(57)【要約】  バス・プロトコル・メッセージがネットワークの接続ノードに到着したとき、ノードのバス・ドライバはメッセージを取得して、メッセージがトンネリング・アプリケーションによって更に処理されるメッセージ・バッファに取得したメッセージを記憶する。受信したバス・プロトコル・メッセージの各々は、スイッチ構成ネットワークの下の送信層で利用可能なパケットの大きさに適するように分割又は組み合わされる。メッセージ識別子、シーケンス番号、ポート番号、バス・データ・タイプ、及びデータ長のようなデータ部は、データ・パケットの各々に予約されている。メッセージが破壊されている場合、シーケンス番号が利用されてバス・プロトコル・メッセージの破壊されたセグメントを区別する。バス・データ・タイプが利用されて、スイッチ構成上で送信されるプロトコル・データの型を指定する。同じトンネリング・アプリケーションが利用されて、受信ノードでバス・プロトコル・メッセージを再構成する。
2008517528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用通信ネットワークのスイッチ構成を介してバス・プロトコル・メッセージを送信する方法であって、前記スイッチ構成は互いにデータ・パケットを送信するための通信リンクによって結合される複数のノードを含み、前記バス・プロトコル・メッセージは少なくともメッセージ・データを有し、方法は、
前記スイッチ構成のノードにおいて標準的なプロトコルのバスから前記バス・プロトコル・メッセージを受信する工程と、
第一メッセージ識別子と、第一シーケンス番号と、前記バス・プロトコル・メッセージにおける前記メッセージ・データの少なくとも第一部分を含む複数の第一データ要素とを備える第一データ・パケットを生成する工程と、
第二メッセージ識別子と、第二シーケンス番号と、前記バス・プロトコル・メッセージにおける前記メッセージ・データの少なくとも第二部分を含む複数の第二データ要素とを備える第二データ・パケットを生成する工程と、
前記第一データ・パケットと前記第二データ・パケットとを前記車両用通信ネットワークの前記スイッチ構成の目標ノードに送信する工程と、
前記第一データ・パケットと前記第二データ・パケットとを前記車両用通信ネットワークの前記目標ノードで受信する工程と、
少なくとも前記メッセージ・データの第一部分と前記メッセージ・データの第二部分とを、前記第一及び第二メッセージ識別子と前記第一及び第二シーケンス番号とに基づいて構成する工程と
を備える方法。
【請求項２】
車両用通信ネットワークのスイッチ構成を介してバス・プロトコル・メッセージを送信する方法であって、前記スイッチ構成は互いにデータ・パケットの送信用の通信リンクによって結合される複数のノードを含み、前記バス・プロトコル・メッセージは少なくともメッセージ・データを有し、方法は、
前記スイッチ構成のノードにおいて標準的なプロトコルのバスから前記バス・プロトコル・メッセージを受信する工程と、
前記バス・プロトコル・メッセージの前記メッセージ・データを第一データ・パケット及び第二データ・パケットに分割する工程であって、前記第一データ・パケット及び前記データ・パケットは、
前記バス・プロトコル・メッセージとシーケンス番号とに関連するメッセージ識別子と、
前記分割されたメッセージ・データの順番に関連するシーケンス番号と、
複数のデータ要素とを含み、前記第一データ・パケット用の複数のデータ要素はメッセージ・データの少なくとも第一部分を含み、第二データ・パケット用の複数のデータ要素はメッセージ・データの少なくとも第二部分を含む前記分割工程と、
前記第一及び第二データ・パケットを、前記車両用通信ネットワークのスイッチ構成の目標ノードに送信する工程と、
前記バス・プロトコル・メッセージと前記シーケンス番号とに関連する前記メッセージ識別子に基づく少なくとも前記メッセージ・データの前記第一部分と前記メッセージ・データの前記第二部分とを構成する工程と
を備える方法。
【請求項３】
車両用通信ネットワークのスイッチ構成におけるノードであって、前記スイッチ構成は互いにデータ・パケットの送信用の通信リンクによって結合される複数の他のノードを含み、前記ノードは標準的なプロトコルのバスに接続されているノードは、
前記スイッチ構成のノードにおいて前記標準的なプロトコルのバスから、少なくともメッセージ・データを含むバス・プロトコル・メッセージを受信するための送受信器と、
前記バス・プロトコルのメッセージの前記メッセージ・データを第一データ・パケット及び第二データ・パケットに分割するためのプロセッサであって、前記第一データ・パケット及び前記第二データ・パケットは、
前記バス・プロトコルとシーケンス番号とに関連するメッセージ識別子と、
分割されるメッセージ・データの順番に関連付けられるシーケンス番号と、
前記メッセージ・データの少なくとも第一部を含む第一データ・パケット用の複数のデータ要素と、前記メッセージ・データの少なくとも第二部を含む第二データ・パケット用の複数のデータ要素と、
を含む前記プロセッサと、
を備えるノード。
【請求項４】
前記標準的なプロトコルのバスは、コントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）プロトコル、ＳＡＥ  Ｊ１８５０通信標準、ローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）プロトコル、ＦＬＥＸＲＡＹ通信システム標準、及び媒体指向システム転送（ＭＯＳＴ）プロトコルの少なくとも一つに従って動作する、請求項１又は２に記載の方法、又は請求項３に記載のノード。
