JP7046869B2

JP7046869B2 - 占有率算出装置及び占有率算出方法

Info

Publication number: JP7046869B2
Application number: JP2019109214A
Authority: JP
Inventors: 真典明石
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2019-06-12
Filing date: 2019-06-12
Publication date: 2022-04-04
Anticipated expiration: 2039-06-12
Also published as: JP2020202509A; US20200396171A1; CN112087345A; EP3751793A1

Description

本発明は、ネットワークに機器等を接続した際における当該ネットワークの占有率を算出する占有率算出装置及び占有率算出方法に関する。

ネットワークを構成する伝送路を伝送される通信データは通信速度によって単位時間当たりに送信できる情報量に上限がある。上限を超えてしまうと、送信遅延やデータの欠落等が発生する場合がある。

そこで、例えば特許文献１には、マイコン１０が、入力バッファ４０を介して通信バス５の信号レベルをサンプリングすることにより、所定の計測期間内におけるローレベル時間の比率を計測し、その計測結果に基づいてバス占有率ＢＲを検出することが記載されている。そして、このバス占有率ＢＲが所定値より高い場合には、異常の告知や、所定のフェイルセーフ動作が行われることが記載されている。

特開２００３－２４４１７０号公報

例えば、車両に設置されるネットワークにおいては、車載機器が当該ネットワークに接続される。このネットワークにおいては、予め伝送路の各車載機器が送信する通信データの占有率を算出して、全体として上限以下となるように設計される。しかしながら、例えば、設計変更等で新たな車載機器が追加された場合は、ネットワークに接続された車載機器を全てリストアップして、再度それぞれの送信する通信データの占有率を算出し、算出された占有率を積算して上限以下となるか確認していた。

特許文献１に記載の方法は、実際にネットワークを動作させた後の異常の検知方法であり、上記したような開発時やマイナーチェンジ等で車載機器を追加する際に占有率が上限以内となるかを検証する際には適用できない。

そこで、本発明は、上記のような問題点に鑑み、伝送路における占有率の算出を容易にすることができる占有率算出装置及び占有率算出方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた発明は、送信周期に基づいてグループ化された複数種類の通信データを前記グループに振り分けて受信する受信部と、前記グループ毎に定められた期間について前記受信部に受信された前記通信データの種類を前記グループ毎にカウントするカウント部と、前記カウント部がカウントしたカウント数と、前記送信周期と、に基づいて、伝送路における前記通信データの占有率を算出する算出部と、を備えることを特徴とする占有率算出装置である。

以上説明したように本発明によれば、送信周期に基づいてグループ化しているので、グループ毎にまとまった占有率を算出することができるため、ネットワークに接続された車載機器を全てリストアップ等することなく、容易に占有率の算出をすることができる。

本発明の一実施形態にかかる占有率算出装置を備える中継器を有する車内通信ネットワークの概略構成図である。図１に示された中継器の機能構成図である。図１に示された中継器に事前に設定する準備動作のフローチャートである。図１に示された中継器における占有率算出動作のフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる占有率算出装置を備える中継器を有する車内通信ネットワークの概略構成図である。

車内通信ネットワーク１は、自動車等の車両に設置され、図１に示すように、複数のＥＣＵ１０と、中継器２０と、がバスＢに接続されている。図１において、中継器２０は、占有率算出装置を備えている。また、ＥＣＵ１０の数は図示した数に限らず、車内通信ネットワーク１に用いられている通信プロトコルにおける上限の範囲であれば限定されない。

ここで、ＥＣＵとは、電子制御ユニット（Electronic Control Unit）を示し、様々な車載機器を制御するものである。そのため、ＥＣＵ１０には車載機器が負荷として接続されている（図１では不図示）。また、本実施形態では、バスＢは、ＣＡＮ（Controller Area Network）の通信プロトコルに従って各ＥＣＵ間の通信が行われている。但し、ＣＡＮに限らず、ＣＡＮＦＤ（CAN with Flexible Data-Rate）やイーサネット（登録商標）等他の通信プロトコルであってもよい。

ＥＣＵ１０は、一般的にＣＰＵ（中央演算処理装置）やＲＯＭ（読み出し専用メモリ）、ＲＡＭ（随時書き込み読み出しメモリ）等のメモリを有するマイクロコンピュータ（マイコン）及び通信回路等を備えている。そして、ＲＯＭに格納された制御プログラムをＣＰＵが実行することで、自身に接続された負荷を制御するとともに、ＥＣＵの全体制御を司る。

