(57)【要約】本発明は、時分割多重プロセスによる、共通通信媒体を介した情報の送信を行うための、少なくとも２つの通信ノードを有する通信システムに関する。システム起動中に、少なくとも１つのスロットを定期的に利用する第１信号が、すでに前記媒体中に存在するかどうかを監視する、少なくとも１つのノードを備える。第１信号が存在する場合、前記ノードは、この第１信号の完全性に関するテストを行うよう設計されており、また、前記ノードは、前記第１信号の完全性が不正確である場合、第２信号を送信するよう設計されており、前記第２信号により与えられるタイムフレーム内のプログラム可能な位置は、前記第１信号により利用される前記タイムスロットに割り当てられる。
2004523991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時分割多重プロセスによる、共通送信媒体を介した情報の送信を行うための、少なくとも２つの通信ノードを有する通信システムであって、
少なくとも１つのスロットを定期的に利用する第１信号が、すでに前記送信媒体中に存在するかどうかを、システム起動中に監視する、少なくとも１つのノードを備え、
前記ノードは、第１信号が存在する場合、この第１信号の完全性に関するテストを行うよう設計されており、
前記ノードは、前記第１信号の完全性が不正確である場合、第２信号を送信するよう設計されており、前記第２信号により与えられるタイムフレーム内のプログラム可能な位置は、前記第１信号により利用される前記タイムスロットに割り当てられる通信システム。
【請求項２】
前記通信システムの前記タイムフレーム内に、スペアタイムスロットを備え、前記第１信号が不完全である場合、前記第１信号により利用される前記タイムスロットは、前記第２信号の前記タイムフレームの前記スペアタイムスロットに追いやられる、ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記第１信号が不完全である場合、前記第１信号により利用される前記タイムスロットは、前記第２信号の前記タイムフレームにおいて、優先度が低い領域に追いやられる、ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項４】
前記第１信号が不完全である場合、前記第１信号により利用される前記タイムスロットは、前記第２信号の前記タイムフレームにおいて、前記通信システムの個別の前記ノードによる動的アクセスのために予約されている領域に追いやられる、ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項５】
前記第１信号が不完全である場合、前記第１信号により利用される前記タイムスロットは、前記第２信号の前記タイムフレームにおいて、前記通信システムの個別の前記ノードによるランダムで衝突しやすいアクセスのために予約されている領域に追いやられる、ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項６】
前記第１信号が不完全である場合、前記第２信号に、不完全な第１信号が、送信媒体中に検出されたことを、前記通信システムの前記ノードに知らせる特徴付け情報が与えられる、ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項７】
時分割多重プロセスによる、共通送信媒体を介した情報の送信を行うための、少なくとも２つの通信ノードを有する通信システムの起動方法であって、
少なくとも１つのスロットを定期的に利用する第１信号が、すでに前記送信媒体中に存在するかどうかを、システム起動中に監視する、少なくとも１つのノードを備え、
前記ノードは、第１信号が存在する場合、この第１信号の完全性に関するテストを行うよう設計されており、
前記ノードは、前記第１信号の完全性が不正確である場合、第２信号を送信するよう設計されており、前記第２信号により与えられるタイムフレーム内のプログラム可能な位置は、前記第１信号により利用される前記タイムスロットに割り当てられる通信システムの起動方法。
【請求項８】
少なくとも１つの静的タイムスロットと、少なくとも１つの動的タイムスロットとを備えるタイムフレームを有するＴＤＭＡ信号であって、
不正確なタイムスロットを収容するために予約されるスペアタイムスロットを、前記タイムフレーム内に備えるＴＤＭＡ信号。
【請求項９】
