JP2010212938A - Ring type network system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、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て、データ通信を行なうリング型ネットワークシステムに関し、特に、例えば産業用のサイクリックデータや画像データのように一定の更新期間を要求される用途で、かつ、物理層は汎用のイーサネット（登録商標）などを使用したリング型ネットワークシステムに関するものである。 The present invention relates to a ring network system in which a plurality of communication nodes are connected in a ring shape via a transmission path to perform data communication, and in particular, for example, a fixed update period such as industrial cyclic data or image data. The physical layer relates to a ring network system using general-purpose Ethernet (registered trademark) or the like.
従来のリング型ネットワークシステムにおいては、複数の通信ノードがリング状に接続されて、全ての通信ノードが自分の送信周期タイミングで非同期にフレームを送信して、データ通信を行なっている。（例えば，特許文献１参照） In a conventional ring network system, a plurality of communication nodes are connected in a ring shape, and all communication nodes asynchronously transmit frames at their own transmission cycle timing to perform data communication. (For example, see Patent Document 1)
従来の産業用のネットワークでは、高速大容量通信が必要不可欠であり、且つ、フレーム衝突時のフレーム廃棄もできる限り避けたいというニーズもあるため、送信周期が固定値（パラメータ）の場合、最大接続ノード数を考慮したマージンの大きい送信周期を選択するしかなく、例えば１Ｇｂｐｓ等の物理層をもつ通信システムでも、その通信帯域を最大限に活用することができないという問題があった。 In conventional industrial networks, high-speed and large-capacity communication is indispensable, and there is a need to avoid frame discard at the time of frame collision as much as possible. Therefore, when the transmission cycle is a fixed value (parameter), the maximum connection There is no choice but to select a transmission cycle with a large margin in consideration of the number of nodes. For example, even in a communication system having a physical layer such as 1 Gbps, the communication band cannot be utilized to the maximum.
上記特許文献１は、周期内で衝突しない送信タイミングを自ら調整し、この調整されたタイミングをベースに送信周期を決定することにより、中継処理と自ノードの送信処理との衝突をゼロにして、フレーム通信遅延のゆらぎをなくし、高速大容量通信を可能にする方式であるが、ネットワーク内の各ノードが自ノードの送信周期タイミングで送信データを確定するので、送信データの同期化ができない、すなわち、取得しようとしたタイミングと異なるタイミングの送信データが取得されることがあるという問題があった。
The above-mentioned
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、中継処理と自ノードの送信処理との衝突をゼロにするとともに、送信データの同期化を図り、取得しようとしたタイミングの送信データが確実に得られるリング型ネットワークシステムを得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. The collision between the relay process and the transmission process of the own node is made zero, the transmission data is synchronized, and the timing of the acquisition is obtained. An object of the present invention is to obtain a ring network system that can reliably obtain transmission data.
この発明に係るリング型ネットワークシステムは、複数のノードが伝送路を介してリング状に接続されてリング型ネットワークシステムを構成し、上記複数のノードの内の一つが他のノードの送信データを収集するマスタノードとして動作し、上記他のノードが上記送信データを上記マスタノードに送信するスレーブノードとして動作するリング型ネットワークシステムであって、
上記マスタノードは、ネットワーク上に送信するフレームを生成するフレーム生成部、上記フレームを送信する出力部、上記フレームを送信するタイミングを生成する送信周期生成部、上記スレーブノードからの上記フレームを受信する入力部、上記受信したフレームを一時格納するバッファメモリ、上記受信したデータを格納するデータ保存メモリ、上記バッファメモリのデータを上記データ保存メモリに書き込むメモリ書き込み制御部を備え、上記ネットワーク上に送信するフレームとして、上記スレーブノードそれぞれのデータを自ノードにホールドすることを指示するホールド指示フレーム及び上記自ノードにホールドしたデータの送信を要求するデータ送信要求フレームを順次、上記送信周期生成部が生成する一周期の間に送信し、
上記スレーブノードは、上記マスタノードが送信したフレームを受信する入力部、上記受信したフレームを一時格納するバッファメモリ、上記受信したフレームを次ノードに中継する中継部、送信データを生成するデータ生成部、上記送信データを格納するデータ保存メモリ、上記送信データを上記データ保存メモリに保持させるデータホールド制御部、上記データ保存メモリから送信データを読み出すメモリ読み出し制御部、ネットワーク上に送信する送信データを含むデータフレームを生成するデータフレーム生成部、上記データフレームを送信する出力部、上記データフレームの送信処理と上記中継部による中継処理とが競合した際に上記中継処理を優先させて選択出力する送信選択部を備え、上記ホールド指示フレーム及び上記データ送信要求フレームを上記中継部から上記送信選択部を介して順次次ノードに送信し、上記データ送信要求フレームを受信した後、上記データフレーム生成部で生成したデータフレームを順次次ノードに送信し、
上記マスタノードは、受信した全スレーブノードのデータフレームの上記送信データを自己の上記データ保存メモリに書き込むものである。
In the ring network system according to the present invention, a plurality of nodes are connected in a ring shape via a transmission path to form a ring network system, and one of the plurality of nodes collects transmission data of other nodes. A ring network system in which the other node operates as a slave node that transmits the transmission data to the master node,
The master node receives a frame generation unit that generates a frame to be transmitted on the network, an output unit that transmits the frame, a transmission cycle generation unit that generates a timing for transmitting the frame, and the frame from the slave node. An input unit, a buffer memory for temporarily storing the received frame, a data storage memory for storing the received data, and a memory write control unit for writing the data of the buffer memory to the data storage memory are transmitted to the network. As the frame, the transmission cycle generation unit sequentially generates a hold instruction frame for instructing the node to hold the data of each slave node and a data transmission request frame for requesting transmission of the data held by the node. During one cycle
