(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的および／または電子的な構成要素（1001）と、
前記構成要素（1001）と結合されたＣＡＮノード（1100）と、
第１の通信セグメント（1300）を介して結合された前記ＣＡＮノード（1100）と、標準的なＣＡＮプロトコルに相当する第１のプロトコルで通信するＣＡＮ分配ユニット（1200）と、を備え、
前記ＣＡＮ分配ユニット（1200）の１つは、風力タービンのタワー向けＣＡＮ分配ユニットであり、前記ＣＡＮ分配ユニット（1200）の他の１つは、前記風力タービンのナセル向けＣＡＮ分配ユニットであり、
前記ＣＡＮ分配ユニット（1200）同士は、第２の通信セグメント（1400）を介して結合され、且つ、通信の遅延を許容する、前記標準的なＣＡＮプロトコルとは異なる第２のプロトコルで通信する、
風力タービン。
【請求項２】
電気的および／または電子的な構成要素（1001）と、
前記構成要素（1001）と結合されたＣＡＮノード（1100）と、
前記ＣＡＮノード（1100）を風力タービンの通信ネットワークに接続するＣＡＮ分配ユニット（1200）と、を備え、
前記ＣＡＮ分配ユニット（1200）は、前記ＣＡＮノード（1100）と、第１の通信セグメント（1300）を介して結合され、且つ、標準的なＣＡＮプロトコルに相当する第１のプロトコルで通信する一方、他の前記ＣＡＮ分配ユニット（1200）と、第２の通信セグメント（1400）を介して結合され、且つ、通信の遅延を許容する、前記標準的なＣＡＮプロトコルとは異なる第２のプロトコルで通信し、
前記ＣＡＮ分配ユニット（1200）の１つは、前記風力タービンのタワー向けＣＡＮ分配ユニットであり、前記ＣＡＮ分配ユニット（1200）の他の１つは、前記風力タービンのナセル向けＣＡＮ分配ユニットである、
風力タービン。
【請求項３】
前記第２の通信セグメント（1400）は、光回線として設計される、請求項１または２に記載の風力タービン。
【請求項４】
前記第２の通信セグメント（1400）は、ポイントツーポイント接続として設計される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項５】
前記ＣＡＮ分配ユニット（1200）は、前記第２の通信セグメント（1400）の両端に設けられる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項６】
前記第２の通信セグメント（1400）は、前記第１の通信セグメント（1300）よりも実質的に長い、請求項１〜５のいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項７】
前記ＣＡＮ分配ユニット（1200）は、それぞれ、前記ＣＡＮノード（1100）と通信するためのＣＡＮインターフェイス（1210）を備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項８】
前記ＣＡＮインターフェイス（1210）は、それぞれ、フレーム検出ユニット（1212）、ボーレート検出ユニット（1412a）、ボーレートジェネレータ（1214）、およびアービトレーションユニット（1218）を備える、請求項７に記載の風力タービン。
【請求項９】
風力タービンの電気的および／または電子的な構成要素（1001）と結合されるＣＡＮノード（1100）と、
第１の通信セグメント（1300）を介して結合された前記ＣＡＮノード（1100）と、標準的なＣＡＮプロトコルに相当する第１のプロトコルで通信するＣＡＮ分配ユニット（1200）と、を有し、
前記ＣＡＮ分配ユニット（1200）の１つは、前記風力タービンのタワー向けＣＡＮ分配ユニットであり、前記ＣＡＮ分配ユニット（1200）の他の１つは、前記風力タービンのナセル向けＣＡＮ分配ユニットであり、
前記ＣＡＮ分配ユニット（1200）同士は、第２の通信セグメント（1400）を介して結合され、且つ、通信の遅延を許容する、前記標準的なＣＡＮプロトコルとは異なる第２のプロトコルで通信する、
風力タービン通信システム。
【請求項１０】
風力タービンの電気的および／または電子的な構成要素（1001）と結合されるＣＡＮノード（1100）と、
前記ＣＡＮノード（1100）を前記風力タービンの通信ネットワークに接続するＣＡＮ分配ユニット（1200）と、を有し、
