JPH06110807A

JPH06110807A - 分散型計算機システムのデータ伝送方式

Info

Publication number: JPH06110807A
Application number: JP4282541A
Authority: JP
Inventors: Mikinobu Takizawa; 幹宣滝沢; Yuji Nakada; 祐司中田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-09-28
Filing date: 1992-09-28
Publication date: 1994-04-22
Anticipated expiration: 2015-07-12
Also published as: JP3062904B2

Abstract

(57)【要約】【目的】下位計算機から上位計算機へ伝送する周期デ
ータの伝送回数を減らし、上位計算機の負荷を軽減し
て、伝送処理以外の処理能力を向上させることにある。【構成】上位計算機３００と複数の下位計算機１００
とが送受信可能であるネットワーク２００で接続構成さ
れる分散型計算機システムにおいて、下位計算機群を幾
つかのグループ（１〜ｋ）に分け、さらにグループ内の
下位計算機に各々一意にレベル付けをし、下位レベルの
下位計算機は、周期データを直接上位計算機へ伝送せず
に、グループ内の上位レベルの下位計算機へ伝送し、そ
のグループ内で最上位レベルの下位計算機だけが上位計
算機へまとめて周期データを伝送するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、分散型計算機システム
のデータ伝送方式に係り、特に、下位計算機から上位計
算機へ定期的に周期情報を伝送する分散型計算機システ
ムのデータ伝送方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来は、下位計算機から上位計算機へ周
期データを伝送する際に、全ての下位計算機が独立に上
位計算機へ直接伝送していた。そのため、上位計算機側
では、各下位計算機の一回分の周期データを受信するに
当たって、下位計算機の数と同数のデータ受信処理を必
要とする。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、下
位計算機から上位計算機へ伝送する周期データに関し
て、全ての下位計算機が上位計算機へデータを伝送して
いるため、上位計算機のデータ受信回数が多くなり、上
位計算機の伝送受信処理の負荷が下位計算機の数に比例
して増加していた。ここで、上位計算機がネットワーク
からの一回のデータ受信処理に要する時間をａ、受信し
たメッセージの一つの情報を解読する時間をｂとすると
き、一回の伝送データ受信でｎ個の情報が含まれると
き、その伝送データ受信処理に要する時間は、ａ＋ｎｂ
で表され、また、一回の伝送データ受信でｎ個の情報が
含まれるメッセージをｍ回受信するときの受信処理に要
する時間は、ｍａ＋ｍｎｂで表すことができる。このよ
うにみると、処理が必要なデータ数を低減することは不
可能であるため、上位計算機への伝送回数ｍの数を出来
るだけ減らすことが、上位計算機の負荷低減に有効であ
ることがわかる。また、ａが大きい時その効果は大き
い。本発明の目的は、下位計算機から上位計算機へ伝送
する周期データの伝送回数を減らし、上位計算機の負荷
を軽減して、伝送処理以外の処理能力を向上させること
にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、下位計算機群を幾つかのグループに分け、さらにグ
ループ内の下位計算機に各々一意にレベル付けをし、下
位レベルの下位計算機は、周期データを直接上位計算機
へ伝送せずに、グループ内の上位レベルの下位計算機へ
伝送し、そのグループ内で最上位レベルの下位計算機だ
けが上位計算機へまとめて周期データを伝送するように
構成する。また、周期データを上位計算機へ伝送する
際、下位計算機の各レベルで合体される周期データの収
集時刻ずれを防ぐため、下位計算機において、周期デー
タの保存エリアを設け、周期情報収集と転送の処理を分
離する。収集処理で周期データを保存エリアに格納した
後、転送処理で、各々の下位計算機の周期データを伝送
する時刻タイミングに時間差を設け、各グループ内で合
体される周期データの収集時刻が下位計算機毎に等しく
なるように、周期データを上位計算機へ伝送するように
構成する。

