JP2017076934A - 通信ネットワークシステム - Google Patents

Abstract

【課題】送信機能の異常と受信機能の異常と分けて、故障ノードにおける通信異常の有無を判定することが可能な通信ネットワークシステムを提供すること。【解決手段】複数のノードをバスに接続して相互に通信可能に構成された通信ネットワークシステムであって、各前記複数のノードは、前記複数のノードのうちの自ノード以外の他ノードに予め規定された通信フレームを送信する送信部と、各前記複数のノードにおける通信機能の異常の有無を判定する異常判定部と、を備え、前記送信部が他ノードに送信する通信フレームは、他ノードから送信された通信フレームの自ノードにおける受信の有無を表す情報を含み、前記異常判定部は、自ノードにおける他ノードからの通信フレームの受信の有無と、自ノードが受信した他ノードからの通信フレームに含まれる、自ノードから送信された通信フレームの他ノードにおける受信の有無を表す情報に基づき、各前記複数のノードにおける送信機能及び受信機能の異常の有無を判定する。【選択図】図３

Description

本発明は、通信ネットワークシステムに関する。

従来、相互に通信可能な複数のノードを接続して構成された通信ネットワークにおいて、通信機能に異常が発生したノード（故障ノード）を特定する技術が提案されている（例えば、特許文献１等）

特開２００６−２９０１６８号公報

しかしながら、特許文献１等に記載される従来技術では、故障ノードにおける送信機能に異常が発生しているのか、受信機能に異常が発生しているのかまでは判定することができない。

そこで、上記課題に鑑み、送信機能の異常と受信機能の異常とを分けて、故障ノードにおける通信異常の有無を判定することが可能な通信ネットワークシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、一実施形態において、通信ネットワークシステムは、
複数のノードをバスに接続して相互に通信可能に構成された通信ネットワークシステムであって、
各前記複数のノードは、
前記複数のノードのうちの自ノード以外の他ノードに予め規定された通信フレームを送信する送信部と、
各前記複数のノードにおける通信機能の異常の有無を判定する異常判定部と、
を備え、
前記送信部が他ノードに送信する通信フレームは、他ノードから送信された通信フレームの自ノードにおける受信の有無を表す情報を含み、
前記異常判定部は、自ノードにおける他ノードからの通信フレームの受信の有無と、自ノードが受信した他ノードからの通信フレームに含まれる、自ノードから送信された通信フレームの他ノードにおける受信の有無を表す情報に基づき、各前記複数のノードにおける送信機能及び受信機能の異常の有無を判定する。

本実施の形態によれば、送信機能の異常と受信機能の異常とを分けて、故障ノードにおける通信異常の有無を判定することが可能な通信ネットワークシステムを提供することができる。

通信ネットワークシステムの一例を示す概略構成図である。 ＮＭ（ネットワークマネジメント）メッセージの構成の一例を示す図である。 異常判定アルゴリズムを説明する図である。 ２ノード（ノード数が２個）の通信ネットワークシステムにおいて、通信異常が発生した状況の一例を表す図である。 図４に示す通信ネットワークシステムにおけるＮＭメッセージの構成を示す図である。 図４に示す通信ネットワークシステムにおける異常判定動作を説明する図である。 ２ノードの通信ネットワークシステムにおいて、通信異常が発生した状況の他の例を表す図である。 図７に示す通信ネットワークシステムにおける異常判定動作を説明する図である。 ３ノード（ノード数が３個）の通信ネットワークシステムにおいて、通信異常が発生した状況の一例を表す図である。 図９に示す通信ネットワークシステムにおけるＮＷメッセージの構成を示す図である。 図９に示す通信ネットワークシステムにおける異常判定動作を説明する図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本実施形態に係る通信ネットワークシステム１の一例を示す概略構成図である。

尚、通信ネットワークシステム１で採用される通信プロトコルは、例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＦｌｅｘＲａｙ，ＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等、任意であってよい。

通信ネットワークシステム１は、相互に通信可能な複数（Ｎ個）のノード１０を含む。ノード１０は、例えば、車載ネットワークで相互に通信可能に接続される各種ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。以下、各ノード１０を区別する場合、ノード１０−１、...、ノード１０−Ｎと称し、ノード１０−１〜ノード１０−Ｎのうちの任意の１つをノード１０−ｋ（ｋ＝１、...、Ｎ）と称する。

尚、Ｎは、当然の如く、２以上の整数である。

ノード１０は、送受信部４０を介して、バス５０に接続される。これにより、各ノード１０は、相互に通信することができる。具体的には、ノード１０は、送信線２０及び受信線３０を介して、送受信部４０に接続される。

送受信部４０は、送信線２０を通じてノード１０（の後述する送信処理部１３）から入力される通信フレームをバス５０に出力する。また、送受信部４０は、バス５０から受信した他のノード１０からの通信フレームを受信線３０を通じてノード１０に入力する処理を実行する。送受信部４０は、例えば、ＣＡＮプロトコルにおけるＣＡＮトランシーバである。以下、ノード１０−ｋに接続する送信線２０及び受信線３０を、送信線２０−ｋ、受信線３０−ｋと称し、送信線２０−ｋ及び受信線３０−ｋが接続する送受信部４０を、送受信部４０−ｋと称する。

ノード１０は、例えば、マイクロコンピュータ等により構成され、ＲＯＭに格納される各種プログラムをＣＰＵ上で実行することにより、各種処理を実現することができる。ノード１０は、ＲＯＭに格納される１つ以上のプログラムをＣＰＵ上で実行することにより実現される機能部として、ＮＭ（ネットワークマネジメント）メッセージ生成部１１、異常判定部１２、送信処理部１３、受信処理部１４を含む。また、ノード１０は、内部メモリ等に予め規定された記憶領域により実現される記憶部１５を含む。以下、Ｎ個のノード１０のうち、説明における処理動作の主体である任意のノード１０自身を"自ノード"と称し、Ｎ個のノード１０のうちの"自ノード"以外のノード１０を"他ノード"と称する。また、ノード１０−ｋにおけるＮＭメッセージ生成部１１、異常判定部１２、送信処理部１３、受信処理部１４、及び記憶部１５を、ＮＭメッセージ生成部１１−ｋ、異常判定部１２−ｋ、送信処理部１３−ｋ、受信処理部１４−ｋ、記憶部１５−ｋと称する。

