JP4724707B2 - データ通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、データバスの参加部（サブスクライバ）の周期的で且つ競合（コンフリクト）のないデータ通信を実施するための方法に関し、それらの参加部は、参加部サイクルインターバル範囲内の重なり合わない時間間隔内でデータを送信し、課題を処理し、またそれらの参加部には、プランニング段階において参加部サイクルインターバル範囲内で一定の送信時間スロットが割り当てられる。

時間制御式のデータバスは、自動車（広義の自動車：モータビークル）及び別の交通手段（例えば、飛行機、列車、船舶など）において益々使用されている。これらのデータバスは、事象制御式のデータバスに比べ、好ましくは、安全上重要なデータが定期的な間隔で高い信頼性をもち且つ僅かな時間的な変動（ジッター）で制御機器間で交換されるべき場合に使用される。そのような特性の保証に関する時間制御式のデータバスの大きな長所は、例えば制御機器の機能不良によるデータバスの永続的な占有が排除されていることにある。

特許文献１からは、時間制御式のデータバスを介した様々な参加部の通信方法が知られている。この方法において参加部は、一定の送信時間スロット内で周期的にデータバスを介してメッセージ（通知情報）を送信する。この際、メッセージの送信用の時間周期は、以下、参加部サイクル時間と称するが、バスサイクル時間、即ちバスサイクルインターバルの長さと同じであり得る。しかし送信時間スロットは異なるバスサイクルインターバル内でも異なる参加部により使用され得て、それにより参加部サイクル時間がバスサイクル時間に比べて増大される。同様に従来技術によれば、１つのバスサイクルインターバル範囲内の複数の送信時間スロットが同じメッセージで占有される場合に、参加部サイクル時間は減少され得る。

従来技術では、時間インターバルであってこの時間インターバル範囲内でデータバスを介して送信される全てのメッセージが反復される時間インターバルのために、スケジューリング方法により、システム全体に及ぶ時間的な経過状況（スケージュール）が特定され、この経過状況内では全ての参加部の機能依存性が考慮されていて、全ての参加部が競合のない状態で各々厳格に特定された送信時間スロット内でデータバスを介して通信する。このスケジューリング方法では、送信時間スロットに適合して、アプリケーション時間間隔も特定される。各々のアプリケーション時間間隔のための制御機器の機器構成（コンフィギュレーション）は、時間的に絶対的に行なわれ得、又は送信時間スロットに相対的に関連し得る。

そのような特定により、多くの場合、複数の参加部の送信時間スロットとアプリケーション時間間隔との間の密接な結び付きが発生する。この結び付きは、様々な参加部のアプリケーション間の強い時間依存性を発生させることになる。制御機器の機能変更又は交換が行なわれると、スケジュールが変更されなくてはならないことになり得る。前記の依存性により、スケジュールのそのような変更は、個々の参加部に関連するだけではなく、因果的なつながりにより互いに結び付けられている複数の参加部に関連する。従って、単独の機能変更が複数の参加部及び制御機器に影響を及ぼし得る。

安全上重要なアプリケーションの変更が厳しい管理にふされる、多くの産業部門、例えば自動車産業における開発分野では、各機器変更には手間のかかる認可プロセスが伴う。各認可プロセスを実施完了することは開発プロセス範囲内で待ち状態を意味し、通常、機器及びこの機器に依存するコンポーネント群の開発期間の延長及び開発コストの増大を導くことになる。

上述のように、従来技術に対応するように通信とアプリケーションがバスシステムにおいて互いに強く結合されていると、制御機器の変更は、多くの場合、他の制御機器において認可義務を負った変更を引き起こす。それに加え、従来技術による方法では、認可された制御機器の使用可能性が、通常、単独のバスシステムに制限されている。１つの制御機器が、機能的な観点からこれを組み込むことのできる異なったバスシステム内で使用されるべき場合、この制御機器には、通常、全てのバスシステムにおいて同じ送信時間スロットが配分されるわけではない。それにより、従来技術では、この制御機器に属する、異なるバスシステム内の参加部のために、多くの場合、異なるアプリケーション時間間隔がもたらされる。それによりもたらされた制御機器の異なるバリエーションの各々は独自に認可プロセスを完了しなくてはならない。

ドイツ特許出願公開第１０２００２０１号明細書

本発明の課題は、時間制御式のデータバスの個々の制御機器の交換及び変更と関連する必要不可欠な認可措置の総数を減少する方法を創作することである。

本発明は前記の課題を、時間的な余力分を系統的に利用することにより様々な参加部のスケジュールが互いに分離されることで解決する。このことは、個々の参加部各々の送信時間スロットとアプリケーション時間間隔が、分けられている（即ち重なり合わない）機能関連した時間インターバル内で互いに依存せずに特定されることで達成される。この際、この機能関連した時間インターバル範囲内では送信時間スロットとアプリケーション時間間隔が互いに影響し合うことなくフレキシブルに特定及び修正され得る。

