JP4341466B2 - 同期通信システム - Google Patents

Description

本発明は、各々データの送信タイミングが規定されている複数のノードがネットワーク上で互いに同期してデータの送受信を行う同期通信システムに関するものである。

従来より、この種の同期通信システムとしては、例えば車載ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のネットワークに多数の電子制御装置（ＥＣＵ）を通信可能に接続した車載用同期通信システムがある（例えば特許文献１参照）。このような同期通信システムを構成するネットワーク上では上記各電子制御装置間において多数のデータが逐次送受信される。そのため、かかるシステムにおいては、ネットワーク上での送信データの衝突を避け、送信データの通信遅延（送信要求の発生から実際にネットワーク上にデータが送信されるまでの遅れ）を回避すべく、各ノードの送信タイミングを予め規定することによって、それら各ノードの同期を図るようにしている。具体的には、当該ネットワークを構成する一部のノードが定期的に送信するデータフレームを各ノードが受信することで同期を確立し、その同期を維持するようにようにして送信データの衝突を回避するようにしている。
特開２００３−３３３０４８号公報

ところで、上述のように各ノード間で同期をとることによって、理論上は確かに、送信データの衝突を避けることができるようにはなる。しかしこの場合には、次のような新たな不都合が生じることにもなっている。

すなわち、定期的にデータを送信するノードは、有意データの有無に関わらず固定長データを送り続けなければならず、有意データがない場合にも、同期を維持する目的で固定長データを送信することとなる。したがって、例えば割り当てられた送信タイミングだけでは有意データを送信しきれないノードＡと、同期維持のみの目的で頻繁にデータを送信しているノードＢとがネットワーク上に同時に存在した場合、ノードＢが同期を維持する目的で固定長データを送信しているタイミングには、ノードＡが有意データを送信することはできない。そのため、ノードＡからの送信データの遅延が大きくなり、最悪の場合には、ノードＡが有意データを破棄してしまうなど、同ノードＡから有意データが送信されなくなるといった事態を招くことにもなりかねない。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、送信データの遅延を効率的に短縮して、より迅速なデータ通信を実現することのできる同期通信システムを提供することにある。

こうした目的を達成するため、請求項１に記載の同期通信システムでは、各々データの送信タイミングが規定されている複数のノードがネットワーク上で互いに同期してデータの送受信を行う同期通信システムとして、前記各ノードは、無意味なデータを送信するタイミングである委譲可能な送信タイミングが有ることを他ノードに通知する委譲可能送信タイミング通知手段と、この委譲可能送信タイミング通知を受けることによりその送信元ノードに送信タイミングの委譲を依頼する送信タイミング委譲依頼手段と、この送信タイミング委譲依頼を受けることによりその依頼元ノードに送信タイミング委譲の可否を通知する送信タイミング委譲通知手段とを備えるとともに、前記送受信されるデータは、各ノードの送信タイミングが割り振られた固定長のデータ列からなる固定長データ部と可変長のデータ列からなる可変長データ部と何らのデータも送信されないアイドル部とを１周期として構成され、前記各ノードによる委譲可能な送信タイミングが有ることの他ノードへの通知、該通知に基づく送信元ノードへの送信タイミング委譲依頼、及び該委譲依頼に基づく依頼元ノードへの送信タイミング委譲の可否通知が、前記可変長データ部の送信タイミングを利用して行われることを構成とする。

ネットワーク上の各ノードがこのような構成を採ることにより、無意味なデータを送信するタイミングである委譲可能な送信タイミングが有るノードでは、その旨を上記委譲可能送信タイミング通知手段を通じて他ノードに通知することとなり、この委譲可能送信タイミング通知を受けた他ノードでは、委譲可能な送信タイミングが有ることを知った上で、自ノードに送信を所望する有意データが有れば、上記送信タイミング委譲依頼手段を通じてその送信元ノードに送信タイミングの委譲を依頼することとなる。そして、この場合、この送信タイミング委譲依頼を受けた上記委譲可能送信タイミング通知の送信元ノードでは、上記送信タイミング委譲通知手段を通じてその依頼元ノードに送信タイミング委譲の可否を通知することとなる。すなわち、自ノードの送信タイミングにて送信す有意データがなく、無意味なデータを送信することが予め分かっている場合には、有意データが有る他ノードにデータ送信の権利を譲渡することができるようになり、該権利が譲渡された他ノードでは、規定されたデータ送信タイミングを上回る有意データが存在する場合であっても、これを送信することができるようになる。その結果、全体として、送信データの遅延が効率的に短縮されることとなり、ひいてはより迅速なデータ通信が実現されるようになる。また、上記各種通知や依頼の通信に用いられるデータは、上記固定長データ部のデータ長と等しくなるとは限らない。そこでこのように、上記各種通知や依頼の通信に用いられるデータを可変長データ部の送信タイミングを利用して送受信するようにすることで、同通信に用いられるデータのデータ分だけ可変長データ部が使用されることとなり、これら各種通知や依頼の通信に用いられるデータをより効率よく送受信することができるようになる。

また、このような同期通信システムにおいて、請求項２に記載の発明によるように、前記有意データを送信しない委譲可能な送信タイミングを有するノードの前記送信タイミング委譲通知手段としてこれを、自ノードの前記有意データを送信しない送信タイミング間隔と前記委譲を依頼された送信タイミング間隔とを比較して委譲可能な送信タイミング間隔を送信周期間隔として算出するとともに、前記依頼元ノードに送信タイミングの委譲が可能である旨を通知するに際して、この算出した送信周期間隔と、前記送信タイミング委譲通知を送信したタイミングを含む送信周期から委譲した最初の送信タイミングを含む送信周期までの周期差であるオフセットとを併せて通知するものとして構成することにより、上記送信タイミングの委譲を行う場合であれ、それら委譲される有意データの送信タイミングを適切に維持することができるようになる。またこの場合には、送信タイミングの委譲態様についてもその自由度が大幅に高められることともなる。

