(57)【要約】  固定領域（スタティックセグメント）と可変領域(ダイナミックセグメント)から成る柔軟なセグメント構成を特徴とするＴＤＭＡ方式の通信、例えばフレックスレイのダイナミックスロットにおける、割り付けられたＩＤ番号による送信機会の不平等を解消するために、各通信サイクル内にダイナミックスロット送信の優先制御を行うための制御フィールドを設け、クラスタを構成するノードは、制御フィールドに該ノードが送信可能なダイナミックスロットに対する優先使用要求の制御情報を設定し、ダイナミックスロットの優先使用要求を前記クラスタ内の全ノードに通知する。クラスタ内の各ノードは、通知されたダイナミックスロットに対する優先使用要求の制御情報に基づいて同一通信サイクルあるいは次の通信サイクルで実際に送信可能なダイナミックスロットを判定する。
2008041271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定領域と可変領域から成るセグメント構成を特徴とするＴＤＭＡ方式を採用した送受信システムにおいて、
各通信サイクル内にダイナミックスロット送信の優先制御を行うための制御フィールドを設け、
前記送受信システムのノードは、
前記制御フィールドに該ノードが送信可能なダイナミックスロットに対する優先使用要求を含む制御情報を設定し、前記ダイナミックスロットの優先使用要求を前記送受信システム内の全ノードに通知することを特徴とする送受信システム。
【請求項２】
前記制御フィールドに設定された制御情報は、優先使用を要求する前記ダイナミックスロット毎の優先使用要求を示す制御ビットを含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の送受信システム。
【請求項３】
前記制御ビットは複数ビットからなり、前記優先用要求に複数の優先度を設けたことを特徴とする請求項２に記載の送受信システム。
【請求項４】
前記制御フィールド内の制御情報は当該ダイナミックスロットで送信するデータのサイズ情報を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の送受信システム。
【請求項５】
同一通信サイクル内の全てのノードの前記送信可能なダイナミックスロットを一定時間間隔ごとに複数のグループに分け、該グループごとに、該グループに属するダイナミックスロットに対する前記制御情報に基づいて同一通信サイクルあるいは次の通信サイクルで実際に送信可能なダイナミックスロットを判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の送受信システム。
【請求項６】
固定領域と可変領域から成るセグメント構成を特徴とするＴＤＭＡ方式を採用した送受信システムであって各通信サイクル内にダイナミックスロット送信の優先制御を行うための制御フィールドが設けられた送受信システム内の他のノードと通信を行うノードにおいて、
自ノードが送信可能なダイナミックスロットの優先使用要求を含む制御情報を前記制御フィールドに設定して送信する制御情報送信手段と、
１つの通信サイクル内においてクラスタ内の全てのノードから送信された前記制御情報に基づいて同一通信サイクルあるいは次の通信サイクルで実際に送信可能なダイナミックスロットを判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とするノード。
【請求項７】
前記制御情報送信手段は、前記制御情報に前記ダイナミックスロット毎の優先使用要求を示す制御ビットを含めて前記制御フィールドに設定することを特徴とする請求項６に記載のノード。
【請求項８】
前記制御フィールドを自ノードに割り付けられたスタティックスロットに格納して通知することを特徴とする請求項６又は７に記載のノード。
【請求項９】
前記制御フィールドをダイナミックセグメントの先頭部分の自ノードに割り付けられたダイナミックスロットに格納して通知することを特徴とする請求項６又は７に記載のノード。
【請求項１０】
前記制御フィールド内の制御情報として当該ダイナミックスロットで送信するデータのサイズ情報を含めることを特徴とする請求項６又は７に記載のノード。
【請求項１１】
前記判定手段は、同一通信サイクル内の全ての前記制御フィールドに設定された前記制御情報に基づいて、同一通信サイクルあるいは次の通信サイクルで実際に送信可能なダイナミックスロットを判定することを特徴とする請求項６又は７に記載のノード。
【請求項１２】
前記判定手段は、同一通信サイクル内の全てのノードの前記送信可能なダイナミックスロットを一定時間間隔ごとに複数のグループに分け、該グループごとに、該グループに属するダイナミックスロットに対する前記制御情報に基づいて同一通信サイクルあるいは次の通信サイクルで実際に送信可能なダイナミックスロットを判定することを特徴とする請求項６又は７に記載のノード。
【請求項１３】
前記判定手段は、前記グループごとにさらにダイナミックセグメントの実際の残り時間に基づいて送信可能なダイナミックスロットを判定することを特徴とする請求項１２に記載のノード。
【請求項１４】
前記判定手段は、優先使用要求のされているダイナミックスロットについては、一括して同一通信サイクルあるいは次の通信サイクルで実際に送信可能か判定することを特徴とする請求項１２に記載のノード。
【請求項１５】
前記判定手段は、前記制御ビットは複数ビットからなり、前記優先使用要求に複数の優先度が設けられ、
２番目までの優先度で優先使用要求のされているダイナミックスロットについては、一括して同一通信サイクルあるいは次の通信サイクルで実際に送信可能か判定することを特徴とする請求項１４に記載のノード。
【請求項１６】
固定領域と可変領域から成るセグメント構成を特徴とするＴＤＭＡ方式を採用した送受信システムの通信方法において、
各通信サイクル内にダイナミックスロット送信の優先制御を行うための制御フィールドを設け、
前記送受信システムのノードは、
前記制御フィールドに該ノードが送信可能なダイナミックスロットに対する優先使用要求を含む制御情報を設定し、前記ダイナミックスロットの優先使用要求を前記送受信システム内の全ノードに通知することを特徴とする通信方法。
【請求項１７】
前記制御フィールドに設定された制御情報は、優先使用を要求する前記ダイナミックスロット毎の優先使用要求を示す制御ビットを含んで構成されることを特徴とする請求項１６に記載の通信方法。
【請求項１８】
前記制御ビットは複数ビットからなり、前記優先使用要求に複数の優先度を設けたことを特徴とする請求項１７に記載の通信方法。
【請求項１９】
前記制御フィールド内の制御情報は当該ダイナミックスロットで送信するデータのサイズ情報を含むことを特徴とする請求項１６又は１７に記載の通信方法。
【請求項２０】
同一通信サイクル内の全てのノードの前記送信可能なダイナミックスロットを一定時間間隔ごとに複数のグループに分け、該グループごとに、該グループに属するダイナミックスロットに対する前記制御情報に基づいて同一通信サイクルあるいは次の通信サイクルで実際に送信可能なダイナミックスロットを判定することを特徴とする請求項１６又は１７に記載の通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、次世代の車載ネットワークの通信方式として標準化が進められているフレックスレイ（ＦｌｅｘＲａｙ）のように固定領域と可変領域から成る柔軟なセグメント構成を特徴とするＴＤＭＡ方式の通信に関するものであり、その送受信システム、ノード及び通信方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の自動車に対しては、エコロジー・省スペース・安全性の観点からのニーズがあり、高速伝送・リアルタイム性・高信頼性の実現とともに、きめ細かな制御が求められている。【０００３】
この要求に応えるため、自動車内の各モジュールは電子制御化が進められ、それぞれ複数の電子制御装置（ＥＣＵ）が搭載されている。また、これらのＥＣＵはネットワークを構成し、ＥＣＵ間通信にて各制御情報のやり取りが行なわれている。【０００４】
このＥＣＵ間通信のために現在使用されている、例えばコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）など通信プロトコルでは、上記要求が益々求められる中、能力不足が課題と考えられている。そのために、高信頼性を有し高度な制御に対応するものとして、次世代通信方式であるフレックスレイが注目されている。【０００５】
以下において、固定領域と可変領域から成る柔軟なセグメント構成を特徴とするＴＤＭＡ方式の１つである、フレックスレイを例に説明するが、これに限定するものではない。
フレックスレイはタイムトリガー方式（別の言い方ではＴＤＭＡ方式）の通信であり、一定時間(通信サイクル)内をスロットに分割し、そのスロットに決められたノードがフレームを送信する。したがって、予め決められたスケジュールによりデータを確実に転送することが可能であるから、事象の発生に合わせてノードが通信要求を出すイベントトリガー方式（例えばＣＡＮ）などに比べデータ通信のリアルタイム性を高めており、また２本の通信路を用いることにより信頼性を高めている。【０００６】