ＮＭメッセージ生成部１１は、ＮＭメッセージ（予め規定された通信フレームの一例）を生成する。ＮＭメッセージは、送信処理部１３による処理により、送信線２０、送受信部４０を介して、他ノードに送信される。ＮＭメッセージ生成部１１が生成する（自ノードから送信される）ＮＭメッセージには、他ノードから送信されたＮＭメッセージの自ノードにおける受信の有無を表す情報が含まれる。具体的には、ＮＭメッセージ生成部１１が生成するＮＭメッセージは、自ノードの受信機能の状態（正常／異常）と、他ノードの送信機能の状態（正常／異常）の情報が含まれる。以下、図２を参照して、ＮＭメッセージの具体例について説明を行う。

図２は、ＮＭメッセージ１００の構成の一例を示す図である。具体的には、通信プロトコルがＣＡＮである場合のＮＭメッセージ１００の構成の一例を示す。以下、ＮＭメッセージ生成部１１−ｋが生成するＮＭメッセージ１００を、ＮＭメッセージ１００−ｋと称する。

図２には、ＣＡＮプロトコルにおけるデータフィールド（最大８バイト）のうちの１バイト目（＝８ビット）の構成を模式的に示している。１ビット目のビット１０１（１０１−ｋ）には、自ノードの受信機能の状態を表す受信状態値ＲｘＳｔａが設定される。受信状態値ＲｘＳｔａは、自ノードの受信機能が正常である場合、"１"にセットされ、自ノードの受信機能が異常である場合、"０"にセットされる。また、２ビット目のビット１０２（１０２−ｋ）から８ビット目のビット１０８（１０８−ｋ）までの７ビット分には、他ノードそれぞれの送信機能の状態を表す送信状態値ＮｏｄｅＴｘＳｔａが設定される。ビット１０２（１０２−ｋ）〜ビット１０８（１０８−ｋ）には、それぞれ、対象となる他ノードが予め規定されている。他ノードの送信状態値ＮｏｄｅＴｘＳｔａは、対象となる他ノードの送信機能が正常である場合、"１"にセットされ、対象となる他ノードの送信機能が異常である場合、"０"にセットされる。

尚、Ｎ≧８である場合、データフィールドの２バイト目以降についても、他ノードの送信状態値ＮｏｄｅＴｘＳｔａを同様の態様でセットするようにすればよい。

図１に戻り、異常判定部１２は、他ノードから送信されたＮＭメッセージの受信の有無、及び他ノードから受信したＮＭメッセージの内容に基づき、各ノード１０（ノード１０−１〜１０−Ｎ）における通信異常（送信機能の異常、受信機能の異常）の有無を判定する。以下、図３を参照して、異常判定部１２による異常判定アルゴリズムについて説明を行う。

図３は、異常判定部１２による異常判定アルゴリズムを説明する図である。図３（ａ）は、異常判定部１２（を含む自ノード）が他ノードの送信機能の状態及び受信機能の状態（以下、まとめて、他ノードの送受信機能の状態と称する）を判定する手法を説明する図である。図３（ｂ）は、異常判定部１２（を含む自ノード）が自ノード自身の送信機能の状態及び受信機能の状態（以下、まとめて、自ノードの送受信機能の状態と称する）を判定する手法について説明する図である。

図３（ａ）に示すように、異常判定部１２は、判定対象である他ノードからＮＭメッセージの受信が無い場合、当該他ノードの送信機能の異常によりＮＭメッセージが正常に送信されていない可能性があるため、当該他ノードの送信機能は、"異常"と判定する。また、異常判定部１２は、当該他ノードからＮＭメッセージの受信が無い場合、当該他ノードからのＮＭメッセージの内容（他ノードの受信機能の状態）を把握することができない。そのため、かかる場合、異常判定部１２は、フェールセーフの観点から当該他ノードの受信機能も異常とみなして、当該他ノードの受信機能は、"異常"と判定する。

一方、異常判定部１２は、判定対象である他ノードからＮＭメッセージの受信が有る場合、当然の如く、当該他ノードの送信機能は、"正常"と判定する。また、異常判定部１２は、ＮＭメッセージに含まれる、当該他ノードの受信機能の状態を表す情報（受信状態値ＲｘＳｔａ）に基づき、当該他ノードの受信機能が正常であるか異常であるかを判定する。即ち、異常判定部１２は、ＮＭメッセージに含まれる、当該他ノードの受信機能の状態を表す情報が正常である旨を示す場合（受信状態値ＲｘＳｔａ＝"１"の場合）、当該他ノードの受信機能は、"正常"と判定する。一方、異常判定部１２は、ＮＭメッセージに含まれる、当該他ノードの受信機能の状態を表す情報が異常である旨を示す場合（受信状態値ＲｘＳｔａ＝"０"の場合）、当該他ノードの受信機能は、"異常"と判定する。

また、図３（ｂ）に示すように、異常判定部１２は、全ての他ノードからＮＭメッセージの受信が無い場合、自ノードの受信機能の異常によりＮＭメッセージが正常に受信されていない可能性があるため、自ノードの受信機能は、"異常"と判定する。また、異常判定部１２は、全ての他ノードからＮＭメッセージの受信が無い場合、他ノードからのＮＭメッセージの内容（他ノードが判定した自ノードの送信機能の状態）を把握することができない。そのため、かかる場合、異常判定部１２は、フェールセーフの観点から自ノードの送信機能も異常とみなして、自ノードの送信機能は、"異常"と判定する。

尚、自ノードが送信機能や受信機能に関する自己診断機能を有する場合、異常判定部１２は、かかる自己診断機能による診断結果を考慮して、自ノードの送受信機能の状態（正常／異常）を判定してもよい。また、他ノードが送信機能や受信機能に関する自己診断機能を有する場合、異常判定部１２は、かかる自己診断機能による診断結果の送信を要求し、他ノードから送信された自己診断結果を考慮して、他ノードの送受信機能の状態を判定してもよい。

