JP2009504480A - メッセージを送信する方法 - Google Patents
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Abstract
2個のチャネル(A,B)上のネットワークにおける多数のノード(1,2,3,4)間でメッセージを送信する方法であって、2個のチャネル(A,B)の一方に異常が発生した場合にも、信頼性のあるメッセージ送信を確実に保証する方法を提供するために、一方のチャネル(A,B)に異常が発生した場合に、他方のチャネル(B,A)上でメッセージを送信することを提案する。
Description
本発明は、ネットワークにおける多数のノード間で2個のチャネルを通じてメッセージを送信する方法に関するものである。
各種の技術分野において、例えば、可変パラメータ用の多数のセンサおよびこれらパラメータを操作する制御素子を有する複雑な技術的装置を制御および監視するために、ネットワークにおける多数のノード間で、メッセージまたは情報を、好ましくはデータパケットの形式で交換する必要がある。とくに、相互にデータを交換する上述のネットワークは、自動車産業において用いられており、例えば、速度および/または加速度センサのような各種センサから、自動車の全ての機能を制御するホストに情報を送信して、例えば最大許容加速度値を上回るときに、エアバッグを作動させることができるようにする。
この場合、データまたはメッセージを、ネットワークを形成するノード間で信頼性高く交換する必要がある。この情報交換は、通常は電線および/または光ファイバーケーブルを介して行われる。これら接続は、チャネルとも称され、外部の影響により損なわれ、または、メッセージ送信が劣化した接続により制限されるおそれがある。このような場合、メッセージ送信は不可能になる。接続での異常を防止するため、とくに安全に関わるデータを交換する場合に、ネットワークの各ノードをそれぞれ接続した2個の並列のチャネルを、データの送信に用いることは既知である。この場合、通常、少なくとも安全に関わるデータを双方のチャネルを通じて並列的に送信されるので、一方のチャネルに異常が発生した場合でも、安全に関わる情報は他方のチャネルを通じて依然として送信されることになる。しかし、データ量のこの重複は、メッセージ送信のため各チャネルにおいて帯域(バンド)幅を倍にする必要がある。これは多くの場合、回線を改良する上でコストを付加することとなる。
特許文献1(米国特許第4973953号)では、多数のノード間でメッセージを送信するデータ伝送システムを記載している。この場合、各ノードは、それぞれに隣接する2個のノードに、メッセージを送信する2個のチャネルを介して、それぞれ接続される。このことは、2個の隣接ノード間でチャネルに異常が発生した場合に、全てのメッセージがたった1個のチャネルを通じて送信されることになるので、互いに遠いノード間でのメッセージ伝送を悪化することを意味する。
特許文献2(米国特許第5329521号)では、冗長ローカルネットワークを動作させる方法を記載している。この場合、ネットワークのノードを、接続装置に割り当て、接続装置を介してメッセージを送信することを可能にしている。更に、冗長アダプタを用いて特定の接続を選択し、いずれの場合にも接続のうち1つを選択できるようにしている。このことは、回路技術およびプログラミング技術に関して多くの費用を必要とする。
本発明の目的は、ネットワークにおける多くのノード間で2個のチャネルを通じてメッセージを送信する方法であって、2個のチャネルの一方に異常が発生した場合でも、ノード間でのデータ交換を確実に信頼性高く行う方法を提供することである。
この目的は、請求項1の記載の特徴により達成することができる。
本発明の中心概念は、一方のチャネルに異常が発生した場合に、このチャネルを通じて通常送信されるメッセージまたはデータが、他方のチャネルを通じて付加的に送信または転送されるということにある。メッセージ送信のための、ノードおよびチャネルから成るネットワークまたはシステムを、メッセージ送信用のチャネル異常を確認する手段に割り当て、これら手段は、対応する信号を中央コンピュータまたはホストに送信し、これら中央コンピュータまたはホストが例えば送信すべきメッセージまたはデータを、他方のチャネルを通じて送信できるよう設計するものとすることを理解されたい。他の可能性としては、システムを通じて対応信号を配信して、各影響を受けるノードに現在の接続状態を通知することがある。そして、ノードは、接続同意によって、他方のチャネルでデータを送信することを決定することができる。
以下に、より詳細に本発明を説明するのに使用する用語を定義する。
R接続:
メッセージまたはデータの送信を一方のチャネルから他方のチャネル用に再構成することができる接続を意味する。
Rデータ値:
R接続のデータ値を意味する。これらのデータ値を、メッセージに割り当てるまたは直接フレームに割り当てることができる。
Rメッセージ:
Rデータ値のみを割り当て、他のいかなる種類のデータ値も割り当てないメッセージを意味する。
メッセージID:
例えばFlexRayデータ伝送フォーマット(これ自体は既知)またはCANプロトコルに従う、メッセージの識別フィールドを指す。
Rフレーム:
RメッセージまたはRデータ値だけを、割り当てまた送信するフレームを指す。
R−Txバッファメモリ、R−Rxバッファメモリ:
