JP2012530312A - バスシステム及び通信装置のための媒体アクセス制御方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、複数の加入者局（１３）により共有される、バスシステム（１１）の第１のチャネル（１５）への、バスシステム（１１）の加入者局（１３）によるアクセスを制御するための媒体アクセス制御方法であって、上記方法では、加入者局（１３）のために、加入者局（１３）が第１のチャネル（１５）への排他的アクセス権を有する少なくとも１つの許可区間（ΔＴ_１、ΔＴ_２、ΔＴ_３、ΔＴ_４、ΔＴ_５）が設定される、上記媒体アクセス制御方法に関する。大きなデータ量が比較的高速に伝送されバスシステム（１１）を介したメッセージ伝送の際に実時間条件が遵守されうる媒体アクセス制御方法を提示するために、本方法によって、複数の加入者局（１３）により共有される第２のチャネル（１９）へのアクセスが制御され、加入者局（１３）によるアクセスのための許可区間（ΔＴ_１、ΔＴ_２、ΔＴ_３、ΔＴ_４、ΔＴ_５）内でのみ、第２のチャネル（１９）の使用が許可されることが提案される。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の加入者局により共有される、バスシステムの第１のチャネルへの、バスシステムの加入者局によるアクセスを制御するための媒体アクセス制御方法であって、上記方法では、加入者局のために、加入者局が第１のチャネルへの排他的アクセス権を有する少なくとも１つの許可区間が設定される、上記媒体アクセス制御方法に関する。本発明はさらに、このような方法を実施するよう構成された加入者局と、制御素子、特にＣＡＮコントローラと、に関する。

例えば、独国特許出願公開第１００００３０５号明細書には、「コントローラ・エリア・ネットワーク」（ＣＡＮ：Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）と、「タイム・トリガ型ＣＡＮ」（ＴＴＣＡＮ：Ｔｉｍｅ Ｔｒｉｇｇｅｒｅｄ ＣＡＮ）と呼ばれるＣＡＮの拡張版と、が記載されている。ＣＡＮで利用される媒体アクセス制御方法は、ビットごとのアービトレーションに基づいている。ビットごとのアービトレーションの場合は、複数の加入者局がバスシステムのチャネルを介してデータを同時に伝送することが可能であり、これにより、データ伝送が妨げられることはない。さらに、加入者局は、チャネルを介したビットの送信の際に、当該のチャネルの論理的状態（０又は１）を定めることが出来る。送信されるビットの値が、定められたチャネルの論理的状態と一致しない場合には、加入者局はチャネルへのアクセスを終了する。ＣＡＮの場合、ビットごとのアービトレーションは通常、チャネルを介して伝送されるデータフレーム内のアービトレーションフィールドにおいて行われる。加入者局がアービトレーションフィールドを完全にチャネルに送信した後で、当該加入者局は、自身がチャネルに対する排他的アクセス権を有することが分かる。従って、アービトレーションフィールドの伝送の終わりは、加入者局がチャネルを排他的に利用できる許可区間の始まりに相当する。ＣＡＮのプロトコル仕様書によれば、他の加入者局は、送信加入者局がデータフレームの検査フィールド（ＣＲＣフィールド）を伝送してしまうまでチャネルにアクセスしてはならず、即ち、チャネルにデータを送信してはならない。従って、ＣＲＣフィールドの伝送の終了時点は、許可区間の終了に相当する。

ビットごとのアービトレーションによって、チャネルを介した、データフレームの破壊されない伝送が達成される。これにより、ＣＡＮの良好な実時間性能が生じるが、これに対して、加入者局により送信されるデータフレームが、他の局により送信された更なる別のデータフレームとの衝突のために、チャネルを介した伝送の間に破壊される可能性がある媒体アクセス制御方法の場合には、明らかに不都合な実時間動作を有する。なぜならば、衝突及び当該衝突により必要となるデータフレームの新たな伝送のために、データ伝送が遅延することになるからである。

ＣＡＮの実時間動作の更なる別の改善が、拡張版ＴＴＣＡＮにより達成される。ＴＴＣＣＡＮのプロトコル仕様書によれば、連続する複数のタイムスロット（Ｚｅｉｔｆｅｎｓｔｅｒ）（「タイムスロット」（Ｚｅｉｔｓｃｈｌｉｔｚｅ）又は「タイムスロット」（ｔｉｍｅ ｓｌｏｔ）とも呼ばれる）を含む定期的に繰り返されるタイムスロット構造が定義されている。その際に、特定のメッセージ種及び特定の加入者局に、当該メッセージ種のメッセージを伝送することが許される特定のタイムスロットを割り当てることが可能である。従って、ＴＴＣＡＮの場合には、ＣＡＮドメイン（ＣＡＮ−Ｄｏｍａｅｎｅ）のチャネルへの排他的アクセス権を特定の局が有する特定のタイムスロットが設けられる。ＴＴＣＡＮの場合、チャネルへのアクセスは少なくとも部分的に、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）の原則に従って調整される。

ＣＡＮ、又は、その拡張版であるＴＴＣＡＮのプロトコルは、実時間条件下で短いメッセージを伝送するために特に適している。しかしながら、より大きなデータブロックがＣＡＮドメインを介して伝送される場合には、チャネルの比較的小さなデータレートは、伝送を妨害するものとして表面化する。ビットごとのアービトレーションの正しい機能を保障するために、ビットの伝送のために、バスシステムの寸法（Ａｕｓｄｅｈｎｕｎｇ）と、チャネル上での信号処理と、に特に依存する最小時間が保たれる必要がある。従って、ビットレートは、個々のビットの時間の短縮によっては簡単に上げることが出来ない。