【請求項５】
前記第一及び第二のデータ・パケットの少なくとも一つはヘッダ部と、ペイロード部と、トレイラー部とを備え、前記ペイロード部は前記メッセージ識別子と、前記シーケンス番号と、前記複数のデータ要素とを含む、請求項１又は２に記載の方法又は請求項３に記載のノード。
【請求項６】
前記バス・プロトコル・メッセージは、所定の時間に発生する応答を必要とし、前記ノードはリトライ応答メッセージを前記標準的なプロトコルのバスで更に生成して後の時刻に発生した前記応答を許可する、請求項１又は２に記載の方法又は請求項３に記載のノード。
【請求項７】
車両用通信ネットワークのスイッチ構成を介してバス・プロトコル・メッセージを送信するための方法であって、前記スイッチ構成は互いにデータ・パケットを送信するための通信リンクによって結合される複数のノードを含み、前記バス・プロトコル・メッセージは少なくともメッセージ・データを有する方法において、
前記スイッチ構成のノードにおいて標準的なプロトコルのバスから、所定の時間に発生するフレーム応答を要求する前記バス・プロトコル・メッセージを受信する工程と、
後の時刻に発生するフレーム応答を可能にするために、リトライ応答を前記標準的なプロトコルのバスで生成する工程と、
前記バス・プロトコル・メッセージ中の前記メッセージ・データの少なくとも第一部分を備える第一データ・パケットを生成する工程と、
前記バス・プロトコル・メッセージ中の前記メッセージ・データの少なくとも第二部分を備える第二データ・パケットを生成する工程と、
前記車両用通信ネットワークの目標ノードに前記第一データ・パケットと前記第二データ・パケットとを送信する工程と、
を備える方法。
【請求項８】
前記標準的なプロトコルのバスはＳＡＥ  Ｊ１８５０通信標準に従って動作し、前記フレーム応答は前記バス・プロトコル・メッセージのインフレーム応答部に関連している、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記リトライ応答はヌルか又は無効な応答である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記標準的なプロトコルのバスはＳＡＥ  Ｊ８５０通信標準に従って動作し、前記第一データ・パケットの前記複数の第一データ要素は前記バス・プロトコル・メッセージのヘッダ・フィールドのデータを更に含む、請求項１，２又は７に記載の方法又は請求項３に記載のノード。
【請求項１１】
前記第一又は第二データ・パケットは、標準プロトコルのバスの識別子の型を含む制御フィールドを更に備える、請求項１，２又は７のいずれかに記載の方法又は請求項３に記載のノード。
【請求項１２】
前記第一又は第二データ・パケットは、標準プロトコルのメッセージ・データの長さの識別子を含む制御フィールドを更に備える、請求項１，２又は７に記載の方法又は請求項３に記載のノード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両内通信ネットワークに一般に関連し、自動車用スイッチ構成ネットワークを介して標準的なバス・プロトコル・メッセージをトンネリングするためのシステム及び方法に特に関連する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、本願と出願者が同じである２００４年１０月１５日に出願された、「自動車用スイッチ構成ネットワークを介して標準的なバス・プロトコル・メッセージをトンネリングするためのシステム及び方法」と題された仮出願第６０／６１９，２９３号への優先権を主張し、参照によって本明細書に完全に組み込まれる。
【０００３】
２００１年８月３１日に出願され、「車両用能動ネットワーク（Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ａｃｔｉｖｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）」と題された米国特許出願第０９／９４５，５８１号及び米国公開番号第２００３００４３７９３号の開示が参照によって本明細書に特に組み込まれ、その出願により、スイッチ構成を含む能動ネットワークの概念が導入される。スイッチ構成は相互接続された切り替えデバイス又はノードによるネットワークである。スイッチ・デバイス又はノードは、スイッチ・デバイス又はノード間のデータ・パケットの送信用の通信リンクによって結合される。制御デバイス、センサ、アクチュエータ及び類似物がスイッチ構成に結合され、スイッチ構成はこれら結合されたデバイス間で通信を容易にする。
【０００４】
