JPH06334668A - 多重伝送方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 送信信号の待ち行列を防止し、また上記待ち
行列が発生してもその長さを短縮することにより、トー
クンのエラーからの回復時間を短くして、送信要求の変
動に対して応答遅延時間の短縮を図る。 【構成】 対応する所定アドレスが設定された端局１０
〜５０を、伝送路を介して接続し、トークンパッシング
アクセス方式を用いて、各端局のトークン保持時間の監
視を行い、かつ、各端局がアドレス順にデータフレーム
の伝送を行う多重伝送方式において、送信要求が集中的
に発生する特定端局２０に対応するアドレスを複数設定
し、トークンが各端局を一巡するサイクル間に、特定端
局２０は、必要に応じて自局に設定されたアドレスの回
数分、データフレームを伝送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トークンパッシングア
クセス方式を用いて、多重伝送端局間でデータフレーム
の伝送を行う多重伝送方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の多重伝送方式では、複数
の多重伝送端局（以下、単に「端局」という。）が、伝
送媒体である伝送路（バス）を介して接続され、上記端
局間で、トークンパッシングアクセス方式によるデータ
フレームの伝送を行っていた。なお、上記端局は、一般
的に入力する信号の処理を行う信号処理部と、信号処理
部の制御に基づいて信号の通信制御を行う通信制御部
と、他の端局と信号の送受信を行うバスインターフェー
ス部と、電源を供給する電源回路等から構成されてい
る。

【０００３】通信プロトコルとしてのトークンパッシン
グアクセス方式は、通常以下のように、送信権の委譲が
行われ、多重伝送システムがネットワークとして機能す
るように構成されている。すなわち、この方式は、トー
クンという特殊フレーム（以下、単に「トークン」とい
う。）を上述のごとく設定したアドレス順に巡回させ、
送信要求を持つ端局は、上記トークンが自局に回ってき
た時に、データの送信を行い、送信終了後にトークンを
次の端局に引き渡し、また、送信要求のない端局は、ト
ークンを即座に次の端局に引き渡すという手順で行われ
る。このトークンの操作は、各端局の立ち上がり時に、
信号処理部から設定されたアドレスに基づいて通信制御
部が通信制御動作を実行する。

【０００４】次に、この方式の動作原理を、図６の動作
手順に基づいて説明する。なお、この例では、端局の数
を、例えば１〜ｎ（ｎは、任意の整数）個とし、第１番
目の端局１から第ｎ番目の端局ｎへ、各端局に設定され
たアドレス１〜ｎ順にトークンを渡していくが、端局２
と端局ｎが送信要求を持っており、端局１と端局３が送
信要求を持っていないものとする。

【０００５】まず、端局１は、トークンを受け取ると、
送信要求がないので、トークンを即座に次の端局２に引
き渡す。このトークンを得た端局２は、送信要求を持っ
ているので、所定のデータフレームを送信し、その送信
終了後にトークンを次の端局３に引き渡す。そして、端
局３は、端局１と同様、送信要求がないので、トークン
を即座に次の端局に引き渡し、端局ｎは、端局２と同
様、送信要求を持っているので、所定のデータフレーム
を送信し、その送信終了後にトークンを次の端局１に引
き渡す。このように、各端局は、送信要求を持つ場合、
又は送信要求を持たない場合、それぞれの手順で順次ト
ークンを永続的に巡回させることでデータ通信を行って
いた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記多重伝
送方式では、各端局は、トークンがネットワーク上の端
局を一巡する間に１回しかデータを送信することができ
ないので、機能毎に上記端局の配置を行った場合、送信
頻度が多い端局では、通信制御部の登録手段に多数の送
信信号待ち行列を形成し、この端局の信号の応答遅延時
間が大きくなるという問題点があった。