【０００５】

【作用】図３を参照して、上記の作用を説明する。ｎ−
１台の下位計算機１００を三台づつのグループｋ個に分
けて、各グループ内の下位計算機１００にそれぞれ一意
にレベルを付加する。この中で、グループ１の下位計算
機１００をレベルの昇順によりノードＮＯ＝２，３，４
とする。また、上位計算機３００をノードＮＯ＝１とす
る。このとき、下位計算機１００の周期データの流れ
は、最下位レベルであるノードＮＯ＝２が上位レベルで
あるノードＮＯ＝３に送信し、それを受けたノードＮＯ
＝３では、ノードＮＯ＝２の周期情報と共に上位レベル
であるノードＮＯ＝４に送信する。そして、それを受け
たノードＮＯ＝４では、自己ノードが最上位レベルであ
ることを判断し、ノードＮＯ＝２、３の周期情報を自分
自身の周期情報と合体し、上位計算機３００であるノー
ドＮＯ＝１に送信する。この伝送方法により、従来上位
計算機に周期データをノード数すなわちｎ−１回送信し
ていたものが、今回グループ数すなわちｋ回の伝送で済
む。ところで、各ノードからの周期データ送信が全て同
時刻に行う必要がある場合、各ノードにおける最新の周
期情報が直ちに上位計算機に送信されず、下位計算機の
各レベルで合体される周期データの時刻がそれぞれずれ
て伝送される可能性がある。そのため、下位計算機から
上位計算機への周期データ遅延を防ぐため、各下位計算
機の周期情報は、一旦保存エリアにそれぞれ格納され、
その後、各グループの各レベルのノード毎に周期データ
伝送時刻のタイミングに、ノード間でデータを通信でき
る程度の時間差を設けておき、下位レベルのノードほど
周期データの伝送時刻タイミングを早くすることによ
り、下位計算機の各レベルで合体される周期データの収
集時刻のずれをなくする。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は、
本発明の一実施例であり、全体システム構成を示す。広
域に分散している各変電所４００からＨＤＬＣ伝送路２
０１を介して、制御用の上位計算機３００の一部機能を
分担し、接続されている変電所４００の処理を各々独立
して遂行している伝送制御用の下位計算機１００と、各
変電所４００を集中監視制御するための上位計算機３０
０とが情報の送受信を行うためのネットワーク２００に
より接続構成されている。上位計算機３００は、計算機
本体３０１、ＣＲＴ表示装置３０２及びキーボード３０
３より構成される。各変電所４００からの情報を伝送路
２０１を介して下位計算機１００に逐次送信し、下位計
算機１００において編集され、必要情報ならばネットワ
ーク２００にブロードキャストに送出される。それを受
けた上位計算機３００は、計算機本体３０１で処理・加
工した後、ＣＲＴ表示装置３０２に表示する。すなわ
ち、上位計算機３００では、各変電所４００の刻々と変
化する運用情報をリアルタイムで把握し、運転員に迅速
かつ正確に表示報告する必要があり、そのため各変電所
４００においては、最新のデータを定期的に上位計算機
３００に対して送信し、また、送信周期は短いほど情報
の新規性が増すことになる。下位計算機１００間の情報
交換は、ネットワーク２００を介して行われる。ここで
は、１秒周期で各変電所４００の計測情報が伝送路２０
１を介して下位計算機１００に伝送され、受信した下位
計算機１００も同周期で情報をネットワーク２００に送
出し、それらを受信した上位計算機３００が加工処理
し、その後にＣＲＴ３０２に表示する例を説明する。

【０００７】図３に示すように、一台の上位計算機３０
０に対し、Ｎ−１台の下位計算機１００がネットワーク
２００により接続されている場合、上位計算機３００を
ノードＮＯ＝１、下位計算機をそれぞれノードＮＯ＝
２，３，…，Ｎとする。Ｎ−１台を三台づつに分けたと
き、それぞれはグループＮＯ＝１，２…ｋとなる。ただ
し、一つのグループの台数は、全てのグループで等しく
なる必要はないので、Ｎ−１が３で割り切れないとき
は、他のグループと異なる台数を持つグループを生成す
る。そして、周期情報の流れは、図２に示すように、ノ
ードＮＯ＝２→ノードＮＯ＝３→ノードＮＯ＝４→ノー
ドＮＯ＝１，ノードＮＯ＝５→ノードＮＯ＝６→ノード
ＮＯ＝７→ノードＮＯ＝１となり、一般的には、ノード
ＮＯ＝３ｎ−１→ノードＮＯ＝３ｎ→ノードＮＯ＝３ｎ
＋１→ノードＮＯ＝１（但し、ｎ＝１，２，…，（Ｎ−
１）／３）となる。

