环式以太网系统、环式交换集线器及它们的控制方法

专利名称：环式以太网系统、环式交换集线器及它们的控制方法
技术领域：
本发明涉及以太网(注册商标)通信技术，特别涉及采用了多个子环的环式以太 网通信技术。
背景技术：
在对大楼设备、工厂设备进行监控的监控系统中，以具有信息收集功能、控制功能 等各种功能的通信设备作为节点，经由通信网络进行连接，根据来自这些节点的信息，利用 中央监视装置对各个设备进行监控。在这样的监控系统中，以太网被用为通信网络。利用以太网连接多个节点时，基本上是使各节点分别连接在集线器、交换集线器 上的星形配线方式。这样的星形配线方式适合于规模比较小的办公环境，但未必适合于大 楼设备、工厂设备等大规模设备。其理由是因为在星形配线方式中，需要分别通过单独的配 线集线器和交换集线器与各节点连接，在大范围设置节点时，连结节点间的配线复杂化，配 线工程、维护的作业负担增大。在这样的以太网中，用搭接配线方式连接各节点的环式以太网被提出。此环 式以太网利用回避通信路径内的环拓扑引起的通信错误的STP(生成树协议=Sparming Tree Protocol/IEEE 802. ID)功能、和对其进行改善的 RSTP (快速 STP :Rapid STP/IEEE 802. Iw)功能等网络控制功能，能够实现系统的冗余化。图9是典型的环式以太网系统的构成例。这里，多个节点N经由环式以太网交换 集线器被连接到环L。通常，利用被搭载在以太网交换集线器上的RSTP、STP等网络控制 功能，从环连接的节点中选择1个根节点R，通过在此根节点R和其他节点间交换被称为 BPUD(Bridge Protocol DataUnit 网桥协议数据单元)的网络控制信息，并根据节点间的 环成本设定树拓扑的现用系统通信路径。此时，对现用系统通信路径以外的无需路径，通过阻塞该节点的端口，而设定为故 障时的备用系统通信路径。在图9的例子中，作为从根节点R到节点m的路径，可考虑逆时针转和顺时针转。 此时，当逆时针转的成本比顺时针转低时，选择逆时针转的路径作为现用系统通信路径。因 此，从节点m到节点N2的路径变为无需路径，位于此无需路径的端点上的任一个的节点m 或节点N2被阻塞。因此，由环拓扑组成的原来的环L被变更为由从根节点R到节点m及 到节点N2的2个分支路径组成的树拓扑。 因此，即使是物理上形成了环拓扑的网络，也能回避数据縛环路的发生。另外，当 任一节点上变得不能接收根节点R定期发送的BPUD时，可判断在根节点R和该节点间的路 径上发生了故障。这样的情况下从该节点向与根节点R相反的方向发送再构筑请求。对应 此再构筑请求的接收，阻塞的节点解除该阻塞。由此，被阻塞的备用系统通信路径被利用， 新通信路径被再构筑。因此，在图9的例子中，当地点P发生了故障时，从节点N3发送再构筑请求，通过 节点m地点B的阻塞被解除，从根节点R到节点N3的新路径被再构筑。
利用此环式以太网，用1个环实现了大楼设备、工厂设备等中采用的大规模以太 网时，由于所有的节点共有1个环，所以作为系统的可靠性下降。作为解决这样的课题的技术，提出了将各节点分配连接到多个子环上，利用一般 的交换集线器，相互连接这些子环的方法(例如参照专利文献1等)。由此，风险被分散到 各子环上，所以作为系统的可靠性被改善。在这样的以往技术中，由于物理上独立的子环通过一般的交换集线器连接，所以 在子环间不仅是用户数据、即使是网络控制用数据也能够相互进行通信。也就是说，不仅是 以太网通信，在网络控制上也形成了 1个域。因此，根据上述以往技术，在任意子环上发生的故障向其他子环传播，所以即使在 正常的子环上也因网络控制功能而执行通信路径的再构筑动作，所以存在暂时阻碍正常的 子环所连接的节点间的以太网通信的问题。图10是以往技术的环式以太网的构成例。这里，构成了 3个子环Ll L3，分别被 连接于交换集线器。此交换集线器与搭载在节点上的RSTP、STP等的网络控制功能对应，具 有将此网络控制功能中采用的BPUD、或再构筑请求在子环Ll L3间转发的功能。因此，在网络控制功能上，子环Ll L3被视为1个环，从子环Ll的根节点R发送 的BPUD也被转发给其他的子环L2、L3。这里，例如在环Ll的地点P发生了故障时，从节点m向节点N2发送再构筑请求， 位于节点m和节点N2间的地点Β上的阻塞被解除。由此，利用连结被阻塞的节点m和节 点N2的备用系统通信路径，再构筑从根节点R到节点m的新通信路径。此时，为了再构筑新的通信路径，即使在被连接到发生故障的子环Ll以外的子环 L2、L3上的各节点上也进行再构筑动作，所以与正常的子环连接的节点间的以太网通信会 被暂时地阻碍。[专利文献1]日本特开2006-174422号公报作为解决如上以往技术课题的关联技术，在环连接控制电路上，当从子环上接收 到包含冗余化控制处理用的控制信息的MAC帧时，限制该MAC帧向其他子环输出的方法被考虑图11是由关联技术组成的具有环式交换集线器的环式以太网的构成例。