(57)【要約】同期ネットワーク内の時間トリガ通信チャネルのためのシステムおよび方法が、開示される。本システムおよび方法は、反復サイクル内で通信することであって、複数のノードのそれぞれは、専用スロットを有し、サイクルは、ｎの後続スロットを備え、各スロットは、複数のフレームを備える、ことと、各ノードを、開始フレームおよび終了フレームを備える関連付けられたスロットに関連付ける、集中管理スケジュールを定義することと、該開始フレームを備える関連付けられたスロットの間のみ、各ノードによって伝送することとを含んでもよい。
2019508910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期ネットワークにおいて周期的フレームを伝送する伝送方法であって、各フレームは、複数のチャネルを備え、前記ネットワークは、複数のノードを備え、前記方法は、
反復サイクルにおいて通信するステップであって、前記複数のノードのそれぞれは、専用スロットを有し、サイクルは、ｎの後続スロットを備え、各スロットは、複数のフレームを備える、ステップと、
各ノードを、開始フレームおよび終了フレームを備える関連付けられたスロットに関連付ける、集中管理スケジュールを定義するステップと、
前記開始フレームを備える前記関連付けられたスロットの間のみ、各ノードによって伝送するステップと
を含む、伝送方法。
【請求項２】
マスタノードは、前記スケジュールを定義し、前記マスタノードは、前記複数のノードのうちの１つである、請求項１に記載の伝送方法。
【請求項３】
前記スケジュールは、帯域外通信において前記複数のノードに分配される、請求項１または請求項２に記載の伝送方法。
【請求項４】
前記スケジュールは、静的である、前記請求項のうちの１項に記載の伝送方法。
【請求項５】
前記スケジュールは、構成可能である、請求項１−３のうちの１項に記載の伝送方法。
【請求項６】
各ノードは、前記反復サイクル内の複数のスロットと関連付けられてもよい、前記請求項のうちの１項に記載の伝送方法。
【請求項７】
前記スロットのうちの１つ以上は、異なるサイズのものである、前記請求項のうちの１項に記載の伝送方法。
【請求項８】
サイクル長は、構成可能である、前記請求項のうちの１項に記載の伝送方法。
【請求項９】
スロットは、少なくとも１つの未使用フレームを備える、前記請求項のうちの１項に記載の伝送方法。
【請求項１０】
前記未使用フレームは、前記スロットの終了フレームの後に続く、請求項９に記載の伝送方法。
【請求項１１】
周期的フレームを伝送するための同期ネットワークであって、各フレームは、複数のチャネルを備え、前記同期ネットワークは、
相互に通信可能に結合された複数のノードであって、
前記複数のノードのそれぞれは、反復サイクル内で通信するように動作可能であり、
前記複数のノードのそれぞれは、専用スロットを有し、
サイクルは、ｎの後続スロットを備え、
各スロットは、複数のフレームを備える、複数のノードと、
前記複数のノードのそれぞれを、開始フレームおよび終了フレームを備える関連付けられたスロットに関連付ける、集中管理スケジュールを定義するように動作可能なマスタノードと
を備え、
前記複数のノードのそれぞれは、前記開始フレームを備える前記関連付けられたスロットの間のみ、伝送するように動作可能である、同期ネットワーク。
【請求項１２】
前記マスタノードはさらに、前記スケジュールを帯域外通信において前記複数のノードに分配するように動作可能である、請求項１１に記載の同期ネットワーク。
【請求項１３】
前記スケジュールは、静的である、請求項１１または請求項１２に記載の同期ネットワーク。
【請求項１４】
前記スケジュールは、構成可能である、請求項１１または請求項１２に記載の同期ネットワーク。
【請求項１５】
前記複数のノードのそれぞれは、前記反復サイクル内の複数のスロットと関連付けられてもよい、請求項１１−１４のうちの１項に記載の同期ネットワーク。
【請求項１６】
前記スロットのうちの１つ以上は、異なるサイズのものである、請求項１１−１５のうちの１項に記載の同期ネットワーク。
【請求項１７】
サイクル長は、構成可能である、請求項１１−１６のうちの１項に記載の同期ネットワーク。
【請求項１８】
スロットは、少なくとも１つの未使用フレームを備える、請求項１１−１７のうちの１項に記載の同期ネットワーク。
【請求項１９】
前記未使用フレームは、前記スロットの終了フレームの後に続く、請求項１８に記載の同期ネットワーク。
【請求項２０】
周期的フレームを伝送するための同期ネットワークであって、各フレームは、複数のチャネルを備え、前記同期ネットワークは、
相互に通信可能に結合された複数のノードであって、
前記複数のノードのそれぞれは、反復サイクル内で通信するように動作可能であり、