【０００７】そこで、上記端局のトークン保持時間を、
各端局の送信要求の発生頻度に応じて調整する多重伝送
方式があった。この方式では、各端局のトークン保持時
間を、ある上限値以下で、送信要求の発生頻度が多い端
局では長く設定し、送信要求の発生頻度が少ない端局で
は短く設定する。これにより、上記発生頻度が多い端局
では、１回の送信機会に、送信できるデータ量が多くな
り、また上記発生頻度が少ない端局では、１回の送信機
会に、送信できるデータ量が少なくなる。従って、上記
発生頻度が多い端局に対して送信可能なデータ量を増や
すことで、応答性の向上を図ることができた。また、こ
の方式では、トークンが伝送エラー等で破壊され、ネッ
トワーク上から紛失した場合、それを検出し改めてトー
クンを発行し、ネットワークを正常に復帰させる機能が
必要であった。そこで、上記方式では、各端局のトーク
ン保持時間を、ネットワーク上のいずれかの端局で監視
する異常監視機能を有し、ある所定時間例えば上述した
上限値の時間トークンが観測されない場合、トークン紛
失の異常と判定するものがあった。

【０００８】しかしながら、上記方式では、ある所定時
間トークンを観測するので、異常監視のための時間が長
くなり、これに伴って異常発生時の復旧時間が長くなっ
て、エラー発生時の対応が遅延するという問題点があっ
た。本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、送信
信号の待ち行列を防止し、また上記待ち行列が発生して
もその長さを短縮することにより、トークンのエラーか
らの回復時間を短くして、送信要求の変動に対して応答
遅延時間の短縮を図ることができる多重伝送方式を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、対応する所定アドレスが設定された複
数の多重伝送端局を、伝送路を介して接続し、トークン
パッシングアクセス方式を用いて、前記多重伝送端局の
うちのいずれかの多重伝送端局が該各多重伝送端局のト
ークン保持時間の監視を行い、かつ、該各多重伝送端局
が前記所定アドレス順にデータフレームの伝送を行う多
重伝送方式において、前記多重伝送端局のうち、少なく
とも１つの特定多重伝送端局に対応する所定アドレスを
複数設定し、トークンが前記各多重伝送端局を一巡する
サイクル間に、前記特定多重伝送端局は、必要に応じ
て、自局に設定されたアドレスの回数分、データフレー
ムを伝送する多重伝送方式が提供される。

【００１０】また、この多重伝送方式で使用されるデー
タフレームは、当該フレームのデータの種別を示すデー
タ識別子を有し、前記各多重伝送端局は、受信したデー
タフレームのデータ識別子に基づいて、当該フレームの
データの種別を判定する。

【００１１】

【作用】送信要求が集中的に発生する特定多重伝送端局
の送信頻度に応じて複数のアドレスを設定し、上記特定
多重伝送端局が１サイクル内での送信可能となる回数を
複数として、データフレームの伝送を行う。従って、送
信信号の待ち行列の発生を防止でき、また待ち行列が発
生してもその長さを短縮できる。また、異常監視機能に
よる異常監視のための時間を短く設定できる。

【００１２】

【実施例】本発明に係る実施例を図１乃至図５の図面に
基づき説明する。図１は、本発明に係る多重伝送方式
を、例えば自動車の走行系に用いたシステムの一実施例
の構成図であり、本実施例では、走行系の電子制御コン
トローラ間で通信ネットワークを介してデータをやり取
りしながら、自動車の走行制御を行う。

【００１３】このシステムでは、端局の電子制御コント
ローラとして、アンチスキッドブレーキコントロール
（以下、「ＡＢＳ」という。）コンピュータ１０、エン
ジンコンピュータ２０、トランスミッションコンピュー
タ３０、トラクションコンピュータ４０、アクティブサ
スペンションコンピュータ５０の５つの制御コンピュー
タからなり、伝送路６０を介して上記コンピュータ間
で、フレーム構成の制御情報を通信して走行制御を実行
する。

