(57)【要約】伝送すべきメッセージを弾力的に伝送可能にする、タイムスロットを有する伝送プロトコルを用いて、メッセージを伝送する方法を提供するため、各メッセージにメッセージ識別子を割り当てること、このメッセージをキュー内で順に並べること、このキューにスロット識別子の組を割り当てることを提案する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイムスロットを有する伝送プロトコルを用いたメッセージの伝送方法において、
各メッセージにはメッセージ識別子が割り当てられており、
該メッセージはキュー内で順に並べられており、
該キューにはスロット識別子の組が割り当てられていることを特徴とする方法。
【請求項２】
キューがＦＩＦＯ法により取り扱われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
無効化時間を各メッセージに割り付けたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
ネットワーク上の複数のノード及び／又はホストの間でメッセージを伝送することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
ＦｌｅｘＲａｙプロトコルに従ってメッセージを伝送することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
多数のメッセージを、少数のタイムスロットを用いて伝送することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法の自動車工学への使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、タイムスロットを有する伝送プロトコルを用いてメッセージを伝送する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ネットワークの形式で配置された複数のノードにより通常形成される通信システムにおいては、個々のノード間でメッセージを交換して、特に情報を伝えることを可能としている。この種の通信システムを用いて、例えば、複数のセンサ、アクチュエータ等を有する複雑な技術的配置を、好ましくは中央制御ユニットから制御することができる。この種のシステムは、特に自動車工学に用いられ、例えば加速センサからの信号を中央制御ユニットに向けることを可能とする。加速の制限値を超えていることを加速センサが検出した場合には、この結果の信号が中央制御ユニットに送られ、その後、中央制御ユニットが特にエアバッグを起動する。この場合、安全に関するメッセージ又は情報が確実に伝えられることが特に必要である。例えばノードへの電気信号線の形態である伝送媒体又はチャネルへのアクセスは、媒体アクセス制御（ＭＡＣ)プロトコルにより制御される。
【０００３】
特に自動車工学においては、例えば当業者にはフレックスレイ（ＦｌｅｘＲａｙ）として知られているプロトコル等の、メッセージ伝送に用いられている新しい種類の伝送プロトコルが存在する。このプロトコルは、静的セグメントと動的セグメントの２つの異なるセグメントに分割された時分割データ伝送フレーム、すなわちメッセージ伝送の循環反復を用いる。静的セグメントで用いられるのは、固定長のタイムスロットに基づく媒体アクセス制御であり、一方、動的セグメントで用いられるのは、優先度に基づくスキームである。タイムスロットという用語は、個々のユーザ、すなわちノードに時分割プロトコル下で伝送（媒体アクセス）する排他権を与える、経時的なパターンに由来するＴＤＭＡシステムから公知のものである。ここでは、タイムスロットという用語は、ノードが、例えばＦｌｅｘＲａｙシステム又はＣＡＮシステムの動的セグメントにおける伝送権を受け、又は主張する時間間隔に従うものにも適用される。ＣＡＮシステムにおいては、伝送への権利の割り付けは、優先度及び無損失アルビトレーション（no-loss arbitration）に起因し、ＦｌｅｘＲａｙの動的セグメントにおいては、仮想トークンを用いて媒体アクセスの制御はミニスロット化プロセスによる。ノードの一つが伝送への権利を有すると、可変長のメッセージを送ることができる、すなわち、この例では、「タイムスロット」なる用語は、一定の時間間隔を意味する必要はない。
【０００４】
各タイムスロットは、スロット識別子（ＳＩＤ）と呼ばれるものにより数として識別され、この数は、サイクルの開始時には例えばＳＩＤ＝１で始まる。サイクルの有するタイムスロットの固定数は、例えば６であり、すなわち、これは１から６のＳＩＤ範囲を有する。
【０００５】
