(57)【要約】  【課題】本発明の課題は、フロントエンド計算機が１つまたは複数のコミュニケーションチャネルを介してＴＴイーサネットメッセージでコミュニケーションする分散型リアルタイムコンピュータシステムにおいて、市販のイーサネットコントローラを使用した場合の利用データ効率と安全性の改善を実現することを目的とする。  【解決手段】この目的を達成するために、メッセージのフロントエンド計算機送信時点（ＫＮＳＺＰＫＴ）とネットワーク送信時点（ＮＷＳＺＰＫＴ）とが区別される。送信するフロントエンド計算機のクロックによって解釈されるＫＮＳＺＰＫＴは、どんな場合であっても（すなわち、フロントエンド計算機およびＴＴスターカプラのクロックが精度間隔の限界にある場合であっても）、ＴＴスターカプラ内のクロックによって解釈されるＮＷＳＺＰＫＴにおいてメッセージの開始がＴＴスターカプラに届くように、ＮＷＳＺＰＫＴよりも十分前である必要がある。本発明によると、フロントエンド計算機から届いたＴＴイーサネットメッセージが、ＮＷＳＺＰＫＴまでずっとＴＴスターカプラのインテリジェントポート内で遅延され、それによって、正確にＮＷＳＺＰＫＴにおいてＴＴネットワークに送信され得るように、ＴＴスターカプラを変更することが提案される。  【選択図】  図３
2010524364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のフロントエンド計算機（１１１、１１２、１１３）から成る分散型リアルタイムシステムにおいてＴＴイーサネットメッセージを伝送するためのコミュニケーション方法であって、各フロントエンド計算機は、少なくとも１つのイーサネットコントローラを有しており、該イーサネットコントローラは、データ線を介して、フロントエンド計算機に一義的に対応するＴＴスターカプラ（１０１）のポート（１２１、１２２、１２３）に直接接続されており、複数のＴＴスターカプラは、１つまたは複数のデータ線（１００）を介して互いに直接または間接的に接続されていてもよく、それによって、完結したＴＴネットワークを構成している、方法において、
各ＴＴイーサネットメッセージには、スケジューラによってアプリオリにネットワーク送信時点（３０９）が割り当てられ、ＴＴスターカプラのポート（１２１）は、自身のクロックがこのＴＴイーサネットメッセージタイプのための次のネットワーク送信時点に達するまでずっと、フロントエンド計算機（１１１）に届いたＴＴイーサネットメッセージを遅延させ、ポート（１２１）は、このＴＴイーサネットメッセージを、正確にこのネットワーク送信時点に、または、このネットワーク送信時点の開始から上限のある正確な時間間隔の間に、ＴＴネットワークに送信することを特徴とする、コミュニケーション方法。
【請求項２】
請求項１に記載のコミュニケーション方法において、
ＴＴイーサネットメッセージタイプには、スケジューラによってアプリオリに、周期的なフロントエンド計算機送信時点（３０８）が割り当てられ、このフロントエンド計算機送信時点は、送信するフロントエンド計算機のクロックによって解釈されるとともに、フロントエンド計算機によって計画されたＴＴスターカプラの対応のポートへのメッセージの送信時点を決定し、フロントエンド計算機送信時点とネットワーク送信時点との間の間隔は、フロントエンド計算機とＴＴスターカプラのクロックの間のクロック同期プラスメッセージの最初のビットの伝送の時間と場合によっては行われる自立したＴＴスターカプラポート内のＴＴイーサネットメッセージの前処理の時間との合計の二倍の精度よりも長く、それにより、メッセージの開始がＴＴネットワーク内への伝送のために、ネットワーク送信時点よりも十分前に準備され、結果として、ＴＴネットワーク内へのさらなる連続の伝送のために、すべてのメッセージが連続して時間どおりに提供されることを特徴とする、コミュニケーション方法。
【請求項３】
請求項１に記載のコミュニケーション方法において、
周期的なネットワーク送信時点（３０８）は、受信されたＴＴメッセージ内に含まれていることを特徴とする、コミュニケーション方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のコミュニケーション方法において、
周期的なフロントエンド計算機送信時点（３０９）は、ＴＴメッセージ内に含まれていることを特徴とする、コミュニケーション方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載のコミュニケーション方法において、
ＴＴスターカプラのインテリジェントポートは、別のＴＴイーサネットサービスフロントエンドから、このポートに対して予想されるＴＴメッセージのグローバル時間および時間領域において特定された属性を受信し、届いたＴＴメッセージがこのアプリオリに特定された属性に該当するかどうかを動的に検査することを特徴とする、コミュニケーション方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のコミュニケーション方法において、
