(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の端局を備え、各端局がそれぞれ監視対象機器から取得した監視データをネットワークを介して監視制御装置に伝送し、前記監視制御装置は受信した前記監視データをもとに各端局を介して前記監視対象機器を制御する監視制御装置を備え、
前記監視制御装置は、
受信した監視データの送信時刻、受信時刻、監視対象機器のアドレスおよび監視対象機器の状態を含むパターンデータを生成し、生成したをパターンデータを受信パターンとして記録する受信パターン記録部と、
前記送信時刻および受信時刻をもとに伝送遅延時間が所定値を超えるか否かを判定する伝送遅延判定部と、
伝送遅延が発生したとき、発生した監視データに先行する監視データに対応するパターンデータを伝送遅延要因パターンとして記録する伝送遅延情報記録部と、
伝送遅延情報記録部に記録された伝送遅延要因パターンと受信パターンとを比較し、一致したとき、当該端局との通信路の帯域幅を拡大するパターン比較部とを備えたことを特徴とする監視制御装置における伝送帯域制御方式。
【請求項２】
請求項１記載の監視制御装置における伝送帯域制御方式において、
伝送遅延情報記録部に記録された伝送遅延要因パターンと前記受信パターンとの比較結果が一致せず、かつ伝送遅延判定部が伝送遅延時間が所定値を超えると判定したとき、前記伝送遅延が発生した監視データに先行する監視データに対応するパターンデータを伝送遅延要因パターンとして伝送遅延情報記録部に記録することを特徴とする監視制御装置における伝送帯域制御方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視制御システムにおける伝送帯域制御方式に係り、特に限られた帯域を各端局に効果的に割り振り、前記帯域を有効活用することのできる帯域制御方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ネットワーク技術の発展に伴いネットワークの用途は多様化し、例えばＩＰネットワーク網を用いて伝送制御を行う伝送制御システムが開発されている。
【０００３】
伝送制御システムは上位となる伝送制御装置と下位となる複数の端局により形成され、伝送制御装置と端局はＩＰネットワーク網でつながり、ＩＰネットワーク内の限られた帯域を端局毎に割り振って通信をおこなっている。通信に使用される帯域は限られた帯域であるため有効活用が望まれる。
【０００４】
また、伝送制御システムのようなリアルタイムシステムではデータの欠損、遅延が大きな問題となるためタイムクリティカル性とスループット性を保障する必要がある。このため、ＱｏＳ(Quality of Service)の確保を目的とした帯域制御が必要である。
【０００５】
特許文献１には、パケットフローの各々に設定された設定帯域に基づいて各フローの帯域を制限する帯域制限装置、すなわち設定帯域の各々の条件を満たすパケット間隔を生成し、パケット送信完了時点からの経過時間と前記パケット間隔との比較に基づいて各フローにおける次パケットの送信優先度を判定する帯域制限装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１５８６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来技術によれば、パケットを送信する毎に帯域の制御を行うことが必要となり、装置の処理負荷が増加してスループットが低下する。本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、スループットの低下を抑制することのできる帯域制御方式を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。
【０００９】
複数の端局を備え、各端局がそれぞれ監視対象機器から取得した監視データをネットワークを介して監視制御装置に伝送し、前記監視制御装置は受信した前記監視データをもとに各端局を介して前記監視対象機器を制御する監視制御装置を備え、
前記監視制御装置は、
受信した監視データの送信時刻、受信時刻、監視対象機器のアドレスおよび監視対象機器の状態を含むパターンデータを生成し、生成したをパターンデータを受信パターンとして記録する受信パターン記録部と、
前記送信時刻および受信時刻をもとに伝送遅延時間が所定値を超えるか否かを判定する伝送遅延判定部と、
伝送遅延が発生したとき、発生した監視データに先行する監視データに対応するパターンデータを伝送遅延要因パターンとして記録する伝送遅延情報記録部と、
