WO2014167703A1 - Network system, communication method, and network device - Google Patents
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- H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
- H04J3/0638—Clock or time synchronisation among nodes; Internode synchronisation
- H04J3/0658—Clock or time synchronisation among packet nodes
Definitions
- the present invention relates to a network system.
- FA factory automation
- Ethernet was used as a local area network (LAN) communication medium in an information network, but it was used for FA because there was a problem in the performance of transferring frames in real time. There were few. However, the advent of switching hubs has dramatically improved this problem. In addition, since the Internet has become widespread and switching hubs can be obtained at low cost, Ethernet has been used for industrial use and Ethernet has been introduced into FA.
- LAN local area network
- Ethernet used for industrial use has been applied to networks for connecting controllers (PLCs, etc.) in FA since the mid-1990s. Furthermore, after 2000, Ethernet has also been applied to field networks connecting actuators and sensors.
- the control system for controlling the automation equipment includes a network using Ethernet used for industrial use, a master, and a plurality of slaves.
- the master in the control system transmits the frame storing the command to the slave via the network.
- the slave executes an instruction read from the received frame, and stores and transfers necessary information in the received frame.
- EtherCAT is a standard for a fieldbus of a network using Ethernet.
- An EtherCat master (hereinafter referred to as “master”) in EtherCAT generates one Ethernet frame (hereinafter referred to as “Ethernet frame”) for transmitting control information to a plurality of EtherCat slaves (hereinafter referred to as “slave”).
- the master stores control information for controlling a plurality of slaves in a predetermined area included in one ether frame.
- Each of the plurality of slaves reads the control information from the received Ethernet frame, and controls an actuator or a sensor connected to the slave according to the control information.
- the slave stores information acquired by the sensor in a predetermined area of the ether frame received from the master or another slave, and transfers the ether frame after storing the information to another slave or master.
- all of the plurality of slaves refer to one Ether frame transmitted from the master, and store information in the transmitted Ether frame.
- the frame length of the Ether frame is 1518 bytes (12144 bits).
- an Ethernet frame is transferred through a 100 Mbps network at a speed close to the speed of light (about 300,000 km / s)
- the total length of the Ethernet frame in the network reaches 36.4 km.
- the slave in EtherCAT refers to and stores information in an On-the-Fly method and in bit units in an ether frame having a total length of 36.4 km transmitted from the master.
- the method of referring to and storing the Ether frame in the On-the-Fly method and in bit units is that the slave receives the Ether frame bit by bit, references the received bit without buffering it, and receives it. In this method, information is stored in bits and output to the next transfer destination.
- the slave since the slave does not buffer or route the Ethernet frame, it can transfer the Ethernet frame at a very high speed. Specifically, according to this method, the time required for the Ethernet frame to pass through one slave is calculated to be 121.44 ⁇ sec. According to the EtherCat standard, each slave can transfer an Ether frame in units of 125 ⁇ s, and can transfer a frame in real time from the master to the slave.
- control systems implemented by EtherCat and the like have conventionally realized high-precision real-time processing and short-term cyclic communication using a fixed-length ether frame. Then, the master can cyclically control the transmission of the ether frame, so that the entire control system including the control network can be synchronized.
- EtherCAT technology When EtherCAT technology is applied to a control system such as a railway system, an electric power system, or a water supply system that has a wide service area, a developer uses a wide-range control LAN ranging from several kilometers to 100 km as a network of control systems. It was necessary to install. And the developer needed to construct
- the developer has to install a plurality of wide-area control LANs for different wide-area control systems, resulting in an increase in development cost.
- the plurality of control LANs cannot share one installed equipment, resulting in an increase in development cost and an increase in maintenance cost. It was.
- a general-purpose carrier wide-area network has a large number of communication devices such as routers and switches, and needs to accommodate a plurality of user terminals simultaneously. For this reason, in a general-purpose carrier wide area network, frame transfer delay, fluctuation, loss, or the like that cannot be predicted may occur.
- Non-Patent Document 2 is a communication switching method in which a physical or virtual transmission path is set and the line is occupied from the start to the end of communication, or data communication using the method. Since circuit switching does not require data to be stored and retransmitted unlike packet communication, it is only necessary to provide switching equipment having a simple function. Further, when line switching is used, the line is occupied between the terminating devices, so the connection speed and QoS are guaranteed, and transmission delay due to congestion or the like does not occur in principle.
- Non-Patent Document 1 data is cyclically transmitted to all slaves.
- two or more different control LANs cannot share one network system. This is because when one network system is shared, a transfer delay or the like occurs in any of a plurality of control LANs, and security cannot be strictly maintained.
- the real-time property means that the frame output from the transmission source is guaranteed to arrive at the transmission destination within a predetermined time regardless of the network usage state.
- Non-Patent Document 2 when the circuit switching method of Non-Patent Document 2 is used, a plurality of terminals cannot share a line regardless of the amount of data flowing through the line. For this reason, when the technique of Non-Patent Document 2 is used, the network utilization efficiency is poor, and it is relatively difficult for a plurality of terminals to communicate with each other at different speeds. In addition, since the communication between the terminal devices continues to occupy the line, it is difficult to dynamically switch the route, and it also takes time to switch even when the route is switched.
- PSTN Public Switched Telephone Network
- SS7 Signaling System No. 7 (common line signal No. 7) is used.
- SS7 notifies the line control device of the switching control command, but cannot switch the line at the speed of accuracy required by the control network. This is because a switching command is issued to the line control device every time a transmission destination address (telephone number or the like) transmitted by the transmission source is input.
- An object of the present invention is to provide a system that effectively uses a network, in which a plurality of different control systems are mounted on one network system, and real-time communication is guaranteed in each of the plurality of control systems. is there.
- a network system having a plurality of network devices and a schedule server connected to the plurality of network devices, each of the plurality of network devices being another network device.
- a clock providing a first time synchronized with a plurality of ports, and a plurality of ports, wherein the schedule server determines a route through which the plurality of network devices transfer frames, and the determined route passes
- a resource allocation unit that generates a first schedule indicating a combination of the ports to be transmitted and a time at which the frame is transferred, and a distribution unit that distributes the first schedule to the plurality of network devices,
- Each of the plurality of network devices receives the first schedule from the schedule server.
- FIG. 2 is a block diagram illustrating a hardware configuration of a switch according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a block diagram illustrating a hardware configuration of a master according to the first embodiment.
- 2 is a block diagram illustrating a hardware configuration of a communication interface according to the first embodiment.
- FIG. It is explanatory drawing which shows the Ethernet frame of this Example 1, and two types of control frames. It is explanatory drawing which shows the construction information of the real-time network of the present Example 1. It is explanatory drawing which shows the structure of the software of the schedule server of a present Example 1, and a process of software. It is a flowchart which shows the process of the resource allocation module of a present Example 1. It is explanatory drawing which shows the whole time table of the present Example 1.
- FIG. It is explanatory drawing which shows the connection relation of the switch of the present Example 1.
- FIG. It is explanatory drawing which shows the combination information of the port in the switch of a present Example 1.
- FIG. It is explanatory drawing which shows the separate time table of the switch of a present Example 1.
- FIG. 1 is an explanatory diagram showing a system in which EtherCat and VLAN according to the first embodiment are mounted.
- the system 1001 and the system 1002 shown in FIG. 1 control and synchronize devices using EtherCat.
- the system 1001 and the system 1002 have a plurality of slaves (a plurality of EC slaves) in EtherCat.
- the system 1001 is the control system A, and has a master for the control system A (EC master A).
- the system 1002 is the control system B, and has a master for the control system B (EC master B). Further, the cycle in which the EC master A transmits an ether frame to the EC slave is different from the cycle in which the EC master B transmits an ether frame to the EC slave.
- the EC slave uses the On The Fly method to transfer an Ether frame by outputting 1 input and 1 output for each bit. For this reason, the EC slave can transfer the Ethernet frame in real time.
- the developer cannot integrate two or more control systems, such as the system 1001 and the system 1002, having different periods for cyclically transmitting the Ethernet frame into one network.
- the EC master A and the EC master B repeat the transmission of the ether frame with different periods
- the ether frame transmitted from the EC master A and the ether frame transmitted from the EC master B are equal to each other.
- One network device may arrive at the same time and either one may be buffered. For this reason, since the control system using EtherCat needs to install a network for each control system, the development cost may increase.
- a VLAN 1011 illustrated in FIG. 1 is a VLAN for mounting the system 1001
- a VLAN 1012 is a VLAN for mounting the system 1002.
- VLAN switches two or more control systems can coexist in one network.
- the VLAN switch cannot transfer the Ethernet frame bit by bit using the On the Fly method. This is because the VLAN switch cannot receive an Ethernet frame from the same port at the same time and cannot simultaneously output an Ethernet frame to the same port.
- the VLAN switch waits for an Ethernet frame. This is because (buffering) is required. If the VLAN switch buffers the ether frame even once, the real-time property in the transfer of the ether frame is impaired.
- FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an outline of processing of the communication system according to the first embodiment.
- the communication system of the first embodiment is implemented by a single network.
- the control system according to the first embodiment includes a plurality of different control systems. For example, two control systems of a T-LAN (Time-multiplexed control LAN) 1021 and a T-LAN 1022 are mounted.
- T-LAN Time-multiplexed control LAN
- the T-LAN is a real-time network that is effective for a predetermined period.
- One real-time network implements one control system.
- the EC master A, the EC master B, and the plurality of switches are synchronized in time.
- the T-LAN 1021 is a network configured in a predetermined period.
- the T-LAN 1022 is a network in which the T-LAN 1022 is not configured and configured in a predetermined period.
- the period in which the T-LAN 1021 is valid and the period in which the T-LAN 1022 is valid are alternately switched at a predetermined time.
- each switch is set in advance so that the Ethernet frame transmitted from the EC master A is transferred only to the device of the control system A while the T-LAN 1021 is valid. This creates a physical (electrical or optical) conductor dedicated to the control system A between the EC master A and the switch.
- a physical conductor dedicated to the control system A is mounted on the network system during a predetermined period. For this reason, when an Ethernet frame is transmitted from the EC master A, the Ethernet frame passes through a conductor dedicated to the control system A and is transferred without reading out tag and address information in the switch. For this reason, the time for which the switch buffers the Ethernet frame is extremely short enough to be ignored.
- the T-LAN 1021 can transfer an Ether frame in bit units using the On-the-Fly method, and can transfer an Ethernet frame in real time as much as EtherCat. Then, like the T-LAN 1021, the T-LAN 1022 can transfer an Ethernet frame in bit units using the On the Fly method in a predetermined period.
- T-LAN 1021 and T-LAN 1022 In order to implement such T-LAN 1021 and T-LAN 1022, it is necessary to synchronize time between the master and the switch with high accuracy. For example, when the T-LAN 1021 and the T-LAN 1022 are installed in a control system (power management system or railway management system, etc.) installed in a range of about 100 square kilometers, the master and the switch are GPS (Global Positioning System). Etc. need to be time synchronized.
- EtherCat can transfer a real-time Ether frame in units of 125 ⁇ s, and in principle, can switch 8000 times per second. For this reason, when all the T-LANs to be mounted communicate cyclically in units of one second, 8000 types of T-LANs are mounted on one network.
- FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the real-time network according to the first embodiment.
- the real-time network includes a schedule server 20, one master controller 60 (hereinafter referred to as master 60), at least one control Ethernet 8 (hereinafter referred to as control LAN 8), and at least one slave device 7 (hereinafter referred to as master LAN). , Referred to as slave 7).
- the master 60 is an EC master and controls an apparatus controlled in the real-time network by transmitting an instruction or the like.
- the master 60 is cascade-connected to the slave 7 by the control LAN 8.
- the slave 7 is an EC slave and is directly connected to a device controlled by the master 60.
- the slave 7 is an interface between the device controlled by the master 60 and the master 60.
- the devices controlled by the real-time network include, for example, an actuator, a servo drive, an I / O, a temperature / humidity meter, a temperature / humidity regulator, an inverter, and a stepping motor.
- the master 60 has a network interface, and transmits and receives a predetermined control frame at a predetermined time.
- the master 60 outputs an ether frame (control frame) in which control information such as a request is stored toward the slave 7.
- Each of the slaves 7 receives the control frames transmitted from the master 60 in the order of connection.
- Each of the slaves 7 reads out control information from an area assigned to each of the slaves 7 in the control frame transmitted from the master 60.
- the slave 7 executes processing on the device connected to the slave 7 according to the read control information. Then, the slave 7 stores the execution result of the process, sensor data, and the like in an area allocated to the slave 7 in the control frame.
- the slave 7 transfers the control frame storing the execution result and the like to the other slave 7 connected to itself. After all the slaves 7 store the execution result or the like in the control frame, the control frame is transmitted to the master 60.
- the slave 7 performs the process of reading the data included in the control frame and storing the data in the control frame directly on the control frame bit by bit without buffering the control frame. For this reason, the control system of Example 1 is real-time and can perform high-speed control processing.
- the schedule server 20 is connected to the master 60 by Ethernet or RS-232C.
- the schedule server 20 assigns each of the slaves 7 to the area of the control frame, and sets a cycle in which the master 60 cyclically transfers the control frame to the slave 7.
- FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a communication system having a plurality of real-time networks according to the first embodiment.
- the communication system shown in FIG. 4 includes a schedule server 20, a plurality of masters 60 (master 60a to master 60c), a plurality of switches 10 (switch 10a to switch 10d), a plurality of control LANs 8 (control LAN 8a to control LAN 8c), and a plurality of switches. It has a slave 7 (slave 7a to slave 7c).
- the switch 10 is a network device for connecting the other switch 10, the master 60 and the slave 7.
- the communication system according to the present embodiment includes the switch 10 as a network device, but may include a router having a switch function as the network device.
- the switches 10a to 10d shown in FIG. 4 constitute a star-shaped network. However, the switches 10a to 10d of the first embodiment may be connected by any other topology.
- the devices included in the communication system may be connected by any communication medium as long as they can communicate with each other, and may communicate by wire (optical signal or electric signal or the like) or wirelessly.
- the switch 10 has a plurality of ports for connecting to the schedule server 20, the master 60, or the control LAN 8.
- the switch 10 electrically or optically connects two or more ports in a predetermined period according to a time table held by itself. Accordingly, the switch 10 transfers the input frame according to the transmission source of the input frame and the time table.
- SW_A to SW_D are respectively assigned as identifiers to the switches 10a to 10d of the first embodiment.
- Cont_ ⁇ to Cont_ ⁇ are assigned as identifiers to the masters 60a to 60c of the first embodiment.
- CLAN_1, CLAN_2, and CLAN_4 are respectively assigned as identifiers to the control LAN 8a to the control LAN 8c of the first embodiment.
- the network connecting the control LAN 8, the master 60, and the switch 10 is Ethernet or wide area Ethernet, but may be any network as long as communication is possible.
- the network of this embodiment may be a WAN, for example.
- the network of the present embodiment may be a network having two or more physical or virtual communication lines capable of bidirectional communication. A description of communication lines capable of bidirectional communication is not shown.
- the switch 10 and the master 60 of this embodiment are time synchronized with high accuracy.
- the switch 10 and the master 60 may synchronize the time using, for example, GPS, or may synchronize the time using NTP or IEEE 1588.
- the switch 10 and the master 60 may synchronize time by any technique as long as the technique ensures the necessary accuracy of time synchronization.
- the switch 10 and the master 60 use a conventional technique for synchronizing time using GPS ("The Role of GPS in Precision Time and Frequency Dissimilation” [online] [January 12, 2013 search. ], See the Internet).
- FIG. 5 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the schedule server 20 according to the first embodiment.
- the schedule server 20 includes devices such as a processor 22, a memory 23, an input controller 26, an Ethernet network interface card (hereinafter referred to as NIC) 21, and the like. Each device of the schedule server 20 is connected by a bus 30.
- the processor 22 is an arithmetic unit such as a CPU.
- the memory 23 holds data and programs.
- the NIC 21 is an interface for connecting to the switch 10 and the master 60.
- the NIC 21 is connected to the switch 10 by Ethernet, but may be connected by any method, and may be connected by RS-232C or the like.
- the input controller 26 acquires data input from the user or operator by the keyboard 24 or the mouse 25.
- the monitor controller 27 has a function of outputting a result of processing by the processor 22 to an output device.
- the monitor controller 27 is connected to the monitor 28.
- the monitor 28 is a display and displays data transmitted from the monitor controller 27.
- the monitor controller 27 may be connected to a printer, and may output data by any method.
- FIG. 6 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the switch 10b according to the first embodiment.
- FIG. 6 shows the hardware configuration of the switch 10b, but all the switches 10 have the same hardware configuration. Therefore, the hardware configuration of the switch 10 will be described below using the hardware configuration of the switch 10b shown in FIG.
- the switch 10 includes devices such as a memory 13, a GPS receiver 15, a synthesizer 17, a microcomputer (microcomputer) 19, and a plurality of NICs 11. Each device of the switch 10 is connected to the microcomputer 19.
- the NIC 11 is connected to the control LAN 8, the switch 10, and the schedule server 20.
- the GPS receiver 15 is connected to a GPS antenna.
- the GPS receiver 15 also functions as a 1PPS generator that generates a precise 1PPS (Pulse Per Second (pulse at 1 second interval)) signal.
- the GPS receiver 15 transmits the generated 1PPS signal to the synthesizer 17.
- the GPS receiver 15 holds the current time received from the GPS antenna and provides it to the microcomputer 19 as necessary.
- the synthesizer 17 generates a clock signal having a clock frequency required by the microcomputer 19 based on the 1PPS signal transmitted from the GPS receiver 15.
- the microcomputer 19 performs processing using the current time provided from the GPS receiver 15 and the clock signal synchronized with the 1PPS signal, so that the processing of each of the switches 10 and the master 60 is synchronized.
- the microcomputer 19 has at least one processor and transfers the received frame.
- the memory 13 holds data, programs, and the like.
- the NIC 11 has a plurality of ports and receives or transmits frames.
- the NIC 11 is an interface for connecting to the switch 10, the schedule server 20, the master 60 and the slave 7.
- FIG. 7 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the master 60 according to the first embodiment.
- the master 60 includes devices such as a communication interface 68, a processor 62, a memory 63, an input controller 65, and a monitor controller 64. Each of the devices of the master 60 is connected by a bus 61.
- the processor 62 is an arithmetic unit such as a CPU.
- the memory 63 holds data and programs.
- the communication interface 68 is an interface for connecting to the schedule server 20, the switch 10, and the slave 7.
- the input controller 65 acquires data input from the user or the operator by the keyboard 66 or the mouse 67.
- the input controller 65 may input data by any method other than the keyboard 66 or the mouse 67.
- the monitor controller 64 has a function of outputting the processing result by the processor 62 to the output device.
- the monitor controller 64 is connected to the monitor 69.
- the monitor 69 is a display and displays data transmitted from the monitor controller 64.
- the monitor controller 64 may be connected to a printer and may output data by any method.
- FIG. 8 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the communication interface 68 according to the first embodiment.
- the communication interface 68 includes a microcomputer 686, a memory 689, a NIC 688, a synthesizer 684, and a GPS receiver 682.
- the microcomputer 686 has at least one processor, and transfers a frame received via the NIC 688 to the bus 61.
- the microcomputer 686 is connected to the memory 689, the NIC 688, and the synthesizer 684.
- the microcomputer 686 and the NIC 688 are connected by two paths, a transmission path and a reception path.
- the functions and effects of the synthesizer 684 and the GPS receiver 682 are the same as the functions and effects of the synthesizer 17 and the GPS receiver 15 of the switch 10b shown in FIG. Specifically, the process of the master 60 and the process of the switch 10 are synchronized by the synthesizer 684 and the GPS receiver 682 generating a clock signal based on the GPS function.
- the GPS receiver 682 holds the current time.
- the communication interface 68 in this embodiment includes the microcomputer 686, but may have any device as long as it can transfer and transmit frames. For example, even if the communication interface 68 transfers a frame using an integrated circuit such as an FPGA (Field-Programmable Gate Array) instead of a microcomputer, the effect and function of the master 60 of this embodiment are not affected. Don't give.
- FPGA Field-Programmable Gate Array
- FIG. 9 is an explanatory diagram showing the Ethernet frame and two types of control frames of the first embodiment.
- the Ethernet frame shown in FIG. 9 is an example of a frame used in the communication system of the present embodiment.
- the ether frame shown in FIG. 9 includes a preamble 611, a transmission destination address 612, a transmission source address 613, a type 614, data 615, and a frame check sequence 616.
- the preamble 611 stores information for allowing the network interface to recognize the start of transmission of the Ethernet frame.
- the transmission destination address 612 indicates the destination of the Ether frame, and the transmission source address 613 indicates the transmission source of the Ether frame.
- a type 614 indicates the type of the data 615, and the data 615 includes data output from an application or the like.
- the frame check sequence 616 includes information for performing error control.
- the frame format of the Ethernet frame is, for example, a frame format of a conventional document (Cisco Systems, Inc. “Ethernet Technologies”, [online], October 16, 2012, [Search January 12, 2013], Internet). May be used.
- the control frame is an Ether frame in which control information in the real-time network is included in the data 615.
- the master 60 in this embodiment transmits two types of control frames.
- Data 615a and data 615b shown in FIG. 9 are data 615 of the control frame.
- the data 615a includes a header area 6151 and a plurality of data areas 6152 (data area 6152-1 to data area 6152-n: n is an arbitrary integer).
- the header area 6151 stores information that allows the master 60 to recognize the type of the ether frame to the slave 7.
- Each of the plurality of data areas 6152 is assigned to each of the plurality of slaves 7.
- the master 60 stores control information such as requests to each of the slaves 7 in the data area 6152, and each of the slaves 7 stores sensor information and the like in the data area 6152 assigned to itself. Information is stored in the data area 6152 in an array that the slave 7 can read bit by bit.
- the data 615b includes control information in a format predetermined between the master 60 and the slave 7. For this reason, an operator of the communication system or the like may set the master 60 to generate a necessary number of control frames according to the type of control.
- the frame format of the control frame data 615 for example, the frame format published in Non-Patent Document 1 may be used.
- FIG. 10 is an explanatory diagram showing the construction information 29 of the real-time network according to the first embodiment.
- the construction information 29 is information input to the schedule server 20 by the operator of the communication system.
- the construction information 29 indicates a plurality of real-time networks included in the communication system and a cycle at which a control frame is transmitted in each of the real-time networks.
- the construction information 29 may include any number of information related to the real-time network.
- the construction information 29 includes a T-LAN 291, a master 292, a control LAN 293, a communication period 294, and a communication cycle 295.
- T-LAN 291 indicates an identifier of a real-time network included in the communication system.
- the T-LAN 291 shown in FIG. 10 includes T-LAN (# 1), T-LAN (# 2), and T-LAN (# 3) as real-time network identifiers.
- the master 292 indicates an identifier of one master 60 in the real-time network indicated by the T-LAN 291.
- the control LAN 293 indicates an identifier of at least one control LAN 8 to which the slave 7 is connected in the real-time network indicated by the T-LAN 291.
- the operator inputs the master 292 and the control LAN 293 in combination. Specifically, the operator combines one identifier of the master 292 with at least one identifier of the control LAN 293 and sets a value in the master 292 and the control LAN 293. Thus, a T-LAN that is valid for a predetermined period is constructed.
- the communication period 294 indicates a period during which the real-time network indicated by the T-LAN 291 is valid in the communication system.
- the communication cycle 295 indicates a cycle in which the real-time network indicated by the T-LAN 291 is valid.
- the entries of the construction information 29 are arranged in the order of the real-time network with the highest priority.
- the priority in the real-time network is arbitrarily determined by the operator of this embodiment.
- a higher-priority real-time network guarantees control frame transmission.
- the T-LAN (# 1) real-time network has the highest priority in the communication system
- the T-LAN (# 3) real-time network has the lowest priority in the communication system. It shows that.
- the T-LAN (# 1) real-time network has the master 60 with the identifier “Cont_ ⁇ ” and the control LAN 8a with the identifier “CLAN_1”. Then, the master 60 (Cont_ ⁇ ) transmits a control frame in a period of 5 ms with a period of 10 ms.
- FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating the software configuration and software processing of the schedule server 20 according to the first embodiment.
- the memory 23 of the schedule server 20 includes an external I / F driver 231, an initial setting module 232, a resource allocation module 233, initial information 234, construction information 29, an entire time table 235, a plurality of individual time tables 236, an application schedule 237, and distribution.
- a module 238 and a NIC I / F driver 239 are included.
- External I / F driver 231, initial setting module 232, resource allocation module 233, distribution module 238, and NIC I / F driver 239 are programs in this embodiment and are executed by processor 22. However, the function of each program may be implemented by a physical device such as an integrated circuit.
- Initial information 234 and construction information 29 are input by the operator.
- the initial information 234 and the construction information 29 are information for generating the entire time table 235 and the individual time table 236.
- the overall time table 235 and the individual time table 236 are schedules indicating the time when each of the real-time networks becomes valid, and are generated by the resource allocation module 233.
- the application schedule 237 indicates the time when the master 60 and the switch 10 start applying the individual time table 236.
- the application schedule 237 may be set in advance by an operator.
- the memory 23 of the schedule server 20 holds information about the master 60, the switch 10, the control LAN 8, and the slave 7 of the communication system, information about the network topology to which each device of the communication system is connected, and the switch 10 Holds information about the device to which the other port is connected (not shown). For this reason, the schedule server 20 can search for a route in the network of the communication system as necessary.
- the operator of the schedule server 20 inputs initial information and construction information to the schedule server 20 using the keyboard 24, mouse 25, or monitor 28.
- the external I / F driver 231 receives the input initial information and construction information, and inputs the input initial information and construction information to the initial setting module 232.
- the initial setting module 232 stores the input initial information and construction information in the memory 23 as initial information 234 and construction information 29.
- the initial information includes a switching period (for example, 1 ms) and a repetition period (for example, 20 ms).
- the switching period is a period from when the switch 10 switches the destination of the port to when the switch 10 can next switch the destination. For this reason, the minimum value of the communication period 294 of the construction information 29 is the same as the value of the switching period. For example, when a 10018-Mbps Ethernet is used for a frame with a length of 1518 bytes, the switching period is about 125 ⁇ sec.
- the repetitive cycle indicates a cycle in which all the real-time networks included in the communication system transmit a control frame at least once. For this reason, the repetition period is the same as the common multiple of a plurality of values stored in the communication period 295.
- the repetition cycle depends on the cycle in which the control frame is transmitted in each of the plurality of real-time networks of the present embodiment. For example, if the communication system includes a real-time network that transmits control frames with a period of 1 second, the repetition period is a common multiple of 1000 ms.
- the resource allocation module 233 refers to the initial information 234 and the construction information 29, and allocates a resource (specifically, a port of the switch 10) for the master 60 to transmit a control frame.
- the resource allocation module 233 notifies the success and failure of the allocation process to the operator of the schedule server 20 via the external I / F driver 231 and the monitor 28.
- the resource allocation module 233 When the resource allocation is successful, the resource allocation module 233 generates an overall time table 235 and an individual time table 236.
- the distribution module 238 distributes the individual time table 236 and the application schedule 237 to the switch 10 or the master 60 via the NIC I / F driver 239.
- This distribution method may be any method, and may be a method of transmitting via a network or a method of executing offline.
- FIG. 12 is a flowchart showing the processing of the resource allocation module 233 according to the first embodiment.
- the resource allocation module 233 allocates a route to each of the real-time networks and distributes a schedule (individual time table 236) to the master 60 and the switch 10 based on the allocated result by the process shown in FIG. The route for transferring the control frame is quickly changed.
- the resource allocation module 233 according to the present embodiment can effectively utilize the network resources of the communication system.
- the resource allocation module 233 determines whether the initial information 234 or the construction information 29 has been updated (step 100). Specifically, when the initial setting module 232 updates the initial information 234 or the construction information 29, when the initial setting module 232 stores new construction information 29 in the memory 23, or from the initial setting module 232, the initial information 234 is updated. Alternatively, when an event indicating that the construction information 29 has been updated is transmitted, the resource allocation module 233 determines that the initial information 234 or the construction information 29 has been updated.
- the resource allocation module 233 repeats step 100 and waits until the initial information 234 or the construction information 29 is updated.
- the resource allocation module 233 refers to the construction information 29 and reads the information updated in the construction information 29 as information about a new T-LAN (step 102).
- the resource allocation module 233 reads all entries of the construction information 29 as information on the new T-LAN in order to regenerate the individual time table 236.
- the information related to the new T-LAN may include information indicating a plurality of T-LANs, or may include information indicating one T-LAN.
- the process shown in FIG. 12 is an example of the process when the information related to the new T-LAN indicates one T-LAN.
- the resource allocation module 233 executes the following steps 106, 108, 110, and 112 for each new T-LAN.
- the resource allocation module 233 adds an entry corresponding to the new T-LAN indicated by the read information to the overall time table 235 based on the communication period 294 and communication period 295 of the construction information 29. (Step 104).
- the resource allocation module 233 newly generates the entire time table 235 based on the updated initial information 234.
- the resource allocation module 233 determines whether resources can be allocated to a new T-LAN (step 106).
- the resource allocation module 233 allocates the combination of the ports of the switch 10 to a new T-LAN as a route.
- the resource assignment module 233 It is determined that the allocation can be performed. Then, the resource allocation module 233 executes Step 108.
- step 108 the resource allocation module 233 determines the entry corresponding to the new T-LAN by storing the route allocated to the new T-LAN in the entire time table 235.
- Step 106 if a part of the route assigned to the existing T-LAN or the T-LAN having a higher priority overlaps with a part of the route assigned to the new T-LAN, the resource assignment module 233 Determines that resources cannot be allocated to the new T-LAN. Then, the resource allocation module 233 determines whether it is possible to allocate a period during which the new T-LAN is valid to a period different from the period during which the existing T-LAN or the T-LAN with high priority is valid. Determine (step 110).
- step 110 the resource allocation module 233 determines that the resource can be allocated if a period different from the existing T-LAN or the like can be allocated to the new T-LAN, and executes step 108.
- step 110 the resource allocation module 233 deletes the entry added in step 104 from the overall time table 235 when a period different from the existing T-LAN or the like cannot be allocated to the new T-LAN. Is notified to the operator via the external I / F driver 231 (step 112).
- step 106 specific processing in step 106 will be described.
- step 106 Various algorithms can be used as the method for determining whether or not resources can be allocated in step 106.
- the Dijkstra method will be described as an example.
- the resource allocation module 233 allocates a path to the T-LAN in step 106 so that one path between the two switches 10 is not allocated to a plurality of T-LANs.
- the resource allocation module 233 allocates 1 to the path between the two switches 10 as an initial value of the network cost.
- the resource allocation module 233 may allocate a value other than 1 as a network cost to each route.
- the resource allocation module 233 may set the usage frequency of a route to a different usage frequency from other routes by assigning a value other than 1. Further, the resource allocation module 233 allocates infinity (hereinafter referred to as “ ⁇ ”) as a network cost to a route that has already been allocated to the T-LAN.
- T-LAN (# 1) has the highest priority. Therefore, the resource allocation module 233 first determines in step 106 whether or not resources can be allocated to the T-LAN (# 1).
- the resource allocation module 233 needs to calculate a route from the switch 10a connected to the master 60a (Cont_ ⁇ ) to the switch 10b connected to the control LAN 8a (CLAN_1).
- the resource allocation module 233 calculates the total value of the network costs of each of the plurality of routes from the switch 10a to the switch 10b.