The slave node includes an input unit that receives a frame transmitted by the master node, a buffer memory that temporarily stores the received frame, a relay unit that relays the received frame to the next node, and a data generation unit that generates transmission data A data storage memory for storing the transmission data, a data hold control unit for holding the transmission data in the data storage memory, a memory read control unit for reading transmission data from the data storage memory, and transmission data to be transmitted on the network A data frame generation unit that generates a data frame, an output unit that transmits the data frame, and a transmission selection that preferentially outputs the relay process when the transmission process of the data frame competes with the relay process by the relay unit A hold instruction frame and the data A transmission request frame transmitted sequentially next node through the transmission selection section from the relay unit, after receiving the data transmission request frame, and transmits the sequentially next node data frame generated by the data frame generation unit,
The master node writes the transmission data of the received data frames of all slave nodes in its own data storage memory.
この発明に係るリング型ネットワークシステムによれば、複数のノードが伝送路を介してリング状に接続されてリング型ネットワークシステムを構成し、上記複数のノードの内の一つが他のノードの送信データを収集するマスタノードとして動作し、上記他のノードが上記送信データを上記マスタノードに送信するスレーブノードとして動作するリング型ネットワークシステムであって、
上記マスタノードは、ネットワーク上に送信するフレームを生成するフレーム生成部、上記フレームを送信する出力部、上記フレームを送信するタイミングを生成する送信周期生成部、上記スレーブノードからの上記フレームを受信する入力部、上記受信したフレームを一時格納するバッファメモリ、上記受信したデータを格納するデータ保存メモリ、上記バッファメモリのデータを上記データ保存メモリに書き込むメモリ書き込み制御部を備え、上記ネットワーク上に送信するフレームとして、上記スレーブノードそれぞれのデータを自ノードにホールドすることを指示するホールド指示フレーム及び上記自ノードにホールドしたデータの送信を要求するデータ送信要求フレームを順次、上記送信周期生成部が生成する一周期の間に送信し、
上記スレーブノードは、上記マスタノードが送信したフレームを受信する入力部、上記受信したフレームを一時格納するバッファメモリ、上記受信したフレームを次ノードに中継する中継部、送信データを生成するデータ生成部、上記送信データを格納するデータ保存メモリ、上記送信データを上記データ保存メモリに保持させるデータホールド制御部、上記データ保存メモリから送信データを読み出すメモリ読み出し制御部、ネットワーク上に送信する送信データを含むデータフレームを生成するデータフレーム生成部、上記データフレームを送信する出力部、上記データフレームの送信処理と上記中継部による中継処理とが競合した際に上記中継処理を優先させて選択出力する送信選択部を備え、上記ホールド指示フレーム及び上記データ送信要求フレームを上記中継部から上記送信選択部を介して順次次ノードに送信し、上記データ送信要求フレームを受信した後、上記データフレーム生成部で生成したデータフレームを順次次ノードに送信し、
上記マスタノードは、受信した全スレーブノードのデータフレームの送信データを自己の上記データ保存メモリに書き込むものであるので、全てのスレーブノードの送信データはマスタノードに同期化し、マスタノードは取得しようとするタイミングの送信データを確実に取得することができる。
According to the ring network system of the present invention, a plurality of nodes are connected in a ring shape via a transmission path to form a ring network system, and one of the plurality of nodes is transmission data of another node. A ring network system in which the other node operates as a slave node that transmits the transmission data to the master node,
The master node receives a frame generation unit that generates a frame to be transmitted on the network, an output unit that transmits the frame, a transmission cycle generation unit that generates a timing for transmitting the frame, and the frame from the slave node. An input unit, a buffer memory for temporarily storing the received frame, a data storage memory for storing the received data, and a memory write control unit for writing the data of the buffer memory to the data storage memory are transmitted to the network. As the frame, the transmission cycle generation unit sequentially generates a hold instruction frame for instructing the node to hold the data of each slave node and a data transmission request frame for requesting transmission of the data held by the node. During one cycle
The slave node includes an input unit that receives a frame transmitted by the master node, a buffer memory that temporarily stores the received frame, a relay unit that relays the received frame to the next node, and a data generation unit that generates transmission data A data storage memory for storing the transmission data, a data hold control unit for holding the transmission data in the data storage memory, a memory read control unit for reading transmission data from the data storage memory, and transmission data to be transmitted on the network A data frame generation unit that generates a data frame, an output unit that transmits the data frame, and a transmission selection that preferentially outputs the relay process when the transmission process of the data frame competes with the relay process by the relay unit A hold instruction frame and the data A transmission request frame transmitted sequentially next node through the transmission selection section from the relay unit, after receiving the data transmission request frame, and transmits the sequentially next node data frame generated by the data frame generation unit,
Since the master node writes the transmission data of the received data frames of all slave nodes to its own data storage memory, the transmission data of all slave nodes are synchronized with the master node, and the master node tries to acquire it. It is possible to reliably acquire transmission data at the timing to perform.