図１は、フレックスレイを採用した複数のノードからなるクラスタのネットワーク構成例を示す図である。図１の例示では、チャネルＡ用のバス(21)とチャネルＢ用のバス(22)によりＥＣＵ#1(11)、ＥＣＵ#2(12)、ＥＣＵ#3(13)、ＥＣＵ#4(14)、・・・、ＥＣＵ#n(1n)が相互に接続されている。【０００７】
図２は、フレックスレイにおける通信サイクルとセグメント／スロットの構成を説明する図である。
フレックスレイの通信スケジュールは、図示のように６ビットで０〜６３までを繰り返しカウントする通信サイクルと、その１つの通信サイクル内の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）を管理するセグメント、及びスロットで構成される。セグメントは、スタティックセグメントとダイナミックセグメントに分割されている。【０００８】
スタティックセグメントのスロット数は２〜１０２３であり、スロットＩＤがスタティックセグメントのスタティックスロットからダイナミックセグメントのダイナミックスロットにかけて付けられている。スロットＩＤの最大値は２０４７である。スタティックスロットは固定長であるが、ダイナミックスロットは、ミニスロットをいくつか集めて形成され、可変長となっている。【０００９】
図２に示す例では、スロットＩＤが２のスタティックスロットは、ＥＣＵ#2に割り当てられ、データの送信されないアイドル部、ＥＣＵ#2用のスタティックフレーム、アイドル部から構成されている。スロットＩＤが５１のダイナミックスロットは、ＥＣＵ#nに割り当てられ、アイドル部、ＥＣＵ#n用のダイナミックフレーム、アイドル部の構成となっている。また、通信サイクルの最後には、特別な記号を送信するための固定長のタイムスロットであるシンボルウィンドウＳＷと、各通信サイクルの最後に設けられた無通信の期間であり、各ノードの通信コントローラがこの期間にいくつかの演算処理を行うネットワークアイドルタイムＮＩＴに割り当てられている。【００１０】
図示のように、スタティックスロットの各ＥＣＵへの割当は、通信サイクルが１から２になっても同じであり、スロット１はＥＣＵ#1に、スロット２はＥＣＵ#2に、のように割り当てられている。【００１１】
図３はスタティックセグメントの送信処理を説明する図である。通信サイクルの先頭でチャネルＡ用及びチャネルＢ用のスロットカウンタは初期化され、スロットカウンタで現在のスロット位置を監視する。そして、自ＥＣＵが使用するフレームＩＤとスタティックスロット番号が一致したときにフレームを送信する。各チャネルのスロットカウンタはスタティックセグメント期間中も別々の制御を受けるが、同一のカウント値となる。【００１２】
先に述べたように、スタティックセグメントの各スロットのサイズは固定長であり、マクロティック（ＭＴ）というクラスタ内で同一の長さ（時間）を有する単位で４〜６５９ＭＴの範囲の値をとる。そのスロット内でのフレームの送受信は各通信サイクルで毎回保証される。【００１３】
図４はダイナミックセグメントの送信処理を説明する図である。ダイナミックセグメントは、スロットより小さく最小単位である時間領域を占めるミニスロットから構成される可変長スロットの転送領域を持っている。したがって、ダイナミックセグメントでは可変長フレームの送受信が可能である。ミニスロットの長さは２〜６３ＭＴの範囲であり、その数は０〜７９８６の範囲である。【００１４】
図４に例示したように、スタティックセグメントの最後のスロットＩＤが５０とすると、スロットカウンタはそのカウント値を引き継ぎ、チャネルＡ用のスロットカウンタもチャネルＢ用のスロットカウンタもカウント値ｍ＝５１となる。そして、ダイナミックセグメントにおいては、スロットカウンタは現在のミニスロット位置を監視する。【００１５】
スロットカウンタはチャネル毎に個別の動作となる。図４の例示では、チャネルＡではスロットカウンタ値がｍの時にフレームが送信され、その期間のカウンタ値はｍであるが、チャネルＢではその間にカウント値がｍ、ｍ＋１、ｍ＋２、とカウントアップし、ｍ＋３でフレームＩＤがｍ＋３のフレームが転送されている。フレームが転送されていない領域ではミニスロット毎にスロットカウンタのカウント値がインクリメントされている。【００１６】
また、ダイナミックセグメントのスロットは、スロットＩＤ番号の若いスロットから   優先的に送信されるため、従来のダイナミックセグメントにはスロットＩＤ番号が大きいほどスロットの送信の優先度が下がる。このため、ダイナミックセグメント内でデータサイズの大きいフレームがスロットＩＤの小さい番号で送信されると、以降のスロットにおいてフレーム送信時間が足りなくなりフレームが送信出来なくなる場合がある。【００１７】
図５はダイナミックセグメントにおける制約を説明する図である。
ダイナミックセグメントに関して、順次フレームを転送した後にフレーム転送が可能である最後に至ったかを判別するためのpLatestTxというパラメータが用いられる。このパラメータは０〜７９８１ミニスロットの範囲の値をとることができるが、最大長のダイナミックフレームを最後に送信できるように決定する必要がある。ダイナミックフレームの最大長は、ヘッダ、ペイロード、トレイラの長さの和であり、２６２バイトである。【００１８】
順次ダイナミックフレームが送信され、pLatestTxまでのミニスロットの時間領域を最後として新たなスロットの送信は禁止される。したがって、スロットＩＤ番号の若いスロットを使う優先度の高いフレームがpLatestTxまで送信された場合、優先度の低いフレームは、現在のサイクルでは送信することができない。【００１９】
このため、優先順位付けの必要が無い場合にも必然的にＩＤによる優先付けが行なわれてしまい、本来優先順位的に同等なスロットの送信にも割り付けられたＩＤ番号により送信完了の頻度に格差が生じてしまう。【００２０】
例えば、フレックスレイ伝送路と他のプロトコルによる伝送路を接続するゲートウェイシステムにおいて、フレックスレイ側の出力キューのゲートウェイ内での優先順位には差がないとしても、フレックスレイ側の出力キューごとに送信出力用のダイナミックスロットを割り当てた場合、スロットＩＤの割り当てにより、本来の優先順位としては等しいはずのキュー同士でもスロットＩＤによる優先度の差異からメッセージ転送量に差が生じてしまうことが起こり得る。【００２１】
上述のフレックスレイの規格文書は、下記非特許文献１のホームページにアクセスすることにより、ダウンロードすることが可能である。
下記特許文献１には、フレックスレイと同様にタイムトリガー方式を採用した通信方式において、制御チャネルあるいはデータチャネルの容量をダイナミックに変更する技術が開示されている。【００２２】
下記特許文献２には、ＣＡＮ伝送路のメッセージとフレックスレイ伝送路のメッセージを相互に変換する通信メッセージ変換装置が記載されている。
【特許文献１】特表平１１−５１４８１２号公報
【特許文献２】特開２００５−３２８１１９号公報
【非特許文献１】「フレックスレイ  コミュニケーション  システム プロトコル  スペシフィケーション」Ver.2.1 Rev.A                      （２００５年１２月２２日）                      (http://www.flexray.com/index.php)
【発明の開示】
【００２３】
上述のように、フレックスレイを採用したネットワークにおいては、スタティックスロットは各ノードから均等に送信されるものの、ダイナミックスロットについては、割り付けられたＩＤ番号が大きいものは送信される頻度が少なく、ＩＤ番号が小さいものは送信頻度が多いというＩＤ番号による送信機会の不平等が存在する。
【００２４】
すなわち、フレックスレイのプロトコル仕様では、ダイナミックセグメントの帯域が足りなくなった場合、現通信サイクルでは送信できなくなり、次の通信サイクルにフレーム送信が延期される。また、スロットＩＤが小さい番号でフレームを数多く、もしくは長いフレームを送信した場合は、常にダイナミックセグメント時間が足りなくなりスロットＩＤが大きい番号の送信ノードからはなかなか送信できない可能性が高い。
【００２５】
しかし、スロットＩＤが大きいため優先度が低いノードであったとしても、現通信サイクルで送信しなければならないフレームが発生することも考えられる。
そこで本発明は、ダイナミックスロットにおける送信機会の不平等を必要に応じて解消できるようにしようというものであり、ＩＤ番号の大きいスロットが、ＩＤ番号の小さいスロットと同程度以上の送信を可能とする方式を提供するものである。
【００２６】
本発明によれば、フレックスレイを採用した送受信システムにおいて、各通信サイクル内にダイナミックスロット送信の優先制御を行うための制御フィールドを設け、一つの送受信システムを構成するノードは、制御フィールドに該ノードが送信可能なダイナミックスロットに対する優先使用要求を含む制御情報を設定し、ダイナミックスロットの優先使用要求を前記送受信システム内の全ノードに通知する。
