JP2013021539A - データ通信方法及びデータ通信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】フレームに対して当該フレームを識別可能な識別子を割当てて通信路へ送信する場合に、通信ネットワーク全体としての通信効率を高める。
【解決手段】通信ネットワーク内における通信頻度が最も高いデータフレームに対して最も短い識別子長を有する識別子を割当てて通信路へ送信すると共に、その通信頻度が最も高いデータフレームを除く任意のフレームに対して任意の識別子長を有する識別子を割当てて通信路へ送信する。通信頻度が最も高いデータフレームが通信ネットワーク内で通信されることに追従し、通信ネットワーク内で通信される全ての識別子のうち最も短い識別子長を有する識別子の通信頻度を最も高めることができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、フレームに対して当該フレームを識別可能な識別子を割当てて通信路へ送信するデータ通信方法及びデータ通信装置に関する。
データ通信方法として、データを含むデータフレームに対して当該データフレームを識別可能な識別子を割当てて通信路へ送信することが知られている。例えば特許文献1には、相対的に短いフレーム長を有するデータフレームに対して相対的に短い識別子長を有する識別子を割当て、相対的に長いフレーム長を有するデータフレームに対して相対的に長い識別子長を有する識別子を割当てることが開示されている。
特開2008−257221号公報
しかしながら、特許文献1に開示されているような識別子の割当て方法では、相対的に長いフレーム長を有するデータフレームの通信頻度が、相対的に短いフレーム長を有するデータフレームの通信頻度よりも高いと、その分、相対的に長い識別子長を有する識別子の通信頻度が、相対的に短い識別子長を有する識別子の通信頻度よりも高くなり、通信ネットワーク全体としての通信効率が低下するという問題がある。
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、フレームに対して当該フレームを識別可能な識別子を割当てて通信路へ送信する場合に、通信ネットワーク全体としての通信効率を高めることができるデータ通信方法及びデータ通信装置を提供することにある。
請求項1及び9に記載した発明によれば、通信ネットワーク内における通信頻度が最も高いデータフレームに対して最も短い識別子長を有する識別子を割当てて通信路へ送信すると共に、通信頻度が最も高いデータフレームを除く任意のフレームに対して任意の識別子長を有する識別子を割当てて通信路へ送信するようにしたので、通信頻度が最も高いデータフレームが通信ネットワーク内で通信されることに追従し、通信ネットワーク内で通信される全ての識別子のうち最も短い識別子長を有する識別子の通信頻度を最も高めることができる。即ち、相対的に長い識別子長を有する識別子の通信頻度が、相対的に短い識別子長を有する識別子の通信頻度よりも高くなることを未然に回避することができ、通信ネットワーク全体としての通信効率を高めることができる。
請求項2に記載した発明によれば、通信路に接続されているノード数をNa、ノードに必要なアドレス空間をNb、係数をN、N1、N2とし、Na≦2N1を満たすN1を求め、Nb=2N2を満たすN2を求め、N=N1+N2を求め、NビットのID長を有するデータフレームを、通信頻度が最も高いデータフレームとして決定するようにしたので、通信路に接続されているノード数及びノードに必要なアドレス空間に基づいて、最も短い識別子長を有する識別子を割当てるデータフレームを決定することができる。
請求項3及び10に記載した発明によれば、ACK(ACKnowledgement)フレームに対して2番目に短い識別子長を有する識別子を割当てて通信路へ送信するようにしたので、ハンドシェーク通信方式のようにデータフレームの返信としてのACKフレームの通信頻度がデータフレームに次いで(2番目に)高いと想定される通信システムを対象とした場合に、通信ネットワーク全体としての通信効率を高めることができる。
請求項4及び11に記載した発明によれば、コマンドフレームに対して3番目に短い識別子長を有する識別子を割当てて通信路へ送信するようにしたので、制御信号(コマンド)を授受するためのコマンドフレームの通信頻度がデータフレーム、ACKフレームに次いで(3番目に)高いと想定される通信システムを対象とした場合に、通信ネットワーク全体としての通信効率を高めることができる。
