特許 7121041 車両ネットワーク内のマスター及びクライアントの時刻関数を検証するための方法、コンピューター読取可能な媒体、システム、及び、このシステムを有する車両

(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】

(24)【登録日】2022-08-08

(45)【発行日】2022-08-17

(54)【発明の名称】車両ネットワーク内のマスター及びクライアントの時刻関数を検証するための方法、コンピューター読取可能な媒体、システム、及び、このシステムを有する車両

(51)【国際特許分類】

   H04L 7/00 20060101AFI20220809BHJP

【ＦＩ】

H04L7/00 990

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019554607

(86)(22)【出願日】2018-06-08

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-08-27

(86)【国際出願番号】 EP2018065159

(87)【国際公開番号】W WO2019001929

(87)【国際公開日】2019-01-03

【審査請求日】2020-12-11

(31)【優先権主張番号】102017210895.9

(32)【優先日】2017-06-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】398037767

【氏名又は名称】バイエリシエ・モトーレンウエルケ・アクチエンゲゼルシヤフト

(74)【代理人】

【識別番号】100069556

【弁理士】

【氏名又は名称】江崎 光史

(74)【代理人】

【識別番号】100111486

【弁理士】

【氏名又は名称】鍛冶澤 實

(74)【代理人】

【識別番号】100191835

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 真介

(72)【発明者】

【氏名】トゥルナー・マックス

(72)【発明者】

【氏名】マイアー・アレクサンダー

(72)【発明者】

【氏名】ボーゲンベルガー・フローリアン

(72)【発明者】

【氏名】フドレテンヤク・エミリー

【審査官】吉江 一明

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００９／０１８４８７１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－０２７４３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／００２９６３３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２４４４７７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００６３９７１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１２２７５５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｌ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両のネットワーク内で時刻関数を検証するための方法であって、以下のこと：
時刻情報を同期するために、第１クライアントが第１通信回線を介してマスターに接続され、前記第１クライアントのローカルなクロックにより、前記マスターのＳｙｎｃメッセージの受信時刻を測定すること；
前記Ｓｙｎｃメッセージの送信時刻を含む前記マスターのフォローアップメッセージを、前記第１通信回線を介して前記第１クライアントにより受信すること；
前記マスターのさらに別のＳｙｎｃメッセージの受信時刻を前記第１クライアントの前記クロックにより測定すること；
前記さらに別のＳｙｎｃメッセージの送信時刻を含む、前記マスターのさらに別のフォローアップメッセージを、前記第１通信回線を介して前記第１クライアントにより受信すること；
前記第１クライアントにより前記第１クライアントと前記マスターとの間の遅延を特定すること；
前記Ｓｙｎｃメッセージの前記受信時刻、前記さらに別のＳｙｎｃメッセージの前記受信時刻、前記フォローアップメッセージの前記送信時刻、前記さらに別のフォローアップメッセージの前記送信時刻、及び前記第１クライアントにより特定された前記第１クライアントと前記マスターとの間の前記遅延とに基づいて、前記第１クライアントにおいて測定されたローカルな時刻を前記マスターとの同期時刻に写像する、前記第１クライアントの時刻関数を決定すること；
前記第１クライアントの前記時刻関数を用いて、前記第１クライアントから前記マスターへのパス遅延要求メッセージの同期送信時刻を割り出すこと；
前記マスターからのパス遅延応答メッセージの同期受信時刻を、前記第１クライアントの前記時刻関数を用いて割り出すこと；
前記パス遅延要求メッセージの同期受信時刻、及び、前記パス遅延応答メッセージの同期送信時刻が含まれる、前記マスターからのパス遅延応答フォローアップメッセージを、前記第１クライアントにより受信すること；及び、
前記第１クライアントにおける前記パス遅延要求メッセージの前記同期送信時刻、前記第１クライアントにおける前記パス遅延応答メッセージの前記同期受信時刻、前記マスターにおける前記パス遅延要求メッセージの前記同期受信時刻、前記マスターにおける前記パス遅延応答メッセージの前記同期送信時刻、及び、前記第１クライアントと前記マスターとの間の前記遅延に対して前記同期時刻を特定するときに生じ得る偏差を考慮した上限としての所与の最大遅延に基づいて、前記マスターにおけるローカルな時刻を前記第１クライアントに配信される同期時刻に写像する、前記マスターの時刻関数を検証すること、
が含まれている、方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法であってさらに以下のこと：
第２クライアントと第２クライアントに属するマスターとの間の以下の時刻情報：
パス遅延要求メッセージの同期送信時刻；
パス遅延応答メッセージの同期受信時刻；
パス遅延要求メッセージの同期受信時刻；及び
パス遅延応答メッセージの同期送信時刻；
を含む、前記第２クライアントの検証問い合わせメッセージを、第２通信回線を介して前記第１クライアントにより受信すること；
所与のネットワークトポロジーに基づいて、前記第２クライアントと前記第２クライアントに属する前記マスターとの間の最大遅延を、前記第１クライアントにより特定すること；及び、
前記第２クライアントと前記第２クライアントに属する前記マスターとの間の、前記パス遅延要求メッセージの前記同期送信時刻、前記パス遅延応答メッセージの前記同期受信時刻、前記パス遅延要求メッセージの前記同期受信時刻、前記パス遅延応答メッセージの前記同期送信時刻、及び、前記第２クライアントと前記第２クライアントに属する前記マスターとの間の前記特定された最大遅延に基づいて、前記第２クライアントに属する前記マスターの時刻関数を検証すること、
を含む、方法。