本発明の最も重要な長所は、送信時間とアプリケーション時間のこの分離により、制御機器が、別の制御機器内の変更が各々の機能関連した時間インターバル範囲内で行なわれる限りはこれらによって影響されずにとどまるということにある。つまり、割り振られたバスシステムの開発プロセス中における複数の機能変更は、本発明の適用のもと、単独の機器にだけ影響をもたらす。同様に本発明の適用のもと、認可された制御機器は新機器構成を伴うことなくそれぞれ異なるバスシステムにフレキシブルに導入され得る。前記の両方の帰結により必要不可欠な認可措置の総数が多大に低下され得る。この低下は、多くの場合、時間制御式のバスシステムのための開発期間及び開発費用の明らかな減少を導くことになる。

以下、本発明の本質的な思想を説明する：

時間制御式のデータバスを介したデータ通信（データコミュニケーション）は、周期的に反復するバスサイクルインターバル範囲内で行なわれる。このバスサイクルインターバルの長さは、以下、バスサイクル時間と称するものとする。バスサイクルインターバル範囲内のメッセージ交換用の時間間隔を正確に特定するためにこのバスサイクルインターバルは個々の送信時間スロットに分割されている。

そのような時間制御式のデータバスには、通常、様々な制御機器が接続されていて、これらの制御機器は、駆動特質又は安全特質又は快適性特質を制御又は調整又は監視するために用いられる。これらの制御機器は、データバスを介し、周期的な順序でメッセージを交換し、これらを処理する。多くの場合、時間制御式のデータバスにおける制御機器の通信行動は、１つよりも多くのメッセージの周期的な受信と送信を含んでいる。例えば多くの場合は第１ステップにおいてメッセージを受信し、第２ステップにおいて受信したメッセージの内容が処理され、第３ステップにおいて処理の結果がメッセージとして送信される。多くの場合、単独の制御機器がそのような種類の複数の因果順序にも関与している。

以下、先ず、１つの制御機器が１つの又は複数のロジカル参加部を含んでいることから出発し、これらのロジカル参加部においては送信プロセスと課題の処理が交互に成され、周期的に反復される。同様に先ず、送信過程と課題処理が異なる時間間隔内で行なわれることが前提とされる。つまり参加部の送信時間スロットはそのアプリケーション時間間隔と重なり合うことはない。

この際、１つの制御機器による様々な課題の処理はそれらのロジカル参加部に割り振られ、各ロジカル参加部は自分の課題処理のための連続的な時間間隔を必要とする。同様に送信プロセス用の時間間隔が設けられなくてはならない。この時間間隔内で、当然ながら、所定数のメッセージが送信され得る。この説明形態の実際的な実現可能性について、並びにこの定義からずれるケースへの本発明の原理の拡張については、後の箇所で説明する。

各参加部には、その通信或いは課題処理の頻度に対する要求に対応し、参加部サイクル時間が特定される。この参加部サイクル時間は、原則的にバスサイクル時間の複数倍の値や分数の値をとりえる。本発明と結び付けられた、送信時間スロットとアプリケーション時間間隔の密な時間的な結び付きの解決策により、多くの場合、デッドタイムが因果順序内に取り入れられるが、参加部サイクル時間の適切な選択によりこれらのデッドタイムは、機能的な観点から許容可能な限界に保持され得る。

参加部サイクル時間の長さを有する参加部サイクルインターバル範囲内に、本発明に従い、分離されている２つの機能関連した時間インターバルが位置し、これらのうち１つが送信時間インターバルであり、参加部によるメッセージの送信のためだけに設けられていて、もう１つがアプリケーション時間インターバルであり、参加部の課題処理のためだけに設けられている。先ず、機能関連した両方の時間インターバルの結合和が参加部サイクルインターバル全体に及んでいることから出発する。この場合、原則的には単独の時間インターバルの定義で十分である。その理由は第２の時間インターバルが第１の時間インターバルを差し引いて参加部サイクルインターバルから自動的に得られるためである。しかし、ここで行なわれた限定からのその後のずれを同様に取り扱うことを可能にするために、機能関連した２つの時間インターバルの定義にとどまるものとする。