この目的のため、伝送されるメッセージ又はデータが記憶されるバッファ記憶内に、割りつけられるタイムスロットを登録する手段をさらに設け、記憶したメッセージを規定されたタイムスロット内に伝送することが知られている。このようにして、このバッファ記憶により伝送されるべきメッセージは、所定のタイムスロットに常に連結される。
【０００６】
この方法は、絶えず繰り返され、かつ例えばネットワーク上の１つのノードにより発せられるメッセージに対して特に有利である。これらのメッセージは、速度計に送られるべき、自動車の現在の速度を与える信号とすることができる。したがって、タイムスロットが固定されていることにより、理論上は、例えば中央制御ユニット又は通信システムのホストである、メッセージを受信する部品において、どのノードからメッセージが受信されたか、または、どのようなメッセージが受信されたかはすでに分かっている。
【０００７】
しかし、特にＦｌｅｘＲａｙプロトコルの動的セグメントにおいては、メッセージの渋滞が存在し得る。なぜならば、伝送経路のためにＦＩＦＯバッファ記憶に入るメッセージは、連続して取り扱われ、このために常に１つの特定のタイムスロットのみが利用可能であり、このことは、優先度の高いメッセージよりも先にバッファ記憶に入った優先度の低いメッセージは、優先度の低いメッセージのためにタイムスロットが空くまで、後者により阻止されるということを意味する。これが意味するところは、最初にバッファ記憶に届いたメッセージは、最初に次に送られるものでもあるというものである。
【０００８】
特許文献１には、ネットワークのノードに属した、通信コントローラとホストプロセッサの間の記憶を管理する、特にＦｌｅｘＲａｙプロトコルを採用した方法が記載されており、この方法では、各データメッセージに識別子が割り当てられ、識別子に関連するデータのポインタを含む付加的な制御データが存在する。
【０００９】
特許文献２には、タイムスロット支援伝送プロトコルを採用したメッセージ伝送方法が記載されており、この方法では、各タイムスロットはそれに割り当てられた識別子を有している。伝送されるべきメッセージのそれぞれ、すなわちデータ伝送フレームは、メッセージが正確に伝送されたことを確実にするために受信側内で検査されるチェック値が割り当てられる。
【００１０】
特許文献３には、タイムスロットの補助により無線ネットワーク上でメッセージを伝送する方法が記載されており、この方法では、特定のタイムスロットをネットワーク上のノードに割り当てる。ノードがメッセージの伝送により多くの時間を要することを示した場合には、制御手段がこのノードに対して空きタイムスロットを割り当てることができる。
【００１１】
【特許文献１】独国特許公開第１０３  ２９  １７９  Ａ１号明細書
【特許文献２】英国特許公開第２  ３８９  ４９２  Ａ号明細書
【特許文献３】米国特許公開第２００３／００９９５５６２  Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
この発明の目的は、最初の段落に記載したような種類の、バッファ記憶に記憶されたメッセージが、メッセージを柔軟性のないやり方で空きタイムスロットに割り当てたために、不必要に阻止されることのない、メッセージの伝送方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的は、請求項１に記載した特徴により達成される。
【００１４】
この発明の重要な概念は、伝送されるべきメッセージ、及び媒体アクセス制御における位置を与えるスロット識別子が、互いに分離されているという点にある。このことは、一般に例えばＦｌｅｘＲａｙプロトコルの静的セグメント又は時分割多重化システムに当てはまる。これを達成するために、各メッセージ、すなわち伝送されるべきデータ又はデータ伝送フレームに、スロット識別子（ＳＩＤ）から区別可能なメッセージ識別子（ＭＩＤ）が割り当てられる。次いで、メッセージは伝送キュー（ＴｘＱｕｅ）内で順に並べられ、このようにして中央制御ユニット又はホストにより伝送の準備がされる。このようにキュー内で順に並べることを、アプリケーションソフトウエアを用いて行うことが好ましい。
【００１５】
このキューには、次いで一組又は一群のスロット識別子が割り当てられ、メッセージをネットワーク上で次々と伝送することが可能となる。これらのスロット識別子は、所定の件において選択された伝送プロトコルによって決まる設定サイズである。キュー内の次のメッセージの、割り当てられたスロット識別子の群内で次に利用可能なタイムスロットへの動的割り当ては、実行される回路により行われることが好ましい。
【００１６】
