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特許6465971通信システムのための加入者局、及び、高データレートのＣＡＮベースの通信方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6465971
(24)【登録日】2019年1月18日
(45)【発行日】2019年2月6日
(54)【発明の名称】通信システムのための加入者局、及び、高データレートのＣＡＮベースの通信方法
(51)【国際特許分類】
H04L 12/28 20060101AFI20190128BHJP
【ＦＩ】
H04L12/28 200B
【請求項の数】12
【全頁数】13
(21)【出願番号】特願2017-522045(P2017-522045)
(86)(22)【出願日】2015年10月9日
(65)【公表番号】特表2017-531965(P2017-531965A)
(43)【公表日】2017年10月26日
(86)【国際出願番号】EP2015073368
(87)【国際公開番号】WO2016062560
(87)【国際公開日】20160428
【審査請求日】2017年6月21日
(31)【優先権主張番号】102014221346.0
(32)【優先日】2014年10月21日
(33)【優先権主張国】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】390023711
【氏名又は名称】ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100098501
【弁理士】
【氏名又は名称】森田 拓
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100135633
【弁理士】
【氏名又は名称】二宮 浩康
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】パトリック ニッケル
(72)【発明者】
【氏名】トーマス ホーゲンミュラー
【審査官】
大石 博見
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許第０６４０４７５６（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】
特表２００６−５２７９４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０８−３０７４４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平１０−３２７１７３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０４Ｌ １２／２８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
通信システム（１）のための加入者局（１０；３０）であって、
前記加入者局（１０；３０）は、前記通信システム（１）の第１のバスシステムを用いて前記通信システム（１）の第２のバスシステムのバス（５０）への当該加入者局（１０；３０）のアクセスを制御するための制御ユニット（１２；３４）を備え、
前記第１のバスシステムは、前記通信システム（１）の少なくとも２つの加入者局（１０，２０，３０）のうちの１つが当該第１のバスシステムのバス（４０）に排他的に衝突なしにアクセスできることが少なくとも一時的に保証されている通信が得られるように構成されており、
前記第２のバスシステムのバス（５０）は、少なくとも２つのチャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）を有し、前記少なくとも２つのチャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）によって、前記通信システム（１）の前記少なくとも２つの加入者局（１０；３０）のメッセージ（５１，５３）を、それぞれ異なる別個の周波数領域において時間的に互いに独立して伝送することが可能であり、
前記第１のバスシステムは、ＣＡＮプロトコルに基づいてメッセージ（４１，４２，４３）を伝送するように構成されており、
前記第２のバスシステムは、少なくとも２つの高周波数チャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）によってメッセージ（５１，５３）を伝送するように、かつ、前記第１のバスシステムを介した場合よりも高レートで通信するように構成されており、
前記制御ユニット（１２；３４）は、前記第２のバスシステムのバス（５０）のためのアービトレーションを前記第１のバスシステムのバス（４０）を介して実施するために、前記第２のバスシステムのバス（５０）の所定のチャネルへのアクセスに関する占有情報を検出するために使用される、
ことを特徴とする加入者局（１０；３０）。
前記加入者局（１０；３０）は、前記通信システム（１）の第１のバスシステムを用いて前記通信システム（１）の第２のバスシステムのバス（５０）への当該加入者局（１０；３０）のアクセスを制御するための制御ユニット（１２；３４）を備え、
前記第１のバスシステムは、前記通信システム（１）の少なくとも２つの加入者局（１０，２０，３０）のうちの１つが当該第１のバスシステムのバス（４０）に排他的に衝突なしにアクセスできることが少なくとも一時的に保証されている通信が得られるように構成されており、
前記第２のバスシステムのバス（５０）は、少なくとも２つのチャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）を有し、前記少なくとも２つのチャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）によって、前記通信システム（１）の前記少なくとも２つの加入者局（１０；３０）のメッセージ（５１，５３）を、それぞれ異なる別個の周波数領域において時間的に互いに独立して伝送することが可能であり、