伝送遅延情報記録部に記録された伝送遅延要因パターンと受信パターンとを比較し、一致したとき、当該端局との通信路の帯域幅を拡大するパターン比較部とを備えた。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、以上の構成を備えるため、監視制御システムにおいてスループットの低下を抑制することのできる帯域制御方式を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態にかかる監視制御システムを説明する図である。
【図２】監視制御装置の詳細を説明する図である。
【図３】受信パターンの生成から伝送遅延要因パターン記録までの処理の流れを説明する図である。
【図４】受信データのデータ構造例を示す図である。
【図５】受信パターンデータのデータ構造例を示す図である。
【図６】受信パターン記録部に記録される受信パターンデータのデータ構成例を示す図である。
【図７】伝送遅延情報記録部に記憶されるデータのデータ構成例を示す図である。
【図８】帯域情報記録部に記録されるデータのデータ構成例を示す図である。
【図９】受信パターン生成部の処理手順例を示す図である。
【図１０】パターン比較部の処理手順例を示す図である。
【図１１】伝送遅延判定部の処理手順例を示す図である。
【図１２】発生要因取得部の処理手順例を示す図である。
【図１３】必要帯域算出部の処理手順例を示す図である。
【図１４】帯域制御要求処理部の処理手順例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施形態にかかる監視制御システムを説明する図であり、このシステムは、例えば発電所あるいは変電所など電力系統システムの監視制御を行う。
【００１３】
監視制御装置１は、複数の監視制御対象機器４（監視制御対象機器４ａ〜監視制御対象機器４ｎ：ｎは自然数）とＩＰネットワーク網３、端局２を介して接続し、端局２から監視データを収集する。また、遠方監視制御装置１は端局２（端局２ａ〜端局２ｎ：ｎは自然数）と接続し、収集した監視データを基に監視制御対象機器の監視制御を行う。
【００１４】
図２は、監視制御装置の詳細を説明する図である。監視制御装置１は、伝送遅延予測部１０、端局からの監視データを受信処理をするデータ受信処理部２０、端局毎に帯域を設定する帯域制御部３０を備える。ここで、前記伝送遅延予測部１０は、伝送の遅延を予測し、伝送の遅延が発生する前に端局毎の帯域を制御し、伝送の遅延を防止する。
【００１５】
また、伝送遅延予測部１０は、受信したデータをパターン化し保持しておく受信パターン記録部（７００）、伝送遅延が発生したときの遅延情報を保持する伝送遅延情報記録部（９００）、端局に割り当てられている帯域を記録している帯域情報記録部（８００）、受信データをパターン化する受信パターン生成部（１００）、パターン化された受信データを記録する受信パターン記録部（７００）、
受信パターン記録部（７００）と伝送遅延情報記録部（９００）に記録されたデータのパターンを比較し伝送遅延の発生を予測するパターン比較部（２００）、伝送遅延時間を算出し、伝送遅延が発生しているかを判定する伝送遅延判定部（３００）、伝送遅延が発生した要因を取得する発生要因取得部（４００）、伝送遅延が再度発生したときに必要となる必要帯域を算出する必要帯域算出部（５００）、伝送遅延を予測したとき伝送遅延が発生する前に必要帯域の確保を要求する帯域制御要求部（６００）を備える。
【００１６】
通常では、端局からの受信データ量は、各端局に割り当てられた帯域を越えない一定のスループット特性を持つ。また、各端局に割り当てられている帯域の合計はＩＰネットワーク網の帯域より少ない。
【００１７】
図３は、受信パターンの生成から伝送遅延要因パターン記録までの処理の流れを説明する図である。受信データ処理部２０で受信した受信データをもとに受信パターン生成部１００において受信パターンデータを生成し、生成した受信パターンは、受信パターン記録部７００に記録する。受信パターン記録部７００に記録できる量はシステムにより可変とする。図３では３としている。記録されたデータは古いデータから削除する。
【００１８】
受信データをもとに生成した受信パターンＤにおいて伝送遅延が発生したとき、受信パターン記録部７００は、データＮｏ．１（受信パターンＢ）、データＮｏ．２（受信パターンＣ）の順で受信データを取得したため、受信パターンＤ（伝送遅延）が発生したと推定し、受信パターン記録部のデータＮｏ．１（受信パターンＢ）、データＮｏ．２（受信パターンＣ）を伝送遅延情報記録部９００に伝送遅延の発生要因データとして記録する。
【００１９】
パターン比較部２００は、記録した伝送遅延の発生要因データと、新たに受信した受信データをもとに生成した受信パターンデータとを比較し、受信パターンＤの発生（伝送遅延の発生）を予測する。
【００２０】