次いで、タイムスロットは、メッセージの伝送のための伝送プロトコルに用いられ、キューからのメッセージは、スロット識別子の群により設定された連続タイムスロット内で次々に伝送される。このため、全てのメッセージが同じ長さであることが好ましい。所望のメッセージは、この場合には、それぞれの所望のタイムスロットに割り当てられ、このことは、特にメッセージの受信側が、送信側又は単にタイムスロットからのメッセージの性質に応じて、結論を出すことがもはやできないということを意味する。
【００１７】
この方法を実施するためには、伝送すべきメッセージが、ホスト又は各ノードにてメッセージ識別子を備えることができ、キュー内で順に並ぶことができ、かつ、キューはスロット識別子の組を割り当てられ、メッセージがホストからノードへ、又はその逆の方向に、又はノード間で、所望の方法で伝送されることを可能とするように、ノード及び中央ホストを有するネットワークを、ハードウエア及び／又はソフトウエアに関して、構成することは言うまでもない。このために設けられるのは、特に、キューに割り当てられたメッセージのための、それぞれのＦＩＦＯバッファ記憶（以下では単にバッファ記憶と省略して呼ぶ）である。
【００１８】
この発明の利点は、メッセージが所定のタイムスロットに固定的に結びつけられているのではなく、伝送媒体の所定のバンド幅、すなわちメッセージの伝送のためのチャネルが、メッセージ伝送に与えられているという点であり、これは、メッセージに割り当てられたタイムスロットが空くまでバッファ記憶内に記憶される優先度の低いメッセージによりキューが阻止されることがないことを意味する。
【００１９】
この発明の有利な実施形態は従属請求項において特徴づけられる。
【００２０】
請求項２に記載のキューの取扱い方によって、バッファ記憶に最初に読み込まれる、又は最初に記憶されるメッセージが最初に送り出されることが確実となる。この先入れ先出し法の結果、メッセージの伝送の意図した順序が保存されることが確実となるものの、実際にメッセージが伝送される正確な時間は事前に定まらない。なぜならば、それぞれの場合に、次に送り出されるメッセージに用いられるのは、ノードが利用可能な次の空きタイムスロットだからである。
【００２１】
さらに、請求項３に記載のように、各メッセージは、割り当てられて無効化時間を有することができる。この無効化時間は、伝送すべきメッセージの最大寿命を特定する。例えば適当なタイムスロットが空かなかったことにより、メッセージが伝送される前にこの寿命が経過した場合には、メッセージは自動的に削除され、ネットワークの容量が古いメッセージにより過負荷となることがないようにする。自動車において、この種のメッセージは、例えば、決まった時間間隔で更新する必要のない、外部温度の表示等のあまり重要でないセンサー信号とすることができる。このために、ノード及びホストが、これらに割りつけられ、互いに同期されたそれぞれの内部クロックを有するか、又はネットワーク全体が１つの中央クロックに接続されていることは言うまでもない。
【００２２】
請求項４に記載のように、メッセージを、ネットワークを一緒に構成する複数のノード及び／又はホストの間で項関することも無論可能である。このために、ノードには、特にメッセージのキューのためのバッファ記憶と、メッセージの送受信及びメッセージ識別子の読み出しのための手段が設けられる。
【００２３】
請求項５では、ＦｌｅｘＲａｙプロトコルに従いメッセージ伝送を行うことを提案しており、この場合にはプロトコルの静的及び動的部分の双方を用いることができる。この場合には、メッセージ識別子は、受信ノード又はホスト内のスロット識別子から独立している。なぜならば、メッセージ識別子を備えるメッセージを、任意の所望のタイムスロットに伝送することができるからである。識別は、単純にメッセージ識別子を見ることにより行われ、このことは、ノード又はホストが、メッセージの伝送元の他のノード又はホストを検出できることを意味する。このために、ノードには例えば連続した番号を付けることができる。
【００２４】
この場合、請求項６に記載したように、ホストに、例えば非常に多数のメッセージを、メッセージの数よりは少ない多数のタイムスロットに伝送させることが可能である。これが意味するところは、伝送を待つキュー内のメッセージが、例えばＦｌｅｘＲａｙプロトコルの複数の周期内で連続して伝送させるということである。例えば１周期に２つのメッセージをＦｌｅｘＲａｙプロトコルの動的セグメントに伝送することができ、これは、４つのメッセージの伝送に２周期を要することを意味する。
【００２５】
これまで、この発明を、請求項７に記載したように、自動車の複数の部品又はセンサー及び／又は制御手段からのメッセージの伝送のためのものとして本質的に説明してきた。しかし、当業者には、この方法を複数のホスト間、及び必要な場合には複数のホストとノードの間での任意の他の種類のネットワークにも用いることができることは明白であり、この場合には、導電体、ガラス繊維ケーブル及び無線を、メッセージの伝送のためのチャネルとして用いることができる。