結合されたデバイスは、方向指示器、車両制御システム、車両安全システム、及び快適・利便システムである。デバイスを作動させるコマンドは、スイッチ構成に結合される制御部品によって生成され、スイッチ構成ノードを経由してデバイスに送信される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両用スイッチ構成ネットワークに関しては、スイッチ構成ネットワークをコントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）プロトコル、ＳＡＥ  Ｊ１８５０通信標準、ローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）プロトコル、ＦＬＥＸＲＡＹ通信システム標準、媒体指向システム転送又はＭＯＳＴプロトコル又は類似するバス構造のような標準的な又は従来のバス・アーキテクチャに接続するということに関する課題が与えられていた。スイッチ構成ネットワークが標準的なバス・アーキテクチャと途切れなく動作し、且つスイッチ構成ネットワークがこれら標準的なバス・アークテクチャに関連するメッセージ・プロトコルを制御することに関する必要性が存在する。
【０００６】
従って、自動車用スイッチ構成ネットワークにおけるノードで、標準的なバス・プロトコロルをトンネリングする分野では特に、全てでは無い場合、ほとんどの前記問題を回復又は最小化するシステム及び方法を提供することが望まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は様々な変形及び別形態を許容できるが、特定の実施形態が図面を例示する方法により示され、本明細書で詳細に記載される。しかし本発明は、開示される特定の形態に制限されることを意図されていない、ということは理解されるべきである。むしろ本発明は、添付された請求項により定義される本発明の技術精神及び範囲内に入る変形物、均等物及び代替物の全てを包含するべきである。
【０００８】
自動車用スイッチ構成ネットワークを介して標準的なバス・プロトコル・メッセージをトンネリングするためのシステム及び方法が記載される。すなわち、バス・プロトコル・メッセージがネットワークの接続ノードに到着するとき、ノードにおけるバス・ドライバはそのメッセージを取得し、且つそのメッセージがトンネリング・アプリケーションによって更に処理されるメッセージ・バッファにそのメッセージを記憶する。トンネリング・アプリケーションは、バスに接続されたポートから任意の新規バス・プロトコル・メッセージが来ているかを周期的にチェックする。受信したバス・プロトコル・メッセージの各々は、スイッチ構成ネットワークの下の送信層の利用可能なパッケットの大きさに合うように分割又は結合される。メッセージ識別子、シーケンス番号、ポート番号、バス・データ・タイプ、及びデータ長のようなデータ部は、データパケットの各々に予約されている。メッセージが破壊された場合、シーケンス番号が利用されて、バス・プロトコル・メッセージの破壊されたセグメントを差別化する。バス・データ・タイプが利用されてスイッチ構成で送信されるプロトコル・データのタイプを指定する。同じトンネリング・アプリケーションが利用されて、受信したノードにおいてバス・プロトコル・メッセージを再構成する。
【０００９】
図１を参照すると、様々な車両用デバイス２４ａ〜ｆがインターフェイス２６ａ〜ｂを介して直接接続され、且つ従来のバスＡ，Ｂを介して間接的に接続されるネットワーク２２を含む車両２０が図示される。車両用デバイス２４ａ〜ｆは、診断、スロットル用の有線アプリケーションによる制御、ブレーキ及びハンドル制御、適応サスペンション、馬力アクセサリ制御、通信、娯楽等のような、様々な車両を機能させるシステム又は副システムに接続されて利用されるセンサ、アクチュエータ、及びプロセッサであるが、それらには限定されない。車両用デバイス２４ａ〜ｆは車両２０に関する１つ以上の機能を提供することに特に適している。これら車両用デバイス２４ａ〜ｆは、センサのようにデータを生成し、アクチュエータのようにデータを消費し、或いはデータの生成及び消費の両者である処理を行う。
【００１０】
インターフェイス２６ａ〜ｂは特定の車両用デバイス２４ａ〜ｂをネットワーク２２に結合するための任意の適切なインターフエイスであり、有線でも無線でも又はそれらの組み合わせであってもよい。標準のバスＡ及びＢは、一つ以上の従来の通信メディア、すなわちコントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）プロトコル、ＳＡＥ  Ｊ１８５０通信標準、ローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）プロトコル、ＦＬＥＸＲＡＹ通信システム標準、媒体指向システム転送（ＭＯＳＴ）プロトコルのような従来のバス・アーキテクチャ又は類似するバス構造を含んでもよい。この実施形態において、標準的なバスＡ及びバスＢは、ネットワーク２２とデバイス２４ｃ〜ｆとの間の通信を可能にするように、構成される。
【００１１】
ネットワーク２２は車両デバイス２４ａ〜ｆ間の複数の通信経路を規定するスイッチ構成２８を含む。通信経路によって、複数のピア・トゥ・ピア、一対多、多対多等の通信を同時に車両用デバイス２４ａ〜ｆ間で行うことが可能になる。車両２０の動作中に、例えばデバイス２４ａと２４ｂとの間で交換されたデータは任意の利用可能な経路又は車両用デバイス２４ａと２４ｂとの間の経路を利用する。動作において、スイッチ構成２８を介する単一の経路が一車両用デバイス２４ａと他の車両用デバイス２４ｂとの間の単一のデータ通信全体を搬送してもよいし、又は複数の通信経路がデータ通信の一部づつを搬送してもよい。連続した通信が同じ経路を利用しても、又はネットワーク２２の次の状態によって指定されるように他の経路を利用してもよい。このことは、デバイス間に単一の通信経路を提供し、且つ単一経路の障害を伴う障害を受けやすいバス・アーキテクチャに対して信頼性及び速度の利点を提供する。更に、他のデバイス２４ｃ，２４ｆ間の通信を、スイッチ構成２８内の通信経路を利用して同時に行ってよい。
