JP4762856B2

JP4762856B2 - 通信スケジュール方法

Info

Publication number: JP4762856B2
Application number: JP2006295941A
Authority: JP
Inventors: 秀明恩田
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2026-10-31
Also published as: JP2008113339A

Description

本発明は、車載ネットワークとしてのＦｌｅｘＲａｙ通信における通信スケジュール方法の技術分野に属する。

従来では、ＦｌｅｘＲａｙ通信において、メッセージには有効データの少なくとも一部を包含し、各メッセージには、識別子（ＩＤ）が割り当てられ、データ伝送に用いられる帯域幅をより良好に使用できるようにするために、識別子をメッセージの一部としてこのメッセージに格納し、各メッセージには、タイムスロットに関連し、識別子から得られる時間情報を割り当て、タイムフレームのタイムスロットの内の少なくとも１つのタイムスロットを種々周期において異なるメッセージを伝送するために使用している（例えば、特許文献１参照。）。
特表２００５−５１３９５９号公報（第２−１１頁、全図）

しかしながら、従来にあっては、ＦｌｅｘＲａｙ通信において、タイムフレームのタイムスロットの内の少なくとも１つのタイムスロットを種々周期において異なるメッセージを伝送できるものの、通信スケジュールは予め決まっているため、ノードの数が変わると、そのノードに関係する全ての通信スケジュールを変更する必要があり問題であった。
また、この変更を行わないためには、予め想定される全てのノード数を考慮した通信スケジュールを作成しておく必要があり、この場合には、ノードが接続されないにもかかわらずスロットを用意するため、通信効率が低下し問題であった。

本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、通信システムのノードの構成を変更した際でも、通信スケジュールを変更しないようにでき、且つ通信システムの通信効率を下げないようにできる通信スケジュール方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、データバスに接続された複数のノードで構成されるネットワークの周期的な通信サイクル毎に時間領域である通信フレームを設けるようにし、データとして無効な時間領域であるアイドル領域とデータとして有効な時間領域であるアクティブ領域からなる複数のスロットにより前記通信フレームを構成し、前記各ノードと前記各スロットを対応させるよう識別子により関連付けるようにし、前記アクティブ領域には、少なくとも送信元の前記識別子を示す時間領域である識別子データ部と、送信されるデータ内容が示される時間領域であるデータ部を設けるようにし、前記データバスの通信の時間割り当てを定めることにより通信を行うようにした通信スケジュール方法において、前記識別子データ部と別に、前記データ部に前記識別子を示す識別子認識用データ部を設けて、異なるノードに変更する際に、識別子認識用データ部のみを変更するようにし、ネットワーク上では前記識別子データ部の識別子のノードとして通信するようにし、送信データを受信した各ノードでは、前記データ部の前記識別子認識用データ部の識別子により、前記識別子認識用データ部の識別子のデータと認識するようにしたことを特徴とする。

よって、本発明にあっては、通信システムのノードの構成を変更した際でも、通信スケジュールを変更しないようにでき、且つ通信システムの通信効率を下げないようにできる。

以下、本発明の通信スケジュール方法を実現する実施の形態を、請求項１，２に係る発明に対応する実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１の通信スケジュール方法を用いたＦｌｅｘＲａｙ通信の第１のシステム構成を示す説明図である。図２は実施例１の通信スケジュール方法を用いたＦｌｅｘＲａｙ通信の第２のシステム構成を示す説明図である。
実施例１における第１のシステム構成は、データバスＡ、データバスＢの２つのデータバスに、ノード１〜ノード８までが接続して、ネットワークを形成している。

より具体的に説明すると、車載ネットワークとして、ECCSコントローラ１(ノード１）、ABSコントローラ２（ノード２）、A/Tコントローラ３（ノード３）、VDCコントローラ４（ノード４）、STRGコントローラ５（ノード５）、BCMコントローラ６（ノード６）、オプションＡコントローラ７(ノード７）、オプションＢコントローラ８（ノード８）をデータバスＡ，データバスＢへ接続する。

なお、図２に示すように、第２のシステム構成では、オプションＡコントローラ７(ノード７）、オプションＢコントローラ８（ノード８）をネットワークから除外し、オプションＣコントローラ９（ノード９）、オプションＤコントローラ１０（ノード１０）をネットワークに組み入れるようにする。

