特許 5847314 ネットワーク装置の作動方法およびネットワーク装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5847314

(24)【登録日】2015年12月4日

(45)【発行日】2016年1月20日

(54)【発明の名称】ネットワーク装置の作動方法およびネットワーク装置

(51)【国際特許分類】

   H04L 12/44 20060101AFI20151224BHJP

   H04L 12/46 20060101ALI20151224BHJP

   H04L 12/437 20060101ALI20151224BHJP

   H04L 12/42 20060101ALI20151224BHJP

【ＦＩ】

   H04L12/44 300

   H04L12/46 V

   H04L12/437 P

   H04L12/42 Z

【請求項の数】15

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-531161(P2014-531161)

(86)(22)【出願日】2012年9月3日

(65)【公表番号】特表2014-526848(P2014-526848A)

(43)【公表日】2014年10月6日

(86)【国際出願番号】EP2012067121

(87)【国際公開番号】WO2013041355

(87)【国際公開日】20130328

【審査請求日】2014年4月21日

(31)【優先権主張番号】102011082965.2

(32)【優先日】2011年9月19日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】390039413

【氏名又は名称】シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト

【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100099483

【弁理士】

【氏名又は名称】久野 琢也

(72)【発明者】

【氏名】ミヒャエル アームブルスター

(72)【発明者】

【氏名】ルートガー フィーゲ

(72)【発明者】

【氏名】ヨハネス リードル

(72)【発明者】

【氏名】トーマス シュミート

(72)【発明者】

【氏名】アンドレアス ツィアクラー

【審査官】 大石 博見

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１５３９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１５９６３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０３２３５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２１２６６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 シスコ「Ｃａｔａｌｙｓｔ３７５０」で学ぶ 今どきの社内ＬＡＮ，ＮＥＴＷＯＲＫ ＭＡＧＡＺＩＮＥ，日本，株式会社アスキー，２００４年１２月 １日，第９巻 第１２号，ｐｐ１５０−１５３

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｌ １２／４４

Ｈ０４Ｌ １２／４２

Ｈ０４Ｌ １２／４３７

Ｈ０４Ｌ １２／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

リング構造として互いに接続された複数のネットワークデバイス（１，２０１，３０１）を備えたネットワーク装置（１０１）の作動方法であって、
個々のネットワークデバイス（１）は、コントロールデバイス（２）と、通信経路に結合するための少なくとも２つのポート（８，９）を備えたスイッチデバイス（４）とを有する、
ネットワーク装置（１０１）の作動方法において、
少なくとも２つのＶＬＡＮ（ＶＬ１，ＶＬ２）をリング構造として設け、
選択されたネットワークデバイス（１）のコントロールデバイス（２）から、スイッチデバイス（４）の１つのポート（９）を介して前記２つのＶＬＡＮのうち１つのＶＬＡＮ（ＶＬ１）へ、データパケットを送信するとともに、前記選択されたネットワークデバイス（１）におけるスイッチデバイス（４）の別のポート（８）を、前記１つのＶＬＡＮ（ＶＬ１）に対し非アクティブにし、
前記選択されたネットワークデバイス（１）の前記コントロールデバイス（２）から、前記スイッチデバイス（４）の前記別のポート（８）を介して前記２つのＶＬＡＮのうち別のＶＬＡＮ（ＶＬ２）へ、データパケットを、前記１つのＶＬＡＮ（ＶＬ１）への送信と同時に送信するとともに、前記選択されたネットワークデバイス（１）における前記スイッチデバイス（４）の前記１つのポート（９）を、前記別のＶＬＡＮ（ＶＬ２）に対し非アクティブにする、
ことを特徴とする、
ネットワーク装置（１０１）の作動方法。

【請求項2】

前記データパケットの送信をマルチキャストアドレスを用いて行う、請求項１記載の方法。

【請求項3】

前記データパケットの送信をブロードキャストアドレスを用いて行う、請求項１記載の方法。

【請求項4】

前記１つのＶＬＡＮ（ＶＬ１）を介して受信したデータパケットを、前記別のＶＬＡＮ（ＶＬ２）を介して受信したデータパケットと比較する、請求項１から３のいずれか１項記載の方法。

【請求項5】

前記ネットワークデバイス（１，２０１，３０１）を、イーサネットプロトコルに従い動作するように構成する、請求項１から４のいずれか１項記載の方法。

【請求項6】

送信側ネットワークデバイス（１）の前記スイッチデバイス（４）においてデータパケットを送信しないポート（８）を除き、スイッチデバイス（４，２０４，３０４）のすべてのポート（９，２０８，２０９，３０８，３０９）を、個々のＶＬＡＮ（ＶＬ１）に対しアクティブにする、請求項１から５のいずれか１項記載の方法。

