。

この制御フレームを最初に受けたリピータ通信装置２０ａの転送処理制御部２２は、まずこの制御フレームが自身の物理ポートと論理ポートとの間での変換を要するものであるか否かについて判断する（図１１：ステップＳ１０２）。ここでは、物理ポート「１１」を介して制御フレームを受信したので、物理ポートと論理ポートとの間での変換は特に必要ではないので、他の３ポート「００」「０１」「１０」全てに対して同一の制御フレームを送出し（図１１：ステップＳ１０３）する。ここで、他の装置にこの制御フレームを転送する際には、各装置に通じている論理ポート番号をアドレス情報に追加した上で転送する（詳しくは後述）。

その上で、リピータ通信装置２０ａは集中管理装置１０に対して自らのアドレス情報を返送する（図１１：ステップＳ１０５）が、ここではリピータ通信装置２０ａは集中管理装置１０に直接接続されているので、アドレス情報は空欄である。あるいは、この場合はアドレス情報を返送する工程自体を省略することもできる。

次にその制御フレームを受けたリピータ通信装置２０ｂの転送処理制御部２２も、その制御フレームが自身の物理ポートと論理ポートとの間での変換を要するものであるか否かについて判断する（図１１：ステップＳ１０２）。ここでは、物理ポート「１０」を介して制御フレームを受信したので、物理ポートと論理ポートとの間での変換が必要であると判断し、送受信終端部３１のポート変換制御部３１ｉが、物理ポート「１０」を論理ポート「１１」に設定する（図１１：ステップＳ１０４）。他の３つの物理ポートも、これと同時に論理ポート「００」「０１」「１０」として設定される。

その後、他の３ポート「００」「０１」「１０」全てに対して、各装置に通じている論理ポート番号をアドレス情報に追加した同一の制御フレームを送出し（図１１：ステップＳ１０３）、さらに集中管理装置１０に対して自らのアドレス情報を応答フレームとして返送する（図１１：ステップＳ１０５）。ここでいうアドレス情報とは、自らに制御フレームが届くまでにその制御フレームが通ってきたポート番号を連接したものである。

以後、全てのリピータ通信装置２０で、ステップＳ１０２〜１０５の処理を繰り返す。最後に、集中管理装置１０のアドレス管理部１３ａが、各リピータ通信装置２０から受信したアドレス情報を、アドレステーブル１４ａとして保存する（図１１：ステップＳ１０６）。

この動作は、リピータ通信システム１００を初めて構築する際に行われ、各リピータ通信装置２０がステップＳ１０４で設定された論理ポートは、以後の当該装置の動作においても（アドレス情報の再構築が行われるまでは）継続的に有効である。たとえば論理ポート番号「１１」として設定された物理ポートは、その後引き続きポート番号「１１」として振る舞う。他のポート番号においても同様である。

図１２は、図１０に示したリピータ通信システム１００で、図１１に示した動作が行われ、ポート番号の対応が完了した状態を示す説明図である。ここで示した例では、リピータ通信装置２０ｂ、２０ｅ、２０ｉの３台（装置群４１）と、リピータ通信装置２０ｃ、２０ｄ、２０ｈ、２０ｌの４台（装置群４２）が、物理ポートと論理ポートとの間での変換が行われた装置である。

図１１のステップＳ１０５で各リピータ通信装置２０が返信するアドレス情報は、図６〜図７で説明したように、当該装置に通信パケットが到達するまでに各装置で経由するポート番号を連接したものである。たとえばリピータ通信装置２０ｌのアドレス情報は「１００００１１０」となる。集中管理装置１０は、この情報を利用してリピータ通信装置２０との間で通信パケットの交換を行うことができる。

図１３は、図１０に示したリピータ通信システム１００の運用中の各装置の動作について示すフローチャートである。集中管理装置１０のアドレス管理部１３ａは、予め設定された時間間隔が経過すると（図１３：ステップＳ２０１）、全リピータ通信装置２０に対してステップＳ１０１と同様のアドレスの照会をする制御フレームを送出する（図１３：ステップＳ２０２）。

各リピータ通信装置２０の転送処理制御部２２は、これに反応して、ステップＳ１０３と同様に他のポートに対して同一の制御フレームを送出し（図１３：ステップＳ２０３）、ステップＳ１０５と同様に集中管理装置１０に対して自らのアドレス情報を返送する（図１３：ステップＳ２０４）。

集中管理装置１０では、アドレス管理部１３ａが、各リピータ通信装置２０から受信したアドレス情報を、アドレステーブル１４ａの記録と比較し、そこに記録された全てのリピータ通信装置２０からアドレス情報の返信があったか否かを判断する（図１３：ステップＳ２０５）。全てのリピータ通信装置２０から返信があればそこで動作が終了し、なければ異常状態対応部１３ｂが異常検出ログ１４ｂにその旨を記録してから管理者に警報を発して（図１３：ステップＳ２０６）終了する。

