DE102017122771A1

DE102017122771A1 - On-Board Netzwerksystem

Info

Publication number: DE102017122771A1
Application number: DE102017122771.7A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Matsui; Hisashi Furukawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-10-04
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2018-04-05
Also published as: CN107896238A; US20180097721A1; CN107896238B; US10498635B2

Abstract

Ein On-Board-Netzwerksystem umfasst: Kommunikationsleitungen (25); mehrere Knoten, wobei jeder der Knoten direkt und physikalisch mit wenigstens einem der anderen Knoten durch wenigstens eine der Kommunikationsleitungen (25) verbunden ist, wobei die Knoten Schleifenknoten umfassen, die physikalisch durch die Kommunikationsleitungen (25) zu einer Schleife verbunden sind, wobei die Knoten ein erstes logisches Netzwerk bilden, in dem die Knoten miteinander über eine Route über die Kommunikationsleitungen (25) verbunden sind; eine Kommunikationsstörungsdetektiereinheit (221), die dazu ausgelegt ist, Störung der Kommunikationen über die Kommunikationsleitungen (25) zu detektieren; eine Netzwerkrekonstruktionseinheit (122), die dazu ausgelegt ist, ein logisches zweites Netzwerk zu rekonstruieren, wenn die Störung der Kommunikationen von der Kommunikationsstörungsdetektiereinheit (221) detektiert wird, wobei das zweite Netzwerk keine Kommunikationsleitung umfasst, welche die Störung bewirkt; und eine Übergabeeinheit (123), die dazu ausgelegt ist, die Informationen des zweiten Netzwerks an die Knoten zu übergeben.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Erfindungsgebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein On-Board-Netzwerksystem.
2. Beschreibung verwandter Technik
Mehrere Knoten eines Netzwerks auf Basis des Ethernet-(eingetragene Marke)Kommunikationsprotokolls können MAC-Adressen voneinander auf Basis einer IP-Adresse eines anderen Knotens durch Verwendung des Address Resolution Protocol (ARP) beziehen (siehe zum Beispiel die japanische Patentanmeldung 2006-333260 ( JP 2006-333260 A )). Genauer gesagt, sendet, falls ein Knoten eine ARP-Anforderung im Netzwerk durch Broadcasting sendet und ein anderer Knoten, der einer Ziel-IP-Adresse in der ARP-Anforderung entspricht, die ARP-Anforderung erhält, der andere Knoten durch Unicasting an den einen Knoten eine ARP-Antwort, die seine eigene MAC-Adresse enthält. Auf diese Weise kann der oben angegebene eine Knoten die vom anderen Knoten übertragene ARP-Antwort empfangen und die MAC-Adresse des anderen Knotens beziehen. Wenn der eine Knoten mit mehreren anderen Knoten über einen Switch verbunden ist, ist es auch möglich, die Netzwerkkonfigurationen (welcher Port des Switch letztlich mit einem Kommunikationsknoten, der jeder MAC-Adresse entspricht, verbunden ist) zu erkennen, indem bestimmt wird, welcher Port des Switch die ARP-Antwort empfangen hat.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Falls eine Unterbrechung oder dergleichen einer Kommunikationsleitung auftritt, die Knoten in einem Netzwerk verbindet, können unterdessen die Knoten nicht miteinander über die Kommunikationsleitung kommunizieren. Daher können im physikalischen Netzwerk ein Teil (zwei oder mehr) der mehreren Knoten oder alle Knoten im Netzwerk zu einer Schleife verbunden sein, um eine redundante Konfiguration bereitzustellen.
Zum Beispiel ist ein logisches Netzwerk (Hauptnetzwerk), das nicht eine von mehreren Kommunikationsleitungen umfasst, die mehrere Knoten (Schleifenknoten) zu einer Schleife verbinden, im Allgemeinen nach dem Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) aufgebaut. Wenn eine Unterbrechung oder dergleichen einer Kommunikationsleitung auftritt, die im Hauptnetzwerk unter den mehreren Kommunikationsleitungen enthalten ist, welche die Schleifenknoten miteinander verbinden, wird ein alternatives Netzwerk rekonstruiert, das unter den mehreren Kommunikationsleitungen, welche die Schleifenknoten miteinander verbinden, eine Kommunikationsleitung umfasst, die nicht im Hauptnetzwerk enthalten ist. Sogar wenn somit aufgrund einer Unterbrechung oder dergleichen keine Kommunikationen geführt werden können, wird das alternative Netzwerk, das die Kommunikationsleitung umfasst, die logisch gesperrt worden ist, aufgebaut, und daher können die Kommunikationen durch Verwenden des alternativen Netzwerks wiederhergestellt werden. In diesem Fall kann das oben angegebene ARP oder dergleichen verwendet werden, so dass jeder Knoten erfasst, welcher Port seines Switch zu einem anderen Knoten führt, der jeder MAC-Adresse im rekonstruierten alternativen Netzwerk entspricht, und die MAC-Adressentabelle aktualisiert.
In einem Internet Protocol(IP-)Netzwerk, in dem mehrere Relais-Einrichtungen verbunden sind, die jeweils zu mehreren lokalen Netzwerken gehören, kann zum Beispiel, falls eine Kommunikationsroute aufgrund einer Unterbrechung nicht verwendet werden kann, automatisch eine alternative Kommunikationsroute über den Austausch von Informationen mit anderen Relais-Einrichtungen unter Verwendung eines Routing-Protokolls, wie zum Beispiel des Routing Information Protocol (RIP), rekonstruiert werden.
Falls das ARP allerdings im lokalen Netzwerk verwendet wird, braucht es Zeit, die ARP-Anforderung und die ARP-Antwort zu senden und zu empfangen, und die Netzwerklast kann erheblich werden, da jeder Kommunikationsknoten die ARP-Anforderung durch Broadcasting überträgt. Auch für den Fall, dass das RIP verwendet wird, müssen in einem Netzwerk auf der höheren Ebene, das zwei oder mehr lokale Netzwerke verbindet, jeweilige Relais-Einrichtungen miteinander kommunizieren, um so regelmäßig Informationen zur Rekonstruktion des Netzwerks auszutauschen. Daher kann es relativ lange dauern, bis jeder Kommunikationsknoten das rekonstruierte Netzwerk erfasst hat. In einem fahrzeugseitigen oder On-Board-Netzwerk ist insbesondere bei Kommunikationen erforderlich, dass sie sofort in Echtzeit wiederhergestellt werden, auch im Fall einer Unterbrechung oder dergleichen. Somit kann die Anforderung gemäß dem Verfahren unter Verwendung von ARP oder RIP nicht erfüllt werden.
Die Erfindung stellt ein On-Board-Netzwerksystem bereit, das in der Lage ist, frühzeitiger die Wiederherstellung der Kommunikation über die Rekonstruktion eines Netzwerks zu erreichen, wenn die Kommunikationsstörung aufgrund einer Unterbrechung oder dergleichen auftritt.
Ein Aspekt der Erfindung stellt ein On-Board-Netzwerksystem bereit. Das On-Board-Netzwerksystem gemäß dem Aspekt der Erfindung umfasst Folgendes: mehrere Kommunikationsleitungen; mehrere Knoten, wobei jeder der Knoten direkt und physikalisch mit wenigstens einem der anderen Knoten durch wenigstens eine der mehreren Kommunikationsleitungen verbunden ist, wobei die mehreren Knoten mehrere Schleifenknoten umfassen, die physikalisch durch die mehreren Kommunikationsleitungen zu einer Schleife verbunden sind, wobei die mehreren Knoten ein erstes logisches Netzwerk bilden, in dem die Knoten miteinander über eine Route über die Kommunikationsleitungen verbunden sind, wobei die mehreren Knoten dazu ausgelegt sind, miteinander auf Basis von Informationen hinsichtlich der Konfiguration des ersten Netzwerks zu kommunizieren; eine Kommunikationsstörungsdetektiereinheit, die in einem ersten Knoten unter den mehreren Knoten oder in den mehreren Schleifenknoten bereitgestellt wird und die dazu ausgelegt ist, eine Störung der Kommunikationen über die Kommunikationsleitungen, welche die mehreren Schleifenknoten physikalisch zur Schleife verbinden, zu detektieren; eine Netzwerkrekonstruktionseinheit, die im ersten Knoten bereitgestellt wird und die dazu ausgelegt ist, ein zweites logisches Netzwerk zu rekonstruieren und Informationen hinsichtlich der Konfiguration des zweiten Netzwerks zu erstellen, wenn die Störung der Kommunikationen von der Kommunikationsstörungsdetektiereinheit detektiert wird, wobei das zweite Netzwerk so ausgelegt ist, dass die Knoten miteinander über eine Route über die Kommunikationsleitungen verbunden sind, ohne über eine Kommunikationsleitung zu laufen, welche die Störung bewirkt; und eine Übergabeeinheit, die im ersten Knoten bereitgestellt wird und die dazu ausgelegt ist, die Informationen hinsichtlich der Konfiguration des zweiten Netzwerks, das von der Netzwerkrekonstruktionseinheit erstellt wird, an die mehreren Knoten zu übergeben, die andere als der erste Knoten sind.
Falls eine Störung der Kommunikationen über die mehreren Kommunikationsleitungen, welche die mehreren Schleifenknoten physikalisch verbinden, detektiert wird, rekonstruiert gemäß dem oben genannten Aspekt der Erfindung unter den mehreren Knoten der erste Knoten (Netzwerkrekonstruktionseinheit) das zweite logische Netzwerk, in dem die Knoten miteinander nur über eine Route verbunden sind, die nicht über die Kommunikationsleitung läuft, welche die Störung bewirkt, und erstellt Informationen hinsichtlich der Konfiguration des zweiten Netzwerks. Dann übergibt der erste Knoten (Übergabeeinheit) die erstellten Informationen hinsichtlich der Konfiguration des zweiten Netzwerks an die Knoten, die andere als der erste Knoten sind. Dementsprechend können die mehreren Knoten, die andere als der erste Knoten sind, die Konfiguration des zweiten, so rekonstruierten Netzwerks erfassen und eine Kommunikationswiederherstellung erreichen, indem sie die Informationen hinsichtlich der Konfiguration des zweiten Netzwerks empfangen, die vom ersten Knoten übergeben werden. Daher wird verhindert, dass Signale zwischen jeweiligen Knoten, die mit einem Netzwerk verbunden sind, übertragen und empfangen werden, wie es der Fall ist, wenn ARP oder RIP verwendet werden, und es wird verhindert, dass sich die Netzwerklast erhöht. Somit kann die Wiederherstellung der Kommunikationen frühzeitiger erreicht werden.
In dem On-Board-Netzwerksystem, wie es oben beschrieben wird, können die mehreren Knoten einen Vorgängerknoten als den ersten Knoten und mehrere Nachfolgerknoten, die durch die Kommunikationsleitungen in einer hierarchischen Form verbunden sind, umfassen, wobei der Vorgängerknoten als ein Quellknoten verwendet wird. Die mehreren Knoten können ein logisches baumartiges Netzwerk als das erste Netzwerk bilden. Die mehreren Knoten können dazu ausgelegt sein, miteinander auf Basis von Informationen hinsichtlich der Konfiguration des ersten Netzwerks zu kommunizieren. Die Kommunikationsstörungsdetektiereinheit kann in einem Schleifenknoten auf einer höheren Hierarchieebene als ein logischer Schleifenendknoten, vom Vorgängerknoten gesehen, unter den mehreren Schleifenknoten oder im Vorgängerknoten bereitgestellt werden und kann dazu ausgelegt sein, eine Störung einer Kommunikation über eine erste Kommunikationsleitung, die in der Konfiguration des ersten Netzwerks enthalten ist, unter den mehreren Kommunikationsleitungen zu detektieren, welche die mehreren Schleifenknoten physikalisch zur Schleife verbinden. Die Netzwerkrekonstruktionseinheit kann im Vorgängerknoten bereitgestellt werden, wobei die Netzwerkrekonstruktionseinheit dazu ausgelegt ist, das zweite Netzwerk in einer Form eines logischen baumartigen Netzwerks zu rekonstruieren, das eine zweite Kommunikationsleitung umfasst, die nicht in der Konfiguration des ersten Netzwerks enthalten ist, wobei die zweite Kommunikationsleitung unter den mehreren Kommunikationsleitungen ist, welche die mehreren Schleifenknoten physikalisch zur Schleife verbinden, und Informationen hinsichtlich einer Konfiguration des zweiten Netzwerks zu erstellen, wenn die Störung der Kommunikationen von der Kommunikationsstörungsdetektiereinheit detektiert wird. Die Übergabeeinheit kann im Vorgängerknoten bereitgestellt werden und dazu ausgelegt sein, die Informationen hinsichtlich der Konfiguration des zweiten Netzwerks, das von der Netzwerkrekonstruktionseinheit erstellt wird, an die mehreren Nachfolgerknoten zu übergeben.
In dem On-Board-Netzwerksystem, wie es oben beschrieben wird, wird die Kommunikationsstörungsdetektiereinheit zum Detektieren einer Störung der Kommunikationen über die Kommunikationsleitung, die im ersten Netzwerk enthalten ist, unter den mehreren Kommunikationsleitungen, welche die mehreren Schleifenknoten physikalisch zu einer Schleife verbinden, im ersten logischen baumartigen Netzwerk bereitgestellt. Genauer gesagt wird die Kommunikationsstörungsdetektiereinheit im Vorgängerknoten oder in dem/den Schleifenknoten auf der höheren hierarchischen Ebene als der/die logischen Schleifenendknoten, vom Vorgängerknoten gesehen, unter den mehreren Schleifenknoten bereitgestellt. Daher kann eine Störung der Kommunikationen über die Kommunikationsleitung, die im ersten Netzwerk enthalten ist, unter den Kommunikationsleitungen, welche die Schleifenknoten physikalisch zu einer Schleife verbinden, von dem Knoten auf der höheren Ebene (näher am Vorgängerknoten im ersten Netzwerk) im ersten Netzwerk detektiert werden. Somit kann der Vorgängerknoten Informationen hinsichtlich der Störung der Kommunikationen über die Kommunikationsleitung, die im ersten Netzwerk enthalten ist, unter den Kommunikationsleitungen, welche die mehreren Schleifenknoten miteinander verbinden, erhalten.
Wenn eine Störung der Kommunikationen über die Kommunikationsleitungen, welche die mehreren Schleifenknoten physikalisch zu einer Schleife verbinden, auftritt, rekonstruiert der Vorgängerknoten (Netzwerkrekonstruktionseinheit) das zweite logische baumartige Netzwerk, das unter den mehreren Kommunikationsleitungen, welche die Schleifenknoten physikalisch zu einer Schleife verbinden, eine Kommunikationsleitung umfasst, die nicht in der Konfiguration des ersten Netzwerks enthalten ist, nämlich logisch in der Konfiguration des ersten Netzwerks gesperrt worden ist. Dann übergibt der Vorgängerknoten (Übergabeeinheit) Informationen (zum Beispiel eine MAC-Adressentabelle oder eine Routing-Tabelle) hinsichtlich der Konfiguration des somit rekonstruierten zweiten Netzwerks an die Nachfolgerknoten. Dementsprechend können die Nachfolgerknoten die Konfiguration des rekonstruierten zweiten Netzwerks erfassen, indem sie die Informationen hinsichtlich der Konfiguration des zweiten Netzwerks, die vom Vorgängerknoten übergeben werden, empfangen, und die Wiederherstellung der Kommunikationen erreichen. Daher wird verhindert, dass eine große Anzahl von Signalen zwischen jeweiligen Knoten, die mit dem Netzwerk verbunden sind, übertragen und empfangen werden, wie es zum Beispiel der Fall ist, wenn ARP verwendet wird, und es wird verhindert, dass die Netzwerklast aufgrund der Broadcast-Übertragung der großen Anzahl an Signalen erhöht wird: Folglich kann die Wiederherstellung der Kommunikationen frühzeitiger erreicht werden.
In dem On-Board-Netzwerksystem, wie es oben beschrieben wird, kann der Vorgängerknoten eine Gateway-Einrichtung sein, die Kommunikationen mit einem externen Netzwerk weiterleitet.
Mit der oben genannten Konfiguration kann die Rekonstruktion des lokalen Netzwerks durch die Gateway-Einrichtung gemanagt werden.
In dem On-Board-Netzwerksystem, wie es oben beschrieben wird, kann die Netzwerkrekonstruktionseinheit dazu ausgelegt sein, Routeninformationen zu erstellen, die eine Route vom Vorgängerknoten zu jedem der mehreren Nachfolgerknoten angeben, oder Zielinformationen, die einen Port jedes der mehreren Nachfolgerknoten angeben, mit dem jeder der anderen Knoten verbunden ist, wie von jedem der mehreren Nachfolgerknoten gesehen.
Mit der oben genannten Konfiguration können die Nachfolgerknoten insbesondere Kommunikationen im rekonstruierten zweiten Netzwerk auf Basis der Routeninformationen oder der Zielinformationen starten, die vom Vorgängerknoten übergeben werden.
Im On-Board-Netzwerksystem, wie es oben beschrieben wird, kann die Übergabeeinheit dazu ausgelegt sein, die Informationen hinsichtlich der Konfiguration des zweiten Netzwerks, das von der Netzwerkrekonstruktionseinheit erstellt wird, durch Broadcasting an die mehreren Nachfolgerknoten zu übergeben.
Mit der oben genannten Konfiguration können die Nachfolgerknoten die Konfiguration des rekonstruierten zweiten Netzwerks erfassen, indem sie die Informationen hinsichtlich der Konfiguration des zweiten Netzwerks erfassen, die durch Broadcasting übergeben werden, um so die Wiederherstellung der Kommunikationen zu erreichen.
