JP4862521B2

JP4862521B2 - 通信ネットワークシステム及びそのスタートアップ方法

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Publication number: JP4862521B2
Application number: JP2006189750A
Authority: JP
Inventors: 勉 ▲高▼木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2006-07-10
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2026-07-10
Also published as: JP2008022078A

Description

本発明は、時分割多重型の通信ネットワークシステム、及び、時分割多重型の通信ネットワークシステムのスタートアップ方法に関する。

車両に搭載される通信ネットワークシステムのプロトコルの１種として、ＦｌｅｘＲａｙ（Daimler Chrysler AGの登録商標）と呼ばれる通信プロトコルが知られている。このＦｌｅｘＲａｙは、高い信頼性を確保しながら最大１０Ｍｂｐｓ程度の通信速度を実現するものであり、車両走行に直接関わる部分の電子化制御（Ｘ−ｂｙ−ｗｉｒｅ）を実用化する上での重要な技術として注目されている。

通信プロトコルとしてＦｌｅｘＲａｙを採用する通信ネットワークシステムでは、ネットワーク上の各ノードの同期をとるために、システム起動後、通常の通信動作が開始される前の準備段階での処理として、スタートアップと呼ばれる処理が行われる。

ＦｌｅｘＲａｙでのスタートアップのプロセスは、ネットワーク上の各ノードのうちで、スタートアップノードとして予め定められた複数のノードにより実行される。スタートアップノードは、電源が投入された後、自ノードの起動や通信機能の設定などの通信開始準備処理（ウェイクアップ）を行う。そして、通信開始準備処理が最も早く完了したスタートアップノードが、まず、自分のタイミングで各通信周期毎に通信バス上に同期フレームを送出し続ける。その後、次に通信開始準備処理が終了したスタートアップノードが、通信バス上の同期フレームを所定回数受信した後、当該同期フレームに追従して同期フレームを送出する。そして、これら２つのスタートアップノードが、お互いの同期フレームの送受信タイミングをもとに時間認識のずれを補正しながら同期することで、通信の同期が確立する。その後、その他のスタートアップノードやスタートアップノード以外の他のノードが、２つのスタートアップノードから送出された同期フレームを所定回数受信した後、これら２つのスタートアップノードのタイミングに合わせて通信に参加することで、通常の通信動作が開始される。なお、このようなＦｌｅｘＲａｙにおけるスタートアッププロセスについては、下記非特許文献１に詳細が記載されている。
「FlexRay Communication System Protocol Specification Version2.1 RevisionA」，２００５年１２月，ｐ．１５６

ところで、通信プロトコルとしてＦｌｅｘＲａｙを採用する通信ネットワークシステムにおいて、ネットワークの規模が大きくなってノード数及び通信バスの長さが増大した場合には、分派と呼ばれる現象が生じてネットワーク上に複数の同期グループが発生してしまう場合があることが分かってきた。これは、物理的に離れた位置に接続されている複数のスタートアップノードがほぼ同時に通信開始準備処理を完了して、それぞれが独立して同期フレームの送出を開始した場合に、残りのスタートアップノードが、それぞれ自ノードに近い方のスタートアップノードに追従して同期をとることにより生じるものと考えられる。したがって、この分派と呼ばれる現象を有効抑制するためには、スタートアップノードの数に制限を加えて、最小限のスタートアップノードでスタートアップ処理が行われるようにすることが望まれる。

しかしながら、スタートアップノードの数を最小限とした場合には、何れかのスタートアップノードに故障が発生して同期フレームを送信できなくなると、通信の同期が確立されずに、通常の通信動作を開始することができなくなるという問題が生じる。

本発明は、以上のような従来の実情に鑑みて創案されたものであって、スタートアップノードの数を必要最小限にして分派の発生を有効に抑制しながら、スタートアップ処理を確実に行って通常の通信動作を開始させることができる通信ネットワークシステム及び通信ネットワークシステムのスタートアップ方法を提供することを目的としている。