機能関連した時間インターバルの特定のためには次の前提が考慮されなくてはならない：
− 各参加部により参加部の課題を規定どおり満たすために必要な送信時間スロットの長さが、参加部サイクルインターバル内で既知であることが前提とされる。送信時間インターバルの長さは、少なくとも、この長さの送信時間スロットがそこに場所を得るような大きさで選択される。
− 同様に、各参加部によりその課題を規定どおり満たすために必要な課題処理のための時間間隔の長さが、参加部サイクルインターバル内で既知であることが前提とされる。アプリケーション時間インターバルの長さは、少なくとも、この長さの時間間隔がそこに場所を得るような大きさで選択される。
− 参加部の観点から、参加部サイクルインターバル範囲内の機能関連した時間インターバルの特定は、参加部の送信時間スロットの位置が送信時間インターバル範囲内でフレキシブルに選択され且つアプリケーション時間間隔の位置がアプリケーション時間インターバル範囲内でフレキシブルに選択される場合、参加部がその規定どおりの課題をバスシステム内で満たし得るように行なわれなくてはならない。
− 全ての参加部サイクル時間と送信時間インターバルは、原則的に、全送信時間スロットをデータバス上でも各々の参加部の送信時間インターバル範囲内でもコンフリクトなく組み込むことが可能であるように特定されなくてはならない。

１つの参加部のアプリケーション時間インターバルがアプリケーション時間間隔の長さよりも大きく選択されると、参加部のアプリケーションの変更のための時間的な余力分ができる。１つの参加部の送信時間インターバルが送信時間スロットの長さよりも大きく選択されると、このことはグローバルな送信時間・スケジューリング内のより高いフレキシビリティを結果として提供する。前記の全ての条件が送信時間インターバル及びアプリケーション時間インターバルの様々な長さのために満たされていると、アプリケーション時間インターバル又は送信時間インターバルができるだけ大きく選択されることにより、前記の長所のどれが最大にされるべきかが検討されなくてはならない。

プランニング段階において、先ず、システムに渡る（グローバルな）送信時間・スケジューラが全ての参加部のための送信時間スロットを次のように選択する。即ち、一方では参加部の送信時間スロットが各々の送信時間インターバル範囲内に位置し、他方では全ての参加部の送信時間スロットがデータバス上においてコンフリクトなく特定されているようにである。

送信時間・スケジューリングの結果、即ち個々の参加部への送信時間スロットの割り当て（「スロット・アサインメント・テーブル」）は、後続する初期化段階において参加部に通知される。当然ながら、全ての参加部は、これら参加部に対して送信時間スロットが各々の送信時間インターバル範囲内で割り当てられる場合、バスシステム内でそれらの規定どおりの課題を満たす。このことは、説明したスケジューリング方法により保証されている。

ディスジョイントされている機能関連した時間インターバルに分割することにより、アプリケーション時間間隔は、割り当てられた送信時間スロットに依存することはない。従ってアプリケーション時間インターバル範囲内のアプリケーション・スケジューリングは各々の参加部にだけ関係し、それにより各々の参加部自体により（ローカルに）処理され得る。

制御機器が、送信時間・スケジューラにより特定された正確な送信時間スロットのために機器構成される必要なく、送信時間インターバル範囲内の任意の時間に送信のために準備されているように構想されると、送信時間・スケジューリングにおける変更又はプランニング段階の新たな経過状況は自ずと参加部自体における変更を要求しない。アプリケーションが内容的に変更された参加部だけが変更され、場合により新たに認可されなくてはならない。このことは、通常、関与する全ての参加部のために交換されるメッセージの内容的な変更においてもそうである。その理由は、通信内容の変更により各々の参加部のアプリケーションも関係しているためである。

送信時間スロットとアプリケーション時間間隔の分離された特定により、参加部の課題処理の終了と送信時間スロットの開始との間の期間（時間スパン）が変化され得る。このことは、送信する参加部により送信すべきデータが、例えば課題処理の終了において、従って、遅くてもアプリケーション時間インターバルの終了時に且つこれと共に再び遅くても送信時間インターバルの開始時に、送信ユニットへと移行されるのであれば、技術的な問題を示すものではない。

時間制御式のデータバス用の制御機器の開発及びフレキシブルな使用のために本発明から得られる長所を以下に記述する。

本発明の第１の長所は次のことにある。即ち、１つの参加部のアプリケーション行動又は送信行動内の時間的な変更が、これらの変更が各々の機能関連した時間インターバル範囲内で行なわれ且つ機能関連した時間インターバルの特定の際に挙げられる全ての前提が変更後にも満たされているのであれば、別の参加部に影響を及ぼさないということである。そのような変更の原因は、個々の参加部において以前に設けられていた課題処理時間が各々の課題を満たすためにもはや十分ではないこと、又はより大きなデータ量が伝達されなくてはならないことであり、そのために、以前に設けられていた数よりも多くの送信時間スロットが必要とされる。参加部におけるそのような変更後には新たなプランニング段階でだけ新たな送信時間スロットが特定され、これらが参加部に対して新たな初期化段階において通知されればよい。つまり別の参加部及び制御機器における変更は必要ではない。

