(57)【要約】車両内において情報を通信するための車両ネットワーク及び方法。ネットワークは、通信リンクによって結合された複数のネットワーク要素を含む。ネットワークに取り付けられた第１装置と第２装置との間で情報を通信するために、データフレームが提供される。ネットワークにおけるネットワーク要素は、ネットワーク要素の着信通信リンク上の第１資源をネットワーク要素の発信通信リンクの第２リンク資源にマッピングすることが可能である。更に、ネットワーク要素は着信通信リンクの第１リンク資源からデータフレームを受信し、また、発信通信リンクの第２リンク資源にデータフレームを通信するための複数のポートを有する。マッピングは、ネットワーク要素に記憶された情報に基づいて、又はデータフレームに記憶された情報に基づいてなど、静的に又は動的に行われ得る。
2008541614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信リンクによって通信可能にリンクされた複数のネットワーク要素を含むネットワークを含む車両内において情報を通信するための方法であって、
データフレームを提供するデータフレーム提供工程と、
複数のネットワーク要素のうちの１つの着信通信リンク上の第１リンク資源を同ネットワーク要素の発信通信リンクの第２リンク資源にマッピングするマッピング工程と、第２リンク資源は第１リンク資源とは異なることと、同着信通信リンク及び同発信通信リンクのうちの一方又は両方はタイムスロット式通信リンクであることと、
前記着信通信リンクの第１リンク資源からデータフレームを受信し、前記発信通信リンクの第２リンク資源に同データフレームを通信する通信工程と、からなる方法。
【請求項２】
前記着信通信リンクはタイムスロット式通信リンクを含み、第１リンク資源はタイムスロットを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記発信通信リンクはタイムスロット式通信リンクを含み、第２リンク資源はタイムスロットを含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記着信通信リンクはイベントトリガ式リンクを含み、第１リンク資源はイベントトリガ式トランスポートフレームを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記発信通信リンクはイベントトリガ式リンクを含み、第２リンク資源はイベントトリガ式トランスポートフレームを含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
マッピング工程は第１リンク資源を第２リンク資源に静的にマッピングする静的マッピング工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
静的マッピング工程は前記複数のネットワーク要素のうちの１つに記憶された情報に基づく請求項６に記載の方法。
【請求項８】
マッピング工程は第１リンク資源を第２リンク資源に動的にマッピングする動的マッピング工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
動的マッピング工程は前記データフレーム内に含まれるルーティング情報に基づく請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
通信リンクによって結合された複数のネットワーク要素と、
前記ネットワーク要素のうちの１つ以上に接続された第１装置と前記ネットワーク要素のうちの１つ以上に接続された第２装置との間で情報を通信するためのデータフレームと、
前記ネットワーク要素のうちの１つ以上におけるプロセッサと、同プロセッサはネットワーク要素の着信通信リンク上の第１資源をネットワーク要素の発信通信リンクの第２リンク資源にマッピング可能であることと、
着信通信リンクの第１リンク資源からデータフレームを受信するための前記ネットワーク要素のうちの１つ以上における１つ以上のポートと、発信通信リンクの第２リンク資源にデータフレームを通信するための前記ネットワーク要素のうちの１つ以上における１つ以上のポートと、からなる車両ネットワーク。
【請求項１１】
前記着信通信リンクはタイムスロット式通信リンクを含み、第１リンク資源はタイムスロットを含む請求項１０に記載の車両ネットワーク。
【請求項１２】
前記発信通信リンクはタイムスロット式通信リンクを含み、第２リンク資源はタイムスロットを含む請求項１０に記載の車両ネットワーク。
【請求項１３】
前記着信通信リンクはイベントトリガ式リンクを含み、第１リンク資源はイベントトリガ式トランスポートフレームを含む請求項１０に記載の車両ネットワーク。
【請求項１４】
前記発信通信リンクはイベントトリガ式リンクを含み、第２リンク資源はイベントトリガ式トランスポートフレームを含む請求項１０に記載の車両ネットワーク。
【請求項１５】
第１リンク資源を第２リンク資源にマッピングすることは第１リンク資源を第２リンク資源に静的にマッピングすることを含む請求項１０に記載の車両ネットワーク。
【請求項１６】
