WO2010004768A1

WO2010004768A1 - 通信装置、通信システム及び通信方法

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Publication number: WO2010004768A1
Application number: PCT/JP2009/003253
Authority: WO
Inventors: 高田広章; 倉地亮; 宮下之宏
Original assignee: 国立大学法人名古屋大学; 株式会社オートネットワーク技術研究所; 住友電装株式会社; 住友電気工業株式会社
Priority date: 2008-07-10
Filing date: 2009-07-10
Publication date: 2010-01-14
Also published as: US8626869B2; DE112009001527T9; JP2010021804A; DE112009001527T5; DE112009001527B4; US20110047244A1

Abstract

　簡易な構成で受信したデータの生成時点を特定することができる通信装置、該通信装置を含む通信システム及び通信方法を提供する。　ＥＣＵ１はデータを送信する際に、データが生成された生成時点（Ｔｃ⁽⁰⁾）と、実際にデータの送信を開始した送信開始時点（Ｔｓ⁽⁰⁾）との間の時間差（Ｔｄ⁽⁰⁾＝Ｔｓ⁽⁰⁾－Ｔｃ⁽⁰⁾）を示す時間差情報を送信する。中継装置２ａはデータを転送する際に、受信したデータに付加されていた時間差（Ｔｄ⁽⁰⁾）に、自身が当該データの受信を開始した時点（Ｔｍ⁽¹⁾）と送信（転送）を開始した時点（Ｔｓ⁽¹⁾）との時間差を加算した時間差（Ｔｄ⁽¹⁾）を示す時間差情報を付加して送信する。データを受信したＥＣＵ１は、データの受信を開始した時点（Ｔｍ^(k)）よりも時間差情報が示す時間差（Ｔｄ^(k－1)）前の時点（Ｔｃ^(k)＝Ｔｍ^(k)－Ｔｄ^(k－1)）をデータの生成時点と特定する。

Description

通信装置、通信システム及び通信方法

　本発明は、複数の通信装置間でデータを送受信する通信システムに関する。特に、受信したデータの生成時点を簡易な構成により特定することができる通信装置、該通信装置を含む通信システム及び通信方法に関する。

　近年では、複数の通信装置を接続し、各通信装置に夫々機能を割り振って相互にデータを交換し、連携して多様な処理を行なわせるシステムが各分野で利用されている。例えば、車両に配される車載ＬＡＮ（Local Area Network）の分野では、通信装置としてＥＣＵ（電子制御装置；Electronic Control Unit）を用い、各ＥＣＵに夫々特化させた処理を行なわせて相互にデータを交換することにより、システムとして多様な機能を実現させている。

　内容が時々刻々と変化するようなデータを複数の通信装置間で交換して処理を行なう場合、各データには有効期間がある。車載ＬＡＮの分野でＥＣＵが行なう制御が安全面に関する場合、極端に古いデータが用いられると問題となる可能性がある。

　特許文献１には、データの到着期限時刻に基づく優先度に従った順に各ＥＣＵがデータの送受信を制御する構成により、到着期限時刻を超えて到着するデータを最小とする技術が開示されている。特許文献１に開示されている技術では、到着期限時刻は絶対時刻とし、各ＥＣＵは同期された基準時刻を計測する時刻計測手段を用いて到着期限時刻までの時間が短いデータほど優先的に送信するようにしてある。
特開２００７－２９５０８１号公報

　特許文献１に示すように、各ＥＣＵが同期された基準時刻を計測する構成とすることにより、各ＥＣＵは他の通信装置で計測されたデータの生成時刻を共に受信することで、データが生成された時点を正確に認識することができる。

　相互に接続される通信装置が備えるタイマーなどの計時手段により計測される時間を同期するための方法は、種々の方法がある。しかしながら、時間を同期させるためには、各通信装置が自身の計時手段により計測される時間を一の通信装置から送信される基準時刻に合わせる処理を行なう構成、又は、各通信装置がＧＰＳ（Global Positioning System）受信機能を備える構成等が必要となる。

　本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、各通信装置が備える計時手段によって計測される時間を同期させることなしに、簡易な構成で他の通信装置から受信したデータの生成時点を正確に特定することができる通信装置、該通信装置を含む通信システム及び通信方法を提供することを目的とする。

　第１発明に係る通信装置は、計時手段と、データの送受信を行なう通信手段と、該通信手段によるデータの送信の可否を判断する送信可否判断手段とを備える通信装置において、データが生成された生成時点、及び、前記送信可否判断手段により可の判断がされて前記データの送信を開始する送信開始時点の間の時間差を求める手段と、求めた時間差を示す時間差情報を前記データに付加する手段と、時間差情報が付加されたデータを前記通信手段により受信した場合、受信開始時点を前記計時手段による計時に基づき特定する手段と、前記時間差情報及び前記受信開始時点に基づき、データの生成時点を特定する特定手段とを備えることを特徴とする。

　第２発明に係る通信装置は、前記送信可否判断手段が送信可であると判断した場合、前記計時手段によりデータの送信開始時点を取得する手段と、取得した送信開始時点、及び前記データの生成時点の間の時間差を求める手段とを備え、求めた時間差を示す時間差情報を、送信を開始している前記データに付加するようにしてあることを特徴とする。

　第３発明に係る通信装置は、データを送信する送信開始時点を決定する決定手段と、決定した送信開始時点、及び前記生成時点の間の時間差を求める手段と、求めた時間差を示す時間差情報を前記データに付加する手段と、前記決定手段が決定した送信開始時点に到達したか否かを前記計時手段による計時に基づき判断する手段と、前記送信開始時点に到達したと判断した場合に、前記通信手段による前記データ及び該データに付加されている時間差情報の送信を試みる手段とを備え、前記送信可否判断手段が不可と判断した場合、前記決定手段により次に送信を開始する送信開始時点を再決定し、時間差を求め直して送信を再度試みるようにしてあることを特徴とする。

