JP2003512769A - メディアアクセスチェックのために複数のネットワークノードを有するネットワーク - Google Patents
メディアアクセスチェックのために複数のネットワークノードを有するネットワークInfo
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Abstract
Description
ットワークは、例えば、自動車、工業用オートメーション(センサシステム)、
及び家庭用オートメーション(例えば、照明、警報システム、暖房システム、空
調システムなど)に取り付けられ得る。
no. 14のページ36乃至43 (Dr. Stefan Polenda, Georg Kroiss: "TTP: "Drive b
y Wire" in greifbarer Nahe")から既知であるTTPプロトコル(TTP = 時間トリ
ガプロトコル(Time-Triggered Protocol))が用いられ得る。このプロトコル
は、信頼できるデータ伝送を可能にし、それ故、セキュリティ関連の装置(例え
ばブレーキ)に関するネットワークにも用いられ得る。前記文献は、ネットワー
ク構造としてバスシステムに言及している。
供することにある。
トワークノードが、割り当てられたタイムスロットの間にメッセージを送信し、
このタイムスロット以外でメッセージを受信し、各ネットワークノードが、前記
割り当てられたタイムスロット以外でテスト信号を配信するテスト信号生成器を
含み、各ネットワークノードが、前記タイムスロット以外で少なくとも他のネッ
トワークノードからテスト信号を受信した後に、割り当てられたネットワークノ
ード及び/又は少なくとも他のネットワークノード内に不良回路部分があること
を検出するテスト信号検出器を含む冒頭の段落において規定されたタイプのネッ
トワークにより達成される。
に関する。ノードの故障から前記ネットワークを守るためのチェック機構が、ネ
ットワークノードの間のメッセージの伝送のために挿入される。このチェック機
構は、メディアアクセスチェックと呼ばれ、例えば、ネットワークノードが誤っ
た時点に又はずっと連続的に送信しているのか否かをチェックする。ネットワー
クノード内のバスガーディアンは、メディアアクセスを制御する。このバスガー
ディアンは、動作することが出来る場合に、前記ネットワークノードが所定のタ
イムスロット又は割り当てられたタイムスロットの間にしかメッセージを送信す
ることが出来ないようにすることを可能にする。
を介して結合されても良い。その場合には、例えば、バス構造又は星状形構造(
star structure)が用いられ得る。
が、あるテスト信号生成器から他のネットワークノードへ暫時送信され、エラー
が発生していない場合には、前記テスト信号は、バスガーディアンのために前記
他のネットワークノードに到達すらしない。その場合に、テスト信号検出器は、
送信された前記テスト信号がネットワークノードに戻るか否かをチェックする。
戻る場合には、前記バスガーディアンに不具合があり得る。このように、メディ
アアクセスは、これらのネットワークノードの間に追加の線(ケーブル又は光導
体(optical conductor))を必要とせず、テスト信号のみで簡単にチェックさ
れる。
、割り当てられたネットワークノード内のバスガーディアンの実施可能性にみな
らず、他のネットワークノードの実施可能性も評価され得る。
場合には、このことが割り当てられた制御ユニットにより検出され、前記ネット
ワークノードの出力が阻止される(請求項3)。この阻止は、例えば前記ネット
ワークノードの出力部において切換可能な増幅器を停止させることにより実現さ
れ得る。
ている。請求項5は、ネットワークメッセージがパイロット信号によって送信さ
れる、複数のネットワークノード及び星状形構造における星状形ノードを有する
ネットワークについて記載している。前記パイロット信号は、請求項6に規定さ
れているようなパイロット信号生成器により生成される。その場合に、前記パイ
ロット信号生成器はまた、テスト信号生成器の機能を果たしても良い(請求項7
)。テスト信号検出器はまた、割り当てられたタイムスロットの間に生成される
前記パイロット信号の検出のために設けられ得る(請求項8)。
クにおけるネットワークノードにも関する。
クは、例えば、4つのネットワークノード1乃至4を含み、これらのネットワー
クノードは、対称信号伝送(symmetrical signal transmission)のために設け