【００１２】
図示を目的として図２を参照すると、一実施形態に従う能動ネットワーク２２は、従来のバスＡ，Ｂとインターフェイス２６ａ〜ｂとを介して複数のデバイス２４ａ〜ｆに通信可能な状態で結合する、ノード３０ａ〜ｈのスイッチ構成２８を含む。接続リンク又は媒体３２はノード３０ａ〜ｈを相互接続する。接続媒体３２は、有線又は光ファイバのような固定媒体、自由光又は無線周波数のような非固定媒体、又はそれらの組み合わせである。加えて、ノードという用語はスイッチ構成２８の定義に関連して広く利用されて、アービタ又は他のネットワーク・コントローラを除くネットワーク２２内でデータ・パケットを通信するための任意の数の知的構造物を含み、スイッチ、知的スイッチ、ルータ、ブリッジ、ゲートウェイ、及び類似物を含む。データは、ノード３０ａ〜ｈによって導かれるデータ・パケットの形態でネットワーク２２を介して搬送される。
【００１３】
ノード３０ａ〜ｈと接続媒体３２との共動により、ネットワーク２２に通信可能な状態で結合されるデバイス２４ａ〜ｆ間の複数の通信経路が規定される。例えば、経路３４は第一ノード３０ａから第二ノード３０ｇへの通信経路を規定する。第一ノード３０ａから第二ノード３０ｇへの経路３４上にデータ・パケットの通信を妨害する断絶が存在した場合、例えば、一つ以上のノードが利用不可能な容量であるか又は利用不可能になった場合、又は、経路３４上のノードに交わる接続媒体に断絶が存在する場合、経路３６として図示される新規経路が利用される。経路３６は動的に生成されるか又は利用可能な通信経路として事前に規定されており、第一ノード３０ａと第二ノード３０ｇとの間の通信を成し遂げる。
【００１４】
ネットワーク２２は、送信制御プロトコル／インターネット（ＴＣＰ／ＩＰ）、非同期転送モード（ＡＴＭ）、インフィニバンド（Ｉｎｆｉｎｉｂａｎｄ）、快速ＩＯ（ＲａｐｉｄＩＯ）、又は他のパケット・データ・プロトコルに従う。ネットワーク２２はデータパケットを利用し、データパケットは、適用可能なプロトコルにより規定される固定長又は可変長である。例えば、ネットワーク２２が非同期転送モード（ＡＴＭ）通信プロトコルを利用する場合、ＡＴＭの標準データ・セルが利用される。
【００１５】
図３は、本発明の実施形態に従うスイッチ構成ネットワークに関して利用される、いくつかのデータ・パケット構成を図示する。記載されるように、ネットワーク２２はＴＣＰ／ＩＰ、ＡＴＭ、快速Ｉ／Ｏ、インフィニバンド及び他の任意の通信プロトコルに構成される。これらのデータ・パケットは標準に求められる標準の構造を含む。一実施形態において、この発明用のデータ・パケットは、ヘッダ部分２０２、ペイロード部分２０４及びトレイラー部分２０６とを含む。本明細書で記載されたように、スイッチ構成２９を形成するネットワーク２２とノード３０ａ〜ｈは処理能力を有する。これに関して、データ・パケット２１０はヘッダ部２１２と、ペイロード部２１４と、トレイラー部２１６と共に、能動部２１８とを含む。能動部２１８はネットワーク要素に、例えばデータ・パケットの別のルーティングを提供する、データ・パケットを再構成する、ノードを再構成する、又は能動部２１８の内容に基づいた他のアクションなど、特定のアクションを引き起こす。データ・パケット２２０はヘッダ部２２２に埋め込まれた能動部２２８と共に、ペイロード部２２４とトレイラー部２２６とをを含む。データ・パケット２３０はヘッダ部２３２と、ペイロード部２３４と、トレーラー部２３６とを含む。能動部２３８も、ペイロード部２３４とトレイラー部２３６との間に配置されて提供される。別例で、データ・パケット２４０により示されるように、能動部２４８はトレイラー部２４６に埋め込まれ、ペイロード部２４４とヘッダ部２４２とを伴う。データ・パケット２５０は第一能動部２５８と第二能動部２６０とを図示し、第一能動部２５８はヘッダ部２５２に埋め込まれ、第二能動部２５８はトレイラー部２５６に埋め込まれる。データ・パケット２５０はペイロード部２５４も含む。本発明で利用するためのデータ・パケットの他の配置が考えられてもよい。
【００１６】
データ・パケットの能動部はパケットの状態を表す。例えば、能動部は経過時間に基づくデータ・パケットの優先度を反映する。すなわち、最初に生成されたパケットは通常の状態であるが、様々な理由により、すぐには配信されない。能動ネットワークでルーティングされるパケットの生存時間が経過するにつれて、データ・パケットが生成されてから又はパケットが要求された時刻から能動部は時刻を監視して、それに従ってデータ・パケットの優先度を変化させる。パケット状態は、データパケット又はネットワーク２２の一つ以上のノードいずれかのエラー状態を表す。能動部は、ペーロードに無関係なデータをネットワーク２２に伝えること、ネットワーク２２を介するデータ・パケットがとる通信経路を追跡すること、構成情報（経路、タイミング等）をネットワーク２２のノード３０ａ〜ｈに提供すること、機能データをネットワーク２２に結合される一つ以上のデバイス２４ａ〜ｄに提供すること、又は受信した応答確認を提供することにも利用される。
【００１７】