　第４発明に係る通信装置は、時間差情報が付加されたデータを前記通信手段により受信した場合、前記データを更に他の通信装置へ前記通信手段により転送する手段と、前記特定手段により特定したデータの生成時点、及びデータの転送開始時点の間の時間差を求める手段と、求めた時間差を示す時間差情報を、転送するデータに付加される時間差情報とする手段とを備えることを特徴とする。

　第５発明に係る通信システムは、計時手段と、データの送受信を行なう通信手段と、該通信手段によるデータの送信の可否を判断する送信可否判断手段とを備える通信装置を複数含む通信システムにおいて、各通信装置は、データが生成された生成時点、及び、前記送信可否判断手段により可の判断がされて前記データの送信を開始する送信開始時点の間の時間差を求める手段と、求めた時間差を示す時間差情報を前記データに付加する手段と、時間差情報が付加されたデータを前記通信手段により受信した場合、受信開始時点を前記計時手段による計時に基づき特定する手段と、前記時間差情報及び前記受信開始時点に基づき、データの生成時点を特定する特定手段とを備えることを特徴とする。

　第６発明に係る通信方法は、計時手段と、データの送受信を行なう通信手段とを備える通信装置が、該通信手段によるデータの送信の可否を判断し、送信可と判断した場合に前記データを送信する方法において、前記通信装置は、送信可と判断した場合、データの送信を開始し、前記計時手段により前記データの送信開始時点を取得し、取得した送信開始時点、及び前記データが生成された生成時点の間の時間差を求め、求めた時間差を示す時間差情報を、送信を開始している前記データに付加して送信することを特徴とする。

　第７発明に係る通信方法は、計時手段と、データの送受信を行なう通信手段とを備える通信装置が、該通信手段によるデータの送信の可否を判断し、送信可と判断した場合に前記データを送信する方法において、前記通信装置は、データを送信する送信開始時点を決定し、決定した送信開始時点及び前記データが生成された生成時点の時間差を求め、求めた時間差を示す時間差情報を前記データに付加し、決定した送信開始時点に到達したか否かを判断し、送信開始時点に到達したと判断した場合、前記通信手段による前記データ及び該データに付加されている時点差情報の送信を試み、前記データの送信を不可と判断した場合、次に送信を開始する送信開始時点を再決定し、時間差を求め直して送信を再度試みることを特徴とする。

　第１発明及び第５発明では、データが生成された生成時点、及び、前記データの送信が実際に可能となって送信が開始される送信開始時点の間の時間差を示す時間差情報がデータに付加される。送信開始から受信開始までの時間差が無視できれば、受信開始時点よりも時間差情報が示す時間差の分過去の時点が、データが生成された時点である。

　第２発明及び第６発明では、送信可と判断されてデータの送信が開始された送信開始時点が取得され、前記データの生成時点との時間差が求められる。これにより、実際に送信が開始された正確な送信開始時点の情報に基づき時間差が求められ、送信中のデータに付加されて送信される。

　第３発明及び第７発明では、データの送信開始時点を予め決定しておき、決定した送信開始時点と前記データの生成時点との時間差が予め求められて時間差情報がデータに付加される。送信開始時点に到達して送信が試みられ、送信可と判断されて送信が開始された場合、送信中のデータに既に付加されている時間差情報が表わす時間差は正確である。送信不可と判断されて送信が開始されない場合は、次の送信の機会に合わせて送信開始時点が再決定され、時間差情報が再び求められて送信が試みられる。これにより、送信中のデータに時間差情報を付加することが困難な場合でも簡易な構成で正確な生成時点を特定可能な時間差情報を付加することができる。

　第４発明では、他の通信装置から受信したデータを転送する場合も、転送を行なう通信装置における計時手段に基づいて、データの生成時点から転送開始までの時間差が求められて付加される。これにより、複数の通信装置を介してデータが転送される場合も、データを受信した通信装置は共に受信する時間差情報に基づき自身の計時手段により計測される時間に基づく正確なデータの生成時点を特定することが可能となる。

　本発明による場合、各通信装置が備える計時手段により測定される時間を同期させることなしに、送受信されるデータの生成時点を簡易な構成により正確に特定することができる。

実施の形態１における車載通信システムの構成を示す構成図である。実施の形態１におけるＥＣＵの制御部がデータを生成し、時間差情報と共に送信する通信処理手順の一例を示すフローチャートである。実施の形態１におけるＥＣＵの制御部又は中継装置の制御部がデータを受信して生成時点を特定する処理の一例を示すフローチャートである。実施の形態１における中継装置の制御部がデータを転送する際の通信処理手順の一例を示すフローチャートである。実施の形態１におけるＥＣＵ及び中継装置により送受信されたデータの生成時点が、いずれのＥＣＵ又は中継装置でも正しく特定される過程を示す説明図である。実施の形態２におけるＥＣＵの制御部がデータを生成し、時間差情報と共に送信する通信処理手順の一例を示すフローチャートである。実施の形態２における中継装置の制御部がデータを転送する際の通信処理手順の一例を示すフローチャートである。

　１　ＥＣＵ
　１０　制御部
　１２　計時部
　１３　通信制御部
　２ａ，２ｂ，…　中継装置
　２０　制御部
　２２　計時部
　２３　通信部
　３ａ，３ｂ，…　通信線

　以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。なお、以下の実施の形態１及び２では、車両に配されて相互にデータの送受信を行なう複数のＥＣＵを含む車載通信システムに本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。

　（実施の形態１）
　図１は、実施の形態１における車載通信システムの構成を示す構成図である。実施の形態１における車載通信システムは、データを送受信する通信装置であるＥＣＵ１，１，…と、ＥＣＵ１，１，…間のデータの送受信を中継する中継装置２ａ，２ｂ，…と、ＥＣＵ１，１，…及び中継装置２ａ，２ｂ，…間を接続する通信線３ａ，３ｂ，…とを含む。

