JPS5841702B2 - ジブンカツツウシンセイギヨホウシキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複数の通信ステーションが共通の通信線路を時
分割で使用して通信を行う場合の制御方式に関するもの
である。

分散配置された複数のステーションを共通の通信線路で
結んで相互間の通信を行う場合、通信の秩序を保つため
に制御が必要とされる。

通信制御の一般的なやりかたとしては、１つの制御ステ
ーションによって通信を集中的に制御する方式がある。

このような集中制御方式においては、通信制御ステーシ
ョンは高い信頼性を持せなげればならない。

通信線路で結ばれた各ステーションが全体として、例え
ばプロセス制御システムのような、オンライン・リアル
タイム処理システムを構成しているときは、とくに通信
制御ステーションの信頼性が大切である。

このようなシステムの典型例として分散制御システムが
ある。

このシステムは、制御対象のプロセスを適宜区分して、
各区域ごとにそこを担当するプロセス制御ステーション
をそれぞれ設置し、オペレータ地区には上位計算機ステ
ーション等を設置し、これら各ステーションを共通の通
信線路で連結したものである。

このような分散制御システムは、システム構成に融通性
があり、かつ危険分散型なので信頼性を高めるのに達す
る。

このような分散型のプロセス制御システムにおいて、通
信制御の信頼性はとくに重要である。

通信制御の信頼性を高めるには通信制御ステージョンを
複数個用いて冗長化することが考えられる。

この場合、冗長化方式には並列冗長方式と待機冗長方式
とがあるが、どちらの方式においても、主系統が正常で
あるうちは副系統は実作業に従事することがないので不
経済である。

これに対して分散型のプロセス制御システムにおいては
、上位の計算機ステーションが複数個用いられることが
多いので、これら計算機ステーションにそれぞれ通信制
御機能を持たせ、かつ通信制御権を回り持ちさせるよう
にすれば、経済的な冗長化ができる。

この場合、通信制御権の受渡しのやりかたは、プロセス
制御システム全体を効率良く運営するうえで合理的なも
のでなければならない。

本発明の目的は、通信線路を共有する時分割通信系にお
いて、複数の通信制御ステーション間で合理的な通信制
御権の受渡しが行える通信制御方式を提供することにあ
る。

以下図面によって本発明を説明する。

第１図は本発明が適用される時分割通信系の概念的構成
図である。

第１図において、１〜８は通信の当事者となるステーシ
ョン、９は通信線路である。

このうちステーション１〜３は通信制御機能を持つステ
ーション（以下プライマリ・ステーションという）であ
り、ステーション４〜８は通信制御機能を持たないステ
ーション（以下セカンダリ・ステーションという）−で
ある。

このような通信系が分散型プロセス制御システムである
場合、プライマリ・ステーション１〜３はオペレータ地
区等に設けられる上位計算機ステーション、４〜８はプ
ロセスの各区域に設けられルフロセス制御ステーション
である。

プロセス制御ステーション４〜８は、例えばマイクロ・
コンピュータのような小規模な計算機を内蔵しており、
これによって担当区域の自主的なプロセス制御を行うと
ともに上位計算機ステーション等と通信を行う。

上位計算機ステーション１〜３からプロセス制御ステー
ション４〜８には種々の指示が与えられ、プロセス制御
ステーション４〜８から上位計算機ステーション１〜３
には種々の報告や要求が行われる。

プライマリ・ステーション１〜３は通信制御権（以下バ
トンという）を順番に回り持ちし、それぞれバトンを持
っている間だけこの系の通信を制御スる。

１つのプライマリ・ステーションカバトンを持っている
とき、通信はそのプライマリ・ステーションとその配下
のセカンダリ・ステーション群または他のプライマリ・
ステーションとの間で行われる。

その際通信の主導権はバトンを持ったプライマリ・ステ
ーションにある。

バトンはそのプライマリ・ステーションにつき所望の通
信が完了するまで保持される必要がある。

通信の量は時と場合によって様々に変わるから、バトン
の保持時間もそれに合わせて変える必要がある。

しかし大量通信によってバトンが１つのプライマリ・ス
テーションに長く留ると、他のプライマリ・ステーショ
ンの待ち時間が長くなるので、リアルタイム処理上不都
合が生じる。