すなわちこの場合、前記送信タイミングの委譲を依頼した依頼元ノードが複数存在するときに、例えば請求項３に記載の発明によるように、
・前記有意データを送信しない委譲可能な送信タイミングを有するノードの前記送信タイミング委譲通知手段は、それら複数の依頼元ノードの各々に対して前記算出した送信周期間隔と前記オフセットとを併せて通知する構成。
あるいは請求項４に記載の発明によるように、
・前記有意データを送信しない委譲可能な送信タイミングを有するノードの前記送信タイミング委譲通知手段は、それら複数の依頼元ノードのうちの特定のノードに対してのみ、前記算出した送信周期間隔と前記オフセットとを併せて通知する構成。
等々、委譲態様を自由にコントロールすることが可能となる。

また、請求項５に記載の同期通信システムでは、前記有意データを送信しない委譲可能な送信タイミングを有するノードの前記送信タイミング委譲通知手段は、前記アイドル部のタイミングにて前記委譲可能送信タイミング通知に基づく他ノードの送信タイミング委譲依頼を受信処理するとともに、該送信タイミング委譲依頼のあったノードのうち、同依頼と共に通知された有意データの送信間隔の短いノードに対して優先的に送信タイミングの委譲通知を行うこととする。

このような構成によれば、送信周期の区切りであるアイドル部のタイミングにて上記送信タイミング委譲依頼の受信処理、すなわちデータ送信権の委譲にかかる各種設定等が行われることで、時間的な無駄が節約されるとともに、有意データ送信間隔の短いノードに対してその委譲依頼を優先的に割り当てることにより、ネットワーク全体として、より無駄のない送信タイミングの委譲を実現することができるようになる。

また、請求項６に記載の同期通信システムでは、前記有意データを送信しない委譲可能な送信タイミングを有するノードの前記送信タイミング委譲通知手段は、前記アイドル部のタイミングにて前記委譲可能送信タイミング通知に基づく他ノードの送信タイミング委譲依頼を受信処理するとともに、該委譲依頼のあったノードのうち、自ノードと通信距離の近いノードに対して優先的に送信タイミングの委譲通知を行うこととする。

このような構成によっても、上記アイドル部のタイミングにて上記送信タイミング委譲依頼の受信処理が行われることで、時間的な無駄が節約されるとともに、送信タイミングの委譲に際しては、自ノードと通信距離の近いノードに対してその委譲依頼を優先的に割り当てることで、物理的な配線遅延の影響を受けにくくすることができる。すなわちこれにより、固定長データの送信タイミングのばらつきが小さくなり、各ノード間の同期がずれにくくなる。

一方、請求項７に記載の同期通信システムでは、前記固定長データ部には当初、前記有意データを送信しない委譲可能な送信タイミングを有するノードの送信タイミングのみが割り振られているとするときに、当該ノードの前記送信タイミング委譲通知手段は、初期化が終了して前記送信タイミング委譲通知に基づく送信元ノードへの送信タイミング委譲依頼を送信したノードから順に送信タイミングの委譲通知を行うこととする。

このような構成によれば、初期化、すなわち各ノード毎の給電の開始に伴うリセットによるハードウェアやソフトウェアのイニシャライズが終了したノードからそれらノードに必要とされる送信タイミングが順次委譲されることから、各ノードの送信タイミングの振り分けを予め決めておく必要がなくなり、ノードの追加、削除等も容易となる。

以下、この発明にかかる同期通信システムの一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態の同期通信システムも、基本的には従来の同期通信システムと同様、自動車等の車両にあって、各々データの送信タイミングが規定されている複数のノードがネットワーク上で互いに同期してデータの送受信を行うシステムである。ただし、この実施の形態の同期通信システムでは、以下に説明する通信制御を通じて、送信データの遅延の短縮化を図り、ひいてはより効率的なデータ通信の実現を可能としている。

はじめに、図１を参照して、この実施の形態にかかる同期通信システムの構成について説明する。
図１は、この実施の形態にかかる同期通信システムの一例を示す概略構成図である。

同図１に示されるように、この同期通信システムは、４ノードで構成されたいわゆるバス型ネットワークであり、通信バス１を介してノードＡ〜ノードＤの４つのノードが接続され、それら各ノード間で、シリアルデータの送受信が行われる。そして、各ノードでは、上記データが受信された場合、該受信されたデータをデコードし、そのデコード内容に応じた各種アクチュエータの制御やその他の処理を実行する。なお、このネットワークの終端部には、終端抵抗２、３が設けられており、ネットワークを伝わってきた電気信号が終端部で反射して雑音が発生することを防いでいる。

ところで、自動車の多重通信システムにみられるように、この同期通信システムが、例えばパワートレイン関係の制御システムであって、エンジン、トランスミッション、ブレーキシステム、及びステアリングシステム等に各々配設された各ノード（電子制御装置）間を通信バス１により接続したものである場合には、
・エンジン制御。
・変速制御。
・ブレーキ制御。
・ＡＢＳ（アンチブレーキシステム）制御。
・パワーアシストステアリング制御。
等々の各種制御が、上述したノード間でのデータの送受信を通じて多重的に実行されるようになる。