【請求項3】

請求項２に記載の方法であって、さらに以下のこと：
前記マスター及び／又は前記第２クライアントに属する前記マスターの前記時刻関数の検証の結果を、一つ又は複数の安全性関連の機能に前記第１クライアントにより伝達すること；及び／又は、
前記時刻関数の検証の結果を用いて、一つ又は複数の安全性関連の前記機能を実行すること、
を含む、方法。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載の方法であって、さらに以下のこと：
前記マスターの一つのＳｙｎｃメッセージの同期受信時刻を、前記第１クライアントの前記時刻関数を用いて前記第１クライアントにより予測すること；
前記一つのＳｙｎｃメッセージの送信時刻を含む前記マスターのフォローアップメッセージを、前記第１通信回線を介して前記第１クライアントにより受信すること；
前記第１クライアントの前記時刻関数を検証することであって、前記第１クライアントの前記時刻関数の検証には、以下のこと：
前記一つのＳｙｎｃメッセージの前記予測された同期受信時刻から、前記第１クライアントと前記マスターとの間の前記所与の最大遅延を引くと、前記フォローアップメッセージに含まれている前記マスターの前記送信時刻の前後の所与の時間幅領域内に存在する或る値になるかどうかを特定すること；及び、
前記一つのＳｙｎｃメッセージの前記予測された同期受信時刻から前記第１クライアントと前記マスターとの間の前記所与の最大遅延を引いて得られる前記値が前記所与の時間幅領域内にある場合には、前記第１クライアントの前記時刻関数が妥当であると特定されること；
その値が前記所与の時間幅領域内にない場合には、前記第１クライアントの前記時刻関数が妥当ではないと特定されること；及び、
前記Ｓｙｎｃメッセージの前記受信時刻、前記さらに別のＳｙｎｃメッセージの前記受信時刻、前記フォローアップメッセージの前記送信時刻、及び、前記さらに別のフォローアップメッセージの前記送信時刻に基づいて前記第１クライアントの前記時刻関数を更新すること、
が含まれている、
方法。

【請求項5】

請求項２または３に記載の方法であって、さらに以下のこと：
前記第２クライアントのさらに別の検証問い合わせメッセージを、前記第２通信回線を介して受信することであって、前記さらに別の検証問い合わせメッセージには、前記第２クライアントと前記第２クライアントに属する前記マスターとの間の以下の時刻情報：
前記第２クライアントと前記第２クライアントに属する前記マスターとの間の、前記第２クライアントの前記時刻関数を用いた前記第２クライアントによる、一つのＳｙｎｃメッセージの予測受信時刻；
前記第２クライアントに属する前記マスターにおける、前記第２クライアントと前記第２クライアントに属する前記マスターとの間の前記一つのＳｙｎｃメッセージの同期送信時刻；
が含まれている、前記第２クライアントの前記さらに別の検証問い合わせメッセージを、前記第２通信回線を介して受信すること；
前記第２クライアントの前記時刻関数を前記第１クライアントにより検証することであって、前記第２クライアントの前記時刻関数の検証には以下のこと：
前記第２クライアントの前記一つのＳｙｎｃメッセージの前記予測された受信時刻から、前記第２クライアントと前記第２クライアントに属する前記マスターとの間の前記最大遅延を引くと、前記第２クライアントに属する前記マスターの前記一つのＳｙｎｃメッセージの前記同期送信時刻の前後の所与の時間幅領域内に存在する或る値になるかどうかを特定すること；及び、
前記一つのＳｙｎｃメッセージの前記予測された同期受信時刻から前記第２クライアントと前記第２クライアントに属する前記マスターとの間の前記最大遅延を引いて得られる前記値が所与の時間幅領域内にある場合には、前記第２クライアントの前記時刻関数が妥当であると特定されること；
その値が前記所与の時間幅領域内にない場合には、前記第２クライアントの前記時刻関数が妥当ではないと特定されること；及び、
前記第２クライアントの前記時刻関数の検証の結果を、前記第１クライアントにより一つ又は複数の安全性関連の機能に伝達すること、
が含まれている、
方法。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一項に記載の方法であって、同期時刻の検証に以下のこと：
前記パス遅延要求メッセージの前記同期送信時刻が、前記所与の最大遅延を加えると、前記パス遅延要求メッセージの前記同期受信時刻の前後の所与の時間幅領域内に存在する第１の値になるかどうかを特定すること；
前記パス遅延応答メッセージの同期送信時刻が、前記所与の最大遅延を加えると、前記パス遅延応答メッセージの前記同期受信時刻の前後の前記所与の時間幅領域内に存在する第２の値になるかどうかを特定すること；及び、
前記第１の値及び前記第２の値が前記それぞれの時間幅領域内にある場合には、前記マスターの前記時刻関数が妥当であると特定されること；
前記第１の値及び／又は前記第２の値が前記それぞれの時間幅領域内にない場合には、前記マスターの前記時刻関数が妥当ではないと特定されること、
が含まれている、方法。

【請求項7】

請求項２，３または５に記載の方法であって、
前記ネットワークはＥｔｈｅｒｎｅｔネットワークであり、及び／又は、前記第２クライアントはクライアント又はブリッジであり、及び／又は、前記マスターはグランドマスター又はサブマスターである、方法。

【請求項8】

車両のネットワーク内のマスターの時刻関数を検証するための、コンピューター読取可能な媒体であって、コンピューター又は制御機器上で実行された場合に請求項１から７のいずれか一項に記載の方法を実行する命令が含まれているコンピューター読取可能な媒体。

【請求項9】

車両のネットワーク内のマスターの時刻関数を検証するためのシステムであって、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法を実行するよう構成されているシステム。

【請求項10】

請求項９に記載の、車両のネットワーク内のマスターの時刻関数を検証するためのシステムを含む車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両ネットワーク内のマスター及びクライアントの時刻関数を検証する方法に関する。本発明はさらに、車両ネットワーク内のマスター及びクライアントの時刻関数を検証するためのコンピューター読取可能な媒体、システム、ならびにこのシステムを持つ車両に関する。