　ＥＣＵ１，１，…は異なる通信線３ａ，３ｂ，…に夫々バス型に接続されている。中継装置２ａは通信線３ａ，３ｂの両方と接続されており、通信線３ａ，３ｂに夫々接続されているＥＣＵ１，１，…間のデータの送受信を中継するようにしてある。同様に中継装置２ｂは、通信線３ｂ，３ｃの両方と接続されており、通信線３ｂ，３ｃに夫々接続されているＥＣＵ１，１，…間のデータの送受信を中継する。

　ＥＣＵ１，１，…は夫々、各構成部の動作を制御する制御部１０と、制御に必要なデータを記憶する記憶部１１と、計時部１２と、通信線３ａ，３ｂ，…を介した通信を制御する通信制御部１３とを備える。

　ＥＣＵ１の制御部１０は、図示しない車両のバッテリー、オルタネータ等の電力供給装置から電力の供給を受けて各構成部の動作を制御するようにしてある。

　記憶部１１は揮発性のメモリを利用し、制御部１０は処理の過程で発生する各種情報、後述するようにセンサから入力された信号が表す測定値又は中継装置２ａ，２ｂ，…によって中継されたデータを一時的に記憶部１１に記憶する。

　計時部１２は、所定の周波数で計数することによって時間の経過を測定する。例えば計時部１２は、所定の基準時点からの経過時間を測定している。計時部１２における基準時点は電力の供給を受けた時点でもよいし、任意の時刻（例えばＵＴＣ；Coordinated Universal Time）でもよい。制御部１０は、計時部１２から任意のタイミングでの時間情報を取得する。なお、制御部１０が計時部１２から取得する時間情報が表わす時間は、ＥＣＵ１，１，…夫々におけるローカルタイムであって同期されている必要がない。

　通信制御部１３は、ネットワークコントローラの機能を有して通信線３ａ，３ｂ，…のいずれかを介した通信を実現する。なお、ＥＣＵ１，１，…及び中継装置２ａ，２ｂ，…間ではＣＡＮ（Controller Area Network）のプロトコルに順じてデータを送受信するようにしてある。したがって通信制御部１２は、ＣＡＮプロトコルに基づき通信線３ａ，３ｂを介してデータを送受信する。例えば通信線３ａに接続されているＥＣＵ１の制御部１０は、通信制御部１２により通信線３ａにおける通信状況をモニタし、自身がデータを送信可能であるか否かを判断し、送信可能である場合にデータを送信する。具体的には、通信線３ａに接続されている一のＥＣＵ１は、同様に通信線３ａに接続されている他のＥＣＵ１，１，…又は中継装置２ａがデータを送信していない場合に、通信制御部１２によりデータを送信することができる。なお、通信線３ａに接続されているＥＣＵ１，１，…及び中継装置２ａのいずれか複数が同時にデータの送信を開始しようとした場合、調停によっていずれかが優先的にデータを送信することが可能である。具体的には、ＣＡＮプロトコルに準じて送受信されるデータの先頭に付加されるヘッダ中に、調停のためのアービトレーションフィールドが含まれており、アービトレーションフィールド内のビット列により通信線３ａにおける調停が行なわれ、調停に勝った一のＥＣＵ１又は中継装置２ａのみが送信を継続することができる。また、通信線３ａに接続されているＥＣＵ１，１，…及び中継装置２ａのいずれかが通信線３ａを介してデータを送信している場合、通信線３ａに接続されている他のＥＣＵ１，１，…又は中継装置２ａは同時にデータを受信する。

　このように構成されるＥＣＵ１，１，…は測定値、計算値、制御値等の各種物理量の数値情報を含むデータの送信又はエンジン、ブレーキ等のマイクロコンピュータによる制御が可能な装置である。例えば、通信線３ａに接続されている一のＥＣＵ１はＡＢＳ（Antilock Brake System）として機能し、車輪の回転速度（車輪速）を検知する図示しないセンサと接続されている。このＥＣＵ１は、車両の制動時にセンサを介して検知した車輪速に基づいてブレーキを制御すると共に、車輪速の測定値をデータとして通信線３ａを介して他のＥＣＵ１，１，…及び中継装置２ａへ送信する。

　そしてＥＣＵ１，１，…は測定値、計算値、制御値等の各種物理量の数値情報を含むデータを送信するに際し、データの生成時点、例えばセンサを介して車輪速の測定値を検知した時点を特定するための情報をデータの後ろに付加して送信する。詳細には、ＥＣＵ１，１，…の制御部１０は、生成時点からデータの送信開始時点までの時間差を表わす時間差情報を付加する。また、データを受信したＥＣＵ１，１，…は受信したデータの生成時点を参照する必要がある場合、データに付加されている時間差情報を用い受信開始時点から時間差情報が表わす時間差分前の時点を生成時点と特定して用いる。

　中継装置２ａは、各構成部の動作を制御する制御部２０と、各種情報を記憶する記憶部２１と、計時部２２と、通信線３ａ及び３ｂに接続される通信部２３とを備える。中継装置２ｂ，２ｃ，…の内部構成は中継装置２ａの内部構成と同様であるので詳細な説明を省略する。

　制御部２０はＭＰＵ（Micro Processing Unit）を利用し、図示しない車両のオルタネータ、バッテリー等の電力供給装置から電力の供給を受けて各構成部の動作を制御するように構成してある。

　記憶部２１は、揮発性のメモリを利用し、ＥＣＵ１，１，…から受信したデータを一時的に記憶する。また、制御部２０の処理の過程で発生して用いられる各種情報が記憶部２１に記憶される。

　計時部２２は、所定の周波数で計数することによって時間の経過を測定する。例えば計時部２２は、所定の基準時点からの経過時間を測定している。基準時点は、ＥＣＵ１，１，…における計時部１２同様に、電力の供給を受けた時点でもよいし、任意の時刻（例えばＵＴＣ）でもよい。制御部２０は、計時部２２から任意のタイミングでの時間情報を取得する。計時部２２から取得される時間情報が表わす時間は、中継装置２ａ，２ｂ，…におけるローカルタイムであって、他の中継装置２ａ，２ｂ，…及びＥＣＵ１，１，…の計時部２２及び計時部１２と同期されている必要がない。