なお、便宜上、図示は割愛しているが、上記各ノードはそれぞれ、通信制御回路、当該ノード専用のホストコンピュータ、及びメモリ等を備えて構成されている。
このうち、通信制御回路は、上記通信バス１と当該ノードとの間のデータ通信に際してそれらデータの送受信を制御する回路である。具体的には、
（ａ１）自ノードに委譲可能な送信タイミングがあるときに委譲可能送信タイミング通知手段を通じて「委譲可能送信タイミング通知」を行う。
（ａ２）自ノードに割り当てられた送信タイミングに意味を持つデータである有意データを送信できないノードは、上記「委譲可能送信タイミング通知」を送信したノードに対し、送信タイミング委譲依頼手段を通じて「送信タイミング委譲依頼」を送信する。
（ａ３）そして、「送信タイミング委譲依頼」を受けたノードは、その送信元のノードに対し、送信タイミング委譲通知手段を通じて「送信タイミング委譲通知」を送信する。
（ａ４）上記「委譲可能送信タイミング通知」の返信に際してはその委譲可能な送信タイミング間隔の算出を行う。また、上記「送信タイミング委譲依頼」の送信に際してはその委譲を依頼すべき送信タイミング間隔の算出を行う。そして、上記「送信タイミング委譲通知」の送信に際しては、該「送信タイミング委譲通知」を送信したタイミングを含む送信周期から委譲した最初の送信タイミングを含む送信周期までの周期差であるオフセットの算出を行う。
などの処理を行う。

また、上記ホストコンピュータは、主に、
（ｂ１）上記通信制御回路を通じてデータが受信された場合、該受信されたデータをデコードし、そのデコード内容に応じて、当該ノードに割り当てられている各種アクチュエータを駆動する。
（ｂ２）当該ノードにセンサ類によるセンシングがあった場合、そのセンシング情報をコード化し、これを上記通信制御回路を通じて通信バス１に送信する。
（ｂ３）上記受信されたデータのデコードの結果、これが所定コードの返信を要求するものであった場合、その内蔵するメモリに予め登録されている当該返信コードを上記通信制御回路を通じて通信バス１に送信する。
などの処理を行う部分である。

次に、図２を併せ参照して、この実施の形態にかかる同期通信システムにおいて授受されるデータのデータ構造について詳述する。
なお、この実施形態にかかる同期通信システムはタイムスロット（時間間隔）通信方式を採用しており、各々データの送信タイミングが規定されている複数のノードがネットワーク上で互いに同期してデータの送受信を行うことにより、送信したいデータが一定時間（送信タイミング）内に送れるようにしている。

図２は、このタイムスロット（時間間隔）通信方式において、各ノードの固定長データ部の送信タイミングや可変長データ部の送信タイミング、アイドル部のタイミングの一例を示すデータストリームである。なおここで、データストリームとは、データの流れであり、バイト単位のデータ転送のことである。ここでは、このようなデータストリームの送信周期や、各送信タイミングを、便宜上、可視的に図示している。

この図２の例では、上記４ノードがそれぞれ、
・ノードＡはデータＡ１とデータＡ２とを送信。
・ノードＢはデータＢ２を送信。
・ノードＣはデータを送信しない。
・ノードＤはデータＤ４を送信する。
とした場合の上記データストリームの構成を示している。そして、その送信周期は、同図２に併せて示されるように、固定長データ部の送信タイミング、可変長データ部の送信タイミング、及びアイドル部のタイミングを１周期としており、特にここでの例では、固定長データ部の送信タイミングは、データＡ１、データＢ２、データＡ３、及びデータＤ４の各送信タイミングで構成されている。

なお、固定長データ部の送信タイミングでは送信しきれない有意データに関しては、可変長データ部の送信タイミングで有意データを送信するようにしている。また、本実施の形態では、この可変長データ部の送信タイミングを利用して、上述した「委譲可能送信タイミング通知」、「送信タイミング委譲依頼」、「送信タイミング委譲通知」、及び「送信タイミング委譲拒否通知」等々のデータの送受信を行うようにしている。ちなみに、ここでいう「有意データ」とは、「意味のあるデータ」であって、例えばセンサによって検出されたセンシング情報（例えば、エンジン回転数）等、これを受信したノードにおいて、何らかの制御や処理に反映されるデータである。また、この「有意データ」に対して、「無意味なデータ」も存在し、この「無意味なデータ」とは、例えば全て「０（ゼロ）」等で構成された、専ら同期を維持する目的で送信される固定値データである。

一方、本実施の形態において、委譲可能な送信タイミングを有するノードは、他ノードからの「送信タイミング委譲依頼」を上記アイドル部のタイミングで受けて、一連のデータ送信権の委譲設定等を行うものとする。このため、この委譲設定を基にした実際の送信権の委譲は、この委譲設定を行ったアイドル部のタイミング以降の可変長データの送信タイミングにて行われることとなる。

以下、図３〜図５を併せ参照して、この実施の形態にかかる同期通信システムによるデータ送信権の委譲処理について詳述する。
はじめに図３を参照して、ここで行うデータ送信権の委譲処理の概念について説明する。ちなみに、この実施の形態にかかる同期通信システムでは、同期を維持する目的で無意味なデータ（固定長データ）を送信しているノードから他ノードにこの無意味なデータの代わりに有意データを送信する権利を譲渡する手順を設けることにより、データの遅延、あるいはデータの破棄等を避けるようにしている。