在此环 式交换集线器60上，对应2个子环51、52地设置的环连接控制电路61A、61B通过交换集线 器部62连接。在环连接控制电路61A、61B中，当从子环51、52 —端的端口接收到包含与子环51、 52有关的冗余化控制处理用的控制信息的MAC帧时，限制该MAC帧向交换集线器部62输 出，同时使该MAC帧输出给子环51、52的另一端的端口。由此，对于经由交换集线器部62连接的其他子环来说，能够抑制子环51、52上的 冗余化控制处理的影响。因此，即使任意的子环上发生了故障时，也能够维持正常的子环上 的以太网通信。然而，在这样的关联技术中，由于环式交换集线器承担子环间的桥接，所以变成了 以太网全体为非常关键的电路构成。因此，当在此环式交换集线器上发生了故障时，存在子 环间的通信断绝的问题。特别是大规模的环式以太网的场合，当主环上的环式交换集线器 发生了故障时，与该主环连接的其他子环的各节点都不能进行通信。因此，利用这样的关联技术也不能在环式以太网中取得充分的可靠性。

发明内容
本发明是用于解决这样的课题的，其目的在于，提供一种即使环式交换集线器上发生了故障时，也能够维持子环间的以太网通信的环式以太网系统、环式交换集线器、环连 接控制电路、环式以太网系统控制方法、环式交换集线器二重冗余化控制方法及环连接控 制方法。为了达到这样的目的，有关本发明的环式以太网系统，通过在使分别不同的多个 通信设备连接成环状的第1及第2子环间进行中继连接，来实现被连接到第1子环的通信 设备和被连接到第2子环的通信设备间的以太网通信，该环式以太网系统具备被串联连 接到第1子环交换集线器、并且被串联连接到第2子环的第1环式交换集线器；和被串联连 接到第1子环、并且被串联连接到第2子环的第2环式交换集线器，这些第1及第2环式交 换集线器根据相互交换的自己和对方的动作状态，进行二重冗余化控制处理，由此一方作 为现用系统动作，在第1及第2子环间进行中继连接，同时另一方作为待机系统动作，停止 第1及第2子环间的中继连接。另外，有关本发明的环式交换集线器是在上述环式以太网系统中用作第1(第2) 环式交换集线器的环式交换集线器，具备与第1子环串联连接的第1环连接控制电路、与第 2子环串联连接的第2环连接控制电路及中继连接这些第1及第2环连接控制电路的交换 集线器部，第1(第2)环连接控制电路包含经由交换集线器部与第2(第1)环连接控制电 路间交换内部动作监视帧，由此确认相互的正常性的内部动作监视功能；根据来自第2(第 1)环式交换集线器的电源状态信号，确认第2(第1)环式交换集线器的电源状态的对方电 源确认功能；通过第1 (第2)子环与第2 (第1)环式交换集线器间交换被扩展的BPUD帧， 由此确认相互的动作状态的对方动作监视功能；当自己的环式交换集线器以待机系统中动 作时，根据由内部动作监视功能确认的自己的环式交换集线器的正常性、由对方电源确认 功能确认的第2(第1)环式交换集线器的电源状态及由对方动作监视功能确认的第2(第
1)环式交换集线器的动作状态，决定自己的环式交换集线器是否将动作切换成现用系统的 动作模式的二重冗余化控制处理功能。此时，第1 (第2)环连接控制电路还包含比较由BPUD帧取得的对方MAC地址和 自己的MAC地址的MAC地址比较功能；根据自己的环式交换集线器的电源刚接通后或故障 刚修复后，由内部动作监视功能确认的自己的环式交换集线器的正常性、由对方电源确认 功能确认的第2 (第1)环式交换集线器的电源状态、由对方动作监视功能确认的第2 (第1) 环式交换集线器的动作状态及由MAC地址比较功能比较的MAC地址的比较结果，决定自己 的环式交换集线器在现用系统或待机系统的哪一个系统的动作模式下开始动作的初始化 处理功能。另外，有关本发明的环连接控制电路是在上述的环式交换集线器中用作第1(第
2)环连接控制电路的环连接控制电路，具备与第1(第2)的子环的一端连接，与通信设备 间收发MAC帧的第IMAC处理部；与上述第2 (第1)环式交换集线器连接，与该第2 (第1) 环式交换集线器间收发MAC帧的第2MAC处理部；与第1及第2MAC处理部连接，根据快速生 成树协议进行对第1(第2)子环的冗余化控制处理，并且包含内部动作监视功能、对方电源确认功能、二重冗余化控制处理功能的RSTP处理部；与交换集线器部连接、收发MAC帧的第 3MAC处理部；将分别由第IMAC处理部、第2MAC处理部及第3MAC处理部接收到的MAC帧根 据该MAC帧中包含的目的地信息，转发给第IMAC处理部、第2MAC处理部及第3MAC处理部 之一的转发处理部。第1及第2MAC处理部，在从第1 (第2)子环接收到包含与第1 (第2) 子环有关的冗余化控制处理用的控制信息的MAC帧时，限制该MAC帧向转发处理部输出，同 时将该MAC帧输出给RSTP处理部。