前記ＣＡＮ分配ユニット（1200）は、前記ＣＡＮノード（1100）と、第１の通信セグメント（1300）を介して結合され、且つ、標準的なＣＡＮプロトコルに相当する第１のプロトコルで通信する一方、他の前記ＣＡＮ分配ユニット（1200）と、第２の通信セグメント（1400）を介して結合され、且つ、通信の遅延を許容する、前記標準的なＣＡＮプロトコルとは異なる第２のプロトコルで通信し、
前記ＣＡＮ分配ユニット（1200）の１つは、前記風力タービンのタワー向けＣＡＮ分配ユニットであり、前記ＣＡＮ分配ユニット（1200）の他の１つは、前記風力タービンのナセル向けＣＡＮ分配ユニットである、
風力タービン通信システム。
【請求項１１】
風力タービンの電気的および／または電子的な構成要素（1001）の相互通信のための方法であって、
前記構成要素（1001）をＣＡＮノード（1100）に結合するステップと、
前記ＣＡＮノード（1100）とＣＡＮ分配ユニット（1200）が、第１の通信セグメント（1300）を介して、標準的なＣＡＮプロトコルに相当する第１のプロトコルで通信するステップと、
前記ＣＡＮ分配ユニット（1200）同士が、第２の通信セグメント（1400）を介して、通信の遅延を許容する、前記標準的なＣＡＮプロトコルとは異なる第２のプロトコルで通信するステップと、を含み、
前記ＣＡＮ分配ユニット（1200）の１つは、前記風力タービンのタワー向けＣＡＮ分配ユニットであり、前記ＣＡＮ分配ユニット（1200）の他の１つは、前記風力タービンのナセル向けＣＡＮ分配ユニットである、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力タービン、および風力タービン通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
風力タービンは、複数の電気的かつ電子的な構成要素を備えており、それらは相互に通信を行う必要がある。この通信は、たとえば、データバスの設置によって改善することが可能である。電気的または電子的な構成要素の各々は、そのデータバスに接続されてデータ通信を行う。
【０００３】
このタイプのデータバスの代表例となり得るのが、自動車分野における用途のために（すなわち、短距離用に）開発された、ＣＡＮ（コントローラエリアネットワーク）バスである。よって、風力タービンに用いるためには、ＣＡＮバスを適合させる必要がある。ＣＡＮバスは、ＩＳＯ  １１８９８として国際標準化されている。バス使用権（アービトレーション）と送信順序（優先順位付け）を制御する機構については、ＩＳＯ  １１８９８において定義されている。
【０００４】
特許文献１には、ＣＡＮバスとして実装された内部通信バスを備える風力タービンが示されている。
【０００５】
優先権を主張する独国特許出願では、独国特許商標庁により、以下の文書が引用されている：特許文献２、特許文献３、特許文献４、および特許文献５。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／０１９３９１７号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００７０１１８３５号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１４／０１３３３５０号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１０１００３４３号明細書
【特許文献５】ＤＥ  ６００  ０４  ０３５  Ｔ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、風力タービン内の電気的または電子的な構成要素の改善された通信を可能にする風力タービンを提供することにある。
【０００８】
かかる目的は、請求項１に記載の風力タービンによって達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、風力タービンが、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）通信システムを備える。通信システムは、同通信システムを介して相互通信することが可能な、複数のＣＡＮノードを備える。ＣＡＮノードは、別の構成要素と通信することを要する、風力タービンの電気的または電子的な構成要素と結合することができる。ＣＡＮ通信システムは、複数のＣＡＮ分配ユニットを備える。これらのＣＡＮ分配ユニットは、第１の通信セグメントを介してＣＡＮノードに結合されるとともに、第２の通信セグメントを介して別のＣＡＮ分配ユニットに結合される。第１の通信セグメントを介し、標準的なＣＡＮプロトコルを基にした第１のＣＡＮプロトコルに基づいて、データ通信が実行される。第２の通信セグメントを介し、標準的なプロトコルとは異なる第２のＣＡＮプロトコルに基づいて、データ通信が実行される。