られるより対線の対5乃至8を通る活動星状形ノード9を介して相互結合される
。活動星状形ノード9は、活動星状形ノード9において対線5乃至8が波抵抗(
wave resistor)により終端されるように線適応(line adaptation)を行い、ネ
ットワークノード1乃至4により送信されるパイロット信号を検出する。対線5
乃至8が活動星状形ノード9なしで相互接続される場合には、各々の他の対線が
並列に接続されることによりもたらされるZ0から1/3Z0へのインピーダンスの急
増(impedance jump)の結果として、各対線に対する星状形ポイントにおける不
整合があるであろう。パイロット信号を生成するために、各ネットワークノード
1乃至4は更にパイロット信号生成器を含む。
クノード1乃至4とを結合することも可能である。その場合に、星状形ノード9
及びネットワークノード1乃至4は、光学導波管の端部において、各々光学−電
気(opto-electrical)変換器又は電気−光学(electro-optical)変換器を含む
べきである。
続される他のネットワークノードの全てにメッセージを伝達することを可能にす
る星状形インタフェースを各対線5乃至8に対して含む。斯様な星状形インタフ
ェースの実施例は、図2に示されている。対線5乃至8は、切換可能な増幅器1
0の入力部、他の切換可能な増幅器11の出力部、パイロット信号検出器12、
及び端子抵抗13に接続される。端子抵抗13の抵抗は波抵抗に対応し、それ故
、適正な線終端のために用いられる。パイロット信号検出器12がパイロット信
号を検出する場合に、パイロット信号検出器12は、開放信号(release signal
)を生成し、この開放信号は、切換可能な増幅器10の切換入力部14、ANDゲ
ート15の反転入力部、並びに増幅器17及び線18を介するゲート23(図3
)に至る。切換可能な増幅器10が開放されている場合に、切換可能な増幅器1
0は、接続ノードに至るデータ線19にデータを供給する。このデータ線19は
また、他の星状形インタフェースからデータを受信し、切換可能な増幅器11を
介して割り当て対線に前記データを伝達する。更に、ANDゲート15の非反転入
力部には、線20を介してORゲート23を通る開放信号が供給され、この開放信
号は、別の星状形インタフェース(図3)により作成される。ANDゲート15の
非反転出力部は、切換可能な増幅器11の切換入力部21、及びインバータ16
を介する前記パイロット信号検出器の開放入力部22に接続される。
の直列結合として配設されても良い。このスイッチが閉じられる場合に、前記増
幅器の出力信号が伝達される。
送信することにより、メッセージ又はデータの各々を送信しようとしていること
を示しているか否かを検出する。そうである場合に、増幅器11を停止させ(一
般に増幅器11は既にこの状態に達しているであろう)、増幅器10を起動させ
る又は開放する。割り当て対線から来るメッセージ信号は線19に至り、他の星
状形インタフェースに伝達される。そのうえ、パイロット信号検出器12により
生成される開放信号は、他の星状形インタフェースが各々の割り当てネットワー
クノードにメッセージを伝達するために該他の星状形インタフェースの関連する
増幅器11を起動又は開放すべきであることを該他の星状形インタフェースに知
らせる。
ゲート23において組み合わされる。更に、図3は、各々対線5乃至8に結合さ
れる4つの星状形インタフェース24乃至27を示している。ORゲート23の出
力部は、星状形インタフェース24乃至27の線20(図2)に接続される。各
星状形インタフェース24乃至27の線19(図2)は、回路ノード28を介し
て組み合わされる。
ト15の反転入力部を介して増幅器11を停止させる又はオフ状態に切り換える
。他方では、別のネットワークノードに割り当てられているパイロット信号検出
器が該別のネットワークノード自体の増幅器10を起動させることを防ぐために
、線20(図2)を介して移送される開放信号が、ANDゲート15及びインバー
タ16を介して、パイロット信号検出器12のために開放信号を抑制するのに用
いられる。これはまた、切換入力部14を介して増幅器10をオフ状態に切り換
える又は停止させる。しかしながら、パイロット信号により割り当て星状形イン
タフェースがデータを受信するパイロット信号検出器12は、データ伝送の終了
を検出するためにアクティブなままである。
が、時間が重なり合わないように該ネットワークノード1乃至4のメッセージを
