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高調波ノイズを考慮して CAN の性能・信頼性を評価する新しい確率モデルの検討

研究課題

研究課題/領域番号 21K04551
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分25010:社会システム工学関連
研究機関東京都立大学

研究代表者

福本 聡  東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (50247590)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
キーワードCAN / 高調波ノイズ / 評価モデル / ハイブリッド通信プロトコル / バス・エンフォーサ / 車載ネットワーク CAN / 信頼性指標 / 高信頼化技術
研究開始時の研究の概要

EV(電気自動車)やHEV(ハイブリッドカー)における車載ネットワークでは,電磁環境適合性の新たなバランスを模索しながら,コスト当たりの信頼性指標を向上させる新技術の開発が課題となっている.これまでに,標準車載ネットワーク CAN(controller area network) を想定して,高調波ノイズに起因する過渡故障に対処した「ハイブリッド通信プロトコル」および「バスエンフォーサ」などの能動的な高信頼化技術が提案されている.本研究では,それらの技術の有効性を評価するための数理的評価モデルを構築する.

研究成果の概要

本研究では,標準車載ネットワーク CAN(controller area network) を想定した,高調波ノイズに対する高信頼化技術「ハイブリッド通信プロトコル」および「バスエンフォーサ」の有効性を評価するためのモデルを構築した.実験とシミュレーションモデルおよび数理モデルを併用して評価手法を検討した.その結果,ハイブリッド通信プロトコルでは,ネットワークがバスオフに至るまでの時間と可用性を対象とする信頼性評価モデルによってその有効性を示した.またバスエンフォーサでは,想定する誤りに対して,100台程度の複数ノードまでエンフォーサによるバス制御が可能であることなどを明らかにした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で検討した,(a) の高調波ノイズによるビット誤りを記述する基礎的確率モデル,(b) CANハイブリッド通信プロトコルの評価モデル,(c) CANバスエンフォーサの評価モデルは,車載ネットワークとしての CAN および,高調波ノイズ環境での動作が想定されるロボットや産業機械などにおけるネットワーク設計にも応用可能である.また,高調波ノイズを考慮した新しいシミュレータの開発のための要素技術としても貢献できる.

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2024 2022 2021

すべて 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] コントローラエリアネットワークのデータフレームとエラーフレームの確率的伝送時間解析2024

    • 著者名/発表者名
      佐藤諒平,福本聡
    • 学会等名
      第88回FTC研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] コントローラエリアネットワークにおけるデータフレームの確率的送信時間解析2024

    • 著者名/発表者名
      佐藤諒平,福本聡
    • 学会等名
      電子情報通信学会DC研究会, 2024-03-22, 信学技報, vol. 123, no. 451, DC2023-111, pp. 41-46.
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] CANにおける対バスオフ攻撃システムの適用可能性の検討2024

    • 著者名/発表者名
      横山慎悟, 田辺翔大,後藤亘, 大原衛, 福本聡
    • 学会等名
      電子情報通信学会DC研究会, 2024-08-09.
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] CANのバス電圧補正によるバスオフ攻撃への対抗手法2022

    • 著者名/発表者名
      後藤亘, 横山慎悟, 大原衛, 福本聡
    • 学会等名
      信学技報, R2022-11, pp.13-17
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Stochastic Evaluation Model Focusing on Single Bit Errors on the CAN Bus2022

    • 著者名/発表者名
      R. Sato, T. Kitabayashi, S. Fukumoto
    • 学会等名
      Asia Pacific International Symposium on Advanced Reliability and Maintenance Modeling (APARM 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高電磁ノイズに対するCANビット誤り補正手法の再検討2022

    • 著者名/発表者名
      後藤亘, 横山慎悟, 大原衛, 福本聡
    • 学会等名
      信学技報, DC2022-76, pp.21-25
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 誤り処理機構を悪用したバスオフ攻撃への一回避手法2022

    • 著者名/発表者名
      後藤亘, 横山慎悟, 大原衛, 福本聡
    • 学会等名
      信学技報, vol. 121, no. 426, DC2021-88, pp. 56-60, 2022年3月.
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] CANにおけるARQおよびFECの性能と可用性に関する考察2021

    • 著者名/発表者名
      横山慎悟, 後藤亘, 大原衛, 福本聡
    • 学会等名
      FIT2021, C-019, 第1分冊, pp. 213-214, 2021.
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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