【００１４】上記制御情報が挿入されるデータフレーム
は、図２に示すような構成になっている。すなわち、上
記データフレームは、フレームの始まりを示す開始符号
ＳＯＦ（START OF FRAME）と、後述するデータ領域内の
データが何の意味を持つデータかを示すデータ識別子Ｉ
Ｄと、データフレームであることを示すとともに、デー
タ領域の長さ等を示す制御コードＣＴＬと、例えば上記
制御情報等を格納する可変長のデータ領域（データ１〜
データｎ）と、受信側端局からの受信の適否を示す受信
確認信号を格納する受信確認信号領域と、フレームの終
了を示す終了符号ＥＯＦ（END OF FRAME）とから構成さ
れている。

【００１５】また、トークンのフレームは、図３に示す
ように、フレーム開始符号ＳＯＦと、データ送信が可能
な端局のアドレスコードと、トークンであることを示す
制御コードＣＴＬと、フレーム終了符号ＥＯＦとから構
成されている。上記各端局１０〜５０は、一般的には例
えば図４に示すように構成されている。すなわち、端局
は、マイクロコンピュータ等からなる信号処理部１１
と、ロジックＩＣ等からなる通信制御部１２と、伝送路
との間に信号の送受信を行うバスインターフェース部１
３と、外部からの例えば１２［Ｖ］電源を動作可能な５
［Ｖ］電源に変換してこれら各部に供給する電源回路１
４と、信号処理部１１の制御に基づき外部機器１７、例
えばモータやアクチュエータを駆動させる出力回路１５
と、外部のデータ発生手段１８、例えばスイッチやセン
サからの入力データを取り込んで信号処理部１１に送る
入力回路１６とから構成されている。

【００１６】信号処理部１１は、入力回路１６を介して
データ発生手段１８のアナログ信号やパルス信号を入力
し、これをアナログ値やパルスのデータに変換し、必要
に応じてデータフレームに挿入し、他の端局に送信す
る。また、信号処理部１１は、他の端局から送信されて
きたデータ、又は上記入力回路１６を介して入力したデ
ータに応じて演算を行い、その結果に基づいて、出力回
路１５を介して外部機器１７を駆動させている。

【００１７】通信制御部１２は、送信制御を行う送信制
御回路１２１と、送信信号を登録する送信信号登録手段
である送信バッファ回路１２２と、受信制御を行う受信
制御回路１２３と、受信信号を登録する受信信号登録手
段である受信バッファ回路１２４とを有している。通信
制御部１２は、端局の起動時に、アドレス・データバス
を介した信号処理部１１の制御によって初期化されると
ともに、通信用の端局としてのアドレス情報等が設定さ
れる。このアドレス情報は、各端局１０〜５０に対応し
て設定されており、この例では端局１０に対しては、ア
ドレス１が、端局２０に対しては、アドレス２と６が、
端局３０〜５０に対してそれぞれアドレス３〜５が設定
されている。このアドレスは、例えば各端局の送信要求
の発生頻度に応じて１又は２以上に設定されている。そ
の後、通信制御部１２は、この設定されたアドレスに基
づいて通信制御を実行する。

【００１８】すなわち、本実施例では、通常のトークン
パッシングアクセス方式と同様に、トークンという特殊
フレームを各端局のアドレス順に巡回させている。ま
た、各端局１０〜５０のうち、送信要求を持つ端局で
は、通信制御部１２が、信号処理部１１から得られた送
信信号を送信バッファ回路１２２に登録している。そし
て、上記トークンが自局のアドレスの番になると、送信
制御回路１２１が、定められたトークンパッシングバス
プロトコルによって、その送信信号をバスインターフェ
ース部１３に送り、ここで伝送波形に変換し、伝送路１
０を経由して他の端局へ送信する。次に、上記送信が正
常に終了すると、送信制御回路１２１は、トークンのア
ドレスコードに次の端局のアドレスを指定して引き渡す
手順を行う。また、送信要求のない端局では、送信制御
回路１２１は、自局指定のトークンを受け取ると、即座
に上記トークンのアドレスコードに次の端局のアドレス
を指定して引き渡す手順を行う。従って、この多重伝送
方式では、各端局間に論理上のリンクが形成され、ネッ
トワークが維持されていく。