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を、図１〜図１１を使用して説明する。図１は、伝送路１上にノード装置１００（１００−１〜１００−ｎ）が接続された構成で、ｎ＝４の場合である。ノード＃１（１００−１）が伝送路１内でパケット送信／受信を行なうマスタノードとして動作し、ノード＃２（１００−２）〜ノード＃４（１００−４）は中継／送信を行なうスレーブノードとして動作する場合であり、マスタノードから送信されたフレームが、スレーブノードをリング周回して、マスタノードに受信／廃棄されるまでの遷移事例を示している。
図２は、マスタノードがはじめに伝送路１上を流す、後述のホールド指示フレームのフォーマットを示し、ここではイーサネット（登録商標）（ＩＥＥＥ８０２．２）の物理ヘッダとＲＰＲ（ＩＥＥＥ８０２．１７）のＲＰＲヘッダを使用した例を示す。本発明では、ＲＰＲヘッダ内の宛先アドレスと送信元アドレスのいずれにも自ノードのアドレスを入れ、ペイロード（データ部）内にホールド指示パケットを入れ、マスタノードであるノード＃１（１００−１）が送信したフレームを、リング周回させてノード＃１（１００−１）で受信し、フレーム廃棄する。
FIG. 2 shows a format of a hold instruction frame, which will be described later, that the master node first flows on the
図３は、マスタノードが図２に示したホールド指示フレームを送信した後、伝送路１上を流す後述のデータ送信要求フレームのフォーマットを示しており、ここではイーサネット（登録商標）（ＩＥＥＥ８０２．２）の物理ヘッダとＲＰＲ（ＩＥＥＥ８０２．１７）のＲＰＲヘッダを使用した例を示す。本発明では、ＲＰＲヘッダ内の宛先アドレスと送信元アドレスのいずれにも自ノードのアドレスを入れ、ペイロード内にデータ送信要求パケットを入れ、ノード＃１（１００−１）が送信したフレームを、リング周回させてノード＃１（１００−１）で受信し、フレーム廃棄する。
FIG. 3 shows a format of a data transmission request frame to be described later that flows on the
図４は、スレーブノードが伝送路上を流すデータフレームのフォーマットを示し、ここではイーサネット（登録商標）（ＩＥＥＥ８０２．２）の物理ヘッダとＲＰＲ（ＩＥＥＥ８０２．１７）のＲＰＲヘッダを使用した例を示す。本発明では、ＲＰＲヘッダ内の宛先アドレスにマスタノードのアドレスを入れ、送信元アドレスに自ノードのアドレスを入れ、ペイロード内に書き込むメモリを記載している先頭アドレスパケットと書き込むサイズを記載しているサイズパケットを入れ、スレーブノードであるノード＃ｎ（１００−ｎ）が送信したフレームを、リング周回してノード＃１（１００−１）で受信し、フレーム廃棄する。 FIG. 4 shows the format of a data frame that the slave node flows on the transmission line, and here shows an example in which a physical header of Ethernet (IEEE 802.2) and an RPR header of RPR (IEEE 802.17) are used. In the present invention, the address of the master node is entered in the destination address in the RPR header, the address of the own node is entered in the source address, and the start address packet describing the memory to be written in the payload and the size to be written are described. The size packet is inserted, and the frame transmitted by the node #n (100-n), which is the slave node, circulates around the ring and is received by the node # 1 (100-1), and the frame is discarded.