【請求項7】

前記１つのＶＬＡＮ（ＶＬ１）を介してデータパケットを受信するネットワークデバイス（３０１）のスイッチデバイス（３０４）において、前記別のＶＬＡＮ（ＶＬ２）を介して送信側ネットワークデバイス（１）のスイッチデバイス（４）の前記別のポート（８）と接続されているポート（３０９）を、前記１つのＶＬＡＮ（ＶＬ１）に対し非アクティブにする、請求項１から５のいずれか１項記載の方法。

【請求項8】

プログラム制御される１つまたは複数のデバイス（１，２０１，３０１）において請求項１から７のいずれか１項記載の方法を実施させる、コンピュータプログラム。

【請求項9】

プログラム制御される１つまたは複数のデバイス（１，２０１，３０１）において請求項１から７のいずれか１項記載の方法を実施させる命令を備えたコンピュータプログラムが格納されているデータ記録媒体。

【請求項10】

リング構造として互いに接続されたネットワークデバイス（１，２０１，３０１）を備えたネットワーク装置（１０１）であって、個々のネットワークデバイス（１）は、コントロールデバイスと、通信経路に結合するための少なくとも２つのポート（８，９）を備えたスイッチデバイス（４）とを有する、
ネットワーク装置（１０１）において、
前記ネットワークデバイス（１，２０１，３０１）は、少なくとも２つのＶＬＡＮ（ＶＬ１，ＶＬ２）をリング構造として構成されており、
前記ネットワークデバイス（１，２０１，３０１）は、該ネットワークデバイス（１）のコントロールデバイス（２）から、前記スイッチデバイス（４）の１つのポート（９）を介して前記少なくとも２つのＶＬＡＮ（ＶＬ１，ＶＬ２）のうちの１つのＶＬＡＮ（ＶＬ１）へ、データパケットを送信するときに、前記スイッチデバイス（４）の別のポート（８）が前記１つのＶＬＡＮ（ＶＬ１）に対し非アクティブにされ、
前記ネットワークデバイス（１）のコントロールデバイス（２）から、前記スイッチデバイス（４）の別のポート（８）を介して前記少なくとも２つのＶＬＡＮ（ＶＬ１，ＶＬ２）のうちの別のＶＬＡＮ（ＶＬ２）へ、データパケットを送信するときに、前記スイッチデバイス（４）の前記１つのポート（９）が前記別のＶＬＡＮ（ＶＬ２）に対し非アクティブにされ、
前記少なくとも２つのＶＬＡＮ（ＶＬ１，ＶＬ２）へデータパケットを同時に送信する
ように構成されている、
ことを特徴とする、ネットワーク装置（１０１）。

【請求項11】

前記ネットワークデバイス（１，２０１，２０２）は、請求項１から７のいずれか１項記載の方法を実施するように構成されている、ネットワーク装置（１０１）。

【請求項12】

少なくとも１つのネットワークデバイス（１００）は、第１および第２のスイッチデバイス（４，５）を有しており、
前記第１のスイッチデバイス（４）は、第１のコントロールデバイス（２）に対応づけられており、前記第２のスイッチデバイス（５）は、第２のコントロールデバイス（３）に対応づけられており、
前記第1及び第２のスイッチデバイス（４，５）は、それぞれ少なくとも２つのポート（７〜１２）を含み、前記第１および第２のスイッチデバイス（４，５）は、互いに通信し合うように接続されている、
請求項１０または１１記載のネットワーク装置（１０１）。

【請求項13】

ネットワークデバイス（１００，２００，４００）によって、少なくとも２つのＶＬＡＮ（ＶＬ１，ＶＬ２）が第１および第２のリング構造として形成され、該第１および第２のリング構造は、１つまたは複数のカップリングスイッチデバイス（５００）によって結合されている、請求項１０から１２のいずれか１項記載のネットワーク装置（１１１）。

【請求項14】

前記カップリングスイッチデバイス（５００）は、該カップリングスイッチデバイス（５００）のポート（５０７，５０８，５０９）が、複数のＶＬＡＮ（ＶＬ１，ＶＬ２）のうち１つのＶＬＡＮに対してのみアクティブにされるように構成されている、請求項１３記載のネットワーク装置（１１１）。

【請求項15】

前記ネットワーク装置（１１１）は車両の一部である、請求項１０から１４のいずれか１項記載のネットワーク装置（１１１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はネットワーク装置の作動方法ならびに該作動方法によって動作するネットワーク装置に関する。本発明による方法は、たとえばイーサネット（登録商標）の環境で利用することができる。

【0002】

通信ネットワークの用途は、複雑な技術システムの測定、開ループ制御、閉ループ制御へと広がり続けている。たとえば自動車制御システムを構築する目的で、ネットワークが自動車に組み込まれることも増えている。複雑で安全上重要なそれ相応の技術システムの場合、ネットワークデバイスとして設けられる制御要素の可用性に対し高い要求が課される。たとえばセンサや制御装置といった個々のコンポーネントが故障しても、そのことによってシステム全体がダウンしてしまうようなことになってはならない。殊に安全上重要であるのはドライブ・バイ・ワイヤシステムであり、このシステムによればセンサ機構と制御機構とアクチュエータ機構がネットワークを介して結合されて、電動モータによりステアリングホイールポジションが車輪のポジションに変換される。