有关本发明的环式以太网系统控制方法，是在通过在使分别不同的多个通信设备连接成环状的第1及第2子环间进行中继连接，实现被连接到第1子环的通信设备和被连 接到第2子环的通信设备间的以太网通信的环式以太网系统中采用的环式以太网系统控 制方法，环式以太网系统具备被串联连接到第1子环、并且被串联连接到第2子环的第1 环式交换集线器；和被串联连接到第1子环、并且被串联连接到第2子环的第2环式交换集 线器，执行这些第1及第2环式交换集线器相互交换自己和对方的动作状态的步骤，通过 这些第1及第2环式交换集线器根据自己和对方的动作状态进行二重冗余化控制处理，由 此执行一方作为现用系统动作，在第1及第2子环间进行中继连接，同时另一方作为待机系 统动作，停止第1及第2子环间的中继连接的步骤。另外，有关本发明的环式交换集线器二重冗余化控制方法，是在上述环式以太网 系统中作为第1(第2)环式交换集线器的环式交换集线器中被采用的环式交换集线器二重 冗余化控制方法，环式交换集线器具备与第1子环串联连接的第1环连接控制电路、与第2 子环串联连接的第2环连接控制电路和中继连接这些第1及第2环连接控制电路的交换集 线器部，第1(第2)环连接控制电路执行经由交换集线器部与第2(第1)环连接控制电路 间交换内部动作监视帧，由此确认相互的正常性的内部动作监视步骤；根据来自第2(第1) 的环式交换集线器的电源状态信号，确认第2(第1)环式交换集线器的电源状态的对方电 源确认步骤；经由第1(第2)子环与第2(第1)环式交换集线器间交换被扩展的BPUD帧， 由此确认相互的动作状态的对方动作监视步骤；当自己的环式交换集线器以待机系统动作 时，根据由内部动作监视步骤确认的自己的环式交换集线器的正常性、由对方电源确认步 骤确认的第2(第1)环式交换集线器的电源状态及由对方动作监视步骤确认的第2(第1) 环式交换集线器的动作状态，决定自己的环式交换集线器是否将动作切换成现用系统的动 作模式的二重冗余化控制处理步骤。此时，第1 (第2)环连接控制电路还可以执行MAC地址比较步骤，比较由BPUD帧 取得的对方MAC地址和自己的MAC地址；初始化处理步骤，根据在自己的环式交换集线器的 电源刚接通后或故障刚修复后，由内部动作监视功能确认的自己的环式交换集线器的正常 性、由对方电源确认功能确认的第2(第1)环式交换集线器的电源状态、由对方动作监视功 能确认的第2(第1)环式交换集线器的动作状态及由MAC地址比较功能比较的MAC地址的 比较结果，决定自己的环式交换集线器在现用系统或待机系统中的哪一个系统的动作模式 下开始动作。另外，有关本发明的环连接控制方法，是在上述环式交换集线器中作为第1(第2) 环连接控制电路的环连接控制电路中采用的环连接控制方法，具备第IMAC处理步骤，第 IMAC处理部经由第1 (第2)子环的一端，与通信设备间收发MAC帧 ’第2MAC处理步骤，第 2MAC处理部与第2(第1)环式交换集线器间收发MAC帧；STP处理步骤，RSTP处理部与第1及第2MAC处理部连接，根据快速生成树协议，进行对第1 (第2)子环的冗余化控制处理，而 且包含内部动作监视功能、对方电源确认功能、二重冗余化控制处理功能 ’第3MAC处理步 骤，第3MAC处理部与交换集线器部间收发MAC帧；转发处理步骤，转发处理部相互交换第1 及第2MAC处理部接收的来自第1 (第2)子环的MAC帧和第3MAC处理部接收的来自交换集 线器部的MAC帧，在第1及第2MAC处理步骤中，在从第1 (第2)子环接收到包含与第1 (第 2)子环有关的冗余化控制处理用的控制信息的MAC帧时，限制该MAC帧向转发处理部输出， 并且将该MAC帧输出给RSTP处理部。通过本发明，使连接2个子环的 环式交换集线器二重冗余化，所以即使一方的环 式交换集线器上发生了故障，利用正常的环式交换集线器也能维持子环间的以太网通信。因此，通过在每个子环上设置环连接控制电路，限制包含与各个子环有关的冗余 化控制处理用的控制信息的MAC帧向另一个子环转发，即使在抑制各个子环中的冗余化控 制处理的影响的情况下，也能够使子环间的以太网通信取得充分的可靠性。


图1是表示有关本实施方式的环式以太网系统及二重冗余化环式交换集线器的 构成的框图。图2是表示环连接控制电路的构成的框图。图3是RSTP处理部的环式交换集线器二重冗余化控制部分的构成例。图4是内部动作监视帧的构成例。图5是扩展BPUD帧的构成例。图6是表示环式交换集线器的动作模式的状态转换图。图7是表示环连接控制电路的初始化处理的流程图。图8是环连接控制电路的二重冗余化控制处理的流程图。图9是典型的环式以太网系统的构成例。图10是以往技术组成的环式以太网的构成例。图11是关联技术组成的环式以太网的构成例。附图标记说明1 一环式以太网系统10—环式交换集线器IOX—环式交换集线器(第1环式交换集线器)IOY—环式交换集线器(第2环式交换集线器)11 一环连接控制电路1IA—环连接控制电路(第1环连接控制电路)1IB—环连接控制电路(第2环连接控制电路)12—交换集线器部21—MAC处理部(第IMAC处理部)22—MAC处理部(第2MAC处理部)23—RSTP 处理部24—MAC处理部(第3MAC处理部)