図１４は、図１０に示したリピータ通信システム１００の運用中に故障が発生した状態を示す説明図である。ここでは、リピータ通信装置２０ｌからの返信が無かったことが検出されたので、管理者に警報が発せられた。しかしながら、この段階ではリピータ通信装置２０ｌ自体が故障したのか、それともリピータ通信装置２０ｋと２０ｌとの間の回線に障害が発生したのかについては特定されていない。

そこで管理者は、空きポートを利用して、リピータ通信装置２０ｈ（ポート００）と２０ｌ（ポート１０）との間を新たな回線で結び、図１０〜図１１で説明したリピータ通信システム１００を初めて構築する状態の動作と同様に、全リピータ通信装置２０のアドレス情報の収集（アドレステーブル１４ａの更新）を行う。これでリピータ通信装置２０ｌからの返信があれば回線の障害、なければリピータ通信装置２０ｌ自体の故障と判断できる。

回線の障害であれば、更新されたアドレステーブル１４ａでリピータ通信システム１００をそのまま引き続き運用することができる。リピータ通信装置２０ｌの故障であれば当該通信装置を交換するなどして、改めてアドレス情報の収集（アドレステーブル１４ａの更新）を行った上でリピータ通信システム１００の運用を再開すればよい。図１４では、リピータ通信装置２０ｌ自体が故障した例を示している。

また図１４には、リピータ通信装置２０ｆと２０ｊの間の回線に障害が発生した例についても示されている。これについても、リピータ通信装置２０ｉおよび２０ｊからの返信が無かったことが検出されたので、管理者に警報が発せられた。しかしながら、この段階では当該リピータ通信装置自体が故障したのか、それとも当該リピータ通信装置の回線に障害が発生したのかについては特定されていない。

そこで管理者は、空きポートを利用して、リピータ通信装置２０ｉ（ポート００）と２０ｅ（ポート１０）との間を新たな回線で結び、図１０〜図１１で説明したリピータ通信システム１００を初めて構築する状態の動作と同様に、全リピータ通信装置２０のアドレス情報の収集（アドレステーブル１４ａの更新）を行う。これでリピータ通信装置２０ｉおよび２０ｊからの返信があれば回線の障害、なければ当該リピータ通信装置自体の故障と判断できる。

ここでは回線の障害であったので、まずリピータ通信装置２０ｉからの返信があった。この際、図１１のステップＳ１０４で説明した物理ポートと論理ポートとの間の変換が行われ、リピータ通信装置２０ｉの物理ポート「００」は論理ポート「１１」に変換される。この変換により、まず集中管理装置１０とリピータ通信装置２０ｉとの間の通信が復活し、リピータ通信装置２０ｉのアドレス情報も収集されてアドレステーブル１４ａに記録される。

それからさらに、図１１のステップＳ１０３で示す制御フレームがリピータ通信装置２０ｉから送出されると、今度はリピータ通信装置２０ｊの物理ポート「００」は論理ポート「１１」に変換され、リピータ通信装置２０ｊのアドレス情報も収集されてアドレステーブル１４ａに記録される。これで全装置との通信が復活する。回線の接続関係の変更に伴って変更された各装置のアドレス情報も、全て収集されてアドレステーブル１４ａに記録されている。

図１５は、図１０に示したリピータ通信システム１００で、各装置間で交換される通信フレーム１０１〜１０４のフォーマット例について示す説明図である。通信フレーム１０１は、集中管理装置１０から全てのリピータ通信装置２０に対して発せられる制御フレーム（アドレス要求フレーム）である。

この通信フレーム１０１は、先頭から、８ビットで構成され、「０ｘ７ｅ」の値を持つフレーム先頭識別子１０１ａと、２ビットで構成され、集中管理装置から送出するブロードキャストで全リピータへのアドレス要求を行う制御フレームであることを示す「０ｘ３」の値を持つフレーム種別識別子１０１ｂと、３ビットで構成され、ネットワークを構成するリピータ１つあたりの搭載ポート数が４ポートであることを示す「０ｘ３」の値を持つポート数情報１０１ｃ（このフィールドは３ビットなので最大８ポートまで対応可能）と、巡回冗長検査（ＣＲＣ）値１０１ｄと、８ビットで構成され、フレーム先頭識別子１０１ａと同一の「０ｘ７ｅ」の値を持つフレーム最後尾識別子１０１ｅとで構成される。