【0003】

このようなシステムでは、通信ネットワーク内で単純なもしくは単一のエラーが発生した場合、情報損失なくデータが到来するよう、パケットベースの通信ネットワークを介してデータが交換されるようにしていることが多い。たとえば出所ノードから宛先ノードへデータを何回も送信することができ、それによってネットワーク障害が発生しても高い信頼性でデータを受け取ることができる。イーサネットで適用するために、たとえばHASR (High Availability Seamless Redundancy) プロトコルが公知である。ただしHASRはネットワークのリング構造が必要とされ、このことは基本的にイーサネットネットワークにとっては問題が多い。同様に公知のプロトコルであるPRP (Parallel Redundancy Protocol) は、２つのパラレルなネットワークを必要とする。イーサネット標準をベースとするネットワークの場合には殊に、高いコストをかけることによってしかリング構造を実現できない。US 2010/0020809 A1には、VLANをイーサネットネットワークにおいてリング構造として編成する方法が記載されている。これによれば各ノードに１つのスイッチが割り当てられ、これにより適切なポイントおよび動作条件のところでリングが遮断される。

【0004】

特にイーサネット構造に基づき構築されるデータ通信を、エラー保護を高めて作動させることが望まれている。このためには一般に、データ出所から宛先に至る２つの分離した通信経路を実現しなければならない。

【0005】

したがって本発明の課題は、改善された方法および／またはネットワーク装置を提供することにある。

【0006】

本発明によれば、リング構造で互いに接続されたネットワークデバイスを備えたネットワーク装置の作動方法が提案される。この場合、個々のネットワークデバイスは、コントロールデバイスと、通信経路に結合するための少なくとも２つのポートを備えたスイッチデバイスとを有している。本発明による方法によれば、少なくとも２つのＶＬＡＮをリング構造として同時に設け、選択されたネットワークデバイスのコントロールデバイスから、スイッチデバイスの１つのポートを介して２つのＶＬＡＮのうち１つのＶＬＡＮへ、データパケットを送信し、前記選択されたネットワークデバイスにおけるスイッチデバイスの別のポートを、前記１つのＶＬＡＮに対し非アクティブにする。

【0007】

ここで「１つのＶＬＡＮ」とは第１のＶＬＡＮのことであり、「別のＶＬＡＮ」とは、第１のＶＬＡＮとは独立して実装された第２のＶＬＡＮのことである。これらのＶＬＡＮは、同じネットワークインフラストラクチャに実装されている。ＶＬＡＮは、物理的なネットワークを、基本的に互いに独立して動作する論理的なサブネットワークに分割する。

【0008】

ネットワークデバイスのことを、ネットワークノード、ネットワークにおける加入者機器、あるいは制御コンポーネントと称することもできる。

【0009】

同時に複数のＶＬＡＮを設けることによって、冗長的かつ同時に、ネットワークインフラストラクチャを介してデータを送受信することができる。これによってエラー保護が改善される。イーサネットなど多くのネットワークプロトコルは、リング構造のインプリメンテーションを禁止している。その理由は、従来のやり方では、データパケットが無限に循環してしまうことが多いため、リング結線ないしは閉ループによってネットワークの破綻が引き起こされてしまうおそれがあるからである。それゆえ、スイッチデバイスの特定のポートが１つまたは別のＶＬＡＮに対し非アクティブにされるように構成される。このようにすれば、たとえば互いに連結された２つのリング構造を、送信側のネットワークデバイスによって終端させることができ、さらに詳しくいえば、そのネットワークデバイスに属するスイッチデバイスのポートによって終端させることができる。

【0010】

特定のポートを非アクティブにすることによって、データパケットがリング構造内で絶えず転送されてしまい、望ましくないネットワークの閉ループが引き起こされてしまう可能性が回避される。これによって、リング状の通信経路が送信側のネットワークデバイスによって遮断される。２つのＶＬＡＮが設けられるので、単一のエラーが発生した場合でも、それらのＶＬＡＮのうち一方は常に障害を受けず、したがって信頼性の高いデータを伝達することができる。

【0011】

二重に受信したデータを、たとえばそれぞれ異なるＶＬＡＮを介して到来したデータを、宛先ノードまたは宛先ネットワークデバイスのところで、既知の方法に従いフィルタリングすることができる。この場合、たとえばＰＲＰまたはＨＡＳＲプロトコルがこの目的に適っている。

【0012】

本発明による方法の１つの実施形態によれば、選択されたネットワークデバイスのコントロールデバイスから、スイッチデバイスの別のポートを介して２つのＶＬＡＮのうち他方のＶＬＡＮへ、データパケットを送信し、選択されたネットワークデバイスのスイッチデバイスにおける１つのポートを、殊に受信または送信について、別のＶＬＡＮに対し非アクティブにする。