25—转发处理部31—内部动作监视功能32—对方电源确认功能33—对方动作监视功能34 — MAC地址比较功能35—初始化处理功能36—二重冗余化控制处理功能50—子环51—子环(第1子环)52—子环(第2子环)
具体实施例方式以下对本发明的一实施方式，参照附图进行说明。(本实施方式的构成)首先，参照图1对有关本实施方式的环式交换集线器进行说明。图1是表示有关 本实施方式的环式以太网系统及二重冗余化环式交换集线器的构成的框图。该环式以太网系统1中设有被串联连接到子环(第1子环)51、并且被串联连接 到子环(第2子环)的环式交换集线器(第1环式交换集线器)IOX ；和被串联连接到子环 (第1子环)51、并且被串联连接到子环(第2子环)的环式交换集线器(第2环式交换集 线器)10Y。由此，环式以太网系统1，具有中继连接2个子环51、52的环式交换集线器通过2 个环式交换集线器IOX和环式交换集线器IOY被二重冗余化的构成。在本实施方式中，在这些环式交换集线器10XU0Y中，根据相互交换的自己和对 方的动作状态进行二重冗余化控制处理，一方作为现用系统动作使子环51、52间中继连 接，同时另一方作为待机系统动作，停止子环51、52间的中继连接。环式交换集线器10(10Χ、10Υ)上设有2个环连接控制电路(第1环连接控制电 路)IlA和环连接控制电路(第2环连接控制电路)IlB及中继连接这些电路的交换集线器 部12。在环连接控制电路IlAUlB上分别被设置了 2个端口 Ρ1、Ρ2。在子环51上多个通信设备(根节点R、节点N)被串联连接成环状，其环端点被连 接到位于环式交换集线器IOX的环连接控制电路IlA上的端口 Ρ2和位于环式交换集线器 IOY的环连接控制电路IlA上的端口 Ρ2。同样，在子环52上多个通信设备(根节点R、节点 N)被串联连接成环状，其环端点被连接到位于环式交换集线器IOX的环连接控制电路IlB 上的端口 Ρ2和位于环式交换集线器IOY的环连接控制电路IlB上的端口 Ρ2。另外，位于环式交换集线器IOX的环连接控制电路IlA上的端口 Pl和位于环式交 换集线器IOY的环连接控制电路IlA上的端口 Pl通过中继路53Α连接，通过子环51到一 方环端点的帧通过环式交换集线器10XU0Y及中继路53Α被中继到另一端。同样，位于环 式交换集线器IOX的环连接控制电路IlB上的端口 Pl和环式交换集线器IOY的环连接控 制电路IlB上的端口 Pl通过中继路53Β连接，通过子环52到一个环端点的帧，通过环式交 换集线器10Χ、IOY及中继路53Β被中继到另一端。
环式交换集线器10X、IOY根据自己及对方的动作状态，一方在现用系统中动作，另一方在待机系统中动作。在现用系统中动作时，通过交换集线器部12环51和环52间的通信变为可能，在待机系统中动作时，通过交换集线器部12，环51和环52间的通信被阻断。在本发明中，将现用系统中动作时的动作模式称为激活(ACTIVE)模式，将作为待机系统动作时的动作模式称为备用(BACKUP)模式。另外，电源投入后不久或故障恢复后不久执行的初始化处理中的动作模式称为初始(INITIAL)模式，故障发生时的动作模式称为故障(FAILURE)模式。电源投入后不久或故障恢复后不久的环式交换集线器10XU0Y的动作模式，在初始化处理中自动地被决定。作为此动作模式决定方法，例如有从对方的BPDU中取得对方MAC地址与自己的MAC地址比较，MAC地址小的一方在激活模式下开始动作，MAC地址大的一方在备用模式下开始动作的方法。另外，初始化处理后，环式交换集线器10XU0Y中在备用模式下动作的一侧执行二重冗余化控制处理，所以当在激活模式下动作中的一方发生了故障时，在备用模式下动作中的另一方开始在激活模式下动作。动作模式切换后，当故障修复时，用一方的环式交换集线器执行初始化处理，在备用模式下再开动作。[环连接控制电路]下面，参照图2对本实施方式涉及的环式交换集线器中采用的环连接控制电路的构成详细地进行说明。图2是表示环连接控制电路的构成的框图。此环连接控制电路11(11A、11B)由形成在半导体芯片上的电子电路构成，具有将环状地串联连接多个通信设备(根节点R、节点N)的子环50(51、52)连接到环式交换集线器10(10X、10Y)时的连接控制功能。