図３は、この実施の形態にかかる同期通信システムにおいて実行されるデータ送信権の委譲処理の一例を示すシーケンスチャートである。
ここでまず、この例でのデータ送信権の委譲処理の前提となる送信権委譲前のデータ送信形態について、図４の参照のもとに、以下に列記する。
・ノードＡは、データＡ１、データＡ３の固定長データ部の送信タイミングを全て使用し、さらに可変長データ部の送信タイミングを用いてデータＡ１’を送信周期の４倍毎に送信している。
・ノードＢは、データＢ２の固定長データ部の送信タイミングにて送信周期の２倍毎に有意データを送信し、残りの送信周期に関しては無意味なデータを送信している。
・ノードＣは、可変長データ部の送信タイミングを用いてデータＣ２’を送信周期の４倍毎に送信している。
・ノードＤは、データＤ４の固定長データ部の送信タイミングを全て使用し、さらに可変長データ部の送信タイミングを使用して、データＤ３’を不定期で送信している。

ここでの例では、このような状況下あって、上記データＡ１’、あるいはデータＣ２’の送信権をノードＢからノードＡ、及びノードＣに譲渡するものである。また、これによって、ノードＤが送信する不定期データＤ３’についてもこれを常時送信可能とする。

そこで、ここでの例では、図３に示されるように、データ送信権の委譲処理として、以下に列記する態様でのシーケンスを実行する。
（イ）ノードＢは、「委譲可能送信タイミング通知」を通じて、送信周期の２倍の割合にて「データＢ２」分の固定長データに相当する送信タイミングを委譲可能である旨を、他ノードであるノードＡ、ノードＣ、及びノードＤに対して通知する。
（ロ）ノードＡ、及びノードＣは、「送信タイミング委譲依頼」をノードＢに送信することにより、それぞれ送信周期の４倍の割合にてデータＢ２分の固定長データに相当する送信タイミングの委譲を依頼する。
（ハ）これを受けたノードＢは、「送信タイミング委譲通知」として、上記ノードＡ、及びノードＣに対し、委譲する送信タイミング（４倍周期間隔）とともに、それぞれその上述したオフセット、すなわちノードＡに対しては「次の送信周期から」、またノードＣに対しては「３周期後から」といった情報を通知する。

このように、「送信タイミング委譲通知」として上記オフセットを併せて通知することによって、定期的な送信タイミングの全てを１つのノードに委譲するだけでなく、例えばここでの例のように、ノードＡとノードＣとに分割して委譲することも可能となる。

以下、図４及び図５を参照して、図３に例示したデータ送信権の委譲処理について、その委譲前と委譲後とのデータストリームの具体例を比較して更に説明する。
図４は上述のように、図３に示した送信権委譲処理前のデータストリームを表している。

ここで例えば、可変長データ部の送信タイミングで、初めに上記データＡ１’が送信される送信周期間隔を１周期目、また上記データＣ２’が送信される送信周期間隔を３周期目と規定すると、そのときのデータストリームは同図４のように表すことができる。すなわちここでは、１周期目〜４周期目、あるいは５周期目〜８周期目といったように、４周期間隔で一連のデータ転送が繰り返し実行されるとしている。そしてこの場合、１周期目、３周期目、５周期目、及び７周期目において、可変長データ部の送信タイミングの一部を用いて上記データＡ１’、あるいは上記データＣ２’が送信される。このため、上記ノードＤが不定期で送信する上記データＤ３’に関してはその送信が保証されず、該データＤ３’については遅延や破棄といった問題が起こり得る。すなわち、不定期に送信されるデータＤ３’に関しては、これを常時通信可能とするために、常に可変長データ部の送信タイミングの一部をデータＤ３’用に確保しておく必要がある。そこで、ここでの例では、１周期おきに無意味なデータを送信している上記ノードＢの送信権を上記ノードＡ、及び上記ノードＣに委譲することで、上記データＡ１’、及び上記データＣ２’が上記データＢ２の固定長データ部の送信タイミングにて送信されるようにしている。

このようにして不定期データＤ３’の送信を保証するようにしたのが、図５に示す送信権権委譲処理後のデータストリームである。
なお、この図５に示すデータストリームは、上記アイドル部において委譲設定が行われた後、該委譲設定を基に実際の送信権の委譲が全て行われた状態を示している。またここでは、固定長データ部の送信タイミングで、初めに上記データＡ１’が送信される送信周期間隔を１周期目、また上記データＣ２’が送信される送信周期間隔を３周期目と規定している。

この図５に示されるように、上述の態様にて送信タイミングの委譲が完了すると、固定長データ部のデータＢ２の送信タイミングにて、それぞれノードＡ、ノードＢ、ノードＣ、ノードＢの順序でデータが送信されるようになる。これによって、ノードＡ、ノードＢ、及びノードＣは固定長データ部の送信タイミングのみの送信となり、ノードＤが送信する不定期データＤ３’は可変長データ部の送信タイミングにて常時送信可能となる。

次に、図６〜図１０を併せ参照して、このようなデータ送信権の委譲設定にかかる処理をより詳細に説明する。なお、この委譲設定は上記各ノードに備えられた共通の制御構造を有する通信制御回路を通じて、上記アイドル部のタイミングにて繰り返し実行される。

すなわちこの実施の形態にあって、上記通信制御回路は、全体としては、図６に示す処理手順にて、データ送信権の委譲設定を行う。
はじめに、この図６を参照して、この実施の形態にかかるデータ送信権の委譲設定にかかる処理（委譲処理）の概要を説明する。