次に、実施例１の通信スケジュール方法における通信フレーム構成について説明する。
図３は実施例１の通信スケジュール方法を用いたＦｌｅｘＲａｙ通信における通信フレームの構成を示す説明図である。
通信フレーム１００は、図３(a)に示すように、予め定められた通信サイクル毎に割り当てられた時間領域である。

この通信フレーム１００は、図３(b)に示すように、各ノードの識別子であるＩＤごとに割り当てた複数のスロット１１０で構成される。このスロット１１０は、無効なデータ部分であるアイドル領域１２０と、有効なデータ部分であるアクティブ領域１３０で構成される。

この通信フレーム１００は、実施例１において、上記図１，図２で説明した第１のシステム構成と第２のシステム構成を考慮して設けるものであるが、第１のシステム構成と第２のシステム構成のうちノード数、つまり接続されるコントローラ数の多い方の数の分、スロット１１０を設けるものとする。実施例１では、第１のシステム構成のノード数が８個、第２のシステム構成のノード数が８個のため、システム変更を考慮したスロット数１１０は８個にする。

次に、実施例１の通信スケジュール方法におけるアクティブ領域１３０の構成について説明する。
図４、図５は実施例１の通信スケジュール方法を用いたＦｌｅｘＲａｙ通信におけるアクティブ領域の構成例の主要部分を示す説明図である。
実施例１におけるアクティブ領域１３０は、フレームＩＤ部２１０、ペイロードレングス部２２０、ヘッダＣＲＣ部２３０、サイクルカウント部２４０、ペイロードセグメント部２５０、ＣＲＣ部２６０を主要な構成としている。
フレームＩＤ部２１０は、ペイロードセグメント部２５０の前部に設けられるヘッダセグメントの一部を構成するものであり、各スロットに割り当てられたＩＤを示す部分である。ヘッダセグメントの詳細については、従来と同等であり、詳細は後述する。

ペイロードレングス部２２０は、ペイロードセグメント部２５０のデータ長を示す部分であり、ペイロードセグメント部２５０の前部に設けられるヘッダセグメントの一部を構成するものである。
ヘッダＣＲＣ部２３０は、ヘッダセグメントの巡回符号検査を行うためのチェック符号データ部分である。
サイクルカウント部２４０は、通信サイクル数のカウントを示す部分である。

ペイロードセグメント部２５０は、実質的なデータ部分として用いられる部分であり、実施例１では、ＩＤ部２５１とデータ部２５２で構成される。
ＩＤ部２５１は、ネットワークに接続する他のコントローラに実際にデータと関連付けて認識して欲しい実際のＩＤを示す部分である。つまり、フレームＩＤ部２１０におけるＩＤは言わば仮のＩＤであり、ＦｌｅｘＲａｙ通信のプロトコルで問題なく運用するためのＩＤとなる。
データ部２５２は、具体的に送受されるデータ部分である。
ＣＲＣ部２６０は、ペイロードセグメント部２５０の後方に設けられるトレイラーセグメントの一部を構成するものであり、巡回符号検査を行うためのチェック符号データ部分である。

次に作用を説明する。
[通信スケジュールについて]
ここで、従来のＦｌｅｘＲａｙ通信における通信スケジュールについて説明する。
そのため、まず従来のＦｌｅｘＲａｙ通信における通信スケジュール構成について説明を行う。なお、符号は説明上、実施例１と同様とする。
図６は従来の通信スケジュール方法を用いたＦｌｅｘＲａｙ通信における通信フレームの構成を示す説明図である。

従来においても、図６に示すように、通信サイクル毎に割り当てた通信フレーム１００に、複数のスロット１１０を割り当てる。
但し、ここで説明する従来の通信フレーム１００では、上記図１，図２で説明した第１のシステム構成と第２のシステム構成を考慮したスロット数にする。
つまり、考慮される全てのノード数から、重複分を除くノード数となる。
具体的には、第１のシステム構成のノード数が８個、第２のシステム構成のノード数が８個、重複数が６個のため、１０個のスロット１１０を設けるものとする。