Im On-Board-Netzwerksystem, wie es oben beschrieben wird, kann die Übergabeeinheit dazu ausgelegt sein, die Informationen hinsichtlich der Konfiguration des zweiten Netzwerks, das von der Netzwerkrekonstruktionseinheit erstellt wird, durch Unicasting an die mehreren Nachfolgerknoten zu übergeben.
Mit der oben genannten Konfiguration können die Nachfolgerknoten die rekonstruierte Netzwerkkonfiguration erfassen, indem sie die Informationen hinsichtlich der Netzwerkkonfiguration empfangen, die durch Unicasting übergeben werden, um so die Wiederherstellung der Kommunikationen zu erreichen.
Im On-Board-Netzwerksystem, wie es oben beschrieben wird, können die mehreren Knoten mehrere Gateway-Einrichtungen umfassen, von denen jede zu einem von mehreren lokalen Netzwerken gehört, wobei die mehreren Gateway-Einrichtungen dazu ausgelegt sind, Kommunikationen zwischen den mehreren lokalen Netzwerken weiterzuleiten.
Mit der oben genannten Konfiguration ist es in einem IP-Netzwerk, das aus mehreren Gateway-Einrichtungen besteht, die Kommunikationen zwischen mehreren lokalen Netzwerken weiterleiten, möglich, die Wiederherstellung der Kommunikationen zwischen den lokalen Netzwerken frühzeitiger zu erreichen, ohne die Kommunikationslast zu erhöhen, wie es der Fall ist, wenn RIP oder dergleichen verwendet werden.
Im On-Board-Netzwerksystem, wie es oben beschrieben wird, kann ein Prioritätsgrad vorab für mehrere physikalische Kommunikationsrouten zwischen jedem Paar Gateway-Einrichtungen unter den mehreren Gateway-Einrichtungen spezifiziert werden, und das erste Netzwerk kann logisch durch Kommunikationsrouten mit der höchsten Priorität gebildet werden. Die Netzwerkrekonstruktionseinheit kann dazu ausgelegt sein, das zweite logische Netzwerk zu rekonstruieren, indem eine erste Kommunikationsroute im ersten Netzwerk, welche die Kommunikationsleitung umfasst, welche die Störung der Kommunikationen bewirkt, durch eine zweite Kommunikationsroute ersetzt wird, die unter den mehreren Kommunikationsrouten, die nicht die Kommunikationsleitung umfassen, welche die Störung der Kommunikationen bewirkt, die höchste Priorität aufweist.
Mit der oben genannten Konfiguration wird, wenn zwei oder mehr physikalische Kommunikationsrouten zwischen zwei Gateway-Einrichtungen unter den mehreren Gateway-Einrichtungen vorhanden sind, die Priorität vorab für jede der Kommunikationsrouten spezifiziert. Wenn eine Störung der Kommunikationen detektiert wird, wird daher die Kommunikationsroute, die nicht die Kommunikationsleitung umfasst, welche die Störung der Kommunikationen bewirkt, in der Reihenfolge der Priorität ausgewählt, so dass das zweite logische Netzwerk einfach rekonstruiert werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Merkmale, Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Zahlen gleiche Elemente bezeichnen und worin gilt:
1 ist eine Konfigurationsdarstellung, die schematisch ein Beispiel für die Konfiguration eines On-Board-Netzwerksystems nach einer ersten Ausführungsform zeigt;
2A ist eine Ansicht, die ein Beispiel (Konfiguration eines Hauptnetzwerks) für die Konfiguration eines logischen Netzwerks zeigt;
2B ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel (Konfiguration eines alternativen Netzwerks) für die Konfiguration eines logischen Netzwerks zeigt;
3 ist eine Ansicht, die eine MAC-Adressentabelle zeigt, die dem Hauptnetzwerk entspricht;
4 ist eine Ansicht, die eine Routing-Tabelle zeigt, die dem Hauptnetzwerk entspricht;
5A ist eine Ansicht, welche die Konfiguration eines Ethernet-Frame zeigt;
5B ist eine Ansicht, die ein Beispiel für den Ethernet-Frame zeigt, der von einem Vorgängerknoten (Übergabeeinheit) an einen Nachfolgerknoten übergeben wird;
5C ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel für den Ethernet-Frame zeigt, der vom Vorgängerknoten (Übergabeeinheit) an den Nachfolgerknoten übergeben wird;
6 ist ein Flussdiagramm, das schematisch ein Beispiel für eine Steuerungsroutine veranschaulicht, die von einem Vorgängerknoten ausgeführt wird;
7 ist eine Ansicht, die eine Routing-Tabelle zeigt, die dem alternativen Netzwerk entspricht;
8 ist eine Ansicht, die eine MAC-Adressentabelle zeigt, die dem alternativen Netzwerk entspricht;
9 ist ein Flussdiagramm, das schematisch ein Beispiel für eine Steuerungsroutine veranschaulicht, die von Nachfolgerknoten ausgeführt wird;
10 ist eine Ansicht, die ein spezifisches Beispiel des On-Board-Netzwerksystems nach der ersten Ausführungsform zeigt;
11 ist eine Konfigurationsdarstellung, die schematisch ein Beispiel für die Konfiguration eines On-Board-Netzwerksystems nach der zweiten Ausführungsform zeigt;
12 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine Gesamt-Management-Routing-Tabelle zeigt;
13 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine Routing-Tabelle gemäß einem Hauptnetzwerk zeigt;
14 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine Routing-Tabelle gemäß einem alternativen Netzwerk zeigt;
15 ist ein Flussdiagramm, das schematisch ein Beispiel für eine Steuerungsroutine zeigt, die von einer Gateway-Einrichtung (Routing-Managementeinheit) ausgeführt wird; und
16 ist ein Flussdiagramm, das schematisch ein Beispiel für eine Steuerungsroutine zeigt, die von der Gateway-Einrichtung (Routing-Tabellen-Aktualisierungseinheit) ausgeführt wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Einige Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
In den Ausführungsformen (erste Ausführungsform, zweite Ausführungsform), wie sie nachstehend beschrieben werden, wird als Beispiel ein On-Board-Netzwerksystem veranschaulicht, in dem mehrere Knoten, die physikalisch durch mehrere Kommunikationsleitungen verbunden sind, so dass sie miteinander kommunizieren können, ein logisches Netzwerk bilden, in dem wechselseitige Kommunikationen über nur eine Route über die Kommunikationsleitungen geführt werden. Jeder der Knoten ist durch die Kommunikationsleitungen direkt mit wenigstens einem der anderen Knoten verbunden, und die Knoten enthalten mehrere Schleifenknoten, die durch die Kommunikationsleitungen physikalisch zu einer Schleife verbunden sind. Im Netzwerksystem werden wechselseitige Kommunikationen auf Basis von Informationen hinsichtlich der Konfiguration des Netzwerks geführt.
<Erste Ausführungsform>
Ein On-Board-Netzwerksystem 1 gemäß der ersten Ausführungsform enthält einen Vorgängerknoten 10 und mehrere Nachfolgerknoten 20, die physikalisch durch Kommunikationsleitungen 25 in einer hierarchischen Form verbunden sind, wobei der Vorgängerknoten 10 als ein Quellknoten verwendet wird, als mehrere Knoten, von denen jedes Paar Knoten physikalisch durch eine einzelne Kommunikationsleitung verbunden ist, so dass die miteinander kommunizieren können, wie später beschrieben wird. In dem On-Board-Netzwerksystem 1 bilden der Vorgängerknoten 10 und die mehreren Nachfolgerknoten 20 ein logisches baumartiges Netzwerk, das den Vorgängerknoten 10 als einen Quellknoten aufweist, und wechselseitige Kommunikationen werden auf Basis von Informationen (wie zum Beispiel einer MAC-Adressentabelle oder einer Routing-Tabelle, die später beschrieben werden) hinsichtlich der Konfiguration des Netzwerks geführt.
Zu Anfang bezugnehmend auf die 1, 2A und 2B wird die Konfiguration des On-Board-Netzwerksystems 1 gemäß dieser Ausführungsform beschrieben.
1 ist ein Blockschaltbild, das schematisch ein Beispiel für die Konfiguration des On-Board-Netzwerksystems 1 zeigt. In dem On-Board-Netzwerksystem 1 kommunizieren mehrere Kommunikationsknoten (Vorgängerknoten 10, Nachfolgerknoten 20) miteinander auf Basis des Ethernet-Kommunikationsprotokolls. Das On-Board-Netzwerksystem 1 umfasst den Vorgängerknoten 10 und die mehreren Nachfolgerknoten 20, nämlich den Nachfolgerknoten 1 bis Nachfolgerknoten 6 (Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6), und der Vorgängerknoten 10 und die Nachfolgerknoten 20 sind hierarchisch über Kommunikationsleitungen 25 verbunden.
Das On-Board-Netzwerksystem 1 wird vom Standpunkt eines physikalischen Netzwerks beschrieben. Das On-Board-Netzwerksystem 1 umfasst einen Vorgängerknoten 10 (Wurzelknoten) und mehrere Nachfolgerknoten 20 (Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6), die physikalisch durch Kommunikationsleitungen 25 in einer hierarchischen Art verbunden sind, wobei der Vorgängerknoten 10 als ein Ursprungspunkt verwendet wird. Der Vorgängerknoten 10 als der Wurzelknoten, der sich auf der höchsten Hierarchieebene (erste Hierarchieebene) des Netzwerks befindet, ist mit dem Nachfolgerknoten 20-1 und dem Nachfolgerknoten 20-6 auf einer Hierarchieebene (zweite Hierarchieebene), die sich eine Ebene unter der höchsten (ersten) Hierarchieebene befindet, über jeweilige Kommunikationsleitungen 25 verbunden. Ebenso ist der Nachfolgerknoten 20-1 auf der zweiten Hierarchieebene mit dem Nachfolgerknoten 20-2 und dem Nachfolgerknoten 20-5 auf einer Hierarchieebene (dritte Hierarchieebene), die sich eine Ebene unter der zweiten Hierarchieebene befindet, über jeweilige Kommunikationsleitungen 25 verbunden. Ebenso ist der Nachfolgerknoten 20-2 auf der dritten Hierarchieebene mit dem Nachfolgerknoten 20-3 und dem Nachfolgerknoten 20-4 auf einer Hierarchieebene (vierte Hierarchieebene), die sich eine Ebene unter der dritten Hierarchieebene befindet, über jeweilige Kommunikationsleitungen 25 verbunden. Ebenso ist der Nachfolgerknoten 20-5 auf der dritten Hierarchieebene mit dem Nachfolgerknoten 20-4 als einem Kommunikationsknoten auf der Ebene (vierte Hierarchieebene) verbunden, die sich eine Ebene unter der dritten Hierarchieebene befindet. Der Nachfolgerknoten 20-4 ist nämlich physikalisch mit zwei Knoten auf der höheren Ebene (Nachfolgerknoten 20-2, 20-5) verbunden. Daher sind die Nachfolgerknoten 20-1, 20-2, 20-4, 20-5 zu einer Schleife verbunden. Der Nachfolgerknoten 20-6 auf der zweiten Hierarchieebene und die Nachfolgerknoten 20-3, 20-4 auf der vierten Hierarchieebene sind nicht mit anderen Knoten auf niedrigeren Hierarchieebenen verbunden.
Das On-Board-Netzwerksystem 1 wird vom Standpunkt eines logischen Netzwerks beschrieben. In dem On-Board-Netzwerksystem 1 bilden der Vorgängerknoten 10 und die mehreren Nachfolgerknoten 20 (Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6) ein logisches baumartiges Netzwerk. Das baumartige Netzwerk ist ein Netzwerk, bei dem es nur eine Kommunikationsroute zwischen dem Wurzelknoten (Vorgängerknoten 10) und jedem der Nachfolgerknoten (Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6) gibt. Dann kommunizieren der Vorgängerknoten 10 und die Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6 miteinander auf Basis von Informationen (z. B. einer Routing-Tabelle, einer MAC-Adressentabelle usw., die später beschrieben werden) hinsichtlich der Konfiguration des logischen Netzwerks. Als Nächstes wird mit Bezug auf die 2A und die 2B die Konfiguration des logischen Netzwerks im On-Board-Netzwerksystem beschrieben.
Die 2A und die 2B zeigen die Konfiguration des logischen Netzwerks im On-Board-Netzwerksystem 1. Genauer gesagt: Die 2A zeigt die Konfiguration eines Beispiels für ein logisches Netzwerk (das „Hauptnetzwerk” genannt wird (ein Beispiel für das erste Netzwerk)), das zum On-Board-Netzwerksystem 1 gehört. Die 2B zeigt die Konfiguration eines anderen Beispiels für ein logisches Netzwerk (das „alternatives Netzwerk” genannt wird (ein Beispiel für das zweite Netzwerk)), das zum On-Board-Netzwerksystem 1 gehört.
Wie oben beschrieben wird, sind die Nachfolgerknoten 20-1, 20-2, 20-4 und 20-5 physikalisch zu einer Schleife verbunden (redundante Verbindung) und sind so ausgelegt, dass sie in der Lage sind, über zwei Routen miteinander zu kommunizieren. Daher wird im Hauptnetzwerk ein Verbindungskanal (Punktlinie in der 2A) zwischen dem Nachfolgerknoten 20-5 und dem Nachfolgerknoten 20-4 durch Verwendung des Algorithmus nach dem RSTP in einen gesperrten Zustand gesetzt, wie in der 2A gezeigt wird. Genauer gesagt wird ein Port P1 eines Switch 21-5 des Nachfolgerknotens 20-5 oder ein Port P1 eines Switch 21-4 des Nachfolgerknotens 20-4 als ein gesperrter Port gesetzt. Auf diese Weise kann ein Broadcast-Sturm vermieden werden, und eine logische baumartige Netzwerktopologie (Hauptnetzwerk) kann aufgebaut werden.
Falls eine Kommunikationsstörung, wie zum Beispiel eine Unterbrechung (ein Kommunikationsfehler, der Kommunikationen über die betroffene Kommunikationsleitung 25 abschaltet), unter den Kommunikationsleitungen 25, welche die Nachfolgerknoten 20-1, 20-2, 20-4, 20-5 physikalisch zu einer Schleife verbinden, auf irgendeiner der Kommunikationsleitungen 25, die in der Konfiguration des Hauptnetzwerks enthalten sind, auftritt, können unterdessen keine Kommunikationen über die Kommunikationsleitung 25, auf der die Störung oder dergleichen aufgetreten ist, geführt werden. Daher wird durch Verwendung des Algorithmus nach dem RSTP ein redundant verbundener Abschnitt im gesperrten Zustand, nämlich der Verbindungskanal (Kommunikationsleitung 25) zwischen dem Nachfolgerknoten 20-5 und dem Nachfolgerknoten 20-4 durch Setzen in einen aktiven Zustand geändert, in dem logische Kommunikationen durchführbar sind. Genauer gesagt wird der Port des Nachfolgerknotens 20-5 oder des Nachfolgerknotens 20-4, die in den gesperrten Zustand gesetzt worden sind, in einen weiterleitenden Zustand gesetzt. Im Ergebnis wird ein logisches baumartiges alternatives Netzwerk aufgebaut, das unter den Kommunikationsleitungen 25, welche die Nachfolgerknoten 20-1, 20-2, 20-4, 20-5 physikalisch zu einer Schleife verbinden, eine Kommunikationsleitung 25 umfasst, die nicht in der Konfiguration des Hauptnetzwerks enthalten ist, und die Kommunikationen über die Nachfolgerknoten 20-1, 20-2, 20-4 und 20-5 können wiederhergestellt werden. Falls zum Beispiel der Aufbau (siehe die 2A) des Hauptnetzwerks angenommen wird und die Kommunikationsstörung (wie durch „X” in der 2B angegeben wird) aufgrund einer Unterbrechung oder dergleichen im Verbindungskanal zwischen dem Nachfolgerknoten 20-1 und dem Nachfolgerknoten 20-2 auftritt, werden der Vorgängerknoten 10, der Nachfolgerknoten 20-1 usw. nicht in der Lage sein, mit den Nachfolgerknoten 20-2, 20-4 zu kommunizieren. Daher wird der Verbindungskanal (Kommunikationsleitung 25) zwischen dem Nachfolgerknoten 20-5 und dem Nachfolgerknoten 20-4 durch Setzen vom gesperrten Zustand in den aktiven Zustand geändert, so dass der Vorgängerknoten 10, der Nachfolgerknoten 20-1 usw. mit den Nachfolgerknoten 20-2, 20-4 über eine Kommunikationsroute kommunizieren können, die über den Nachfolgerknoten 20-5 läuft.
Das logische baumartige alternative Netzwerk umfasst unter den Kommunikationsleitungen 25, welche die Nachfolgerknoten 20-1, 20-2, 20-4, 20-5 physikalisch zu einer Schleife verbinden, natürlich nicht die Kommunikationsleitung 25, die in der Konfiguration des Hauptnetzwerks enthalten ist und auf der die Kommunikationsstörung aufgetreten ist.
Für den Fall, dass die Kommunikationsstörung aufgrund einer Unterbrechung oder dergleichen auf einem Verbindungskanal zwischen dem Nachfolgerknoten 20-1 und dem Nachfolgerknoten 20-5 oder auch einem Verbindungskanal zwischen dem Nachfolgerknoten 20-2 und dem Nachfolgerknoten 20-4 auftritt, wird der Verbindungskanal zwischen dem Nachfolgerknoten 20-5 und dem Nachfolgerknoten 20-4 gleichermaßen durch Setzen vom gesperrten Zustand in den aktiven Zustand geändert.
