JP2006229887A - Communication equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通信装置に関し、特に、車載されたLANにおいて多重伝送されるフレームのバス上での混雑解消を図るものである。 The present invention relates to a communication apparatus, and in particular, intends to eliminate congestion on a bus of a frame that is multiplexed and transmitted in a vehicle-mounted LAN.
近年、情報技術の進歩により、自動車分野においても車載電装品等を制御する信号のやり取りが急速に増大しており、伝送媒体となるワイヤーハーネスの本数増加を抑制すべく車載LAN(local area network)による多重通信システムが採用されつつある。
車載LANでは、共通の通信線にECU等の各ノードが接続されて互いにデータ通信を行うが、通信線が共通であるためデータフレーム同士の衝突調停を行うアクセス制御を行っている。
In recent years, with the advancement of information technology, the exchange of signals for controlling in-vehicle electrical components etc. has also increased rapidly in the automobile field, and in-vehicle LAN (local area network) to suppress the increase in the number of wire harnesses as transmission media A multiple communication system is being adopted.
In an in-vehicle LAN, nodes such as an ECU are connected to a common communication line to perform data communication with each other. However, since the communication line is common, access control for performing collision arbitration between data frames is performed.
車載LANの方式の1つとしてCAN(Controller Area Network)と呼ばれる通信プロトコルが存在する。
CANはマルチキャスト方式を採用し、バス上に接続される全てのノードがデータを同時に受け取り、該当するノード以外は受信したデータを破棄するようにしている。通信速度は最大1Mbpsで、アクセス方式はCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)方式を採用している。
CSMA/CA方式では、データを送信したいノードは、バス上の通信の有無を確認し、通信中でなければデータ送信を開始する。複数のノードが同時に送信することで信号の衝突が発生してしまった場合には、優先度の低いノードは送信を止めて一定時間後に再送信を要求するというアービトレーションを行う。この方式によれば、障害に強い反面、バス上の通信負荷が一定量を超えると遅延時間が急増するため、大きな負荷はかけることができない。
There is a communication protocol called CAN (Controller Area Network) as one of in-vehicle LAN systems.
The CAN employs a multicast system, and all nodes connected on the bus receive data at the same time, and other than the corresponding nodes discard the received data. The maximum communication speed is 1 Mbps, and the access method employs a CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) method.
In the CSMA / CA system, a node that wants to transmit data confirms the presence or absence of communication on the bus, and starts data transmission if communication is not in progress. When signal collision occurs due to simultaneous transmission by a plurality of nodes, the low priority node performs an arbitration to stop transmission and request retransmission after a certain time. According to this method, although it is resistant to failures, if the communication load on the bus exceeds a certain amount, the delay time increases rapidly, so that a large load cannot be applied.
特開2001−119416号公報では、CANのバスが混雑している際に優先度の低いデータが送信負けすることで遅延時間が大きく長引くのを防止するため、N回送信負けしたデータは、データ送信の優先度を上げるという対策を行っている。
しかしながら、このような方式では、バスのアイドル時間が長い場合には問題がないが、バスが混雑してきた場合には頻繁にアービトレーションが発生し、長時間データを送信できなくなるという事態に陥る。即ち、あるデータの優先度が上げられると別のデータを送信することができなくなるため、バス上の混雑自体は解消されずに問題の先送りとなり、根本的な解決には至っていないといえる。
However, in such a system, there is no problem when the bus idle time is long, but when the bus is congested, arbitration frequently occurs and data cannot be transmitted for a long time. In other words, if the priority of a certain data is raised, it becomes impossible to transmit another data, so the congestion on the bus itself is not solved and the problem is postponed, and it can be said that the fundamental solution has not been reached.
本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、送信データの重要度を考慮し、伝送媒体上の混雑を緩和することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to reduce congestion on a transmission medium in consideration of the importance of transmission data.
前記課題を解決するため、本発明は、伝送媒体を介して他の通信装置と相互接続されて、所定の周期毎に定期フレームを送信する通信装置であって、
前記伝送媒体上の通信負荷を監視する負荷監視手段と、
前記負荷監視手段で検出された負荷状況に応じて前記定期フレームの送信周期を変更する定期フレーム制御手段とを備えていることを特徴とする通信装置を提供している。
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is a communication device that is interconnected with another communication device via a transmission medium and transmits a periodic frame at a predetermined cycle.
Load monitoring means for monitoring a communication load on the transmission medium;
There is provided a communication apparatus comprising: a periodic frame control unit that changes a transmission period of the periodic frame in accordance with a load situation detected by the load monitoring unit.
定期フレームとイベントフレームの重要度を比較すると、データ内容の変化時などに突発的に送信されるイベントフレームの方が、一定周期毎に送信される定期フレームよりもリアルタイム性の観点からは重要であると考えることができる。そこで、本発明では、ネットワークの通信負荷の大小に応じて、定期フレームの送信時間間隔を調節することで、伝送媒体上のトラフィックの平準化を図ることができる。 Comparing the importance of regular frames and event frames, event frames that are suddenly transmitted when the data content changes are more important from a real-time perspective than regular frames that are transmitted at regular intervals. You can think of it. Therefore, in the present invention, the traffic on the transmission medium can be leveled by adjusting the transmission time interval of the regular frame according to the communication load of the network.