一方、異常判定部１２は、少なくとも１つの他ノードからＮＭメッセージの受信が有る場合、当然の如く、自ノードの受信機能は、"正常"と判定する。また、異常判定部１２は、ＮＭメッセージに含まれる、自ノードの送信機能の状態を表す情報（自ノードに対応する送信状態値ＮｏｄｅＴｘＳｔａ）に基づき、自ノードの送信機能が正常であるか異常であるかを判定する。即ち、異常判定部１２は、他ノードから受信したＮＭメッセージに含まれる、自ノードの送信機能の状態を表す情報の中に一つでも正常である旨を示すものがある場合（自ノードに対応する送信状態値ＮｏｄｅＴｘＳｔａの論理和が"１"である場合）、自ノードの送信機能は、"正常"と判定する。一方、異常判定部１２は、他ノードから受信したＮＭメッセージに含まれる、自ノードの送信機能の状態を表す情報が全て異常である旨を示す場合（自ノードに対応する送信状態値ＮｏｄｅＴｘＳｔａの論理和が"０"である場合）、自ノードの送信機能は、"異常"と判定する。

異常判定部１２は、図３に示す異常判定アルゴリズムに応じた判定結果を記憶部１５に記憶させる。

図１に戻り、送信処理部１３は、送受信部４０を介して、バス５０に通信フレームを出力する処理を実行する。具体的には、送信処理部１３は、ＮＭメッセージ生成部１１により生成されたＮＭメッセージを送信線２０、送受信部４０を介して、バス５０に出力する処理を実行する。これにより、他ノードは、受信処理部１４の処理に応じて、バス５０に出力されたＮＭメッセージを送受信部４０を介して受信することができる。即ち、各ノード１０（ノード１０−ｋ）は、他ノードにＮＭメッセージを送信することができる。

受信処理部１４は、送受信部４０を介して、バス５０に出力された通信フレームを受信する処理を実行する。これにより、各ノード１０（ノード１０−ｋ）は、他ノードから送信されたＮＭメッセージを受信することができる。

次に、本実施形態に係る通信ネットワークシステム１（異常判定部１２）による異常判定動作（各ノード１０の通信機能の状態を判定する動作）の具体例について説明する。

まず、図４〜図６は、本実施形態に係る通信ネットワークシステム１（異常判定部１２）による異常判定動作の一例を説明する図である。図４は、２ノード（Ｎ＝２）の通信ネットワークシステム１において、通信異常が発生した状況の一例を表す図である。図５は、図４に示す通信ネットワークシステム１におけるＮＭメッセージ１００の構成を示す図であり、図５（ａ）は、ノード１０−１が送信する（ＮＭメッセージ生成部１１−１が生成する）ＮＭメッセージ１００−１の構成を示し、図５（ｂ）は、ノード１０−２が送信する（ＮＭメッセージ生成部１１−２が生成する）ＮＭメッセージ１００−２の構成を示す。図６は、図４に示す通信ネットワークシステム１における異常判定動作を説明する図であり、図６（ａ）は、各ノードの通信機能（送信機能及び受信機能）の状態の実際値（正常＝"１"、異常＝"０"）を表し、図６（ｂ）は、ノード１０−１、１０−２（異常判定部１２−１、１２−２）における異常判定動作による判定結果の推移を表す。

尚、図６（ｂ）において、Ｆｔ１１、Ｆｒ１１、Ｆｔ１２、及びＦｒ１２は、それぞれ、ノード１０−１（自ノード）による異常判定結果に基づく、ノード１０−１（自ノード）の送信機能の状態、ノード１０−１（自ノード）の受信機能の状態、ノード１０−２（他ノード）の送信機能の状態、及びノード１０−２（他ノード）の受信機能の状態を表す状態値（送信状態値或いは受信状態値）である。また、Ｆｔ２１、Ｆｒ２１、Ｆｔ２２、及びＦｒ２２は、それぞれ、ノード１０−２による異常判定結果に基づく、ノード１０−１（他ノード）の送信機能の状態、ノード１０−１（他ノード）の受信機能の状態、ノード１０−２（自ノード）の送信機能の状態、及びノード１０−２（自ノード）の受信機能の状態を表す状態値（送信状態値或いは受信状態値）である。また、図６（ｂ）における各状態値Ｆｔ１１、Ｆｒ１１、Ｆｔ１２、Ｆｒ１２、Ｆｔ２１、Ｆｒ２１、Ｆｔ２２、及びＦｒ２２は、"１"の場合、正常である旨を表し、"０"の場合、異常である旨を表す。また、各状態値Ｆｔ１１、Ｆｒ１１、Ｆｔ１２、Ｆｒ１２、Ｆｔ２１、Ｆｒ２１、Ｆｔ２２、及びＦｒ２２の初期値は、"１"である。また、図６（ｂ）において、網掛け部分は、各通信サイクルで送信されるＮＭメッセージに含まれる状態値を示し、太枠は、前回の通信サイクルのＮＭメッセージのやり取りに応じて更新された状態値を示す。また、図６（ｂ）において、各通信サイクル１〜５に対応する各状態値は、各通信サイクル１〜５の開始時の値であり、前回の通信サイクルまでのＮＭメッセージのやり取りに応じた異常判定結果を表している。

図４に示すように、本例における通信ネットワークシステム１では、ノード１０−１、１０−２の２つがバス５０を介して相互に通信可能に構成される。本例では、ノード１０−１の送信機能（Ｔｘ）、及びノード１０−２の送信機能（Ｔｘ）並びに受信機能（Ｒｘ）は、正常であるが、ノード１０−１の受信機能（Ｒｘ）は、異常である（例えば、受信線３０−１が断線している）状況を前提とする。

図５に示すように、ノード１０−１が送信するＮＭメッセージ１００−１（のデータフィールドにおける１バイト目）において、１ビット目のビット１０１−１にノード１０−１（自ノード）の受信機能の状態を表す受信状態値Ｆｒ１１がセットされる。また、２ビット目のビット１０２−１にノード１０−２（他ノード）の送信機能の状態を表す送信状態値Ｆｔ１２がセットされる。

また、ノード１０−２が送信するＮＭメッセージ１００−２（のデータフィールドにおける１バイト目）において、１ビット目のビット１０１−２にノード１０−２（自ノード）の受信機能の状態を表す受信状態値Ｆｒ２２がセットされる。また、２ビット目のビット１０２−２にノード１０−１（他ノード）の送信機能の状態を表す送信状態値Ｆｔ２１がセットされる。

