JP2006217437A - 通信エラー検知機能付のゲートウェイ装置及び通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ゲートウェイで複数のネットワークを接続して構築した通信システムのどこで通信エラーが生じているかを検知する。
【解決手段】 第１のネットワークＣＡＮ１に接続された送信装置２から第２のネットワークＣＡＮ２に接続された受信装置３に送信されるメッセージＡ〜Ｃが受信装置３で受信されるように第１のネットワークＣＡＮ１と第２のネットワークＣＡＮ２とを接続するゲートウェイ装置１に、送信装置２からのメッセージＡ〜Ｃを第１のネットワークＣＡＮ１を介して受信する受信手段４Ａ〜４Ｃと、受信手段４Ａ〜４Ｃで受信したメッセージＡ〜Ｃを第２ネットワークＣＡＮ２を介して受信装置３に送信する送信手段５Ａ〜５Ｃと、受信手段４Ａ〜４Ｃが受信したメッセージＡ〜Ｃを計数する受信計数手段と、受信計数手段の計数結果に基づいて送信装置２からのメッセージＡ〜Ｃの送信異常を判定する第１通信エラー判定手段とを設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、通信エラーの検知が可能な通信エラー検知機能付のゲートウェイ装置及び通信システムに関する。

従来、自動車等の車両においては、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などを用いた通信システムがしばしば設けられる。このような車両用の通信システムの例としては車載ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）などが挙げられ、これは車両や車載機器の制御等に非常に有用である。

しかし、このような通信システムに通信エラーが生じた場合には、その車両や車載機器の制御等に支障をきたす虞がある。したがって、通信エラーが生じた場合には直ちに通信エラーの原因を特定し、それを解決することが要求される。そこで、従来、通信エラーの原因の特定に関して様々な技術が提案されていた（特許文献１、特許文献２参照）。
また、車載ＬＡＮに限らず、他の通信システムにおいても通信エラーの原因を直ちに特定する技術への要望は大きかった。

特開２００４−１７６７６号公報 特開２００４−１３６８１６号公報

ところで、通信システムを構築する場合には、送受信するメッセージの種類、目的、送受信頻度等に応じて複数のネットワークを用意し、これらのネットワークをゲートウェイで接続して通信システムの構築を行なうことがしばしばなされている。例えば、ＣＡＮを用いた車載ＬＡＮを例にすれば、ナビゲーションシステム制御等のための情報系ネットワーク、ヘッドランプ制御等のためのボディ制御系ネットワーク、エアバッグ制御等のための安全系ネットワーク、エンジン制御等のためのエンジン・パワートレン系ネットワークなどをゲートウェイで接続し、通信システムを構築している。

このようにゲートウェイで複数のネットワークを接続して構築した通信システムにおいては、特に通信エラーの原因は速やかに検知されるべきである。しかしながら、従来の技術では複数のネットワークを接続して構築した通信システムにおける通信エラーの原因を検知することが困難であった。特に、ゲートウェイで複数のネットワークが接続された通信システムでは、所定のノード装置から送信されたメッセージの中には、ゲートウェイを中継して他のネットワークのノード装置に送信されるものがある。このような場合で受信側のノード装置で受信エラーが生じると、その原因が送信側のノード装置にあるか、ゲートウェイ装置にあるかを検知することが困難であった。

本発明は、上記の課題に鑑みて創案されたもので、ゲートウェイで複数のネットワークを接続して構築した通信システムで通信エラーが生じた場合に、通信システムのどこで通信エラーが生じているかを検知しうる、通信エラー検知機能付のゲートウェイ装置及び通信システムを提案することを目的とする。

本発明のゲートウェイ装置は、第１のネットワークに接続された送信装置から第２のネットワークに接続された受信装置に向けて送信されるメッセージが該受信装置で受信され
るように該第１のネットワークと該第２のネットワークとを接続するゲートウェイ装置であって、送信装置から送信されたメッセージを第１のネットワークを介して受信する受信手段と、受信手段で受信したメッセージを第２のネットワークを介して受信装置に送信する送信手段と、受信手段が受信したメッセージを計数する受信計数手段と、受信計数手段の計数結果に基づいて送信装置からのメッセージの送信異常を判定する第１通信エラー判定手段とを備えたことを特徴とする（請求項１）。これにより、第１のネットワークの送信装置から第２のネットワークの受信装置に向けたメッセージ送信経路において送信装置側に通信エラーが生じた場合に、送信装置からの送信異常が生じたことを検知することができる。