送信することが不可欠である。更に、各々ある一定のデッドタイムの期間の間に
はネットワークノードが、アクティブではない又はメッセージ若しくはデータを
送信しないことを保証すべきである。この状態においては、星状形ノードが十分
に阻止される(即ち、増幅器10及び11の全てを停止させる)。この状態にお
いて、星状形ノード9における星状形インタフェース24乃至27は、メッセー
ジの送信要求を示す新たなパイロット信号を待つ。
に送信されるよう保つ。その場合にのみ、活動星状形ノード9が間に合うように
構成され、且つメッセージの始まりが他のネットワークノードの全てに到達する
ことも保証されるであろう。
成され、対線5乃至8を介して送信されるのかを示している。ネットワークノー
ドがメッセージ又はデータを他のネットワークノードに送信したい場合には、パ
イロット信号生成器29が例えば開始信号を線30を介して受信する。次いで、
パイロット信号生成器29はマルチプレクサ31にパイロット信号を配信し、送
信されるべきデータを線32を介してマルチプレクサ31に供給する。マルチプ
レクサ31により作成された信号は、増幅器33を介して割り当て対線に与えら
れる。別のネットワークノードから生じる信号は、更に処理されるべく前記対線
により増幅器34を介して線35に導かれる。
際のメッセージの前及び後の都度の開始信号及び停止信号としてのパイロット信
号の伝送装置)として、又は周波数マルチプレクサとして配設され得る。これは
、パイロット信号が連続信号として送信されるべきメッセージ全体に伴っても良
く、又はパイロット信号を開始信号及び停止信号の形態で送信することが出来る
ことを意味する。例えば、異なる継続時間の結果として、開始信号と停止信号と
が十分に区別され、伝送時と伝送中止との間の変化は混同されないことが保証さ
れ得る。
信号が、周波数帯域がメッセージの伝送のために用いられる周波数帯域の外側に
ある周期的な信号であり得るというものである。この周波数帯域は、有用な周波
数帯域の上又は下にあっても良いが、有効周波数帯域がそれ相応に指定される場
合には狭帯域タイプのパイロット信号のために「間隙」にあっても良い。他の可
能性は、実際のメッセージを対称プッシュプル信号として、パイロット信号を同
相信号として送信するものである。同相信号は、一定電圧信号の形態であっても
良いが、周期的な信号の形態であっても良い。パイロット信号の第3の可能性は
、パイロット信号が送信メッセージの前又は後に置く特別記号の形態で実現され
るというものである。
ロトコルにより動作するネットワークにおける使用にとりわけ適する(Elektron
ikのvol. 14/1999の"TTP: "Drive by Wire" in greifbarer Nahe"のページ36乃
至43を対照)。このプロトコルでは、一方で、衝突のない(conflict-free)TDM
Aのアクセス方式(TDMA = 時分割多元接続)を使って、いつどの送信機が送信す
ることを許容されるのかが決定され、他方で、送信機が送信することを許容され
ないデッドタイム(フレーム間間隙(interframe gap))が規定される。この機
構は、活動星状形ノードが常に静止状態に戻ることを直接保証する。斯くして、
このTDMA方式は、所定の時間においては常に1つのネットワークノードのみが、
メッセージを送信することを許容され、このために、該ネットワークノードが、
該ネットワークノードにより送信されるパイロット信号によって、星状形ノード
においてメッセージを伝達すべく該ネットワークノードに割り当てられた星状形
インタフェースを起動させる又は起動するようにさせることを保証する。
ークノード内に在ることにあり、前記信号はメッセージの伝送の開始のすぐ前に
ある。この制御信号は、この制御信号が線30を介して当該パイロット信号生成
器に与えられるパイロット信号生成器29を直接制御するのに用いられても良い
。
ばれている。制御信号BGは、例えばメッセージの伝送中にはロウ状態にある。こ
の制御信号のロウ状態の間にメッセージは送信されるべきである。その場合に、
制御信号のロウ状態への変化の後の第1時間間隔T1及び制御信号のハイ状態への
変化の前の第2時間間隔T2は、活動星状形ノード9がメッセージの完全な伝送の
ために適正に構成され、且つ構成され続けるように、選択されるべきである。引
き続き、TTPプロトコルはネットワークにおける種々のネットワークノードの間
