(57)【要約】２個のチャネル（Ａ，Ｂ）上のネットワークにおける多数のノード（１，２，３，４）間でメッセージを送信する方法であって、２個のチャネル（Ａ，Ｂ）の一方に異常が発生した場合にも、信頼性のあるメッセージ送信を確実に保証する方法を提供するために、一方のチャネル（Ａ，Ｂ）に異常が発生した場合に、他方のチャネル（Ｂ，Ａ）上でメッセージを送信することを提案する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークにおける多数のノード（１，２，３，４）間で２個のチャネル（Ａ，Ｂ）を通じてメッセージを送信する方法において、一方のチャネル（Ａ，Ｂ）に異常が発生した場合に、メッセージを他方のチャネル（Ｂ，Ａ）を通じて送信するようにしたことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、送信すべきメッセージの一部のみを両方のチャネルで送信するようにしたことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法において、Ｒ−Ｔｘバッファメモリ（６）およびＲ−Ｒｘバッファメモリ（７）を各ノード（１，２，３，４）に割り当てたことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、バッファメモリ（６，７）を作動状態にするまたは不作動状態にするようにしたことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、バッファメモリ（６，７）における偶数番目又は奇数番目のメモリを作動状態にするまたは不作動状態にするようにしたことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の方法において、Ｒ−Ｔｘメッセージメモリ（８）およびＲ−Ｒｘメッセージメモリ（９）をホスト（５）に割り当てたことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、メッセージメモリ（８，９）を作動状態にするまたは不作動状態にするようにしたことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、メッセージメモリ（８，９）における偶数番目又は奇数番目のメモリを作動状態にするまたは不作動状態にするようにしたことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法において、優先順位の分類を、送信すべきメッセージに割り当てたことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法を、自動車技術に使用する使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワークにおける多数のノード間で２個のチャネルを通じてメッセージを送信する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種の技術分野において、例えば、可変パラメータ用の多数のセンサおよびこれらパラメータを操作する制御素子を有する複雑な技術的装置を制御および監視するために、ネットワークにおける多数のノード間で、メッセージまたは情報を、好ましくはデータパケットの形式で交換する必要がある。とくに、相互にデータを交換する上述のネットワークは、自動車産業において用いられており、例えば、速度および／または加速度センサのような各種センサから、自動車の全ての機能を制御するホストに情報を送信して、例えば最大許容加速度値を上回るときに、エアバッグを作動させることができるようにする。
【０００３】
この場合、データまたはメッセージを、ネットワークを形成するノード間で信頼性高く交換する必要がある。この情報交換は、通常は電線および／または光ファイバーケーブルを介して行われる。これら接続は、チャネルとも称され、外部の影響により損なわれ、または、メッセージ送信が劣化した接続により制限されるおそれがある。このような場合、メッセージ送信は不可能になる。接続での異常を防止するため、とくに安全に関わるデータを交換する場合に、ネットワークの各ノードをそれぞれ接続した２個の並列のチャネルを、データの送信に用いることは既知である。この場合、通常、少なくとも安全に関わるデータを双方のチャネルを通じて並列的に送信されるので、一方のチャネルに異常が発生した場合でも、安全に関わる情報は他方のチャネルを通じて依然として送信されることになる。しかし、データ量のこの重複は、メッセージ送信のため各チャネルにおいて帯域（バンド）幅を倍にする必要がある。これは多くの場合、回線を改良する上でコストを付加することとなる。
【０００４】
特許文献１（米国特許第４９７３９５３号）では、多数のノード間でメッセージを送信するデータ伝送システムを記載している。この場合、各ノードは、それぞれに隣接する２個のノードに、メッセージを送信する２個のチャネルを介して、それぞれ接続される。このことは、２個の隣接ノード間でチャネルに異常が発生した場合に、全てのメッセージがたった１個のチャネルを通じて送信されることになるので、互いに遠いノード間でのメッセージ伝送を悪化することを意味する。
【０００５】