前記第１のバスシステムは、ＣＡＮプロトコルに基づいてメッセージ（４１，４２，４３）を伝送するように構成されており、
前記第２のバスシステムは、少なくとも２つの高周波数チャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）によってメッセージ（５１，５３）を伝送するように、かつ、前記第１のバスシステムを介した場合よりも高レートで通信するように構成されており、
前記制御ユニット（１２；３４）は、前記第２のバスシステムのバス（５０）のためのアービトレーションを前記第１のバスシステムのバス（４０）を介して実施するために、前記第２のバスシステムのバス（５０）の所定のチャネルへのアクセスに関する占有情報を検出するために使用される、
ことを特徴とする加入者局（１０；３０）。
【請求項2】
前記制御ユニット（１２；３４）は、前記第２のバスシステムのバス（５０）の前記少なくとも２つのチャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）への前記加入者局（１０；３０）のアクセスが解除された後、任意の長さを有するメッセージ（５１；５３）を前記第２のバスシステムの当該チャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）を介して送信するために、任意の期間の間、当該チャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）へのアクセスを保持する、
請求項１に記載の加入者局（１０；３０）。
請求項１に記載の加入者局（１０；３０）。
【請求項3】
前記第２のバスシステムの前記少なくとも２つのチャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）の最大占有時間が規定されている、
請求項１又は２に記載の加入者局（１０；３０）。
請求項１又は２に記載の加入者局（１０；３０）。
【請求項4】
前記最大占有時間の後に前記第２のバスシステムの前記少なくとも２つのチャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）の自動的な解放を伴う固定パターンが規定されている、
請求項３に記載の加入者局（１０；３０）。
請求項３に記載の加入者局（１０；３０）。
【請求項5】
前記第１のバスシステムのバス（４０）と、前記第２のバスシステムの前記少なくとも２つのチャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）とは、同一の媒体上に又はそれぞれ別個の並列の媒体上に構成されている、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の加入者局（１０；３０）。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の加入者局（１０；３０）。
【請求項6】
前記制御ユニット（１２；３４）は、前記第２のバスシステムの所定のチャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）を介してメッセージ（５１；５３）を送信する前に、当該所定のチャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）が占有されているというメッセージ（４１：４３）を前記第１のバスシステムのバス（４０）を介して送信するように構成されている、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の加入者局（１０；３０）。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の加入者局（１０；３０）。
【請求項7】
前記制御ユニット（１２；３４）は、前記第２のバスシステムの前記所定のチャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）を介した前記メッセージ（５１；５３）の送信が終了した後、当該終了に関するメッセージ（４１；４３）を前記第１のバスシステムを介して送信するように構成されている、
請求項６に記載の加入者局（１０；３０）。
請求項６に記載の加入者局（１０；３０）。
【請求項8】
前記加入者局（１０；３０）はさらに、前記第２のバスシステムの前記少なくとも２つのチャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）の占有状態に関する情報を記憶するための記憶装置（１３）を備え、
前記制御ユニット（１２；３４）は、前記第２のバスシステムの前記少なくとも２つのチャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）の現在の占有状態を監視し、当該監視に基づいて、前記記憶装置（１３）に記憶されている前記占有状態に関する情報を更新するように構成されている、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の加入者局（１０；３０）。
前記制御ユニット（１２；３４）は、前記第２のバスシステムの前記少なくとも２つのチャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）の現在の占有状態を監視し、当該監視に基づいて、前記記憶装置（１３）に記憶されている前記占有状態に関する情報を更新するように構成されている、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の加入者局（１０；３０）。
【請求項9】
前記少なくとも２つのチャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）は、動的な帯域幅を有する、
及び／又は、