データ・パケットのペイロード部はデータ及びネットワーク２２を介して送信されるメッセージに関する他の情報を搬送する。（ペイロード部を含む）データ・パケットの大きさは、スイッチ構成２８が構築される物理層によって制限される。アプリケーション層におけるメッセージの大きさがネットワーク２２で送信されることが許されるパケットの大きさよりも大きいという状況が存在する。以下に詳細に記載される一状況は、標準的なバス・プロトコル・メッセージがスイッチ構成２８を介して送信されなければならないことである。従って本発明の一実施形態において、ネットワーク２２のパケットの大きさよりも大きなアプリケーション層のメッセージは、小さなユニットに分割されてパケットの大きさ制限に当てはめる。各ユニットは独立したデータ・パケットに配置され、スイッチ構成２８を介して宛先のノードまで独立に送信される。宛先のノードにおいて、独立のデータ・パケットは元の形態に再構成されてメッセージを受信し処理するアプリケーションを通過する。
【００１８】
図４を参照すると、スイッチ構成２８におけるノード３０ａ〜ｈの機能及び適合性が図示される。一実施形態において、ノード３０ａ〜ｈは複数の入出力ポート５０ａ〜ｄを有するが、個別の入力ポート及び出力ポートが利用され得る。より多くの又はより少ない数のポートを有するノード３０ａ〜ｈの様々な構成がアプリケーションに依存してネットワーク２２において利用される。ノード３０ａ〜ｈは、プロセッサ５２と、少なくとも一つの送受信器５４と、メモリ５６とを含む。プロセッサ５２は、メモリ５６に常駐するソフトウェア・コンポーネントから命令を実行するように構成される。プロセッサ５２とメモリ５６とはノードに集積されて示されているが、他のアプリケーションにおいて、プロセッサ５２とメモリ５６とはスイッチ構成２８の他の場所に配置されてもよい。メモリ５６は、ノード３０ａ〜ｈを動作させ且つ及びスイッチ構成２８で動作せせるための通常のデータ通信用動作用のソフトウェア・コンポーネントのセットを含む。
【００１９】
従来のバスＡ，Ｂに接続されるノード３０ａ，３０ｃ，３０ｅ，３０ｇに対して、ノードはバス・ドライバとトンネリング・アプリケーションと、記憶するためのメッセージ・バッファを更に有し、メッセージをスイッチ構成２８を介して送信する。例えば、バス・プロトコル・メッセージが接続ノード３０ａ，３０ｃ，３０ｅ，３０ｇに到着したとき、バス・ドライバはメッセージを取得して、そのメッセージがメッセージ・バッファに記憶され、そこでメッセージがトンネリング・アプリケーションによって更に処理される。トンネリング・アプリケーションの特徴は以下でより詳細に記載される。トンネリング・アプリケーションは、従来のバスＡ，Ｂに接続されたポートから来る任意の新規バス・プロトコル・メッセージが存在するかどうかを周期的にチェックする。以下で更に説明されるように、一実施形態において、受信されたバス・プロトコル・メッセージの各々は分割又は組み合わされて、スイッチ構成ネットワーク２８の下の送信層で利用可能なパケットの大きさに適合するようにする。メッセージ識別子、シーケンス番号、ポート番号、バス・データ・タイプ、及びデータ長のようなデータ部は、データパケットの各々に予約されている。メッセージが破壊されている場合、シーケンス番号が利用されて、従来のバス・プロトコル・メッセージの破壊されたセグメントを区別する。バス・データ・タイプは、スイッチ構成２８上で送信されるバス・データの型を指示するために利用される。同じトンネリング・アプリケーションが受信ノードにおいてバス・プロトコル・メッセージを再構成するために利用される。
【００２０】
これらの特徴を更に説明するために、図１及び図２の実施形態は、スイッチ構成２８が一つ以上の標準的又は従来のバスＡ，Ｂを介してデバイス２４ｃ〜ｆに接続されるアプリケーションを含む。従来のバス・アーキテクチャから上記スイッチ構成アーキテクチャへの遷移を容易にするために、スイッチ構成２８にとって現在のバス・プロトコルで途切れずに動作することが可能であることが重要である。本発明を図示する目的で、従来のバスＡがコントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）プロトコルに従って動作し、従来のバスＢがＳＡＥ  Ｊ１８５０通信標準に従って動作するものと仮定する。この開示によって利益を享受する当業者は、ローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）プロトコル、ＦＬＥＸＲＡＹ通信システム標準、媒体指向システム転送又はＭＯＳＴプロトコル又は類似のプロトコルを含む、他の従来のバスが利用されてもよいことに気づくであろう。ＣＡＮプロトコル及びＳＡＥ  Ｊ１８５０通信標準は図示を目的として利用される。
【００２１】
ＣＡＮプロトコルは、メッセージ指向送信プロトコルに基づいた国際標準である。ＣＡＮプロトコルは、ＣＡＮ基本フレームとＣＡＮ拡張フレームとの２つのメッセージ・フレーム・フォーマットをサポートし、以下で更に記載される。図５を参照して、ＣＡＮフレーム・メッセージ３００はフレーム開始部３０２で始まり、開始ビットを含み、フレーム終了部３１４で終了する。フレーム開始部３０２とフレーム終了部３１４との間において、典型的なＣＡＮフレーム・メッセージ３００の主要フィールドが、調停フィールド３０４と、制御フィールド３０６と、データ・フィールド３０８と、巡回冗長検査（ＣＲＣ）フィールド３１０と、応答確認フィールド３１２とを含む。調停フィールド３０４は識別子と遠隔地送信要求ビットとを含む。識別子の長さ（及び調停フィールドの大きさ）は、ＣＡＮフレーム・メッセージがＣＡＮ基本フレームであるか又はＣＡＮ拡張フレームであるかに依存して変化する。ＣＡＮ基本フレームは識別子用に１１ビットの長さをサポートし、ＣＡＮ拡張フレームは識別子用に２９ビットの長さをサポートする。遠隔地送信要求ビットはデータ・フレームと遠隔地フレームと呼ばれるデータ要求フレームと区別するために利用される。