全てのデータを受信するバッファメモリであり、これらメモリ用に関連した制御データが存在し、関連したチャネル上でそれぞれの識別信号に従ってフレームを伝送するバッファメモリを意味する。Txは送信を、Rxは受信を表す。
R接続:
メッセージまたはデータの送信を一方のチャネルから他方のチャネル用に再構成することができる接続を意味する。
Rデータ値:
R接続のデータ値を意味する。これらのデータ値を、メッセージに割り当てるまたは直接フレームに割り当てることができる。
Rメッセージ:
Rデータ値のみを割り当て、他のいかなる種類のデータ値も割り当てないメッセージを意味する。
メッセージID:
例えばFlexRayデータ伝送フォーマット(これ自体は既知)またはCANプロトコルに従う、メッセージの識別フィールドを指す。
Rフレーム:
RメッセージまたはRデータ値だけを、割り当てまた送信するフレームを指す。
R−Txバッファメモリ、R−Rxバッファメモリ:
全てのデータを受信するバッファメモリであり、これらメモリ用に関連した制御データが存在し、関連したチャネル上でそれぞれの識別信号に従ってフレームを伝送するバッファメモリを意味する。Txは送信を、Rxは受信を表す。
この方法を、とくにCANプロトコル(これ自体は既知)に、好ましくはFlexRayプロトコルの動的部分に利用することは、当業者にとって明らかである。両方のシステムに対して、フレーム識別信号は、伝送媒体、すなわちチャネルへのアクセスに対する優先順位を定めるので、限られた帯域(バンド)幅のみが1個の残りのチャネルに利用できる場合、重要度の低い接続を優先順位の高い接続と交換する。これにより、例えば、全てのR接続を単一のチャネル上で維持しなければならない場合に、もはや他の接続が維持されない状況になり得る。
本発明の好適な実施形態は、従属請求項の要旨によって構成する。
請求項2によれば、ネットワークにおいて送信すべき全てのメッセージまたはデータを、双方のチャネル上で送信できるようにフォーマットすることはしないようにする。従って、一方のチャネルに異常が発生した場合、とくに安全に関わるデータのみを依然として正常なチャネルで送信する。
請求項3による好適な実施形態では、ネットワークにおける複数のノードの各々には、バッファメモリ、すなわち送信するデータを記憶するR−Txバッファメモリおよび受信するデータを記憶するR−Rxバッファメモリをそれぞれ割り当てる。1組のフレーム識別信号セットを各チャネルにおいて保有して、R接続の全てのデータを送信できるようにする。これと同時に、チャネルAにおけるRフレーム識別信号の数を、チャネルBにおけるこれら識別信号の数に等しいものとする。同様に、チャネルAにおける各識別信号は、チャネルBにおける識別信号に等価のものとし、この逆も同様にする。
チャネルAまたはチャネルBのいずれかでデータを送信できるようにするためには、チャネルBで行うのと同じように、メッセージをチャネルAのフレーム識別信号に割り当てる。
一方のチャネルから他方のチャネルへできるだけ単純に送信メッセージを転送することができるようにするために、請求項4で提案したように、ネットワークの通常動作中に、チャネルAにおけるR−Txバッファメモリの一部およびチャネルBにおけるR−Txバッファメモリの一部をブロックまたは不作動状態にして、そして、各R接続に対して、データをチャネルAまたはチャネルBのいずれかで送信する。これをネットワークのホストまたは分散アルゴリズムにより制御する。チャネルAに異常が発生した場合は、チャネルBの全てのR−Txバッファメモリを使用可能にするまたは作動状態にすることによって、チャネルBで全ての必要なメッセージを送信することができる。チャネルBに異常が発生した場合には、チャネルAの全てのR−Txバッファメモリを作動状態にする。
請求項5に記載の簡単な方法では、通常動作中に、チャネルAのフレーム識別信号のための偶数番目(even)のTxバッファメモリ、および、チャネルBのフレーム識別信号のための奇数番目(odd)のTxバッファメモリを、送信に対して不作動状態にする。これは、もちろん逆にして実行することもできる。チャネルAに異常が発生した場合、チャネルBの全てのTxバッファメモリを作動状態にし、この逆もあり得る。
請求項6に記載の他の実施形態において、R−TxメッセージメモリおよびR−Rxメッセージメモリを、各R接続のためにホストに設ける。接続の識別は、メッセージのメッセージ識別信号により行う。メッセージ識別信号は、例えばFlexRayプロトコルにおけるようなフレームフォーマットの一部として定義することができる。しかし、これを上位プロトコルの一部として設計することもでき、例えばメッセージ識別信号をフレームの一部として送信することにより、設計することができる。メッセージ識別信号を用いることによって、メッセージをより簡単にフレーム識別信号に割り当てることができる。接続はもはやフレーム識別信号だけでは識別されないので、多数の接続には、同一のフレーム識別信号を設けることができる。この場合、各R接続を双方のチャネルで実施して、このとき1組のフレーム識別信号セットを各チャネルにおいて保有し、R接続の全てのデータを送信できるようにする。各チャネルおよび各フレーム識別信号に対して、TxバッファメモリおよびRxバッファメモリをノード内に設ける。これらのバッファメモリは、R接続に対して明確に逆にする必要はなく、むしろ他タイプの接続のために用いることができる。各R接続は、各R接続に割り当てたRメッセージ識別信号により区別することができる。通常動作中に、チャネルAにおけるR−Txメッセージメモリの若干およびチャネルBにおけるR−Txメッセージメモリの若干を、ブロックまたは不作動状態にする。これを、ネットワークのホストまたは分散アルゴリズムによって制御し、これにより、各R接続に対して、データをチャネルAまたはチャネルBのいずれかで送信する。