【００２７】
そして本発明によれば、送受信システム内の各ノードは、通知されたダイナミックスロットに対する制御情報に基づいて同一通信サイクルあるいは次の通信サイクルで実際に送信可能なダイナミックスロットを判定する。つまり、この優先使用要求の制御情報をもとに、受信したノードでは優先判定を行い、非優先であるスロットを持つ送信ノードでは、帯域が不足する場合には非優先フレームの送信を止め、優先要求しているスロットのために帯域を空ける。
【００２８】
このよう優先使用要求をすることにより、ＩＤの番号が大きく優先度が低いスロットにおいても、確実にフレームを送信することが可能となる。
したがって、本発明によれば、各ノードがダイナミックセグメントで送信する必要性が生じた場合に、ダイナミックスロットの優先使用要求を行うことでＩＤ番号が大きいために送信完了の頻度が低下するダイナミックスロットの送信を救済することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】フレックスレイを採用したネットワーク構成例を示す図である。
【図２】フレックスレイにおける通信サイクルとセグメント／スロットの構成を説明する図である。
【図３】スタティックセグメントの送信処理を説明する図である。
【図４】ダイナミックセグメントの送信処理を説明する図である。
【図５】ダイナミックセグメントにおける制約を説明する図である。
【図６】本発明による制御フィールドの第１の構成例を説明する図である。
【図７】本発明による制御フィールドの第２の構成例を説明する図である。
【図８Ａ】バス接続によるクラスタ構成例を示す図である。
【図８Ｂ】スター接続とバス接続の混在したクラスタ構成例を示す図である。
【図９】本発明によるノード構成例を説明する図である。
【図１０Ａ】本発明の実施例１において制御フィールドの第１の構成例を採用した場合を説明する図である。
【図１０Ｂ】本発明の実施例１において制御フィールドの第２の構成例を採用した場合を説明する図である。
【図１１】本発明の実施例１において１ビットの優先情報を用いた場合の送信可能なダイナミックスロットの判定例を説明する図である。
【図１２】本発明の実施例１において１ビットの優先情報を用いた場合のダイナミックスロットの送信処理フロー例を示す図である。
【図１３】本発明の実施例１において２ビットの優先情報を用いた場合の送信可能なダイナミックスロットの判定例を説明する図である。
【図１４】本発明の実施例１において優先情報と送信バイト数を用いた場合の送信可能なダイナミックスロットの判定例を説明する図である。
【図１５】本発明の第２の実施例を説明する図である。
【図１６】本発明の実施例２において１ビットの優先情報を用い、かつグループ単位で優先判定を行う場合の送信可能なダイナミックスロットの判定例を説明する図である。
【図１７】本発明の実施例３において１ビットの優先情報を用いた場合の送信可能なダイナミックスロットの判定例を説明する図である。
【図１８】本発明の実施例３において２ビットの優先情報を用い、かつ最高優先度とその次の優先度の優先要求に対してダイナミックセグメント全体で優先判定を行う場合の送信可能なダイナミックスロットの判定例を説明する図である。
【図１９】本発明の実施例３において優先情報と送信バイト数を用いた場合の送信可能なダイナミックスロットの判定例を説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明を実施するための形態は、様々な観点から見たそれぞれの実施形態が存在する。
最初に本発明の制御フィールドをどのように構成するかについての実施形態について説明し、次に制御フィールドに設定された制御情報に基づいてどのように優先判定を行うかという形態について、実施例１〜３として説明する。また、ハードウェア構成についても説明する。【００３１】
図６は、本発明による制御フィールドの第１の構成例を説明する図である。図６においてスタティックセグメントのスロット３を拡大して示しているように、第１の構成例ではスタティックスロットのペイロード部分にダイナミック要求フラグ領域（制御フィールド）を設ける。【００３２】
制御フィールドの第１の構成例を採用することにより、優先使用を要求する制御情報の送受信の確実性が向上し、ダイナミックセグメントが始まる前に制御情報が得られるので処理が容易であるという効果が得られる。したがって、制御フィールドの送信を毎回確実に行う必要がある場合に有効である。【００３３】
制御フィールドに格納される制御情報は、使用される全てのダイナミックスロットに対応するビット情報の集合である。図示のようにダイナミックスロットのスロット番号がｎからｎ＋ｋであれば、制御フィールドの制御情報はスロットｎ使用要求ビットからスロットｎ＋ｋ使用要求ビットにより構成される。図示の例では、スロット３に割り当てられた送信ノードが使用することを求めるスロットＭに該当する位置のビットを１にすることでダイナミックスロットの優先使用を要求している。【００３４】
各ノードでは、スタティックスロット受信処理において、各スタティックスロットの制御情報を確認し、自ノードに割り当てられたダイナミックスロット以降のダイナミックスロットに対して優先使用の要求があり、自ノードが送信することにより優先使用要求がされているスロットの送信帯域が不足することになるのであれば、自ノードに割り当てられたダイナミックスロットを用いたフレームの送信をキャンセルする。【００３５】
なお、優先使用要求の制御対象のダイナミックスロットは、同一通信サイクル内とすることもできるし、次の通信サイクルのダイナミックスロットとすることもできる。
図７は、本発明による制御フィールドの第２の構成例を説明する図である。第２の構成例では、制御フィールドをダイナミックセグメントに設定する。この場合、ダイナミックセグメントは制御情報用のスロット領域とデータ用のスロット領域に分割される。各ノードに対して、１つずつ制御情報用のスロットが割り当てられる。【００３６】
スタティックセグメントは、スロット長、フレーム長、ペイロード長が固定であり     一部のフレームでサイズが大きくなったとしても全体のスタティックスロットに影響するので、制御フィールドの第１の構成例を採用した場合、スタティックセグメント全体の帯域が不必要に大きくなる可能性がある。そこで、制御フィールドの第２の構成例を採用し、ダイナミックセグメントに制御情報を移すことにより、スタティックスロットの帯域の最小化が可能となる。【００３７】
また、毎回確実に制御フィールドを送信する必要がなく、例えば要求するときにのみ制御フィールドを送信する場合、第１の構成例のようにスタティックスロットで制御フィールドを送信するとオーバーヘッドが大きい。【００３８】
一方、ダイナミックセグメント領域は、必要がなければフレームを送信する必要がないので優先使用要求が無ければ優先使用要求用のフレーム送信する必要がない。したがって、帯域を効率的に使用することができる。【００３９】
図７においてダイナミックセグメントのスロットｎ＋２を拡大して示しているように、第２の構成例の制御情報用のダイナミックスロットは、ヘッダ部と制御フィールドとＣＲＣチェック用のトレイラ部から構成される。図示のようにデータ領域のダイナミックスロットのスロット番号がｎ＋ｍからｎ＋ｍ＋ｌであれば、制御フィールドはスロットｎ＋ｍ使用要求ビットからスロットｎ＋ｍ＋ｌ使用要求ビットで構成される。図示の例では、スロットｎ＋２に割り当てられた送信ノードが使用することを求めるスロットＭに該当する位置のビットを１にすることでダイナミックスロットの優先使用を要求している。【００４０】
各ノードは、ダイナミックスロットの優先使用を要求するときのみ、制御情報用のスロットに優先使用の要求情報を送信する。
要求情報の送信方法としては、図示のようにダイナミックスロットに対応したビット位置による方法のほかダイナミックスロットのＩＤを指定する方法が考えられる。しかし、フレックスレイにおいては、１つのノードが複数のダイナミックスロットに対してフレームを送信可能である。したがって、優先使用の要求情報の送信方法を決めるには、１つのノードが複数のダイナミックスロットに対し送信要求を行なう場合を考慮する必要がある。すると、図６及び図７に示したように、制御フィールド内の情報として、優先使用要求されうる全ダイナミックスロットごとに優先使用要求情報(制御ビット)を設ける手法が、同時に複数のダイナミックスロットの優先使用要求情報を送信する場合に有効である。【００４１】
全ダイナミックスロットごとに制御ビットを設けることにより、その通信サイクルあるいは次の通信サイクルでのダイナミックセグメント内で優先要求されるスロットが明確になり、優先要求に応じたダイナミックセグメント時間内での帯域の割り当てが可能となる。【００４２】