の異なる(一定の)メッセージ遅延時間をサポートすることに気付かれたい。そ
れにより、活動星状形ノード9によりもたらされる遅延時間はTTPプロトコルに
違反しない。
の信号伝送が如何なるタイプであろうともパイロット信号の伝送を可能にする。
例えば、メッセージの伝送のために、対称プッシュプル伝送、単一線伝送、又は
搬送周波数変調伝送が選択され得る。対線5乃至8が同相結合している場合には
、供給電圧が例えばメッセージと共に送信され得る。
的にワイヤードOR結合(wired OR combination)によって実現されても良い。ワ
イヤードOR結合に適した星状形インタフェースは図6に示されている。この図6
に示されているような星状形インタフェースは、増幅器17の出力部の交換結合
を除いて図2の星状形インタフェースと同一である。図6において、増幅器17
の出力部は、線18には至らず、線20に至る(ワイヤードOR)。これは、増幅
器17の出力部がANDゲート15の反転入力部に接続されることを提供する。増
幅器17は、図2においてはプッシュプル増幅器として実現され、図6において
はオープンコレクタ(open-collector)増幅器又はオープンドレイン(open-drai
n)増幅器として実現される。
動星状形ノード9から省かれ、ORゲート23の省略の結果として他のネットワー
クノードにより容易にネットワークを拡張することができ、さもなければ幾つか
の変形例においては維持されるべきである。この場合には、星状形インタフェー
ス24乃至27は関連する線19及び線20に接続され、故に結果として、それ
らは図7に示されているように2つの回路ノード47及び48を形成する。追加
的に設けられるのは、1つの抵抗49のみであり、抵抗49は、一方で回路ノー
ド47に、他方で供給電圧に結合される。この抵抗は、各星状形インタフェース
の増幅器17とともにワイヤードOR結合を形成する。
ネットワークノード1乃至4の間のメッセージの伝送(メディアアクセス)のた
めの追加の制御機構が、ネットワークをノードの故障から守るために挿入される
べきである。より具体的には、ノードが誤った時点に又はずっと連続的に送信す
るというような故障は、必ず回避されなければならない。本発明によれば、メデ
ィアアクセスの場合における制御機構の故障は、実際のメッセージの伝送には用
いられない時間に対して、メディアアクセスルールの短時間の特定の違反をでっ
ちあげることから認識され、斯くして、下記の追加のメディアアクセス制御の働
き(TTP/Cの場合にはバスガーディアン)をチェックすることが出来る。
介する伝送のために信号を暫時供給する。(バスガーディアンによる)追加のメ
ディアアクセス制御を原因とするエラーがない場合には、前記信号がネットワー
クに到達すらしない。
スト信号を送信し、同時にこのテスト信号が対線に現れるか否かをのチェックが
なされることでチェックがなされる。例えば、種々のネットワークノードからの
メッセージの伝送の間(TDMAのタイムスロットの間)のデッドタイムを、テスト
信号の伝送のための瞬間として用いても良い。このチェックを実現するために、
パイロット信号を生成するために設けられる回路部分(図4)は、バスガーディ
アン50、テスト信号生成器51、テスト信号検出器52及び制御ユニット53
を含む。マルチプレクサ31が線54を介して制御ユニット53から開放信号を
受信する場合に、テスト信号生成器51が、マルチプレクサ31にテスト信号を
配信する。このテスト信号は、マルチプレクサ31及び増幅器33を介して対線
に配信される。マルチプレクサ31はまた、このテスト信号をテスト信号検出器
52にも与える。テスト信号検出器52は、増幅器34の出力線35に対する他
の接続を持つ。テスト信号検出器52は、線55を介して制御ユニット53に検
出の結果を配信する。制御ユニット53は、関連するネットワークノードに線5
6についての状態情報を、切換可能な増幅器として配設される増幅器33に線5
7についての更なる信号を配信する。更に、バスガーディアン50による信号が
、増幅器33に与えられる。バスガーディアン50と制御ユニット53との両方
が増幅器33を起動させるための信号を作成する場合にのみ、増幅器33をオン
状態に切り換える又は起動させる。
セージの伝送のためのタイムスロットの終了後の予め規定された期間の間にテス
ト信号を生成する。同時に、制御ユニット53は、増幅器33のために自身の開
放信号57を作動させる。受信分岐において増幅器34に接続されるテスト信号