【００２２】
ＣＡＮフレーム・メッセージ３００の制御フィールド３０６はＣＡＮ基本フレームとＣＡＮ拡張フレームとを識別する識別子拡張ビットを含む。ＣＡＮフレーム・メッセージ３００の制御フィールド３０６はデータ・フィールド内で続くデータのバイト数を指定するために利用されるデータ長コード（ＤＬＣ）も含む。メッセージが遠隔地フレームとして利用される場合、ＤＬＣは要求されたデータのバイト数を含む。
【００２３】
ＣＡＮフレーム・メッセージ３００のデータ・フィールド３０８は、８データ・バイトまで保持するように構成される。データ・フィールド３０８の後ろに、ＣＡＮフレーム・メッセージ３００は、循環冗長チェックサムを含むＣＲＣフィールド３１０を有する。循環冗長チェックサムによって、入力するＣＡＮフレーム・メッセージ３００に対してエラーをチェックすることが可能になる。応答確認フィールド３１２は応答確認スロットと応答確認デリミタとを含む。応答確認フィールド３１２は受信デバイスによって利用されて、データが正しく受信されたかどうかを応答確認する。
【００２４】
ＳＡＥ  Ｊ１８５０通信標準は、メッセージ指向送信プロトコルにも基づいた国際標準である。Ｊ１８５０プロトコルは、４１．６ｋｂ／ｓのパルス幅変調（ＰＷＭ）法と１０．４ｋｂ／ｓの可変パルス幅（ＶＰＷ）法との二つのシステムをサポートする。ＶＰＷはＪ１８５０プロトコルの下でメッセージを図示する目的で説明される。図６を参照して、ＶＰＷ法の下で動作するＪ１８５０フレーム・メッセージ４００はフレームの開始部４０２及びフレームの終了部４１４と呼ばれる所定の周期で始まり且つ終了する。開始フレーム部４０２と終了フレーム部４１４との間で、典型的なＪ１８５０メッセージの主要フィールドが、ヘッダ・フィールド４０４と、データ・フィールド４０８と、巡回冗長性検査（ＣＲＣ）フィールド４１４と、インフレーム応答４１４とを含む。ヘッダ・フィールドは１〜３バイトであり、メッセージの優先度、ヘッダの大きさ、インフレーム応答が要求されているかどうか、アドレッシング・モード、及びメッセージの型のような情報用のビットを含む。
【００２５】
Ｊ１８５０メッセージ４００のデータ・フィールド４０８は８データ・バイトまで保持するように構成される。データ・フィールド４０８の後ろに、Ｊ１８５０メッセージ４００は巡回冗長性チェックサムを含むＣＲＣフィールド４１０を有する。巡回冗長性チェックサムにより入力したＪ１８５０メッセージ４００に対してエラーをチェックすることが可能になる。
【００２６】
インフレーム応答４１２は、ＳＡＥ  Ｊ８４０フレーム・メッセージを受信して受信を応答確認するデバイス用の機構を提供する。インフレーム・ビットとして上記のヘッダ・フィールド３０４のビットは、フレーム・メッセージを受信するデバイスに、送信デバイスの終端に元のフレーム・メッセージの返信を添付させる引き金になる。このことによって、メッセージを受信したデバイスが元のフレーム・メッセージと同じメッセージ・フレーム内に応答する有効な通信が提供される。
【００２７】
本発明は、ノード３０ａ〜ｈが異なるタイプの従来のバス・プロトコルに接続されて、従来のバス・プロトコル・メッセージをスイッチ構成２８を介してトンネリングすることを可能にする。本発明は、モジュールの概念を可能にする利点があり、ノード３０ａ〜ｈが様々なバス・アーキテクチャに接続されることが許容される。本発明の一実施形態において、（ＣＡＮフレーム・メッセージ３００及びＪ１８５０メッセージ４００のような）従来のバス・プロトコル・メッセージは、スイッチ構成２８で送信するためにメッセージを二つ以上の分離されたユニット又はデータ・パケットに分割することによりスイッチ構成２８プロトコルを介してトンネリングされる。図３で記載されたように、スイッチ構成２８プロトコルは特定のヘッダ部、ペイロード部、及びトレーラ部を有する様々なデータ・パケットを送信する。
【００２８】
本発明を図示する目的で、図１及び図２のスイッチ構成２８は、ヘッダ部２０２と、ペイロード部２０４と、トレーラ部２０６とを有する図３に示されるデータ・パケット２００のようなデータ・パケットを利用するものと仮定する。このデータ・パケット２００は能動部を含まないが、能動部も（データ・パケット２１０，２２０，２３０，２４０，２５０として図３に示されるように）含まれてよい。一実施形態において、スイッチ構成２８のペイロード部２０４が８バイトに制限されることも仮定する。
【００２９】
図６に示されるようにこの実施形態において、（ＣＡＮフレーム・メッセージ３００及びＪ１８５０メッセージ４００のような）従来のバス・プロトコル・メッセージは、第一ペイロード部２０４ａと第二ペイロード部２０４ｂとを有する少なくとも二つの個別のデータ・パケット・メッセージに分割される。特に一実施形態において、データ・パケット２００のペイロード部２０４は、メッセージ識別部２６０と、シーケンス番号部２６２と、制御部２６４と、複数のデータ要素２６６〜２７６とに分割される。正確なフィールドと分割のバイト数及びビット数とは変化し、一例において、メッセージ識別部２６０は１１ビットを含み、シーケンス番号部２６２が１ビットを含み、制御部２６４が４ビットを含み、且つデータ要素２６６〜２６７が各々１バイトを含む。