特許文献２（米国特許第５３２９５２１号）では、冗長ローカルネットワークを動作させる方法を記載している。この場合、ネットワークのノードを、接続装置に割り当て、接続装置を介してメッセージを送信することを可能にしている。更に、冗長アダプタを用いて特定の接続を選択し、いずれの場合にも接続のうち１つを選択できるようにしている。このことは、回路技術およびプログラミング技術に関して多くの費用を必要とする。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４９７３９５３号明細書
【特許文献２】米国特許第５３２９５２１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、ネットワークにおける多くのノード間で２個のチャネルを通じてメッセージを送信する方法であって、２個のチャネルの一方に異常が発生した場合でも、ノード間でのデータ交換を確実に信頼性高く行う方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、請求項１の記載の特徴により達成することができる。
【０００９】
本発明の中心概念は、一方のチャネルに異常が発生した場合に、このチャネルを通じて通常送信されるメッセージまたはデータが、他方のチャネルを通じて付加的に送信または転送されるということにある。メッセージ送信のための、ノードおよびチャネルから成るネットワークまたはシステムを、メッセージ送信用のチャネル異常を確認する手段に割り当て、これら手段は、対応する信号を中央コンピュータまたはホストに送信し、これら中央コンピュータまたはホストが例えば送信すべきメッセージまたはデータを、他方のチャネルを通じて送信できるよう設計するものとすることを理解されたい。他の可能性としては、システムを通じて対応信号を配信して、各影響を受けるノードに現在の接続状態を通知することがある。そして、ノードは、接続同意によって、他方のチャネルでデータを送信することを決定することができる。
【００１０】
以下に、より詳細に本発明を説明するのに使用する用語を定義する。
Ｒ接続：
メッセージまたはデータの送信を一方のチャネルから他方のチャネル用に再構成することができる接続を意味する。
Ｒデータ値：
Ｒ接続のデータ値を意味する。これらのデータ値を、メッセージに割り当てるまたは直接フレームに割り当てることができる。
Ｒメッセージ：
Ｒデータ値のみを割り当て、他のいかなる種類のデータ値も割り当てないメッセージを意味する。
メッセージＩＤ：
例えばＦｌｅｘＲａｙデータ伝送フォーマット（これ自体は既知）またはＣＡＮプロトコルに従う、メッセージの識別フィールドを指す。
Ｒフレーム：
ＲメッセージまたはＲデータ値だけを、割り当てまた送信するフレームを指す。
Ｒ−Ｔｘバッファメモリ、Ｒ−Ｒｘバッファメモリ：
全てのデータを受信するバッファメモリであり、これらメモリ用に関連した制御データが存在し、関連したチャネル上でそれぞれの識別信号に従ってフレームを伝送するバッファメモリを意味する。Ｔｘは送信を、Ｒｘは受信を表す。
【００１１】
この方法を、とくにＣＡＮプロトコル（これ自体は既知）に、好ましくはＦｌｅｘＲａｙプロトコルの動的部分に利用することは、当業者にとって明らかである。両方のシステムに対して、フレーム識別信号は、伝送媒体、すなわちチャネルへのアクセスに対する優先順位を定めるので、限られた帯域（バンド）幅のみが１個の残りのチャネルに利用できる場合、重要度の低い接続を優先順位の高い接続と交換する。これにより、例えば、全てのＲ接続を単一のチャネル上で維持しなければならない場合に、もはや他の接続が維持されない状況になり得る。
【００１２】
本発明の好適な実施形態は、従属請求項の要旨によって構成する。
【００１３】
請求項２によれば、ネットワークにおいて送信すべき全てのメッセージまたはデータを、双方のチャネル上で送信できるようにフォーマットすることはしないようにする。従って、一方のチャネルに異常が発生した場合、とくに安全に関わるデータのみを依然として正常なチャネルで送信する。
【００１４】
請求項３による好適な実施形態では、ネットワークにおける複数のノードの各々には、バッファメモリ、すなわち送信するデータを記憶するＲ−Ｔｘバッファメモリおよび受信するデータを記憶するＲ−Ｒｘバッファメモリをそれぞれ割り当てる。１組のフレーム識別信号セットを各チャネルにおいて保有して、Ｒ接続の全てのデータを送信できるようにする。これと同時に、チャネルＡにおけるＲフレーム識別信号の数を、チャネルＢにおけるこれら識別信号の数に等しいものとする。同様に、チャネルＡにおける各識別信号は、チャネルＢにおける識別信号に等価のものとし、この逆も同様にする。
【００１５】
チャネルＡまたはチャネルＢのいずれかでデータを送信できるようにするためには、チャネルＢで行うのと同じように、メッセージをチャネルＡのフレーム識別信号に割り当てる。
【００１６】
一方のチャネルから他方のチャネルへできるだけ単純に送信メッセージを転送することができるようにするために、請求項４で提案したように、ネットワークの通常動作中に、チャネルＡにおけるＲ−Ｔｘバッファメモリの一部およびチャネルＢにおけるＲ−Ｔｘバッファメモリの一部をブロックまたは不作動状態にして、そして、各Ｒ接続に対して、データをチャネルＡまたはチャネルＢのいずれかで送信する。これをネットワークのホストまたは分散アルゴリズムにより制御する。チャネルＡに異常が発生した場合は、チャネルＢの全てのＲ−Ｔｘバッファメモリを使用可能にするまたは作動状態にすることによって、チャネルＢで全ての必要なメッセージを送信することができる。チャネルＢに異常が発生した場合には、チャネルＡの全てのＲ−Ｔｘバッファメモリを作動状態にする。