前記複数のノードのそれぞれは、専用スロットを有し、
サイクルは、ｎの後続スロットを備え、
各スロットは、複数のフレームを備える、複数のノードと、
集中管理スケジュールをマスタノードから受信するように動作可能な関与ノードであって、前記集中管理スケジュールは、前記複数のノードのそれぞれを、開始フレームおよび終了フレームを備える関連付けられたスロットに関連付ける、関与ノードと
を備え、
前記関与ノードは、前記開始フレームを備える前記関連付けられたスロットの間のみ、伝送するように動作可能である、同期ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願への相互参照）
本出願は、同一出願人の、２０１６年１月２０日に出願された米国仮特許出願第６２／２８１，０５６号に対して優先権を主張する。上記文献は、全ての目的のためにここで参照することによって本明細書において援用される。
【０００２】
（技術分野）
本開示は、同期シリアルインターフェースに関し、特に、同期ネットワーク内の時間トリガ通信チャネルに関する。
【背景技術】
【０００３】
（背景）
いずれかの同期プロトコルを使用するシリアルインターフェースが、当技術分野において周知である。例えば、ＳＰＩまたはＩ２Ｃインターフェースバスは、２つのバスラインを使用して、クロック信号および関連付けられたデータ信号を別個に伝送する。これらのタイプのインターフェースは、データがクロック信号と同期して伝送されるため、同期する。概して、そのようなインターフェースは、非同期インターフェースよりロバストであり、より高い伝送レートを可能にする。
【０００４】
メディア指向システムトランスポート（ＭＯＳＴ（登録商標））は、自動車産業によって最適化される、高速マルチメディアネットワーク技術である。これは、車の内側または外側の用途のために使用されることができる。シリアルＭＯＳＴ（登録商標）バスは、リングトポロジおよび同期データ通信を使用して、プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）（ＭＯＳＴ２５、ＭＯＳＴ１５０）または電気導体（ＭＯＳＴ５０、ＭＯＳＴ１５０）物理層を介して、オーディオ、ビデオ、音声、およびデータ信号をトランスポートする。
【０００５】
ＭＯＳＴ（登録商標）仕様は、物理およびデータリンク層ならびにデータ通信のＩＳＯ／ＯＳＩ−Ｍｏｄｅｌの全７つの層を定義する。標準化されたインターフェースは、マルチメディアデバイス内へのＭＯＳＴ（登録商標）プロトコル統合を単純化する。システムデベロッパにとって、ＭＯＳＴ（登録商標）は、主に、プロトコル定義である。これは、ユーザに、デバイス機能性にアクセスするための標準化されたインターフェース（ＡＰＩ）を提供する。通信機能性は、ＭＯＳＴ（登録商標）ネットワークサービスとして公知のドライバソフトウェアによって提供される。ＭＯＳＴ（登録商標）ネットワークサービスは、基本層システムサービス（層３、４、５）と、アプリケータソケットサービス（層６）とを含む。それらは、物理層に基づくＭＯＳＴ（登録商標）ネットワークインターフェースコントローラ（ＮＩＣ）と、ＡＰＩ（層７）との間のＭＯＳＴ（登録商標）プロトコルを処理する。
【０００６】
自動車産業は、約１０〜２０Ｍｂｐｓの帯域幅を有する、ＦｌｅｘＲａｙ通信プロトコルの代替を模索しており、ＭＯＳＴ（登録商標）を代替として検討している。チャネルが、ＭＯＳＴ（登録商標）を十分な機能を有し、コスト効果的ソリューションとなるように補完する。ＭＯＳＴ（登録商標）ネットワーク内における非常に決定的通信チャネルの必要性が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（要約）
同期ネットワークにおける時間トリガ通信チャネルのためのシステムおよび方法が、開示される。本システムおよび方法は、反復サイクルにおいて通信することであって、複数のノードのそれぞれは、専用スロットを有し、サイクルは、ｎの後続スロットを備え、各スロットは、複数のフレームを備える、ことと、各ノードを、開始フレームおよび終了フレームを備える関連付けられたスロットに関連付ける、集中管理スケジュールを定義することと、該開始フレームを備える関連付けられたスロットの間のみ、各ノードによって伝送することとを含んでもよい。
【０００８】
種々の実施形態によると、同期ネットワークにおいて、周期的フレームを伝送する伝送方法が、開示される。同期ネットワークでは、各フレームは、複数のチャネルを含み、ネットワークは、複数のノードを含む。本方法は、反復サイクルにおいて通信することであって、複数のノードのそれぞれは、専用スロットを有し、サイクルは、ｎの後続スロットを備え、各スロットは、複数のフレームを備える、ことと、各ノードを、開始フレームおよび終了フレームを備える関連付けられたスロットに関連付ける、集中管理スケジュールを定義することと、該開始フレームを備える関連付けられたスロットの間のみ、各ノードによって伝送することとを含んでもよい。