尚、本例では、２ノードであるため、ＮＭメッセージ１００−１、１００−２のデータフィールドにおける１バイト目において、３ビット目以降（ビット１０３−１〜１０８−１、及びビット１０３−２〜１０８−２）には、値がセットされない。

以下、本例における図３（ａ）、（ｂ）の異常判定アルゴリズムに沿った通信ネットワークシステム１における異常判定動作について説明する。

図４、図６（ｂ）に示すように、本例では、ノード１０−１からＮＭメッセージの送信を開始する。

尚、ノード１０−２からＮＭメッセージの送信を開始してもよい。

通信サイクル１において、ノード１０−１（ＮＭメッセージ生成部１１−１及び送信処理部１３−１）は、ノード１０−１（自ノード）の受信状態値Ｆｒ１１＝"１"（初期値）、及びノード１０−２（他ノード）の送信状態値Ｆｔ１２＝"１"を含むＮＭメッセージ１００−１をノード１０−２に送信する。図４、図６（ａ）に示すように、ノード１０−１の送信機能、及びノード１０−２の受信機能は正常であるため、ノード１０−２（受信処理部１４−２）は、予め規定された通信サイクル１の期間内で、ノード１０−１からのＮＭメッセージ１００−１を受信する（受信成功）。

ノード１０−２の異常判定部１２−２は、ノード１０−１からのＮＭメッセージを受信したので、ノード１０−１（他ノード）の送信状態値Ｆｔ２１、及びノード１０−２（自ノード）の受信状態値Ｆｒ２２を"１"に維持する。また、異常判定部１２−２は、ＮＭメッセージに含まれるノード１０−１の受信状態値Ｆｒ１１が"１"であるため、ノード１０−１（他ノード）の受信状態値Ｆｒ２１を"１"に維持する。また、異常判定部１２−２は、ＮＭメッセージに含まれるノード１０−２の送信状態値Ｆｔ１２が"１"であるため、ノード１０−２（自ノード）の送信状態値Ｆｔ２２を"１"に維持する。

通信サイクル２において、ノード１０−２（ＮＭメッセージ生成部１１−２及び送信処理部１３−２）は、ノード１０−２（自ノード）の受信状態値Ｆｒ２２＝"１"、及びノード１０−１（他ノード）の送信状態値Ｆｔ２１＝"１"を含むＮＭメッセージ１００−２をノード１０−１に送信する。図４、図６（ａ）に示すように、ノード１０−２の送信機能は、正常であるが、ノード１０−１の受信機能に異常があるため、ノード１０−１（受信処理部１４−１）は、予め規定された通信サイクル２の期間内で、ノード１０−２からのＮＭメッセージを受信しない（受信失敗）。

ノード１０−１の異常判定部１２−１は、ノード１０−２からのＮＭメッセージを受信していないので、全ての状態値Ｆｔ１１、Ｆｒ１１、Ｆｔ１２、Ｆｒ１２を"０"に設定（更新）する。

通信サイクル３において、ノード１０−１（ＮＭメッセージ生成部１１−１及び送信処理部１３−１）は、ノード１０−１（自ノード）の受信状態値Ｆｒ１１＝"０"、及びノード１０−２（他ノード）の送信状態値Ｆｔ１２＝"０"を含むＮＭメッセージ１００−１をノード１０−２に送信する。そして、ノード１０−２（受信処理部１４−２）は、予め規定された通信サイクル３の期間内で、ノード１０−１からのＮＭメッセージ１００−１を受信する（受信成功）。

ノード１０−２の異常判定部１２−２は、ノード１０−１からのＮＭメッセージを受信したので、ノード１０−１（他ノード）の送信状態値Ｆｔ２１、及びノード１０−２（自ノード）の受信状態値Ｆｒ２２を"１"に維持する。また、異常判定部１２−２は、ＮＭメッセージに含まれるノード１０−１の受信状態値Ｆｒ１１が"０"であるため、ノード１０−１（他ノード）の受信状態値Ｆｒ２１を"０"に設定（更新）する。また、異常判定部１２−２は、ＮＭメッセージに含まれるノード１０−２の送信状態値Ｆｔ１２が"０"であるため、ノード１０−２（自ノード）の送信状態値Ｆｔ２２を"０"に設定（更新）する。

通信サイクル４、５においても、上述した通信サイクル１〜３と同様の動作が行われる。通信サイクル４、５におけるＮＭメッセージの送受信に応じて、各状態値Ｆｔ１１、Ｆｒ１１、Ｆｔ１２、Ｆｒ１２、Ｆｔ２１、Ｆｒ２１、Ｆｔ２２、及びＦｒ２２の更新はされないため、説明は省略する。

通信サイクル１〜５を通じて、ノード１０−２の異常判定部１２−２は、送信状態値Ｆｔ２１＝"１"、受信状態値Ｆｒ２１＝"０"、送信状態値Ｆｔ２２＝"０"、及び受信状態値Ｆｒ２２＝"１"と判定する。また、ノード１０−１の異常判定部１２−１は、送信状態値Ｆｔ１１＝"０"、受信状態値Ｆｒ１１＝"０"、送信状態値Ｆｔ１２＝"０"、及び受信状態値Ｆｒ１２＝"０"と判定する。

このように、通信ネットワークシステム１に含まれるノード１０−１、１０−２のうち、ノード１０−２（異常判定部１２−２）は、実際に異常が発生してるノード１０−１の受信機能が異常である（受信状態値Ｆｒ２１＝"０"）と判定することができる。また、ノード１０−２（異常判定部１２−２）は、ノード１０−１の送信機能及びノード１０−２の受信機能が正常である（送信状態値Ｆｔ２１＝"１"及び受信状態値Ｆｒ２２＝"１"）と判定することができる。また、ノード１０−１（異常判定部１２−１）は、ＮＭメッセージを受信できないが、少なくとも、実際に異常が発生してるノード１０−１（自ノード）の受信機能が異常である（受信状態値Ｆｒ１１＝"０"）と判定することができる。

尚、ノード１０−２（異常判定部１２−２）は、実際は正常であるにも関わらず、ノード１０−２（自ノード）の送信機能が異常である（送信状態値Ｆｔ２２＝"０"）と判定しているが、自己診断機能を適用することで、ノード１０−２の送信機能が正常であると補正することも可能である。