中継器２０は、車内通信ネットワーク１と別系統の車内通信ネットワークとの通信を中継する機能を有する。また、中継器２０は、占有率算出装置を備える。図２に中継器２０の機能的構成を示す。図２は、主に占有率算出装置にかかる部分の構成を示したものである。中継器２０は、バスＢ上を伝送される通信データとしてのメッセージフレームは全て受信することができる。

なお、本実施形態では、中継器２０が占有率算出装置を備えるが、それは、中継器２０がバスＢ上を伝送されるメッセージフレームを全て受信することができるからである。そのため、バスＢ上を伝送されるメッセージフレームを全て受信することができる機器であれば、中継器２０以外に占有率算出装置の機能を持たせてもよい。

図２に示したように、中継器２０は、制御部２１と、受信ＢＯＸ２２と、ルーティングバッファ２３と、送信バッファ２４と、送信ＢＯＸ２５と、を備えている。

また、制御部２１は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリを有するマイコンで構成されている。受信ＢＯＸ２２、ルーティングバッファ２３、送信バッファ２４及び送信ＢＯＸ２５をそれぞれ制御して中継器２０の全体制御を司る。また、制御部２１は、送信バッファ２４に格納されたメッセージフレームに基づいて車内通信ネットワーク１の伝送路における占有率算出動作を行う。

受信ＢＯＸ２２は、受信ＢＯＸ２２ａ～２２ｃの３つから構成されている。受信ＢＯＸ２２は、送信側のＥＣＵ１０から入力されたメッセージフレームを受信して一時的に蓄積する。図２では、受信ＢＯＸ２２は３つであるが、３つに限らず１以上であればよい。

ルーティングバッファ２３は、中継器２０が受信するメッセージフレームを予め送信周期に応じてグループ化し、そのグループに応じて受信ＢＯＸ２２に格納されたメッセージフレームを送信バッファ２４ａ～２４ｃへ振り分ける。

送信バッファ２４は、送信バッファ２４ａ～２４ｃの３つから構成されている。送信バッファ２４は、予めなされたグループ化のグループの数だけ用意される。図２の場合は、３つにグループ化されている例である。なお、送信バッファ２４は、複数のメモリ等から構成されるに限らず、１つのメモリを複数の領域に分割して構成してもよい。即ち、送信バッファ２４は、グループ化された複数種類のメッセージフレーム（通信データ）をグループに振り分けて受信する受信部として機能する。また、送信バッファ２４は、グループ毎にそれぞれ対応するバッファ領域が設けられている。

送信ＢＯＸは、送信バッファ２４に格納されたメッセージフレームを所定のタイミングで受信側のＥＣＵ１０に送信する。

次に、上述した構成の中継器２０における占有率の算出方法について図３及び図４を参照して説明する。まず、事前に中継器２０へ設定する準備動作について図３のフローチャートを参照して説明する。

まず、各ＥＣＵ１０が送信するメッセージフレームの送信周期を決定する（ステップＳ１１）。メッセージフレームの送信周期は、ＥＣＵ１０に接続される負荷の特性や仕様等に応じて適宜決定すればよい。このように、本実施形態で占有率を算出する対象となるのは定周期で送信されるメッセージフレームとなる。

次に、ステップＳ１１で設定した送信周期に基づいて、メッセージフレームをグループ化する（ステップＳ１２）。本実施形態では、１つの送信周期につき１グループとする。例えば、２０ｍｓ（ミリ秒）の送信周期は、メッセージＩＤが“１”及び“２”のメッセージフレーム、３０ｍｓの送信周期は、メッセージＩＤが“３”のメッセージフレーム、５０ｍｓの送信周期は、メッセージＩＤが“４”のメッセージフレームであった場合は、送信周期が３つのため３グループとなる。即ち、メッセージＩＤが異なる複数のメッセージフレーム（複数種類の通信データ）は送信周期に基づいてグループ化されている。