図５は、ノード＃１（１００−１）に設定したマスタノードの内部を示すブロック図であり、前ノードから受信したフレームが入力されるフレーム入力部１１０、入力されたフレームが一時記憶されるバッファメモリ１１１、バッファメモリ１１１のデータをデータ保存メモリ１１９に書き込むメモリ書き込み制御部１１２、自ノードからフレームを出力するフレーム出力部１１３、自ノードの送信するフレームを生成するフレーム生成部１１５、データ保存メモリ（受信領域）１１９、後述の送信周期Ｔｓを生成する送信周期生成部１２１を備える。
FIG. 5 is a block diagram showing the inside of the master node set in node # 1 (100-1). The
図６は、ノード＃２（１００−２）〜ノード＃４（１００−４）に設定したスレーブノードの内部を示すブロック図であり、前ノードから受信したフレームを入力するフレーム入力部１１０、入力されたフレームが一時記憶されるバッファメモリ１１１、自ノードからフレームを出力するフレーム出力部１１３、自ノードが送信する送信データを含むデータフレームを生成するフレーム生成部１１５、フレーム入力部１１０に入力されたフレームをフレーム出力部１１３に中継するフレーム中継部１１７、自ノードのデータフレームの送信処理と中継部１１７を介したフレームの中継処理とが競合する際に中継処理を優先させて選択する送信選択部１１４、データ保存メモリ１１８からデータを読み出すメモリ読み出し制御部１１６、データ保存メモリ（送信領域）１１８、自ノードの送信データをホールドするデータホールド制御部１２７、自ノードの送信データを生成するデータ生成部１２８を備えている。
FIG. 6 is a block diagram showing the inside of the slave nodes set in the node # 2 (100-2) to the node # 4 (100-4). The
図７は、マスタノードであるノード＃１（１００−１）がフレームを送信し、受信するまでの処理タイミングを示す図である。図７を参照して、ネットワークの動作について説明する。図１において、マスタノードとして設定されたノード＃１（１００−１）は、そのノードの送信周期Ｔｓのタイミングに従い、図２に示したフォーマットのホールド指示フレームを送信し、順次、接続された次ノードに中継していき、中継したスレーブノードは送信データをホールドし、送信したマスタノードに該フレームが返ってきたら、マスタノードは該ホールド指示フレームを廃棄する。次に、ホールド指示フレーム送信後一定時間が経過すると、マスタノードは図３に示したフォーマットのデータ送信要求フレームを送信し、順次、接続された次ノードに中継していき、中継したスレーブノードは図４に示したフォーマットのデータフレームをマスタノードに送信し、マスタノードに該データ送信要求フレームが返ってきたら、マスタノードは該データ送信要求フレームを廃棄する。データフレームをマスタノードが受信した場合は、データ保存メモリ１１９に書き込み、該データフレームを中継することなく廃棄する。再び、送信周期Ｔｓのタイミングが来たらマスタノードはスレーブノードにホールド指示フレームを送信し、以降上記と同様の動作を繰り返す。
FIG. 7 is a diagram illustrating processing timings until the node # 1 (100-1) as the master node transmits and receives a frame. The operation of the network will be described with reference to FIG. In FIG. 1, node # 1 (100-1) set as a master node transmits a hold instruction frame in the format shown in FIG. 2 in accordance with the timing of the transmission cycle Ts of that node, and sequentially connects the following nodes. Relaying to the node, the relayed slave node holds the transmission data, and when the frame is returned to the transmitting master node, the master node discards the hold instruction frame. Next, when a certain time has elapsed after the hold instruction frame is transmitted, the master node transmits a data transmission request frame in the format shown in FIG. 3 and relays it sequentially to the next connected node. 4 is transmitted to the master node, and when the data transmission request frame is returned to the master node, the master node discards the data transmission request frame. When the master frame is received by the master node, it is written in the
図８は、マスタノードのノード動作を示すフローチャートである。
図８に示したように、マスタノード立ち上がりが完了し、送信周期設定がなされると（Ｓ１）、ホールド指示フレームの送信時期になっているかどうかが判断され（Ｓ２）、送信時期であればホールド指示フレームが送信される（Ｓ３）。さらに、データ送信要求フレームの送信時期になっているかどうかが判断され（Ｓ４）、送信時期であればデータ送信要求フレームが送信される（Ｓ５）。さらに、受信データフレームがあるかどうかが判断され（Ｓ６）、あればバッファメモリーへの書き込みが行われ（Ｓ７）、データ保存メモリに受信データが格納される（Ｓ８）。さらに、ホールド指示フレームの送信時期になっているかどうかが判断され（Ｓ９）、送信時期であればホールド指示フレームが送信される（Ｓ３）、以降同様の動作が繰り返される。
FIG. 8 is a flowchart showing the node operation of the master node.
As shown in FIG. 8, when the master node start-up is completed and the transmission cycle is set (S1), it is determined whether or not the transmission time of the hold instruction frame is reached (S2). An instruction frame is transmitted (S3). Further, it is determined whether or not it is the transmission time of the data transmission request frame (S4), and if it is the transmission time, the data transmission request frame is transmitted (S5). Further, it is determined whether or not there is a received data frame (S6). If there is, a write to the buffer memory is performed (S7), and the received data is stored in the data storage memory (S8). Further, it is determined whether or not it is the transmission time of the hold instruction frame (S9), and if it is the transmission time, the hold instruction frame is transmitted (S3), and thereafter the same operation is repeated.