　通信部２３は、通信線３ａ，３ｂ，…を介して接続しているＥＣＵ１，１，…とのデータの送受信を実現する。即ち、ＣＡＮプロトコルに準じてデータを送受信する。なお、通信部２３は、複数のポートを有して夫々異なる通信線３ａ，３ｂ，…に接続しデータを送受信することが可能である。通信線３ａ，３ｂに接続されている中継装置２ａの制御部２０は、通信部２３により通信線３ａにおける通信状況をモニタし、自身がデータを送信可能であるか否かを判断し、送信可能である場合に通信線３ａを介してデータを送信する。同様に、中継装置２ａは、通信部２３により通信線３ｂにおける通信状況をモニタし、自身がデータを送信可能であるか否かを判断し、送信可能である場合に通信線３ｂを介してデータを送信する。なお、通信部２３は異なるポートによる送受信を同時に実行可能である。

　このように構成される中継装置２ａ，２ｂ，…の制御部２０は、通信部２３を介してＥＣＵ１，１，…から受信したデータを、受信ポートと異なるポートから他のＥＣＵ１，１，…へ転送するに際し、データに付加して送信されているデータの生成時点を特定するための時間差情報も転送する。ただし制御部２０は時間差情報を変更してから転送する。具体的には、制御部２０は受信したデータに付加されている時間差情報が示す時間差に、受信開始時点から転送開始時点までの時間差を加算して生成時点から転送開始時点までの時間差を求め、転送するデータに付加されている時間差情報を、求めた時間差を示す時間差情報に変更してから転送する。

　図２は、実施の形態１におけるＥＣＵ１，１，…の制御部１０がデータを生成し、時間差情報と共に送信する通信処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、以下に示すフローチャートは、通信線３ａに接続されている一のＥＣＵ１の制御部１０による処理を示す。他のＥＣＵ１，１，…の制御部１０による処理も同様である。

　制御部１０は、センサを介して測定値を検知した場合、他のデータを受信したことを契機に算出した計算値が得られた場合、又は、制御対象の制御値が得られた場合、各種物理量の数値情報を含むデータを生成する（ステップＳ１１）。この際に制御部１０は、データを生成した時点、即ちデータ生成時点（Ｔｃ⁽⁰⁾）を計時部１２により取得する（ステップＳ１２）。

　なお、以下の説明では上述のステップＳ１２におけるデータ生成時点（Ｔｃ⁽⁰⁾）のように各時点情報を表わす代数の肩に数字を示す。当該数字は、いずれの装置におけるローカルタイムで表わされた時間情報であるかを説明するための任意の自然数（ｋ）であり、データの中継回数に相当する。例えば、ステップＳ１２におけるデータ生成時点（Ｔｃ⁽⁰⁾）の「０（ゼロ）」は、データが生成された装置（データの起点の装置）におけるローカルタイムで表わされた時間情報であることを示す。なお肩に示される数字は、送受信される時間差情報に含まれなくてよい。

　制御部１０は、ステップＳ１１で生成したデータの送信を通信制御部１３により試み、送信開始に成功したか否かを判断する（ステップＳ１３）。制御部１０は、通信線３ａに接続されている他のＥＣＵ１，１，…又は中継装置２ａが通信中であるか、又はデータの送信を開始したが調停に負けたことによって送信開始に失敗したと判断した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、処理をステップＳ１３へ戻して送信を開始できるまで待機する。制御部１０は、この場合他のＥＣＵ１，１，…又は中継装置２ａから送信されるデータを通信制御部１３により受信する。

　制御部１０は、他のＥＣＵ１，１，…及び中継装置２ａが通信中でなく、データの送信を開始し且つ調停に勝ったことによって送信開始に成功したと判断した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、送信開始時点（Ｔｓ⁽⁰⁾）を計時部１２により取得する（ステップＳ１４）。厳密には、送信開始時点（Ｔｓ⁽⁰⁾）はアービトレーションフィールドの終端の送信時点を示す。

　制御部１０は、送信開始時点（Ｔｓ⁽⁰⁾）とデータの生成時点（Ｔｃ⁽⁰⁾）との間の時間差（Ｔｄ⁽⁰⁾＝Ｔｓ⁽⁰⁾－Ｔｃ⁽⁰⁾）を算出し（ステップＳ１５）、時間差（Ｔｄ⁽⁰⁾）を示す時間差情報を送信中のデータに通信制御部１３により付加し（ステップＳ１６）、送信を完了させて処理を終了する。

　このように、制御部１０は実際に送信が開始された正確な送信開始時点（Ｔｓ⁽⁰⁾）の情報に基づき時間差が求められ、送信中のデータに付加されて送信される。

　なお、通信制御部１３がＣＡＮプロトコルに準じて通信処理を行なう場合、ステップＳ１６における時間差情報の付加は以下のような処理によって実現させる。通信制御部１３は、データを送信するに際し、データの先頭にアービトレーションフィールドを含むヘッダ情報を付加し、末尾にデータ送信終了を示すトレイラ情報を付加して送信する。ヘッダ情報にはヘッダ情報からトレイラ情報の末尾までの長さも含む。そこで、時間差情報はデータの具体的な数値情報に続く所定の長さのフィールドによって表わすように規定しておく。時間差情報を表わすフィールドには予め任意の数値情報を入れておく。そして通信制御部１３により、データの送信を開始してから時間差情報を表わすフィールドの書き換えが可能に構成する。制御部１０は通信制御部１３により送信の開始に成功した時点で送信開始時点（Ｔｓ⁽⁰⁾）を取得して時間差（Ｔｄ⁽⁰⁾）を算出してから、通信制御部１３に時間差情報を書き換えるように指示する。これにより、送信中の時間差情報の付加が可能となる。