そして、優先使用情報のフォーマットは予め定められた全ダイナミックスロットに対応した形になることから、クラスタ内の全送信ノードが同一フォーマットにて優先使用情報を設定することができ、全受信ノードでの処理方法が統一され、かつ判定結果が同一になる。また、１つのノードが複数のスロットに対する優先使用要求情報を送信することも可能である。【００４３】
さらに、送信可能なダイナミックスロットの帯域幅を一定とすれば、優先使用要求の要求数のみで送信可能なスロットの判定をすることができるので、判定方法が容易である。
また、後に説明するように、１つのスロットに対する制御ビットを複数ビットにすることにより、優先度のレベルも設定可能となりきめの細かい制御が可能となる。【００４４】
上記のようにして送信された優先使用要求情報に対する各ノードの制御情報用スロット受信処理において、各ノードは制御情報を確認する。自ノードに割り当てられたダイナミックスロット以降のダイナミックスロットに対して優先使用の要求があり、自ノードが送信することにより優先使用要求がされているスロットの送信帯域が不足することになるのであれば、自ノードに割り当てられたダイナミックスロットを用いたフレームの送信をキャンセルする。【００４５】
なお、第２の構成例を採用した場合も、第１の構成例を採用した場合と同様に、優先使用要求の制御対象のダイナミックスロットは、同一通信サイクル内とすることもできるし、次の通信サイクルのダイナミックスロットとすることもできる。【００４６】
次に、本発明を実施するためのハードウェア構成について説明する。
図８Ａはバス接続によるクラスタ構成例を示す図である。図８Ａに示す例では、バス(80)により、ノード１(81)、ノード２(82)、ノード３(83)、ノード４(84)、・・・、ノードＭ(8m)が接続され、１つの送受信システムであるクラスタを構成している。【００４７】
図８Ｂはスター接続とバス接続の混在したクラスタ構成例を示す図である。図８Ｂに示す例では、スターカプラ(89)により、ノード１(81)、ノード２(82)、ノード３(83)、バス(80)が接続され、ノード４(84)、・・・、ノードＭ(8m)がバス(80)により接続されて全体で１つのクラスタを構成している。【００４８】
勿論、スター接続だけによるクラスタ構成も可能である。また、上記のクラスタ構成自体は従来のものと同じである。また、バスやスターを１本の線で表記しているが、先に述べたとおり、物理的には２本の伝送路から構成されている。【００４９】
図９は、本発明によるノード構成例を説明する図である。ノード(90)は送受信データの処理や制御を行うＣＰＵ(91)と他のノードとのバスを介した通信の制御を実行するコミュニケーションコントロール部(92)から構成される。【００５０】
コミュニケーションコントロール部(92)は、ＣＰＵ(91)とのインタフェースを提供するＣＰＵ−ＩＦ部(93)、タイムトリガーのタイミング制御を実行するタイミング制御部(94)、バスとの間でデータの送受信制御を行うバス送受信制御部(95)、優先情報を記憶する優先情報部(96)、及び送受信メッセージを格納するメッセージ情報部(97)を含んで構成される。【００５１】
ＣＰＵ(91)は送信したいデータをこのメッセージ情報部(97)に設定する。また、受信データはこのメッセージ情報部(97)から読み出す。
バス送受信制御部(95)は、タイミング制御部(94)の情報をもとに、フレームの送信および受信を行う。また、フレームフォーマットの組み立てあるいは分解も行う。【００５２】
フレームを送信するときは、タイミング制御部(94)からの指示でメッセージ情報部(97)より送信データを移動しバスへの送信制御を行う。また、送信する優先情報があるならば情報フィールドに印加して送信する。【００５３】
バスからフレームを受信した場合は、メッセージ情報部(97)に受信データを格納する。また優先使用要求の情報は、優先情報部(96)に格納する。
タイミング制御部(94)は、タイムトリガ（別の言い方ではＴＤＭＡ）のタイミングを制御する。すなわち、自ノードの送信スロットになるとバス送信要求をバス送受信制御部(95)に指示する。また、優先情報部(96)の優先情報をもとにバス送信タイミングの優先制御を行う。あるいは、ＣＰＵ(91)からの送信指示でバス送信タイミングの制御を行う。【００５４】
優先情報部(96)は、自ノード用(送信)優先情報を格納するレジスタであるＴｘレジスタ(98)と他ノードからの優先情報を制御単位毎に格納するレジスタ群(Ｒｘレジスタ(99))を備える。【００５５】
これらのレジスタは、優先制御されるスロットの数だけフィールドを有する。
自ノードが優先情報を設定する場合、ＣＰＵ(91)がＣＰＵ−ＩＦ部(93)を通してＴｘレジスタ(98)の該当フィールドに優先情報を設定し、メッセージ情報と共にペイロードデータを構成して、バス送受信制御部(95)から自ノードの送信スロットのタイミングでバスに送信される。【００５６】
他ノードからの優先使用情報は、Ｒｘレジスタ(99)に格納され、制御単位ごとに各受信スロットからの優先使用情報の論理和として格納される。
例えば、同一の制御単位であるスロット1とスロット2がある場合、スロット1からの受信優先使用情報が“00010”とし、スロット２からの受信優先使用情報が“00100”であれば、Ｒｘレジスタに格納される情報は“00110”となる。【００５７】
後に詳細に説明するが、優先制御判定を行う制御単位ごとに同一通信サイクル内の全ての優先使用情報が格納されると、優先制御の計算が行われる。そして、タイミング制御に必要な情報をタイミング制御部(94)通知する。【００５８】
優先制御の計算を行なう処理方法は、優先情報部(96)内に演算処理部を設けるハードウェア処理、またはＣＰＵ(91)がＣＰＵ−ＩＦ部(93)を通して優先情報を取得し、演算を行なうソフトウェア処理の２つの方法がある。【００５９】
以下にそれぞれの処理例の概要を示す。
ハードウェア処理の場合、全ての優先使用情報取得後、同一の通信サイクル内の制御対象ダイナミックセグメントに対し送信制御されるまでの間に優先情報部(96)内の演算部で、優先処理演算を行う。演算の結果優先使用により送信キャンセルを行なうダイナミックスロットがあれば、タイミング制御部(94)に演算処理結果を通知する。【００６０】
タイミング制御部(94)は演算処理結果に応じ、ダイナミックスロットの送信をキャンセルする。
また、優先情報のＲｘレジスタのリセットは、演算処理結果通知後、次の通信サイクルが開始されるまでに行なわれる。【００６１】
ソフトウェア処理の場合、全ての優先使用情報取得後、ＣＰＵ(91)が優先情報のＲｘレジスタの情報を取得し、優先処理演算を行ないその結果を、ＣＰＵ−ＩＦ部(93)を通してタイミング制御部(94)に通知する。【００６２】
タイミング制御部(94)は演算処理結果に応じ、ダイナミックスロットの送信をキャンセルする。
なお、この場合の制御対象となるダイナミックスロットは、同一通信サイクル内のダイナミックスロット、または、次の通信サイクル内のダイナミックスロットのいずれかの制御が可能となる。【００６３】
また、優先情報のＲｘレジスタのリセットは、演算処理結果通知後、ＣＰＵ(91)の操作により行なわれる。
【実施例１】
【００６４】
次に本発明の実施例１として、ダイナミックセグメント内の全ダイナミックスロットについて一括で送信可能なスロットを判定する態様を説明する。実施例１では、必然的にダイナミックセグメント全体で一括して優先判定を行うことになる。【００６５】
送信可能なノードは１つでないため、複数ノードがそれぞれの送信ダイナミックスロットに対し優先使用要求を出す場合を考慮する必要がある。また、１つの通信サイクル内でトータル的に判定する必要がある。【００６６】
１通信サイクルのダイナミックセグメントを一括して判定する実施例１の判定方式では、通信サイクル単位で１回の判定で済むので処理が容易である。また、ハード／ソフトによるリアルタイムの制御も可能であるが、ソフトの処理では厳しいときなどは、今回の通信サイクルで得た優先使用要求情報を次の通信サイクルの送信割付に反映して処理することも可能であり柔軟性が高い。【００６７】
図１０Ａは、本発明の実施例１において制御フィールドの第１の構成例を採用した場合を説明する図である。以下、ノード1(101)、ノード２(102)、ノード３(103)がバス接続されたクラスタを例に説明する。【００６８】
なお、以下、具体例を挙げて説明をするときは、同じクラスタ構成のものを前提として説明をする。
制御フィールドの第１の構成例では、スタティックスロットで転送されるフレームに制御フィールドを設ける。制御フィールドを送信するスロットに送信可能なフレームには、図示のように制御情報とともにペイロードを送信するものと、制御情報のみを送信するものとがある。図示の例ではスタティックスロットがノードの数と同数の３スロットしかないがもっと多くてもよい。【００６９】
スタティックスロットで各ノードが優先使用要求情報を送信し、受信側では全ての優先使用要求情報を取得して優先使用要求を制御する。
図１０Ｂは、本発明の実施例１において制御フィールドの第２の構成例を採用した場合を説明する図である。【００７０】