Im Allgemeinen wird der Algorithmus nach dem RSTP durch eine Root-Bridge (z. B. einen Switch 21-1 des Nachfolgerknotens 20-1) auf Basis des Sendens und Empfangens einer BPDU (Bridge Protocol Data Unit) zwischen den Switches 21 (Switches 21-1, 21-2, 21-4, 21-5) ausgeführt, die in den jeweiligen Nachfolgerknoten 20-1, 20-2, 20-4, 20-5 enthalten sind, die zu einer Schleife verbunden sind. Andererseits ist in dieser Ausführungsform die Managementfunktion hinsichtlich der Konfiguration des logischen Netzwerks auf den Vorgängerknoten 10 konzentriert. Der Vorgängerknoten 10 überwacht nämlich unter den Kommunikationsleitungen 25, welche die Nachfolgerknoten 20-1, 20-2, 20-4, 20-5 zu einer Schleife verbinden, eine Kommunikationsstörung (Kommunikationsfehler) jeder Kommunikationsleitung 25, die im Hauptnetzwerk enthalten ist. Falls dann irgendeine Kommunikationsstörung detektiert wird, führt der Vorgängerknoten 10 die Verarbeitung entsprechend dem RSTP durch und ändert den Verbindungskanal zwischen dem Nachfolgerknoten 20-5 und dem Nachfolgerknoten 20-4 vom gesperrten Zustand in den aktiven Zustand. Die vom Vorgängerknoten 10 durchgeführte Verarbeitung wird später ausführlich beschrieben.
Mit Rückbezug auf die 1 ist der Vorgängerknoten 10 zum Beispiel eine Gateway-Einrichtung (Gateway-ECU) oder dergleichen, die Kommunikationen mit verschiedenen elektronischen Steuereinheiten (ECUs, Electronic Control Units), die im Fahrzeug verbaut sind, und einem externen Netzwerk als dem Knoten der höchsten Ebene des Netzwerks weiterleitet. In dem On-Board-Netzwerksystem 1 hat der Vorgängerknoten 10 die Funktion, die Konfiguration des logischen Netzwerks zu managen, wie oben beschrieben wird. Der Vorgängerknoten 10 hält Informationen (Informationen zur physikalischen Konfiguration) hinsichtlich der Konfiguration des physikalischen Netzwerks in einem internen Speicher, wie zum Beispiel einem Electrically Erasable Programmable Read Only Memory (EEPROM). Wenn ein Kommunikationsfehler auftritt, ändert der Vorgängerknoten 10 die logische Konfiguration des Netzwerks auf Basis der Informationen zur physikalischen Konfiguration und Informationen (Informationen zur logischen Konfiguration) hinsichtlich der aktuellen Konfiguration des logischen Netzwerks, um so die Verarbeitung zum Wiederherstellen der Kommunikationen durchzuführen. Der Vorgängerknoten 10 umfasst einen Switch 11 und einen Mikrocomputer 12.
Der Switch 11 ist eine Netzwerkeinrichtung, die zwei oder mehr Ports (Port P0, P1) umfasst und die eine Switch-Funktion hat, um den Vorgängerknoten 10 mit zwei oder mehr Knoten über die Kommunikationsleitungen 25, die mit den jeweiligen Ports verbunden sind, zu verbinden. Der Nachfolgerknoten 20-1 (Switch 21-1) ist mit dem Port P0 des Switch 11 über die Kommunikationsleitung 25 verbunden, und der Nachfolgerknoten 20-6 (Switch 21-6) ist mit dem Port P1 des Switch 11 über die Kommunikationsleitung 25 verbunden. Der Switch 11 speichert MAC-Adressen anderer Knoten (der Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6), die über jeweilige Ports verbunden sind, als eine MAC-Adressentabelle, die zum Beispiel in der 3 gezeigt wird. Die MAC-Adressentabelle wird mit Bezug auf die 3 weiter erklärt.
Wie in der 3 gezeigt wird, sind zum Beispiel in der MAC-Adressentabelle, die dem Switch 11 des Vorgängerknotens 10 entspricht, die MAC-Adressen „1” bis „6”, die den jeweiligen Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6 entsprechen, mit den Portnummern verknüpft. Genauer gesagt sind in der Konfiguration des Hauptnetzwerks die Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-5 letztlich mit dem Port P0 des Switch 11 verbunden, und der Nachfolgerknoten 20-6 ist mit dem Port P1 des Switch 11 verbunden. Der Switch 11 überträgt einen Kommunikations-Frame (Ethernet-Frame) nur von dem Port, mit dem auf der Basis der MAC-Adressentabelle der Knoten verbunden ist, der der MAC-Adresse eines Ziels entspricht, die in einem Kopfabschnitt des Kommunikations-Frame (Ethernet-Frame) enthalten ist, der vom Vorgängerknoten 10 übertragen wird.
Mit Rückbezug auf die 1 umfasst der Mikrocomputer 12 CPU, RAM, ROM, I/O usw. und führt verschiedene Funktionen durch Ausführen verschiedener im ROM gespeicherter Programme auf der CPU aus. Der Mikrocomputer 12 umfasst eine Netzwerk-Fehlerbereichsspezifierungseinheit (NW-Fehlerbereichsspezifierungseinheit) 121, eine Netzwerk-Rekonstruktionseinheit (NW-Rekonstruktionseinheit) 122 und eine Übergabeeinheit 123 als Funktionseinheiten.
Die Funktionen der NW-Fehlerbereichsspezifierungseinheit 121, der NW-Rekonstruktionseinheit 122 und der Übergabeeinheit 123 können auch durch irgendwelche Hardware, Software oder eine Kombination daraus anstatt vom Mikrocomputer 22 umgesetzt werden.
Die NW-Fehlerbereichsspezifierungseinheit 121 spezifiziert den Bereich eines Kommunikationsfehlers (Netzwerkfehler) des Netzwerks auf Basis von Informationen (Kommunikationsstörungsinformationen) hinsichtlich der Kommunikationsstörung, die in einer Kommunikationsstörungsmeldung enthalten sind, die vom Nachfolgerknoten 20-1, 20-2 empfangen wird. Zum Beispiel erfasst die NW-Fehlerbereichsspezifierungseinheit 121, auf welcher der Kommunikationsleitungen 25, die unter den Kommunikationsleitungen 25, welche die Nachfolgerknoten 20-1, 20-2, 20-4, 20-5 zu einer Schleife verbinden, in der Konfiguration des aktuellen logischen Netzwerks (Hauptnetzwerk) enthalten ist, eine Störung auftritt, auf Basis von Informationen zur logischen Konfiguration (z. B. einer Routing-Tabelle) und von Kommunikationsstörungsinformationen (z. B. der Nummer des Ports in einem Link-Down-Zustand). Dann spezifiziert die NW-Fehlerbereichsspezifierungseinheit 121 den Nachfolgerknoten 20, der sich in einem Zustand befindet, in dem seine Kommunikationen mit dem Vorgängerknoten 10 gestört sind. Falls, unter der Annahme zum Beispiel der Konfiguration des Hauptnetzwerks, eine Unterbrechung oder dergleichen auf dem Verbindungskanal zwischen dem Nachfolgerknoten 20-1 und dem Nachfolgerknoten 20-2 auftritt und die NW-Fehlerbereichsspezifierungseinheit 121 eine Kommunikationsstörungsmeldung vom Nachfolgerknoten 20-1 empfängt, der die Kommunikationsstörung des Kommunikationskanals zwischen dem Nachfolgerknoten 20-1 und dem Nachfolgerknoten 20-2 detektiert hat, prüft sie eine Routing-Tabelle, die dem in der 4 gezeigten Hauptnetzwerk entspricht. Mit Bezug auf die 4 wird die Routing-Tabelle weiter beschrieben.
In der 4 entspricht „0” in der Spalte der Knotenidentifizierungsinformationen dem Vorgängerknoten 10, und „1” bis „6” in der Spalte der Knotenidentifizierungsinformationen entsprechen den jeweiligen Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6. Auch entsprechen „1” bis „6” in der Spalte der Routeninformationen den jeweiligen Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6, wie im Fall der Knotenidentifizierungsinformationen, und „P0” oder „P1” in Klammern entspricht der Portnummer des Switch (Switch 11, Switch 21) jedes Knotens.
Wie in der 4 gezeigt wird, besteht die Routing-Tabelle aus Knotenidentifizierungsinformationen jedes Knotens (aller Vorgängerknoten 10 und Nachfolgerknoten 20) und Routeninformationen, die eine Kommunikationsroute vom Vorgängerknoten 10 zu jedem Knoten (Nachfolgerknoten 20) angeben, entsprechend den Knotenidentifizierungsinformationen. Durch Prüfen der Routing-Tabelle kann die NW-Fehlerbereichsspezifierungseinheit 121 die Nachfolgerknoten 20-2 bis 20-4 (Knotenidentifizierungsinformationen 2 bis 4), die mit dem Vorgängerknoten 10 kommunizieren, über den Verbindungskanal zwischen dem Nachfolgerknoten 20-1 und dem Nachfolgerknoten 20-2, in dem eine Unterbrechung oder dergleichen auftritt, spezifizieren.
Mit Rückbezug auf die 1 rekonstruiert die NW-Rekonstruktionseinheit 122 das Netzwerk, um so die Kommunikationen zwischen dem Vorgängerknoten 10 und den Nachfolgerknoten 20 in den Kommunikationsstörungszuständen auf Basis des Bereichs des Netzwerkfehlers wiederherzustellen, der von der NW-Fehlerbereichsspezifierungseinheit 121 spezifiziert worden ist. Zum Beispiel führt die NW-Rekonstruktionseinheit 122 eine Verarbeitung entsprechend dem RSTP durch, wie sie oben beschrieben wird, und bestimmt die Konfiguration eines logischen Netzwerks (alternatives Netzwerk) zum Verbinden des Vorgängerknotens 10 mit den Nachfolgerknoten 20 in den Kommunikationsstörungszuständen, so dass der Vorgängerknoten 10 mit den Nachfolgerknoten 20 kommunizieren kann. Wie oben beschrieben wird, sind die Nachfolgerknoten 20-1, 20-2, 20-4, 20-5 physikalisch zu einer Schleife verbunden, und in der Konfiguration des Hauptnetzwerks ist der Verbindungskanal zwischen dem Nachfolgerknoten 20-5 und dem Nachfolgerknoten 20-4 logisch in den gesperrten Zustand gesetzt. Wenn daher eine Unterbrechung oder dergleichen auf irgendeiner der Kommunikationsleitungen 25 auftritt, die unter den Kommunikationsleitungen 25, welche die Nachfolgerknoten 20-1, 20-2, 20-4, 20-5 physikalisch zu einer Schleife verbinden, in der Konfiguration des Hauptnetzwerks enthalten ist, platziert die NW-Rekonstruktionseinheit 122 den Verbindungskanal zwischen dem Nachfolgerknoten 20-5 und dem Nachfolgerknoten 20-4 in den aktiven Zustand und rekonstruiert das Netzwerk. Die NW-Rekonstruktionseinheit 122 rekonstruiert nämlich das logische baumartige alternative Netzwerk, das unter den Kommunikationsleitungen 25, welche die Nachfolgerknoten 20-1, 20-2, 20-4, 20-5 zu einer Schleife verbinden, eine Kommunikationsleitung 25 umfasst, die nicht in der Konfiguration des Hauptnetzwerks enthalten ist, wie oben beschrieben wird. Die NW-Rekonstruktionseinheit 122 aktualisiert die Routing-Tabelle, die im internen Speicher oder dergleichen gespeichert ist, in eine Form, die der Konfiguration des rekonstruierten logischen Netzwerks (alternatives Netzwerk) entspricht. Die NW-Rekonstruktionseinheit 122 erstellt auch eine MAC-Adressentabelle der Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6 (Switches 21-1 bis 21-6), die der Konfiguration des rekonstruierten logischen Netzwerks (alternatives Netzwerk) entspricht.
Die Übergabeeinheit 123 übergibt eine Netzwerk-Konfigurationsänderungsmeldung (NW-Konfigurationsänderungsmeldung), welche die MAC-Adressentabelle enthält, die von der NW-Rekonstruktionseinheit 122 erstellt worden ist, an die Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6. Zum Beispiel kann die Übergabeeinheit 123 die NW-Konfigurationsänderungsmeldung an die Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6 durch Unicasting übergeben. Die Übergabeeinheit 123 kann auch die NW-Konfigurationsänderungsmeldung an die Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6 durch Broadcasting übergeben. Als Nächstes wird mit Bezug auf die 5A–5C ein Kommunikations-Frame beschrieben, der zum Übergeben der MAC-Adressentabelle verwendet wird.
Die 5A bis 5C zeigen Kommunikations-Frames (Ethernet-Frames), die zum Übergeben von MAC-Adressentabellen verwendet werden. Genauer gesagt zeigt die 5A die Konfiguration eines Ethernet-Frame, und die 5B zeigt ein Beispiel für den Ethernet-Frame, der zum Übergeben der MAC-Adressentabelle verwendet wird, während die 5C ein anderes Beispiel für den Ethernet-Frame zeigt, der zum Übergeben der MAC-Adressentabelle verwendet wird.
In den 5A bis 5C wird der Inhalt jedes Ethernet-Frame angegeben, so dass er alle vier Bytes zurückkehrt.
Wie in der 5A gezeigt wird, enthält der Ethernet-Frame einen Header-Abschnitt 51 von 14 Bytes, einen Datenabschnitt 52 mit einer variablen Anzahl an Bytes (46 Bytes bis 1500 Bytes) und eine FCS (Frame Check Sequence) 53 von vier Bytes als ein Fehlerkorrekturcode.
Der Header-Abschnitt 51 enthält eine MAC-Zieladresse 511 von sechs Bytes, eine MAC-Quelladresse 512 von sechs Bytes und einen Frametyp 513 von zwei Bytes. Der Frametyp 513 ist die Identifizierungsinformation (Identifizierungswert), mit der der Inhalt des Ethernet-Frame am Ziel bestimmt werden kann, und wird vorab spezifiziert.
Wenn zum Beispiel die Übergabeeinheit 123 die MAC-Adressentabelle durch Unicasting übergibt, wird die MAC-Adresse irgendeines der Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6 als die MAC-Zieladresse 511 des Header-Abschnitts 51 des Ethernet-Frame hinsichtlich der NW-Konfigurationsänderungsmeldung gesetzt. Auch wird ein Identifizierungswert, der angibt, dass der Ethernet-Frame zur NW-Konfigurationsänderungsmeldung gehört, als der Frametyp des Header-Abschnitts 51 gesetzt.
Wie in der 5B gezeigt wird, enthält der Datenabschnitt 52 des Ethernet-Frame hinsichtlich der NW-Konfigurationsänderungsmeldung die Anzahl der MAC-Adressentabellen 521, die Datengröße 522 der MAC-Adressentabelle(n), Identifizierungsinformationen (Switch-ID) 523 des Switch 21 (Switch 21-1 bis 21-6, die später beschrieben werden), die im Nachfolgerknoten 20 (irgendeiner der Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6) des Ziels enthalten sind, und die MAC-Adressentabellendaten 524. Da dieses Beispiel den Fall der Unicast-Übergabe zeigt, wird „1” in die Anzahl der MAC-Adressentabelle(n) 521 gesetzt, und die tatsächliche Größe (Lange) wird auf die Datengröße 522 der MAC-Adressentabelle gesetzt. Ein Wert (zum Beispiel irgendeiner von „1” bis „6”), der irgendeinem der Nachfolgerknoten 20 (Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6) des Ziels entspricht, wird auf die Switch-ID 523 gesetzt, und Daten der MAC-Adressentabelle, die von der NW-Rekonstruktionseinheit 122 erstellt werden, werden in den MAC-Adressentabellendaten 524 gespeichert.
In diesem Fall erstellt die Übergabeeinheit 123 einen Ethernet-Frame hinsichtlich der NW-Konfigurationsänderungsmeldung für jedes Ziel und überträgt ihn über den Switch 11 zu jedem Ziel.
In diesem Zusammenhang muss die Übergabeeinheit 123 keine NW-Konfigurationsänderungsmeldung an den/die Nachfolgerknoten 20 (Switch(es) 21) übergeben, für die keine Änderung in der MAC-Adressentabelle vorgenommen wird. Auch übergibt die Übergabeeinheit 123 die MAC-Adressentabelle an den Nachfolgerknoten 20 auf der höheren hierarchischen Ebene vorzugsweise zuerst und dann an den der niedrigeren Ebene. Wenn die MAC-Adressentabelle durch Unicasting an den Nachfolgerknoten 20 der niedrigeren hierarchischen Ebene übergeben wird, ist in diesem Fall die MAC-Adressentabelle des Nachfolgerknotens 20 auf der höheren hierarchischen Ebene bereits aktualisiert, und daher kann die NW-Konfigurationsänderungsmeldung geeigneterweise an den Nachfolgerknoten 20 auf der niedrigeren Ebene übermittelt werden. Auch wird der Ethernet-Frame hinsichtlich der NW-Konfigurationsänderungsmeldung so gesetzt, dass er auch vom Port im gesperrten Zustand empfangen werden kann. Sogar wenn somit der Port P1 des Nachfolgerknotens 20-4 in den gesperrten Zustand gesetzt ist, kann der Nachfolgerknoten 20-4 die NW-Konfigurationsänderungsmeldung empfangen, die vom Nachfolgerknoten 20-5 übermittelt wird.
Wenn die Übergabeeinheit 123 zum Beispiel die MAC-Adressentabelle durch Broadcasting übergibt, ist zum Beispiel „FF:FF:FF:FF:FF:FF”, was Broadcast-Übergabe angibt, in der MAC-Zieladresse 511 des Header-Abschnitts 51 des Ethernet-Frame hinsichtlich der NW-Konfigurationsänderungsmeldung festgelegt, wie in der 5C gezeigt wird. Auch wird ein Identifizierungswert, der angibt, dass der Ethernet-Frame zur NW-Konfigurationsänderungsmeldung gehört, auf den Frametyp 513 des Header-Abschnitts 51 gesetzt, wie im Fall der Unicast-Übergabe (siehe 5B).