【００１０】
本発明によれば、ＣＡＮ通信システムが提供される。厳密にいえば、このＣＡＮ通信システムは、バスシステムを使用可能にするものではなく、ポイントツーポイントの接続または通信を可能にするものである。それによって、ＣＡＮプロトコルを修正または拡張するための設備が提供され得る。
【００１１】
本発明の一態様によれば、第２のＣＡＮプロトコルを用いることにより、着信肯定応答信号を遅延させることが可能となる。このことは、本発明によれば、本発明による通信システムがポイントツーポイント接続を保証するという点で可能となる。ＣＡＮ分配ユニットは、一方が、ＣＡＮノードに結合され、もう一方が、ＣＡＮノードに結合された他のＣＡＮ分配ユニットに結合される。よって、第１のＣＡＮノードから第２のＣＡＮノードへの通信は、第１のＣＡＮノードから第１のＣＡＮ分配ユニットへ、第１のＣＡＮ分配ユニットから第２のＣＡＮ分配ユニットへ、そして第２のＣＡＮ分配ユニットから第２のＣＡＮノードに至るものとなる。こうしたポイントツーポイント接続により、バスシステムの場合に発生し得るような、複数のＣＡＮノードが同時に接続にアクセスするということが起きないように保証することができる。
【００１２】
本発明によれば、ＣＡＮノードとＣＡＮ分配ノードの間の接続は、ダイレクトポイントツーポイント接続である。第２の通信セグメントによって相互に結合された２つのＣＡＮ分配ユニット間の接続も、同様にポイントツーポイント接続である。本発明による利点は、特に、遠距離に及ぶ２つのＣＡＮノード間での通信を可能にする、ポイントツーポイント接続を用いることによって達成され得る。さらに、本発明による通信システムは、各ポイントツーポイント接続または通信システム内の各回線もしくはセグメントが個別に検証可能となることにより、障害の発生箇所を確実かつ正確に突き止めることが可能になるという点で好都合である。さらに、本発明によれば、データ通信のボーレートを、通信回線またはポイントツーポイント接続ごとに別々に設定することができる。風力タービンの各要素に結合されるノードはＣＡＮノードに相当するため、標準化されたモジュールを用いて通信することができる。よって、このタイプの通信モジュールにかかる価格は、専用の通信モジュールの場合よりも低くなる。
【００１３】
分配ユニットは、インターフェイスの役割を果たし、第１のＣＡＮプロトコルに基づいた通信だけでなく、第２のＣＡＮプロトコルに基づいた通信を行うことも可能である。ＣＡＮノードとの通信は、第１のＣＡＮプロトコルに基づいて実装することが可能であり、他の分配ユニットとの通信は、第２のＣＡＮプロトコルを介して実装することが可能である。第２のＣＡＮプロトコルは、第１のＣＡＮプロトコルよりも遠距離かつ高速のデータ通信を可能にする。第１のＣＡＮプロトコルは、ＩＳＯ  １１８９８による標準的なＣＡＮプロトコルに基づくものとなり得る。
【００１４】
本発明の一態様によれば、第１の通信セグメントは、任意選択でＣＡＮバスとして設計することができる。
【００１５】
本発明の一態様によれば、通信バスまたは通信システムが、風力タービン内でＣＡＮ通信システムとして実装され、さらに、風力タービン環境に適合される。このとき、たとえば、風力タービンのタワーの高さが１００ｍを超える可能性があることも考慮しなくてはならない。さらに、たとえば、風力タービンのロータブレードの長さも、５０ｍを超える場合がある。本発明による通信システムでは、バスアービトレーションおよび送信順序も確実に管理できなくてはならない。
【００１６】
風力タービンのサイズが大きいことや、ＣＡＮ通信システムに接続される電気的または電子的なユニットの各々の配置の違いにより、ＣＡＮ通信システムに多重アクセスがなされた場合に、エラーフレームが発生するような状況が生じる場合がある。これは、サイズが大きいＣＡＮ通信システムにおける信号の通過時間同士の好ましくない相互影響や、複数の関連要素の非同期アクセスが原因で発生し得る。これは、特に、バンドルの最初のフレームに続き、さまざまな関連要素のフレームが無作為にバンドリングされる場合に発生し得る。通信システムのサイズが巨大になればなるほど、こうしたエラーフレームの発生も増え得る。同様に、エラーフレームの数は、通信システムを利用するほど増える。