それにもかかわらず、制御ユニットのプログラミングのために必要な比較的大きなデータブロックを、本来はＣＡＮドメインへの接続のために設けられた通信インタフェースを介して十分に高速に伝送しうるために、独特特許出願公開第１０１５３０８５号明細書は、データブロックの伝送のための通信インタフェースを、ビットごとのアービトレーションが実施されず比較的高いビットレートが可能な他の通信モードに一時的に切り替えることを提案している。但し、この場合、ある程度の時間ＣＡＮプロトコルによる通信を中断する必要がある。例えばエラーのためにＣＡＮプロトコルに従ったバスの駆動がもはや開始されえない場合には、バスシステムの故障が起こる。さらに、比較的大きなデータブロックの伝送によって、ＣＡＮプロトコルに従って行われる後続の伝送が著しく遅延することになり、ＣＡＮの実時間性能が損なわれる。従って、車両又は制御ユニットの製造工程の末端での制御ユニットのプログラミングのための上記方法の利用のみならず、車両の駆動中の間の上記方法の利用も有効ではない。

従って、本発明の課題は、複数の加入者局により共有されるチャネルへの、バスシステムの加入者局によるアクセスを制御する方法であって、大きなデータ量が比較的高速で伝送され、バスを介したメッセージ伝送の際の実時間条件が遵守されうる、上記方法を提示することである。本課題は、請求項１の特徴を備えた媒体アクセス制御方法によって解決される。

本発明にかかる方法を実現するために、例えば、第１のチャネルへのアクセスを制御するために、当該第１のチャネルのビットレートが制限されるビットごとのアービトレーションを利用することが出来るが、これに対して、第２のチャネルのために特別なアービトレーションは必要ではない。加入者局は許可区間内に第１のチャネルへの排他的アクセス権を有しており、自身が第１のチャネルへのアクセス権を有する場合に、第２のチャネルにアクセスする。従って、第２のチャネルは、第１のチャネルよりも著しくより高いビットレートを有しうる。加入者局は、自身が第１のチャネルへの排他的アクセス権を有する間に、第２のチャネルを介して比較的大きなデータブロックを伝送することが出来る。バスシステムは、好適にＣＡＮドメインを有する。

少なくとも１つの許可区間として、タイムスロット又はタイムスロットの一部が、定期的に繰り返されるタイムスロット構造内に設定されることは特に有利である。バスシステムがＣＡＮドメインを有する場合には、許可区間又はタイムスロットが、好適にＴＴＣＡＮプロトコルを用いて設定される。この場合、タイムスロットは、全サイクル内で複数回繰り返される基本サイクルの一部分である。ＴＴＣＡＮの場合タイムスロットは通常特定のメッセージ種に割り当てられるため、１つの加入者局に対して、複数のタイムスロットと、複数の許可区間と、がタイムスロット構造内に設定されることが多い。これは特に、加入者局が様々なメッセージ種を送信する役目を果たし、即ち、複数のメッセージ種のための情報源を形成する場合が該当する。ＴＴＣＡＮの利用により、第２のチャネルを介した複数の加入局間のエラーの無い通信が、当該第２のチャネルのための特別なアービトレーション方法が必要にならずに保証されるだけではなく、個々の加入者局に、第２のチャネルの特定容量が割り当てられる。これにより、特定の加入者局間の伝送のため、又は、特定のメッセージ種のメッセージ伝送のために、特定の中程度のビットレートを設定し又は保障することが可能である。

代替的に又は追加的に、許可区間の始まりは、第１のチャネルのビットごとのアービトレーションを用いて加入者局によって定められ、許可区間の終わりは、第１のチャネルのアービトレーションが成功した後に加入者局に再び第１のチャネルの使用が許可され次第、設定されることを構想しうる。これにより、第１のチャネルのために設けられたビットごとのアービトレーションを用いて、第２のチャネルへのアクセスを制御することが達成される。ＣＡＮドメインの場合、許可区間の始まりがフレームのアービトレーションフィールドの終わりに相当し、許可区間の終わりがフレームの検査フィールド（ＣＲＣフィールド）の伝送の終わりに相当するということが構想されうる。

本発明の特に好適な実施形態において、第１のチャネルを介して伝送される第１のデータと、第２のチャネルを介して伝送される第２のデータと、は、共通の信号線を介して伝送されることが構想される。即ち、個々の加入者局間に、例えば共通のバス線の形態による１つの信号線を設けることで十分である。公知のバスシステム、特にＣＡＮのバス線が関わっており、このバス線を介して、第１のチャネルのデータがＣＡＮプロトコルに従って伝送されることが構想されうる。このことは、例えば公知のＣＡＮプロトコルに対応可する従来の加入者局が、本発明にかかる方法により駆動されるバスシステムに問題なく接続可能であるという利点を有する。その限りにおいて、提案される方法では、公知のＣＡＮプロトコル及びＣＡＮの装置に対応可能なＣＡＮプロトコルの拡張版が関わっている。

ここでは有利に、第１のデータに従って、データ信号と、第２のデータにより変調された信号と、が形成され、データ信号には、変調された信号が重畳される。これにより、第２のチャネルを介した第１のデータの伝送が、同時に進行している第２のチャネルを介した第２のデータの伝送によって妨害されない。変調された信号を形成するための変調方法は、例えば、周波数変調、特に、第２のチャネルの論理的状態（０又は１）に従った周波数偏移変調を利用することが可能である。位相変調、例えば２相位相偏移キーイング（ＢＰＳＫ：Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）を設けることも構想可能である。

代替的に、第１のチャネルの第１のデータは、第１の信号線を介して伝送され、第２のチャネルのデータは、第１の信号線とは別の第２の信号線を介して伝送されうる。第１の信号線は、ＣＡＮ仕様書に従ったバス線であり、これに対して、第２の信号線は、任意の形態で構成可能である。例えば、比較的高いビットレートで駆動される更なる別のＣＡＮバス線であってもよい。任意のビット伝送素子を使用することが可能である。ローカルコンピュータネットワークのため、特にイーサネットのために設けられるトランシーバ回路及び信号線を利用することも構想可能である。これにより、第２のチャネルの高いビットレートが実現されうる。第２のチャネルへのアクセスが本発明にかかる方法を用いて制御されるため、メッセージを媒介しないコンピュータネットワークを介する伝送の際に発生する、実時間適用のためには不都合な衝突が防止される。更に、加入者局内に、車両の電気系統を介してデータを伝送するデータ伝送素子が設けられる（所謂、電力線通信、ＰＬＣ）場合には、第２の信号線は、車両の電気系統によっても形成されうる。