静的にマッピングすることは前記複数のネットワーク要素のうちの１つに記憶された情報に基づく請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
第１リンク資源を第２リンク資源にマッピングすることは第１リンク資源を第２リンク資源に動的にマッピングすることを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
動的にマッピングすることは前記データフレーム内に含まれるルーティング情報に基づく請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
通信リンクによって通信可能にリンクされた複数のネットワーク要素を含むネットワークを含む車両内において情報を通信するための方法であって、
第１タイムスロット割当に割り当てられたデータパケットを第１リンクから受信するパケット受信工程と、
データパケットに対する第２タイムスロット割当を決定するタイムスロット割当決定工程と、第２タイムスロット割当は第１タイムスロット割当と異なることと、
第２タイムスロット割当に割り当てられたデータパケットを第２リンク上で送信するパケット送信工程と、からなる方法。
【請求項２０】
タイムスロット割当決定工程は中継ネットワーク要素において実行されることと、第２タイムスロット割当は中継ネットワーク要素に記憶された静的情報に基づくことと、を含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
タイムスロット割当決定工程は中継ネットワーク要素において実行されることと、第２タイムスロット割当はデータパケットに記憶された動的情報に基づくことと、を含む請求項１９に記載の方法。
【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関する。詳細には、本発明は車両内の通信ネットワークにおけるタイムスロット式アクセスに基づくパケット配信に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両製造業者は、情報を共有し制御を分散するために、ここしばらくの間、コントローラ間のシリアル通信（多重化）を用いている。このようにすることで、現代の一般消費者向け車両に必要な快適性、利便性、及び安全性の特徴を実現するのに必要な車両信号配線の量が大幅に減少されている。
【０００３】
所望の特徴を実現するための車両の装置の制御は、機能別（動力伝達、制動、操舵等）、場所別（エンジン室、座席、ドア等）、又はその組合せで複数のコントローラへ分割され得る。各機能／領域用のコントローラは、共有アクセスシリアルバスを用いて、他のコントローラと情報を共有し得る。バスは、通常、コントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）プロトコル、ＳＡＥＪ１８５０通信規格、ローカル・インタコネクト・ネットワーク（ＬＩＮ）プロトコル、ＦＬＥＸＲＡＹ通信システム規格、及び媒体指向システムトランスポート（ＭＯＳＴ）プロトコル等の業界標準規格に従う。複数の独立したバスが用いられる場合もある。その場合、複数のコントローラのうちの１つは、互換性のないバス間における情報用ゲートウェイとして機能する。
【０００４】
代替のアーキテクチャでは、車両を位置領域に分割し、その領域における全ての特徴のための単一のコントローラを配置するという考え方が導入される。このアーキテクチャには、車両の局所領域における相互接続数を低減するスマート周辺機器の概念が含まれる場合もある。スマート周辺機器は、ＬＩＮバス等の単純なシリアル通信バスを用いて、センサから領域コントローラに情報を中継したり、領域コントローラからアクチュエータ命令を受け取ったりする。領域コントローラは、シリアル通信バス構造によってリンクされる場合がある。
【０００５】
別の代替のアーキテクチャでは、車両の様々な領域に配置可能なジャンクションブロックが採用される。ジャンクションブロックは、入出力装置間のインタフェースを行うために用いられる小型の装置に電力、接地、及び通信のための機械的並びに電気的な接続点を提供する。また、ジャンクションブロックは、接続された小型の装置や、異なるレベルでシステムに分散される複数の電源に、過電流保護装置を提供する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現在のバスプロトコルはスケーリングが容易ではなく、また、帯域幅が限定されている。エックス・バイ・ワイヤ（Ｘ−ｂｙ−ｗｉｒｅ）機能、マルチメディア・インフォテイメント（ｉｎｆｏｔａｉｎｍｅｎｔ）、ナビゲーション及び他のコンテンツ集約型アプリケーションでは、帯域幅及びサービス品質（ＱｏＳ）に対しさらに大きな要求がおかれ、帯域幅、速さ、遅延、ジッター、耐故障性、メッセージ完全性、配信保証、利用可能性及び残存性の大幅な改善が必要とされている。
【０００７】