【0013】

有利であるのは、データパケットを同時に２つのＶＬＡＮに送信することである。データパケットの送信にあたり、たとえばユニキャストアドレス、マルチキャストアドレス、またはブロードキャストアドレスを用いて送信を行うことができる。

【0014】

本発明による方法の１つの実施形態によれば、第１のＶＬＡＮを介して受信したデータパケットを、第２のＶＬＡＮを介して受信したデータパケットと比較する。このようにすれば、各ネットワークノードまたは各ネットワークデバイスにおいて、それぞれ異なるＶＬＡＮを介して受信したデータパケットの一致性検査を実施することができる。

【0015】

本発明による方法によれば、以下のようにするのが有利である。すなわち、送信側ネットワークのスイッチデバイスにおいてデータパケットを送信しないポートを除き、ネットワーク装置内に存在するスイッチデバイスのすべてのポートが、個々のＶＬＡＮに対しアクティブにされる。このような場合、通信経路につなぐポートがスイッチデバイスごとに２つずつ設けられているのであれば、送信を行わないそれぞれ他方のポートが、データを伝送するＶＬＡＮのリングを遮断する。

【0016】

本発明による方法の別の着想によれば、ＶＬＡＮを介してデータパケットを受信するネットワークデバイスのスイッチデバイスにおいて、送信側ネットワークデバイスのスイッチデバイスの別のポートと別のＶＬＡＮを介して接続されているポートを、ＶＬＡＮに対し非アクティブにする。このようにすることによって、個々のＶＬＡＮリングを冗長的に開くことができる。たとえば個々のスイッチデバイスの転送テーブルにエラーが発生すると、意図しない閉ループがＶＬＡＮに形成される状況が発生し、そのことでネットワークが破綻してしまうおそれがある。リング構造の通信経路において別の（隣り合う）ポートを付加的に非アクティブにすることによって、このような状況が実質的に阻止される。

【0017】

さらに本発明によれば、リング構造として互いに結合されたネットワークデバイスを備えたネットワーク装置が提案される。この場合、個々のネットワークデバイスはコントロールデバイスとスイッチデバイスとを有しており、スイッチデバイスには、リング構造の通信経路につなげるための少なくとも２つのポートが設けられている。これらのネットワークデバイスは、リング構造において少なくとも２つのＶＬＡＮが同時に用意されるように構成されている。さらにこれらのネットワークデバイスは、ネットワークデバイスのコントロールデバイスからスイッチデバイスの１つのポートを介してＶＬＡＮへデータパケットが送信されるとき、スイッチデバイスの別のポートをそのＶＬＡＮに対し、たとえば送信または受信について非アクティブにするように構成されている。

【0018】

その際に有利であるのは、既述の方法を実施するようにネットワークデバイスを構成することである。

【0019】

ネットワーク装置の１つの実施形態によれば、少なくとも１つのネットワーク装置が第１および第２のスイッチデバイスを有し、第１のスイッチデバイスは第１のコントロールデバイスに割り当てられており、第２のスイッチデバイスは第２のコントロールデバイスに割り当てられている。その際、これらのスイッチデバイスはそれぞれ少なくとも２つのポートを備えており、それらは互いに通信し合うように結合されている。

【0020】

このように構成することによって冗長性がさらに高められるようになり、たとえばＣＰＵ、マイクロプロセッサあるいはその他のプログラミング可能な回路といったコントロールデバイスが、安全性の上で重要な役割を果たせるようになる。しかもこのような冗長的な構成によって、複数のＶＬＡＮを介して首尾一貫したデータを送信しネット枠に供給することができる。

【0021】

ネットワーク装置のさらに別の実施形態によれば、少なくとも１つの第１のリング構造と第２のリング構造が形成され、それらのリング構造が１つまたは複数のカップリングスイッチデバイスによって結合される。たとえばリング構造は、カップリングスイッチデバイスのポートが複数のＶＬＡＮのうちもっぱら１つのＶＬＡＮに対してのみそれぞれアクティブであるよう、カップリングスイッチデバイスによって結合されている。したがってカップリングスイッチデバイスによって、使用されるＶＬＡＮの分離または分割も行われる。両方のリング構造は、２つの別個の物理的なラインを有することができる。

【0022】

ネットワーク装置を、たとえば車両の一部分とすることができるけれども、オートメーションネットワークなど他の適用分野も考えられる。

【0023】

ネットワークデバイスは、たとえばそれぞれ個々のＦＰＧＡ，ＡＳＩＣ，ＩＣチップあるいはハードワイヤードマイクロ回路として構成されている。

【0024】

さらに本発明によれば、１つまたは複数のプログラミング制御されるデバイスにより既述のネットワーク装置の作動方法を実施させるコンピュータプログラム製品も提案される。

【0025】

コンピュータプログラム媒体のようなコンピュータプログラム製品を、たとえばメモリカード、ＵＳＢスティック、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような記憶媒体としてもよいし、ネットワーク内のサーバからダウンロード可能なファイルの形態であってもよい。これをたとえば、無線通信ネットワークにおいてコンピュータプログラム製品またはコンピュータプログラム媒体を含む相応のファイルの転送によって行うことができる。プログラム制御されるデバイスとして、たとえば前述のネットワークデバイスが考慮の対象となる。