検出器52は、線55を介する制御ユニット53への増幅器34の出力信号にお
けるテスト信号の存在を示す検出の結果を作成する。自己テストの検出の結果は
、線56を介する状態信号の形態で割り当てネットワークノードに知らされる。
テスト信号が、受信分岐における自己テスト段階の間に認識される場合には、エ
ラーが発生しており、増幅器33を恒久的に停止させる。そうでない場合には、
エラーが現れない。テスト信号生成器51はまた本当にテスト信号を生成するこ
とを保証するために、テスト信号はまた、チェックされるためにテスト信号検出
器52に与えられる。
あることから、所定のタイムスロット以外での対線におけるテスト信号の認識は
、メディアアクセス制御器の異常な振舞いとして解釈されても良い。増幅器33
を停止させることにより、バスガーディアンがエラーを認識していない場合に連
続的に送信しているネットワークノードが星状形ノード9を阻止することが回避
される。
状態機械として配設されても良い。いつメディアに対するアクセスが許されるの
かについての情報又はいつメッセージの伝送のための所定のタイムスロットが生
じるのかについての情報は、図4に詳細には示されていない、割り当てネットワ
ークノードから制御ユニット53により受信される。斯くして、制御ユニット5
3は、バスガーディアンとは無関係にメディアアクセスチェックを行うことが出
来る。とりわけ、バスガーディアンのクロック生成器が故障し、これにより、バ
スガーディアンが絶え間なくメディアへのアクセスを許す場合は、このやり方で
必ず認識され得る。制御ユニット53の状態遷移図の実施例は、図8に示されて
いる。
ン50及び制御ユニット53が切換可能な増幅器33を起動させ、斯くして、割
り当てネットワークノードからのメッセージを送信するためのタイムスロットが
始まる場合に送信段階SPに変わる。エラーが発生している場合に制御ユニット5
3のみが増幅器に停止信号を供給する。タイムスロットが終了する際に、テスト
段階に変わり、テスト信号がテスト信号生成器51により暫時送信される。
認識し、線35において許容されないテスト信号を検出する場合には、エラーが
あり、図8においては状態Fにより表わされている。制御ユニット53が(線5
4を介して)テスト信号をオフ状態に切り換えた後に、制御ユニット53が、も
はやテスト信号検出器52からテスト信号を検出しない場合には、内部エラー(
バスガーディアンの不具合)があり、状態IFにより示される。制御ユニットは状
態情報としてこのエラーを示し、線57を介して増幅器33を停止させる。
プレクサ31の出力部においてテスト信号を検出しない。そのうえ、テスト信号
検出器52が線35において許容されないテスト信号を検出する場合には、外部
エラーがあり、図8においては状態EFにより示されている。その場合には、テス
ト信号がもはや生成されていないにもかかわらず、テスト信号が検出される。こ
のテスト信号は、別の不良ネットワークノードから来る。
がもはやマルチプレクサ31の出力部においてテスト信号を認識せず、許容され
ないテスト信号が線35において検出される場合に、状態Fから状態EFへの遷移
がなされる。これは、テスト信号生成器51が適正に機能しており、別のネット
ワークノードに不具合があることを意味する。
チプレクサ31の出力部にテスト信号がないことをテスト段階の間に検出する。
線35においてもテスト信号が発生していない(外部エラーがない)場合には、
状態TFに変わる。この状態TFから出力状態への復帰はなされ得ない。バスガーデ
ィアンの状態はもはや検出され得ない。
されており、テスト信号が線35において検出されていない場合には、エラーが
ある。これは、状態FFの特色をなす。状態IF、EF及びFFが示された後には出力状
態AZへの復帰がなされる。
ある。その場合に、連続パイロット音の伝送を認識することも可能である。パイ
ロット音をテスト信号として送信する場合には、テスト信号生成器51の代わり
にパイロット信号生成器29が用いられても良い。この場合にはテスト信号生成
器51が省かれ得る。
ロットの直前若しくは直後、又はタイムスロットの間のデッドタイムにおける他
の任意の時点に送信されても良い。
ンタフェースを開放するのに不可欠なパイロット音が適正に生成されるか否かチ
ェックされ得るというものがある。コネクタ線の不具合とパイロット音生成器の
不具合との間の区別がなされ得ることから、この追加のチェックはエラー診断を
より容易にする。
有する星状形構造のネットワークを示す。