Wie in der 5C gezeigt wird, wird die Anzahl von Zielen, nämlich die Anzahl („6”) von Nachfolgerknoten 20, auf die Anzahl der MAC-Adressentabellen 521 im Datenabschnitt 52 des Ethernet-Frame hinsichtlich der NW-Konfigurationsänderungsmeldung gesetzt. Da mehrere (sechs) MAC-Adressentabellen im Datenabschnitt 52 des Ethernet-Frame gespeichert sind, der mit der NW-Konfigurationsänderungsmeldung verknüpft ist, werden mehrere (sechs) Kombinationen der Datengröße 522, der Switch-ID 523 und der MAC-Adressentabellendaten 524 gesetzt. Genauer gesagt: Die Datengröße 522, die Switch-ID 523 und die MAC-Adressentabellendaten 524, die dem Nachfolgerknoten 20-1 entsprechen, werden zu Anfang gesetzt, und dann werden die Datengröße 522, die Switch-ID 523 und die MAC-Adressentabellendaten 524, die dem Nachfolgerknoten 20-2 entsprechen, gesetzt. Auf diese Weise werden die Datengröße 522, die Switch-ID 523 und die MAC-Adressentabellendaten 524, die jedem der sechs Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6 entsprechen, sequentiell gesetzt.
In diesem Fall erstellt die Übergabeeinheit 123 nur eine NW-Konfigurationsänderungsmeldung und übergibt sie an alle Nachfolgerknoten 20 (Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6) im Netzwerk durch Broadcasting.
Sogar wenn die NW-Konfigurationsänderungsmeldung durch Broadcasting übergeben wird, muss die MAC-Adressentabelle, die nicht geändert wird, nicht im Datenabschnitt 52 des Ethernet-Frame hinsichtlich der NW-Konfigurationsänderungsmeldung gespeichert werden. Wie später beschrieben wird, ist jeder der Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6 dazu angepasst, die MAC-Adressentabellendaten 524 des Switch 21-1–21-6, die in ihm selbst enthalten sind, auf Basis der Switch-ID 523 des Datenabschnitts 52 zu erkennen, und falls keine Switch-ID 523 vorhanden ist, die dem fraglichen Nachfolgerknoten entspricht, wird die MAC-Adressentabelle nicht aktualisiert. Wenn die NW-Konfigurationsänderungsmeldung durch Broadcasting übergeben wird, wird ebenfalls die MAC-Adressentabelle vom Nachfolgerknoten 20 der höheren Hierarchieebene aktualisiert, wie im Fall der Unicast-Übergabe. Falls nämlich der Nachfolgerknoten 20-1 die durch Broadcasting übergebene NW-Konfigurationsänderungsmeldung empfängt, aktualisiert er die MAC-Adressentabelle des Switch 21-1, und der Switch 21-1 übermittelt die NW-Konfigurationsänderungsmeldung an den Nachfolgerknoten 20-5 (Switch 21-5), nachdem die Aktualisierung abgeschlossen ist. Auch wenn die NW-Konfigurationsänderungsmeldung durch Broadcasting übergeben wird, wird der Ethernet-Frame hinsichtlich der NW-Konfigurationsänderungsmeldung so gesetzt, dass er auch vom Port im gesperrten Zustand empfangen werden kann, wie im Fall von Unicast-Übergabe.
Mit Rückbezug auf die 1 sind die Nachfolgerknoten 20-1, 20-2 zum Beispiel verschiedene ECUs, die im Fahrzeug verbaut sind. Die Nachfolgerknoten 20-1, 20-2 sind Knoten (Zwischenknoten), die sich im logischen Netzwerk, das hierarchisch aufgebaut ist, auf einer Zwischenebene befinden und eine Funktion haben, benachbarte Knoten der höheren Ebene und Knoten der niedrigeren Ebene über die Kommunikationsleitungen 25 zu verbinden. Genauer gesagt befinden sich im ersten Netzwerk die Nachfolgerknoten 20-1, 20-2 auf den höheren Ebenen der Hierarchie als die logischen Nachfolgerendknoten 20-4, 20-5, vom Vorgängerknoten 10 gesehen, unter den Nachfolgerknoten 20-1, 20-2, 20-4, 20-5, die physikalisch zu einer Schleife verbunden sind. Jeder der Nachfolgerknoten 20-1, 20-2 umfasst einen Switch 21 (Switch 21-1, 21-2) und einen Mikrocomputer 22 (Mikrocomputer 22-1, 22-2).
Wie der Switch 11 ist der Switch 21-1, 21-2 eine Netzwerkeinrichtung, die zwei oder mehr Ports (Port P0 bis P2) umfasst und eine Switch-Funktion hat, den entsprechenden Knoten 20-1, 20-2 mit zwei oder mehr Knoten über die Kommunikationsleitungen 25, die mit den jeweiligen Ports verbunden sind, zu verbinden. Der Vorgängerknoten 10 (Switch 11) ist mit einem Port P0 des Switch 21-1 verbunden, und der Nachfolgerknoten 20-2 (Switch 21-2) ist mit einem Port P1 des Switch 21-1 verbunden, während der Nachfolgerknoten 20-5 (Switch 21-5) mit einem Port P2 des Switch 21-1 verbunden ist. Auch ist der Nachfolgerknoten 20-1 (Switch 21-1) mit einem Port P0 des Switch 21-2 verbunden, und der Nachfolgerknoten 20-3 (Switch 21-3) ist mit einem Port P1 des Switch 21-2 verbunden, während der Nachfolgerknoten 20-4 (Switch 21-4) mit einem Port P2 des Switch 21-2 verbunden ist. Wie der Switch 11 speichert jeder der Switches 21-1, 21-2 MAC-Adressen der anderen Knoten, mit denen der Switch über jeweilige Ports verbunden ist, zum Beispiel als eine MAC-Adressentabelle.
Wie in der 3 gezeigt wird, sind zum Beispiel in der MAC-Adressentabelle, die dem Switch 21-1 des Nachfolgerknotens 20-1 entspricht, „0” und „2” bis „6” als die MAC-Adressen, die dem jeweiligen Vorgängerknoten 10 bzw. den Nachfolgerknoten 20-2 bis 20-6 entsprechen, mit den Portnummern verknüpft. Genauer gesagt sind in der Konfiguration des Hauptnetzwerks der Vorgängerknoten 10 und der Nachfolgerknoten 20-6 letztlich mit dem Port P0 des Switch 21-1 verbunden, und die Nachfolgerknoten 20-2 bis 20-4 sind letztlich mit dem Port P1 des Switch 21-1 verbunden, während der Nachfolgerknoten 20-5 mit dem Port P2 des Switch 21-1 verbunden ist, wie in der 3 angegeben wird.
Wie in der 3 gezeigt wird, sind auch in der MAC-Adressentabelle, die dem Switch 21-2 des Nachfolgerknotens 20-2 entspricht, „0”, „1” und „3” bis „6” als MAC-Adressen, die dem Vorgängerknoten 10 bzw. den Nachfolgerknoten 20-1, 20-3 bis 20-6 entsprechen, mit den Portnummern verknüpft. Genauer gesagt sind in der Konfiguration des Hauptnetzwerks der Vorgängerknoten 10 und der Nachfolgerknoten 20-1, 20-5, 20-6 letztlich mit dem Port P0 des Switch 21-2 verbunden, und der Nachfolgerknoten 20-3 ist mit dem Port P1 des Switch 21-2 verbunden, während der Nachfolgerknoten 20-4 mit dem Port P2 des Switch 21-2 verbunden ist.
Jeder der Switches 21-1, 21-2 sendet einen Kommunikations-Frame (Ethernet-Frame), der von einem entsprechenden der Nachfolgerknoten 20-1, 20-2 übertragen wird, nur von dem Port, der mit dem Knoten verbunden ist, welcher der MAC-Adresse des Ziels entspricht, die im Kopfabschnitt des Kommunikations-Frame enthalten ist, auf der Basis der MAC-Adressentabelle.
Wie der Mikrocomputer 12 umfasst der Mikrocomputer 22 (22-1, 22-2) CPU, RAM, ROM, I/O usw. und setzt verschiedene Funktionen durch Ausführen verschiedener im ROM gespeicherter Programme auf der CPU aus. Jeder der Mikrocomputer 22-1, 22-2 umfasst eine Kommunikationsstörungsdetektiereinheit 221 (Kommunikationsstörungsdetektiereinheit 221-1, 221-2) und eine Meldeeinheit 222 (Meldeeinheit 222-1, 222-2) als Funktionseinheiten.
Die Funktionen der Kommunikationsstörungsdetektiereinheit 221 (Kommunikationsstörungsdetektiereinheit 221-1, 221-2) und der Meldeeinheit 222 (Meldeeinheit 222-1, 222-2) können durch irgendwelche Hardware, Software oder eine Kombination daraus anstatt vom Mikrocomputer 22 umgesetzt werden.
Die Kommunikationsstörungsdetektiereinheit 221-1, 221-2 detektiert eine Störung der Kommunikationen über eine Kommunikationsleitung 25, die im Hauptnetzwerk enthalten ist, unter den Kommunikationsleitungen 25, welche die Nachfolgerknoten 20-1, 20-2, 20-4, 20-5 physikalisch zu einer Schleife verbinden. Genauer gesagt detektiert die Kommunikationsstörungsdetektiereinheit 221-1, 221-2 einen Kommunikationsstörungszustand eines Verbindungskanals (Kommunikationsleitung 25) zwischen dem entsprechenden Nachfolgerknoten 20-1, 20-2 und einem benachbarten Knoten der niedrigeren Ebene (der Nachfolgerknoten 20-2, 20-5 für den Nachfolgerknoten 20-1 oder der Nachfolgerknoten 20-4 für den Nachfolgerknoten 20-2). Jede der Kommunikationsstörungsdetektiereinheiten 221-1, 221-2 überwacht zum Beispiel zyklisch einen Empfangszustand, unter dem ein Kommunikations-Frame (Ethernet-Frame) und ein Link-Impulssignal innerhalb einer gegebenen Zeit empfangen werden, an jedem Port des Switch 21-1, 21-2 (dem Port P1, P2 des Switch 21-1 oder dem Port P2 des Switch 21-2), mit dem der benachbarte Knoten der unteren Ebene verbunden ist. Falls weder der Kommunikations-Frame noch das Link-Impulssignal an wenigstens einem der jeweiligen fraglichen Ports der Switches 21-1, 21-2 innerhalb der oben angegebenen, gegebenen Zeit empfangen werden, bestimmt die Kommunikationsstörungsdetektiereinheit 221-1, 221-2, dass sich der Port, an dem weder der Kommunikations-Frame noch das Link-Impulssignal empfangen worden sind, in einem Link-Down-(Kommunikationsstörungs-)Zustand befindet. Dann erstellt die Kommunikationsstörungsdetektiereinheit 221-1, 221-2 Kommunikationsstörungsinformationen, welche die Nummer des Ports im Link-Down-Zustand enthalten.
Die Kommunikationsstörungsdetektiereinheit 221-2 kann auch eine Störung der Kommunikationen über eine Kommunikationsleitung 25 detektieren, die eine andere als die Kommunikationsleitungen 25 ist, welche die Nachfolgerknoten 20-1, 20-2, 20-4, 20-5 physikalisch zu einer Schleife verbinden, nämlich über einen Verbindungskanal (Kommunikationsleitung 25) zwischen dem Nachfolgerknoten 20-2 und dem Nachfolgerknoten 20-3.
Wenn jede der Kommunikationsstörungsdetektiereinheiten 221-1, 221-2 eine Störung der Kommunikationen mit dem anderen Knoten detektiert und Kommunikationsstörungsinformationen erstellt, sendet die entsprechende Meldeeinheit 222-1, 222-2 eine Kommunikationsstörungsmeldung, welche die Kommunikationsstörungsinformationen hinsichtlich der detektierten Kommunikationsstörung enthält, an den Vorgängerknoten 10. Im ersten Netzwerk befinden sich unter den Nachfolgerknoten 20-1, 20-2, 20-4, 20-5, die physikalisch zu einer Schleife verbunden sind, wie oben beschrieben wird, die Nachfolgerknoten 20-1, 20-2 auf den höheren Ebenen der Hierarchie als die logischen Nachfolgerendknoten 20-4, 20-5, vom Vorgängerknoten 10 gesehen. Daher kann eine Störung der Kommunikationen über die Kommunikationsleitung 25, die im Hauptnetzwerk enthalten ist, unter den Kommunikationsleitungen 25, welche die Nachfolgerknoten 20-1, 20-2, 20-4, 20-5 physikalisch zu einer Schleife verbinden, von dem Knoten auf der höheren Ebene (näher am Vorgängerknoten 10 im Hauptnetzwerk) im Hauptnetzwerk detektiert werden. Somit kann der Wurzelknoten die Kommunikationsstörungsinformationen von den Nachfolgerknoten 20-1, 20-2 (den Meldeeinheiten 222-1, 222-2) beziehen.
Die Nachfolgerknoten 20-3 bis 20-6 sind zum Beispiel verschiedene ECUs, Sensoren, Aktuatoren oder dergleichen, die im Fahrzeug verbaut sind. Die Nachfolgerknoten 20-3 bis 20-6 sind Endknoten im logischen Netzwerk (Hauptnetzwerk), das hierarchisch aufgebaut ist. Jeder der Nachfolgerknoten 20-3 bis 20-6 enthält einen Switch 21 (einen entsprechenden der Switches 21-3 bis 21-6).
Im Hauptnetzwerk sind die Nachfolgerknoten 20-4, 20-5 Endknoten, die keine weiterleitende Funktion haben. Allerdings wird in dem alternativen Netzwerk, wie es oben beschrieben wird, der Verbindungskanal zwischen dem Nachfolgerknoten 20-4 und dem Nachfolgerknoten 20-5 in den aktiven Zustand gesetzt, und daher funktionieren die Nachfolgerknoten 20-4, 20-5 als Zwischenknoten.
Jeder der Switches 21-3 bis 21-6 ist eine Netzwerkeinrichtung, die zwei oder mehr Ports (Port P0, P1) umfasst und die eine Switch-Funktion hat, den entsprechenden Nachfolgerknoten mit zwei oder mehr Kommunikationsknoten über die Kommunikationsleitungen 25, die mit den jeweiligen Ports verbunden sind, zu verbinden. Der Nachfolgerknoten 20-2 (Switch 21-2) ist mit einem Port P0 des Switch 21-3 verbunden. Der Nachfolgerknoten 20-2 (Switch 21-2) ist ebenfalls mit einem Port P0 des Switch 21-4 verbunden, und der Nachfolgerknoten 20-5 (Switch 21-5) ist mit einem Port P1 des Switch 21-4 verbunden. Der Nachfolgerknoten 20-1 (Switch 21-1) ist ebenfalls mit einem Port P0 des Switch 21-5 verbunden, und der Nachfolgerknoten 20-4 (Switch 21-4) ist mit einem Port P1 des Switch 21-5 verbunden. Wie der Switch 11 usw. speichert jeder der Switches 21-3 bis 21-6 die MAC-Adressen der anderen Knoten, mit denen der entsprechende Nachfolgerknoten über die jeweiligen Ports verbunden ist, zum Beispiel als eine MAC-Adressentabelle.
Die Ports P1 der Switches 21-3, 21-6 werden nicht verwendet.
Wie in der 3 gezeigt wird, sind zum Beispiel in der MAC-Adressentabelle, die dem Switch 21-3 des Nachfolgerknotens 20-3 entspricht, „0”, „1”, „2” und „4” bis „6” als die MAC-Adressen, die dem Vorgängerknoten 10 bzw. den Nachfolgerknoten 20-1, 20-2, 20-4 bis 20-6 entsprechen, mit der Portnummer verknüpft. Genauer gesagt sind in der Konfiguration des Hauptnetzwerks der Vorgängerknoten 10 und die Nachfolgerknoten 20-1, 20-2, 20-4 bis 20-6 letztlich mit dem Port P0 des Switch 21-3 verbunden.
Wie in der 3 als Beispiel gezeigt wird, sind in der MAC-Adressentabelle, die dem Switch 21-4 des Nachfolgerknotens 20-4 entspricht, auch „0”, „1” bis „3”, „5” und „6” als die MAC-Adressen, die dem Vorgängerknoten 10 bzw. den Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-3, 20-5 und 20-6 entsprechen, mit der Portnummer verknüpft. Genauer gesagt sind in der Konfiguration des Hauptnetzwerks der Vorgängerknoten 10 und die Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-3, 20-5 und 20-6 letztlich mit dem Port P0 des Switch 21-4 verbunden, wie in der 3 angegeben wird.
Wie in der 3 als Beispiel gezeigt wird, sind in der MAC-Adressentabelle, die dem Switch 21-5 des Nachfolgerknotens 20-5 entspricht, auch „0”, „1” bis „4” und „6” als die MAC-Adressen, die dem Vorgängerknoten 10 bzw. den Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-4 und 20-6 entsprechen, mit der Portnummer verknüpft. Genauer gesagt sind in der Konfiguration des Hauptnetzwerks der Vorgängerknoten 10 und die Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-4 und 20-6 letztlich mit dem Port P0 des Switch 21-5 verbunden, wie in der 3 angegeben wird.
Wie in der 3 als Beispiel gezeigt wird, sind in der MAC-Adressentabelle, die dem Switch 21-6 des Nachfolgerknotens 20-6 entspricht, auch „0” und „1” bis „5” als die MAC-Adressen, die dem Vorgängerknoten 10 bzw. den Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-5 entsprechen, mit der Portnummer verknüpft. Genauer gesagt sind in der Konfiguration des Hauptnetzwerks der Vorgängerknoten 10 und die Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-5 letztlich mit dem Port P0 des Switch 21-6 verbunden, wie in der 3 angegeben wird.