【0026】

本発明のその他の実現可能な形態には、これまで述べてきたあるいは以下で実施例に基づき説明する本発明による方法の各ステップ、本発明による方法、ネットワーク装置、ネットワークデバイスあるいはネットワークノードの特徴または実施形態を、明示していないかたちで組み合わせた形態も含まれる。その際、当業者であれば個別の着眼点であっても、本発明による個々の基本形態に対する改善形態または補足形態として、追加あるいは変形を行うことができる。

【0027】

これまで述べてきた本発明固有の事項、本発明の特徴、利点ならびにその実現手法については、以下の実施例の説明を通していっそうはっきりと明確に理解できるようになる。次に、図面を参照しながらそれらの実施例について詳しく説明する。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】ネットワーク装置の第１の実施形態を示す図

【図2】ネットワーク装置の第２の実施形態を示す図

【図3】ネットワーク装置の第３の実施形態を示す図

【図4】ネットワーク装置の第４の実施形態を、２つのリング構造およびネットワークを動作させるための方法に関する着想を説明するための通信プロセスとともに示す図

【図5】ネットワーク装置の第４の実施形態を、２つのリング構造およびネットワークを動作させるための方法に関する着想を説明するための通信プロセスとともに示す図

【図6】ネットワーク装置の第５の実施形態を、２つのリング構造およびネットワークを動作させるための方法に関する着想を説明するための通信プロセスとともに示す図

【図7】ネットワーク装置の第５の実施形態を、２つのリング構造およびネットワークを動作させるための方法に関する着想を説明するための通信プロセスとともに示す図

【0029】

図中、同じ要素または機能的に同じ要素には、特に言及しないかぎり同じ参照符号が付されている。

【0030】

図１には、ネットワーク装置の第１の実施形態が示されている。このネットワーク装置をたとえばイーサネット構造に組み込むことができ、そこに複数のネットワークデバイスを設けることが可能である。それらのネットワークデバイスのことを、ネットワークノード、ネットワーク加入者機器、あるいは制御コンポーネントと呼ぶ場合もある。また、ネットワークエレメントあるいはネットワークコンポーネントという名称もよく使われている。

【0031】

図１によれば、ネットワーク装置１０１内に３つのネットワークデバイス１，２０１，３０１が描かれている。それぞれ「ノード１」、「ノード２」、「ノード３」と記されている個々のネットワークデバイス１，２０１，３０１には、それぞれコントロールデバイス２，２０２，３０２が含まれており、それらはたとえばマイクロプロセッサまたはＣＰＵとして構成可能である。コントロールデバイス２，２０２，３０２は、ネットワーク内で特定の機能を実行することができる。ここでは、アクチュエータあるいはセンサ測定としての機能が考えられる。

【0032】

個々のＣＰＵ２，２０２，３０２にはスイッチデバイス４，２０４，３０４が割り当てられている。これらのスイッチデバイス４，２０４，３０４には第１のポート７，２０７，３０７が含まれており、これらのポートは個々のＣＰＵ２，２０２，３０２と通信できるように接続されている。さらに、たとえば内部のイーサネットスイッチとして実装されているスイッチデバイス４，２０４，３０４各々は、通信ネットワーク６との接続用の２つの別のポート８，９，２０８，２０９，３０８，３０９も備えており、通信ネットワーク６によってネットワークデバイス１，２０１，３０１間で交換されるデータパケットのためのデータラインつまり通信経路が用意されている。

【0033】

ネットワーク装置１０１は、２つのＶＬＡＮネットワークＶＬ１，ＶＬ２を設けることによって稼動される。ネットワークデバイス１，２０１，３０１は、１つのリング構造内に配置されている。すなわちネットワークデバイス１と２０１との間で通信できるよう、たとえばケーブルまたは他のネットワークリンクの形態で接続が行われている。また、ネットワークデバイス２０１がネットワークデバイス３０１と通信できるように接続されており、さらにネットワークデバイス３０１がネットワークデバイス１と接続されている。これによってＶＬＡＮ ＶＬ１，ＶＬ２のために１つのリング構造を実現することができる。

【0034】

殊にイーサネットとして構築されている場合に、循環するデータパケットによってネットワークに負荷が発生しないようにする目的で、スイッチデバイス４，２０４，３０４の特定のポートが個々のＶＬＡＮ ＶＬ１，ＶＬ２に対してブロックされまたは非アクティブ状態にされる。ＶＬＡＮリングＶＬ１は、第１のスイッチデバイス４のポート９と、第２のスイッチデバイス２０４のポート２０８，２０９と、第３のスイッチデバイス３０４のポート３０８，３０９のポートと第１のスイッチデバイス４のポート８（ただし非アクティブ）との間で想定可能なデータ経路によって実現される。