具体的には、前記定期フレーム制御手段は、通信負荷が所定の閾値以上となった場合に、前記定期フレームの送信周期を長くする変更を行う構成としていると好ましい。
即ち、伝送媒体上の通信負荷が所定の閾値以上である場合に、定期フレームの送信時間間隔を長くすることで、伝送媒体上の混雑を緩和してイベントフレームの送信を行い易くすることができる。また、通信負荷が閾値未満となった場合には、定期フレームの送信周期を元に戻すとよい。
さらに、閾値は段階的に複数設定し、通信負荷が増すごとに定期フレームの送信周期を順次段階的に長くする設定としてもよい。
Specifically, the periodic frame control means is preferably configured to change the transmission period of the periodic frame to be longer when the communication load becomes a predetermined threshold value or more.
That is, when the communication load on the transmission medium is equal to or greater than a predetermined threshold, it is possible to ease the transmission of the event frame by reducing the congestion on the transmission medium by increasing the transmission time interval of the regular frame. . In addition, when the communication load is less than the threshold value, the transmission period of the regular frame may be restored.
Furthermore, a plurality of threshold values may be set stepwise, and the transmission period of the regular frame may be set to be gradually increased step by step as the communication load increases.
定期フレームの例としては、車速センサから出力される車速データのように時々刻々と変化するアナログ的データ等が挙げられる。
イベントフレームの例としては、各種キー操作やスイッチ操作に応じて発信されるフレーム等が挙げられる。
Examples of the regular frame include analog data that changes every moment, such as vehicle speed data output from a vehicle speed sensor.
Examples of event frames include frames transmitted in response to various key operations and switch operations.
マルチキャスト方式でフレーム伝送を行うものであって、前記負荷監視手段は、単位時間当たりの受信データ量を前記通信負荷として算出していると好ましい。 It is preferable that frame transmission is performed in a multicast manner, and the load monitoring unit calculates a received data amount per unit time as the communication load.
マルチキャスト方式では、通信装置は伝送媒体上に送信されたフレームの全てを一旦受信し、フレームに記載された宛先アドレスが自己アドレスと一致する場合には処理を続行する一方、一致しない場合には受信したフレームを破棄することとしている。したがって、負荷監視手段は、自己宛てでないフレームも含めて受信した全てのフレームの単位時間当たりのデータ量を計算すれば、伝送媒体上におけるの通信負荷(混雑度)を簡単に求めることができる。
なお、前記通信装置は車両に配索されるワイヤハーネスを前記伝送媒体として接続される車載電装品としていると好ましい。
In the multicast method, the communication device once receives all of the frames transmitted on the transmission medium, and continues processing when the destination address described in the frame matches the self address, while receiving if it does not match. The discarded frame is to be discarded. Therefore, the load monitoring means can easily determine the communication load (congestion degree) on the transmission medium by calculating the data amount per unit time of all frames received including the frames not addressed to itself.
In addition, when the said communication apparatus is used as the vehicle-mounted electrical equipment connected as a transmission medium with the wire harness routed in the vehicle.
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、ネットワークの通信負荷が大きい場合に、定期フレームの送信周期を大きくすることで伝送媒体上の混雑が緩和され、イベントフレームの送信を行い易くすることができる。 As is clear from the above description, according to the present invention, when the communication load of the network is large, the congestion on the transmission medium is reduced by increasing the transmission period of the regular frame, and the event frame can be easily transmitted. can do.
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図1および図2は車両に搭載された多重伝送システムを示し、車両に配索されたワイヤハーネス(バス)を伝送媒体とし、通信プロトコルはCAN(Controller Area Network)を用いると共にネットワークトポロジはバス型としている。
バス11には通信装置(車載電装品)となるノード12A〜12Dが複数接続されており、アクセス方式はCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)とし、最大通信速度は1Mbpsとしている。また、CANではマルチキャスト方式を採用し、あるノード12から送信されたフレームは全てのノード12A〜12Dが受信し、送信データの宛先と一致するノード以外は受信したフレームを破棄する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 show a multiplex transmission system mounted on a vehicle, using a wire harness (bus) wired in the vehicle as a transmission medium, a CAN (Controller Area Network) as a communication protocol, and a network topology as a bus type. It is said.