請求項１に記載の通信システムを備える自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時分割多重プロセスによる、共通送信媒体を介した情報の送信を行うための、少なくとも２つの通信ノードを有する通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような通信システムは、例えば、ＶＤＩレポートＮｏ．１５４７（２０００年）の２３ページ以下（FlexRay Communication System）により周知である。
【０００３】
さまざまな通信ノードによる共通送信媒体へのアクセスを制御するための、時分割多重プロセスが、この通信システムにおいて提供されている。
【０００４】
メッセージは、フレーム構造内の全ての通信ノードにより、フレームサイクルタイムに応じた繰返しパターンで送信される。使用されるプロトコルに応じて、これらのメッセージは、例えば、それ自体ですでに送信される情報を表す、特殊記号または信号サンプルなど、さまざまな構造をとることができ、または、その代わりに、プロトコルだけでなくアプリケーションデータにも関連する情報を含む、定義済のフォーマット要素を用いたメッセージ、として形成することができる。
【０００５】
フレーム構造の特定の領域は、他のアクセス手順、例えば、衝突を起こしやすいランダムアクセスのために、追加的に予約される。
【０００６】
システムが起動すると、ノードは、ランダムシーケンスでアクティブ化され、例えば、各ノードに、予測不可能な順序で電源を供給することによって生成される。アクティブ化された各ノードは、周知のシステムでは、従来の手法によって、通信媒体を特定の期間観察し、フレーム構造が、すでに、ノード自体が同期可能なベースで確立されているかどうかをテストする。ノードが、少なくとも１つの定期的に利用されるタイムスロット、または利用されるタイムスロットの特定パターンを発見した場合、そこに存在するメッセージの完全性を、例えばチェックトータルによってテストする。アクティブ化されたノードは、このメッセージを解釈し、その中の、ノード用の送信スロットの位置を、メッセージのテンポラリ位置およびコンテンツから識別する。後者は、例えば、フレーム構造内における、定期利用タイムスロットのテンポラリ位置を示す、明瞭な識別子などである。
【０００７】
各ノードは、送信媒体中に、定期的に使用されるタイムスロットを発見できない場合、定期的なサイクルタイムとして与えられる繰返し率により、メッセージの送信を開始する。こうして、いわば、ノード用のタイムスロットを作成する。他のノードは、その後、このメッセージに同期することができる。
【０００８】
２つ以上のノードが、第１メッセージを同時に送信する特殊なケースでは、衝突が発生するが、これにはいくつかの周知の方法で対処することができる。
【０００９】
ここで、不正確なノードが、無効なメッセージの送信を開始した場合、他のノードは、この無効なメッセージに対して同期することができなくなる。しかし一方で、媒体は定期的な間隔で利用されているので、他のノードは、それぞれの待機ポジションにとどまる。この場合、システムは、不正確なノードによってブロックされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
不正確なノードが、媒体をブロックする無効メッセージを繰返し送信することで、システム起動全体に恒常的な障害を及ぼすことを防ぐために、同期通信を確立するための時間または最大試行回数を、システム起動アルゴリズム内に定義することが知られている。これが達成されない場合は、送信ノードを、例えば、所定の期間非アクティブにし、他のノードが、通信フレームの提供を通して、システム起動を実行できるようにする。このような解決策は、満たされていない条件を基準として一度確立された状態をそのままにしておく、タイムアウト間隔に基づいており、例えば、K. PahlavanおよびA. Levesqueによる“Wireless Information Networks”（１９９５年）(ＩＳＢＮ： ０−４７１−１０６０７−０)の４６４ページ以下にて、チャネルアクセス方法（channel access method）ＡＬＯＨＡ用に記述されている。この解決策では、適宜、不正確に動作するノードのスイッチをオフにするか、あるいはこのノード自体を媒体から取り除くが、ネットワーク内で不正確な挙動を示していようとも、このノードが、まだセキュリティ動作を実行可能であることが前提条件である。
【００１１】
本発明の目的は、不正確に送信するノードがある場合でも、信頼性の高いシステム起動を保護する、代替的な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】
【００１２】