【００１７】
本発明の一態様によれば、風力タービンが、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）通信システムを備える。このシステムは、ＣＡＮ通信システムの通信構造を、個々のポイントツーポイント接続へと細分化する。ＣＡＮ通信は、ＩＳＯ  １１８９８規格において、短い通信セグメント向けに行われる。長い通信セグメントには、標準的なＩＳＯ  １１８９８のプロトコルとは異なるプロトコルが使用される。長い通信セグメント上には遠距離のポイントツーポイント接続が作成されるため、標準的なＣＡＮプロトコル（ＩＳＯ  １１８９８）を簡単に適合させることができる。適合されたプロトコルは、各ポイントツーポイント光接続において、ＩＳＯ  １１８９８による標準プロトコルとの下位互換性を有する。
【００１８】
１つの長いセグメントは、本発明の一態様に従って、光学的に設計される。適合されたプロトコルは、関連する両方のＣＡＮ分配ユニットが着信肯定応答信号の遅延を許容するという点で、標準的なＩＳＯ  １１８９８のプロトコルとは異なる。許容される遅延は、遠隔局によって反映されるＣＡＮデータの通過時間を介して事前定義することが可能である。標準化された電気的接続とは対照的に、ここでは送信回線と受信回線の間に結合がないため、光学的な送信において、ＣＡＮデータの明示的な反映は好都合である。したがって、ＣＡＮ分配ユニットのうちの１つにおいて光学的にアクセス可能なすべてのＣＡＮ通信セグメントは、遠隔局がプロトコルの拡張をサポートしている場合、長いセグメントとして設計することができる。ただし、こうしたことは、遠隔局が従来のＣＡＮノードとして設計されている場合には機能しない。
【００１９】
よって、ＣＡＮ通信システムを介して相互通信する複数のＣＡＮノードを備えたＣＡＮ通信システムが、風力タービンに提供される。ＣＡＮ通信システムは、複数のＣＡＮ分配ユニットを備える。これらのＣＡＮ分配ユニットは、第１の通信セグメントを介してＣＡＮノードに結合されるとともに、第２の通信セグメントを介して別のＣＡＮ分配ユニットに結合される。標準的なＣＡＮプロトコルに基づくデータ通信は、第１の通信セグメントを介して行われる。第２の通信セグメントを介し、標準的なＣＡＮプロトコルとは異なるプロトコルに基づいて、データ通信が実行される。
【００２０】
本発明の一態様によれば、第２の通信セグメントの長さが、第１の通信セグメントの長さよりも実質的に長いものとなる。
【００２１】
本発明の別の態様によれば、第２の通信セグメントは、光接続として設計される。すなわち、第２の通信セグメントを介して、光学的にデータ通信が実行される。
【００２２】
本発明の別の態様によれば、第２のＣＡＮプロトコルを用いることにより、着信肯定応答信号を遅延させることが可能となる。許容される遅延は、遠隔局によって反映されるＣＡＮデータの通過時間を介して決定することが可能である。
【００２３】
本発明によれば、データ送信におけるボーレートを高めることを可能にするために、「バス」サイズを仮想的に縮小することができるＣＡＮ通信システムが提供される。また、エラーフレームを回避するために、「バス」アクセスが分離される。さらに、ＣＡＮノードまたはＣＡＮ接続の利用を最適化することができる。各ＣＡＮノードの個々のボーレートについて、任意選択で許可することができる。さらなる利点として、障害分析を個々のバスセグメントに関して別個に実行できることが挙げられる。従来、配線障害は常にバス全体について示されていたため、障害診断には支障があり、有用性に悪影響を与えていた。
【００２４】
本発明によれば、接続されたＣＡＮノードのボーレート自動検出、ＣＡＮフレームの復号、肯定応答信号の生成、ＣＡＮフレームの符号化、および少なくとも１つのフレーム長を有する送受信バッファを可能にするための、ＣＡＮ分配ユニットが提供され得る。
【００２５】
本発明は、ＣＡＮ通信システムを介して相互に通信する、複数の電気的または電子的なユニットを備える風力タービンに関する。ＣＡＮバスは、ＩＳＯ  １１８９８において定義される、シリアルフィールドバスに相当する。
【００２６】