従って、既存のバスアーキテクチャと同等のコストで、特に、容量及び冗長性双方のスケーラビリティを提供する自動車環境分野において、上記問題の全てではないにしろほとんどを克服又は最小限にするシステム及び方法を提供することが所望される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
記載するのは、車両内において情報を通信するためのシステム及び方法である。ネットワークは、通信リンクによって結合された複数のネットワーク要素を含む。ネットワークに取り付けられた第１装置と第２装置との間で情報を通信するために、データフレームが提供される。ネットワークにおけるネットワーク要素は、ネットワーク要素の着信通信リンク上の第１資源をネットワーク要素の発信通信リンクの第２リンク資源にマッピングすることが可能である。更に、ネットワーク要素は着信通信リンクの第１リンク資源からデータフレームを受信し、また、発信通信リンクの第２リンク資源にデータフレームを通信するための複数のポートを有する。マッピングは、ネットワーク要素に記憶された情報に基づいて、又はデータフレームに記憶された情報に基づいてなど、静的に又は動的に行われ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
ここで図面を参照する。図１には、様々な車両装置２４ａ〜ｄがそれぞれのインタフェース２６ａ〜ｄを介して結合されるネットワーク２２を含む車両２０を示す。車両装置２４ａ〜ｄは、これらに限定するものではないが、診断、スロットル用のコントロール・バイ・ワイヤ・アプリケーション、制動及び操舵制御、適応サスペンション、電力装備品制御、通信、エンターテイメント等の様々な車両機能システム及びサブシステムに関連して用いられるセンサ、アクチュエータ、及びプロセッサであってよい。
【００１０】
インタフェース２６ａ〜ｄは、特定の車両装置２４ａ〜ｄ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フェースであり、有線、光、無線、又はそれらの組合せであってよい。車両装置２４ａ〜ｄは、特に、車両２０に関連する１つ以上の機能を提供するように構成されている。これらの車両装置２４ａ〜ｄは、センサ等、データを生成するもの、アクチュエータ等、データを消費するもの、又はデータの生成と消費双方の処理を行うものであってよい。当然のことながら、通常、データを消費する装置であるアクチュエータは、例えば、アクチュエータが指示された状態に到達したことを示すデータを生成するなど、データを生成する場合もある。あるいは、センサは、例えば、機能の作用の命令を提供されるなど、データを消費する場合もある。車両装置２４ａ〜ｄによって生成又は提供され、ネットワーク２２によって搬送されるデータは、車両装置２４ａ〜ｄそれ自体の機能とは独立している。即ち、インタフェース２６ａ〜ｄは、結合された装置２４ａ〜ｄとネットワーク２２との間でデータ交換を行う。
【００１１】
ネットワーク２２には、車両装置２４ａ〜ｄ間の複数の通信経路を定義するスイッチファブリック２８が含まれ得る。これらの通信経路によって、車両装置２４ａ〜ｄ間の複数の同時ピアツーピア通信、一対多通信、多対多通信等が可能である。車両２０の動作中、例えば、装置２４ａと２４ｄとの間で交信されるデータは、装置２４ａと２４ｄとの間の任意の利用可能な１つ以上の経路を利用し得る。動作中、スイッチファブリック２８を通る単一の経路が、１つの車両装置２４ａと別の車両装置２４ｄとの間の単一のデータ通信の全てを搬送してもよく、あるいは、幾つかの通信経路がデータ通信の一部を搬送してもよい。続く通信には、同じ経路又はネットワーク２２のその時の状態によって指示される他の経路が用いられる。これによって、装置間に単一の通信経路を提供し、したがって単一経路の故障による障害や経路の輻輳に基づく遅延を受け易いバスアーキテクチャに勝る、信頼性や速さの利点が提供される。更に、装置２４ｂ、２４ｃのうちの他方との間の通信は、スイッチファブリック２８内の通信経路を用いて同時に行われ得る。
【００１２】
ネットワーク２２は、伝送制御プロトコル／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）、高速ＩＯ（ＲａｐｉｄＩＯ）、又は現在公知の若しくは今後開発される他のパケットデータプロトコルに準拠し得るパケットデータネットワークである。それには、更に、本明細書において後述するように、パケットトランジットモードで動作するバス構造が含まれ得る。このように、ネットワーク２２は、固定又は可変長の、１つ以上の適用可能なプロトコルによって定義されるデータパケットを用い得る。例えば、ネットワーク２２が非同期転送モード（ＡＴＭ）通信プロトコルを用いる場合、ＡＴＭ標準規格データセルが用いられる。
【００１３】
車両装置２４ａ〜ｄは個別の装置である必要はない。むしろ、装置は車両のシステム又はサブシステムであってよく、また、１つ以上の従来の通信媒体、即ち、コントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）プロトコル、ＳＡＥＪ１８５０通信規格、ローカル・インタコネクト・ネットワーク（ＬＩＮ）プロトコル、ＦＬＥＸＲＡＹ通信システム規格、媒体指向システムトランスポート即ちＭＯＳＴプロトコル、又は同様なバス構造等の従来のバスアーキテクチャであってもよい。そのような実施形態において、それぞれのインタフェース２６ａ〜ｄは、ネットワーク２２と複数の従来のプロトコルのうちの１つを用いる装置との間の通信を可能にするプロキシ又はゲートウェイとして構成され得る。