　図３は、実施の形態１におけるＥＣＵ１，１，…の制御部１０又は中継装置２ａ，２ｂ，…の制御部２０がデータを受信して生成時点を特定する処理の一例を示すフローチャートである。以下に示すフローチャートは、通信線３ｂに接続されている一のＥＣＵ１０による処理を示す。他のＥＣＵ１，１，…及び中継装置２ａ，２ｂ，…の制御部２０による処理も同様である。

　制御部１０は、通信制御部１３（中継装置２ａ，２ｂの制御部２０による処理の場合は通信部２３）によりデータの受信を開始したか否かを判断する（ステップＳ２１）。制御部１０は、データの受信を開始していないと判断した場合（Ｓ２１：ＮＯ）、処理をステップＳ２１へ戻す。

　制御部１０は、データの受信を開始したと判断した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、受信開始時点（Ｔｍ^(k)）を計時部１２により取得する（ステップＳ２２）。そして制御部１０は、ステップＳ２１で受信を開始したデータに付加されている時間差（Ｔｄ^(k－1)）を示す時間差情報を抽出し（ステップＳ２３）、抽出した時間差情報が示す時間差（Ｔｄ^(k－1)）及びステップＳ２２で取得した受信開始時点（Ｔｍ^(k)）により、自身のローカルタイムで表わすデータの生成時点（Ｔｃ^(k)＝Ｔｍ^(k)－Ｔｄ^(k－1)）を算出し（ステップＳ２４）、データの生成時点の特定処理を終了する。

　これにより、通信線３ｂに接続されているＥＣＵ１の制御部１０は、例えば通信線３ａに接続されているＥＣＵ１で生成されて送信されたデータの生成時点を特定することができる。時間差情報は、実際にデータが生成されてから実際に送信が開始されるまでの時間差であるから、受信開始時点から時間差分遡った時点はデータの正確な生成時点である。なお、図３のフローチャートの説明における数値情報ｋは、データが生成された装置からの中継回数に相当している。

　図４は、実施の形態１における中継装置２ａ，２ｂ，…の制御部２０がデータを転送する際の通信処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、以下に示すフローチャートは、通信線３ａ，３ｂに接続されている一の中継装置２ａの制御部２０が、通信線３ａに接続されているＥＣＵ１から受信するデータを、通信線３ｂに接続されている各装置へ転送する際の処理を示す。通信線３ｂに接続されている装置のいずれかから送信されたデータを通信線３ａに接続されているＥＣＵ１，１，…へ送信する際の処理も同様である。また、他の中継装置２ｂ，２ｃ，…の制御部２０による処理も同様である。

　制御部２０は、通信部２３が有する通信線３ａに接続するポートによりデータの受信を開始したか否かを判断する（ステップＳ３１）。制御部２０は、データの受信を開始していないと判断した場合（Ｓ３１：ＮＯ）、処理をステップＳ３１へ戻し、接続している通信線３ａをモニタしてデータの受信を開始するまで待機する。

　制御部２０は、データの受信を開始したと判断した場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、受信開始時点（Ｔｍ^(k)）を計時部２２により取得する（ステップＳ３２）。制御部２０は、データの受信を完了したか否かを判断し（ステップＳ３３）、完了していないと判断した場合は（Ｓ３３：ＮＯ）、処理をステップＳ３３へ戻す。

　制御部２０は、通信部２３によりトレイラ情報を検知してデータの受信を完了したと判断した場合（Ｓ３３：ＹＥＳ）、受信したデータに付加されている時間差（Ｔｄ^(k－1)）を示す時間差情報を抽出する（ステップＳ３４）。

　そして制御部２０は、受信したデータが、受信したポートとは異なるポートにより通信線３ｂに接続されているＥＣＵ１，１，…及び中継装置３ｂへ転送すべきデータである場合、データの送信を通信部２３により試み、送信開始に成功したか否かを判断する（ステップＳ３５）。制御部２０は、通信線３ｂに接続されている他のＥＣＵ１，１，…又は中継装置２ｂが通信中であるか、又はデータの送信を開始したが調停に負けたことによって送信開始に失敗したと判断した場合（Ｓ３５：ＮＯ）、処理をステップＳ３５へ戻して送信を開始できるまで待機する。

　制御部２０は、通信線３ｂに接続されている他のＥＣＵ１，１，…及び中継装置２ｂが通信中でなく、データの送信を開始し、且つ調停に勝ったことによって送信開始に成功したと判断した場合（Ｓ３５：ＹＥＳ）、送信開始時点（Ｔｓ^(k)）を計時部２２により取得する（ステップＳ３６）。

　制御部２０は、送信開始時点（Ｔｓ^(k)）と受信開始時点（Ｔｍ^(k)）との時間差に、受信した時間差情報が示す時間差（Ｔｄ^(k－1)）を加算した時間差（Ｔｄ^(k)＝Ｔｄ^(k－1)＋（Ｔｓ^(k)－Ｔｍ^(k)））を算出し（ステップＳ３７）、時間差（Ｔｄ^(k)）を示す時間差情報を送信中のデータに通信部２３により付加し（ステップＳ３８）、送信を完了させて処理を終了する。

　なお、通信部２３がＣＡＮプロトコルに準じて通信処理を行ない、ステップＳ３８において時間情報を付加する処理は、通信制御部１３と同様に以下のように行なう構成とする。時間差情報はデータの具体的な数値情報に続く所定の長さのフィールドによって表わされ、制御部２０は時間差情報を表わすフィールドには予め任意の数値情報を入れておく。通信部２３は、送信を開始してから時間差情報を表わすフィールドを書き換えることが可能な構成とする。制御部２０は通信部２３により送信の開始に成功した時点で送信開始時点（Ｔｓ^(k)）を取得して時間差（Ｔｄ^(k)）を算出してから、通信部２３に時間差情報を書き換えるように指示する。

　図５は、実施の形態１におけるＥＣＵ１，１，…及び中継装置２ａ，２ｂ，…により送受信されたデータの生成時点が、いずれのＥＣＵ１，１，…又は中継装置２ａ，２ｂ，…でも正しく特定される過程を示す説明図である。図５では、下方に向けて時間が経過していることを示している。なお、図５の説明図は、通信線３ａに接続されているＥＣＵ１でデータが生成され、中継装置２ａ，２ｂ，…によってデータが転送される場合を例に示している。