本発明の一態様によれば、本発明によるＣＡＮバスは、マルチマスタバスとして設計可能であり、各関連要素は、定義された機構に従って、このバスを個別に使用することが許可される。電気的に行われる限り、送信は、特性インピーダンスが９５から１４０オームの撚り対線を介して行われる。バスには、ＣＳＭＡ／ＣＲ（搬送波感知多重アクセス／衝突検出解消）方式によって動作するアービトレーションを用いてアクセスされる。この方式により、多重アクセスまたは潜在的な衝突は、優先度に基づく機構を用いて解消される。ビット送信速度は、定まった方法で定義されることはなく、バスのサイズおよびそれに基づく信号送信時間によって決定され得る。フレーム単位の受信確認（肯定応答）は、ビットウィンドウ（肯定応答スロット）内で行うことができる。ＣＡＮバス上のデータ送信は、ＯＳＩ（Ｏｐｅｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｍｏｄｅｌ）のレイヤ１および２に従って定義される。風力タービン内のＣＡＮノード間の潜在的な事実上の差異のため、すなわち、物理的なサイズや強力な雑音フィールドのため、ＣＡＮバスは、基本的には光ＣＡＮバスとして設計されることが好ましい。強力な電気的かつ磁気的な雑音フィールドのため、送信が電気的に行われる限り、ビット誤り率は高まることが予想される。この目的のために、ビット送信レートの低減が可能である。
【００２７】
さらなる設計は、従属請求項の主題である。
【００２８】
本発明の利点および例示的な実施形態は、図面を参照しながら以下に詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による、風力タービンを示す概略図である。
【図２】第１の例示的な実施形態による、風力タービン内のＣＡＮバスを示す概略図である。
【図３】第１の例示的な実施形態による、風力タービン内のシステムアーキテクチャを示す概略図である。
【図４】第１の例示的な実施形態による、ＣＡＮ通信システムのセクションを示す概略ブロック図である。
【図５】第３の例示的な実施形態による、ＣＡＮ分配ユニットを示す概略ブロック図である。
【図６】本発明の第４の例示的な実施形態による、ＣＡＮ分配ユニット内のボーレートおよびフレーム検出を示すブロック図である。
【図７】第４の例示的な実施形態による、ＣＡＮ分配ユニット内のフレーム検出を示す概略ブロック図である。
【図８】第４の例示的な実施形態による、ＣＡＮ分配ユニット内の送信ユニットを示す概略ブロック図である。
【図９】第４の例示的な実施形態による、ＣＡＮ分配ユニット内のエラー検出ユニットを示すブロック図である。
【図１０】第５の例示的な実施形態による、ＣＡＮ分配ユニット内の一部を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、本発明による、風力タービンを示す概略図である。風力タービン１００は、タワー１０２と、タワー１０２にあるナセル１０４とを備える。タワー１０２は、タワー１０２を形成するために積み重ねられた、複数のタワーセグメントを備え得る。ナセル１０４には、３つのロータブレード２００と１つのスピナ１１０とを有する、空力ロータ１０６が設けられる。風力タービンの運転時には、空力ロータ１０６は風力によって回転運動を行い、それにより、空力ロータに直接的または間接的に結合された発電機のロータまたは巻線（ｗｉｎｄｉｎｇ）も回転する。発電機はナセル１０４内に配置され、電気エネルギを生成する。ロータブレード２００のピッチ角は、各ロータブレードのロータブレード翼根部にあるピッチモータによって修正することが可能である。
【００３１】
図２は、第１の例示的な実施形態による、風力タービン内のＣＡＮ通信システムを示す概略図である。本発明による通信システム１０００は、複数のＣＡＮノード１１００を備える。どのＣＡＮノード１１００も、第１の通信セグメント１３００を介して、ＣＡＮ分配ユニット１２００と結合されている。ＣＡＮノードは、風力タービン１００の電気的または電子的な構成要素１００１と結合可能である。各ＣＡＮ分配ユニット１２００は、第２の通信セグメント１４００を介して結合されている。第１の通信セグメント１３００は、距離の短い通信セグメントであり、電気的または光学的な通信セグメントとして設計することができる。ＣＡＮノード１１００とＣＡＮ分配ユニット１２００の間の通信は、第１のＣＡＮプロトコルを介して、第１の通信セグメント上で行われ得る。第１のＣＡＮプロトコルは、ＩＳＯ  １１８９８による標準的なＣＡＮプロトコルに相当し得る。第２の通信セグメント１４００（光接続として設計することが好ましい）上では、第２のＣＡＮプロトコルに従ってデータ通信を行うことができる。第２のＣＡＮプロトコルは、サイズが大きくても高められた／高いデータ送信レートを利用できるように、標準的なプロトコルに対応せず、修正された標準型ＣＡＮプロトコルに対応する。