【００１９】一方、他の端局から信号が送信されると、
受信側の端局では、この信号をバスインターフェース部
１３で取り込み、波形整形後に通信制御部１２に送り、
ここでエラーチェックを行う。ここで異常がなければ、
送信制御回路１２１が必要に応じて受信確認信号を送信
側の端局に返送し、その後この信号が自局で必要な受信
信号であるかどうか判断し、必要な場合には、一旦受信
バッファ回路１２４に記憶した後、信号処理部１１に対
して例えば割り込みを発生し、読み取りを促す。また、
上記エラーチェックの結果に異常があれば、送信制御回
路１２１が受信確認信号を返送しないで、送信端局に再
送信促し、データの訂正動作を行う。

【００２０】なお、上記受信確認信号の返送方法として
は、例えば受信すべき所定数以内の端局から正常受信時
にアドレスコードを、送信側端局が送信したデータフレ
ームの受信確認信号領域に返送する方法や、データフレ
ームの受信確認信号領域を各端局に対応させたビット構
成に予め定めて、所定端局が上記受信確認信号領域に受
信確認ビットを返送する方法等がある。

【００２１】上記各端局は、バス型のネットワークを構
築しており、データフレームは、全ての端局が受信する
ことができる。しかし、データの種別は、図２に示すよ
うに、アドレスコードではなく、データフレーム内のデ
ータ識別子によって判断されるため、各端局は、受信し
たデータを自由に取捨選択することができる。なお、各
端局の論理的な順序は、システム立ち上がり時等に、上
記システムの再構成用のフレームが送出され、このフレ
ームにより各端局が自局の論理的な順番を知り、トーク
ンのアドレスとして何を指定すれば良いかが認識できる
ように設定されている。

【００２２】次に、図１に示したシステムの通信動作を
図５のタイミングチャートに基づいて説明する。なお、
図１に示したＡＢＳコンピュータ１０では、一旦ブレー
キ制御状態になると、ある所定時間の間頻繁に、エンジ
ンコンピュータ２０から制御データが送信されてくる。
すなわち、上記エンジンコンピュータ２０では、上記の
ようなある特定の状態の時に、送信要求が急激に増加す
る。このため、この走行系では、この間伝送路上のトラ
フィックを増やし、系全体の応答時間が長くなる。特
に、エンジンコンピュータ２０内で発生する送信要求
は、自局内で待ち行列を形成し、応答遅延時間が長くな
る可能性がある。

【００２３】そこで、本発明では、送信要求が他の端局
と比べて極端に多くなる端局の通信制御部に対して、複
数のアドレスを設定する。そして、トークンパッシング
アクセス方式の１サイクル内で上記通信制御部に複数回
の送信機会を与える。本実施例では、図１及び図５に示
すように、ＡＢＳコンピュータ１０には、アドレス１、
トランスミッションコンピュータ３０には、アドレス
３、トラクションコンピュータ４０には、アドレス４、
アクティブサスペンションコンピュータ５０には、アド
レス５がそれぞれ割り当てられている。また、エンジン
コンピュータ２０は、他の端局と比べて送信要求発生量
が一時的ではあるが極めて多いため、アドレス２と６の
２つのアドレスが割り当てられている。各端局の通信制
御部は、自局の信号処理部によって割り当てられた上記
アドレスを図示しない登録手段にそれぞれ登録して、こ
のアドレスに基づいて通信制御動作を実行する。