制御フィールドの第２の構成例では、ダイナミックセグメントの先頭からノード数分のスロットで転送されるフレームに制御フィールドを設ける。図示の例では、３ノードの構成なのでダイナミックセグメントの最初の３スロット分を制御フィールドを送信するフレーム用のスロットとして割り付けている。この割り付けられたスロットに各ノードから優先使用要求情報を送信する。この場合、第1の構成例と同じく、割り付けられたスロットにペイロードを合わせて送信することも可能である。また、第1の構成例の場合と同じく、受信側では全ての優先使用要求情報を取得して優先使用要求を制御する。【００７１】
次に、実施例1における受信側での優先使用要求情報を用いた優先判定方法について詳細に説明する。先に説明したように、実施例１においては、優先使用要求をする送信ノードから送信されたフレーム内の制御フィールド情報を各受信ノードにてバッファリングを行い、その通信サイクル内のダイナミックセグメントで使用される全ての優先使用要求情報を揃えてから一括して優先判定を行なう。
１.全ての制御フィールド情報を得た後に、優先使用要求スロットの数( p 個)を算出する。
２.全送信可能ダイナミックスロットの数(total_dslot 個)は既知であるため、1.の結果から優先使用要求のされていないスロットの数(np)は以下の[式1]で求められる。【００７２】
[式1]            np = total_dslot - p
３.また、以下の[式2]により、送信可能な優先スロット数(allow_p)、及び送信可能な非優先スロット数(allow_np)を求める。【００７３】
[式2]   segment_length > （allow_p + allow_np） × slot_length
但し、
segment_length：ダイナミックセグメント長
allow_p       ：送信可能な優先スロット数   (0≦ allow_p ≦ p)
allow_np      ：送信可能な非優先スロット数 (0≦ allow_np ≦ np)
slot_length   ：ダイナミックスロット長
各ノードではこの[式2]をもとに、全優先要求スロットの送信に必要な帯域を計算し、      送信するダイナミックスロットを決定する。そのために、下記の手順を実行する。
４.まず、allow_pを求める。【００７４】
[式3]  segment_length ＞ p × slot_length
が成立すれば、allow_p = pとなり、次に下記５．に示すように[式2]を満足する最大値としてallow_npを求める。【００７５】
[式3]が成立しない場合、次の式でallow_pを求める。
[式4]  allow_p ＝ segment_length ÷ slot_length （小数点以下切捨て）
この場合、送信可能な非優先スロットの割当てはなく、また、要求されている優先スロットの中から送信可能なスロットを選択する必要がある。【００７６】
送信可能なスロットの選択は、スロット番号の小さい方が優先度が高くなっているので、要求されている優先スロットのスロットＩＤに従い行われる。
５. [式3]が成立した場合、次のようにallow_npを求める。【００７７】
[式2]より以下の式が展開できる。
[式5]     allow_np ＝ segment_length÷slot_length−allow_p
(小数点以下切捨て)
この[式5]より非優先スロットの送信可能なスロットが判明し、スロット番号の小さい方が優先度が高くなっているので、そのスロットＩＤに従い送信可能なスロットを割当てる。
６.この割当てられた送信可能なスロットにより、各送信ノードが送信の有無の設定      を行う。【００７８】
なお、上記手順は、slot_lengthが同一の場合として求めた例である。後述のデータ長（スロット長）も制御フィールドにおいて通知される場合には、各スロット個別のスロット長の累積和が上記各式を成立させるようにして送信可能なスロットを求めることができる。【００７９】
また、同じく後述の優先使用要求レベルを複数持たせる場合は、上記の優先→非優先の順番で送信可能なスロットを判定したのと同様に、高い優先レベルから順番に送信可能なスロットを決めていく。【００８０】
なお、制御フィールドの構成としてダイナミックセグメントに優先使用要求情報を送受信する第２の構成例を採用した場合には、ダイナミックセグメント時間から、優先使用要求情報の送受信したスロット分の時間を差し引いて処理を行う必要がある。【００８１】
図１１は、本発明の実施例１において１ビットの優先情報を用いた、すなわち制御情報を各ダイナミックスロット毎に１ビットで優先/非優先の情報を定義した場合の送信可能なダイナミックスロットの判定例を説明する図である。図示の例では制御フィールドがスタティックスロットに設けられた第１の構成例のものであるが、第２の構成例の場合も同じである。【００８２】
図示の例(1)では、ノード１(101)のみがスタティックスロット１で送信したフレームの制御フィールドでダイナミックセグメントのスロット４、７、１０の優先使用を要求している。【００８３】
また、図示の例では、ノード１(101)の送信可能なダイナミックスロットはスロット４、７、１０であり、ノード２(102)の送信可能なダイナミックスロットはスロット５、８、１１、ノード３(103)の送信可能なダイナミックスロットはスロット６、９、１２となっている。さらに、ダイナミックセグメント時間(segment_length)は、そのクラスタでの最大スロット長 (slot_length)×５スロット分の場合である。【００８４】
図示の例(1)のように、優先使用要求がトータルで３スロットの場合、５スロットより少ないので、非優先スロットは２スロットを割当てることが可能である。
よって、若い番号のスロット５と６を使った送信は可能であるが、スロット８、９、１１、１２での送信はキャンセルするように該当ノードが処理を行う（図ではノード２(102)とノード３(103)）。【００８５】
図示の例(2)では、ノード１(101)に加えてノード２(102)がスロット５、８、１１の優先使用要求を行っている。優先使用要求がトータルで６スロットの場合、全体で送信可能なスロット数は５であるため、１つ送信することができない。このときは、スロット番号の大きいＩＤのスロットによる送信がキャンセルされる。図ではスロット１１である。非優先スロット分の送信可能なスロットは０である。【００８６】
図１２は、本発明の実施例１において１ビットの優先情報を用いた場合のダイナミックスロットの送信処理フロー例を示す図である。制御フィールドはスタティックスロットに設定されているものとする。【００８７】
まずステップＳ１０でスタティックスロットｎを受信する。次にステップＳ１１で、ステップＳ１０で受信したスタティックスロットｎから制御情報を取得する。そしてステップＳ１２に進み、スタティックセグメントが終了したか判定する。【００８８】
終了していなければステップＳ１０に戻って次のスタティックスロットの処理を繰り返し、終了していればステップＳ２０に移行する。
ステップＳ２０では取得した制御情報から優先使用要求が出されたスロット数を算出する。次にステップＳ２１において、ステップＳ２０で算出された優先使用要求が出されたスロット数とダイナミックセグメントで送信可能なスロット数、及びダイナミックスロットのＩＤ番号から送信可能な優先スロットを決定する。【００８９】
続いてステップＳ２２において、送信可能なダイナミックスロット数と優先使用要求が出されたスロット数の比較に基づいて優先使用要求が出されていないダイナミックスロットで送信可能なものがあるか判定する。送信可能なものがなければステップＳ３０に移行し、送信可能なものがあるとき、ステップＳ２３でその数を算出する。【００９０】
次にステップＳ２４で、ステップＳ２３で算出した送信可能な非優先スロットの数とダイナミックスロットのＩＤ番号から送信可能な非優先スロットを決定する。
続いてステップＳ３０に移行し、ステップＳ２１とステップＳ２４での決定処理に基づき、ダイナミックスロットｋが送信可能か判定する。【００９１】
送信可能であればステップＳ３１に進み、送信可能でなければステップＳ３２に進む。
ステップＳ３１ではダイナミックスロットｋを送信し、ステップＳ３２ではバス送受信制御部により送信を中止する。【００９２】
次にステップＳ３３に移行し、ダイナミックセグメントが終了したか判定をする。
終了していなければステップＳ３０に戻り、次のダイナミックスロットに対する判定を繰り返す。終了していれば、ステップＳ１０に戻り、次の通信サイクルでの処理を行う。【００９３】
上記図１２のステップＳ１０からステップＳ１２までの処理はスタティックセグメントにおける処理であり、図１１の例示では、スロット１からスロット３に対する処理に該当する。ステップＳ３０からステップＳ３３までの処理はダイナミックセグメントにおける処理であり、ステップＳ２０からステップＳ２４までの処理は、セグメント間における処理である。【００９４】
図１３は、本発明の実施例１において複数ビットの優先情報を用いた場合の送信可能なダイナミックスロットの判定例を説明する図である。
