DE112022001415T5

DE112022001415T5 - Steuervorrichtung, kommunikationssystem und steuerverfahren

Info

Publication number: DE112022001415T5
Application number: DE112022001415.6T
Authority: DE
Inventors: Soshi SHIMOMURA; Yasuhiro Ikeda; Yutaka Uematsu; Hideyuki Sakamoto
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2021-05-14
Filing date: 2022-03-08
Publication date: 2024-01-11
Also published as: JP2022175848A; WO2022239428A1

Abstract

Eine Steuervorrichtung umfasst: eine Paketinformations-Speichereinheit, die Empfangsplaninformationen für jedes Paket für mehr als eine elektronische Steuereinheit speichert, die über eine Kommunikationsrelaisvorrichtung mit einem Puffer einer vorbestimmten Größe kommunizieren, wobei die Empfangsplaninformationen Informationen über den Zeitpunkt des Empfangs jedes Pakets, eine zulässige Latenz und eine Signalbündellänge umfassen; eine Spitzenvorhersageeinheit, die auf Basis der Empfangszeitplaninformationen die Spitzenzeit schätzt, zu der eine Nutzungsmenge des Puffers größer als ein vorbestimmter Wert ist; eine Verzögerungspaket-Auswahleinheit, die ein Verzögerungssollpaket aus Paketen auswählt, die für den Empfang zu der von der Spitzenvorhersageeinheit auf Basis der Empfangsplaninformationen geschätzten Spitzenzeit vorgesehen sind, wobei das Verzögerungssollpaket ein Paket ist, dessen Empfang verzögert werden soll; eine Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit, welche die Verzögerungszeit als einen Wert kleiner gleich der zulässigen Latenzzeit bestimmt, wobei die Verzögerungszeit die Zeit ist, um die der Empfang des von der Verzögerungspaket-Auswahleinheit ausgewählten Verzögerungssollpakets verzögert wird; und eine Verzögerungssignal-Erzeugungseinheit, die ein

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung, ein Kommunikationssystem und ein Steuerverfahren.
Bisheriger Stand der Technik
In den letzten Jahren wurde eine Konfiguration verwendet, bei der eine Vielzahl von Vorrichtungen per Kommunikation zusammenarbeiten. In einem Kommunikationsrelais, das Kommunikation weiterleitet, gibt es ein bekanntes Problem, dass ein Puffer überläuft, wenn eine Vielzahl von Kommunikationen in einer kurzen Zeitspanne intensiv durchgeführt wird. PTL 1 offenbart eine Relaisvorrichtung, die Daten von einer Kommunikationsvorrichtung über einen ersten Kommunikationsweg oder einen zweiten Kommunikationsweg empfängt und die empfangenen Daten sendet, wobei die Relaisvorrichtung umfasst: eine Speichereinheit, die über den ersten Kommunikationsweg empfangene Daten speichert; eine erste Sendeeinheit, welche die in der Speichereinheit gespeicherten Daten sendet; eine Löscheinheit, welche die von der ersten Sendeeinheit gesendeten Daten aus der Speichereinheit löscht; eine Datenmengen-Bestimmungseinheit, die für die über den ersten Kommunikationsweg empfangenen Daten bestimmt, ob eine Datenmenge der in der Speichereinheit gespeicherten Daten größer gleich einem Schwellenwert ist; und eine zweite Sendeeinheit, die Anweisungsdaten an die Kommunikationsvorrichtung sendet, wenn die Datenmengen-Bestimmungseinheit bestimmt hat, dass die Datenmenge größer gleich dem Schwellenwert ist, wobei die Anweisungsdaten das Stoppen des Sendens über den ersten Kommunikationsweg und das Durchführen des Sendens über den zweiten Kommunikationsweg anweisen.
Liste der Anführungen
Patentliteratur
PTL 1: JP 2020-039033 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technische Aufgabe
Bei der in PTL 1 beschriebenen Erfindung wird der Maximalwert der zulässigen Kommunikationsverzögerung nicht berücksichtigt. Insbesondere in einem Bord- oder Industrienetzwerk ist es aufgrund der Auswirkungen der Kommunikationsverzögerung auf den Systemzustand wichtig, sowohl den Paketverlust als auch die Kommunikationsverzögerung zu berücksichtigen.
Technische Lösung
Eine Steuervorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Paketinformations-Speichereinheit, die Empfangsplaninformationen für jedes Paket für mehr als eine elektronische Steuereinheit speichert, die über eine Kommunikationsrelaisvorrichtung mit einem Puffer einer vorbestimmten Größe kommunizieren, wobei die Empfangsplaninformationen Informationen über den Zeitpunkt des Empfangs jedes Pakets, eine zulässige Latenz und eine Signalbündellänge umfassen; eine Spitzenvorhersageeinheit, die auf Basis der Empfangszeitplaninformationen die Spitzenzeit schätzt, zu der eine Nutzungsmenge des Puffers größer als ein vorbestimmter Wert ist; eine Verzögerungspaket-Auswahleinheit, die ein Verzögerungssollpaket aus Paketen auswählt, die für den Empfang zu der von der Spitzenvorhersageeinheit auf Basis der Empfangsplaninformationen geschätzten Spitzenzeit vorgesehen sind, wobei das Verzögerungssollpaket ein Paket ist, dessen Empfang verzögert werden soll; eine Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit, welche die Verzögerungszeit als einen Wert kleiner gleich der zulässigen Latenzzeit bestimmt, wobei die Verzögerungszeit die Zeit ist, um die der Empfang des von der Verzögerungspaket-Auswahleinheit ausgewählten Verzögerungssollpakets verzögert wird; und eine Verzögerungssignal-Erzeugungseinheit, die ein Verzögerungssignal an die elektronische Steuereinheit sendet, die das Verzögerungssollpaket sendet, wobei das Verzögerungssignal ein Befehl ist, das Senden des Verzögerungssollpakets um die Verzögerungszeit zu verzögern.
Ein Kommunikationssystem gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Steuervorrichtung; und eine Rechenvorrichtung, wobei die Rechenvorrichtung umfasst: eine Speichereinheit, die Empfangsplaninformationen für mehr als eine elektronische Steuereinheit speichert, die über eine Kommunikationsrelaisvorrichtung mit einem Puffer einer vorbestimmten Größe kommunizieren, wobei die Empfangsplaninformationen einen Zeitpunkt des Empfangs jedes Pakets, eine zulässige Latenz und eine Signalbündellänge umfassen; eine Spitzenvorhersageeinheit, die auf Basis der Empfangszeitplaninformationen die Spitzenzeit schätzt, zu der eine Nutzungsmenge des Puffers größer als ein vorbestimmter Wert ist; eine Verzögerungspaket-Auswahleinheit, die ein Verzögerungssollpaket aus Paketen auswählt, die für den Empfang zu der von der Spitzenvorhersageeinheit auf Basis der Empfangsplaninformationen geschätzten Spitzenzeit vorgesehen sind, wobei das Verzögerungssollpaket ein Paket ist, dessen Empfang verzögert werden soll; und eine Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit, die eine Verzögerungszeit bestimmt, um die der Empfang des von der Verzögerungspaketauswahleinheit ausgewählten Verzögerungssollpakets verzögert wird, und wobei die Steuervorrichtung umfasst: eine Verzögerungssignal-Erzeugungseinheit, die ein Verzögerungssignal an die elektronische Steuereinheit sendet, die das Verzögerungssollpaket auf Basis der Rechenergebnisse durch die Verzögerungspaket-Auswahleinheit und der Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit sendet, wobei das Verzögerungssignal ein Befehl ist, das Senden des Verzögerungssollpakets um die Verzögerungszeit zu verzögern.
Ein Steuerverfahren gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird von einem Computer, umfassend eine Paketinformations-Speichereinheit, die Empfangsplaninformationen für mehr als eine elektronische Steuereinheit speichert, die über eine Kommunikationsrelaisvorrichtung mit einem Puffer einer vorbestimmten Größe kommunizieren, wobei die Empfangsplaninformationen einen Zeitpunkt des Empfangs jedes Pakets, eine zulässige Latenz und eine Signalbündellänge umfassen, ausgeführt, wobei das Steuerverfahren umfasst: einen Spitzenvorhersageschritt zum Schätzen der Spitzenzeit, zu der eine Nutzungsmenge des Puffers größer als ein vorbestimmter Wert ist; einen Verzögerungspaket-Auswahlschritt zum Auswählen eines Verzögerungssollpakets aus Paketen, die für den Empfang zu der im Spitzenvorhersageschritt auf Basis der Empfangsplaninformationen geschätzten Spitzenzeit vorgesehen sind, wobei das Verzögerungssollpaket ein Paket ist, dessen Empfang verzögert werden soll; einen Verzögerungszeit-Bestimmungsschritt zum Bestimmen einer Verzögerungszeit, um die der Empfang des im Verzögerungspaket-Auswahlschritt ausgewählten Verzögerungssollpakets verzögert wird; und einen Verzögerungssignal-Erzeugungsschritt zum Senden eines Verzögerungssignals an die elektronische Steuereinheit, die das Verzögerungssollpaket sendet, wobei das Verzögerungssignal ein Befehl ist, das Senden des Verzögerungssollpakets um die Verzögerungszeit zu verzögern.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Überlaufen eines Puffers verhindert werden, wobei ein Maximalwert für die zulässige Kommunikationsverzögerung berücksichtigt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[1] 1 zeigt ein Gesamtkonfigurationsdiagramm eines Kommunikationssystems gemäß einer ersten Ausführungsform.
