(57)【要約】      （修正有）【課題】  輸送手段用のローカル通信システムを提供する。【解決手段】  複数のステーションで構成され、送信すべきデータブロックが、少なくとも１つの受信ステーションに連続送信されるＮデータパケットに分割され、前記受信ステーションが、ＡＣＫメッセージによって第１のＮ−１メッセージの受信を常に個別に認識し、以前のメッセージのＡＣＫメッセージが受信された場合にのみ、送信ステーションがメッセージを送信するローカル通信システムに関する。少なくとも１つの受信ステーションは、少なくとも１つの送信ステーションに送信されるＡＣＫメッセージによって最後のメッセージの受信も認識し、少なくとも１つの送信ステーションは、メッセージの１つを送る前に、調整可能な遅延期間を計算し、計算された遅延期間（が経過した後にのみ、メッセージの各々を少なくとも１つの受信ステーションに送信する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の構造を有するメッセージフレームを表すメッセージ（Ｆ１〜ＦＮ）をデータバス（２）を介して交換するために互いに接続される複数のステーション（Ｓ１〜Ｓ６）を具備する輸送手段（１）用のローカル通信システム（１０）であって、
前記複数のステーション（Ｓ）の少なくとも１つが受信ステーション（ＥＳ）及び／又は送信ステーション（ＳＳ）として動作し、
前記少なくとも１つの送信ステーション（ＳＳ）が、送信すべきデータブロック（２０）を、所定のサイズを有するＮ個のデータフラグメント（３０）に分割し、該Ｎ個のデータフラグメントがメッセージ（Ｆ１〜ＦＮ）として前記少なくとも１つの受信ステーション（ＥＳ）に順次送信され、
前記少なくとも１つの受信ステーション（ＥＳ）が、前記送信ステーション（ＳＳ）に送られるＡＣＫメッセージ（ＡＣＫ１〜ＡＣＫＮ−１）によって前記最初のＮ−１番目のメッセージ（Ｆ１〜ＦＮ−１）の受信を常に個別に認識し、
直前のメッセージ（Ｆｎ−１）の前記ＡＣＫメッセージ（ＡＣＫｎ−１）が受信されたときにのみ、前記送信ステーション（ＳＳ）がメッセージ（Ｆｎ）を送るローカル通信システムにおいて、
前記少なくとも１つの受信ステーション（ＥＳ）が、前記少なくとも１つの送信ステーション（ＳＳ）に送信されるＡＣＫメッセージ（ＡＣＫＮ）によって前記最後のメッセージ（ＦＮ）の受信も認識し、
前記少なくとも１つの送信ステーション（ＳＳ）が、前記メッセージ（Ｆ１〜ＦＮ）の１つを送る前に、調整可能な遅延期間（Ｄ１〜ＤＮ）を計算し、該計算された遅延期間（Ｄ１〜ＤＮ）が経過した後にのみ、前記メッセージ（Ｆ１〜ＦＮ）の各々を前記少なくとも１つの受信ステーション（ＥＳ）に送信することを特徴とするローカル通信システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの送信ステーション（ＳＳ）が、前記メッセージ（Ｆ１〜ＦＮ）の１つを送信した後に、前記関連のＡＣＫメッセージ（ＡＣＫ１〜ＡＣＫＮ）を受信するために予め決定可能なオフ期間（Ｔ）待機し、前記関連の認識信号（ＡＣＫｎ）が前記所定のオフ期間（Ｔ）以内に現れることができなかった場合、前記予め決定可能なオフ期間（Ｔ）が経過した後に前記メッセージ（Ｆｎ）を再び送ることを特徴とする、請求項１に記載のローカル通信システム。
【請求項３】
前記繰り返しメッセージ（Ｆｎ）について前記ＡＣＫメッセージ（ＡＣＫｎ）が現れることが再びできなかった場合、前記送信ステーション（ＳＳ）が前記データブロック（３０）の送信を中断することを特徴とする、請求項２に記載のローカル通信システム。
【請求項４】
前記送信ステーション（ＳＳ）が、前記ＡＣＫメッセージ（ＡＣＫｎ）が現れることができなかった後、計算された受信機関連の不感期間（Ｗ）の整数倍を考慮しつつ、前記遅延時間（Ｄ（ｎ））を再計算することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のローカル通信システム。
【請求項５】