図４は、受信データのデータ構造例を示す図である。受信データは固定部及び可変部のを備える。固定部（１０１０）は全てのデータに共通であり、可変部（１０１０）はデータ種別（１０１１）により異なる。固定部のデータ種別を固定部パターンＦＰ（１０１２）とし、可変部のデータ内容を可変部パターンＣＰ（１０１３）とする。ＦＰとＣＰを組合わせたものをパターンデータＰ（１０１４）とし、受信パターン生成に使用する。また、端局時刻をＳＴ（１０１５）として受信パターン生成に使用する。
【００２１】
図５は、受信パターンデータのデータ構造例を示す図である。図４で説明したパターンデータＰ、ＳＴを組み合わせ受信パターンデータ（１１００）生成する。また生成時に監視制御装置にて受信データを受信した時刻、受信時刻ＲＴ（１１１０）を付加する。なお、可変部パターンＣＰは、監視対象機器のアドレス（ワードアドレス）および監視対象機器の状態（ポジション，ＯＮ／ＯＦＦ）を含む。
【００２２】
図６は、受信パターン記録部（７００）に記録される受信パターンデータのデータ構成例を示す図である。データＮｏ．は、記録データを個別に識別する為の番号である。パターンデータには受信データから生成したパターンデータＰが記録され、端局時刻には受信データから生成した端局時間ＳＴが記録され、受信時刻には受信パターンデータ生成時に付加された受信時刻ＲＴが記録される。
【００２３】
図７は、伝送遅延情報記録部（９００）に記憶されるデータのデータ構成例を示す図である。伝送遅延Ｎｏ．（９１０）は記録した伝送遅延情報を個別に識別するための番号である。伝送遅延要因パターン（９２０）は、伝送遅延が発生したときの受信パターンを要因として記録する。伝送遅延パターン（９３０）は伝送遅延が発生したデータを記録する。伝送遅延時間（９４０）は、伝送遅延が発生し、伝送遅延により遅延した時間を記録する。必要制御帯域（９５０）は、伝送遅延パターンの受信を予測したときに必要となる帯域を記録する。伝送遅延情報記録部(９００）は初起動時、空の状態であるが、データは逐次蓄積されていく。伝送遅延Ｎｏ．（９１０）は蓄積されたデータの数を表している。
【００２４】
図８は、帯域情報記録部（８００）に記録されるデータのデータ構成例を示す図である。図に示すように、監視制御装置１に接続される端局２に割り振られた帯域が記録されている。
【００２５】
図９〜図１３を参照して伝送遅延情報記録部に伝送遅延情報を記録するまでの処理を説明する。
【００２６】
図９は、受信パターン生成部（１００）の処理手順例を示す図である。データ受信処理部２０を介して監視データを受信することにより処理を開始する。データを受信すると、受信データから固定パターンＦＰを取得し（Ｓ１０２）、受信データから可変パターンＣＰを取得し（Ｓ１０２）、固定パターンＦＰ及び可変パターンＣＰをもとにパターンデータＰを生成する（Ｓ１０３）。さらに、受信データから端局時刻ＳＴを取得し（Ｓ１０４）、受信時刻ＲＴを生成し（Ｓ１０５）、生成した受信パターンを受信パターン記録部に記録し（Ｓ１０６）、受信パターン比較部（２００）を動作させて、処理を終了する。
【００２７】
図１０は、パターン比較部（２００）の処理手順例を示す図である。まず、伝送遅延情報記録部(９００）に一つ以上の伝送遅延情報が記録されているか判定する（Ｓ２０１）。起動時は偽（記録無）のため、伝送遅延判定部（３００）を動作を移行して、処理を終了する。
【００２８】
判定結果が、真（記録有）の場合、受信パターン記録部（７００）に記録されているパターンを取得し（Ｓ２０２）、伝送遅延情報記録部に登録されている伝送遅延要因パターンと比較する（Ｓ２０３）。パターン不一致かを判定し（Ｓ２０４）、真（不一致）の場合は伝送遅延判定部（３００）を動作させ、偽（一致）の場合は帯域制御要求部を動作させる（Ｓ６００）。
【００２９】
図１１は、伝送遅延判定部３００の処理手順例を示す図である。まず、受信パターンの端局時刻ＳＴｍを取得し（Ｓ３０１）、受信パターンの受信時刻ＲＴｍを取得し（Ｓ３０２）、伝送遅延時間Ｔを算出する（Ｓ３０３）。
【００３０】
伝送遅延時間Ｔは
Ｔ＝ＲＴｍ―ＳＴｍで表すことができる。
【００３１】
次に、Ｔを用いて伝送遅延の判定を行う（Ｓ３０４）。Ｔが閾値内で収まっている場合（遅延なし）には処理を終了する。収まっていない場合（遅延有）には伝送遅延時間を伝送遅延情報記録部に記録し（Ｓ３０６）、発生要因取得部（４００）を動作させる。
【００３２】
図１２は、発生要因取得部４００の処理手順例を示す図である。まず、受信パターン記録部７００に記録された受信パターンＮｏ．ｍ−１からＮｏ．１までを伝送遅延の発生要因となる伝送遅延要因パターンであると推定し（Ｓ４０１）、伝送遅延要因パターンとして伝送遅延情報記録部９００に記録し（Ｓ４０２）、必要帯域算出部を動作させる（Ｓ５００）。
【００３３】
図１３は、必要帯域算出部５００の処理手順例を示す図である。まず、伝送遅延が発生した端局に割り当てられている帯域Ｂを取得し（Ｓ５０１）、伝送遅延時間Ｔと帯域Ｂより必要帯域ＮＢを算出する（Ｓ５０２）。ここで必要帯域ＮＢは、