請求項5及び12に記載した発明によれば、k(kは自然数)個の拡張用のデータフレームに対してフレーム長が短い順に4乃至{4+(k−1)}番目に短い識別子長を有する識別子を割当てて通信路へ送信するようにしたので、現行のシステムでは必要ないが将来的にアドレス空間が増大することへの対応やデータ長が長いデータの授受への対応というような拡張用のデータフレームに対して、フレーム長が短いデータフレームから短い識別子長を有する識別子を順次割当てることができる。又、拡張用のデータフレームの需要は徐々に(段階的に)進んでいくことが想定されるが、フレーム長が短いデータフレームから短い識別子長を有する識別子を順次割当てることで、規格の乱立を招いてしまうことを未然に回避することができる。
請求項6及び13に記載した発明によれば、コマンドフレームに対して2番目に短い識別子長を有する識別子を割当てて通信路へ送信するようにしたので、制御信号(コマンド)を授受するためのコマンドフレームの通信頻度がデータフレームに次いで(2番目に)高いと想定されるシステムを対象とした場合に、通信ネットワーク全体としての通信効率を高めることができる。
請求項7及び14に記載した発明によれば、k(kは自然数)個の拡張用のデータフレームに対してフレーム長が短い順に3乃至{3+(k−1)}番目に短い識別子長を有する識別子を割当てて通信路へ送信するようにしたので、この場合も、上記した請求項5及び12に記載した発明と同様に、現行のシステムでは必要ないが将来的にアドレス空間が増大することへの対応やデータ長が長いデータの授受への対応というような拡張用のデータフレームに対して、フレーム長が短いデータフレームから短い識別子長を有する識別子を順次割当てることができる。又、拡張用のデータフレームの需要は徐々に(段階的に)進んでいくことが想定されるが、フレーム長が短いデータフレームから短い識別子長を有する識別子を順次割当てることで、規格の乱立を招いてしまうことを未然に回避することができる。
請求項8及び15に記載した発明によれば、識別子の識別子長と、データのライト又はリードを示すリモートのリモート長と、データの長さを示すサイズのサイズ長と、アクセスするアドレス空間を示すIDのID長との和が8の倍数ビット数となるように識別子の識別子長を決定するようにしたので、後段の処理を8ビット単位で実施することができ、後段の処理速度を高めることができる。
本発明の一実施形態を示すものであり、データ通信装置の構成を示す機能ブロック図 各フレームのフレーム構成を示す図 各フレームの通信頻度、識別子長、識別子を示す図
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。図1はデータ通信装置の構成を示す機能ブロック図である。データ通信装置1は、データ送信系の制御を行う送信コントローラ(送信制御部)2と、データ受信系の制御を行う受信コントローラ(受信制御部)3とを有する。
送信コントローラ2は、ハフマン符号化部4と、セレクタ5(本発明でいう識別子割当手段に相当)と、CRC(Cyclic Redundancy Check)(巡回冗長検査)演算部6と、シリアライザ7と、ドライバ8(本発明でいう送信手段に相当)とを有する。ハフマン符号化部4は、ハフマン符号からなる識別子をセレクタ5へ出力する。セレクタ5は、識別子を示すビット列、データのライト又はリードを示すリモートを示すビット列、データの長さを示すサイズを示すビット列、アクセスするアドレス空間を示すIDを示すビット列、データを示すビット列、CRC演算部6から出力されたCRCを示すビット列を入力すると、それら入力したビット列を組立ててフレーム(データフレーム、バーストフレーム、ACKフレーム、コマンドフレーム)を生成し、その生成したフレームをシリアライザ7へ出力する。
シリアライザ7は、セレクタ5からフレームを8ビット単位のビット列で入力すると、その入力したフレームをパラレル/シリアル変換してドライバ8へ出力する。ドライバ8は、シリアライザ7からパラレル/シリアル変換されたフレームを入力すると、その入力したフレームを通信路へ送信する。