【００３２】
本発明による通信システムでは、電気的な送信の場合、各関連要素間でのデータ送信は、差動送信方法によって行われる。システムは半二重モードで動作するため、送信は回線上で一方向にしか行われない。光学的な送信の場合、送信機能（Ｔｘ）と受信機能（Ｒｘ）を分離して送信が行われる。送信機はバスを監視することにより、送信されたデータを検証するとともに、より優先度の高い別の関連要素が、そのバスにフレームを送信しているかどうかを検知する。より優先度の高いフレームがバス上に存在する状態となれば、送信を試みていたその関連要素は、そのデータを保留し、より優先度の高いフレームを有する別の関連要素のデータを優先しなくてはならない。一関連要素として、ＣＡＮノードの各々は、バスに空きが生まれ、より優先度の高いフレームをバスに送信している関連要素がなくなるまで、そのデータを保留することができる。このことは、ＣＡＮノードとＣＡＮ分配ユニットの間の、第１の通信セグメントにおける通信に当てはまる。第１の通信セグメントは、ＣＡＮバスとして設計することが可能である。
【００３３】
図３は、第１の例示的な実施形態による、風力タービン内のシステムアーキテクチャを示す概略図である。図３には、風力タービンのタワー向けとなるＣＡＮ分配ユニット１２０１、風力タービンのナセル向けとなるＣＡＮ分配ユニット１２０２、風力タービンのナセルの光分配器としてのＣＡＮ分配ユニット１２０３、および風力タービンのロータ用光分配器としてのＣＡＮ分配ユニット１２０４が示されている。各ＣＡＮ分配ユニット１２０１〜１２０４の間の通信は、第２の通信セグメント１４００を介して行われるため、第２のＣＡＮプロトコルに従っての通信となる。タワー向けとなる制御ユニット１１０２は、タワー向けとなるＣＡＮ分配ユニット１２０１と、第１の通信セグメント１３００を介して結合され得る。ナセル向けとなる制御ユニット１１０１は、ナセル向けとなるＣＡＮ分配ユニット１２０２と、第１の通信セグメント１３００を介して結合され得る。整流器制御ユニット１１０３は、ナセル向けとなるＣＡＮ分配ユニット１２０２と、第１の通信セグメント１３００を介して結合され得る。本発明によれば、ＣＡＮ通信システムに接続されたユニットによって送信されたすべてのフレームは、ＣＡＮ分配ユニットのうちの１つを介して転送される。よって、ＣＡＮ分配ユニットは、他のＣＡＮ分配ユニットとの通信だけでなく、各ＣＡＮ分配ユニットに直接接続された制御ユニットとの通信も担う。
【００３４】
図４は、第１の例示的な実施形態による、ＣＡＮ通信システムのセクションを示す概略ブロック図である。ＣＡＮノード１１００は、第１のＣＡＮ通信セグメント１３００を介して、ＣＡＮ分配ユニット１２００に結合される。第１の通信セグメント１３００は、送信回線Ｔｘおよび受信回線Ｒｘを備え得る。ＣＡＮノード１１００は、ＣＡＮノードコントローラ１１１０と、電気的送受信機１１４０、または（光）送信機１１２０および（光）受信機１１３０とを備え得る。ＣＡＮ分配ユニット１２００は、たとえば、電気的送受信機１２２０を有する、または、（光）受信機１２４０および（光）送信機１２２０を有する、インターフェイスユニット１２１０を備え得る。さらに、ＣＡＮ分配ユニット１２００は、切り換えユニット１２３０と、エラー検出および処理ユニット１２６０とを備える。入力段として機能することが可能な本発明によるＣＡＮ分配ユニット１２１０により、接続されたＣＡＮノード１１００のボーレートの自動検出、ＣＡＮフレームの復号、肯定応答信号の生成、ＣＡＮフレームの符号化、肯定応答信号の生成、ＣＡＮフレームの符号化、および少なくとも１つのフレーム長を有する送受信バッファが提供され得る。
【００３５】
ＣＡＮノード１１００は、ＣＡＮノードコントローラ１１１０と、電気的送受信機１１４０、または代替として（光）送信機１１２０および（光）受信機１１３０とを備え得る。よって、ＣＡＮノード１１００は、光送受信機モジュールと電気的送受信機モジュールのどちらかを備え得る。光送信機１１２０および光受信機１１３０は、ＣＡＮ分配ユニット１２００が備える、光受信機１２４０および光送信機１２２０と通信する。ＣＡＮノード１１００の電気的送受信機１１４０は、電気配線１３０１、１３０２を介して、ＣＡＮ分配ユニット１２００内の電気的送受信機１２２０と通信する。光受信機１２４０および光送信機１２５０は、電気的受信回線ｅＲｘおよび電気的送信回線ｅＴｘを介して、インターフェイスユニット１２１０と通信する。