続いて、図７、図８は、本実施形態に係る通信ネットワークシステム１（異常判定部１２）による異常判定動作の他の例を説明する図である。図７は、２ノード（Ｎ＝２）の通信ネットワークシステム１において、通信異常が発生した状況の他の例を表す図である。図８は、図７に示す通信ネットワークシステム１における異常判定動作を説明する図であり、図８（ａ）は、各ノードの通信機能（送信機能及び受信機能）の状態の実際値を表し、図８（ｂ）は、ノード１０−１、１０−２（異常判定部１２−１、１２−２）における異常判定動作による判定結果の推移を表す。

図７に示すように、本例における通信ネットワークシステム１では、図４に示す例と同様、ノード１０−１、１０−２の２つがバス５０を介して相互に通信可能に構成される。本例では、ノード１０−１の受信機能（Ｒｘ）、及びノード１０−２の送信機能（Ｔｘ）並びに受信機能（Ｒｘ）は、正常であるが、ノード１０−１の送信機能（Ｔｘ）は、異常である（例えば、送信線２０−１が断線している）状況を前提とする。

以下、本例における図３（ａ）、（ｂ）の異常判定アルゴリズムに沿った通信ネットワークシステム１における異常判定動作について説明する。

通信サイクル１において、ノード１０−１（ＮＭメッセージ生成部１１−１及び送信処理部１３−１）は、ノード１０−１（自ノード）の受信状態値Ｆｒ１１＝"１"（初期値）、及びノード１０−２（他ノード）の送信状態値Ｆｔ１２＝"１"を含むＮＭメッセージ１００−１をノード１０−２に送信する。しかしながら、図７、図８（ａ）に示すように、ノード１０−１の送信機能が異常であるため、ノード１０−２（受信処理部１４−２）は、予め規定された通信サイクル１の期間内で、ノード１０−１からのＮＭメッセージ１００−１を受信しない（受信失敗）。

ノード１０−２の異常判定部１２−２は、ノード１０−１からのＮＭメッセージ１００−１を受信していないので、全ての状態値Ｆｔ２１、Ｆｒ２１、Ｆｔ２２、Ｆｒ２２を"０"に設定（更新）する。

通信サイクル２において、ノード１０−２（ＮＭメッセージ生成部１１−２及び送信処理部１３−２）は、ノード１０−２（自ノード）の受信状態値Ｆｒ２２＝"０"、及びノード１０−１（他ノード）の送信状態値Ｆｔ２１＝"０"を含むＮＭメッセージ１００−２をノード１０−１に送信する。図７、図８（ａ）に示すように、ノード１０−２の送信機能、及びノード１０−１の受信機能は、正常であるため、ノード１０−１（受信処理部１４−１）は、予め規定された通信サイクル２の期間内で、ノード１０−２からのＮＭメッセージ１００−２を受信する（受信成功）。

ノード１０−１の異常判定部１２−１は、ノード１０−２からのＮＭメッセージ１００−２を受信したので、ノード１０−２（他ノード）の送信状態値Ｆｔ１２、及びノード１０−１（自ノード）の受信状態値Ｆｒ１１を"１"に維持する。また、異常判定部１２−１は、ＮＭメッセージ１００−２に含まれるノード１０−２の受信状態値Ｆｒ２２が"０"であるため、ノード１０−２（他ノード）の受信状態値Ｆｒ１２を"０"に設定（更新）する。また、異常判定部１２−１は、ＮＭメッセージ１００−２に含まれるノード１０−１の送信状態値Ｆｔ２１が"０"であるため、ノード１０−１（自ノード）の送信状態値Ｆｔ１１を"０"に設定（更新）する。

通信サイクル３〜５においても、上述した通信サイクル１、２と同様の動作が行われる。通信サイクル３〜５におけるＮＭメッセージ１００の送受信に応じて、各状態値Ｆｔ１１、Ｆｒ１１、Ｆｔ１２、Ｆｒ１２、Ｆｔ２１、Ｆｒ２１、Ｆｔ２２、及びＦｒ２２の更新はされないため、説明は省略する。

通信サイクル１〜５を通じて、ノード１０−１の異常判定部１２−１は、送信状態値Ｆｔ１１＝"０"、受信状態値Ｆｒ１１＝"１"、送信状態値Ｆｔ１２＝"１"、及び受信状態値Ｆｒ１２＝"０"と判定する。また、ノード１０−２の異常判定部１２−２は、送信状態値Ｆｔ２１＝"０"、受信状態値Ｆｒ２１＝"０"、送信状態値Ｆｔ２２＝"０"、及び受信状態値Ｆｒ２２＝"０"と判定する。

このように、通信ネットワークシステム１に含まれるノード１０−１、１０−２のうち、ノード１０−１（異常判定部１２−１）は、実際に異常が発生してるノード１０−１の送信機能が異常である（送信状態値Ｆｔ１１＝"０"）と判定することができる。また、ノード１０−１（異常判定部１２−１）は、ノード１０−１の受信機能及びノード１０−２の送信機能が正常である（Ｆｒ１１＝"１"及びＦｔ１２＝"１"）と判定することができる。また、ノード１０−２は、ＮＭメッセージを受信できないが、少なくとも、実際に異常が発生してるノード１０−１（他ノード）の送信機能が異常である（受信状態値Ｆｔ２１＝"０"）と判定することができる。

尚、ノード１０−１（異常判定部１２−１）は、実際は正常であるにも関わらず、ノード１０−２（他ノード）の受信機能が異常である（受信状態値Ｆｒ１２＝"０"）と判定しているが、ノード１０−２における自己診断機能による診断結果をノード１０−２に要求することで、ノード１０−２の受信機能が正常であると補正することも可能である。

続いて、図９〜図１１は、本実施形態に係る通信ネットワークシステム１（異常判定部１２）による異常判定動作の更に他の例を説明する図である。図９は、３ノード（Ｎ＝３）の通信ネットワークシステム１において、通信異常が発生した状況の一例を表す図である。図１０は、図９に示す通信ネットワークシステム１におけるＮＭメッセージ１００の構成を示す図であり、図１０（ａ）は、ノード１０−１が送信する（ＮＭメッセージ生成部１１−１が生成する）ＮＭメッセージ１００−１の構成を示し、図１０（ｂ）は、ノード１０−２が送信する（ＮＭメッセージ生成部１１−２が生成する）ＮＭメッセージ１００−２の構成を示し、図１０（ｃ）は、ノード１０−３が送信する（ＮＭメッセージ生成部１１−３が生成する）ＮＭメッセージ１００−３の構成を示す。図１１は、図９に示す通信ネットワークシステム１における異常判定動作を説明する図であり、図１１（ａ）は、各ノードの通信機能（送信機能及び受信機能）の状態の実際値を表し、図１１（ｂ）は、ノード１０−１〜１０−３（異常判定部１２−１〜１２−３）における異常判定動作による判定結果の推移を表す。