【0002】

従来技術より、ネットワーク内で時刻同期するための標準化されたさまざまな方法が知られている。例えばＰＴＰ（高精度時間プロトコル）は、時刻同期方法を記述しており、例えばＩＥＥＥ１５８８及びＩＥＥＥ８０２．１ＡＳにおいて標準化されている。ＰＴＰでは、時刻同期のためのメッセージが送信側から受信側に一方向に伝達される。送信側には、時刻同期のためのメッセージが受信側において正しく受信されて処理されたかどうかという情報はない。そのため、既知の時刻同期方法では、ＩＳＯ ２６２６２が定める機能安全という意味でのシステム全体の正しい機能態様を達成することができない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

そのため本発明の課題は、車両ネットワーク内の時刻関数の検証を効率的に改善することである。

【課題を解決するための手段】

【0004】

この課題は独立請求項の特徴により解決される。本発明の有利な実施形態及び発展形は、従属請求項から理解できる。

【0005】

本発明の第１の態様は、車両ネットワーク内の時刻関数を検証するための方法である。ネットワークは、ＣＡＮ、ＦｌｅｘＲａｙ、および／またはＥｔｈｅｒｎｅｔとすることができる。時刻関数には時刻写像（時刻マッピング）（Ｚｅｉｔａｂｂｉｌｄｕｎｇ）を含むことができ、時刻写像は、測定された時刻を同期時刻に変換する、もしくは、測定された時刻を同期時刻に写像する（対応させる）ものである。車両とは、例えば自動車又はオートバイといった陸上車両とすることができる。本方法には、時刻情報を同期するために、マスターのＳｙｎｃメッセージの受信時刻を第１クライアントにより割り出すことが含まれており、第１クライアントは、以下、バリデータとも呼ばれ、第１通信回線を介してマスターと接続されている。マスターは、第１通信回線を介して第１クライアントに接続されている、ネットワークの機器又はコンポーネントとすることができる。マスターはグランドマスター、つまりマスターの階層においてルート要素（Ｗｕｒｚｅｌｅｌｅｍｅｎｔ）に相当するマスター、又は、サブマスター、つまりマスターの階層においてルート要素の下に位置しているマスター、とすることができる。例えばネットワークのブリッジは、サブマスターとすることができる。第１通信回線は、例えばＰＴＰ（高精度時間プロトコル）とすることができる。Ｓｙｎｃメッセージは望ましくは、周期的及び／又はイベント駆動的にマスターからクライアントへ、例えば第１クライアントへ伝達されるメッセージである。本方法にはさらに、マスターのフォローアップメッセージを、第１通信回線を介して第１クライアントにより受信することが含まれており、ここでフォローアップメッセージにはマスターにおけるＳｙｎｃメッセージの送信時刻が含まれている。フォローアップメッセージは、望ましくはマスターのＳｙｎｃメッセージに続いてマスターから第１クライアントへ伝達されるメッセージである。代替的に、一つのステップのみを持つ方法においては、Ｓｙｎｃメッセージとフォローアップメッセージとを一つの共通のメッセージ内にまとめることができる。

【0006】

本方法には、さらに別のマスターのＳｙｎｃメッセージの受信時刻を第１クライアントにより割り出すこと、さらに別のマスターのフォローアップメッセージを、第１通信回線を介して第１クライアントにより受信すること、が含まれており、さらに別のフォローアップメッセージにはさらに別のＳｙｎｃメッセージの送信時刻が含まれている。本方法では、Ｓｙｎｃメッセージの受信時刻、さらに別のＳｙｎｃメッセージの受信時刻、フォローアップメッセージの送信時刻、及びさらに別のフォローアップメッセージの送信時刻に基づいて、第１クライアントの時刻関数が決定（ｂｅｓｔｉｍｍｅｎ）される。第１クライアントの時刻関数により、第１クライアントの測定時刻を、同期時刻に写す（マッピングする）（対応させる）ことができる。一般的に、ネットワークの機器の時刻関数により、機器において測定された時刻を、ネットワークの同期時刻に写す（対応させる）ことができる。時刻とは、例えばメッセージの送信時刻又は受信時刻とすることができる。

【0007】

本方法にはさらに、第１クライアントからマスターへのパス遅延要求メッセージの同期送信時刻を、クライアントの時刻関数を用いて割り出すこと、マスターからのパス遅延応答メッセージの同期受信時刻を、クライアントの時刻関数を用いて割り出すこと、及び、マスターからのパス遅延応答フォローアップメッセージを第１クライアントにより受信すること、が含まれており、パス遅延応答フォローアップメッセージは、パス遅延要求メッセージの同期受信時刻及びパス遅延応答メッセージの同期送信時刻を含んでいる。本方法にはさらに、第１クライアントにおけるパス遅延要求メッセージの同期送信時刻、第１クライアントにおけるパス遅延応答メッセージの同期受信時刻、マスターにおけるパス遅延要求メッセージの同期受信時刻、マスターにおけるパス遅延応答メッセージの同期送信時刻、及び、第１クライアントとマスターとの間の所与の最大遅延、に基づいて、マスターの時刻関数を検証することが含まれている。所与の最大遅延は、マスターと第１クライアントとの間ならびに第１クライアントとマスターとの間の、第１通信回線を介したメッセージの通信における遅延を含むことができる。

【0008】

有利には、第１クライアントは、第１クライアント及びマスターの、同期された送信及び受信時刻を検証することにより、マスターの時刻関数が妥当（ｖａｌｉｄｅ）であるかどうか、つまりクライアントにより特定された送信及び受信時刻が、マスターから第１クライアントに伝達された送信及び受信時刻と同じであるか、又は、少なくとも所与の時間間隔内にあるかどうかを評価することができる。最大遅延を上限として使用することにより、同期されたマスターの送信及び受信時刻をクライアントにより検証できることを確保できる。