上記の課題の更なる別の解決策として、請求項７の特徴を備えたバスシステムの加入者局が提案される。このような加入者局によって、バスシステムの駆動時に、第２のチャネル上での衝突の影響で、第２のチャネルを介して伝送されるデータの破壊が起こらないことが保障される。なぜならば、バスシステムに接続された各加入者局は、各時点に最大で１つの加入者局が第２のチャネルにアクセスすることを保障するからである。加入者局は、例えば、車両の電気部品、例えば、車両の制御装置であってもよい。

好適に、加入者局は、第２のチャネルへのアクセスを制御するための第２の制御素子を有する。第２の制御素子は、第２のチャネルへのアクセスを制御するためのプロトコルを実施しなくてもよい任意の形態の通信コントローラであってもよい。通信コントローラは、同期していない直列データストリームを送信及び受信するコントローラとして、容易に実現されうる。

特別な媒体アクセス制御方法又はプロトコルを利用せずに第２のチャネルへのアクセスを調整しうるために、第２の制御素子が、当該第２の制御素子が好適に第１の制御素子により生成されたアクセス制御信号によって第２のチャネルへのアクセスの許可のために制御可能であるように、第１の制御素子と接続されることは有利である。ここでは、第１の制御素子が、アクセス制御信号を出力するための出力口を有し、第２の制御素子が、出力口と接続された対応する制御入力口を有することが構想されうる。

さらに、加入者局は結合要素を有し、この結合要素によって、２つの制御素子は、第１のデータと第２のデータとが共通の信号線を介して異なる加入者局間で伝送可能であるように、共通の信号線と接続可能であることは有利である。これにより、バスシステムの加入者局間に簡単に線を導入することが可能である。

しかしながら、代替的に、加入者局が、第１の信号線に加入者局を接続するための第１のトランシーバ回路と、第１の信号線とは別の第２の信号線に加入者局を接続するための第２のトランシーバ回路と、を有することが構想可能である。このようにして、比較的高いビットレートが、比較的小さなコストで、特に安価な加入者局を用いて第２のチャネル上で実現される。

好適に、加入者局は本発明にかかる方法を実現するよう構成され、従って、本方法の効果を実現する。

先に挙げた課題の更なる別の解決策として、請求項１３の特徴を備えた制御装置が提案される。制御装置は、好適にＣＡＮコントローラが関わっている。

公知の制御素子又はＣＡＮコントローラに対して、制御素子又はＣＡＮコントローラは、加入者局によるアクセスのために第２のチャネルの使用が制御素子によって許可されているかを示すアクセス制御信号を生成するよう当該制御素子又はＣＡＮコントローラが構成されるように、拡張可能である。特に、制御素子又はＣＡＮコントローラは、アクセス制御信号を出力するための出力口を有しうる。

本発明にかかる効果を実現するために、制御装置又はＣＡＮコントローラが、本発明にかかる方法を実施するよう構成されることは特に有利である。

制御素子又はＣＡＮコントローラは、少なくとも１つの集積回路を用いて実現可能である。集積回路は、例えば、特定用途向集積回路（ＡＳＩＣ：ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）又は対応するプログラム可能な論理素子（ＰＬＤ：ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅ）であってもよい。

本発明の更なる別の特徴及び効果は、図面を用いて本発明の実施形態の例をより詳細に解説する以下の記載から明らかとなろう。
複数の加入者局を備えたバスシステムの概略図を示す。 本発明の第１の好適な実施形態にかかる図１の加入者局の概略図を示す。 本発明の第２の好適な実施形態にかかる加入者局の一部の概略図を示す。 バスシステムのチャネルの割り当ての時間的推移を示す。 チャネルを介したフレーム伝送の間のチャネル割り当ての時間的推移を示す。

図１は、複数の加入者局１３、１３ａと、当該加入者１３、１３ａにより共有される第１のチャネル１５と、を備える車両のバスシステム１１の概要を示している。示される実施例では、加入者局１３、１３ａ及び第１のチャネル１５は、ＣＡＮドメイン１７を形成する。但し、本発明はＣＡＮのみならず、少なくとも特定期間の間共通のチャネルへの局による排他的で衝突の無いアクセスが保障される他の形態の通信ネットワークにも適用される。加入者局１３、１３ａは、例えば車両の制御装置又は表示装置である。

加入者局１３の一部は、当該加入者局１３の一部により共有される第２のチャネル１９に接続されている。示される実施例では、加入者局１３ａに至るまでの全ての加入者局１３が、２つのチャネル１５、１９に接続されている。加入者局１３ａは、ＣＡＮプロトコルに対応しているが本発明にかかる方法を実施するよう構成されていない従来の加入者局１３ａである。他の加入者局１３は、本発明によれば、追加的な機能の分だけ拡張されているため、追加的に、第２のチャネル１９を介して通信することが可能である。従って、図１に示されるバスシステム１１では、従来型加入者局１３ａと、拡張型加入者局１３と、が互いに接続可能である。複数の従来型加入者局１３ａもバスシステム１１内に設けることが可能である。しかしながらバスシステム１１内に、２つのチャネル１５、１９に接続される拡張型加入者局１３のみを設けることも構想されうる。