図１３の例示は、制御情報を２ビットにした場合であり、“11”が最高優先で順番に“10”、“01”、“00”と優先度が下がってくる例である。【００９５】
優先判定の計算方法を変更する必要はないが、最高優先から順番に送信可能か判定を行っていくことになる。
図示の例では、ノード１(101)がスロット７に要求“01”を、ノード２(102)がスロット２とスロット８に要求“10”、スロット１１に要求“01”を、ノード３(103)がスロット３とスロット１２に要求“11”を出している。そこで、図示の２重丸を付されたスロットが最初に送信可能とされ、次に丸印の付されたスロットが送信可能とされ、さらにその次に黒丸の付されたスロットが送信可能とされ、最後に３角印の付されたスロットが送信可能とされる。【００９６】
この例ではダイナミックセグメントで７スロット送信可能としているため、非優先スロットのうちスロット１は送信可能であるが、スロット９と１０は送信不可となる。
図１４は、本発明の実施例１において優先情報と送信バイト数を用いた場合の送信可能なダイナミックスロットの判定例を説明する図である。【００９７】
優先使用の許可判定においては、各ダイナミックスロットで送信されるフレームは可変長であるためその使用帯域を考慮する必要がある。しかし、使用帯域が不明の場合には、ダイナミックスロットで送信されるフレームのフレーム長として、システムで取りうる最大のフレーム長を用いて許可判定を行わざるを得ない。【００９８】
ところが、スロット優先割り当て判定の際、ダイナミックスロットのフレーム最大長を用いて計算すると、実際に必要な帯域に対して過剰な帯域を割り当てることが発生し、そのため、本来送信できるはずのダイナミックフレームが帯域不足により送信出来ない可能性がある。【００９９】
したがって、過剰な帯域を割り当てることがないようにしたものが、図１４に示す例であり、制御フィールドに対し、各ダイナミックスロットごとの優先使用要求情報に各ダイナミックスロットのデータサイズ情報を追加している。これにより、必要な帯域のみを優先要求スロットに割当てるので帯域を有効的に使用可能となる。【０１００】
図示の例の場合、優先情報は１ビットで、送信サイズは２ビットで表している。データサイズは例えば、“00”が３２ビット以下、“01”が６４ビット以下、“01”が１２８ビット以下、“11”が２５６ビット以下のように分類することにより、少ないビット数である程度必要な帯域を知ることが可能となる。またそれによりデータサイズの判定も容易に実行することができる。【０１０１】
帯域の割付は、まず優先順位が高い方から送信サイズにしたがってスロットの帯域を順々に割付る。ダイナミックセグメントでの送信可能サイズで全スロットを送信できない場合は、最低の優先情報かつフレームＩＤの大きい番号から送信をキャンセルし、送信可能サイズにまるまで判定処理を行う。【０１０２】
図示の場合、ノード１からスロット４、７に、ノード２からスロット１１にノード３からスロット１２に優先使用要求が出されている。優先使用要求の出ているスロットの送信サイズは、スロット４が３２ビット、スロット７が６４ビット、スロット１１と１２が３２ビットであり、合計が１６０ビットとなる。一方、非優先スロットの送信サイズは、スロット５が６４ビット、スロット６が２５６ビット、スロット８が１２８ビット、スロット９が３２ビット、スロット１０が１２８ビットであり、合計６０８ビットである。【０１０３】
優先スロットと非優先スロットの送信サイズの合計は７６８ビットとなるが、ダイナミックセグメント全体で送信可能なサイズが例えば６００ビットとすると、すべてのスロットは送信できない。【０１０４】
そこで非優先で最も大きいＩＤ番号のスロット１０の送信サイズ１２８ビットの送信をキャンセルし、以後ＩＤ番号の降順に送信可能になるまで送信をキャンセルしていくと、図示のようにさらにスロット９、８が送信不可となる。【０１０５】
なお、図１３において説明したように優先情報を複数ビットで与える場合にも、上記と同様に送信サイズによる制御が可能であることは明らかである。
【実施例２】
【０１０６】
次に本発明の実施例２として、ダイナミックスロットを一定時間間隔ごとにグループ分けし、グループ単位で送信可能なスロットの判定を行う態様を説明する。
先に述べたように、フレックスレイの仕様によれば、スロットＩＤの小さいスロットの送信が優先されるが、実施例２は、本発明による優先使用要求に既存の（優先要求されていない）スロットＩＤに基づく優先順位も考慮したものである。【０１０７】
１通信サイクルのダイナミックセグメントを一括でなく任意にグループ分けされた単位で送信可能性を判定をする場合は、グループ単位で優先度制御を行うので、スロットＩＤの小さい番号が優先度が高いという本来の仕様に近い優先制御が可能になる。（スロットＩＤが小さい非優先フレームの送信も考慮されるという意。）
また、グループ単位でダイナミックセグメントの残り時間をもとに判定するので、非優先スロットを含め有効且つ効率的な帯域の利用が可能である。【０１０８】
図１５は本発明の第２の実施例を説明する図である。クラスタ構成は、図１０Ａに例示したものと同じである。グループ分けについては、図１４に示す例ではスロット４〜６がグループ１、スロット７〜９がグループ２、スロット１０〜１２がグループ３としている。  実施例２では、例えば上記グループ１〜３のそれぞれのグループごとに送信スロットを判定する。【０１０９】
送信スロットの判定は、図示の矢印のタイミングである、各グループ１〜３の先頭のスロットの前までに行う必要がある。その場合、ダイナミックセグメント送信の残り時間を考慮して行う。例えば１番目の矢印のタイミングでのグループ１の送信スロットの判定では、ダイナミックセグメント全体の時間を使うことが可能であるが、２番目の矢印のタイミングでのグループ２のための送信スロットの判定では、グループ１で使用された時間を除いた残り時間しか使うことができない。【０１１０】
したがって、実施例１よりもスロットＩＤによる優先度を維持して送信スロットの判定をすることになる。
実施例１と同様に、優先使用要求情報をやり取りする制御フィールドは、スタティックフレームを使用することも、ダイナミックセグメントの先頭スロット（ノード分）を使用することも可能である。【０１１１】
次に受信した優先使用要求情報を取得し、送信可能なスロットの判定を行う判定方法について、詳細に説明する。先に説明したように、実施例２においては、ダイナミックセグメントの各ダイナミックスロットを複数のグループに分割し、若いスロットＩＤを含むグループから送信可能なスロットの判定を行なう。
７．予め複数のダイナミックスロットをグループ化しておき、グループ単位で優先使用要求スロットの数(p_n)を算出する。グループ化は、ＩＤの番号順に任意のＩＤ数で行なう。
８．既知であるグループ内で送信可能ダイナミックスロットの数(group_dslot_n)と上記７．の結果から、グループ毎に優先使用要求のされていないスロットの数(np_n)を下記[式6]により算出する。【０１１２】
[式6]   np_n ＝ group_dslot_n − p_n (n:グループ番号)
９．以下の[式7]をもとに、先頭グループからグループ単位に送信可能な優先スロット数(allow_p_n)、及び送信可能な非優先スロット数(allow_np_n)を求める。【０１１３】
[式7]     segment_length−r_segment_length > (allow_p_n + allow_np_n)
× slot_length
但し、
segment_length  ：ダイナミックセグメント長
r_segment_length：割り当て済みダイナミックセグメントの合計
allow_p_n       ：送信可能な優先スロット数   (0≦ allow_p_n ≦ p_n)
allow_np_n      ：送信可能な非優先スロット数 (0≦ allow_np_n ≦ np_n)
slot_length     ：ダイナミックスロット長
(n:グループ番号)
割り当て済みダイナミックセグメントの合計r_segment_lengthは、次の[式8]により求める。【０１１４】
n-1
[式8]  r_segment_length ＝Σ((allow_p_i + allow_np_i) × slot_length )
(n番目のグループについての計算時)
各ノードでは[式7]をもとに、グループ単位に優先要求スロットの送信に必要な帯域を計算し、送信するダイナミックスロットを決定する。【０１１５】
また、ダイナミックセグメント内で送信可能な帯域がなくなるまで、このグループ単位での帯域の割り当てを行う。
そのために、グループ単位での判定を下記の手順を実行する。
１０．まず、送信可能な優先スロット数allow_p_nを求める。【０１１６】
[式9]      segment_length−r_segment_length ＞ p_n × slot_length
が成立すれば、allow_p_n = p_nとなり、次に下記１１．に示すように、送信可能な非優先スロット数allow_np_nを求める。【０１１７】