次に、マスタノードの動作の詳細を説明する。ホールド指示フレーム送信時には、図５において、送信周期生成部１２１が送信要求する。この送信要求がある度に、フレーム生成部１１５でホールド指示、ヘッダ等の情報を付加し、フレーム出力部１１３が次ノードへ送信する。データ送信要求フレーム送信時には、送信周期生成部１２１が送信要求する。この送信要求がある度に、フレーム生成部１１５でデータ送信要求、ヘッダ等の情報を付加し、フレーム出力部１１３が次ノードへ送信する。データフレーム受信時には、受信データはフレーム入力部１１０を経由して一旦バッファメモリ１１１に溜め込まれ、メモリ書き込み制御部１１２によりデータ保存メモリ（受信領域）１１９に書き込まれる。この時、該データフレームは次ノードに中継することなく廃棄される。
Next, details of the operation of the master node will be described. At the time of transmission of the hold instruction frame, the transmission
図９は、スレーブノードであるノード＃４（１００−４）がフレームを中継、送信するまでの処理タイミングを示す図である。図９を参照して、スレーブノードの動作の詳細を説明する。ホールド指示フレーム中継時には、図６において、前ノードから受信された該ホールド指示フレームは入力部１１０を経由し、一旦バッファメモリ１１１に溜め込まれ、フレーム中継部１１７を経由し、送信選択部１１４に送信要求を出して許可が得られてから、フレーム出力部１１３を経由して、次ノードに経由させる。入力部１１０を該ホールド指示フレームが経由する時、入力部１１０はデータホールド要求をデータホールド制御部１２７に出し、データホールド制御部１２７はデータ生成部１２８のデータをホールドさせ、データ保存メモリ（送信領域）１１８に書き込む。データ送信要求フレーム中継時には、前ノードから受信された該データ送信要求フレームは入力部１１０を経由し、一旦バッファメモリ１１１に溜め込まれ、フレーム中継部１１７を経由し、送信選択部１１４に送信要求を出して許可が得られてから、フレーム出力部１１３を経由して、次ノードに経由させる。入力部１１０を該データ送信要求フレームが経由する時、入力部１１０はデータ送信要求をメモリ読み出し制御部１１６に出し、メモリ読み出し制御部１１６がデータ保存メモリ（送信領域）１１８から自ノードの送信データを読み出し、フレーム生成部１１５で先頭アドレス、サイズ、ヘッダ等の情報を付加し、送信選択部１１４に送信要求を出して許可が得られてから、フレーム出力部１１３を経由して次ノードに送信する。前ノードからのデータフレームを受信した時には、受信された該データフレームは入力部１１０を経由し、一旦バッファメモリ１１１に溜め込まれ、フレーム中継部１１７を経由し、送信選択部１１４に送信要求を出して許可が得られてから、フレーム出力部１１３を経由して、次ノードに経由させる。
FIG. 9 is a diagram illustrating processing timings until node # 4 (100-4), which is a slave node, relays and transmits a frame. The details of the operation of the slave node will be described with reference to FIG. When the hold instruction frame is relayed, in FIG. 6, the hold instruction frame received from the previous node is temporarily stored in the
図１０は、スレーブノードのノード動作を示すフローチャートである。
図１０に示したように、マスタノード立ち上がりが完了し、ホールド指示フレームを受信したかどうかが判断され（Ｓ１）、受信されるとデータがホールドされる（Ｓ２）とともに、ホールド指示フレームの中継処理がなされ（Ｓ３）、さらに、データ送信要求フレームを受信したかどうかが判断され（Ｓ４）、受信していればデータ送信要求フレームの中継処理がされる（Ｓ５）。さらに、データフレームが受信されたかどうかが判断され（Ｓ６）、受信されていればバッファメモリーへの書き込みが行われ（Ｓ７）、データフレームの中継処理が行われ（Ｓ８）、データフレームが送信され（Ｓ９）、Ｓ１に戻る。Ｓ６において、データフレームを受信していなければ、Ｓ９に進む。また、Ｓ２及びＳ３以降の処理は並列に処理され、Ｓ３及びＳ９以降はＳ１に戻り同様の処理が繰り返される。
FIG. 10 is a flowchart showing the node operation of the slave node.
As shown in FIG. 10, it is determined whether or not the master node start-up has been completed and a hold instruction frame has been received (S1). If received, the data is held (S2) and the hold instruction frame is relayed. Then, it is determined whether or not a data transmission request frame has been received (S4). If it has been received, the data transmission request frame is relayed (S5). Further, it is determined whether or not a data frame has been received (S6). If it has been received, writing to the buffer memory is performed (S7), data frame relay processing is performed (S8), and the data frame is transmitted. (S9), the process returns to S1. If the data frame is not received in S6, the process proceeds to S9. Further, the processes after S2 and S3 are processed in parallel, and after S3 and S9, the process returns to S1 and the same process is repeated.