【0009】

有利な実施形態によると本方法はさらに、以下単にクライアントとも呼ぶ第２クライアントの検証問い合わせメッセージ（Ｖａｌｉｄｉｅｒｕｎｇｓａｎｆｒａｇｅｎａｃｈｒｉｃｈｔ）を、第２通信回線を介して第１クライアントにより受信することを含むことができる。第２通信回線は望ましくは第１通信回線とは異なる通信プロトコルを使用する通信回線である。例えば第２通信回線はＳＯＭＥ／ＩＰ通信プロトコルを使用することができる。検証問い合わせメッセージは、第２クライアントと第２クライアントに属するマスターとの間の以下の時刻情報を含むことができる：パス遅延要求メッセージの同期送信時刻、パス遅延応答メッセージの同期受信時刻、パス遅延要求メッセージの同期受信時刻、及びパス遅延応答メッセージの同期送信時刻。本方法はさらに、所与のネットワークトポロジーに基づいて、第２クライアントと第２クライアントに属するマスターとの間の最大遅延を第１クライアントにより特定すること、及び、パス遅延要求メッセージの同期送信時刻、パス遅延応答メッセージの同期受信時刻、パス遅延要求メッセージの同期受信時刻、パス遅延応答メッセージの同期送信時刻、及び、特定された最大遅延に基づいて、第２クライアントに属するマスターの時刻関数を検証することを含むことができる。それにより望ましくは中央クライアント、例えば第１クライアントが、問い合わせに応じてその他のクライアント、例えば第２クライアントの時刻関数を検証することができる。それによりネットワークのクライアントは、クライアント自身及び／又はクライアントに属するマスターの時刻関数が妥当であるかどうかを常に検査することができる。また、ネットワークトポロジーを使用して検証することにより、ネットワーク内のクライアント及びマスターの位置を特定することができ、クライアント及びマスターの位置から、最大遅延を導き出すことができる。

【0010】

さらに別の有利な実施形態によると本方法はさらに、マスター及び／又は第２クライアントに属するマスターの時刻関数の検証の結果を、第１クライアントにより一つ又は複数の安全性関連の機能（関数）に伝達すること、及び／又は、時刻関数の検証の結果を用いて一つ又は複数の安全性関連の機能を実施することを含むことができる。それにより、妥当な時刻情報について安全性関連の機能を実行することができる。それにより例えば安全性関連の機能が、センサーデータを融合するための機能（関数）である場合、その安全性関連の機能は、センサーデータの時刻情報が妥当であることを確保できる。

【0011】

さらに別の有利な実施形態によると本方法は、第１クライアントの時刻関数を用いてマスターの一つのＳｙｎｃメッセージの同期受信時刻を第１クライアントにより予測すること、及び、第１クライアントの時刻関数を検証することを含むことができる。第１クライアントの時刻関数を検証することにより、一つのＳｙｎｃメッセージの予測された同期受信時刻から、第１クライアントとマスターとの間の所与の最大遅延を引くと、フォローアップメッセージ内に含まれるマスターの送信時刻の前後の所与の時間幅領域内に存在する或る値になるかどうかを特定することができる。一つのＳｙｎｃメッセージの予測された同期受信時刻から第１クライアントとマスターとの間の所与の最大遅延を引いて得られる値が所与の時間幅領域内にある場合、本方法は第１クライアントの時刻関数が妥当であると特定できる。その値が所与の時間幅領域内にない場合、本方法は第１クライアントの時刻関数が妥当ではないと特定でき、第１クライアントの時刻関数を、Ｓｙｎｃメッセージの受信時刻、さらに別のＳｙｎｃメッセージの受信時刻、フォローアップメッセージの送信時刻、及びさらに別のフォローアップメッセージの送信時刻に基づいて更新することができる。それにより第１クライアントつまりバリデータは、自身の時刻関数を効率的に検証し、必要であれば更新することができる。

【0012】

さらに別の有利な実施形態によると本方法は、第２クライアントのさらに別の検証問い合わせメッセージを、第２通信回線を介して受信することができる。第２クライアントと第２クライアントに属するマスターとの間のさらに別の検証問い合わせメッセージには、以下の時刻情報が含まれている：第２クライアントと第２クライアントに属するマスターとの間の、第２クライアントの時刻関数を用いた第２クライアントによる、一つのＳｙｎｃメッセージの予測受信時刻、及び、第２クライアントに属するマスターにおける、第２クライアントと第２クライアントに属するマスターとの間の一つのＳｙｎｃメッセージの同期送信時刻。望ましくは第２クライアントは、一つのＳｙｎｃメッセージの同期送信時刻を、第２クライアントに属するマスターのフォローアップメッセージから特定する。本方法では、第２クライアントの時刻関数を第１クライアントにより検証することができ、第２クライアントの時刻関数を検証することにより、第２クライアントの一つのＳｙｎｃメッセージの予測された受信時刻から、第２クライアントと第２クライアントに属するマスターとの間の最大遅延を引くと、第２クライアントに属するマスターの一つのＳｙｎｃメッセージの同期送信時刻前後の所与の時間幅領域内に存在する値になるかどうかが特定される。一つのＳｙｎｃメッセージの予測された同期受信時刻から第２クライアントと第２クライアントに属するマスターとの間の最大遅延を引いて得られる値が所与の時間幅領域内にある場合、本方法は第２クライアントの時刻関数が妥当であると特定できる。その値が所与の時間幅領域内にない場合、本方法は第２クライアントの時刻関数が妥当ではないと特定でき、第２クライアントの時刻関数の検証結果を、第１クライアントにより一つ又は複数の安全性関連の機能に伝達することができる。それにより第１クライアントつまりバリデータは、ネットワークのその他の任意のクライアント、例えば第２クライアントの時刻関数を効率的に検証し、その結果を例えばコンポーネントなど車両の安全性関連の機能、及び／又はセンサーデータ融合のための方法に転送することができる。

