(57)【要約】  【課題】  送信データの重要度を考慮して伝送媒体上の混雑を緩和する。  【解決手段】  伝送媒体１１を介して他の通信装置１２Ｂ〜１２Ｄと相互接続され、所定の周期毎に定期フレームを送信する通信装置１２Ａであって、伝送媒体１１上の通信負荷を監視する負荷監視手段１５と、負荷監視手段１５で検出された負荷状況に応じて定期フレームの送信周期を変更する定期フレーム制御手段１７とを備えている。  【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送媒体を介して他の通信装置と相互接続されて、所定の周期毎に定期フレームを送信する通信装置であって、
前記伝送媒体上の通信負荷を監視する負荷監視手段と、
前記負荷監視手段で検出された負荷状況に応じて前記定期フレームの送信周期を変更する定期フレーム制御手段とを備えていることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記定期フレーム制御手段は、通信負荷が所定の閾値以上となった場合に、前記定期フレームの送信周期を長くする変更を行う構成としている請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
マルチキャスト方式でフレーム伝送を行うものであって、前記負荷監視手段は単位時間当たりの受信データ量を前記通信負荷として算出している請求項１または請求項２に記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置に関し、特に、車載されたＬＡＮにおいて多重伝送されるフレームのバス上での混雑解消を図るものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報技術の進歩により、自動車分野においても車載電装品等を制御する信号のやり取りが急速に増大しており、伝送媒体となるワイヤーハーネスの本数増加を抑制すべく車載ＬＡＮ（local area network）による多重通信システムが採用されつつある。
車載ＬＡＮでは、共通の通信線にＥＣＵ等の各ノードが接続されて互いにデータ通信を行うが、通信線が共通であるためデータフレーム同士の衝突調停を行うアクセス制御を行っている。
【０００３】
車載ＬＡＮの方式の１つとしてＣＡＮ（Controller Area Network）と呼ばれる通信プロトコルが存在する。
ＣＡＮはマルチキャスト方式を採用し、バス上に接続される全てのノードがデータを同時に受け取り、該当するノード以外は受信したデータを破棄するようにしている。通信速度は最大１Ｍｂｐｓで、アクセス方式はＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple  Access／Collision Avoidance）方式を採用している。
ＣＳＭＡ／ＣＡ方式では、データを送信したいノードは、バス上の通信の有無を確認し、通信中でなければデータ送信を開始する。複数のノードが同時に送信することで信号の衝突が発生してしまった場合には、優先度の低いノードは送信を止めて一定時間後に再送信を要求するというアービトレーションを行う。この方式によれば、障害に強い反面、バス上の通信負荷が一定量を超えると遅延時間が急増するため、大きな負荷はかけることができない。
【０００４】
特開２００１−１１９４１６号公報では、ＣＡＮのバスが混雑している際に優先度の低いデータが送信負けすることで遅延時間が大きく長引くのを防止するため、Ｎ回送信負けしたデータは、データ送信の優先度を上げるという対策を行っている。
しかしながら、このような方式では、バスのアイドル時間が長い場合には問題がないが、バスが混雑してきた場合には頻繁にアービトレーションが発生し、長時間データを送信できなくなるという事態に陥る。即ち、あるデータの優先度が上げられると別のデータを送信することができなくなるため、バス上の混雑自体は解消されずに問題の先送りとなり、根本的な解決には至っていないといえる。
【特許文献１】特開２００１−１１９４１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、送信データの重要度を考慮し、伝送媒体上の混雑を緩和することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は、伝送媒体を介して他の通信装置と相互接続されて、所定の周期毎に定期フレームを送信する通信装置であって、