このデータ送信権の委譲処理に際して、上記各通信制御回路はまず、ステップＳ１００の処理である「送信タイミング委譲依頼」受信処理として、各々の受信バッファ内に「送信タイミング委譲依頼」が有るか否かを検索する。そして、「送信タイミング委譲依頼」が有る場合には、自らに委譲可能な送信タイミングが有るか否かを判断し、委譲可能な送信タイミングが有れば、「送信タイミング委譲通知」を送信する。他方、送信タイミングの委譲が不可能であれば、「送信タイミング委譲拒否通知」を送信する。

また、上記各通信制御回路は、ステップＳ２００の処理である「委譲可能送信タイミング通知」送信処理として、各々自ノードに有意データを送信しない、すなわち委譲可能な固定長データ部の送信タイミングが有るか否かを判断する。そして、このような委譲可能な送信タイミングが有れば、その委譲可能な送信タイミング間隔を計算して、「委譲可能送信タイミング通知」を他ノードに送信する。

また、上記各通信制御回路は、ステップＳ３００の処理である「送信タイミング委譲（拒否）通知」受信処理として、各々の受信バッファ内に「送信タイミング委譲通知」、あるいは「送信タイミング委譲拒否通知」が有るか否かを検索する。そして、「送信タイミング委譲通知」が有れば、上記「送信タイミング委譲依頼」を送信したノードでは、この委譲された送信タイミングを使用してデータを送信する設定を行い、委譲依頼中である状態を解除する。他方、「送信タイミング委譲拒否通知」が有る場合、同ノードでは、上記データの新たな送信設定を行うことなく、委譲依頼中である状態を解除する。

そして、上記各通信制御回路は、ステップＳ４００の処理である「委譲可能送信タイミング通知」受信処理として、各々の受信バッファ内に「委譲可能送信タイミング通知」が有るか否かを検索する。すなわち、固定長データ部の送信タイミングが不足しているノードでは、この「委譲可能送信タイミング通知」が有ることを受けて、自らが要求する送信タイミング間隔を算出し、その算出結果と共に、上記「送信タイミング委譲依頼」を送信する。

以下、図７〜図１０を参照して、上述した各ステップＳ１００〜Ｓ４００での具体的な処理について、その詳細を更に説明する。
まず、ステップＳ１００での処理、すなわち「送信タイミング委譲依頼」受信処理について、図７を参照して詳細に説明する。

図７に示されるように、この「送信タイミング委譲依頼」受信処理は、上記各通信制御回路に備えられた各々の受信バッファ内に「送信タイミング委譲依頼」が有るか否かを検索することから開始される（ステップＳ１０１）。そして、ステップＳ１０２で「送信タイミング委譲依頼」が有るか否かが判断される。ここで、この「送信タイミング委譲依頼」が無いと判断される場合には、当該「送信タイミング委譲依頼」受信処理を抜けて、次のステップＳ２００の処理である「委譲可能送信タイミング通知」送信処理に移行する。

一方、上記ステップＳ１０２において「送信タイミング委譲依頼」が有ると判断される場合には、自らのノードに委譲可能な送信タイミングがあるか否かが判断される（ステップＳ１０３）。そして、「送信タイミング委譲依頼」と共に送られた委譲を要求する送信タイミング間隔に対して委譲可能な送信タイミングがあれば、委譲可能であるとして、上記委譲を要求する送信タイミング間隔との比較のもとにその委譲可能な送信タイミング間隔（周期）、及び上記オフセットを算出する。そして、その算出結果と共に「送信タイミング委譲通知」を送信する（ステップＳ１０４）。他方、委譲可能な送信タイミングが無ければ、委譲不可能と判断して、「送信タイミング委譲拒否通知」を送信する（ステップＳ１０５）。なお、このステップＳ１００での処理は、上記受信バッファ内に複数の「送信タイミング委譲依頼」が存在する場合には、それら全ての「送信タイミング委譲依頼」に対して、同様の処理が繰り返し実行される。

次に、ステップＳ２００での処理、すなわち「委譲可能送信タイミング通知」送信処理について、図８を参照して詳細に説明する。
図８に示されるように、この「委譲可能送信タイミング通知」送信処理は、自ノードに委譲可能な送信タイミングが有るか否かを判断することから開始される（ステップＳ２０１）。そして、自ノードにこの委譲可能な送信タイミングが無いと判断される場合には、当該「委譲可能送信タイミング通知」送信処理を抜けて、次のステップＳ３００の処理である「送信タイミング委譲（拒否）通知」受信処理に移行する。

一方、上記ステップＳ２０１において自ノードに委譲可能な送信タイミングが有ると判断される場合には、その委譲可能な送信タイミングの間隔を算出する。すなわち、有意データを送信しない固定長データ部の送信タイミングがあれば、その間隔を委譲可能な送信タイミング間隔として算出する（ステップＳ２０２）。そして、この算出結果と共に、上記「委譲可能送信タイミング通知」を送信する（ステップＳ２０３）。そしてその後は、上記ステップＳ３００の処理である「送信タイミング委譲（拒否）通知」受信処理に移行する。