次に、ステップＳ１２でグループ化したグループ数に応じて送信バッファを中継器２０に設定する。例えば中継器２０が有する送信バッファ２４のメモリ領域をグループ数に応じて分割する（ステップＳ１３）。また、ルーティングバッファ２３のルーティングテーブルをグループ化に応じたルールに変更する。これらの中継器２０の設定や変更は中継器２０の制御部１０等で実行されるソフトウェアの変更で対応することができる。

このようにして、中継器２０のルーティングバッファ２３及び送信バッファ２４の準備を行う。

次に、図３のフローチャートで設定が完了した中継器２０を用いて車両通信ネットワーク１の占有率を算出する際の動作（占有率算出方法）を図４のフローチャートを参照して説明する。本フローチャートでは、実機（ＥＣＵ１０や中継器２０）を動作させてメッセージフレームの送信や受信を行わせている。但し、動作期間は後述する期間の範囲であればよく極短時間でよい。また、本フローチャートは占有率を算出するために実行するので、送信周期以外は実動作とは異なってもよく、例えばメッセージフレームは１ＩＤあたり１回の送信でもよい。

まず、受信したメッセージフレームのＩＤに基づいて対象の送信バッファ２４へ格納する（ステップＳ２１）。本ステップでは、受信ＢＯＸ２２に格納されたメッセージフレームについて、ルーティングバッファ２３が図３のフローチャートで定めたグループ化に応じて送信バッファ２４ａ～２４ｃのいずれかへ振り分けて格納する。

ここで、ステップＳ２１で送信バッファ２４に格納する期間は送信バッファ２４ａ～２４ｃ毎に異なっている。これは、送信バッファ２４ａ～２４ｃは、それぞれ格納されるメッセージフレームの送信周期が異なるためである。この期間は、本実施形態では、各送信バッファ２４ａ～２４ｃに対応する送信周期未満とする。例えば送信バッファ２４ａに２０ｍｓ周期のメッセージフレームが格納される場合は、２０ｍｓ未満の時間とする。これは、同じＩＤのメッセージフレームが複数回受信されることを避けるためである。

次に、制御部２１は、送信バッファ２４に格納されたメッセージフレームの種類をカウントする（ステップＳ２２）。本ステップでは、各送信バッファ２４ａ～２４ｃに格納されたメッセージフレームのＩＤ（種類）を、制御部２１がそれぞれの送信バッファ２４ａ～２４ｃ毎にカウントする。例えば、送信バッファ２４ａにメッセージＩＤが“１”のメッセージフレームとメッセージＩＤが“２”のメッセージフレームが１つずつ格納されていた場合は、送信バッファ２４ａのカウント値は“２”となる。即ち、制御部２１は、グループ毎に定められた期間について受信部に受信された通信データの種類をカウントするカウント部として機能する。

そして、ステップＳ２２でカウントしたカウント値や送信周期に基づいて、制御部２１は占有率を算出する。占有率の算出式は次の（１）のとおりである。即ち、制御部２１は、カウント数と、送信周期と、に基づいて、バスＢ（伝送路）におけるメッセージフレームの占有率を算出する算出部として機能する。

（１）式において、１０００ｍｓｅｃは単位時間（１秒当たり）を示し、ｆｒｅｑは送信周期、ｍａｘｆｒａｍｅｓｉｚｅはメッセージフレームの最大値、ｃｏｕｎｔはステップＳ２２でカウントしたカウント値である。送信周期は、送信バッファ２４ａ～２４ｃに対応するグループにより既知である。そして、それらの乗算値を１０００ｍｓｅｃで除算し、１００を乗算することで１秒間における当該グループのバスＢにおける占有率を算出している。そして、各グループの占有率を積算することで、システム全体の占有率を算出している。

以上の説明から明らかなように、ステップＳ２１が受信工程、ステップＳ２２がカウント工程、ステップＳ２３が算出工程として機能する。

本実施形態によれば、中継器２０は、送信周期に基づいてグループ化されたメッセージフレームをグループに振り分けて受信する送信バッファ２４を備えている。さらに、中継器２０は、グループ毎に定められた期間について送信バッファ２４に受信されたメッセージフレームの種類をグループ毎にカウントし、カウントしたグループ毎のカウント数と、当該グループの送信周期と、に基づいて、伝送路における当該グループの占有率を算出して、算出したグループ毎の占有率を積算して全体の占有率を算出する制御部２１を備えている。