在环连接控制电路11上作为主要的处理部，设有MAC处理部(第IMAC处理部)21、MAC处理部(第2MAC处理部)22、RSTP处理部23、MAC处理部(第3MAC处理部)24及转发处理部25。MAC处理部21通过环连接用的端口 P2与子环50的一端连接，具有与通信设备(根节点R、节点N)间收发MAC帧的功能；从子环50接收到包含与子环50相关的冗余化控制处理用的控制信息的MAC帧时，限制该MAC帧向转发处理部25输出的功能；及将包含冗余化控制处理用的控制信息的MAC帧输出给RSTP处理部23的功能。MAC处理部22通过环连接用的端口 Pl与对方环式交换集线器的端口 Pl连接，并具有与对方环式交换集线器间收发MAC帧的功能；从对方环式交换集线器上接收到与子环50有关的包含冗余化控制处理用的控制信息的MAC帧时，限制该MAC帧向转发处理部25输出的功能；及将包含冗余化控制处理用的控制信息的MAC帧输出给RSTP处理部23的功能。RSTP处理部23分别与MAC处理部21、22连接，具有根据RSTP (快速生成树协议)进行对子环50的冗余化控制处理的功能和进行环式交换集线器的二重冗余化控制的功能。冗余化控制处理例如有如上述的图9说明的、现用系统通信路径的设定处理、及对应现用系统通信路径上的故障发生的阻塞解除引起的向备用系统通信路径的切换处理等。
图3是RSTP处理部的环式交换集线器的二重冗余化控制部分的构成例。RSTP处理部23上作为用于二重冗余化控制处理的主要功能，设有内部动作监视功能31、对方电源 确认功能32、对方动作监视功能33、MAC地址比较功能34、初始化处理功能35及二重冗余 化控制处理功能36。内部动作监视功能31是通过交换集线器部12，在环连接控制电路IlAUlB间交换 内部动作监视帧(IHCF :Internal Health Check Frame)，而确认相互的正常性的功能。图4是内部动作监视帧的构成例。在此内部动作监视帧的构成例中，在包含目的 地MAC地址、发送方MAC地址及帧长的一般的MAC帧头上，被附加了表示自己的环连接控制 电路的动作状态的状态信息。对方电源确认功能32是根据来自对方环式交换集线器的电源状态信号(P0S : Power ON Status)确认对方环式交换集线器的电源状态的功能。对方动作监视功能33是通过中继路53A、53B，与对方环式交换集线器间通过扩展 BPDU 帧(BPDU_e =Bridge Protocol Data Unit external)交换相互的动作状态的功能。图5是扩展BPUD帧的构成例。此扩展BPUD帧的构成例中，在标准BPDU定义上被 附加了表示自己的环式交换集线器的动作状态的状态信息。MAC地址比较功能34，是比较通过对方动作监视功能33由扩展BPDU帧取得的对 方MAC地址和自己的MAC地址的功能。初始化处理功能35是电源刚接通后或故障刚恢复后执行初始化处理，根据自己 及对方的动作状态，决定动作开始时的自己的动作模式的功能。二重冗余化控制处理功能36，是在初始化处理以后执行二重冗余化控制处理，根 据自己及对方的动作状态切换自己的动作模式的功能。MAC处理部24，与非环连接用的端口 P3连接，具有收发MAC帧的功能、和收发在通 过交换集线器部12被连接的对方环连接控制电路与RSTP处理部23间交换的内部动作监 视帧的功能。转发处理部25，具有将由MAC处理部21、22、24输出的MAC帧根据包含在该MAC帧 中的目的地信息，转发给这些MAC处理部21、22、24中的任一个的功能，和根据被RSTP处理 部23设定、被存储部(未图示)保持的自己的动作模式，控制对与MAC处理部24的MAC帧 的交换限制的功能。此时，当自己在激活模式下动作时，转发处理部25解除与MAC处理部24的MAC帧 的交换限制，使经由交换集线器部12的环51和环52间的通信变为可能，当自己在备用模 式下动作时，转发处理部25限制与MAC处理部24的MAC帧的交换，阻断经由交换集线器部 12的环51与环52间的通信。[本实施方式的动作]下面，参照图6 图8，对有关本实施方式的环式交换集线器及环连接控制电路的 动作进行说明。图6是表示环式交换集线器的动作模式的状态转换图。图7是表示环连接 控制电路的初始化处理的流程图。图8是表示环连接控制电路的二重冗余化控制处理的流 程图。环式交换集线器10XU0Y按照图6的状态转换图，转换4个动作模式。环式交换 集线器10X、10Y，在电源刚连通后或故障刚恢复后进行初始化处理的初始模式中，当通过内部动作监视功能31自己检测到内部故障时，向故障模式转移。另外，未检测到内部故障，利 用初始动作决定功能，当对方的MAC地址比自己大时，转换到激活模式，相反时转换到备用 模式。另一方面，在激活模式及备用模式中，通过内部动作监视功能31自己检测到内部 故障时，向故障模式转换。