前記伝送媒体上の通信負荷を監視する負荷監視手段と、
前記負荷監視手段で検出された負荷状況に応じて前記定期フレームの送信周期を変更する定期フレーム制御手段とを備えていることを特徴とする通信装置を提供している。
【０００７】
定期フレームとイベントフレームの重要度を比較すると、データ内容の変化時などに突発的に送信されるイベントフレームの方が、一定周期毎に送信される定期フレームよりもリアルタイム性の観点からは重要であると考えることができる。そこで、本発明では、ネットワークの通信負荷の大小に応じて、定期フレームの送信時間間隔を調節することで、伝送媒体上のトラフィックの平準化を図ることができる。
【０００８】
具体的には、前記定期フレーム制御手段は、通信負荷が所定の閾値以上となった場合に、前記定期フレームの送信周期を長くする変更を行う構成としていると好ましい。
即ち、伝送媒体上の通信負荷が所定の閾値以上である場合に、定期フレームの送信時間間隔を長くすることで、伝送媒体上の混雑を緩和してイベントフレームの送信を行い易くすることができる。また、通信負荷が閾値未満となった場合には、定期フレームの送信周期を元に戻すとよい。
さらに、閾値は段階的に複数設定し、通信負荷が増すごとに定期フレームの送信周期を順次段階的に長くする設定としてもよい。
【０００９】
定期フレームの例としては、車速センサから出力される車速データのように時々刻々と変化するアナログ的データ等が挙げられる。
イベントフレームの例としては、各種キー操作やスイッチ操作に応じて発信されるフレーム等が挙げられる。
【００１０】
マルチキャスト方式でフレーム伝送を行うものであって、前記負荷監視手段は、単位時間当たりの受信データ量を前記通信負荷として算出していると好ましい。
【００１１】
マルチキャスト方式では、通信装置は伝送媒体上に送信されたフレームの全てを一旦受信し、フレームに記載された宛先アドレスが自己アドレスと一致する場合には処理を続行する一方、一致しない場合には受信したフレームを破棄することとしている。したがって、負荷監視手段は、自己宛てでないフレームも含めて受信した全てのフレームの単位時間当たりのデータ量を計算すれば、伝送媒体上におけるの通信負荷（混雑度）を簡単に求めることができる。
なお、前記通信装置は車両に配索されるワイヤハーネスを前記伝送媒体として接続される車載電装品としていると好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、ネットワークの通信負荷が大きい場合に、定期フレームの送信周期を大きくすることで伝送媒体上の混雑が緩和され、イベントフレームの送信を行い易くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１および図２は車両に搭載された多重伝送システムを示し、車両に配索されたワイヤハーネス（バス）を伝送媒体とし、通信プロトコルはＣＡＮ（Controller Area Network）を用いると共にネットワークトポロジはバス型としている。
バス１１には通信装置（車載電装品）となるノード１２Ａ〜１２Ｄが複数接続されており、アクセス方式はＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）とし、最大通信速度は１Ｍｂｐｓとしている。また、ＣＡＮではマルチキャスト方式を採用し、あるノード１２から送信されたフレームは全てのノード１２Ａ〜１２Ｄが受信し、送信データの宛先と一致するノード以外は受信したフレームを破棄する。
【００１４】
各ノード１２Ａ〜１２Ｄには、定期フレーム（車速センサから出力された車速データ等のような略連続的なデータを送信するフレーム）のバス上への送出を管理するノードと、イベントフレーム（キー操作やスイッチ操作等により突発的に発生するデータを送信するフレーム）のバス上への送出を管理するノードが混在している。
【００１５】
図２は一定周期に定期フレームを送信するノード１２Ａを示し、バス１１との通信インターフェースとなるＩ／Ｆ部１３と、バス１１から受信したフレームの受信処理を行う受信処理部１４と、受信処理部１４で受信した単位時間当たりのデータ量に基づきバス１１の混雑度を計算する負荷監視手段１５と、負荷監視手段１５で計算された混雑度に基づき定期フレームの送信周期を決定する定期フレーム制御手段１７と、フレームの送信処理を行う送信処理部１８と、ノード１２Ａの機能処理を行うアプリケーション部１６とを備えている。