本発明は、システム起動時に少なくとも２つのスタートアップノードが同期フレームを通信バス上に送出することで通信の同期を確立し、他のノードがスタートアップノードのタイミングに合わせて通信に参加することで通常の通信動作が開始される時分割多重型の通信ネットワークシステムを対象とする。このような時分割多重通信型の通信ネットワークシステムにおいて、本発明では、スタートアップノード以外の他のノードの少なくとも１つに、スタートアップノードから送出される同期フレームに不足が生じているときに当該同期フレームを摸擬した擬似同期フレームを通信バス上に送出する機能を持たせることで、上述した課題を解決する。

本発明によれば、何れかのスタートアップノードに故障が発生して同期フレームを送出できなくなった場合に、スタートアップノード以外の他のノードから通信バス上に擬似同期フレームが送出されるので、スタートアップノードの数を必要最小限にして分派の発生を有効に抑制しながら、スタートアップ処理を確実に行って通常の通信動作を開始させることができる。

以下、本発明の実施形態として、図１に示すようにノードＡ〜Ｅの５つのノードがネットワーク上のノードとして通信バス１０に接続された通信ネットワークシステムに本発明を適用した例について、具体的に説明する。この図１に示す通信ネットワークシステムは、通信プロトコルとしてＦｌｅｘＲａｙを採用しており、ノードＡおよびノードＥの２つのノードが、スタートアッププロセスにおいて同期フレームを送出する機能を有するスタートアップノードであり、残りのノードＢ，Ｃ，Ｄが、ノードＡおよびノードＥによって通信の同期が確立された後に通信に参加する非スタートアップノードである。

スタートアップノードであるノードＡおよびノードＥは、システム起動時に電源が投入されると、自ノードの起動や通信機能の設定などの通信開始準備処理を行う。そして、通信開始準備処理が終了したノードから順番にコールドスタート・リスンと呼ばれる状態に入り、予め定められた所定時間の間、通信バス１０上の信号を監視する。ここで、例えばノードＡがノードＥよりも先に通信開始準備処理が終了したとすると、ノードＡは、通信バス１０上の信号を検出することなく所定時間の監視が終了することになるので、所定時間の監視が終了した段階で通信バス１０上にＣＡＳ（collision avoidance symbol）と呼ばれる信号を送出し、スタートアッププロセスを牽引するリーディングノードとなる。一方、ノードＡの後に通信開始準備処理が終了したノードＥは、所定時間の監視を行っている間にノードＡから通信バス１０上に送出されたＣＡＳを検出するので、ノードＡに追従してスタートアッププロセスを行うフォローイングノードとなる。

リーディングノードとなったノードＡは、ＣＡＳを通信バス１０上に送出した後、自ノードのタイミングで各通信周期毎に通信バス１０上に同期フレームを送出し続ける。一方、フォローイングノードとなったノードＥは、ノードＡが通信バス１０上に送出した同期フレームを４回受信するまで待機し、ノードＡからの同期フレームを４回受信したら、次の通信周期から、ノードＡからの同期フレームに追従して自ノードの同期フレームを通信バス１０上に送出し続ける。そして、これらノードＡとノードＥとが、お互いの同期フレームの送受信タイミングをもとに時間認識のずれを補正しながら同期することで、通信の同期を確立させる。

また、非スタートアップノードであるノードＢ，Ｃ，Ｄは、通信開始準備処理が終了した後、スタートアップノードであるノードＡおよびノードＥからの同期フレームを４回受信するまで待機し、ノードＡおよびノードＥからの同期フレームを４回受信したら、これらノードＡおよびノードＥのタイミングに合わせて自ノードのフレームを送信することで、通信に参加する。これにより、通常の通信動作が開始されることになる。