受信コントローラ4は、レシーバ9と、デシリアライザ10と、セレクタ11と、CRC演算部12と、ハフマン復号化部13とを有する。レシーバ9は、通信路からフレームを受信すると、その受信したフレームをデシリアライザ10へ出力する。デシリアライザ10は、レシーバ9からフレームを入力すると、その入力したフレームをシリアル/パラレル変換してセレクタ11及びCRC演算部12へ出力する。セレクタ11は、デシリアライザ10からシリアル/パラレル変換された8ビット単位のビット列を入力すると、その入力した8ビット単位のビット列から識別子を示すビット列、リモートを示すビット列、サイズを示すビット列、IDを示すビット列、データを示すビット列を抽出して出力する。CRC演算部12は、デシリアライザ10からシリアル/パラレル変換された8ビット単位のビット列を入力すると、その入力した8ビット単位のビット列から演算式によるエラー判定を行い、エラー判定結果を出力する。
上記したデータ通信装置1では各フレームに対して割当てる識別子のビット数(識別子長)を以下のようにして決定する。これ以降、各フレームに対して割当てる識別子のビット数を決定する手順について図2及び図3を参照して説明する。尚、ここでは、通信ネットワーク内における通信頻度(使用頻度)が最も高いフレームは所定ビットのID長を有するデータフレームであり、通信頻度が2番目に高いフレームはACKフレームであり、通信頻度が3番目に高いフレームはコマンドフレームであることを前提として説明する。又、ここでは、例えば車両に搭載される車両通信ネットワーク(車両LAN(Local Area Network))のようにノイズ環境が厳しいが故に通信不成立が頻繁に発生する通信システムを想定することで、ACKフレームの通信頻度が2番目に高いとしている。
最初に、通信ネットワーク内における通信頻度が最も高いデータフレームを決定する。具体的には、通信路に接続されているノード(チップ)数をNa、ノードに必要なアドレス空間をNb、係数をN、N1、N2とし、Na≦2N1を満たすN1を求め、Nb=2N2を満たすN2を求め、N=N1+N2を求める。本実施形態で説明する通信システムではNa≦8であると仮定すると、N1=3を求めることができ、N2=9と仮定すると、N=12を求めることができる。このようにしてNビットのID長、即ち、12ビットのID長を有するデータフレームを、通信ネットワーク内における通信頻度が最も高いデータフレームとして決定する。
次に、このようにして通信頻度が最も高いデータフレームとして決定した12ビットのID長を有するデータフレームにおけるリモートのビット数(リモート長)と、サイズのビット数(サイズ長)と、IDのビット数(ID長)とを特定し、識別子のビット数(識別子長)と、リモートのビット数と、サイズのビット数と、IDのビット数との和が8の倍数ビット(8ビット、16ビット、24ビット、32ビット…)となるように識別子のビット数を決定する。即ち、12ビットのID長を有するデータフレームでは、図2に示すように、リモートのビット数が1ビットであり、サイズのビット数が1ビットであり、IDのビット数が12ビットであることから、識別子のビット数とリモートのビット数とサイズのビット数とIDのビット数との和が直近の8の倍数ビット数(この場合は16ビット)となるように、識別子のビット数を1ビットに決定する。具体的には、12ビットのID長を有するデータフレームに対して割当てる識別子を、図3に示すように「0」に決定する。
次に、12ビットのID長を有するデータフレームに次いで(2番目に)通信頻度が高いACKフレームに対して割当てる識別子のビット数を決定する。即ち、ACKフレームでは、図2に示すように、要求に対する応答を示すACKのビット数が5ビットであり、CRCのビット数が16ビットであることから、ACKのビット数とCRCのビット数と識別子のビット数との和が直近の8の倍数ビット数(この場合は24ビット)となるように、識別子のビット数を3ビットに決定する。具体的には、ACKフレームに対して割当てる識別子を、図3に示すように「100」に決定する。
次に、12ビットのID長を有するデータフレーム、ACKフレームに次いで(3番目に)通信頻度が高いコマンドフレームに対して割当てる識別子のビット数を決定する。即ち、コマンドフレームでは、図2に示すように、制御情報であるコマンドを示すビット数が5ビットであり、CRCのビット数が16ビットであることから、コマンドのビット数とCRCのビット数と識別子のビット数との和が直近の8の倍数ビット数(この場合は24ビット)となるように、識別子のビット数を3ビットに決定する。具体的には、コマンドフレームに対して割当てる識別子を、図3に示すように「101」に決定する。