次に、リング周回するフレームの遷移事例を図１１を参照して説明する。図１１において、横軸に時間経過を示し、ノード＃１〜＃４の処理時間をそれぞれ横棒で示す。ノード＃１がマスタノード、＃２〜＃４がスレーブノードの場合、ホールド指示フレームはノード＃２→＃３→＃４を経由して、自ノード＃１で該フレームは受信後に廃棄される。データ送信要求フレームも同様に、ノード＃２→＃３→＃４を経由して、自ノード＃１で該フレームは受信後に廃棄される。該フレームを中継したスレーブノードは、前ノードからのデータフレーム中継後、順次マスタノード宛にデータフレームを送信し、データ送信要求フレームはマスタノードで受信後に廃棄される。
Next, transition examples of frames that circulate in the ring will be described with reference to FIG. In FIG. 11, the horizontal axis indicates the passage of time, and the processing times of the
以上のように、この実施の形態１ではマスタノードが全スレーブノードにおける一周期内での送信データのホールド及び送信を制御するので、中継処理と自ノードの送信処理との衝突をゼロにするとともに、全てのスレーブノードの送信データはマスタノードに同期化し、マスタノードは取得しようとするタイミングの送信データを確実に取得することができる。 As described above, in the first embodiment, the master node controls the hold and transmission of transmission data within one period in all slave nodes, so that the collision between the relay process and the transmission process of the own node is made zero. The transmission data of all the slave nodes are synchronized with the master node, and the master node can reliably acquire the transmission data at the timing to acquire.
実施の形態２．
上記実施の形態１では、ホールド指示フレーム、データ送信要求フレーム及びデータフレーム全てが同一方向にリング周回する場合について述べたが、図１２、図１３に示すように、マスタノードの片側の伝送路１上にフレーム廃棄ポイントＢＰ（ブロックポイント）を設け、フレーム廃棄ポイントＢＰに隣接するノードはフレーム受信後フレーム廃棄を行ない、データフレームが伝送される方向を図１３に示すようなホールド指示フレーム、データ送信要求フレームの周回方向と逆方向にすることで、通信データの同期を取ることができるだけでなく、フレームの中継とフレームの送信との競合が発生しないようにできるため、マスタノードがデータを収集する周期を短くすることができ、リアルタイム性が向上し、ネットワーク通信帯域を最大限に活用でき、さらに、通信バッファを削減することもできる。
In the first embodiment, the case where the hold instruction frame, the data transmission request frame, and the data frame all circulate in the same direction has been described. However, as shown in FIGS. 12 and 13, the
図１４は、本実施の形態２のマスタノード内部を示すブロック図で、図５の前ノード側にあったフレーム入力部１１０を次ノード側に移し、フレーム廃棄ポイントＢＰを伝送路１上に設定するためのＢＰ設定部１３０を設けている。フレーム廃棄ポイントＢＰはリング構成時に設定する。
FIG. 14 is a block diagram showing the inside of the master node according to the second embodiment. The
図１５は、この実施の形態２のスレーブノード内部を示すブロック図で、図６を基本に説明する。データフレームを前ノードへ送信し、次ノードから中継するため、次ノード側にもフレーム入力部１１０を設け、前ノード側にもフレーム出力部１１３を設け、送信選択部１１４を前ノード側へ移した構成とする。ホールド指示フレーム、データ送信要求フレームを中継時には、前ノードから受信された該ホールド指示フレーム及びデータ送信要求フレームは前ノード側の入力部１１０を経由し、フレーム中継部１１７を経由し、次ノード側のフレーム出力部１１３を経由して次ノードに中継される。次ノードからのデータフレーム中継時には、受信された該データフレームは次ノード側の入力部１１０を経由し、フレーム中継部１１７を経由し、送信選択部１１４に中継要求を出して許可が得られてから、前ノード側のフレーム出力部１１３を経由して前ノードに中継させる。
FIG. 15 is a block diagram showing the inside of the slave node according to the second embodiment, which will be described based on FIG. In order to transmit the data frame to the previous node and relay it from the next node, the
図１６は、図１２及び図１３において、マスタノードであるノード＃１がフレームを送信し、受信するまでの処理タイミングである。横軸に時間経過を示す。図１６に示したように、ノード＃１がノード＃２，＃３，＃４のデータフレームを受信するタイミングを早くすることができる。
FIG. 16 shows processing timings until the
図１７は、図１２及び図１３において、スレーブノード＃２がフレームを中継し、送信するまでの処理タイミングを示す図である。横軸に時間経過を示す。ノード＃２は、ホールド指示フレーム及びデータ送信要求フレームを中継し、自ノードのデータフレームをマスタノードに送信し、中継されてきたノード＃３及び＃４データフレームをマスタノードに中継する。
FIG. 17 is a diagram illustrating processing timings until the
図１８は、図１２及び図１３において、リング上を伝送するフレームの遷移事例を示すイメージ図である。横軸に時間経過を示し、ノード＃１〜＃４の処理時間をそれぞれ横棒で示す。ノード＃１がマスタノードの場合、ホールド指示フレームはノード＃２からノード＃３を経由して、ＢＰに隣接しているノード＃４で受信後に廃棄される。データ送信要求フレームも同様に、ノード＃２からノード＃３を経由して、ＢＰに隣接しているノード＃４で受信後に廃棄される。該ホールド指示フレーム及びデータ送信要求フレームを中継または受信したノードは、順次、マスタノード宛にデータフレームを送信し、次ノードからの受信データフレームがあれば中継し、該データフレームはマスタノードで受信後に廃棄される。
FIG. 18 is an image diagram showing a transition example of a frame transmitted on the ring in FIGS. 12 and 13. The horizontal axis indicates the passage of time, and the processing times of the
実施の形態３．
上記実施の形態１及び２では、送信周期タイミングに従い安定的に通信できている状態について述べたが、伝送路障害によりフレームが消失した場合、上記実施の形態１及び２ではその周期内でデータフレームをマスタノードが受信できなくなることが考えられる。このような場合に備え、一連の動作を１周期内に２度行なうことで、予め決められた送信周期内でデータフレームを受信することができる。