ＦｌｅｘＲａｙのフレーム・フォーマットを図２に概略的に示す。ＦｌｅｘＲａｙのフレームは、図２に示すように、ヘッダ・セグメント（５バイト）と、ペイロード・セグメント（０〜２５４バイト）と、トレイラ・セグメント（３バイト）の３つのセグメントで構成される。ヘッダ・セグメントには、送信するデータに関するヘッダ情報が格納され、ペイロード・セグメントには、データそのものが格納される。また、トレイラ・セグメントはフレーム全体でエラーがあるかどうかをチェックする機能を持ち、ヘッダ・セグメントとペイロード・セグメントをＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）にかけた結果が格納される。

ヘッダ・セグメントに格納されるヘッダ情報の中には、１ビットの同期フレーム・インジケータと１ビットのスタートアップフレーム・インジケータとが含まれている。同期フレーム・インジケータは、そのフレームが同期フレームであるかどうかを示すフラグであり、スタートアップフレーム・インジケータは、そのフレームがスタートアッププロセスで送信されるフレームであるかどうかを示すフラグである。本実施形態の通信ネットワークシステムでは、スタートアップノードであるノードＡおよびノードＥがスタートアッププロセスの中で通信バス１０上に送出する同期フレームは、これら同期フレーム・インジケータの値とスタートアップフレーム・インジケータの値とがともに「１」、つまりフラグオンを示す値となっている。

本実施形態の通信ネットワークシステムは、上述したスタートアッププロセスを経て通常の通信動作に移行することを基本とするが、スタートアップノードをノードＡとノードＥとの２つのノードに限定しているため、分派と呼ばれる現象を有効に抑制できる反面、ノードＡとノードＥの何れかに故障が発生して同期フレームが送出されない場合には、スタートアッププロセスが完了せずに通常の通信動作に移行できなくなる虞がある。そこで、本実施形態の通信ネットワークシステムでは、非スタートアップノードであるノードＢ，Ｃ，Ｄの少なくとも何れかに、スタートアップノードから送出される同期フレームに不足が生じているときに当該同期フレームを摸擬した擬似同期フレームを通信バス１０上に送出する機能を持たせ、ノードＡとノードＥの何れかに故障が発生して同期フレームが送出されない場合であっても、スタートアッププロセスを完了させて通常の通信動作に移行できるようにしている。

具体的に説明すると、スタートアップノードであるノードＡとノードＥの双方が正常であり、ノードＡがリーディングノード、ノードＥがフォローイングノードになった場合、図３（ａ）に示すように、まず、ノードＡが通信周期ごとに同期フレームを通信バス１０上に送出する。そして、ノードＥが４通信周期（Ｔ１〜Ｔ５）に亘りノードＡから送出された同期フレームを正常に受信すると、ノードＡからの同期フレームを基準に通信周期内の自ノードに割り当てられた送信タイミングを認識し、次の通信周期から、自ノードに割り当てられた送信タイミングで同期フレームを通信バス１０上に送出する。その後、ノードＡとノードＥとが、お互いの同期フレームの送受信タイミングをもとに時間認識のずれを補正しながら同期することで、通信の同期を確立させる。また、非スタートアップノードであるノードＢ，Ｃ，Ｄは、ノードＡからの同期フレームとノードＥからの同期フレームとの双方を４通信周期（Ｔ５〜Ｔ９）に亘り正常に受信すると、スタートアッププロセスが正常に完了したと判断して、これらノードＡおよびノードＥからの同期フレームを基準に通信周期内の自ノードに割り当てられた送信タイミングをそれぞれ認識する。そして、ノードＢ，Ｃ，Ｄが、次の通信周期から、自ノードに割り当てられた送信タイミングでそれぞれフレームを送出することで通信に参加し、通常の通信動作が開始される。