尚、図１１（ｂ）において、Ｆｔ１１、Ｆｒ１１、Ｆｔ１２、Ｆｒ１２、Ｆｔ１３、及びＦｒ１３は、それぞれ、ノード１０−１による異常判定結果に基づく、ノード１０−１（自ノード）の送信機能の状態、ノード１０−１（自ノード）の受信機能の状態、ノード１０−２（他ノード）の送信機能の状態、ノード１０−２（他ノード）の受信機能の状態、ノード１０−３（他ノード）の送信機能の状態、及びノード１０−３（他ノード）の受信機能の状態を表す状態値（送信状態値或いは受信状態値）である。また、Ｆｔ２１、Ｆｒ２１、Ｆｔ２２、Ｆｒ２２、Ｆｔ２３、及びＦｒ２３は、それぞれ、ノード１０−２による異常判定結果に基づく、ノード１０−１（他ノード）の送信機能の状態、ノード１０−１（他ノード）の受信機能の状態、ノード１０−２（自ノード）の送信機能の状態、ノード１０−２（自ノード）の受信機能の状態、ノード１０−３（他ノード）の送信機能の状態、及びノード１０−３（他ノード）の受信機能の状態を表す状態値（送信状態値或いは受信状態値）である。また、Ｆｔ３１、Ｆｒ３１、Ｆｔ３２、Ｆｒ３２、Ｆｔ３３、及びＦｒ３３は、それぞれ、ノード１０−３による異常判定結果に基づく、ノード１０−１（他ノード）の送信機能の状態、ノード１０−１（他ノード）の受信機能の状態、ノード１０−２（他ノード）の送信機能の状態、ノード１０−２（他ノード）の受信機能の状態、ノード１０−３（自ノード）の送信機能の状態、及びノード１０−３（自ノード）の受信機能の状態を表す状態値（送信状態値或いは受信状態値）である。

図９に示すように、本例における通信ネットワークシステム１では、ノード１０−１〜１０−３の３つがバス５０を介して相互に通信可能に構成される。本例では、ノード１０−１の送信機能（Ｔｘ）並びに受信機能（Ｒｘ）、ノード１０−２の送信機能（Ｔｘ）、及びノード１０−３の送信機能（Ｔｘ）は、正常であるが、ノード１０−２の受信機能（Ｒｘ）及びノード１０−３の受信機能（Ｒｘ）は、異常である（例えば、受信線３０−２、３０−３が断線している）状況を前提とする。

図１０に示すように、ノード１０−１（ＮＭメッセージ生成部１１−１及び送信処理部１３−１）が送信するＮＭメッセージ１００−１（のデータフィールドにおける１バイト目）において、１ビット目のビット１０１−１にノード１０−１（自ノード）の受信機能の状態を表す受信状態値Ｆｒ１１がセットされる。また、２ビット目のビット１０２−１にノード１０−２（他ノード）の送信機能の状態を表す送信状態値Ｆｔ１２がセットされる。また、３ビット目のビット１０３−１にノード１０−３（他ノード）の送信機能の状態を表す送信状態値Ｆｔ１３がセットされる。

また、ノード１０−２（ＮＭメッセージ生成部１１−２及び送信処理部１３−２）が送信するＮＭメッセージ１００−２（のデータフィールドにおける１バイト目）において、１ビット目のビット１０１−２にノード１０−２（自ノード）の受信機能の状態を表す受信状態値Ｆｒ２２がセットされる。また、２ビット目のビット１０２−２にノード１０−１（他ノード）の送信機能の状態を表す送信状態値Ｆｔ２１がセットされる。また、３ビット目のビット１０３−２にノード１０−３（他ノード）の送信機能の状態を表す送信状態値Ｆｔ２３がセットされる。

また、ノード１０−３（ＮＭメッセージ生成部１１−３及び送信処理部１３−３）が送信するＮＭメッセージ１００−３（のデータフィールドにおける１バイト目）において、１ビット目のビット１０１−３にノード１０−３（自ノード）の受信機能の状態を表す受信状態値Ｆｒ３３がセットされる。また、２ビット目のビット１０２−３にノード１０−１（他ノード）の送信機能の状態を表す送信状態値Ｆｔ３１がセットされる。また、３ビット目のビット１０３−３にノード１０−２（他ノード）の送信機能の状態を表す送信状態値Ｆｔ３２がセットされる。

尚、本例では、３ノードであるため、ＮＭメッセージ１００−１〜１００−３のデータフィールドにおける１バイト目において、４ビット目以降（ビット１０４−１〜１０８−１、ビット１０４−２〜１０８−２、及びビット１０４−３〜１０８−３））には、値がセットされない。

以下、本例における図３（ａ）、（ｂ）の異常判定アルゴリズムに沿った通信ネットワークシステム１における異常判定動作について説明する。

通信サイクル１において、ノード１０−１（ＮＭメッセージ生成部１１−１及び送信処理部１３−１）は、ノード１０−１（自ノード）の受信状態値Ｆｒ１１＝"１"（初期値）、ノード１０−２（他ノード）の送信状態値Ｆｔ１２＝"１"（初期値）、及びノード１０−３（他ノード）の送信状態値Ｆｔ１３＝"１"（初期値）を含むＮＭメッセージ１００−１をノード１０−２、１０−３に送信する。しかしながら、図９、図１１（ａ）に示すように、ノード１０−１の送信機能は正常であるが、ノード１０−２の受信機能、及びノード１０−３の受信機能は異常である。そのため、ノード１０−２（受信処理部１４−２）及びノード１０−３（受信処理部１４−３）は、予め規定された通信サイクル１の期間内で、ノード１０−１からのＮＭメッセージ１００−１を受信しない（受信失敗）。