次に従来のスロット１１０のアクティブ領域１３０の構成について説明する。
なお、実施例１の図４、図５と同等な部分には同じ符号を示し説明を省略する。
図７は従来の通信スケジュール方法を用いたＦｌｅｘＲａｙ通信におけるアクティブ領域の構成例の説明図である。
図７におけるアクティブ領域１３０は、ヘッダセグメント部３１０、ペイロードセグメント部３２０、トレイラーセグメント部３３０からなる。
ヘッダセグメント部３１０は、リザーブビット部３１１、ペイロードプリアムブルインジケータ部３１２、ヌルフレームインジケータ部３１３、シンクフレームインジケータ部３１４、スタートアップフレームインジケータ部３１５、フレームＩＤ部２１０、ペイロードレングス部２２０、ヘッダＣＲＣ部２３０、サイクルカウント部２４０で構成されている。

リザーブビット部３１１は、将来の使用のために設けられた予備的部分である。
ペイロードプリアムブルインジケータ部３１２は、ペイロード部にオプショナルベクタが含まれるかどうかを示すインジケータ部分である。
ヌルフレームインジケータ部３１３は、ペイロード部に有効なデータがあるかどうかを示すインジケータ部分である。
シンクフレームインジケータ部３１４は、他のノードがシンクフレームとして認識するかどうかを示すインジケータ部分である。
スタートアップフレームインジケータ部３１５は、システム起動時に用いられるスタートアップフレームかどうかを示すインジケータ部分である。

フレームＩＤ部２１０、ペイロードレングス部２２０、ヘッダＣＲＣ部２３０、サイクルカウント部２４０については、実施例１の図４，図５と同様であるので説明を省略する。
従来において、ペイロードセグメント部３２０は、実質的な送受されるデータ部分であり、データ部３２１のみで構成される。
トレイラーセグメント部３３０は、複数のＣＲＣ部２６０で構成される。実施例１の図４，図５と同様であるので説明を省略する。

従来において、ＦｌｅｘＲａｙ通信では、各ノードが通信するタイミングが予め決められているＴＤＭＡ（Time Division Mulch Access）と呼ばれる方式で通信を行う。この通信方法では、各ノードのそれぞれにスロットと呼ばれる送信できる時間領域が設定されており、通信負荷に関係なく決まったタイミングで送信できる、通信の定時性を保障した通信方式である。これを実現するためには、各ノードが送信する順番を予め決めた通信スケジュールを作成する必要がある。

しかしながら、通信スケジュールが予め決まっているために、ノード数が変わると、そのノードに関係する全てのノードの通信スケジュールを変更する必要がある。その際には、予め予想される全てのノードを考慮した通信スケジュールを作成する必要がある。すると、ノードがネットワークに接続されないにもかかわらずスロットを用意するため、通信効率が低下する問題が生じる。

また、オプションで装着されるユニット（ノード）について、そのバリエーション分の通信スケジュールを作成すれば通信効率の低下は防ぐことができるが、通信スケジュールが複数になると、その管理が問題となる。
従来において、図１に示すノード１〜ノード８により構成される第１のシステム構成と、図２に示すノード１〜ノード６，ノード９，ノード１０により構成される第２のシステム構成を１つの通信スケジュールで対応するには、図６(b)に示すように、予め第１と第２のシステム構成の全てのノードに対応するＩＤ１〜ＩＤ１０の１０個のスロット１１０により構成するよう通信スケジュールを用意する。
これにより従来では、図１に示す第１のシステム構成に対応する場合には、ＩＤ９とＩＤ１０のスロットは空きの状態のまま用いるようにし、図２に示す第２のシステム構成に対応する場合には、ＩＤ７とＩＤ８のスロットは空きの状態のまま用いるようにする。
しかしこの空きの状態は、そのままであり、用いられないため、通信効率が低下することになり問題である。
これに対し、実施例１の通信スケジュール方法では、これらの問題を解決している。

[受信時の識別処理]
図８は実施例１の通信スケジュール方法において、ネットワークに接続した各コントローラ（ノード）で実行するＩＤ７のデータを受信した際の処理の流れを示すフローチャートで、以下各ステップについて説明する。