【0035】

別の選択肢として、ポートを非アクティブにするのではなく、対応するデータパケットの転送をブロックすることもできる。たとえば、ポート９に加わるＶＬＡＮ ＶＬ２のデータパケットがＣＰＵ２へは供給されるが、ポート８には供給されないようにすることができる。同様に、スイッチデバイスとコントロールデバイス２０２，２０４および３０２，３０４を組み合わせて構成することもできる。さらにここで言及しておくと、ＶＬＡＮ ＶＬ２のデータパケットをフィルタリングすることも可能である。

【0036】

図１の場合、ネットワークデバイス１は送信側のネットワークデバイスであり、したがってネットワーク内の他のノード２０１，３０１へデータを供給する。第２のＶＬＡＮ ＶＬ２は、第１のスイッチデバイス４のポート８と、第３のスイッチデバイス３０４のポート３０９と、第３のスイッチデバイス３０４のポート３０８と、第２のスイッチデバイス２０４のポート２０９との間の通信経路、ならびに第２のスイッチデバイス２０４のポート２０８と第１のスイッチデバイス４のポート９（ＶＬＡＮ ＶＬ２に対し非アクティブ）との間の通信経路によって、リング状に形成されている。

【0037】

この図に示されているように、ネットワークデバイス１が送信側の場合、つまりＣＰＵ２がポート７を介してスイッチデバイス４へデータを伝送する場合、データは一方ではＶＬＡＮ ＶＬ１を介して伝送され、他方ではＶＬＡＮ ＶＬ２を介して伝送される。その際、第１のポート８はＶＬＡＮ ＶＬ２のためにアクティブにされるのに対し、そのつど他方のポート９はＶＬＡＮ ＶＬ２のためには非アクティブにされる。これとは逆に、ポート９はＶＬＡＮ ＶＬ１のためにはアクティブにされ、他方のポート８はＶＬＡＮ ＶＬ１のためには非アクティブにされる。このようにすることで、それぞれ非アクティブにされたポートが、ＶＬＡＮ中の望ましくないリング結線ないしは閉ループを遮断する。したがってＶＬＡＮの場合、図１ではネットワークデバイス１である出所ノードにおいて送信を行っていないポート以外、すべてのポートがアクティブにされる。

【0038】

送信のためにブロードキャスト宛先アドレスまたはマルチキャスト宛先アドレスを使用することができるので、リングネットワーク内ですべての残りのノードないしはネットワークデバイス２０１，３０１がデータを受信できる。個々のコントロールデバイスに個別に伝達するために、ユニキャストアドレスを用いることも考えられる。

【0039】

図２は、リング構造を備えたネットワーク装置の作動方法の拡張について説明する図である。図２には、図１で説明したものと基本的には同じ要素が描かれており、２つのＶＬＡＮリングＶＬ１とＶＬ２が設けられていることが示されている。

【0040】

個々のＶＬＡＮにおける望ましくない閉ループに対する保護をいっそう改善する目的で、ネットワークデバイス１，２０１，３０１はそれらのスイッチデバイス４，２０４，３０４ともに、以下のように構成されている。すなわちこの場合、異なるネットワークデバイス１，２０１，３０１の隣り合うポートどうしでも、閉ループを引き起こしかねない個々のＶＬＡＮ内でのデータパケットの転送が禁止されている。

【0041】

たとえばここに設けられているＶＬＡＮ ＶＬ１に関していえば、この図には以下のことが示されている。すなわち、送信側のネットワークデバイス１もしくはノード１からすれば、送信に使用されるポート８はＶＬＡＮ ＶＬ１に対しては非アクティブである。この点については、図１にも描かれている状態と一致する。しかもここでは、リング内で隣り合うネットワークデバイス３０１に配置されており、かつ他方のＶＬＡＮ ＶＬ２に対してはアクティブなポート８を介してダイレクトに接続されているネットワークデバイス３０１のポート３０９は、非アクティブになっている。したがって送信側のネットワークデバイス１のポート８も、他方のＶＬＡＮ ＶＬ２から受信を行うネットワークデバイス３０１のポート３０９も、非アクティブにされている。つまりここでは、閉ループ保護を成す２つのポートすなわちポート８およびポート３０９が設けられている。このようにすれば、スイッチ４またはスイッチ３０４のうちの一方の転送テーブルにエラーがあったとしても、イーサネットの破綻を生じさせかねない閉ループが発生しない。同様にＶＬＡＮ ＶＬ２に対し、ポート９およびポート２０８は阻止されており、つまり非アクティブにされている。