又、現行のシステムでは必要ないが将来的にアドレス空間が増大することへの対応やデータ長が長いデータの授受への対応というような通信システムの拡張に対応するように、拡張用のデータフレームに対して割当てる識別子のビット数を以下のようにして決定する。ここでは、拡張用のデータフレームが、4ビットのID長を有するデータフレーム、16ビットのID長を有するデータフレーム、24ビットのID長を有するデータフレーム、32ビットのID長を有するデータフレームである場合を説明する。
4ビットのID長を有する拡張用のデータフレームでは、図2に示すように、リモートのビット数が1ビットであり、サイズのビット数が0ビットであり、IDのビット数が4ビットであることから、識別子のビット数とリモートのビット数とサイズのビット数とIDのビット数との和が直近の8の倍数ビット数(この場合は8ビット)となるように、識別子のビット数を3ビットに決定する。具体的には、4ビットのID長を有する拡張用のデータフレームに対して割当てる識別子を、図3に示すように「110」に決定する。
16ビットのID長を有する拡張用のデータフレームでは、図2に示すように、リモートのビット数が1ビットであり、サイズのビット数が2ビットであり、IDのビット数が16ビットであることから、識別子のビット数とリモートのビット数とサイズのビット数とIDのビット数との和が直近の8の倍数ビット数(この場合は24ビット)となるように、識別子のビット数を5ビットに決定する。具体的には、16ビットのID長を有する拡張用のデータフレームに対して割当てる識別子を、図3に示すように「11100」に決定する。
24ビットのID長を有する拡張用のデータフレームでは、図2に示すように、リモートのビット数が1ビットであり、サイズのビット数が2ビットであり、IDのビット数が24ビットであることから、識別子のビット数とリモートのビット数とサイズのビット数とIDのビット数との和が直近の8の倍数ビット数(この場合は32ビット)となるように、識別子のビット数を5ビットに決定する。具体的には、24ビットのID長を有する拡張用のデータフレームに対して割当てる識別子を、図3に示すように「11101」に決定する。
32ビットのID長を有する拡張用のデータフレームでは、図2に示すように、リモートのビット数が1ビットであり、サイズのビット数が2ビットであり、IDのビット数32ビットであることから、識別子のビット数とリモートのビット数とサイズのビット数とIDのビット数との和が直近の8の倍数ビット数(この場合は40ビット)となるように、識別子のビット数を5ビットに決定する。具体的には、32ビットのID長を有する拡張用のデータフレームに対して割当てる識別子を、図3に示すように「11110」に決定する。
フレーム内に複数のデータと複数のCRCとを有するバーストフレームについては、上記したデータフレームとは異なり、識別子のビット数とリモートのビット数とサイズのビット数とIDのビット数との和が直近の8の倍数ビット数となるように識別子のビット数を決定することなく、識別子のビット数を任意に決定する。12ビットのID長を有するバーストフレームでは、図2に示すように、リモートのビット数が1ビットであり、サイズのビット数が2ビットであり、IDのビット数が12ビットであるが、識別子のビット数を例えば7ビットに決定する。具体的には、12ビットのID長を有するバーストフレームに対して割当てる識別子を、図3に示すように「1111100」に決定する。
又、32ビットのID長を有するバーストフレームでは、図2に示すように、サイズのビットがリモートのビット数が1ビットであり、サイズのビット数が2ビットであり、IDのビット数が32ビットであるが、識別子のビット数を例えば7ビットに決定する。具体的には、12ビットのID長を有するバーストフレームに対して割当てる識別子を、図3に示すように「1111101」に決定する。
このように、上記した例では、通信頻度が最も高い12ビットのID長を有するデータフレームに対しては最も短い(1ビットの)識別子長を有する識別子を割当て、通信頻度が2番目に高いACKフレーム及び通信頻度が3番目に高いコマンドフレームに対しては2番目に短い(3ビットの)識別子長を有する識別子を割当て、拡張用のデータフレーム及びバーストフレームに対しては2番目に短い(3ビットの)識別子長を有する識別子、3番目に短い(5ビットの)識別子長を有する識別子及び4番目に短い(7ビットの)識別子長を有する識別子の何れかを割当てる。