通信フレーム１０２は、先頭から、通信フレーム１０１（アドレス要求フレーム）を受けた各リピータ通信装置２０が集中管理装置１０に向けて返信するアドレス応答フレームである。この通信フレーム１０２は、通信フレーム１０１（アドレス要求フレーム）と同様に「０ｘ７ｅ」の値を持つフレーム先頭識別子１０２ａと、２ビットで構成され、アドレス要求に対する応答であることを示す「０ｘ１」の値を持つフレーム種別識別子１０２ｂと、３ビットで構成され、通信フレーム１０１（アドレス要求フレーム）と同様にリピータ１つあたりの搭載ポート数が４ポートであることを示す「０ｘ３」の値を持つポート数情報１０２ｃとをまず持つ。

ポート数情報１０２ｃの後には、各通信フレームが通過したリピータ通信装置の数を表すリピータ数情報１０２ｄが続く。リピータ数情報１０２ｄは、本実施形態では１０ビットで構成されているので、最大１０２４個のリピータ通信装置２０でリピータ通信システムを構成可能である。

リピータ数情報１０２ｄの後には、通信フレーム１０２が通過してきた経路上のリピータ通信装置のポート番号が連接されたアドレス情報１０２ｅが続く。ポート数情報１０２ｃの値に応じて１つのリピータ通信装置が付与するポート番号の桁数が変わるのでアドレス情報１０２ｅの区切りも変わり、またリピータ数情報１０２ｄの値に応じてアドレス情報１０２ｅの桁数も変わる。

図１５に示された例では、ポート数情報１０２ｃ＝「０ｘ３」、即ち４ポートであるので、２ビットずつがアドレス情報１０２ｅの区切りとなる。また、リピータ数情報１０２ｄ＝「０００００００１００」、即ち４である。アドレス情報１０２ｅ＝「１００００１１０」、即ち集中管理装置１０側から見て「１０」→「００」→「０１」→「１０」と辿った先の５つ目のリピータ通信装置からの応答であることが示されている。

アドレス情報１０２ｅの後に続く装置識別子１０２ｆは、各リピータ通信装置に固有の装置番号等を示す固有長の識別子であり、これは当該リピータ通信装置が予め持っている。この値を、集中管理装置１０のアドレス管理部１３ａがアドレステーブル１４ａに記録して管理する。装置識別子１０２ｆの後には、通信フレーム１０１の巡回冗長検査（ＣＲＣ）値１０１ｄおよびフレーム最後尾識別子１０１ｅと同様の、巡回冗長検査（ＣＲＣ）値１０２ｇおよびフレーム最後尾識別子１０２ｈが続き、これで通信フレーム１０２は終端となる。

通信フレーム１０３は、集中管理装置１０が特定のリピータ通信装置２０に対して発する制御フレームである。通信フレーム１０３は、先頭から、通信フレーム１０１のフレーム先頭識別子１０１ａ、フレーム種別識別子１０１ｂ（値はルーティング方向への制御フレーム転送であることを示す「０ｘ２」）、ポート数情報１０１ｃと各々同じ先頭識別子１０３ａ、フレーム種別識別子１０３ｂ、ポート数情報１０３ｃとをまず持つ。ポート数情報１０３ｃの後には、通信フレーム１０２のリピータ数情報１０２ｄおよびアドレス情報１０２ｅと同様のリピータ数情報１０３ｄおよびアドレス情報１０３ｅが続く。

このアドレス情報１０３ｅが、対象とするリピータ通信装置２０のアドレスであり、これは通信フレーム１０１（アドレス要求フレーム）に応じて当該リピータ通信装置２０が返信した通信フレーム１０２（アドレス応答フレーム）に含まれていたアドレス情報１０２ｅであり、集中管理装置１０のアドレステーブル１４ａに記録されていたものでもある。

アドレス情報１０３ｅの後に続く装置識別子１０３ｆは、通信フレーム１０２の装置識別子１０２ｆと同一である。さらにその後には、集中管理装置１０がその対象となるリピータ通信装置２０に対して発するコマンドを現す固定長データである制御コマンド１０３ｇが続く。この制御コマンド１０３ｇの中に、前述したポート変換制御部３１ｉに特定の物理ポートと論理ポートとの間の対応付けを開始、変更、もしくは終了させる変換制御コマンドが含まれている。

制御コマンド１０３ｇの後には、当該コマンドに対する要求値を現す固定長データである要求値１０３ｈが続く。たとえば制御コマンド１０３ｇが「ポート変換」を促すコマンドであれば、要求値１０３ｈは「具体的にどの物理ポート番号と論理ポート番号を対応させるかを示す設定値」である。これによって、特定の物理ポートと論理ポートとの間の対応付けを制御することが可能となる。