- the resource allocation module 233 determines the path directly connecting the switch 10a to the switch 10b as the T-LAN (# 1). Determine the route to be assigned to Since the route assigned to T-LAN (# 1) does not overlap with any T-LAN route, resource assignment module 233 determines that resources can be assigned to T-LAN (# 1). Then, ⁇ is assigned to the path directly connecting the switch 10a to the switch 10b.
- step 108 the resource allocation module 233 determines the entry corresponding to the T-LAN (# 1) by storing the determined path in the entry corresponding to the T-LAN (# 1).
- the resource allocation module 233 determines in step 106 whether or not resources can be allocated to the T-LAN (# 2). Specifically, the resource allocation module 233 calculates the total value of the network costs of each of the plurality of routes from the switch 10a to the switch 10b. As a result of the calculation, the resource allocation module 233 determines the route having the minimum network cost as the T-LAN ( # 2) is assigned to the route.
- the resource assignment module 233 cannot assign this route to the T-LAN (# 2).
- the path that directly connects the switch 10a and the switch 10c, the path that directly connects the switch 10a and the switch 10d, the path that directly connects the switch 10c and the switch 10b, and the path that directly connects the switch 10d and the switch 10c The network costs are all 1.
- the network cost of the route passing through the switch 10a, the switch 10c, and the switch 10b is 2 in total.
- the total network cost of the route passing through the switch 10a, the switch 10d, and the switch 10b is 2.
- the resource allocation module 233 includes a T-LAN (T-LAN) among the routes that pass through the switch 10a, the switch 10c, and the switch 10b, and the routes that pass through the switch 10a, the switch 10d, and the switch 10b. Either may be defined as the route assigned to # 2).
- T-LAN T-LAN
- the resource allocation module 233 uses, as a route allocated to the T-LAN (# 2), a route that is found first (a route that passes through the switch 10a, the switch 10c, and the switch 10b) among routes having the same network cost. decide. Since the route assigned to the T-LAN (# 2) does not overlap with any T-LAN route, the resource assignment module 233 determines that resources can be assigned to the T-LAN (# 2). Then, ⁇ is assigned to the route passing through the switch 10a, the switch 10c, and the switch 10b.
- step 108 the resource allocation module 233 determines the entry for the T-LAN (# 2) by storing the determined path in the entry corresponding to the T-LAN (# 2).
- the resource allocation module 233 determines in step 106 whether or not resources can be allocated to the T-LAN (# 3). Since ⁇ is assigned as a network cost to the route that directly connects the switch 10a and the switch 10b and the route that passes through the switch 10a, the switch 10c, and the switch 10b, the resource allocation module 233 uses the route that passes through these routes. Cannot be assigned to T-LAN (# 3).
- the T-LAN (# 3) requires a path for connecting the master 60c and the switch 10d, and the master 60c and the switch 10d are directly connected. For this reason, the resource allocation module 233 determines a path directly connecting the master 60c and the switch 10d as a path allocated to the T-LAN (# 2). Since the route assigned to T-LAN (# 3) does not overlap with any T-LAN route, resource assignment module 233 determines that resources can be assigned to T-LAN (# 3). And ⁇ is assigned to the path connecting the master 60c and the switch 10d.
- step 108 the resource allocation module 233 determines the entry for the T-LAN (# 3) by storing the determined path in the entry corresponding to the T-LAN (# 3).
- step 110 the resource allocation module 233 changes the time at which the route is allocated, and determines whether the allocation is possible.
- the resource allocation module 233 allocates a route to a new T-LAN in steps 106, 108, 110, and 112, and then generates an individual time table 236 based on the entire time table 235 (step 109).
- the distribution module 238 distributes the individual time table 236 and the application schedule 237 to the master 60 and the switch 10 (step 111).
- the distribution module 238 transmits the individual time table 236 corresponding to each of the masters 60 and each of the switches 10 to each of the masters 60 and each of the switches 10.
- step 111 or step 112 the resource allocation module 233 returns to step 100 and determines whether the initial information 234 or the construction information 29 has been updated.
- FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating the entire time table 235 according to the first embodiment.
- the entire time table 235 indicates the timing at which the control frame is transmitted in the real-time network (T-LAN) included in the communication system of the first embodiment.
- the overall time table 235 includes a time 2354 and a T-LAN 2355.
- Time 2354 indicates a relative time. Time 2354 indicates the time from 0 seconds to the time indicated by the repetition period for each switching period. For this reason, for example, when the initial information 234 includes the switching period and the repetition period of the example shown in FIG. 11, the resource allocation module 233 determines the 20 pieces of “000” to “019” according to the initial information 234 in step 104. A value indicating the time is stored at time 2354.
- time 2354 indicates time synchronized between the switch 10 and the master 60. Specifically, for example, at the time 2354 of “011”, the times at the switch 10 and the master 60 are “12: 34: 56.011”, “12: 34: 56.031”, and “12 "Time 34 minutes 56.051 seconds" (time repeated every 20 ms).
- T-LAN 2355 indicates a path through which a control frame is transmitted in the T-LAN included in the communication system. An entry is stored in the T-LAN 2355 so as to correspond to the time 2354 when the T-LAN becomes valid.
- the T-LAN 2355 shown in FIG. 13 includes an entry 2351 indicating the route of the T-LAN (# 1), an entry 2352 indicating the route of the T-LAN (# 2), and the T-LAN (# 3 ) Includes an entry 2353 indicating the route of).
- step 104 the resource allocation module 233 adds T-LAN 2355 entries in descending order of T-LAN priority according to the communication period 294 and communication period 295 of the construction information 29. In step 104, the resource allocation module 233 adds an entry so that the beginning of the communication cycle is time 2354 “000”.
- the resource allocation module 233 determines that the T-LAN (# 1) at five times 2354 from “000” to “004”. Add an entry indicating. Further, since the communication cycle 295 of the T-LAN (# 1) is 10 ms, the resource allocation module 233 also has an entry indicating T-LAN (# 1) at five times 2354 from “010” to “014”. Add
- the resource allocation module 233 stores the identifier indicating the path allocated in step 106 in the entry of the entire time table 235 corresponding to the T-LAN to which the path is allocated. In step 108, the resource allocation module 233 changes the T-LAN entry according to the time allocated in step 110.
- FIG. 14 is an explanatory diagram showing a connection relationship of the switch 10a according to the first embodiment.
- FIG. 14 shows an image of information that the schedule server 20 has, and the information shown in FIG. 14 shows the connection relationship of the ports that the switch 10a has.
- the switch 10a has six ports, and identifiers “0” to “5” are assigned to the respective ports.
- the master 60a is connected to the port (port “1”) whose identifier is “1”, and the switch 10b is connected to the port “2”. Further, the switch “10c” is connected to the port “3”, and the switch “10d” is connected to the port “4”. The master 60b is connected to the port “5”.
- FIG. 15 is an explanatory diagram illustrating port combination information 210 in the switch 10a according to the first embodiment.
- the combination information 210 indicates a combination of devices for which the switch 10 transfers frames to each other and a port identifier for connecting the combination of the devices.
- the schedule server 20 holds the combination information 210 of the ports of all the switches 10 included in the communication system in the memory 23.
- the combination information 210 of the switch 10a is the combination information 210 of the switch 10a, and indicates the connection relationship shown in FIG.
- the combination information 210 shown in FIG. 15 when an Ethernet frame is transferred from the master 60a to the switch 10b via the switch 10a, the Ethernet frame is transferred between the port "1" and the port "2" of the switch 10a.
- the combination information 210 is used by the resource allocation module 233 to generate the individual time table 236 from the entire time table 235.
- the resource allocation module 233 When generating the individual time table 236 from the entire time table 235, the resource allocation module 233 first reads an entry including each identifier of the switch 10 from the entire time table 235. Then, the resource allocation module 233 extracts devices connected to each of the switches 10 from the path indicated by the read entry. Then, the resource allocation module 233 identifies a combination of ports in the switch 10 based on the extracted device and the combination information 210.
- the resource allocation module 233 stores an identifier indicating the combination of the specified ports in the entry of each individual time table 236 of the switch 10.
- the resource allocation module 233 stores an identifier indicating the identified combination of ports in the entry of the individual time table 236 of the switch 10 corresponding to the time 2354 of the read entry.
- the resource allocation module 233 reads an entry including each identifier of the master 60. Then, the resource allocation module 233 stores a value indicating that the port is opened in the entry of the individual time table 236 of the master 60 corresponding to the time 2354 of the read entry.
- the resource allocation module 233 reads the entry 2351 and the entry 2352 as entries including the identifier of the switch 10a (SW_A).
- the entry 2351 and the entry 2352 read out here indicate a path of “Cont_ ⁇ -SW_A-SW_B-CLAN_1” and a path of “Cont_ ⁇ -SW_A-SW_C-SW_B-CLAN2”.
- the resource allocation module 233 connects the master 60a (Cont_ ⁇ ) and the switch 10b (SW_B) via the switch 10a, the master 60b (Cont_ ⁇ ) and the switch 10c (SW_C) to the switch 10a.
- the combination of the ports to be connected through the combination information 210 is specified.
- the combination specified here is a combination of ports “1-2” and “3-5”.
- step 109 the resource allocation module 233 adds the entries of the individual time table 236 of the switch 10a corresponding to the times 2354 “000” to “004” and “010” to “014” of the read entry. “1-2” is stored.
- step 109 the resource allocation module 233 stores “3-5” in the entry of the individual time table 236 of the switch 10a corresponding to the times 2354 “000” to “003” of the read entry. .
- the resource allocation module 233 generates the individual time table 236 for each of the switch 10 and the master 60 by performing such processing for all the switches 10.
- FIG. 16 is an explanatory diagram illustrating the individual time table 236 of the switch 10 according to the first embodiment.
- the individual time table 236 of the switch 10 indicates the port to which the switch 10 is connected and the time at which the port is connected. Each individual time table 236 of the switch 10 corresponds to each of the switches 10.
- 16 includes an individual time table 236a to an individual time table 236d, and each of the individual time tables 236 corresponds to each of the switch 10a to the switch 10d.
- the individual time table 236 includes a time 2361 and a port 2362.
- Time 2361 corresponds to time 2354 in the overall time table 235.
- a port 2362 in the individual time table 236 of the switch 10 indicates a combination of connected ports.
- the individual time table 236a shown in FIG. 16 indicates that the port “1” and the port “2” of the switch 10a are between the time 2361 “000” and the time 2361 “004” and the time from the time 2361 “010”. In order to transfer a control frame between 2361 and "014", it indicates that they are physically connected. In addition, the individual time table 236a shown in FIG. 16 transfers the control frame between the time 2361 “000” and the time 2361 “003” between the port “3” and the port “5” of the switch 10a. Indicates that they are physically connected.
- the resource allocation module 233 holds information regarding the ports of the switches 10a to 10d as combination information 210 as shown in the lower part of FIG.
- FIG. 17 is an explanatory diagram illustrating the individual time table 236 of the master 60 according to the first embodiment.
- the individual time table 236 of the master 60 indicates the time when the port is opened in order to transmit the control frame.
- Each of the individual time tables 236 (individual time table 236e to individual time table 236g) shown in FIG. 17 corresponds to each of master 60a to master 60c.
- the port 2362 in the individual time table 236 of the master 60 indicates whether or not to open the port for transmitting the control frame.
- the port 2362 shown in FIG. 17 includes “ ⁇ ”, it indicates that the port for transmitting the control frame is opened.
- the resource allocation module 233 holds information regarding the ports of the masters 60a to 60c as shown in the lower part of FIG.
- FIG. 18 is an explanatory diagram illustrating the software configuration and processing of the switch 10 according to the first embodiment.
- the memory 13 of the switch 10 includes a receiving module 192, a switching module 193, and a NIC I / F driver 191.
- the receiving module 192, the switching module 193, and the NIC I / F driver 191 shown in FIG. 18 are software implemented by a program. Any mounting method may be used as long as the function 191 can be mounted. For example, each function may be physically implemented by an integrated circuit or the like.
- the memory 13 of the switch 10 includes an application schedule 237, an individual time table 236, and an individual time table 194.
- the application schedule 237 and the individual time table 236 in the memory 13 are transmitted from the schedule server 20.
- the NIC I / F driver 191 transmits the data received by the NIC 11 to the reception module 192 or the switching module 193.
- the reception module 192 receives the individual time table 236 and the application schedule 237 from the schedule server 20 via the network or offline, and stores the received individual time table 236 and the application schedule 237 in the memory 13. Further, the reception module 192 may receive the individual time table 236 that is set to be activated at the timing indicated by the application schedule 237.
- the individual time table 194 indicates a combination of a time at which a T-LAN control frame is transferred and a port at which the control frame is transferred at the time.
- the individual time table 194 is updated by the individual time table 236.
- the switching module 193 transfers the received control frame using the time synchronized between the master 60 and the switch 10 (that is, the time synchronized with the GPS function) and the individual time table 194. In addition, the switching module 193 transfers the received Ethernet frame using a switching table (not shown) held in advance.
- the switching module 193 refers to the application schedule 237 when the application schedule 237 is stored in the memory 13. Then, the switching module 193 updates the individual time table 194 with the individual time table 236 when the current time held in the switch 10 is the time to apply the individual time table 236 indicated by the application schedule 237. Specifically, the switching module 193 changes the individual time table 236 to the individual time table 194 and deletes the old individual time table 194.
- the application schedule 237 is distributed to all of the master 60 and the switch 10. Therefore, by updating the individual time table of each device according to the application schedule 237, all of the master 60 and the switch 10 start referring to a new individual time table at the same time (or at the same time as close as possible). be able to. Then, the master 60 and the switch 10 can start transferring the control frame according to the schedule indicated by the overall time table 235.
- FIG. 19 is a flowchart illustrating the processing of the switching module 193 of the switch 10 according to the first embodiment.
- the switching module 193 detects a timer interrupt of the microcomputer 19 activated by the time-synchronized clock (step 1931), the switching module 193 acquires the current time held in the switch 10 (step 1932), and further stores the individual time table 194. Reference is made (step 1933). As described above, the switch 10 holds the current time by the GPS function of the GPS receiver 15. Further, the timer interruption of the microcomputer 19 occurs at least every switching period described above.
- the switching module 193 determines whether or not a port combination is allocated at time 2361 (included in the individual time table 194) corresponding to the acquired current time (step 1935).
- any method may be used as a method of associating the acquired current time with the time 2361.
- the switching module 193 starts referring to the individual time table 194 updated according to the application schedule 237, the switching module 193 generates a timer whose upper limit is the repetition period indicated by the individual time table 194, and the current time and timer You may hold correspondence with. Then, when a timer interrupt is detected, a time 2361 corresponding to the current time may be acquired based on the current time and the timer.
- the switching module 193 transfers the Ethernet frame received by any of the assigned ports as a T-LAN control frame (step 1934). Specifically, the switching module 193 transfers the bit of the Ether frame received by one port of the port combination at the time 2361 corresponding to the current time to the other port of the port combination, A bit is output from the other port.
- the switching module 193 does not read out header information such as address information (destination address 612 and transmission source address 613 shown in FIG. 9 and transmission source address 613) and data 615 from the bits of the Ethernet frame received by the port, and includes them in the Ethernet frame.
- the transmitted bits are transferred as they are. Therefore, if the control frame is received by the switch 10 at the time 2361 when the individual time table 236 indicates the combination of ports, the control frame is promptly transferred to the switch 10 without being buffered for routing or the like. Is done.
- the switch 10 can transfer the control frame in real time, and can transfer the control frame in bit units using the On the Fly method.
- the switching module 193 transfers the control frame according to the combination of ports indicated by the individual time table 194, a plurality of different real-time network control frames are not transferred through the same route.
- the network configured by the switch 10 can include a plurality of real-time networks.
- the switching module 193 repeats Step 1934 until the next timer interrupt occurs.
- Step 1931 the switching module 193 executes Step 1932.
- the switching module 193 If no port combination is assigned at time 2361 corresponding to the current time, the switching module 193 reads address information and the like stored in the received ether frame. Then, the switching module 193 transfers the received ether frame based on the switching table held in advance, which is different from the individual time table 194 of the present embodiment, and the read address information (step 1936).
- the transfer processing in step 1936 includes, for example, conventional documents (Cisco Systems, Inc., “How LAN Switches Work”, [online], August 1, 2007, [Search January 12, 2013], Internet reference.
- the switch processing described in (1) may be used.
- step 1934 when an Ethernet frame is received by a port that is not assigned at time 2361 corresponding to the current time, the switching module 193 stores in advance different from the individual time table 194 of the present embodiment, as in step 1936.
- the Ethernet frame is transferred according to the switching table and the address information.
- step 1936 the switching module 193 transfers the Ethernet frame based on the address information or the like, so that the switch 10 of this embodiment can transfer a frame other than the control frame of the real-time network.
- the switching module 193 repeats Step 1936 until the next timer interrupt occurs.
- Step 1931 the switching module 193 executes Step 1932.
- FIG. 20 is an explanatory diagram illustrating the software configuration and processing of the communication interface 68 of the master 60 according to the first embodiment.
- the memory 689 of the master 60 includes a NIC I / F driver 6861, a reception module 6862, and a transmission module 6863.
- the NIC I / F driver 6861, the reception module 6862, and the transmission module 6863 shown in FIG. 20 are software implemented by a program.
- the master 60 of the first embodiment is the NIC I / F driver 6861, the reception module 6862, and the transmission. Any mounting method may be used as long as the function of the module 6863 can be mounted. For example, each function may be physically mounted by an integrated circuit or the like.
- the memory 689 of the master 60 includes an application schedule 237, an individual time table 236, an individual time table 6864, and a queue 6865.
- the application schedule 237 and the individual time table 236 are transmitted from the schedule server 20.
- the NIC I / F driver 6861 transmits the data received by the NIC 688 to the reception module 6862 or the transmission module 6863.
- the reception module 6862 receives the individual time table 236 and the application schedule 237 from the schedule server 20 via the network or offline, and stores the received individual time table 236 and application schedule 237 in the memory 689.
- the reception module 6862 may receive the individual time table 236 set to be activated at the timing indicated by the application schedule 237.
- the individual time table 6864 indicates the time when the control frame is transmitted.
- the individual time table 6864 is updated by the individual time table 236.
- the transmission module 6863 transmits the control frame stored in the queue 6865 using the time synchronized with the master 60 and the switch 10 (that is, the time synchronized with the GPS function) and the individual time table 6864. To do. Further, the transmission module 6863 transmits the Ethernet frame stored in the queue 6865 by a switching table (not shown) held in advance.
- the transmission module 6863 reads out the control frame held in the queue 6865 and outputs the control frame to the NIC 688 bit by bit.
- the NIC 688 outputs the input control frame to the network bit by bit.
- the transmission module 6863 refers to the application schedule 237 as with the switching module 193 of the switch 10. Then, the transmission module 6863 updates the individual time table 6864 with the individual time table 236 at the time when the individual time table 236 indicated by the application schedule 237 is applied. Specifically, the transmission module 6863 changes the individual time table 236 to the individual time table 6864 and deletes the old individual time table 6864.
- FIG. 21 is an explanatory diagram illustrating the queue 6865 included in the memory 689 of the master 60 according to the first embodiment.
- the queue 6865 holds control frames and ether frames transmitted by the master 60 and control frames and ether frames received by the master 60.
- the queue 6865 includes at least one CLAN transmission queue 601, at least one CLAN reception queue 602, a transmission queue 603, and a reception queue 604.
- the CLAN transmission queue 601 is a queue for storing control frames to be transmitted
- the CLAN reception queue 602 is a queue for storing received control frames.
- the master 60 has CLAN transmission queues 601 and CLAN reception queues 602 corresponding to the number of control LANs 8 that transmit control frames.
- each control frame in the CLAN transmission queue 601 is output bit by bit in the order specified in advance from the opened port.
- the transmission module 6863 inputs each data included in the control frame to the CLAN reception queue 602 corresponding to the transmission source control LAN 8 for each bit.
- the transmission queue 603 and the reception queue 604 are queues for storing ether frames, which are different from the control frames of this embodiment.
- the transmission queue 603 and the reception queue 604 are queues for transmitting and receiving Ethernet frames other than the control frame at a timing when the port is not used for transmitting the control frame.
- FIG. 22 is a flowchart illustrating processing of the transmission module 6863 of the master 60 according to the first embodiment.
- the transmission module 6863 detects a timer interrupt of the microcomputer 686 activated by the time-synchronized clock (step 68631), the transmission module 6863 acquires the current time held by the master 60 (step 6632), and further refers to the individual time table 6864. (Step 68633).
- the master 60 holds the current time by the GPS function of the GPS receiver 682. Further, the timer interrupt of the microcomputer 686 occurs at least for each switching period described above.
- the transmission module 6863 determines whether or not a value indicating that the port is opened is included in the entry of time 2361 (included in the individual time table 6864) corresponding to the acquired current time. (Step 68635).
- the same method as the switching module 193 of the switch 10 may be used as a method of acquiring the time 2361 corresponding to the current time.
- the transmission module 6863 transmits the control frame stored in each of the CLAN transmission queue 601 to the NIC I / F driver 6861. And sequentially transmitted to the slave 7 via the NIC 21. Also, the transmission module 6863 stores the bits received by the NIC 21 and the NIC I / F driver 6861 in the CLAN reception queue 602 (step 68634).
- the transmission module 6863 repeats Step 68634 until a timer interrupt occurs. Then, the transmission module 6863 executes Step 68632 when the timer interruption occurs.
- step 68635 If it is determined in step 68635 that the entry indicating that the port is opened is not included in the entry at time 2361 corresponding to the current time, the transmission module 6863 transmits the Ethernet frame stored in the transmission queue 603; The received ether frame is stored in the reception queue 604 (step 68636). The transmission module 6863 repeats step 68636 until a timer interrupt occurs.
- FIG. 23 is an explanatory diagram showing a real-time network to which a physically non-overlapping route is assigned according to the first embodiment.
- routes are assigned to T-LAN (# 1), T-LAN (# 2), and T-LAN (# 3) as shown in FIG.
- the paths of T-LAN (# 1), T-LAN (# 2), and T-LAN (# 3) shown in FIG. 23 do not physically overlap.
- the schedule server 20 can cause the switch 10 to transfer the control frame through a unique route, and the switch 10 can transfer the control frame in real time.
- FIG. 24 is an explanatory diagram showing a real-time network in which physical paths overlap in the first embodiment.
- the T-LAN (# 3) shown in FIG. 24 includes a control LAN 8d (CLAN_5) and a control LAN 8e (CLAN_6).
- One of the routes that the T-LAN (# 3) can take is the route indicated by “Cont_ ⁇ -CLAN4-CLAN5-CLAN6”.
- the control frame is transferred by the control LAN 8c (CLAN_4) and the control LAN 8d (CLAN_5), and further reaches the control LAN 8e (CLAN_6).
- the switch 10c and the switch 10d use four ports.
- FIG. 25 is an explanatory diagram illustrating the entire time table 235 according to the first embodiment.
- the overall time table 235 shown in FIG. 25 is the overall time table 235 generated after executing step 110 shown in FIG. 12 when the assigned routes are physically duplicated.
- the time 2354 of the entry 2353 shown in FIG. 25 is different from the time 2354 of the entry 2352 by 4 ms.
- the schedule server 20 can avoid the problem that the route between the switch 10c and the switch 10b is shared by two T-LANs at the same time.
- Step 106 and Step 110 when physical paths overlap are shown below.
- the Dijkstra method is used as in the above example.
- any method may be used as the method for assigning the route in step 106.
- the entry of the construction information 29 indicating T-LAN (# 1) and T-LAN (# 2) is the same as the entry of the construction information 29 shown in FIG. ) Indicating the plurality of control LANs 8 (CLAN_4, CLAN_5, and CLAN_6) in the control LAN 293. For this reason, the process of assigning a route to T-LAN (# 1) and T-LAN (# 2) in step 106 is the same as that in step 106 described above.
- the order in which control frames are transferred to a plurality of control LANs 8 of T-LAN # 3 is determined in advance.
- the order of the control LAN 8 to which the control frame is transferred is specified by the order of the values stored in the control LAN 293 of the construction information 29. This is because the slave 7 connected to the control LAN 8 sequentially transfers the control frames.
- the control frame is transferred in the order of the switch 10d, the switch 10c, and the switch 10b.
- the resource allocation module 233 sets the order of the control LAN 8 in the T-LAN, for example, in the construction information 29 by an operator or the like.
- the resource allocation module 233 determines a path to be allocated to the T-LAN so that the control frames are transferred in a preset order.
- the resource allocation module 233 in the above example does not cause the switch 10d and the switch 10b to pass through the switch 10c from the paths that may be allocated to the T-LAN (# 3) in step 106. Exclude routes connected to.
- the resource allocation module 233 can connect the master 60c and the slave 7 of the T-LAN (# 3) at a network cost lower than ⁇ in step 106. Search for a route.
- the master 60c and the switch 10d are connected by a route having a network cost of 1.
- the switch 10d and the switch 10c are directly connected by a route having a network cost of 1. All the paths between the switch 10c and the switch 10b have a network cost of ⁇ .
- the resource allocation module 233 determines the path between the master 60c and the switch 10d and the path between the switch 10d and the switch 10c. Since the path between the switch 10c and the switch 10b cannot be determined, the resource allocation module 233 determines in step 106 that resources cannot be allocated to the T-LAN (# 3).
- step 110 the T- that has not been able to determine a route in a period different from the period in which other T-LANs are valid. It is determined whether resources can be allocated to the LAN.
- the resource allocation module 233 does not change the period during which the T-LAN whose route has already been determined (in this case, T-LAN (# 1) and T-LAN (# 2)) is valid. In addition, a period in which the T-LAN (# 3) can be validated is searched. Specifically, the resource allocation module 233 refers to the entire time table 235 and sets the entry 2353 of the T-LAN (# 3) to the time when the T-LAN (# 1) or T-LAN (# 2) is invalid. Move to 2354.
- the resource allocation module 233 moves the entry 2353 of the T-LAN (# 3) at every time 2354, and specifies the time 2354 “004” at which the entry 2352 is not stored. In addition, when the T-LAN (# 3) is temporarily enabled at the time 2354 “004” (temporary communication period), the resource allocation module 233 at the time 2354 in the other communication period of the T-LAN (# 3). , It is determined whether or not the entry 2352 is stored.
- the resource allocation module 233 determines that the T-LAN whose route has already been determined is invalid. The time 2354 is searched. If there is no other time 2354 as a result of the search, the resource allocation module 233 determines in step 110 that the resource cannot be allocated to the T-LAN (# 3), and executes step 112.
- the resource allocation module 233 sets the T-LAN (# 3) in the communication system in the temporary communication period. Search for routes that can be assigned.
- the T-LAN (# 2) is invalid during the temporary communication period (time 2354 is “004”), so the network cost is 1.
- the network cost of the path connecting the switch 10c to the switch 10b via the switch a is ⁇ during the provisional communication period.
- the resource allocation module 233 determines a route for directly connecting the switch 10c and the switch 10b as a route for connecting the switch 10c and the switch 10b. Then, the resource allocation module 233 allocates a route that directly connects the master 60c, the switch 10d, the switch 10c, and the switch 10b to the route of the T-LAN (# 3) at time 2354 “004”. Then, the resource allocation module 233 determines in step 110 that resources can be allocated to the T-LAN (# 3), and executes step 108.
- step 108 the resource allocation module 233 determines that the path allocated in step 110 to the temporary communication period entry 2353 (in the above example, “Cont_ ⁇ -SW_D-CLAN_4-SW_D-SW_C-CLAN_5-SW_C-SW_D-CLAN_6 ") Is stored and the entry 2353 is determined.
- the resource allocation module 233 can effectively utilize the network resources of the communication system by allocating different times to the effective times in Step 110.
- FIG. 26 is an explanatory diagram illustrating the individual time table 236 with the switch 10 and the master 60 after changing the effective period of the real-time network according to the first embodiment.
- the individual time table 236 shown in FIG. 26 is a table generated in step 108 based on the entire time table 235 shown in FIG. 25, and is a table when a route is assigned to the T-LAN as shown in FIG. . 26 is an individual time table 236 for the switch 10b, the switch 10c, the switch 10d, and the master 60c.
- the difference between the individual time table 236b shown in FIG. 26 and the individual time table 236b shown in FIG. 16 is that a combination of port “3” and port “6” is added to the individual time table 236b shown in FIG. It is.
- the difference between the individual time table 236c shown in FIG. 26 and the individual time table 236c shown in FIG. 16 is that the combination of the port “1” and the port “4” and the port “ The combination of 3 "and port” 6 "is added.
- the difference between the individual time table 236d shown in FIG. 26 and the individual time table 236d shown in FIG. 16 is that a combination of port “3” and port “6” is added to the individual time table 236d shown in FIG. It is.
- the difference between the individual time table 236g shown in FIG. 26 and the individual time table 236g shown in FIG. 17 is that, in the individual time table 236g shown in FIG. 26, the time 2364 at which the value indicating that the port is opened is stored as “004”. “0”, “014”, and “009”.
- the resource allocation module 233 adjusts so that the effective period of the real-time network does not overlap when the paths allocated to the real-time network physically overlap.
- the schedule server 20 can transfer the control frame by a unique route.
- the switch 10 does not need to perform buffering processing for routing the control frame. Can be transferred in real time.
- the schedule server 20 can implement a plurality of real-time networks in one communication system.
- the master 60 transmits and receives the control frame in the route and period assigned by the schedule server 20, and the switch 10 transfers the control frame according to the combination of the assigned ports. Further, the transfer function of the switch 10 and the transfer function of the master 60 are synchronized in time. Then, the switch 10 transfers the control frame without performing processing that requires buffering such as routing. For this reason, the transfer delay and loss that occur when transferring the Ethernet frame do not occur when the control frame is transferred. As a result, the communication system according to the first embodiment can transfer the control frame in real time.
- the switch 10 and the master 60 according to the first embodiment transfer a control frame according to the individual time table 236 distributed from the schedule server 20 to construct a predetermined physical line for transmitting the control frame at a predetermined time. To do. Since each of the switch 10 and the slave 7 in the constructed line transfers a control frame in bit units by the On the Fly method, a real-time network can be installed even in a communication system installed in a wide area.
- the schedule server 20 determines each route of the real-time network and the switch 10 transfers the control frame according to the determined route, the schedule server 20 according to the first embodiment quickly changes the route of the real-time network. It is possible to effectively use network resources.
- the communication system of the first embodiment can implement a plurality of real-time networks in one control system.
- the schedule server 20 determines the time when the real-time network is valid as a different time. It can be implemented in one control system. As a result, the cost for installing a plurality of real-time networks can be reduced, and security can be appropriately protected even in a single network on which a plurality of real-time networks are mounted.
- a method using GPS is applied as a method of time synchronization between the switch 10 and the master 60.
- any method may be used, for example, a method of time synchronization in a network.
- NTP or IEEE 1588 may be used.
- the time of the switch 10 and the master 60 may be synchronized using the time table of the first embodiment (the entire time table 235 and the individual time table 236).
- the resource allocation module 233 may receive a trigger signal (bit) for time synchronization from the schedule server 20 between time 2354 “000” and time 2354 “001” so that all the switches 10 and the master 60 can receive the time synchronization trigger signal (bit).
- the entire time table 235 is generated. Then, by receiving the trigger signal, the switch 10 or the master 60 can correct the time and synchronize the time.