尚、上記した例では、バーストフレームについては、識別子のビット数を任意に決定するようにしたが、上記したデータフレームと同様にして、識別子のビット数とリモートのビット数とサイズのビット数とIDのビット数との和が直近の8の倍数ビット数となるように識別子のビット数を決定するようにしても良い。上記した場合でれば、12ビットのID長を有するバーストフレーム及び32ビットのID長を有するバーストフレームの何れでも識別子のビット数を例えば5ビットに決定しても良い。
以上に説明したように本実施形態によれば、通信ネットワーク内における通信頻度が最も高いデータフレームが12ビットのID長を有するデータフレームであれば、その12ビットのID長を有するデータフレームに対して最も短い1ビットの識別子長を有する識別子を割当てて通信路へ送信すると共に、その12ビットのID長を有するデータフレームを除く任意のフレームに対して任意の識別子長を有する識別子を割当てて通信路へ送信するようにしたので、12ビットのID長を有するデータフレームが通信ネットワーク内で通信されることに追従し、通信ネットワーク内で通信される全ての識別子のうち識別子長が最も短い1ビットの識別子の通信頻度を最も高めることができる。即ち、相対的に長い識別子長を有する識別子の通信頻度が、相対的に短い識別子長を有する識別子の通信頻度よりも高くなることを未然に回避することができ、通信ネットワーク全体としての通信効率を高めることができる。
又、通信路に接続されているノード数をNa、ノードに必要なアドレス空間をNb、係数をN、N1、N2とし、Na≦2N1を満たすN1を求め、Nb=2N2を満たすN2を求め、N=N1+N2を求め、NビットのID長を有するデータフレームを、通信頻度が最も高いデータフレームとして決定するようにしたので、通信路に接続されているノード数及びノードに必要なアドレス空間に基づいて、最も短い識別子長を有する識別子を割当てる対象とするデータフレームを決定することができる。
又、ACKフレームに対して2番目に短い識別子長を有する3ビットの識別子を割当てて通信路へ送信するようにしたので、ハンドシェーク通信方式のようにデータフレームの返信としてのACKフレームの通信頻度がデータフレームに次いで(2番目に)高いと想定される通信システムを対象とした場合に、通信ネットワーク全体としての通信効率を高めることができる。
又、コマンドフレームに対しても2番目に短い識別子長を有する3ビットの識別子を割当てて通信路へ送信するようにしたので、制御信号(コマンド)を授受するためのコマンドフレームの通信頻度がデータフレーム、ACKフレームに次いで(3番目に)高いと想定される通信システムを対象とした場合に、通信ネットワーク全体としての通信効率を高めることができる。
又、それぞれ4ビット、16ビット、24ビット、32ビットのID長を有する拡張用のデータフレームに対してフレーム長が短い順に2番目に短い識別子長を有する3ビットの識別子、3番目に短い識別子長を有する5ビットの識別子及び4番目に短い識別子長を有する7ビットの識別子の何れかを割当てて通信路へ送信するようにしたので、現行のシステムでは必要ないが将来的にアドレス空間が増大することへの対応やデータ長が長いデータの授受への対応というような拡張用のデータフレームに対して、短いデータフレームから短い識別子長を有する識別子を順次割当てることができる。又、拡張用のデータフレームの需要は徐々に(段階的に)進んでいくことが想定されるが、短いデータフレームから短い識別子長を有する識別子を順次割当てることで、規格の乱立を招いてしまうことを未然に回避することができる。
本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のように変形又は拡張することができる。
通信ネットワーク内における通信頻度が最も高いデータフレームが12ビットのID長を有するデータフレームでなく、12ビット以外のID長を有するデータフレームである通信システムに適用しても良い。
通信頻度が2番目に高いフレームがACKフレームでなく、コマンドフレームである通信システムに適用しても良い。
図面中、1はデータ通信装置、5はセレクタ(識別子割当手段)、8はドライバ(送信手段)である。

Claims (15)

  1. フレームに対して当該フレームを識別可能な識別子を割当てて通信路へ送信するデータ通信方法において、
    通信ネットワーク内における通信頻度が最も高いデータフレームに対して最も短い識別子長を有する識別子を割当てて前記通信路へ送信すると共に、前記通信頻度が最も高いデータフレームを除く任意のフレームに対して任意の識別子長を有する識別子を割当てて前記通信路へ送信することを特徴とするデータ通信方法。