Jeder der Switches 21-3 bis 21-6 sendet einen Kommunikations-Frame (Ethernet-Frame), der von einem entsprechenden der Nachfolgerknoten 20-3 bis 20-6 übertragen wird, nur von dem Port, der mit dem Knoten verbunden ist, welcher der MAC-Adresse des Ziels entspricht, die im Kopfabschnitt des Kommunikations-Frame enthalten ist, auf der Basis der MAC-Adressentabelle.
Als Nächstes wird mit Bezug auf die 6 ein Steuerungsablauf oder eine Steuerungsroutine beschrieben, die vom Vorgängerknoten 10 ausgeführt wird.
Die 6 ist ein Flussdiagramm, das schematisch ein Beispiel für eine Steuerungsroutine zeigt, die vom Vorgängerknoten 10 ausgeführt wird.
Die im Flussdiagramm veranschaulichte Steuerungsroutine wird wiederholt ausgeführt, wenn der Vorgängerknoten 10 sich in einem Wachzustand (Netz-EIN-Zustand) befindet.
Im Schritt S102 hält der Vorgängerknoten 10 die Routing-Tabelle im Hauptspeicher (RAM).
Im Schritt S104 startet der Vorgängerknoten 10 das Messen der Zeit mit einem Zeitgeber mit festem Zyklus auf Basis eines vorbestimmten Zyklus.
Im Schritt S106 prüft der Vorgängerknoten 10 (NW-Fehlerbereichsspezifierungseinheit 121) das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein einer Kommunikationsstörungsmeldung von den Nachfolgerknoten 20-1, 20-2.
Im Schritt S108 bestimmt der Vorgängerknoten 10 (NW-Fehlerbereichsspezifierungseinheit 121), ob er eine Kommunikationsstörungsmeldung von den Nachfolgerknoten 20-1, 20-2 empfangen hat. Falls der Vorgängerknoten 10 (NW-Fehlerbereichsspezifierungseinheit 121) die Kommunikationsstörungsmeldung empfangen hat, fährt die Steuerung mit dem Schritt S110 fort. Wenn nicht, fährt die Steuerung mit dem Schritt S116 fort.
Im Schritt S110 spezifiziert der Vorgängerknoten 10 (NW-Fehlerbereichsspezifierungseinheit 121) den Bereich der Kommunikationsstörung auf Basis der Routing-Tabelle.
Im Schritt S112 rekonstruiert der Vorgängerknoten 10 (NW-Rekonstruktionseinheit 122) das Netzwerk. Der Vorgängerknoten 10 (NW-Rekonstruktionseinheit 122) bestimmt nämlich ein alternatives Netzwerk zur Wiederherstellung der Kommunikationen mit dem Nachfolgerknoten 20, der sich im Kommunikationsstörungszustand befindet, und aktualisiert die Routing-Tabelle auf den Inhalt gemäß dem alternativen Netzwerk. Der Vorgängerknoten 10 (NW-Rekonstruktionseinheit 122) erstellt auch eine MAC-Adressentabelle der Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6 (Switches 21-1 bis 21-6) gemäß dem alternativen Netzwerk.
Wenn zum Beispiel eine Kommunikationsstörungsmeldung hinsichtlich einer Kommunikationsstörung des Verbindungskanals zwischen dem Nachfolgerknoten 20-1 und dem Nachfolgerknoten 20-2 empfangen wird, kann die NW-Rekonstruktionseinheit 122 auf Basis der Routing-Tabelle (siehe 4), die mit dem Hauptnetzwerk verknüpft ist, spezifizieren, dass die Kommunikationen zwischen dem Vorgängerknoten 10 und den Nachfolgerknoten 20-2 bis 20-4 gestört sind, wie oben beschrieben wird. Daher bestimmt die NW-Rekonstruktionseinheit 122 die Konfiguration (siehe 2B) des alternativen Netzwerks, in dem der Verbindungskanal zwischen dem Nachfolgerknoten 20-5 und dem Nachfolgerknoten 20-4 in den aktiven Zustand gesetzt ist, wie oben beschrieben wird, und aktualisiert die Routeninformationen vom Vorgängerknoten 10 zu den Nachfolgerknoten 20-2 bis 20-4 in der Routing-Tabelle, wie in der 7 gezeigt wird. Die NW-Rekonstruktionseinheit 122 erstellt auch die MAC-Adressentabelle des Vorgängerknotens 10 und der Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6 gemäß der Konfiguration des alternativen Netzwerks, wie in der 8 gezeigt wird. Genauer gesagt wird, da die Nachfolgerknoten 20-2 bis 20-4 mit dem Nachfolgerknoten 20-1 über den Nachfolgerknoten 20-5 verbunden sind, die MAC-Adressentabelle des Nachfolgerknotens 20-1 (Switch 21-1) gegenüber der MAC-Adressentabelle (siehe 3) des Hauptnetzwerks geändert, so dass die Nachfolgerknoten 20-2 bis 20-4 mit dem Port P2 des Switch 21-1 verbunden sind. Auch wird die MAC-Adressentabelle des Nachfolgerknotens 20-2 (Switch 21-2) gegenüber der MAC-Adressentabelle gemäß der Konfiguration des Hauptnetzwerks geändert, so dass der Vorgängerknoten 10 und die Nachfolgerknoten 20-1, 20-5 und 20-6 mit dem Port P2 des Switch 21-2 verbunden sind. Auch wird die MAC-Adressentabelle des Nachfolgerknotens 20-4 (Switch 21-4) gegenüber der MAC-Adressentabelle gemäß der Konfiguration des Hauptnetzwerks geändert, so dass der Vorgängerknoten 10 und die Nachfolgerknoten 20-1, 20-5 und 20-6 mit dem Port P1 des Switch 21-4 verbunden sind. Die MAC-Adressentabelle des Nachfolgerknotens 20-5 (Switch 21-5) wird ebenfalls gegenüber der MAC-Adressentabelle gemäß dem Hauptnetzwerk geändert, so dass die Nachfolgerknoten 20-2 bis 20-4 mit dem Port P1 des Switch 21-5 verbunden sind.
In den 7 und 8 stellen hervorgehobene Abschnitte Abschnitte dar, die gegenüber denen aus den 4 bzw. 3 geändert (aktualisiert) worden sind.
Mit Rückbezug auf die 6: Im Schritt S114 übergibt der Vorgängerknoten 10 (Übergabeeinheit 123) die NW-Konfigurationsänderungsmeldung, welche die im Schritt S112 erstellte MAC-Adressentabelle enthält, an die Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6. Wie oben beschrieben wird, kann der Vorgängerknoten 10 (Übergabeeinheit 123) die NW-Konfigurationsänderungsmeldung an die Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6 durch Broadcasting übergeben, oder er kann sie an die Nachfolgerknoten durch Unicasting übergeben.
Im Schritt S116 bestimmt der Vorgängerknoten 10, ob das Messen der Zeit mit dem Zeitgeber mit festem Zyklus abgeschlossen ist. Falls das Messen der Zeit mit dem Zeitgeber mit festem Zyklus nicht abgeschlossen ist, kehrt der Vorgängerknoten 10 zum Schritt S106 zurück und wiederholt den Prozess der Schritte S106 bis S116. Falls das Messen der Zeit mit dem Zeitgeber mit festem Zyklus abgeschlossen ist, endet der aktuelle Zyklus der Routine.
Als Nächstes wird mit Bezug auf die 9 ein Steuerungsablauf oder eine Steuerungsroutine beschrieben, die vom Nachfolgerknoten 20 (Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6) ausgeführt wird.
Die 9 veranschaulicht die Steuerungsroutine, die vom Nachfolgerknoten 20 (Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6) ausgeführt wird. Die Routine dieses Flussdiagramms wird zum Beispiel wiederholt ausgeführt, wenn sich der Nachfolgerknoten 20 (Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6) in einem Wachzustand (Netz-EIN-Zustand) befindet.
Im Schritt S202 startet der Nachfolgerknoten 20 das Messen der Zeit mit einem Zeitgeber mit festem Zyklus auf Basis eines vorbestimmten Zyklus.
Im Schritt S204 prüft der Nachfolgerknoten 20 das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer NW-Konfigurationsänderungsmeldung, die aus dem Vorgängerknoten 10 empfangen wird.
Im Schritt S206 bestimmt der Nachfolgerknoten 20, ob er eine NW-Konfigurationsänderungsmeldung vom Vorgängerknoten 10 empfangen hat. Zum Beispiel kann der Nachfolgerknoten 20 bestimmen, ob der empfangene Ethernet-Frame die NW-Konfigurationsänderungsmeldung ist, indem er den Frametyp 513 (siehe 5B, 5C) des Ethernet-Frame hinsichtlich der NW-Konfigurationsänderungsmeldung prüft, wie oben beschrieben wird. Falls die NW-Konfigurationsänderungsmeldung vom Vorgängerknoten 10 empfangen wird, fährt der Nachfolgerknoten 20 mit dem Schritt S208 fort. Falls nicht, fährt der Nachfolgerknoten 20 mit dem Schritt S210 fort.
Im Schritt S208 aktualisiert der Nachfolgerknoten 20 die MAC-Adressentabelle des Switch 21 unter Verwendung des Inhalts der MAC-Adressentabelle, die in der NW-Konfigurationsänderungsmeldung enthalten ist.
Wenn die NW-Konfigurationsänderungsmeldung durch Broadcasting übergeben wird, kann der Nachfolgerknoten 20 die MAC-Adressentabelle, die dem Switch 21 des eigenen Knotens entspricht, aus dem Ethernet-Frame hinsichtlich der NW-Konfigurationsänderungsmeldung durch Überprüfen der oben beschriebenen Switch-ID 523 abrufen.
Im Schritt S210 bestimmt der Nachfolgerknoten 20, ob das Messen der Zeit mit dem Zeitgeber mit festem Zyklus abgeschlossen ist. Falls das Messen der Zeit mit dem Zeitgeber mit festem Zyklus nicht abgeschlossen ist, kehrt der Nachfolgerknoten 20 zum Schritt S204 zurück und wiederholt die Schritte S204 bis S210. Falls das Messen der Zeit mit dem Zeitgeber mit festem Zyklus abgeschlossen ist, endet der aktuelle Zyklus dieser Routine.
Somit werden in dieser Ausführungsform die Kommunikationsstörungsdetektiereinheiten 221 (221-1, 221-2) in dem logischen baumartigen Hauptnetzwerk bereitgestellt, um eine Störung (Kommunikationsfehler) der Kommunikationen über eine Kommunikationsleitung 25, die im Hauptnetzwerk enthalten ist, unter den mehreren Kommunikationsleitungen 25, welche die mehreren Schleifenknoten (Nachfolgerknoten 20-1, 20-2, 20-4, 20-5) physikalisch zu einer Schleife verbinden, zu detektieren. Genauer gesagt: Die Kommunikationsstörungsdetektiereinheiten 221-1, 221-2 werden unter den Schleifenknoten in den Schleifenknoten (d. h. den Nachfolgerknoten 20-1, 20-2) bereitgestellt, die sich auf der höheren hierarchischen Ebene als die logischen Schleifenendknoten befinden. Daher kann eine Störung der Kommunikationen über die Kommunikationsleitung 25, die im Hauptnetzwerk enthalten ist, unter den mehreren Kommunikationsleitungen 25, welche die Schleifenknoten physikalisch zu einer Schleife verbinden, von den Knoten auf der höheren Ebene (näher am Vorgängerknoten 10 im Hauptnetzwerk) im Hauptnetzwerk detektiert werden. Auf diese Weise kann der Vorgängerknoten 10 die Kommunikationsstörungsinformationen beziehen.
Wenn eine Störung der Kommunikationen über mehrere Kommunikationsleitungen 25, die mehrere Schleifenknoten physikalisch zu einer Schleife verbinden, auftritt, rekonstruiert der Vorgängerknoten 10 (Netzwerkrekonstruktionseinheit 122) ein logisches baumartiges alternatives Netzwerk, das unter den mehreren Kommunikationsleitungen 25, welche die Schleifenknoten physikalisch zu einer Schleife verbinden, eine Kommunikationsleitung 25 umfasst, die nicht in der Konfiguration des Hauptnetzwerks enthalten ist, nämlich logisch in der Konfiguration des Hauptnetzwerks gesperrt worden ist. Dann übergibt der Vorgängerknoten 10 (Übergabeeinheit 123) Informationen (MAC-Adressentabelle) hinsichtlich der Konfiguration des rekonstruierten alternativen Netzwerks an die Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6. Dementsprechend können die Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6 die Konfiguration des rekonstruierten alternativen Netzwerks erfassen und die Wiederherstellung oder Rückgewinnung der Kommunikationen durch Empfangen der Informationen hinsichtlich der Konfiguration des alternativen Netzwerks erreichen, die vom Vorgängerknoten 10 übergeben werden. Daher wird verhindert, dass eine große Anzahl von Signalen zwischen jeweiligen Knoten, die mit dem Netzwerk verbunden sind, übertragen und empfangen wird, wie es zum Beispiel der Fall ist, wenn ARP verwendet wird, und es wird verhindert, dass eine große Anzahl von Signalen durch Broadcasting übertragen wird, was die Netzwerklast erhöht; daher kann die Wiederherstellung der Kommunikationen frühzeitiger erreicht werden. Da die mit der Rekonfiguration des Netzwerks verknüpfte Verarbeitung im Vorgängerknoten 10 zentralisiert ist, kann die Wiederherstellung der Kommunikationen frühzeitiger erreicht werden.
Während die Funktion der Kommunikationsstörungsdetektiereinheit 221 in dieser Ausführungsform in den Nachfolgerknoten 20-1, 20-2 bereitgestellt wird, kann sie stattdessen auch im Vorgängerknoten 10 bereitgestellt werden. In diesem Fall sendet der Vorgängerknoten 10 eine Antwortanforderung oder dergleichen an die Nachfolgerknoten 20-1, 20-2, 20-4, 20-5, die physikalisch zu einer Schleife verbunden sind, und überwacht zum Beispiel das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein irgendeiner Antwort. Somit kann der Vorgängerknoten 10 unter den Kommunikationsleitungen 25, welche die Nachfolgerknoten 20-1, 20-2, 20-4, 20-5 physikalisch zu einer Schleife verbinden, eine Kommunikationsstörung einer Kommunikationsleitung 25, die in der Konfiguration des Hauptnetzwerks enthalten ist, detektieren. Während in dieser Ausführungsform die mehreren Nachfolgerknoten 20 physikalisch zu einer Schleife verbunden sind, können mehrere Knoten, die den Vorgängerknoten 10 umfassen, zu einer Schleife verbunden sein. Während die Übergabeeinheit 123 die MAC-Adressentabellen an die Nachfolgerknoten 20 als Informationen hinsichtlich der Konfiguration des Netzwerks (alternatives Netzwerk) übergibt, kann die Übergabeeinheit 123 zum Beispiel die Routing-Tabelle übergeben. Wenn jeder der Nachfolgerknoten 20-1 bis 20-6 in diesem Fall die Routing-Tabelle empfängt, die von Vorgängerknoten 10 übergeben worden ist, aktualisiert der Nachfolgerknoten die MAC-Adressentabelle eines entsprechenden von den Switches 21-1 bis 21-6 auf Basis des Inhalts der Routing-Tabelle.
Als Nächstes wird mit Bezug auf die 10 ein spezifisches Beispiel beschrieben, bei dem jeder Knoten (jeder von den Vorgängerknoten 10 und den Nachfolgerknoten 20) des On-Board-Netzwerksystems 1 auf einen spezifischen Knoten (ECU, Sensor usw.) angewendet wird, der im Fahrzeug verbaut ist.
Die 10 zeigt das spezifische Beispiel (On-Board-Netzwerksystem 100) für das On-Board-Netzwerksystem 1.
Das On-Board-Netzwerksystem 100 umfasst eine Gateway-ECU 110, eine Advanced-Safety-ECU 120, eine Switch-ECU 130, eine Kamera 140, Sensoren 150, 160, 170, 180 und eine Mess-ECU 190. Das Fahrzeug umfasst auch eine Brems-ECU 210, die mit einem CAN-Netzwerk 200 verbunden ist, als ein Element, das zum On-Board-Netzwerksystem 100 in Beziehung steht.
Die Gateway-ECU 110 ist der Knoten auf der höchsten Ebene (Wurzelknoten) im On-Board-Netzwerksystem 100 und entspricht dem Vorgängerknoten 10. Die Gateway-ECU 110 umfasst einen Switch 111 und ist mit der Advanced-Safety-ECU 120 und der Mess-ECU 190 über Kommunikationsleitungen verbunden, die mit jeweiligen Ports des Switch 111 verbunden sind. Zum Beispiel übermittelt der Switch 111 einen Ethernet-Frame hinsichtlich einer Alarmanforderung, die von der Advanced-Safety-ECU 120 zur Mess-ECU 190 übertragen wird, auf Basis der MAC-Zieladresse.
Die Gateway-ECU 110 ist sowohl mit dem On-Board-Netzwerksystem 100 auf Basis des Ethernet-Kommunikationsprotokolls als auch dem CAN-Netzwerk 200 auf Basis des CAN-Kommunikationsprotokolls verbunden und hat eine Funktion, Kommunikationen zwischen dem On-Board-Netzwerksystem 100 und dem CAN-Netzwerk 200 weiterzuleiten. Zum Beispiel übermittelt die Gateway-ECU 110 eine Anforderung zum automatischen Bremsen, die von der Advanced-Safety-ECU 120 übertragen worden ist, an die Brems-ECU 210.