- the switch 10 is set so that the switch 10 has one input and multiple outputs for a predetermined period (for example, a control frame input from one master 60 is transferred to a plurality of switches 10 or a plurality of devices). By doing so, it is possible to construct a network system of an arbitrary shape directly connected by a physical route.
- the schedule server 20 according to the second embodiment generates the entire time table 235 and the individual time table 236 so that the switch 10 has one input and multiple outputs.
- the schedule server 20, the switch 10, and the master 60 of the second embodiment have the same functions and configurations as the schedule server 20, the switch 10, and the master 60 of the first embodiment.
- FIG. 27 is an explanatory diagram showing a communication system applied to the railway operation management system of the second embodiment.
- the communication system includes T-LAN (# 1) and T-LAN (# 2).
- the EC master of T-LAN (# 1) is master 60a (Cont_ ⁇ ), and the EC master of T-LAN (# 2) is master 60b (Cont_ ⁇ ).
- Each T-LAN includes a signal device 71 and a pointer 72 as the slave 7.
- the communication system includes switches 10a to 10h (identifiers: SW_A to SW_H).
- the schedule server 20 is connected to the switch 10d.
- the T-LAN (# 1) of the second embodiment is a network for managing the operation on the ring-shaped railway line
- the T-LAN (# 2) of the second example is operated on the straight railway line. It is a network for management.
- Each of the railway lines is provided with a slave 7 (signal 71 and pointer 72). By controlling the slave 7, the master 60 manages the operation of the railway line.
- the railway lines managed by the T-LAN (# 1) and the railway lines managed by the T-LAN (# 2) partially overlap, and the T-LAN (# 1) and the T-LAN (# A part of the switch 10 and the slave 7 installed in 2) overlap.
- the T-LAN (# 1) and T-LAN (# 2) networks are laid regardless of the shape of the railway line.
- the network of the second embodiment is laid so that each master 60 can transmit a control frame to each slave 7 via the switch 10.
- the resource allocation module 233 of the schedule server 20 determines a predetermined route as a route to be assigned to the T-LAN in step 106 shown in FIG. However, if it is determined in step 106 that the respective routes of the T-LAN are physically duplicated, the resource allocation module 233 determines that the time period in which the T-LAN is valid in step 110 is not duplicated in the entire time table 235. Adjust the entry.
- T-LAN (# 1) and T-LAN (# 2) of the second embodiment a part of the route overlaps, so that the resource allocation module 233 determines that the T-LAN (# 1) is effective in Step 110.
- a different period is assigned to the period during which T-LAN (# 2) becomes valid.
- the master 60 and the switch 10 use the individual time table 236 generated by the schedule server 20 to transfer the control frame of each T-LAN during the period assigned to each railway line (T-LAN). For this reason, the administrator of the railway operation management system according to the second embodiment does not need to install a real-time network for each railway line, and can effectively use network resources.
- the administrator of the second embodiment does not need to lay a network dedicated to a new railway line (specifically, the switch 10 and the slave 7) even when a new railway line is created.
- a network dedicated to a new railway line specifically, the switch 10 and the slave 7
- initial information 234 a real-time network for operation management can be freely generated.
- the railway operation management system of the second embodiment is different from the communication system of the first embodiment in that the railway operation management system of the second embodiment differs from the EtherCat of the communication system of the first embodiment in that the control frame is set to the master 60. There is no need to return it.
- the control frame transmitted from each master 60 is not transferred to the switch 10 and the master 50 after reaching each of the traffic light 71 and the pointer 72.
- the schedule server 20 can generate a time table so that the switch 10 duplicates the control frame and transfers the control frame to a plurality of devices. As a result, the schedule server 20 can cause the switch 10 to multicast the control frame.
- FIG. 28A is an explanatory diagram illustrating the entire time table 235 according to the second embodiment.
- the entire time table 235 shown in FIG. 28A is generated when 1 ms is set as the switching period of the initial information 234 and 20 ms is set as the repetition period of the initial information 234.
- the overall time table 235 shown in FIG. 28A is generated when the communication period 294 and the communication cycle 295 of T-LAN (# 1) and T-LAN (# 2) are all set to 10 ms.
- T-LAN (# 1) is valid during the time 2354 from “000” to “009”, and the time 2354 is changed from “010” to “019”. Until then, T-LAN (# 2) is effective.
- FIG. 28B is an explanatory diagram illustrating a part of the individual time table 236 according to the second embodiment.
- the individual time table 236 shown in FIG. 28B is a part of the table generated by the resource allocation module 233 in the second embodiment.
- the schedule server 20 shows a case where the switch 10d is set in advance to transfer the control frame to the switch 10c, the switch 10e, the switch 10f, and the switch 10h on the railway line of T-LAN (# 1). .
- the resource allocation module 233 uses the port “2” for the switch 10d to communicate with the master 60a and the ports “4” and “5” for the switch 10c, the switch 10e and the switch 10f to communicate with the switch 10d. And “6” are combined, and this port combination is stored in the individual time table 236d in step 109.
- step 1934 the switching module 193 of the switch 10d duplicates three control frames received from the port “2” at the time “000”-“009” indicated by the time 2361 of the individual time table 236d. Each of the duplicated control frames is output from the ports “4”, “5”, and “6” in the individual time table 236d.
- control frame can be transferred in real time in a wide range of networks by multicasting the control frame to the switch 10.
- a plurality of slaves can share a route, so that the network utilization efficiency is improved.
- the route assigned to the T-LAN is determined in advance.
- the schedule server 20 is based on the network topology indicating the connection relationship between the master 60, the switch 10, and the slave 7 provided in the communication system. The route may be searched.
- a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
- each of the above-described configurations, functions, processing units, processing procedures, and the like may be realized in hardware by designing a part or all of them, for example, with an integrated circuit.
- Each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by the processor interpreting and executing a program that realizes each function.
- Information such as programs, tables, and files that realize each function is stored in a memory, a hard disk, a recording device such as SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, SD card, or DVD. be able to.
- control lines and information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. Actually, it may be considered that almost all the components are connected to each other.
- a control system having multiple networks with guaranteed real-time communication can be applied to a wide range of social infrastructure.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Signal Processing (AREA)
- Small-Scale Networks (AREA)
Abstract
Each of a plurality of network devices is provided with: a clock for providing a first time synchronized with the other network devices; and a plurality of ports. A schedule server determines a route through which the plurality of network devices are to transfer a frame, generates a first schedule indicating a combination of the ports through which the determined route passes, and a time at which the frame is to be transferred, and delivers the first schedule to the plurality of network devices. Each of the plurality of network devices receives the first schedule from the schedule server, refers to the first schedule, and, in cases when the first time is the time indicated by the first schedule, outputs, unchanged, the frame inputted to one port in the combination of ports indicated by the first schedule, from another port in the combination.
Description
本発明は、ネットワークシステムに関する。
The present invention relates to a network system.
1980年代半ばに製造現場へのネットワークの導入が始まった時、PLC(Programmable Logic Controler)をはじめとする各種の自動化機器が、製造現場においてスタンドアロンで使用された。
When the introduction of the network to the manufacturing site started in the mid-1980s, various automation devices including PLC (Programmable Logic Controller) were used stand-alone at the manufacturing site.
その後、パソコンに標準装備されていたRS-232C又はRS-422等によるシリアル通信を用いて、自動化機器のパソコンによるファクトリオートメーション(FA)化が進められた。しかし、シリアル通信を用いてFA化する場合、パソコンと自動化機器との接続は1対1であり、また、パソコンと自動化機器との伝送距離が最大15mに制限されるという課題があった。このため、RS-422又はRS-485の変換器を用いることによって、FA化におけるこれらの課題を解決する製品が登場した。
After that, factory automation (FA) was promoted by personal computer of automation equipment using serial communication by RS-232C or RS-422 etc. which was standard equipment of personal computer. However, when using FA for serial communication, there is a problem that the connection between the personal computer and the automation device is one-to-one, and the transmission distance between the personal computer and the automation device is limited to a maximum of 15 m. For this reason, a product that solves these problems in FA by using a converter of RS-422 or RS-485 has appeared.
この頃からFA専用のネットワークシステムが出現したが、PLCのベンダは、自社のPLCとパソコンとを接続するために、独自の方法を主に用いていた。このため、異なるベンダのPLCと自社のパソコンとを、相互接続することはできなかった。また、FAにおけるネットワークには、PLCベンダ独自の専用ネットワークが使用されていた。
At this time, network systems dedicated to FA appeared, but PLC vendors mainly used their own methods to connect their PLCs to personal computers. For this reason, PLCs of different vendors and their personal computers cannot be interconnected. In addition, a dedicated network unique to the PLC vendor has been used for the FA network.
一つのベンダによって開発されたFAを用いた場合、ユーザは多種多様なI/O機器を用いることができず、一方で、マルチベンダの機器を用いる要望が高まっていたため、1980年代終りから、標準化に向けたネットワークの仕様が各種の団体によって提案された。
When using FA developed by a single vendor, users were unable to use a wide variety of I / O devices. On the other hand, there was an increasing demand for using multi-vendor devices, so standardization began in the late 1980s. Various network proposals for networking have been proposed.
1990年台前半、イーサネット(Ethernet)は、情報系ネットワークにおけるローカルエリアネットワーク(LAN)の通信媒体として使われていたが、リアルタイムにフレームを転送する性能に問題があったためFA化に用いられることが少なかった。しかし、スイッチングハブの出現によって、この問題が劇的に改善された。また、インターネットも普及し、スイッチングハブが安価に入手できるようになったため、イーサネットが産業向けに使用され、イーサネットがFAに導入されるようになった。
In the first half of 1990s, Ethernet was used as a local area network (LAN) communication medium in an information network, but it was used for FA because there was a problem in the performance of transferring frames in real time. There were few. However, the advent of switching hubs has dramatically improved this problem. In addition, since the Internet has become widespread and switching hubs can be obtained at low cost, Ethernet has been used for industrial use and Ethernet has been introduced into FA.
産業用に用いられるイーサネットは、1990年代中頃から、FAにおけるコントローラー(PLC等)間を接続するためのネットワークに適用されている。さらに、2000年以後には、イーサネットは、アクチュエータ及びセンサを接続するフィールドネットワークにも適用されている。
Ethernet used for industrial use has been applied to networks for connecting controllers (PLCs, etc.) in FA since the mid-1990s. Furthermore, after 2000, Ethernet has also been applied to field networks connecting actuators and sensors.
自動化機器を制御するための制御システムは、産業用に用いられるイーサネットなどを用いたネットワークと、マスタと、複数のスレーブとを備える。制御システムにおけるマスタは、命令を格納したフレームを、ネットワークを介してスレーブに送信する。そして、スレーブは、受信したフレームから読み出された命令を実行し、また、受信したフレームに必要な情報を格納して転送する。
The control system for controlling the automation equipment includes a network using Ethernet used for industrial use, a master, and a plurality of slaves. The master in the control system transmits the frame storing the command to the slave via the network. Then, the slave executes an instruction read from the received frame, and stores and transfers necessary information in the received frame.
従来において、EtherCATに関する技術が提案されており(例えば、非特許文献1参照)、EtherCATは、Ethernetを用いるネットワークのフィールドバスの規格である。
Conventionally, a technique related to EtherCAT has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1), and EtherCAT is a standard for a fieldbus of a network using Ethernet.
EtherCATにおけるEtherCatマスタ(以下、マスタと記載)は、制御情報を複数のEtherCatスレーブ(以下、スレーブと記載)に送信するためのイーサネットフレーム(以下、イーサフレーム)を一つ生成する。具体的には、マスタは、一つのイーサフレームに含まれる所定の領域に、複数のスレーブを制御するための制御情報を格納する。複数のスレーブの各々は、受信したイーサフレームから制御情報を読み出し、制御情報に従って、当該スレーブに接続されるアクチュエータ又はセンサ等の機器を制御する。
An EtherCat master (hereinafter referred to as “master”) in EtherCAT generates one Ethernet frame (hereinafter referred to as “Ethernet frame”) for transmitting control information to a plurality of EtherCat slaves (hereinafter referred to as “slave”). Specifically, the master stores control information for controlling a plurality of slaves in a predetermined area included in one ether frame. Each of the plurality of slaves reads the control information from the received Ethernet frame, and controls an actuator or a sensor connected to the slave according to the control information.
また、スレーブは、マスタ又は他のスレーブから受信したイーサフレームの所定の領域に、センサによって取得された情報を格納し、情報を格納した後のイーサフレームを他のスレーブ又はマスタに転送する。これによって、複数のスレーブの全てが、マスタから送信された一つのイーサフレームを参照し、また、送信された当該イーサフレームに情報を格納する。
Also, the slave stores information acquired by the sensor in a predetermined area of the ether frame received from the master or another slave, and transfers the ether frame after storing the information to another slave or master. Thereby, all of the plurality of slaves refer to one Ether frame transmitted from the master, and store information in the transmitted Ether frame.
そして、全てのスレーブによって参照又は情報の格納が終了した後、一つのイーサフレームは、再びマスタに送信される。これによって、EtherCATにおける1サイクル分の制御処理が終了する。
Then, after the reference or information storage is completed by all the slaves, one Ether frame is transmitted to the master again. Thereby, the control process for one cycle in EtherCAT is completed.
イーサフレームのフレーム長は1518バイト(12144ビット)である。そして、イーサフレームが、光速(約30万km/s)に近い速度によって100Mbpsのネットワークを転送される場合、当該ネットワークにおけるイーサフレームの全長は、36.4kmに達する。
The frame length of the Ether frame is 1518 bytes (12144 bits). When an Ethernet frame is transferred through a 100 Mbps network at a speed close to the speed of light (about 300,000 km / s), the total length of the Ethernet frame in the network reaches 36.4 km.
また、イーサフレームが高速に近い速度によって1Gbpsのネットワークを転送される場合、ネットワークにおけるイーサフレームの全長は、3.64kmに達する。
Also, when an Ethernet frame is transferred through a 1 Gbps network at a speed close to high speed, the total length of the Ethernet frame in the network reaches 3.64 km.
EtherCATにおけるスレーブは、マスタから送信される全長36.4kmのイーサフレームに、On the Fly方法で、かつ、ビット単位に情報の参照及び格納を行う。イーサフレームを、On the Fly方法で、かつ、ビット単位に参照及び格納する方法とは、スレーブが、イーサフレームを1ビットずつ受信し、受信したビットをバッファすることなく参照し、また、受信したビットに情報を格納し、かつ、次の転送先へ出力する方法である。
The slave in EtherCAT refers to and stores information in an On-the-Fly method and in bit units in an ether frame having a total length of 36.4 km transmitted from the master. The method of referring to and storing the Ether frame in the On-the-Fly method and in bit units is that the slave receives the Ether frame bit by bit, references the received bit without buffering it, and receives it. In this method, information is stored in bits and output to the next transfer destination.
この方法によれば、スレーブは、イーサフレームをバッファリングせず、また、ルーティングしないため、極めて高速にイーサフレームを転送できる。具体的には、この方法によれば、イーサフレームが一つのスレーブを通過する時間は、計算上121.44μ秒である。そして、EtherCatの規格によれば、スレーブの各々は、125μ秒単位でイーサフレームを転送でき、マスタからスレーブまで、リアルタイムにフレームを転送することが可能である。
According to this method, since the slave does not buffer or route the Ethernet frame, it can transfer the Ethernet frame at a very high speed. Specifically, according to this method, the time required for the Ethernet frame to pass through one slave is calculated to be 121.44 μsec. According to the EtherCat standard, each slave can transfer an Ether frame in units of 125 μs, and can transfer a frame in real time from the master to the slave.
このように、EtherCat等によって実装される制御システムは、従来、固定長のイーサフレームを用いて、高精度なリアルタイム処理、及び、短期間のサイクリックな通信を実現してきた。そして、マスタがイーサフレームの送信をサイクリックに制御することによって、制御ネットワークを含む制御システム全体の同期が可能であった。
As described above, control systems implemented by EtherCat and the like have conventionally realized high-precision real-time processing and short-term cyclic communication using a fixed-length ether frame. Then, the master can cyclically control the transmission of the ether frame, so that the entire control system including the control network can be synchronized.
サービスエリアが広い地域である、鉄道システム、電力システム又は上水道システムなどの制御システムに、EtherCATの技術を適用する場合、開発者は、数kmから100kmにおよぶ広域の制御LANを制御システムのネットワークとして設置する必要があった。そして、開発者は、設置された広域の制御LANを用いた制御システムを構築する必要があった。
When EtherCAT technology is applied to a control system such as a railway system, an electric power system, or a water supply system that has a wide service area, a developer uses a wide-range control LAN ranging from several kilometers to 100 km as a network of control systems. It was necessary to install. And the developer needed to construct | assemble the control system using the installed wide-area control LAN.
しかし、このような広域の制御LANにおいて、全てのスレーブは、サイクリックに一つのイーサフレームを受信する。このため、2以上の異なる広域の制御システムにおけるマスタの各々は、一つの広域の制御LANを用いて、スレーブの各々を同期することができなかった。
However, in such a wide-area control LAN, all slaves cyclically receive one Ethernet frame. Therefore, each of the masters in two or more different wide area control systems cannot synchronize each of the slaves using one wide area control LAN.
この結果、開発者は、異なる広域の制御システムのために広域の制御LANを複数設置する必要があり、開発コストの増大を招いていた。また、複数の制御LANが同じ場所に設置されていても、複数の制御LANは、設置される一つの設備を共用することができず、開発コストの増大、及び、メンテナンスコストの増大を招いていた。
As a result, the developer has to install a plurality of wide-area control LANs for different wide-area control systems, resulting in an increase in development cost. Moreover, even if a plurality of control LANs are installed at the same place, the plurality of control LANs cannot share one installed equipment, resulting in an increase in development cost and an increase in maintenance cost. It was.
そこで、例えば、鉄道システム、電力システム又は上水道システムなど、性質の異なる広域の制御システムが、汎用的なキャリア広域ネットワークを共用する方法が、従来考えられてきた。
Therefore, for example, a method in which wide-area control systems having different properties such as a railway system, a power system, or a water supply system share a general-purpose carrier wide-area network has been conventionally considered.
しかし、私設の広域LANと異なり、汎用的なキャリア広域ネットワークは、ルータ及びスイッチ等の大量の通信装置を備え、さらに、複数のユーザ端末を同時に収容する必要がある。このため、汎用のキャリア広域ネットワークにおいて、予測できない、フレームの転送遅延、ゆらぎ又は損失等が、発生することがある。
However, unlike a private wide-area LAN, a general-purpose carrier wide-area network has a large number of communication devices such as routers and switches, and needs to accommodate a plurality of user terminals simultaneously. For this reason, in a general-purpose carrier wide area network, frame transfer delay, fluctuation, loss, or the like that cannot be predicted may occur.
特に、広い地域に設置された無線ネットワークにおいて、このような転送遅延等は発生しやすい。このため、汎用的なキャリア広域ネットワークにおいて、リアルタイムにフレームを転送することは困難である。
Especially, in a wireless network installed in a wide area, such a transfer delay is likely to occur. For this reason, it is difficult to transfer a frame in real time in a general-purpose carrier wide area network.
従来技術において、時刻同期したエッジノード同士がタイムテーブルに応じてフレームを送信し、受信することで、トラフィックの平準化を行い、輻輳を回避する技術が提案されている。また、エッジノードにバッファを設けることで、さらに、平準化を効率化する技術が提案されている(例えば、特許文献1の段落[0029]から段落[0034]参照)。
In the prior art, a technique has been proposed in which time-synchronized edge nodes transmit and receive frames according to a time table to perform traffic leveling and avoid congestion. Further, a technique for further improving the leveling efficiency by providing a buffer in the edge node has been proposed (see, for example, paragraphs [0029] to [0034] of Patent Document 1).
さらに、従来において、回線交換と呼ばれる技術が提案されている(例えば、非特許文献2参照)。非特許文献2における回線交換とは、通信開始から終了まで、物理的又は仮想的な伝送路を設定し、回線を占有して行う通信の交換方法、又はその方法によるデータ通信である。回線交換は、パケット通信のようにデータを蓄積し、再送する必要がないため、簡便な機能を持つ交換設備を備えればよい。また、回線交換を用いた場合、回線を終端装置間で占有するため、接続速度及びQoSが保証され、輻輳などによる伝送遅延は、原則発生しない。
Furthermore, conventionally, a technique called circuit switching has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 2). The circuit switching in Non-Patent Document 2 is a communication switching method in which a physical or virtual transmission path is set and the line is occupied from the start to the end of communication, or data communication using the method. Since circuit switching does not require data to be stored and retransmitted unlike packet communication, it is only necessary to provide switching equipment having a simple function. Further, when line switching is used, the line is occupied between the terminating devices, so the connection speed and QoS are guaranteed, and transmission delay due to congestion or the like does not occur in principle.
非特許文献1の技術を用いた制御LANにおいて、全てのスレーブには、サイクリックにデータが送信される。このような複数の制御LANを用いる場合、2以上の異なる制御LANが一つのネットワークシステムを共用することはできない。これは、一つのネットワークシステムを共用した場合、複数の制御LANのうち、いずれかにおいて転送遅延等が発生し、また、セキュリティを厳格に保つことができないためである。
In the control LAN using the technology of Non-Patent Document 1, data is cyclically transmitted to all slaves. When such a plurality of control LANs are used, two or more different control LANs cannot share one network system. This is because when one network system is shared, a transfer delay or the like occurs in any of a plurality of control LANs, and security cannot be strictly maintained.
例えば、転送周期が200msの鉄道運行管理システムと、転送周期が300msの電力系統監視制御システムと、転送周期が1000msの水道管理システムとの三つの制御LANが一つのネットワークに実装された場合、三つの制御LANにおける転送周期は異なるため、転送周期のいずれかにおいて同じタイミングに、複数の制御LANのデータが送信される。そして、同じタイミングに送信された複数のデータのうちのいずれかが、ネットワーク装置においてバッファされ、いずれかのシステムにおいてデータの転送遅延が発生する可能性がある。
For example, when three control LANs of a railway operation management system with a transfer cycle of 200 ms, a power system monitoring and control system with a transfer cycle of 300 ms, and a water supply management system with a transfer cycle of 1000 ms are implemented in one network, Since the transfer cycles in one control LAN are different, data of a plurality of control LANs are transmitted at the same timing in any of the transfer cycles. Then, any of the plurality of data transmitted at the same timing is buffered in the network device, and there is a possibility that data transfer delay occurs in any of the systems.
また、前述の三つの制御LANが一つのネットワークに実装された場合、異なる制御LAN間においてデータが共有されることになり、セキュリティに関する問題が生じる。
In addition, when the above-described three control LANs are mounted on a single network, data is shared between different control LANs, resulting in a security problem.
また、複数の制御LANの各々が転送するデータのフレームフォーマットも異なるため、ネットワーク装置が異なるフレームフォーマットを識別する必要がある。さらに、ある制御LANには必要であっても、別の制御LANには不要なデータが送信されるため、ネットワークのリソースが無駄に消費される。
Also, since the frame format of data transferred by each of the plurality of control LANs is different, it is necessary for the network device to identify different frame formats. Furthermore, even though it is necessary for one control LAN, unnecessary data is transmitted to another control LAN, so that network resources are wasted.
一方、特許文献1の技術を用いた場合、ルータ又はスイッチの大量の通信装置から構成されるネットワークにおいて、エッジノードがフレームを転送する時間を、エッジノード間において制御されることによって、輻輳によって有効使用帯域が狭められることを回避する。このため、特許文献1の技術を用いた場合、正確且つ効率的にデータ転送を行うことができる。
On the other hand, when the technique of Patent Document 1 is used, in a network composed of a large number of communication devices such as routers or switches, the time during which the edge nodes transfer frames is controlled between the edge nodes, thereby being effective by congestion Avoid narrowing the bandwidth used. For this reason, when the technique of Patent Document 1 is used, data transfer can be performed accurately and efficiently.
しかし、制御システムにおいては、リアルタイムな転送が絶対的な要件である場合が多く、特許文献1の技術のように、統計的又は相対的にリアルタイム性を保証しただけでは十分ではないという問題がある。
However, in a control system, real-time transfer is an absolute requirement in many cases, and there is a problem that it is not sufficient to guarantee statistical or relative real-time characteristics as in the technique of Patent Document 1. .
ここで、リアルタイム性とは、ネットワークの利用状態に左右されることなく、送信元から出力されたフレームが、所定の時間内に送信先に到着することを保証することをいう。
Here, the real-time property means that the frame output from the transmission source is guaranteed to arrive at the transmission destination within a predetermined time regardless of the network usage state.
さらに、非特許文献2の回線交換方式を用いた場合、回線を流れるデータ量にかかわらず、複数の端末が回線を共有できない。このため、非特許文献2の技術を用いた場合、ネットワークの利用効率が悪く、複数の端末が異なる速度によって互いに通信することが比較的困難である。また終端装置間の通信が回線を占有しつづけるため、動的に経路が切り替わりづらく、また、経路が切り替わる場合も切替えに時間がかかった。
Furthermore, when the circuit switching method of Non-Patent Document 2 is used, a plurality of terminals cannot share a line regardless of the amount of data flowing through the line. For this reason, when the technique of Non-Patent Document 2 is used, the network utilization efficiency is poor, and it is relatively difficult for a plurality of terminals to communicate with each other at different speeds. In addition, since the communication between the terminal devices continues to occupy the line, it is difficult to dynamically switch the route, and it also takes time to switch even when the route is switched.
非特許文献2に記載された回線交換の代表例は、加入電話回線ネットワーク"公衆交換電話網(PSTN)"である。PSTNはSS7:Signaling System No.7(共通線信号No.7)というプロトコルを用いる。SS7は、回線制御装置に切替えの制御命令を通知するが、制御ネットワークが要求する精度の速度で回線を切替ることはできない。送信元が発信する送信先のアドレス(電話番号等)の入力毎に、回線制御装置に対して切替命令が行われるためである。
A typical example of circuit switching described in Non-Patent Document 2 is a subscriber telephone network “Public Switched Telephone Network (PSTN)”. PSTN is SS7: Signaling System No. 7 (common line signal No. 7) is used. SS7 notifies the line control device of the switching control command, but cannot switch the line at the speed of accuracy required by the control network. This is because a switching command is issued to the line control device every time a transmission destination address (telephone number or the like) transmitted by the transmission source is input.
本発明の目的は、ネットワークを有効に活用するシステムであり、一つのネットワークシステムに異なる複数の制御システムが実装され、かつ、複数の制御システムの各々においてリアルタイムな通信が保証されるシステムの提供である。
An object of the present invention is to provide a system that effectively uses a network, in which a plurality of different control systems are mounted on one network system, and real-time communication is guaranteed in each of the plurality of control systems. is there.
本発明の代表的な一形態によると、複数のネットワーク装置と、前記複数のネットワーク装置に接続されるスケジュールサーバとを有するネットワークシステムであって、前記複数のネットワーク装置の各々は、他のネットワーク装置と同期された第1の時刻を提供するクロックと、複数のポートと、を有し、前記スケジュールサーバは、前記複数のネットワーク装置がフレームを転送する経路を決定し、前記決定された経路が通過する前記ポートの組合せと前記フレームを転送する時刻とを示す第1のスケジュールを生成するリソース割当部と、前記第1のスケジュールを、前記複数のネットワーク装置に配信する配信部と、を有し、前記複数のネットワーク装置の各々は、前記スケジュールサーバから前記第1のスケジュールを受信する受信部と、前記第1のスケジュールを参照し、前記第1の時刻が前記第1のスケジュールが示す時刻である場合、前記第1のスケジュールが示す前記ポートの組合せの一方のポートに入力されたフレームを、当該組合せの他方のポートからそのまま出力させるスイッチ部と、を有する。
According to a representative aspect of the present invention, a network system having a plurality of network devices and a schedule server connected to the plurality of network devices, each of the plurality of network devices being another network device. A clock providing a first time synchronized with a plurality of ports, and a plurality of ports, wherein the schedule server determines a route through which the plurality of network devices transfer frames, and the determined route passes A resource allocation unit that generates a first schedule indicating a combination of the ports to be transmitted and a time at which the frame is transferred, and a distribution unit that distributes the first schedule to the plurality of network devices, Each of the plurality of network devices receives the first schedule from the schedule server. With reference to the receiving unit and the first schedule, when the first time is the time indicated by the first schedule, it is input to one port of the port combination indicated by the first schedule And a switch unit that outputs the frame as it is from the other port of the combination.
本発明の一実施形態によると、一つのネットワークシステムに、リアルタイムな通信が保証される複数のネットワークシステムを設置することができる。
According to an embodiment of the present invention, it is possible to install a plurality of network systems that guarantee real-time communication in one network system.
前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
Issues, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
以下、図面を用いて説明する。
Hereinafter, description will be made with reference to the drawings.
実施例1の概要を、EtherCATと、Virtual LANs(VLAN)とを用いたシステムを例に、図1及び図2に説明する。
The outline of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2 by taking a system using EtherCAT and Virtual LANs (VLAN) as an example.
図1は、本実施例1のEtherCatとVLANとを実装したシステムを示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a system in which EtherCat and VLAN according to the first embodiment are mounted.
図1に示すシステム1001及びシステム1002は、EtherCatを用いて機器を制御し、かつ、同期させる。システム1001及びシステム1002は、EtherCatにおける複数のスレーブ(複数のECスレーブ)を有する。
The system 1001 and the system 1002 shown in FIG. 1 control and synchronize devices using EtherCat. The system 1001 and the system 1002 have a plurality of slaves (a plurality of EC slaves) in EtherCat.
システム1001は、制御システムAであり、制御システムA用のマスタ(ECマスタA)を有する。システム1002は、制御システムBであり、制御システムB用のマスタ(ECマスタB)を有する。また、ECマスタAがECスレーブにイーサフレームを送信する周期と、ECマスタBがECスレーブにイーサフレームを送信する周期とは異なる。
The system 1001 is the control system A, and has a master for the control system A (EC master A). The system 1002 is the control system B, and has a master for the control system B (EC master B). Further, the cycle in which the EC master A transmits an ether frame to the EC slave is different from the cycle in which the EC master B transmits an ether frame to the EC slave.
ECスレーブは、On the Fly方法を用い、ビットごとに1入力1出力することによってイーサフレームを転送する。このため、ECスレーブは、リアルタイムにイーサフレームを転送できる。
The EC slave uses the On The Fly method to transfer an Ether frame by outputting 1 input and 1 output for each bit. For this reason, the EC slave can transfer the Ethernet frame in real time.
しかし、ECマスタA及びECマスタBは、125μ秒でイーサフレームを送信するため、仮に転送周期が100m秒である場合、799/800の時間、システム1001及びシステム1002のネットワークは、未使用状態である。このため、EtherCatによる制御システムにおいて、ネットワークリソースは有効に利用されない場合がある。
However, since EC master A and EC master B transmit an ether frame in 125 μs, if the transfer cycle is 100 ms, the network of system 1001 and system 1002 is unused in the period of 799/800. is there. For this reason, network resources may not be used effectively in a control system based on EtherCat.