【0013】

さらに別の有利な実施形態によると、同期時刻を検証することにより、パス遅延要求メッセージの同期送信時刻が、所与の最大遅延を加えると、パス遅延要求メッセージの同期受信時刻前後の所与の時間幅領域内に存在する或る第１の値になるかどうかを特定することができ、また、パス遅延応答メッセージの同期送信時刻が、所与の最大遅延を加えると、パス遅延応答メッセージの同期受信時刻前後の所与の時間幅領域内に存在する或る第２の値になるかどうかを特定することができる。第１の値及び第２の値がそれぞれの時間幅領域内にあれば、マスターの時刻関数が妥当であると特定することができる。第１の値及び／又は第２の値がそれぞれの時間幅領域内になければ、マスターの時刻関数は妥当ではないと特定することができる。それによりマスターの時刻関数をクライアント、とりわけ第１クライアントにより効率的に検証することができる。

【0014】

さらに別の有利な実施形態によると、ネットワークはＥｔｈｅｒｎｅｔネットワークとすることができ、第２クライアントはクライアント又は望ましくはタイムアウェア（Ｔｉｍｅ－Ａｗａｒｅ）ブリッジとすること、及び／又は、マスターはグランドマスター又はサブマスターとすることができる。

【0015】

本発明のさらに別の態様は、車両ネットワーク内のマスターの時刻関数を検証するためのコンピューター読取可能な媒体であり、コンピューター読取可能な媒体には命令が含まれており、この命令がコンピューター又は制御機器上で実行された場合、上述の方法が実行される。

【0016】

本発明のさらに別の態様は、車両ネットワーク内のマスターの時刻関数を検証するためのシステムであり、このシステムは上述の方法を実行するよう構成されている。

【0017】

本発明のさらに別の態様は、車両ネットワーク内のマスターの時刻関数を検証するための上述のシステムを有する車両である。

【0018】

本発明のさらに別の特徴は、請求項、図、及び図の説明から理解できる。本明細書で挙げられた特徴及び特徴の組み合わせ、ならびに、以下の図の説明で挙げられた、及び／又は、図のみに図示された特徴及び特徴の組み合わせはすべて、それぞれ挙げられた組み合わせだけでなく、その他の組み合わせでも、又は単独でも使用可能である。

【0019】

以下、付属の図を用いて本発明の望ましい実施例を説明する。本発明のさらなる詳細、望ましい実施形態、及び発展形は、そこから理解することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】時刻関数を検証するためのシステムの例を図式的に表した図である。

【図2】時刻関数を算定するための方法の例を図式的に表した図である。

【図3】ネットワークにおける遅延を特定するための方法の例を図式的に表した図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

図１には、車両ネットワーク内で時刻関数を検証するためのシステム１００が詳細に図示されている。ネットワークは望ましくはＥｔｈｅｒｎｅｔネットワークである。図１に図示されたシステム１００の例には、グランドマスター１０２、ブリッジ１０４、バリデータ１０６、及びクライアント１０８が含まれている。バリデータ１０６はシステム１００においてブリッジ１０４のクライアントである。各クライアント及び各ブリッジは、ローカルで非同期のクロックを持つことができる。ローカルで非同期のクロックは、クライアント又はブリッジから送られるメッセージに関する正確な送信時刻、及び、クライアント又はブリッジにより受信されるメッセージに関する正確な受信時刻を割り出すことができる。各クライアント及び各ブリッジはまた、クライアントとして、ローカルで非同期の時刻Ｔの、それぞれのマスターの同期時刻ｔへの写像（マッピング）（対応付け）を実行する時刻関数を有している。

【0022】

グランドマスター１０２は、時刻（Ｕｈｒｚｅｉｔ）をグランドマスター１０２のクライアントに配信するネットワークコンポーネントである。図１ではグランドマスターはクライアントであるブリッジ１０４を有しており、グランドマスター１０２はこれに時刻（Ｕｈｒｚｅｉｔ）を配信している。グランドマスター１０２が配信する時刻（Ｕｈｒｚｅｉｔ）はｔ（Ｒ）と記すことができ、ここでＲは実際に経過した時間（ｒｅａｌ ｖｅｒｇａｎｇｅｎｅ Ｚｅｉｔ）を意味している。実際に経過した時間Ｒは、物理的に絶対とみなせる。しかしながら、実際に経過した時間Ｒはグランドマスター１０２により正確に測定することができない。この理由から、グランドマスター１０２は、実際に経過した時間Ｒそのものではなく、時間ｔ（Ｒ）、つまり実際に経過した時間Ｒに依存するある種の時刻（Ｕｈｒｚｅｉｔ）を配信する。グランドマスター１０２は、ネットワークのマスターもしくはマスターコンポーネントである。

【0023】

システム１００はブリッジ１０４を含むことができ、ブリッジ１０４はクライアント又はサブマスターとすることができる。サブマスターは、グランドマスター１０２の時刻（Ｕｈｒｚｅｉｔ）から導き出された時刻、とりわけグランドマスター１０２に同期されている時刻を、マスターのクライアントに配信するマスターである。例えばブリッジ１０４は、グランドマスター１０２のクライアントである。ブリッジ１０４はまた、例えばブリッジ１０４のクライアントのためのサブマスターとすることもできる。図１に図示されているようにブリッジ１０４は、２つのクライアント、つまりバリデータ１０６、及びクライアント１０８を有している。