【００１４】
図２を参照すると、ネットワーク４０は、通信リンク５４〜７０によって通信可能に結合された複数のネットワーク要素４２〜５２を含む。複数の装置７２〜７８が、対応する通信リンク（個別に特定せず）によって、様々な場所にて、即ち、ネットワーク４０のネットワーク要素４２〜５２の幾つかに対し結合される。これらの装置は、点滅灯（ｆｌａｓｈｅｒ）７２ａ〜ｄ、点滅灯制御装置（レバースイッチ）７４、アクセルペダル７６、計器７８等の１つ以上の計器等、任意の車両装置であってよい。
【００１５】
通信リンク５４〜７０は、堅牢な輸送媒体であってよく、後述するシリアル通信アーキテクチャから転用され得る。即ち、通信リンク５４〜７０によって、ネットワーク要素間において信頼度が高いメッセージ転送を保証することが可能である。所定の通信リンク５４〜７０は、いずれも単一の双方向リンク、単一の単方向リンク、双方向リンク若しくは単方向リンクの組合せ、又は任意のリンク技術の組合せであってよい。更に、接続リンク５４〜７０は、配線又は光ファイバ等の有限媒体、自由な光又は無線周波数等の無限媒体、又はそれらの組合せであってよい。リンクは、ＣＡＮ、ＬＩＮ、ＦＬＥＸＲＡＹ、Ｊ１８５０等の自動車環境用に設計された既存の堅牢な輸送メカニズムにより定義されてもよく、あるいは開発中若しくは後に開発されるトランスポート・プロトコルにより定義されてもよい。また、リンクは複数の技術の組合せであってもよく、他の実質的に任意のプロトコルに基づき指定されてもよい。
【００１６】
ネットワーク４０は、何らかのレベルで、監視、制御、診断、及び他の関連する機能を提供するシステム管理機能を内蔵し得る。この機能は、ネットワーク４０に結合された別個のエンティティを通して提供されたり、又はこの機能は、ネットワーク要素４２〜５２若しくはネットワーク４０の他の適切な要素内に分散されたりしてよい。
【００１７】
ネットワーク要素４２〜５２及び接続リンク５４〜７０を連係させることによって、ネットワーク４０に通信可能に接続された装置７２〜７８間の複数の通信経路が定義される。図３には、ネットワーク４０によって提供される自由度を示す。この自由度の例として、点滅灯制御装置７４から点滅灯７２ｂに信号を通信するタスクを考える。ネットワーク４０はパケットベースのネットワークであり、通信媒体にかかわらず、発信元から宛先への任意の利用可能な通信経路を使用できるようにする。図３に示すように、点滅灯制御装置７４からの信号は、ネットワーク要素４６及び４４によって定義された点滅灯制御装置７４とそれらを結合する通信リンク６２との間の比較的まっすぐな経路８２を通過し得る。経路８２に沿って分断があり点滅灯制御装置７４から点滅灯７２ｂへのデータパケットの通信が阻害される場合、例えば、１つ以上の要素が最大出力である場合若しくは使用不可になった場合、又は経路８２に沿って要素を結合する接続媒体に分断があった場合、ネットワーク要素４６、４２、４４及び通信リンク５８、５４を介した経路８４として示す新しい経路が用いられ得る。経路８４は、点滅灯制御装置７４と点滅灯７２ｂとの間の通信を保証可能な通信経路として動的に生成されてもよく、又は予め定義されてもよい。ネットワーク要素４６、５０、５２、４４及び通信リンク６４、６８、５６を介する更に他の経路８６も用いられ得る。
【００１８】
上例では、数多くの通信経路が定義され得ることを示す。複数の経路が利用可能であることによって、ネットワークは、トラフィックを管理して、通信リンク５４〜７０のうちの１つ以上の上の、あるいは、ネットワーク要素４２〜５２のうちの１つ以上における輻輳を回避し得る。また、複数の通信経路が利用可能であることにより、故障した要素／リンクを迂回して通信経路を確立することによって、１つ以上のネットワーク要素、通信リンク、又はその両方が故障した場合の耐故障性が可能になる。
【００１９】
ここで図４を参照すると、ネットワーク１４０には、通信リンク１５４〜１７０によって通信可能に結合された複数のネットワーク要素１４２〜１５２が含まれる。複数の装置１７２〜１７８が、対応する通信リンク（個別に特定せず）によって、様々な場所で、即ち、ネットワーク１４０のネットワーク要素１４２〜１５２の幾つかに結合される。従来の装置１８２〜１８８、即ち、Ｊ１８５０、ＣＡＮ、ＬＩＮ、ＦＬＥＸＲＡＹ、ＭＯＳＴ等の既存の通信プロトコルによる通信に対し適合された装置もまたネットワーク１４０に結合される。例えば、ドアスイッチとして示す装置１８２及び１８４は、それぞれＪ１８５０通信リンク１９２及び１９４によって、ネットワーク要素１４２及び１４４に接続され得る。この例ではドアロックである装置１８６及び１８８は、それぞれＣＡＮ通信リンク１９６及び１９８によってネットワーク要素１５０及び１５２に接続され得る。更に、いずれの通信リンクも、任意の適切な、好適には、堅牢なトランスポート・プロトコルに基づき指定され得る。図４に示すように、通信リンク１９６及び１９８は、ＣＡＮプロトコルにより指定され、残りのリンクは、ＴＣＰ／ＩＰ、ＣＡＮ、ＬＩＮ、ＦＬＥＸＲＡＹ等により指定され得る。