【０００９】
いくつかの実施形態では、本システムおよび方法はまた、スケジュールを定義する、マスタノードを含んでもよく、マスタノードは、複数のノードのうちの１つである。いくつかの実施形態では、スケジュールは、帯域外通信において複数のノードに分配される。スケジュールは、静的であってもよく、および／またはスケジュールは、構成可能であってもよい。
【００１０】
いくつかの実施形態では、各ノードは、反復サイクル内の複数のスロットと関連付けられてもよい。代替実施形態では、スロットのうちの１つ以上は、異なるサイズのものであってもよい。さらなる実施形態では、サイクル長は、構成可能であってもよい。なおもさらなる実施形態では、スロットは、少なくとも１つの未使用フレームを含んでもよい。そのような実施形態では、未使用フレームは、スロットの終了フレームの後に続いてもよい。スロットが複数の未使用フレームを含む、代替実施形態では、任意の未使用フレームは、スロットの終了フレームの後に続いてもよい。
【００１１】
種々の実施形態では、本システムおよび方法はまた、周期的フレームを伝送するための同期ネットワークを含んでもよく、各フレームは、複数のチャネルを備える。同期ネットワークは、相互に通信可能に結合される、複数のノードと、マスタノードとを含んでもよい。そのような実施形態では、複数のノードのそれぞれは、反復サイクル内で通信するように動作可能であってもよく、複数のノードのそれぞれは、専用スロットを有してもよく、サイクルは、ｎの後続スロットを含み、各スロットは、複数のフレームを含み、マスタノードは、複数のノードのそれぞれを、開始フレームおよび終了フレームを備える関連付けられたスロットに関連付ける、集中管理スケジュールを定義するように動作可能であってもよく、複数のノードのそれぞれは、該開始フレームを備える関連付けられたスロットの間のみ、伝送するように動作可能であってもよい。
【００１２】
種々の実施形態では、本システムおよび方法はまた、周期的フレームを伝送するための同期ネットワークを含んでもよく、各フレームは、複数のチャネルを備える。同期ネットワークは、相互に通信可能に結合される、複数のノードと、集中管理スケジュールをマスタノードから受信するように動作可能な関与ノードであって、集中管理スケジュールは、複数のノードのそれぞれを、開始フレームおよび終了フレームを備える関連付けられたスロットに関連付ける、関与ノードとを含んでもよい。ネットワークは、複数のノードのそれぞれが、反復サイクル内で通信するように動作可能であり、複数のノードのそれぞれが、専用スロットを有し、サイクルが、ｎの後続スロットを備え、各スロットが、複数のフレームを備え、関与ノードが、該開始フレームを備える関連付けられたスロットの間のみ、伝送するように動作可能であり得るように構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本開示のある実施形態による、時間トリガ通信チャネルが展開され得る、通信ネットワークの例示的ハイレベルダイヤグラムを図示する。
【図２】図２は、本開示のある実施形態による、例示的ネットワーク通信フレームを図示する。
【図３】図３は、本開示のある実施形態による、時間トリガ同期通信チャネルを経由したノード間のデータを通信するための例示的通信サイクルを図示する。
【図４】図４は、本開示のある実施形態による、例示的フレーム割当を詳述する、例示的サイクルを図示する。
【図５】図５は、本開示のある実施形態による、時間トリガ同期通信チャネルをスケジューリングするための例示的システムスケジュールを図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（詳細な説明）
種々の実施形態によると、通信チャネルが、同期ネットワークのために提供されることができ、全ての通信は、事前にスケジューリングされ、伝送機が、フレームカウントに基づいて、チャネル上で伝送することを可能にされる。
【００１５】
種々の実施形態によると、ソリューションは、ビットクロックを発生させる単一マスタノードを伴う同期ネットワークのために意図される。本開示の目的のために、「同期ネットワーク」は、データがクロック信号と同期して送信される、任意の適切な通信ネットワークを指し得る。例えば、ＭＯＳＴ通信プロトコルは、同期ネットワークを説明する。
【００１６】