ＴＴスターカプラのインテリジェントポートは、このポートに対して予想されるＴＴメッセージの、価値領域において特定された属性を、度といたＴＴメッセージがこのアプリオリに特定された属性に該当するかどうかという点について動的に検査することを特徴とする、コミュニケーション方法。
【請求項７】
請求項５または６に記載のコミュニケーション方法において、
ＴＴスターカプラのインテリジェントポートは、１つまたは複数の別個のＴＴイーサネットサービスフロントエンドから、受信するＴＴメッセージのグローバル時間および特定の属性を周期的に受信し、それにより、ＴＴスターカプラの一時的な故障の後の１つの周期の間に、ＴＴスターカプラが、エラー認識の実現のために必要なすべての状態情報を再び使用することができるようになることを特徴とする、コミュニケーション方法。
【請求項８】
請求項５ないし７のいずれか１項に記載のコミュニケーション方法において、
別個のＴＴイーサネットサービスフロントエンドが、ＴＴメッセージ属性を暗号化してＴＴスターカプラのポートに伝送することを特徴とする、コミュニケーション方法。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載のコミュニケーション方法において、
届いたメッセージが時間領域または価値領域における特定の属性の１つまたは複数を破壊する場合、ＴＴスターカプラのインテリジェントポートは、ＥＴイーサネットメッセージを、診断計算機に送信することを特徴とする、コミュニケーション方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載のコミュニケーション方法において、
ＴＴスターカプラ（１０１）は、グローバル時間を、ＴＴスターカプラに直接接続されているフロントエンド計算機（１２１、１２２、１２３）に周期的に転送することを特徴とする、コミュニケーション方法。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のコミュニケーション方法において、
ＴＴスターカプラのインテリジェントポートは、届いたＴＴメッセージを暗号化することを特徴とする、コミュニケーション方法。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のコミュニケーション方法において、
フロントエンド計算機に直接設けられている、ＴＴスターカプラのインテリジェントポートは、ネットワークから届いたＴＴメッセージの暗号を解読し、その後、メッセージがフロントエンド計算機に送信されることを特徴とする、コミュニケーション方法。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載のコミュニケーション方法において、
暗号化されたＴＴメッセージ内のＴＴメッセージの暗号化および解読の暗号化管理のために必要な情報が伝送されることを特徴とする、コミュニケーション方法。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のコミュニケーション方法において、
ＴＴスターカプラは、ＴＴメッセージの将来のネットワーク送信時点に関するアプリオリな知識に基づいて、ＴＴスターカプラとフロントエンド計算機との大のＴＴメッセージの伝送のために必要な伝送チャネルを、予想されるＴＴメッセージのために使用可能にすることを特徴とする、コミュニケーション方法。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれか１項に記載のコミュニケーション方法において、
周期的なＴＴメッセージと単発的なＴＴメッセージとが区別されることを特徴とする、コミュニケーション方法。
【請求項１６】
請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のコミュニケーション方法におけるＴＴメッセージの送信時点を計算する方法において、
第１の段階において、すべてのＴＴメッセージのネットワーク送信時点のための衝突のない時間計画が、ＴＴスターカプラクロックの良好な精度を考慮して計算され、第２の段階において、この時間計画に基づいて、フロントエンド計算機によって送信するＴＴメッセージのフロントエンド計算機送信時点が、それぞれのフロントエンド計算機の各自の精度とＴスターカプラのメッセージに対応するポート内のメッセージの場合によって行われる前処理とを考慮して、計算されることを特徴とする、方法。
【請求項１７】
ＴＴイーサネットサービスフロントエンド計算機において、
当該計算機は、請求項１６に記載の方法を動的にオンラインで行うことを特徴とする、ＴＴイーサネットサービスフロントエンド計算機。