図２は、拡張型加入者局１３の詳細を示している。この加入者局１３は、例えばマイクロコンピュータとして構成可能なマイクロコンピュータ２１を有する。このマイクロコンピュータ２１には、ＣＡＮコントローラ２３の形態による加入者局の第１の制御素子が、第１の連結素子２５を介して接続される。さらに、加入者局１３は、第２の連結素子２９を介してマイクロコンピュータ２１と接続された通信コントローラ２７の形態による第２の制御素子を有する。２つの連結素子２５、２９は、バスシステム１１を介して伝送されるデータ、並び、設定情報、制御情報、及び状態情報を、マイクロコンピュータ２１と２つの制御素子２３、２７との間で交換するよう構成される。通信コントローラ２７は、ＣＡＮコントローラが自身が生成したアクセス制御信号ａによって通信コントローラ２７を制御しうるように、ＣＡＮコントローラ２３と接続されている。このために、通信コントローラ２７の制御入力口２８は、ＣＡＮコントローラ２３の制御出力口２４に接続されている。

更に、加入者局１３は、ＣＡＮトランシーバ３１として構成された第１のトランシーバ回路を有する。ＣＡＮトランシーバ３１は、ＣＡＮドメイン１７、即ち第１のチャネル１５を介して伝送される第１のデータがＣＡＮコントローラ２３とＣＡＮトランシーバ３１との間で交換されうるように、ＣＡＮコントローラ２３と接続される（矢印３３）。さらに、ＣＡＮトランシーバ３１は、ＣＡＮコントローラ２３がＣＡＮトランシーバに制御信号を伝送しうる（矢印３５）ように、ＣＡＮコントローラ２３に接続される。ＣＡＮトランシーバ３１は、第１のチャネル１５に接続されている。

更に、加入者局１３は、第２のトランシーバ回路３７を有し、この第２のトランシーバ回路３７は、ＣＡＮドメイン１７を介して交換される第１のデータを伝送するため（矢印３９）及び通信コントローラ２７と第２のトランシーバ回路３７との間で制御信号を伝送するために（矢印４１）、通信コントローラ２７に接続されている。第２のトランシーバ回路３７は、第２のチャネル１９に接続されている。

更に、２つのトランシーバ回路３１、３７はマイクロコンピュータ２１に接続可能であるため、当該マイクロコンピュータ２１は、２つのトランシーバ回路３１、３７を制御することが可能であり、かつ、この２つのトランシーバ回路３１、３７から状態情報を読み出すことが可能である（矢印４３及び４５）。しかしながら、このようなトランシーバ回路３１、３７とのマイクロコンピュータ２１の接続は任意であり、本発明は、このような接続が無くても実現されうる。

通信コントローラ２７及び第２のトランシーバ回路３７の厳密な構成については、自由度が高い。通信コントローラ２７及び第２のトランシーバ回路３７が、拡張型加入者局１３間で第２のデータを伝送する伝送素子を準備することだけが必要である。第２のチャネルへの媒体アクセスを制御するためのプロトコル（媒体アクセス制御プロトコル（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、ＭＡＣ−Ｐｒｏｔｏｋｏｌｌ））は、第２のチャネル１９について実施される必要はない。示される実施形態の場合、通信コントローラ２７は、同期しない直列データストリームを送信及び受信するよう構成される。第２のトランシーバ回路３７として、例えば、本来はＣＡＮのために設けられるトランシーバ回路が使用されうる。第２のチャネル１９について媒体アクセス方法及びＣＡＮのビットごとのアービトレーションが実現される必要がないため、第２のトランシーバ回路３７は、ＣＡＮプロトコルに従って第２のトランシーバ回路の駆動のために設けられるビットレートよりも高いビットレートで駆動されうる。２つのトランシーバ回路３１、３７がＣＡＮトランシーバと同一構成で構成される場合には、第２のチャネル１９は、第１のチャネル１５よりも高いビットレートで駆動されうる。第２のチャネル１９のビットレートは、例えば３〜４Ｍｂｉｔ／ｓである。

第２のチャネル１９を介したデータ伝送のために更に高いビットレートが設けられる場合には、第２のトランシーバ回路３７として例えば、通信システム「ＦｌｅｘＲａｙ」のため、又は、例えば「イーサネット」（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）のようなローカルコンピュータネットワークのためのトランシーバ回路が利用されうる。これにより、第２のチャネル１９上で、例えば１０Ｍｂｉｔ／ｓ又は１００Ｍｂｉｔ／ｓのビットレートが実現されうる。第２のチャネル１９は、加入者局１３の第２のトランシーバ回路３７間の電気的及び／又は光学的な接続線として構成可能である。

さらに、第２のチャネルは、バスシステム１１が組み込まれる車両の電気系統４９によっても形成されうる（「電力線通信」（ＰＬＣ：Ｐｏｗｅｒｌｉｎｅ−Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）。この場合には、第２のトランシーバ回路３７は、電気系統４９を介する第２のデータの伝送のために車両の電気系統４９と接続されたＰＬＣモデム４７を有する。

図２に示される実施例の場合、第１のチャネル１５は、第１の信号線５１によって形成される。第２のチャネル１９は、第１の信号線５１とは別の第２の信号線５３によって形成される。第１の信号線５１は、例えば、ＣＡＮでは一般的な、（図２では第１のビットストリームｂ_１として示される）第１のチャネル１５を介して伝送される第１のデータの差動伝送のための２線式の伝送線（Ｚｗｅｉ−Ｄｒａｈｔ−Ｌｅｉｔｕｎｇ）である。第２の信号線５３は、第２のチャネル１９を介して伝送されるデータを伝送するように、即ち、第２のビットストリームｂ_２を伝送するよう構成される。第２の信号線５３は、第２のデータｂ_２又は第２のビットストリームｂ_２の差動伝送のための更なる別の２線式の伝送線として、又は、他の形態により形成されうる。

図３では、２つのチャネル１５、１９のために共通の信号線５５が設けられた実施形態が示されている。共通の信号線５５は、第１の導体ＣＡＮＨと第２の導体ＣＡＮＬとから構成される１対の導体を備える。示される実施形態において、共通の信号線５５は、ＣＡＮベースのバスシステムに適した従来のバス線である。