[2] 2 zeigt ein Diagramm zur Darstellung von in einer Paketinformations-Speichereinheit gespeicherten Informationen.
[3] 3 zeigt ein Fließbild zur Darstellung eines Betriebs einer Steuervorrichtung 1.
[4] 4 zeigt ein Diagramm zur Darstellung einer zeitlichen Änderung eines Puffers vor Anwendung der Verarbeitung in der vorliegenden Ausführungsform.
[5] 5 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der zeitlichen Veränderung des Puffers nach Anwendung der Verarbeitung in der vorliegenden Ausführungsform.
[6] 6 zeigt ein Gesamtkonfigurationsdiagramm eines Kommunikationssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform.
[7] 7 zeigt ein Gesamtkonfigurationsdiagramm eines Kommunikationssystems gemäß einer dritten Ausführungsform.
[8] 8 zeigt ein Gesamtkonfigurationsdiagramm eines Kommunikationssystems in einer sechsten Ausführungsform.
[9] 9 zeigt ein Gesamtkonfigurationsdiagramm eines Kommunikationssystems in einer siebten Ausführungsform.
[10] 10 zeigt ein Fließbild zur Darstellung eines Betriebs der Steuervorrichtung in der siebten Ausführungsform.

Beschreibung von Ausführungsformen
Erste Ausführungsform
Nachfolgend ist eine erste Ausführungsform einer Steuervorrichtung in Bezug auf 1 bis 5 beschrieben.
1 zeigt ein Gesamtkonfigurationsdiagramm eines Kommunikationssystems S umfassend eine Steuervorrichtung 1. Das Kommunikationssystem S umfasst die Steuervorrichtung 1, einen Schalter 2, eine erste Vorrichtung 31 und eine zweite Vorrichtung 32. Der Schalter 2 ist ein Netzwerkschalter, der Daten zwischen Netzwerken oder Vorrichtungen überträgt und auch als „Kommunikationsrelaisvorrichtung“ bezeichnet wird. In der vorliegenden Ausführungsform werden die von der ersten Vorrichtung 31 oder von der zweiten Vorrichtung 32 an den Schalter 2 gesendeten Daten als „Paket“ bezeichnet. Diese Bezeichnung hat jedoch keine besondere Bedeutung und es kann auch die Bezeichnung „Frame“, „Segment“ oder „Datagramm“ verwendet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform überträgt der Schalter 2 hauptsächlich ein Paket zwischen der ersten Vorrichtung 31 und der zweiten Vorrichtung 32; aber ein Paket kann auch an drei oder mehr Vorrichtungen übertragen werden oder es kann ein Netzwerk mit den Vorrichtungen verbunden sein. Die erste Vorrichtung 31, die zweite Vorrichtung 32 und die Steuervorrichtung 1 sind elektronische Steuervorrichtungen. Der vom Kommunikationssystem S verwendete Kommunikationsstandard ist nicht besonders begrenzt und es können IEEE 802.3, CAN (eingetragene Marke), LIN (Local Interconnect Network) oder dergleichen verwendet werden.
Der Schalter 2 umfasst eine Puffereinheit 21, die ein empfangenes Paket vorübergehend speichert, und eine Übertragungssteuerungseinheit (nicht dargestellt), die das empfangene Paket an eine andere Vorrichtung oder ein Netzwerk sendet. Da ein Betrieb der Übertragungssteuereinheit bekannt ist, ist der Betrieb in der vorliegenden Ausführungsform nicht näher beschrieben. Die Puffereinheit 21 ist ein Speicherbereich mit einer vorbestimmten Kapazität und speichert das empfangene Paket. Die Kapazität der Puffereinheit 21 ist begrenzt und es besteht das Problem, dass das empfangene Paket nicht in der Puffereinheit 21 gespeichert werden kann, wenn sich der Empfang auf eine kurze Zeitspanne konzentriert. Um dieses Problem zu vermeiden, führt die Steuervorrichtung 1 die nachfolgend beschriebene Verarbeitung durch.
Die erste Vorrichtung 31 und die zweite Vorrichtung 32 führen eine vorbestimmte einmalige Verarbeitung durch und senden die Verarbeitungsergebnisse über den Schalter 2 in einem vorbestimmten Zyklus. Der Inhalt der von der ersten Vorrichtung 31 und der zweiten Vorrichtung 32 ausgeführten einmaligen Verarbeitung ist nicht besonders begrenzt und ist daher in der vorliegenden Ausführungsform nicht näher beschrieben.
Die erste Vorrichtung 31 umfasst eine erste Sende-/Empfangseinheit 311 und eine erste Verzögerungssteuereinheit 312. Die erste Vorrichtungs-Sende-/Empfangseinheit 311 ist ein Kommunikationsanschluss und sendet von der ersten Vorrichtung 31 gemäß der einmaligen Verarbeitung erzeugte Informationen. Bei Empfang eines Befehls von der Steuervorrichtung 1 sendet die erste Vorrichtungs-Sende-/Empfangseinheit 311 den Befehl an die erste Verzögerungssteuereinheit 312. Die erste Verzögerungssteuerungseinheit 312 verzögert den Zeitpunkt des Sendens durch die erste Vorrichtungs-Sende-/Empfangseinheit 311 auf Basis des Befehls von der Steuervorrichtung 1.
Die zweite Vorrichtung 32 umfasst eine zweite Sende-/Empfangseinheit 321 und eine zweite Verzögerungssteuereinheit 322. Die zweite Vorrichtungs-Sende-/Empfangseinheit 321 ist ein Kommunikationsanschluss und sendet von der zweiten Vorrichtung 32 gemäß der einmaligen Verarbeitung erzeugte Informationen. Bei Empfang eines Befehls von der Steuervorrichtung 1 sendet die zweite Vorrichtungs-Sende-/Empfangseinheit 321 den Befehl an die zweite Verzögerungssteuereinheit 322. Die zweite Verzögerungssteuereinheit 322 verzögert den Zeitpunkt des Sendens durch die zweite Vorrichtungs-Sende-/Empfangseinheit 321 auf Basis des Befehls von der Steuervorrichtung 1.
Die Steuervorrichtung 1 umfasst eine Steuervorrichtungs-Sende-/Empfangseinheit 11, eine Verzögerungssignal-Erzeugungseinheit 12, eine Rechenergebnis-Speichereinheit 13, eine Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit 14, eine Verzögerungspaket-Auswahleinheit 15, eine Spitzenvorhersageeinheit 16 und eine Paketinformations-Speichereinheit 17. Die Rechenergebnis-Speichereinheit 13 wird durch eine nichtflüchtige Speichervorrichtung, beispielsweise einen Flash-Speicher, ausgeführt. Die Paketinformations-Speichereinheit 17 wird durch einen RAM oder eine nichtflüchtige Speichervorrichtung ausgeführt. Die Paketinformations-Speichereinheit 17 kann nachfolgend zu beschreibende Informationen vorab speichern oder gegebenenfalls aktualisieren.
Eine CPU, das heißt eine Central Processing Unit (nicht dargestellt), kann einen ROM, das heißt eine schreibgeschützte Speichervorrichtung (nicht dargestellt), und einen RAM, das heißt eine Lese-/Schreib-Speichervorrichtung, umfassen, und die CPU entwickelt ein im ROM gespeichertes Programm und führt es im RAM aus, wodurch die Steuervorrichtungs-Sende-/Empfangseinheit 11, die Verzögerungssignal-Erzeugungseinheit 12, die Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit 14, die Verzögerungspaket-Auswahleinheit 15 und die Spitzenvorhersageeinheit 16 implementiert werden. Anstelle einer Kombination aus CPU, ROM und RAM können diese auch durch ein Field Programmable Gate Array (FPGA), eine wiederbeschreibbare logische Schaltung oder eine Application Specific Integrated Circuit (ASIC), das heißt eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung, ausgeführt werden. Anstelle der Kombination von CPU, ROM und RAM können diese auch durch eine Kombination verschiedener Konfigurationen realisiert werden, beispielsweise durch eine Kombination aus CPU, ROM, RAM und FPGA.