【００３６】
したがって、電気的送受信機１２２０は、電気的受信回線ｅＲｘおよび電気的送信回線ｅＴｘを介して、インターフェイスユニット１２１０と通信する。
【００３７】
本発明の一態様によれば、第２のＣＡＮプロトコルによる通信は、第２のＣＡＮプロトコルによる通信を可能にするＣＡＮ分配ユニットが遠隔局内に同様に設置されている場合に、行うことが可能となる。
【００３８】
図５は、第３の例示的な実施形態による、ＣＡＮ分配ユニットを示す概略ブロック図である。本発明によれば、送信機および受信機は、ＣＡＮ分配ユニット１２００の入力および／または出力に位置するインターフェイスユニット１２１０に統合されてもよい。対応するインターフェイス入力ユニット１２１０は、エッジ検出器１２１１、フレーム検出器１２１２、送信バッファ１２１３、ボーレートジェネレータ１２１４、肯定応答発生器１２１５、フレームエンコーダ１２１６、および送信バッファ１２１７を備え得る。切り換えユニット１２３０は、優先度制御ユニット１２３１、状態制御ユニット１２３２、およびフロー制御ユニット１２３３を備え得る。
【００３９】
インターフェイス１２１０は、フレーム検出ユニット１２１２、ボーレート検出ユニット１２１４ａ、ボーレートジェネレータ１２１４、アービトレーションユニット１２１８、送信バッファ、および送信制御ユニット１２１９を備え得る。本発明の一態様によれば、インターフェイスの管理に対する分散手法が提供される。フレーム検出ユニット１２１２によって検出された入力フレームは、送信バッファ１２１９へと直接コピーされる。フレームの優先度は、送信バッファ１２１９内で決定することが可能であり、かつ対応するように接続された関連要素へと通信することが可能である。引き続き送信されたフレームは、肯定応答信号が送信された場合にのみ送信される。完全なフレームを格納可能なバッファは、入力バッファとして十分なものである。受信したフレームが送信バッファに直接転送されるため、入力ユニットは、より迅速に動作することができる。送信制御ユニット１２１９では、フレームの優先度を決定するために、フレーム内で識別子を読み取ることができる。
【００４０】
図６は、本発明の第２の例示的な実施形態による、ＣＡＮ分配ユニット内のボーレートおよびフレーム検出を示すブロック図である。図６には、クロックパルス処理およびクロックパルス分配のみが示されている。データフローは大幅に捨象されている。着信信号は、ボーレート検出ユニット１２１４ａにおいて分析される。新たなクロックパルスは、ボーレートジェネレータ１２１４内で、分析結果に基づいて合成される。フレーム検出ユニット１２１２は、合成されたクロックパルスを用いて制御される。入力フレームは、アービトレーションユニット１２１８にフィードされる。入力フレームは、フレーム検出ユニット１２１２において検出される。フレームのボーレートは、ボーレート検出ユニット１２１４ａにおいて決定される。特に、バスの第２のセグメント上の（すなわち、たとえば光接続の）ボーレートを、ボーレート検出ユニット１２１４ａにおいて検出することができる。受信回線と送信回線のサンプリングのために、ボーレートジェネレータ１２１２では、２つのクロックパルスが生成される。ボーレートが検出され、クロックパルスが生成された後は、ボークロックを用いてフレームの有用なデータを定義するために、フレーム検出ユニット１２１２を始動させることができる。
【００４１】
フレームが成功裏に検出された場合、送信機は、そのフレームを有効なフレームとしてマークするために、肯定応答信号を送信することができる。次いで、この情報は、接続されている関連要素に転送することができる。
【００４２】
図７は、第２の例示的な実施形態による、ＣＡＮ分配ユニット内のフレーム検出を示す概略ブロック図である。フレーム検出ユニット１２１２は、スタッフビットフィルタ１２１２ａ、第１のステートマシン１２１２ｂ、および第２のステートマシン１２１２ｃを備える。フレームは入力回線Ｒｘを介して受信され、また、肯定応答信号Ａｃｋは、フレームが成功裏に受信された場合、送信回線Ｔｘを介して送信することができる。本発明によるフレーム検出ユニット１２１２は、ＣＡＮ  ２．０Ａによるフレームだけでなく、ＣＡＮ  ２．０Ｂによるフレームも検出することができる。スタッフビットフィルタ１２１２ａは、データストリーム内に存在するスタッフビットのために設けられる。フレーム検出は、フレーム検出の開始前にこれらのスタッフビットを除去することで、より単純な設計にすることができる。さらに、フレーム検出ユニット１２１２は、検出したフレームを別の接続へと転送するように設計される。このことは、第２のステートマシンと、フレーム検出ユニット１２１２および受信バッファ１２１３の間に設けられた内部バスとによって行われる。第１のステートマシン１２１２ｂは、出力信号として、第１のステートマシンから第２のステートマシンへと送信されている、フレームエラーＦＥ、アクティブフレームＦＡ、フレームデータＦＤ、および有効フレームＦＧを持ち得る。出力信号であるフレームエラーＦＥおよびフレームアクティブＦＡは出力することが可能である。