【請求項１８】
請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のコミュニケーション方法におけるイーサネットメッセージの仲介のためのＴＴスターカプラであって、
当該ＴＴスターカプラは、中央スイッチ（１０２）と、複数のインテリジェントポート（１２１、１２２、１２３）とから成り、ポート（１２１、１２２、１２３）はそれぞれ、独自のＣＰＵおよびメモリを有する自立したインテリジェントサブシステムを有しており、このサブシステムは、届いたイーサネットメッセージを並行して処理するのに適していることを特徴とする、ＴＴスターカプラ。
【請求項１９】
請求項１８に記載のイーサネットメッセージの仲介のためのＴＴスターカプラであって、
ＴＴネットワークを形成するすべてのＴＴスターカプラのクロックが、高度に正確に同期されていることを特徴とする、ＴＴスターカプラ。
【請求項２０】
ＴＴイーサネットメッセージの仲介のためのＴＴスターカプラであって、
当該ＴＴスターカプラは、請求項１ないし１５に定義されている方法ステップの１つまたは複数を実行することを特徴とする、ＴＴスターカプラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のフロントエンド計算機から成る分散型リアルタイムシステムにおいてＴＴイーサネットメッセージを伝送するためのコミュニケーション方法であって、各フロントエンド計算機は、少なくとも１つのイーサネットコントローラを有しており、該イーサネットコントローラは、データ線を介して、フロントエンド計算機に一義的に対応するＴＴスターカプラのポートに直接接続されており、複数のＴＴスターカプラは、１つまたは複数のデータ線を介して互いに直接または間接的に接続されていてもよく、それによって、完結したＴＴネットワークを構成している、方法に関する。
【０００２】
本発明はさらに、上記のコミュニケーション方法におけるイーサネットメッセージの仲介のためのＴＴスターカプラにも関する。
【背景技術】
【０００３】
過去２０年にわたって、ＩＥＥＥイーサネット標準８０２．３［５］が普及したので、パーソナルコンピュータ分野のイーサネットコントローラのための既存の巨大なマーケットに起因してイーサネットに依拠するコミュニケーションシステムのコストが非常に低下した。このようなコスト面の理由から、イーサネットは、リアルタイムデータ処理においても次第に使用されるようになってきている。欧州特許ＥＰ１５１２２５４［４］では、拡張されたイーサネットシステム（以下においてＴＴ（タイムトリガされる）イーサネットと呼ばれる）における良好なリアルタイム特性を有する時間制御されたメッセージを伝送することができるようにするための方法が公開されている。
【０００４】
ＴＴイーサネット［４］において、２つのメッセージカテゴリーが区別される。すなわち、従来のイーサネットメッセージ（以下ではＥＴ（イベントトリガされる）メッセージと呼ばれる）と、新規のＴＴメッセージである。ＴＴメッセージの特徴は、このメッセージがイーサネットタイプフィールドにおいて、ＩＥＥＥのイーサネット標準管理機構によって認可された特定のビットサンプル（ビットサンプル８８ｄ７）を有しているということである［５］。ＥＴメッセージ（従来のイーサネットメッセージ）が時間的にコード化されてないオープンな環境に由来し、よって互いに時間的に衝突する可能性があるのに対して、ＴＴイーサネットでは、すべてのＴＴイーサネットは、アプリオリに規定された時間プランに対応して完結したＴＴネットワーク内部で相互に干渉することなく伝送され得る、ということが前提となっている。完結したＴＴネットワークは、１つまたは複数のスターカプラを介してコミュニケーションする複数のフロントエンド計算機から成る。
【０００５】
ＴＴイーサネット内のＴＴメッセージ伝送の利用データ効率［４］は、フロントエンド計算機内のＴＴイーサネットコントローラのクロック同期の精度ＩＩ［６］に大いに依存する。その理由は、２つのＴＴメッセージの間の時間間隔は、あらゆるＴＴメッセージ衝突を排除できるように、制度ＴＴの２倍よりも大きくなっている必要があるからである［２］。非常に正確なクロック同期、たとえば１μ秒の範囲のクロック同期は、ハードウェアサポート［１］を前提とする。このハードウェアサポートは、市販のイーサネットコントローラでは見出せないものである。クロック同期をソフトウェアで行う場合は、５０μ秒よりも良好な精度を実現する、すなわち、２つのＴＴイーサネットメッセージ間において少なくとも１００μ秒の時間間隔を計画し、それによってＴＴネットワーク内のＴＴメッセージの衝突を排除することが重要である。１００Ｍビット／秒イーサネットシステム内で複数のＴＴメッセージの伝送時間が１００μ秒よりもはるかに短いと仮定する場合、市販のイーサネットコントローラを使用した場合、利用データ効率は５０パーセントよりもはるかに低いものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】［１］ＵＳ５６９４５４２、１９８９年１２月１２日公開、A loosely coupled computer system with node synchronization for precision in real time