要求値１０３ｈの後には、通信フレーム１０１の巡回冗長検査（ＣＲＣ）値１０１ｄおよびフレーム最後尾識別子１０１ｅと同様の、巡回冗長検査（ＣＲＣ）値１０３ｉおよびフレーム最後尾識別子１０３ｊが続き、これで通信フレーム１０３は終端となる。

通信フレーム１０４は、特定のリピータ通信装置２０から集中管理装置１０に対して発する警報などの情報フレームである。通信フレーム１０４は、先頭から、通信フレーム１０２のフレーム先頭識別子１０２ａ、フレーム種別識別子１０２ｂ（値は集約方向への情報フレーム転送であることを示す「０ｘ０」）、ポート数情報１０１ｃと各々同じ先頭識別子１０４ａ、フレーム種別識別子１０４ｂ、ポート数情報１０４ｃとをまず持つ。ポート数情報１０４ｃの後には、通信フレーム１０２のリピータ数情報１０２ｄおよびアドレス情報１０２ｅと同様のリピータ数情報１０４ｄおよびアドレス情報１０４ｅが続く。

図１５に示された例では、リピータ数情報１０４ｄ＝「０００００００１００」、即ち４であり、アドレス情報１０４ｅ＝「１００００１１０」、即ち集中管理装置１０側から見て「１０」→「００」→「０１」→「１０」と辿った先のリピータ通信装置からの通知であることが示されている。アドレス情報１０４ｅの後に続く装置識別子１０４ｆは、各リピータ通信装置に固有の装置番号等を示す固有長の識別子である。

装置識別子１０４ｆの後には、当該リピータ通信装置が集中管理装置１０に通知する警報などの情報を示す固定長データである通知内容情報１０４ｇが続く。さらにその後には、通信フレーム１０１の巡回冗長検査（ＣＲＣ）値１０１ｄおよびフレーム最後尾識別子１０１ｅと同様の、巡回冗長検査（ＣＲＣ）値１０４ｈおよびフレーム最後尾識別子１０４ｉが続き、これで通信フレーム１０４は終端となる。

図１６は、図１０に示したリピータ通信システム１００で、図１１に示す動作が行われた結果として各リピータ通信装置２０に割り当てられたアドレス情報について示す説明図である。このアドレス情報の割当の動作に、図１５に示す通信フレーム１０１および１０２が利用される。

集中管理装置１０のアドレス管理部１３ａは、図１１のステップＳ１０１で、全てのリピータ通信装置２０ａ〜２０ｌに対して図１５に示す通信フレーム１０１を送信する。この通信フレーム１０１を受け取った各リピータ通信装置２０ａ〜２０ｌは、図１１のステップＳ１０５で、図１５に示す通信フレーム１０２を集中管理装置１０に対して返送する。

図１７は、図１１のステップＳ１０６に示された動作で集中管理装置１０のアドレス管理部１３ａが保存するアドレステーブル１４ａの記録内容について示す説明図である。このアドレステーブル１４ａには、各リピータ通信装置２０から受信した通信フレーム１０２の中の、装置識別子１０２ｆ、リピータ数情報１０２ｄ、アドレス情報１０２ｅが、受信日時１０５と共に記録される。

例えば、リピータ通信装置２０ｌから集中管理装置１０に返送される通信フレーム１０２においては、リピータ数情報１０２ｄ＝「０００００００１００」、アドレス情報１０２ｅ＝「１００００１１０」、装置識別子１０２ｆにはリピータ通信装置２０ｌに固有の識別子が、受信日時１０５と共にアドレステーブル１４ａに記録される。

また、リピータ通信装置２０ｉから集中管理装置１０に返送される通信フレーム１０２においては、リピータ数情報１０２ｄ＝「００００００００１１」、アドレス情報１０２ｅ＝「０１０１００」、装置識別子１０２ｆにはリピータ通信装置２０ｌに固有の識別子が、受信日時１０５と共にアドレステーブル１４ａに記録される。

集中管理装置１０のアドレス管理部１３ａは、このアドレステーブル１４ａを利用して、各リピータ通信装置２０に対して通信フレーム１０３（特定のリピータ通信装置２０に対して発する制御フレーム）を送信して制御を行うことができる。また、図１３に示したように、定期的に全リピータ通信装置２０ａ〜２０ｌに対して通信フレーム１０１を送信し、アドレステーブル１４ａの記録と比較し、そこに記録された全てのリピータ通信装置２０からアドレス情報を含む通信フレーム１０２の返信があったか否かを判断する（図１３のステップＳ２０５）ことができる。

ネットワーク管理者は、図１３のステップＳ２０６で、異常状態対応部１３ｂが発した警報に反応して異常検出ログ１４ｂをチェックして、故障個所の特定や故障に対する修理・交換等の対応を行うことが可能である。