Die Advanced-Safety-ECU 120 ist ein Zwischenknoten im On-Board-Netzwerksystem 100. Die Advanced-Safety-ECU 120 umfasst einen Switch 125 und ist mit der Gateway-ECU 110, der Switch-ECU 130 und der Kamera 140 über Kommunikationsleitungen verbunden, die mit jeweiligen Ports des Switch 125 verbunden sind. Insbesondere sind der Switch 125 und die Switch-ECU 130 (ein Switch 135, der später beschrieben wird) physikalisch redundant verbunden (in einer Schleife verbunden), und zwei Ports des Switch 125 sind jeweils über Kommunikationsleitungen mit zwei Ports des Switch 135 verbunden. Die Advanced-Safety-ECU 120 ist ein Schleifenknoten auf der höheren hierarchischen Ebene als ein Schleifenendknoten (Switch-ECU 130), von der Gateway-ECU 100 gesehen, unter mehreren Schleifenknoten, die physikalisch zu einer Schleife verbunden sind, und entspricht dem Nachfolgerknoten 20-1, 20-2. Zum Beispiel bestimmt die Advanced-Safety-ECU 120 die Wahrscheinlichkeit einer Kollision mit einem Hindernis in der Nähe des Fahrzeugs auf Basis eines erfassten Bildes, das aus der Kamera 140 empfangen wird, und Bereichsbildern, die aus den Sensoren 150, 160, 170, 180 über die Switch-ECU 130 empfangen werden. Falls dann die Wahrscheinlichkeit einer Kollision relativ groß wird und ein erstes Kriterium überschreitet, sendet die Advanced-Safety-ECU 120 einen Ethernet-Frame hinsichtlich einer Alarmanforderung für die Mess-ECU 190 vom Switch 125 zur Gateway-ECU 110. Falls die Wahrscheinlichkeit einer Kollision erheblich wird und ein zweites Kriterium überschreitet, das größer als das erste Kriterium ist, sendet die Advanced-Safety-ECU 120 auch einen Ethernet-Frame hinsichtlich einer Anforderung zum automatischen Bremsen für die Brems-ECU 210 vom Switch 125 zur Gateway-ECU 110.
Die Switch-ECU 130 ist ein Zwischenknoten im On-Board-Netzwerksystem 100. Die Switch-ECU 130 umfasst einen Switch 135 und ist mit der Advanced-Safety-ECU 120 und den Sensoren 150, 160, 170, 180 über Kommunikationsleitungen verbunden, die mit jeweiligen Ports des Switch 135 verbunden sind. Insbesondere sind der Switch 135 und die Advanced-Safety-ECU 120 (Switch 125) physikalisch redundant verbunden (in einer Schleife verbunden), wie oben beschrieben wird. Die Switch-ECU 130 ist, von der Gateway-ECU 100 gesehen, unter mehreren Schleifenknoten, die physikalisch zu einer Schleife verbunden sind, ein Schleifenendknoten und entspricht den Nachfolgerknoten 20-4, 20-5. Zum Beispiel übermittelt die Switch-ECU 130 Ethernet-Frames hinsichtlich der Bereichsbilder, die von den Sensoren 150, 160, 170, 180 an die Advanced-Safety-ECU 120 übertragen werden, auf Basis der MAC-Zieladresse.
Die Kamera 140 ist ein Endknoten im On-Board-Netzwerksystem 100. Die Kamera 140 ist mit der Advanced-Safety-ECU 120 (Switch 125) über eine Kommunikationsleitung verbunden. Zum Beispiel erfasst die Kamera 140 ein Bild eines gegebenen Bereichs in der Nähe des Fahrzeugs in Intervallen eines gegebenen Zeitraums (z. B. 1/30 s) und sendet einen Ethernet-Frame hinsichtlich des erfassten Bildes an die Advanced-Safety-ECU 120.
Die Sensoren 150, 160, 170, 180 sind Endknoten im On-Board-Netzwerksystem 100. Die Sensoren 150, 160, 170, 180 sind mit der Switch-ECU 130 (Switch 135) über Kommunikationsleitungen verbunden. Zum Beispiel ist jeder der Sensoren 150, 160, 170, 180 ein Laserradar, ein Millimeterwellenradar oder dergleichen, der eine Entfernung von einem Hindernis in einem gegebenen Bereich in der Nähe des Fahrzeugs detektiert. Jeder der Sensoren 150, 160, 170, 180 sendet an die Switch-ECU 130 einen Ethernet-Frame hinsichtlich eines Bereichsbilds, das der Entfernung von dem im gegebenen Bereich detektierten Hindernis entspricht, wobei der Frame die Advanced-Safety-ECU 120 als ein Ziel bezeichnet.
Die Mess-ECU 190 ist ein Endknoten im On-Board-Netzwerksystem 100. Die Mess-ECU 190 ist mit der Gateway-ECU 110 (Switch 111) über eine Kommunikationsleitung verbunden. Falls zum Beispiel die Mess-ECU 190 eine Alarmanforderung von der Advanced-Safety-ECU 120 empfängt, wobei die Anforderung von der Gateway-ECU 110 übermittelt wird, zeigt die Mess-ECU 190 eine Warnmeldung, die eine relativ große Wahrscheinlichkeit einer Kollision angibt, auf einem Messinstrument im Fahrzeuginneren an oder bewirkt, dass ein Lautsprecher einen Warnton oder ein Warngeräusch erzeugt. Es ist somit möglich, den Fahrer zum Durchführen einer Handlung (Bremsoperation) zu drängen, um eine Kollision mit dem Hindernis zu vermeiden.
Die Brems-ECU 210 ist eine elektronische Steuereinheit, die eine Operationssteuerung eines Bremssystems des Fahrzeugs durchführt. Falls zum Beispiel die Brems-ECU 210 eine Anforderung zum automatischen Bremsen von der Advanced-Safety-ECU 120 empfängt, wobei diese Anforderung von der Gateway-ECU 110 zum CAN-Netzwerk 200 übertragen wird, betätigt die Brems-ECU 210 das Bremssystem und bewirkt, dass das Bremssystem automatisch eine Bremskraft im Fahrzeug erzeugt, ungeachtet von Bedienung durch den Fahrer. In einer Situation, in der die Wahrscheinlichkeit einer Kollision mit einem Hindernis erheblich ist, ist es somit möglich, das Bremssystem automatisch zu betätigen, um so eine Kollision mit dem Hindernis zu verhindern.
In dem On-Board-Netzwerksystem 100 ist einer der beiden Kommunikationskanäle (Kommunikationsleitungen), welche die Advanced-Safety-ECU 120 (Switch 125) mit der Switch-ECU 130 (Switch 135) verbinden, normalerweise in einen aktiven Zustand gesetzt, und der andere Kommunikationskanal ist in einen gesperrten Zustand gesetzt.
Falls eine Unterbrechung oder dergleichen des in den aktiven Zustand gesetzten Kommunikationskanals auftritt, detektiert die Advanced-Safety-ECU 120 (eine Funktionseinheit, die der Kommunikationsstörungsdetektiereinheit 221 und der Meldeeinheit 222 entspricht) eine Störung der Kommunikationen mit der Switch-ECU 130 und sendet eine Kommunikationsstörungsmeldung hinsichtlich der Kommunikationsstörung an die Gateway-ECU 110. Die Gateway-ECU 110 (eine Funktionseinheit, die der NW-Rekonstruktionseinheit 122 entspricht) bestimmt ein alternatives Netzwerk, in dem der in den gesperrten Zustand gesetzte Verbindungskanal in den aktiven Zustand gesetzt wird und erstellt eine MAC-Adressentabelle, die dem alternativen Netzwerk entspricht. Dann übergibt die Gateway-ECU 110 (eine Funktionseinheit, die der Übergabeeinheit 123 entspricht) eine NW-Konfigurationsänderungsmeldung, welche die erstellte MAC-Adressentabelle enthält, an die Advanced-Safety-ECU 120, die Switch-ECU 130, die Kamera 140, die Sensoren 150, 160, 170, 180 und die Mess-ECU 190. Somit aktualisieren die Advanced-Safety-ECU 120, die Switch-ECU 130, die Kamera 140, die Sensoren 150, 160, 170, 180 und die Mess-ECU 190 die MAC-Adressentabelle auf Basis der NW-Konfigurationsänderungsmeldung und können sich vom Netzwerkfehler erholen.
In dem Fahrzeugsteuersystem wie in diesem Beispiel, insbesondere in dem System zur Vermeidung von Kollision mit Hindernissen, ist es als Reaktion auf einen Netzwerkfehler nötig, Kommunikationen in Echtzeit wiederherzustellen. Genauer gesagt bewegt sich das Fahrzeug etwa 30 m pro Sekunde, wenn das Fahrzeug mit 100 km/h auf einer Autobahn fährt. In dieser Situation, in welcher der Bremsabstand eines vorausfahrenden Fahrzeugs aufgrund einer plötzlichen Bremsung etwa 60 m beträgt und der Abstand vom vorrausfahrenden Fahrzeug etwa 50 m bis 100 m beträgt, ist es nötig, Kommunikationen innerhalb etwa einer Sekunde wiederherzustellen, um so als Reaktion auf das plötzliche Bremsen des vorrausfahrenden Fahrzeugs eine Warnung für den Fahrer zu erzeugen oder automatisches Bremsen anzuwenden. Im On-Board-Netzwerksystem 100 gemäß dieser Ausführungsform führt andererseits das Auftreten eines Netzwerkfehlers nicht zu einer Situation, in der aufgrund des Sendens und Empfangens von Signalen zwischen jeweiligen Knoten verschwenderisch Zeit verbraucht wird, und einer Situation, in der eine Kommunikationslast aufgrund des Broadcasting von Signalen erheblich wird. Des Weiteren ist die Verarbeitung, welche die Rekonstruktion des Netzwerks einschließt, am Wurzelknoten (Gateway-ECU 110) zentralisiert. Daher kann die Zeit, die bis zur Wiederherstellung der Kommunikationen gebraucht wird, signifikant verkürzt werden, und die Kommunikationswiederherstellung kann in Echtzeit erreicht werden (zum Beispiel innerhalb einer Sekunde).
<Zweite Ausführungsform>
Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform beschrieben.
Ein On-Board-Netzwerksystem 2 gemäß dieser Ausführungsform umfasst mehrere Gateway-Einrichtungen 30, wie mehrere Knoten, die physikalisch verbunden sind, so dass jedes Paar der Knoten mit einer einzigen Kommunikationsleitung verbunden ist, und diese Knoten können miteinander kommunizieren, wie später beschrieben wird. Die Gateway-Einrichtungen 30 gehören zu mehreren jeweiligen lokalen Netzwerken LN1–LN3 und sind dazu betreibbar, Kommunikationen unter den lokalen Netzwerken LN1 bis LN3 weiterzuleiten. Im On-Board-Netzwerksystem 2 wird ein logisches Netzwerk durch Verwendung einer Kommunikationsroute aufgebaut, die aus zwei oder mehr Kommunikationsrouten zwischen zwei Gateway-Einrichtungen 30 unter den mehreren Gateway-Einrichtungen 30 bestimmt wird, und Kommunikationen zwischen den Gateway-Einrichtungen 30 werden auf Basis von Informationen hinsichtlich der Konfiguration des Netzwerks geführt.
Zu Anfang bezugnehmend auf die 11 wird die Konfiguration des On-Board-Netzwerksystems 2 gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. Das On-Board-Netzwerksystem 2 umfasst Gateway-Einrichtungen 30, genauer gesagt Gateway-Einrichtungen 30-1 bis 30-3, die jeweils zu den lokalen Netzwerken LN1 bis LN3 gehören. Das On-Board-Netzwerksystem 2 umfasst auch die Knoten 41 bis 43, die jeweils mit den Gateway-Einrichtungen 30-1 bis 30-3 verbunden sind, als Bestandteile, die jeweils zu den lokalen Netzwerken LN1 bis LN3 gehören.
Das On-Board-Netzwerksystem 2 wird in Form eines physikalischen Netzwerks beschrieben. Die mehreren Gateway-Einrichtungen 30 (in dieser Ausführungsform drei) sind miteinander über Kommunikationsleitungen 35 verbunden, so dass sie physikalisch zu einer Schleife verbunden sind. Wenn daher ein lokales Netzwerk, zu dem die Gateway-Einrichtung 30 gehört, mit einem anderen lokalen Netzwerk kommuniziert, können mehrere Kommunikationsrouten (zwei) eingesetzt werden.
Wenn andererseits das On-Board-Netzwerksystem 2 in Form eines logischen Netzwerks beschrieben wird, wird ein logisches Hauptnetzwerk (erstes Netzwerk) aufgebaut, so dass unter mehreren physikalischen Kommunikationsrouten zwischen den beiden Gateway-Einrichtungen 30 zwei bestimmte Gateway-Einrichtungen 30 miteinander über nur eine Kommunikationsroute kommunizieren können. Genauer gesagt wird das logische Hauptnetzwerk unter mehreren physikalischen Kommunikationsrouten zwischen zwei bestimmten Gateway-Einrichtungen 30 durch Verwendung einer Kommunikationsroute aufgebaut, deren vorspezifizierte Priorität die höchste ist. Als Nächstes wird mit Bezug auf die 12 die Konfiguration des logischen Netzwerks im On-Board-Netzwerksystem 2 beschrieben.
Die 12 zeigt Kommunikationsrouten zwischen zwei der Gateway-Einrichtungen 30-1 bis 30-3 im On-Board-Netzwerksystem 2. Genauer gesagt zeigt die 12 Tabelleninformationen, die physikalische Kommunikationsrouten zwischen zwei Gateway-Einrichtungen 30 und die Priorität jeder Kommunikationsroute angeben, und entspricht einer Managementtabelle 3392 (3392-1), die später beschrieben wird.
In der 12 werden die Gateway-Einrichtungen 30-1 bis 30-3 jeweils als GW1 bis GW3 bezeichnet, und die Knoten 41 bis 43 werden jeweils als Knoten 1 bis Knoten 3 bezeichnet. Diese Schreibweise entspricht auch der 13 usw. Während eine Kommunikationsroute zwischen zwei Gateway-Einrichtungen 30 in der 12 durch eine Kommunikationsroute von einer der beiden Gateway-Einrichtungen 30 zur anderen dargestellt wird, wird eine Kommunikationsroute von der anderen zu der einen durch Umkehr der oben genannten Kommunikationsroute ermittelt und wird daher nicht in der 12 gezeigt. Auch gibt „P1” oder „P2” in Klammern in der Spalte „ROUTE” in der 12 die Portnummer eines L3-Switch 31 an, wie später beschrieben wird.
Wie in der 12 gezeigt wird, sind zwischen der Gateway-Einrichtung 30-1 (Knoten 41), die zum lokalen Netzwerk LN1 gehört, und der Gateway-Einrichtung 30-2 (Knoten 42), die zum lokalen Netzwerk LN2 gehört, zwei Kommunikationsrouten vorhanden. Eine der beiden Kommunikationsrouten läuft über eine Kommunikationsleitung 35, welche die Gateway-Einrichtung 30-1 direkt mit der Gateway-Einrichtung 30-2 verbindet. Die andere Kommunikationsroute läuft über die Gateway-Einrichtung 30-3, die sich benachbart zu jeder der Gateway-Einrichtungen 30-1, 30-2 befindet.
Gleichermaßen sind zwischen der Gateway-Einrichtung 30-1 (Knoten 41), die zum lokalen Netzwerk LN1 gehört, und der Gateway-Einrichtung 30-3 (Knoten 43), die zum lokalen Netzwerk LN3 gehört, zwei Kommunikationsrouten vorhanden. Eine der beiden Kommunikationsrouten läuft über eine Kommunikationsleitung 35, welche die Gateway-Einrichtung 30-1 direkt mit der Gateway-Einrichtung 30-3 verbindet. Die andere Kommunikationsroute läuft über die Gateway-Einrichtung 30-2, die sich benachbart zu jeder der Gateway-Einrichtungen 30-1, 30-3 befindet.
Gleichermaßen sind zwischen der Gateway-Einrichtung 30-2 (Knoten 42), die zum lokalen Netzwerk LN2 gehört, und der Gateway-Einrichtung 30-3 (Knoten 43), die zum lokalen Netzwerk LN3 gehört, zwei Kommunikationsrouten vorhanden. Eine der beiden Kommunikationsrouten läuft über eine Kommunikationsleitung 35, welche die Gateway-Einrichtung 30-2 direkt mit der Gateway-Einrichtung 30-3 verbindet. Die andere Kornmunikationsroute läuft über die Gateway-Einrichtung 30-1, die sich benachbart zu jeder der Gateway-Einrichtungen 30-2, 30-3 befindet.
Wie oben beschrieben wird, wird für die beiden Kommunikationsrouten, welche die beiden Gateway-Einrichtungen 30 physikalisch verbinden, die Priorität vorab bestimmt. In dieser Ausführungsform ist die Priorität „1” (die höchste Priorität) für eine Kommunikationsroute über eine Kommunikationsleitung 35 spezifiziert, die zwei Gateway-Einrichtungen 30 direkt verbindet, nämlich eine Kommunikationsroute, welche die geringste Anzahl an Hops aufweist, und die Priorität „2” (niedrigste Priorität) ist für eine Kommunikationsroute spezifiziert, die über eine andere benachbarte Gateway-Einrichtung 30 läuft, nämlich eine Kommunikationsroute, welche die größte Anzahl an Hops aufweist. Da im On-Board-Netzwerksystem 2 das logische Hauptnetzwerk aus den Kommunikationsrouten, welche die höchste Priorität aufweisen, besteht, wie oben beschrieben wird, werden Kommunikationen zwischen zwei Gateway-Einrichtungen 30 normalerweise über die Kommunikationsroute über die Kommunikationsleitung 35 ausgeführt, welche die beiden Gateway-Einrichtungen 30 direkt verbindet.
