JP6342754B2 - 車両内で物理的な伝送チャネルを一緒または別々に利用することによる様々なデータ伝送レートおよび冗長性の提供 - Google Patents

Description

本発明は、車両内で二重チャネルの（ｚｗｅｉｋａｎａｌｉｇ）伝送媒体を介してデータを伝送する方法、および、このような方法を実行する演算ユニットに関する。

近代的な車両内では、数多くの様々なデータ伝送システムが使用されており、その際には主に、直列バスシステムが関わっている。ずっと以前から、標準化されたコントロールエリアネットワーク（ＣＡＮ：Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）が使用されている。伝送媒体として、大抵では撚線対（ツイストペア（ｔｗｉｓｔｅｄ ｐａｉｒ））が利用され、その際に、１Ｍｂｉｔ／ｓのデータレートが得られる。その間、ＦｌｅｘＲａｙも同様に、タイムクリティカルな（ｚｅｉｔｋｒｉｔｉｓｃｈ）データおよびセーフティクリティカルな（ｓｉｃｈｅｒｈｅｉｔｓｋｒｉｔｉｓｃｈ）データの伝送のために固有に使用されている。伝送媒体として、大抵１つまたは２つの撚線対が利用され、その際には、２０Ｍｂｉｔ／ｓのデータ伝送レートが得られる。しかしながら、特にセーフティクリティカルなデータは冗長的に伝送する必要があり、このために、各撚線対が、データ伝送レートが１０Ｍｂｉｔ／ｓまでの伝送チャネルとして利用される。

特に、例えば一方では、いわゆるドライブバイワイヤ（Ｄｒｉｖｅ−ｂｙ−Ｗｉｒｅ）のためのデータ、他方では、エンターテインメント（Ｅｎｔｅｒｔａｉｎｍｅｎｔ）のためのデータのように、車両内での安全性に対する要求度が様々なデータの伝送を、帯域幅、遅延時間、およびコストを鑑みて効率良く行うことが望まれている。

本発明に基づいて、独立請求項に記載の特徴を有する、車両内での二重チャネルの伝送媒体を介したデータの伝送方法が提案される。有利な実施形態は、従属請求項、および、以下の明細書の記載の主題である。

本発明は、車両内でのデータ伝送の際の特に大きなフレキシビリティ（Ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔａｅｔ）をもたらす。特に、伝送媒体を介して、冗長的なデータ伝送と、冗長的ではないデータ伝送とが交互に行われ、その際に、それぞれの伝送について各最大可能伝送レートが利用されうる。このことは、一方では、複数の論理的な伝送チャネルとして複数の物理的伝送チャネルを利用することによって、他方では、１つの論理的な伝送チャネルとして複数の物理的伝送チャネを利用することによって行われる。換言すれば、複数の物理的な伝送チャネルは、冗長性は無いが、データ伝送レートが高い１つの論理的な伝送チャネルとして一緒に利用され、または、冗長性は有るが、そのためにデータ伝送レートがより低い少なくとも２つの論理的な伝送チャネルとして別々に利用される。

本発明の他の観点によれば、エラーが無い場合には（第１の駆動モード）、複数の物理的伝送チャネルは、冗長性が無く高いデータ伝送レートの１つの論理的な伝送チャネルとして一緒に利用され、エラーが有る場合には（第２の駆動モード）、すなわち、少なくとも１つの物理的な伝送チャネルに障害がある場合には、複数の物理的な伝送チャネルは、冗長的が有りデータ伝送レートがより低い１つの論理的な伝送チャネルとして、少なくとも１つの障害がある伝送チャネルを除いて一緒に利用されうる。

有利に、伝送媒体として、各撚線対が物理的な伝送チャネルを形成する少なくとも２つの撚線対によるケーブルが利用される。このタイプのケーブルまたは類似したタイプのケーブルが車両内で、従来技術においてＣＡＮ接続、ブローダーリーチ（ＢｒｏａｄＲ−Ｒｅａｃｈ）接続、または、ＦｌｅｘＲａｙ接続のために使用され、したがって、調整は必要ではなく、既存のケーブル、プラグ、および装置を引き続き使用することが可能である。したがって、本発明は基本的に、例えば制御装置のようなネットワーク装置へのプログラミングを変更することにより実現可能である。