另外，在备用模式中，通过二重冗余化控制处理功能36检测到对 方环式交换集线器上的故障的时刻，向激活模式转换。[初始化处理]接着，参照图7，对环连接控制电路的初始化处理详细地进行说明。这里，以环式交 换集线器IOX的环连接控制电路IlA中的初始化处理为例进行说明。环式交换集线器IOX的环连接控制电路IlA在电源刚连通后或故障刚修复后，通 过RSTP处理部23的初始化处理功能35执行图7的初始化处理。此时，即使在环式交换集 线器IOX的环连接控制电路IlB中，也通过RSTP处理部23的初始化处理功能35，并行执行 图7的初始化处理。设在环连接控制电路IlA上的RSTP处理部23的初始化处理功能35，在初始化处 理中首先将存储部(未图示)中保持的自己的动作状态设定为初始模式(步骤100)。接着，初始化处理功能35通过内部动作监视功能31，使内部动作监视帧通过交换 集线器部12、与环式交换集线器IOX内的对方环连接控制电路IlB的RSTP处理部23间交 换，确认对方环连接控制电路IlB的正常动作(步骤101)。这里，在不能确认对方环连接控制电路IlB的正常动作时(步骤101 否)，初始化 处理功能35将自己的动作状态设定为故障模式(步骤110)，结束一连串的初始化处理。另一方面，在能确认对方环连接控制电路IlB的正常动作时(步骤101 是)，初始 化处理功能35借助对方电源确认功能32，根据来自对方环式交换集线器IOY的电源状态信 号，确认对方环式交换集线器IOY的电源状态(步骤102)。这里，作为对方环式交换集线器IOY的电源状态，当电源被确认为关闭时(步骤 102 否)，初始化处理功能35将自己的动作状态设定为激活模式(步骤108)，结束一连串 的初始化处理。另一方面，作为对方环式交换集线器IOY的电源状态，当能够确认接通时(步骤 102 是)，初始化处理功能35借助对方动作监视功能33，经由MAC处理部22及中继路53A， 与对方环式交换集线器IOY的RSTP处理部22间交换扩展BPDU帧，确认对方环式交换集线 器IOY的动作状态(步骤103)。这里，在对方环式交换集线器IOY的动作状态为故障模式时(步骤103 是)，初始 化处理功能35将自己的动作状态设定为激活模式(步骤108)，结束一连串的初始化处理。另外，当对方环式交换集线器IOY的动作状态不是故障模式(步骤103:否)而是激活模式时(步骤104 是)，初始化处理功能35将自己的动作状态设定为备用模式(步骤 108)，结束一连串的初始化处理。另一方面，即使对方环式交换集线器IOY的动作状态既不是故障模式也不是激活 模式(步骤104 否)而是备用模式时(步骤105 是)，初始化处理功能35将自己的动作 状态设定为激活模式(步骤108)，结束一连串的初始化处理。另外，当对方环式交换集线器IOY的动作状态既不是故障模式也不是激活模式，又不是备用模式、即对方环式交换集线器IOY也为初始化处理状态时(步骤105 否)，初始化处理功能35借助MAC地址比较功能34，比较利用对方动作监视功能33由扩展BPDU帧取 得的对方MAC地址和自己的MAC地址(步骤106)。这里，当自己的MAC地址比对方MAC地址小时(步骤107 是)，初始化处理功能 35将自己的动作状态设定为激活模式(步骤108)，结束一连串的初始化处理。另一方面， 当自己的MAC地址比对方MAC地址大或相等时(步骤107 否)，初始化处理功能35将自己 的动作状态设定为备用模式(步骤109)，结束一连串的初始化处理。[ 二重冗余化控制处理]下面，参照图8对环连接控制电路的二重冗余化控制处理详细地进行说明。这里， 以环式交换集线器IOX的环连接控制电路IlA中的二重冗余化控制处理为例进行说明。环式交换集线器IOX的环连接控制电路IlA在初始化处理后，自己以备用模式动 作时，通过RSTP处理部23的二重冗余化控制处理功能36执行图8的二重冗余化控制处理。设在环连接控制电路IlA上的RSTP处理部23的二重冗余化控制处理功能36，在 二重冗余化控制处理中首先借助内部动作监视功能31，使内部动作监视帧经由交换集线器 部12与环式交换集线器IOX内的对方环连接控制电路IlB的RSTP处理部23间交换，确认 对方环连接控制电路IlB的正常动作(步骤120)。这里，当不能确认对方环连接控制电路IlB的正常动作时(步骤120 否)，二重冗 余化控制处理功能36将自己的动作状态设定为故障模式(步骤124)，结束一连串的二重冗 余化控制处理。另一方面，当能够确认对方环连接控制电路IlB的正常动作时(步骤120 是)，二 重冗余化控制处理功能36借助对方电源确认功能32，根据来自对方环式交换集线器IOY的 电源状态信号，确认对方环式交换集线器IOY的电源状态(步骤121)。这里，作为对方环式交换集线器IOY的电源状态，当电源被确认为关闭时(步骤 121 否)，二重冗余化控制处理功能36将自己的动作状态设定为激活模式(步骤123)，结 束一连串的二重冗余化控制处理。