Falls ein Kommunikationsfehler (Kommunikationsstörung), wie zum Beispiel eine Unterbrechung, auf irgendeiner der Kommunikationsleitungen 35 auftritt, die zwei der Gateway-Einrichtungen 30-1 bis 30-3 miteinander verbinden, können Kommunikationen über die Kommunikationsleitung 35, welche die Kommunikationsstörung bewirkt, nicht durchgeführt werden. Falls daher im On-Board-Netzwerksystem 2 eine Kommunikationsstörung auf irgendeiner der Kommunikationsleitungen 35 auftritt, welche die Gateway-Einrichtungen 30-1 bis 30-3 physikalisch zu einer Schleife verbinden, wird ein alternatives logisches Netzwerk (zweites Netzwerk) durch Verwendung einer Kommunikationsroute aufgebaut, die unter den Kommunikationsrouten, die nicht die Kommunikationsleitung 35 enthalten, welche die Kommunikationsstörung bewirkt, die höchste Priorität aufweist. Falls zum Beispiel eine Kommunikationsstörung auf der Kommunikationsleitung 35 auftritt, welche die Gateway-Einrichtung 30-2 physikalisch mit der Gateway-Einrichtung 30-3 verbindet, wird ein alternatives logisches Netzwerk aufgebaut, indem die Kommunikationsroute zwischen der Gateway-Einrichtung 30-2 und der Gateway-Einrichtung 30-3 in eine Kommunikationsroute geändert wird, die nicht über die Kommunikationsleitung 35 läuft, welche die Gateway-Einrichtungen 30-2, 30-3 direkt verbindet, nämlich eine Kommunikationsroute (hervorgehobener Abschnitt in der 12), die über die Gateway-Einrichtung 30-1 läuft. Die Verarbeitung, die durchgeführt wird, wenn eine Kommunikationsstörung auf irgendeiner der Kommunikationsleitungen 35 auftritt, wird unter den Gateway-Einrichtungen 30-1 bis 30-3 konzentriert in der Gateway-Einrichtung 30-1 ausgeführt, wie später beschrieben wird.
Somit werden Kommunikationen im On-Board-Netzwerksystem 2 über eine unter mehreren (zwei) Kommunikationsrouten zwischen zwei bestimmten Gateway-Einrichtungen 30 logisch ausgewählte Kommunikationsroute durchgeführt. Somit hat jede der Gateway-Einrichtungen 30 Routeninformationen, die der oben angegebenen Kommunikationsroute entsprechen, nämlich eine Routing-Tabelle 3391 (insbesondere die Routing-Tabellen 3391-1 bis 3391-3, die jeweils den Gateway-Einrichtungen 30-1 bis 30-3 entsprechen), die später beschrieben wird. Als Nächstes wird mit Bezug auf die 13 und die 14 die Routing-Tabelle 3391 beschrieben.
13 zeigt die Routing-Tabelle 3391 hinsichtlich des Hauptnetzwerks. Die 14 zeigt die Routing-Tabelle 3391 hinsichtlich des alternativen Netzwerks, genauer gesagt, die Routing-Tabelle 3391 hinsichtlich des alternativen Netzwerks, falls die Kommunikationsstörung auf der Kommunikationsleitung 35 auftritt, welche die Gateway-Einrichtungen 30-2, 30-3 direkt verbindet.
In der 13 und der 14 werden jeweilige Routing-Tabellen 3391 (Routing-Tabelle 3391-1 bis 3391-3) der Gateway-Einrichtungen 30-1 bis 30-3 der Zweckmäßigkeit halber in einer Tabelle angegeben. In der 13 und der 14 gibt „WEITERLEITUNGSPUNKT” die Gateway-Einrichtung 30 an, zu der ein Kommunikationspaket als Nächstes weitergeleitet wird, unter den anderen Gateway-Einrichtungen 30, die physikalisch direkt mit der fraglichen Gateway-Einrichtung 30 über die Kommunikationsleitungen 35 verbunden sind, und die Portnummer des L3-Switch 31, mit der die nächste weiterleitende Gateway-Einrichtung 30 verbunden ist, wird in Klammern angegeben.
Wie in der 13 und der 14 gezeigt wird, stellt die Routing-Tabelle 3391 die Tabelleninformationen dar, welche die Adresse (genauer gesagt, die Identifizierungsinformationen (IP-Adresse), welche die Adresse angeben) eines Kommunikationspakets mit einer anderen Gateway-Einrichtung 30 (Portnummer) als ein Weiterleitungspunkt verknüpft.
Wie oben beschrieben wird, ist das Hauptnetzwerk durch die Kommunikationsroute über die Kommunikationsleitungen 35 aufgebaut, die zwei Gateway-Einrichtungen 30 direkt verbinden. Wie in der 13 gezeigt wird, leitet daher die Gateway-Einrichtung 30-1 (L3-Switch 31-1, der später beschrieben wird) Kommunikationspakete, in denen Identifizierungsinformationen (IP-Adressen), die in den Adressen angegeben sind, den Knoten 42, 43 entsprechen (nämlich den lokalen Netzwerken LN2, LN3), an die Gateway-Einrichtungen 30-2 bzw. 30-3 weiter. Auch leitet die Gateway-Einrichtung 30-2 (L3-Switch 31-2, der später beschrieben wird) Kommunikationspakete, in denen Identifizierungsinformationen (IP-Adressen), die in den Adressen angegeben sind, den Knoten 41, 43 entsprechen (nämlich den lokalen Netzwerken LN1, LN3), an die Gateway-Einrichtungen 30-1 bzw. 30-3 weiter. Auch leitet die Gateway-Einrichtung 30-3 (L3-Switch 31-3, der später beschrieben wird) Kommunikationspakete, in denen Identifizierungsinformationen (IP-Adressen), die in den Adressen angegeben sind, den Knoten 41, 42 entsprechen (nämlich den lokalen Netzwerken LN1, LN2), an die Gateway-Einrichtungen 30-1 bzw. 30-2 weiter.
Andererseits wird im alternativen Netzwerk die Kommunikationsroute zwischen den Gateway-Einrichtungen 30-2, 30-3 geändert, wie oben beschrieben wird. Wie in der 14 gezeigt wird, leitet daher die Gateway-Einrichtung 30-2 (L3-Switch 31-2) ein Kommunikationspaket, in dem Identifizierungsinformationen (IP-Adresse), die in der Adresse angegeben sind, dem Knoten 43 entsprechen (dem lokalen Netzwerken LN3), an die Gateway-Einrichtungen 30-1 anstatt an die Gateway-Einrichtung 30-3 weiter. Auch leitet die Gateway-Einrichtung 30-3 (L3-Switch 31-3) ein Kommunikationspaket, in dem Identifizierungsinformationen (IP-Adresse), die in der Adresse angegeben sind, dem Knoten 42 entsprechen (dem lokalen Netzwerk LN2), an die Gateway-Einrichtungen 30-1 anstatt an die Gateway-Einrichtung 30-2 weiter.
Somit können die Gateway-Einrichtungen 30-1 bis 30-3 Kommunikationspakete zwischen zwei der lokalen Netzwerke LN1 bis LN3 durch Verwendung der Routing-Tabelle 3391 als Informationen hinsichtlich der Konfiguration des logischen Netzwerks senden und empfangen.
Mit Rückbezug auf die 11 umfasst die Gateway-Einrichtung 30 den L3-Switch 31, den L2-Switch 32 und einen Mikrocomputer 33. Der L3-Switch 31, der L2-Switch 32 und der Mikrocomputer 33 umfassen die L3-Switches 31-1 bis 31-3, die L2-Switches 32-1 bis 32-3 und die Mikrocomputer 33-1 bis 33-3, die den jeweiligen Gateway-Einrichtung 30-1 bis 30-3 entsprechen.
Der L3-Switch 31 umfasst zwei oder mehr Ports P1, P2 und ist mit den Ports der L3-Switches 31 der Gateway-Einrichtungen 30, die andere als die Gateway-Einrichtung 30 sind, die den fraglichen L3-Switch 31 umfasst, über die Kommunikationsleitungen 35 (Ethernet-Kabel) verbunden, die mit den jeweiligen Ports verbunden sind. Der L3-Switch 31 übermittelt ein Kommunikationspaket, das von einer anderen Gateway-Einrichtung 30 empfangen worden ist, oder ein Kommunikationspaket, das vom lokalen Netzwerk (L2-Switch 32), zu dem die Gateway-Einrichtung 30 gehört, die den fraglichen L3-Switch 31 umfasst, auf Basis der Routing-Tabelle 3391, die in einer Speichereinheit 339 (die später beschrieben wird) des Mikrocomputers 33 gespeichert ist, und der Identifizierungsinformationen der Adresse (z. B. der IP-Adresse des Knotens der Adresse), die im Kommunikationspaket angegeben ist, zu einem anderen lokalen Netzwerk übertragen worden ist.
Der L3-Switch 31-1 ist physikalisch mit der Gateway-Einrichtung 30-2 (L3-Switch 31-2) über eine Kommunikationsleitung 35 verbunden, die mit dem Port P1 verbunden ist, und ist physikalisch mit der Gateway-Einrichtung 30-3 (L3-Switch 31-3) über eine Kommunikationsleitung 35 verbunden, die mit dem Port P2 verbunden ist.
Der L3-Switch 31-2 ist physikalisch mit der Gateway-Einrichtung 30-1 (L3-Switch 31-1) über eine Kommunikationsleitung 35 verbunden, die mit dem Port P1 verbunden ist, und ist physikalisch mit der Gateway-Einrichtung 30-3 (L3-Switch 31-3) über eine Kommunikationsleitung 35 verbunden, die mit dem Port P2 verbunden ist.
Der L3-Switch 31-3 ist physikalisch mit der Gateway-Einrichtung 30-1 (L3-Switch 31-1) über eine Kommunikationsleitung 35 verbunden, die mit dem Port P1 verbunden ist, und ist physikalisch mit der Gateway-Einrichtung 30-2 (L3-Switch 31-2) über eine Kommunikationsleitung 35 verbunden, die mit dem Port P2 verbunden ist.
Der L2-Switch 32 leitet Kommunikationen auf Basis der MAC-Adressentabelle im lokalen Netzwerk weiter, zu dem die Gateway-Einrichtung 30, die den fraglichen L2-Switch 32 enthält, gehört. Auch sendet der L2-Switch 32 ein Kommunikationspaket (Kommunikations-Frame), der von jedem Knoten des lokalen Netzwerks zu einem anderen lokalen Netzwerk übertragen wird, an den L3-Switch 31.
Der L2-Switch 32-1 weist zwei oder mehr Ports (die Ports P1, P2) auf, und die Knoten 41 als Bestandteile des lokalen Netzwerks LN1 sind mit dem L2-Switch 32-1 über Kommunikationsleitungen verbunden, die mit den jeweiligen Ports verbunden sind.
Der L2-Switch 32-2 weist zwei oder mehr Ports (die Ports P1, P2) auf, und die Knoten 42 als Bestandteile des lokalen Netzwerks LN2 sind mit dem L2-Switch 32-2 über Kommunikationsleitungen verbunden, die mit den jeweiligen Ports verbunden sind.
Der L2-Switch 32-3 weist zwei oder mehr Ports (die Ports P1, P2) auf, und die Knoten 43 als Bestandteile des lokalen Netzwerks LN3 sind mit dem L2-Switch 32-3 über Kommunikationsleitungen verbunden, die mit den jeweiligen Ports verbunden sind.
Die lokalen Netzwerke LN1 bis LN3 können so ausgelegt sein, dass die Knoten 41 bis 43 des Weiteren hierarchisch über die L2-Switches verbunden sind.
Der Mikrocomputer 33 umfasst CPU, RAM, ROM, I/O usw. und setzt verschiedene Funktionen durch Ausführen verschiedener, im ROM gespeicherter Programme auf der CPU um. Der Mikrocomputer 33 umfasst als Funktionseinheiten, die den Gateway-Einrichtungen 30-1 bis 30-3 gemeinsam sind, eine Routing-Tabellen-Aktualisierungseinheit (RT-Aktualisierungseinheit) 331 (331-1 bis 331-3), eine Kommunikationsstörungsdetektiereinheit 332 (332-1 bis 332-3) und eine Speichereinheit 339 (339-1 bis 339-3). Der Mikrocomputer 33 (Mikrocomputer 33-1) umfasst auch eine Routing-Managementeinheit 333 (333-1) und eine Übergabeeinheit 334 (334-1) als Funktionseinheiten, die für die Gateway-Einrichtung 30-1 besonders sind. Der Mikrocomputer 33 (Mikrocomputer 33-2, 33-3) umfasst auch eine Meldeeinheit 335 (335-2, 335-3) als eine Funktionseinheit, die für die Gateway-Einrichtungen 30-2, 30-3 besonders ist.
Die Funktionen des Mikrocomputers 33 können durch irgendeine Hardware, Software oder eine Kombination daraus anstelle des Mikrocomputers 33 umgesetzt werden.
Die RT-Aktualisierungseinheit 331 aktualisiert die Routing-Tabelle 3391, die in der Speichereinheit 339 gespeichert ist, wenn die Kommunikationsstörung auftritt, zum Beispiel aufgrund einer Unterbrechung einer Kommunikationsleitung 35.
Die RT-Aktualisierungseinheit 331-1 aktualisiert die Routing-Tabelle 3391-1 der Speichereinheit 339-1 auf Basis von Daten der Routing-Tabelle, die dem alternativen Netzwerk entspricht, wobei die Daten von der Routing-Managementeinheit 333-1 erstellt werden, was später beschrieben wird.
Die RT-Aktualisierungseinheiten 331-2, 331-3 aktualisieren die Routing-Tabellen 3391-2, 3391-3 der Speichereinheiten 339-2, 339-3 auf Basis von Daten der Routing-Tabelle, die dem alternativen Netzwerk entspricht, wobei die Daten in einer Routing-Tabellen-Aktualisierungsmeldung (RT-Aktualisierungsmeldung) enthalten sind, die von der Gateway-Einrichtung 30-1 (Übergabeeinheit 334-1) übergeben wird, was später beschrieben wird.
Die Kommunikationsstörungsdetektiereinheit 332 (332-1 bis 332-3) detektiert die Kommunikationsstörung einer Kommunikationsleitung 35, welche die Gateway-Einrichtung 30, welche die Kommunikationsstörungsdetektiereinheit 332 umfasst, mit einer anderen benachbarten Gateway-Einrichtung 30 verbindet. Die Kommunikationsstörungsdetektiereinheit 332 kann eine Kommunikationsstörung von beiden von zwei Kommunikationsleitungen 35 detektieren, welche die Gateway-Einrichtung 30, welche die Kommunikationsstörungsdetektiereinheit 332 umfasst, mit anderen benachbarten Gateway-Einrichtungen 30 verbindet, oder sie kann Kommunikationsstörung einer Kommunikationsleitung 35 detektieren, so dass jede der Kommunikationsstörungsdetektiereinheiten 332-1 bis 332-3 sich um eine Kommunikationsleitung 35 kümmert.
Die Funktion der Kommunikationsstörungsdetektiereinheit 332 kann nur in der Gateway-Einrichtung 30-1 (ein Knoten) bereitgestellt werden. In diesem Fall kann die Gateway-Einrichtung 30-1 eine Kommunikationsstörung auf jeder Kommunikationsleitung 35 zum Beispiel durch Senden einer Antwortanforderung an jede der Gateway-Einrichtungen 30-2, 30-3 über jede der mehreren (drei) Kommunikationsleitungen 35, welche die Gateway-Einrichtungen 30-1 bis 30-3 physikalisch zu einer Schleife verbinden, und zum Beispiel Überwachen des Vorhandenseins oder des Nichtvorhandenseins einer Antwort detektieren.
Wenn die Kommunikationsstörung auf irgendeiner der Kommunikationsleitungen 35 von der Kommunikationsstörungsdetektiereinheit 332 (332-1 bis 332-3) detektiert wird, rekonstruiert die Routing-Managementeinheit 333 (333-1) ein alternatives Netzwerk und erstellt Informationen in Bezug auf die Konfiguration des alternativen Netzwerks, nämlich eine Routing-Tabelle hinsichtlich des alternativen Netzwerks. Genauer gesagt erstellt die Routing-Managementeinheit 333-1 die Routing-Tabelle hinsichtlich des alternativen Netzwerks auf Basis der Managementtabelle 3392-1 (Siehe 12), die in der Speichereinheit 339-1 gespeichert ist.
Die Übergabeeinheit 334 (334-1) übergibt die RT-Aktualisierungsmeldung, die Daten der Routing-Tabelle hinsichtlich des alternativen Netzwerks enthält, an die Gateway-Einrichtungen 30-2, 30-3 über den L3-Switch 31-1.
Die RT-Aktualisierungseinheit 331-1 der Gateway-Einrichtung 30-1 empfängt die RT-Aktualisierungsmeldung von der Routing-Managementeinheit 333 (333-1). Die Übergabeeinheit 334 kann nur die Routing-Tabelle, die vom Hauptnetzwerk geändert ist, von den Routing-Tabellen, die den Gateway-Einrichtungen 30-2, 30-3 entsprechen, übergeben.
Wenn eine Störung der Kommunikationen über eine Kommunikationsleitung 35 von der Kommunikationsstörungsdetektiereinheit 332-2, 332-3 detektiert wird, sendet die Meldeeinheit 335 (335-2, 335-3) eine Kommunikationsstörungsmeldung, die Informationen hinsichtlich der Kommunikationsleitung 35 enthält, welche die Kommunikationsstörung bewirkt, an die Gateway-Einrichtung 30-1 über den entsprechenden L3-Switch 31-2, 31-3.
Falls die Kommunikationsstörungsdetektiereinheit 332-1 der Gateway-Einrichtung 30-1 eine Kommunikationsstörung irgendeiner Kommunikationsleitung 35 detektiert, sendet die Detektiereinheit 332-1 eine Kommunikationsstörungsmeldung an die Routing-Managementeinheit 333.