【特許文献２】［２］ＥＰ０６５８２５７、１９９６年１２月１８日公開、Kommunikationskontrolleinheit und Verfahren zur Uebermittlung von Nachrichten
【特許文献３】［３］ＥＰ１２２２５４２、２００３年４月１６日公開、Nachrichtenverteilereinheit mit integrierten Guardian
【特許文献４】［４］ＥＰ１５１２２５４、２００５年５月１０日、Zeitgesteuertes (Time-Triggered (TT)) Ethernet
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】［５］ＩＥＥＥ  イーサネット標準  ８０２．３、ＵＲＬ：http://standards.ieee.org
【非特許文献２】［６］Kopetz, H著、Real-Time Systems, Design Principles for Distributed Embedded Applications、１９９７年、ＩＳＢＮ：０−７９２３−９８９４−７、ボストン、Kluwer Academic Publishers
【非特許文献３】［７］クロック同期に関するＩＥＥＥ  標準１５８８、ＵＲＬ：http://standards.ieee.org
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、分散型リアルタイムコンピュータシステム内での利用データ率とデータ安全性を改善することである。この分散型リアルタイムコンピュータシステム内では、フロントエンド計算機が、時間制御されたイーサネットメッセージ、たとえばＥＰ１５１２２５４に公開されているようなメッセージによってコミュニケーションする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によると、上記課題は、各ＴＴイーサネットメッセージには、スケジューラによってアプリオリにネットワーク送信時点が割り当てられ、ＴＴスターカプラのポートは、自身のクロックがこのＴＴイーサネットメッセージタイプのための次のネットワーク送信時点に達するまでずっと、フロントエンド計算機に届いたＴＴイーサネットメッセージを遅延させ、ポートは、このＴＴイーサネットメッセージを、正確にこのネットワーク送信時点に、または、このネットワーク送信時点の開始から上限のある正確な時間間隔の間に、ＴＴネットワークに送信することによって解決する。
【００１０】
すなわち、メッセージのフロントエンド計算機送信時点（ＫＮＳＺＰＫＴ）とネットワーク送信時点（ＮＷＳＺＰＫＴ）とが区別される。本発明によると、フロントエンド計算機から届いたＴＴイーサネットメッセージが、ＮＷＳＺＰＫＴまでずっとＴＴスターカプラのインテリジェントポート内で遅延され、それによって、正確にＮＷＳＺＰＫＴにおいてＴＴネットワークに送信され得るように、ＴＴスターカプラを変更することが提案される。送信するフロントエンド計算機のクロックによって解釈されるＫＮＳＺＰＫＴは、どんな場合であっても（すなわち、フロントエンド計算機およびＴＴスターカプラのクロックが精度間隔［６］の限界にある場合であっても）、ＴＴスターカプラ内のクロックによって解釈されるＮＷＳＺＰＫＴにおいてメッセージの開始がＴＴスターカプラに届くように、ＮＷＳＺＰＫＴよりも十分前である必要がある。ＫＮＳＺＰＫＴとＮＷＳＺＰＫＴとの間の間隔において、ＴＴスターカプラのインテリジェントポートによって、届いたＴＴメッセージの時間的および言語的な検査を行い、それによって、エラー認識を改善することができる。フロントエンド計算機およびＴＴスターカプラは、２つの別個のフォールトコンテインメント領域を構成するので［７、３］、別個のＴＴスターカプラ内のメッセージの検査によって、偽造されたメッセージによるエラーの伝播の蓋然性を減少させることができる。さらに、ＴＴスターカプラのインテリジェントポートは、フロントエンドから届いたメッセージを暗号化し、それによって、ＴＴメッセージをネットワーク内で暗号化して伝送する。
【００１１】
さらなる有利な構成は、従属請求項に記載されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、以下の重要な経済的な利点が得られる。
【００１３】
ＴＴメッセージ伝送の利用データ効率は、ソフトウェアにおいてクロック同期が行われる市販のイーサネットコントローラを使用する場合にも、９０パーセント以上に高められ得る。