[式9]が成立しない場合、次の式でallow_p_nを求める。
segment_length−r_segment_length ＝ allow_p_n × slot_length
[式10]  allow_p_n ＝ (segment_length−r_segment_length) ÷ slot_length
（小数点以下切捨て）
[式9]が成立せず、この[式10]で送信可能な優先スロット数が求められた場合、送信可能な非優先スロットの割り当てはなく、また、要求されている優先スロットの中から送信可能なスロットを選択する必要がある。【０１１８】
この場合、スロット番号の小さい方が優先度が高くなっているので、そのスロットＩＤに従い送信可能なスロットが決定される。
１１．[式9]が成立した場合、次のようにallow_np_nを求める。【０１１９】
[式7]より以下の式が展開できる。
[式11]     allow_np_n＝(segment_length−r_segment_length)÷slot_length
−allow_p_n  
（小数点以下切捨て）
この[式11]より非優先スロットの送信可能なスロット数が判明し、スロット番号の小さい方が優先度が高くなっているので、そのスロットＩＤに従い送信可能なスロットを割当てる。
１２．上記１１．の処理後まだダイナミックセグメント時間が残っているなら、次のグループの処理を行う。
１３．この割当てられた送信可能なスロットにより、各送信ノードが送信の有無の設定を行う。【０１２０】
なお、上記手順は、slot_lengthが同一の場合で求めた場合である。データ長（スロット長）も制御フィールドにおいて通知される場合には、各スロット個別のスロット長の累積和が上記各式を成立させるようにして送信可能なスロットを求めることができるのは、実施例１の場合と同様である。【０１２１】
また実施例１の場合と同様に、優先使用要求レベルを複数持たせる場合は、上記の優先→非優先の順番で送信可能なスロットを判定したのと同様に、高い優先レベルから順番に送信可能なスロットを決めていく。【０１２２】
さらに、制御フィールドの構成としてダイナミックセグメントに優先使用要求情報を送受信する第２の構成例を採用した場合には、ダイナミックセグメント時間から、優先使用要求情報の送受信したスロット分の時間を差し引いて処理を行う必要があることも実施例１の場合と同様である。【０１２３】
図１６は、本発明の実施例２において１ビットの優先情報を用い、かつグループ単位で優先判定を行う場合の送信可能なダイナミックスロットの判定例を説明する図である。グループ単位で優先判定を行うため、各グループの先頭までに優先判定処理を行う必要 がある。【０１２４】
図１６に例示するクラスタは図１５において例示したクラスタと同じであり、図示のとおり、ノード２からスロット１１に対して、ノード３からスロット６とスロット９に対して優先使用要求がされているとする。【０１２５】
図１６の(１)、(２)に示すのは送信可能なダイナミックスロットの判定結果例である。例示のクラスタでは最大フレーム長において５つのスロットで送信可能と仮定している。
実施例２ではグループ単位で送信可能なスロットの決定を行うこと、また図１６に示す例ではグループ単位で優先判定を行うことから、まず、グループ１内で優先使用要求のされているスロットがあるか判定され、スロット６に対してノード３が優先使用要求をしているので、スロット６の送信が最初に決定される。【０１２６】
すると、送信可能な残りのスロット数が４となり、グループ１内の残りのスロットであるスロット１とスロット２が順次送信可能なスロットとして決定される。送信可能な残りのスロット数は２となる。【０１２７】
上記グループ１に対する判定処理はスロット４が始まるまでに行う必要がある。また、上述のとおり、このときはダイナミックセグメント時間全体を使用可能なものとして判定処理を実施する。このクラスタでの最大フレーム長において５つのスロットにおいて送信可能な場合、グループ１では、非優先も含め３スロット分送信が許可される。【０１２８】
次にグループ２が始まるスロット７までに、グループ２のスロットについての判定が行われる。このときの優先判定で使用する時間は、グループ１で実際に使用した時間を除いたダイナミックセグメントの残り時間で行う。【０１２９】
図１６の(１)の例は、グループ１のスロットがすべて送信された場合である。グループ２では、スロット９に対してノード３が優先使用要求をしているので、スロット９の送信がまず決定される。残りの送信可能なスロット数は１となり、グループ２内の残りのスロットのうち最もスロットＩＤの小さいスロット７が送信可能と判定される。【０１３０】
送信可能な残りスロットがなくなったことから、グループ３のスロット１１に対してノード２から優先使用要求がされていたが、スロット１１の送信はキャンセルされる。
図１６の(２)の例では、スロット５に対し送信許可されていたが送信許可されたノード２では、送信要求がなく送信しなかった。このため残り時間がスロット５の分が増える。グループ２に対する送信可能スロットの判定は、この実際に増えた時間をもとに行われる。したがって、グループ２では、非優先を含め３つのスロットに対し許可が可能となる。【０１３１】
上述の説明では、優先使用要求の制御対象のダイナミックスロットを同一通信サイクルのものとしたが、次の通信サイクルのものであれば、図１６の(１)の例のように判定をすることになる。そして、図１６の(２)に示すのは、上記図１６の(１)のように送信可能なスロットが決定されたダイナミックセグメントにおいて、実際に送信が開始された後に送信可能なダイナミックスロットを変更した例となる。各ノードは送信が許可された各スロットが実際に送信されたかを監視しており、グループ１のスロット５が送信許可されたが、実際には送信がなかったことが検出されると、次のグループ２のスロットに送信許可が再割り当てされ、スロット８の送信が許可される。【０１３２】
グループ３の優先判定では、それまでに５つ分のスロットを送信しているとすると、残り時間が不足し優先使用を要求されていても送信許可は与えられない。
しかし、上記優先判定処理において優先判定に使用される時間は、実際に使用できる残り時間であるため、送信許可にもかかわらず送信されないスロットがあるとその帯域をグループ３でも使用できる可能性がある。【０１３３】
また例えば、図１６の例では送信許可されたノード全部がこのクラスタでのフレーム最大長で送信したことを想定しているが、最大フレーム長より短いフレームを送信するノードも存在するので、その場合グループ３における残り時間が増加し送信許可が与えられる可能性が高くなる。
【実施例３】
【０１３４】
ダイナミックスロットを一定時間間隔ごとにグループ分けし、グループ単位で送信可能なスロットの決定を行い、ＩＤ番号の小さい低優先スロットが出来る限り送信することを求められるような場合であっても、優先制御についてはダイナミックセグメント時間全体で実行することが求められるような、より複雑な優先制御を求められる場合がある。【０１３５】
以下、本発明の実施例３として、優先使用要求はダイナミックセグメント全体で判定して優先使用要求に対しては予め帯域を確保しておき、残った帯域を非優先使用のスロットのためにグループ単位で判定を行う態様を説明をする。【０１３６】
実施例３においても、制御情報に送信バイト数を含めた個別スロット長対応も上記実施例１、２と同じく可能であり、また、優先使用要求レベルを複数持たせる場合は、上記実施例１、２と同じく優先→非優先の順番のように高い優先レベルから順番に使用帯域を決めていくことができる。【０１３７】
実施例３によれば、グループ単位で送信可能スロットの判定を行うので、スロットＩＤの小さい番号が優先度が高いという本来の仕様に近い優先制御が可能になる（スロットＩＤが小さい非優先フレームの送信も考慮されるという意。）。かつ、スロットＩＤが大きく低優先であるスロットでも、必ず送信可能となる優先制御が可能となり、さらなるきめ細かな制御ができる。【０１３８】
さらに、グループ単位でダイナミックセグメントの残り時間をもとに制御するので、非優先スロットを含め有効的かつ効率的な帯域の利用が可能である。
図１７は、本発明の実施例３において１ビットの優先情報を用いた場合の送信可能なダイナミックスロットの判定例を説明する図である。クラスタ構成や優先使用要求は図１６に例示したものと同一である。【０１３９】
まず、優先使用要求の処理を行う。図示の例では、スロット６と９と１１が優先使用要求の対象であるので、それらに対し送信許可の判定を行う。
次にグループ１の送信判定を行う。判定時期はスロット４が始まるまでに行う必要がある。このクラスタで最大フレーム長において５つのスロットが送信可能である場合、   既に送信許可を判定した優先使用の３スロットがあるので、残り２スロットに対して送信許可の判定をすることが可能である。したがって、グループ１内の残りのスロットであるスロット４とスロット５が順次送信可能なスロットとして決定される。結局グループ１では３スロットが送信許可と判定される。【０１４０】