ここで、例えばノードＥのフレーム送信機能に故障が発生し、フレームＥが同期フレームの送出を行えない状況にあるとする。この場合、図３（ｂ）に示すように、ノードＡからの同期フレームが通信バス１０上に４回送出された後の４通信周期（Ｔ５〜Ｔ９）において、本来通信バス１０上に送出されるべきノードＥからの同期フレームが、通信バス１０上に送出されていない状態となる。このため、正常時であればノードＡが同期フレームを送出してから８通信周期が経過した時点（Ｔ９）でスタートアッププロセスが完了し、次の通信周期から非スタートアップノードＢ，Ｃ，Ｄが通信に参加して通常の通信動作が行われるはずであるが、ノードＥから同期フレームが送出されないためにスタートアッププロセスが完了せずに、非スタートアップノードＢ，Ｃ，Ｄが通信に参加できないことになる。そこで、本実施形態の通信ネットワークシステムでは、非スタートアップノードＢ，Ｃ，Ｄの少なくとも何れかに、スタートアップノードから送出される同期フレームに不足が生じているときに当該同期フレームを摸擬した擬似同期フレームを通信バス１０上に送出する機能を持たせるようにしている。

例えば、ノードＢに擬似同期フレームを送出する機能を持たせた場合、ノードＢは、ノードＡが同期フレームを送出してから８通信周期が経過した時点（Ｔ９）で、ノードＥからの同期フレームの不足によりスタートアッププロセスが完了していないことを検出し、ノードＡからの同期フレームを基準に通信周期内の自ノードに割り当てられた送信タイミングを認識して、次の通信周期から、自ノードに割り当てられた送信タイミングで擬似同期フレームを通信バス１０上に送出する。そして、ノードＡとノードＢとが同期することで通信の同期が確立し、ノードＢ以外の非スタートアップノードであるノードＣ，Ｄと同期フレームが送信できないノードＥは、ノードＡからの同期フレームとノードＢからの擬似同期フレームとの双方を４通信周期（Ｔ９〜Ｔ１２）に亘り正常に受信すると、スタートアッププロセスが正常に完了したと判断して、これらノードＡからの同期フレームとノードＢからの擬似同期フレームとを基準に通信周期内の自ノードに割り当てられた送信タイミングをそれぞれ認識し、次の通信周期から、自ノードに割り当てられた送信タイミングでそれぞれフレームを送出することで通信に参加し、通常の通信動作が開始される。

なお、非スタートアップノードであるノードＢが同期フレームの不足を検出して通信バス１０上に送出する擬似同期フレームは、上述したフレーム・フォーマットのヘッダ・セグメントに格納される同期フレーム・インジケータの値とスタートアップフレーム・インジケータの値とをともに「１」としたフレームである。つまり、非スタートアップノードであるノードＢは、スタートアップノードであるノードＡまたはノードＥが何らかの不具合により同期フレームを出力できない場合にのみ、同期フレーム・インジケータの値とスタートアップフレーム・インジケータの値とを「１」とした擬似同期フレームを出力する。

［実施例］
次に、本実施形態の通信ネットワークシステムにおいて、スタートアッププロセスで同期フレームの不足を検出して擬似同期フレームを送出する機能を有する非スタートアップノードの具体例（第１実施例、第２実施例）について、詳細に説明する。なお、以下の各実施例では、このような機能を有する非スタートアップノードを「同期バックアップノード」と表記して説明する。図１に示した構成の通信ネットワークシステムにおいては、非スタートアップノードであるノードＢ，Ｃ，Ｄのうちの何れか、或いはその全てが同期バックアップノードとなる。また、以下の各実施例は同期バックアップノードの具体例を示したものであり、同期バックアップノードの構成や動作はこれらの実施例で説明するものに限定されるものではなく、スタートアッププロセスで同期フレームの不足を検出して擬似同期フレームを送出する機能を実現できるものであれば、様々な変形が可能であることは勿論である。

＜第１実施例＞
図４は、第１実施例の同期バックアップノード１００の内部構成を示す図である。本実施例の同期バックアップノード１００は、通信に参加できる条件が成立してからの経過時間をカウントし、所定時間内に通信の同期が確立されない場合に、同期フレームに不足が生じていると判断して擬似同期フレームを送信する例であり、主要な構成要素として、送信処理部１１０と、受信処理部１２０と、同期制御部１３０と、バックアップ制御部１４０と、バスドライバ１５０とを備えている。