本発明の他の長所は、機能関連した時間インターバルの特定の際に挙げられる全ての前提が各バスシステムのために満たされているのであれば、認可された制御機器が異なるバスシステム内で修正を伴わずに使用され得るということにある。本発明に従い、バスシステム内に制御機器を取り入れるために、同様にプランニング段階でだけ送信時間スロットが特定され、これらが参加部に対して初期化段階において通知されればよい。制御機器のどれにも変更が行なわれる必要はない。

更に、本発明に従い、認可された制御機器は、従来技術により構想された参加部を備えた制御機器も含んでいるバスシステム内で修正を伴わずに使用され得て、それらの参加部では送信時間スロットとアプリケーション時間間隔が厳格に特定されている（後方互換性）。このケースは、先行するケースから特殊ケースとして導き出され、このケースでは、各参加部の送信時間インターバルが実際に要求される送信時間スロットを正に含んでいて、各参加部のアプリケーション時間インターバルがアプリケーション時間間隔を正に含んでいる。この定義を用い、上述のように、機能関連した時間インターバルの特定の際に挙げられる全ての前提が満たされているのであれば、プランニング段階において全ての参加部のための送信時間スロットが特定され、これら送信時間スロットが本発明に従う参加部に対して初期化段階において通知され得る。そのためには制御機器のどれにも変更が行なわれる必要はない。

本発明に従い、データバスにおける参加部のインタフェースはその参加部サイクル時間とその送信時間インターバルにより決定されているので、そのようなインタフェース用の取り決めの導入は、様々な参加部間の互換性、並びに適切なスケジューリング方法の開発を容易にする。以下、幾つかの取り決めが提案される。

原理の系統的な実現のために参加部のクラスを形成することは有利であり得て、これらのクラスの各々は、所定の参加部サイクル時間と、参加部サイクルインターバル範囲内の送信時間インターバルの所定の特定とで特徴付けられている。

参加部クラスの代表の数と参加部クラスの送信時間条件に応じて、バスバンド幅が良好に利用されるように、クラスを特定することが有利である。このことは、例えば、参加部クラスの参加部サイクル時間が基本サイクル時間の２進倍数として選択され、送信時間インターバルが対応的に参加部サイクルインターバル範囲内に配置される場合に達成され得る。

従って、本発明の原理の系統的な実現のために用いられるそのような又は他の特定は、部分的に同時に現われ、或いは、データバスにおいて代表的な全ての参加部の参加部サイクルインターバルが少なくとも１つのグローバルな同期時点で同期開始することにより支援される。

同様に原理の系統的な実現のためには、送信時間インターバルの長さとアプリケーション時間インターバルの長さの一定比を互いに或いは参加部サイクルインターバルに関連して特定することが有利である。

送信時間とアプリケーション時間の分離により原則的に各参加部は時間的なプランニングを各々のアプリケーション時間インターバルの範囲内でそれ自体行なうことができる（ローカルなアプリケーション・スケジューリング）。最も簡単なケースでは、課題処理は、アプリケーション時間インターバルの開始後のできるだけ早い時点で開始される。選択的に、参加部の課題処理を、この課題処理がアプリケーション時間インターバルの終了前のできるだけ遅い時点で終了するように或いは送信時間インターバルからの時間的な最低間隔が維持されるように時間的にプランニングすることは有利である。送信時間インターバルとアプリケーション時間間隔との間の最低間隔は、上述の前提から外れ、１つの参加部の送信時間インターバルとアプリケーション時間インターバルとの間の時間的な間隔が設けられる場合にも達成され得る。

以下、図面を用い、本発明を説明する。

図１は、複数の参加部（サブスクライバ、総数Ｎ）用の時間制御式のデータバス４を概要として示している。先ず、従来技術に従い、各参加部用のグローバルなスケジューリング方法において、一定の送信時間スロットと、それに適合するアプリケーション時間間隔が供与されることが前提とされる。

図２は、例として、図１に従うデータバス４の３つの参加部のための通信（コミュニケーション）と課題処理の、従来技術に係る、特定された時間的な経過状況（タイムシーケンス）を示している。参加部１と参加部２が因果的に互いに結び付けられていることが前提とされる。従来技術に従い、この関係は、送信時間スロットとアプリケーション時間間隔の密な結び付きに表されている。つまり、参加部１の課題処理が参加部１の送信時間スロットの直前で終了して、参加部２の課題処理は参加部１の送信時間スロットの直後に開始する。