【0024】

バリデータ１０６は、ネットワークのクライアント例えばクライアント１０８、又は、ブリッジ例えばブリッジ１０４が、ＰＴＰを用いて同じ時刻に同期したかどうかを、ＩＳＯ ２６２６２が定める意味において安全（英語のセーフ）に検証することができる。バリデータ１０６は望ましくはブリッジ１０４のクライアントである。バリデータ１０６は、所与のＡＳＩＬ－Ｌｅｖｅｌ（自動車安全水準）、例えばＡＳＩＬ－Ｄを備えている。そのためクライアント１０８、ブリッジ１０６、及び／又はグランドマスター１０２は所与のＡＳＩＬ－Ｌｅｖｅｌを満たす必要がない。

【0025】

バリデータ１０６はブリッジ１０４のクライアントとして、ローカルで非同期のクロックのローカルで非同期の時刻Ｔを、（サブ）マスターとしてのブリッジ１０４の同期時刻ｔに同期１１０することができる。そのためにバリデータ１０６は、時刻関数ｔ′ｖ（Ｔ）を算定することができ、時刻関数ｔ′ｖ（Ｔ）によりバリデータ１０６のローカルで、同期されていない時刻Ｔがブリッジ１０４の同期時刻ｔへ写される（マッピングされる）。

【0026】

図２には、ローカルで非同期の時刻をマスター２０４の時刻に同期するためにクライアント２０２の時刻関数ｔ′を算定するための方法２００の例が図示されている。クライアント２０２は、バリデータ１０６、クライアントとしてのブリッジ１０４、及び／又はクライアント１０８とすることができる。マスター２０４は、グランドマスター１０２及び／又はサブマスターとしてのブリッジ１０４とすることができる。

【0027】

クライアント２０２は、第１通信回線を介して、例えばＰＴＰを介して、ローカルで非同期の時刻Ｔをマスター２０４に同期させることができる。詳細には、クライアント２０２がマスター２０４のＳｙｎｃメッセージ２０６を受信し、マスターのＳｙｎｃメッセージの受信時刻Ｔ２を割り出すことができる。クライアント２０２はまた、マスターのフォローアップメッセージを受信することができ（不図示）、フォローアップメッセージには、マスターにおけるＳｙｎｃメッセージの送信時刻ｔ１が含まれている。フォローアップメッセージを用いてクライアント２０２は、マスター２０４におけるＳｙｎｃメッセージの送信時刻を割り出すことができる。クライアント２０２は、マスター２０４のさらに別のＳｙｎｃメッセージ２０８を受信し、マスターのさらに別のＳｙｎｃメッセージの受信時刻Ｔ１２を割り出すことができる。また、クライアント２０２は、マスター２０４のさらに別のフォローアップメッセージを受信（不図示）することができ、さらに別のフォローアップメッセージにはマスター２０４におけるさらに別のＳｙｎｃメッセージの送信時刻ｔ１１が含まれている。

【0028】

クライアント２０２は、Ｓｙｎｃメッセージの受信時刻、さらに別のＳｙｎｃメッセージの受信時刻、フォローアップメッセージの送信時刻、及びさらに別のフォローアップメッセージの送信時刻に基づいて、ローカルで、同期されていないクロックを同期するための時刻関数を決定することができる。詳細には、クライアント２０２は修正値ｄＳを特定することができ、同期時刻ｔ′を得るためにこの修正値を用いてローカルで同期されていない時刻Ｔが修正されなければならない。修正値ｄＳは次のように算定することができる：ｄＳ＝Ｔ２－（ｔ１＋ｐＤｅｌａｙ）。ここでｐＤｅｌａｙは、第１通信回線を介してメッセージを伝達する際に起こる遅延である。クライアント２０２の時刻関数ｔ′（Ｔ）は以下のように割り出すことができる：ｔ′（Ｔ）＝Ｔ－ｄＳ。クライアント２０２は、算定されたレート（時計の進み方の速さ）（Ｒａｔｅ）及び割り出された時刻関数を用いて、受信されたマスター２０４のＳｙｎｃメッセージの送信時刻の予測を行うことができる。Ｓｙｎｃメッセージに付属し（ｄａｚｕｇｅｈｏｅｒｉｇｅｎ）、マスター２０４の送信時刻を含むマスターのフォローアップメッセージを受信することにより、クライアント２０２は、時刻関数を用いて予測されたクライアント２０２の時刻が、マスター２０４の実際の時刻と同期しているかどうかを確かめることができる。クライアント２０２の予測送信時刻がマスター２０４の実際の送信時刻である場合、クライアント２０２及びマスター２０４の時刻は同期している。また、レート偏差（Ｒａｔｅｎａｂｗｅｉｃｈｕｎｇ）ｄｍを算定することができ、これは、同期されたマスター２０４の時刻からの、クライアント２０２の同期されていない時刻Ｔの進み方の違い（Ｇａｎｇｕｎｔｅｒｓｃｈｉｅｄ）を表すものである：ｄｍ＝（Ｔ１２－Ｔ２）／（ｔ１１－ｔ１）。これは、クライアント２０２の予測時刻の特定をより良く行うために使用することができる。

【0029】

時刻関数の決定のためにクライアント２０２は、クライアント２０２とマスター２０４との間の遅延ｐＤｅｌａｙを特定することができる。図１に図示されているように、クライアントとしてのバリデータ１０６とマスターとしてのブリッジ１０４との間、クライアント１０８とマスターとしてのブリッジ１０４との間、ならびにクライアントとしてのブリッジ１０４とマスターとしてのグランドマスター１０２との間の遅延ｐＤｅｌａｙを特定１１２することができる。望ましくは、遅延ｐＤｅｌａｙは第１通信回線を介して割り出される。