送信処理部１１０は、フレームの送信処理を行う部分であり、送信データを準備する送信バッファ１１１、送信フレームの選択を行うセレクタ１１２、送信フレームをＦｌｅｘＲａｙプロトコルにあわせたフレームのかたちにエンコードする送信フレームエンコーダ１１３、送信フレームを通信バス１０上に送出するかどうかの選択を行うセレクタ１１４、セレクタ１１２やセレクタ１１４の動作を制御して目的とする送信フレームを通信バス１０上に送出させる送信制御部１１５から構成されている。

本実施例の同期バックアップノード１００では、この送信処理部１１０の送信バッファ１１１に、送信フレームＡ、送信フレームＢ、送信フレームＣがそれぞれ格納されており、これら３つの送信フレームＡ，Ｂ，Ｃを選択的に通信バス１０上に送出することが可能となっている。これら３つの送信フレームＡ，Ｂ，Ｃのうち、送信フレームＢが、ヘッダ情報の中の同期フレーム・インジケータとスタートアップフレーム・インジケータの値が「１」とされた擬似同期フレームである。この送信フレームＢは、スタートアッププロセスにおいて、スタートアップノードからの同期フレームに不足が生じていることが検出された場合にのみ、セレクタ１１２により選択されて通信バス１０上に送出される。

受信処理部１２０は、フレームの受信処理を行う部分であり、通信バス１０上に送出された送信フレームのうち、目的とするフレームのみを受信フレームとして取り込むセレクタ１２１と、セレクタ１２１による受信タイミングの制御を行う受信制御部１２２とから構成されている。

同期制御部１３０は、クロック同期によりネットワーク上の共通時間であるグローバルタイムを認識して、送信処理部１１０や受信処理部１２０による処理のタイミングを制御する部分である。

バックアップ制御部１４０は、本実施例の同期バックアップノード１００において特徴的な部分であり、パワーオンリセット等の後、自ノードの起動や通信機能の設定などの通信開始準備処理が完了して通信に参加できる条件（ネットワーク起動条件）が成立するとスタートし、タイムアウトするとスタートアップ起動信号を出力するスタートアップタイマ１４１と、スタートアップタイマ１４１から出力されるスタートアップ起動信号をオン／オフするスイッチ１４２とから構成されている。

バスドライバ１５０は、送信処理部１１０や受信処理部１２０で扱うデータを通信バス１０上で送受信するために、電圧レベルと論理レベルとの変換を行う物理層ドライバである。

次に、以上のように構成される本実施例の同期バックアップノード１００のシステム起動時における動作について説明する。

システム起動時にスタートアップノード（図１に示した例ではノードＡおよびノードＥ）が正常に動作している場合、同期バックアップノード１００は非スタートアップノードであるため、ネットワーク起動条件が成立してもスタートアッププロセスには加入せず、スタートアップノードが通信の同期を確立するのを、同期制御部１３０にて監視する状態に入る。それと同時に、バックアップ制御部１４０において、ネットワーク起動条件の成立に伴いスタートアップタイマ１４１を起動する。

スタートアップタイマ１４１は、タイムアウトするとスタートアッププロセスに加入して擬似同期フレームを送出するモードに入るためのスタートアップ起動信号を出力する。スタートアップタイマ１４１のタイムアウト出力は、スイッチ１４２を介して同期制御部１３０に接続されている。また、スイッチ１４２は、同期制御部１３０からスタートアッププロセスの完了を示すスタートアップ完了信号が出力されると開放され、スタートアップタイマ１４１のタイムアウト出力と同期制御部１３０とを切り離す。