另一方面，当作为对方环式交换集线器IOY的电源状态，能够确认电源接通(步骤 121 是)时，二重冗余化控制处理功能36借助对方动作监视功能33，经由MAC处理部22及 中继部53A，与对方环式交换集线器IOY的RSTP处理部23间交换控制BPDU帧，确认对方环 式交换集线器IOY的动作状态(步骤122)。这里，当对方环式交换集线器IOY的动作状态不是故障模式时(步骤122 否)，返 回到上述的步骤120中。另一方面，当对方环式交换集线器IOY的动作状态为故障模式时(步骤122 是)， 二重冗余化控制处理功能36将自己的动作状态设定为激活模式(步骤123)，结束一连串的 二重冗余化控制处理。(本实施方式的效果)这样，本实施方式将连接2个子环的环式交换集线器进行了二重冗余化，所以即 使一个环式交换集线器上发生了故障时，也能够用正常的环式交换集线器维持子环间的以 太网通信。因此，通过在每个子环上设置环连接控制电路，对包含与各个子环有关的冗余化控制处理用的控制信息的MAC帧，限制向其他子环的转发，即使在抑制 各个子环上的冗余 化控制处理的影响这样的场合，也能够使子环间的以太网通信得到充分的可靠性。
权利要求
一种环式以太网系统，通过在使分别不同的多个通信设备连接成环状的第1及第2子环间进行中继连接，来实现被连接到上述第1子环的通信设备和被连接到上述第2子环的通信设备间的以太网通信，其特征在于，具备被串联连接到上述第1子环、并且被串联连接到上述第2子环的第1环式交换集线器；被串联连接到上述第1子环、并且被串联连接到上述第2子环的第2环式交换集线器，这些第1及第2环式交换集线器根据相互交换的自己和对方的动作状态，进行二重冗余化控制处理，由此一方作为现用系统动作，在第1及第2子环间进行中继连接，同时另一方作为待机系统动作，停止第1及第2子环间的中继连接。
2.一种环式交换集线器，在权利要求1所述的环式以太网系统中用作上述第1(第2) 环式交换集线器，其特征在于，上述环式交换集线器具备与上述第1子环串联连接的第1环连接控制电路、与上述第 2子环串联连接的第2环连接控制电路以及中继连接这些第1及第2环连接控制电路的交 换集线器部，上述第1 (第2)环连接控制电路包含内部动作监视功能，经由上述交换集线器部与上述第2(第1)环连接控制电路间交换 内部动作监视帧，由此确认相互的正常性；对方电源确认功能，根据来自上述第2 (第1)环式交换集线器的电源状态信号，确认上 述第2 (第1)环式交换集线器的电源状态；对方动作监视功能，通过上述第1 (第2)子环与上述第2 (第1)环式交换集线器间交 换被扩展的BPUD帧，由此确认相互的动作状态；二重冗余化控制处理功能，当自己的环式交换集线器以待机系统动作时，根据由上述 内部动作监视功能确认的自己的环式交换集线器的正常性、由上述对方电源确认功能确认 的上述第2(第1)环式交换集线器的电源状态及由上述对方动作监视功能确认的上述第 2(第1)环式交换集线器的动作状态，决定自己的环式交换集线器是否将动作切换成现用 系统的动作模式。
3.根据权利要求2所述的环式交换集线器，其特征在于， 上述第1 (第2)环连接控制电路还包含MAC地址比较功能，比较由上述BPUD帧取得的对方MAC地址和自己的MAC地址； 初始化处理功能，根据自己的环式交换集线器的电源刚接通后或故障刚修复后，由上 述内部动作监视功能确认的自己的环式交换集线器的正常性、由上述对方电源确认功能确 认的第2(第1)环式交换集线器的电源状态、由上述对方动作监视功能确认的第2(第1) 环式交换集线器的动作状态及由上述MAC地址比较功能比较的MAC地址的比较结果，决定 自己的环式交换集线器在现用系统或待机系统中的哪一个系统的动作模式下开始动作。
4.一种环连接控制电路，在权利要求2或权利要求3所述的环式交换集线器中用作上 述第1(第2)环连接控制电路，其特征在于，具备第IMAC处理部，其与上述第1(第2)子环的一端连接，与上述通信设备间收发MAC帧； 第2MAC处理部，其与上述第2(第1)环式交换集线器连接，与该第2(第1)环式交换 集线器间收发MAC帧；RSTP处理部，其与上述第1及第2MAC处理部连接，根据快速生成树协议进行对上述第`1(第2)子环的冗余化控制处理，并且包含上述内部动作监视功能、上述对方电源确认功 能、上述二重冗余化控制处理功能；第3MAC处理部，其与上述交换集线器部连接，收发MAC帧；转发处理部，其将分别由上述第IMAC处理部、上述第2MAC处理部及上述第3MAC处理 部接收到的MAC巾贞，根据该MAC帧中包含的目的地信息，转发给上述第IMAC处理部、上述第 2MAC处理部及上述第3MAC处理部之一，上述第1及第2MAC处理部，在从上述第1 (第2)子环接收到包含有关上述第1 (第2) 子环的冗余化控制处理用的控制信息的MAC帧时，限制该MAC帧向上述转发处理部输出，并 且将该MAC帧输出给上述RSTP处理部。