【0030】

図３にはネットワーク内においてｐＤｅｌａｙと略される、クライアント２０２とマスター２０４との間のパス遅延の遅延を特定するための方法３００の例が図示されている。クライアント２０２は、クライアント１０８、バリデータ１０６、及び／又は、クライアントとしてのブリッジ１０４とすることができる。マスター２０４は、マスターとしてのブリッジ１０４、及び／又は、グランドマスター１０２とすることができる。クライアント２０２は、パス遅延要求メッセージ３０２を作成してマスター２０４に送信することができ、パス遅延要求メッセージ３０２により遅延の特定を開始する（ｉｎｉｔｉｉｅｒｔ）ことができる。クライアント２０２はまた、マスター２０４へのパス遅延要求メッセージ３０２の同期送信時刻ｔ′ｃｐ１を特定することができる。同期送信時刻を特定するためにクライアント２０２はまず、送信時刻をローカルで同期されていない時刻で割り出し、割り出された送信時刻についてクライアント２０２の時刻関数を実行して、同期送信時刻を得ることができる。

【0031】

マスター２０４は、クライアント２０２のパス遅延要求メッセージ３０２を受信し、同期受信時刻ｔ′ｍｐ２を特定することができる。そのためにマスター２０４はまず、受信時刻を、ローカルで同期されていない時刻で割り出し、次に、割り出された受信時刻についてマスター２０４の時刻関数を実行して、同期受信時刻を得る。マスター２０４は、パス遅延応答メッセージ３０４を生成してクライアント２０４に送信することができる。パス遅延応答メッセージ３０４のためにマスター２０４は同期送信時刻ｔ′ｍｐ３を割り出すことができる。同期受信時刻の特定と同様に、マスター２０４は、同期送信時刻ｔ′ｍｐ３を割り出すことができる。クライアント２０２は、パス遅延応答メッセージ３０４を受信して同期受信時刻ｔ′ｃｐ４を割り出すことができる。クライアント２０２がローカルで同期されていない時刻で受信時刻を特定し、次に、特定された受信時刻についてクライアント２０２の時刻関数を実行することにより、クライアント２０２は同期受信時刻ｔ′ｃｐ４を割り出すことができる。

【0032】

マスター２０４はまた、パス遅延応答フォローアップメッセージ３０６を生成してクライアント２０２に送信することができる。パス遅延応答フォローアップメッセージ３０６にはマスター２０４の同期受信時刻ｔ′ｍｐ２及び同期送信時刻ｔ′ｍｐ３が含まれている。クライアント２０２はパス遅延応答フォローアップメッセージを受信することができる。マスター２０４のパス遅延応答フォローアップメッセージを受信することによりクライアント２０２は、同期時刻ｔ′ｃｐ１、ｔ′ｍｐ２、ｔ′ｍｐ３、及びｔ′ｃｐ４を特定する。遅延ｐＤｅｌａｙは、同期受信時刻ｔ′ｍｐ２と同期送信時刻ｔ′ｃｐ１との間の差、ならびに、同期受信時刻ｔ′ｃｐ４と同期送信時刻ｔ′ｍｐ３との間の差から割り出すことができる。クライアントはまた、最大遅延ｐＤｍａｘを同期時刻ｔ′ｃｐ１、ｔ′ｍｐ２、ｔ′ｍｐ３、及びｔ′ｃｐ４に基づいて特定することができる。代替的にネットワークの最大遅延ｐＤｍａｘを例えばネットワークの構成パラメータ（Ｋｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓｐａｒａｍｅｔｅｒ）により固定的に与えることもできる。

【0033】

クライアント２０２は、同期時刻ｔ′ｃｐ１、ｔ′ｍｐ２、ｔ′ｍｐ３、及びｔ′ｃｐ４を用いてマスター２０４の時刻関数を検証することができる。図１に図示されているように、例えば同期時刻ｔ′ｃｐ１、ｔ′ｍｐ２、ｔ′ｍｐ３、及びｔ′ｃｐ４を用いてクライアント２０２としてのバリデータ１０６はマスター２０４としてのブリッジ１０４の時刻関数を検証することができる。クライアント２０２によりマスター２０４の時刻関数を検証するために以下が成り立つ：
１） ｔ′ｃｐ１＋ｐＤｍａｘ≒ｔ′ｍｐ２、及び
２） ｔ′ｍｐ３＋ｐＤｍａｘ≒ｔ′ｃｐ４
ここでｐＤｍａｘはクライアント２０２とマスター２０４との間の最大遅延である。車両内のケーブルの長さには制限があるため、車両のネットワークの最大遅延ｐＤｍａｘは望ましくは１００ｎｓより小さい。同期時刻を特定する際には小さな偏差が生じる可能性があり、それにより同期時刻の正確な比較が妨げられる。この偏差を考慮するために、クライアントとマスターとの間の同期時刻の偏差がどの程度大きくて良いかを定める所与の時間幅（Ｉｎｔｅｒｖａｌ）を定義することができる。それによりクライアント２０２の同期時刻とマスター２０４の同期時刻とをおおよそ対比することができる。条件１）及び２）が満たされている場合、マスター２０４の時刻関数が正しいと推定（ａｎｇｅｎｏｍｍｅｎ）できる。

【0034】

マスター２０４が、例えばクライアント１０８及びバリデータ１０６といった複数のクライアント２０２を持つ、例えばブリッジ１０４である場合、マスター２０４としてのブリッジ１０４は、検証済みの（ｖａｌｉｄｉｅｒｔｅ）時刻関数をブリッジ１０４のすべてのクライアント２０２について使用していることが前提となる。そのため、マスター２０４としてのブリッジ１０４の時刻関数を、ブリッジ１０４のすべてのクライアント２０２について検証するには、クライアント２０２、例えばバリデータ１０６により、ブリッジ１０４の時刻関数を検証することで十分である。