前記加入者局（１０；３０）において、前記少なくとも２つのチャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）の、メッセージ（５１；５３）を受信するために有効な周波数の数は、さらに別の前記加入者局（３０；１０）において受信するために有効な周波数の数とは異なっている、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の加入者局（１０；３０）。
及び／又は、
前記加入者局（１０；３０）において、前記少なくとも２つのチャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）の、メッセージ（５１；５３）を受信するために有効な周波数の数は、さらに別の前記加入者局（３０；１０）において受信するために有効な周波数の数とは異なっている、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の加入者局（１０；３０）。
【請求項10】
前記制御ユニット（１２；３４）は、１つの加入者局（１０；３０）が前記第２のバスシステムの前記少なくとも２つのチャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）のうちの１つに排他的に衝突なくアクセスするために、前記メッセージ（５１；５３）を優先度に基づいて配列するように構成されている、
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の加入者局（１０；３０）。
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の加入者局（１０；３０）。
【請求項11】
通信システム（１）であって、
第１のバス（４０）と、
第２のバス（５０）と、
少なくとも２つの加入者局（１０；３０）と、
を備え、
前記少なくとも２つの加入者局（１０；３０）は、少なくとも前記第１のバス（４０）を介して互いに通信可能となるように互いに接続されており、
前記少なくとも２つの加入者局（１０；２０；３０）の少なくとも１つは、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の加入者局（１０；３０）である、
ことを特徴とする通信システム（１）。
第１のバス（４０）と、
第２のバス（５０）と、
少なくとも２つの加入者局（１０；３０）と、
を備え、
前記少なくとも２つの加入者局（１０；３０）は、少なくとも前記第１のバス（４０）を介して互いに通信可能となるように互いに接続されており、
前記少なくとも２つの加入者局（１０；２０；３０）の少なくとも１つは、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の加入者局（１０；３０）である、
ことを特徴とする通信システム（１）。
【請求項12】
高データレートのＣＡＮベースの通信方法であって、
通信システム（１）の第１のバスシステムを用いて前記通信システム（１）の第２のバスシステムのバス（５０）への加入者局（１０；３０）のアクセスを、制御ユニット（１２；３４）によって制御するステップを備え、
前記第１のバスシステムは、前記通信システム（１）の少なくとも２つの加入者局（１０，２０，３０）のうちの１つが当該第１のバスシステムのバス（４０）に排他的に衝突なしにアクセスできることが少なくとも一時的に保証されている通信が得られるように構成されており、
前記第２のバスシステムのバス（５０）は、少なくとも２つのチャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）を有し、前記少なくとも２つのチャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）によって、前記通信システム（１）の前記少なくとも２つの加入者局（１０；３０）のメッセージ（５１，５３）を、それぞれ異なる別個の周波数領域において時間的に互いに独立して伝送することが可能であり、
前記第１のバスシステムは、ＣＡＮプロトコルに基づいてメッセージ（４１，４２，４３）を伝送するように構成されており、
前記第２のバスシステムは、少なくとも２つの高周波数チャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）によってメッセージ（５１，５３）を伝送するように、かつ、前記第１のバスシステムを介した場合よりも高レートで通信するように構成されており、
前記制御ユニット（１２；３４）は、前記第２のバスシステムのバス（５０）のためのアービトレーションを前記第１のバスシステムのバス（４０）を介して実施するために、前記第２のバスシステムのバス（５０）の所定のチャネルへのアクセスに関する占有情報を検出するように構成されている、
ことを特徴とする通信方法。
通信システム（１）の第１のバスシステムを用いて前記通信システム（１）の第２のバスシステムのバス（５０）への加入者局（１０；３０）のアクセスを、制御ユニット（１２；３４）によって制御するステップを備え、
前記第１のバスシステムは、前記通信システム（１）の少なくとも２つの加入者局（１０，２０，３０）のうちの１つが当該第１のバスシステムのバス（４０）に排他的に衝突なしにアクセスできることが少なくとも一時的に保証されている通信が得られるように構成されており、
前記第２のバスシステムのバス（５０）は、少なくとも２つのチャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）を有し、前記少なくとも２つのチャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）によって、前記通信システム（１）の前記少なくとも２つの加入者局（１０；３０）のメッセージ（５１，５３）を、それぞれ異なる別個の周波数領域において時間的に互いに独立して伝送することが可能であり、
前記第１のバスシステムは、ＣＡＮプロトコルに基づいてメッセージ（４１，４２，４３）を伝送するように構成されており、