【００２０】
ネットワーク要素の構造は、図５に示すようであってよい。図５のネットワーク要素２００には、１つをポート２０２として示す操作可能に結合された１つ以上の入出力ポート、プロセッサ２０４、及びメモリ２０６が含まれる。メモリ２０６は、関連するネットワークを通してデータパケットの通信を円滑化するように機能することをプロセッサに指示する制御プログラム（図示せず）を内蔵する。入出力ポート２０２は、通信リンクに接続され、ネットワーク要素２００からデータパケットを送受信するように構成される。ネットワーク要素２００は、複数の輸送媒体タイプに接続され得ることから、プロセッサは、制御プログラムに基づき動作して、第１輸送媒体を介して送信されるデータパケットを受け取り、第２輸送媒体を介した通信に必要なようにデータパケットを修正し、第２輸送媒体上でデータパケットの通信を行う。このようにして、ネットワーク要素は、異種の通信媒体間のプロキシ又はゲートウェイとして機能し得る。アプリケーションの要求に応じて、他のネットワーク要素が強化された機能又は簡略化された機能で用いられ得ることが認識されるであろう。例えば、ネットワーク要素が単一のプロトコルにより接続リンクを結合する場合、異種のプロトコルを取り扱うための処理能力は必要でなく、また、そのようなネットワーク要素は、データパケットに関連する情報のルートに基づき、単にデータパケットのルーティングを行うように構成され得る。
【００２１】
本明細書に述べたネットワーク内通信に用いられるデータパケットには、パケットタイプ識別子、ルーティング情報、発信元ＩＤ情報、サービス品質（ＱｏＳ）情報及びペイロードが含まれ得る。図６には、ネットワークにおいて用いられ得る代表的なデータパケット２１０を示す。データパケット２１０には、フレーム開始フィールド２１２、仲介フィールド２１４、制御フィールド２１６、データフィールド２１８、巡回冗長検査フィールド２２０、及びフレーム終止フィールド２２２が含まれ得る。仲介フィールド２１４は、パケットタイプ識別子２２４、ルートポインタ２２６、ポート識別子２２８、２３０、２３２、発信元ノード識別子２３４、及び優先度タグ２３６を含むように構成され得る。パケットタイプ２２４は、ベアラ、発見、通知、異常、制御等のデータパケットのタイプを識別する。データパケットがルート情報を含む場合、ルートポインタ２２６は現在のホップを指し、ホップ毎にデクリメントされる。ルートポインタ２２６には、また、他のタイプのルート情報が含まれ得る。ポート識別子２２８〜２３２は、ポート、例えば、データパケットが通過したネットワーク要素を識別し得る。発信元ノード２３４は情報発信元を識別する。優先度タグ２３６はサービス品質（ＱｏＳ）要件用に予約でき、また、データパケットのサービスレベルを識別するコードを含み得る。制御フィールド２１６は、輸送媒体特有の制御データを含み得るが、例えば、データパケットが、ＣＡＮ準拠通信装置から発せられたり又はそれに宛てられたりする場合、ＣＡＮ制御データを含み得る。データフィールド２１８は、パケットによって搬送されるデータ、即ち、ペイロードを含む。
【００２２】
データパケット２１０は、発信元ルーティングを円滑化するように構成され得る、即ち、データパケットがネットワーク内を通過するルートは、情報発信元によって決定され、この経路情報は、データパケットそれ自体に含まれる。データパケット２１０は、宛先ルーティングを円滑化するようにも構成され得る、即ち、データパケットがネットワーク内を通過するルートは、各中間ノードによって決定され、次のノード情報は、データパケットに含まれ得る。
【００２３】
データパケット２１０は、ＣＡＮデータパケット等の既知の通信パケット構造から転用され得る。図６に示すように、仲介フィールド２１４は、複数の異なるシリアル通信プロトコルにより、ネットワーク１４０内におけるデータパケットの通信を円滑化するように構成される。仲介フィールドは、ネットワーク１４０を通してデータパケット２１０を通信するためのルーティング情報を含むようにも構成され得る。即ち、情報はルートポインタ２２６フィールド内に含まれるか、そうでなければ仲介フィールド２１４内に含まれ得る。例えば、ルーティング情報は、ネットワーク１４０全体を通してデータパケットと共に残る固定ラベルであってよい。そして、ネットワーク１４０の各ネットワーク要素には、ラベルに基づきネットワーク１４０内においてデータパケットを導くテーブルが含まれる。他の選択肢として、パケットは、発信元でルーティングされてよく、そして、仲介フィールドには、ネットワーク全体の各ホップ用のルーティング情報が含まれ得る。更に、他の選択肢は、データパケット２１０、特に、仲介情報が、次のホップ用の情報を含むように、各ホップにおいてそれを修正することである。当然のことながら、データパケット２１０の他のフィールドを用いて、ルーティング情報、ＱｏＳ情報、又は他のタイプの情報が搬送され得る。
【００２４】