2 zeigt ein Diagramm zur Darstellung von in der Paketinformations-Speichereinheit 17 gespeicherten Informationen. Eine Vielzahl von Datensätzen wird in der Paketinformations-Speichereinheit 17 gespeichert und jeder Datensatz enthält die Zeit 171, eine Sendequelle 172, eine zulässige Latenz 173 und eine Signalbündellänge 174. Die Zeit 171 ist die Zeit, zu der ein Paket empfangen werden soll. Die Sendequelle 172 ist eine Sendequelle des Pakets. Die zulässige Latenz 173 ist die maximal zulässige Kommunikationsverzögerung. Die Signalbündellänge 174 ist eine Größe des Pakets. Ein erster Datensatz in 2 gibt beispielsweise an, dass ein Paket von 20 kB von der ersten Vorrichtung zur Zeit t1 empfangen werden soll und eine Verzögerung von maximal 10 ms zulässig ist. Die maximal zulässige Kommunikationsverzögerung wird durch eine Anwendung oder dergleichen bestimmt und beispielsweise wird für Daten für ein automatisches Fahrsystem in einem Bordnetzwerk ein strenger zulässiger Verzögerungsbetrag von bis zu etwa 10 ms festgelegt.
Die Spitzenvorhersageeinheit 16 sagt eine Spitzenzeit voraus, zu der die Nutzungsmenge der Puffereinheit 21 größer als ein vorbestimmter Wert wird, indem sie die Paketinformations-Speichereinheit 17 verwendet. Daher tritt beispielsweise ein Fall ein, in dem die Nutzungsmenge der Puffereinheit 21 immer klein ist und keine Spitzenzeit vorhergesagt wird, und ein Fall, in dem eine Vielzahl von Spitzenzeiten vorhergesagt wird.
Die Verzögerungspaket-Auswahleinheit 15 wählt ein Paket aus, dessen Empfang durch den Schalter 2 verzögert werden soll. (Nachfolgend ist das Paket als „Verzögerungssollpaket“ bezeichnet.) Insbesondere wählt die Verzögerungspaket-Auswahleinheit 15 ein Verzögerungssollpaket aus den zur Spitzenzeit empfangenen Paketen aus. Beispielsweise wählt die Verzögerungspaket-Auswahleinheit 15 ein Paket mit der größten Signalbündellänge aus den zur Spitzenzeit empfangenen Paketen als Verzögerungssollpaket aus. Die Verzögerungspaket-Auswahleinheit 15 speichert Informationen des ausgewählten Verzögerungssollpakets, die ein Rechenergebnis darstellen, in der Rechenergebnis-Speichereinheit 13. Die Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit 14 bestimmt die Zeit, um die der Empfang des Verzögerungssollpakets verzögert wird (nachfolgend als „Verzögerungszeit“ bezeichnet). Diese Verzögerungszeit ist ein Wert der höchstzulässigen Latenz des Pakets. Beispielsweise legt die Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit 14 die Verzögerungszeit mit 80 % der zulässigen Latenz des Verzögerungssollpakets fest. Die Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit 14 speichert Informationen zur Verzögerungszeit, die ein Rechenergebnis darstellen, in der Rechenergebnis-Speichereinheit 13.
Die Verzögerungspaket-Auswahleinheit 15 wählt zusätzlich ein Verzögerungssollpaket aus, wenn die Nutzungsmenge der Puffereinheit 21 nur durch Verzögerung eines Pakets größer als der vorbestimmte Wert bleibt. Beispielsweise wählt die Verzögerungspaket-Auswahleinheit 15 ein Paket mit der zweitgrößten Signalbündellänge aus den zur Spitzenzeit empfangenen Paketen als zweites Verzögerungssollpaket aus. Die Verzögerungspaket-Auswahleinheit 15 kann jedoch ein unmittelbar vor der Spitzenzeit empfangenes Paket als Verzögerungssollpaket auswählen.
Die Verzögerungssignal-Erzeugungseinheit 12 sendet ein Signal, umfassend einen Befehl zur Verzögerung des Sendens des Verzögerungssollpakets um die von der Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit 14 bestimmte Verzögerungszeit (nachfolgend als „Verzögerungssignal“ bezeichnet), an eine Vorrichtung, die das von der Verzögerungspaket-Auswahleinheit 15 ausgewählte Verzögerungssollpaket sendet. Dieses Verzögerungssignal wird über die Steuervorrichtungs-Sende-/Empfangseinheit 11 an den Schalter 2 gesendet und vom Schalter 2 an die Vorrichtung eines Ziels gesendet. Die Verzögerungssignal-Erzeugungseinheit 12 liest Informationen zum Verzögerungssollpaket und Informationen zur Verzögerungszeit aus der Rechenergebnis-Speichereinheit 13.
3 zeigt ein Fließbild zur Darstellung eines Betriebs der Steuervorrichtung 1. Das Steuervorrichtung 1 führt die in 3 dargestellte Verarbeitung in jedem vorbestimmten Zeitraum aus, entweder zur Zeit jeder Aktivierung der Steuervorrichtung 1 oder zur Zeit der Aktivierung, nachdem eine vorbestimmte Zahl von Tagen seit der vorhergehenden Ausführung verstrichen ist. In Schritt S301 prüft der Änderungsdetektor 19 eine Änderung der Konfigurationen von Software und Hardware jeder Vorrichtung, die eine Kommunikation unter Verwendung des Schalters 2 durchführt. In Schritt S302 fährt die Steuervorrichtung 1 als Ergebnis der Prüfung in Schritt S301 mit der Verarbeitung in Schritt S309 fort, wenn bestimmt wird, dass keine Änderung in den Konfigurationen vorliegt, und fährt mit der Verarbeitung in Schritt S303 fort, wenn bestimmt wird, dass eine Änderung in den Konfigurationen vorliegt.
In Schritt S303 aktualisiert die Steuervorrichtung 1 die Paketinformations-Speichereinheit 17. Insbesondere kann die Steuervorrichtung 1 die Informationen eines Sendepakets von jeder mit dem Schalter 2 verbundenen Vorrichtung sammeln oder die Informationen des Sendepakets von außen unter Verwendung eines drahtlosen Kommunikationsvorrichtung (nicht dargestellt) empfangen. Im anschließenden Schritt S304 berechnet die Spitzenvorhersageeinheit 16 einen Spitzenwert der Nutzungsmenge der Puffereinheit 21 und die Spitzenzeit, welche die Zeit darstellt, die der Spitzenwert in Bezug auf die Paketinformations-Speichereinheit 17 aufweist. Insbesondere legt die Spitzenvorhersageeinheit 16 einen Zeitraum, in dem die Kapazität der Puffereinheit 21 eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, als Spitzenzeit fest und berechnet einen Maximalwert der Nutzungsmenge der Puffereinheit 21 für jede Spitzenzeit.
Im anschließenden Schritt S305 bestimmt die Steuervorrichtung 1 fest, ob der in Schritt S304 berechnete Spitzenwert die Kapazität der Puffereinheit 21 überschreitet oder nicht. Die Steuervorrichtung 1 setzt die Verarbeitung mit Schritt S306, wenn bestimmt wird, dass die Kapazität überschritten ist, und mit Schritt S309, wenn bestimmt wird, dass die Kapazität nicht überschritten ist, fort. In Schritt S306 nehmen die Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit 14 und die Verzögerungspaket-Auswahleinheit 15 auf die Paketinformations-Speichereinheit 17 Bezug, um die Zeit, eine zulässige Latenz und eine Signalbündellänge des zur Spitzenzeit empfangenen Pakets zu extrahieren, und die Verarbeitung fährt mit Schritt S307 fort.
In Schritt S307 wählen die Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit 14 und die Verzögerungspaket-Auswahleinheit 15 auf Basis der in Schritt S306 extrahierten Informationen ein Verzögerungssollpaket aus, bei dem es sich um ein zu verzögerndes Paket handelt, und berechnen eine Zeit, um die das Verzögerungssollpaket verzögert wird. Im anschließenden Schritt S308 wendet die Spitzenvorhersageeinheit 16 das Rechenergebnis in Schritt S307 an, führt die Berechnung in Schritt S304 erneut aus und bestimmt, ob der Spitzenwert die Kapazität der Puffereinheit 21 wie in Schritt S305 überschreitet oder nicht. Die Steuervorrichtung 1 kehrt zur Verarbeitung in Schritt S307, wenn bestimmt wird, dass die Kapazität überschritten ist, und in Schritt S309, wenn bestimmt wird, dass die Kapazität nicht überschritten ist, zurück.