【００１４】
ＴＴスターカプラのインテリジェントポート内のＴＴメッセージの検査は、エラー伝播の蓋然性を減少させ、診断の負担を軽減する。
【００１５】
ＴＴスターカプラのインテリジェントポート内のメッセージの暗号化は、リアルタイムシステムの安全性を高め、その際、アプリケーション計算機に追加の負荷をかけることがない。
【００１６】
従来のイーサネットのコントローラを、ＴＴメッセージおよびＥＴメッセージの伝送のためのハードウェアで、変更なしで使用することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下の段落では、新規な方法の実施形態を、ＴＴスターカプラによって接続されている３つのフロントエンド計算機を備える可能な一例に基づいて示す。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ＴＴスターカプラを有する分散型コンピュータシステムの構成を示す図である。
【図２】メッセージの送信時点を示す図である。
【図３】ＴＴイーサネットメッセージの構成を示す図である。
【００１９】
図１は、ＴＴスターカプラ１０１を備える分散型コンピュータシステムを示す。このコンピュータシステムは、３つのフロントエンド計算機１１１、１１２、１１３から成る。これらフロントエンド計算機は、ＴＴスターカプラ１０１に双方向性のケーブルを介して接続されている。ＴＴスターカプラ１０１は、ケーブル１００を介してさらなるＴＴスターカプラに接続されてもよく、その場合、時間管理（ＴＴ）ネットワークの一部となる。この時間管理（ＴＴ）ネットワークは、複数のＴＴスターカプラから成る。ひとつのＴＴネットワークを構成するすべてのＴＴスターカプラのクロックが、高精度の共通のタイムベース（１μ秒よりも優れている）[６]を有していることが想定される。ＴＴスターカプラ１０１は、３つのインテリジェントポート１２１、１２２、１２３から成る。これらインテリジェントポートは、本来のイーサネットスイッチ１０２を介して、メッセージを交換することができる。インテリジェントポート１２１、１２２、１２３はそれぞれ、自立した処理容量を有するので、メッセージを並行して受信しポートで同時に処理することができる。たとえば、各ポートが、メッセージを処理するためのローカルメモリを備える独自のコンピュータを有していてもよい。フロントエンド計算機のうちの１つ、たとえばフロントエンド計算機１１１は、対応のポート１２１に届いたＴＴ−イーサネットメッセージを、このメッセージタイプのための次の周期に再び行われるネットワーク送信時点（ＮＷＳＺＰＫＴ）が来るまで、ずっと遅延させる。ＴＴイーサネット［４］において、メッセージタイプは、ＴＴネットワーク内のフロントエンド計算機の周期的な送信時点によって一義的に決定される。これに対して、本発明によると、ＴＴメッセージタイプは、メッセージの周期的なネットワーク送信時点（ＮＷＳＺＰＫＴ）によって一義的に決定される。
【００２０】
図２には、フロントエンド計算機１１１およびポート１２１によってメッセージを送信する場合の周期のサイクル描写で示した、周期的に時間管理されたメッセージの送信の時間的経過が示されている。図２において、時間は時計回りに進む。インテリジェントポート１２１のネットワーク送信時点ＮＷＳＺＰＫＴ２０２（およびまた他のポート１２２、１２３の送信時点および接続線１００を介して接続されている、閉鎖されたＴＴネットワーク内の他のＴＴスターカプラのさらなるポートの送信時点）は、高精度のタイムベース［６］（１μ秒よりも正確な精度が対応のハードウェアサポートによって容易に達成可能である）に基づいているので、メッセージスケジューラは、閉鎖されたＴＴネットワーク内での衝突のないＴＴメッセージの伝送を、上記のタイムベースの精度で与えられる２つのメッセージ間の小さなスパンで行うことができ、それによって、ＴＴネットワーク内の高い利用データ率を実現することができる。ネットワーク送信時点ＮＷＳＺＰＫＴ２０２の決定後、ＫＮＳＺＰＫＴ２０１を決定するフロントエンド計算機によって、ＴＴメッセージの送信の時点が、計画の第２段階において行われる。ＫＮＳＺＰＫＴ２０１の解釈は、フロントエンド計算機のクロックによって行われるが、ネットワーク送信時点ＮＷＳＺＰＫＴ２０２の解釈はＴＴスターカプラのクロックによって行われるので、フロントエンド計算機とＴＴスターカプラの間のクロック同期の所与の精度を、フロントエンド計算機送信時点ＫＮＳＺＰＫＴ２０１の計画の際に考慮し、それによって、同期が最も悪い危機的状況においても、メッセージの開始がネットワーク送信時点ＮＷＳＺＰＫＴ２０２よりも時間どおりに先立って、ＴＴスターカプラのポートに到達するようにする必要がある。ＫＮＳＺＰＫＴとＮＷＳＺＰＫＴの時間間隔は、これらのクロック同期の二倍の精度［６］とメッセージの最初のビットおよび場合によって行われるＴＴカプラのポートでのメッセージの前処理の時間の合計よりも大きい必要がある。さらに、ポート内のメッセージの残りは、送信前に入手可能であり、それによってもう一度始まった送信工程が中断されることがないようになっていることが保証されていなくてはならない。