ランダム発生器が、関連のネットワークノードに応じて、好ましくは１〜１５の数字範囲内の前記整数倍を計算することを特徴とする、請求項４に記載のローカル通信システム。
【請求項６】
前記少なくとも１つの送信ステーションが、前記推定された不感時間（Ｗ）を一定の数値として決定することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のローカル通信システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの送信ステーション（ＳＳ）が、前記計算された不感時間（Ｗ）を、メッセージ（Ｆｎ）の送信と前記関連のＡＣＫメッセージ（ＡＣＫｎ）の引き続く受信との間に常に経過する予め決定可能な送信時間数のスライド平均として計算することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のローカル通信システム。
【請求項８】
前記少なくとも１つの送信ステーション（ＳＳ）が、前記最後の３つの送信時間のスライド平均を計算することを特徴とする、請求項７に記載のローカル通信システム。
【請求項９】
前記少なくとも１つの送信ステーション（ＳＳ）が、前記送信システムの初期化中に、前記最後の３つの送信時間を所定の初期値に、好ましくは５００μｓに設定することを特徴とする、請求項８に記載のローカル通信システム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの送信ステーション（ＳＳ）が、前記送信システムの初期化中に、前記遅延時間（Ｄ１〜ＤＮ）を所定の数値、好ましくはゼロで初期化することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のローカル通信システム。
【請求項１１】
データパケット（３０）の所定のサイズが４８バイトであることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のローカル通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載の輸送手段用のローカル通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば航空機、船舶、鉄道又は自動車のような輸送手段用のこのようなローカル通信システムは、例えばＣＡＮデータバスとしてあるいは光学的なＤ２Ｂ又はＭＯＳＴデータバスとして構成されるデータバスを介してメッセージを交換するために互いに接続されるいくつかのステーションを具備し、個別のステーションは送信ステーションとして及び／又は受信ステーションとして機能できる。送信のために、各メッセージは、使用する送信プロトコルに依存する構造を有するメッセージフレームを示す。用途に応じて、メッセージ送信のために様々なプロトコル、例えばＤ２Ｂ又はＭＯＳＴプロトコルが知られている。したがって、ＭＯＳＴデータバスの場合、例えば、ＭＯＳＴデータバスを介してインターネットプロトコル（ＩＰ）データブロックを非同期チャネルに送信することを可能にするＭＡＭＡＣ(MOST Asynchronous Medium
Access Control)プロトコルを使用できる。
【０００３】
ＭＡＭＡＣプロトコル、特にＭＡＭＡＣ４８プロトコルに対する特別な関心の理由は、このプロトコルを用いることによって可能になる安価で簡単なハードウェアアーキテクチャにある。この送信プロトコルの場合に不利であると考えられるのは、送信ステーションから受信ステーションに送信されるメッセージが送信ステーションによって通知されずに失われ得ることである。
【０００４】