次に、ステップＳ３００での処理、すなわち「送信タイミング委譲（拒否）通知」受信処理について、図９を参照して詳細に説明する。
図９に示されるように、この「送信タイミング委譲（拒否）通知」受信処理は、受信バッファ内に「送信タイミング委譲通知」、あるいは「送信タイミング委譲拒否通知」が有るか否かを検索することから開始される（ステップＳ３０１）。すなわちここでは、まずステップＳ３０２にて「送信タイミング委譲通知」が有るか否かが判断される。そして受信バッファ内に「送信タイミング委譲通知」が有ると判断される場合には、委譲された送信タイミング間隔を使用してデータを送信する設定を行い（ステップＳ３０３）、委譲依頼中の状態を解除する（ステップＳ３０４）。このように、ステップＳ３０３では、委譲された送信タイミングを利用することを前提としたデータ送信タイミングの設定が行われる。そして、この場合には、「送信タイミング委譲通知」と共に送られる上記オフセット以降に、該設定に基づく実際のデータの送信が行われることとなる。そして、その後は、上記ステップＳ４００の処理である「委譲可能送信タイミング通知」受信処理に移行する。

一方、上記ステップＳ３０２において「送信タイミング委譲通知」が無いと判断される場合には、次に「送信タイミング委譲拒否通知」が有るか否かが判断される（ステップＳ３０５）。そして、ステップＳ３０５において「送信タイミング委譲拒否通知」が有ると判断される場合には、上述のように新たなデータ送信設定を何ら行うことなく、委譲依頼中の状態を解除する（ステップＳ３０６）。そして、その後は、上記ステップＳ４００の処理である「委譲可能送信タイミング通知」受信処理に移行する。

次に、ステップＳ４００での処理、すなわち「委譲可能送信タイミング通知」受信処理について、図１０を参照して詳細に説明する。
図１０に示されるように、この「委譲可能送信タイミング通知」受信処理は、受信バッファ内の「委譲可能送信タイミング通知」を検索することから開始される（ステップＳ４０１）。そして、ステップＳ４０２において上記「委譲可能送信タイミング通知」が有るか否かが判断される（ステップＳ４０２）。ここで、この「委譲可能送信タイミング通知」が無いと判断される場合には、当該「委譲可能送信タイミング通知」受信処理を抜ける。

一方、上記ステップＳ４０２において「委譲可能送信タイミング通知」が有ると判断される場合には、現在の状態が委譲依頼中の状態であるか否かが判断される（ステップＳ４０３）。そして、現在の状態が既に委譲依頼中の状態であると判断される場合には、当該「委譲可能送信タイミング通知」受信処理を抜ける。

また一方、上記ステップＳ４０３において現在の状態が未だ委譲依頼中の状態ではないと判断される場合には、次に、自ノードにおいて固定長データ部の送信タイミングが不足しているか否かが判断される（ステップＳ４０４）。そして、固定長データ部の送信タイミングが不足していないと判断される場合には、当該「委譲可能送信タイミング通知」受信処理を抜ける。

他方、上記ステップＳ４０４において、固定長データ部の送信タイミングが不足していると判断される場合には、委譲を依頼すべき送信タイミング間隔を算出して（ステップＳ４０５）、この算出結果と共に、上記「送信タイミング委譲依頼」を送信する（ステップＳ４０６）。そして、この状態を委譲依頼中の状態として設定する（ステップＳ４０７）。

このような処理が、図３で示した例では、ノードＢとノードＡ及びノードＣとの間で順次行われることにより、図４に例示したデータストリームが図５に例示する態様で変更されることとなり、ノードＤが送信する不定期データＤ３’も常時送信可能となる。

以上詳述したように、この実施の形態にかかる同期通信システムによれば、以下に列記するような優れた効果が得られるようになる。
（１）有意データを送信しない委譲可能な送信タイミングが有るノードでは、その旨を上記「委譲可能送信タイミング通知」を通じて他ノードに通知するようにした（ステップＳ２００）。この委譲可能送信タイミング通知を受けた他ノードでは、委譲可能な送信タイミングが有ることを知った上で、自ノードに送信を所望する有意データが有れば、上記「送信タイミング委譲依頼」を通じてその送信元ノードに送信タイミングの委譲を依頼することとなる（ステップＳ４００）。すなわち、自ノードの送信タイミングにて送信する有意データがないことが予め分かっている場合には、有意データが有る他ノードにデータ送信の権利を譲渡する（「送信タイミング委譲通知」）ことができるようになる（ステップＳ１００）。そして、権利が譲渡された他ノードでは、規定されたデータ送信タイミングを上回る有意データが存在する場合であっても、これを送信することができるようになる。その結果、システム全体として、送信データの遅延が効率的に短縮されることとなり、ひいてはより迅速なデータ通信が実現されるようになる。

（２）有意データを送信しない委譲可能な送信タイミングを有するノードの送信タイミング委譲通知手段としてこれを、自ノードの有意データを送信しない送信タイミング間隔と前記委譲を依頼された送信タイミング間隔とを比較して委譲可能な送信タイミング間隔を送信周期間隔として算出する構成とした。そしてこれに併せて、前記依頼元ノードに送信タイミングの委譲が可能である旨を通知するに際して、この算出した送信周期間隔と、送信タイミング委譲通知を送信したタイミングを含む送信周期から委譲した最初の送信タイミングを含む送信周期までの周期差であるオフセットとを併せて通知するようにした（図７ステップＳ１０４）。これによって、送信タイミングの委譲を行う場合であれ、それら委譲される有意データの送信タイミングを適切に維持することができるようになる。またこの場合には、送信タイミングの委譲態様についてもその自由度が大幅に高められることともなる。

（３）複数の依頼元ノードの各々に対して上記算出した送信周期間隔と上記オフセットとを併せて通知するようにした（図７ステップＳ１０１〜Ｓ１０４）。このように、各々のノードに対して前記算出した送信周期間隔とオフセットとを併せて通知することによって、定期的な送信タイミングの全てを１つのノードに委譲するだけでなく、分割して複数のノードに委譲することも可能となる。このことによって、より効率的に送信データの通信遅延を効率的に短縮することもできるようになる。