前記第２のバスシステムは、少なくとも２つの高周波数チャネル（Ｋ１，Ｋ２乃至ＫＮＨＦ）によってメッセージ（５１，５３）を伝送するように、かつ、前記第１のバスシステムを介した場合よりも高レートで通信するように構成されており、
前記制御ユニット（１２；３４）は、前記第２のバスシステムのバス（５０）のためのアービトレーションを前記第１のバスシステムのバス（４０）を介して実施するために、前記第２のバスシステムのバス（５０）の所定のチャネルへのアクセスに関する占有情報を検出するように構成されている、
ことを特徴とする通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高周波数領域にある複数の可能な伝送周波数を有する高レートの伝送システムとＣＡＮシステムとが組み合わせられている、通信システムのための加入者局、及び、高データレートのＣＡＮベースの通信方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来技術ＣＡＮバスシステムは、例えば自動車におけるセンサと制御装置との間の通信において使用される。ＣＡＮバスシステムでは、ＩＳＯ１１８９８のＣＡＮ仕様書に記載されているようなＣＡＮプロトコルによってメッセージが伝送される。
【0003】
特に自動車のバスシステムは、より高い帯域幅、より低いレイテンシ時間、及びより厳格な実時間性へと継続的に発展し続けている。このために、仕様書“CAN with Flexible Data-Rate, Specification Version 1.0”（出典http://www.semiconductors.bosch.de）に従ってメッセージが伝送される、例えばＣＡＮ ＦＤ等のような技術が公知である。このような技術では、１Ｍｂｉｔ／秒の値を超えるデータフィールドの領域にある比較的高いクロックを使用することによって最大可能データレートが増加される。
【0004】
しかしながら、既存のＣＡＮバスシステムをＣＡＮ ＦＤよりも高速へと発展させる需要が存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
発明の開示従って、本発明の課題は、上述した問題を解決する、通信システムのための加入者局及び方法を提供することである。特に、ＣＡＮ信号構造及び所要の通信装置をより高データレートへと発展させることを可能にし、かつ、従来のＣＡＮ加入者局との混合動作を可能にする、通信システムのための加入者局及び方法を提供することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題は、請求項１に記載の特徴を有する通信システムのための加入者局によって解決される。前記加入者局は、第１のバスシステムを用いて前記通信システムの第２のバスシステムのバスへの当該加入者局のアクセスを制御するための制御ユニットを備え、前記第１のバスシステムは、前記通信システムの少なくとも２つの加入者局のうちの１つが当該第１のバスシステムのバスに排他的に衝突なしにアクセスできることが少なくとも一時的に保証されている通信が得られるように構成されており、前記第２のバスシステムのバスは、少なくとも２つのチャネルを有し、前記少なくとも２つのチャネルによって、前記通信システムの前記少なくとも２つの加入者局のメッセージを、それぞれ異なる別個の周波数領域において時間的に互いに独立して伝送することが可能である。
【0007】
本加入者局は、より高データレートへのＣＡＮバスの発展を提供し、相応の通信装置による既存のＣＡＮ通信の拡張が実現される。これによって、従来のＣＡＮ加入者局と混合されたバスシステム又はネットワークにおける拡張された加入者局又はノードの使用が容易になる。場合によってはこのために送受信装置（トランシーバ）の交換が必要となる。しかしながら、組み込まれたＣＡＮコントローラを有する既存のマイクロコントローラを継続して利用してもよい。
【0008】
本加入者局では、ＣＡＮ信号構造と所要の通信装置とをＣＡＮ ＦＤよりも高データレートへと発展させることを可能にする、物理層のための新しい概念が実施されている。
【0009】
本加入者局のさらに別の有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。
【0010】
１つの実施例によれば、前記制御ユニットは、前記第２のバスシステムのバスの前記少なくとも２つのチャネルへの前記加入者局のアクセスが解除された後、任意の長さを有するメッセージを前記第２のバスシステムの当該チャネルを介して送信するために、任意の期間の間、当該チャネルへのアクセスを保持することができる。しかしながら、前記第２のバスシステムの前記少なくとも２つのチャネルを介したメッセージの長さを、前記第１のバスシステムのために規定されているメッセージの長さの２倍にほぼ等しくすることも可能である。これに代えて又はこれに加えて、前記第２のバスシステムの前記少なくとも２つのチャネルの最大占有時間を規定することも可能である。これに代えて又はこれに加えて、前記最大占有時間の後に自動的な解放を伴う固定パターンを規定することも可能である。
【0011】
前記第１のバスシステムを、ＣＡＮプロトコルに基づいてメッセージを伝送するように構成し、前記第２のバスシステムを、少なくとも２つの高周波数チャネルによってメッセージを伝送するように、かつ、前記第１のバスシステムを介した場合よりも高レートで通信するように構成することも考えられる。
【0012】
可能な場合には、前記第１のバスシステムのバスと、前記第２のバスシステムの前記少なくとも２つのチャネルとは、同一の媒体上に又はそれぞれ別個の並列の媒体上に構成されている。
【0013】
前記制御ユニットが、前記第２のバスシステムの所定のチャネルを介してメッセージを送信する前に、当該所定のチャネルが占有されているというメッセージを前記第１のバスシステムのバスを介して送信するように構成されている場合には有利である。これによって前記所定のチャネルの占有を把握することが可能となる。任意選択的に前記制御ユニットを、前記第２のバスシステムの前記所定のチャネルを介した前記メッセージの送信が終了した後、当該終了に関するメッセージを前記第１のバスシステムを介して送信するように構成することも可能である。