5.一种环式以太网系统控制方法，在通过在使分别不同的多个通信设备连接成环状的 第1及第2子环间进行中继连接，而实现被连接到上述第1子环的通信设备和被连接到上 述第2子环的通信设备间的以太网通信的环式以太网系统中被采用，其特征在于，上述环式以太网系统具备被串联连接到上述第1子环、并且被串联连接到上述第2子 环的第1环式交换集线器，和被串联连接到上述第1子环、并且被串联连接到上述第2子环 的第2环式交换集线器，执行这些第1及第2环式交换集线器相互交换自己和对方的动作状态的步骤；通过 这些第1及第2环式交换集线器根据自己和对方的动作状态进行二重冗余化控制处理，由 此执行一方作为现用系统动作，使上述第1及第2子环间进行中继连接，同时另一方作为待 机系统动作，停止上述第1及第2子环间的中继连接的步骤。
6.一种环式交换集线器控制方法，在权利要求5所述的环式以太网系统中作为上述第 1 (第2)环式交换集线器的环式交换集线器中被采用，其特征在于，上述环式交换集线器具备与上述第1子环串联连接的第1环连接控制电路、与上述第 2子环串联连接的第2环连接控制电路以及中继连接这些第1及第2环连接控制电路的交 换集线器部，上述第1 (第2)环连接控制电路执行内部动作监视步骤，经由上述交换集线器部，与上述第2 (第1)环连接控制电路间交换 内部动作监视帧，由此确认相互的正常性；对方电源确认步骤，根据来自上述第2 (第1)的环式交换集线器的电源状态信号，确认 上述第2 (第1)环式交换集线器的电源状态；对方动作监视步骤，经由上述第1(第2)子环，与上述第2(第1)环式交换集线器间交 换被扩展的BPUD帧，由此确认相互的动作状态；二重冗余化控制处理步骤，当自己的环式交换集线器以待机系统动作时，根据由上述 内部动作监视步骤确认的自己的环式交换集线器的正常性、由上述对方电源确认步骤确认 的上述第2(第1)环式交换集线器的电源状态及由上述对方动作监视步骤确认的上述第 2(第1)环式交换集线器的动作状态，决定自己的环式交换集线器是否将动作切换成现用 系统的动作模式。
7.根据权利要求6所述的环式交换集线器控制方法，其特征在于， 上述第1 (第2)环连接控制电路还执行MAC地址比较步骤，比较由上述BPUD帧取得的对方MAC地址和自己的MAC地址；初始化处理步骤，根据在自己的环式交换集线器的电源刚连通后或故障刚修复后，由 上述内部动作监视功能确认的自己的环式交换集线器的正常性、由上述对方电源确认功能 确认的上述第2(第1)环式交换集线器的电源状态、由上述对方动作监视功能确认的上述 第2(第1)环式交换集线器的动作状态及由上述MAC地址比较功能比较的MAC地址的比较 结果，决定自己的环式交换集线器在现用系统或待机系统中的哪一个系统的动作模式下开 始动作。
8. —种环连接控制方法，在权利要求6或7所述的环式交换集线器中作为上述第1 (第 2)环连接控制电路的环连接控制电路中被采用，其特征在于，具备第IMAC处理步骤，第IMAC处理部经由上述第1 (第2)子环的一端，与上述通信设备间 收发MAC帧；第2MAC处理步骤，第2MAC处理部与上述第2(第1)环式交换集线器间收发MAC帧； STP处理步骤，RSTP处理部与上述第1及第2MAC处理部连接，根据快速生成树协议，进 行对上述第1 (第2)子环的冗余化控制处理，同时包含上述内部动作监视功能、上述对方电 源确认功能、上述二重冗余化控制处理功能；第3MAC处理步骤，第3MAC处理部与上述交换集线器部间收发MAC帧； 转发处理步骤，转发处理部相互交换上述第1及第2MAC处理部接收的来自上述第 1 (第2)子环的MAC帧、和上述第3MAC处理部接收的来自上述交换集线器部的MAC帧，在上述第1及第2MAC处理步骤中，在从上述第1 (第2)子环接收到包含与上述第1 (第 2)子环有关的冗余化控制处理用的控制信息的MAC帧时，限制该MAC帧向上述转发处理部 输出，并且将该MAC帧输出给上述RSTP处理部。
全文摘要
本发明涉及环式以太网系统及其控制方法、环式交换集线器及其控制方法。设置连接2个子环(51、52)的环式交换集线器(10X、10Y)，通过在这些环式交换集线器(10X、10Y)上根据相互交换的自己和对方的动作状态进行二重冗余化控制处理，而一方作为现用系统动作使子环(51、52)间中继连接，同时另一方作为待机系统动作，停止子环(51、52)间的中继连接。
文档编号H04L12/437GK101800687SQ201010110389
公开日2010年8月11日 申请日期2010年2月3日 优先权日2009年2月5日
发明者清田淳, 田代英树, 蒋伟 申请人:株式会社山武