ネットワーク４０及び１４０は、既存の堅牢な通信媒体からの通信リンクを適応させることによって、既存の用途に実装され得る。図２〜３に示す具体例において、通信リンク５４〜７０は、ＣＡＮプロトコルにより指定され得る。他の選択肢として、通信リンク５４〜７０は、ＬＥＮ、ＦＬＥＸＲＡＹ、Ｊ１８５０、ＭＯＳＴ又は他のプロトコルにより指定され得る。図４に示す具体例では、通信リンク１５４〜１７０は、ＣＡＮ、ＬＩＮ、ＦＬＥＸＲＡＹ、Ｊ１８５０、ＭＯＳＴ等の任意の適切なプロトコルにより指定され得る。これらの各プロトコルは、仲介メカニズムを定義して、フロー制御の提供を可能とし得る。仲介を指定して、通信リンク上の優先度を最も高い優先度のメッセージに与え得る。優先度は、データパケット２１０の優先度タグ２３６等、メッセージヘッダ中のデータパケット内に示され得る。例えば、メッセージヘッダは、最も優勢なビットにゼロを含み得る。２つのネットワーク要素が同時に同じ通信リンク上で送信しようとする場合、最も高い優先度のメッセージ、例えば、優勢なビットの最小値が勝り他の全てが通信リンクを解放する。
【００２５】
ネットワーク４０及び１４０等の本明細書に述べた実施形態によるネットワークの初期起動時、ネットワークの全てのノードを識別する必要がある。用語「ノード」は、ネットワーク４０及び１４０に関連して述べたネットワーク要素に限定するものではなく、それらを含むネットワーク要素、スイッチ、ルータ、及び全ての結合される装置を意味し得る。また、特定のノードにとって関心のあるメッセージ識別子を識別し、各ノードに論理アドレスを割り当て、識別子対ノード論理アドレスの変換テーブルを生成し、ノードからノードへのルーティングテーブルを生成し、また、ノードからノードへの１つ以上のバックアップルートを生成する必要がある。幾つかのサービスレベルは、この所謂発見プロセスに関連付け得る。例えば、更に詳述するように、ネットワークは、マルチキャスト、暗号化又は他の能力が可能なノードを提示し得る。ノードは、情報を受信するように又は情報の利用可能性を通知するように構成され得る。
【００２６】
発見プロセスは、ネットワークに関連して知られており、通常用いられるダイクストラ（Ｄｉｊｋｓｔｒａ）アルゴリズムを採用して、ネットワーク発見プロセスを完成し、また、ルーティングテーブルを計算し得る。しかしながら、これら既知のプロセスでは、完全に動的なネットワークが仮定されており、各電源投入時又は任意の障害の検出時に全発見プロセスが完了される。ネットワークの規模に応じて、この発見プロセスは、数分の時間を要することがあり、このことは、ユーザが、車両に入り、それを始動し、それを直ちに操作することができることを期待する自動車環境において、又は車両が動作している間に異常が発生し、発見プロセスの完了の際の何らかの大幅な遅延が安全上の不安を引き起こす自動車環境においては、実用的でない。発見プロセスが完了するために数分間待たねばならないということは、欠陥と見なされ、ユーザや製造業者にとっては、容認できないものである。
【００２７】
本明細書に述べた実施形態によるネットワークは、一般的に完全に動的ではなく、一般的に、ネットワークは障害検出時のみ動的になる。即ち、ネットワークは、何かが悪くなるまで動的ではなく、又は、新しいハードウェアがネットワークに追加された時のみ動的になる。従って、ネットワーク変化検出時、ネットワークの既知の最新状態が保存され、漸進的発見プロセスが用いられ得る。漸進的発見プロセスは、全体的なネットワーク性能にほとんど又は全く影響を及ぼさずに完了され得る。「車両ネットワークにおける発見プロセス」と題する米国特許出願第１０／４６３，９８８号には、適切な発見プロセスが開示および記載されている。その開示を引用によって本明細書に援用する。
【００２８】
本明細書に述べたネットワークアーキテクチャは、車両用途に用いられる既存のアーキテクチャより大きい自由度、信頼性、及び改善された通信能力を提供する。タイムスロットスイッチングを用いる具体例では、これらのネットワーク通信容量及び自由度は、更に強化され得る。現在の時間トリガ式バス構成では、ネットワークは、本質的にタイムスロットを有するバスである。ネットワーク要素は割り当てられたタイムスロットにメッセージを挿入することができるが、その割り当てられたタイムスロットにしか挿入できない。ネットワーク要素は、タイムスロットを割り当てられると、静的であり、タイムスロットはネットワーク全体において意味を有する。即ち、そのネットワーク要素だけが、そのタイムスロットにメッセージを挿入することができる。
【００２９】
本発明の一実施形態に基づき、ネットワークは、ネットワーク要素がフレームのタイムスロットを切換えるように構成され、これにより、タイムスロットに挿入された情報は、その情報を必要とする再選択された要素／要素のグループによってのみ受信される。このことは、修正されたルーティングを統計的に割り当てることによって又は各データパケット内にルーティング情報を提供することによって、達成され得る。修正されたルーティング情報によって、中間ノードは、ネットワーク要素／ネットワーク要素のグループに対応して、第１タイムスロット割当から第２タイムスロット割当にパケットを切り換え、これにより、パケットは、所望のネットワーク要素／ネットワーク要素のグループにおいて最終的に終了し得る。