ＭＡＭＡＣ４８プロトコルでは、送信ステーションは、送信すべきＩＰデータブロックを４８バイトの大きさの適切なデータフラグメントに分割し、これらのデータフラグメントを個別メッセージとして受信ステーションに連続送信する。受信ステーションは、送信ステーションに送信されるＡＣＫ(Acknowledgement)メッセージによってメッセージの受信を常に個別に認識し、最後のデータフラグメントの受信は認識されない。このことはデータブロックにも適用され、この大きさは単一メッセージ、すなわち最後のメッセージによって常に送信される。送信ステーションは、以前のメッセージの関連のＡＣＫメッセージが受信されたときにのみ、データブロックを送信するための別のメッセージを送信する。受信ステーションは、個別に受信されたデータフラグメントを組み立てて、完全なＩＰデータブロックを再び形成する。４８バイトのサイズを有するこれらのデータフラグメントの１つを受信した後に、受信ステーションは特定の不感時間ブロックされ、すなわち、受信ステーションは不感時間の持続時間の間別のデータフラグメントを受信できない。不感時間は、受信されたデータフラグメントが関連の受信メモリから読み取られる速度に依存する。送信メッセージフレームは、送信機アドレス、受信機アドレス、データタイプ、すなわち有用なデータ又は受信された認識、現在のデータフラグメントの数、データフラグメントの総数に関するフィールド、および有用なデータに関するフィールドを含む。メッセージは、送信システム内の個別の受信ステーションあるいはいくつかの又はすべての受信ステーションに送ることができる。送信ステーションが期待されたＡＣＫメッセージを受信しない場合、送信機はデータブロックの送信を中断し、このデータブロックに属するすべてのデータフラグメントが廃棄される。次に、送信ステーションは、データブロックを送信するプロセスをリトライする。
【０００５】
この送信プロトコルでは、例えば、最後のデータフラグメントを有する最後のメッセージが受信ステーションによって受信されない場合、メッセージは通知されずに失われることがあるが、この理由は、１つのみのメッセージで送信されるデータブロックにも適用されるように、送信ステーションに通知されないからである。例えば、メッセージが受信機の不感時間以内に当該受信機に到着し、したがって受信機が受け入れることができない場合、損失が発生することがある。
【０００６】
ＭＯＳＴデータバスの物理的送信容量はＭＡＭＡＣ４８受信メモリの受信容量をはるかに超えるので、受信機側でデータが通知されずに失われる状況が常にあるであろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、メッセージをほとんど損失なしに送信し、それにもかかわらず、安価かつ簡単なハードウェアアーキテクチャを装備できる輸送手段用のローカル通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、本発明によれば、請求項１に記載の特徴を有する輸送手段用の送信システムを提供することによって達成される。
【０００９】
本発明の有利な実施形態及び発展形態は従属請求項に規定されている。
【００１０】
本発明によれば、受信ステーションは、送信ステーションに送られる対応するＡＣＫメッセージによって、送信すべきデータブロックの最後のメッセージの受信も認識する。さらに、送信ステーションは、メッセージの１つを送る前に、調整可能な遅延期間を計算し、計算された遅延期間が経過した後にのみ、メッセージの各々を受信ステーションに送る。送信すべきデータブロックの最後のメッセージの受信も認識されるので、このことは、メッセージのどれも失われないことを有利に保証する。調整可能な遅延時間のため、送信ステーションは、メッセージの送信速度を受信ステーションの不感時間に適合させ、別のメッセージが受信ステーションの不感時間内に当該受信ステーションに送られることを回避できる。
【００１１】
ローカル通信システムの実施形態として、メッセージの１つが送られた後に作動される送信ステーションでオフ期間を予め決定できる。このオフ期間中に、送信ステーションは関連のＡＣＫメッセージの受信を待機する。関連のＡＣＫメッセージが予め決定可能なオフ期間以内に現れないならば、送信ステーションは受信ステーションへのメッセージを繰り返す。関連のＡＣＫメッセージが欠けているときのメッセージの繰り返し送信により、送信の信頼性がさらに高められ、例えばデータバスに対する短期間の妨害によるデータブロック全体の再送信の必要性が回避される。