【0014】
前記加入者局はさらに、前記第２のバスシステムの前記少なくとも２つのチャネルの占有状態に関する情報を記憶するための記憶装置を備えることができ、前記制御ユニットは、前記第２のバスシステムの前記少なくとも２つのチャネルの現在の占有状態を監視し、当該監視に基づいて、前記記憶装置に記憶されている前記占有状態に関する情報を更新するように構成されている。
【0015】
１つの実施形態では、前記少なくとも２つのチャネルのバンドリングはフレキシブルであることができ、及び／又は、前記加入者局において、前記少なくとも２つのチャネルの、メッセージを受信するために有効な周波数の数は、さらに別の前記加入者局において受信するために有効な周波数の数とは異なっていることができる。
【0016】
有利な１つの実施形態では、前記制御ユニットは、１つの加入者局が前記第２のバスシステムの前記少なくとも２つのチャネルのうちの１つに排他的に衝突なしにアクセスするために、前記メッセージを優先度に基づいて配列するように構成されている。
【0017】
上述した加入者局は、通信システムの一部とすることができ、前記通信システムはさらに、第１のバスと、第２のバスと、少なくとも２つの加入者局とを有し、前記少なくとも２つの加入者局は、少なくとも前記第１のバスを介して互いに通信可能となるように互いに接続されている。この場合、前記少なくとも２つの加入者局の少なくとも１つは、上述した加入者局である。
【0018】
上述した課題はさらに、請求項１０に記載の高データレートのＣＡＮベースの通信方法によって解決される。前記通信方法は、第１のバスシステムを用いて通信システムの第２のバスシステムのバスへの加入者局のアクセスを、制御ユニットによって制御するステップを備え、前記第１のバスシステムは、前記通信システムの少なくとも２つの加入者局のうちの１つが当該第１のバスシステムのバス（４０）に排他的に衝突なしにアクセスできることが少なくとも一時的に保証されている通信が得られるように構成されており、前記第２のバスシステムのバスは、少なくとも２つのチャネルを有し、前記少なくとも２つのチャネルによって、前記通信システムの前記少なくとも２つの加入者局のメッセージを、それぞれ異なる別個の周波数領域において時間的に互いに独立して伝送することが可能である。
【0019】
本発明のさらなる可能な実施形態は、上述した特徴又は実施形態若しくは実施例に関して、以下に記載する特徴又は実施形態の、明示的には記載していない組み合わせも含む。この場合には当業者は、個々の態様を改善又は拡張として本発明のそれぞれの基本形に追加するであろう。
【0020】
図面以下では、本発明を、添付の図面を参照しながら、実施例に基づいてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】第１の実施例に係る通信システムの概略的なブロック回路図である。
【図2】第１の実施例に係る通信システムにおけるメッセージの送信の概略図である。
【図3】第２の実施例に係る通信システムの入力部及び出力部の構造のブロック回路図である。
【図4】第２の実施例に係る通信システムにおけるメッセージの送信の概略図である。
【図5】第３の実施例に係る通信システムにおけるメッセージの送信の概略図である。
【0022】
図面では、同一の、又は、同等の機能を有する要素には、別段の指示がない限り、同一の参照符号が付されている。
【発明を実施するための形態】
【0024】
図１において通信システム１は、複数の加入者局１０，２０，３０を有し、これらの加入者局１０，２０，３０は、第１のバス４０と、場合によっては第２のバス５０とにそれぞれ接続されている。第１のバス４０を介して、信号の形態のメッセージ４１，４２，４３を個々の加入者局１０，２０，３０間で伝送することが可能である。第２のバス５０を介して、信号の形態のメッセージ５１，５３を個々の加入者局１０，３０間で伝送することが可能である。加入者局１０，２０，３０は、例えば自動車の制御装置又は表示装置とすることができる。
【0025】
第１のバス４０は、複数の加入者局１０，２０，３０と一緒に１つの第１のバスシステムを形成する。第１のバスシステムは、例えばＣＡＮバスシステム、ＣＡＮ−ＦＤバスシステム等とすることができる。全般的に、本実施例における第１のバスシステムは、加入者局１０，２０，３０のうちの１つが第１のバス４０に排他的に衝突なしにアクセスできることが少なくとも一時的に保証されている通信が得られるように構成されている。
【0026】
第２のバス５０は、複数の加入者局１０，３０と一緒に１つの第２のバスシステムを形成する。第２のバスシステムを用いると、第１のバスシステムを用いた場合よりも高レートのデータ形式でメッセージ５１，５３を伝送することが可能である。
【0027】
図１に示されているように加入者局１０は、通信制御装置１１と、記憶装置１３を備える制御ユニット１２と、送受信装置１４とを有する。これに対して加入者局２０は、通信制御装置１１と送受信装置２４とを有する。加入者局３０は、通信制御装置１１と、記憶装置１３と、送受信装置３４とを有する。加入者局１０，３０の制御ユニット１２及び送受信装置１４，３４は、図１には図示されていなくとも第１のバス４０及び第２のバス５０にそれぞれ直接的に接続されている。加入者局２０の送受信装置２４は、図１には図示されていなくとも第１のバス４０に直接的に接続されている。
【0028】
通信制御装置１１はそれぞれ、各加入者局１０，２０，３０と、第１のバス４０に接続された複数の加入者局のうちの他の１つの加入者局１０，２０，３０との、第１のバス４０を介した通信を制御するために使用される。このために通信制御装置１１は、通信システム１の少なくとも１つの他の加入者局への／からの少なくとも１つのメッセージ４１，５１又は４３，５３を作成する又は読み取ることができる。この場合、通信制御装置１１は、従来のＣＡＮコントローラのように構成することができる。
【0029】
