2015 Fiscal Year Research-status Report
高電磁ノイズに対する CAN プロトコルの高信頼化手法
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15K06073
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
福本 聡 首都大学東京, システムデザイン研究科, 教授 (50247590)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
酒井 和哉 首都大学東京, システムデザイン研究科, 助教 (80730746)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | CAN / 高電磁環境 / フレーム破損 / ハイブリッドARQ / バス・ガーディアン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，事実上の標準車載ネットワークである CAN のプロトコルを，高電磁環境下において高信頼化する手法を検討することである．電力変換回路のスイッチングノイズの周期性などを故障モデルとして踏まえ，プロトコルの互換性を保ちながら耐故障性を強化する二つのアプローチを研究する．
27年度には，まず，高電磁ノイズに対する故障モデルを検討した．種々の環境において実験できるような CAN の評価用モデルネットワークを構築し，故障発生率とバースト性に関する実験をおこなった．また，環境適応型ハイブリッドARQ と高電磁環境向けバス・ガーディアンの基礎的検討をはじめた．具体的には，次の成果を得た．
高電磁ノイズに対する故障モデルの検討として，はじめに，様々な環境において実験できるような CAN の評価用モデルネットワークを構築した．このモデルネットワークを用いて高電磁ノイズに対するビット誤り発生率とバースト性，およびフレームの誤り発生率とバースト性について検討した．そして，インバータから発生したノイズをCANバスに印加する実験に基づき，自動再送要求（ARQ），前方誤り訂正（FEC），およびHALTモードで構成されるアプリケーション層ベースのハイブリッド通信プロトコルを提案した．このプロトコルは，CANノードに組み込まれた送受信エラーカウンタを参照し，適切なモードに遷移する．擬似ノイズ挿入回路を用いたCANノードへのノイズ印加実験によって総オーバヘッドフレーム数，MTBF, 非稼働率を計測し，提案手法が高電磁環境下におけるデータフレーム送信の耐故障性強化に効果があることを示した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
27年度には，予備実験用モデルネットワークを用いて高電磁ノイズに対するビット誤り発生率とバースト性，およびフレームの誤り発生率とバースト性について検討した．しかしながら，このモデルネットワークに，複数の ECU 相当のノードとパソコン，CAN バス・アナライザなどを設置して拡張するまでには至らなかった．また，環境適応型ハイブリッドARQ と高電磁環境向けバス・ガーディアンの基礎的検討については，大きな前進はなかった．理由としては，インバータから発生したノイズをCANバスに印加する実験について，予定を大幅に上回る時間を要したことがあげられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題の今後の推進方策としては，まず，DC-DCコンバータから発生したノイズをCANバスに印加する実験に基づき，故障発生率とバースト性に関する検討を進める．モデルネットワークには複数の ECU 相当のノードとパソコン，CAN バス・アナライザなどが必要となる．
また，環境適応型ハイブリッド ARQの検討を進める．CANプロトコルに対するハイブリッド ARQ では故障モデルとしてバースト的な誤りの発生が想定されるため，インターリービングを併用することが望ましい．冗長なフレームを生成する度合いやインターリービングの度合いは，情報の回復や通信量に大きく影響するため，スイッチングノイズの影響を測定して，要求されるリアルタイム性を考慮しながら適応的に決定する手法を検討する必要がある．
さらに，高電磁環境向けバス・ガーディアンの構成についても検討を進める．ガーディアンの機能としては，従来のCANと同様のバス監視のほか，電力変換回路の制御部との通信によるノイズ発生時期の事前検出がある．また，過去のノイズの発生状況による未来のノイズ発生時期や持続時間の予測なども考えられる．故障モデルから想定される誤りのレベルを考慮して，誤り検出・予測の方法などを検討する．
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| Causes of Carryover |
27年度には，予備実験用モデルネットワークを用いて高電磁ノイズに対するビット誤り発生率とバースト性，およびフレームの誤り発生率とバースト性について検討した．しかしながら，このモデルネットワークに，複数の ECU 相当のノードとパソコン，CAN バス・アナライザなどを設置して拡張するまでには至らなかった．次年度使用額が生じたのはそのためである．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度では，現在の予備実験用モデルネットワークを拡張して，複数の ECU 相当のノードとパソコン，CAN バス・アナライザなどを実装する．昨年度に生じた次年度使用額と本年度交付額を合わせた予算の一部をこれに充てる予定である．その他の使用予定としては，主として国際会議での成果発表のための旅費及び参加費に配当する計画である．
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