また、開発者は、システム1001及びシステム1002のような、サイクリックにイーサフレームを送信するための周期が異なる2以上の制御システムを、一つのネットワークに統合して作ることができない。具体的には、周期が異なり、ECマスタA及びECマスタBがイーサフレームの送信を繰り返した場合、ECマスタAから送信されるイーサフレームと、ECマスタBから送信されるイーサフレームとが、一つのネットワーク装置に同時に到着し、いずれか一方がバッファリングされる可能性がある。このため、EtherCatを用いた制御システムは、制御システムごとにネットワークが設置される必要があるため、開発コストが高くなる場合がある。
In addition, the developer cannot integrate two or more control systems, such as the system 1001 and the system 1002, having different periods for cyclically transmitting the Ethernet frame into one network. Specifically, when the EC master A and the EC master B repeat the transmission of the ether frame with different periods, the ether frame transmitted from the EC master A and the ether frame transmitted from the EC master B are equal to each other. One network device may arrive at the same time and either one may be buffered. For this reason, since the control system using EtherCat needs to install a network for each control system, the development cost may increase.
このような、ネットワークリソースの活用、及び、開発コストの増大等の問題を解消するため、二つ以上の制御システムは、VLANによって実装されてもよい。図1に示すVLAN1011は、システム1001を実装するためのVLANであり、VLAN1012は、システム1002を実装するためのVLANである。
In order to solve such problems as utilization of network resources and increase in development cost, two or more control systems may be implemented by VLAN. A VLAN 1011 illustrated in FIG. 1 is a VLAN for mounting the system 1001, and a VLAN 1012 is a VLAN for mounting the system 1002.
このように、VLANのスイッチを用いることによって、二つ以上の制御システムを一つのネットワークに共存させることができる。
Thus, by using VLAN switches, two or more control systems can coexist in one network.
しかし、VLANのスイッチは、On the Fly方法を用いて、ビットごとにイーサフレームを転送できない。これは、VLANのスイッチが、同一ポートからイーサフレームを同時に入力されることができず、また、同一ポートにイーサフレームを同時に出力することができないためであり、VLANのスイッチは、イーサフレームを待機(バッファリング)させる必要があるためである。VLANのスイッチが1回でもイーサフレームをバッファリングすれば、イーサフレームの転送におけるリアルタイム性が損なわれる。
However, the VLAN switch cannot transfer the Ethernet frame bit by bit using the On the Fly method. This is because the VLAN switch cannot receive an Ethernet frame from the same port at the same time and cannot simultaneously output an Ethernet frame to the same port. The VLAN switch waits for an Ethernet frame. This is because (buffering) is required. If the VLAN switch buffers the ether frame even once, the real-time property in the transfer of the ether frame is impaired.
図2は、本実施例1の通信システムの処理の概要を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an outline of processing of the communication system according to the first embodiment.
本実施例1の通信システムは、一つのネットワークによって実装される。そして、本実施例1の制御システムは、複数の異なる制御システムを含み、例えば、T-LAN(時分割(Time-multiplexed)制御LAN)1021及びT-LAN1022の二つの制御システムを実装する。
The communication system of the first embodiment is implemented by a single network. The control system according to the first embodiment includes a plurality of different control systems. For example, two control systems of a T-LAN (Time-multiplexed control LAN) 1021 and a T-LAN 1022 are mounted.
本実施例において、T-LANとは、所定の期間において有効なリアルタイムネットワークである。一つのリアルタイムネットワークが、一つの制御システムを実装する。
In this embodiment, the T-LAN is a real-time network that is effective for a predetermined period. One real-time network implements one control system.
実施例1のネットワークシステムにおいて、ECマスタAとECマスタBと複数のスイッチとは、時刻同期される。そして、T-LAN1021は、所定の期間において構成されるネットワークである。また、T-LAN1022は、T-LAN1022が構成されていない期間であり、かつ、所定の期間において構成されるネットワークである。
In the network system of the first embodiment, the EC master A, the EC master B, and the plurality of switches are synchronized in time. The T-LAN 1021 is a network configured in a predetermined period. The T-LAN 1022 is a network in which the T-LAN 1022 is not configured and configured in a predetermined period.
T-LAN1021が有効な期間とT-LAN1022が有効な期間とは、所定の時刻において交互に切り替わる。
The period in which the T-LAN 1021 is valid and the period in which the T-LAN 1022 is valid are alternately switched at a predetermined time.
実施例1において、T-LAN1021が有効な期間、ECマスタAから送信されたイーサフレームを制御システムAの機器にのみ転送するよう、スイッチの各々にはあらかじめ設定される。これによって、ECマスタAと、スイッチとの間に、制御システムA専用の物理的(電気的又は光学的)な導線が作られる。
In the first embodiment, each switch is set in advance so that the Ethernet frame transmitted from the EC master A is transferred only to the device of the control system A while the T-LAN 1021 is valid. This creates a physical (electrical or optical) conductor dedicated to the control system A between the EC master A and the switch.
すなわち、所定の期間において、制御システムA専用の物理的な導線がネットワークシステムに実装されている。このため、イーサフレームがECマスタAから送信された場合、イーサフレームは、制御システムA専用の導線を通過し、スイッチにおいてタグ及びアドレス情報を読み出されることなく、転送される。このため、スイッチがイーサフレームをバッファリングする時間は、無視できる程度に極めて短い。
That is, a physical conductor dedicated to the control system A is mounted on the network system during a predetermined period. For this reason, when an Ethernet frame is transmitted from the EC master A, the Ethernet frame passes through a conductor dedicated to the control system A and is transferred without reading out tag and address information in the switch. For this reason, the time for which the switch buffers the Ethernet frame is extremely short enough to be ignored.
この結果、T-LAN1021は、On the Fly方法を用いてビット単位に、イーサフレームを転送することができ、これにより、EtherCatと同程度にリアルタイムにイーサフレームを転送することが可能である。そして、T-LAN1021と同じく、T-LAN1022も、所定の期間において、On the Fly方法を用いてビット単位に、イーサフレームを転送することができる。
As a result, the T-LAN 1021 can transfer an Ether frame in bit units using the On-the-Fly method, and can transfer an Ethernet frame in real time as much as EtherCat. Then, like the T-LAN 1021, the T-LAN 1022 can transfer an Ethernet frame in bit units using the On the Fly method in a predetermined period.
このようなT-LAN1021、及びT-LAN1022を実装するためには、マスタ及びスイッチ間が、高精度に時刻同期される必要がある。例えば、およそ100平方kmの範囲に設置される制御システム(電力管理システム、又は、鉄道管理システム等)にT-LAN1021及びT-LAN1022を実装する場合、マスタ及びスイッチは、GPS(Global Positioning System)等によって時刻同期される必要がある。
In order to implement such T-LAN 1021 and T-LAN 1022, it is necessary to synchronize time between the master and the switch with high accuracy. For example, when the T-LAN 1021 and the T-LAN 1022 are installed in a control system (power management system or railway management system, etc.) installed in a range of about 100 square kilometers, the master and the switch are GPS (Global Positioning System). Etc. need to be time synchronized.
図2に示すT-LAN1021及びT-LAN1022のように、複数の経路を含むネットワークにおいて、一定期間一つの経路のみに一つのT-LANに対応するイーサフレームを転送するようスイッチを設定し、さらに、順次経路を変更していくことによって、一つのネットワークに複数のT-LANを構成させることが可能である。前述した通り、EtherCatは、125μ秒単位のリアルタイムのイーサフレームの転送が可能であるので、原理的には、1秒間で8000回のスイッチングが可能である。このため、実装するT-LANがすべて1秒単位にサイクリックに通信した場合、8000種類のT-LANが一つのネットワークに実装される。
In a network including a plurality of routes, such as the T-LAN 1021 and the T-LAN 1022 shown in FIG. By sequentially changing the route, it is possible to configure a plurality of T-LANs in one network. As described above, EtherCat can transfer a real-time Ether frame in units of 125 μs, and in principle, can switch 8000 times per second. For this reason, when all the T-LANs to be mounted communicate cyclically in units of one second, 8000 types of T-LANs are mounted on one network.
このため、以下に示す実施例によって、イーサフレームのバッファリングがネットワーク装置において行なわれない、又は、行われることが極めて少ないために、遅延及び揺らぎ等が発生せず、かつ、ネットワークの規模に影響されない、複数の通信を可能とするリアルタイムの制御ネットワークが実現可能となる。
For this reason, according to the embodiment described below, since the buffering of the Ethernet frame is not performed or is rarely performed in the network device, delay and fluctuation do not occur, and the scale of the network is affected. This makes it possible to realize a real-time control network that enables a plurality of communications.
図3は、本実施例1のリアルタイムネットワークの構成を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the real-time network according to the first embodiment.
実施例1のリアルタイムネットワークは、スケジュールサーバ20、一つのマスタコントローラー60(以下、マスタ60という)、少なくとも一つの制御用イーサネット8(以下、制御LAN8という)、及び、少なくとも一つのスレーブデバイス7(以下、スレーブ7という)を有する。
The real-time network according to the first embodiment includes a schedule server 20, one master controller 60 (hereinafter referred to as master 60), at least one control Ethernet 8 (hereinafter referred to as control LAN 8), and at least one slave device 7 (hereinafter referred to as master LAN). , Referred to as slave 7).
マスタ60は、ECマスタであり、リアルタイムネットワークにおいて制御される装置を、指示等を送信することによって制御する。マスタ60は、制御LAN8によってスレーブ7とカスケード接続される。
The master 60 is an EC master and controls an apparatus controlled in the real-time network by transmitting an instruction or the like. The master 60 is cascade-connected to the slave 7 by the control LAN 8.
スレーブ7は、ECスレーブであり、マスタ60によって制御される装置と、直接接続される。スレーブ7は、マスタ60に制御される装置とマスタ60とのインターフェースである。
The slave 7 is an EC slave and is directly connected to a device controlled by the master 60. The slave 7 is an interface between the device controlled by the master 60 and the master 60.
リアルタイムネットワークによって制御される装置には、例えば、アクチュエータ、サーボドライブ、I/O、温湿度計、温湿度調整器、インバータ、及び、ステッピングモータ等が含まれる。
The devices controlled by the real-time network include, for example, an actuator, a servo drive, an I / O, a temperature / humidity meter, a temperature / humidity regulator, an inverter, and a stepping motor.
マスタ60は、ネットワークインタフェースを有し、所定の時間において所定の制御フレームを送信し、また、受信する。マスタ60は、リクエスト等の制御情報が格納されたイーサフレーム(制御フレーム)を、スレーブ7に向かって出力する。
The master 60 has a network interface, and transmits and receives a predetermined control frame at a predetermined time. The master 60 outputs an ether frame (control frame) in which control information such as a request is stored toward the slave 7.
スレーブ7の各々は、接続された順に、マスタ60から送信された制御フレームを受信する。スレーブ7の各々は、マスタ60から送信された制御フレームのうち、スレーブ7の各々に割り当てられた領域から制御情報を読み出す。
Each of the slaves 7 receives the control frames transmitted from the master 60 in the order of connection. Each of the slaves 7 reads out control information from an area assigned to each of the slaves 7 in the control frame transmitted from the master 60.
そして、スレーブ7は、読み出された制御情報に従って、スレーブ7に接続される装置に処理を実行する。そして、スレーブ7は、制御フレームのうち当該スレーブ7に割り当てられた領域に、処理の実行結果及びセンサデータ等を格納する。
Then, the slave 7 executes processing on the device connected to the slave 7 according to the read control information. Then, the slave 7 stores the execution result of the process, sensor data, and the like in an area allocated to the slave 7 in the control frame.
そして、スレーブ7は、実行結果等が格納された制御フレームを、自らに接続された他のスレーブ7に転送する。すべてのスレーブ7が、制御フレームに実行結果等を格納した後、制御フレームは、マスタ60に送信される。
Then, the slave 7 transfers the control frame storing the execution result and the like to the other slave 7 connected to itself. After all the slaves 7 store the execution result or the like in the control frame, the control frame is transmitted to the master 60.
スレーブ7は、制御フレームに含まれるデータを読み出したり、制御フレームにデータを格納したりする処理を、制御フレームをバッファリングすることなくビットごとに直接制御フレームに行う。このため、実施例1の制御システムは、リアルタイムであり高速な制御処理が可能である。
The slave 7 performs the process of reading the data included in the control frame and storing the data in the control frame directly on the control frame bit by bit without buffering the control frame. For this reason, the control system of Example 1 is real-time and can perform high-speed control processing.
スケジュールサーバ20は、イーサネット又はRS-232C等によって、マスタ60と接続される。スケジュールサーバ20は、制御フレームの領域にスレーブ7の各々を割り当てたり、また、マスタ60がスレーブ7にサイクリックに制御フレームを転送する周期を設定したりする。
The schedule server 20 is connected to the master 60 by Ethernet or RS-232C. The schedule server 20 assigns each of the slaves 7 to the area of the control frame, and sets a cycle in which the master 60 cyclically transfers the control frame to the slave 7.
図4は、本実施例1の複数のリアルタイムネットワークを有する通信システムの構成を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a communication system having a plurality of real-time networks according to the first embodiment.
図4に示す通信システムは、スケジュールサーバ20、複数のマスタ60(マスタ60a~マスタ60c)、複数のスイッチ10(スイッチ10a~スイッチ10d)、複数の制御LAN8(制御LAN8a~制御LAN8c)及び複数のスレーブ7(スレーブ7a~スレーブ7c)を有する。
The communication system shown in FIG. 4 includes a schedule server 20, a plurality of masters 60 (master 60a to master 60c), a plurality of switches 10 (switch 10a to switch 10d), a plurality of control LANs 8 (control LAN 8a to control LAN 8c), and a plurality of switches. It has a slave 7 (slave 7a to slave 7c).
スイッチ10は、他のスイッチ10、マスタ60及びスレーブ7を接続するためのネットワーク装置である。なお、本実施例の通信システムは、ネットワーク装置としてスイッチ10を有するが、スイッチ機能を有するルータをネットワーク装置として有してもよい。
The switch 10 is a network device for connecting the other switch 10, the master 60 and the slave 7. The communication system according to the present embodiment includes the switch 10 as a network device, but may include a router having a switch function as the network device.
図4に示すスイッチ10a~スイッチ10dは、スター状のネットワークを構成する。しかし、実施例1のスイッチ10a~スイッチ10dは、他のいかなるトポロジによって接続されてもよい。
The switches 10a to 10d shown in FIG. 4 constitute a star-shaped network. However, the switches 10a to 10d of the first embodiment may be connected by any other topology.
また、通信システムが有する各装置は、相互に通信できればいかなる通信媒体によって接続されてもよく、有線(光信号又は電気信号等)又は無線によって通信してもよい。
Further, the devices included in the communication system may be connected by any communication medium as long as they can communicate with each other, and may communicate by wire (optical signal or electric signal or the like) or wirelessly.
スイッチ10は、スケジュールサーバ20、マスタ60、又は制御LAN8と接続するための複数のポートを有する。スイッチ10は、自己が保持するタイムテーブルに従って、所定の期間に2以上のポートを電気的又は光学的に接続させる。これによってスイッチ10は、入力されたフレームの送信元とタイムテーブルとに従って、入力されたフレームを転送する。
The switch 10 has a plurality of ports for connecting to the schedule server 20, the master 60, or the control LAN 8. The switch 10 electrically or optically connects two or more ports in a predetermined period according to a time table held by itself. Accordingly, the switch 10 transfers the input frame according to the transmission source of the input frame and the time table.
実施例1のスイッチ10a~スイッチ10dには、SW_A~SW_Dが、識別子として各々割り当てられる。また、実施例1のマスタ60a~マスタ60cには、Cont_α~Cont_γが識別子として各々割り当てられる。また、実施例1の制御LAN8a~制御LAN8cには、CLAN_1、CLAN_2及びCLAN_4が識別子として各々割り当てられる。
SW_A to SW_D are respectively assigned as identifiers to the switches 10a to 10d of the first embodiment. Further, Cont_α to Cont_γ are assigned as identifiers to the masters 60a to 60c of the first embodiment. Also, CLAN_1, CLAN_2, and CLAN_4 are respectively assigned as identifiers to the control LAN 8a to the control LAN 8c of the first embodiment.
なお、以下に示す実施例において、制御LAN8、マスタ60、及び、スイッチ10を接続するネットワークは、イーサネット又は広域イーサネットであるが、通信が可能であればいかなるネットワークでもよい。本実施例のネットワークは、例えば、WANであってもよい。
In the embodiment described below, the network connecting the control LAN 8, the master 60, and the switch 10 is Ethernet or wide area Ethernet, but may be any network as long as communication is possible. The network of this embodiment may be a WAN, for example.
また、本実施例のネットワークは、双方向通信が可能な2以上の物理的又は仮想的な通信線を有するネットワークであってもよい。双方向通信が可能な通信線の記載は、図示されない。
Further, the network of the present embodiment may be a network having two or more physical or virtual communication lines capable of bidirectional communication. A description of communication lines capable of bidirectional communication is not shown.
本実施例のスイッチ10とマスタ60とは、高精度に時刻同期される。スイッチ10及びマスタ60は、例えばGPSを用いて時刻を同期してもよいし、NTP又はIEEE1588を用いて時刻を同期してもよい。スイッチ10及びマスタ60は、時刻同期の必要な精度を担保する技術であれば、いかなる技術によって時刻を同期してもよい。
The switch 10 and the master 60 of this embodiment are time synchronized with high accuracy. The switch 10 and the master 60 may synchronize the time using, for example, GPS, or may synchronize the time using NTP or IEEE 1588. The switch 10 and the master 60 may synchronize time by any technique as long as the technique ensures the necessary accuracy of time synchronization.
以下に示す実施例において、スイッチ10とマスタ60とは、GPSを用いて時刻を同期する従来の技術("The Role of GPS in Precise Time and Frequency Dissemination" [online][2013年1月12日検索]、インターネット参照)を用いてもよい。
In the embodiment shown below, the switch 10 and the master 60 use a conventional technique for synchronizing time using GPS ("The Role of GPS in Precision Time and Frequency Dissimilation" [online] [January 12, 2013 search. ], See the Internet).
図5は、本実施例1のスケジュールサーバ20のハードウェアの構成を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the schedule server 20 according to the first embodiment.
スケジュールサーバ20は、プロセッサ22、メモリ23、入力コントローラー26、イーサネットネットワークインターフェースカード(以下、NICという)21等の装置を有する。スケジュールサーバ20の装置の各々は、バス30によって接続される。
The schedule server 20 includes devices such as a processor 22, a memory 23, an input controller 26, an Ethernet network interface card (hereinafter referred to as NIC) 21, and the like. Each device of the schedule server 20 is connected by a bus 30.
プロセッサ22は、例えばCPU等の演算装置である。メモリ23は、データ及びプログラムを保持する。
The processor 22 is an arithmetic unit such as a CPU. The memory 23 holds data and programs.
NIC21は、スイッチ10及びマスタ60と接続するためのインターフェースである。NIC21は、スイッチ10とイーサネットによって接続するが、いかなる方法によって接続してもよく、RS-232C等によって接続してもよい。
The NIC 21 is an interface for connecting to the switch 10 and the master 60. The NIC 21 is connected to the switch 10 by Ethernet, but may be connected by any method, and may be connected by RS-232C or the like.
入力コントローラー26は、キーボード24又はマウス25によってユーザ又はオペレータ等から入力されたデータを取得する。モニタコントローラー27は、プロセッサ22による処理の結果を、出力装置に出力する機能を有する。
The input controller 26 acquires data input from the user or operator by the keyboard 24 or the mouse 25. The monitor controller 27 has a function of outputting a result of processing by the processor 22 to an output device.
モニタコントローラー27は、モニタ28に接続される。モニタ28は、ディスプレイであり、モニタコントローラー27から送信されたデータを表示する。なお、モニタコントローラー27は、プリンタに接続されてもよく、いかなる方法によってデータを出力してもよい。
The monitor controller 27 is connected to the monitor 28. The monitor 28 is a display and displays data transmitted from the monitor controller 27. The monitor controller 27 may be connected to a printer, and may output data by any method.
図6は、本実施例1のスイッチ10bのハードウェアの構成を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the switch 10b according to the first embodiment.
図6は、スイッチ10bのハードウェアの構成を示すが、スイッチ10はすべて同じハードウェアの構成を有する。このため、以下において、図6に示すスイッチ10bのハードウェアの構成を用いて、スイッチ10のハードウェアの構成を説明する。
FIG. 6 shows the hardware configuration of the switch 10b, but all the switches 10 have the same hardware configuration. Therefore, the hardware configuration of the switch 10 will be described below using the hardware configuration of the switch 10b shown in FIG.
スイッチ10は、メモリ13、GPS受信機15、シンセサイザ17、マイコン(マイクロコンピュータ)19、及び、複数のNIC11等の装置を有する。スイッチ10の装置の各々は、マイコン19と接続される。NIC11は、制御LAN8、スイッチ10及びスケジュールサーバ20と接続される。
The switch 10 includes devices such as a memory 13, a GPS receiver 15, a synthesizer 17, a microcomputer (microcomputer) 19, and a plurality of NICs 11. Each device of the switch 10 is connected to the microcomputer 19. The NIC 11 is connected to the control LAN 8, the switch 10, and the schedule server 20.
GPS受信機15は、GPSアンテナと接続される。また、GPS受信機15は、精密な1PPS(Pulse Per Second(1秒間隔のパルス))信号を生成する1PPS生成器を兼ねる。GPS受信機15は、生成された1PPS信号をシンセサイザ17に送信する。また、GPS受信機15は、GPSアンテナから受信した現在時刻を保持し、必要に応じてマイコン19に提供する。
The GPS receiver 15 is connected to a GPS antenna. The GPS receiver 15 also functions as a 1PPS generator that generates a precise 1PPS (Pulse Per Second (pulse at 1 second interval)) signal. The GPS receiver 15 transmits the generated 1PPS signal to the synthesizer 17. The GPS receiver 15 holds the current time received from the GPS antenna and provides it to the microcomputer 19 as necessary.
シンセサイザ17は、GPS受信機15から送信された1PPS信号に基づいて、マイコン19が必要なクロック周波数のクロック信号を生成する。マイコン19が、GPS受信機15から提供される現在時刻と、1PPS信号によって同期されたクロック信号とを用いて処理を行うことによって、スイッチ10の各々、及び、マスタ60の処理が同期される。
The synthesizer 17 generates a clock signal having a clock frequency required by the microcomputer 19 based on the 1PPS signal transmitted from the GPS receiver 15. The microcomputer 19 performs processing using the current time provided from the GPS receiver 15 and the clock signal synchronized with the 1PPS signal, so that the processing of each of the switches 10 and the master 60 is synchronized.
マイコン19は、少なくとも一つのプロセッサを有し、受信したフレームを転送する。メモリ13は、データ及びプログラム等を保持する。
The microcomputer 19 has at least one processor and transfers the received frame. The memory 13 holds data, programs, and the like.
NIC11は、複数のポートを有し、フレームを受信又は送信する。NIC11は、スイッチ10、スケジュールサーバ20、マスタ60及びスレーブ7と接続するためのインターフェースである。
The NIC 11 has a plurality of ports and receives or transmits frames. The NIC 11 is an interface for connecting to the switch 10, the schedule server 20, the master 60 and the slave 7.
図7は、本実施例1のマスタ60のハードウェアの構成を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the master 60 according to the first embodiment.
マスタ60は、通信インターフェース68、プロセッサ62、メモリ63、入力コントローラー65、及び、モニタコントローラー64等の装置を有する。マスタ60の装置の各々は、バス61によって接続される。
The master 60 includes devices such as a communication interface 68, a processor 62, a memory 63, an input controller 65, and a monitor controller 64. Each of the devices of the master 60 is connected by a bus 61.
プロセッサ62は、例えばCPU等の演算装置である。メモリ63は、データ及びプログラムを保持する。通信インターフェース68は、スケジュールサーバ20、スイッチ10、及び、スレーブ7と接続するためのインターフェースである。
The processor 62 is an arithmetic unit such as a CPU. The memory 63 holds data and programs. The communication interface 68 is an interface for connecting to the schedule server 20, the switch 10, and the slave 7.
入力コントローラー65は、キーボード66又はマウス67によってユーザ又はオペレータ等から入力されたデータを取得する。入力コントローラー65は、キーボード66又はマウス67以外のいかなる方法によってデータを入力されてもよい。
The input controller 65 acquires data input from the user or the operator by the keyboard 66 or the mouse 67. The input controller 65 may input data by any method other than the keyboard 66 or the mouse 67.
モニタコントローラー64は、プロセッサ62による処理の結果を、出力装置に出力する機能を有する。モニタコントローラー64は、モニタ69に接続される。モニタ69は、ディスプレイであり、モニタコントローラー64から送信されたデータを表示する。なお、モニタコントローラー64は、プリンタに接続されてもよく、いかなる方法によってデータを出力してもよい。
The monitor controller 64 has a function of outputting the processing result by the processor 62 to the output device. The monitor controller 64 is connected to the monitor 69. The monitor 69 is a display and displays data transmitted from the monitor controller 64. The monitor controller 64 may be connected to a printer and may output data by any method.
図8は、本実施例1の通信インターフェース68のハードウェアの構成を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the communication interface 68 according to the first embodiment.
通信インターフェース68は、マイコン(マイクロコンピュータ)686、メモリ689、NIC688、シンセサイザ684、及び、GPS受信機682を有する。
The communication interface 68 includes a microcomputer 686, a memory 689, a NIC 688, a synthesizer 684, and a GPS receiver 682.
マイコン686は、少なくとも一つのプロセッサを有し、NIC688を介して受信したフレームを、バス61に転送する。マイコン686は、メモリ689、NIC688及びシンセサイザ684と接続される。
The microcomputer 686 has at least one processor, and transfers a frame received via the NIC 688 to the bus 61. The microcomputer 686 is connected to the memory 689, the NIC 688, and the synthesizer 684.
マイコン686とNIC688とは、送信用の経路と受信用の経路との2つの経路によって接続される。シンセサイザ684及びGPS受信機682の機能及び効果は、図6に示すスイッチ10bのシンセサイザ17及びGPS受信機15の機能及び効果と同じである。具体的には、シンセサイザ684及びGPS受信機682が、GPS機能に基づいて、クロック信号を生成することによって、マスタ60の処理とスイッチ10の処理とは同期される。また、GPS受信機682が現在時刻を保持する。
The microcomputer 686 and the NIC 688 are connected by two paths, a transmission path and a reception path. The functions and effects of the synthesizer 684 and the GPS receiver 682 are the same as the functions and effects of the synthesizer 17 and the GPS receiver 15 of the switch 10b shown in FIG. Specifically, the process of the master 60 and the process of the switch 10 are synchronized by the synthesizer 684 and the GPS receiver 682 generating a clock signal based on the GPS function. The GPS receiver 682 holds the current time.
なお、本実施例における通信インターフェース68は、マイコン686を有するが、フレームの転送、及び送信を行えれば、いずれの装置を有してもよい。例えば、通信インターフェース68が、マイクロコンピュータの代わりに、FPGA(Field-Programmable Gate Array)等の集積回路を用いてフレームを転送しても、本実施例のマスタ60の効果及び作用には、影響を与えない。
The communication interface 68 in this embodiment includes the microcomputer 686, but may have any device as long as it can transfer and transmit frames. For example, even if the communication interface 68 transfers a frame using an integrated circuit such as an FPGA (Field-Programmable Gate Array) instead of a microcomputer, the effect and function of the master 60 of this embodiment are not affected. Don't give.
図9は、本実施例1のイーサフレームと2種類の制御フレームとを示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the Ethernet frame and two types of control frames of the first embodiment.
図9に示すイーサフレームは、本実施例の通信システムにおいて用いられるフレームの例である。図9に示すイーサフレームは、プリアンブル611、送信先アドレス612、送信元アドレス613、タイプ614、データ615、及び、フレームチェックシーケンス616を含む。
The Ethernet frame shown in FIG. 9 is an example of a frame used in the communication system of the present embodiment. The ether frame shown in FIG. 9 includes a preamble 611, a transmission destination address 612, a transmission source address 613, a type 614, data 615, and a frame check sequence 616.
プリアンブル611は、イーサフレームの送信の開始をネットワークインタフェースに認識させるための情報が格納される。送信先アドレス612は、イーサフレームの宛先を示し、送信元アドレス613は、イーサフレームの送信元を示す。タイプ614は、データ615のタイプを示し、データ615は、アプリケーション等から出力されたデータ等を含む。フレームチェックシーケンス616は、誤り制御を行うための情報を含む。
The preamble 611 stores information for allowing the network interface to recognize the start of transmission of the Ethernet frame. The transmission destination address 612 indicates the destination of the Ether frame, and the transmission source address 613 indicates the transmission source of the Ether frame. A type 614 indicates the type of the data 615, and the data 615 includes data output from an application or the like. The frame check sequence 616 includes information for performing error control.
イーサフレームのフレームフォーマットには、例えば、従来の文献(Cisco Systems,Inc."Ethernet Technologies"、[online]、2012年10月16日、[2013年1月12日検索]、インターネット)のフレームフォーマットが用いられてもよい。
The frame format of the Ethernet frame is, for example, a frame format of a conventional document (Cisco Systems, Inc. “Ethernet Technologies”, [online], October 16, 2012, [Search January 12, 2013], Internet). May be used.
制御フレームは、リアルタイムネットワークにおける制御情報がデータ615に含まれるイーサフレームである。本実施例におけるマスタ60は、2種類の制御フレームを送信する。図9に示すデータ615a及びデータ615bは、制御フレームのデータ615である。
The control frame is an Ether frame in which control information in the real-time network is included in the data 615. The master 60 in this embodiment transmits two types of control frames. Data 615a and data 615b shown in FIG. 9 are data 615 of the control frame.
データ615aは、ヘッダ領域6151、複数のデータ領域6152(データ領域6152-1~データ領域6152-n:nは任意の整数)を含む。ヘッダ領域6151は、マスタ60がイーサフレームの種類をスレーブ7に認識させるための情報を格納する。複数のデータ領域6152の各々は、複数のスレーブ7の各々に割り当てられる。
The data 615a includes a header area 6151 and a plurality of data areas 6152 (data area 6152-1 to data area 6152-n: n is an arbitrary integer). The header area 6151 stores information that allows the master 60 to recognize the type of the ether frame to the slave 7. Each of the plurality of data areas 6152 is assigned to each of the plurality of slaves 7.
マスタ60は、スレーブ7の各々へのリクエスト等の制御情報をデータ領域6152に格納し、スレーブ7の各々は、自らに割り当てられたデータ領域6152にセンサ情報等を格納する。データ領域6152には、スレーブ7がビットごとに読み出せるような配列によって情報が格納される。
The master 60 stores control information such as requests to each of the slaves 7 in the data area 6152, and each of the slaves 7 stores sensor information and the like in the data area 6152 assigned to itself. Information is stored in the data area 6152 in an array that the slave 7 can read bit by bit.
データ615bは、マスタ60とスレーブ7との間であらかじめ定められたフォーマットによって制御情報を含む。このため、通信システムのオペレータ等は、制御の種類に従って必要な数の制御フレームを生成するよう、マスタ60に設定してもよい。
The data 615b includes control information in a format predetermined between the master 60 and the slave 7. For this reason, an operator of the communication system or the like may set the master 60 to generate a necessary number of control frames according to the type of control.
制御フレームのデータ615のフレームフォーマットには、例えば、非特許文献1に掲載されたフレームフォーマットが用いられてもよい。
As the frame format of the control frame data 615, for example, the frame format published in Non-Patent Document 1 may be used.
図10は、本実施例1のリアルタイムネットワークの構築情報29を示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the construction information 29 of the real-time network according to the first embodiment.