制御ユニット１２は、加入者局１０と、第２のバス５０に接続された複数の加入者局１０，３０のうちの他の１つの加入者局３０，１０との、第２のバス５０を介した通信を制御することができる。記憶装置１３には、第２のバス５０の占有に関するデータを記憶することができる。制御ユニット１２の機能は送受信装置３４にも組み込まれており、従って、送受信装置３４もまた制御ユニットである。
【0030】
送受信装置１４，２４，３４は、第１のバス４０を介して、加入者局１０，２０，３０のうちの１つによって作成されたメッセージ４１，４２，４３を別の加入者局１０，２０，３０に送信すること、又は、別の加入者局１０，２０，３０のうちの１つによって送信されたメッセージを受信することが可能である。送受信装置１４，２４は、その送受信機能に関して従来のＣＡＮトランシーバのように構成することができる。送受信装置３４は、制御ユニット１２と同様にしてさらに第２のバス５０を介して、加入者局３０によって作成されたメッセージ５３を別の加入者局１０に送信すること、又は、別の加入者局１０，２０のうちの１つによって送信されたメッセージ４１，４２，４３，５１を受信することが可能である。記憶装置１３は、上述したように構成することができる。
【0031】
２つの加入者局１０，３０を用いることにより、ロバストな構成を実現することが可能となり、ひいてはＣＡＮ−ＦＤよりも高データレートでのメッセージ５１，５３の伝送を実現することも可能となる。これに対して加入者局２０は、その送信機能に関しても受信機能に関しても従来のＣＡＮ加入者局に相当し、ＣＡＮプロトコルに基づいてメッセージ４２を伝送する。
【0032】
制御ユニット１２及び送受信装置３４は、第２のバス５０のためのアービトレーションを第１のバス４０を介して実施するために、第２のバス５０の所定のチャネルへのアクセスに関する占有情報を検出するために使用される。
【0033】
このために使用される伝送方法は、第２のバス５０上における高周波数領域（ＨＦ）にある複数の可能な伝送周波数を有する高レートの伝送システムと、第１のバス４０上におけるＣＡＮシステムとを組み合わせている。ＣＡＮシステムは、第２のバス５０のチャネルアクセスを制御するために使用される。接続構成として２つのバス４０，５０のために並列のバス構造が採用され、バス５０へのアクセスは、追加的なアクセスメカニズムによる通常のＣＡＮアービトレーションを介してＣＡＮベースで実施され、このことは以下で説明される。
【0034】
従って、第１のバス４０上におけるＣＡＮシステムと、第２のバス５０上における複数の搬送波又はチャネルＫ１，Ｋ２等を有するＨＦシステムとが並列に動作され、この場合には、両方のバス４０，５０を同一の媒体上に又はそれぞれ別個の並列の媒体上に構成することが可能である。
【0035】
図２は、時間ｔ軸上における周波数Ｆを示す線図において、ＨＦ領域がＮＨＦ個の搬送波に分割されており、チャネル番号Ｋ１，Ｋ２，・・・ＫＮＨＦによって参照されていることを示す。ＨＦ媒体を第２のバス５０に割り当てるために、全ての加入者局１０，３０がＣＡＮ媒体上、すなわち、第１のバス４０上におけるメッセージ４１，４２，４３を監視して、それぞれのチャネルＫ１，Ｋ２，・・・ＫＮＨＦに関するステータスを記憶装置１３に保存することが前提とされる。従って、それぞれのチャネルＫ１，Ｋ２，・・・ＫＮＨＦごとに、占有されている状態（Ｂ）又は空き状態（Ｆ）がリスト又はテーブルに保存される。
【0036】
加入者局１０，３０が、それぞれＣＡＮマトリクスに従って固定のＣＡＮ識別子（ＩＤ）Ｎ１，Ｎ２，・・・を有するメッセージ５１，５３を送信しようとした場合、この加入者局１０，３０は、チャネル状態テーブルから空きのチャネル、例えばチャネルＫ５又はＫ２を選択し、第１のバス４０によって実現されるＣＡＮチャネル上においてアービトレーションを開始する。
【0037】
図２では例として、アービトレーションに勝利したチャネルＫ５に関して、識別子Ｎ１を有するメッセージ５１のアービトレーションが図示されている。バス４０上におけるメッセージＮ１（Ｋ５，Ｂ）である、対応するメッセージ４１のデータ部分において、チャネルＫ５のチャネル占有が通知される。この場合には２つのメッセージ種類が存在しており、すなわち、図２に図示されているようにそれぞれチャネル／搬送波番号が付された占有と解放とが存在する。アービトレーションに勝利した識別子Ｎ１を有するメッセージ５１だけが、これに対応する加入者局１０，３０によっても送信可能となるので、これによってチャネルＫ５は、全ての加入者局１０，３０の占有テーブルにおいて「占有されている状態」として更新される。これによって図２に図示されているように、識別子Ｎ１を有するメッセージ５１をチャネルＫ５上で伝送することが可能となる。
【0038】
メッセージ５１の動的な長さを実現可能とするために、バス４０によって実現されるＣＡＮチャネルはすぐに再び空き状態になり、チャネルＫ５上における送信を任意の長さで継続することが可能となる。識別子Ｎ１を有するメッセージ５１が完全に送信完了されるとすぐに、識別子Ｎ１を有するこのメッセージ５１が終端される。チャネルＫ５はさらに、バス４０によって実現されるＣＡＮチャネル上におけるメッセージＮ１（Ｋ５，Ｆ）の形態のメッセージ４１として空き通知を送信することよって実施される。メッセージＮ１（Ｋ５，Ｆ）の形態のこの空き通知は、アービトレーションを経て、メッセージＮ１（Ｎ５，Ｆ）のデータ部分において、Ｋ５のチャネル占有が今や空き状態であるとして通知される。アービトレーションが機能しない場合には、メッセージＮ１（Ｋ５，Ｆ）は待機しなければならない。
【0039】
同様にして、チャネルＫ２上における識別子Ｎ３を有するメッセージ５３の送信が実施される。
【0040】