【００２１】
フロントエンド計算機のクロックがＴＴスターカプラのクロックに同期していない場合、ＫＮＳＺＰＫＴ２０１は任意のものである。この好ましくない場合において、フロントエンド計算機から届いたメッセージは、このメッセージタイプの次の周期的なＮＷＳＺＰＫＴ２０２に到達するまでずっと、ＴＴスターカプラのポート内で遅延される。単一のメッセージ周期の間に、同じＴＴメッセージタイプの複数のＴＴメッセージが届いた場合、診断コンピュータにエラー通知が生成され、さらなるＴＴメッセージが送られないようになる。なぜなら、明らかにエラーが発生しているからである。
【００２２】
ＴＴネットワークのＴＴスターカプラとフロントエンド計算機との間のクロック同期の到達可能な精度は、フロントエンド計算機内のクロック同期の種類に大いに依存する。なぜなら、ＴＴスターカプラはすべて対応のハードウェア支持された高精度のクロック同期を有していると想定されるからである。フロントエンド計算機においてクロック同期がソフトウェアによって実現されている場合、５０μ秒よりも正確な精度を達成することは困難な場合がある。フロントエンド計算機が、特別な同期ハードウェア、たとえばＩＥＥＥ１５５８標準［７］に対応するクロック同期ハードウェアを有している場合には、はるかに良好な精度を達成することができる。本発明は、したがって、市販されている様々なイーサネットコントロールを備える様々な品質の最終システムをサポートしており、その際に、ＴＴネットワーク内のＴＴイーサネットメッセージ伝送の利用データ効率を劣化させることはない。
【００２３】
ＴＴメッセージの属性、たとえばＫＮＳＺＰＫＴ２０１およびＮＷＳＺＰＫＴ２０２、および、場合によってはスターカプラによって検査されるメッセージの術部は、ＴＴメッセージの送信前に分かっていなくてはならない。これらの属性は、オフラインスケジューラによって静的に送信前に決定されていてもよいし、オンラインでＴＴイーサネットサービスフロントエンドによって、フロントエンド計算機からの要求に応じて、メッセージの送信の直前に動的に検出されてもよい。フロントエンド計算機は、標準ＥＴイーサネットを介して、メッセージを、ＴＴイーサネットサービスフロントエンドに要求し、新しいＴＴメッセージを動的に計画する。このようなＴＴイーサネットサービスフロントエンドは、他の任意のイーサネットフロント計算機と同様に、ＴＴスターカプラ１０１に接続されることができる。たとえば、図１において、フロントエンド１１３は、このようなＴイーサネットサービスフロントエンドであり得る。この発明の他の携帯においては、ＴＴイーサネットサービスフロントエンドは、ＴＴスターカプラ内に一体化されていてもよい。このようなＴＴイーサネットサービスフロントエンドは、正確な外部のタイムベースへのアクセスを、たとえばＧＰＳ送信機または電波時計を介して有している。この外部の時間を、ＴＴイーサンネットサービスフロントエンドは、対応のＴＴネットワーク内のイーサネットメッセージを介してすべてのＴＴスターカプラおよびフロントエンド計算機に対して分配することができる。時間の分配は、既存の標準に従って、たとえば、ＩＥＥＥ標準１５８８［５］にしたがって行われることができる。この標準は、すでにいくつかのマイクロ計算機のハードウェアによって支持されている。フロントエンド計算機がこのような同期標準を支持している場合、フロントエンド計算機のクロックの達成可能な良好な精度に起因して、ＫＮＳＺＰＫＴ２０１とＮＷＳＺＰＫＴ２０２との間の時間の間隔は小さいものに保持されることができ、したがって、リアルタイム情報の伝送の際の待ち時間が短縮されることができる。このようなハードウェアによるフロントエンド計算機内のクロック同期のサポートが存在しない場合には、長い伝送待ち時間を甘受しなければならない。
【００２４】
ＴＴイーサネットサービスフロントエンドが、すべてのＴＴメッセージのネットワーク送信時点ＮＷＳＺＰＫＴ２０２を、メッセージ伝送すべきすべてのＴＴスターカプラにアプリオリに送信する場合、ＴＴスターカプラはＴＴメッセージが届くよりも前にＴＴメッセージをＮＷＳＺＰＫＴで搬送するために必要な伝送チャネルを、ＥＴメッセージで使用されないように保持するか、あるいは対応して［４］使用されないように保持し、それによってＴＴメッセージをＮＷＳＺＰＫＴで送信することを、最小限の待ち時間で、予約済みの使用されていない配線を介して行うことができるようにする。スターカプラ内の遅延の際に数ビットのみである（これは、１００Ｍビット／秒であり、イーサネットシステムはわずか１μ秒の小さなフラクションのみ）このような最小限のメッセージ待ち時間は、たとえば、バスケーブルが複数のＴＴスターカプラの接続によってサポートされるべきでありＴＴメッセージの送達が複数のフロントエンド計算機において同時に行われることが重要であるような場合、複数のＴＴスターカプラを有しているシステム内では特に重要である。