したがってバトン保持時間に制限を設けて、バトン持ち
回りの平等化を図る必要がある。

このためバトンがプライマリ・ステーション１〜３を循
環する周期の許容最大値△ＴＭＡＸが定められる。

一方どのプライマリ・ステーションにおいても通信量が
きわめて少ないときは、バトン受渡しの頻度が増し、プ
ライマリ・ステーションのオーバーヘットがふえるので
、それを緩和するために、バトン循環の周期の許容最小
値△ＴＭＩＮが定められる。

各プライマリ・ステーション１〜３において、大量通信
の必要があるときは、それを表わす情報がバトン受渡し
時に次のプライマリ・ステーションに伝えられる。

これによってバトンを受取ったプライマリ・ステーショ
ンは大量通信を必要としているプライマリ・ステーショ
ン数ｒを知る。

どのプライマリ・ステーションにも、バトン保持時間の
一律分△ｔｏが与えられている。

バトンを受取ったプライマリ・ステーションは上記の各
データと、前回バトンを手放した時刻ｔ１と、今回バト
ンを手にした時刻ｔ２と、全プライマリ・ステーション
数ｎとから、バトン保持時間△ｔ１ を次のように定め
る。

まず、バトンを受取った時点で、そのプライマリ ・ス
テーションおよびその他のプライマリ・ステーションに
大量通信の必要がないときは、通常−律な時間△ｔｏだ
けバトンを保持する。

この時間△ｔｏは、各プラリマリ・ステーション１〜３
が配下のセカンダリ・ステーション群等と必要最小限の
通信をするのに十分な時間が選らばれている。

しかし、第２図ａのように、時刻ｔ０ でバトンを手放
してから、極く短い時間後に時刻ｔ２で再びバトンが渡
ってきたとき、バトンを△ｔｏ時間保持して次に渡すと
、バトンの循環周期が許容最小値△ＴＭＩＮより小さく
なることがありうるので、その場合にはそれを防ぐため
に、バトン保持時間を延長して、バトンの手放し時期を
前回の手放し時刻から△ＴＭＩＮたってからなるように
する。

それには、バトン保持時間を△ＴＭＩＮ （ｔ２ｔｔ
）とすればよい。

すなわち、そのプライマリ・ステーションに大量通信の
必要がないときは、上記２つの時間のうちどちらか大き
い方をバトン保持時間△ｔ１ とする。

したがって、このときのバトン保持時間は次式で与えら
れる。

次に、そのプライマリ・ステーションおよび他のプライ
マリ・ステーションに大量通信の必要があるときは、−
律時間△ｔｏに加えて、大量データ通信用の時間をも設
けなげればならない。

この時間は、大量通信の必要がある複数のステーション
に平等に割当てる必要がある。

この割当て時間は、バトン循環の許容最大値△ＴＭＡＸ
から全プライマリ・ステーションの一律時間の総和を差
引き残りを大量通信の必要があるプライマリ・ステーシ
ョンで割ることによって求められる。

すなわち全プライマリ・ステーション数を一般にｎｌそ
のうち大量通信を要するステーション数をｒとすると、
割当て時間は となる。

そして、これを−律時間△ｔ。から、バトン保持時間は に加える となる。

もつとも、このバトン保持時間が採用できるのは、第２
図すのような適切なタイミングでバトンを渡されたとき
であって、これに対して同図Ｃのように、遅いタイミン
グでバトンを渡されたときは、上記で与えられる時間だ
けバトンを保持すると、手放す時期が許容最大周期△Ｔ
ＭＡＸの終点を越えてしまうので、その場合は、前回の
手放し時点ｔ□から△ＴＭＡＸ後にはバトンを手放すこ
とにする。

そのため、このときのバトン保持時間ハとされる。

したがって、大量通信の必要があるときは、これら２種
類の時間のうちのどちらか小さい方をバトン保持時間と
しなげればならない。

すなわち、である。

ところで、大量通信の必要があるときに、バトンを渡さ
れた時期が非常に遅くて、第２図ｄのようになったとき
、バトンを一律時間△ｔｏだけ保持するだけでも、それ
を手放す時期は△ＴＭＡＸの終点を越えることがある。