（４）「委譲可能送信タイミング通知」（ステップＳ２００）、「送信タイミング委譲依頼」（ステップＳ４００）、「送信タイミング委譲（拒否）通知」（ステップＳ１００）等々のデータの送受信をはじめとする、上記各種通知や依頼の通信に用いられるデータを可変長データ部の送信タイミングで送信することとした。このような送信タイミングを利用して上記データの送信を行うことで、それらデータの通信に用いられるデータのデータ分だけ可変長データ部が使用されることとなり、これら各種通知や依頼の通信に用いられるデータをより効率よく送受信することができるようになる。

なお、この発明にかかる同期通信システムは上記実施の形態に限定されるものではなく、同実施の形態を適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記実施の形態では、委譲する送信タイミングを送信周期間隔と、送信タイミング委譲通知とからのオフセットにて指定するに際して、委譲先のノードとして、ノードＡとノードＣを選択したが、委譲先のノードとしては、委譲可能な任意のノードを選択的に指定してもよい。すなわち、送信権の委譲処理としては、先の図３に対応するシーケンスチャートとして例えば図１１に示すように、ノードＢの無意味なデータの送信タイミングを全てノードＡに委譲し、ノードＣには委譲しない設定とすることもできる。特にこの図１１に示す例では、１つのノード（ノードＡ）のみに送信権を委譲していることから、この１つのノード（ノードＡ）に対し、次周期から「２倍間隔」で送信タイミングの委譲を行うことができる。この場合の送信権委譲後のデータストリームを図１２に示す。すなわちこの場合には、各周期毎に、データＢ２の送信タイミングにてノードＡの「データＡ１’」、ノードＢの「データＢ２」、ノードＡの「無意味なデータ」、ノードＢの「データＢ２」の順番でデータが送信されるようになる。このように、１つのノードのみに送信権を委譲することでも、委譲前と比べて無意味なデータの送信タイミングを抑え、例えばノードＤが送信する不定期データＤ３’の遅延や破棄等を抑制することができるようになる。そしてこの場合には、図１０に示した「委譲可能送信タイミング通知」受信処理のうちのステップＳ４０５の処理、すなわち委譲送信タイミング間隔の算出処理を省略することもできる。

・上記実施の形態では、各ノードＡ〜Ｄは通信制御回路、ノード専用のホストコンピュータ、及びメモリを備える構成としたが、各ノードの構成としてはこれに限らない。すなわち、ノードの構成としては、上述したようなデータ送信権の委譲処理を行うことのできる構成であればよく、その構成も任意である。

・上記実施の形態では、簡単のため、ノードＡ〜Ｄの４ノードで同期通信システムが構成される場合を例示したが、それらノード数は任意である。
・また、多数のノードによって当該同期通信システムが構成される場合、上述した送信タイミングの委譲先として、有意データの送信間隔の短いノードに対してその委譲依頼を優先的に割り当てることが有効である。これにより、ネットワーク全体として、より無駄のない送信タイミングの委譲を実現することができるようになる。

・また、同様に、送信タイミングの委譲先としては、委譲元のノードからの通信距離が近いノードを優先させることも有効である。この場合には、物理配線の影響が少なくなるため、固定長データ部の送信タイミングのばらつきが小さくなり、各ノード間の同期をずれにくくすることができるようにもなる。

・また、このような同期通信システムでは、固定長データ部には当初、上記有意データを送信しない委譲可能な送信タイミングを有するノードの送信タイミングのみを割り振っておくようにしてもよい。すなわちこの場合、他ノードにおいて初期化が終了し、上記「送信タイミング委譲通知」に基づく送信元ノードへの「送信タイミング委譲依頼」を送信したノードから順に送信タイミングの委譲通知を行うようにする。このように、初期化が終了したノードからそれらノードに必要な送信タイミングを順次委譲することにより、各ノードの送信タイミングの振り分けを決めておく必要がなくなり、ノードの追加削除を容易にすることもできる。なおここで、初期化とは、各ノード毎の給電の開始に伴うリセットであって、ハードウェアやソフトウェアのイニシャライズのことである。

・上記実施の形態では、送受信されるデータが、各ノードの送信タイミングが割り振られた固定長のデータ列からなる固定長データ部と可変長のデータ列からなる可変長データ部と何らのデータも送信されないアイドル部とを１周期として構成されるとしたが、これらデータ構造（データストリーム構造）は任意である。そしてこの場合、上述した「委譲可能送信タイミング通知」、「送信タイミング委譲依頼」、「送信タイミング委譲通知」、及び「送信タイミング委譲拒否通知」等々のデータの送信をはじめとする上記各種通知や依頼の通信に用いられるデータの送信タイミングも任意であり、採用するデータ構造中の適宜のタイミングを利用することができる。

・またこの場合、先の図６〜図１０の処理の処理タイミングも任意であり、やはり採用するデータ構造中の適宜のタイミングを利用することができる。もっとも、それらデータ構造に上記アイドル部が存在する場合には、同処理も、このアイドル部のタイミングにて実行されることがより望ましい。

・上記実施の形態では、ネットワーク構造はバス型ネットワークとしたが、ネットワーク構造としては、バス型ネットワークに限定されるものではない。すなわち、ネットワークの接続形態は任意である。例えば、このようなネットワークの接続形態としては、スター型、リング型、等々であってもよい。