In Schritt S309 wechselt die Steuervorrichtung 1 einen Modus von einem Testmodus in einen Betriebsmodus. Im anschließenden Schritt S310 erzeugt die Verzögerungssignal-Erzeugungseinheit 12 ein Verzögerungssignal auf Basis des in der Rechenergebnis-Speichereinheit 13 gespeicherten Rechenergebnisses in Schritt S307 und gibt es aus. In 3 ist der Schritt S310 als einmalig ausgeführt dargestellt; aber in Wirklichkeit werden die Erzeugung und die Ausgabe eines Verzögerungssignals in einem vorbestimmten Zyklus wiederholt. Vorhergehend wurde 3 beschrieben.
Nachfolgend sind Wirkungen der vorliegenden Ausführungsform in Bezug auf 4 und 5 optisch beschrieben. Zwei hier beschriebene Beispiele unterscheiden sich im Zeitablauf für das Senden eines Pakets. 4 zeigt ein Diagramm zur Darstellung einer zeitlichen Änderung des Puffers vor Anwendung der der Verarbeitung in der vorliegenden Ausführungsform. In 4 ist der Zeitpunkt für das Senden durch eine Vorrichtung B und eine Vorrichtung C gleich und die Nutzungsmenge der Puffereinheit 21 überschreitet den Schwellenwert. Wenn dieser Schwellenwert überschritten wird, kommt es zu einem Paketverlust. In 5 wird ein von der Vorrichtung C zu übertragendes Paket als Verzögerungssollpaket ausgewählt und das Verzögerungssignal wird von der Steuervorrichtung 1 an die Vorrichtung C ausgegeben. Daher ist der Zeitpunkt, zu dem die Vorrichtung C das Paket ausgibt, später als in 4 und die Nutzungsmenge der Puffereinheit 21 überschreitet nicht den Schwellenwert. Somit kommt es in 5 zu keinem Paketverlust.
Gemäß der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform können die folgenden operativen Wirkungen erzielt werden.

(1) Die Steuervorrichtung 1 umfasst: die Paketinformations-Speichereinheit 17, die Empfangsplaninformationen für jedes Paket für die erste Vorrichtung 31 und die zweite Vorrichtung 32 speichert, die über den Schalter 2 mit der Puffereinheit 21 einer vorbestimmten Größe kommunizieren, wobei die Empfangsplaninformationen Informationen zur Zeit 171 als Zeitpunkt für den Empfang von jedem Paket, eine zulässige Latenz 173 und eine Signalbündellänge 174 umfassen; die Spitzenvorhersageeinheit 16, die auf Basis der Empfangszeitplaninformationen die Spitzenzeit schätzt, zu der eine Nutzungsmenge der Puffereinheit 21 größer als ein vorbestimmter Wert ist; die Verzögerungspaket-Auswahleinheit 15, die ein Verzögerungssollpaket aus Paketen auswählt, die für den Empfang zu der von der Spitzenvorhersageeinheit 16 auf Basis der Empfangsplaninformationen geschätzten Spitzenzeit vorgesehen sind, wobei das Verzögerungssollpaket ein Paket ist, dessen Empfang verzögert werden soll; die Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit 14, welche die Verzögerungszeit als einen Wert kleiner gleich der zulässigen Latenzzeit bestimmt, wobei die Verzögerungszeit die Zeit ist, um die der Empfang des von der Verzögerungspaket-Auswahleinheit 15 ausgewählten Verzögerungssollpakets verzögert wird; und die Verzögerungssignal-Erzeugungseinheit 12, die ein Verzögerungssignal an die elektronische Steuereinheit sendet, die das Verzögerungssollpaket sendet, wobei das Verzögerungssignal ein Befehl ist, das Senden des Verzögerungssollpakets um die Verzögerungszeit zu verzögern. Somit kann das Überlaufen des Puffers verhindert werden, wobei ein Maximalwert für die zulässige Kommunikationsverzögerung berücksichtigt wird. Wenn beispielsweise die Paketgröße erhöht oder der Kommunikationszeitpunkt aufgrund einer Softwareaktualisierung oder eines Hardwareaustauschs geändert wird, kann es zu Paketverlusten kommen, wie in 4 dargestellt, wenn keine Gegenmaßnahme ergriffen wird; aber der Paketverlust kann durch das Verfahren der vorliegenden Ausführungsform vermieden werden.
(2) Die Steuervorrichtung 1 umfasst die Rechenergebnis-Speichereinheit 13, die ein nichtflüchtiger Speicherbereich ist. Die Verzögerungspaket-Auswahleinheit 15 speichert Informationen des Verzögerungssollpakets, das in der Rechenergebnis-Speichereinheit 13 ausgewählt wurde. Die Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit 14 speichert Informationen der Verzögerungszeit, die in der Rechenergebnis-Speichereinheit 13 bestimmt wurde. Die Verzögerungssignal-Erzeugungseinheit 12 erzeugt und sendet das Verzögerungssignal auf Basis der in der Rechenergebnis-Speichereinheit 13 gespeicherten Informationen. Somit kann die Zahl der Berechnungen durch die Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit 14 und die Verzögerungspaket-Auswahleinheit 15 reduziert werden.
(3) Die Steuervorrichtung 1 umfasst den Änderungsdetektor 19, der eine Änderung der Hardware oder/und der Software von einer der mehr als einen elektronischen Steuereinheiten erfasst. Die Verzögerungspaket-Auswahleinheit 15 und die Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit 14 führen erneut eine Berechnung durch, wenn der Änderungsdetektor 19 eine Änderung erfasst, und speichern ein Rechenergebnis in der Rechenergebnis-Speichereinheit 13. Somit führen die Verzögerungspaket-Auswahleinheit 15 und die Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit 14 eine erneute Berechnung durch, um die in der Rechenergebnis-Speichereinheit 13 gespeicherten Informationen zu aktualisieren, wenn Hardware und Software geändert werden und die Möglichkeit besteht, dass die Nutzungsmenge der Puffereinheit 21 geändert wird.

(Erste Modifikation)
Die Funktionen der Steuervorrichtung 1 können in den Schalter 2 integriert werden. Das heißt, die Steuervorrichtung 1 und der Schalter 2 können als eine integrierte Vorrichtung ausgebildet sein.
(Zweite Modifikation)
Die Paketinformations-Speichereinheit 17 kann Prioritätsinformationen für jedes Paket umfassen und die Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit 14 und die Verzögerungspaket-Auswahleinheit 15 können ein Verzögerungssollpaket auswählen und die Verzögerungszeit unter Verwendung der Prioritätsinformationen bestimmen. Diese Prioritätsinformationen werden beispielsweise von einem Bediener festgelegt. Die Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit 14 legt beispielsweise die Verzögerungszeit für ein Paket, dessen Priorität höher ist, kürzer und für ein Paket, dessen Priorität niedriger ist, länger fest. Ferner sorgt die Verzögerungspaket-Auswahleinheit 15 dafür, dass ein Paket, dessen Priorität höher ist, mit geringerer Wahrscheinlichkeit als Verzögerungssollpaket ausgewählt wird.
Anstatt die Priorität direkt festzulegen, kann auch eine Korrespondenzbeziehung zwischen einem Pakettyp und der Priorität definiert sein. In diesem Fall kann die Steuervorrichtung 1 die Priorität eines Pakets durch Bestimmen eines Typs des Pakets und Bezugnahme auf die Korrespondenzbeziehung zwischen dem Typ und der Priorität des Pakets festlegen.
Gemäß der zweiten Modifikation können die folgenden operativen Wirkungen erzielt werden.
(4) Die Empfangsplaninformationen umfassen ferner Prioritätsinformationen für jedes Paket. Die Verzögerungspaket-Auswahleinheit 15 sorgt dafür, dass ein Paket, dessen Priorität höher ist, mit geringerer Wahrscheinlichkeit als Verzögerungssollpaket ausgewählt wird.
Die Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit 14 legt die Verzögerungszeit für das Paket, dessen Priorität höher ist, kürzer fest. Somit kann der Bediener das Vorhandensein oder Fehlen der Verzögerung für jedes Paket durch Festlegen einer hohen Priorität für das Paket, für das die Verzögerung nicht zulässig ist, festlegen.
(Dritte Modifikation)
Die Steuervorrichtung 1 umfasst die Rechenergebnis-Speichereinheit 13 gegebenenfalls nicht. In diesem Fall führen in der Steuervorrichtung 1 die Spitzenwertvorhersageeinheit 16, die Verzögerungspaket-Auswahleinheit 15 und die Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit 14 jedes Mal eine Berechnung durch, um das Verzögerungssignal zu erzeugen.
Zweite Ausführungsform
Nachfolgend ist eine zweite Ausführungsform der Steuervorrichtung in Bezug auf 6 beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind die gleichen Komponenten wie die der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und es sind hauptsächlich Unterschiede beschrieben. Die Teile, die nicht gesondert beschrieben sind, sind die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform hauptsächlich dadurch, dass die Nutzungsmenge der Puffereinheit 21 überwacht wird.