撚線対によりそれぞれが形成される厳密に２つの物理的な伝送チャネルが利用される伝送媒体が使用される場合には、
‐第１の駆動モードにおいて、好適に以下のデータ伝送規格、すなわち、
ＩＥＥＥ８０２．３ Ｃｌａｕｓｅ ３９（１Ｇｂｉｔ／ｓ、１０００ＢＡＳＥ−ＣＸ）
ＩＥＥＥ８０２．３ｂｐ（１Ｇｂｉｔ／ｓ、未だ完全に標準化されていない）
ＦｌｅｘＲａｙ（２０Ｍｂｉｔ／ｓ）
ＩＥＥＥ８０２．３ｕ（１００Ｍｂｉｔ／ｓ、ファストイーサネット（ＦａｓｔＥｔｈｅｒｎｅｔ））
ＩＥＥＥ８０２．３ｙ（１００Ｍｂｉｔ／ｓ、１００ＢＡＳＥ−Ｔ２）
を使用することが可能である。

‐第２の駆動モードにおいて、好適に以下のデータ伝送規格、すなわち、
ＢｒｏａｄＲ−Ｒｅａｃｈ（１００Ｍｂｉｔ／ｓ）
ＣＡＮ（１Ｍｂｉｔ／ｓ）
ＦｌｅｘＲａｙ（１０Ｍｂｉｔ／ｓ）
を使用することが可能である。
第２の駆動モードでは、１本の導線のみ用いて機能するデータ伝送規格も使用可能である。

その際に有利に、任意の第１の駆動モードと、任意の２つの（または、エラーの場合には対応してより少数の）第２の駆動モードとを組み合わせることが可能である。しかしながら、当業者が、利用可能な物理的な伝送チャネルの数に考慮して、容易に任意の適切な伝送規格を選択できるのは自明のことである。

本発明の特に有利な観点は、２つの駆動モードを交互に使用し、したがって特に、正に伝送されるデータまたはメッセージにしたがって選択しうるということである。運転者または車両の安全性に関わるメッセージ（例えば、ＡＢＳ（Ａｎｔｉｌｏｃｋ Ｂｒａｋｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＥＳＰ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｐｒｏｇｒａｍ）、エアバック（Ａｉｒｂａｇ）等のためのデータ）が伝送される場合には、有利に、第２の駆動モードでの冗長的なデータ伝送が選択される。これに対して、運転者または車両の安全性に関わらないメッセージ（例えば、エンターテインメントのデータ）が伝送される場合には、有利に、第１の駆動モードでの高速データ伝送が選択される。

各データ伝送規格の選択は、ネットワーク装置の送受信機（ＰＨＹ）で行われる。このＰＨＹが、ＯＳＩ階層モデルの第１層（Ｌａｙｅｒ１）の全てのタスクを遂行し、特に、接続を評価し（チャネル品質）、これに対応して接続を確立する（いわゆる、オートネゴシエーション（Ａｕｔｏ−Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎ）処理を用いた接続速度、セキュリティを含めたチャネル符号化）。ＰＨＹの上位には、第２層（Ｌａｙｅｒ２）に相当する媒体アクセス制御部（ＭＡＣ：Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）が位置付けられる。いわゆるＭＩＩ（Ｍｅｄｉａ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）レジスタを介して、ＰＨＹは、ＭＡＣ層に、特に、伝送チャネルのパフォーマンスを報告する（リンク速度、品質（ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ））、…）。

通信内容の要求に応じて、すなわち、安全性に関わるメッセージまたは安全性に関わらないデータが関わっているのかに応じてＰＨＹを調整しうるために、ＭＡＣ、および、場合によっては、より高次の層を拡張する必要がある。その際に、安全性に関わるメッセージと安全性に関わらないデータとを区別するために、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑａｖからの優先クラスを利用することが可能である。ここで、データの様々な処理に考慮する他の（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１ＴＳＮに準拠した）プロトコル原理も参照されたい。遅延時間、セキュリティ、およびデータ量に対する要求にしたがって、データパケットは、本発明に係る切り替えのために利用可能な様々な標識（ヘッダ。Ｈｅａｄｅｒ）を獲得する。