【０００７】このなかで、グループ１（ノードＮＯ＝
２，３，４）を例にとり、その送受信動作について、図
４、図５、図６、図７を用いて説明する。まず、図５の
ように各ノードの状態を管理するノード状態管理テーブ
ル１０９を設ける。そしてノードＮＯ＝２，３，４につ
いて、順にノードレベルを１，２，３また周期データ送
信時刻タイミングを０．９０秒，０．９５秒，１．００
秒と定義する。また、ノードの稼動・停止状態は、すべ
て稼動（ＲＵＮ）とする。

【０００８】次に、図４は、下位計算機１００の機能ブ
ロックであり、図４において、変電所４００からの周期
情報は、伝送路２０１を通り、下位計算機１００に送信
される。下位計算機１００では、その情報を伝送路受信
部１１２で受信し、受信データエリア（下位）１１３に
格納する。それを受けて、受信編集処理（下位）１１４
は、受信データエリア（下位）１１３の内容を受信デー
タバッファ（下位）１１５に移すと共に、上りメッセー
ジ解析処理１１６を起動する。そして、上りメッセージ
解析処理１１６では、データを判別し、受信データバッ
ファ（下位）１１５のデータを、上りデータ受け送信デ
ータバッファ（上位）１１７に転送する。ここで、ノー
ドＮＯ＝２について、１秒周期で起動する周期転送処理
１０８は、毎時０．９０秒に、送信編集処理１０６に対
し周期情報の送信要求を出す。送信編集処理１０６で
は、周期転送処理１０８から起動要求を受けて、下りデ
ータ受け送信データバッファ（上位）１０７に周期情報
が存在しないので、上りデータ受け送信データバッファ
（上位）１１７の周期情報だけを、ノード状態管理テー
ブル１０９により自己ノードが最上位レベルではないの
で、上位レベルであるノードＮＯ＝３を送信先とし、図
７のに示すフォーマットで、送信用バッファ１１０に
書き込む。図７ののフォーマットは、送信元がノード
ＮＯ＝２、送信先がノードＮＯ＝３、要求内容が送信、
データ種別が周期、通番が１（後述）及びノードＮＯ＝
２の計測情報からなる。ネットワーク送信部１１１は、
送信用バッファ１１０のデータにネットワーク送受信管
理用の通番１を付加してネットワーク２００にブロード
キャストに送出する。次に、ノードＮＯ＝３では、ネッ
トワーク２００上の通番１のデータをネットワーク受信
部１０１で受信し、送信先がノードＮＯ＝３で自己ノー
ド宛のデータと判別し、受信データエリア（上位）１０
２に格納すると共に、図７ののフォーマットで通番１
のデータを正常受信したことを、送信元であるノードＮ
Ｏ＝２を送信先として、ネットワーク２００に送出す
る。図７ののフォーマットにおいて、その送信先、送
信元及び通番は図７ののそれと一致していることが必
要であり、ＡＣＫは返答を表す。また、受信編集処理
（上位）１０３は、受信データエリア（上位）１０２の
内容を受信データバッファ（上位）１０４に移すと共
に、下りメッセージ解析処理１０５を起動する。そし
て、下りメッセージ解析処理１０５では、データを判別
し、受信データバッファ（上位）１０４のデータを、下
りデータ受け送信データバッファ（上位）１０７に転送
する。また、ノードＮＯ＝３について、変電所４００か
ら伝送路２０１を介して下位計算機１００に送られてく
る周期データは、ノードＮＯ＝２の伝送路からの受信処
理と同様に、上りデータ受け送信データバッファ（上
位）１１７に転送される。周期転送処理１０８は、ノー
ドＮＯ＝２からの周期データを受信した後になるよう
な、毎時０．９５秒に、送信編集処理１０６に対し、周
期情報の送信要求を出す。送信編集処理１０６では、周
期転送処理１０８から起動要求を受けて、下りデータ受
け送信データバッファ（上位）１０７の周期情報と、上
りデータ受け送信データバッファ（上位）１１７の周期
情報を合わせて、ノード状態管理テーブル１０９により
自己ノードが最上位レベルではないので、上位レベルで
あるノード４を送信先とし、図７のに示すフォーマッ
トで、送信用バッファ１１０に書き込む。ネットワーク
送信部１１１は、送信用バッファ１１０のデータに通番
２を付加してネットワーク２００にブロードキャストに
送出する。その次に、ノードＮＯ＝４では、ネットワー
ク２００上の通番２のデータをネットワーク受信部１０
１で受信し、送信先がノードＮＯ＝４で自己ノード宛の
データと判別し、受信データエリア（上位）１０２に格
納すると共に、図７ののフォーマットで通番２のデー
タを正常受信したことを、送信元であるノード３を送信
先としてネットワーク２００に送出する。また、ノード
ＮＯ＝３のネットワーク２００からの周期情報の受信処
理と同様に、このデータを下りデータ受け送信データバ
ッファ（上位）１０７に転送する。さらに、ノードＮＯ
＝４について、変電所４００から伝送路２０１を介して
下位計算機１００に送られてくる周期データも、ノード
ＮＯ＝２の伝送路からの受信処理と同様に、上りデータ
受け送信データバッファ（上位）１１７に転送される。
周期転送処理１０８は、ノードＮＯ＝３からの周期デー
タを受信した後になるような、毎時１．００秒に、送信
編集処理１０６に対し、周期情報の送信要求を出す。送
信編集処理１０６では、周期転送処理１０８から起動要
求を受けて、下りデータ受け送信データバッファ（上
位）１０７の周期情報と、上りデータ受け送信データバ
ッファ（上位）１１７の周期情報を合わせて、ノード状
態管理テーブル１０９により自己ノードが最上位レベル
であることを判断し、図７のに示すフォーマットで、
送信用バッファ１１０に書き込む。ネットワーク送信部
１１１は、送信用バッファ１１０のデータに通番３を付
加してネットワーク２００にブロードキャストに送出す
る。そして、上位計算機３００であるノードＮＯ＝１
は、ネットワーク２００上の通番３のデータを受信し、
送信先がノードＮＯ＝１で自己ノード宛のデータと判別
し、取得すると共に、図７ののフォーマットで通番３
のデータを正常受信したことを、送信元であるノードＮ
Ｏ＝４を送信先として、ネットワーク２００に送出す
る。その後、計算機本体３０１で処理・加工した後、Ｃ
ＲＴ表示装置３０２に周期情報の計測データを表示更新
する。