その場合には、−律時間△ｔｏだけバトンを保持するの
をやむをえないものとする。

なぜなら、プライマリ・ステーションは必要最小限の時
間だけはバトンを保持しなげればならないからである。

また、大量通信の必要があるときに、非常に早い時期に
バトンが渡され、かつ、前記（３）式で求まる時間だけ
バトンを保持しても、なお、許容最小周期△ＴＭＩＮの
終点より前にバトンを手放すことになるときは、さぎの
大量通信がない場合と同様にバトンの保持時間を△ＴＭ
ＩＮ−（ｔ２−ｔｌ）としなげればならない。

したがって、大量通信の必要があるときのバトン保持時
間△ｔ１ は前記（４）式の値と、△ｔｏ と上記△
ＴＭＩＮ （ｔ２ ｔ□）のうち最も大きい値とな
り、次式で与えられる。

このようにして、プライマリ・ステーション１〜３間の
バトンの受渡しは融通性と平等性を兼備した形で行われ
、オンライン・リアルタイム処理に適する。

バトンは複数のプライマリ・ステーション１〜３０間で
回り持ちされるので、たとえどれか１つのプライマリ・
ステーションが故障しても、救済が容易である。

すなわち、バトン循環の最大周期が決まっているから、
各プライマリ、ステーションは前回バトンを手放した時
刻から今回バトンを受取るべき時刻のタイムリミツトを
知ることができ、このタイムリミツトが過ぎてもバトン
が来ないときは、どこかのプライマリ・ステーションが
故障したと判断して、自らバトンを握ればよい。

バトンを手放した時刻はプライマリ・ステーションごと
に異なるから、最先にバトンを握るものは常に１つであ
る。

バトンを握ったプライマリ、ステーションは、それを宣
言する信号（例えばキャリア）を発するので、それ以後
他のプライマリ・ステーションが重複してバトンを握る
ことは防止される。

故障の他の形態として、プライマリ・ステーション１が
バトンを次のプライマ１ルステーシヨン２に渡そうとし
たとき、このプライマリ・ステーシコン２が故障してい
るということがある。

この場合はプライマリ・ステーション１において、プラ
イマリ・ステーション２から応答が返らないことなどか
ら故障が検知され、バトンはその次のプライマリ・ステ
ーション３に渡される。

その際プライマリ・ステーション２の故障を示す情報も
一緒に伝えられる。

このようにして、１つのプライマリ・ステーションが故
障しても全システムのダウンは免れる。

ただし、故障したプライマリ・ステーションによるその
配下のセカンダリ・ステーション群へのサービスは途絶
えるが、他のプライマリ・ステーションに肩代わりさせ
ることは可能である。

プライマリ・ステーション１〜３とセカンダリ・ステー
ション４〜８の間の通信は例えば次のように行われる。

動作説明図を第３図に示す。まず第１段階Ｉでは配下の
セカンダリ・ステーション群の通信要求を探索し、第２
段階■で通信要求のうち緊急度の高いものを処理し、そ
の次の第３段階■で大量通信を行う。

これによって優先順位に従った通信が行われる。

前記のバトン保持の一律時間△ｔｏは第２段階までの時
間に相当する。

このように本発明においては、通信制御ステーションは
複数個設けられ、これらの間で通信制御権を回り持ちす
るようにしたので、比較的低コストで高信頼化を実現で
きる。

また通信制御権の持ち回りは融通性と平等性を持って行
われるので、オンライン・リアルタイム処理上とくに好
都合である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される通信系の概念的構成図、第
２図、第３図は第１図の通信系の動作説明図である。 １〜３・・・・・・フライマリ・ステーション、４〜８
・・・・・・セカンダリ・ステーション、９・・・・・
・通信線路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の通信ステーションが共通の通信線路を時分割
   で使用して通信を行う通信系において、通信制御機能を
   持つ通信ステーションを２つ以上設け、このような通信
   ステーション間において、下記の式で与えられる△ｔ１
   時間だけ保持できる通信制御権を順次回り持ちすること
   を特徴とする時分割通信制御方式。 但し、△ｔｏ・・・・−・−律の通信制御権保持時間、
   △ＴＭＡＸ・・・・・・通信制御権循環の許容最大周期
   、△ＴＭＩＮ・・・・・・通信制御権循環の許容最小周
   期、ｎ・・・・・・通信制御機能を持つ通信ステーショ
   ンの数、ｒ・・・・・・大量通信の必要がある通信制御
   機能を持つ通信ステーションの数、ｔｌ・・・・・・前
   回通信制御権を手放した時刻、ｔ２・・・−・・今回通
   信制御権を受取った時刻。