【００１７】
請求項５に記載の簡単な方法では、通常動作中に、チャネルＡのフレーム識別信号のための偶数番目（ｅｖｅｎ）のＴｘバッファメモリ、および、チャネルＢのフレーム識別信号のための奇数番目（ｏｄｄ）のＴｘバッファメモリを、送信に対して不作動状態にする。これは、もちろん逆にして実行することもできる。チャネルＡに異常が発生した場合、チャネルＢの全てのＴｘバッファメモリを作動状態にし、この逆もあり得る。
【００１８】
請求項６に記載の他の実施形態において、Ｒ−ＴｘメッセージメモリおよびＲ−Ｒｘメッセージメモリを、各Ｒ接続のためにホストに設ける。接続の識別は、メッセージのメッセージ識別信号により行う。メッセージ識別信号は、例えばＦｌｅｘＲａｙプロトコルにおけるようなフレームフォーマットの一部として定義することができる。しかし、これを上位プロトコルの一部として設計することもでき、例えばメッセージ識別信号をフレームの一部として送信することにより、設計することができる。メッセージ識別信号を用いることによって、メッセージをより簡単にフレーム識別信号に割り当てることができる。接続はもはやフレーム識別信号だけでは識別されないので、多数の接続には、同一のフレーム識別信号を設けることができる。この場合、各Ｒ接続を双方のチャネルで実施して、このとき１組のフレーム識別信号セットを各チャネルにおいて保有し、Ｒ接続の全てのデータを送信できるようにする。各チャネルおよび各フレーム識別信号に対して、ＴｘバッファメモリおよびＲｘバッファメモリをノード内に設ける。これらのバッファメモリは、Ｒ接続に対して明確に逆にする必要はなく、むしろ他タイプの接続のために用いることができる。各Ｒ接続は、各Ｒ接続に割り当てたＲメッセージ識別信号により区別することができる。通常動作中に、チャネルＡにおけるＲ−Ｔｘメッセージメモリの若干およびチャネルＢにおけるＲ−Ｔｘメッセージメモリの若干を、ブロックまたは不作動状態にする。これを、ネットワークのホストまたは分散アルゴリズムによって制御し、これにより、各Ｒ接続に対して、データをチャネルＡまたはチャネルＢのいずれかで送信する。
【００１９】
好ましくは、請求項７によれば、チャネルＡに異常が発生した場合、チャネルＢの全てのＲ−Ｔｘメッセージメモリを使用可能にするまたは作動状態にする、またはその逆にする。
【００２０】
上述のように、これを、請求項８に記載の手法に基づいて、偶数番目（ｅｖｅｎ）および奇数番目（ｏｄｄ）のＲ−Ｔｘメッセージメモリに関して対称的に実行することができる。
【００２１】
多数のメッセージを同一フレーム識別信号に割り当てることができるので、多数のメッセージを送信しなければならない場合、ホストはどのメッセージをＴｘバッファメモリにコピーするか決定をしなければならない。どのメッセージを最初に処理、送信またはコピーするべきかの決定は、請求項９に特徴付けたように、接続またはメッセージに割り当てた規定の優先順位の分類に基づいて行うことができる。この優先順位の分類を、例えば安全に関わる機能に基づいて予め定めて、一方のチャネルだけが利用できる場合でも、重要なメッセージまたはデータを確実に高い信頼性で送信することができるようにする。
【００２２】
好ましくは、請求項１０に記載のように、２個のチャネルにわたるネットワークの多数のノード間でメッセージを送信する方法を、自動車分野に利用し、例えば多数のセンサ、制御ユニットおよび調整ユニット、並びに自動車のホストを相互にネットワーク化して、２個のチャネルの一方が損傷した場合でも、メッセージ、データおよび信号の相互交換を信頼性高く確実にする。
【００２３】
本発明を、図面に例示した実施例を参照して更に説明するが、本発明はこの実施例に限定するものではない。
【００２４】
ネットワークの基本構成を、図１のネットワークの概略ブロック図で示す。このネットワークは、多数のノード１，２，３，４を有し、これらノードを、例えば自動車におけるセンサ等により構成する。ノード１，２，３，４を、互いに接続するとともに、２個のチャネルＡ，Ｂを介してホスト５に接続する。ノード１，２，３，４をチャネルＡ，Ｂに並列に接続するように、チャネルＡ，Ｂを構成する。
【００２５】
２個のチャネルＡ、Ｂの一方が故障、例えば機械的な故障を生じた場合は、送信すべきメッセージを他方のチャネルＢ，Ａで送信する。このために、第１の実施形態においては、ノード１，２，３，４の各々を、送信すべきメッセージおよび受信メッセージをそれぞれ記憶するＲ−Ｔｘバッファメモリ６およびＲ−Ｒｘバッファメモリ７に割り当てる。他の実施形態では、Ｒ−Ｔｘメッセージメモリ８およびＲ−Ｒｘメッセージメモリ９を、付加的にホスト５内に設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ネットワークの概略ブロック図である。
【符号の説明】
【００２７】
1,2,3,4 ノード
５  ホスト
６  Ｒ−Ｔｘバッファメモリ
７  Ｒ−Ｒｘバッファメモリ
８  Ｒ−Ｔｘメッセージメモリ
９  Ｒ−Ｒｘメッセージメモリ
Ａ，Ｂ  チャネル
【図１】
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【国際調査報告】
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