6 zeigt ein Gesamtkonfigurationsdiagramm eines Kommunikationssystems S2 gemäß der zweiten Ausführungsform. In 6 sind die erste Vorrichtung 31 und die zweite Vorrichtung 32 jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit der Zeichnung nicht dargestellt. Das Kommunikationssystem S2 unterscheidet sich vom Kommunikationssystem S1 der ersten Ausführungsform dadurch, dass eine Steuervorrichtung 1B ferner eine Pufferüberwachungseinheit 18 umfasst und der Schalter 2 ferner eine Pufferinformations-Ausgabeeinheit 22 umfasst.
Die Pufferinformations-Ausgabeeinheit 22 überwacht die Nutzungsmenge der Puffereinheit 21 und gibt die letzten Nutzungsmengeninformationen an die Pufferüberwachungseinheit 18 aus. Die Pufferüberwachungseinheit 18 liest die von der Pufferinformations-Ausgabeeinheit 22 empfangenen Informationen, um die Nutzungsmenge der Puffereinheit 21 zu überwachen, und legt eine Spitzenzeit fest, zu der die Nutzungsmenge der Puffereinheit 21 größer als ein vorbestimmter Wert wird. Anschließend vergleicht die Pufferüberwachungseinheit 18 die Vorhersage durch die Spitzenvorhersageeinheit 16 mit der von der Pufferüberwachungseinheit 18 festgelegten Spitzenzeit. Wenn bestimmt wird, dass die von der Spitzenvorhersageeinheit 16 vorhergesagte Spitzenzeit von der von der Pufferüberwachungseinheit 18 auf Basis der Ausgabe der Pufferinformations-Ausgabeeinheit 22 festgelegten Spitzenzeit abweicht, beginnt die Pufferüberwachungseinheit 18 mit der Verarbeitung in dem in 3 dargestellten Testmodus. In diesem Fall kann die Bestimmung in Schritt S302 immer negativ ausfallen und die Verarbeitung kann mit Schritt S303 fortfahren.
Gemäß der zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsform können die folgenden operativen Wirkungen erzielt werden.
(5) Die Steuervorrichtung 1B umfasst eine Pufferüberwachungseinheit 18, die eine Nutzungsmenge des Puffers überwacht und eine Spitzenzeit festlegt, zu der die Nutzungsmenge des Puffers größer ist als der vorbestimmte Wert. Die Empfangsplaninformation wird neu erfasst, wenn die von der Spitzenvorhersageeinheit 16 geschätzte Spitzenzeit sich von der von der Pufferüberwachungseinheit 18 festgelegten Spitzenzeit unterscheidet. Somit kann die Steuervorrichtung 1B mit einer unerwarteten Änderung im Kommunikationszustand umgehen.
(Modifikation der zweiten Ausführungsform)
Statt der Vorhersage der Spitze unter Verwendung der Spitzenvorhersageeinheit 16 kann eine Ausgabe der Pufferüberwachungseinheit 18 im Testmodus verwendet werden. Da in diesem Fall ein tatsächlicher Messwert anstelle des Vorhersagewertes verwendet wird, kann ein Überlaufen des Puffers zuverlässig verhindert werden.
Dritte Ausführungsform
Nachfolgend ist eine dritte Ausführungsform der Steuervorrichtung in Bezug auf 7 beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind die gleichen Komponenten wie die der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und es sind hauptsächlich Unterschiede beschrieben. Die Teile, die nicht gesondert beschrieben sind, sind die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform vor allem dadurch, dass die Erzeugung des Verzögerungssignals und die Bestimmung der Verzögerungszeit von verschiedenen Vorrichtungen ausgeführt werden.
7 zeigt ein Gesamtkonfigurationsdiagramm eines Kommunikationssystems S3 in der dritten Ausführungsform. In 7 sind die erste Vorrichtung 31 und die zweite Vorrichtung 32 jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit der Zeichnung nicht dargestellt. Das Kommunikationssystem S3 unterscheidet sich dadurch, dass die Funktionen der Steuervorrichtung 1 in der ersten Ausführungsform auf eine Steuervorrichtung 1C und ein Rechenvorrichtung 4 aufgeteilt sind. Die Steuervorrichtung 1C und die Rechenvorrichtung 4 können nahe beieinander oder entfernt voneinander angeordnet sein. Beispielsweise können die Steuervorrichtung 1C und die Rechenvorrichtung 4 im gleichen Fahrzeug angeordnet sein. Alternativ kann beispielsweise die Steuervorrichtung 1C im Fahrzeug angeordnet sein und die Rechenvorrichtung 4 kann außerhalb des Fahrzeugs, beispielsweise in einem Rechenzentrum, angeordnet sein.
Die Steuervorrichtung 1C umfasst die Steuervorrichtungs-Sende-/Empfangseinheit 11, die Verzögerungssignal-Erzeugungseinheit 12 und eine Verzögerungssignalinformations-Speichereinheit 17C. Die Steuervorrichtungs-Sende-/Empfangseinheit 11 ähnelt der der ersten Ausführungsform. Die Verzögerungssignal-Erzeugungseinheit 12 erzeugt ein Verzögerungssignal unter Verwendung der in der Verzögerungssignalinformations-Speichereinheit 17C gespeicherten Informationen. Das heißt, die Paketinformations-Speichereinheit 17 speichert den gleichen Typ von Informationen wie die von der Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit 14 und der Verzögerungspaket-Auswahleinheit 15 in der ersten Ausführungsform ausgegebenen Informationen.
Die Rechenvorrichtung 4 umfasst eine Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit 44, eine Verzögerungspaket-Auswahleinheit 45, eine Spitzenvorhersageeinheit 46, eine Paketinformations-Speichereinheit 47, einen Änderungsdetektor 49 und eine Verzögerungssignalinformations-Speichereinheit 47C. Die Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit 44, die Verzögerungspaket-Auswahleinheit 45, die Spitzenvorhersageeinheit 46, die Paketinformations-Speichereinheit 47 und der Änderungsdetektor 49 entsprechen jeweils der Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit 14, der Verzögerungspaket-Auswahleinheit 15, der Spitzenvorhersageeinheit 16, der Paketinformations-Speichereinheit 17 und dem Änderungsdetektor 19 in der ersten Ausführungsform. Der Unterschied besteht darin, dass die Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit 44 und die Verzögerungspaket-Auswahleinheit 45 das Rechenergebnis in der Verzögerungssignalinformations-Speichereinheit 47C speichern.
Die in der Verzögerungssignalinformations-Speichereinheit 47C der Rechenvorrichtung 4 gespeicherten Informationen werden per Kommunikation durch oder andere Mittel in die Verzögerungssignalinformations-Speichereinheit 17C der Steuervorrichtung 1C kopiert. Bei einer Kommunikation kann eine Kommunikationsvorrichtung (nicht abgebildet) verwendet werden und die Daten können jedes Mal, wenn die Verzögerungssignalinformations-Speichereinheit 47C aktualisiert wird, automatisch in die Verzögerungssignalinformations-Speichereinheit 17C kopiert werden oder können durch manuelle Bedienung durch den Bediener kopiert werden. Ferner können die Informationen der Verzögerungssignalinformations-Speichereinheit 47C unter Verwendung eines Speichermediums (nicht dargestellt) von der Rechenvorrichtung 4 in die Steuervorrichtung 1C kopiert werden.
Gemäß der zuvor beschriebenen dritten Ausführungsform können die folgenden operativen Wirkungen erzielt werden.
(6) Das Kommunikationssystem S3 umfasst die Steuervorrichtung 1C und die Rechenvorrichtung 4. Die Rechenvorrichtung 4 umfasst: die Paketinformations-Speichereinheit 17, die Empfangsplaninformationen für jedes Paket für die erste Vorrichtung 31 und die zweite Vorrichtung 32 speichert, die über den Schalter 2 mit der Puffereinheit 21 einer vorbestimmten Größe kommunizieren, wobei die Empfangsplaninformationen Informationen zur Zeit 171 als Zeitpunkt für den Empfang von jedem Paket, eine zulässige Latenz 173 und eine Signalbündellänge 174 umfassen; die Spitzenvorhersageeinheit 16, die auf Basis der Empfangszeitplaninformationen die Spitzenzeit schätzt, zu der eine Nutzungsmenge der Puffereinheit 21 größer als ein vorbestimmter Wert ist; die Verzögerungspaket-Auswahleinheit 15, die ein Verzögerungssollpaket aus Paketen auswählt, die für den Empfang zu der von der Spitzenvorhersageeinheit 16 auf Basis der Empfangsplaninformationen geschätzten Spitzenzeit vorgesehen sind, wobei das Verzögerungssollpaket ein Paket ist, dessen Empfang verzögert werden soll; und die Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit 14, welche die Verzögerungszeit als einen Wert kleiner gleich der zulässigen Latenzzeit bestimmt, wobei die Verzögerungszeit die Zeit ist, um die der Empfang des von der Verzögerungspaket-Auswahleinheit 15 ausgewählten Verzögerungssollpakets verzögert wird. Ferner wird ebenfalls die Verzögerungssignal-Erzeugungseinheit 12 bereitgestellt, die ein Verzögerungssignal an die elektronische Steuereinheit sendet, die das Verzögerungssollpaket sendet, wobei das Verzögerungssignal ein Befehl ist, das Senden des Verzögerungssollpakets um die Verzögerungszeit zu verzögern. Die Steuervorrichtung 1C umfasst eine Verzögerungssignal-Erzeugungseinheit 12, die ein Verzögerungssignal an die elektronische Steuereinheit sendet, die das Verzögerungspaket auf Basis der Rechenergebnisse der Verzögerungssignal-Erzeugungseinheit 12 und der Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit 14 sendet, wobei das Verzögerungssignal ein Befehl ist, das Senden des Verzögerungssollpakets um die Verzögerungszeit zu verzögern. Somit kann das Überlaufen des Puffers verhindert werden, wobei ein Maximalwert für die zulässige Kommunikationsverzögerung berücksichtigt wird.