また、受信手段は、所定の周期で送信されるメッセージを受け取る受信バッファを有しており、受信計数手段は、受信バッファに格納されるメッセージを計数し、第１通信エラー判定手段は、送信装置が正常時に受信手段が受信すべきメッセージ数に基づく第１判定値と、受信計数手段の計数値との比較結果に基づいて送信装置からのメッセージの送信異常を判定するように構成することが好ましい（請求項２）。

さらに、送信手段が送信手段が送信したメッセージを計数する送信計数手段と、送信計数手段の計数結果に基づいて該ゲートウェイ装置のメッセージの送信異常を判定する第２通信エラー判定手段とをさらに備えるように構成することが好ましい（請求項３）。これにより、送信装置からの送信異常に加え、ゲートウェイ装置における送信異常の有無を検知することができる。したがって、通信エラーの原因箇所をより正確に検知することができる。

さらに、送信手段は、受信手段に受信されたメッセージを所定の周期で送信するための送信バッファを有しており、送信計数手段は、送信バッファから送信されるメッセージを計数し、第２通信エラー判定手段は、該ゲートウェイ装置が正常時に送信手段が送信すべきメッセージ数に基づく第２判定値と、送信計数手段の計数値との比較結果に基づいてゲートウェイ装置からのメッセージの送信異常を判定するように構成することが好ましい（請求項４）。

さらに、受信計数手段および送信計数手段がメッセージを計数する時間間隔を設定する計数時間設定手段と、計数時間設定手段が設定した時間を経過した場合、受信計数手段および送信計数手段の計数値をリセットするリセット手段とをさらに備えるように構成することが好ましい（請求項５）。これにより、メッセージの特性に応じた適正な計数時間間隔を利用してメッセージの送信異常箇所を正確に検知することができる。

本発明の別のゲートウェイ装置は、第１のネットワークに接続された送信装置から第２のネットワークに接続された受信装置に向けて送信されるメッセージが受信装置で受信されるように第１のネットワークと第２のネットワークとを接続するゲートウェイ装置であって、送信装置から送信されたメッセージを第１のネットワークを介して受信する受信手段と、受信手段で受信したメッセージを第２のネットワークを介して受信装置に送信する送信手段と、送信手段が送信したメッセージを計数する送信計数手段と、送信計数手段の計数結果に基づいてゲートウェイ装置のメッセージの送信異常を判定する第２通信エラー判定手段とを備えたことを特徴とする（請求項６）。これにより、第１のネットワークの送信装置から第２のネットワークの受信装置に向けたメッセージ送信経路においてゲートウェイ装置で通信エラーが生じた場合に、このゲートウェイ装置で送信異常が生じたことを正確に検知することができる。

送信手段は、受信手段に受信されたメッセージを所定の周期で送信するための送信バッファを有しており、送信計数手段は、送信バッファから送信されるメッセージを計数し、
第２通信エラー判定手段は、ゲートウェイ装置が正常時に送信手段が送信すべきメッセージ数に基づく第２判定値と、送信計数手段の計数値との比較結果に基づいてゲートウェイ装置からのメッセージの送信異常を判定するように構成することが好ましい（請求項７）。

さらに、本発明の通信システムは、送信装置が接続された第１のネットワークと、受信装置が接続された第２のネットワークと、第１のネットワークと第２のネットワークとの間に接続される上記発明のいずれかに係るゲートウェイ装置とを備えたことを特徴とする（請求項８）。これにより、通信システムのどこで通信エラーが生じているかを容易に判定することができる。

本発明の通信エラー検知機能付のゲートウェイ装置及び通信システムによれば、通信システムのどこで通信エラーが生じているかを判定することができる。

以下、実施形態を示して本発明について説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変形して実施することができる。

図１〜図４は本発明の一実施形態について説明するためのもので、図１は通信システム及びゲートウェイ装置の概要を模式的に表わす図、図２は通信エラー検知部の機能構成を説明するための機能ブロック図、図３は受信カウンタ値及び送信カウンタ値の計数について説明するための図、図４は通信エラー検出要領を説明するフローチャートである。