【０００９】ところで、各ノードの周期情報の伝送タイ
ミングを全て標準時計の同時刻にすると、図６の、
、のメッセージは同時刻に送信されるため、ノード
ＮＯ＝４のデータは直ちにノードＮＯ＝１へ送信される
が、ノードＮＯ＝３のデータは約１秒後、ノードＮＯ＝
２のデータは約２秒後にノードＮＯ＝１へ送信されるた
め、周期データの信憑性が損なわれる可能性がある。そ
のため、図５に示すノード状態管理テーブル１０９に、
各ノードの周期データ送信時刻タイミングに時間差を設
け、下位レベルのノードから周期データを受信後に、自
己データと合わせて、次ノードにデータを送信するよう
にして、周期情報の遅延を防ぐ。

【００１０】次に、図８、図９に、ノード３が停止した
場合の動作について説明する。各ノードの動作状態は、
ノード状態管理テーブルが把握しており、図８、９に示
すように、図５、図６と同じ構成のとき、まず、ノード
ＮＯ＝２では、変電所４００から伝送路２０１を介して
下位計算機１００に送られてくる周期データが、上りデ
ータ受け送信データバッファ（上位）１１７に転送され
る。１秒周期で起動する周期転送処理１０８は、毎時
０．９０秒に、送信編集処理１０６に対し、周期情報の
送信要求を出す。送信編集処理１０６では、周期転送処
理１０８から起動要求を受けて、下りデータ受け送信デ
ータバッファ（上位）１０７に周期情報が存在しないの
で、上りデータ受け送信データバッファ（上位）１１７
の周期情報だけを、ノード状態管理テーブル１０９によ
り自己ノードが最上位レベルではないので、上位レベル
ノードを検索し、ノードＮＯ＝３が停止であるので、ノ
ードＮＯ＝４を送信先として、送信用バッファ１１０に
書き込む。ネットワーク送信部１１１は、送信用バッフ
ァ１１０のデータにネットワーク送受信管理用の通番１
を付加して、ネットワーク２００にブロードキャストに
送出する。そしてノードＮＯ＝４では、ネットワーク２
００上の通番１のデータをネットワーク受信部１０１で
受信し、送信先がノードＮＯ＝４で自己ノード宛のデー
タと判別し、受信データエリア（上位）１０２に格納す
ると共に、通番１のデータを正常受信したことを、送信
元であるノードＮＯ＝２を送信先として、ネットワーク
２００に送出する。この受信データエリア（上位）１０
２に格納したデータを下りデータ受け送信データバッフ
ァ（上位）１０７に転送する。また、ノードＮＯ＝４に
おいて、変電所４００から伝送路２０１を介して下位計
算機１００に送られてくる周期データは、上りデータ受
け送信データバッファ（上位）１１７に転送される。周
期転送処理１０８は、ノードＮＯ＝２，３からの周期デ
ータを受信した後になるような、毎時１．００秒に、送
信編集処理１０６に対し、周期情報の送信要求を出す。
送信編集処理１０６では、周期転送処理１０８から起動
要求を受けて、下りデータ受け送信データバッファ（上
位）１０７の周期情報と、上りデータ受け送信データバ
ッファ（上位）１１７の周期情報を合わせて、ノード状
態管理テーブル１０９により自己ノードが最上位レベル
であることを判断し、送信用バッファ１１０に書き込