図３から分かるように、共通の信号線５５への接続のために構成された加入者局１３の場合も、ＣＡＮトランシーバ３１が存在する。ＣＡＮトランシーバ３１の２つのバス接続口５７には、コモンモードチョーク５９が配置される。共通の信号線５５のコモンモードチョーク５９と導体ペアＣＡＮＨ、ＣＡＮＬとの間には結合要素６１が存在する。さらに、第１の導体ＣＡＮＨと第２の導体ＣＡＮＬとの間には、直列に接続された２つの終端抵抗器６５を有するバス終端回路６３が配置され、その際に、この直列回路の外側の末端は導体ＣＡＮＨ、ＣＡＮＬに接続され、この直列回路の中央タップはコンデンサ６７を介してグランドに接続される。図示されない実施形態において、コモンモードチョーク５９及び／又はバス終端回路６３は設けられない。

結合要素６１は、図３に示される実施形態では、第２のトランシーバ回路３７の代わりに設けられた、加入者局１３の接続回路６９に属する。接続回路６９のモデム７１は、一方ではマイクロコンピュータ２１と接続され、他方では結合要素６１に繋がれている。モデム７１は、第２のビットストリームｂ_２に従って変調される信号ｍを生成するための変調器７３を有する。さらに、モデム７１は、共通の信号線５５を介して他の加入者局１３により送信され変調された信号ｍを復調するための復調器７５を有する。

以下では、図４及び５を用いて、加入者局１３及びバスシステム１１の機能形態をより詳細に解説する。バスシステム１１の駆動時に、個々の加入者局１３のマイクロコンピュータ２１は、メッセージを含むフレームが第１のチャネル１５を介して伝送されることでＣＡＮプロトコルに従って加入者局１３、１３ａ間でメッセージが交換されうるように、個々のＣＡＮコントローラ２３及びＣＡＮトランシーバ３１を制御する。

示される実施形態では、個々の加入者局１３は、拡張版のＴＴＣＡＮをサポートする。ＴＴＣＡＮによれば、時間は、定期的に繰り返される全サイクル（Ｇｅｓａｍｔｚｙｋｌｕｓ）に分割される。このような全サイクル７７が図４に概略的に示されている。全サイクル７７は時点ｔ_０に始まって、時点ｔ_ｍに終了する。全サイクル７７が更に複数の基本サイクル７９に分割されていることが分かる。示される実施形態では、全サイクル７７は４つの基本サイクル７９に分割される。（図４の上方に示される）第１の基本サイクル７９は時点ｔ_０に始まって、時点ｔ_ｂ１に終了する。この時点ｔ_ｂ１に、第１の基本サイクル７９に続いて第２の基本サイクル７９が開始し、この第２の基本サイクル７９は時点ｔ_ｂ２に終了する。対応する形態で、第３の基本サイクルが時点ｂ_ｔ２に始まって、時点ｔ_ｂ３に終了する。第４の基本サイクルは時点ｔ_ｂ３に始まって時点ｔ_ｍに終了し、従って、全サイクル７７が終了する。

個々の基本サイクル７９は、複数の、示される実施形態では６つのタイムスロット８１に分割され、その際に、タイムスロット８１への基本サイクル７９の分割は、各基本サイクル７９について同一である。全サイクル７７によって、定期的に繰り返されるタイムスロット構造が定義され、当該タイムスロット構造は、タイムスロット８１への個々の基本サイクル７９の同一の分割によりマトリクス構造を有し、従って通常、通信マトリクスと呼ばれる。

第１のタイムスロット８１ａは、第１のチャネル１５を介した基準メッセージの伝送のために設けられる。基準メッセージは特に、個々の加入者局３１の互いの同期に役立つため、個々のタイムスロット８１の時間的な位置は、個々の加入者局１３の視点からは少なくとも基本的に同じである。タイムスロット８１の一部は特定のメッセージ種に割り当てられ、即ち、当該タイムスロット８１内では、特別な識別子を有するメッセージのみ伝送される。例えば、８１ｂと呼ばれるタイムスロット８１が、特定種のメッセージの伝送のために予約されることが構想されうる。

ＣＡＮでは加入者局１３のみが特定種のメッセージ、即ち特定の識別子を有するメッセージを生成しうるため、タイムスロット８１ｂは、この加入者局１３に排他的に割り当てられる。即ち、開始時点ｔ_ａ１、ｔ_ａ２、ｔ_ａ３、又はｔ_ａ４に、この加入者局１３が第１のチャネル１５への排他的アクセス権を有する許可区間ΔＴ_１、ΔＴ_２、ΔＴ_３、又はΔＴ_４が開始する。許可区間ΔＴ_１、ΔＴ_２、ΔＴ_３、又はΔＴ_４はそれぞれ、対応するタイムスリット８１ｂの終了時に、即ち、時点ｔ_ｅ１、ｔ_ｅ２、ｔ_ｅ３、又はｔ_ｅ４に終了する。示される実施形態では、この許可区間ΔＴ_１、ΔＴ_２、ΔＴ_３、又はΔＴ_４は、全サイクルの各タイムスロット８１ｂに相当する。しかしながら、これとは異なって、許可区間ΔＴ_１、ΔＴ_２、ΔＴ_３、又はΔＴ_４が、各タイムスロット８１ｂの一部に相当するということも構想可能である。本発明にかかる方法の機能について本質的なことは、許可区間ΔＴ_１、ΔＴ_２、ΔＴ_３、又はΔＴ_４が、時間的な観点では、タイムスロット８１ｂ又は連続する複数のタイムスロット８１ｂで完全に埋まっている（ａｂｄｅｃｋｅｎ）ことである。