図３は、参加部の１つ、ここでは参加部１におけるアプリケーション変更後の、変更された時間的な経過状況を示している。図２におけるものに対する参加部１のアプリケーション時間間隔の延長によって、その次のメッセージがもはや以前の送信時間スロット内では送信され得ないこととなる。従って参加部１の送信時間スロットはずらされなくてはならない。アプリケーション変更のため、参加部１は新たに機器構成され且つ認可されなくてはならない。

参加部１により送信されたデータは後から参加部２で使用可能とされるので、参加部２の課題処理も以前の時点で開始することはできない。従って参加部２の課題処理は以前よりも後に開始されなくてはならない。それに起因する参加部２の課題処理の終了の遅れによって、参加部２から送信すべきデータが以前の送信時間スロットの開始時には使用可能とされてないこととなる。従って参加部２の送信時間スロットはずらされなくてはならない。変更されたアプリケーション時間間隔のため、参加部２は新たに機器構成され且つ認可されなくてはならない。

ここでは不図示の他の機能依存性を危険にさらさないために、参加部２の送信時間スロットは少しだけ後方にずらされるが、それにより参加部２により必要とされる送信時間スロットは、図２によれば、部分的に参加部３により利用されていた時間経過に競合する。それにより参加部３の送信時間スロットもずらされなくてはならない。参加部３の課題処理は時間的に参加部３の送信時間スロットに適合されているので、参加部３の課題処理の時間間隔もずらされる。変更されたアプリケーション時間間隔のため、参加部３も新たに機器構成され且つ認可されなくてはならない。

つまり、単独の参加部、ここでは参加部１におけるアプリケーション変更が、従来技術による送信時間スロットとアプリケーション時間間隔の密な結び付きのために、複数の他の参加部、ここでは参加部２及び３におけるアプリケーション時間間隔に影響を及ぼすことになる。例では、変更により、参加部１のためだけでなく参加部２及び３のためにも認可プロセスが必要となる。

比べることができるように、例えば参加部１の送信時間スロットの延長も影響を及ぼすことになる。

図４は、本発明に従う送信時間インターバルとアプリケーション時間インターバル、並びに、時間制御式のデータバス４’の３つの参加部１’、２’、３’用の、本発明に従いスケジューリング内で特定された送信時間スロットとアプリケーション時間間隔を含んでいるバスダイヤグラムを示している。この際、機能関連した時間インターバルは、インタフェースであって各参加部がグローバルな送信時間・スケジューラに対して使用可能とさせるインタフェースの一部として理解され、送信時間スロットは参加部に対するグローバルな送信時間・スケジューラの割り当て部として理解される。それに応じ、図４内で例として記入されている各々の送信時間インターバル範囲内の送信時間スロットはグローバルな送信時間・スケジューラにより特定されている。このためにもたらされるアプリケーション時間インターバル範囲内のアプリケーション時間間隔の特定は、特定された送信時間スロットに依存せず、参加部自体により行なわれる。

この方式は、図５、図６、図７で見て取れる様々な長所を提供する。

図５は、図４のものに対して参加部１’のアプリケーションが変更されたバスダイヤグラムを示している。それに応じ、課題処理のために必要な時間間隔が延長されている。しかし、機能関連した時間インターバルの特定の際に設けられている時間的な余力分により、変更はアプリケーション時間インターバル範囲内で行なわれる。アプリケーション変更のため、参加部１’だけが新たに機器構成され且つ認可されればよい。課題処理と通信は、本発明に従い、分離されて行なわれるので、参加部１’のアプリケーション・スケジューリング内の変更はデータバスの他の参加部に関わることはない。それ故、別の参加部のどれも新たに機器構成され且つ認可される必要はない。

図６では、図５で既に考慮した課題処理の時間間隔の延長に加えて、参加部１’と参加部２’の間の送信データの内容的な変更と、その結果として参加部１’により送信されるメッセージのための送信時間スロットのより大きな長さとが意図されている。変更された要求により、送信時間スロットのグローバルな割り当てはプランニング段階においてグローバルな送信時間・スケジューラにより新たに実施されなくてはならない。引き続き、新たな送信時間スロットが、参加部に対し、初期化段階において通知される。送信時間スロットは変更後にもまだ設けられている送信時間インターバル内に位置するので、それにより、別の参加部のいずれのためのアプリケーションにとっても変更が必要となることはない。参加部２’は内容的に変更された参加部１’のデータを利用するので、参加部２’のアプリケーションの変更も必要かもしれない。それに対してこれらのデータに依存しない参加部３’のアプリケーションは変更されないままである。つまり参加部３’は新たに機器構成される必要はなく、従って対応する制御機器が新たに認可される必要もない。