【００２５】
ＴＴスターカプラの一時的な湖沼の後にグローバル時間、ＴＴメッセージのすべてのＮＷＳＺＰＫＴ、およびポートにおいて予想されるＴＴイーサネットのメッセージのエラー検出のために必要なすべての属性が、予め特定された復帰時間の間にＴＴスターカプラおよびＴＴスターカプラのインテリジェントポート１２１、１２２、１２３において再び生成されることを保証するために、グローバル時間およびＴＴメッセージ属性は、１つまたは複数のサービスフロントエンドによって周期的にＴＴスターカプラに送信される。ＴＴスターカプラ１０１は、グローバル時間を、自身に直接対応しているフロントエンド計算機１１１、１１２、１１３に対して周期的に転送し、それによって、フロントエンド計算機がグローバル時間に同期できるようにする。
【００２６】
分散型リアルタイムシステムにおいて、各フロントエンド計算機１１１、１１２および１１３とスターカプラ１０１は、１つのフォールトコンテインメントユニット（ＦＣＵ）を構成する。すなわち、エラーによる直接の結果（ソフトウェアまたはハードウェア）ことは、ＦＣＵの内部でのみ作用を持つということである。ＦＣＵは、間接的に、エラーのあるメッセージ（価値および時間の領域において）を介して、コミュニケーションシステムおよび他のフロントエンド計算機にネガティブに影響を及ぼす場合がある。エラーのあるＦＣＵは、したがって、隔離しなくてはならない。もし、フロントエンド計算機１１１、１１２、１１３のうちの１つにエラーがある場合、一般的に、エラーのあるフロントエンド計算機の挙動に関する例外が存在しない。エラーの隔離は、したがって、２つの独立したＦＣＵが存在していて、ひとつのＦＣＵ（たとえばフロントエンド計算機１１１）がエラーのある挙動を示している一方で、別個の第２のＦＣＵ（たとえばＴＴスターカプラ１０１）がこのエラーのある挙動を認識しエラーの伝播を阻止する場合にのみ可能である。本発明によると、信頼できる（trusted）ユニットと信頼できないユニットとが区別される。スターカプラ１０１およびＴＴイーサネットサービスフロントエンドが信頼できるものであり、フロントエンド計算機１１１、１１２、１１３は概して信頼できないものであると想定される。信頼できるスターカプラ１０１は、フロントエンド計算機１１１、１１２、１１３のエラーが、ハードウェアであれソフトウェアであれ、アクシデントであれ意図的なもの（セキュリティー損傷）であれ、エラーのないフロントエンド計算機のＴＴメッセージの伝送の時間挙動に対して影響を及ぼすおそれを阻止する。悪意のある（malicious）送信者が偽装されたＴＴメッセージ属性をＴＴスターカプラに送信するおそれを防止するために、このＴＴメッセージ属性は、ＴＴサービスフロントエンドによって、ＴＴスターカプラに対して暗号化して送信される。
【００２７】
インテリジェントポート１２１においてメッセージのさらなる前処理を行う場合、この前処理のＷＣＥT（Worst-Case-Execution-Time）をＫＮＳＺＰＫＴ２０１とＮＷＳＺＰＫＴ２０２との間の時間間隔の計画の際に考慮すべきである。このような前処理は、メッセージの内容をインテリジェントポート１２１内で暗号化するか、または、術部をメッセージの内容を介して検査し、それによって、フロントエンド計算機１１１によって引き起こされた、価値領域におけるエラーによるエラーの伝播の蓋然性を低減する、という内容である。さらに、メッセージの計画において、期待されている送信窓に、開始時点２１０および終了時点２１１をあらかじめ付与することができ、それによって、フロントエンド計算機１１１内の時間領域のエラーが、独立したＴＴスターカプラ１０１のポート１２１によって認識できるようにする。ポート１２１によってエラーが認識されると、ポート１２１は、ＥＴ診断メッセージを、診断計算機に送信する。フロントエンド計算機１１および対応のポート１２１は、２つの別個のフォールトコンテインメント領域に配置されているので、唯一のエラー原因がエラーを惹起し同時にエラー認識を行えないようにするということは起こり得ない。この理由によって、対応のインテリジェントポート１２１におけるフロントエンド計算機１１１による挙動の観察が、エラー認識の特に効果的なやり方となる［３］。
【００２８】
フロントエンド計算機に対応して設けられているインテリジェントポート、たとえばフロントエンド計算機１１１に関連するポート１２１は、送達されたＴＴメッセージを、ネットワーク内に送信する前に暗号化することができる。対応して、ポート１２１は、ネットワークによって暗号化されて送達されるすべてのメッセージを、フロントエンド計算機１１１に伝達する前に解読する必要がある。ＴＴメッセージの暗号化および解読のための暗号管理は、暗号化されたＥＴメッセージ内で行われる。