構築情報29は、通信システムのオペレータによって、スケジュールサーバ20に入力される情報である。構築情報29は、通信システムに含まれる複数のリアルタイムネットワークと、当該リアルタイムネットワークの各々における制御フレームが送信される周期とを示す。構築情報29には、リアルタイムネットワークに関する情報がいくつ含まれてもよい。
The construction information 29 is information input to the schedule server 20 by the operator of the communication system. The construction information 29 indicates a plurality of real-time networks included in the communication system and a cycle at which a control frame is transmitted in each of the real-time networks. The construction information 29 may include any number of information related to the real-time network.
構築情報29は、T-LAN291、マスタ292、制御LAN293、通信期間294、及び、通信周期295を含む。T-LAN291は、通信システムに含まれるリアルタイムネットワークの識別子を示す。図10に示すT-LAN291には、リアルタイムネットワークの識別子として、T-LAN(#1)、T-LAN(#2)及びT-LAN(#3)が含まれる。
The construction information 29 includes a T-LAN 291, a master 292, a control LAN 293, a communication period 294, and a communication cycle 295. T-LAN 291 indicates an identifier of a real-time network included in the communication system. The T-LAN 291 shown in FIG. 10 includes T-LAN (# 1), T-LAN (# 2), and T-LAN (# 3) as real-time network identifiers.
マスタ292は、T-LAN291が示すリアルタイムネットワークにおける一つのマスタ60の識別子を示す。制御LAN293は、T-LAN291が示すリアルタイムネットワークにおいて、スレーブ7を接続する少なくとも一つの制御LAN8の識別子を示す。
The master 292 indicates an identifier of one master 60 in the real-time network indicated by the T-LAN 291. The control LAN 293 indicates an identifier of at least one control LAN 8 to which the slave 7 is connected in the real-time network indicated by the T-LAN 291.
オペレータは、マスタ292と制御LAN293とを、組み合わせて入力する。具体的には、オペレータは、マスタ292の一つの識別子に制御LAN293の少なくとも一つの識別子を組み合わせてマスタ292と制御LAN293とに値を設定する。これによって、所定の期間に有効になるT-LANが構築される。
The operator inputs the master 292 and the control LAN 293 in combination. Specifically, the operator combines one identifier of the master 292 with at least one identifier of the control LAN 293 and sets a value in the master 292 and the control LAN 293. Thus, a T-LAN that is valid for a predetermined period is constructed.
通信期間294は、T-LAN291が示すリアルタイムネットワークが、通信システムにおいて有効になる期間を示す。通信周期295は、T-LAN291が示すリアルタイムネットワークが有効になる周期を示す。
The communication period 294 indicates a period during which the real-time network indicated by the T-LAN 291 is valid in the communication system. The communication cycle 295 indicates a cycle in which the real-time network indicated by the T-LAN 291 is valid.
構築情報29のエントリは、優先度が高いリアルタイムネットワークの順に整列される。リアルタイムネットワークにおける優先度とは、本実施例のオペレータによって任意に定められる。優先度が高いリアルタイムネットワークほど、制御フレームの送信が保証される。
The entries of the construction information 29 are arranged in the order of the real-time network with the highest priority. The priority in the real-time network is arbitrarily determined by the operator of this embodiment. A higher-priority real-time network guarantees control frame transmission.
図10に示す構築情報29は、T-LAN(#1)のリアルタイムネットワークが、通信システムにおいて最も優先度が高く、T-LAN(#3)のリアルタイムネットワークが、通信システムにおいて最も優先度が低いことを示す。
In the construction information 29 shown in FIG. 10, the T-LAN (# 1) real-time network has the highest priority in the communication system, and the T-LAN (# 3) real-time network has the lowest priority in the communication system. It shows that.
図10に示す構築情報29によれば、T-LAN(#1)のリアルタイムネットワークは、"Cont_α"の識別子のマスタ60と、"CLAN_1"の識別子の制御LAN8aとを有する。そして、マスタ60(Cont_α)は、10msの周期で、5msの期間に制御フレームを送信する。
According to the construction information 29 shown in FIG. 10, the T-LAN (# 1) real-time network has the master 60 with the identifier “Cont_α” and the control LAN 8a with the identifier “CLAN_1”. Then, the master 60 (Cont_α) transmits a control frame in a period of 5 ms with a period of 10 ms.
図11は、本実施例1のスケジュールサーバ20のソフトウェアの構成とソフトウェアの処理とを示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating the software configuration and software processing of the schedule server 20 according to the first embodiment.
スケジュールサーバ20のメモリ23は、外部I/Fドライバ231、初期設定モジュール232、リソース割当モジュール233、初期情報234、構築情報29、全体タイムテーブル235、複数の個別タイムテーブル236、適用スケジュール237、配信モジュール238、及び、NIC I/Fドライバ239を含む。
The memory 23 of the schedule server 20 includes an external I / F driver 231, an initial setting module 232, a resource allocation module 233, initial information 234, construction information 29, an entire time table 235, a plurality of individual time tables 236, an application schedule 237, and distribution. A module 238 and a NIC I / F driver 239 are included.
外部I/Fドライバ231、初期設定モジュール232、リソース割当モジュール233、配信モジュール238、及び、NIC I/Fドライバ239は、本実施例においてプログラムであり、プロセッサ22によって実行される。しかし、各プログラムの機能は、集積回路等の物理的な装置によって実装されてもよい。
External I / F driver 231, initial setting module 232, resource allocation module 233, distribution module 238, and NIC I / F driver 239 are programs in this embodiment and are executed by processor 22. However, the function of each program may be implemented by a physical device such as an integrated circuit.
初期情報234及び構築情報29は、オペレータによって入力される。初期情報234及び構築情報29は、全体タイムテーブル235及び個別タイムテーブル236を生成するための情報である。
Initial information 234 and construction information 29 are input by the operator. The initial information 234 and the construction information 29 are information for generating the entire time table 235 and the individual time table 236.
全体タイムテーブル235及び個別タイムテーブル236は、リアルタイムネットワークの各々が有効になる時刻を示すスケジュールであり、リソース割当モジュール233によって生成される。
The overall time table 235 and the individual time table 236 are schedules indicating the time when each of the real-time networks becomes valid, and are generated by the resource allocation module 233.
適用スケジュール237は、マスタ60及びスイッチ10において個別タイムテーブル236の適用を開始する時刻を示す。適用スケジュール237は、あらかじめオペレータによって設定されてもよい。
The application schedule 237 indicates the time when the master 60 and the switch 10 start applying the individual time table 236. The application schedule 237 may be set in advance by an operator.
なお、スケジュールサーバ20のメモリ23は、通信システムのマスタ60、スイッチ10、制御LAN8、及び、スレーブ7に関する情報を保持し、通信システムの各装置が接続されるネットワークトポロジに関する情報、及び、スイッチ10のポートが接続される装置に関する情報を保持する(図示なし)。このため、スケジュールサーバ20は、必要に応じて、通信システムのネットワークにおける経路を検索することが可能である。
Note that the memory 23 of the schedule server 20 holds information about the master 60, the switch 10, the control LAN 8, and the slave 7 of the communication system, information about the network topology to which each device of the communication system is connected, and the switch 10 Holds information about the device to which the other port is connected (not shown). For this reason, the schedule server 20 can search for a route in the network of the communication system as necessary.
スケジュールサーバ20のオペレータは、キーボード24、マウス25又はモニタ28を使って、初期情報及び構築情報をスケジュールサーバ20に入力する。外部I/Fドライバ231は、入力された初期情報及び構築情報を受け付け、入力された初期情報及び構築情報を初期設定モジュール232に入力する。
The operator of the schedule server 20 inputs initial information and construction information to the schedule server 20 using the keyboard 24, mouse 25, or monitor 28. The external I / F driver 231 receives the input initial information and construction information, and inputs the input initial information and construction information to the initial setting module 232.
初期設定モジュール232は、入力された初期情報及び構築情報をメモリ23に、初期情報234及び構築情報29として格納する。ここで、初期情報には、切替期間(例えば、1ms)、及び、繰り返し周期(例えば、20ms)が含まれる。
The initial setting module 232 stores the input initial information and construction information in the memory 23 as initial information 234 and construction information 29. Here, the initial information includes a switching period (for example, 1 ms) and a repetition period (for example, 20 ms).
切替期間とは、スイッチ10がポートの宛先を切り替えてから、スイッチ10が次に宛先を切り替えることができるまでの期間である。このため、構築情報29の通信期間294の最小値は、切替期間の値と同じである。例えば、1518バイト長のフレームを100Mbpsのイーサネットを使う場合、切替期間は125μ秒程度である。
The switching period is a period from when the switch 10 switches the destination of the port to when the switch 10 can next switch the destination. For this reason, the minimum value of the communication period 294 of the construction information 29 is the same as the value of the switching period. For example, when a 10018-Mbps Ethernet is used for a frame with a length of 1518 bytes, the switching period is about 125 μsec.
繰り返し周期とは、通信システムに含まれるリアルタイムネットワークのすべてが少なくとも1回制御フレームを送信する周期を示す。このため、繰り返し周期は、通信周期295に格納される複数の値の公倍数と同じである。
The repetitive cycle indicates a cycle in which all the real-time networks included in the communication system transmit a control frame at least once. For this reason, the repetition period is the same as the common multiple of a plurality of values stored in the communication period 295.
繰り返し周期は、本実施例の複数のリアルタイムネットワークの各々において、制御フレームが送信される周期に依存する。例えば、通信システムが、1秒の周期によって制御フレームを送信するリアルタイムネットワークを含む場合、繰り返し周期は、1000msの公倍数である。
The repetition cycle depends on the cycle in which the control frame is transmitted in each of the plurality of real-time networks of the present embodiment. For example, if the communication system includes a real-time network that transmits control frames with a period of 1 second, the repetition period is a common multiple of 1000 ms.
次に、リソース割当モジュール233は、初期情報234及び構築情報29を参照し、マスタ60が制御フレームを送信するためのリソース(具体的には、スイッチ10のポート等)を割り当てる。リソース割当モジュール233は、割り当て処理の成功及び失敗を、外部I/Fドライバ231、及びモニタ28を介して、スケジュールサーバ20のオペレータに通知する。
Next, the resource allocation module 233 refers to the initial information 234 and the construction information 29, and allocates a resource (specifically, a port of the switch 10) for the master 60 to transmit a control frame. The resource allocation module 233 notifies the success and failure of the allocation process to the operator of the schedule server 20 via the external I / F driver 231 and the monitor 28.
リソースの割り当てに成功した場合、リソース割当モジュール233は、全体タイムテーブル235、及び、個別タイムテーブル236を生成する。
When the resource allocation is successful, the resource allocation module 233 generates an overall time table 235 and an individual time table 236.
配信モジュール238は、個別タイムテーブル236が生成された場合、個別タイムテーブル236及び適用スケジュール237を、NIC I/Fドライバ239を介して、スイッチ10又はマスタ60に配信する。この配信方法は、いずれの方法でもよく、ネットワーク経由で送信する方法でも、オフラインで実行する方法でもよい。
When the individual time table 236 is generated, the distribution module 238 distributes the individual time table 236 and the application schedule 237 to the switch 10 or the master 60 via the NIC I / F driver 239. This distribution method may be any method, and may be a method of transmitting via a network or a method of executing offline.
図12は、本実施例1のリソース割当モジュール233の処理を示すフローチャートである。
FIG. 12 is a flowchart showing the processing of the resource allocation module 233 according to the first embodiment.
図12に示す処理によって、リソース割当モジュール233がリアルタイムネットワークの各々に経路を割り当て、割り当てられた結果に基づいてスケジュール(個別タイムテーブル236)をマスタ60及びスイッチ10に配布することによって、通信システムにおいて制御フレームが転送される経路が速やかに変更される。これによって、本実施例のリソース割当モジュール233は、通信システムのネットワークのリソースを有効に活用することができる。
In the communication system, the resource allocation module 233 allocates a route to each of the real-time networks and distributes a schedule (individual time table 236) to the master 60 and the switch 10 based on the allocated result by the process shown in FIG. The route for transferring the control frame is quickly changed. As a result, the resource allocation module 233 according to the present embodiment can effectively utilize the network resources of the communication system.
リソース割当モジュール233は、初期情報234又は構築情報29が更新されたか否かを判定する(ステップ100)。具体的には、初期設定モジュール232が初期情報234又は構築情報29を更新した場合、初期設定モジュール232が新たな構築情報29をメモリ23に格納した場合、又は、初期設定モジュール232から初期情報234又は構築情報29が更新されたことを示すイベントが送信された場合、リソース割当モジュール233は、初期情報234又は構築情報29が更新されたと判定する。
The resource allocation module 233 determines whether the initial information 234 or the construction information 29 has been updated (step 100). Specifically, when the initial setting module 232 updates the initial information 234 or the construction information 29, when the initial setting module 232 stores new construction information 29 in the memory 23, or from the initial setting module 232, the initial information 234 is updated. Alternatively, when an event indicating that the construction information 29 has been updated is transmitted, the resource allocation module 233 determines that the initial information 234 or the construction information 29 has been updated.
初期情報234又は構築情報29が更新されていない場合、リソース割当モジュール233は、ステップ100を繰り返し、初期情報234又は構築情報29が更新されるまで待機する。
If the initial information 234 or the construction information 29 has not been updated, the resource allocation module 233 repeats step 100 and waits until the initial information 234 or the construction information 29 is updated.
初期情報234又は構築情報29が更新された場合、リソース割当モジュール233は、構築情報29を参照し、構築情報29において更新された情報を、新たなT-LANに関する情報として読み出す(ステップ102)。初期情報234のみが更新された場合、リソース割当モジュール233は、個別タイムテーブル236をすべて生成しなおすため、構築情報29のすべてのエントリを、新たなT-LANに関する情報として読み出す。
When the initial information 234 or the construction information 29 is updated, the resource allocation module 233 refers to the construction information 29 and reads the information updated in the construction information 29 as information about a new T-LAN (step 102). When only the initial information 234 is updated, the resource allocation module 233 reads all entries of the construction information 29 as information on the new T-LAN in order to regenerate the individual time table 236.
新たなT-LANに関する情報には、複数のT-LANを示す情報が含まれてもよいし、一つのT-LANを示す情報が含まれてもよい。図12に示す処理は、新たなT-LANに関する情報が、一つのT-LANを示す場合の処理の例である。新たなT-LANに関する情報が複数のT-LANを示す場合、リソース割当モジュール233は、以下のステップ106、108、110、および、112を、新たなT-LANごとに実行する。
The information related to the new T-LAN may include information indicating a plurality of T-LANs, or may include information indicating one T-LAN. The process shown in FIG. 12 is an example of the process when the information related to the new T-LAN indicates one T-LAN. When the information on the new T-LAN indicates a plurality of T-LANs, the resource allocation module 233 executes the following steps 106, 108, 110, and 112 for each new T-LAN.
ステップ102の後、リソース割当モジュール233は、読み出された情報が示す新たなT-LANに対応するエントリを、構築情報29の通信期間294及び通信周期295に基づいて全体タイムテーブル235に追加する(ステップ104)。なお、初期情報234が更新された場合、リソース割当モジュール233は、更新された初期情報234に基づいて全体タイムテーブル235を新たに生成する。
After step 102, the resource allocation module 233 adds an entry corresponding to the new T-LAN indicated by the read information to the overall time table 235 based on the communication period 294 and communication period 295 of the construction information 29. (Step 104). When the initial information 234 is updated, the resource allocation module 233 newly generates the entire time table 235 based on the updated initial information 234.
ステップ104の後、リソース割当モジュール233は、新たなT-LANへのリソースの割り当てが可能か否かを判定する(ステップ106)。
After step 104, the resource allocation module 233 determines whether resources can be allocated to a new T-LAN (step 106).
ステップ106において、リソース割当モジュール233は、スイッチ10のポートの組合せを、経路として、新たなT-LANに割り当てる。そして、新たなT-LANに割り当てられた経路の一部が、既存のT-LAN又は優先度の高いT-LANに割り当てられた経路の一部と重複しない場合、リソース割当モジュール233は、リソースの割り当てが可能であると判定する。そして、リソース割当モジュール233は、ステップ108を実行する。
In step 106, the resource allocation module 233 allocates the combination of the ports of the switch 10 to a new T-LAN as a route. When a part of the route assigned to the new T-LAN does not overlap with a part of the route assigned to the existing T-LAN or the T-LAN having a higher priority, the resource assignment module 233 It is determined that the allocation can be performed. Then, the resource allocation module 233 executes Step 108.
ステップ108において、リソース割当モジュール233は、新たなT-LANに割り当てられた経路を全体タイムテーブル235に格納することによって、新たなT-LANに対応するエントリを確定する。
In step 108, the resource allocation module 233 determines the entry corresponding to the new T-LAN by storing the route allocated to the new T-LAN in the entire time table 235.
ステップ106において、既存のT-LAN又は優先度の高いT-LANに割り当てられた経路の一部と、新たなT-LANに割り当てられた経路の一部とが重複する場合、リソース割当モジュール233は、新たなT-LANへリソースを割り当てられないと判定する。そして、リソース割当モジュール233は、新たなT-LANが有効な期間を、既存のT-LAN又は優先度の高いT-LANの有効な期間と異なる期間に割り当てることが可能であるか否かを判定する(ステップ110)。
In Step 106, if a part of the route assigned to the existing T-LAN or the T-LAN having a higher priority overlaps with a part of the route assigned to the new T-LAN, the resource assignment module 233 Determines that resources cannot be allocated to the new T-LAN. Then, the resource allocation module 233 determines whether it is possible to allocate a period during which the new T-LAN is valid to a period different from the period during which the existing T-LAN or the T-LAN with high priority is valid. Determine (step 110).
ステップ110において、リソース割当モジュール233は、既存のT-LAN等とは異なる期間を新たなT-LANに割り当てることができる場合、リソースを割り当てることができると判定し、ステップ108を実行する。
In step 110, the resource allocation module 233 determines that the resource can be allocated if a period different from the existing T-LAN or the like can be allocated to the new T-LAN, and executes step 108.
ステップ110において、リソース割当モジュール233は、既存のT-LAN等とは異なる期間を新たなT-LANに割り当てることができない場合、ステップ104において追加されたエントリを全体タイムテーブル235から削除し、リソースを割り当てることができないことを、外部I/Fドライバ231を介してオペレータに通知する(ステップ112)。
In step 110, the resource allocation module 233 deletes the entry added in step 104 from the overall time table 235 when a period different from the existing T-LAN or the like cannot be allocated to the new T-LAN. Is notified to the operator via the external I / F driver 231 (step 112).
以下において、ステップ106における具体的な処理を示す。
Hereinafter, specific processing in step 106 will be described.
ステップ106におけるリソースの割り当ての可否を判定する方法には、各種のアルゴリズムを用いることができる。ここでは一例としてダイクストラ法について説明する。例えば、スケジュールサーバ20が図4に示すスイッチ10a~スイッチ10dの各々を有するネットワークに接続され、図10に示す構築情報29が新たにメモリ23に追加された場合のステップ106の処理を、以下に示す。
Various algorithms can be used as the method for determining whether or not resources can be allocated in step 106. Here, the Dijkstra method will be described as an example. For example, the processing in step 106 when the schedule server 20 is connected to a network having each of the switches 10a to 10d shown in FIG. 4 and the construction information 29 shown in FIG. Show.
リソース割当モジュール233は、二つのスイッチ10の間の一つの経路が、複数のT-LANに割り当てられないように、ステップ106において、T-LANに経路を割り当てる。
The resource allocation module 233 allocates a path to the T-LAN in step 106 so that one path between the two switches 10 is not allocated to a plurality of T-LANs.
ダイクストラ法を用いる場合、リソース割当モジュール233は、二つのスイッチ10の間の経路に、ネットワークコストの初期値として、1を割り当てる。リソース割当モジュール233は、ネットワークコストとして1以外の値を各経路に割り当ててもよい。リソース割当モジュール233は、1以外の値を割り当てることによって、経路の利用頻度を他の経路と異なる利用頻度に設定してもよい。また、リソース割当モジュール233は、既にT-LANに割り当てられている経路に、ネットワークコストとして無限大(以下"∞"と記載)を割り当てる。
When using the Dijkstra method, the resource allocation module 233 allocates 1 to the path between the two switches 10 as an initial value of the network cost. The resource allocation module 233 may allocate a value other than 1 as a network cost to each route. The resource allocation module 233 may set the usage frequency of a route to a different usage frequency from other routes by assigning a value other than 1. Further, the resource allocation module 233 allocates infinity (hereinafter referred to as “∞”) as a network cost to a route that has already been allocated to the T-LAN.
図10に示す構築情報29において、T-LAN(#1)が最も優先度が高い。このため、リソース割当モジュール233は、ステップ106において、最初にT-LAN(#1)にリソースが割り当て可能であるか否かを判定する。
In the construction information 29 shown in FIG. 10, T-LAN (# 1) has the highest priority. Therefore, the resource allocation module 233 first determines in step 106 whether or not resources can be allocated to the T-LAN (# 1).
この場合、リソース割当モジュール233は、マスタ60a(Cont_α)に接続されるスイッチ10aから、制御LAN8a(CLAN_1)に接続されるスイッチ10bに到達する経路を算出する必要がある。リソース割当モジュール233は、スイッチ10aからスイッチ10bまでの複数の経路の各々のネットワークコストの合計値を算出する。
In this case, the resource allocation module 233 needs to calculate a route from the switch 10a connected to the master 60a (Cont_α) to the switch 10b connected to the control LAN 8a (CLAN_1). The resource allocation module 233 calculates the total value of the network costs of each of the plurality of routes from the switch 10a to the switch 10b.
算出の結果、スイッチ10aからスイッチ10bを直接接続する経路のネットワークコストの合計値が最も小さいため、リソース割当モジュール233は、スイッチ10aからスイッチ10bを直接接続する経路を、T-LAN(#1)に割り当てる経路として決定する。そして、T-LAN(#1)に割り当てられた経路は、いずれのT-LANの経路とも重複しないため、リソース割当モジュール233は、T-LAN(#1)にリソースが割り当て可能であると判定し、スイッチ10aからスイッチ10bを直接接続する経路に∞を割り当てる。
As a result of the calculation, since the total value of the network costs of the path directly connecting the switch 10a to the switch 10b is the smallest, the resource allocation module 233 determines the path directly connecting the switch 10a to the switch 10b as the T-LAN (# 1). Determine the route to be assigned to Since the route assigned to T-LAN (# 1) does not overlap with any T-LAN route, resource assignment module 233 determines that resources can be assigned to T-LAN (# 1). Then, ∞ is assigned to the path directly connecting the switch 10a to the switch 10b.
そして、ステップ108において、リソース割当モジュール233は、T-LAN(#1)に対応するエントリに決定された経路を格納することによって、T-LAN(#1)に対応するエントリを確定する。
In step 108, the resource allocation module 233 determines the entry corresponding to the T-LAN (# 1) by storing the determined path in the entry corresponding to the T-LAN (# 1).
次に、リソース割当モジュール233は、ステップ106において、T-LAN(#2)にリソースが割り当て可能であるか否かを判定する。具体的には、リソース割当モジュール233は、スイッチ10aからスイッチ10bまでの複数の経路の各々のネットワークコストの合計値を算出し、算出の結果、ネットワークコストが最小値である経路をT-LAN(#2)の経路に割り当てる。
Next, the resource allocation module 233 determines in step 106 whether or not resources can be allocated to the T-LAN (# 2). Specifically, the resource allocation module 233 calculates the total value of the network costs of each of the plurality of routes from the switch 10a to the switch 10b. As a result of the calculation, the resource allocation module 233 determines the route having the minimum network cost as the T-LAN ( # 2) is assigned to the route.
なお、すでにスイッチ10aとスイッチ10bとを直接接続する経路には∞が割り当てられるため、リソース割当モジュール233は、T-LAN(#2)にこの経路を割り当てられない。スイッチ10aとスイッチ10cとを直接接続する経路、スイッチ10aとスイッチ10dとを直接接続する経路、スイッチ10cとスイッチ10bとを直接接続する経路、及び、スイッチ10dとスイッチ10cとを直接接続する経路は、ネットワークコストがいずれも1である。
Note that since ∞ is already assigned to the route directly connecting the switch 10a and the switch 10b, the resource assignment module 233 cannot assign this route to the T-LAN (# 2). The path that directly connects the switch 10a and the switch 10c, the path that directly connects the switch 10a and the switch 10d, the path that directly connects the switch 10c and the switch 10b, and the path that directly connects the switch 10d and the switch 10c The network costs are all 1.
このため、スイッチ10a、スイッチ10c、及び、スイッチ10bを経由する経路のネットワークコストは、合計で2である。また、スイッチ10a、スイッチ10d、及び、スイッチ10bを経由する経路のネットワークコストは、合計で2である。
Therefore, the network cost of the route passing through the switch 10a, the switch 10c, and the switch 10b is 2 in total. The total network cost of the route passing through the switch 10a, the switch 10d, and the switch 10b is 2.
ここで、スイッチ10a、スイッチ10d、及びスイッチ10cを経由してスイッチ10bに到達する経路のネットワークコストはすべて2以上であるため、スイッチ10a、スイッチ10d、及びスイッチ10cを経由するすべての経路は、採用されない。
Here, since the network costs of the routes reaching the switch 10b via the switch 10a, the switch 10d, and the switch 10c are all 2 or more, all the routes that pass through the switch 10a, the switch 10d, and the switch 10c are Not adopted.
リソース割当モジュール233は、ネットワークコストの合計値が2である、スイッチ10a、スイッチ10c及びスイッチ10bを経由する経路、ならびに、スイッチ10a、スイッチ10d及びスイッチ10bを経由する経路のうち、T-LAN(#2)に割り当てられる経路として、どちらを定めてもよい。
The resource allocation module 233 includes a T-LAN (T-LAN) among the routes that pass through the switch 10a, the switch 10c, and the switch 10b, and the routes that pass through the switch 10a, the switch 10d, and the switch 10b. Either may be defined as the route assigned to # 2).
ここでは、リソース割当モジュール233は、同じネットワークコストの経路のうち、最初に見つかった経路(スイッチ10a、スイッチ10c及びスイッチ10bを経由する経路)を、T-LAN(#2)に割り当てられる経路として決定する。そして、T-LAN(#2)に割り当てられた経路は、いずれのT-LANの経路とも重複しないため、リソース割当モジュール233は、T-LAN(#2)にリソースが割り当て可能であると判定し、スイッチ10a、スイッチ10c及びスイッチ10bを経由する経路に∞を割り当てる。
Here, the resource allocation module 233 uses, as a route allocated to the T-LAN (# 2), a route that is found first (a route that passes through the switch 10a, the switch 10c, and the switch 10b) among routes having the same network cost. decide. Since the route assigned to the T-LAN (# 2) does not overlap with any T-LAN route, the resource assignment module 233 determines that resources can be assigned to the T-LAN (# 2). Then, ∞ is assigned to the route passing through the switch 10a, the switch 10c, and the switch 10b.
そして、ステップ108において、リソース割当モジュール233は、T-LAN(#2)に対応するエントリに決定された経路を格納することによって、T-LAN(#2)に関するエントリを確定する。
In step 108, the resource allocation module 233 determines the entry for the T-LAN (# 2) by storing the determined path in the entry corresponding to the T-LAN (# 2).
次に、リソース割当モジュール233は、ステップ106において、T-LAN(#3)にリソースが割り当て可能であるか否かを判定する。スイッチ10a及びスイッチ10bを直接接続する経路と、スイッチ10a、スイッチ10c及びスイッチ10bを経由する経路とには、ネットワークコストとして∞が割り当てられるため、リソース割当モジュール233は、これらの経路を経由する経路を、T-LAN(#3)に割り当てられない。
Next, the resource allocation module 233 determines in step 106 whether or not resources can be allocated to the T-LAN (# 3). Since ∞ is assigned as a network cost to the route that directly connects the switch 10a and the switch 10b and the route that passes through the switch 10a, the switch 10c, and the switch 10b, the resource allocation module 233 uses the route that passes through these routes. Cannot be assigned to T-LAN (# 3).
T-LAN(#3)は、マスタ60cとスイッチ10dとを接続する経路が必要であり、マスタ60cとスイッチ10dとは直接接続される。このため、リソース割当モジュール233は、T-LAN(#2)に割り当てられる経路として、マスタ60cとスイッチ10dとは直接接続する経路を決定する。そして、T-LAN(#3)に割り当てられた経路は、いずれのT-LANの経路とも重複しないため、リソース割当モジュール233は、T-LAN(#3)にリソースが割り当て可能であると判定し、マスタ60cとスイッチ10dとを接続する経路に∞を割り当てる。
The T-LAN (# 3) requires a path for connecting the master 60c and the switch 10d, and the master 60c and the switch 10d are directly connected. For this reason, the resource allocation module 233 determines a path directly connecting the master 60c and the switch 10d as a path allocated to the T-LAN (# 2). Since the route assigned to T-LAN (# 3) does not overlap with any T-LAN route, resource assignment module 233 determines that resources can be assigned to T-LAN (# 3). And ∞ is assigned to the path connecting the master 60c and the switch 10d.
そして、ステップ108において、リソース割当モジュール233は、T-LAN(#3)に対応するエントリに決定された経路を格納することによって、T-LAN(#3)に関するエントリを確定する。
In step 108, the resource allocation module 233 determines the entry for the T-LAN (# 3) by storing the determined path in the entry corresponding to the T-LAN (# 3).
後述において、経路が物理的に重複するために、複数のT-LANに同じ時刻に経路を割り当てることができない場合の処理(ステップ110における処理の詳細)を示す。ステップ110において、リソース割当モジュール233は、経路を割り当てる時刻を変更し、割り当てが可能であるか否かを判定する。
In the following, a process when the path cannot be assigned to a plurality of T-LANs at the same time because the paths physically overlap (details of the process in step 110) will be described. In step 110, the resource allocation module 233 changes the time at which the route is allocated, and determines whether the allocation is possible.
リソース割当モジュール233は、ステップ106、108、110、および、112によって新たなT-LANに経路を割り当てた後、全体タイムテーブル235に基づいて個別タイムテーブル236を生成する(ステップ109)。
The resource allocation module 233 allocates a route to a new T-LAN in steps 106, 108, 110, and 112, and then generates an individual time table 236 based on the entire time table 235 (step 109).
ステップ109の後、配信モジュール238は、個別タイムテーブル236、及び、適用スケジュール237をマスタ60及びスイッチ10に配信する(ステップ111)。ここで、配信モジュール238は、マスタ60の各々及びスイッチ10の各々に対応する個別タイムテーブル236を、マスタ60の各々及びスイッチ10の各々に送信する。
After step 109, the distribution module 238 distributes the individual time table 236 and the application schedule 237 to the master 60 and the switch 10 (step 111). Here, the distribution module 238 transmits the individual time table 236 corresponding to each of the masters 60 and each of the switches 10 to each of the masters 60 and each of the switches 10.
ステップ111又はステップ112の後、リソース割当モジュール233は、ステップ100に戻り、初期情報234又は構築情報29が更新されたか否かを判定する。
After step 111 or step 112, the resource allocation module 233 returns to step 100 and determines whether the initial information 234 or the construction information 29 has been updated.
図13は、本実施例1の全体タイムテーブル235を示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating the entire time table 235 according to the first embodiment.
全体タイムテーブル235は、実施例1の通信システムに含まれるリアルタイムネットワーク(T-LAN)において、制御フレームが送信されるタイミングを示す。全体タイムテーブル235は、時刻2354及びT-LAN2355を含む。
The entire time table 235 indicates the timing at which the control frame is transmitted in the real-time network (T-LAN) included in the communication system of the first embodiment. The overall time table 235 includes a time 2354 and a T-LAN 2355.