（実施形態の全体的な動作と効果）
次に、本実施形態の異常発生時における全体的な動作について説明する。
まず、本実施形態におけるリピータ通信システムは、上述したように、他の装置との間の物理的な接続端子であって各々異なる物理ポート番号を有する複数の送受信物理ポートを備えた複数台のリピータ通信装置２０と、各リピータ通信装置との間で情報の送受信を行う集中管理装置１０とが接続されて構成されている。そして、集中管理装置１０が、全てのリピータ通信装置に対してアドレスの照会をする制御フレームを送出し（図１１：ステップＳ１０１）、この制御フレームを受信したリピータ通信装置２０の転送処理制御部２２が、当該制御フレームを受信した送受信物理ポートに集中管理装置側であることを示す論理ポート番号を対応させるよう当該リピータ通信装置のポート変換制御部３１ｉに指令する（図１１：ステップＳ１０２、１０４）。次に、リピータ通信装置の転送処理制御部２２が、制御フレームに当該他の装置への論理ポート番号を付加した上で他のリピータ通信装置２０に転送する（図１１：ステップＳ１０３）と共に、制御フレームが通ってきた他の各リピータ通信装置の論理ポート番号を連接したアドレス情報を集中管理装置１０に返送する（図１１：ステップＳ１０５）。集中管理装置１０は、各リピータ通信装置２０から返送されてきたアドレス情報をアドレステーブル１４ａとして保存する（図１１：ステップＳ１０６）。

そして集中管理装置１０は、制御フレームを定期的に送出してこれに対する返信をアドレステーブルの記録内容と比較し（図１３：ステップＳ２０１〜２０４）、これによって各リピータ通信装置の中に不具合が発生したか否かを検出する（図１３：ステップＳ２０５）。

ここで、上記各動作ステップについては、これをコンピュータで実行可能にプログラム化し、これらを前記各ステップを直接実行する集中管理装置１０が備えるプロセッサに実行させるようにしてもよい。本プログラムは、非一時的な記録媒体、例えば、ＤＶＤ、ＣＤ、フラッシュメモリ等に記録されてもよい。その場合、本プログラムは、記録媒体からコンピュータによって読み出され、実行される。
この動作により、本実施形態は以下のような効果を奏する。

本実施形態によれば、まずリピータ通信システム１００の構築の段階で、集中管理装置１０から発せられる通信フレーム１０１に反応して各リピータ通信装置２０から返送される通信フレーム１０２をアドレステーブル１４ａとして記録することによって、各リピータ通信装置２０に対して個別にアドレス設定を行うことが不要となる。

前述の既存技術では、必ずポート番号「１１」が集中管理装置１０側となるように各リピータ通信装置２０を接続する必要があり、特にその装置台数が多くなればなるほどその接続は煩雑なものとなるが、本実施形態によればポート番号を気にせずに接続することができ、また接続間違いも発生し得ない。また、リピータ通信システム１００に新たなリピータ通信装置２０を追加する場合や、その通信経路を変更する場合にも、構築時と同じ動作によってすぐに再設定が完了する。

さらに、集中管理装置１０と各リピータ通信装置２０との間の通信フレーム１０１および１０２の定期的な交換により、リピータ通信システム１００内のいずれかに不具合が発生した場合にこれを容易に検出することができるばかりか、管理者が、その不具合が各リピータ通信装置２０自体に生じた不具合であるか、それともそれらの間の経路に生じた不具合であるかをすぐに判別して、迅速かつ的確にこの不具合に対処することを可能としている。

そして、通信フレームのデータの形式を単純かつ明確に定義することにより、各通信装置には高度な処理を必要とされない構成としているので、リピータ通信システム１００の構築に必要な装置を低コストで提供することが可能となる。またその構築および運用にかかるコストも大幅に削減することが可能となる。

（本実施形態の拡張）
本実施形態は、その趣旨を改変しない範囲で、種々の拡張が可能である。以下、この拡張について説明する。
本実施形態では、不具合が発生した場合にその原因を特定するための動作、特に新たな回線による再接続を管理者が手動で行っている。

しかしながら、たとえば異なる階や建屋をまたぐリピータ通信装置間を再接続する場合などのように、物理的に全く不可能ということではないが、再接続に多大な労力を要する場合も存在しうる。また、多数のリピータ通信装置によって構成されたリピータ通信システムの場合、その中で特定の装置あるいは経路に不具合が発生すると、その後続のリピータ通信装置が全て通信不能となる。以下、この点を解決しうる本実施形態の拡張の一例について説明する。