それぞれの加入者局１０，３０は、識別子Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３・・・を有する１つのメッセージ５１，５３に対して１つのチャネルＫ１，Ｋ２，・・・だけを割り当てることができ、そしてこのチャネルをまた後で再び解放しなければならない。全ての加入者局１０，３０は、第１のバス４０上におけるアービトレーション及びメッセージ４１，４２，４３を監視し、アービトレーション後に占有情報を更新する。ＣＡＮ制御チャネルである第１のバス４０の過負荷は排除されている。なぜなら、全てのチャネルＫ１，Ｋ２，・・・ＫＮＨＦが占有されている場合には空きメッセージだけしか許可されていないからである。他の全ての場合には、アービトレーションが、チャネルＫ１，Ｋ２，・・・ＫＮＨＦのうちの１つの新たな占有を、常に最も高い優先度を有するメッセージを用いて発信する。このために、ＣＡＮメッセージ・識別子Ｎ１，Ｎ２，・・・を適合させることによって優先行動を変更することができ、場合によっては占有されている状態（Ｂ）又は空き状態（Ｆ）のステータスの分だけ拡張することができる。
【0041】
従って、通信システム１では、高データレートのＣＡＮベースの通信方法が実施され、この通信方法においては、加入者局１０の通信制御装置１１によって例えば加入者局３０に対してメッセージ５１が作成され、それと同時に又はそれに続いて、第２のバスシステム５０の所定のチャネルＫ１，Ｋ２，・・・ＫＮＨＦへのアクセスに関する占有情報Ｂ，Ｆが、第１のバスシステム４０を介したアービトレーションの実施によって検出され、アービトレーションがポジティブに完了した場合に、通信制御装置１１によって作成されたメッセージが、第２のバス５０の所定のチャネルを介して加入者局３０に送信される。
【0042】
第１の実施例の修正形態によれば、第２のバス５０の全てのＮＨＦ個のチャネルの占有中及び解放中に平均して全ての必要とされる２ＮＨＦ個のメッセージ４１，４２，４３を第１のバス４０上で送信できるようにするために、第２のバス５０上におけるメッセージ５１，５３は、第１のバス４０上におけるメッセージ４１，４２，４３の約２倍の長さを有することができる。これによって、高い帯域幅利用効率を達成することができる。
【0043】
第１の実施例のさらに別の修正形態によれば、一般的に最大占有時間ＴＢｍａｘを規定することができ、これによってＨＦチャネルの全ての占有状態を確実に把握するために、新しい加入者局１０，３０は、この最大占有時間だけを待機すればよくなる。図２では、最大占有時間ＴＢｍａｘは、メッセージＮ１又はＮ３の長さに一致し得る。任意選択的にＴＢｍａｘよりも長い占有も可能にするために、占有中に占有の延長を「示す」ことができる。ただし、この場合には、最大占有時間ＴＢｍａｘ内に占有通知によって改めてアービトレーションを実施しなければならない。
【0044】
第１の実施例の上記の修正形態の場合には、解放メッセージを送信する必要なしにＴＢｍａｘ後に自動的な解放を伴う固定のパターンを使用することも可能である。この場合には、長いメッセージをセグメント化によって処理することが可能である。
【0045】
第１の実施例のさらにまた別の修正形態によれば、チャネルＫ１，Ｋ２，・・・ＫＮＨＦのうちの１つの上で送信しようとする、既にアービトレーション中にある加入者局１０，３０は、他の加入者局３０，１０によるチャネル利用が本当に行われないことを保証するために、自身のアービトレーションフェーズ中にこのチャネルを監視することができる。これによって、記憶装置１３における場合によってエラーを含み得るチャネル占有エントリを保護することができる。他の加入者局３０，１０によるチャネル占有、ひいてはチャネル利用が確認されると、エラーフレームの送信（エラーバースト）によってこのメッセージをアービトレーション後にもなお無効であるとして宣言することができる。
【0046】
第１の実施例のさらにまた別の修正形態によれば、送受信装置１４，３４及び／又は制御ユニット１２において、それぞれ異なる数の有効な周波数を有する受信器が使用される。これによって加入者局１０，３０は、動作中により少ない数のチャネルＫ１，Ｋ２，・・・ＫＮＨＦだけを監視すればよくなる。これによって記憶装置１３のメモリ消費量が少なくなり、加入者局１０，３０によるメッセージの送受信がより高速になる。
【0047】
第１の実施例のさらにまた別の修正形態によれば、チャネルＫ１，Ｋ２，・・・ＫＮＨＦの動的な帯域幅、すなわち、フレキシブルなバンドリングが使用される。これによって通信システム１をその時々の用途にフレキシブルに適合させることが可能となる。
【0049】
図３によれば、バス４０，５０に外部のスプリッタ６０が接続されている。これによってバス４０，５０の２つのライン出力部は、図３のスプリッタ６０の右側に示されているようにスプリッタ６０によって共通の１つのバスラインに統合されている。スプリッタ６０は、第１のバス４０の周波数を通過させるローパスと、第２のバス５０の周波数を通過させるハイパスとを組み合わせたものとして構成することができる。
【0050】
こうすることによって１つの製品に対して複数の用途の可能性が生まれ、そうすると、この製品は、バス４０，５０の２つの方法を別個に実施することが可能となる。しかしながら、この製品において、用途に応じて、２つのシステムが共に又は別個に、独立した通信ネットワークとして動作してもよい。共に動作する場合には、バス４０，５０のためのそれぞれ別個のラインによって動作して、ＣＡＮバスを介したアクセスだけを制御する可能性、又は、外部のスプリッタ６０によって両方のライン出力部をバス４０，５０のための共通の１つのバスラインに統合する可能性がもたらされる。
【0051】
図４は、第３の実施例に係る通信システムにおけるメッセージの伝送を示す。本実施例に係る通信システムも、第１の実施例において図１に関連して説明したものと同様に構成されている。従って、本実施例に係る通信システムにおいてもメッセージ４１，４２，４３が第１のバス４０上で伝送され、さらに別の方法に基づいてメッセージ５１，５３が第２のバス５０上で伝送される。第２のバス５０は、第１のバス４０に対して並列に別個のラインとして構成されている。第２のバス５０上においてはさらに、第２の通信方法及び変調方法が広帯域領域において使用される。
【0052】