【0042】

図３には、ネットワーク装置１１０のさらに別の実施形態が示されている。この実施形態によれば、組み込まれているネットワークデバイス１００，２００，３００に、それぞれ２つのＣＰＵ２，３，２０２，２０３，３０２，３０３およびそれらに対応するスイッチデバイス４，５，２０４，２０５，３０４，３０５が、冗長的に備えられている。１つのネットワークノードのスイッチデバイスは、それぞれ互いに通信し合うように接続されている。ネットワークノード１００の場合、スイッチデバイス４はスイッチデバイス５と内部でポート１１，１２を介して接続されている。第２のノード２００のスイッチデバイス２０４，２０５も同様に、ポート２１１，２１２を介して内部で相互に接続されている。同じく第３のノード３００のスイッチデバイス３０４，３０５も、ポート３１１，３１２を介して相互に接続されている。

【0043】

ＣＰＵ２，３，２０２，２０３，３０２，３０３を冗長的に設けることによって、ネットワークデバイス１００，２００，３００の機能を冗長的に用意しておくことができ、そのようにすることでＣＰＵの一方が故障しても、常に信頼性の高いデータを発生させることができる。これに加え、スイッチデバイス４，５，２０４，２０５，３０４，３０５も冗長的にかつ分離して実装することによって、さらに高い安全性が達成される。この場合、ＶＬＡＮ ＶＬ１，ＶＬ２は、図１を参照しながら説明したようにして実装される。ただし個々のＣＰＵ２，３，２０２，２０３，３０２，３０３は、ＶＬＡＮを介して送信されたデータを冗長的に受け取るので、内部で一致性チェックを行うことができる。

【0044】

チャネルａおよびチャネルｂの名称が付された冗長的なＣＰＵのデータは通常、符号化によって互いに結合される。たとえばＣＰＵ２によって、ビット反転するとＣＰＵ３のデータと一致するデータを発生させることができる。この場合、ネットワークの別の個所において、チャネルＡとチャネルＢからの個々のデータを比較することができ、データ伝送時のエラーを検出することができるし、あるいはネットワークデバイスの故障を識別することができる。

【0045】

図４および図５には、ネットワーク装置１１１の第４の実施形態が示されている。たとえばネットワークデバイス１１１を自動車の一部分とすることができ、この実施形態では制御コンポーネントならびに様々なアクチュエータつまり調整素子が、ネットワークデバイスとして形成されている。

【0046】

この目的で、図４および図５によれば２つのリング構造が形成されており、これら２つのリング構造は中央のイーサネットスイッチ５０１，５０２を介して互いに接続されている。この実施形態によれば２つの制御コンポーネントもしくはネットワークデバイス１００，２００は、両方のイーサネットスイッチ５０１，５０２と１つのリング内で互いに接続されている。

【0047】

アクチュエータ１〜アクチュエータ６の名称が付された複数のネットワークデバイス４００によって、さらに別の第２のリングが形成される。アクチュエータデバイス４００はそれぞれ１つのイーサネットスイッチ４を有しており、これらは基本的に図１で説明したネットワークデバイス１と同様に構成されている。これらのアクチュエータデバイス４００にはＣＰＵは描かれていない。ネットワーク装置１１１はイーサネットプロトコルに基づき動作する。つまりこの場合、双方向接続または二重接続が可能である。したがってデータ通信を２つの方向で行うことができる。

【0048】

制御コンポーネント１００からアクチュエータ３と名称が付されたアクチュエータコンポーネント４００へデータを送信するために、第１の仮想ＬＡＮ ＶＬ１が設けられており、これは網点で表されている。個々の通信方向は、ネットワークコンポーネント１００，２００，４００，５００間の矢印によって表されている。この実施例の場合、データパケットＤＧは、左側の分岐を介して進むデータパケットであり、つまり制御コンポーネント１００からスイッチデバイス５０１を介して進み、さらにアクチュエータ１およびアクチュエータ２と名称が付されたアクチュエータデバイス４００を介して進むデータパケットである。データパケットＤＧＡは戻りのデータパケットである。

【0049】

データパケットＤＢもしくはＤＢＡを有する右側の分岐は、制御コンポーネント１００から制御コンポーネント２００へと向かい、スイッチデバイス５０２を介して進み、さらにアクチュエータ４〜６の名称が付されたネットワークデバイス４００を介して進む。

【0050】

データが制御コンポーネント１，１００からＶＬＡＮ ＶＬ１を介して送信される場合、スイッチデバイス５０２のポート５０９，５０７，５０８をＶＬＡＮ ＶＬ１に対し非アクティブにすることによって、ＶＬＡＮ ＶＬ１について望ましくない閉ループが達成される。