ここで、スタートアップタイマ１４１は、スタートアッププロセスが正常に完了する時間（システムの規模などに応じて異なる値でありシステム設計時に求まる）よりも若干長い時間に設定されている。このため、スタートアップノードが正常に動作している場合は、スタートアップタイマ１４１がタイムアウトするより前に同期制御部１３０からスタートアップ完了信号が出力され、スイッチ１４２が開放されるので、スタートアップ起動信号が同期制御部１３０に入力されることはなく、擬似同期フレーム（送信フレームＢ）の送出は行われない。

一方、システム起動時にスタートアップノードの何れかに故障などが生じて同期フレームが送出されていない場合には、スタートアップタイマ１４１がタイムアウトするまでにスタートアッププロセスが完了しないため、スイッチ１４２がオンのままスタートアップタイマ１４１がタイムアウトして、スタートアップ起動信号が同期制御部１３０に入力される。この場合、同期制御部１３０は、送信処理部１１０の送信制御部１１５に対してスタートアッププロセスへの加入を示すコマンドを通知する。そして、送信処理部１１０の送信制御部１１５が、同期制御部１３０からのコマンドに応じてセレクタ１１２やセレクタ１１４の動作を制御し、擬似同期フレームである送信フレームＢを通信バス１０上に送出させる。

図５は、本実施例の同期バックアップノード１００において、ネットワーク起動条件が成立してから通常の通信動作が開始されるまでの間の処理の流れを概略的に示すフローチャートである。

本実施例の同期バックアップノード１００は、ネットワーク起動条件が成立すると、まず、ステップＳ１において、バックアップ制御部１４０のスタートアップタイマ１４１を起動する。そして、スタートアップタイマ１４１を起動した状態で、ステップＳ２において、同期制御部１３０によりスタートアッププロセスが完了したかどうかを監視し、スタートアッププロセスが完了すれば、ステップＳ３において、通常の通信加入動作、つまりスタートアップノードのタイミングに合わせて送信フレームＡまたは送信フレームＢを通信バス１０上に送出する動作が行われ、その後、通常の通信動作に移行する。一方、スタートアッププロセスが完了する前にスタートアップタイマ１４１がタイムアウト（ステップＳ４で肯定判定）すると、ステップＳ５において、スタートアッププロセスに加入する動作、つまり擬似同期フレームである送信フレームＢを通信バス１０上に送出する動作が行われ、その後、通信の同期が確立して他の非スタートアップノードが通信に加入した段階で、通常の通信動作に移行する。本実施例の同期バックアップノード１００が以上のように動作することにより、スタートアップノードの故障により通常の通信動作が開始されないという事態を有効に回避することができる。

＜第２実施例＞
図６は、第２実施例の同期バックアップノード２００の内部構成を示す図である。本実施例の同期バックアップノード２００は、通信バス１０上の同期フレームの送信状態を監視して、スタートアップノードの少なくとも何れかからの同期フレームが送信されていない場合に、同期フレームに不足が生じていると判断して擬似同期フレームを送信する例であり、上述した第１実施例のバックアップノード１００におけるバックアップ制御部１４０に代えて、バックアップ制御部２１０を備えたものである。なお、本実施例の同期バックアップノード２００におけるその他の構成は、第１実施例のバックアップノード１００と共通であるので、以下、第１実施例のバックアップノード１００と共通の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

本実施例の同期バックアップノード２００におけるバックアップ制御部２１０は、スタートアッププロセスが行われている間に通信バス１０から入力されるフレームを直接監視して、スタートアップノードからの同期フレームが全て正常に送信されているかどうかを判定するスタートアップ同期フレーム不足検出部２１１を備える。このスタートアップ同期フレーム不足検出部２１１は、スタートアッププロセスが行われている間に、何れかのスタートアップノードからの同期フレームが通信バス１０上に送信されていないことを検出すると、同期制御部１３０に対して、スタートアッププロセスに加入して擬似同期フレームを送出するモードに入るためのスタートアップ起動信号を出力する。