本発明によれば、この目的は通信システムによって達成され、この通信システムは、少なくとも１つのスロットを定期的に利用する第１信号が、すでに送信媒体中に存在するかどうかを、システム起動中に監視する、少なくとも１つのノードを備え、
前記ノードは、第１信号が存在する場合、この第１信号の完全性に関するテストを行うよう設計されており、
前記ノードは、前記第１信号の完全性が不正確である場合、第２信号を送信するよう設計されており、前記第２信号により与えられるタイムフレーム内のプログラム可能な位置は、前記第１信号により利用される前記タイムスロットに割り当てられる。
【００１３】
少なくとも１つの通信ノードが、システム起動中に、定期的に利用されるタイムスロットが送信媒体中に存在するかどうかをテストする。存在する場合、ノードは、この信号の完全性をテストする。すなわち、このアクティビティをメッセージとして解釈しようと試みる。この解釈が、例えば、誤ったチェックトータル、コードエラー、または他の状況などにより、可能でない場合、ノードはこのタイムスロットを不正確と識別する。
【００１４】
ノードは、そこで直ちに、ノード用のタイムフレーム構造を、不正確に利用されるタイムスロットが、定義済みの位置を占有するような方法で構築する。最終的に、ノードは、新しいタイムフレーム構造内の、ノード用に提供されたタイムスロットで、メッセージの送信を開始する。ネットワーク内の他のノードは、ここで、このノードから正しく送信されたメッセージに、同期することができる。
【００１５】
この通信ネットワークの主な利点は、１つの不正確なノードにより、通信システム全体がブロックされることを回避できることである。
【００１６】
誤ったノード自体によるエラー処理に特有の利点は、独立したユニットが、エラーの認識および処理を行うという事実により生じる。このユニットは、少なくとも１つの参加ノードによって形成される。
【００１７】
有益なことに、通信システムの各ノードを、エラー処理のために提供することができる。この場合、各ノードは個別に、送信媒体中の状況を、テストおよび判定する。認識され、定義済みの方法で対処された誤った状況は、こうして信頼性が高められる。
【００１８】
この有益な実施形態においては、いくつかのノードが、不正確なタイムスロットの存在を同時に認識した場合、これら全てのノードは、タイムフレーム構造を再度並列に定義し、これを、ノードのタイムスロットの送信における、一般タイムフレームとして提供することを試みる。この段階で起こる衝突は、既知の方法、正確には、エラーのない起動動作などで対処することができる。これには、例えば、ＶＤＩレポートＮｏ．１５４７（２０００年）の２３ページ以下により周知の、FlexRay通信システム（communication system）における、衝突処理の方法を使用することができる。
【００１９】
また、不正確なタイムスロットによる、タイムフレーム構造内の、所定の、例えば、特に重要な位置への干渉を、回避することができる。その代わりに、不正確なタイムスロットは、タイムフレーム構造内の、あらかじめ定義された固定のポジションへシフトされる。最終的に、不正確なタイムスロットによる、システムの機能的損失は、例えば、不正確なタイムスロットを、システム内の優先度が最も低いメッセージ位置にシフトすることで、最低限に抑えられる。
【００２０】
第２のノードによるエラー認識およびエラー処理、すなわち、第２のノードによる新しい、一般タイムフレーム構造の提供の後に、第１の不正確に送信するノード自体が、送信プロセスを元の位置に回復するケースは、単に１つの好適な、特別なケースにすぎない。エラー仮定は、全体的に動作が不正確な第１のノードから発生するため、提起される方法は、特に、第１の不正確に送信するノードが、元の時間に続く少なくとも１つのタイムスロットを占有している場合に関連する。
【００２１】
本発明は、全ての自発的に起動する通信システムに対して、有益に適用することができる。
【００２２】
提起される通信システムは、信頼性に関して重要な適用、かつ、少なくとも１つの不正確な通信ノードが存在していても、信頼性の高い通信システムの起動が保護されなければならない、例えば、自動車、飛行機、産業施設の管理、等における適用に、特に適している。
【００２３】
また、本発明は、システムが、エラーがある場合でも、人間の介入なしに起動可能でなければならない場合はどこでも、有用である。アクセスの悪い場所や、広域に分散される通信ネットワークでの適用が、これに関係する。
【００２４】
請求項２に記載の、本発明の有益な実施形態においては、不正確なタイムスロットの収容のみを行う、特別なスペアタイムスロットが、不正確なタイムスロットが起こった場合、残りのノードが支障なく通信できるようなタイムフレームにより、提供される。