ステップＳ１１では、フレームＩＤ部２１０がＩＤ７のデータ受信であるかどうかを判断し、ＩＤ７のデータ受信であるならばステップＳ１２へ進み、ＩＤ７のデータ受信でないならば処理を終了する。

ステップＳ１２では、ペイロードセグメント部２５０の識別用のＩＤ部２５１がＩＤ９かどうかを判断し、ＩＤ９ならばステップＳ１３へ進み、ＩＤ９でないならばステップＳ１４へ進む。

ステップＳ１３では、ＩＤ９のデータ受信として取り扱う。

ステップＳ１４では、ＩＤ７のデータ受信として取り扱う。

図９は実施例１の通信スケジュール方法において、ネットワークに接続した各コントローラ（ノード）で実行するＩＤ８のデータを受信した際の処理の流れを示すフローチャートで、以下各ステップについて説明する。

ステップＳ２１では、フレームＩＤ部２１０がＩＤ８のデータ受信であるかどうかを判断し、ＩＤ８のデータ受信であるならばステップＳ２２へ進み、ＩＤ８のデータ受信でないならば処理を終了する。

ステップＳ２２では、ペイロードセグメント部２５０の識別用のＩＤ部２５１がＩＤ１０かどうかを判断し、ＩＤ１０ならばステップＳ２３へ進み、ＩＤ１０でないならばステップＳ２４へ進む。

ステップＳ２３では、ＩＤ１０のデータ受信として取り扱う。

ステップＳ２４では、ＩＤ８のデータ受信として取り扱う。

[２つの識別情報により受信データを識別する作用]
実施例１の通信スケジュールでは、第１のシステム構成においても、第２のシステム構成においても、ノード数が８個であることから、スロット１１０は８個しか設けない。
これによって、通信スロットに従来のように無駄が生じないため通信効率を下げることがない。
図１に示す第１のシステム構成にした場合には、ＩＤ７のオプションＡコントローラ７(ノード７）、ＩＤ８のオプションＢコントローラ８（ノード８）が接続される。

そして、ＩＤ７からデータ送信が行われると、フレームＩＤ部２１０のＩＤデータがＩＤ７であることにより、ＦｌｅｘＲａｙ通信上、問題なく７番目のノードとして運用される。
そして、ＩＤ７からのデータ送信を受信した各コントローラは、ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理により、ペイロードセグメント部２５０のＩＤ部２５１のＩＤがＩＤ７であるため、受信データがＩＤ７からのものとして扱われる。

また、ＩＤ８からデータ送信が行われると、フレームＩＤ部２１０のＩＤデータがＩＤ８であることにより、ＦｌｅｘＲａｙ通信上、問題なく８番目のノードとして運用される。
そして、ＩＤ８からのデータ送信を受信した各コントローラは、ステップＳ２１〜Ｓ２４の処理により、ペイロードセグメント部２５０のＩＤ部２５１のＩＤがＩＤ８であるため、受信データがＩＤ８からのものとして扱われる。

ここで、図１に示す第１のシステム構成から、図２に示す第２のシステム構成へ変更したとする。
図２に示す第２のシステム構成にした場合には、ＩＤ９のオプションＣコントローラ９(ノード９）、ＩＤ１０のオプションＤコントローラ１０（ノード１０）が接続される。
そして、この場合にＩＤ９のオプションＣコントローラ９(ノード９）からの送信フレームのフレームＩＤ部２１０のＩＤデータは、ＩＤ７とし、ペイロードセグメント部２５０のＩＤ部２５１のＩＤデータをＩＤ９とする（図４参照）。
また、ＩＤ１０のオプションＤコントローラ１０（ノード１０）からの送信フレームのフレームＩＤ部２１０のＩＤデータは、ＩＤ８とし、ペイロードセグメント部２５０のＩＤ部２５１のＩＤデータをＩＤ１０とする（図５参照）。

そして、ＩＤ９からデータ送信が行われると、フレームＩＤ部２１０のＩＤデータがＩＤ７であることにより、ＦｌｅｘＲａｙ通信上、問題なく７番目のノードとして運用される。
そして、ＩＤ９からのデータ送信を受信した各コントローラは、ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理により、ペイロードセグメント部２５０のＩＤ部２５１のＩＤがＩＤ９であるため、受信データがＩＤ９からのものとして扱われる。