【００１２】
ローカル通信システムの別の実施形態として、送信ステーションは、繰り返しメッセージのＡＣＫメッセージが同様に到着できなかった場合にデータブロックの送信を中断する。
【００１３】
ローカル通信システムの特に有利な実施形態では、送信ステーションは、ＡＣＫメッセージの欠如の後に、少なくとも１つの受信ステーションの推定された受信機関連の不感期間の整数倍を考慮しつつ、遅延時間を再計算する。この結果、送信リンク及び／又は関連の受信ステーションの受信特性に、メッセージの送信を有利に最適に適合できる。
【００１４】
整数倍は、例えば、関連のネットワークノードに応じてランダム発生器によって計算され、好ましくは１〜１５の数字範囲内にある。このことは、同一の遅延時間が送信システムの２つの送信ステーションによって同時に使用されないことを保証する。
【００１５】
送信ステーションは、受信ステーションの受信機関連の不感時間を例えば一定の数値として決定できる。
【００１６】
代わりに、送信ステーションは、受信機関連の不感時間を、所定の送信回数、におけるメッセージの送信からそのメッセージのＡＣＫメッセージの受信までの経過時間のスライド平均として計算できる。
【００１７】
スライド平均は、最後の３つの送信時間から計算されることが好ましい。
【００１８】
ローカル通信システムの別の実施形態では、送信ステーションは、送信システムの初期化中に、最後の３つの送信時間を所定の初期値、好ましくは５００μｓに設定する。
【００１９】
送信システムの初期化中、送信ステーションは、遅延時間を所定の数値、好ましくは数値ゼロで初期化する。
【００２０】
データフラグメントの所定のサイズは、例えば４８バイトである。
【００２１】
本発明の有利な実施形態について図面に示し、以下に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１から理解できるように、輸送手段１のローカル通信システム１０は、例えばＣＡＮデータバスとしてあるいは光学的なＤ２Ｂ又はＭＯＳＴデータバスとして構成されるデータバス２を介してメッセージを交換するために互いに接続されるいくつかのステーションＳ１〜Ｓ６を具備する。ステーションＳ１〜Ｓ６は、送信ステーションＳＳとして及び／又は受信ステーションＥＳとして機能することができる。
【００２３】
ローカル通信システムの操作を説明するために、図２は、一例として、送信ステーションＳＳとして機能するステーション、及び送信システム１０の受信ステーションＥＳとして機能するステーションを示している。図２から理解できるように、送信すべきデータブロック２０は、送信ステーションＳＳにおいて、所定のサイズ、例えば４８バイトのＮデータフラグメント３０に分割され、これらのフラグメントは、メッセージＦ１〜ＦＮの部分として受信ステーションＥＳに常に連続送信される。受信ステーションＥＳは、送信ステーションＳＳに送信されるＡＣＫメッセージＡＣＫ１〜ＡＣＫＮによって常に個別に、送信ステーションＳＳによって送信されるすべてのメッセージＦ１〜ＦＮの受信を認識する。直前のメッセージＦｎ−１に関するＡＣＫメッセージＡＣＫｎ−１が送信ステーションＳＳで受信されたときに、送信ステーションＳＳのみがメッセージＦｎを受信ステーションＥＳに送る。
【００２４】
メッセージＦ１〜ＦＮの各々は、所定の構造を有するメッセージフレームを備える。この構造によれば、このようなメッセージフレームはフィールド送信機アドレスＳＡ、受信機アドレスを含み、この場合、例えば、受信ステーション又は一群の受信ステーションあるいはすべての受信ステーションの実際のアドレスを受信機として入力でき、メッセージタイプ、すなわちデータ又は認識信号、現在のデータフラグメントの数、送信すべきデータフラグメントの総数、及び最大長４８バイトを有する有用なデータを入力できる。ＡＣＫメッセージＡＣＫ１〜ＡＣＫＮの１つのためのメッセージフレームの構造は、ＡＣＫメッセージ用のメッセージタイプＡＣＫが入力され、有用なデータが送信されない点を除いて、データフラグメントを送信するためのメッセージフレームの構造に対応する。送信機アドレスとして、送信ステーションＳＳのアドレスはデータフラグメントの送信中に入力され、受信ステーションＥＳのアドレスはＡＣＫメッセージの送信中に入力される。受信機アドレスとして、受信ステーションＥＳのアドレスはデータフラグメントの送信中に入力され、送信ステーションＳＳのアドレスはＡＣＫメッセージの送信中に入力される。