  2. 請求項1に記載したデータ通信方法において、
    前記通信路に接続されているノード数をNa、前記ノードに必要なアドレス空間をNb、係数をN、N1、N2とし、
    Na≦2N1を満たすN1を求め、
    Nb=2N2を満たすN2を求め、
    N=N1+N2を求め、
    NビットのID長を有するデータフレームを、前記通信頻度が最も高いデータフレームとして決定することを特徴とするデータ通信方法。
  3. 請求項1又は2に記載したデータ通信方法において、
    ACK(ACKnowledgement)フレームに対して2番目に短い識別子長を有する識別子を割当てて前記通信路へ送信することを特徴とするデータ通信方法。
  4. 請求項3に記載したデータ通信方法において、
    コマンドフレームに対して3番目に短い識別子長を有する識別子を割当てて前記通信路へ送信することを特徴とするデータ通信方法。
  5. 請求項4に記載したデータ通信方法において、
    k(kは自然数)個の拡張用のデータフレームに対してフレーム長が短い順に4乃至{4+(k−1)}番目に短い識別子長を有する識別子を割当てて前記通信路へ送信することを特徴とするデータ通信方法。
  6. 請求項1又は2に記載したデータ通信方法において、
    コマンドフレームに対して2番目に短い識別子長を有する識別子を割当てて前記通信路へ送信することを特徴とするデータ通信方法。
  7. 請求項6に記載したデータ通信方法において、
    k(kは自然数)個の拡張用のデータフレームに対してフレーム長が短い順に3乃至{3+(k−1)}番目に短い識別子長を有する識別子を割当てて前記通信路へ送信することを特徴とするデータ通信方法。
  8. 請求項1乃至7の何れかに記載したデータ通信方法において、
    前記識別子の識別子長と、データのライト又はリードを示すリモートのリモート長と、データの長さを示すサイズのサイズ長と、アクセスするアドレス空間を示すIDのID長との和が8の倍数ビット数となるように前記識別子の識別子長を決定することを特徴とするデータ通信方法。
  9. 通信ネットワーク内で通信されるデータフレームに対して当該データフレームを識別可能な識別子を割当てる識別子割当手段と、
    前記識別子割当手段により識別子が割当てられたフレームを通信路へ送信する送信手段と、を備え、
    前記識別子割当手段は、通信ネットワーク内における通信頻度が最も高いデータフレームに対して最も短い識別子長を有する識別子を割当てると共に、前記前記通信頻度が最も高いデータフレームを除く任意のフレームに対して任意の識別子長を有する識別子を割当てることを特徴とするデータ通信装置。
  10. 請求項9に記載したデータ通信装置において、
    前記識別子割当手段は、ACK(ACKnowledgement)フレームに対して2番目に短い識別子長を有する識別子を割当てることを特徴とするデータ通信装置。
  11. 請求項10に記載したデータ通信装置において、
    前記識別子割当手段は、コマンドフレームに対して3番目に短い識別子長を有する識別子を割当てることを特徴とするデータ通信装置。
  12. 請求項11に記載したデータ通信装置において、
    前記識別子割当手段は、k(kは自然数)個の拡張用のデータフレームに対してフレーム長が短い順に4乃至{4+(k−1)}番目に短い識別子長を有する識別子を割当てることを特徴とするデータ通信装置。
  13. 請求項9に記載したデータ通信装置において、
    コマンドフレームに対して2番目に短い識別子長を有する識別子を割当てることを特徴とするデータ通信装置。
  14. 請求項13に記載したデータ通信装置において、
    k(kは自然数)個の拡張用のデータフレームに対してフレーム長が短い順に3乃至{3+(k−1)}番目に短い識別子長を有する識別子を割当てすることを特徴とするデータ通信装置。
  15. 請求項9乃至14の何れかに記載したデータ通信装置において、
    前記識別子割当手段は、前記識別子の識別子長と、データのライト又はリードを示すリモートのリモート長と、データの長さを示すサイズのサイズ長と、アクセスするアドレス空間を示すIDのID長との和が8の倍数ビット数となるように前記識別子の識別子長を決定することを特徴とするデータ通信装置。
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