また、ＩＤ１０からデータ送信が行われると、フレームＩＤ部２１０のＩＤデータがＩＤ８であることにより、ＦｌｅｘＲａｙ通信上、問題なく８番目のノードとして運用される。
そして、ＩＤ１０からのデータ送信を受信した各コントローラは、ステップＳ２１〜Ｓ２４の処理により、ペイロードセグメント部２５０のＩＤ部２５１のＩＤがＩＤ１０であるため、受信データがＩＤ１０からのものとして扱われる。

このように、実施例１の通信スケジュール方法では、通信効率を下げることなく、複数の異なるシステム構成に対応することができる。
また、システム構成の変更に対して、通信スケジュールを変更しないで済むことは、システムの拡張性を非常に向上させることになる。

ここで、実施例１の通信スケジュール方法について、言い換えて説明する。
ＦｌｅｘＲａｙ通信は、ＣＡＮ通信システムよりも、非常に高速な通信速度で行われる通信システムである。
そのため、実施例１のように、実質的なデータ部であるペイロードセグメント部２５０にＩＤ部２５１を設けて、データ長が短くなることの影響が非常に少ないほどの高速でデータが送受信されるものである。つまり言い換えれば、ＣＡＮ通信のような従来の状態でのデータ長の短縮分が与える影響が問題にならないほど、高速にその後の送受信が行われることになる。

そして高速であるがゆえに従来のように、図６(b)のように１０個のスロットを設けて、その内、２個を用いないことになると、その無駄分の影響が大きくなる。つまり通信効率が低下することになる。

さらに、この空きスロットに対して、従来公報として示した、他のＩＤが周期的に使用する技術を用いるとしても、他のＩＤが必ずしも、空きスロットを使い続けるほどのデータ送受信の必要性があるとはかぎらない。この点については、高速通信であるために、さらに空きスロットを使い続けるほどのデータ送受信の必要性はないであろう。

この点について、無駄な空きスロットを設けずに済む実施例１の通信スケジュール方法は非常に優れている。
また、例えば、さらに複数でスロット数に差があるシステム構成に対して、実施例１の通信スケジュールにより、空きスロットが最小限に抑制され、それでも空いたスロットに対して、他のＩＤが周期的に使用するようにすれば、さらに通信効率の低下を防ぎつつ、システムの拡張性を向上したものにできる。

次に、効果を説明する。
実施例１の通信スケジュール方法にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1)データバスＡ及びデータバスＢに接続された複数のノード（ノード１〜ノード１０）で構成されるネットワークの周期的な通信サイクル毎に時間領域である通信フレーム１００を設けるようにし、データとして無効な時間領域であるアイドル領域１２０とデータとして有効な時間領域であるアクティブ領域１３０からなる複数のスロット１１０により通信フレーム１００を構成し、各ノードと各スロットを対応させるようＩＤにより関連付けるようにし、アクティブ領域１３０には、少なくとも送信元のＩＤを示す時間領域であるフレームＩＤ部２１０と、送信されるデータ内容が示される時間領域であるペイロードセグメント部２５０を設けるようにし、データバスＡ及びデータバスＢの通信の時間割り当てを定めることにより通信を行うようにした通信スケジュール方法において、フレームＩＤ部２１０と別に、ペイロードセグメント部２５０にＩＤを示すＩＤ部２５１を設けて、異なるノード（例えばノード１〜８をノード１〜６，９，１０）に変更する際に、ＩＤ部２５１のみを変更するようにし、ネットワーク上ではフレームＩＤ部２１０のＩＤのノードとして通信するようにし、送信データを受信した各ノードでは、ペイロードセグメント部２５０のＩＤ部２５１のＩＤにより、ペイロードセグメント部２５０のＩＤ部２５１のＩＤのデータと認識するようにしたため、通信システムのノードの構成を変更した際でも、通信スケジュールを変更しないようにでき、且つ通信システムの通信効率を下げないようにできる。