Vierte Ausführungsform
Nachfolgend ist eine vierte Ausführungsform der Steuervorrichtung beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind die gleichen Komponenten wie die der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und es sind hauptsächlich Unterschiede beschrieben. Die Teile, die nicht gesondert beschrieben sind, sind die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform hauptsächlich dadurch, dass ein Pausenframe verwendet wird.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der vom Kommunikationssystem verwendete Kommunikationsstandard auf IEEE 802.3 beschränkt. In der vorliegenden Ausführungsform verwendet die Verzögerungssignal-Erzeugungseinheit 12 der Steuervorrichtung 1 einen in IEEE802.3x definierten Pausenframe. Der Schalter 2, die erste Vorrichtung 31 und die zweite Vorrichtung 32 unterstützen alle IEEE802.3 und IEEE802.3x. In diesem Fall beschreibt die Verzögerungssignal-Erzeugungseinheit 12 eine Adresse einer Sendezielvorrichtung in einer Zieladresse des Pausenframes und der Schalter 2 führt eine Übertragungsverarbeitung durch, ohne den Pausenframe zu verwerfen.
Gemäß der zuvor beschriebenen vierten Ausführungsform können die folgenden operativen Wirkungen erzielt werden.
(7) Die Verzögerungssignal-Erzeugungseinheit 12 verwendet den Pausenframe in IEEE 802.3x als Verzögerungssignal. Somit kann die vorliegende Erfindung leicht durch Verwendung eines bestehenden Standards umgesetzt werden.
Fünfte Ausführungsform
Nachfolgend ist eine fünfte Ausführungsform der Steuervorrichtung beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind die gleichen Komponenten wie die der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und es sind hauptsächlich Unterschiede beschrieben. Die Teile, die nicht gesondert beschrieben sind, sind die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform vor allem dadurch, dass die Steuervorrichtung 1 anweist, das Senden der Pakete nacheinander zu stoppen und wieder aufzunehmen.
In der vorliegenden Ausführungsform erzeugt und sendet die Verzögerungssignal-Erzeugungseinheit 12 zwei Typen von Verzögerungssignalen, das heißt ein Verzögerungsstartsignal und ein Verzögerungsendesignal. Der Unterschied zwischen dem Verzögerungssignal in der ersten Ausführungsform und dem Verzögerungsstartsignal in der vorliegenden Ausführungsform besteht darin, dass die Verzögerungszeit auf unendlich geändert wird. Beim Verzögerungsendesignal wird die Verzögerungszeit auf Null festgelegt. Die Verzögerungssignal-Erzeugungseinheit 12 gibt ein Verzögerungsstartsignal aus, bevor das Verzögerungssollpaket gesendet wird, und gibt ein Verzögerungsendesignal unmittelbar vor dem Zeitpunkt aus, zu dem das Verzögerungssollpaket gesendet werden soll.
Die erste Vorrichtung 31 oder die zweite Vorrichtung 32, die das Verzögerungsstartsignal empfangen hat, sendet das Paket erst, wenn das Verzögerungsendesignal empfangen wird. Das heißt, in der ersten Ausführungsform verwaltet die erste Vorrichtung 31 oder die zweite Vorrichtung 32 die Zeit, um die das Senden verzögert wird; in der vorliegenden Ausführungsform verwaltet jedoch die Steuervorrichtung 1 die Zeit. Da die Verzögerungszeit in der vorliegenden Ausführungsform von der Steuervorrichtung 1 verwaltet wird, besteht der Vorteil, dass die Genauigkeit der Zeit verbessert wird, wenn die Genauigkeit eines Zeitgebers in der ersten Vorrichtung 31 oder der zweiten Vorrichtung 32 gering ist.
Gemäß der zuvor beschriebenen fünften Ausführungsform können die folgenden operativen Wirkungen erzielt werden.
(8) Das Verzögerungssignal umfasst ein Verzögerungsstartsignal zur Unterbrechung des Sendens des Verzögerungssollpakets und ein Verzögerungsendesignal zur Wiederaufnahme des Sendens des Verzögerungssollpakets. Die Verzögerungssignal-Erzeugungseinheit 12 sendet an die elektronische Steuereinheit, die das Verzögerungssollpaket sendet, das Verzögerungsstartsignal, bevor das Verzögerungssollpaket gesendet wird, und das Verzögerungsendesignal, nachdem die Verzögerungszeit ab dem Zeitpunkt verstrichen ist, zu dem das Senden des Verzögerungssollpakets geplant wurde. Wenn die Genauigkeit der ersten Vorrichtung 31 oder der zweiten Vorrichtung 32 gering ist, kann daher die Genauigkeit der Zeit durch Verwendung des Zeitgebers der Steuervorrichtung 1 verbessert werden.
Sechste Ausführungsform
Nachfolgend ist eine sechste Ausführungsform der Steuervorrichtung in Bezug auf 8 beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind die gleichen Komponenten wie die der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und es sind hauptsächlich Unterschiede beschrieben. Die Teile, die nicht gesondert beschrieben sind, sind die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform hauptsächlich dadurch, dass ein Teil der Paketinformationen durch eine aktuelle Messung erfasst wird.
8 zeigt ein Gesamtkonfigurationsdiagramm eines Kommunikationssystems S6 gemäß der sechsten Ausführungsform. In 8 sind die erste Vorrichtung 31 und die zweite Vorrichtung 32 jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit der Zeichnung nicht dargestellt. Das Kommunikationssystem S6 umfasst ferner eine Paketinformations-Erzeugungseinheit 19a zusätzlich zur Konfiguration der ersten Ausführungsform. Die Paketinformations-Erzeugungseinheit 19a erfasst Informationen eines Pakets, das vom Schalter 2 im Testmodus empfangen wurde, und erfasst Informationen der Zeit 171, der Sendequelle 172 und der Signalbündellänge 174 in der Paketinformations-Speichereinheit 17.
Der Schalter 2 verfügt beispielsweise über eine Funktion zur Anschlussspiegelung, und ein durch mit der ersten Vorrichtung 31 und der zweiten Vorrichtung 32 verbundenen Anschlüsse empfangenes Paket wird dupliziert und an einen mit der Steuervorrichtung 1 verbundenen Anschluss ausgegeben. Die Paketinformations-Erzeugungseinheit 19a analysiert das empfangene Paket, um Informationen der Zeit 171, der Übertragungsquelle 172 und der Signalbündellänge 174 zu erfassen, und schreibt die Informationen in die Paketinformations-Speichereinheit 17. In diesem Fall kann ein Wert der zulässigen Latenz 173 ein vorbestimmter Wert sein, oder nur der Wert der zulässigen Latenz 173 kann von außen erfasst werden.
Gemäß der zuvor beschriebenen sechsten Ausführungsform können die folgenden operativen Wirkungen erzielt werden.
(9) Eine Steuervorrichtung 1F umfasst eine Paketinformations-Erzeugungseinheit 19a, die Informationen über den Zeitpunkt des Empfangs des Pakets und die Signalbündellänge durch eine aktuelle Messung erfasst und die erfassten Informationen als Teil der Empfangsplaninformationen in der Paketinformations-Speichereinheit 17 speichert. Somit kann mit einer Änderung im Zeitpunkt für das Senden eines Pakets umgegangen werden.
Siebte Ausführungsform
Nachfolgend ist eine siebte Ausführungsform der Steuervorrichtung in Bezug auf 9 bis 10 beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind die gleichen Komponenten wie die der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und es sind hauptsächlich Unterschiede beschrieben. Die Teile, die nicht gesondert beschrieben sind, sind die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform hauptsächlich dadurch, dass eine verbundene Vorrichtung identifiziert wird, um die Notwendigkeit des Testmodus zu bestimmen.