【００２４】本実施例では、アドレス１からアドレス６
のアドレス順にトークンを引き渡していくが、上記エン
ジンコンピュータ２０は、トークンのアドレスコード
が、通信制御部に登録されているアドレス２及びアドレ
ス６の時にデータの送信を行うことができる。図５にお
いて、まず、ＡＢＳコンピュータ１０は、図示のタイミ
ングでは送信すべきデータを持っていないため、トーク
ンだけを次のアドレス２を持つエンジンコンピュータ２
０に対して送信する（図５(b) 参照）。

【００２５】エンジンコンピュータ２０は、上記トーク
ンを受信すると、アドレス２の端局として機能し、例え
ばブレーキ制御用センサデータを、データフレーム構成
にして上記ＡＢＳコンピュータ１０に送信する（図５
(c) 参照）。ＡＢＳコンピュータ１０は、上記データフ
レームを正常に受信すると、受信確認信号を送信側のエ
ンジンコンピュータ２０に返送する。

【００２６】エンジンコンピュータ２０は、上記データ
フレームの正常受信を受信確認信号によって確認する
と、次のアドレス３を持つトランスミッションコンピュ
ータ３０を指定してトークンを送信する（図５(c) 参
照）。自局が指定されたトークンを受信したトランスミ
ッションコンピュータ３０は、ＡＢＳコンピュータ１０
と同様に、送信すべきデータを持っていないため、トー
クンだけを次の端局に送信する。なお、図５に図示しな
いアドレス４が割り当てられているトラクションコンピ
ュータ４０及び、アドレス５が割り当てられているアク
ティブサスペンションコンピュータ５０も同様に、送信
すべきデータを持っていないため、トークンだけを次の
端局に送信する。

【００２７】すなわち、アクティブサスペンションコン
ピュータ５０が、トークンを次のアドレス６を持つエン
ジンコンピュータ２０に対して送信すると、エンジンコ
ンピュータ２０は、上記トークンを受信して、再び送信
権を得ることができる。この時、エンジンコンピュータ
２０は、アドレス６の端局として機能し、例えばブレー
キ制御用センサデータを、データフレーム構成にして上
記ＡＢＳコンピュータ１０に送信する（図５(e) 参
照）。そして、データ送信が正常に終了すると、エンジ
ンコンピュータ２０は、トークンにアドレス１を指定し
て送信し、論理的リンクを形成しており、伝送路６０上
の信号は、図５(a) のようになる。

【００２８】この論理的リンクの構造は、立ち上がり時
にいずれかの端局からシステム構成用のフレームが送出
されて、それに対して全ての端局が応答する構造になっ
ており、これにより、ネットワークを構築する端局のア
ドレスが、各端局で認識されている。また、エンジンコ
ンピュータ２０は、送信すべきデータフレームがない場
合には、他の端局と同様に、トークンだけを送信する。
さらに送信すべきデータフレームは存在するが、その発
生頻度が少なく、１サイクル内で１フレームしか発生し
ない場合には、エンジンコンピュータ２０は、アドレス
２又は６のいずれかのアドレスだけを使用してデータ送
信を行い、他のアドレスからはトークンだけを送信する
ように設定しても良く、また他の方法としては、それぞ
れのアドレスを交互に使用してデータ送信を行うように
設定しても良い。

【００２９】このように、１つの端局に複数のアドレス
を重複させる方法は、特にデータの識別に物理アドレス
を用いないで、データ識別子のみで判別するシステムに
対して有効である。また、アドレスを交互に使用する場
合は、物理的なアドレスとデータが無関係であるため、
異なるアドレスから同じデータを送出しても何等問題な
い。

【００３０】また、本実施例におけるトークンエラー監
視では、例えば次のアドレスの端局が、直前に送信する
端局のトークン保持時間を監視し、所定時間を越えた
時、トークン異常を報知するフレームを送信し、その
後、アドレスの最も若いアドレス１の端局がトークンを
再発行することで回復する。この場合、トークン監視時
間は、トークンフレーム長と所定長さの１フレーム分の
データフレーム長の合計した時間であり、本実施例で
は、１回の送信機会で、例えば１０フレーム分のデータ
を発生する場合、トークン保持時間を調整する方式と比
較して、約１０倍近く回復時間を短縮することが可能と
なる。