図１は、本開示のある実施形態による、時間トリガ通信チャネルが展開され得る、通信ネットワークの例示的ハイレベルダイヤグラム１０を図示する。いくつかの実施形態では、ダイヤグラム１０は、相互に相互接続される、複数のノード１２、１４、１６を含む。本開示の目的のために、「ノード」は、１つ以上の他のノードと電気通信するように動作可能な任意の適切な通信デバイスを指し得る。例えば、ノードは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、または他の電子デバイスであってもよい。特定のネットワークトポロジが、理解を補助するために図示されるが、当業者は、その他も本開示の範囲から逸脱することなく利用可能となるであろうことを認識するであろう。本開示を参照して、適切な同期ネットワークを設ける任意の適切なトポロジが、充足されるであろう。
【００１７】
図２は、本開示のある実施形態による、例示的ネットワーク通信フレーム１００を図示する。いくつかの実施形態では、フレーム１００は、複数のチャネル１０２−１０を含んでもよい。例えば、フレーム１００は、複数の管理チャネル、非同期チャネル、同期チャネル、等時間間隔チャネル、時間トリガチャネル、および／または未配分チャネルを含んでもよい。フレーム１００の例証的実施例では、ＭＯＳＴフレームが、描写される。そのようなフレームは、４８−ｋＨｚクロックを用いて、約２０．８マイクロ秒毎に送信されてもよい。本構成では、フレームは、約３８４バイトであってもよい。フレーム１００内のチャネルの配分は、特定の構成の性能特性によって駆動されてもよい。例えば、フレーム１００は、管理チャネル１０２、非同期チャネル１０４、同期チャネル１０６、等時間間隔チャネル１０８、および／または時間トリガチャネル１１０に加えて、未配分チャネルを含んでもよい。あるクロック速度、フレーム長、フレーム周波数、チャネル分布等が、理解を補助する目的のために図示されるが、異なる構成も、本開示の範囲から逸脱することなく、当業者に利用可能となるであろう。
【００１８】
いくつかの実施形態では、時間トリガ通信チャネルを経由して伝導されることが適切な情報は、１つ以上の時間トリガチャネル１１０内で搬送されてもよい。いくつかの実施形態では、各フレーム１００は、以下により詳細に説明されるように、割り当てられたフレーム番号を有してもよい。通信システム内の特定のノードからの通信は、複数のフレーム１００を経由して通信されるために、分割されてもよい。
【００１９】
図３は、本開示のある実施形態による、時間トリガ同期通信チャネルを経由したノード間のデータを通信するための例示的通信サイクル３００を図示する。いくつかの実施形態では、サイクル３００は、複数のスロット３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１２、３１４を含んでもよい。本開示の目的のために、「スロット」は、特定のノードからの通信の少なくとも一部に専用である、ネットワークサイクルの一部を指す。ノードは、サイクル内に複数のスロットを有してもよい。いくつかの実施形態では、サイクル長は、構成可能であってもよい。ノードをスロットに割り当てることによって、各ノードは、その割り当てられたフレーム番号を把握することによって、通信スケジュール内の場所を把握する。スケジューリングの同期は、以下により詳細に説明される。
【００２０】
サイクル３００の例証的実施例では、スロット３０２、３０８が、第１のノードに、スロット３０４が、第２のノードに、スロット３０６が、第３のノードに、スロット３１０が、第４のノード等に割り当てられてもよい。理解を補助するために、スロット３１２、３１４は、参照番号を上回るスロットが、任意の特定のネットワークサイクル内で利用可能であり得ることを実証するために図示される。
【００２１】
上記で参照されたように、各スロットは、異なるサイズのものであってもよい。いくつかの実施形態では、スロットのサイズは、特定のスロットと関連付けられたフレーム１００の数と関連付けられてもよい。図４は、本開示のある実施形態による、例示的フレーム割当を詳述する、例示的サイクル３００を図示する。
【００２２】
いくつかの実施形態では、例示的サイクル３００は、第１のフレーム割当４０２と、第２のフレーム割当４０４と、第３のフレーム割当４０６とを含んでもよい。いくつかの実施形態では、各フレーム割当は、未使用フレームによって分離される。例証目的のために、未使用フレームは、各フレーム割当の最後に生じるように描写されるが、異なる構成も、本開示の範囲から逸脱することなく可能となるであろう。
【００２３】