ノード１０−２の異常判定部１２−２は、ノード１０−１からのＮＭメッセージ１００−１を受信していないので、ノード１０−１（他ノード）の送信状態値Ｆｔ２１、及び受信状態値Ｆｒ２１を"０"に設定（更新）する。

ノード１０−３の異常判定部１２−３は、ノード１０−１からのＮＭメッセージ１００−１を受信していないので、ノード１０−１（他ノード）の送信状態値Ｆｔ３１、及び受信状態値Ｆｒ３１を"０"に設定（更新）する。

通信サイクル２において、ノード１０−２（ＮＭメッセージ生成部１１−２及び送信処理部１３−２）は、ノード１０−２（自ノード）の受信状態値Ｆｒ２２＝"１"、ノード１０−１（他ノード）の送信状態値Ｆｔ２１＝"０"、及びノード１０−３（他ノード）の送信状態値Ｆｔ２３＝"１"を含むＮＭメッセージ１００−２をノード１０−１、１０−３に送信する。図９、図１１（ａ）に示すように、ノード１０−１の受信機能、及びノード１０−２の送信機能は正常であるため、ノード１０−１（受信処理部１４−１）は、予め規定された通信サイクル２の期間内で、ノード１０−２からのＮＭメッセージ１００−２を受信する（受信成功）。一方、ノード１０−３の受信機能は異常であるため、ノード１０−３（受信処理部１４−３）は、通信サイクル２の期間内で、ノード１０−２からのＮＭメッセージ１００−２を受信しない（受信失敗）。

ノード１０−１の異常判定部１２−１は、ノード１０−２からのＮＭメッセージ１００−２を受信したので、ノード１０−２（他ノード）の送信状態値Ｆｔ１２、及びノード１０−１（自ノード）の受信状態値Ｆｒ１１を"１"に維持する。また、異常判定部１２−１は、ＮＭメッセージ１００−２に含まれるノード１０−２の受信状態値Ｆｒ２２が"１"であるため、ノード１０−２（他ノード）の受信状態値Ｆｒ１２を"１"に維持する。

尚、ＮＭメッセージ１００−２に含まれるノード１０−１の送信状態値Ｆｔ２１が"０"であるが、ノード１０−１（受信処理部１４−１）は、通信サイクル２の終了段階で、ノード１０−３からのＮＭメッセージ１００−３を受信していないため、異常判定部１２−１は、ノード１０−１（自ノード）の送信状態値Ｆｔ１１を"１"に維持する。

ノード１０−３の異常判定部１２−３は、ノード１０−２からのＮＭメッセージ１００−２を受信していないので、ノード１０−２（他ノード）の送信状態値Ｆｔ３２及び受信状態値Ｆｒ３２を"０"に設定（更新）する。また、異常判定部１２−３は、ノード１０−１、ノード１０−２からＮＭメッセージ１００−１、１００−２を受信していないので、ノード１０−３（自ノード）の送信状態値Ｆｔ３３、受信状態値Ｆｒ３３を"０"に設定（更新）する。

通信サイクル３において、ノード１０−３（ＮＭメッセージ生成部１１−３及び送信処理部１３−３）は、ノード１０−３（自ノード）の受信状態値Ｆｒ３３＝"０"、ノード１０−１（他ノード）の送信状態値Ｆｔ３１＝"０"、及びノード１０−２（他ノード）の送信状態値Ｆｔ３２＝"０"を含むＮＭメッセージ１００−３をノード１０−１、１０−２に送信する。図９、図１１（ａ）に示すように、ノード１０−１の受信機能、及びノード１０−３の送信機能は正常であるため、ノード１０−１（受信処理部１４−１）は、予め規定された通信サイクル３の期間内で、ノード１０−３からのＮＭメッセージ１００−３を受信する（受信成功）。一方、ノード１０−２の受信機能は異常であるため、ノード１０−２（受信処理部１４−２）は、通信サイクル３の期間内で、ノード１０−３からのＮＭメッセージ１００−３を受信しない（受信失敗）。

ノード１０−１の異常判定部１２−１は、ノード１０−３からのＮＭメッセージ１００−３を受信したので、ノード１０−３（他ノード）の送信状態値Ｆｔ１３、及びノード１０−１（自ノード）の受信状態値Ｆｒ１１を"１"に維持する。また、異常判定部１２−１は、ＮＭメッセージ１００−３に含まれるノード１０−３の受信状態値Ｆｒ３３が"０"であるため、ノード１０−３（他ノード）の受信状態値Ｆｒ１３を"０"に設定（更新）する。また、ノード１０−２、１０−３から受信したＮＭメッセージ１００−２、１００−３に含まれるノード１０−１（自ノード）の送信状態値Ｆｔ２１、Ｆｔ３１が共に"０"であるため、ノード１０−１（自ノード）の送信状態値Ｆｔ１１を"０"に設定（更新）する。

ノード１０−２の異常判定部１２−２は、ノード１０−３からのＮＭメッセージ１００−３を受信していないので、ノード１０−３（他ノード）の送信状態値Ｆｔ２３及び受信状態値Ｆｒ２３を"０"に設定（更新）する。また、異常判定部１２−３は、ノード１０−１、ノード１０−３からＮＭメッセージ１００−１、１００−３を受信していないので、ノード１０−２（自ノード）の送信状態値Ｆｔ２２、受信状態値Ｆｒ２２を"０"に設定（更新）する。

通信サイクル４においても、通信サイクル１と同様の動作が行われる。通信サイクル４におけるＮＭメッセージ１００−１の送受信に応じて、各状態値Ｆｔ１１、Ｆｒ１１、Ｆｔ１２、Ｆｒ１２、Ｆｔ１３、Ｆｒ１３、Ｆｔ２１、Ｆｒ２１、Ｆｔ２２、Ｆｒ２２、Ｆｔ２３、Ｆｒ２３、Ｆｔ３１、Ｆｒ３１、Ｆｔ３２、Ｆｒ３２、Ｆｔ３３、及びＦｒ３３の更新はされないため、説明は省略する。