時刻2354は、相対的な時刻を示す。時刻2354は、0秒から繰り返し周期が示す時刻までの時間を、切替期間ごとに示す。このため、例えば、初期情報234が図11に示す例の切替期間及び繰り返し周期を含む場合、リソース割当モジュール233は、ステップ104において、初期情報234に従って、"000"~"019"の20個の時刻を示す値を時刻2354に格納する。
Time 2354 indicates a relative time. Time 2354 indicates the time from 0 seconds to the time indicated by the repetition period for each switching period. For this reason, for example, when the initial information 234 includes the switching period and the repetition period of the example shown in FIG. 11, the resource allocation module 233 determines the 20 pieces of “000” to “019” according to the initial information 234 in step 104. A value indicating the time is stored at time 2354.
また、時刻2354は、スイッチ10とマスタ60とにおいて同期された時刻を示す。具体的には、例えば、"011"の時刻2354は、スイッチ10及びマスタ60における時刻が、"12時34分56.011秒"、"12時34分56.031秒"、及び、"12時34分56.051秒"(20msごとに繰り返される時刻)であることを示す。
Also, time 2354 indicates time synchronized between the switch 10 and the master 60. Specifically, for example, at the time 2354 of “011”, the times at the switch 10 and the master 60 are “12: 34: 56.011”, “12: 34: 56.031”, and “12 "Time 34 minutes 56.051 seconds" (time repeated every 20 ms).
T-LAN2355は、通信システムに含まれるT-LANにおいて、制御フレームが送信される経路を示す。また、T-LAN2355には、T-LANが有効になる時刻2354に対応するようにエントリが格納される。
T-LAN 2355 indicates a path through which a control frame is transmitted in the T-LAN included in the communication system. An entry is stored in the T-LAN 2355 so as to correspond to the time 2354 when the T-LAN becomes valid.
図13のT-LAN2355は、図10の構築情報29が示すT-LANに割り当てられた経路を示す。具体的には、図13に示すT-LAN2355は、T-LAN(#1)の経路を示すエントリ2351、T-LAN(#2)の経路を示すエントリ2352、及び、T-LAN(#3)の経路を示すエントリ2353を含む。
13 indicates a route allocated to the T-LAN indicated by the construction information 29 in FIG. Specifically, the T-LAN 2355 shown in FIG. 13 includes an entry 2351 indicating the route of the T-LAN (# 1), an entry 2352 indicating the route of the T-LAN (# 2), and the T-LAN (# 3 ) Includes an entry 2353 indicating the route of).
リソース割当モジュール233は、ステップ104において、T-LAN2355のエントリを、T-LANの優先度が高い順に、構築情報29の通信期間294及び通信周期295に従って追加する。なお、リソース割当モジュール233は、ステップ104において、通信周期の最初が時刻2354"000"になるように、エントリを追加する。
In step 104, the resource allocation module 233 adds T-LAN 2355 entries in descending order of T-LAN priority according to the communication period 294 and communication period 295 of the construction information 29. In step 104, the resource allocation module 233 adds an entry so that the beginning of the communication cycle is time 2354 “000”.
例えば、リソース割当モジュール233は、ステップ104において、T-LAN(#1)の通信期間294が5msであるため、"000"~"004"の五つの時刻2354に、T-LAN(#1)を示すエントリを追加する。また、リソース割当モジュール233は、T-LAN(#1)の通信周期295が10msであるため、"010"~"014"の五つの時刻2354にも、T-LAN(#1)を示すエントリを追加する。
For example, since the communication period 294 of the T-LAN (# 1) is 5 ms in step 104, the resource allocation module 233 determines that the T-LAN (# 1) at five times 2354 from “000” to “004”. Add an entry indicating. Further, since the communication cycle 295 of the T-LAN (# 1) is 10 ms, the resource allocation module 233 also has an entry indicating T-LAN (# 1) at five times 2354 from “010” to “014”. Add
さらに、リソース割当モジュール233は、ステップ108において、ステップ106において割り当てられた経路を示す識別子を、当該経路が割り当てられたT-LANに対応する全体タイムテーブル235のエントリに格納する。また、リソース割当モジュール233は、ステップ108において、ステップ110において割り当てられた時刻に従って、T-LANのエントリを変更する。
Further, in step 108, the resource allocation module 233 stores the identifier indicating the path allocated in step 106 in the entry of the entire time table 235 corresponding to the T-LAN to which the path is allocated. In step 108, the resource allocation module 233 changes the T-LAN entry according to the time allocated in step 110.
例えば、前述の図12に示す例において、T-LAN(#1)にはスイッチ10aからスイッチ10bを直接接続する経路が割り当てられたため、エントリ2351の"000"~"004"及び"010"~"014"のエントリには、経路を示す"Cont_α-SW_A-SW_B-CLAN_1"の識別子が格納される。
For example, in the above-described example shown in FIG. 12, since a route for directly connecting the switch 10a to the switch 10b is assigned to the T-LAN (# 1), the entries 2351 “000” to “004” and “010” to In the entry “014”, an identifier “Cont_α-SW_A-SW_B-CLAN_1” indicating the route is stored.
以下に、ステップ109において、リソース割当モジュール233が全体タイムテーブル235から個別タイムテーブル236を生成する処理を説明する。
Hereinafter, the process in which the resource allocation module 233 generates the individual time table 236 from the entire time table 235 in step 109 will be described.
図14は、本実施例1のスイッチ10aの接続関係を示す説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a connection relationship of the switch 10a according to the first embodiment.
図14は、スケジュールサーバ20が有する情報のイメージを示し、図14が示す情報は、スイッチ10aが有するポートの接続関係を示す。図14によれば、スイッチ10aは、六つのポートを有し、ポートの各々には"0"~"5"の識別子が割り当てられる。
FIG. 14 shows an image of information that the schedule server 20 has, and the information shown in FIG. 14 shows the connection relationship of the ports that the switch 10a has. According to FIG. 14, the switch 10a has six ports, and identifiers “0” to “5” are assigned to the respective ports.
識別子が"1"であるポート(ポート"1")には、マスタ60aが接続され、ポート"2"には、スイッチ10bが接続される。また、ポート"3"には、スイッチ10cが接続され、ポート"4"には、スイッチ10dが接続される。また、ポート"5"には、マスタ60bが接続される。
The master 60a is connected to the port (port “1”) whose identifier is “1”, and the switch 10b is connected to the port “2”. Further, the switch “10c” is connected to the port “3”, and the switch “10d” is connected to the port “4”. The master 60b is connected to the port “5”.
図15は、本実施例1のスイッチ10aにおけるポートの組合せ情報210を示す説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram illustrating port combination information 210 in the switch 10a according to the first embodiment.
組合せ情報210は、スイッチ10がフレームを相互に転送する装置の組合せと、当該装置の組合せを接続するためのポートの識別子とを示す。スケジュールサーバ20は、通信システムに含まれるすべてのスイッチ10のポートの組合せ情報210を、メモリ23に保持する。
The combination information 210 indicates a combination of devices for which the switch 10 transfers frames to each other and a port identifier for connecting the combination of the devices. The schedule server 20 holds the combination information 210 of the ports of all the switches 10 included in the communication system in the memory 23.
図15に示す組合せ情報210は、スイッチ10aの組合せ情報210であり、図14に示す接続関係を示す。例えば、図15に示す組合せ情報210は、マスタ60aからスイッチ10bへスイッチ10aを介してイーサフレームが転送される場合、スイッチ10aのポート"1"とポート"2"との間をイーサフレームが転送されることを示す。
15 is the combination information 210 of the switch 10a, and indicates the connection relationship shown in FIG. For example, in the combination information 210 shown in FIG. 15, when an Ethernet frame is transferred from the master 60a to the switch 10b via the switch 10a, the Ethernet frame is transferred between the port "1" and the port "2" of the switch 10a. Indicates that
組合せ情報210は、リソース割当モジュール233が全体タイムテーブル235から個別タイムテーブル236を生成するために用いられる。
The combination information 210 is used by the resource allocation module 233 to generate the individual time table 236 from the entire time table 235.
全体タイムテーブル235から個別タイムテーブル236を生成する場合、リソース割当モジュール233は、まず、全体タイムテーブル235から、スイッチ10の各々の識別子が含まれるエントリを読み出す。そして、リソース割当モジュール233は、読み出されたエントリが示す経路から、スイッチ10の各々に接続される装置を抽出する。そして、リソース割当モジュール233は、抽出された装置と組合せ情報210とに基づいて、スイッチ10におけるポートの組合せを特定する。
When generating the individual time table 236 from the entire time table 235, the resource allocation module 233 first reads an entry including each identifier of the switch 10 from the entire time table 235. Then, the resource allocation module 233 extracts devices connected to each of the switches 10 from the path indicated by the read entry. Then, the resource allocation module 233 identifies a combination of ports in the switch 10 based on the extracted device and the combination information 210.
さらに、リソース割当モジュール233は、スイッチ10の各々の個別タイムテーブル236のエントリに、特定されたポートの組合せを示す識別子を格納する。ここで、リソース割当モジュール233は、読み出されたエントリの時刻2354に対応する、スイッチ10の個別タイムテーブル236のエントリに、特定されたポートの組合せを示す識別子を格納する。
Furthermore, the resource allocation module 233 stores an identifier indicating the combination of the specified ports in the entry of each individual time table 236 of the switch 10. Here, the resource allocation module 233 stores an identifier indicating the identified combination of ports in the entry of the individual time table 236 of the switch 10 corresponding to the time 2354 of the read entry.
また、リソース割当モジュール233は、マスタ60の各々の識別子が含まれるエントリを読み出す。そして、リソース割当モジュール233は、読み出されたエントリの時刻2354に対応する、マスタ60の個別タイムテーブル236のエントリに、ポートを開けることを示す値を格納する。
Also, the resource allocation module 233 reads an entry including each identifier of the master 60. Then, the resource allocation module 233 stores a value indicating that the port is opened in the entry of the individual time table 236 of the master 60 corresponding to the time 2354 of the read entry.
例えば、図12に示すステップ109において、リソース割当モジュール233は、スイッチ10a(SW_A)の識別子が含まれるエントリとして、エントリ2351及びエントリ2352を読み出す。ここで読み出されるエントリ2351及びエントリ2352は、"Cont_α―SW_A-SW_B-CLAN_1"の経路と、"Cont_β-SW_A-SW_C-SW_B-CLAN2"の経路とを示す。
For example, in step 109 shown in FIG. 12, the resource allocation module 233 reads the entry 2351 and the entry 2352 as entries including the identifier of the switch 10a (SW_A). The entry 2351 and the entry 2352 read out here indicate a path of “Cont_α-SW_A-SW_B-CLAN_1” and a path of “Cont_β-SW_A-SW_C-SW_B-CLAN2”.
このため、リソース割当モジュール233は、マスタ60a(Cont_α)とスイッチ10b(SW_B)とをスイッチ10aを介して接続するポートの組合せと、マスタ60b(Cont_β)とスイッチ10c(SW_C)とをスイッチ10aを介して接続するポートの組合せと、組合せ情報210から特定する。ここで特定される組合せは、"1ー2"と"3ー5"とのポートの組合せである。
Therefore, the resource allocation module 233 connects the master 60a (Cont_α) and the switch 10b (SW_B) via the switch 10a, the master 60b (Cont_β) and the switch 10c (SW_C) to the switch 10a. The combination of the ports to be connected through the combination information 210 is specified. The combination specified here is a combination of ports “1-2” and “3-5”.
そして、リソース割当モジュール233は、ステップ109において、読み出されたエントリの時刻2354"000"~"004"及び"010"~"014"に対応する、スイッチ10aの個別タイムテーブル236のエントリに、"1-2"を格納する。また、リソース割当モジュール233は、ステップ109において、読み出されたエントリの時刻2354"000"~"003"に対応する、スイッチ10aの個別タイムテーブル236のエントリに、"3-5"を格納する。
In step 109, the resource allocation module 233 adds the entries of the individual time table 236 of the switch 10a corresponding to the times 2354 “000” to “004” and “010” to “014” of the read entry. “1-2” is stored. In step 109, the resource allocation module 233 stores “3-5” in the entry of the individual time table 236 of the switch 10a corresponding to the times 2354 “000” to “003” of the read entry. .
このような処理を、すべてのスイッチ10に対して行うことによって、リソース割当モジュール233は、スイッチ10及びマスタ60の各々の個別タイムテーブル236を生成する。
The resource allocation module 233 generates the individual time table 236 for each of the switch 10 and the master 60 by performing such processing for all the switches 10.
図16は、本実施例1のスイッチ10の個別タイムテーブル236を示す説明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram illustrating the individual time table 236 of the switch 10 according to the first embodiment.
スイッチ10の個別タイムテーブル236は、スイッチ10が接続するポートと、当該ポートを接続する時刻とを示す。スイッチ10の個別タイムテーブル236の各々は、スイッチ10の各々に対応する。
The individual time table 236 of the switch 10 indicates the port to which the switch 10 is connected and the time at which the port is connected. Each individual time table 236 of the switch 10 corresponds to each of the switches 10.
図16に示す個別タイムテーブル236は、個別タイムテーブル236a~個別タイムテーブル236dを含み、個別タイムテーブル236の各々は、スイッチ10a~スイッチ10dの各々に対応する。
16 includes an individual time table 236a to an individual time table 236d, and each of the individual time tables 236 corresponds to each of the switch 10a to the switch 10d.
個別タイムテーブル236は、時刻2361及びポート2362を含む。時刻2361は、全体タイムテーブル235の時刻2354に対応する。スイッチ10の個別タイムテーブル236におけるポート2362は、接続されるポートの組合せを示す。
The individual time table 236 includes a time 2361 and a port 2362. Time 2361 corresponds to time 2354 in the overall time table 235. A port 2362 in the individual time table 236 of the switch 10 indicates a combination of connected ports.
例えば、図16に示す個別タイムテーブル236aは、スイッチ10aのポート"1"とポート"2"とが、時刻2361"000"から時刻2361"004"までの間と、時刻2361"010"から時刻2361"014"までの間とに、制御フレームを転送するため、物理的に接続されることを示す。また、図16に示す個別タイムテーブル236aは、スイッチ10aのポート"3"とポート"5"とが、時刻2361"000"から時刻2361"003"までの間に、制御フレームを転送するため、物理的に接続されることを示す。
For example, the individual time table 236a shown in FIG. 16 indicates that the port “1” and the port “2” of the switch 10a are between the time 2361 “000” and the time 2361 “004” and the time from the time 2361 “010”. In order to transfer a control frame between 2361 and "014", it indicates that they are physically connected. In addition, the individual time table 236a shown in FIG. 16 transfers the control frame between the time 2361 “000” and the time 2361 “003” between the port “3” and the port “5” of the switch 10a. Indicates that they are physically connected.
なお、リソース割当モジュール233は、図16の下部に示すようなスイッチ10a~スイッチ10dのポートに関する情報を、組合せ情報210として保持する。
Note that the resource allocation module 233 holds information regarding the ports of the switches 10a to 10d as combination information 210 as shown in the lower part of FIG.
図17は、本実施例1のマスタ60の個別タイムテーブル236を示す説明図である。
FIG. 17 is an explanatory diagram illustrating the individual time table 236 of the master 60 according to the first embodiment.
マスタ60の個別タイムテーブル236は、制御フレームを送信するために、ポートを開く時刻を示す。図17に示す個別タイムテーブル236(個別タイムテーブル236e~個別タイムテーブル236g)の各々は、マスタ60a~マスタ60cの各々に対応する。
The individual time table 236 of the master 60 indicates the time when the port is opened in order to transmit the control frame. Each of the individual time tables 236 (individual time table 236e to individual time table 236g) shown in FIG. 17 corresponds to each of master 60a to master 60c.
マスタ60の個別タイムテーブル236におけるポート2362は、制御フレームを送信するためにポートを開くか否かを示す。図17に示すポート2362が"○"を含む場合、制御フレームを送信するためのポートが開かれることを示す。
The port 2362 in the individual time table 236 of the master 60 indicates whether or not to open the port for transmitting the control frame. When the port 2362 shown in FIG. 17 includes “◯”, it indicates that the port for transmitting the control frame is opened.
なお、リソース割当モジュール233は、図17の下部に示すようなマスタ60a~60cのポートに関する情報を保持する。
Note that the resource allocation module 233 holds information regarding the ports of the masters 60a to 60c as shown in the lower part of FIG.
図18は、本実施例1のスイッチ10のソフトウェアの構成と処理とを示す説明図である。
FIG. 18 is an explanatory diagram illustrating the software configuration and processing of the switch 10 according to the first embodiment.
スイッチ10のメモリ13は、受信モジュール192、スイッチングモジュール193及びNIC I/Fドライバ191を有する。図18に示す受信モジュール192、スイッチングモジュール193及びNIC I/Fドライバ191はプログラムによって実装されるソフトウェアであるが、実施例1のスイッチ10は、受信モジュール192、スイッチングモジュール193及びNIC I/Fドライバ191の機能を実装できれば、いかなる実装方法を用いてもよい。例えば、集積回路等によって各機能が物理的に実装されてもよい。
The memory 13 of the switch 10 includes a receiving module 192, a switching module 193, and a NIC I / F driver 191. The receiving module 192, the switching module 193, and the NIC I / F driver 191 shown in FIG. 18 are software implemented by a program. Any mounting method may be used as long as the function 191 can be mounted. For example, each function may be physically implemented by an integrated circuit or the like.
また、スイッチ10のメモリ13は、適用スケジュール237、個別タイムテーブル236及び個別タイムテーブル194を有する。メモリ13の適用スケジュール237及び個別タイムテーブル236は、スケジュールサーバ20から送信される。
In addition, the memory 13 of the switch 10 includes an application schedule 237, an individual time table 236, and an individual time table 194. The application schedule 237 and the individual time table 236 in the memory 13 are transmitted from the schedule server 20.
NIC I/Fドライバ191は、NIC11によって受信したデータを受信モジュール192又はスイッチングモジュール193に送信する。
The NIC I / F driver 191 transmits the data received by the NIC 11 to the reception module 192 or the switching module 193.
受信モジュール192は、スケジュールサーバ20から個別タイムテーブル236及び適用スケジュール237を、ネットワーク経由又はオフラインで受信し、受信した個別タイムテーブル236及び適用スケジュール237をメモリ13に格納する。また、受信モジュール192は、適用スケジュール237が示すタイミングにおいて起動されるように設定された個別タイムテーブル236を、受信してもよい。
The reception module 192 receives the individual time table 236 and the application schedule 237 from the schedule server 20 via the network or offline, and stores the received individual time table 236 and the application schedule 237 in the memory 13. Further, the reception module 192 may receive the individual time table 236 that is set to be activated at the timing indicated by the application schedule 237.
個別タイムテーブル194は、T-LANの制御フレームを転送する時刻と、当該時刻において制御フレームを転送するポートの組合せを示す。個別タイムテーブル194は、個別タイムテーブル236によって更新される。
The individual time table 194 indicates a combination of a time at which a T-LAN control frame is transferred and a port at which the control frame is transferred at the time. The individual time table 194 is updated by the individual time table 236.
スイッチングモジュール193は、マスタ60とスイッチ10とにおいて時刻同期された時刻(すなわち、GPS機能によって時刻同期された時刻)と、個別タイムテーブル194とを用いて、受信した制御フレームを転送する。また、スイッチングモジュール193は、あらかじめ保持される図示しないスイッチングテーブルによって、受信したイーサフレームを転送する。
The switching module 193 transfers the received control frame using the time synchronized between the master 60 and the switch 10 (that is, the time synchronized with the GPS function) and the individual time table 194. In addition, the switching module 193 transfers the received Ethernet frame using a switching table (not shown) held in advance.
また、スイッチングモジュール193は、適用スケジュール237がメモリ13に格納された場合、適用スケジュール237を参照する。そして、スイッチングモジュール193は、スイッチ10において保持される現在時刻が、適用スケジュール237が示す個別タイムテーブル236を適用する時刻になった場合、個別タイムテーブル194を個別タイムテーブル236によって更新する。具体的には、スイッチングモジュール193は、個別タイムテーブル236を個別タイムテーブル194に変更し、古い個別タイムテーブル194を削除する。
The switching module 193 refers to the application schedule 237 when the application schedule 237 is stored in the memory 13. Then, the switching module 193 updates the individual time table 194 with the individual time table 236 when the current time held in the switch 10 is the time to apply the individual time table 236 indicated by the application schedule 237. Specifically, the switching module 193 changes the individual time table 236 to the individual time table 194 and deletes the old individual time table 194.
適用スケジュール237は、マスタ60とスイッチ10とのすべてに配布される。このため、適用スケジュール237に従って各々の装置の個別タイムテーブルが更新されることにより、マスタ60とスイッチ10とのすべてが同時(または同時に限りなく近い時刻)に新たな個別タイムテーブルの参照を開始することができる。そして、マスタ60とスイッチ10とは、全体タイムテーブル235が示すスケジュールに従って、制御フレームの転送を開始することができる。
The application schedule 237 is distributed to all of the master 60 and the switch 10. Therefore, by updating the individual time table of each device according to the application schedule 237, all of the master 60 and the switch 10 start referring to a new individual time table at the same time (or at the same time as close as possible). be able to. Then, the master 60 and the switch 10 can start transferring the control frame according to the schedule indicated by the overall time table 235.
図19は、本実施例1のスイッチ10のスイッチングモジュール193の処理を示すフローチャートである。
FIG. 19 is a flowchart illustrating the processing of the switching module 193 of the switch 10 according to the first embodiment.
スイッチングモジュール193は、時刻同期されたクロックによって起動するマイコン19のタイマー割り込みを検知した場合(ステップ1931)、スイッチ10において保持される現在時刻を取得し(ステップ1932)、さらに、個別タイムテーブル194を参照する(ステップ1933)。スイッチ10は、前述のとおり、GPS受信機15のGPS機能により、現在時刻を保持する。また、マイコン19のタイマー割り込みは、前述の切替期間ごとに少なくとも発生する。
When the switching module 193 detects a timer interrupt of the microcomputer 19 activated by the time-synchronized clock (step 1931), the switching module 193 acquires the current time held in the switch 10 (step 1932), and further stores the individual time table 194. Reference is made (step 1933). As described above, the switch 10 holds the current time by the GPS function of the GPS receiver 15. Further, the timer interruption of the microcomputer 19 occurs at least every switching period described above.
ステップ1933の後、スイッチングモジュール193は、取得された現在時刻に相当する時刻2361(個別タイムテーブル194に含まれる)にポートの組合せが割り当てられているか否かを判定する(ステップ1935)。
After step 1933, the switching module 193 determines whether or not a port combination is allocated at time 2361 (included in the individual time table 194) corresponding to the acquired current time (step 1935).
なお、取得された現在時刻と時刻2361とを対応させる方法には、いかなる方法が用いられてもよい。例えば、スイッチングモジュール193が適用スケジュール237に従って更新された個別タイムテーブル194を参照し始めた際、スイッチングモジュール193は、個別タイムテーブル194が示す繰り返し周期を上限とするタイマを生成し、現在時刻とタイマとの対応を保持してもよい。そして、タイマー割り込みが検知された際、現在時刻とタイマとに基づいて、現在時刻に相当する時刻2361を取得してもよい
Note that any method may be used as a method of associating the acquired current time with the time 2361. For example, when the switching module 193 starts referring to the individual time table 194 updated according to the application schedule 237, the switching module 193 generates a timer whose upper limit is the repetition period indicated by the individual time table 194, and the current time and timer You may hold correspondence with. Then, when a timer interrupt is detected, a time 2361 corresponding to the current time may be acquired based on the current time and the timer.
現在時刻に相当する時刻2361に、ポートの組合せが割り当てられる場合、スイッチングモジュール193は、割り当てられたポートのうちいずれかによって受信されたイーサフレームを、T-LANの制御フレームとして転送する(ステップ1934)。具体的には、スイッチングモジュール193は、現在時刻に相当する時刻2361のポートの組合せのうちの一方のポートによって受信されたイーサフレームのビットを、ポートの組合せのうちの他方のポートに転送し、当該他方のポートからビットを出力させる。
When a combination of ports is assigned at time 2361 corresponding to the current time, the switching module 193 transfers the Ethernet frame received by any of the assigned ports as a T-LAN control frame (step 1934). ). Specifically, the switching module 193 transfers the bit of the Ether frame received by one port of the port combination at the time 2361 corresponding to the current time to the other port of the port combination, A bit is output from the other port.
このときスイッチングモジュール193は、ポートによって受信されたイーサフレームのビットから、アドレス情報(図9に示す送信先アドレス612および送信元アドレス613)等のヘッダ及びデータ615等を読み出さず、イーサフレームに含まれるビットをそのまま転送する。このため、個別タイムテーブル236がポートの組合せを示す時刻2361に、制御フレームがスイッチ10によって受信された場合、制御フレームは、スイッチ10にルーティング等のためにバッファリングされることなく、速やかに転送される。
At this time, the switching module 193 does not read out header information such as address information (destination address 612 and transmission source address 613 shown in FIG. 9 and transmission source address 613) and data 615 from the bits of the Ethernet frame received by the port, and includes them in the Ethernet frame. The transmitted bits are transferred as they are. Therefore, if the control frame is received by the switch 10 at the time 2361 when the individual time table 236 indicates the combination of ports, the control frame is promptly transferred to the switch 10 without being buffered for routing or the like. Is done.
そして、これによって、スイッチ10は、制御フレームをリアルタイムに転送することができ、On the Fly方法を用いてビット単位に制御フレームを転送できる。
As a result, the switch 10 can transfer the control frame in real time, and can transfer the control frame in bit units using the On the Fly method.
また、スイッチングモジュール193は、個別タイムテーブル194が示すポートの組合せに従って制御フレームを転送するため、複数の異なるリアルタイムネットワークの制御フレームを、同じ経路によって転送することがない。このため、スイッチ10によって構成されるネットワークは、複数のリアルタイムネットワークを含むことが可能である。
Moreover, since the switching module 193 transfers the control frame according to the combination of ports indicated by the individual time table 194, a plurality of different real-time network control frames are not transferred through the same route. For this reason, the network configured by the switch 10 can include a plurality of real-time networks.
スイッチングモジュール193は、ステップ1934を、次のタイマー割り込みが発生するまで繰り返し、タイマー割り込みが発生した場合(ステップ1931)、ステップ1932を実行する。
The switching module 193 repeats Step 1934 until the next timer interrupt occurs. When the timer interrupt occurs (Step 1931), the switching module 193 executes Step 1932.
現在時刻に相当する時刻2361にポートの組合せが割り当てられていない場合、スイッチングモジュール193は、受信したイーサフレームに格納されるアドレス情報等を読み出す。そして、スイッチングモジュール193は、本実施例の個別タイムテーブル194とは異なる、あらかじめ保持されたスイッチングテーブルと、読み出されたアドレス情報とに基づいて、受信したイーサフレームを転送する(ステップ1936)。
If no port combination is assigned at time 2361 corresponding to the current time, the switching module 193 reads address information and the like stored in the received ether frame. Then, the switching module 193 transfers the received ether frame based on the switching table held in advance, which is different from the individual time table 194 of the present embodiment, and the read address information (step 1936).
ステップ1936における転送処理には、例えば、従来の文献(Cisco Systems,Inc.、"How LAN Switches Work"、[online]、2007年8月1日、[2013年1月12日検索]、インターネット参照)に記載されたスイッチ処理を用いてもよい。
The transfer processing in step 1936 includes, for example, conventional documents (Cisco Systems, Inc., “How LAN Switches Work”, [online], August 1, 2007, [Search January 12, 2013], Internet reference. The switch processing described in (1) may be used.
なお、ステップ1934において、現在時刻に相当する時刻2361に割り当てられていないポートによってイーサフレームを受信した場合、スイッチングモジュール193は、ステップ1936と同じく、本実施例の個別タイムテーブル194とは異なるあらかじめ保持されたスイッチングテーブルとアドレス情報とによって、イーサフレームを転送する。
In step 1934, when an Ethernet frame is received by a port that is not assigned at time 2361 corresponding to the current time, the switching module 193 stores in advance different from the individual time table 194 of the present embodiment, as in step 1936. The Ethernet frame is transferred according to the switching table and the address information.
ステップ1936において、スイッチングモジュール193がアドレス情報等に基づいてイーサフレームを転送することによって、本実施例のスイッチ10は、リアルタイムネットワークの制御フレーム以外のフレームを転送することができる。
In step 1936, the switching module 193 transfers the Ethernet frame based on the address information or the like, so that the switch 10 of this embodiment can transfer a frame other than the control frame of the real-time network.
スイッチングモジュール193は、ステップ1936を、次のタイマー割り込みが発生するまで繰り返し、タイマー割り込みが発生した場合(ステップ1931)、ステップ1932を実行する。
The switching module 193 repeats Step 1936 until the next timer interrupt occurs. When the timer interrupt occurs (Step 1931), the switching module 193 executes Step 1932.
図20は、本実施例1のマスタ60の通信インターフェース68のソフトウェアの構成と処理とを示す説明図である。
FIG. 20 is an explanatory diagram illustrating the software configuration and processing of the communication interface 68 of the master 60 according to the first embodiment.
マスタ60のメモリ689は、NIC I/Fドライバ6861、受信モジュール6862及び送信モジュール6863を有する。図20に示すNIC I/Fドライバ6861、受信モジュール6862及び送信モジュール6863は、プログラムによって実装されるソフトウェアであるが、実施例1のマスタ60は、NIC I/Fドライバ6861、受信モジュール6862及び送信モジュール6863の機能を実装できれば、いかなる実装方法が用いられてもよく、例えば、集積回路等によって各機能が物理的に実装されてもよい。
The memory 689 of the master 60 includes a NIC I / F driver 6861, a reception module 6862, and a transmission module 6863. The NIC I / F driver 6861, the reception module 6862, and the transmission module 6863 shown in FIG. 20 are software implemented by a program. The master 60 of the first embodiment is the NIC I / F driver 6861, the reception module 6862, and the transmission. Any mounting method may be used as long as the function of the module 6863 can be mounted. For example, each function may be physically mounted by an integrated circuit or the like.
また、マスタ60のメモリ689は、適用スケジュール237、個別タイムテーブル236、個別タイムテーブル6864及びキュー6865を有する。適用スケジュール237、及び個別タイムテーブル236は、スケジュールサーバ20から送信される。
The memory 689 of the master 60 includes an application schedule 237, an individual time table 236, an individual time table 6864, and a queue 6865. The application schedule 237 and the individual time table 236 are transmitted from the schedule server 20.
NIC I/Fドライバ6861は、NIC688によって受信したデータを受信モジュール6862又は送信モジュール6863に送信する。
The NIC I / F driver 6861 transmits the data received by the NIC 688 to the reception module 6862 or the transmission module 6863.
受信モジュール6862は、スケジュールサーバ20から個別タイムテーブル236及び適用スケジュール237を、ネットワーク経由又はオフラインで受信し、受信した個別タイムテーブル236及び適用スケジュール237をメモリ689に格納する。また、受信モジュール6862は、適用スケジュール237が示すタイミングにおいて起動されるように設定された個別タイムテーブル236を、受信してもよい。
The reception module 6862 receives the individual time table 236 and the application schedule 237 from the schedule server 20 via the network or offline, and stores the received individual time table 236 and application schedule 237 in the memory 689. The reception module 6862 may receive the individual time table 236 set to be activated at the timing indicated by the application schedule 237.