　通信線３ａに接続されているＥＣＵ１でデータが生成された際に、ＥＣＵ１で取得された生成時点はＴｃ⁽⁰⁾である。ＥＣＵ１から生成されたデータは、ＥＣＵ１におけるローカルタイムでＴｓ⁽⁰⁾の時点で送信が開始され、この際に付加される時間差情報が示す時間差はＴｄ⁽⁰⁾＝Ｔｓ⁽⁰⁾－Ｔｃ⁽⁰⁾である。

　通信線３ａに接続されているＥＣＵ１と中継装置２ａとはバス型に接続されており、ＣＡＮプロトコルに準じてデータを送受信している。したがって、ＥＣＵ１が自身におけるローカルタイムでＴｓ⁽⁰⁾の時点でデータの送信の開始に成功している場合、中継装置２ａは同時に、中継装置２ａ自身におけるローカルタイムでＴｍ⁽¹⁾の時点で受信を開始している。なお、中継装置２ａの制御部２０は、受信したデータに付加されている時間差情報が示す時間差Ｔｄ⁽⁰⁾に基づき、自身のローカルタイムにおけるデータの生成時点をＴｃ⁽¹⁾＝Ｔｍ⁽¹⁾－Ｔｄ⁽⁰⁾と特定することが可能である。

　中継装置２ａは、ＥＣＵ１から受信したデータを通信線３ｂに接続されているＥＣＵ１，１，…及び中継装置２ｂへ転送する。その際、上述の図４のフローチャートに示したように中継装置２ａの制御部２０は、通信部２３によって送信の開始に成功した送信開始時点Ｔｓ⁽¹⁾を取得し、送信開始時点Ｔｓ⁽¹⁾とデータの生成時点Ｔｃ⁽¹⁾との時間差、即ち、受信したデータに付加されていた時間差Ｔｄ⁽⁰⁾に、自身における受信開始時点Ｔｍ⁽¹⁾と送信開始時点Ｔｓ⁽¹⁾との間の時間差を加算した時間差Ｔｄ⁽¹⁾を示す時間差情報を付加して送信する。

　通信線３ｂに接続されているＥＣＵ１，１，…は中継装置２ａによって転送されたデータを受信した場合、付加されている時間差情報が示す時間差Ｔｄ⁽¹⁾と、自身がデータの受信を開始した時点Ｔｍ⁽²⁾とに基づき、ＥＣＵ１自身のローカルタイムでのデータの生成時点Ｔｃ⁽²⁾を特定することができる。

　同様にして、ｋ回中継（転送）されたデータを受信したＥＣＵ１も、付加されている時間差情報が示す時間差Ｔｄ^(k－1)と、自身がデータの受信を開始した時点Ｔｍ^(k)とに基づき、ＥＣＵ１自身のローカルタイムでのデータの生成時点Ｔｃ^(k)を特定することができる。何度中継されたデータであっても、受信されるデータに付加されている時間差情報が示す時間差は、所定の周波数で表わされたデータ生成時点と送信（受信）開始時点と間の時間差である。したがって、何度中継されたデータであっても、受信開始時点Ｔｍ^(k)よりも時間差Ｔｄ^(k－1)分遡った時点Ｔｃ^(k)がデータ生成時点である。

　このように、ＥＣＵ１，１，…の計時部１２及び中継装置２ａ，２ｂ，…の計時部２２における計時が、所定の絶対時刻を基準に同期されていなくとも、各装置におけるローカルタイムで表わした生成時点を特定することが可能である。つまり、図５に示すようにＴｃ⁽⁰⁾、Ｔｃ⁽¹⁾及びＴｃ^(k)が夫々異なる数値によって表わされていたとしても、各装置で特定された生成時点Ｔｃ⁽⁰⁾、Ｔｃ⁽¹⁾及びＴｃ^(k)は図５に示すように同時点に相当する。

　（実施の形態２）
　実施の形態１では、ＥＣＵ１，１，…の制御部１０及び中継装置２ａ，２ｂ，…の制御部２０は、送信の開始に成功した場合に送信開始時点を取得して送信中のデータに付加する構成とした。これに対し実施の形態２では、予め送信開始時点を決定しておき、データに付加する時間差情報を求めてから送信を試みる構成とする。

　実施の形態２における車載通信システムの構成は、ＥＣＵ１，１，…の制御部１０による処理の詳細及び中継装置２ａ，２ｂ，…の制御部２０による処理の詳細以外は、実施の形態１における構成と同様である。以下、実施の形態１と共通する構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略し、相違点であるＥＣＵ１，１，…の制御部１０による処理の詳細及び中継装置２ａ，２ｂ，…の制御部２０による処理の詳細について、フローチャートを参照して説明する。

　図６は、実施の形態２におけるＥＣＵ１，１，…の制御部１０がデータを生成し、時間差情報と共に送信する通信処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、以下に示すフローチャートは、通信線３ａに接続されている一のＥＣＵ１の制御部１０による処理を示す。他のＥＣＵ１，１，…の制御部１０による処理も同様である。また、以下に示すフローチャートに示す処理手順の内、実施の形態１における図２のフローチャートに示した処理手順と共通する処理手順には同一のステップ番号を付し、詳細な説明を省略する。

　制御部１０は、データ生成時点（Ｔｃ⁽⁰⁾）を計時部１２により取得した後（Ｓ１２）、送信を開始する予定時間、即ち送信開始時点（Ｔｓ⁽⁰⁾）を決定する（ステップＳ４１）。そして制御部１０は、予定として決定した送信開始時点（Ｔｓ⁽⁰⁾）とデータ生成時点（Ｔｃ⁽⁰⁾）との時間差（Ｔｄ⁽⁰⁾＝Ｔｓ⁽⁰⁾－Ｔｃ⁽⁰⁾）を算出する（ステップＳ４２）。