ＮＢ＝Ｔ×Ｂで求めることができる。
【００３４】
算出した必要帯域ＮＢは伝送遅延情報記録部９００の必要制御帯域に記録する（Ｓ５０４）。
【００３５】
図１０および図１４を参照し、伝送遅延情報記録部作成後の伝送遅延情報予測、帯域制御要求までの流れを説明する。
【００３６】
図１４は、帯域制御要求処理部(６００）の処理手順例を示す図である。パターンの判定（Ｓ２０４）において一致した伝送遅延要因パターンの伝送遅延量を予測し、伝送遅延することなく受信するために必要となる帯域の必要制御帯域ＮＢを取得し（Ｓ６０１）、必要帯域ＮＢを確保するため帯域制御要求を帯域制御部に送信して（Ｓ６０２）、処理を終了する。
【００３７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記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。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。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段は、それら一部又は全部を、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、上記の各構成、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してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、またはＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
【００３８】
また、制御線や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や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。
【００３９】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、一定のスループット特性とタイムクリティカル性とが要求されるデータをＩＰネットワーク網を介して定常的に送受信する監視制御システムにおいて、
受信データから固有のデータ（パターンデータ）を抽出し、パターンデータを受信順に並べたものを現在のパターン（受信パターンＢ、Ｃ、Ｄ・・）として記録し、一定のスループット特性から逸脱したデータ（受信パターンＤ）を受信したことにより伝送遅延が発生した場合、記録されている現在のパターン（受信パターンＢ、Ｃ）内に逸脱した要因があると推定し、現在のパターンを伝送遅延が発生した要因として記録する。
【００４０】
以後、新たに受信したパターンと記録した伝送遅延要因のパターン（受信パターンＢ、Ｃ）を比較し、一致した場合（受信パターンＢ、Ｃを受信した場合）に、逸脱したデータ（受信パターンＤ）を次に受信し、伝送遅延が発生すると予測し、受信前に伝送遅延することなく伝送するために必要な帯域を確保する帯域制御をする。これにより一定のスループット特性を維持することができる。
【００４１】
このように、一定のスループット特性から逸脱したデータの受信時にそのデータの発生した要因を特定し、次に逸脱したデータを受信する前に前記逸脱したデータの発生を予測し、スループット特性を維持するために必要な帯域を確保する帯域制御することによって、一定のスループット特性を維持することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１…監視制御装置
２…端局
３…ＩＰネットワーク網
１０…伝送遅延予測部
１００…受信パターン生成部
２００…パターン比較部
６００…帯域制御要求部
７００…受信パターン記録部
９００…伝送遅延情報記録部
９２０…発生要因パターン
１０３０…伝送遅延時間
１０４０…必要制御帯域
【図１】
0005306397.tif 000002
【図２】
0005306397.tif 000003
【図３】
0005306397.tif 000004
【図４】
0005306397.tif 000005
【図５】
0005306397.tif 000006
【図６】
0005306397.tif 000007
【図７】
0005306397.tif 000008
【図８】
0005306397.tif 000009
【図９】
0005306397.tif 000010
【図１０】
0005306397.tif 000011
【図１１】
0005306397.tif 000012
【図１２】
0005306397.tif 000013
【図１３】
0005306397.tif 000014
【図１４】
0005306397.tif 000015