In the first and second embodiments, the state in which communication can be stably performed according to the transmission cycle timing has been described. However, when a frame is lost due to a transmission path failure, in the first and second embodiments, the data frame is within the cycle. The master node may not be able to receive the message. In preparation for such a case, a data frame can be received within a predetermined transmission cycle by performing a series of operations twice within one cycle.
図１９は、この実施の形態３のマスタノード内部を示すブロック図で、フレーム廃棄ポイントＢＰを設定した図１４を基本に説明する。一連の動作を１周期内に２度行なうため、送信周期生成部１２１と同期しているフレーム生成指示部１３１を設け、フレーム生成指示部１３１は送信周期生成部１２１が生成する一周期の間に２回目のホールド指示フレームとデータ送信要求フレームを生成するようにフレーム生成部１１５に要求する。
FIG. 19 is a block diagram showing the inside of the master node according to the third embodiment, which will be described based on FIG. 14 in which the frame discard point BP is set. In order to perform a series of operations twice within one cycle, a frame
図２０は、この発明の実施の形態３のフレームの遷移事例を示すブロック図である。図２０において、伝送路障害により１度フレームが消失した場合でも、次の送信周期が来るまで待つことなく、１周期内でスレーブノードがマスタノードからのフレームを受信することができる。 FIG. 20 is a block diagram showing a frame transition example according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 20, even if a frame is lost once due to a transmission path failure, the slave node can receive a frame from the master node within one period without waiting for the next transmission period.
図２１は、この発明の実施の形態３のフレームの遷移事例を示すブロック図である。図２１において、伝送路障害により１度フレームが消失した場合でも、次の送信周期が来るまで待つことなく、１周期内でマスタノードがスレーブノードからのフレームを受信することができる。 FIG. 21 is a block diagram showing a frame transition example according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 21, even if a frame is lost once due to a transmission path failure, the master node can receive a frame from a slave node within one period without waiting for the next transmission period.
この実施の形態３によれば、ホールド指示フレーム送信、データ送信要求フレーム送信、データフレーム送信のどれにおいても２度行なうことにより、フレームの取りこぼしなく、１周期内にマスタノードがデータフレームを受信することができる。伝送路障害によるフレーム消失が発生しなかった場合は、同じ受信データがマスタノードのデータ保存メモリに上書きされる。 According to the third embodiment, the master node receives the data frame within one cycle without missing a frame by performing the hold instruction frame transmission, the data transmission request frame transmission, and the data frame transmission twice. be able to. When frame loss due to a transmission path failure does not occur, the same received data is overwritten in the data storage memory of the master node.
実施の形態４．
上記実施の形態１〜３では、マスタノードがデータを受信するのみの場合について述べたが、マスタノードにデータ送信機能を設け、スレーブノードにデータ受信機能を設けることで、マスタノード、スレーブノード共にデータの送受信をすることができる。
In the above first to third embodiments, the case where the master node only receives data has been described. However, by providing a data transmission function in the master node and a data reception function in the slave node, both the master node and the slave node are provided. Data can be sent and received.
図２２は、この実施の形態４のマスタノード内部を示すブロック図で、マスタノードのデータ保存メモリ１１９に送信領域を設け、この送信領域の送信データを読み出すメモリ読み出し制御部１１６を設け、マスタノードがデータ送信できるようにしたものである。
FIG. 22 is a block diagram showing the inside of the master node according to the fourth embodiment. A transmission area is provided in the
図２３は、この実施の形態４のスレーブノード内部を示すブロック図で、スレーブノードのデータ保存メモリ１１８に受信領域を設け、この受信領域に受信したマスタノードの送信データを書き込むメモリ書き込み制御部１１２を設け、スレーブノードがデータを受信できるようにしたものである。
FIG. 23 is a block diagram showing the inside of the slave node according to the fourth embodiment. A memory area is provided in the
この発明に係るリング型ネットワークシステムは、電力発電等のプラントの管理に有効に利用することができる。 The ring network system according to the present invention can be effectively used for management of a plant such as electric power generation.