【００２５】
同様に図２から理解できるように、送信ステーションＳＳは、メッセージＦ１〜ＦＮの１つを送る前に、調整可能な遅延期間Ｄ１〜ＤＮを計算し、計算された遅延期間Ｄ１〜ＤＮを経過した後にのみ、それぞれのメッセージＦ１〜ＦＮを受信ステーションＥＳに送る。送信システム１０の初期化中に、送信ステーションＳＳは、所定の数値、好ましくはゼロを有する遅延時間Ｄ１〜ＤＮを初期化する。このため、示した最初の３つの遅延時間Ｄ１〜Ｄ３は常に値ゼロに設定され、すなわち、送信ステーションＳＳは、以前のメッセージＦ１もしくはＦ２に関するＡＣＫメッセージＡＣＫ１もしくはＡＣＫ２の受信直後に、次のメッセージＦ２もしくはＦ３を受信ステーションＥＳに送る。さらに、メッセージＦ１〜ＦＮの１つの送信により、所定のオフ期間Ｔを提供する計数ループ又はカウンタが開始され、前記オフ期間中に、送信ステーションＳＳは、メッセージＦ１〜ＦＮの１つを送った後に、関連のＡＣＫメッセージＡＣＫ１〜ＡＣＫＮの受信を待機する。所定のオフ期間Ｔが経過した後に、送信されたメッセージＦｎについて関連のＡＣＫメッセージＡＣＫｎが受信されないならば、メッセージＦｎが再び送られる。メッセージの損失を検出するためのオフ期間は受信機の受信能力に適合でき、送信ステーションＳＳによって推定される受信機関連の不感時間Ｗの好ましくは２〜５の数字範囲内の整数倍である。
【００２６】
図２は、第３のメッセージＦ３と関連するこのようなメッセージ損失を示している。図２から理解できるように、最初の送信の後、メッセージＦ３は、オフ期間Ｔ以内に受信ステーションＥＳによる関連のＡＣＫメッセージＡＣＫ３によって認識されない。この理由は、例えば、メッセージＦ３が受信ステーションＥＳにあまりにも急速に送信され、受信機関連の不感時間Ｗの間に前記受信ステーションに到着するからである。メッセージＦ１〜ＦＮの１つを受信した後、受信ステーションＥＳは、受信機関連の不感時間Ｗの持続時間中に常にブロックされ、すなわち、受信ステーションは、不感時間Ｗの持続時間中に別のメッセージＦ１〜ＦＮを受信できない。不感時間は、例えば、受信されたデータフラグメントが関連の受信メモリから読み取られる速度に依存する。
【００２７】
ＡＣＫメッセージＡＣＫ３が現れることができなかった後、送信ステーションＳＳは、受信ステーションＥＳの受信機関連の不感期間Ｗの整数倍を考慮しつつ、メッセージＦ３の遅延時間Ｄ３及び引き続くメッセージＦ４〜ＦＮの遅延時間Ｄ４〜ＤＮを再計算する。さらに、メッセージ損失を検出するためのオフ期間Ｔも再計算される。新しい遅延時間Ｄ３〜ＤＮ及び新しいオフ期間Ｔを計算するため、送信ステーションＳＳは受信機関連の不感期間Ｗを推定する。新しい遅延時間Ｄ３〜ＤＮを計算するため、送信ステーションＳＳは、推定された不感期間Ｗと、例えば、ランダム発生器によって関連のネットワークノードに応じて計算される整数倍とを乗算する。整数倍は１〜１５の数字範囲内にあることが好ましい。その後、計算された数値Ｒは以前の遅延期間に加算される。このことにより、遅延期間Ｄ３の新しい値Ｄ３ａｌｔ＋Ｒが得られる。同様に、計算された数値Ｒは、引き続くすべてのメッセージＦ４〜ＦＮのために遅延時間Ｄ４〜ＤＮも延長されるように他の遅延時間に加算される。他のメッセージ損失が引き続くメッセージＦ４〜ＦＮの１つを送信中に通知されるならば、オフ時間及び遅延時間が再び再計算される。したがって、ｎ番目のメッセージＦｎの遅延時間Ｄｎは、以前に送信されたメッセージＦ１〜Ｆｎ−１の送信成功の程度に依存する。
【００２８】