【００３０】
ペイロード部２０４ａ，２０４ｂの各々のメッセージ識別部２６０は、（例えばＣＡＮフレーム・メッセージ３００又はＪ１８５０メッセージ４００のような）特定の従来のバス・メッセージに割り当てられる一意性メッセージ識別子を含む。メッセージ識別部２６０のメッセージ識別子は、同じ従来のバス・メッセージに共通な全ペイロード部２０４ａ，２０４ｂに対して同じである。メッセージ識別子はノード３０ａ〜ｈによって利用され、受信されたパケット・データを追跡して、同じ従来のバス・メッセージの異なるペイロード部２０４ａ，２０４ｂに関連付けられる。
【００３１】
シーケンス部２６２はペイロード部２０４ａ，２０４ｂに関連するシーケンス番号を含む。ペイロード部２０４ａ，２０４ｂの各々のシーケンス番号部２６２のビットは異なる。シーケンス番号部２６２におけるビットは（メッセージ識別子と協調して）ノード３０ａ〜ｈによって利用されて、従来のメッセージを正しい順番で再構築できるように、受信したデータ・パケットをグループ化する。
【００３２】
制御部２６４は、特定の従来のバス・プロトコルに関する情報を識別する情報と、データ・パケットがデータ・パケット２００を正しい宛先ノードにルーティングさせることに役立つ任意の他の情報とを含む。例えば、第一ペイロード部２０４ａの制御部２６４は、受信したバス・メッセージがコントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）プロトコル、ＳＡＥ  Ｊ１８５０通信標準、ローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）プロトコル、ＦＬＥＸＲＡＹ通信システム標準又は類似のバス構造に関連するかどうか、のようなトンネリング・プロトコル（ＴＰ）の識別子を含む。第一ペイロード部２０４ａの制御部２６４はポート番号（ポート＃）も含んで、データ・パケット２００を正しい宛先にルーティングすることに役立つ。上記図４のように、ノード３０ａ〜ｈは、一つのノードを他のノードに相互接続する複数の入出力ポート５０ａ〜ｄを有する。第二ペイロード部２０４ａの制御部２６４は、従来のバス・プロトコル・メッセージのデータ・フィールドにおけるデータの長さに関する情報も含む。例えば、ＣＡＮバス・プロトコルは、データ・フィールドにおけるデータのバイト数を指定するために利用されるデータ長コード（ＣＬＣ）を含む。
【００３３】
第一ペイロード部２０４ａにおける複数のデータ要素２６６〜２７６は、従来のバス・メッセージ３００，４００のデータ・フィールド３０８，４０８のデータ要素だけでなく、従来のバスプロトコルに特有な任意の残留部を含む。例えば図８に示されるようなＣＡＮフレーム・メッセージ３００に対して、第一ペイロード部２４８ａにおけるデータ要素２６６〜２７２の幾つかは、ＣＡＮフレーム・メッセージ３００の調停フィールド３０４に数バイトを含む。他のデータ要素２７４〜２７６はＣＡＮフレーム・メッセージ３００のデータ・フィールド３０８におけるデータ要素の第一部分を含む。第二ペイロード部２４８ｂにおけるデータ要素２６６〜２７６は、ＣＡＮフレーム・メッセージ３００のデータ・フィールド３０８におけるデータ要素の第二部分を含む。
【００３４】
一方で図９に示されるＪ１８５０メッセージ４００に対して、第一ペイロード部２９４ａにおけるデータ要素２６６の幾つかは、Ｊ１８５０メッセージ４００のヘッダ・フィールド４０４に数バイトを含む。他のデータ要素２６８〜２７６は、Ｊ１８５０メッセージのデータ・フィールド４０８におけるデータ要素の第一部分を含む。第二ペイロード部２９４ｂにおけるデータ要素２６６〜２７６は、Ｊ１８５０メッセージ４００のデータ・フィールド４０８におけるデータ要素の第二部分を含む。
【００３５】
更なる実施形態において本発明は、上記Ｊ１８５０フレーム・メッセージで利用されるインフレーム応答のような幾つかの従来のバスで利用される確認応答を制御するための機構を含む。図１０を参照して、メッセージは第一デバイス２４ｃから送信されてスイッチ構成２８（ノード３０ａ、３０ｃ）を介して第二デバイス２４ｅにトンネリングされる必要があることを仮定する。上記のように、インフレーム応答ビットはＪ１８５０フレーム・メッセージ３００のヘッダ・フィールド３０４にセットされ、デバイス２４ｃを送信することにより、受信デバイス（ここではノード２４ｅ）からのインフレーム応答が期待される。
【００３６】
一実施形態において第一デバイス２４ｃは、元のＪ１８５０フレーム・メッセージを第一デバイス２４ｃと第一ノード３０ａとに相互接続しているデータ・バスＡにブロードキャストする（矢印５０２）。Ｊ１８５０フレーム・メッセージは図６で記載されたフレーム・メッセージ４００に類似するフォーマットを有する。第一ノード３０ａはフレーム・メッセージ４００を受信して、スイッチ構成２８を介してトンネリングされる必要があることを認識する。上で説明したように、第一ノード３０ａはメッセージを、ペイロード部２９４ａ、２９４ｂ（ペイロード部の例は図９に示される）を含む二つ以上のデータ・パケットに分割する。分割されたメッセージは次に、スイッチ構成２８を介して第二ノード３０ｃに転送される（矢印５０４）。第二ノード３０ｃはメッセージを受信して、ペイローロード部２９４ａ，２９４ｂを再構成して第一デバイス２４ｃによって送信された元のＪ１８５０フレーム・メッセージ４００に戻す。第二ノード３０ｃは次にメッセージを、第二ノード３０ｃを第二デバイス２４ｅに相互接続するデータ・バスＢにブロードキャストし（矢印５１０）、この実施形態においてデータ・バスＢもＳＡＥ  Ｊ１８５０通信標準に従って動作することを仮定する。