【００４３】
図８は、第３の例示的な実施形態による、ＣＡＮ分配ユニット内の送信ユニットを示す概略ブロック図である。送信ユニット１２１９のステートマシンＦＳＭ  Ｉは、切り換えユニット１２３０によって分配されたフレームを受信し、また、それらのフレームを、その優先度に応じて並べ替えることが可能である。受信したフレームは、バッファ１２１７ｂに一時的に記憶することが可能である。先入れ先出し（Ｆｉｒｓｔ−Ｉｎ−Ｆｉｒｓｔ−Ｏｕｔ）メモリ１２１７ｄは、メモリ１２１７ｂ内のフレームを管理する役割を果たす。ステートマシンＦＳＭ  ＩＩ  １２１７ｃは、どのフレームが最も優先度が高いかチェックし、優先度の最も高いフレームを、出力ステートマシンＦＳＭ  ＩＩＩ  １２１６ａに送信する。ステートマシンＦＳＭ  ＩＶは、送信処理を監視し、その処理が成功すれば、バッファ１２１７ｄからフレームを削除する。それ以外の場合、送信処理を繰り返すことができる。ステートマシン１２１９ａは、フレーム検出ユニット１２１２からデータを受信し、また、バッファ１２１９ｂにデータを一時的に記憶することができる。別のステートマシン１２１９ｃは、バッファ１２１９ｂに記憶されたフレームの優先度を判断し、優先度の最も高いフレームをバッファ１２１９ｂから読み取る。ステートマシン１２１９ｄは、バッファから抽出されたフレームの確実な送信を担うものである。
【００４４】
図９は、第４の例示的な実施形態による、ＣＡＮ分配ユニット内のエラー検出ユニットを示すブロック図である。特に、ＣＡＮ分配ユニットにおけるエラーの検出および処理について以下で説明する。アービトレーションユニット１２１８は、受信回線Ｒｘからフレームを受信する。これらのデータはフレーム検出ユニット１２１２に転送され、フレーム検出ユニット１２１２は、肯定応答信号Ａｃｋをアービトレーションユニット１２１８に返す。フレームはフレーム検出ユニット１２１２において検出され、エラーＦが存在していれば、そのフレームはエラーユニット１２１８ａに送信される。次いで、エラーユニット１２１８ａは、否定応答信号ｋＡｃｋをフレーム検出ユニット１２１２へと送信する。否定応答信号ｋＡｃｋを用いることにより、肯定応答信号Ａｃｋが送信されないようにする。その後、エラーユニット１２１８ａは、「関連要素なし」という情報ｋＴをボーレート検出に送信し、ボーレート検出は、ポート無効化信号ＰＡを、フレーム検出ユニット１２１２および送信ユニット１２１９に送信する。さらに、エラーユニット１２１８ｋは、送信停止信号ＳＳまたは送信繰り返し信号ＳＷを送信する。考えられるエラーとしては、ビットエラー、スタッフビットエラー、ＣＲＣエラー、形式エラー、または肯定応答エラーが挙げられる。アービトレーション中に発生するビットエラーは、アービトレーションユニット１２１８において検出され、この情報は、エラーユニット１２１８ａに転送される。その結果、エラーユニット１２１８ａは、送信処理を中止する。フレームの受信中であれば、エラーユニット１２１８ａは、否定応答信号ｋＡｃｋが返送されることを保証する。ＣＲＤサムにおいてエラーが発生した場合、これについて、フレーム検出ユニット１２１２からエラーユニット１２１８へと転送することが可能である。
【００４５】
図１０は、第５の例示的な実施形態による、ＣＡＮ分配ユニット内の一部を示すブロック図である。本発明の例示的な一実施形態によれば、フレーム検出ユニット１２１２、ボーレート検出ユニット１２１４ａ、ボーレートジェネレータ１２１４、アービトレーションユニット１２１８、および送信制御ユニット１２１９が提供される。さらに、エラーユニット１２１８ａ、およびＬＥＤ制御ユニット１２１８ｂを提供することが可能である。
【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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