図１８は、本実施形態の拡張に係るリピータ通信システム２０１の構成について示す説明図である。リピータ通信システム２０１は、本実施形態から一部機能を拡張した集中管理装置２１０および本実施形態と同一のリピータ通信装置２０で構成されている。

これに加えて、リピータ通信装置２０の中の一部の空いている入出力ポートの間を接続する予備経路２３１が、予め構築されている。予備経路２３１の中間にはスイッチ２３２が挿入されており、通常はこの予備経路２３１は使用されないのでスイッチ２３２は切状態とされている。

図１９は、図１８に示した集中管理装置２１０のより詳しい構成について示す説明図である。集中管理装置２１０は、本実施形態と同一のアドレス管理部１３ａと、本実施形態から機能拡張された異常状態対応部２１３ｂとを備える。異常状態対応部２１３ｂは、本実施形態の異常状態対応部１３ｂに加えて、管理者の操作入力によってスイッチ２３２を開閉するコマンドを発する機能が追加されている。なお、スイッチ２３２は、管理者が手動で開閉可能なものとしてもよい。その場合の集中管理装置は、本実施形態と同一の集中管理装置１０をそのまま使用できる。

図１８に戻って、リピータ通信装置２０ｇに不具合が発生すると、これに続くリピータ通信装置２０ｈ，２０ｋ，２０ｌが通信不能となる。アドレス管理部１３ａがこの不具合の発生を検出した場合、管理者は異常状態対応部２１３ｂを介して、スイッチ２３２を入状態とするコマンドを発し、リピータ通信装置２０ｊと２０ｋとの間に予め築かれていた予備経路２３１を有効とする。その上で、アドレス管理部１３ａは本実施形態と同一の（図１３に記載した）動作を行う。

これによって、リピータ通信装置２０ｋおよび２０ｌは、各々集中管理装置１０との間の通信を暫定的に復旧させることは可能である。図２０は、図１８に示したリピータ通信システム２０１で、予備経路２３１を有効とする前と後の状態について示す説明図である。リピータ通信装置２０ｋは、予備経路２３１が有効となって論理ポートの再割当が行われることにより、物理ポート「００」が論理ポート「１１」、物理ポート「１１」が「未使用」となる。

しかしながらリピータ通信装置２０ｇおよび２０ｈは、依然として通信不能である。これらについては、リピータ通信装置２０ｋおよび２０ｌの暫定的な運用を行いつつ、本実施形態で説明したようなリピータ通信装置２０ｇの修正や交換などのような恒久的対策を取ることができる。この恒久的対策が完了して全てのリピータ通信装置２０が復旧したら、再びスイッチ２３２を切状態として再設定を行い、ネットワークを元の状態に戻すことも可能である。もちろん予備経路２３１のままで運用を継続してもよい。

これ以外にも、たとえば本実施形態では管理者が手動操作で行っていた不具合の原因特定を自動化するための構成を追加してもよいし、また予備経路を複数系統設けて、どの予備系統を使用するかを自動的に選択するようにしてもよい。

これまで本発明について図面に示した特定の実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができる。

上述した実施形態について、その新規な技術内容の要点をまとめると、以下のようになる。なお、上記実施形態の一部または全部は、新規な技術として以下のようにまとめられるが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。

（付記１） 複数台のリピータ通信装置と、前記各リピータ通信装置との間で情報の送受信を行う集中管理装置とが接続されて構成されて成るリピータ通信システムであって、
前記各リピータ通信装置が、
他の装置との間の物理的な接続端子であって各々異なる物理ポート番号を有する複数の送受信物理ポートと、
前記送受信物理ポートに前記物理ポート番号との間で一対一に対応する各々異なる論理ポート番号を対応させて、当該論理ポート番号によって他の装置との通信を行うポート変換制御部とを有すること、を特徴とするリピータ通信システム。

（付記２） 前記集中管理装置が、
全ての前記リピータ通信装置に対してアドレスの照会をする制御フレームを送出するアドレス管理部を有し、
前記各リピータ通信装置が、
前記送受信物理ポートを介して前記制御フレームを受信した場合に、当該制御フレームを受信した送受信物理ポートに前記集中管理装置側であることを示す前記論理ポート番号を対応させるよう前記ポート変換制御部に指令すると共に、前記制御フレームに当該他の装置への前記論理ポート番号を付加した上で他のリピータ通信装置に転送する転送処理制御部を備え、
この転送処理制御部が、前記制御フレームが通ってきた他の各リピータ通信装置の前記論理ポート番号を連接したアドレス情報を前記集中管理装置に返送する機能を有すること、を特徴とする付記１に記載のリピータ通信システム。