・上記実施の形態では、タイムスロット（時間間隔）通信方式を例示したが、通信方式としては、このようなタイムスロット（時間間隔）通信方式に限定されるものではない。すなわち、通信方式としては、各ノードを同期させて各ノードの送信タイミングを予め規定する通信方式であればよい。

・上記実施の形態では、自動車等の車両に搭載される同期通信システムを例示したが、この同期通信システムは、いわゆる車載用に限定されるものでもない。

この発明にかかる同期通信システムの一実施の形態についてその全体の構造を示すブロック図。 同実施の形態の同期通信システムで採用するデータ構造例を示すデータストリーム図。 同実施の形態のシステムによる送信タイミングの委譲態様についてその一例を示すシーケンスチャート。 上記送信タイミングの委譲前のデータ構造例を示すデータストリーム図。 上記送信タイミングの委譲後のデータ構造例を示すデータストリーム図。 同実施の形態によるデータ送信タイミングの委譲処理についてその全体の処理手順を示すフローチャート。 上記委譲処理のうちの「送信タイミング委譲依頼」受信処理についてその処理手順を示すフローチャート。 上記委譲処理のうちの「委譲可能送信タイミング通知」送信処理についてその処理手順を示すフローチャート。 上記委譲処理のうちの「送信タイミング委譲（拒否）通知」受信処理についてその処理手順を示すフローチャート。 上記委譲処理のうちの「委譲可能送信タイミング通知」受信処理についてその処理手順を示すフローチャート。 上記送信タイミングの委譲態様についてその変形例を示すシーケンスチャート。 図１１の変形例による送信タイミング委譲後のデータ構造例を示すデータストリーム図。

符号の説明

１…通信バス、２、３…終端抵抗。

Claims (7)

1. 各々データの送信タイミングが規定されている複数のノードがネットワーク上で互いに同期してデータの送受信を行う同期通信システムにおいて、
   前記各ノードは、無意味なデータを送信するタイミングである委譲可能な送信タイミングが有ることを他ノードに通知する委譲可能送信タイミング通知手段と、この委譲可能送信タイミング通知を受けることによりその送信元ノードに送信タイミングの委譲を依頼する送信タイミング委譲依頼手段と、この送信タイミング委譲依頼を受けることによりその依頼元ノードに送信タイミング委譲の可否を通知する送信タイミング委譲通知手段とを備えるとともに、
   前記送受信されるデータは、各ノードの送信タイミングが割り振られた固定長のデータ列からなる固定長データ部と可変長のデータ列からなる可変長データ部と何らのデータも送信されないアイドル部とを１周期として構成され、前記各ノードによる委譲可能な送信タイミングが有ることの他ノードへの通知、該通知に基づく送信元ノードへの送信タイミング委譲依頼、及び該委譲依頼に基づく依頼元ノードへの送信タイミング委譲の可否通知が、前記可変長データ部の送信タイミングを利用して行われることを特徴とする同期通信システム。
2. 前記有意データを送信しない委譲可能な送信タイミングを有するノードの前記送信タイミング委譲通知手段は、自ノードの前記有意データを送信しない送信タイミング間隔と前記委譲を依頼された送信タイミング間隔とを比較して委譲可能な送信タイミング間隔を送信周期間隔として算出するとともに、前記依頼元ノードに送信タイミングの委譲が可能である旨を通知するに際し、この算出した送信周期間隔と、前記送信タイミング委譲通知を送信したタイミングを含む送信周期から委譲した最初の送信タイミングを含む送信周期までの周期差であるオフセットとを併せて通知する請求項１に記載の同期通信システム。
3. 前記送信タイミングの委譲を依頼した依頼元ノードが複数存在するとき、前記有意データを送信しない委譲可能な送信タイミングを有するノードの前記送信タイミング委譲通知手段は、それら複数の依頼元ノードの各々に対して前記算出した送信周期間隔と前記オフセットとを併せて通知する請求項２に記載の同期通信システム。
4. 前記送信タイミングの委譲を依頼した依頼元ノードが複数存在するとき、前記有意データを送信しない委譲可能な送信タイミングを有するノードの前記送信タイミング委譲通知手段は、それら複数の依頼元ノードのうちの特定のノードに対してのみ、前記算出した送信周期間隔と前記オフセットとを併せて通知する請求項２に記載の同期通信システム。
5. 前記有意データを送信しない委譲可能な送信タイミングを有するノードの前記送信タイミング委譲通知手段は、前記アイドル部のタイミングにて前記委譲可能送信タイミング通知に基づく他ノードの送信タイミング委譲依頼を受信処理し、該委譲依頼のあったノードのうち、同依頼と共に通知された有意データの送信間隔の短いノードに対して優先的に送信タイミングの委譲通知を行う請求項１に記載の同期通信システム。
6. 前記有意データを送信しない委譲可能な送信タイミングを有するノードの前記送信タイミング委譲通知手段は、前記アイドル部のタイミングにて前記委譲可能送信タイミング通知に基づく他ノードの送信タイミング委譲依頼を受信処理し、該委譲依頼のあったノードのうち、自ノードと通信距離の近いノードに対して優先的に送信タイミングの委譲通知を行う請求項１に記載の同期通信システム。
7. 前記固定長データ部には当初、前記有意データを送信しない委譲可能な送信タイミングを有するノードの送信タイミングのみが割り振られており、当該ノードの前記送信タイミング委譲通知手段は、初期化が終了して前記送信タイミング委譲通知に基づく送信元ノードへの送信タイミング委譲依頼を送信したノードから順に送信タイミングの委譲通知を行う請求項１に記載の同期通信システム。

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