図４及び図６は、上で議論した例の他、本発明の長所において他の例を具現化するために用いられ得る。図４は、図４に従う送信時間とアプリケーション時間を有する参加部１’及び２’を含んでいるバスシステムＡ内に参加部３’を導き入れるためのバスダイヤグラムとして理解される。同一の参加部３’が、修正を伴わず、図６に従う送信時間とアプリケーション時間を有する参加部１’及び２’を含んでいるバスシステムＢ内に導き入れられると、グローバルな送信時間スケジューラにより、例えば図６のバスダイヤグラムで描かれているように選択的な時間的な経過状況が特定され得る。つまり参加部３’は、両方の導入ケースにおいて異なる時間的な経過状況が与えられるにもかかわらず、修正を伴わず、両方のネットワークＡ及びＢ内に導き入れられ得る。そのために参加部のどれも新たに機器構成される必要はなく、従って制御機器も新たに認可される必要はない。

本発明により従来技術に比べてよりフレキシブルな参加部の導入可能性のための最後の例が図７に示されている。この際、参加部１及び２は従来技術により構想されている。従って通信は厳格に特定された送信時間スロット内で行なわれ、課題処理は厳格に特定されたアプリケーション時間間隔内で行なわれる。本発明に従う方法では、送信時間インターバルが特定された送信時間スロットと同一であり、アプリケーション時間インターバルが特定されたアプリケーション時間間隔と同一であるという参加部が考慮される。図４及び図６に従うバスシステムＡ及びＢ内で既に導入された参加部３’の制御機器が、バスシステムＣ内にそのような参加部と共に導入される。参加部３’から送信すべきメッセージが参加部３’の送信時間インターバル内で送信され得るのであれば、参加部３’にはプランニング段階においてこの送信時間インターバルにおける送信時間スロットが割り当てられる。つまり、参加部３’はバスシステムＣ内への導入のために変更される必要はなく、従って上位の制御機器は新たに認可される必要はない。

それと比較し、同様に従来技術により構想された参加部３は、バスシステムＣ内で、次の場合にだけ、別のバスシステムへの導入に関して変更を伴わずに使用され得る。即ち参加部３の通信がこの別のバスシステム内で、バスシステムＣ内でもまだ占有されていない送信時間スロット内で行なわれる場合である。そのための確率は、本発明に従いプランニング段階において必要な送信時間スロットが参加部の送信時間インターバル範囲内で割り当てられ得る確率よりも遥かに低い。従来技術により構想された参加部を含んでいるバスシステム内に、１つよりも多くの参加部が本発明に従う方法により取り入れられると、本発明に従う個々の各参加部のための変更されない導入可能性の確率は、図７の例に対し、複数の参加部の組み合わされたフレキシビリティの結果として、増加する。

今まで挙げられた例は、理解を容易にするために意識的に簡単にしたものである。それ故、今まで挙げられた例における全ての参加部に同じ参加部サイクル時間が適用される。しかし参加部の要求に目を向けると、本発明に従う方法は様々な参加部サイクル時間を可能にする。このことは、特に、送信時間スロットとアプリケーション時間間隔の密な時間的な結び付きの解消により頻繁にデッドタイムが因果的な順序内に取り入れられるので有利である。しかし、参加部サイクル時間の適切な選択により、これらのデッド時間は、機能的な観点から許容可能である限界内に維持され得る。

認可された制御機器の互換性は、代表的な参加部サイクル時間が任意ではなく離散値的に特定される場合に有利である。使用される値に目を向けるとその際には参加部クラスが定義される。図８は、本発明の有利な実施形態の複数の参加部クラスのための機能関連した時間インターバルを示していて、この実施形態では可能な参加部サイクル時間が基本サイクル時間ＴＣの２進倍数として特定されている。このような特定において基本サイクル時間ＴＣは、同時に、使用される最小の参加部サイクル時間Ｔ０である。従って、バスシステム内でバスサイクル時間の僅かな一部分も参加部サイクル時間として使用される場合、基本サイクル時間がバスサイクル時間よりも小さいことも可能である。

本発明の有利な実施形態（フレックスレイ(FlexRay)の適用）では半分のバスサイクル時間が基本サイクル時間として使用される。この下限は、事象制御式の通信要求が満たされ得るダイナミックセグメントを各バスサイクルインターバルが含んでいることに基づいている。先ず、送信時間インターバルの特定の際にダイナミックセグメントも占有される。しかし参加部の送信時間インターバルが部分的にだけバスサイクルインターバルのダイナミックセグメントと重なり合うと、バス稼動内に対応的な余力分が存在する場合、周期的な通信要求がグローバルな送信時間スケジューラにより十分にダイナミックセグメント外で組み込まれ得る。つまり、個々の送信時間インターバルが完全にバスサイクルインターバルのダイナミックセグメント内に位置することが回避され得る場合、ダイナミックセグメントは更に大部分が事象制御式の通信要求のために使用可能である。最小の参加部サイクル時間として半分のバスサイクル時間を使用することで、このことを保証する機能関連した時間インターバルの特定が可能である。