A plurality of
各ノード12A〜12Dには、定期フレーム(車速センサから出力された車速データ等のような略連続的なデータを送信するフレーム)のバス上への送出を管理するノードと、イベントフレーム(キー操作やスイッチ操作等により突発的に発生するデータを送信するフレーム)のバス上への送出を管理するノードが混在している。
Each of the
図2は一定周期に定期フレームを送信するノード12Aを示し、バス11との通信インターフェースとなるI/F部13と、バス11から受信したフレームの受信処理を行う受信処理部14と、受信処理部14で受信した単位時間当たりのデータ量に基づきバス11の混雑度を計算する負荷監視手段15と、負荷監視手段15で計算された混雑度に基づき定期フレームの送信周期を決定する定期フレーム制御手段17と、フレームの送信処理を行う送信処理部18と、ノード12Aの機能処理を行うアプリケーション部16とを備えている。
FIG. 2 shows a
ノード12Aは、アプリケーション部36からの指令により定期フレームの送信を行う。
定期フレームは、一定周期毎にバス11上に送信されるフレームであり、例えば、車速センサから出力された車速データ等のような略連続的に発生するデータを含むものである。定期フレームでは、受信側のノード12Aでデータの取りこぼし等が発生しても、一定周期後には再受信できるので、データ通信の信頼性を確保できるというメリットがある。
The
The regular frame is a frame transmitted on the
また、例えばノード12Bはイベントフレームの送信を行うものである。イベントフレームは、アプリケーション部36の処理においてデータ内容の変化が生じた場合等のように突発的にバス11上に送信されるフレームであり、例えば、キー操作やスイッチ操作等により突発的に発生するデータを含むものである。イベントフレームでは、データ内容が変化した場合に速やかにデータ送信できるので、リアルタイムに他のノードがデータを取得できるというメリットがある。
なお、本実施形態のフレームフォーマットは、図3に示すように、プリアンブル、開始デリミタ、宛先アドレス、送信元アドレス、データ長、データ、FCS(Frame Check Sequence)の領域を備えている。
For example, the
As shown in FIG. 3, the frame format of the present embodiment includes areas of a preamble, a start delimiter, a destination address, a transmission source address, a data length, data, and an FCS (Frame Check Sequence).
次に、ノード12における通信制御の手順について説明する。
CANではマルチキャスト方式を採用しているため、各ノード12Aはバス11上に送信されたフレームの全てをI/F部33を介して受信処理部34で一旦受信する。負荷監視手段35は、受信処理部34で受信したフレームの単位時間当たりのデータ量を下記の式1で計算することでバス11上の通信負荷(混雑度)を求める。
[式1]
通信負荷=受信データ量/受信時間
Next, a communication control procedure in the node 12 will be described.
Since CAN employs a multicast method, each
[Formula 1]
Communication load = amount of received data / reception time
負荷監視手段35は、バス11の通信負荷を常にウォッチし、通信負荷が所定の閾値以上となり混雑してきた場合には、定期フレーム制御手段37に指令して定期フレームの送信周期を長くするように設定変更する。その変更された時間周期で定期フレームが送信処理部38よりI/F部38を介してバス11に送信される。
負荷監視手段35で求められる混雑度が閾値未満に回復した場合には、定期フレーム制御手段37に指令して、定期フレームの送信周期を元の長さに戻すように設定変更する。
なお、受信したフレームは、アプリケーション部16で宛先アドレスが自己のアドレスと一致するか確認され、不一致の場合には当該フレームは破棄され、一致する場合には当該フレームの情報に基づきその後のアプリケーション処理がなされる。
The load monitoring unit 35 always watches the communication load of the
When the degree of congestion obtained by the load monitoring means 35 recovers below the threshold value, the regular frame control means 37 is commanded to change the setting so that the transmission period of the regular frames is returned to the original length.
The received frame is confirmed by the
以上に説明したように、バス11の混雑時に定期フレームの送信時間間隔を長くすることで、バス11上のトラフィックが低減されてイベントフレームの送信遅延を低減することができる、即ち、リアルタイム性の重要度からみれば、イベントフレームの方が定期フレームよりも重要度が高いという事実に着目し、定期フレームの送信間隔を調整することとで、バス11上の混雑の緩和を図っている。
ここで、定期フレームも一定時間以上にわたり送信間隔が長くなるとデータ内容の信頼性が損なわれる恐れがあるが、バス輻輳による大幅な伝送遅延が発生する影響に比べると軽微であるといえ、全体としてネットワークの信頼性を高めることができる。
なお、負荷監視手段35で検出されるバス11上のトラフィックが所定の閾値より小さい場合には、定期フレームの送信周期を短くする制御を行ってもよい。
As described above, by increasing the transmission time interval of the regular frame when the
Here, if the transmission interval of a regular frame is longer than a certain time, the reliability of the data content may be impaired, but it can be said that it is negligible compared to the effect of significant transmission delay due to bus congestion. Network reliability can be increased.
In addition, when the traffic on the
11 バス(伝送媒体)
12A〜12D ノード(通信装置)
13 I/F部
14 受信処理部
15 負荷監視手段
16 アプリケーション部
17 定期フレーム制御手段
18 送信処理部
11 Bus (Transmission medium)
12A to 12D node (communication device)
13 I /
Claims (3)
前記伝送媒体上の通信負荷を監視する負荷監視手段と、
前記負荷監視手段で検出された負荷状況に応じて前記定期フレームの送信周期を変更する定期フレーム制御手段とを備えていることを特徴とする通信装置。 A communication device that is interconnected with another communication device via a transmission medium and transmits a periodic frame at a predetermined cycle,
Load monitoring means for monitoring a communication load on the transmission medium;
A communication apparatus comprising: a periodic frame control unit configured to change a transmission cycle of the periodic frame according to a load situation detected by the load monitoring unit.
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