Claims (9)
- 【請求項1】 複数の相互結合されたネットワークノードを有するネットワ
ークであり、各々のバスガーディアンにより制御される前記ネットワークノード
は、割り当てられたタイムスロットの間にメッセージを送信し、このタイムスロ
ット以外でメッセージを受信し、各ネットワークノードは、前記割り当てられた
タイムスロット以外でテスト信号を配信するテスト信号生成器を含み、各ネット
ワークノードは、前記タイムスロット以外で少なくとも他のネットワークノード
からテスト信号を受信した後に、割り当てられたネットワークノード及び/又は
少なくとも他のネットワークノード内に不良回路部分があることを検出するテス
ト信号検出器を含むことを特徴とするネットワーク。 - 【請求項2】 前記テスト信号検出器はまた、割り当てられた前記テスト信
号生成器のテスト信号を直接的に受信するために設けられ、ネットワークノード
における制御ユニットは、前記テスト信号検出器の検出結果を受信し、評価し、
前記割り当てられたタイムスロットの間にのみ前記割り当てられたテスト信号生
成器及び他のネットワークノードがテスト信号を配信する場合に前記割り当てら
れたネットワークノード内の回路部分に不具合があることを確立し、前記割り当
てられたタイムスロット及び他のタイムスロットの間に少なくとも他のネットワ
ークノードがテスト信号を配信する場合に少なくとも他のネットワークノード内
の回路部分に不具合があることを確立することを特徴とする請求項1に記載のネ
ットワーク。 - 【請求項3】 前記割り当てられたネットワークノード内の回路部分に不具
合がある場合には、前記制御ユニットが該ネットワークノードの出力を阻止する
ことを特徴とする請求項2に記載のネットワーク。 - 【請求項4】 ネットワークノード内の前記制御ユニットは、前記割り当て
られたタイムスロット及び他のタイムスロットの間にテスト信号が、前記割り当
てられたテスト信号生成器によっても、他のネットワークノードによっても配信
されない場合に該割り当てられたテスト信号生成器に不具合があることを確立す
ることを特徴とする請求項2に記載のネットワーク。 - 【請求項5】 これらのネットワークノードの少なくとも一部は、少なくと
も1つの星状形ノードを介して直接的に相互結合され、前記星状形ノードは、少
なくとも1つのネットワークノードに割り当てられる複数の星状形インタフェー
スを有し、各々の星状形インタフェースは、パイロット信号に依存して、前記割
り当てられたネットワークノードからその他の星状形インタフェースへ、又は別
の星状形インタフェースから前記割り当てられたネットワークノードの少なくと
も1つへメッセージを伝達し、2つ以上の星状形インタフェースが、1つのイン
タフェースのみが前記割り当てられたネットワークノードの状態に依存するメッ
セージを伝達する少なくとも1つのネットワークノードに割り当てられることを
特徴とする請求項1に記載のネットワーク。 - 【請求項6】 各ネットワークノードは、前記割り当てられたタイムスロッ
ト全体を示すパイロット信号、又は該タイムスロットの始め及び終わりを示すパ
イロット信号のいずれかを生成するパイロット信号生成器を含むことを特徴とす
る請求項5に記載のネットワーク。 - 【請求項7】 前記パイロット信号生成器はまた、テスト信号生成器として
用いられることを特徴とする請求項6に記載のネットワーク。 - 【請求項8】 前記テスト信号検出器はまた、前記割り当てられたタイムス
ロットの間に生成される前記パイロット信号を検出することを特徴とする請求項
5に記載のネットワーク。 - 【請求項9】 複数の更に相互結合されたネットワークノードを有するネッ
トワーク内のネットワークノードであり、各々のバスガーディアンにより制御さ
れる前記ネットワークノードは、割り当てられたタイムスロットの間にメッセー
ジを送信し、このタイムスロット以外でメッセージを受信し、前記ネットワーク
ノードは、前記割り当てられたタイムスロット以外でテスト信号を配信するテス
ト信号生成器を含み、前記ネットワークノードは、前記タイムスロット以外で少
なくとも他のネットワークノードからテスト信号を受信した後に、割り当てられ
たネットワークノード及び/又は少なくとも他のネットワークノード内に不良回
路部分があることを検出するテスト信号検出器を含むことを特徴とするネットワ
ークノード。
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