バスシステム内で様々な参加部サイクル時間が使用されると、グローバルな送信時間・スケジューラの時間的な基準範囲として、時間インターバルであってこの時間インターバル範囲内で全てのメッセージが整数の反復を成す時間インターバルが使用されなくてはならない。ここでこのインターバルはバス割当インターバルと称する。可能な最小のバス割当インターバルの長さは、使用されている全ての参加部サイクル時間の数学的に定義された最小公倍数である。本発明の既述の有利な実施形態に対応し、基本サイクル時間の２進倍数が参加部サイクル時間として使用されると、計算的に限定可能な最小のバス割当インターバルは、使用されている最大の参加部サイクルインターバルの長さを有する。システム基準の結果、バス割当インターバルはバスサイクルインターバルの所定数にも特定され得る。参加部サイクル時間の特定には、この特定により、同様に上限が設定されている。

今まで挙げられた例は、理解を容易にするために、送信時間インターバルがアプリケーションインターバルと同じ長さを有することが含意的に前提とされている。しかし互いに時間インターバルの大きさの比率は、機能関連した時間インターバルの特定のために冒頭に掲げた条件が満たされているのであれば、必要に応じて適合され得る。送信時間インターバルは、外部に向かって示されている参加部のインタフェースの部分であるので、参加部サイクル時間の他に参加部クラスの特定において考慮されなくてはならない。

本発明の有利な実施形態では、機能関連した時間インターバルの大きさの互いの比率は、実際のバスシステム内で通信と課題処理のために必要な時間の間において統計的に検出された比率として特定される。この比率からの僅かなずれは、送信時間スロットへの参加部サイクルインターバルの分割の結果としての量子化に起因する。

同様に今までは、本発明の原理の理解を容易にするために、参加部サイクルインターバル内にまさに１つの送信時間インターバルと１つのアプリケーションインターバルが含まれていること、両方の時間インターバルの結合和が全参加部サイクルインターバルに及んでいること、及び、時間インターバルの１つがグローバルな同期時間点と同期して開始することから出発していた。しかし、複雑な因果依存性の考慮を可能にするために、本発明の原理は、この規則から外れてより複雑な、参加部サイクルインターバル範囲内の時間インターバルの構造に拡張され得る。一方では１つの参加部サイクルインターバル内において所定数の送信時間インターバルと所定数のアプリケーション時間インターバルが設けられ得る。他方では時間インターバルの結合和が必ずしも全参加部サイクルインターバルに及んでいる必要はない。同様に、任意の時間的なずれを有する全時間インターバルはグローバルな同期時間点で開始し、複数の参加部サイクルインターバル間の境界を越えて延在することが可能である。しかし、異なるバスシステム内の参加部の使用可能性は、様々な時間インターバル・構造の限定された数だけが使用される場合に有利である。この際、この数のバリエーションのためには各々対応する参加部クラスが定義され得る。

制御機器範囲内で進行する因果チェーンは、送信過程と課題の処理との間の周期的な切り換えを越えてゆくものであるが、それぞれ１つよりも多くの送信時間インターバルと１つのアプリケーション時間インターバルを含んでいる時間インターバル・構造を使用しなくても、本発明に従い、時間インターバルの特定により考慮され得る。一方では、そのような因果チェーンは、それぞれ１つの送信時間インターバルと１つのアプリケーション時間インターバルを有する複数のロジカル参加部に割り振られ得て、この際、因果チェーンのサイクル時間が参加部サイクル時間として使用され、単独のロジカル参加部の送信時間インターバルとアプリケーション時間インターバルの結合和が全参加部サイクルインターバルに及ぶことはない。他方では、そのような因果チェーンは、それぞれ１つの送信時間インターバルと１つのアプリケーション時間インターバルを有する複数のロジカル参加部に割り振られ得て、この際、因果チェーンのサイクル時間の僅かな一部分が参加部サイクル時間として使用され、単独のロジカル参加部の送信時間インターバルとアプリケーション時間インターバルの結合和が全参加部サイクルインターバルに及ぶことになる。最後に述べた本発明の実施形態が選択されると、第１の実現可能性としては、機能関連した時間インターバルを確かにロジカル参加部のインタフェース内に固定式で設けるが、機能関連した時間インターバルをロジカル参加部の追加的な情報により被制御式で、選択された参加部サイクルインターバル内でのみ使用することである。第２の実現可能性は、連続する因果チェーンを相前後してではなく時間的に重ね合わせて進行させることにある。しかしこの場合には局所的なアプリケーション・スケジューリング内において、様々なロジカル参加部のアプリケーション時間間隔が重なり合わないことが保証されなくてはならない。