次に、以上のように構成される本実施例の同期バックアップノード２００のシステム起動時における動作について説明する。

システム起動時にスタートアップノード（図１に示した例ではノードＡおよびノードＥ）が正常に動作している場合、同期バックアップノード２００は非スタートアップノードであるため、ネットワーク起動条件が成立してもスタートアッププロセスには加入せず、スタートアップノードが通信の同期を確立するのを、同期制御部１３０にて監視する状態に入る。それと同時に、バックアップ制御部２１０のスタートアップ同期フレーム不足検出部２１１により、通信バス１０から入力されるフレームが監視され、スタートアップノードであるノードＡおよびノードＥからの同期フレームが全て正常に送信されているかどうかが判定される。

ここで、スタートアップノードであるノードＡおよびノードＥが正常に動作していれば、通信バス１０上に送出されているべき全ての同期フレームが通信バス１０上に送出されているので、スタートアップ同期フレーム不足検出部２１１からのスタートアップ起動信号が同期制御部１３０に入力されることはなく、擬似同期フレーム（送信フレームＢ）の送出は行われない。

一方、システム起動時にノードＡまたはノードＥの何れかに故障などが生じて同期フレームが送出されていない場合には、スタートアップ同期フレーム不足検出部２１１により同期フレームの不足が検出され、スタートアップ同期フレーム不足検出部２１１が出力するスタートアップ起動信号が同期制御部１３０に入力される。この場合、同期制御部１３０は、送信処理部１１０の送信制御部１１５に対してスタートアッププロセスへの加入を示すコマンドを通知する。そして、送信処理部１１０の送信制御部１１５が、同期制御部１３０からのコマンドに応じてセレクタ１１２やセレクタ１１４の動作を制御し、擬似同期フレームである送信フレームＢを通信バス１０上に送出させる。

図７は、本実施例の同期バックアップノード２００において、ネットワーク起動条件が成立してから通常の通信動作が開始されるまでの間の処理の流れを概略的に示すフローチャートである。なお、この図７は、スタートアップノードであるノードＡおよびノードＥのうち、ノードＡがスタートアッププロセスを牽引するリーディングノード、ノードＥがノードＡに追従してスタートアッププロセスを行うフォローイングノードとなる場合の例である。

本実施例の同期バックアップノード２００では、ネットワーク起動条件が成立すると、まず、ステップＳ１１において、バックアップ制御部２１０のスタートアップ同期フレーム検出部２１１が、ノードＡからの同期フレームが通信バス１０上に規定回数（例えば４回）送出されているかどうかを判定し、ノードＡからの同期フレームが規定回数送出されていれば、次のステップＳ１２において、ノードＡからの同期フレームとノードＥからの同期フレームの双方が通信バス１０上に規定回数（例えば４回）送出されているかどうかを判定する。そして、このステップＳ１２での判定でノードＡからの同期フレームとノードＥからの同期フレームとを共に規定回数検出できれば、ステップＳ１３において、通常の通信加入動作、つまりスタートアップノードのタイミングに合わせて送信フレームＡまたは送信フレームＢを通信バス１０上に送出する動作が行われ、その後、通常の通信動作に移行する。一方、ステップＳ１１の判定でノードＡからの同期フレームを規定回数検出できなかった場合、或いはステップＳ１２の判定でノードＡおよびノードＥからの同期フレームを規定回数検出できなかった場合には、ステップＳ１４において、スタートアッププロセスに加入する動作、つまり擬似同期フレームである送信フレームＢを通信バス１０上に送出する動作が行われ、その後、通信の同期が確立して他の非スタートアップノードが通信に加入した段階で、通常の通信動作に移行する。本実施例の同期バックアップノード２００が以上のように動作することにより、スタートアップノードの故障により通常の通信動作が開始されないという事態を有効に回避することができる。