伝送チャネルの障害の検出も、有利にＰＨＹに組み込まれている。障害は、例えば、断線、ヴァッケルシュテッカー（Ｗａｃｋｅｌｓｔｅｃｋｅｒ。例えば、プラグの接触不良や、プラグの破損等）等によるペア線の切断であってもよい。既存のいわゆる「オートネゴシエーション」ブロックは、チャネル検出に基づいて、どの伝送規格が設定されるのか、例えば、ＢｒｏａｄＲ−Ｒｅａｃｈまたはギガビットイーサネット（Ｇｉｇａｂｉｔ−Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）がＭＡＣに提供されるのかが設定されるよう構成されるべきであろう。障害の際には、通信リンクは未だに、例えば、ＢｒｏａｄＲ−Ｒｅａｃｈに基づきうる。これにより、いわゆるリンプホーム（Ｌｉｍｐ−ｈｏｍｅ）機能のための非常電源が提供されうる。

本発明に係るネットワーク装置、例えば、車両の制御装置またはセンサは、特にプログラム技術的に、本発明に係る方法を実施するために適している。

ソフトウェアの形態による本方法の実現も有利である。なぜならば、特に、実行する制御装置が他のタスクのためにさらに利用され、したがっていずれにせよ存在する場合には、特にコストが低くなるからである。コンピュータプログラムを提供するための適切なデータ担体（記録媒体）は、特に、フロッピーディスク、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等である。コンピュータネットワーク（インターネット、イントラネット等）を介したダウンロードも可能である。

本発明のさらなる利点および構成は、以下の明細書および添付の図面から明らかとなろう。

先に挙げた特徴および以下で解説される特徴は、各示される組み合わせにおいてのみならず、他の組み合わせにおいても、または、単独でも、本発明の範囲を逸脱することなく利用されうる。

本発明が、図面の実施例を用いて概略的に示され、以下では、図面を参照しながら詳細に記述される。

二重チャネルの物理的な伝送媒体を介して通信可能な、車両内の複数のネットワーク装置を概略的に示す。 図１のネットワーク装置をより詳細な図で示す。

図１および図２について一緒に述べるが、その際に、同一の構成要素には同一の符号を付すことにする。

図１には、伝送媒体１０により複数のネットワーク装置１００、２００、３００、４００が接続された車両が概略的に示されている。示される例では、ネットワーク装置は、制御装置１００、アクセルセンサ２００、表示ユニット３００、および、車輪速度センサ４００である。伝送媒体１０は、２つの撚線対１１、１２によるケーブルとして形成される。各撚線対１１、１２は、それ自体は当業者に公知の物理的な伝送チャネルを形成する。この撚線対１１、１２は、各ネットワーク装置内で送受信機ＰＨＹと接続されている。示される例では、ネットワークは直列バスとして形成され、したがって、バスの末端に配置されていない各ネットワーク装置は、バス上で前段のネットワーク装置および後段のネットワーク装置と接続するための２つの送受信機ＰＨＹを有する。従来技術では、スター型のトポロジ（Ｓｗｉｔｃｈｅｄ。交換型）も普及している。しかしながら、記載する実施例は単に例示的なものであり、限定的なものとして理解すべきではないことを強調したい。

各ネットワーク装置は、各送受信機ＰＨＹのためのメディアアクセス制御部ＭＡＣを有する。さらに、各ネットワーク装置は、ネットワーク装置の駆動を制御する制御装置ＣＰＵを有する。このこと自体はすべて従来技術で公知であり、ここではより詳細には解説しない。

ネットワーク装置は、２つの異なる駆動モードでのケーブル１０を介したデータ伝送を行うよう構成され、その際に、駆動モードの選択は伝送されるデータの形態にしたがって行われる。