（付記３） 前記集中管理装置のアドレス管理部が、前記各リピータ通信装置から返送されてきた前記アドレス情報をアドレステーブルとして保存すると共に、前記制御フレームを定期的に送出してこれに対する返信を前記アドレステーブルの記録内容と比較し、これによって前記各リピータ通信装置の中に不具合が発生したか否かを検出する機能を有すること、を特徴とする付記２に記載のリピータ通信システム。

（付記４） 前記集中管理装置が、前記各リピータ通信装置の中に不具合が発生した場合に当該不具合を異常検出ログに記録すると共に警報を発する異常状態対応部を有すること、を特徴とする付記３に記載のリピータ通信システム。

（付記５） 前記リピータ通信装置の中で空いている前記送受信物理ポートを相互に接続する予備経路と、当該予備経路の中間に挿入された通常は切状態であるスイッチとを有し、
前記集中管理装置の前記異常状態対応部が、操作入力に応じて前記スイッチを開閉させるコマンドを発する機能を有すること、を特徴とする付記４に記載のリピータ通信システム。

（付記６） 集中管理装置および他の装置と接続されて情報の送受信を行うリピータ通信装置であって、
前記集中管理装置および前記他の装置との間の物理的な接続端子であって各々異なる物理ポート番号を有する複数の送受信物理ポートと、
前記送受信物理ポートに前記物理ポート番号との間で一対一に対応する各々異なる論理ポート番号を対応させ、当該論理ポート番号によって他の装置との通信を行うポート変換制御部とを有すること、を特徴とするリピータ通信装置。

（付記７） 前記送受信物理ポートを介して前記制御フレームを受信した場合に、当該制御フレームを受信した送受信物理ポートに前記集中管理装置側であることを示す前記論理ポート番号を対応させるよう前記ポート変換制御部に指令すると共に、前記制御フレームに当該他の装置への前記論理ポート番号を付加した上で他のリピータ通信装置に転送する転送処理制御部を備え、
この転送処理制御部が、前記制御フレームが通ってきた他の各リピータ通信装置の前記論理ポート番号を連接したアドレス情報を前記集中管理装置に返送する機能を有すること、を特徴とする付記６に記載のリピータ通信装置。

（付記８） 複数台のリピータ通信装置と接続されて情報の送受信を行う集中管理装置であって、
全ての前記リピータ通信装置に対してアドレスの照会をする制御フレームを送出し、前記各リピータ通信装置から返送されてきた前記アドレス情報をアドレステーブルとして保存すると共に、前記制御フレームを定期的に送出してこれに対する返信を前記アドレステーブルの記録内容と比較し、これによって前記各リピータ通信装置の中に不具合が発生したか否かを検出するアドレス管理部と、
前記各リピータ通信装置の中に不具合が発生した場合に当該不具合を異常検出ログに記録すると共に警報を発する異常状態対応部と
を有すること、を特徴とする集中管理装置。

（付記９） 他の装置との間の物理的な接続端子であって各々異なる物理ポート番号を有する複数の送受信物理ポートを備えた複数台のリピータ通信装置と、前記各リピータ通信装置との間で情報の送受信を行う集中管理装置とが接続されて構成されているリピータ通信システムにあって、
前記集中管理装置のアドレス管理部が、全ての前記リピータ通信装置に対してアドレスの照会をする制御フレームを送出し、
この制御フレームを受信した前記各リピータ通信装置の転送処理制御部が、当該制御フレームを受信した前記送受信物理ポートに前記集中管理装置側であることを示す前記論理ポート番号を対応させるよう当該リピータ通信装置のポート変換制御部に指令し、
次に、前記リピータ通信装置の前記転送処理制御部が、前記制御フレームに当該他の装置への前記論理ポート番号を付加した上で他のリピータ通信装置に転送すると共に、前記制御フレームが通ってきた他の各リピータ通信装置の前記論理ポート番号を連接したアドレス情報を前記集中管理装置に返送し、
前記集中管理装置のアドレス管理部が、前記各リピータ通信装置から返送されてきた前記アドレス情報をアドレステーブルとして保存すること、を特徴とする異常検出方法。

（付記１０） 前記集中管理装置が、前記制御フレームを定期的に送出してこれに対する返信を前記アドレステーブルの記録内容と比較し、これによって前記各リピータ通信装置の中に不具合が発生したか否かを検出すること、特徴とする付記９に記載の異常検出方法。

（付記１１） 複数台のリピータ通信装置と、前記各リピータ通信装置との間で情報の送受信を行う集中管理装置とが接続されて構成されているリピータ通信システムにあって、
前記集中管理装置が備えるプロセッサに、
全ての前記リピータ通信装置に対してアドレスの照会をする制御フレームを送出する手順、
前記各リピータ通信装置から返送されてきた前記アドレス情報をアドレステーブルとして保存する手順、
および前記制御フレームを定期的に送出してこれに対する返信を前記アドレステーブルの記録内容と比較し、これによって前記各リピータ通信装置の中に不具合が発生したか否かを検出する手順を実行させること、を特徴とする異常検出プログラム。