以上、具体的な例を挙げながら詳細に説明したように、本実施形態の通信ネットワークシステムでは、非スタートアップノードであるノードＢ，Ｃ，Ｄの少なくとも何れかを同期バックアップノードとし、スタートアップノードであるノードＡおよびノードＥから送出される同期フレームに不足が生じているときに擬似同期フレームを通信バス１０上に送出する機能を持たせるようにしているので、スタートアップノードをノードＡおよびノードＥの２つに限定して分派の発生を有効に抑制しながら、ノードＡとノードＥの何れかに故障が発生して同期フレームが送出されない場合であっても、同期バックアップノードのバックアップによってスタートアッププロセスを確実に完了させて、通常の通信動作を開始させることができる。

なお、以上説明した通信ネットワークシステムは本発明の一適用例を例示したものであり、本発明の技術的範囲は、以上の説明で開示した内容に限定されるものではなく、これらの開示から容易に導き得る様々な代替技術も含まれることは勿論である。

本発明を適用した通信ネットワークシステムの全体構成を示す図である。ＦｌｅｘＲａｙプロトコルにおけるフレーム・フォーマットを示す図である。システム起動時に行われるスタートアッププロセスを説明する図であり、（ａ）は正常時の様子を示す図、（ｂ）はスタートアップノードであるノードＥから同期フレームが送出されない異常時の様子を示す図である。第１実施例の同期バックアップノードの内部構成を示す図である。第１実施例の同期バックアップノードにおいて、ネットワーク起動条件が成立してから通常の通信動作が開始されるまでの間の処理の流れを概略的に示すフローチャートである。第２実施例の同期バックアップノードの内部構成を示す図である。第２実施例の同期バックアップノードにおいて、ネットワーク起動条件が成立してから通常の通信動作が開始されるまでの間の処理の流れを概略的に示すフローチャートである。

符号の説明

１０通信バス
１００同期バックアップノード
１１０送信処理部
１２０受信処理部部
１３０同期制御部
１４０バックアップ制御部
１４１スタートアップタイマ
１４２スイッチ
１５０バスドライバ
２００同期バックアップノード
２１０バックアップ制御部
２１１スタートアップ同期フレーム不足検出部

Claims

システム起動時に少なくとも２つのスタートアップノードが同期フレームを通信バス上に送出することで通信の同期を確立し、他のノードが前記スタートアップノードのタイミングに合わせて通信に参加することで通常の通信動作が開始される時分割多重型の通信ネットワークシステムにおいて、
前記スタートアップノード以外の他のノードの少なくとも１つが、前記スタートアップノードから送出される同期フレームに不足が生じているときに当該同期フレームを摸擬した擬似同期フレームを前記通信バス上に送出する擬似同期フレーム送信手段を備えることを特徴とする通信ネットワークシステム。
前記擬似同期フレーム送信手段は、通信に参加できる条件が成立してからの経過時間をカウントし、所定時間内に通信の同期が確立されない場合に、前記同期フレームに不足が生じていると判断して前記擬似同期フレームを送信することを特徴とする請求項１に記載の通信ネットワークシステム。
前記擬似同期フレーム送信手段は、前記通信バス上の同期フレームの送信状態を監視して、前記スタートアップノードの少なくとも何れかからの同期フレームが送信されていない場合に、前記同期フレームに不足が生じていると判断して前記擬似同期フレームを送信することを特徴とする請求項１に記載の通信ネットワークシステム。
システム起動時に少なくとも２つのスタートアップノードが同期フレームを送信することで通信の同期を確立し、他のノードが前記スタートアップノードのタイミングに合わせて通信に参加することで通常の通信動作が開始される時分割多重型の通信ネットワークシステムのスタートアップ方法であって、
前記スタートアップノード以外の他のノードの少なくとも１つが、前記スタートアップノードから送出される同期フレームに不足が生じているときに当該同期フレームを摸擬した擬似同期フレームを前記通信バス上に送出することを特徴とする通信ネットワークシステムのスタートアップ方法。