む。ネットワーク送信部１１１は、送信用バッファ１１
０のデータに通番２を付加して、ネットワーク２００に
ブロードキャストに送出する。そして上位計算機３００
であるノードＮＯ＝１は、ネットワーク２００上の通番
２のデータを受信し、送信先がノードＮＯ＝１で自己ノ
ード宛のデータと判別し、取得すると共に、通番２のデ
ータを正常受信したことを、送信元であるノードＮＯ＝
４を送信先として、ネットワーク２００に送出する。そ
の後、計算機本体３０１で処理・加工した後、ＣＲＴ表
示装置３０２に周期情報の計測データを表示更新する。

【００１１】図１０、図１１に、これらの手順の処理フ
ローを示す。図１０において、下位計算機１００では、
まず、ネットワーク２００からの周期データを受信編集
する（ステップ１０）。また、変電所４００から伝送路
２０１を介して送られてくる周期データを受信編集する
（ステップ１１）。続いて、ネットワーク２００からの
下りメッセージを解析処理する（ステップ１２）。ま
た、上りメッセージを解析処理する（ステップ１３）。
これらの下りメッセージ及び上りメッセージを周期転送
処理し（ステップ１４）、ネットワーク２００に伝送す
る送信データを編集する（ステップ１５）。次に、図１
１において、ネットワーク２００からの下りメッセージ
については、下位レベルの下位計算機１００からの自己
ノード宛のデータであれば、取得し、また、伝送路２０
１からの上りメッセージについてはそのまま取得し、そ
れぞれのデータを合体する（ステップ２０）。この中
で、まず、自己ノード、グループ番号を取得する（ステ
ップ２１）。次いで、グループ内で自己ノードが最上位
レベルのノードか否かを判断する（ステップ２２）。最
上位レベルのノードであれば、上位計算機（ノード１）
を周期データの送信相手先とみなす（ステップ２３）。
また、最上位レベルのノードでなければ、グループ内で
上位レベルのノードは稼働しているか否かを判断する
（ステップ２４）。上位レベルのノードが稼働していな
ければ、上位計算機（ノード１）を周期データの送信相
手先とみなす（ステップ２５）。また、上位レベルのノ
ードは稼働していなければ、上位レベルの下位計算機に
周期データを送信する（ステップ２５）。以上のように
実施すれば、上位計算機３００が受信する周期情報の１
回当たりのメッセージ量は３倍に増えるが、同計算機の
受信回数は３分の１に低減する。ところで、一般に、計
算機間の送受信の負荷は、メッセージ量が膨大でない限
り、メッセージ量よりも、むしろ送受信回数に影響を受
け、ネットワークに接続されるノード数が増加するほ
ど、その負荷は増大する。したがって、本実施例によれ
ば、上位計算機３００の負荷を大巾に軽減することがで
き、伝送処理以外の処理能力を著しく向上させることに
なる。また、ネットワークに接続されるノード数が増加
しても、グループ数を適宜に設定することにより、上位
計算機３００の負荷を最低限の増加に抑えることができ
る。また、本実施例において、変電所４００からの事故
データ等、緊急を要する情報については、上位計算機３
００にダイレクトに送信するようにすることも容易にで
きる。