好ましくは、請求項7によれば、チャネルAに異常が発生した場合、チャネルBの全てのR−Txメッセージメモリを使用可能にするまたは作動状態にする、またはその逆にする。
上述のように、これを、請求項8に記載の手法に基づいて、偶数番目(even)および奇数番目(odd)のR−Txメッセージメモリに関して対称的に実行することができる。
多数のメッセージを同一フレーム識別信号に割り当てることができるので、多数のメッセージを送信しなければならない場合、ホストはどのメッセージをTxバッファメモリにコピーするか決定をしなければならない。どのメッセージを最初に処理、送信またはコピーするべきかの決定は、請求項9に特徴付けたように、接続またはメッセージに割り当てた規定の優先順位の分類に基づいて行うことができる。この優先順位の分類を、例えば安全に関わる機能に基づいて予め定めて、一方のチャネルだけが利用できる場合でも、重要なメッセージまたはデータを確実に高い信頼性で送信することができるようにする。
好ましくは、請求項10に記載のように、2個のチャネルにわたるネットワークの多数のノード間でメッセージを送信する方法を、自動車分野に利用し、例えば多数のセンサ、制御ユニットおよび調整ユニット、並びに自動車のホストを相互にネットワーク化して、2個のチャネルの一方が損傷した場合でも、メッセージ、データおよび信号の相互交換を信頼性高く確実にする。
本発明を、図面に例示した実施例を参照して更に説明するが、本発明はこの実施例に限定するものではない。
ネットワークの基本構成を、図1のネットワークの概略ブロック図で示す。このネットワークは、多数のノード1,2,3,4を有し、これらノードを、例えば自動車におけるセンサ等により構成する。ノード1,2,3,4を、互いに接続するとともに、2個のチャネルA,Bを介してホスト5に接続する。ノード1,2,3,4をチャネルA,Bに並列に接続するように、チャネルA,Bを構成する。
2個のチャネルA、Bの一方が故障、例えば機械的な故障を生じた場合は、送信すべきメッセージを他方のチャネルB,Aで送信する。このために、第1の実施形態においては、ノード1,2,3,4の各々を、送信すべきメッセージおよび受信メッセージをそれぞれ記憶するR−Txバッファメモリ6およびR−Rxバッファメモリ7に割り当てる。他の実施形態では、R−Txメッセージメモリ8およびR−Rxメッセージメモリ9を、付加的にホスト5内に設けることができる。
1,2,3,4 ノード
5 ホスト
6 R−Txバッファメモリ
7 R−Rxバッファメモリ
8 R−Txメッセージメモリ
9 R−Rxメッセージメモリ
A,B チャネル
5 ホスト
6 R−Txバッファメモリ
7 R−Rxバッファメモリ
8 R−Txメッセージメモリ
9 R−Rxメッセージメモリ
A,B チャネル
Claims (10)
- ネットワークにおける多数のノード(1,2,3,4)間で2個のチャネル(A,B)を通じてメッセージを送信する方法において、一方のチャネル(A,B)に異常が発生した場合に、メッセージを他方のチャネル(B,A)を通じて送信するようにしたことを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、送信すべきメッセージの一部のみを両方のチャネルで送信するようにしたことを特徴とする方法。
- 請求項1又は2に記載の方法において、R−Txバッファメモリ(6)およびR−Rxバッファメモリ(7)を各ノード(1,2,3,4)に割り当てたことを特徴とする方法。
- 請求項3に記載の方法において、バッファメモリ(6,7)を作動状態にするまたは不作動状態にするようにしたことを特徴とする方法。
- 請求項4に記載の方法において、バッファメモリ(6,7)における偶数番目又は奇数番目のメモリを作動状態にするまたは不作動状態にするようにしたことを特徴とする方法。
- 請求項1又は2に記載の方法において、R−Txメッセージメモリ(8)およびR−Rxメッセージメモリ(9)をホスト(5)に割り当てたことを特徴とする方法。
- 請求項6に記載の方法において、メッセージメモリ(8,9)を作動状態にするまたは不作動状態にするようにしたことを特徴とする方法。
- 請求項7に記載の方法において、メッセージメモリ(8,9)における偶数番目又は奇数番目のメモリを作動状態にするまたは不作動状態にするようにしたことを特徴とする方法。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法において、優先順位の分類を、送信すべきメッセージに割り当てたことを特徴とする方法。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法を、自動車技術に使用する使用方法。
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