中継器２０が上記のように構成されることにより、送信周期に基づいてグループ化しているので、カウント期間内にカウントされたカウント数と、予め判明している送信周期を用いて容易に占有率を算出することができる。また、グループ毎にまとまった占有率を算出することができるため、ネットワークに接続された車載機器を全てリストアップ等することなく、容易に占有率の算出をすることができる。したがって、設計変更等による追加の車載機器の接続要否の判断を容易にすることが可能となる。

また、グループ毎に送信バッファ２４ａ～２４ｃが設けられているので、グループ毎のカウントを送信バッファ２４ａ～２４ｃ毎に読み出して行えばよく正確かつ容易にすることができる。

なお、上述した実施形態では、グループは、１つの送信周期で１グループとしていたが、所定範囲の送信周期を１グループとして定めてもよい。例えば、２０ｍｓ～３０ｍｓを１グループとするといったことである。このようにすることにより、ある程度まとまった範囲で占有率の算出をすることが可能となる。そのため、占有率の算出がより迅速に行える。

また、送信周期の範囲でグループ化した場合は、ステップＳ２１の送信バッファ２４への格納期間は、最大周期＜格納期間＜最小周期×２の範囲とする。例えば、２０ｍｓ～３０ｍｓの範囲のグループでは、３０ｍｓ＜格納期間＜４０ｍｓとなる。このようにすることで、１グループの範囲に含まれる送信周期を有するメッセージＩＤのメッセージフレームは必ず１回は格納される。

また、本実施形態では、図３に示した準備の際にメッセージＩＤを送信周期に基づいて予め所定のＩＤの範囲を同じグループとすることができる。例えば、メッセージＩＤが００１～０１０を１グループ、メッセージＩＤが０１１～０２０を１グループとすることができる。

このようにメッセージＩＤを割り振ることで、後から追加されたＥＣＵ（車載機器）が送信するメッセージフレームのグループ分けが容易となる。また、このような割り当てをルーティングバッファ２３に予め設定することで、ＥＣＵの追加があった場合であっても、ルーティングバッファ２３の設定を変更することなく占有率の算出が可能となる。

例えば、送信周期が２０ｍｓ～３０ｍｓのグループのメッセージＩＤとして００１～０１０が割り当てられていたとし、現状では、メッセージＩＤの００１～００４が使用されていたとする。この場合、後から追加されたＥＣＵが送信するメッセージフレームのうち、送信周期が２０ｍｓ～３０ｍｓのものが１つあるとすると、メッセージＩＤの００５を割り当てればよい。そうすれば、ルーティングバッファ２３の設定を変更する必要が無い。

なお、上述した実施形態では、車内通信ネットワーク１で説明したが、それに限らない。船舶や航空機等の他の移動体等に適用することもできる。

また、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の占有率算出装置及び占有率算出方法の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

１０ＥＣＵ
２０中継器
２１制御部（カウント部、第１算出部、第２算出部）
２４送信バッファ（受信部）

Claims

送信周期に基づいてグループ化された複数種類の通信データを前記グループに振り分けて受信する受信部と、
前記グループ毎に定められた期間について前記受信部に受信された前記通信データの種類を前記グループ毎にカウントするカウント部と、
前記カウント部がカウントしたカウント数と、前記送信周期と、に基づいて、伝送路における前記通信データの占有率を算出する算出部と、
を備えることを特徴とする占有率算出装置。
前記算出部は、前記グループ毎の占有率を算出し、前記グループ毎に算出された占有率を積算して、全体の占有率を算出することを特徴とする請求項１に記載の占有率算出装置。
前記受信部は、前記グループ毎にそれぞれ対応するバッファ領域が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の占有率算出装置。
前記グループは、１つの前記送信周期につき１グループとして定められていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載の占有率算出装置。
前記グループは、所定範囲の前記送信周期を１グループとして定められていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載の占有率算出装置。
伝送路における占有率を算出する占有率算出装置で実行される占有率算出方法であって、
送信周期に基づいてグループ化された複数種類の通信データを前記グループ毎に受信する受信工程と、
前記グループ毎に定められた期間について前記受信工程で受信された前記通信データの種類を前記グループ毎にカウントするカウント工程と、
前記カウント工程でカウントしたカウント数と、前記送信周期と、に基づいて、伝送路における前記通信データの占有率を算出する算出工程と、
を含むことを特徴とする占有率算出方法。