例えば、安全性に関わるデータと、安全性に関わらないデータとが区別される。この区別は、ユーザによって始動の際に予め設定されうる。本例では、アクセルペダル２００は、現在のポジションを制御装置１００へと伝送するが、この場合は、安全性に関わらないデータが関わっている。車輪速度センサ４００は、現在の車輪速度を制御装置１００へと伝送し、制御装置１００では、車輪速度は、安全性に関わる機能のため、例えばＡＢＳまたはＥＳＰのために利用することが可能であり、したがって、この場合は、安全性に関わるデータの伝送が関わっている。制御装置１００は、例えばデータを表示装置３００へと伝送し、表示装置３００では、このデータが車両の運転者に示される。このデータの場合、安全性に関わるデータではない。

記載される実施形態によれば、安全性に関わるデータが、冗長的に（すなわちここでは、二重にまたは平行して）、物理的な伝送チャネル１１および１２を介して伝送され、その際に、各物理的な伝送チャネルは同時に、１つの論理的な伝送チャネルである。この伝送のための伝送規格として、好適に、それぞれ１００Ｍｂｉｔ／ｓのブローダーリーチ（ＢｒｏａｄＲ−Ｒｅａｃｈ）が利用される。

安全性に関わらないデータは、物理的な伝送チャネル１１、１２を介して冗長的には伝送されず、その際に、この物理的な伝送チャネルは１つの論理的な伝送チャネルへとまとめられる。この伝送のための伝送規格として、好適に、２つの撚線対を介した伝送に基づく１Ｇｂｉｔ／ｓのイーサネット（特に、ＩＥＥＥ８０２．３ｂｐまたはＩＥＥＥ８０２．３ Ｃｌａｕｓｅ ３９）が利用される。

Claims (13)

1. 車両内で、少なくとも２つの物理的な伝送チャネル（１１、１２）を有する伝送媒体（１０）を介してデータを伝送する方法であって、
   第１の駆動モードでは、前記少なくとも２つの物理的な伝送チャネル（１１、１２）は、第１のデータ伝送レートによるデータ伝送を提供するために、１つの論理的な伝送チャネルとして一緒に利用され、
   第２の駆動モードでは、前記少なくとも２つの伝送チャネル（１１、１２）は、前記第１のデータ伝送レートよりも低い第２のデータ伝送レートによる第２のデータ伝送、および、前記第１のデータ伝送レートよりも低い第３のデータ伝送レートによる第３のデータ伝送を提供するために、２つの論理的な伝送チャネルとして別々に利用される、方法。
2. 前記第２の駆動モードでは、データが冗長的に前記２つの論理的な伝送チャネルを介して伝送される、請求項１に記載の方法。
3. 伝送媒体（１０）として、有線による伝送媒体が利用され、前記少なくとも２つの物理的な伝送チャネル（１１、１２）のうちの少なくとも１つの物理的な伝送チャネル（１１、１２）は、少なくとも１つの撚線対または厳密に１つの撚線対で形成される、請求項１または２に記載の方法。
4. 第１のデータ伝送として、イーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）（登録商標）データ伝送またはフレックスレイ（ＦｌｅｘＲａｙ）（登録商標）データ伝送が提供される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 第２のデータ伝送および／または第３のデータ伝送として、ブローダーリーチ（ＢｒｏａｄＲ−Ｒｅａｃｈ）データ伝送、イーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）（登録商標）データ伝送、フレックスレイ（ＦｌｅｘＲａｙ）（登録商標）データ伝送、または、キャン（ＣＡＮ）データ伝送が提供される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記第２のデータ伝送レートと前記第３のデータ伝送レートとは同じである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記第２のデータ伝送のため、および、前記第３のデータ伝送のために同じ規格が利用される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記第２の駆動モードでは、安全性に関わるデータが伝送される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記第２の駆動モードでは、データが冗長的に前記２つの論理的な伝送チャネルを介して伝送される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記第１の駆動モードでは、安全性に関わらないデータが伝送される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法を実施するよう構成されたネットワーク装置（１００、２００、３００、４００）。
12. 演算ユニット（ＣＰＵ）上で実行される場合に、前記演算ユニットに、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法を実施させるコンピュータプログラム。
13. 請求項１２に記載のコンピュータプログラムが格納された機械読み取り可能な記録媒体。
    

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