個別タイムテーブル6864は、制御フレームを送信する時刻を示す。個別タイムテーブル6864は、個別タイムテーブル236によって更新される。
The individual time table 6864 indicates the time when the control frame is transmitted. The individual time table 6864 is updated by the individual time table 236.
送信モジュール6863は、マスタ60とスイッチ10とにおいて時刻同期された時刻(すなわち、GPS機能によって時刻同期された時刻)と、個別タイムテーブル6864とを用いて、キュー6865に格納された制御フレームを送信する。また、送信モジュール6863は、あらかじめ保持される図示しないスイッチングテーブルによって、キュー6865に格納されたイーサフレームを送信する。
The transmission module 6863 transmits the control frame stored in the queue 6865 using the time synchronized with the master 60 and the switch 10 (that is, the time synchronized with the GPS function) and the individual time table 6864. To do. Further, the transmission module 6863 transmits the Ethernet frame stored in the queue 6865 by a switching table (not shown) held in advance.
送信モジュール6863は、キュー6865に保持される制御フレームを読み出し、制御フレームをビットごとにNIC688に出力する。NIC688は、入力された制御フレームを、ビットごとにネットワークに出力する。
The transmission module 6863 reads out the control frame held in the queue 6865 and outputs the control frame to the NIC 688 bit by bit. The NIC 688 outputs the input control frame to the network bit by bit.
また、送信モジュール6863は、適用スケジュール237がメモリ689に格納された場合、スイッチ10のスイッチングモジュール193と同じく、適用スケジュール237を参照する。そして、送信モジュール6863は、適用スケジュール237が示す個別タイムテーブル236を適用する時刻において、個別タイムテーブル6864を個別タイムテーブル236によって更新する。具体的には、送信モジュール6863は、個別タイムテーブル236を個別タイムテーブル6864に変更し、古い個別タイムテーブル6864を削除する。
Further, when the application schedule 237 is stored in the memory 689, the transmission module 6863 refers to the application schedule 237 as with the switching module 193 of the switch 10. Then, the transmission module 6863 updates the individual time table 6864 with the individual time table 236 at the time when the individual time table 236 indicated by the application schedule 237 is applied. Specifically, the transmission module 6863 changes the individual time table 236 to the individual time table 6864 and deletes the old individual time table 6864.
図21は、本実施例1のマスタ60のメモリ689が有するキュー6865を示す説明図である。
FIG. 21 is an explanatory diagram illustrating the queue 6865 included in the memory 689 of the master 60 according to the first embodiment.
キュー6865は、マスタ60が送信する制御フレーム及びイーサフレーム、並びに、マスタ60が受信した制御フレーム及びイーサフレームを保持する。キュー6865は、少なくとも一つのCLAN用送信キュー601と、少なくとも一つのCLAN用受信キュー602と、送信キュー603と、受信キュー604とを有する。
The queue 6865 holds control frames and ether frames transmitted by the master 60 and control frames and ether frames received by the master 60. The queue 6865 includes at least one CLAN transmission queue 601, at least one CLAN reception queue 602, a transmission queue 603, and a reception queue 604.
CLAN用送信キュー601は、送信する予定の制御フレームを格納するためのキューであり、CLAN用受信キュー602は、受信した制御フレームを格納するためのキューである。マスタ60は、制御フレームを送信する制御LAN8の数のCLAN用送信キュー601及びCLAN用受信キュー602を有する。
The CLAN transmission queue 601 is a queue for storing control frames to be transmitted, and the CLAN reception queue 602 is a queue for storing received control frames. The master 60 has CLAN transmission queues 601 and CLAN reception queues 602 corresponding to the number of control LANs 8 that transmit control frames.
送信モジュール6863が制御フレームを送信するための一つのポートを開いた場合、CLAN用送信キュー601の各々の制御フレームは、開いた一つのポートからあらかじめ指定された順にビットごとに出力される。また、マスタ60が制御フレームを受信した場合、送信モジュール6863が、送信元の制御LAN8に対応するCLAN用受信キュー602に、制御フレームに含まれる各データをビットごとに入力する。
When the transmission module 6863 opens one port for transmitting a control frame, each control frame in the CLAN transmission queue 601 is output bit by bit in the order specified in advance from the opened port. When the master 60 receives the control frame, the transmission module 6863 inputs each data included in the control frame to the CLAN reception queue 602 corresponding to the transmission source control LAN 8 for each bit.
送信キュー603及び受信キュー604は、本実施例の制御フレームとは異なる、イーサフレームを格納するためのキューである。送信キュー603及び受信キュー604は、ポートが制御フレームを送信するために用いられていないタイミングに、制御フレーム以外のイーサフレームを送信及び受信するためのキューである。
The transmission queue 603 and the reception queue 604 are queues for storing ether frames, which are different from the control frames of this embodiment. The transmission queue 603 and the reception queue 604 are queues for transmitting and receiving Ethernet frames other than the control frame at a timing when the port is not used for transmitting the control frame.
図22は、本実施例1のマスタ60の送信モジュール6863の処理を示すフローチャートである。
FIG. 22 is a flowchart illustrating processing of the transmission module 6863 of the master 60 according to the first embodiment.
送信モジュール6863は、時刻同期されたクロックによって起動するマイコン686のタイマー割り込みを検知した場合(ステップ68631)、マスタ60が保持する現在時刻を取得し(ステップ68632)、さらに、個別タイムテーブル6864を参照する(ステップ68633)。
When the transmission module 6863 detects a timer interrupt of the microcomputer 686 activated by the time-synchronized clock (step 68631), the transmission module 6863 acquires the current time held by the master 60 (step 6632), and further refers to the individual time table 6864. (Step 68633).
マスタ60は、GPS受信機682のGPS機能により、現在時刻を保持する。また、マイコン686のタイマー割り込みは、前述の切替期間ごとに少なくとも発生する。
The master 60 holds the current time by the GPS function of the GPS receiver 682. Further, the timer interrupt of the microcomputer 686 occurs at least for each switching period described above.
ステップ68633の後、送信モジュール6863は、取得された現在時刻に相当する時刻2361(個別タイムテーブル6864に含まれる)のエントリに、ポートが開かれることを示す値が含まれるか否かを判定する(ステップ68635)。現在時刻に相当する時刻2361を取得する方法は、スイッチ10のスイッチングモジュール193と同じ方法を用いてもよい。
After step 68633, the transmission module 6863 determines whether or not a value indicating that the port is opened is included in the entry of time 2361 (included in the individual time table 6864) corresponding to the acquired current time. (Step 68635). The same method as the switching module 193 of the switch 10 may be used as a method of acquiring the time 2361 corresponding to the current time.
現在時刻に相当する時刻2361のエントリに、ポートが開かれることを示す値が含まれる場合、送信モジュール6863は、CLAN用送信キュー601の各々に格納された制御フレームを、NIC I/Fドライバ6861及びNIC21を介して、スレーブ7に向けて順に送信する。また、送信モジュール6863は、NIC21及びNIC I/Fドライバ6861が受信したビットを、CLAN用受信キュー602に格納する(ステップ68634)。
When the entry indicating that the port is opened is included in the entry at time 2361 corresponding to the current time, the transmission module 6863 transmits the control frame stored in each of the CLAN transmission queue 601 to the NIC I / F driver 6861. And sequentially transmitted to the slave 7 via the NIC 21. Also, the transmission module 6863 stores the bits received by the NIC 21 and the NIC I / F driver 6861 in the CLAN reception queue 602 (step 68634).
送信モジュール6863は、ステップ68634を、タイマー割り込みが発生するまで繰り返す。そして、送信モジュール6863は、タイマー割り込みが発生した場合、ステップ68632を実行する。
The transmission module 6863 repeats Step 68634 until a timer interrupt occurs. Then, the transmission module 6863 executes Step 68632 when the timer interruption occurs.
現在時刻に相当する時刻2361のエントリに、ポートが開かれることを示す値が含まれないとステップ68635において判定された場合、送信モジュール6863は、送信キュー603に格納されるイーサフレームを送信し、受信したイーサフレームを受信キュー604に格納する(ステップ68636)。送信モジュール6863は、ステップ68636を、タイマー割り込みが発生するまで繰り返す。
If it is determined in step 68635 that the entry indicating that the port is opened is not included in the entry at time 2361 corresponding to the current time, the transmission module 6863 transmits the Ethernet frame stored in the transmission queue 603; The received ether frame is stored in the reception queue 604 (step 68636). The transmission module 6863 repeats step 68636 until a timer interrupt occurs.
図23は、本実施例1の物理的に重複しない経路を割り当てられたリアルタイムネットワークを示す説明図である。
FIG. 23 is an explanatory diagram showing a real-time network to which a physically non-overlapping route is assigned according to the first embodiment.
実施例1の前述の処理によって、図23のように、T-LAN(#1)、T-LAN(#2)及びT-LAN(#3)に経路が割り当てられた。図23に示すT-LAN(#1)、T-LAN(#2)及びT-LAN(#3)の経路は、物理的に重複しない。
Through the above-described processing in the first embodiment, routes are assigned to T-LAN (# 1), T-LAN (# 2), and T-LAN (# 3) as shown in FIG. The paths of T-LAN (# 1), T-LAN (# 2), and T-LAN (# 3) shown in FIG. 23 do not physically overlap.
前述の処理の例によれば、複数のリアルタイムネットワークが含まれる一つの通信システムにおいて、リアルタイムネットワークの各々には、物理的に重複しないような経路が割り当てられる。この結果、スケジュールサーバ20は、スイッチ10に一意な経路によって制御フレームを転送させることができ、スイッチ10は、リアルタイムに制御フレームを転送することができる。
According to the above-described processing example, in a single communication system including a plurality of real-time networks, routes that do not physically overlap each other are assigned to each real-time network. As a result, the schedule server 20 can cause the switch 10 to transfer the control frame through a unique route, and the switch 10 can transfer the control frame in real time.
以下において、リアルタイムネットワークの各々に割り当てられた経路が物理的に重複し、図12に示すステップ106においてT-LANに経路を割り当てることができないと判定された場合の処理を示す。
In the following, a process in a case where it is determined that a route assigned to each real-time network physically overlaps and a route cannot be assigned to the T-LAN in step 106 shown in FIG.
図24は、本実施例1の物理的な経路が重複するリアルタイムネットワークを示す説明図である。
FIG. 24 is an explanatory diagram showing a real-time network in which physical paths overlap in the first embodiment.
図24に示すT-LAN(#3)は、制御LAN8d(CLAN_5)及び制御LAN8e(CLAN_6)を含む。そして、T-LAN(#3)がとりうる経路の一つは、"Cont_γ-CLAN4-CLAN5-CLAN6"が示す経路である。
The T-LAN (# 3) shown in FIG. 24 includes a control LAN 8d (CLAN_5) and a control LAN 8e (CLAN_6). One of the routes that the T-LAN (# 3) can take is the route indicated by “Cont_γ-CLAN4-CLAN5-CLAN6”.
T-LAN(#3)にこの経路が割り当てられる場合、スイッチ10c(SW_C)とスイッチ10b(SW_B)との間において、T-LAN(#2)の経路とT-LAN(#3)の経路とが重複する。このため、T-LAN(#2)のマスタ60bとT-LAN(#3)のマスタ60cとは、同じ時刻において制御フレームを送信できない。
When this route is allocated to the T-LAN (# 3), the route of the T-LAN (# 2) and the route of the T-LAN (# 3) between the switch 10c (SW_C) and the switch 10b (SW_B) And overlap. Therefore, the T-LAN (# 2) master 60b and the T-LAN (# 3) master 60c cannot transmit control frames at the same time.
また、T-LAN(#3)が前述の経路を割り当てられる場合、制御LAN8c(CLAN_4)及び制御LAN8d(CLAN_5)によって制御フレームを転送し、さらに制御LAN8e(CLAN_6)に制御フレームを到達させるため、スイッチ10c及びスイッチ10dは、四つのポートを用いる。
Further, when the T-LAN (# 3) is assigned the above-described route, the control frame is transferred by the control LAN 8c (CLAN_4) and the control LAN 8d (CLAN_5), and further reaches the control LAN 8e (CLAN_6). The switch 10c and the switch 10d use four ports.
図25は、本実施例1の全体タイムテーブル235を示す説明図である。
FIG. 25 is an explanatory diagram illustrating the entire time table 235 according to the first embodiment.
図25に示す全体タイムテーブル235は、割り当てられた経路が物理的に重複した場合、図12に示すステップ110を実行後に生成される全体タイムテーブル235である。図25に示すエントリ2353の時刻2354は、エントリ2352の時刻2354と、通信が開始される時刻が4ms異なる。これによって、スケジュールサーバ20は、スイッチ10cとスイッチ10bとの間の経路が同時刻において二つのT-LANによって共用される問題を回避することができる。
The overall time table 235 shown in FIG. 25 is the overall time table 235 generated after executing step 110 shown in FIG. 12 when the assigned routes are physically duplicated. The time 2354 of the entry 2353 shown in FIG. 25 is different from the time 2354 of the entry 2352 by 4 ms. Thus, the schedule server 20 can avoid the problem that the route between the switch 10c and the switch 10b is shared by two T-LANs at the same time.
物理的な経路が重複する場合のステップ106及びステップ110の処理を、以下に示す。以下に示すステップ106において用いられる方法には、前述の例と同じく、ダイクストラ法が用いられる。しかし、ステップ106において経路を割り当てる方法には、いずれの方法が用いられてもよい。
The processing of Step 106 and Step 110 when physical paths overlap is shown below. As the method used in step 106 shown below, the Dijkstra method is used as in the above example. However, any method may be used as the method for assigning the route in step 106.
以下に示す処理において、T-LAN(#1)及びT-LAN(#2)を示す構築情報29のエントリは、図10に示す構築情報29のエントリと同じであるが、T-LAN(3)を示す構築情報29のエントリは、制御LAN293に複数の制御LAN8(CLAN_4、CLAN_5及びCLAN_6)を示す値を含む。このため、ステップ106において、T-LAN(#1)及びT-LAN(#2)に経路を割り当てる処理は、前述のステップ106の例と同じである。
In the processing described below, the entry of the construction information 29 indicating T-LAN (# 1) and T-LAN (# 2) is the same as the entry of the construction information 29 shown in FIG. ) Indicating the plurality of control LANs 8 (CLAN_4, CLAN_5, and CLAN_6) in the control LAN 293. For this reason, the process of assigning a route to T-LAN (# 1) and T-LAN (# 2) in step 106 is the same as that in step 106 described above.
T-LAN#3の複数の制御LAN8には、制御フレームが転送される順番があらかじめ定められる。例えば、構築情報29の制御LAN293に格納される値の順番によって、制御フレームが転送される制御LAN8の順番が指定される。制御LAN8に接続されるスレーブ7が、順次制御フレームを転送するためである。図24に示すT-LAN(#3)において、制御フレームは、スイッチ10d、スイッチ10c、及びスイッチ10bの順に転送される。
The order in which control frames are transferred to a plurality of control LANs 8 of T-LAN # 3 is determined in advance. For example, the order of the control LAN 8 to which the control frame is transferred is specified by the order of the values stored in the control LAN 293 of the construction information 29. This is because the slave 7 connected to the control LAN 8 sequentially transfers the control frames. In the T-LAN (# 3) shown in FIG. 24, the control frame is transferred in the order of the switch 10d, the switch 10c, and the switch 10b.
リソース割当モジュール233は、T-LANにおける制御LAN8の順番を、オペレータ等によって、例えば構築情報29に設定される。リソース割当モジュール233は、あらかじめ設定された順番に制御フレームを転送させるように、T-LANに割り当てる経路を決定する。
The resource allocation module 233 sets the order of the control LAN 8 in the T-LAN, for example, in the construction information 29 by an operator or the like. The resource allocation module 233 determines a path to be allocated to the T-LAN so that the control frames are transferred in a preset order.
具体的には、前述の例におけるリソース割当モジュール233は、ステップ106において、T-LAN(#3)に割り当てられる可能性がある経路の中から、スイッチ10dとスイッチ10bとがスイッチ10cを介さずに接続される経路を除外する。
Specifically, the resource allocation module 233 in the above example does not cause the switch 10d and the switch 10b to pass through the switch 10c from the paths that may be allocated to the T-LAN (# 3) in step 106. Exclude routes connected to.
さらに、T-LAN(#3)に経路を割り当てるため、リソース割当モジュール233は、ステップ106において、∞よりも低いネットワークコストで、T-LAN(#3)のマスタ60cとスレーブ7とを接続できる経路を検索する。
Further, since the route is allocated to the T-LAN (# 3), the resource allocation module 233 can connect the master 60c and the slave 7 of the T-LAN (# 3) at a network cost lower than ∞ in step 106. Search for a route.
マスタ60cとスイッチ10dとは、ネットワークコストが1の経路によって接続される。スイッチ10dとスイッチ10cとは、ネットワークコストが1の経路によって直接接続される。スイッチ10cとスイッチ10bとの間のすべての経路は、ネットワークコストが∞である。
The master 60c and the switch 10d are connected by a route having a network cost of 1. The switch 10d and the switch 10c are directly connected by a route having a network cost of 1. All the paths between the switch 10c and the switch 10b have a network cost of ∞.
このため、リソース割当モジュール233は、マスタ60cとスイッチ10dとの経路、及び、スイッチ10dとスイッチ10cとの経路を決定する。そして、スイッチ10cとスイッチ10bとの間の経路を決定できないため、リソース割当モジュール233は、ステップ106において、T-LAN(#3)にリソースを割り当てられないと判定する。
Therefore, the resource allocation module 233 determines the path between the master 60c and the switch 10d and the path between the switch 10d and the switch 10c. Since the path between the switch 10c and the switch 10b cannot be determined, the resource allocation module 233 determines in step 106 that resources cannot be allocated to the T-LAN (# 3).
リソース割当モジュール233は、ステップ106においてT-LANにリソースを割り当てられないと判定した場合、ステップ110において、他のT-LANが有効な期間とは異なる期間に、経路を決定できなかったT-LANにリソースを割り当てられるか否かを判定する。
If the resource allocation module 233 determines in step 106 that the resource cannot be allocated to the T-LAN, in step 110, the T- that has not been able to determine a route in a period different from the period in which other T-LANs are valid. It is determined whether resources can be allocated to the LAN.
ステップ110において、リソース割当モジュール233は、経路が既に決定しているT-LAN(この場合、T-LAN(#1)及びT-LAN(#2)である)が有効な期間を変更せずに、T-LAN(#3)を有効にすることができる期間を検索する。具体的には、リソース割当モジュール233は、全体タイムテーブル235を参照し、T-LAN(#3)のエントリ2353を、T-LAN(#1)又はT-LAN(#2)が無効な時刻2354に移動する。
In step 110, the resource allocation module 233 does not change the period during which the T-LAN whose route has already been determined (in this case, T-LAN (# 1) and T-LAN (# 2)) is valid. In addition, a period in which the T-LAN (# 3) can be validated is searched. Specifically, the resource allocation module 233 refers to the entire time table 235 and sets the entry 2353 of the T-LAN (# 3) to the time when the T-LAN (# 1) or T-LAN (# 2) is invalid. Move to 2354.
リソース割当モジュール233は、T-LAN(#3)のエントリ2353を時刻2354ごとに移動させ、エントリ2352が格納されない時刻2354"004"を特定する。また、リソース割当モジュール233は、T-LAN(#3)を時刻2354"004"(仮の通信期間)において仮に有効にした場合、T-LAN(#3)の他の通信期間の時刻2354において、エントリ2352が格納されるか否かを判定する。
The resource allocation module 233 moves the entry 2353 of the T-LAN (# 3) at every time 2354, and specifies the time 2354 “004” at which the entry 2352 is not stored. In addition, when the T-LAN (# 3) is temporarily enabled at the time 2354 “004” (temporary communication period), the resource allocation module 233 at the time 2354 in the other communication period of the T-LAN (# 3). , It is determined whether or not the entry 2352 is stored.
判定の結果、T-LAN(#3)の仮の通信期間のいずれかにおいて、エントリ2352が格納される場合、リソース割当モジュール233は、既に経路が決定されたT-LANが無効である他の時刻2354を検索する。検索の結果、他の時刻2354がない場合、リソース割当モジュール233は、ステップ110においてT-LAN(#3)にリソースを割り当てることができないと判定し、ステップ112を実行する。
As a result of the determination, when the entry 2352 is stored in any of the temporary communication periods of the T-LAN (# 3), the resource allocation module 233 determines that the T-LAN whose route has already been determined is invalid. The time 2354 is searched. If there is no other time 2354 as a result of the search, the resource allocation module 233 determines in step 110 that the resource cannot be allocated to the T-LAN (# 3), and executes step 112.
判定の結果、T-LAN(#3)の仮の通信期間のすべてにおいて、エントリ2352が格納されない場合、リソース割当モジュール233は、仮の通信期間における通信システムにおいて、T-LAN(#3)に割り当てることが可能な経路を検索する。
As a result of the determination, if the entry 2352 is not stored in the entire temporary communication period of the T-LAN (# 3), the resource allocation module 233 sets the T-LAN (# 3) in the communication system in the temporary communication period. Search for routes that can be assigned.
スイッチ10cとスイッチ10bとが直接接続される経路は、仮の通信期間(時刻2354が"004")においてT-LAN(#2)が無効であるため、ネットワークコストが1である。また、スイッチ10cがスイッチaを経由してスイッチ10bに接続する経路は、仮の通信期間においてネットワークコストが∞である。
In the route where the switch 10c and the switch 10b are directly connected, the T-LAN (# 2) is invalid during the temporary communication period (time 2354 is “004”), so the network cost is 1. In addition, the network cost of the path connecting the switch 10c to the switch 10b via the switch a is ∞ during the provisional communication period.
このため、リソース割当モジュール233は、スイッチ10cとスイッチ10bとが直接接続される経路を、スイッチ10cとスイッチ10bとを接続する経路に決定する。そして、リソース割当モジュール233は、時刻2354"004"におけるT-LAN(#3)の経路に、マスタ60c、スイッチ10d、スイッチ10c及びスイッチ10bを順に直接接続する経路を割り当てる。そして、リソース割当モジュール233は、ステップ110においてT-LAN(#3)にリソースを割り当てることができると判定し、ステップ108を実行する。
For this reason, the resource allocation module 233 determines a route for directly connecting the switch 10c and the switch 10b as a route for connecting the switch 10c and the switch 10b. Then, the resource allocation module 233 allocates a route that directly connects the master 60c, the switch 10d, the switch 10c, and the switch 10b to the route of the T-LAN (# 3) at time 2354 “004”. Then, the resource allocation module 233 determines in step 110 that resources can be allocated to the T-LAN (# 3), and executes step 108.
ステップ108において、リソース割当モジュール233は、仮の通信期間のエントリ2353に、ステップ110によって割り当てられた経路(前述の例において、"Cont_γ-SW_D-CLAN_4-SW_D-SW_C-CLAN_5-SW_C-SW_D-CLAN_6")を示す識別子を格納し、エントリ2353を確定する。
In step 108, the resource allocation module 233 determines that the path allocated in step 110 to the temporary communication period entry 2353 (in the above example, “Cont_γ-SW_D-CLAN_4-SW_D-SW_C-CLAN_5-SW_C-SW_D-CLAN_6 ") Is stored and the entry 2353 is determined.
T-LANに割り当てられた経路が物理的に重複する場合、ステップ110において有効な時間に異なる時間を割り当てることによって、リソース割当モジュール233は、通信システムのネットワークリソースを有効に活用することができる。
If the paths allocated to the T-LAN physically overlap, the resource allocation module 233 can effectively utilize the network resources of the communication system by allocating different times to the effective times in Step 110.
図26は、本実施例1のリアルタイムネットワークの有効な期間を変更した後のスイッチ10及びマスタ60との個別タイムテーブル236を示す説明図である。
FIG. 26 is an explanatory diagram illustrating the individual time table 236 with the switch 10 and the master 60 after changing the effective period of the real-time network according to the first embodiment.
図26に示す個別タイムテーブル236は、図25に示す全体タイムテーブル235に基づいてステップ108において生成されたテーブルであり、図24のようにT-LANに経路が割り当てられた場合のテーブルである。また、図26に示す個別タイムテーブル236は、スイッチ10b、スイッチ10c、スイッチ10d及びマスタ60cの個別タイムテーブル236である。
The individual time table 236 shown in FIG. 26 is a table generated in step 108 based on the entire time table 235 shown in FIG. 25, and is a table when a route is assigned to the T-LAN as shown in FIG. . 26 is an individual time table 236 for the switch 10b, the switch 10c, the switch 10d, and the master 60c.
図26に示す個別タイムテーブル236bと図16に示す個別タイムテーブル236bとの相違点は、図26に示す個別タイムテーブル236bに、ポート"3"とポート"6"との組合せが追加される点である。
The difference between the individual time table 236b shown in FIG. 26 and the individual time table 236b shown in FIG. 16 is that a combination of port “3” and port “6” is added to the individual time table 236b shown in FIG. It is.
図26に示す個別タイムテーブル236cと図16に示す個別タイムテーブル236cとの相違点は、図26に示す個別タイムテーブル236cに、ポート"1"とポート"4"との組合せ、及び、ポート"3"とポート"6"との組合せが追加される点である。
The difference between the individual time table 236c shown in FIG. 26 and the individual time table 236c shown in FIG. 16 is that the combination of the port “1” and the port “4” and the port “ The combination of 3 "and port" 6 "is added.
図26に示す個別タイムテーブル236dと図16に示す個別タイムテーブル236dとの相違点は、図26に示す個別タイムテーブル236dに、ポート"3"とポート"6"との組合せが追加される点である。
The difference between the individual time table 236d shown in FIG. 26 and the individual time table 236d shown in FIG. 16 is that a combination of port “3” and port “6” is added to the individual time table 236d shown in FIG. It is.
図26に示す個別タイムテーブル236gと図17に示す個別タイムテーブル236gとの相違点は、図26に示す個別タイムテーブル236gにおいて、ポートが開かれることを示す値が格納される時刻2364が"004"、"009"、"014"及び"009"である点である。
The difference between the individual time table 236g shown in FIG. 26 and the individual time table 236g shown in FIG. 17 is that, in the individual time table 236g shown in FIG. 26, the time 2364 at which the value indicating that the port is opened is stored as “004”. “0”, “014”, and “009”.
リソース割当モジュール233は、図12に示す処理において、リアルタイムネットワークに割り当てられた経路が物理的に重複する場合、リアルタイムネットワークが有効な期間が重複しないように調整する。これによって、スケジュールサーバ20は、一意な経路によって制御フレームを転送させることができ、この結果、スイッチ10が制御フレームをルーティング等するためにバッファリングする処理が不要になり、スイッチ10は制御フレームをリアルタイムに転送することができる。そして、スケジュールサーバ20は、一つの通信システムにおいて複数のリアルタイムネットワークを実装することができる。
In the processing shown in FIG. 12, the resource allocation module 233 adjusts so that the effective period of the real-time network does not overlap when the paths allocated to the real-time network physically overlap. As a result, the schedule server 20 can transfer the control frame by a unique route. As a result, the switch 10 does not need to perform buffering processing for routing the control frame. Can be transferred in real time. The schedule server 20 can implement a plurality of real-time networks in one communication system.
実施例1によれば、スケジュールサーバ20によって割り当てられた経路及び期間において、マスタ60は、制御フレームを送信及び受信し、スイッチ10は、割り当てられたポートの組合せによって制御フレームを転送する。さらに、スイッチ10の転送機能とマスタ60の転送機能とは時刻が同期されている。そして、スイッチ10は、ルーティング等のバッファリングが必要となる処理を行わずに制御フレームを転送する。このため、イーサフレームを転送する際に発生する転送遅延及び損失等が、制御フレームの転送時に発生せず、この結果、実施例1の通信システムは、制御フレームをリアルタイムに転送することができる。
According to the first embodiment, the master 60 transmits and receives the control frame in the route and period assigned by the schedule server 20, and the switch 10 transfers the control frame according to the combination of the assigned ports. Further, the transfer function of the switch 10 and the transfer function of the master 60 are synchronized in time. Then, the switch 10 transfers the control frame without performing processing that requires buffering such as routing. For this reason, the transfer delay and loss that occur when transferring the Ethernet frame do not occur when the control frame is transferred. As a result, the communication system according to the first embodiment can transfer the control frame in real time.
実施例1のスイッチ10及びマスタ60が、スケジュールサーバ20から配信された個別タイムテーブル236に従って制御フレームを転送することによって、制御フレームを送信するための所定の物理的な回線を所定の時刻に構築する。構築された回線におけるスイッチ10及びスレーブ7の各々は、On the Fly方法でビット単位に制御フレームを転送するため、広域に設置された通信システムにおいてもリアルタイムネットワークを設置可能である。
The switch 10 and the master 60 according to the first embodiment transfer a control frame according to the individual time table 236 distributed from the schedule server 20 to construct a predetermined physical line for transmitting the control frame at a predetermined time. To do. Since each of the switch 10 and the slave 7 in the constructed line transfers a control frame in bit units by the On the Fly method, a real-time network can be installed even in a communication system installed in a wide area.
また、スケジュールサーバ20がリアルタイムネットワークの各々の経路を決定し、決定された経路に従って、スイッチ10が制御フレームを転送するため、実施例1のスケジュールサーバ20は、リアルタイムネットワークの経路を速やかに変更することが可能であり、ネットワークのリソースを有効に活用できる。
In addition, since the schedule server 20 determines each route of the real-time network and the switch 10 transfers the control frame according to the determined route, the schedule server 20 according to the first embodiment quickly changes the route of the real-time network. It is possible to effectively use network resources.
また、スケジュールサーバ20がリアルタイムネットワークの経路を物理的に異なる経路に決定することによって、実施例1の通信システムは、複数のリアルタイムネットワークを一つの制御システムに実装することができる。また、リアルタイムネットワークの各々の経路が物理的に重複する場合も、スケジュールサーバ20がリアルタイムネットワークが有効になる時間を異なる時間に決定することによって、実施例1の通信システムは、複数のリアルタイムネットワークを一つの制御システムに実装することができる。これによって、複数のリアルタイムネットワークを設置するためのコスト等が低減し、複数のリアルタイムネットワークが実装される一つのネットワークにおいてもセキュリティを適切に守ることができる。
Further, when the schedule server 20 determines the route of the real-time network as a physically different route, the communication system of the first embodiment can implement a plurality of real-time networks in one control system. In addition, even when each route of the real-time network physically overlaps, the schedule server 20 determines the time when the real-time network is valid as a different time. It can be implemented in one control system. As a result, the cost for installing a plurality of real-time networks can be reduced, and security can be appropriately protected even in a single network on which a plurality of real-time networks are mounted.
なお、前述の実施例1において、スイッチ10とマスタ60とを時刻同期する方法には、GPSを用いる方法が適用されたが、いかなる方法が用いられてもよく、例えば、ネットワークにおける時刻同期の方法である、NTP又はIEEE1588などが用いられてもよい。
In the first embodiment described above, a method using GPS is applied as a method of time synchronization between the switch 10 and the master 60. However, any method may be used, for example, a method of time synchronization in a network. NTP or IEEE 1588 may be used.