いくつかの実施形態では、第１のフレーム割当４０２は、例えば、第１のスロット（故に、第１のノード）と関連付けられてもよい。例証的実施例では、第１のスロットは、７つのフレームを含むが、より多くの、より少ない、または異なるフレームが、本開示の範囲から逸脱することなく存在してもよい。第２のフレーム割当４０４は、例えば、第２のスロット（故に、第２のノード）と関連付けられてもよい。例証的実施例では、第２のスロットは、５つのフレームを含むが、より多くの、より少ない、または異なるフレームが、本開示の範囲から逸脱することなく存在してもよい。第３のフレーム割当４０６は、例えば、第３のスロット（故に、第３のノード）と関連付けられてもよい。例証的実施例では、第３のスロットは、９つのフレームを含むが、より多くの、より少ない、または異なるフレームが、本開示の範囲から逸脱することなく存在してもよい。
【００２４】
いくつかの実施形態では、図２を参照して上記でより詳細に説明されたように、スロット内の各フレームは、番号が割り当てられてもよい。さらに、サイクル内の各フレームも、番号が割り当てられてもよい。各フレームに番号が割り当てられ、各フレームにスロットが割り当てられると、マスタノードは、全てのスロットのための同期スケジュールを確立してもよい。図５は、本開示のある実施形態による、時間トリガ同期通信チャネルをスケジューリングするための例示的システムスケジュール５００を図示する。
【００２５】
いくつかの実施形態では、チャネル上の通信は、反復サイクル内で行われてもよく、ノードは、伝送するための所定のスロットを有する。スロットは、いくつかのフレームに分割されてもよい。フレームを識別するために、マスタノードが、グローバルフレーム番号を出力し得るか、またはチャネルが、カウントをフレームバイト内に埋め込ませ得るかのいずれかとなる。各サイクルでは、チャネルのためのフレームカウントは、０から再開する。グローバルカウントが使用される場合、それがマスクされるか、またはノードが共通開始フレームに基づいて内部カウントを保つかのいずれかとなる。
【００２６】
いくつかの実施形態では、マスタノード（例えば、ノード１２）の一部であり得る、システムインテグレータが、システム全体のためのスケジュールを設定し、本スケジュールを関与ノード（例えば、ノード１４、１６）に分配してもよい。各ノードは、次いで、ノードが伝送し得るフレームを判定する、アクセステーブルを設定してもよい。いくつかの実施形態では、マスタノードは、スケジュールを帯域外で（例えば、ＭＯＳＴ（登録商標）上の制御チャネルを経由して）分配してもよい。例証されるスケジュールは、静的であるが、当業者は、容易に切り替えられ得ることを認識するであろう。
【００２７】
例えば、例示的マスタスケジュール５００は、マスタスケジュール５０２と、関与ノードスケジュール５０４とを含んでもよい。いくつかの実施形態では、マスタスケジュール５０２は、複数のフレーム、スロット、およびノード割当を含んでもよい。例証的実施例では、スロット１、フレームゼロが、ノード１に割り当てられ、スロット２、フレーム８が、ノード４に割り当てられ、スロット３、フレーム１３が、ノード７に割り当てられ、スロット４、フレーム２２が、ノード１に割り当てられ、スロット５、フレーム３０が、ノード３に割り当てられる。したがって、マスタスケジュールは、ノード毎に時間トリガ同期通信スケジュールを含む。スケジュールは、次いで、分配されてもよい。例えば、関与ノードスケジュール５０４は、関与「ノード１」のための例示的スケジュールを図示する。本ノード（例えば、上記の実施例では、「第１のノード」と称される）は、２つの割り当てられたフレームを２つの異なるスロット内に有する、すなわち、スロット１、フレームゼロと、スロット４、フレーム２２である。
【００２８】
同期ネットワーク（ＭＯＳＴ（登録商標））内の事前にスケジューリングされ、時間トリガされる通信のためのチャネルは、予測可能かつ非常に決定的であり、かつ短待ち時間を有するように提供されることができる。ＭＯＳＴ（登録商標）システムにおけるそのようなチャネルは、周期的センサデータおよび制御ループのようなミッションクリティカルな通信のために使用されることができる。
【００２９】
したがって、同期ネットワーク内の時間トリガ通信チャネルのためのシステムおよび方法が、開示される。本システムおよび方法は、以下の利点を提供する。それは、物理媒体を他のＭＯＳＴ（登録商標）チャネル（同期、等時間間隔、および非同期）と共有し、それは、ケーブル配線を低減させ、すなわち、帯域幅、スロットサイズ、サイクル時間、および分割は、柔軟性があり、かつスケーラブルであり、それは、中央分配スケジュールを提供する。ネットワークは、同期され、低レベルクロック同期の必要がない。フレーム番号は、スケジュールを同期させる。
【図１】
2019508910.tif 000003
【図２】
2019508910.tif 000004
【図３】
2019508910.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
2019508910.tif 000008
2019508910.tif 000009
2019508910.tif 000010