　制御部１０は、算出した時間差（Ｔｄ⁽⁰⁾）を示す時間差情報を生成したデータに付加し（ステップＳ４３）、計時部１２による計時と比較して、ステップＳ４１で決定した送信開始時点（Ｔｓ⁽⁰⁾）に到達したか否かを判断する（ステップＳ４４）。制御部１０は、送信開始時点（Ｔｓ⁽⁰⁾）に到達していないと判断した場合（Ｓ４４：ＮＯ）、処理をステップＳ４４へ戻す。

　制御部１０は、送信開始時点（Ｔｓ⁽⁰⁾）に到達したと判断した場合（Ｓ４４：ＹＥＳ）、Ｓ１１で生成したデータの送信を通信制御部１３により試み、送信開始に成功したか否かを判断する（ステップＳ４５）。制御部１０は、通信線３ａに接続されている他のＥＣＵ１，１，…又は中継装置２ａが通信中であるか、又はデータの送信を開始したが調停に負けたことによって送信開始に失敗したと判断した場合（Ｓ４５：ＮＯ）、処理をステップＳ４１へ戻して次に送信を試みる送信開始時点（Ｔｓ⁽⁰⁾）を決定し直す。

　制御部１０は、他のＥＣＵ１，１，…及び中継装置２ａが通信中でなく、データの送信を開始し、且つ調停に勝ったことによって送信開始に成功したと判断した場合（Ｓ４５：ＹＥＳ）、送信を継続して送信を完了させ、処理を終了する。

　この場合にデータに付加される送信開始時点は予め決定した時点であるが、送信の開始に成功した場合には、実際の送信開始時点となる。実施の形態２においても、データを受信したＥＣＵ１，１，…の制御部１０又は中継装置２，２，…の制御部２０による生成時点の特定は、実施の形態１の図３のフローチャートに示した処理によって行なわれる。したがって、図６のフローチャートに示した処理手順で時間差（Ｔｄ⁽⁰⁾）を示す時間差情報に基づきデータの生成時点を特定する場合であっても、正しくデータの生成時点を特定することが可能である。

　図７は、実施の形態２における中継装置２ａ，２ｂ，…の制御部２０がデータを転送する際の通信処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、以下に示すフローチャートは、通信線３ａ，３ｂに接続されている一の中継装置２ａの制御部２０が、通信線３ａに接続されているＥＣＵ１から受信するデータを、通信線３ｂに接続されている各装置へ転送する際の処理を示す。通信線３ｂに接続されている装置のいずれかから送信されたデータを通信線３ａに接続されているＥＣＵ１，１，…へ送信する際の処理も同様である。また、他の中継装置２ｂ，２ｃ，…の制御部２０による処理も同様である。

　また、以下に示すフローチャートに示す処理手順の内、実施の形態１における図４のフローチャートに示した処理手順と共通する処理手順には同一のステップ番号を付し、詳細な説明を省略する。

　制御部２０は、受信したデータから付加されている時間差（Ｔｄ^(k－1)）を示す時間差情報を抽出した後（Ｓ３４）、受信したデータが、受信したポートとは異なるポートにより通信線３ｂに接続されているＥＣＵ１，１，…及び中継装置３ｂへ転送すべきデータである場合は以下の処理を行なう。

　制御部２０は、送信（転送）を開始する予定時間、即ち送信開始時点（Ｔｓ^(k)）を決定する（ステップＳ５１）。そして制御部１０は、予定として決定した送信開始時点（Ｔｓ^(k)）と受信開始時点（Ｔｍ^(k)）との時間差に、受信した時間差情報が示す時間差（Ｔｄ^(k－1)）を加算した時間差（Ｔｄ^(k)＝Ｔｄ^(k－1)＋（Ｔｓ^(k)－Ｔｍ^(k)））を算出する（ステップＳ５２）。

　制御部２０は、算出した時間差（Ｔｄ^(k)）を示す時間差情報を生成したデータに付加し（ステップＳ５３）、計時部１２による計時と比較して、ステップＳ５１で決定した送信開始時点（Ｔｓ^(k)）に到達したか否かを判断する（ステップＳ５４）。制御部２０は、送信開始時点（Ｔｓ^(k)）に到達していないと判断した場合（Ｓ５４：ＮＯ）、処理をステップＳ５４へ戻す。

　制御部２０は、送信開始時点（Ｔｓ^(k)）に到達したと判断した場合（Ｓ５４：ＹＥＳ）、データの送信を通信部２３により試み、送信開始に成功したか否かを判断する（ステップＳ５５）。制御部２０は、通信線３ｂに接続されている他のＥＣＵ１，１，…又は中継装置２ｂが通信中であるか、又はデータの送信を開始したが調停に負けたことによって送信開始に失敗したと判断した場合（Ｓ５５：ＮＯ）、処理をステップＳ５１へ戻して次に送信を試みる送信開始時点（Ｔｓ^(k)）を決定し直す。

　制御部２０は、他のＥＣＵ１，１，…及び中継装置２ｂが通信中でなく、又はデータの送信を開始し、且つ調停に勝ったことによって送信開始に成功したと判断した場合（Ｓ５５：ＹＥＳ）、送信を継続して送信を完了させ、処理を終了する。

　これにより、データに付加される送信開始時点は予め決定した時点であるが、送信（転送）の開始に成功した場合には、実際の送信開始時点となる。したがって、図７のフローチャートに示した処理手順で算出される時間差（Ｔｄ^(k)）を示す時間差情報に基づきデータの生成時点を特定する場合であっても、各装置で正しくデータの生成時点を特定することが可能である。

　実施の形態２では予め時間差情報も含めてデータを生成してから送信又は転送を試みる構成とした。これにより、通信制御部１３及び通信部２３は、送信中にデータの時間差情報を表わすフィールドを書き換える処理を行なわなくてもよい。