【0035】

追加的に、クライアント２０２としてのバリデータ１０６は、検証問い合わせメッセージをクライアント２０２、例えばクライアント１０８から、及び／又は、クライアント２０２としてのブリッジ１０４から受信１１４することができる。検証問い合わせメッセージは、第２通信回線を介してバリデータ１０６により受信することができる。第２通信回線は、第１通信回線とは異なる。例えば第２通信回線は、検証問い合わせメッセージを伝達するためにＳＯＭＥ／ＩＰを使用することができる。第２通信回線を使用することにより、検証問い合わせメッセージを帯域外伝送（ｏｕｔ－ｏｆ－ｂａｎｄ Ｕｅｂｅｒｔｒａｇｅｎ）することが可能となる。さらに、検証問い合わせメッセージは第２通信回線を介して非タイムクリティカルに伝送することができる。クライアント２０２、例えばクライアント１０８又はクライアントとしてのブリッジ１０４の、バリデータ１０６への検証問い合わせメッセージには、クライアント２０２とマスター２０４との間での、パス遅延要求メッセージの同期送信時刻、パス遅延応答メッセージの同期受信時刻、パス遅延要求メッセージの同期受信時刻、及びパス遅延応答メッセージの同期送信時刻を含むことができる。

【0036】

さらに、バリデータ１０６には所与のネットワークトポロジーが保存（ｇｅｓｐｅｉｃｈｅｒｔ）されている。望ましくはこのネットワークトポロジーは、トポロジーのルート要素としてのグランドマスター１０２から出発するツリー構造である。バリデータ１０６は、所与のネットワークトポロジーに基づいて、検証問い合わせメッセージを受信したクライアント２０２（ｖｏｎ ｄｅｍ ｄｉｅ Ｖａｌｉｄｉｅｒｕｎｇｓａｎｆｒａｇｅｎａｃｈｒｉｃｈｔ ｅｍｐｆａｎｇｅｎ ｗｕｒｄｅ）と、これに属するネットワークのマスター２０４との間の最大遅延を特定することができる。パス遅延要求メッセージの同期送信時刻、パス遅延応答メッセージの同期受信時刻、パス遅延要求メッセージの同期受信時刻、パス遅延応答メッセージの同期送信時刻、及び特定された最大遅延に基づいて、バリデータ１０６は、上述のように、問い合わせ側の（ａｎｆｒａｇｅｎｄｅ）クライアント２０２のマスター２０４の時刻関数を検証することができる。

【0037】

バリデータ１０６によりマスター２０４の時刻関数を反復的に検証することにより、バリデータ１０６は、ネットワークの全てのクライアント２０２が、同じ時刻に同期していることを、ＩＳＯ ２６２６２で定める意味において安全に確認（ｆｅｓｔｓｔｅｌｌｅｎ）することができる。それにより、時刻同期を安全に検証することができ、その際クライアント１０８、ブリッジ１０４、及びグランドマスター１０２が安全性の負担（Ｓｉｃｈｅｒｈｅｉｔｓｌａｓｔ）を担う必要はない。安全性の負担を担うのはバリデータ１０６のみである。

【0038】

さらにバリデータ１０６は、クライアント２０２、例えばクライアント１０８又はクライアントとしてのブリッジ１０４のさらに別の検証問い合わせメッセージを、第２通信回線を介して受信１１４することができる。さらに別の検証メッセージは、クライアント２０２とマスター２０４との間のフォローアップメッセージからのＳｙｎｃメッセージの同期送信時刻及びＳｙｎｃメッセージの予測受信時刻を含むことができる。バリデータ１０６はクライアント２０２の時刻関数を検証することができ、それは、クライアント２０２のＳｙｎｃメッセージの予測された受信時刻から、クライアント２０２とマスター２０４との間の所与の最大遅延を引くと、クライアントに属するマスターの、Ｓｙｎｃメッセージの同期送信時刻前後の所与の時間幅領域内に存在する或る値になるかどうかを、バリデータ１０６が特定することにより行われる。Ｓｙｎｃメッセージの予測された同期受信時刻から第２クライアントと第２クライアントに属するマスターとの間の最大遅延を引いて得られる値が所与の時間幅領域内にある場合、バリデータ１０６は、クライアント２０２の時刻関数が妥当であると特定できる。その値が所与の時間幅領域内にない場合、バリデータ１０６は、クライアント２０２の時刻関数が妥当ではないと特定できる。望ましくはバリデータ１０６は、クライアント２０２の時刻関数の検証の結果を、一つ又は複数の安全性関連の機能に伝達することができる。さらに別の検証問い合わせメッセージによりバリデータ１０６は効率的に、ネットワークのクライアント２０２の全ての時刻関数が検証されるまで、ネットワークのクライアント２０２の時刻関数を反復的に検証することができる。

【符号の説明】

【0039】

１００ システム
１０２ グランドマスター
１０４ ブリッジ
１０６ バリデータ
１０８ クライアント
１１０ 第１通信回線を介しての時刻同期
１１２ 第１通信回線を介しての遅延特定
１１４ 第２通信回線を介しての検証問い合わせメッセージの伝達もしくは受信
２００ 方法
２０２ クライアント
２０４ マスター
２０６ Ｓｙｎｃメッセージ
２０８ Ｓｙｎｃメッセージ
３００ 方法
３０２ パス遅延要求メッセージ
３０４ パス遅延応答メッセージ
３０６ パス遅延応答フォローアップメッセージ

【図1】

【図2】

【図3】