通信サイクル５において、ノード１０−２（ＮＭメッセージ生成部１１−２及び送信処理部１３−２）は、通信サイクル２と同様、ノード１０−２（自ノード）の受信状態値Ｆｒ２２＝"０"、ノード１０−１（他ノード）の送信状態値Ｆｔ２１＝"０"、及びノード１０−３（他ノード）の送信状態値Ｆｔ２３＝"０"を含むＮＭメッセージ１００−２をノード１０−１、１０−３に送信する。ノード１０−１（受信処理部１４−１）は、予め規定された通信サイクル５の期間内で、ノード１０−２からのＮＭメッセージ１００−２を受信する（受信成功）。一方、ノード１０−３（受信処理部１４−３）は、通信サイクル２の期間内で、ノード１０−２からのＮＭメッセージ１００−２を受信しない（受信失敗）。

ノード１０−１の異常判定部１２−１は、ノード１０−２からのＮＭメッセージ１００−２を受信したので、ノード１０−２（他ノード）の送信状態値Ｆｔ１２、及びノード１０−１（自ノード）の受信状態値Ｆｒ１１を"１"に維持する。また、異常判定部１２−１は、ＮＭメッセージ１００−２に含まれるノード１０−２の受信状態値Ｆｒ２２が"０"であるため、ノード１０−２（他ノード）の受信状態値Ｆｒ１２を"０"に設定（更新）する。

尚、ノード１０−３の異常判定部１２−３の動作は、通信サイクル２と同様であり、各状態値Ｆｔ３１、Ｆｒ３１、Ｆｔ３２、Ｆｒ３２、Ｆｔ３３、及びＦｒ３３の更新はされないため、説明を省略する。

通信サイクル６、７においても、通信サイクル３、４と同様の動作が行われる。通信サイクル６、７におけるＮＭメッセージ１００−１、１００−３の送受信に応じて、各状態値Ｆｔ１１、Ｆｒ１１、Ｆｔ１２、Ｆｒ１２、Ｆｔ１３、Ｆｒ１３、Ｆｔ２１、Ｆｒ２１、Ｆｔ２２、Ｆｒ２２、Ｆｔ２３、Ｆｒ２３、Ｆｔ３１、Ｆｒ３１、Ｆｔ３２、Ｆｒ３２、Ｆｔ３３、及びＦｒ３３の更新はされないため、説明は省略する。

通信サイクル１〜７を通じて、また、ノード１０−１の異常判定部１２−１は、送信状態値Ｆｔ１１＝"０"、受信状態値Ｆｒ１１＝"１"、送信状態値Ｆｔ１２＝"１"、受信状態値Ｆｒ１２＝"０"、送信状態値Ｆｔ１３＝"１"、及び受信状態値Ｆｒ１３＝"０"と判定する。また、ノード１０−２の異常判定部１２−２は、送信状態値Ｆｔ２１＝"０"、受信状態値Ｆｒ２１＝"０"、送信状態値Ｆｔ２２＝"０"、受信状態値Ｆｒ２２＝"０"、送信状態値Ｆｔ２３＝"０"、及び受信状態値Ｆｒ２３＝"０"と判定する。また、ノード１０−３の異常判定部１２−３は、送信状態値Ｆｔ３１＝"０"、受信状態値Ｆｒ３１＝"０"、送信状態値Ｆｔ３２＝"０"、受信状態値Ｆｒ３２＝"０"、送信状態値Ｆｔ３３＝"０"、及び受信状態値Ｆｒ３３＝"０"と判定する。

このように、通信ネットワークシステム１に含まれるノード１０−１〜１０−３のうち、ノード１０−１（異常判定部１２−１）は、実際に異常が発生してるノード１０−２の受信機能及びノード１０−３の受信機能が異常である（受信状態値Ｆｒ１２＝"０"及び受信状態値Ｆｒ１３＝"０"）と判定することができる。また、ノード１０−１（異常判定部１２−１）は、ノード１０−１の受信機能、ノード１０−２の送信機能、及びノード１０−３の送信機能が正常である（受信状態値Ｆｒ１１＝"１"、送信状態値Ｆｔ１２＝"１"、及び送信状態値Ｆｔ１３＝"１"）と判定することができる。また、ノード１０−２（異常判定部１２−２）は、ＮＭメッセージ１００を受信できないが、少なくとも、実際に異常が発生しているノード１０−２の受信機能及びノード１０−３の受信機能が異常である（受信状態値Ｆｒ２２＝"０"及び受信状態値Ｆｒ２３＝"０"）と判定することができる。また、ノード１０−３（異常判定部１２−３）は、ＮＭメッセージ１００を受信できないが、少なくとも、実際に異常が発生しているノード１０−２の受信機能及びノード１０−３の受信機能が異常である（受信状態値Ｆｒ３２＝"０"及び受信状態値Ｆｒ３３＝"０"）と判定することができる。

尚、ノード１０−１（異常判定部１２−１）は、実際には正常であるにも関わらず、ノード１０−１（自ノード）の送信機能が異常である（送信状態値Ｆｔ１１＝"０"）と判定しているが、自己診断機能を適用することで、ノード１０−１の送信機能が正常であると補正することも可能である。

以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ 通信ネットワークシステム
１０、１０−ｋ ノード
１１、１１−ｋ ＮＭメッセージ生成部
１２、１２−ｋ 異常判定部
１３、１３−ｋ 送信処理部（送信部）
１４、１４−ｋ 受信処理部
１５、１５−ｋ 記憶部
２０、２０−ｋ 送信線
３０、３０−ｋ 受信線
４０、４０−ｋ 送受信部
５０ バス
１００、１００−ｋ ＮＭメッセージ

Claims (1)

1. 複数のノードをバスに接続して相互に通信可能に構成された通信ネットワークシステムであって、
   各前記複数のノードは、
   前記複数のノードのうちの自ノード以外の他ノードに予め規定された通信フレームを送信する送信部と、
   各前記複数のノードにおける通信機能の異常の有無を判定する異常判定部と、
   を備え、
   前記送信部が他ノードに送信する通信フレームは、他ノードから送信された通信フレームの自ノードにおける受信の有無を表す情報を含み、
   前記異常判定部は、自ノードにおける他ノードからの通信フレームの受信の有無と、自ノードが受信した他ノードからの通信フレームに含まれる、自ノードから送信された通信フレームの他ノードにおける受信の有無を表す情報に基づき、各前記複数のノードにおける送信機能及び受信機能の異常の有無を判定する、
   通信ネットワークシステム。

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