離散時間マルコフ連鎖による車載ネットワークCANの信頼性解析

摘要

近年，車載ネットワークプロトコルの業界標準であるCANの信頼性が，インバータの高集積化や高電圧化に起因する高電磁ノイズの影響で低下することが問題視されている．Nakamuraらは，そのための高信頼化手法として自動再送要求および前方誤り訂正からなるハイブリッド通信プロトコルを提案している．本論文では，その信頼性について解析的に論ずる．エラーカウンタの値を離散時間マルコフ連鎖の状態として，また，フレーム送信に成功もしくは失敗する確率を遷移確率としてそれぞれ表し，フレームの送信失敗確率がエラーカウンタの値に依存する故障モデルを記述する．そして，それに基づいた数値計算を行い，ハイブリッド通信プロトコルにおけるHALTモードへ遷移するまでの平均時間が，標準CANプロトコルのそれと比べて長くなることを示す．また，前方誤り訂正を用いることで発生するフレームロスについて，HALTモードへ遷移するまでに失われるデータフレーム数の平均値を求め，それがFECモードへ遷移するタイミングやフレームの送信失敗確率，パリティグループ長に大きく依存すること，およびその規模によっては何らかの対策が必要となることを示す．