9 zeigt ein Gesamtkonfigurationsdiagramm eines Kommunikationssystems S7 gemäß der siebten Ausführungsform. In 9 sind die erste Vorrichtung 31 und die zweite Vorrichtung 32 jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit der Zeichnung nicht dargestellt. Eine Steuervorrichtung 1G des Kommunikationssystems S7 umfasst ferner eine Pakettyp-Unterscheidungseinheit 19b und eine Pakettyp-Speichereinheit 19c zusätzlich zur Konfiguration der ersten Ausführungsform.
Die Pakettyp-Unterscheidungseinheit 19b erfasst Informationen eines vom Schalter 2 im Testmodus empfangenen Pakets und bestimmt den Typ des Pakets. Die Pakettyp-Speichereinheit 19c speichert in der Vergangenheit von der Pakettyp-Unterscheidungseinheit 19b für jeden Anschluss des Schalters 2 oder jede Netzwerkadresse bestimmte Pakettypen. Der Pakettyp ist ein Typ einer Nutzinformation eines Pakets und ist beispielsweise ein Bild, eine Entfernungsangabe oder dergleichen. Das Bild kann anhand eines Merkmals eines Kopfabschnitts für jedes Format des Bildes unterschieden werden. Die Entfernungsangaben können unter Verwendung eines Merkmals wie beispielsweise einer numerischen Angabe von 120 Grad in Intervallen von 0,5 Grad ermittelt werden. Die Pakettyp-Unterscheidungseinheit 19b kann eine Datenbank zur Unterscheidung des Pakettyps umfassen. Die Pakettyp-Unterscheidungseinheit 19b verknüpft den unterschiedenen Pakettyp mit einem Anschluss oder einer Netzwerkadresse der Vorrichtung, die das Paket gesendet hat, und speichert die Informationen in der Pakettyp-Speichereinheit 19c.
10 zeigt ein Fließbild zur Darstellung eines Betriebs der Steuervorrichtung 1G in der siebten Ausführungsform. In 10 sind die gleichen Schrittnummern den gleichen Schritten zugeordnet wie im Fließbild, das den Betrieb der Steuervorrichtung 1 in der in 3 dargestellten ersten Ausführungsform darstellt. Zur Vereinfachung der Zeichnung sind die Schritte S306 bis S308 in einem Block in 10 dargestellt. Die folgenden zwei Punkte unterscheiden sich von dem Flussdiagramm, das den Betrieb der Steuervorrichtung 1 in der in 3 dargestellten ersten Ausführungsform darstellt. Der erste Punkt besteht darin, dass die Schritte S301 und S302 zu den Schritten S301A und S302A geändert sind. Der zweite Punkt besteht darin, dass die Schritte S302a und S302b unmittelbar vor Schritt S303 eingefügt sind.
In Schritt S301A prüft der Änderungsdetektor 19 eine Änderung in einer Softwarekonfiguration. Im anschließenden Schritt S302 fährt die Steuervorrichtung 1 mit der Verarbeitung in Schritt S303 fort, wenn bestimmt wird, dass eine Änderung in der Softwarekonfiguration vorliegt, und fährt mit der Verarbeitung in Schritt S302a fort, wenn bestimmt wird, dass keine Änderung in der Softwarekonfiguration vorliegt.
In Schritt S302a bestimmt die Pakettyp-Unterscheidungseinheit 19b den Pakettyp des empfangenen Pakets. Im anschließenden Schritt S302b bezieht sich die Pakettyp-Unterscheidungseinheit 19b auf die Pakettyp-Speichereinheit 19c und bestimmt, ob der Pakettyp der gleiche ist wie der, der in der Vergangenheit unterschieden wurde, oder nicht. Die Identitätsbestimmung erfolgt für jeden Anschluss des Schalters 2 oder jede Netzwerkadresse. Die Pakettyp-Unterscheidungseinheit 19b fährt mit der Verarbeitung in Schritt S309 fort, wenn bestimmt wird, dass die Pakettypen gleich sind, und fährt mit der Verarbeitung in Schritt S303 fort, wenn festgestellt wird, dass die Pakettypen nicht gleich sind.
Insbesondere wird in der ersten Ausführungsform die Verarbeitung der Schritte S303 bis S308 ausgeführt, wenn eine Änderung in der Konfiguration der Software oder der Hardware vorliegt; in der vorliegenden Ausführungsform jedoch wird die Verarbeitung der Schritte S303 bis S308 nicht ausgeführt, selbst wenn eine Änderung in der Hardwarekonfiguration vorliegt, wenn die Hardwarekonfiguration durch den gleichen Typ von Hardware ersetzt wird.
Gemäß der zuvor beschriebenen siebten Ausführungsform können die folgenden operativen Wirkungen erzielt werden.
(10) Bereitgestellt werden: die Pakettyp-Speichereinheit 19c, die Typen von von der mehr als einen elektronischen Steuereinheit gesendeten Paketen speichert; und die Pakettyp-Unterscheidungseinheit 19b, welche die Typen der von den mehreren elektronischen Steuereinheiten gesendeten Pakete unterscheidet. Die Verzögerungspaket-Auswahleinheit 15 und die Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit 14 führen erneut eine Berechnung durch, wenn der durch die Pakettyp-Unterscheidungseinheit 19b bestimmte Typ des Pakets nicht mit dem Typ des in der Pakettyp-Speichereinheit 19c gespeicherten Pakets übereinstimmt, und speichern das Rechenergebnis in der Rechenergebnis-Speichereinheit 13. Somit kann, wenn die Hardware durch den gleichen Hardwaretyp ersetzt wird, die Verarbeitung der Schritte S303 bis S308 entfallen.
Achte Ausführungsform
Nachfolgend ist eine achte Ausführungsform der Steuervorrichtung beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind die gleichen Komponenten wie die der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und es sind hauptsächlich Unterschiede beschrieben. Die Teile, die nicht gesondert beschrieben sind, sind die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform vor allem dadurch, dass eine Toleranz für einen bestimmten Pakettyp sichergestellt wird, wenn die Steuervorrichtung 1 die Nutzungsmenge des Puffers kontrolliert.
Bei einem speziellen Pakettyp, dessen Datenmenge während des Netzwerkbetriebs zunimmt, erfasst die Steuervorrichtung 1 vorab eine maximale Datenmenge des Pakets und steuert andere Pakete, so dass kein Pufferüberlauf verursacht wird, selbst wenn eine maximale Datenmenge vorliegt. Die Zunahme während des Betriebs deutet beispielsweise auf eine Situation hin, in der die zu erfassenden Sensordaten in Abhängigkeit von der Umgebungssituation im Bordnetzwerk zunehmen können, der Modus aber nicht in den Testmodus wechseln kann, weil das Fahrzeug in Betrieb ist. Ferner kann die maximale Datenmenge des speziellen Pakettyps aus einem früheren Netzwerkprotokoll oder einem theoretischen Wert abgeleitet werden.
In den zuvor beschriebenen Ausführungsformen und Modifikationen sind die Konfigurationen der Funktionsblöcke lediglich Beispiele. Einige der als separate Funktionsblöcke dargestellten Funktionskonfigurationen können integriert ausgebildet sein oder die in einem Funktionsblockdiagramm dargestellte Konfiguration kann in zwei oder mehr Funktionen aufgeteilt sein. Ferner können einige der Funktionen eines Funktionsblocks in einem anderen Funktionsblock enthalten sein.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen und Modifikationen können miteinander kombiniert sein. Obgleich verschiedene Ausführungsformen und Modifikationen zuvor beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf deren Inhalt beschränkt. Andere Aspekte, die im Rahmen der technischen Idee der vorliegenden Erfindung denkbar sind, sind ebenfalls im Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten.