１ 伝送路、１００−１ マスタノード（ノード＃１）、
１００−２，１００−３，１００−４ スレーブノード（ノード＃２，＃３，＃４）、
１１０ フレーム入力部、１１１ バッファメモリ、１１２ メモリ書き込み制御部、
１１３ フレーム出力部、１１４ 送信選択部、１１５ フレーム生成部、
１１６ メモリ読み出し制御部、１１７ 中継部、１１８，１１９ データ保存メモリ、１２１ 送信周期生成部、１２７ データホールド制御部、１２８ データ生成部、
１３０ ＢＰ設定部、１３１ フレーム生成指示部。
1 transmission line, 100-1 master node (node # 1),
100-2, 100-3, 100-4 slave nodes (
110 frame input unit, 111 buffer memory, 112 memory write control unit,
113 frame output unit, 114 transmission selection unit, 115 frame generation unit,
116 memory read control unit, 117 relay unit, 118, 119 data storage memory, 121 transmission cycle generation unit, 127 data hold control unit, 128 data generation unit,
130 BP setting unit, 131 frame generation instruction unit.
Claims (4)
上記マスタノードは、ネットワーク上に送信するフレームを生成するフレーム生成部、上記フレームを送信する出力部、上記フレームを送信するタイミングを生成する送信周期生成部、上記スレーブノードからの上記フレームを受信する入力部、上記受信したフレームを一時格納するバッファメモリ、上記受信したデータを格納するデータ保存メモリ、上記バッファメモリのデータを上記データ保存メモリに書き込むメモリ書き込み制御部を備え、上記ネットワーク上に送信するフレームとして、上記スレーブノードそれぞれのデータを自ノードにホールドすることを指示するホールド指示フレーム及び上記自ノードにホールドしたデータの送信を要求するデータ送信要求フレームを順次、上記送信周期生成部が生成する一周期の間に送信し、
上記スレーブノードは、上記マスタノードが送信したフレームを受信する入力部、上記受信したフレームを一時格納するバッファメモリ、上記受信したフレームを次ノードに中継する中継部、送信データを生成するデータ生成部、上記送信データを格納するデータ保存メモリ、上記送信データを上記データ保存メモリに保持させるデータホールド制御部、上記データ保存メモリから送信データを読み出すメモリ読み出し制御部、ネットワーク上に送信する送信データを含むデータフレームを生成するデータフレーム生成部、上記データフレームを送信する出力部、上記データフレームの送信処理と上記中継部による中継処理とが競合した際に上記中継処理を優先させて選択出力する送信選択部を備え、上記ホールド指示フレーム及び上記データ送信要求フレームを上記中継部から上記送信選択部を介して順次次ノードに送信し、上記データ送信要求フレームを受信した後、上記データフレーム生成部で生成したデータフレームを順次次ノードに送信し、
上記マスタノードは、受信した全スレーブノードのデータフレームの上記送信データを自己の上記データ保存メモリに書き込むことを特徴とするリング型ネットワークシステム。 A plurality of nodes are connected in a ring shape via a transmission path to form a ring network system, and one of the plurality of nodes operates as a master node that collects transmission data of other nodes, A ring network system in which a node operates as a slave node that transmits the transmission data to the master node,
The master node receives a frame generation unit that generates a frame to be transmitted on the network, an output unit that transmits the frame, a transmission cycle generation unit that generates a timing for transmitting the frame, and the frame from the slave node. An input unit, a buffer memory for temporarily storing the received frame, a data storage memory for storing the received data, and a memory write control unit for writing the data of the buffer memory to the data storage memory are transmitted to the network. As the frame, the transmission cycle generation unit sequentially generates a hold instruction frame for instructing the node to hold the data of each slave node and a data transmission request frame for requesting transmission of the data held by the node. During one cycle
The slave node includes an input unit that receives a frame transmitted by the master node, a buffer memory that temporarily stores the received frame, a relay unit that relays the received frame to the next node, and a data generation unit that generates transmission data A data storage memory for storing the transmission data, a data hold control unit for holding the transmission data in the data storage memory, a memory read control unit for reading transmission data from the data storage memory, and transmission data to be transmitted on the network A data frame generation unit that generates a data frame, an output unit that transmits the data frame, and a transmission selection that preferentially outputs the relay process when the transmission process of the data frame competes with the relay process by the relay unit A hold instruction frame and the data A transmission request frame transmitted sequentially next node through the transmission selection section from the relay unit, after receiving the data transmission request frame, and transmits the sequentially next node data frame generated by the data frame generation unit,
The ring network system, wherein the master node writes the transmission data of the received data frames of all slave nodes into the data storage memory of the master node.
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