【００３７】
上記トンネリング動作中に生じる問題は、第一デバイス２４ｃが、インフレーム応答ビットとして上記ヘッダ・フィールド３０４におけるビットを設定することと、応答を返信するための第二デバイス２４ｅを必要とすることである。第一ノード３０ａは、元のフレーム・メッセージ４００が第一ノード３０ａで観測された時刻に、正しいインフレーム応答を知らない。本発明はこの問題を、リトライ方法を含む第一デバイス２４ｃにアプリケーションを含めることによって解決する。加えて、方法は、元のメッセージ３００を受信するとヌル又は無効応答を返信する（矢印５０８）第一ノード３０ａを構成することを含む。第一デバイス２４ｃは、ヌル又は無効応答を観測してリトライ方法を初期化する。一方で、第二デバイス２４ｅが再構成されたフレーム・メッセージ３００を受信した後に、正しいインフレーム応答を、第二デバイス２４ｅと第二ノード３０ｃ値が相互接続しているバスを介して挿入する（矢印５１２）。第二ノード３０ｃは次にインフレーム応答をデータ・パケットを介して第一ノード３０ａにトンネリングする（矢印５１４）。リトライ方法は、第一デバイス２４ｃが所定の期間の後に第一ノード３０ａにリトライメッセージをブロードキャストすることを可能にする処理を含む（矢印５０８）。このことにより、第一ノード３０ａがリトライメッセージを受信したときに、次に正しいインフレーム応答を挿入することが可能になる（矢印５１６）。
【００３８】
自動車用スイッチ構成ネットワークを介して従来のバス・プロトコル又は他のバス・アーキテクチャをトンネリングするシステム及び方法が記載されてきた。このことは、従来のバス・アーキテクチャを自動車用スイッチ構成ネットワークに送信することにおいて特に利用しやすい。まとめると、バス・プロトコル・メッセージがネットワークにおける接続しているノードに到着するとき、ノードにおけるバス・ドライバはメッセージを取得し、メッセージがトンネリング・アプリケーションによって更に処理されるメッセージ・バッファに取得したメッセージを記憶する。トンネリング・アプリケーションは、バスに接続されたポートから来る任意の新規バス・プロトコル・メッセージが存在するかどうかを周期的にチェックする。各受信されたバス・プロトコル・メッセージは、スイッチ構成ネットワークの下の送信層で利用可能なパケットの大きさに適するように分割又は組み合わされる。メッセージ識別子、シーケンス番号、ポート番号、バス・データ・タイプ、及びデータ長のようなデータ部は、データ・パケットの各々に予約されている。メッセージが破壊されている場合、シーケンス番号が利用されて、バス・プロトコル・メッセージの破壊されたセグメントを区別する。バス・データ・タイプが利用されて、スイッチ構成で送信されるバス・データの型を指定する。同じトンネリング・アプリケーションが利用されて、受信ノードでバス・プロトコル・メッセージを再構成する。本発明の上記記載は例示のみを意図されており、この出願から公表されるいかなる特許の範囲を制限することを意図していない。本発明は以下の請求項の範囲と技術思想とによってのみ制限されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】車両用スイッチ構成ネットワークの実施形態を示すブロック図。
【図２】標準的なプロトコル及び直接のインターフェイスを介して複数のデバイスに接続されたスイッチ構成ネットワークの一部を示す図。
【図３】車両用スイッチ構成ネットワークにおける利用に適する様々なデータ・パケットを示す図。
【図４】スイッチ構成ネットワークのノードにおける構成要素の一実施形態を示す図。
【図５】コントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）フレーム・メッセージのフォーマットを示す図。
【図６】ＳＡＥ  Ｊ１８５０通信標準メッセージのフォーマットを示す図。
【図７】従来のバス・プロトコル・メッセージに含まれる情報を搬送するデータ・パケットのペイロード部のセットを表す図。
【図８】図５のメッセージに含まれる情報を搬送するデータ・パケットのペイロード部のセットを表す図。
【図９】図６のメッセージに含まれる情報を搬送するデータ・パケットのペイロード部のセットを表す図。
【図１０】スイッチ構成ネットワークの第一ノードと第二ノードとの間の通信の流れを示す図。
【図１】
2008517528.tif 000003
【図２】
2008517528.tif 000004
【図３】
2008517528.tif 000005
【図４】
2008517528.tif 000006
【図５】
2008517528.tif 000007
【図６】
2008517528.tif 000008
【図７】
2008517528.tif 000009
【図８】
2008517528.tif 000010
【図９】
2008517528.tif 000011
【図１０】
2008517528.tif 000012
【国際調査報告】
2008517528.tif 000013