【００１２】

【発明の効果】本発明によれば、下位計算機から上位計
算機への周期データ伝送回数を減少することができ、こ
れにより、上位計算機の負荷を軽減し、その分、他の処
理能力が向上する。また、本発明によれば、変電所増設
により下位計算機が追加されても、周期データの伝送回
数が増加しないため、上位計算機の負荷を最低限の増加
に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の分散システムの構成

【図２】本発明の実施例のシステム間の周期データの流
れ

【図３】実施例の分散システムのグループ構成

【図４】下位計算機本体の機能ブロック図

【図５】下位計算機内のノード状態管理テーブルの例

【図６】実施例の１グループについての周期データの流
れ

【図７】周期データのフォーマット

【図８】ノード停止時における下位計算機内のノード状
態管理テーブルの例

【図９】ノード停止時における実施例の１グループにつ
いての周期データの流れ

【図１０】下位計算機の周期データ処理のフローチャー
ト

【図１１】前記フローチャートの各ノード状態判別処理
のフローチャート

【符号の説明】

１００下位計算機２００ネットワーク２０１ＨＤＬＣ伝送路３００上位計算機３０１上位計算機本体３０２ＣＲＴ表示装置３０３キーボード４００変電所１０１ネットワーク受信部１０２受信データエリア（上位）１０３受信編集処理（上位）１０４受信データバッファ（上位）１０５下りメッセージ解析１０６送信編集処理（上位）１０７下りデータ受け送信データバッファ（上位）１０８周期転送処理１０９ノード状態管理テーブル１１０送信用バッファ（上位）１１１ネットワーク送信部１１２伝送路受信部１１３受信データエリア（下位）１１４受信編集処理（下位）１１５受信データバッファ（下位）１１６上りメッセージ解析１１７上りデータ受け送信データバッファ（上位）１１８送信データバッファ（下位）１１９送信編集処理（下位）１２０送信用バッファ（下位）１２１伝送路送信部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各々が独立した複数の下位計算機と、少
なくとも１台の上位計算機と、それら複数の計算機シス
テム間で情報を送受信可能とするネットワークから構成
され、下位計算機から上位計算機へ定期的に周期情報を
伝送する分散型計算機システムにおいて、一つの下位計
算機の周期情報を他の下位計算機に伝送し、代表した下
位計算機だけが上位計算機へまとめて周期情報を伝送す
ることを特徴とする分散型計算機システムのデータ伝送
方式。
【請求項２】請求項１において、各々が独立した複数
の下位計算機を任意の幾つかのグループに分類し、その
グループ内の下位計算機に一意にレベルを付け、一つの
下位計算機から上位レベルの下位計算機に周期データを
伝送することを特徴とする分散型計算機システムのデー
タ伝送方式。
【請求項３】請求項１または請求項２において、下位
計算機において、周期情報の保存エリアを設け、データ
収集処理時に周期情報を保存エリアに格納し、その後、
転送処理することを特徴とする分散型計算機システムの
データ伝送方式。
【請求項４】請求項１、請求項２または請求項３にお
いて、下位計算機から上位計算機に周期情報を伝送する
際、グループ内の各下位計算機の周期情報収集時刻を等
しくするために、各々の下位計算機の周期情報を伝送す
る時刻タイミングに時間差を設けることを特徴とする分
散型計算機システムのデータ伝送方式。