各加入者局１３は、個々の基準メッセージが受信される時点ｔ_０、ｔ_ｂ１、ｔ_ｂ２、ｔ_ｂ３を検出し、少なくとも自身がバスにアクセスしたいタイムスロット８１の時間的な位置を計算する。タイムスロット８１ｂが割り当てられたメッセージを送信する役目を有する加入者局１３は、図４に示された許可区間ΔＴ_１、ΔＴ_２、ΔＴ_３、又はΔＴ_４の位置を計算する。示される実施形態では、ＣＡＮコントローラ２３がこの計算を行う。しかしながら、この計算がマイクロコンピュータ２１によって実行されるということも構想しうる。さらに、ＣＡＮコントローラ２３はアクセス制御信号ａを生成して通信コントローラ２７に伝達する（図２参照）。アクセス制御信号ａは常に、許可区間ΔＴ_１、ΔＴ_２、ΔＴ_３、又はΔＴ_４内でアクティブ（ａｋｔｉｖ）である。通信コントローラ２７はアクセス制御信号ａを評価し、アクセス制御信号ａがアクティブである場合に、第２のチャネル１９にアクセスする。アクセス制御信号ａがアクティブでない場合には、通信コントローラ２７は第２のチャネル１９を開放したままにし、従って、他の加入者局１３が第２のチャネル１９にアクセスすることが出来る。即ち、ＣＡＮドメイン１７の媒体アクセス制御方法に従って第１のチャネル１５へのアクセスも許可されている場合にのみ通信コントローラ２７が第２のチャネル１９にアクセスするように、ＣＡＮコントローラ２３がＣＡＮドメイン内で実施されるアクセス制御方法に従って通信コントローラ２７を制御するように、加入者局１３は構成される。

さらに、全サイクル７７内には、任意の種類のメッセージの伝送が許可される更なる別のタイムスロット８１ｃも設けられる。このタイムスロット８１ｃ内では、特定の局による第１のチャネルへの排他的アクセスは保障されない。従って、タイムスロット８１ｃ内では、ＣＡＮプロトコルに従ってビットごとのアービトレーションが行われる。ビットごとのアービトレーションは、複数の加入者局１３が同時に第１のチャネル１５にアクセスし異なる値のビットを送信する場合のために、特定の値のビットが常に全局によって受信されることに基づいている。この特定の値のビットは、「ドミナントビット」（ｄｏｍｉｎａｎｔｅｓ Ｂｉｔ）と呼ばれ、示される例では値０に相当する。更に、第１の信号線５１は、各加入者局１３が自身のＣＡＮトランシーバ３１を介して第１のチャネル１５にアクセスする間に受信しうるように、構成される。従って、各加入者局１３は、自身がビットの送信のため第１のチャネル１５にアクセスする間に、第１のチャネル１５の現在の状態を、当該状態が送信されるビットと合致するかを確認するために、読み出すことが出来る。

図５は、タイムスロット８１ｃ内での第１のチャネル１５の論理的状態（値０又は１）の時間的推移の一部を示す。第１のチャネル１５がどの加入者局１３にも割り当てられていないアイドル時間８２の後に、注目する加入者局１３は、フレーム８５のスタートビット（Ｓｔａｒｔｂｉｔ）８３を送信し始める。スタートビット８３の伝送後に、加入者局１３は、メッセージの種類を示すメッセージの識別子を特に含むアービトレーションフィールド８７を送信する。アービトレーションフィールドを伝送する間、加入者局１３は、第１のチャネル１５の論理的状態を、アービトレーションフィールド８７の各送信されるビットと比較する。第１のチャネルの検出された状態が送信されたビットと合致しないことを、加入者局１３がアービトレーションフィールド８７の伝送中に確認した場合には、加入者局１３は、フレーム８５の伝送を中断する。従って、アービトレーションフィールド８７の伝送後の時点ｔ_ａ５に、加入者局１３が第１のチャネル１５への排他的アクセス権を有することが保証される。フレームを伝送するため第１のチャネル１５に同時にアクセスした他の全ての局は、時点ｔ_ａ５に、自身の伝送と、従って、第１のチャネル１５へのアクセスと、を中断したのである。従って、時点ｔ_ａ５は、更なる別の許可区間ΔＴ_５の始まりに相当する。アービトレーションフィールド８７の送信後に、加入者局１３は、フレーム８５の制御フィールド８９と、フレーム８５のデータフィールド９１と、検査フィールド９３（所謂ＣＲＣフィールド）と、を送信する。

検査フィールド９３に続くアクノレッジメントフィールド（Ｑｕｉｔｔｉｅｒｕｎｇｓｆｅｌｄ）９５では、他の加入者局１３は、第１のチャネル１５を介してアクノレッジメントビットを伝送し、即ち、第１のチャネル１５にアクセスすることが出来る。従って、注目する加入者局１３が第１のチャネル１５への排他的なアクセス権を有する許可区間ΔＴ_５は、検査フィールド９３の伝送の終了時に、即ち時点ｔ_ｅ５に終了する。アクノレッジメントフィールド９５の後に、ストップビット９７を有するフィールドが続く。示される実施形態とは異なって、許可区間をより短く選択することも可能である。しかしながら、その許可区間は、加入者局１３が第１のチャネル１５への排他的アクセス権を有する区間ΔＴ_５内にある必要がある。

タイムスロット８１ｃの間、ＣＡＮコントローラ２３は、アクセス制御信号ａが許可区間ΔＴ_５の間のみアクティブであるようにし、従って、通信コントローラ２７は、タイムスロット８１ｃの許可区間ΔＴ_５の間にのみ第２のチャネル１９にアクセスする。

示される実施形態とは異なって、特定種のメッセージの伝送のために許可されるタイムスロット８１内でのみ、即ちタイムスロット８１ｂ内において、第２のチャネル１９へのアクセスを許可する許可信号ａをＣＡＮコントローラ２３がアクティブにすることも構想可能である。様々な種類のメッセージの伝送のために利用されるタイムスロット（例えばタイムスロット８１ｃ）の間、即ち、ビットごとのアービトレーションが行われるタイムスロット内では、本実施形態の場合第２のチャネル１９は利用されない。第２のチャネルへのアクセスが、区間ΔＴ_５の間、ＴＴＣＡＮが例えばエラーのためにＣＡＮドメイン１７内で利用可能ではない場合にのみ、許可されることも構想可能である。これにより、ＴＴＣＡＮが使用可能ではない場合、即ち、タイムスロット構造７７に誤りがある場合のバスシステム１１の、特に第２のチャネル１９の非常時駆動が可能となる。