　なお、実施の形態１及び２では、ＥＣＵ１，１，…の計時部１２又は中継装置２ａ，２ｂ，…の計時部２２から取得された時間情報から得られる時間差を示す時間差情報を送受信する構成とした。しかしながら、データと共に送受信する時間差情報を例えばナノ秒単位で表わした時間差を示すように規定してもよい。この場合、ＥＣＵ１，１，…の計時部１２及び中継装置２ａ，２ｂ，…の計時部２２における計時が同じ周波数で計数していなくともよい。即ち、通信線３ａに接続されているＥＣＵ１における計時部１２が６００ＭＨｚで計時し、中継装置２ａにおける計時部２２が３ＧＨｚで計時する構成としても、時間差情報をナノ秒単位に直して送受信し、制御部１０又は制御部２０は、各計時部１２，２２から取得できる時間情報と同じ単位に変換可能である。

　また、実施の形態１及び２における通信線３ａ，３ｂ，…はＣＡＮプロトコルに準じた通信線である構成とした。しかしながら、本発明は通信線３ａ，３ｂ，…を介した通信をＣＡＮに準ずるとは限定しない。例えば、車載通信システムに含まれる通信装置に適用する場合であれば、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）、ＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）等のプロトコルに基づきデータの送受信が可能な構成としてもよい。

　また、実施の形態１及び２では、ＥＣＵ１，１，…及び中継装置２ａ，２ｂ，…は通信線３ａ，３ｂ，…に夫々バス型に接続する構成とした。これにより、通信線３ａ、３ｂ，…を介した通信では、同時に複数の装置がデータを送信することができず、且つ一の装置がデータの送信を開始すると他の装置は通信線３ａ，３ｂ，…をモニタすることによって同時に受信し、送信開始時点と受信開始時点との時間差が無視できた。しかしながら、本発明はこれに限らず、送信開始時点と受信開始時点との時間差がゼロでない接続形態とする構成であってもよい。特定すべきデータの生成時点に対して求められる精度への影響が少ない場合は問題とならない。

　なお、開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

Claims

　計時手段と、データの送受信を行なう通信手段と、該通信手段によるデータの送信の可否を判断する送信可否判断手段とを備える通信装置において、
　データが生成された生成時点、及び、前記送信可否判断手段により可の判断がされて前記データの送信を開始する送信開始時点の間の時間差を求める手段と、
　求めた時間差を示す時間差情報を前記データに付加する手段と、
　時間差情報が付加されたデータを前記通信手段により受信した場合、受信開始時点を前記計時手段による計時に基づき特定する手段と、
　前記時間差情報及び前記受信開始時点に基づき、データの生成時点を特定する特定手段と
　を備えることを特徴とする通信装置。
　前記送信可否判断手段が送信可であると判断した場合、前記計時手段によりデータの送信開始時点を取得する手段と、
　取得した送信開始時点、及び前記データの生成時点の間の時間差を求める手段と
　を備え、
　求めた時間差を示す時間差情報を、送信を開始している前記データに付加するようにしてあること
　を特徴とする請求項１に記載の通信装置。
　データを送信する送信開始時点を決定する決定手段と、
　決定した送信開始時点、及び前記生成時点の間の時間差を求める手段と、
　求めた時間差を示す時間差情報を前記データに付加する手段と、
　前記決定手段が決定した送信開始時点に到達したか否かを前記計時手段による計時に基づき判断する手段と、
　前記送信開始時点に到達したと判断した場合に、前記通信手段による前記データ及び該データに付加されている時間差情報の送信を試みる手段と
　を備え、
　前記送信可否判断手段が不可と判断した場合、前記決定手段により次に送信を開始する送信開始時点を再決定し、時間差を求め直して送信を再度試みるようにしてあること
　を特徴とする請求項１に記載の通信装置。
　時間差情報が付加されたデータを前記通信手段により受信した場合、前記データを更に他の通信装置へ前記通信手段により転送する手段と、
　前記特定手段により特定したデータの生成時点、及びデータの転送開始時点の間の時間差を求める手段と、
　求めた時間差を示す時間差情報を、転送するデータに付加される時間差情報とする手段と
　を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の通信装置。
　計時手段と、データの送受信を行なう通信手段と、該通信手段によるデータの送信の可否を判断する送信可否判断手段とを備える通信装置を複数含む通信システムにおいて、
　各通信装置は、
　データが生成された生成時点、及び、前記送信可否判断手段により可の判断がされて前記データの送信を開始する送信開始時点の間の時間差を求める手段と、
　求めた時間差を示す時間差情報を前記データに付加する手段と、
　時間差情報が付加されたデータを前記通信手段により受信した場合、受信開始時点を前記計時手段による計時に基づき特定する手段と、
　前記時間差情報及び前記受信開始時点に基づき、データの生成時点を特定する特定手段と
　を備えることを特徴とする通信システム。
　計時手段と、データの送受信を行なう通信手段とを備える通信装置が、該通信手段によるデータの送信の可否を判断し、送信可と判断した場合に前記データを送信する方法において、
　前記通信装置は、
　送信可と判断した場合、データの送信を開始し、
　前記計時手段により前記データの送信開始時点を取得し、
　取得した送信開始時点、及び前記データが生成された生成時点の間の時間差を求め、
　求めた時間差を示す時間差情報を、送信を開始している前記データに付加して送信する
　ことを特徴とする通信方法。
　計時手段と、データの送受信を行なう通信手段とを備える通信装置が、該通信手段によるデータの送信の可否を判断し、送信可と判断した場合に前記データを送信する方法において、
　前記通信装置は、
　データを送信する送信開始時点を決定し、
　決定した送信開始時点及び前記データが生成された生成時点の時間差を求め、
　求めた時間差を示す時間差情報を前記データに付加し、
　決定した送信開始時点に到達したか否かを判断し、
　送信開始時点に到達したと判断した場合、前記通信手段による前記データ及び該データに付加されている時点差情報の送信を試み、
　前記データの送信を不可と判断した場合、次に送信を開始する送信開始時点を再決定し、
　時間差を求め直して送信を再度試みる
　ことを特徴とする通信方法。