【００３１】また、従来の方式では、トークン保持時間
を調整するタイプが、システム全体を見てトークンの監
視時間を定めなければならないのに対し、本実施例の方
式では、一律にトークンの監視時間を定めることがで
き、システム設計も容易になる。従って、本実施例で
は、送信要求が集中的に発生する特定多重伝送端局に複
数のアドレスを設定し、特定多重伝送端局が１サイクル
内でのデータ送信を複数回可能とするので、送信信号の
待ち行列の発生を防止でき、また待ち行列が発生しても
その長さを短縮できる。これにより、異常監視機能によ
る異常監視のための時間を短く設定できる。

【００３２】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明では、対
応する所定アドレスが設定された複数の多重伝送端局
を、伝送路を介して接続し、トークンパッシングアクセ
ス方式を用いて、前記各多重伝送端局のトークン保持時
間の監視を行い、かつ、前記各多重伝送端局が前記所定
アドレス順にデータフレームの伝送を行う多重伝送方式
において、前記多重伝送端局のうち、少なくとも１つの
特定多重伝送端局に対応する所定アドレスを複数設定
し、トークンが前記各多重伝送端局を一巡するサイクル
間に、前記特定多重伝送端局は、必要に応じて、自局に
設定されたアドレスの回数分、データフレームを伝送す
るので、送信信号の待ち行列を防止し、また上記待ち行
列が発生してもその長さを短縮することにより、トーク
ンのエラーからの回復時間を短くして、送信要求の変動
に対して応答遅延時間の短縮を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る多重伝送方式を自動車の走行系に
用いたシステムの一実施例の構成図である。

【図２】図１に用いるデータフレームの構成を示す図で
ある。

【図３】図１に用いるトークンフレームの構成を示す図
である。

【図４】端局の一般的な構成を示す構成図である。

【図５】図１のシステムの通信動作を説明するためのタ
イミングチャートである。

【図６】従来のシステムの通信動作を説明するためのタ
イミングチャートである。

【符号の説明】

１０ ＡＢＳコンピュータ（端局） １１ 信号処理部 １２ 通信制御部 １３ バスインターフェース部 １４ 電源回路 １５ 出力回路 １６ 入力回路 ２０ エンジンコンピュータ（端局） ３０ トランスミッションコンピュータ（端局） ４０ トラクションコンピュータ（端局） ５０ アクティブサスペンションコンピュータ（端局） ６０ 伝送路（バス）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対応する所定アドレスが設定された複数
   の多重伝送端局を、伝送路を介して接続し、トークンパ
   ッシングアクセス方式を用いて、前記各多重伝送端局の
   トークン保持時間の監視を行い、かつ、前記各多重伝送
   端局が前記所定アドレス順にデータフレームの伝送を行
   う多重伝送方式において、 前記多重伝送端局のうち、少なくとも１つの特定多重伝
   送端局に対応する所定アドレスを複数設定し、トークン
   が前記各多重伝送端局を一巡するサイクル間に、前記特
   定多重伝送端局は、必要に応じて、自局に設定されたア
   ドレスの回数分、データフレームを伝送することを特徴
   とする多重伝送方式。
2. 【請求項２】 前記特定多重伝送端局に対応するアドレ
   スは、送信頻度に応じて所定数設定されることを特徴と
   する請求項１記載の多重伝送方式。
3. 【請求項３】 前記データフレームは、当該フレームの
   データの種別を示すデータ識別子を有し、前記各多重伝
   送端局は、受信したデータフレームのデータ識別子に基
   づいて、当該フレームのデータの種別を判定することを
   特徴とする請求項１記載の多重伝送方式。