更に、拡張版ＴＴＣＡＮをサポートしないＣＡＮドメイン１７に本発明が適用されることも構想されうる。このようなＣＡＮドメイン１７にはタイムスロット構造７７が無い。従って、ＣＡＮドメイン１７では常にビットごとのアービトレーションが行われる。このようなＣＡＮドメイン１７の場合、第２のアクセス１９へのアクセスは、図５に示された許可区間ΔＴ_５の間のみ許可される。

アクセス制御信号ａがアクティブであり、即ち、第２のチャネル１９へのアクセスが許可されている場合には、図２に示される実施形態では、第２のトランシーバ回路３７が第２のビットストリームｂ_２を出力する。第２の信号線５３が電気系統４９により形成される場合に、送信加入者局３１では、ＰＣＬモデム４７がビットストリームｂ_２を変調し、対応して変調された信号を電気系統４９へと出力する。受信加入者局１３では、ＰＣＬモデム４７が、送信加入者局１３により出力された変調された信号を復調し、これにより、送信されたビットストリームｂ_２を再構成し、第２のビットストリームｂ_２に含まれる第２のデータを、通信コントローラ２７へと転送する。

図３に示される実施形態では、送信加入者局１３のモデム７１の変調器７３が、通信コントローラ２７が接続回路６９に伝達した第２のデータｂ_２に従って、変調された信号ｍを生成する。結合要素６１は、第１のビットストリームｂ_１に従ってＣＡＮトランシーバ３１により生成されたデータ信号ｄに、第２のビットストリームｂ_２に従って変調された信号ｍを重畳し、共通の信号線５５の２つの導体ＣＡＮＨ及びＣＡＮＬに出力する。受信加入者局１３内では、結合要素６１は、２つの導体ＣＡＮＨ及びＣＡＮＬを介して受信された信号を、任意にコモンモードチョーク５９を介して、ＣＡＮトランシーバ３１へと転送し、かつ、当該信号をモデム７１の復調器７５に伝達する。ＣＡＮトランシーバ３１は、受信された信号から第１のビットストリームｂ_１を抽出し、このビットストリームｂ_１をＣＡＮコントローラ２３へと転送する。対応するやり方で、変調器７５は、受信された信号から第２のビットストリームｂ_２を抽出する。任意に存在するコモンモードチョーク５９がＣＡＮトランシーバ３１と結合要素６１との間に配置されることによって、コモンモードチョーク５９が、共通の信号線５５に接続された２つの加入者局１３のモデム７１間の信号経路内で、変調された信号ｍを減衰させることが防止される。

示される実施形態では、モデム７１は変調方法として、第２のビットストリームｂ_２の時間的に連続する個々のビットの値に従った周波数偏移変調を利用する。これとは異なって、周波数偏移変調の代わりに、位相変調又は他の任意の変調方法を適用することも出来る。

結合要素６１は、最も簡素な場合には抵抗器ネットワークとして構成されうる。しかしながら、結合要素６１が、変調された信号ｍから、ＣＡＮトランシーバ３１に供給されたデータ信号ｄを分離するための１つ以上のフィルタを有することも構想可能である。さらに、結合要素６１がコモンモードチョーク５９と組み合わされ、コモンモードチョーク５９のために、即ち４つの端子を備えた単段式誘導子（ｅｉｎｆａｃｈｅ Ｉｎｄｕｋｔｉｖｉｔａｅｔ）の代わりに、６つ以上の端子を有する誘導子が利用されることも構想可能であろう。このようにして、ＨＦ信号は、誘導的に（ｉｎｄｕｋｔｉｖ）結合又は分離可能であり、ＨＦ部分は、ＣＡＮバスから直流的に分離される（ｇａｌｖａｎｉｓｃｈ ｅｎｔｋｏｐｐｅｌｎ）。さらに、これによりコスト面での利点が生まれる。

以上、本発明は、追加的な第２のチャネル１９によりＣＡＮドメインの利用ビットレートを大幅に高めることを可能し、従って、バスシステム１１を介して大きなデータブロックを問題なく伝送することが可能な方法と加入者局１３を提供する。第２のチャネル１９へのアクセスが、ＣＡＮドメイン１７の媒体アクセス制御に従って制御されるため、衝突、即ち、第２のチャネル１９への複数の加入者局１３による意図せぬ同時アクセスの結果としての障害を防止することが可能である。従って、車両技術において生じる実時間条件を遵守することが可能であり、より早いビットレートでの伝送を可能とし、それにも関わらず安価に実現可能なバスシステム１１が獲得される。

Claims (15)