【００２９】
図３は、時間制御（ＴＴ）イーサネットメッセージの可能な構造を示している。イーサネット標準［５］において、エラー３０１〜３０５およびフィールド３１０〜３１２が予め決められている。ＩＥＥＥイーサネット標準管理との一致において、各イーサネットメッセージが世界的に一義的に同定することができるようにすべてのプロトコルに固有のＴＴイーサネットメッセージがタグタイプフィールド３０５においてビットサンプル８８ｄ７を有することが決定される。アプリケーションメッセージは、任意選択で、時間の観点からＴＴメッセージに表示されることもでき、よって、正確に決定された時間挙動を付与されることができる。このようなメッセージは、予め決定されたタグタイプフィールを含んでいる。図３には、たとえば、２バイトＴＴコントロールフィールド３０６が、可能ではあるが唯一絶対ではない本発明の実施形態において設定される。フィールド３０６の最初のバイトは、ＴＴメッセージのコントロール情報、たとえば、ＴＴメッセージが同期メッセージであるかどうかという情報を含む。ＴＴコントロールフィールド３０６内のさらなるビットによって、メッセージが周期的なＴＴメッセージであるか単発的なＴＴメッセージであるか否かが区別される。周期的なＴＴメッセージは、このＴＴメッセージタイプに対応する各周期において送信される。単発的なＴＴメッセージは、このＴＴメッセージタイプに対応する各周期に送信されるとは限らない。周期的なＴＴメッセージが受信機フロントエンドによって送信機フロントエンドの生存のしるしとして解釈されることができ、故障している場合には一時的または恒常的な送信故障を告知するのに対して、単発的なＴＴメッセージの場合にはこのような措置は行われない。
【００３０】
フィールド３０６の第２のバイトは、８バイトのユニット内で測定されたＴＴイーサネットメッセージの長さを含む。フィールド３０７、すなわち周期ＩＤは、グローバル時間における実際の周期の位置を１６ビットの水平線で決定する。フロントエンド計算機のクロックによって解釈されるＫＮＳＺＰＫＴ２０１は、フィールド３０７内に保持されている。ＴＴスターカプラのクロックによって解釈されるネットワーク送信時点ＮＷＳＺＰＫＴ２０２は、フィールド３０８内に保持されている。ＮＷＳＺＰＫＴは、ＩＴイーサネットメッセージタイプ、すなわちメッセージＩＤを一義的に決定する。すでに述べたように、スケジューラによってすべてのＴＴメッセージのネットワーク送信時点ＮＷＳＺＰＫＴ２０２は、所与のＴＴネットワーク内のＴＴメッセージ同士の衝突が起こるおそれがないように決定される必要がある。これに対して、複数のフロントエンド計算機が同じＫＮＳＺＰＫＴ２０１において、そのＴＴメッセージを自身の対応のＴＴスターカプラのポートに送信することが許されている。
【００３１】
最後に、要約すると、本発明の目的は、分散型リアルタイムコンピュータシステムにおいて、複数のフロント計算機が１つまたは複数のコミュニケーションチャネルを介してＴＴイーサネットメッセージによってコミュニケーションすることによって、市販のイーサネットコントローラによる管理における利用データ効率および安全性の改善を可能にすることである。この目的を達成するために、メッセージのフロントエンド計算機送信時間（ＫＮＳＺＰＫＴ）とネットワーク送信時点（ＮＷＳＺＰＫＴ）とを区別する。どんな場合であっても（すなわちフロントエンド計算機とＴＴスターカプラのクロックが精度インターバルの限界にあるような場合であっても）、ＴＴスターカプラ内のクロックによって解釈されるＮＷＳＺＰＫＴにおけるメッセージの開始が、ＴＴスターカプラに送達されるように、送信するフロントエンド計算機のクロックによって解釈されるＫＮＳＺＰＫＴは、ＮＷＳＺＰＫＴよりも前に発生していなくてはならない。フロントエンド計算機のうちの１つに送達されたメッセージが、ＮＷＳＺＰＫＴで正確にＴＴネットワークに送信できるように、ＮＷＳＺＰＫＴがくるまでＴＴスターカプラのインテリジェントポート内で遅延されることが提案される。
【００３２】
上述した本発明の具体的な実現形態は、本発明の複数の実現形態のうちの１つにすぎない。
【図１】
2010524364.tif 000003
【図２】
2010524364.tif 000004
【図３】
2010524364.tif 000005
【国際調査報告】
2010524364.tif 000006
2010524364.tif 000007
2010524364.tif 000008
2010524364.tif 000009
2010524364.tif 000010
2010524364.tif 000011
2010524364.tif 000012
2010524364.tif 000013