図示した例示的実施形態では、送信ステーションＳＳは、メッセージＦ１〜ＦＮの送信と関連のＡＣＫメッセージＡＣＫ１〜ＡＣＫＮの引き続く受信との間に常に経過する予め決定可能な送信時間数のスライド平均として不感時間Ｗを計算し、すなわち、受信機関連の不感時間Ｗは、それぞれのメッセージＦ１〜ＦＮ及び関連のＡＣＫメッセージＡＣＫ１〜ＡＣＫＮの送信時間を用いて送信ステーションＳＳによって推定される。図示した例示的実施形態では、送信ステーションＳＳは、最後の３つのメッセージの送信時間から不感時間Ｗを推定するためのスライド平均を形成し、不感時間Ｗを計算するために必要とされるこれらの３つの送信時間は、送信システム１０の初期化中に所定値、例えば５００μｓに設定され、設定値は、現在確認される送信時間によって徐々に更新される。更新中、現在確認される値は、メモリに記憶された未変更の最古の値を常に上書きする。代わりに、送信ステーションは、一定の数値、例えば５００μｓを用いることによって受信機関連の不感時間Ｗを決定できる。送信ステーションＳＳが繰り返しメッセージＦ３の関連のＡＣＫメッセージＡＣＫ３を受信しないならば、送信ステーションＳＳはデータブロック２０の送信を中断する。
【００２９】
調整可能なオフ時間Ｔ及び遅延時間Ｄ１〜ＤＮ及び推定不感時間Ｗは、それらの時間分解能に関し送信ステーションによって計算され、例えば、３２ビットのレジスタ整数として実行され、それぞれのレジスタコンテンツは１００μｓの倍数として解釈される。次に、表すことができる最大時間は（２３１−１）＊１００μｓであり、約５９．７時間に相当する。
【００３０】
使用するランダム発生器は、例えば、以下のアルゴリズムを用いる修正フィボナッチ発生器である。
Ｘ：＝Ｘ１＋Ｘ２；Ｘ２：＝Ｘ１；Ｘ１：＝Ｘ；
Ｙ：Ｙ１＋Ｙ２；Ｙ２：＝Ｙ１；Ｙ１：＝Ｙ；
ｒ：＝（（Ｘ＞＞１）＾（Ｙ＞＞２））＆１５；
ここで、すべての変数Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１及びＹ２は３２ビット幅のレジスタである。システムは、Ｘ１：＝０；
Ｘ２：＝１＋特定のノード数
Ｙ２：＝０、Ｙ１：＝１で初期化される。
【００３１】
この初期化の効果は、同一の遅延時間が送信システム内の２つの送信ステーションによって同時に使用されないように、異なる数のシーケンスが送信システムの異なるノードで動作されることである。次に、遅延時間Ｄ３〜ＤＮを計算するための値Ｒが、式Ｒ＝（１＋ｒ）＊Ｗによって計算される。
【００３２】
送信すべきデータブロックの最後のメッセージの受信が同様に関連のＡＣＫメッセージによって認識され、かつメッセージの１つが送られる前に調整可能な遅延期間が計算され、作動される本発明による送信システムにより、いかなるメッセージも通知されることなく失われないことが有利にほとんど保証される。調整可能な遅延時間のため、送信ステーションは、メッセージの送信速度を受信ステーションに存在する不感時間に適合させ、別のメッセージが受信ステーションの不感時間以内に当該受信ステーションによって受信されることを回避できる。特に、メッセージの損失が通知されると、さらなる顕著なメッセージ損失を回避するために、引き続くすべてのメッセージについて遅延時間が延長される。
【００３３】
本発明による送信システムは、データ衝突検出なしの送信システムに適用するために特に適切である。記載した機能遅延時間Ｄｎ、オフ時間Ｔ、不感時間Ｗの推定は、ソフトウェアプログラムとして実行されることが好ましく、このプログラムコードは送信ステーションのメモリに記憶される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】輸送手段用のローカル通信システムの例示的実施形態のブロック図。
【図２】図１の送信システムの送信ステーション及び受信ステーションの送受信手順を示す図。
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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