【００３０】
図７を参照すると、ネットワーク要素／ノード３０１は、スイッチ３０５及びスイッチ３０７を通して、ネットワーク要素／ノード３０３に情報を送信している。要素３０１／スイッチ３０５のリンク３０９上において、ペイロード、即ち、資源内において通信される情報及びデータは、第１リンク資源、例えば、リンク３０９のタイムスロット１を用いて通信される。ペイロードは、スイッチ３０５／スイッチ３０７のリンク３１１上の第２リンク資源、例えば、タイムスロット３を用いて通信され、また、第１リンク資源、例えば、タイムスロット１を用いて、スイッチ３０７／要素３０３のリンク３１３上で再度通信される。
【００３１】
スイッチ３０５／スイッチ３０７のリンク３１１は、複数の物理的なリンクを有し、スイッチ３０５／３０７は、リンク３１１が含まれる任意の物理リンクのあらゆる利用可能な資源上の要素３０１／３０３間でペイロードの切り換えが可能である。当然のことながら、リンク３１１上のマッピングは、任意の利用可能な資源、例えば、任意の利用可能なタイムスロットであってよい。更に、パケットが、宛先要素リンク、例えば、リンク３１３上の宛先ネットワーク要素用の適切なタイムスロットに切り換えられる限り、スイッチ３０５及び３０７を介してネットワーク要素３０１とネットワーク要素３０３との間で通信されるあらゆるペイロードは、リンク３１１上で同じ資源で送信される必要はない。
【００３２】
通信ネットワークの決定論的性質を保持することが望ましい場合や必要な場合もある。例えば、ネットワーク要素３０３は、タイムスロット１又は他のいずれかの割り当てられたタイムスロットによりペイロードを受信すると常に予想するように構成され得るが、以下の議論のため、このタイムスロットはタイムスロット１であると考えられる。従来的には、これは、ネットワーク要素３０３がタイムスロット１を割り当てられ、この割当がネットワーク全体で有意であることを意味している。即ち、ネットワーク要素３０３に情報を送信するあらゆる要素はペイロードをタイムスロット１に配置することによってこれを行い、ネットワーク要素３０３は常にタイムスロット１のペイロードを捜す。そのような構成は融通がきかず、また、ネットワーク資源を効率的に利用していない。図７に示すネットワークでは、資源の更により良い利用が提示される。しかしながら、ネットワークの決定論的性質を保持するには、即ち、割り当てられたタイムスロットを有するように構成されたネットワーク要素が情報を適切に受信することを保証するには、ネットワーク要素に情報を結合するリンク上の適切なタイムスロットに、ペイロードが存在することを保証する必要がある。図７に示す例の場合、このことは隣接するネットワーク要素、例えば、スイッチ３０７にタイムスロット割当データを提供することによって達成され得る。これによって、スイッチ３０７は、ネットワーク要素３０３に通信される情報を、その割り当てられたタイムスロットであるタイムスロット１に配置する。他の選択肢として、配信時、最終的に適切なタイムスロットにペイロードが存在することを保証するために、様々なネットワーク要素によって利用されるルート情報等の情報をペイロード自身が初期的に含んでもよく、又はルーティング中に含むように変更されてもよい。これら後の２つの可能性については、更に後述する。
【００３３】
ネットワーク構成又は発見プロセス中、タイムスロット１に割り当てられるネットワーク要素３０３等、割り当てられるネットワーク資源を必要とするネットワーク装置には、適切に資源が割り当てられ、この情報は他のネットワーク要素に提供されてよい。ネットワーク資源に情報を送信する際、ペイロードは、送信前に資源割当情報を含むように構成され得る。次いで、この情報は、最終的に宛先ネットワーク要素に接続する通信ルートの最終レッグ上の適切なネットワーク資源にこの情報が配置されるように、送信側ネットワーク要素又は任意の中継ネットワーク要素によって用いられ得る。他の選択肢として、送信側ネットワーク要素は、宛先資源に対する任意の特定の割当要件を認識しない資源に情報を配置し得る。この場合、宛先ネットワーク要素に情報を通信するために用いられる中継ネットワーク要素のうちの１つ以上は、資源割当情報を含むように情報を修正する前、それが宛先ネットワーク要素に通信される前、又はその両方の前に、単に情報を適切な資源に配置し得る。
【００３４】
図８を参照すると、ノード４０２は、複数のタイムスロット式リンク４０４、４０６、４０８、４１０、４１２、４１４、４１６及び４１８に接続される。これらのタイムスロット式リンクは、ＦＬＥＸＲＡＹリンク等の任意の適切なタイプのタイムスロット式通信リンクであってよい。ノード４０２は、情報即ち第１リンク資源のペイロード、例えば、リンク４０４のタイムスロット２のペイロードを、他のリンク資源上の割り当てられたリンクタイムスロット、例えば、リンク４１２のタイムスロット６に転送する。この一方のリンク上の着信リンク資源と他方のリンク上の発信リンク資源との間の関連付けは、ペイロードに、例えば、ペイロードヘッダに含まれる情報を通して静的に若しくは動的に割り当てられるか又はネットワーク要素内に保持され得る。この関連付けは、帯域外信号送信（図示せず）によって割り当てられてもよい。動的な割当を用いる場合、リンク資源割当は、アドホックに行われ得る、即ち、各ペイロードは、それ自体の資源割当を受信する。他の選択肢として、永続的な関連付けが、組み立てられ、そして、通信が完了した後、即ち、全メッセージ又は情報の一部が通信された後、解体される。