【００２５】
請求項３に記載の、本発明の有益な実施形態においては、専用のスペアタイムスロットは使用されないが、不正確なタイムスロットは、優先度が最も低いメッセージのために予約されているタイムスロットに配置される。
【００２６】
請求項４に記載の、本発明の有益な実施形態においては、不正確なタイムスロットは、通信システムのノードが実行可能な動的アクセスを、待ち時間とメッセージ優先度により提供するタイムフレームの領域に、配置される。このような動的タイムスロットは、例えば、ＶＤＩレポートＮｏ．１５４７（２０００年）に詳細に記述された、FlexRay通信システム（communication system）において提供されている。このような、動的アクセスが可能なシステムにおいては、不正確なタイムスロットを、動的タイムスロットの最初に好適に配置することで、このタイムスロットのリマインダを、メッセージの動的な管理のために、さらに利用可能にすることができる。その代わりに、不正確なタイムスロットを、この動的なタイムスロットの最後に配置することもでき、そうすると、単に優先度が最も低いメッセージに干渉を起こすだけである。
【００２７】
請求項５に記載の、本発明の有益な実施形態は、専用タイムスロット中に、ランダムで衝突しやすいアクセスを有する通信システムに関する。このようなシステムでは、不正確なタイムスロットを、タイムフレームの、ランダムで衝突しやすいアクセスのために提供される領域に配置することが有益である。その理由は、いずれにせよ、衝突はこの領域で評価されるからであり、また、それに応じて衝突に対処するためのプロセスが、通信システムによって、すでに提供されているからである。
【００２８】
請求項６に記載の、本発明の有益な実施形態においては、タイムフレーム全体の決定に関し、決定を行うことになったノードが、そのメッセージに対応する特徴づけを行う。通信システム全体、および、特に他のノードに、不正確に送信するノードがシステム内で認識され、誤りがあると識別されたタイムスロットが新しく配置されたことが伝えられる。その結果、誤りのあるタイムスロットの新たな配置によって、不利益を被ったノードが、例えば、割り当てられたタイムスロットをブロックすることによって、適切な対応策をとることができる。実行可能な対応策としては、例えば、システム全体において、保護状態への、制御された移行を行い、少なくとも、関連アプリケーションに限定される動作のみ、維持できるようにする、および／または、関連アプリケーション内で、不具合のある状態を回避する保護を行う。
【００２９】
しかしながら、対応する制御アプリケーションにより制御された、さらに複雑な反応も可能である。誤ったタイムスロットの新たな配置によって干渉されたノードを、送信ウィンドウと共に、新たなタイムフレーム内の予約済み領域に、動的に迂回させることができる。しかしながら、この目的のためには、誤ったノードが認識され、この誤ったノードのタイムスロットが、他のノードによって定義されたタイムフレームに新しく配置されたことを、関連するノードに知らせる必要がある。特徴づけは、例えば、メッセージフォーマット内の定義済み要素によって、あるいは、メッセージデータ自体において達成することができる。
【００３０】
請求項７は、本発明による方法に関し、請求項８は、本発明によるＴＤＭＡ信号に関し、請求項９は、本発明による通信システムを備えた自動車に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１〜４で構成される図面を参照して、図式的に描写された本発明のいくつかの実施形態を、以下に、より詳細に説明する。
【００３２】
図１は、４つの通信ノード０、１、２、および３を備えた通信システムを示している。４つの通信ノード０〜３は、それぞれ共通送信媒体５に結合されている。共通通信媒体５は、例えば、自動車のバスシステムとしても良く、特にまた、FlexRayプロトコルに基づいて動作する、通信ネットワークとしても良い。共通通信媒体５は、時分割多重プロセスによる、４つの通信ノードによって利用される。
【００３３】
図２は、通信システムのノード２により送信される、ＴＤＭＡ信号のタイムシーケンスを示す。ＴＤＭＡ信号のタイムフレームは、静的部分６と、動的部分７とを含む。静的部分６は、４つのタイムスロット１０、１１、１２、および１３を有する。動的部分７も、これと同様である。静的部分６および動的部分７は、フレームサイクルタイムＴ＿ｃｙｃに従って定期的に繰り返される。静的部分６のタイムスロット１０は、通信システムのノード０が、送信媒体５を介して送信する目的のために、提供される。同様に、タイムスロット１１、１２、および１３は、通信システムのノード１、２、および３のために予約される。