【００１６】
ノード１２Ａは、アプリケーション部３６からの指令により定期フレームの送信を行う。
定期フレームは、一定周期毎にバス１１上に送信されるフレームであり、例えば、車速センサから出力された車速データ等のような略連続的に発生するデータを含むものである。定期フレームでは、受信側のノード１２Ａでデータの取りこぼし等が発生しても、一定周期後には再受信できるので、データ通信の信頼性を確保できるというメリットがある。
【００１７】
また、例えばノード１２Ｂはイベントフレームの送信を行うものである。イベントフレームは、アプリケーション部３６の処理においてデータ内容の変化が生じた場合等のように突発的にバス１１上に送信されるフレームであり、例えば、キー操作やスイッチ操作等により突発的に発生するデータを含むものである。イベントフレームでは、データ内容が変化した場合に速やかにデータ送信できるので、リアルタイムに他のノードがデータを取得できるというメリットがある。
なお、本実施形態のフレームフォーマットは、図３に示すように、プリアンブル、開始デリミタ、宛先アドレス、送信元アドレス、データ長、データ、ＦＣＳ（Frame Check Sequence）の領域を備えている。
【００１８】
次に、ノード１２における通信制御の手順について説明する。
ＣＡＮではマルチキャスト方式を採用しているため、各ノード１２Ａはバス１１上に送信されたフレームの全てをＩ／Ｆ部３３を介して受信処理部３４で一旦受信する。負荷監視手段３５は、受信処理部３４で受信したフレームの単位時間当たりのデータ量を下記の式１で計算することでバス１１上の通信負荷（混雑度）を求める。
［式１］
通信負荷＝受信データ量／受信時間
【００１９】
負荷監視手段３５は、バス１１の通信負荷を常にウォッチし、通信負荷が所定の閾値以上となり混雑してきた場合には、定期フレーム制御手段３７に指令して定期フレームの送信周期を長くするように設定変更する。その変更された時間周期で定期フレームが送信処理部３８よりＩ／Ｆ部３８を介してバス１１に送信される。
負荷監視手段３５で求められる混雑度が閾値未満に回復した場合には、定期フレーム制御手段３７に指令して、定期フレームの送信周期を元の長さに戻すように設定変更する。
なお、受信したフレームは、アプリケーション部１６で宛先アドレスが自己のアドレスと一致するか確認され、不一致の場合には当該フレームは破棄され、一致する場合には当該フレームの情報に基づきその後のアプリケーション処理がなされる。
【００２０】
以上に説明したように、バス１１の混雑時に定期フレームの送信時間間隔を長くすることで、バス１１上のトラフィックが低減されてイベントフレームの送信遅延を低減することができる、即ち、リアルタイム性の重要度からみれば、イベントフレームの方が定期フレームよりも重要度が高いという事実に着目し、定期フレームの送信間隔を調整することとで、バス１１上の混雑の緩和を図っている。
ここで、定期フレームも一定時間以上にわたり送信間隔が長くなるとデータ内容の信頼性が損なわれる恐れがあるが、バス輻輳による大幅な伝送遅延が発生する影響に比べると軽微であるといえ、全体としてネットワークの信頼性を高めることができる。
なお、負荷監視手段３５で検出されるバス１１上のトラフィックが所定の閾値より小さい場合には、定期フレームの送信周期を短くする制御を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態の通信制御システムの基本構成図である。
【図２】実施形態のノードを示すブロック図である。
【図３】フレームフォーマットを示す図面である。
【符号の説明】
【００２２】
１１    バス（伝送媒体）
１２Ａ〜１２Ｄ    ノード（通信装置）
１３    Ｉ／Ｆ部
１４    受信処理部
１５    負荷監視手段
１６    アプリケーション部
１７    定期フレーム制御手段
１８    送信処理部
【図１】
2006229887.tif 000003
【図２】
2006229887.tif 000004
【図３】
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