【0051】

図５には、第２のＶＬＡＮ ＶＬ２を備えたネットワークの動作状態が描かれている。ここではハッチングを付すことによって、ネットワーク経路が表されている。ＶＬＡＮ ＶＬ２に対し、第１のイーサネットデバイス５０１もしくはそれらのポート５０７，５０８，５０９が非アクティブにされている。つまりこの場合、循環するデータパケットにより生じるネットワークの過負荷が発生する可能性がない。図４〜図７において個々の参照符号が付されたポートは、送信ポートと受信ポートが組み合わせられたポートである。データの向きを表す矢印とシンボル「ｓ」または「ｒ」を用いることによって、どのポートがアクティブでありどのポートがアクティブでないのかがそれぞれ表されている。たとえば図４の場合、スイッチデバイス５０２におけるポートの組み合わせ５０９の送信ポート「ｓ」が、ＶＬＡＮ ＶＬ１に対し非アクティブにされている。

【0052】

図４に示した２つのＶＬＡＮ ＶＬ１と、図５に示したＶＬ２は、同時に作動されるので、データは制御コンポーネント１，１００から制御すべきアクチュエータコンポーネントであるアクチュエータ３，４００へ同時に伝送される。第１のＶＬＡＮ ＶＬ１を介して伝送されるデータパケットが障害を受けたとしても、アクチュエータコンポーネント３，４００はそれにもかかわらず第２のＶＬＡＮ ＶＬ２を介して高い信頼性を伴ってデータを受け取る。

【0053】

さらに、両方のＶＬＡＮのうち一方において望ましくない閉ループが生じるリスクを最小限に抑える目的で、ネットワーク装置における制御コンポーネントまたはネットワークコンポーネントの付加的なポートをブロック状態または非アクティブ状態にすることができる。このことについては、図６および図７に詳しく説明されている。図６および図７には、図４および図５に示したネットワーク装置１１１と実質的に同じコンポーネントを有するネットワーク装置１１２が示されている。これらの図の場合にも、やはりＶＬＡＮ ＶＬ１（図６参照）とＶＬＡＮ ＶＬ２（図７参照）が設けられている。ＶＬＡＮ ＶＬ１は網点で表されており、ＶＬＡＮ ＶＬ２はハッチングで表されている。

【0054】

ＶＬＡＮ ＶＬ１を動作させるためにイーサネットスイッチ５０２もしくはそのポート５０７，５０８，５０９が非アクティブにされる。ＶＬ１に対応するデータパケットの転送は行われない。これに加え、隣り合う制御コンポーネント２，２００のポート２０７と、やはり第２のリング内で隣り合う制御コンポーネント６，４００内のポート４０７が、非アクティブにされる。このようにして、ＶＬＡＮリングＶＬ１の分離またはターミネートが付加的に改善される。たとえばイーサネットスイッチ５０２などの転送テーブルにエラーがあったとしても、制御コンポーネント６，４００のポート４０７ならびに制御コンポーネント２，２００のポート２０７が、相応のデータパケットをブロックする。

【0055】

第２のＶＬＡＮ ＶＬ２についても同様の安全策がとられる。図７にはこのことが描かれている。この場合、イーサネットスイッチ５０１もしくはそのポート５０７，５０８，５０９が、ＶＬＡＮ ＶＬ２に対しブロックされている。さらにこの場合、上方のリング構造における制御コンポーネント１，１００の隣り合うポート１０７と、下方のリング構造における制御コンポーネント４００の隣り合うポート４０７が、非アクティブにされる。このようにして、イーサネットスイッチ５０１の転送テーブルにおいてエラーがあったとしても、ＶＬＡＮ ＶＬ２のデータパケットが循環してネットワークインフラストラクチャに不必要に負荷が加わるのを、確実に回避することができる。

【0056】

ＶＬＡＮを介して冗長的に高い信頼性を伴ってデータを送信するための既述の方法および措置に加えて、変形実施形態を用いることも可能である。たとえば、出所ノードと宛先ノードとの間でＶＬＡＮクロスコネクト（VLAN-Cross-Connect VLAN-XC）を行うことも可能であるし、あるいはプロバイダ・バックボーン・ブリッジング・トラフィック・エンジニアリング（Provider Backbone Bridging Traffic Engineering PBB-TE）を使用することも可能である。さらに、複数のＶＬＡＮが同時に設けられていることから、使用されるリング状のＶＬＡＮにおいてＰＲＰを使用することもできる。

【0057】

既述の実施例では、互いに分離された２つのＶＬＡＮ ＶＬ１，ＶＬ２を示してきたけれども、ポートの非アクティブ化を拡張してさらに別のＶＬＡＮを設けることもできる。２つよりも多くのＶＬＡＮを実装することによって、通信における安全性をさらに向上させることができる。

【0058】

また、既述の２つのリング構造だけでなく、互いに接続された３つまたはそれよりも多くのリング構造を有する実施形態も考えられる。

【0059】

以上、有利な実施例に基づき図面に示しながら本発明について詳しく説明してきたが、本発明はここで開示した実施例に限定されるものではなく、当業者であれば本発明の権利範囲を逸脱することなく、さらに別の実施形態を考え出すことができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】