次に、グループ２では、グループ１で全スロットにおいて送信された場合、残り時間が優先使用分のみなので、優先使用であるスロット９のみ送信許可と判定される。
さらに、グループ３では、グループ２と同様に優先使用分のみであるためスロット１１が送信許可と判定される。【０１４１】
以上のようにして、図１７の(１)に示す判定結果が得られる。
しかし、図１６において説明したように、各グループが始まる前に実際の残り時間で判定を行うため、スロット５のように送信を許可されたがノード２で送信要求が無いために実際には送信されない場合は、図１７の(２)に示すようにグループ２ではスロット７に対し送信許可を与えることが可能となる。【０１４２】
また、上記図１７の例示では最大フレーム長でのフレームを想定して説明しているが、実際のフレーム長で考えた場合、残り時間が増加しグループ２および３において送信許可される可能性が高くなることは、図１６に示した例と同様である。そのほか、図１７に示す例についていえることは、ダイナミックセグメント全体で優先判定を行うことを除いて、図１６に示した例の場合と同様である。【０１４３】
図１８は、本発明の実施例３において複数ビット（２ビット）の優先情報を用い、かつ最高優先度とその次の優先度の優先要求に対してダイナミックセグメント全体で優先判定を行う場合の送信可能なダイナミックスロットの判定例を説明する図である。【０１４４】
図１３の例示と同様に図１８に示すものは、制御情報を２ビットにした場合であり、“11”が最高優先で順番に“10”、“01”、“00”と優先度が下がってくる例である。
クラスタ構成、優先情報、最大フレーム長において７つのスロットで送信可能とする点は図１３に示したものと同様である。【０１４５】
まず最高優先順位で使用要求がされている図示の２重丸を付されたスロット６とスロット１２が送信可能と判定され、次に丸印の付された２番目の優先順位で使用要求がされているスロット５とスロット８が送信可能と判定される。【０１４６】
３番目以降の優先順位で使用要求がされているスロットについてはグループごとに判定される。すなわち、図１６に示した例と同じ手法で判定される。
既に送信可能と判定されたスロット数が４であり、残りスロット数は３であるから、グループ１では残りのスロット４が送信可能と判定される。さらに残りスロット数が２あるので、グループ２の優先度が“01”である黒丸印の付されたスロット７が送信可能と判定され、次に優先度が“00”である三角印の付されたスロット９が送信可能と判定される。【０１４７】
上記説明においては、最高優先度とその次の優先度の優先要求に対してダイナミックセグメント全体で優先判定を行うとしたが、それ以外の優先度の組み合わせについて、ダイナミックセグメント全体で優先判定を行うことも可能である。【０１４８】
また、図１８に示した例においても、グループ単位の判定においては実際の残り時間をもとに判定していくため、非優先使用であるスロットも有効且つ効果的に送信が可能となる。【０１４９】
図１９は、本発明の実施例３において優先情報と送信バイト数を用いた場合の送信可能なダイナミックスロットの判定例を説明する図である。クラスタ構成、優先情報、送信バイト数情報及びダイナミックセグメント全体で送信可能なサイズ６００バイトは、図１４に示した例と同じである。優先判定制御はダイナミックセグメント一括で行う。【０１５０】
まず優先度が高いスロットから送信サイズにしたがってスロットの帯域を順々に割付る。図示の例では、二重丸を付したスロット４、スロット７、スロット１１、スロット１２に優先使用要求がされているので、それぞれの送信バイト数を最大サイズの６００バイトを超えないかチェックをしながら加えていく。すると、優先要求のあるスロットの合計サイズは１６０バイトとなり、６００バイト以下である。【０１５１】
そこで、次にグループ単位での非優先スロットの送信割付を行う。
グループ１では、スロット５では送信バイト数として６４バイト、スロット６では送信バイト数として２５６バイトが要求されている。１６０バイトに６４バイトと２５６バイトを足すと４８０バイトであるので、丸印の付されたスロット５とスロット６は送信可能と判定される。グループ２でも送信可能となるスロットが存在しうるが、非優先スロットのうちスロットＩＤの若い番号のスロット８の送信バイト数が１２８であるため、スロット８は送信不可となる。【０１５２】
図１９に示した例ではスロット８以降のスロットは送信不可としているが、グループ２において、スロット９の送信バイト数は３２であるので、このような場合スロット９の送信を許可するような判定も可能である。つまり、送信バイト数が大きくて送信不可となったスロットの後に残りバイト数の範囲で送信可能なスロットがあればそのスロットの送信が可能であると判定することも可能である。【０１５３】
また、スロット８のように残りバイト数が不足するため送信不可となったスロットにおいて、それが適切であれば送信バイト数を減らして送信することもできる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年2月5日(2009.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定領域と可変領域から成るセグメント構成を特徴とするＴＤＭＡ方式を採用した送受信システムにおいて、
各通信サイクル内にダイナミックスロット送信の優先制御を行うための制御フィールドを設け、
前記送受信システムのノードは、
前記制御フィールドに該ノードが送信可能なダイナミックスロットに対する優先使用要求を含む制御情報を設定し、前記ダイナミックスロットの優先使用要求を前記送受信システム内の全ノードに通知し、
前記制御フィールドに設定された制御情報は、優先使用を要求する前記ダイナミックスロット毎の優先使用要求を示す制御ビットを含んで構成されることを特徴とする送受信システム。
【請求項２】
前記制御ビットは複数ビットからなり、前記優先用要求に複数の優先度を設けたことを特徴とする請求項１に記載の送受信システム。
【請求項３】
固定領域と可変領域から成るセグメント構成を特徴とするＴＤＭＡ方式を採用した送受信システムであって各通信サイクル内にダイナミックスロット送信の優先制御を行うための制御フィールドが設けられた送受信システム内の他のノードと通信を行うノードにおいて、
自ノードが送信可能なダイナミックスロットの優先使用要求を含む制御情報を前記制御フィールドに設定して送信する制御情報送信手段と、
１つの通信サイクル内においてクラスタ内の全てのノードから送信された前記制御情報に基づいて同一通信サイクルあるいは次の通信サイクルで実際に送信可能なダイナミックスロットを判定する判定手段とを備え、
前記制御情報送信手段は、前記制御情報に前記ダイナミックスロット毎の優先使用要求を示す制御ビットを含めて前記制御フィールドに設定することを特徴とするノード。
【請求項４】
前記制御フィールドを自ノードに割り付けられたスタティックスロットに格納して通知することを特徴とする請求項３に記載のノード。
【請求項５】
前記制御フィールドをダイナミックセグメントの先頭部分の自ノードに割り付けられたダイナミックスロットに格納して通知することを特徴とする請求項３に記載のノード。
【請求項６】
前記制御フィールド内の制御情報として当該ダイナミックスロットで送信するデータのサイズ情報を含めることを特徴とする請求項３に記載のノード。
【請求項７】
前記判定手段は、同一通信サイクル内の全てのノードの前記送信可能なダイナミックスロットを一定時間間隔ごとに複数のグループに分け、該グループごとに、該グループに属するダイナミックスロットに対する前記制御情報に基づいて同一通信サイクルあるいは次の通信サイクルで実際に送信可能なダイナミックスロットを判定することを特徴とする請求項３に記載のノード。
【請求項８】
前記判定手段は、前記グループごとにさらにダイナミックセグメントの実際の残り時間に基づいて送信可能なダイナミックスロットを判定することを特徴とする請求項７に記載のノード。
【請求項９】
前記判定手段は、優先使用要求のされているダイナミックスロットについては、一括して同一通信サイクルあるいは次の通信サイクルで実際に送信可能か判定することを特徴とする請求項７に記載のノード。
【請求項１０】
固定領域と可変領域から成るセグメント構成を特徴とするＴＤＭＡ方式を採用した送受信システムの通信方法において、
各通信サイクル内にダイナミックスロット送信の優先制御を行うための制御フィールドを設け、
前記送受信システムのノードは、
前記制御フィールドに該ノードが送信可能なダイナミックスロットに対する優先使用要求を含む制御情報を設定し、前記ダイナミックスロットの優先使用要求を前記送受信システム内の全ノードに通知し、
前記制御フィールドに設定された制御情報は、優先使用を要求する前記ダイナミックスロット毎の優先使用要求を示す制御ビットを含んで構成されることを特徴とする通信方法。
【国際調査報告】
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