Als Nächstes wird mit Bezug auf die 15 die von der Gateway-Einrichtung 30-1 (Routing-Managementeinheit 333-1, Übergabeeinheit 334-1) durchgeführte Verarbeitung beschrieben.
Die 15 ist ein Flussdiagramm, das schematisch ein Beispiel für eine Steuerungsroutine zeigt, die von der Gateway-Einrichtung 30-1 ausgeführt wird.
Die Steuerungsroutine dieses Flussdiagramms wird wiederholt ausgeführt, wenn sich die Gateway-Einrichtung 30-1 zum Beispiel in einem Wachzustand (Netz-EIN-Zustand) befindet.
Im Schritt S302 hält die Gateway-Einrichtung 30-1 (Routing-Managementeinheit 333-1) die Managementtabelle 3392-1 im Hauptspeicher (RAM).
Im Schritt S304 startet die Gateway-Einrichtung 30-1 (Routing-Managementeinheit 333-1) das Messen der Zeit mit einem Zeitgeber mit festem Zyklus auf Basis eines gegebenen Zyklus.
Im Schritt S306 prüft die Gateway-Einrichtung 30-1 (Routing-Managementeinheit 333-1) das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein einer Kommunikationsstörungsmeldung von den Kommunikationsstörungsdetektiereinheiten 332-1 bis 332-3.
Im Schritt S308 bestimmt die Gateway-Einrichtung 30-1 (Routing-Managementeinheit 333-1), ob irgendeine Kommunikationsstörungsmeldung von den Kommunikationsstörungsdetektiereinheiten 332-1 bis 332-3 empfangen worden ist. Falls eine Kommunikationsstörungsmeldung empfangen worden ist, fährt die Gateway-Einrichtung 30-1 (Routing-Managementeinheit 333-1) mit dem Schritt S310 fort. Falls nicht, fährt die Gateway-Einrichtung 30-1 mit dem Schritt S316 fort.
Im Schritt S310 spezifiziert die Gateway-Einrichtung 30-1 (Routing-Managementeinheit 333-1) den Bereich des Kommunikationsfehlers auf Basis der Managementtabelle 3392-1.
Im Schritt S312 rekonstruiert die Gateway-Einrichtung 30-1 (Routing-Managementeinheit 333-1) das Netzwerk. Die Gateway-Einrichtung 30-1 (Routing-Managementeinheit 333-1) bestimmt nämlich ein alternatives Netzwerk zum Wiederherstellen der Kommunikationen im Netzwerk, das sich im Kommunikationsstörungszustand befindet, und erstellt Daten der Routing-Tabelle der Gateway-Einrichtungen 30-1 bis 30-3 in Verbindung mit dem alternativen Netzwerk.
Wenn zum Beispiel eine Kommunikationsstörungsmeldung betreffend die Kommunikationsstörung der Kommunikationsleitung 35 zwischen den Gateway-Einrichtungen 30-2, 30-3 empfangen wird, wie oben beschrieben wird, erstellt die Routing-Managementeinheit 333-1 Daten der in der 14 gezeigten Routing-Tabelle, wie oben beschrieben wird.
Im Schritt S314 übergibt die Gateway-Einrichtung 30-1 (Übergabeeinheit 334-1) eine RT-Aktualisierungsmeldung, die Daten der im Schritt S312 erstellten Routing-Tabelle enthält, an die Gateway-Einrichtungen 30-2, 30-3 über den L3-Switch 31-1. Auch sendet die Routing-Managementeinheit 333-1 der Gateway-Einrichtung 30-1 die RT-Aktualisierungsmeldung an die RT-Aktualisierungseinheit 331-1.
Im Schritt S316 bestimmt die Gateway-Einrichtung 30-1 (Routing-Managementeinheit 333-1), ob das Messen der Zeit mit dem Zeitgeber mit festem Zyklus abgeschlossen ist. Falls das Messen der Zeit mit dem Zeitgeber mit festem Zyklus nicht abgeschlossen ist, kehrt die Gateway-Einrichtung 30-1 zum Schritt S306 zurück und wiederholt den Prozess der Schritte S306 bis S316. Falls die Messung der Zeit mit dem Zeitgeber mit festem Zyklus abgeschlossen ist, endet der aktuelle Zyklus der Routine.
Als Nächstes wird mit Bezug auf die 16 der von den Gateway-Einrichtungen 30-1 bis 30-3 (RT-Aktualisierungseinheiten 331-1 bis 331-3) durchgeführte Steuerungsablauf beschrieben.
Die 16 ist ein Flussdiagramm, das schematisch ein Beispiel für eine Steuerungsroutine zeigt, die von jeder der Gateway-Einrichtungen 30-1 bis 30-3 (RT-Aktualisierungseinheiten 331-1 bis 331-3) ausgeführt wird. Die Steuerungsroutine dieses Flussdiagramms wird wiederholt ausgeführt, wenn sich die Gateway-Einrichtungen 30-1 bis 30-3 in einem Wachzustand (Netz-EIN-Zustand) befinden.
Im Schritt S402 startet die Gateway-Einrichtung 30-1 bis 30-3 das Messen der Zeit mit einem Zeitgeber mit festem Zyklus auf Basis eines gegebenen Zyklus.
Im Schritt S404 prüft die Gateway-Einrichtung 30-1 bis 30-3 (RT-Aktualisierungseinheit 331-1 bis 331-3) das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein einer RT-Aktualisierungsmeldung aus der Routing-Managementeinheit 333-1 oder der Gateway-Einrichtung 30-1.
Im Schritt S406 bestimmt die Gateway-Einrichtung 30-1 bis 30-3, ob irgendeine RT-Aktualisierungsmeldung von der Routing-Managementeinheit 333-1 oder der Gateway-Einrichtung 30-1 empfangen worden ist. Falls die RT-Aktualisierungsmeldung von der Routing-Managementeinheit 333-1 oder der Gateway-Einrichtung 30-1 empfangen worden ist, fährt die Gateway-Einrichtung 30-1 bis 30-3 mit dem Schritt S408 fort. Falls nicht, fährt die Gateway-Einrichtung 30-1 bis 30-3 mit dem Schritt S410 fort.
Im Schritt S408 aktualisiert die Gateway-Einrichtung 30-1 bis 30-3 (RT-Aktualisierungseinheit 331-1 bis 331-3) die Routing-Tabelle 3391-1 bis 3391-3, die in der Speichereinheit 339-1 bis 339-3 gespeichert ist, unter Verwendung von Daten der Routing-Tabelle hinsichtlich des alternativen Netzwerks, die in der RT-Aktualisierungsmeldung enthalten ist.
Im Schritt S410 bestimmt die Gateway-Einrichtung 30-1 bis 30-3, ob das Messen der Zeit mit dem Zeitgeber mit festem Zyklus abgeschlossen ist. Falls das Messen der Zeit mit dem Zeitgeber mit festem Zyklus nicht abgeschlossen ist, kehrt die Gateway-Einrichtung 30-1 bis 30-3 zum Schritt S404 zurück und wiederholt den Prozess der Schritte S404 bis S410. Falls die Messung der Zeit mit dem Zeitgeber mit festem Zyklus abgeschlossen ist, endet der aktuelle Zyklus der Routine.
Falls somit in dieser Ausführungsform im logischen Hauptnetzwerk (erstes Netzwerk) eine Störung der Kommunikationen über mehrere Kommunikationsleitungen 35 detektiert wird, die mehrere Schleifenknoten physikalisch verbinden, rekonstruiert ein Knoten (die Routing-Managementeinheit 333-1 der Gateway-Einrichtung 30-1) unter mehreren Knoten (die Gateway-Einrichtungen 30-1 bis 30-3) ein logisches alternatives Netzwerk (zweites Netzwerk), in dem die Knoten miteinander nur über eine Route verbunden sind, die nicht über die Kommunikationsleitung 35 läuft, welche die Störung bewirkt, und erstellt Informationen (Daten der Routing-Tabelle) hinsichtlich der Konfiguration des alternativen Netzwerks. Dann übergibt ein Knoten (die Übergabeeinheit 334-1 der Gateway-Einrichtung 30-1) die erstellten Informationen hinsichtlich der Konfiguration des alternativen Netzwerks an andere Knoten (die Gateway-Einrichtungen 30-2, 30-3), die andere als der oben genannte eine Knoten sind. Dementsprechend können die mehreren Knoten, die andere als der oben genannte eine Knoten sind, die Konfiguration des rekonstruierten alternativen Netzwerks erfassen und eine Wiederherstellung der Kommunikationen erreichen, indem sie die Informationen betreffend der Konfiguration des alternativen Netzwerks empfangen, die von dem einen Knoten übergeben werden. Daher wird verhindert, dass Signale zwischen jeweiligen Gateway-Einrichtungen eines IP-Netzwerks, das zwei oder mehr lokale Netzwerke verbindet, übertragen und empfangen werden, wie es der Fall ist, wenn RIP verwendet wird, und es wird verhindert, dass sich die Netzwerklast erhöht. Somit kann die Wiederherstellung der Kommunikationen frühzeitiger erreicht werden.
Wenn zwei oder mehr physikalische Kommunikationsrouten zwischen zwei Gateway-Einrichtungen 30 unter mehreren Gateway-Einrichtungen 30 vorhanden sind, wird in dieser Ausführungsform die Priorität vorab für jede Kommunikationsroute spezifiziert. Wenn daher eine Kommunikationsstörung detektiert wird, wird eine Kommunikationsroute, die nicht die Kommunikationsleitung 35 umfasst, welche die Kommunikationsstörung bewirkt, in der Reihenfolge der Priorität ausgewählt, und ein logisches alternatives Netzwerk kann einfach rekonstruiert werden.
Während alle der Gateway-Einrichtungen, die zwei oder mehr lokale Netzwerke verbinden, in dieser Ausführungsform durch Kommunikationsleitungen physikalisch zu einer Schleife verbunden sind, kann ein Teil der Gateway-Einrichtungen physikalisch zu einer Schleife verbunden sein, und die verbleibende(n) Gateway-Einrichtung(en) 30 kann/können verbunden sein, so dass sie sich weg von den Gateway-Einrichtungen 30 verzweigen, die zu einer Schleife verbunden sind. In diesem Fall kann die Funktion der Gateway-Einrichtung 30-1 in dieser Ausführungsform in den Gateway-Einrichtungen 30 bereitgestellt werden, die physikalisch zu einer Schleife verbunden sind, oder sie kann in der/den Gateway-Einrichtung(en) 30 bereitgestellt werden, die andere als die Gateway-Einrichtungen 30 sind, die physikalisch zu einer Schleife verbunden sind.
Während die Ausführungsformen der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die speziellen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern innerhalb des Bereichs des Prinzips der Erfindung, der in den beigefügten Ansprüchen beschrieben ist, mit verschiedenen Modifikationen oder Änderungen ausgeführt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006-333260 [0002]
JP 2006-333260 A [0002]

Claims

On-Board-Netzwerksystem, umfassend: mehrere Kommunikationsleitungen (25); mehrere Knoten, wobei jeder der Knoten direkt und physikalisch mit wenigstens einem der anderen Knoten durch die mehreren Kommunikationsleitungen (25) verbunden ist, wobei die mehreren Knoten mehrere Schleifenknoten umfassen, die physikalisch durch die mehreren Kommunikationsleitungen (25) zu einer Schleife verbunden sind, wobei die mehreren Knoten ein erstes logisches Netzwerk bilden, in dem die Knoten miteinander über eine Route über die Kommunikationsleitungen (25) verbunden sind, wobei die mehreren Knoten dazu ausgelegt sind, miteinander auf Basis von Informationen hinsichtlich der Konfiguration des ersten Netzwerks zu kommunizieren; eine Kommunikationsstörungsdetektiereinheit (221), die in einem ersten Knoten (10) unter den mehreren Knoten oder in den mehreren Schleifenknoten bereitgestellt wird und die dazu ausgelegt ist, eine Störung der Kommunikationen über die Kommunikationsleitungen (25), welche die mehreren Schleifenknoten physikalisch zur Schleife verbinden, zu detektieren; eine Netzwerkrekonstruktionseinheit (122), die im ersten Knoten bereitgestellt wird und die dazu ausgelegt ist, ein zweites logisches Netzwerk zu rekonstruieren und Informationen hinsichtlich der Konfiguration des zweiten Netzwerks zu erstellen, wenn die Störung der Kommunikationen von der Kommunikationsstörungsdetektiereinheit (221) detektiert wird, wobei das zweite Netzwerk so ausgelegt ist, dass die Knoten miteinander über eine Route über die Kommunikationsleitungen verbunden sind, ohne über eine Kommunikationsleitung zu laufen, welche die Störung bewirkt; und eine Übergabeeinheit (123), die im ersten Knoten bereitgestellt wird und die dazu ausgelegt ist, die Informationen hinsichtlich der Konfiguration des zweiten Netzwerks, das von der Netzwerkrekonstruktionseinheit (122) erstellt wird, an die mehreren Knoten zu übergeben, die andere als der erste Knoten sind.
On-Board-Netzwerksystem nach Anspruch 1, wobei: die mehreren Knoten einen Vorgängerknoten als den ersten Knoten (10) und mehrere Nachfolgerknoten, die durch die Kommunikationsleitungen (25) physikalisch in einer hierarchischen Form verbunden sind, umfassen, wobei der Vorgängerknoten als ein Quellknoten verwendet wird; die mehreren Knoten ein logisches baumartiges Netzwerk als das erste Netzwerk bilden; die mehreren Knoten dazu ausgelegt sind, miteinander auf Basis von Informationen hinsichtlich der Konfiguration des ersten Netzwerks zu kommunizieren; die Kommunikationsstörungsdetektiereinheit (221) in einem Schleifenknoten auf einer höheren Hierarchieebene als ein logischer Schleifenendknoten, gesehen vom Vorgängerknoten, unter den mehreren Schleifenknoten oder im Vorgängerknoten bereitgestellt wird und dazu ausgelegt ist, eine Störung einer Kommunikation über eine erste Kommunikationsleitung, die in der Konfiguration des ersten Netzwerks enthalten ist, unter den mehreren Kommunikationsleitungen zu detektieren, welche die mehreren Schleifenknoten physikalisch zur Schleife verbinden; die Netzwerkrekonstruktionseinheit (122) im Vorgängerknoten bereitgestellt wird, wobei die Netzwerkrekonstruktionseinheit (122) dazu ausgelegt ist, das zweite Netzwerk in einer Form eines logischen baumartigen Netzwerks zu rekonstruieren, das eine zweite Kommunikationsleitung umfasst, die nicht in der Konfiguration des ersten Netzwerks enthalten ist, wobei die zweite Kommunikationsleitung unter den mehreren Kommunikationsleitungen (25) ist, welche die mehreren Schleifenknoten physikalisch zur Schleife verbinden, und Informationen hinsichtlich einer Konfiguration des zweiten Netzwerks zu erstellen, wenn die Störung der Kommunikationen von der Kommunikationsstörungsdetektiereinheit (221) detektiert wird; und die Übergabeeinheit (123) im Vorgängerknoten bereitgestellt wird und dazu ausgelegt ist, die Informationen hinsichtlich der Konfiguration des zweiten Netzwerks, das von der Netzwerkrekonstruktionseinheit erstellt wird, an die mehreren Nachfolgerknoten zu übergeben.
On-Board-Netzwerksystem nach Anspruch 2, wobei der Vorgängerknoten eine Gateway-Einrichtung ist, die Kommunikationen mit einem externen Netzwerk weiterleitet.
On-Board-Netzwerksystem nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Netzwerkrekonstruktionseinheit (122) dazu ausgelegt ist, Routeninformationen, die eine Route vom Vorgängerknoten zu jedem der mehreren Nachfolgerknoten angeben, oder Zielinformationen, die einen Port jedes der mehreren Nachfolgerknoten angeben, mit dem jeder der anderen Knoten verbunden ist, wie von jedem der mehreren Nachfolgerknoten gesehen, zu erstellen.
On-Board-Netzwerksystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Übergabeeinheit (123) dazu ausgelegt ist, die Informationen hinsichtlich der Konfiguration des zweiten Netzwerks, das von der Netzwerkrekonstruktionseinheit (122) erstellt wird, durch Broadcasting an die mehreren Nachfolgerknoten zu übergeben.
On-Board-Netzwerksystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Übergabeeinheit (123) dazu ausgelegt ist, die Informationen hinsichtlich der Konfiguration des zweiten Netzwerks, das von der Netzwerkrekonstruktionseinheit (122) erstellt wird, durch Unicasting an die mehreren Nachfolgerknoten zu übergeben.
On-Board-Netzwerksystem nach Anspruch 1, wobei die mehreren Knoten mehrere Gateway-Einrichtungen umfassen, von denen jede zu einem von mehreren lokalen Netzwerken gehört, wobei die mehreren Gateway-Einrichtungen dazu ausgelegt sind, Kommunikationen zwischen den mehreren lokalen Netzwerken weiterzuleiten.
On-Board-Netzwerksystem nach Anspruch 7, wobei ein Prioritätsgrad vorab für mehrere physikalische Kommunikationsrouten zwischen jedem Paar Gateway-Einrichtungen unter den mehreren Gateway-Einrichtungen spezifiziert wird, und das erste Netzwerk logisch durch Kommunikationsrouten mit der höchsten Priorität gebildet wird; und die Netzwerkrekonstruktionseinheit (122) dazu ausgelegt ist, das zweite logische Netzwerk zu rekonstruieren, indem eine erste Kommunikationsroute im ersten Netzwerk, welche die Kommunikationsleitung umfasst, welche die Störung der Kommunikationen bewirkt, durch eine zweite Kommunikationsroute ersetzt wird, die unter den mehreren Kommunikationsrouten, die nicht die Kommunikationsleitung umfassen, welche die Störung der Kommunikationen bewirkt, die höchste Priorität aufweist.