本実施例に係る通信システムにおいても、２つの独立したバス４０，５０上における調整された形態での伝送は、第１のバス４０、例えばＣＡＮバスがアービトレーションを含む媒体アクセスのために利用されるように、かつ、第２のバス５０上における通信が第１のバス４０を介して調整されるように、構成されている。このことは、本実施例の場合には、図４に図示されているように同じ時間窓が使用されるが、これらの時間窓がさらに時間的にオフセットされて配置されている形態で実施される。
【0053】
これによって第２のバス５０上におけるメッセージ５１，５３による通信を、有利には第１のバス４０上におけるアービトレーションの完了後に開始することが可能となる。
【0054】
図５は、第４の実施例に係る通信システムにおけるメッセージの伝送を示す。本実施例に係る通信システムも、第１の実施例において図１に関連して説明したものと同様に構成されている。従って、本実施例に係る通信システムにおいてもメッセージ４１，４２，４３が第１のバス４０上で伝送され、さらに別の方法に基づいてメッセージ５１，５３が第２のバス５０上で伝送される。第２のバス５０は、第１のバス４０に対して並列に第１のバス４０と共通の１つのラインにおいて構成されている。第２のバス５０上においてはさらに、第２の通信方法及び変調方法が広帯域領域において使用される。
【0055】
１つのバスライン上でそれぞれ異なる変調方法によって低周波数領域（ＣＡＮ）と高周波数領域（高データレートによるロバストな伝送）とにおいて通信が行われる先行する実施例の場合のように、ＣＡＮアービトレーションによる２つの方法の調整された構成を、それぞれ別個のバスラインを利用した場合と同様にして実施することができる。
【0056】
図５に示されているように、ここでも周波数領域におけるバス４０，５０の２つの方法の実質的な分離が実施される。第２のバス５０上における伝送は、第１のバス４０上における伝送よりも高い周波数で実施される。それと同時に、第１のバス４０上におけるアービトレーションを介した媒体アクセスと、メッセージ４１，４２，４３の長さとが、図４に示されているように調整される。ここでも時間オフセットを利用することができるが、必ずしも必須ではない。
【0057】
ただし、バス４０，５０をただ１つのライン上に実現する場合には、図５の個々の通信方法は、原則的に周波数領域において互いに重畳しないように構成されている。
【0058】
通信システム１と、加入者局１０，２０，３０と、バス４０，５０と、本方法との上述した全ての構成は、個々に又は全ての可能な組み合わせにおいて使用することができる。特に、上述した実施例の全ての特徴を任意に組み合わせることができる。さらには、特に以下の変更が考えられる。
【0059】
各実施例に係るバス４０を有する上述した第１のバスシステムは、ＣＡＮプロトコルをベースにしたバスシステムに基づいて記載されている。しかしながら、各実施例に係る第１のバスシステムを、別の種類の通信ネットワークとすることも可能である。ただし、通信システム１の第１のバスシステムにおいて、少なくとも所定の期間の間、１つの加入者局１０，２０，３０が共通の１つのチャネルに排他的に衝突なしにアクセスできることが保証されることを、必ずしも必須ではないが前提とすることが有利である。
【0060】
２つ以上のバス５０を、第１のバス４０に対して並列に動作させることも可能である。通信制御装置１１、記憶装置１２、及び送受信装置１３は、これに相応して構成すべきである。システムが複数ある場合には、図３のスプリッタ回路によって個々の部分システムだけを組み合わせて、別個のバス４０，５０を考慮することが可能である。
【0061】
加入者局１０，２０，３０の数は、任意に選択することが可能である。通信システム１において部分加入者局１０，３０だけを設けることも可能である。
【0062】
本明細書に記載された、従来のＣＡＮトランシーバの機能を上回る機能を、通信制御装置１１によって構成すること、又は、別個のトランシーバによって構成することも可能である。これにより、ＣＡＮからＣＡＮ−ＦＤを経て、追加的な高レートの動作モードを有する新しい製品への移行が支援される。
【0063】
第２のバス５０のチャネル上における伝送のために、複数の伝送形式を利用することが可能である。例えば搬送波ベースの伝送を使用することができ、この場合には、直角位相振幅変調方式（ＱＡＭ）の変調シンボルが搬送波周波数に変調される。搬送波の変調は、適切なサンプリングが使用される場合にはデジタル領域において直接的に実施することも可能である。
【0064】
パルス振幅変調方式（ＰＡＭ）の他に、直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ）を、第２のバス５０としての１つ（又は複数の）追加的なシステムのために可能な構成として使用することができる。このために、伝送すべきデータが複数の搬送波のシンボルにマッピングされ、ＯＦＤＭシンボルの個々の周波数に割り当てられる。
【0065】
追加的な動作変形例として、第２のバス５０上における高レートの伝送モードを、相手側の通信制御装置１１又は制御ユニット１２又は送受信装置３４が全ての従前のＣＡＮモード、特にＣＡＮ−ＦＤ、パーシャルネットワーキング等を制圧するような形態で実施することができる。
【0066】
第２のバス５０を介した高レートの伝送モードは、従前のＣＡＮモード、特に、ＣＡＮ−ＦＤ、パーシャルネットワーキング等と共存して動作することができるように実施される。
【0067】
通信制御装置１１又は制御ユニット１２又は送受信装置３４への機能の分割を、複数のモジュールへ分散させて実現することも可能である。これによって、従前のＣＡＮコントローラ及びＣＡＮトランシーバに相当する同様の可能な構成が得られるように努力がなされる。複数のモジュールを接続するために、アナログインタフェースもデジタルインタフェースも使用可能である。
【0068】
第１のバス４０のためのＣＡＮ通信経路は、通常、通信制御装置１１によるＣＡＮコントローラの他に、送受信装置１４，２４，３４によるＣＡＮトランシーバと、コモンモードチョーク（ＣＭＣ）も含む。これらのコンポーネントは、１つには図３の左側に示されているようにシステム側に設けることができるか、又は、外部側で考慮するスプリッタ６０に組み込むことができる。