Bezugszeichenliste

1: Steuervorrichtung
2: Schalter
4: Rechenvorrichtung
11: Steuervorrichtungs-Sende-/Empfangseinheit
12: Verzögerungssignal-Erzeugungseinheit
14: Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit
15: Verzögerungspaket-Auswahleinheit
16: Spitzenvorhersageeinheit
17: Paketinformations-Speichereinheit
17C: Verzögerungssignalinformations-Speichereinheit
18: Pufferüberwachungseinheit
19: Änderungsdetektor
19a: Paketinformations-Erzeugungseinheit
19b: Pakettyp-Unterscheidungseinheit
19c: Pakettyp-Speichereinheit
44: Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit
45: Verzögerungspaket-Auswahleinheit
46: Spitzenvorhersageeinheit
47: Paketinformations-Speichereinheit
47C: Verzögerungssignalinformations-Speichereinheit
49: Änderungsdetektor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2020039033 A [0003]

Claims

Steuervorrichtung, umfassend: eine Paketinformations-Speichereinheit, die Empfangsplaninformationen für jedes Paket für mehr als eine elektronische Steuereinheit speichert, die über eine Kommunikationsrelaisvorrichtung mit einem Puffer einer vorbestimmten Größe kommunizieren, wobei die Empfangsplaninformationen Informationen über den Zeitpunkt des Empfangs jedes Pakets, eine zulässige Latenz und eine Signalbündellänge umfassen; eine Spitzenvorhersageeinheit, die auf Basis der Empfangszeitplaninformationen die Spitzenzeit schätzt, zu der eine Nutzungsmenge des Puffers größer als ein vorbestimmter Wert ist; eine Verzögerungspaket-Auswahleinheit, die ein Verzögerungssollpaket aus Paketen auswählt, die für den Empfang zu der von der Spitzenvorhersageeinheit auf Basis der Empfangsplaninformationen geschätzten Spitzenzeit vorgesehen sind, wobei das Verzögerungssollpaket ein Paket ist, dessen Empfang verzögert werden soll; eine Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit, welche die Verzögerungszeit als einen Wert kleiner gleich der zulässigen Latenzzeit bestimmt, wobei die Verzögerungszeit die Zeit ist, um die der Empfang des von der Verzögerungspaket-Auswahleinheit ausgewählten Verzögerungssollpakets verzögert wird; und eine Verzögerungssignal-Erzeugungseinheit, die ein Verzögerungssignal an die elektronische Steuereinheit sendet, die das Verzögerungssollpaket sendet, wobei das Verzögerungssignal ein Befehl ist, das Senden des Verzögerungssollpakets um die Verzögerungszeit zu verzögern.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Empfangsplaninformationen ferner Prioritätsinformationen für jedes Paket umfassen, die Verzögerungspaket-Auswahleinheit das Auswählen eines Pakets, dessen Priorität höher ist, als Verzögerungssollpaket weniger wahrscheinlich macht, und die Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit die Verzögerungszeit für das Paket, dessen Priorität höher ist, kürzer festlegt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Rechenergebnis-Speichereinheit, die ein nichtflüchtiger Speicherbereich ist, wobei die Verzögerungspaket-Auswahleinheit Informationen des Verzögerungssollpakets, das in der Rechenergebnis-Speichereinheit ausgewählt wurde, speichert, die Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit Informationen der Verzögerungszeit speichert, die in der Rechenergebnis-Speichereinheit bestimmt wurde, und die Verzögerungssignal-Erzeugungseinheit das Verzögerungssignal auf Basis der in der Rechenergebnis-Speichereinheit gespeicherten Informationen erzeugt und sendet.
Steuervorrichtung nach Anspruch 3, ferner umfassend einen Änderungsdetektor, der eine Änderung in der Hardware oder/und der Software einer der mehr als einen elektronischen Steuereinheiten erfasst, wobei die Verzögerungspaket-Auswahleinheit und die Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit erneut eine Berechnung durchführen, wenn der Änderungsdetektor eine Änderung erfasst, und ein Rechenergebnis in der Rechenergebnis-Speichereinheit speichern.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Pufferüberwachungseinheit, die eine Nutzungsmenge des Puffers überwacht und eine Spitzenzeit festlegt, zu der die Nutzungsmenge des Puffers größer ist als der vorbestimmte Wert, wobei die Empfangsplaninformation neu erfasst wird, wenn die von der Spitzenvorhersageeinheit geschätzte Spitzenzeit sich von der von der Pufferüberwachungseinheit festgelegten Spitzenzeit unterscheidet.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verzögerungssignal-Erzeugungseinheit einen Pausenframe nach IEEE 802.3x als Verzögerungssignal verwendet.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Verzögerungssignal ein Verzögerungsstartsignal zur Unterbrechung des Sendens des Verzögerungssollpakets und ein Verzögerungsendesignal zur Wiederaufnahme des Sendens des Verzögerungssollpakets umfasst, und die Verzögerungssignal-Erzeugungseinheit an die elektronische Steuereinheit, die das Verzögerungssollpaket sendet, das Verzögerungsstartsignal sendet, bevor das Verzögerungssollpaket gesendet wird, und das Verzögerungsendesignal sendet, nachdem die Verzögerungszeit ab dem Zeitpunkt verstrichen ist, zu dem das Senden des Verzögerungssollpakets geplant wurde.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Paketinformations-Erzeugungseinheit, die Informationen über den Zeitpunkt des Empfangs des Pakets und die Signalbündellänge durch eine aktuelle Messung erfasst und die erfassten Informationen als Teil der Empfangsplaninformationen in der Paketinformations-Speichereinheit speichert.
Steuervorrichtung nach Anspruch 3, ferner umfassend: eine Pakettyp-Speichereinheit, die Typen von der mehr als einen elektronischen Steuereinheit gesendeten Paketen speichert; und eine Pakettyp-Unterscheidungseinheit, welche die Typen der von den mehreren elektronischen Steuereinheiten gesendeten Pakete unterscheidet, wobei die Verzögerungspaket-Auswahleinheit und die Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit erneut eine Berechnung durchführen, wenn ein durch die Pakettyp-Unterscheidungseinheit bestimmter Typ eines Pakets nicht mit einem in der Pakettyp-Speichereinheit gespeicherten Typ eines Pakets übereinstimmt, und ein Rechenergebnis in der Rechenergebnis-Speichereinheit speichern.
Kommunikationssystem, umfassend: eine Steuervorrichtung; und eine Rechenvorrichtung, wobei die Rechenvorrichtung umfasst: eine Speichereinheit, die Empfangsplaninformationen für mehr als eine elektronische Steuereinheit speichert, die über eine Kommunikationsrelaisvorrichtung mit einem Puffer einer vorbestimmten Größe kommunizieren, wobei die Empfangsplaninformationen einen Zeitpunkt des Empfangs jedes Pakets, eine zulässige Latenz und eine Signalbündellänge umfassen; eine Spitzenvorhersageeinheit, die auf Basis der Empfangszeitplaninformationen die Spitzenzeit schätzt, zu der eine Nutzungsmenge des Puffers größer als ein vorbestimmter Wert ist; eine Verzögerungspaket-Auswahleinheit, die ein Verzögerungssollpaket aus Paketen auswählt, die für den Empfang zu der von der Spitzenvorhersageeinheit auf Basis der Empfangsplaninformationen geschätzten Spitzenzeit vorgesehen sind, wobei das Verzögerungssollpaket ein Paket ist, dessen Empfang verzögert werden soll; und eine Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit, die eine Verzögerungszeit bestimmt, um die der Empfang des von der Verzögerungspaketauswahleinheit ausgewählten Verzögerungssollpakets verzögert wird, und die Steuervorrichtung eine Verzögerungssignal-Erzeugungseinheit umfasst, die ein Verzögerungssignal an die elektronische Steuereinheit sendet, die das Verzögerungssollpaket auf Basis der Rechenergebnisse durch die Verzögerungspaket-Auswahleinheit und der Verzögerungszeit-Bestimmungseinheit sendet, wobei das Verzögerungssignal ein Befehl ist, das Senden des Verzögerungssollpakets um die Verzögerungszeit zu verzögern.
Von einem Computer, umfassend eine Paketinformations-Speichereinheit, die Empfangsplaninformationen für mehr als eine elektronische Steuereinheit speichert, die über eine Kommunikationsrelaisvorrichtung mit einem Puffer einer vorbestimmten Größe kommunizieren, wobei die Empfangsplaninformationen einen Zeitpunkt des Empfangs jedes Pakets, eine zulässige Latenz und eine Signalbündellänge umfassen, ausgeführtes Steuerverfahren, wobei das Steuerverfahren umfasst: einen Spitzenvorhersageschritt zum Schätzen der Spitzenzeit, zu der eine Nutzungsmenge des Puffers größer als ein vorbestimmter Wert ist; einen Verzögerungspaket-Auswahlschritt zum Auswählen eines Verzögerungssollpakets aus Paketen, die für den Empfang zu der im Spitzenvorhersageschritt auf Basis der Empfangsplaninformationen geschätzten Spitzenzeit vorgesehen sind, wobei das Verzögerungssollpaket ein Paket ist, dessen Empfang verzögert werden soll; einen Verzögerungszeit-Bestimmungsschritt zum Bestimmen einer Verzögerungszeit, um die der Empfang des im Verzögerungspaket-Auswahlschritt ausgewählten Verzögerungssollpakets verzögert wird; und eine Verzögerungssignal-Erzeugungsschritt zum Senden eines Verzögerungssignals an die elektronische Steuereinheit, die das Verzögerungssollpaket sendet, wobei das Verzögerungssignal ein Befehl ist, das Senden des Verzögerungssollpakets um die Verzögerungszeit zu verzögern.