【００３５】
図９を参照すると、ノード５０２は、複数のタイムスロット式リンク、例えば、リンク５０４、５０６、５０８及び５１０を複数のイベントトリガ式リンク、例えば、リンク５１２、５１４、５１６及び５１８に接続する。タイムスロット式リンクは、ＦＬＥＸＲＡＹリンク等の任意の適切なタイプのタイムスロット式通信リンクであってよく、他方、イベントトリガ式リンクは、ＣＡＮ又は同様なリンクであってよい。ノード５０２は、１つのリンク上のタイムスロットのパケット又はフレーム等の情報ペイロード、例えば、リンク５０４のタイムスロット２のペイロードを、他のリンク、例えば、リンク５１２上のイベントトリガ式トランスポートフレームのペイロードに転送する。タイムスロット情報は、イベントトリガ式リンク上のノード５０２によってヘッダ情報に変換され、ペイロードの配信が可能となる。例えば、この情報は、通常のＣＡＮ識別情報であってよい。それは、また、スイッチファブリックが、リンク５１２に接続されたネットワーク上においてペイロードの更なるルーティングを行えるように定義されたルーティング情報であってよい。この実施形態は、時間トリガ式からイベントトリガ式の構成を示すが、逆もまた可能であり、イベントトリガ式ヘッダを発信リンク及びタイムスロットに変換してもよい。
【００３６】
例えば、図１０を参照すると、ノード６０２は、複数のイベントトリガ式リンク、例えば、リンク６０４、６０６、６０８及び６１０を複数のタイムスロット式リンク、例えば、リンク６１２、６１４、６１６及び６１８に接続する。イベントトリガ式リンクは、ＣＡＮリンク等の任意の適切なタイプのイベントベースの通信リンクであってよく、他方、タイムスロット式リンクは、ＦＬＥＸＲＡＹ又は同様なリンクであってよい。ノード６０２は、リンク６０４等の１つのリンク上のイベントトリガ式トランスポートフレームの情報ペイロード、例えば、パケット又はフレームを、他のリンク上のタイムスロットのペイロード、例えば、リンク６１２のタイムスロット２のペイロードに転送する。ヘッダ情報は、タイムスロット式リンク上のノード６０２によってタイムスロット情報に変換され、ペイロードを配信し得る。例えば、この情報は、ＦＬＥＸＲＡＹ情報であってよい。それは、また、スイッチファブリックが、リンク６１２に接続されたネットワーク上においてペイロードの更なるルーティングを行えるように定義されたルーティング情報であってよい。
【００３７】
車両内において情報を通信するための車両ネットワーク及び方法について記載した。ネットワークは、通信リンクによって結合された複数のネットワーク要素を含む。ネットワークに取り付けられた第１装置と第２装置との間で情報を通信するために、データフレームが提供される。ネットワークにおけるネットワーク要素は、ネットワーク要素の着信通信リンク上の第１資源をネットワーク要素の発信通信リンクの第２リンク資源にマッピングすることが可能である。更に、ネットワーク要素は着信通信リンクの第１リンク資源からデータフレームを受信し、また、発信通信リンクの第２リンク資源にデータフレームを通信するための複数のポートを有する。マッピングは、ネットワーク要素に記憶された情報に基づいて、又はデータフレームに記憶された情報に基づいてなど、静的に又は動的に行われ得る。本発明の上記説明は、例示のみであり、本出願から発行されるあらゆる特許の範囲を限定するものではない。本発明は、以下の請求項の範囲及び精神によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】車両動作ネットワークの一実施形態を示すブロック図。
【図２】車両ネットワークの一部を形成するスイッチファブリックを示す概略図。
【図３】車両ネットワークの一部を形成するスイッチファブリックを示し、更に、ネットワーク内の通信経路を示す概略図。
【図４】車両ネットワークの一部を形成するスイッチファブリックを示し、更に、異種の通信リンクを示す概略図。
【図５】図１〜４に示すネットワークに用い得るネットワーク要素を示すブロック図。
【図６】データパケットを示す概略図。
【図７】本発明の一実施形態によるネットワーク要素及びタイムスロット割当方法を示す図。
【図８】本発明の他の実施形態によるネットワーク要素及びタイムスロット割当方法を示す図。
【図９】本発明の他の実施形態によるネットワーク要素及びタイムスロット割当方法を示す図。
【図１０】本発明の他の実施形態によるネットワーク要素及びタイムスロット割当方法を示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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