(2)・(1)に記載の通信スケジュール方法は、車両の各コントローラ間で行われる車載ネットワーク通信におけるＦｌｅｘＲａｙ通信で行われるものであり、異なるコントローラが車載ネットワークに接続される複数のシステム構成に対応するものであるため、ＣＡＮ通信より高速なＦｌｅｘＲａｙ通信において、車載コントローラの異なるシステム構成への対応を、通信スケジュールを変更することなく行うことができる。

以上、本発明の通信スケジュール方法を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１の通信スケジュール方法を用いたＦｌｅｘＲａｙ通信の第１のシステム構成を示す説明図である。実施例１の通信スケジュール方法を用いたＦｌｅｘＲａｙ通信の第２のシステム構成を示す説明図である。実施例１の通信スケジュール方法を用いたＦｌｅｘＲａｙ通信における通信フレームの構成を示す説明図である。実施例１の通信スケジュール方法を用いたＦｌｅｘＲａｙ通信におけるアクティブ領域の構成例の主要部分を示す説明図である。実施例１の通信スケジュール方法を用いたＦｌｅｘＲａｙ通信におけるアクティブ領域の構成例の主要部分を示す説明図である。従来の通信スケジュール方法を用いたＦｌｅｘＲａｙ通信における通信フレームの構成を示す説明図である。従来の通信スケジュール方法を用いたＦｌｅｘＲａｙ通信におけるアクティブ領域の構成例の説明図である。実施例１の通信スケジュール方法において、ネットワークに接続した各コントローラ（ノード）で実行するＩＤ７のデータを受信した際の処理の流れを示すフローチャートである。実施例１の通信スケジュール方法において、ネットワークに接続した各コントローラ（ノード）で実行するＩＤ８のデータを受信した際の処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ ECCSコントローラ
２ ABSコントローラ
３ A/Tコントローラ
４ VDCコントローラ
５ STRGコントローラ
６ BCMコントローラ
７オプションＡコントローラ
８オプションＢコントローラ
９オプションＣコントローラ
１０オプションＤコントローラ
１００通信フレーム
１１０スロット
１２０アイドル領域
１３０アクティブ領域
２１０フレームＩＤ部
２２０ペイロードレングス部
２３０ヘッダＣＲＣ部
２４０サイクルカウント部
２５０ペイロードセグメント部
２５１ＩＤ部
２５２データ部
２６０ＣＲＣ部
３１０ヘッダセグメント部
３１１リザーブビット部
３１２ペイロードプリアムブルインジケータ部
３１３ヌルフレームインジケータ部
３１４シンクフレームインジケータ部
３１５スタートアップフレームインジケータ部
３２０ペイロードセグメント部
３２１データ部
３３０トレイラーセグメント部

Claims

データバスに接続された複数のノードで構成されるネットワークの周期的な通信サイクル毎に時間領域である通信フレームを設けるようにし、
データとして無効な時間領域であるアイドル領域とデータとして有効な時間領域であるアクティブ領域からなる複数のスロットにより前記通信フレームを構成し、
前記各ノードと前記各スロットを対応させるよう識別子により関連付けるようにし、
前記アクティブ領域には、少なくとも送信元の前記識別子を示す時間領域である識別子データ部と、送信されるデータ内容が示される時間領域であるデータ部を設けるようにし、
前記データバスの通信の時間割り当てを定めることにより通信を行うようにした通信スケジュール方法において、
前記識別子データ部と別に、前記データ部に前記識別子を示す識別子認識用データ部を設けて、異なるノードに変更する際に、識別子認識用データ部のみを変更するようにし、
ネットワーク上では前記識別子データ部の識別子のノードとして通信するようにし、送信データを受信した各ノードでは、前記データ部の前記識別子認識用データ部の識別子により、前記識別子認識用データ部の識別子のデータと認識するようにした、
ことを特徴とする通信スケジュール方法。
請求項１に記載の通信スケジュール方法は、車両の各コントローラ間で行われる車載ネットワーク通信におけるＦｌｅｘＲａｙ通信で行われるものであり、異なるコントローラが車載ネットワークに接続される複数のシステム構成に対応するものである、
ことを特徴とする通信スケジュール方法。