【００２６】
提案した方法を、メッセージ識別子をスロット識別子から切り離すことが有利である他の伝送プロトコルに、具体的には、スロット識別子の発生が優先度に基づく制御により決まる場合、例えばコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）プロトコルの場合に、適用することもできる。
【００２７】
メッセージ識別子をスロット識別子から切り離し、ノードの伝送経路のキューを保持する提案の方法は、同一のノード内で、従来のメッセージ記憶方法及び専用メッセージ記憶を割り当てる固定的な方法と組み合わせることができる。アプリケーションによって適合が求められる要求に応じて、割り当てが固定されたメッセージの送り出しが、決定的な時間制御下で、支持され、また、単にその順序を尊重するメッセージの送り出しの単純化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
この発明のこれら及び他の態様は、以下に説明する実施形態から明らかであり、これらを参照しつつ説明する。
【００２９】
図１に示す実施形態は、５つのノードＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅと、ノードＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの間でメッセージを伝送するためのチャネル１を備える、自動車の複数の部品間で通信を行うために自動車工学において用いられているもののようなネットワークである。原則として、２つのチャネル又は他のチャネル接続形態があってもよい。
【００３０】
図２に、メッセージが経時的に伝送されるパターンを見ることができる。基本的にＦｌｅｘＲａｙプロトコルは、静的セグメントＳＩＤ１〜ＳＩＤ３及び動的セグメントＳＩＤ４〜ＳＩＤ６に分割される。タイムスロットｍの数に関わらず、多数のメッセージｎが交換され、通常の場合にはｎ＞ｍであり、例えばｍ＝６かつｎ＝１５が選択される。単純化のために、全てのメッセージが同じ長さであり、動的セグメントは最大で１周期に２つのメッセージまで保持できると仮定する。
【００３１】
静的セグメントにはＭＩＤ１〜３とＳＩＤ１〜３の間の固定された関係がある一方で、動的セグメントにはこの種の固定された関係は存在しないと仮定する。受信側におけるメッセージ識別子は、ＭＡＣのために用いられるＳＩＤに依存しない。したがって、ＦｌｅｘＲａｙプロトコル又は他の符号化のために標準化されたＭＩＤフィールドを、メッセージの伝送のために使うことができる。この方法を、次の表に例示的に示す。
【００３２】
【表１】
2009508429.tif 000003
【００３３】
この例において、ＳＩＤ５及びＳＩＤ６は、ノードＡにのみ割り当てられ、ＳＩＤ４はノードＢにのみ割り当てられる。ノードＡはメッセージＭＩＤ４〜ＭＩＤ１０を送り出し、ノードＢはメッセージＭＩＤ１１〜ＭＩＤ１５を送り出す。他のノードは、静的セグメントを共有する。ノードＣにはＳＩＤ１及びＭＩＤ１が割り当てられ、ノードＤにはＳＩＤ２及びＭＩＤ２が割り当てられ、ノードＥにはＳＩＤ３及びＭＩＤ３が割り当てられる。
【００３４】
例えば、ノードＡ及びＢのバッファ記憶が「満杯（ｆｕｌｌ）」状態に移行した場合には、図２は、個々の連続した通信周期におけるチャネル上のメッセージの結果としての流れを示す。静的セグメント（ＳＩＤ１〜３）内のタイムスロットへのメッセージの割り当ては固定され（ＭＩＤ１〜３）、したがって、図２ではＸＸＸで示し、詳細には示していない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】ネットワークの配置を模式的に示す。
【図２】メッセージ伝送が起きるパターンを経時的に示す。
【符号の説明】
【００３６】
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ    ネットワーク上のノード
１    メッセージ伝送のためのチャネル
ｎ    メッセージ識別子（ＭＩＤ）の組
ｍ    スロット識別子（ＭＩＤ）の組
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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2009508429.tif 000007
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