また、スイッチ10とマスタ60とは、実施例1のタイムテーブル(全体タイムテーブル235及び個別タイムテーブル236)を用いて時刻が同期されてもよい。例えば、スケジュールサーバ20から、時刻2354"000"から時刻2354"001"の間、時刻同期用のトリガ信号(ビット)を全てのスイッチ10及びマスタ60が受信できるように、リソース割当モジュール233は、全体タイムテーブル235を生成する。そして、当該トリガ信号を受信することによって、スイッチ10又はマスタ60は、時刻を補正し、時刻を同期させることができる。
Also, the time of the switch 10 and the master 60 may be synchronized using the time table of the first embodiment (the entire time table 235 and the individual time table 236). For example, the resource allocation module 233 may receive a trigger signal (bit) for time synchronization from the schedule server 20 between time 2354 “000” and time 2354 “001” so that all the switches 10 and the master 60 can receive the time synchronization trigger signal (bit). The entire time table 235 is generated. Then, by receiving the trigger signal, the switch 10 or the master 60 can correct the time and synchronize the time.
スイッチ10に、所定の期間、当該スイッチ10を1入力多出力とするように(例えば、一つのマスタ60から入力された制御フレームを、複数のスイッチ10又は複数の機器に転送するように)設定することによって、物理的な経路で直結された任意の形状のネットワークシステムを構築することができる。実施例2のスケジュールサーバ20は、スイッチ10が1入力多出力となるように、全体タイムテーブル235及び個別タイムテーブル236を生成する。
The switch 10 is set so that the switch 10 has one input and multiple outputs for a predetermined period (for example, a control frame input from one master 60 is transferred to a plurality of switches 10 or a plurality of devices). By doing so, it is possible to construct a network system of an arbitrary shape directly connected by a physical route. The schedule server 20 according to the second embodiment generates the entire time table 235 and the individual time table 236 so that the switch 10 has one input and multiple outputs.
実施例2のスケジュールサーバ20、スイッチ10、及びマスタ60は、実施例1のスケジュールサーバ20、スイッチ10及びマスタ60と同じ機能及び構成を有する。
The schedule server 20, the switch 10, and the master 60 of the second embodiment have the same functions and configurations as the schedule server 20, the switch 10, and the master 60 of the first embodiment.
図27は、本実施例2の鉄道運行管理システムに適用された通信システムを示す説明図である。
FIG. 27 is an explanatory diagram showing a communication system applied to the railway operation management system of the second embodiment.
実施例2の通信システムは、T-LAN(#1)及びT-LAN(#2)を含む。T-LAN(#1)のECマスタは、マスタ60a(Cont_α)であり、T-LAN(#2)のECマスタは、マスタ60b(Cont_β)である。また、T-LANの各々は、スレーブ7として、信号機71及びポインタ72を含む。
The communication system according to the second embodiment includes T-LAN (# 1) and T-LAN (# 2). The EC master of T-LAN (# 1) is master 60a (Cont_α), and the EC master of T-LAN (# 2) is master 60b (Cont_β). Each T-LAN includes a signal device 71 and a pointer 72 as the slave 7.
さらに、実施例2の通信システムは、スイッチ10a~スイッチ10h(識別子:SW_A~SW_H)を含む。また、スイッチ10dにはスケジュールサーバ20が接続される。
Furthermore, the communication system according to the second embodiment includes switches 10a to 10h (identifiers: SW_A to SW_H). The schedule server 20 is connected to the switch 10d.
実施例2のT-LAN(#1)は、リング状の鉄道路線における運行を管理するためのネットワークであり、実施例2のT-LAN(#2)は、直線上の鉄道路線における運行を管理するためのネットワークである。鉄道路線の各々には、スレーブ7(信号機71及びポインタ72)が設置され、スレーブ7を制御することによって、マスタ60は鉄道路線の運行を管理する。
The T-LAN (# 1) of the second embodiment is a network for managing the operation on the ring-shaped railway line, and the T-LAN (# 2) of the second example is operated on the straight railway line. It is a network for management. Each of the railway lines is provided with a slave 7 (signal 71 and pointer 72). By controlling the slave 7, the master 60 manages the operation of the railway line.
T-LAN(#1)が管理する鉄道路線と、T-LAN(#2)が管理する鉄道路線とは、一部において重複しており、T-LAN(#1)及びT-LAN(#2)に設置されるスイッチ10、及び、スレーブ7も一部が重複する。実施例2において、T-LAN(#1)及びT-LAN(#2)のネットワークは、鉄道路線の形状とは無関係に敷設される。しかし、マスタ60の各々が、スイッチ10を経由して制御フレームを各スレーブ7に送信することができるように、実施例2のネットワークは敷設されている。
The railway lines managed by the T-LAN (# 1) and the railway lines managed by the T-LAN (# 2) partially overlap, and the T-LAN (# 1) and the T-LAN (# A part of the switch 10 and the slave 7 installed in 2) overlap. In the second embodiment, the T-LAN (# 1) and T-LAN (# 2) networks are laid regardless of the shape of the railway line. However, the network of the second embodiment is laid so that each master 60 can transmit a control frame to each slave 7 via the switch 10.
実施例2のT-LAN(#1)及びT-LAN(#2)における、マスタ60からスレーブ7の各々までの経路は、オペレータ等によってあらかじめ定められる。このため、スケジュールサーバ20のリソース割当モジュール233は、図12に示すステップ106において、あらかじめ定められた経路をT-LANに割り当てる経路に決定する。しかし、ステップ106において、T-LANの各々の経路が物理的に重複すると判定された場合、リソース割当モジュール233は、ステップ110においてT-LANが有効な期間を重複させないように全体タイムテーブル235のエントリを調整する。
In the T-LAN (# 1) and T-LAN (# 2) of the second embodiment, the route from the master 60 to each of the slaves 7 is determined in advance by an operator or the like. Therefore, the resource allocation module 233 of the schedule server 20 determines a predetermined route as a route to be assigned to the T-LAN in step 106 shown in FIG. However, if it is determined in step 106 that the respective routes of the T-LAN are physically duplicated, the resource allocation module 233 determines that the time period in which the T-LAN is valid in step 110 is not duplicated in the entire time table 235. Adjust the entry.
実施例2のT-LAN(#1)とT-LAN(#2)とは、経路の一部が重複するため、リソース割当モジュール233は、ステップ110において、T-LAN(#1)が有効になる期間とT-LAN(#2)が有効になる期間とに異なる期間を割り当てる。
In the T-LAN (# 1) and T-LAN (# 2) of the second embodiment, a part of the route overlaps, so that the resource allocation module 233 determines that the T-LAN (# 1) is effective in Step 110. A different period is assigned to the period during which T-LAN (# 2) becomes valid.
マスタ60及びスイッチ10は、スケジュールサーバ20によって生成された個別タイムテーブル236を用いて、鉄道路線(T-LAN)ごとに割り当てられた期間において、各T-LANの制御フレームを転送する。このため、実施例2の鉄道運行管理システムの管理者は、リアルタイムネットワークを鉄道路線毎に設置する必要がなく、ネットワークのリソースを有効に活用できる。
The master 60 and the switch 10 use the individual time table 236 generated by the schedule server 20 to transfer the control frame of each T-LAN during the period assigned to each railway line (T-LAN). For this reason, the administrator of the railway operation management system according to the second embodiment does not need to install a real-time network for each railway line, and can effectively use network resources.
また、実施例2の管理者は、新しい鉄道路線が作られた場合であっても、新しい鉄道路線専用のネットワーク(具体的には、スイッチ10及びスレーブ7)を敷設する必要がなく、構築情報29及び初期情報234を設定することによって、自由に運行管理用のリアルタイムネットワークを生成することができる。
Further, the administrator of the second embodiment does not need to lay a network dedicated to a new railway line (specifically, the switch 10 and the slave 7) even when a new railway line is created. By setting 29 and initial information 234, a real-time network for operation management can be freely generated.
さらに、実施例2の鉄道運行管理システムが、実施例1の通信システムと異なる点は、実施例2の鉄道運行管理システムは、実施例1の通信システムのEtherCatと異なり、制御フレームをマスタ60に戻す必要がない点である。各マスタ60から送信された制御フレームは、信号機71及びポインタ72の各々に到達した後、スイッチ10及びマスタ50へ転送されない。
Furthermore, the railway operation management system of the second embodiment is different from the communication system of the first embodiment in that the railway operation management system of the second embodiment differs from the EtherCat of the communication system of the first embodiment in that the control frame is set to the master 60. There is no need to return it. The control frame transmitted from each master 60 is not transferred to the switch 10 and the master 50 after reaching each of the traffic light 71 and the pointer 72.
従って、スケジュールサーバ20は、スイッチ10が、制御フレームを複製し、複数の機器に制御フレームを転送するようにタイムテーブルを生成することが可能である。これによって、スケジュールサーバ20は、スイッチ10に制御フレームをマルチキャストさせることができる。
Therefore, the schedule server 20 can generate a time table so that the switch 10 duplicates the control frame and transfers the control frame to a plurality of devices. As a result, the schedule server 20 can cause the switch 10 to multicast the control frame.
図28Aは、本実施例2の全体タイムテーブル235を示す説明図である。
FIG. 28A is an explanatory diagram illustrating the entire time table 235 according to the second embodiment.
図28Aに示す全体タイムテーブル235は、初期情報234の切替期間として1msが設定され、初期情報234の繰り返し周期として20msが設定された場合に生成される。また、図28Aに示す全体タイムテーブル235は、T-LAN(#1)及びT-LAN(#2)の通信期間294及び通信周期295がすべて10msに設定された場合に生成される。
The entire time table 235 shown in FIG. 28A is generated when 1 ms is set as the switching period of the initial information 234 and 20 ms is set as the repetition period of the initial information 234. The overall time table 235 shown in FIG. 28A is generated when the communication period 294 and the communication cycle 295 of T-LAN (# 1) and T-LAN (# 2) are all set to 10 ms.
このため、図28Aに示す全体タイムテーブル235によれば、時刻2354が"000"から"009"までの間、T-LAN(#1)は有効であり、時刻2354が"010"から"019"までの間、T-LAN(#2)は有効である。
Therefore, according to the entire time table 235 shown in FIG. 28A, the T-LAN (# 1) is valid during the time 2354 from “000” to “009”, and the time 2354 is changed from “010” to “019”. Until then, T-LAN (# 2) is effective.
図28Bは、本実施例2の個別タイムテーブル236の一部を示す説明図である。
FIG. 28B is an explanatory diagram illustrating a part of the individual time table 236 according to the second embodiment.
図28Bに示す個別タイムテーブル236は、実施例2においてリソース割当モジュール233が生成したテーブルの一部であり、スイッチ10dの個別タイムテーブル236d、スイッチ10hの個別タイムテーブル236h及びスイッチaの個別タイムテーブル236aである。
The individual time table 236 shown in FIG. 28B is a part of the table generated by the resource allocation module 233 in the second embodiment. The individual time table 236d for the switch 10d, the individual time table 236h for the switch 10h, and the individual time table for the switch a. 236a.
例えば、スケジュールサーバ20に、スイッチ10dは、T-LAN(#1)の鉄道路線上のスイッチ10c、スイッチ10e、スイッチ10f及びスイッチ10hに制御フレームを転送することがあらかじめ設定されている場合を示す。
For example, the schedule server 20 shows a case where the switch 10d is set in advance to transfer the control frame to the switch 10c, the switch 10e, the switch 10f, and the switch 10h on the railway line of T-LAN (# 1). .
この場合、リソース割当モジュール233は、スイッチ10dがマスタ60aと通信するためのポート"2"と、スイッチ10c、スイッチ10e及びスイッチ10fとスイッチ10dとが通信するためのポート"4"、"5"及び"6"とを組み合せ、このポートの組合せを、ステップ109において個別タイムテーブル236dに格納する。
In this case, the resource allocation module 233 uses the port “2” for the switch 10d to communicate with the master 60a and the ports “4” and “5” for the switch 10c, the switch 10e and the switch 10f to communicate with the switch 10d. And “6” are combined, and this port combination is stored in the individual time table 236d in step 109.
そして、スイッチ10dのスイッチングモジュール193は、ステップ1934において、個別タイムテーブル236dの時刻2361が示す時刻"000"-"009"に、ポート"2"から受信した制御フレームを三つに複製する。そして、複製された制御フレームの各々を、個別タイムテーブル236dを、ポート"4"、"5"及び"6"から出力させる。
In step 1934, the switching module 193 of the switch 10d duplicates three control frames received from the port “2” at the time “000”-“009” indicated by the time 2361 of the individual time table 236d. Each of the duplicated control frames is output from the ports “4”, “5”, and “6” in the individual time table 236d.
実施例2によれば、スイッチ10に制御フレームをマルチキャストさせることにより、広範なネットワークにおいて、リアルタイムに制御フレームを転送できる。また、制御フレームをマルチキャストさせることにより、複数のスレーブが経路を共有できるため、ネットワークの利用効率が向上する。
According to the second embodiment, the control frame can be transferred in real time in a wide range of networks by multicasting the control frame to the switch 10. In addition, by multicasting the control frame, a plurality of slaves can share a route, so that the network utilization efficiency is improved.
なお、前述の実施例2において、T-LANに割り当てられる経路はあらかじめ定められていたが、スケジュールサーバ20は、通信システムに備わるマスタ60、スイッチ10、及びスレーブ7の接続関係を示すネットワークトポロジから、経路を検索してもよい。
In the second embodiment, the route assigned to the T-LAN is determined in advance. However, the schedule server 20 is based on the network topology indicating the connection relationship between the master 60, the switch 10, and the slave 7 provided in the communication system. The route may be searched.
また、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. The above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
また、前述の各構成、機能、処理部、処理手順等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよい。また、前述の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現されてもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、及びファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、もしくは、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、又は、ICカード、SDカード、若しくは、DVD等の記録媒体に置くことができる。
In addition, each of the above-described configurations, functions, processing units, processing procedures, and the like may be realized in hardware by designing a part or all of them, for example, with an integrated circuit. Each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by the processor interpreting and executing a program that realizes each function. Information such as programs, tables, and files that realize each function is stored in a memory, a hard disk, a recording device such as SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, SD card, or DVD. be able to.
また、制御線及び情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線及び情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
Also, the control lines and information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. Actually, it may be considered that almost all the components are connected to each other.
広範囲の社会インフラに、リアルタイムな通信が保証された複数のネットワークを有する制御システムを適用できる。
∙ A control system having multiple networks with guaranteed real-time communication can be applied to a wide range of social infrastructure.
Claims (15)
- 複数のネットワーク装置と、前記複数のネットワーク装置に接続されるスケジュールサーバとを有するネットワークシステムであって、
前記複数のネットワーク装置の各々は、他のネットワーク装置と同期された第1の時刻を提供するクロックと、複数のポートと、を有し、
前記スケジュールサーバは、
前記複数のネットワーク装置がフレームを転送する経路を決定し、前記決定された経路が通過する前記ポートの組合せと前記フレームを転送する時刻とを示す第1のスケジュールを生成するリソース割当部と、
前記第1のスケジュールを、前記複数のネットワーク装置に配信する配信部と、を有し、
前記複数のネットワーク装置の各々は、
前記スケジュールサーバから前記第1のスケジュールを受信する受信部と、
前記第1のスケジュールを参照し、前記第1の時刻が前記第1のスケジュールが示す時刻である場合、前記第1のスケジュールが示す前記ポートの組合せの一方のポートに入力されたフレームを、当該組合せの他方のポートからそのまま出力させるスイッチ部と、を有することを特徴とするネットワークシステム。 A network system having a plurality of network devices and a schedule server connected to the plurality of network devices,
Each of the plurality of network devices includes a clock that provides a first time synchronized with the other network devices, and a plurality of ports.
The schedule server
A resource allocation unit that determines a path through which the plurality of network devices transfer frames, and generates a first schedule indicating a combination of the ports through which the determined path passes and a time at which the frames are transferred;
A distribution unit that distributes the first schedule to the plurality of network devices;
Each of the plurality of network devices is
A receiving unit for receiving the first schedule from the schedule server;
With reference to the first schedule, when the first time is the time indicated by the first schedule, the frame input to one port of the port combination indicated by the first schedule is And a switch unit that outputs the data as it is from the other port of the combination. - 請求項1に記載のネットワークシステムであって、
前記複数のスイッチ部は、
前記第1の時刻が第1のスケジュールが示す時刻である場合、前記第1のスケジュールが示すポートの組合せの一方のポートに入力されたフレームを、当該入力されたフレームからアドレス情報を読み出すことなく、当該組合せの他方のポートからそのまま出力させ、
前記第1の時刻が前記第1のスケジュールが示す時刻以外の時刻である場合、受信したフレームのアドレス情報を読み出し、前記読み出されたアドレス情報に従って、前記受信したフレームを転送することを特徴とするネットワークシステム。 The network system according to claim 1,
The plurality of switch units are:
When the first time is a time indicated by the first schedule, a frame input to one port of the combination of ports indicated by the first schedule is read without reading address information from the input frame. , Output as is from the other port of the combination,
When the first time is a time other than the time indicated by the first schedule, the address information of the received frame is read, and the received frame is transferred according to the read address information. Network system. - 請求項1又は2に記載のネットワークシステムであって、
前記リソース割当部は、一つの第1のポートと複数の第2のポートとの組合せを含む前記第1のスケジュールを生成し、
前記複数のスイッチ部は、
前記第1の時刻が前記第1のスケジュールが示す時刻である場合、前記第1のポートに入力されたフレームを、前記複数の第2のポートの数分、複製し、
前記複製された複数のフレームを前記複数の第2のポートからそのまま出力させることを特徴とするネットワークシステム。 The network system according to claim 1 or 2,
The resource allocation unit generates the first schedule including a combination of one first port and a plurality of second ports;
The plurality of switch units are:
When the first time is the time indicated by the first schedule, the frame input to the first port is duplicated by the number of the plurality of second ports,
A network system, wherein the plurality of duplicated frames are output as they are from the plurality of second ports. - 請求項3に記載のネットワークシステムであって、
前記ネットワークシステムは、前記複数のネットワーク装置に接続されるマスタ装置を、さらに有し、
前記リソース割当部は、前記マスタ装置がフレームを出力する時刻を示す第2のスケジュールを生成し、
前記配信部は、前記第2のスケジュールを前記マスタ装置に配信し、
前記マスタ装置は、
前記第1の時刻と同期された第2の時刻を提供するクロックと、
前記第2のスケジュールを参照し、前記第2の時刻が前記第2のスケジュールが示す時刻である場合、フレームを出力する送信部と、を有することを特徴とするネットワークシステム。 The network system according to claim 3,
The network system further includes a master device connected to the plurality of network devices,
The resource allocation unit generates a second schedule indicating a time at which the master device outputs a frame,
The delivery unit delivers the second schedule to the master device;
The master device is
A clock providing a second time synchronized with the first time;
A network system comprising: a transmission unit that refers to the second schedule and outputs a frame when the second time is a time indicated by the second schedule. - 請求項4に記載のネットワークシステムであって、
前記リソース割当部は、
前記複数のネットワーク装置が第1のフレームを転送する第1の経路と第2のフレームを転送する第2の経路とを決定し、
前記第1の経路の少なくとも一部と前記第2の経路の少なくとも一部とが重複する場合、前記第2のフレームを転送する時刻と、前記第1のフレームを転送する時刻とを、異なる時刻に決定し、
前記第1の経路が通過するポートの組合せと、前記決定された第1のフレームを転送する時刻と、前記第2の経路が通過するポートの組合せと、前記決定された第2のフレームを転送する時刻と、を示す第1のスケジュールを生成することを特徴とするネットワークシステム。 The network system according to claim 4, wherein
The resource allocation unit
A plurality of network devices determining a first path for transferring a first frame and a second path for transferring a second frame;
When at least a part of the first path and at least a part of the second path overlap, a time at which the second frame is transferred is different from a time at which the first frame is transferred. Decided on
A combination of ports through which the first path passes, a time at which the determined first frame is transferred, a combination of ports through which the second path passes, and a transfer of the determined second frame And generating a first schedule indicating a time to perform. - 請求項5に記載のネットワークシステムであって、
前記スケジュールサーバは、前記第1のスケジュール及び前記第2のスケジュールを適用する時刻を示す適用スケジュールを保持し、
前記配信部は、前記適用スケジュールを前記複数のネットワーク装置及び前記マスタ装置に配信し、
前記複数のスイッチ部は、前記第1の時刻が前記適用スケジュールが示す時刻である場合、前記受信した第1のスケジュールを参照し、
前記送信部は、前記第2の時刻が前記適用スケジュールが示す時刻である場合、前記受信した第2のスケジュールを参照することを特徴とするネットワークシステム。 The network system according to claim 5,
The schedule server holds an application schedule indicating a time to apply the first schedule and the second schedule;
The distribution unit distributes the application schedule to the plurality of network devices and the master device,
The plurality of switch units refer to the received first schedule when the first time is a time indicated by the application schedule,
The transmission system refers to the received second schedule when the second time is a time indicated by the application schedule. - 複数のネットワーク装置と、前記複数のネットワーク装置に接続されるスケジュールサーバとを有するネットワークシステムにおける通信方法であって、
前記複数のネットワーク装置の各々は、受信部と、スイッチ部と、他のネットワーク装置と同期された第1の時刻を提供するクロックと、複数のポートと、を有し、
前記スケジュールサーバは、第1のプロセッサを有し、
前記方法は、
前記第1のプロセッサが、前記複数のネットワーク装置がフレームを転送する経路を決定し、前記決定された経路が通過する前記ポートの組合せと前記フレームを転送する時刻とを示す第1のスケジュールを生成するリソース割当手順と、
前記第1のプロセッサが、前記第1のスケジュールを、前記複数のネットワーク装置に配信する配信手順と、
前記複数の受信部が、前記スケジュールサーバから前記第1のスケジュールを受信する第1の手順と、
前記複数のスイッチ部が、前記第1のスケジュールを参照し、前記第1の時刻が前記第1のスケジュールが示す時刻である場合、前記第1のスケジュールが示す前記ポートの組合せの一方のポートに入力されたフレームを、当該組合せの他方のポートからそのまま出力させる第2の手順と、を含むことを特徴とする通信方法。 A communication method in a network system having a plurality of network devices and a schedule server connected to the plurality of network devices,
Each of the plurality of network devices includes a receiving unit, a switch unit, a clock that provides a first time synchronized with another network device, and a plurality of ports.
The schedule server has a first processor;
The method
The first processor determines a route through which the plurality of network devices transfer frames, and generates a first schedule indicating a combination of the ports through which the determined route passes and a time to transfer the frames Resource allocation procedure
A delivery procedure in which the first processor delivers the first schedule to the plurality of network devices;
A first procedure in which the plurality of receiving units receive the first schedule from the schedule server;
When the plurality of switch units refer to the first schedule and the first time is a time indicated by the first schedule, one of the port combinations indicated by the first schedule is set to one port. And a second procedure for outputting the input frame as it is from the other port of the combination. - 請求項7に記載の通信方法であって、
前記第2の手順は、
前記第1の時刻が第1のスケジュールが示す時刻である場合、前記複数のスイッチ部が、前記第1のスケジュールが示すポートの組合せの一方のポートに入力されたフレームを、当該入力されたフレームからアドレス情報を読み出すことなく、当該組合せの他方のポートからそのまま出力させ、
前記第1の時刻が前記第1のスケジュールが示す時刻以外の時刻である場合、前記複数のスイッチ部が、受信したフレームのアドレス情報を読み出し、前記読み出されたアドレス情報に従って、前記受信したフレームを転送する手順と、を含むことを特徴とする通信方法。 The communication method according to claim 7, wherein
The second procedure is:
When the first time is a time indicated by the first schedule, the plurality of switch units change the frame input to one port of the port combination indicated by the first schedule to the input frame. Without reading out the address information from the other port of the combination,
When the first time is a time other than the time indicated by the first schedule, the plurality of switch units read address information of the received frame, and the received frame is read according to the read address information. And a procedure for transferring the communication method. - 請求項7又は8に記載の通信方法であって、
前記リソース割当手順は、前記第1のプロセッサが、一つの第1のポートと複数の第2のポートとの組合せを含む前記第1のスケジュールを生成する手順を含み、
前記第2の手順は、
前記第1の時刻が前記第1のスケジュールが示す時刻である場合、前記複数のスイッチ部が、前記第1のポートに入力されたフレームを、前記複数の第2のポートの数分、複製する手順と、
前記複数のスイッチ部が、前記複製された複数のフレームを前記複数の第2のポートからそのまま出力させる手順と、を含むことを特徴とする通信方法。 The communication method according to claim 7 or 8,
The resource allocation procedure includes a procedure in which the first processor generates the first schedule including a combination of one first port and a plurality of second ports;
The second procedure is:
When the first time is a time indicated by the first schedule, the plurality of switch units replicates the frame input to the first port by the number of the plurality of second ports. Procedure and
A communication method comprising: a step in which the plurality of switch units output the plurality of duplicated frames as they are from the plurality of second ports. - 請求項9に記載の通信方法であって、
前記ネットワークシステムは、前記複数のネットワーク装置に接続されるマスタ装置を、さらに有し、
前記マスタ装置は、第2のプロセッサと、前記第1の時刻と同期された第2の時刻を提供するクロックと、を有し、
前記リソース割当手順は、前記第1のプロセッサが、前記マスタ装置がフレームを出力する時刻を示す第2のスケジュールを生成する手順を含み、
前記配信手順は、前記第1のプロセッサが、前記第2のスケジュールを前記マスタ装置に配信する手順を含み、
前記方法は、前記第2のプロセッサが、前記第2のスケジュールを参照し、前記第2の時刻が前記第2のスケジュールが示す時刻である場合、フレームを出力する送信手順を含むことを特徴とする通信方法。 The communication method according to claim 9, comprising:
The network system further includes a master device connected to the plurality of network devices,
The master device includes a second processor and a clock for providing a second time synchronized with the first time;
The resource allocation procedure includes a procedure in which the first processor generates a second schedule indicating a time at which the master device outputs a frame;
The delivery procedure includes a procedure in which the first processor delivers the second schedule to the master device,
The method includes a transmission procedure in which the second processor refers to the second schedule and outputs a frame when the second time is a time indicated by the second schedule. Communication method. - 請求項10に記載の通信方法であって、
前記リソース割当手順は、
前記第1のプロセッサが、前記複数のネットワーク装置が第1のフレームを転送する第1の経路と第2のフレームを転送する第2の経路とを決定する手順と、
前記第1のプロセッサが、前記第1の経路の少なくとも一手順と前記第2の経路の少なくとも一手順とが重複する場合、前記第2のフレームを転送する時刻と、前記第1のフレームを転送する時刻とを、異なる時刻に決定する手順と、
前記第1のプロセッサが、前記第1の経路が通過するポートの組合せと、前記決定された第1のフレームを転送する時刻と、前記第2の経路が通過するポートの組合せと、前記決定された第2のフレームを転送する時刻と、を示す第1のスケジュールを生成する手順と、を含むことを特徴とする通信方法。 The communication method according to claim 10, comprising:
The resource allocation procedure includes:
A procedure in which the first processor determines a first path through which the plurality of network devices transfer a first frame and a second path through which a second frame is transferred;
When at least one procedure of the first route and at least one procedure of the second route overlap, the first processor transfers the second frame and the first frame. A procedure for determining a different time to be
The first processor determines the combination of ports through which the first path passes, the time to transfer the determined first frame, and the combination of ports through which the second path passes. And a procedure for generating a first schedule indicating the time for transferring the second frame. - 請求項11に記載の通信方法であって、
前記スケジュールサーバは、前記第1のスケジュール及び前記第2のスケジュールを適用する時刻を示す適用スケジュールを保持し、
前記配信手順は、前記第1のプロセッサが、前記適用スケジュールを前記複数のネットワーク装置及び前記マスタ装置に配信する手順を含み、
前記第2の手順は、前記複数のスイッチ部が、前記第1の時刻が前記適用スケジュールが示す時刻である場合、前記受信した第1のスケジュールを参照する手順を含み、
前記送信手順は、前記第2のプロセッサが、前記第2の時刻が前記適用スケジュールが示す時刻である場合、前記受信した第2のスケジュールを参照する手順を含むことを特徴とする通信方法。 The communication method according to claim 11, comprising:
The schedule server holds an application schedule indicating a time to apply the first schedule and the second schedule;
The distribution procedure includes a procedure in which the first processor distributes the application schedule to the plurality of network devices and the master device,
The second procedure includes a procedure in which the plurality of switch units refer to the received first schedule when the first time is a time indicated by the application schedule,
The transmission procedure includes a procedure in which the second processor refers to the received second schedule when the second time is a time indicated by the application schedule. - フレームを転送するネットワーク装置であって、
時刻を提供するクロックと、
複数のポートと、
フレームを転送する経路が通過する前記ポートの組合せと前記フレームを転送する時刻とを示す第1のスケジュールを、スケジュールサーバから受信する受信部と、
前記第1のスケジュールを参照し、前記クロックが提供する時刻が前記第1のスケジュールが示す時刻である場合、前記第1のスケジュールが示す前記ポートの組合せの一方のポートに入力されたフレームを、当該組合せの他方のポートからそのまま出力させるスイッチ部と、を有することを特徴とするネットワーク装置。 A network device for forwarding frames,
A clock that provides time, and
Multiple ports,
A receiving unit that receives, from a schedule server, a first schedule indicating a combination of the ports through which a path for transferring a frame passes and a time for transferring the frame;
With reference to the first schedule, and when the time provided by the clock is the time indicated by the first schedule, a frame input to one port of the port combination indicated by the first schedule, And a switch unit that outputs the data as it is from the other port of the combination. - 請求項13に記載のネットワーク装置であって、
前記スイッチ部は、
前記クロックが提供する時刻が第1のスケジュールが示す時刻である場合、前記第1のスケジュールが示すポートの組合せの一方のポートに入力されたフレームを、当該入力されたフレームからアドレス情報を読み出すことなく、当該組合せの他方のポートからそのまま出力させ、
前記クロックが提供する時刻が前記第1のスケジュールが示す時刻以外の時刻である場合、受信したフレームのアドレス情報を読み出し、前記読み出されたアドレス情報に従って、前記受信したフレームを転送することを特徴とするネットワーク装置。 14. The network device according to claim 13, wherein
The switch part is
When the time provided by the clock is the time indicated by the first schedule, the address information of the frame input to one port of the port combination indicated by the first schedule is read from the input frame. And output it directly from the other port of the combination,
When the time provided by the clock is a time other than the time indicated by the first schedule, the address information of the received frame is read, and the received frame is transferred according to the read address information. Network device. - 請求項13又は14に記載のネットワーク装置であって、
前記受信部は、一つの第1のポートと複数の第2のポートとの組合せを含む前記第1のスケジュールを受信し、
前記スイッチ部は、
前記クロックが提供する時刻が前記第1のスケジュールが示す時刻である場合、前記第1のポートに入力されたフレームを、前記複数の第2のポートの数分、複製し、
前記複製された複数のフレームを前記複数の第2のポートからそのまま出力させることを特徴とするネットワーク装置。 The network device according to claim 13 or 14,
The receiving unit receives the first schedule including a combination of one first port and a plurality of second ports;
The switch part is
When the time provided by the clock is the time indicated by the first schedule, the frame input to the first port is duplicated by the number of the plurality of second ports,
The network apparatus, wherein the plurality of duplicated frames are output as they are from the plurality of second ports.
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PCT/JP2013/061030 WO2014167703A1 (en) | 2013-04-12 | 2013-04-12 | Network system, communication method, and network device |
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