1. 複数の加入者局（１３）により共有される、バスシステム（１１）の第１のチャネル（１５）への、前記バスシステム（１１）の加入者局（１３）によるアクセスを制御するための媒体アクセス制御方法であって、前記第１のチャネル（１５）への排他的アクセスのための少なくとも１つの許可区間（ΔＴ_１、ΔＴ_２、ΔＴ_３、ΔＴ_４、ΔＴ_５）の間、前記加入者局（１３）は前記第１のチャネル（１５）の使用が許可される、前記媒体アクセス制御方法において、
   複数の加入者局（１３）により共有される第２のチャネル（１９）へのアクセスは、前記加入者局（１３）による前記アクセスのための前記第１のチャネル（１５）の前記許可区間（ΔＴ_１、ΔＴ_２、ΔＴ_３、ΔＴ_４、ΔＴ_５）内でのみ前記第２のチャネル（１９）の使用が許可されるように、制御されることを特徴とする、媒体アクセス制御方法。
2. 前記少なくとも１つの許可区間（ΔＴ_１、ΔＴ_２、ΔＴ_３、ΔＴ_４、ΔＴ_５）として、タイムスロット（８１ｂ）又は前記タイムスロット（８１ｂ）の一部が、定期的に繰り返されるタイムスロット構造（７７）内に設定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記許可区間（ΔＴ_１、ΔＴ_２、ΔＴ_３、ΔＴ_４、ΔＴ_５）の始まり（ｔ_ａ１、ｔ_ａ２、ｔ_ａ３、ｔ_ａ４、ｔ_ａ５）は、前記第１のチャネル（１５）のビットごとのアービトレーションを用いて、前記加入者局（１３）によって定められ、前記許可区間（ΔＴ_１、ΔＴ_２、ΔＴ_３、ΔＴ_４、ΔＴ_５）の終わり（ｔ_ｅ１、ｔ_ｅ２、ｔ_ｅ３、ｔ_ｅ４、ｔ_ｅ５）は、前記第１のチャネル（１５）のアービトレーションが成功した後に前記加入者局（１３）に再び前記第１のチャネル（１５）の使用が許可され次第、設定されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記第１のチャネル（１５）を介して伝送される第１のデータ（ｂ_１）と、前記第２のチャネル（１９）を介して伝送される第２のデータ（ｂ_２）と、は、共通の信号線（５５）を介して伝送されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記第１のデータ（ｂ_１）に従って、データ信号（ｄ）と、前記第２のデータ（ｂ_２）により変調された信号（ｍ）と、が形成され、前記データ信号（ｄ）には、前記変調された信号（ｍ）が重畳されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記第１のデータ（ｂ_１）は、第１の信号線（５１）を介して伝送され、前記第２のデータ（ｂ_２）は、前記第１の信号線（５１）とは別の第２の信号線（５３）を介して伝送されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
7. 複数の加入者局（１３）により共有される、バスシステム（１１）の第１のチャネル（１５）への、前記加入者局（１３）によるアクセスを制御するための第１の制御素子（２３）を備えた、前記バスシステム（１１）の前記加入者局（１３）であって、前記第１の制御素子（２３）は、前記加入者局（１３）が前記第１のチャネル（１５）への排他的アクセス権を有する許可区間（ΔＴ_１、ΔＴ_２、ΔＴ_３、ΔＴ_４、ΔＴ_５）を設定するよう構成される、前記加入者局（１３）において、
   複数の加入者局（１３）により共有される第２のチャネル（１９）への、前記加入者局（１３）によるアクセスを制御するために、前記第１の制御素子（２３）は、前記加入者局（１３）による前記アクセスのための前記許可区間（ΔＴ_１、ΔＴ_２、ΔＴ_３、ΔＴ_４、ΔＴ_５）内でのみ前記第２のチャネル（１９）の使用が許可されるように、構成されることを特徴とする、加入者局（１３）。
8. 前記加入者局（１３）は、前記第２のチャネル（１９）への前記アクセスを制御するための第２の制御素子（２７）を有することを特徴とする、請求項７に記載の加入者局（１３）。
9. 前記第２の制御素子（２７）は、当該第２の制御素子（２７）が好適に前記第１の制御素子（２３）により生成されたアクセス制御信号（ａ）によって前記第２のチャネル（１９）への前記アクセスの前記許可のために制御可能であるように、前記第１の制御素子（２３）と接続されることを特徴とする、請求項８に記載の加入者局（１３）。
10. 前記加入者局（１３）は結合要素（６１）を有し、前記結合要素（６１）によって、前記２つの制御素子（２３、２７）は、前記第１のチャネル（１５）を介して伝送される第１のデータ（ｂ_１）と、前記第２のチャネル（１９）を介して伝送される第２のデータ（ｂ_２）と、が共通の信号線（５５）を介して異なる加入者局（１３）間で伝送可能であるように、前記共通の信号線（５５）と接続可能であることを特徴とする、請求項８又は９に記載の加入者局（１３）。
11. 前記加入者局（１３）は、第１の信号線（５１）に前記加入者局（１３）を接続するための第１のトランシーバ回路（３１）と、前記第１の信号線（５１）とは別の第２の信号線（５３）に前記加入者局（１３）を接続するための第２のトランシーバ回路（３７）と、を有することを特徴とする、請求項７〜９のいずれか１項に記載の加入者局（１３）。
12. 前記加入者局（１３）は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法を実施するよう構成される、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の加入者局（１３）。
13. 複数の加入者局（１３）により共有される、バスシステム（１１）の第１のチャネル（１５）への、前記加入者局（１３）によるアクセスを制御するための前記バスシステム（１１）の前記加入者局（１３）の制御素子（２３）であって、前記制御素子（２３）は、前記加入者局（１３）が前記第１のチャネル（１５）への排他的アクセス権を有する許可区間（ΔＴ_１、ΔＴ_２、ΔＴ_３、ΔＴ_４、ΔＴ_５）を設定するよう構成される、前記制御素子（２３）において、
    複数の加入者局（１３）により共有される第２のチャネル（１９）への、前記加入者局（１３）によるアクセスを制御するために、前記制御素子（２３）は、前記加入者局（１３）による前記アクセスのための前記許可区間（ΔＴ_１、ΔＴ_２、ΔＴ_３、ΔＴ_４、ΔＴ_５）内でのみ前記第２のチャネル（１９）の使用が許可されるように、構成されることを特徴とする、制御素子（２３）。
14. 前記制御素子（２３）は、前記加入者局（１３）による前記アクセスのために前記第２のチャネル（１９）の使用が前記制御素子（２３）によって許可されているかを示すアクセス制御信号（ａ）を生成するよう構成されることを特徴とする、請求項１３に記載の制御素子（２３）。
15. 前記制御素子（２３）は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法を実施するよう構成されることを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の制御素子（２３）。
    

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