図９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、１つの制御機器範囲内で模範的な因果チェーンを実現するために、機能関連した時間インターバルを定義する様々な可能性を示している。図９ａでは、１つよりも多くの送信時間インターバルと１つよりも多くのアプリケーション時間インターバルを有する時間インターバル・構造が選択される。図９ｂでは、因果チェーンが、それぞれ１つの送信時間インターバルと１つのアプリケーション時間インターバルを有する２つのロジカル参加部に割り振られ、この際、それらの時間インターバルの結合和は全参加部サイクルインターバルに及ぶことはない。図９ｃでは、両方のロジカル参加部においてより短い参加部サイクル時間が選択され、この際、各参加部サイクルインターバル内で全ての時間インターバルが要求されることはない。図９ｄでは、全ての時間インターバルが要求され、それにより、連続する因果チェーンが重なり合っている。

複数の参加部のための時間制御式のデータバスを示す図である。 図１に従うデータバスの３つの参加部のための通信と課題処理の、従来技術によるスケジューリング方法により特定された時間的な経過状況を示す図である。 参加部の１つにおけるアプリケーション変更後の、変更された時間的な経過状況を示す図である。 図１に従うデータバスの３つの参加部用のための、本発明に従い特定されている機能関連した時間インターバル、即ち送信時間スロットとアプリケーション時間間隔を示す図である。 参加部の１つにおけるアプリケーション変更後の、本発明に従い特定されている機能関連した時間インターバルと、変更された時間的な経過状況を示す図である。 ２つの参加部間における通信の変更後の、本発明に従い特定されている機能関連した時間インターバルと、変更された時間的な経過状況を示す図である。 従来技術に従い構想された参加部と本発明に従い構想された参加部とを１つのバスシステム内で共通に使用するための時間的な経過状況を示す図である。 本発明の有利な実施形態のために特定されている、幾つかの参加部クラスの機能関連した時間インターバルを示す図である。 送信過程と課題の処理との間の周期的な切り換えを越えてゆく因果チェーンを、複数のロジカル参加部における機能関連した時間インターバルの特定により考慮する様々な可能性を示す図である。

１、１’ 参加部（サブスクライバ）
２、２’ 参加部（サブスクライバ）
３、３’ 参加部（サブスクライバ）
４、４’ データバス

Claims (15)

1. データバス（４）での複数の参加部（１，２，３）の間で、周期的で且つコンフリクトのないデータ通信を実施するための方法であって、それらの参加部が、参加部サイクルインターバル範囲内の重なり合わない時間間隔内でデータを送信し、課題を処理し、またそれらの参加部には、プランニング段階にて一定の送信時間スロットが参加部サイクルインターバル範囲内で割り当てられる、前記方法において、
   １つの参加部の課題処理が参加部サイクルインターバル範囲内のアプリケーション時間インターバル範囲内だけで実施され、プランニング段階にて各参加部（１，２，３）の送信時間スロットが、参加部サイクルインターバル範囲内で、アプリケーション時間インターバルから切り離された送信時間インターバル範囲内で選択され、そして、選択された送信時間スロットが、参加部（１，２，３）に対し、後続する初期化段階にて通知されることを特徴とする方法。
2. １つの参加部の送信時間インターバルが送信時間スロットの長さよりも大きく選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. １つの参加部のアプリケーション時間インターバルが課題処理の期間よりも大きく選択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. 各参加部のために個々の参加部サイクル時間が選択されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. １つの参加部が、その参加部サイクル時間とその送信時間インターバルに対応した参加部クラスに割り当てられることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. １つの参加部クラスの参加部サイクル時間が基本サイクル時間の２進倍数として選択されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 様々な参加部の参加部サイクルインターバルの開始が同期して定められることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. １つの参加部の送信時間インターバルの長さが参加部サイクル時間に対して所定の比率をもって選択されることを特徴とする、請求項４〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. １つの参加部の送信時間インターバルが参加部サイクルインターバル範囲内の所定の位置に定められることを特徴とする、請求項４〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. １つの参加部の課題処理がアプリケーション時間インターバルの開始をもって開始されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. １つの参加部のアプリケーション時間インターバルが送信時間インターバルの直後に定められることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. １つの参加部の課題処理がアプリケーション時間インターバルの終了をもって終了されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
13. １つの参加部のアプリケーション時間インターバルが送信時間インターバルの直前に定められることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
14. １つの参加部のアプリケーション時間インターバルが送信時間インターバルに対する最低時間距離をもって定められることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
15. １つの参加部の課題処理がアプリケーション時間インターバルの開始及び終了から最低時間距離をもって実施されることを特徴とする、請求項１０又は１２に記載の方法。

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