本発明は、小容量のデータの集中管理と制御を行う廉価な通信システムに対して幅広く適用可能である。より具体的には、たとえば集合住宅や雑居ビルなどにおける火災警報システムや犯罪警報システム、あるいは病院におけるナースコールなどのような通知システムなどに好適である。

１００、２０１ リピータ通信システム
２ａ、２ｂ 回線
１００ａ、１００ｂ 部分ネットワーク
２０ リピータ通信装置
１０、２１０ 集中管理装置
１１ａ〜１１ｄ、２１ａ〜２１ｄ 入出力ポート
１２、２２ 転送処理制御部
１３ 集中管理部
１３ａ アドレス管理部
１３ｂ、２１３ｂ 異常状態対応部
１４ 管理データ記憶部
１４ａ アドレステーブル
１４ｂ 異常検出ログ
３１ 送受信終端部
３１ａ〜３１ｄ 送受信物理ポート
３１ｅ〜３１ｈ 論理ポート
３１ｉ ポート変換制御部
３２ 集約方向処理部
３２ａ、３３ａ フレームバッファ
３２ｂ、３３ｄ 出力選択スイッチ
３２ｃ、３３ｂ フレーム終端部
３２ｄ、３３ｃ フレーム生成部
３３ ルーティング方向処理部
２３１ 予備経路
２３２ スイッチ

Claims (4)

1. 複数台のリピータ通信装置と、前記各リピータ通信装置との間で情報の送受信を行う集中管理装置とが接続されて構成されて成るリピータ通信システムであって、
   前記リピータ通信装置が、
   他の装置との間の物理的な接続端子であって各々異なる物理ポート番号を有する複数の送受信物理ポートと、
   前記送受信物理ポートに前記物理ポート番号との間で一対一に対応する各々異なる論理ポート番号を対応させて、当該論理ポート番号によって他の装置との通信を行うポート変換制御部とを有すること、かつ、
   前記集中管理装置が、
   全ての前記リピータ通信装置に対してアドレスの照会をする制御フレームを送出するアドレス管理部を有し、
   前記各リピータ通信装置が、
   前記送受信物理ポートを介して前記制御フレームを受信した場合に、当該制御フレームを受信した送受信物理ポートに前記集中管理装置側であることを示す前記論理ポート番号を対応させるよう前記ポート変換制御部に指令すると共に、前記制御フレームに当該他の装置への前記論理ポート番号を付加した上で他のリピータ通信装置に転送する転送処理制御部を備え、
   この転送処理制御部が、前記制御フレームが通ってきた他の各リピータ通信装置の前記論理ポート番号を連接したアドレス情報を前記集中管理装置に返送する機能を有すること、を特徴とするリピータ通信システム。
2. 前記集中管理装置のアドレス管理部が、前記各リピータ通信装置から返送されてきた前記アドレス情報をアドレステーブルとして保存すると共に、前記制御フレームを定期的に送出してこれに対する返信を前記アドレステーブルの記録内容と比較し、これによって前記各リピータ通信装置の中に不具合が発生したか否かを検出する機能を有すること、を特徴とする請求項１に記載のリピータ通信システム。
3. 前記集中管理装置が、前記各リピータ通信装置の中に不具合が発生した場合に当該不具合を異常検出ログに記録すると共に警報を発する異常状態対応部を有すること、を特徴とする請求項２に記載のリピータ通信システム。
4. 集中管理装置および他の装置と接続されて情報の送受信を行うリピータ通信装置であって、
   他の装置との間の物理的な接続端子であって各々異なる物理ポート番号を有する複数の送受信物理ポートと、
   前記送受信物理ポートに前記物理ポート番号との間で一対一に対応する各々異なる論理ポート番号を対応させ、当該論理ポート番号によって他の装置との通信を行うポート変換制御部とを有すること、かつ、
   前記送受信物理ポートを介して前記制御フレームを受信した場合に、当該制御フレームを受信した送受信物理ポートに前記集中管理装置側であることを示す前記論理ポート番号を対応させるよう前記ポート変換制御部に指令すると共に、前記制御フレームに当該他の装置への前記論理ポート番号を付加した上で他のリピータ通信装置に転送する転送処理制御部を備え、
   この転送処理制御部が、前記制御フレームが通ってきた他の各リピータ通信装置の前記論理ポート番号を連接したアドレス情報を前記集中管理装置に返送する機能を有すること、を特徴とするリピータ通信装置。

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