【００３４】
動的部分７は、個別のノード０〜３の柔軟で動的なアクセスを提供するために、利用することができる。このような動的タイムスロットは、例えば、ＶＤＩレポートＮｏ．１５４７（２０００年）に、より詳細に記述された、FlexRay通信システム（communication system）において提供される。
【００３５】
図３は、ノード２が不正確な信号を送信し、ノード３が不正確に定期的に送信される前記信号に反応する場合のシステム起動において、通信システムの送信媒体５に発生する信号のタイムシーケンスを、例として示している。
【００３６】
最初に、ノード２が、送信媒体５を介して、このノード用に提供されたタイムスロット１２において、定期的な間隔で信号８を送信する。この信号８が、エラーによる影響を受ける。すなわち、他のノード０、１、および３は、この信号を、メッセージとして解釈することができない。このケースは、例えば、不正確なチェックトータル、コードエラー、または他の原因のために起こる。信号８の誤りを、フラッシュ記号によって、図３に示す。
【００３７】
図４は、システム起動の際の、ノード３の挙動を示す。システム起動において、ノード３は、タイムスロットを正しく利用している信号が、すでに送信媒体５内に存在するかどうかをテストする。ノード３は、ノード２によって送信された信号８を検出し、その完全性をテストする。ノード３は、信号８をテストすると、この信号８が不正確であることを、例えば、不正確なチェックトータルにより検出する。これを、矢印１５によって、図４に示す。
【００３８】
それにもかかわらず、通信システムの起動を可能にするために、ノード３自体が、信号９の定期的な間隔での送信を、送信媒体５において開始する。これを、図式的に図３に示す。
【００３９】
ノード３の信号９により提供されるタイムフレームを、図４に再度示す。ノード３は、ノード３用に予約されているタイムフレームの、静的タイムスロット１３を利用する。ノード３により提供されるタイムフレームは、不正確な信号８により利用されるタイムスロットが、タイムフレームの動的範囲７の最後に発生するように選択される。このタイムフレームのシフトは、不正確に送信するノード２が、タイムフレームの動的部分７の最後に送信するために提供される、優先度の最も低いメッセージにのみ妨害を起こすことを実現する。ここで、ノード３は、正しい、エラーのないメッセージを、ノード３用に提供された静的タイムスロット１３により、図４に示されるタイムフレームに従って送信する。通信システムの他のノード０および１は、ノード３により送信される、エラーのない信号と同期することができ、タイムスロット１０および１１を利用することができる。システム起動は、不正確に送信するノード２があるにもかかわらず、このように保護される。
【００４０】
その代わりに、ノード２の不正確な信号８を、タイムフレームの動的部分７の最初に配置することで、この動的部分７のリマインダを、メッセージの動的な管理のために、さらに利用可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、４つのノードと、１つの共通送信媒体とを備える通信システムを示している。
【図２】図２は、静的部分と動的部分を備えるタイムフレームを有する、通信システムの第１のノードにより送信される、ＴＤＭＡ信号のタイムシーケンスを示している。
【図３】図３は、システム起動の場合に、通信システムの送信媒体で発生する信号のタイムシーケンスを示している。
【図４】図４は、第１信号に応じてシフトされるタイムフレームを有する通信システムの、第２のノードにより送信される第２信号を示している。
【図２】
2004523991.tif 000003
【図４】
2004523991.tif 000004
【国際公開パンフレット】
2004523991.tif 000005
2004523991.tif 000006
2004523991.tif 000007
2004523991.tif 000008
2004523991.tif 000009
2004523991.tif 000010
2004523991.tif 000011
2004523991.tif 000012
2004523991.tif 000013
2004523991.tif 000014
2004523991.tif 000015
2004523991.tif 000016
【国際調査報告】
2004523991.tif 000017
2004523991.tif 000018
2004523991.tif 000019