本実施形態の通信システムは、通信プロトコルとしてＣＡＮを用いた車載ＬＡＮである。ここで、ＣＡＮは、ネットワークが空いているときにはネットワークに接続された全ての送信装置からメッセージを送信することができるマルチマスタ型の通信プロトコルであり、ネットワークに早くアクセスした送信装置が送信権を得ることができるようになっている。なお、同時に複数の送信装置が送信を始めた場合には、送信されるメッセージがそれぞれ有するＩＤにより優先順位が判断され、優先順位が高いＩＤを有するメッセージを送信している送信装置が送信権を得るようになっている。

図１に、本実施形態の通信システムの概要を模式的に示す。なお、図１において、ブロック矢印はメッセージが送信される向きを表わし、実線矢印はメッセージの流れを表わし、破線矢印は受信バッファ及び送信バッファとコントローラとの間の信号の流れを表わす。
図１に示すように、本実施形態の通信システムは、第１のネットワークＣＡＮ１と、第２のネットワークＣＡＮ２と、ゲートウェイ装置１とを備えている。

第１のネットワークＣＡＮ１は、少なくとも１つのノード装置２が、送信装置及び受信装置として接続されたバス型のネットワークであり、ＣＡＮプロトコルにしたがって通信を行なうことができるように構成されている。また、ノード装置２は、メッセージ（信号）の受信及び送信が可能な通信装置であり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の電子部品により構成されている。さらに、ノード装置２は、第１のネットワークＣＡＮ１に接続された他のノード装置（図示省略）及びゲートウェイ装置１と、第１のネットワークＣＡＮ１を介してメッセージの送受信ができるようになっている。

一方、第２のネットワークＣＡＮ２も、第１のネットワークＣＡＮ１と同様に、少なくとも１つのノード装置３が、送信装置及び受信装置として接続されたバス型のネットワークであり、ＣＡＮプロトコルにしたがって通信を行なうことができるように構成されている。また、ノード装置３も、ノード装置２と同様、メッセージの受信及び送信が可能な通信装置であり、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の公知の電子部品により構成されている。さらに、ノード装置３も、第２のネットワークＣＡＮ２内の他のノード装置（図示省略）及びゲートウェイ装置１と、第２のネットワークＣＡＮ２を介してメッセージの送受信ができるようになっている。

なお、図１においてはノード装置２，３をそれぞれ１つのみ描画して示すが、通常は、第１のネットワークＣＡＮ１及び第２のネットワークＣＡＮ２には、それぞれノード装置２，３以外にもノード装置が設けられる。さらに、ノード装置２，３は、それぞれの目的に応じた車両制御等を行なうための電子制御装置（ＥＣＵ）として構成されている。

また、本実施形態では、ノード装置２からノード装置３へはメッセージＡ〜Ｃが送信され、ノード装置３からノード装置２へはメッセージＤ〜Ｆが送信されるようになっているものとする。ただし、メッセージは６種類に限定されるものではなく、任意の数のメッセージを用いることができ、通常はさらに多数のメッセージが各ノード装置２，３間を送受信されるようになっている。すなわち、第１のネットワークＣＡＮ１および第２のネットワークＣＡＮ２に伝送されるメッセージには一定の周期で定期的に送信されるメッセージと、ある事象の発生によって不定期に発生するメッセージとが含まれている。そして、本実施例で説明するメッセージＡ〜Ｆの各々は、一定の周期で定期的に送信される複数のメッセージ群であり、このメッセージＡ〜Ｆを利用してノード装置、あるいはゲートウェイ装置１のエラー判定が行なわれる。

さらに、ゲートウェイ装置１は第１のネットワークＣＡＮ１及び第２のネットワークＣＡＮ２間を接続する通信装置であり、したがって、送信側のネットワークＣＡＮ１，ＣＡＮ２に接続されたノード装置２，３から受信側のネットワークＣＡＮ２，ＣＡＮ１に接続されたノード装置３，２に向けて送信されるメッセージＡ〜Ｃ，Ｄ〜Ｆは、上記受信側のノード装置３，２に受信されるようになっている。なお、ゲートウェイ装置１も、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の電子部品により構成されている。

ゲートウェイ装置１の構成について具体的に説明すると、このゲートウェイ装置１は、各メッセージＡ〜Ｆ毎に用意された受信バッファ（受信手段）４Ａ〜４Ｆと、各メッセージＡ〜Ｆ毎に用意された送信バッファ（送信手段）５Ａ〜５Ｆと、ゲートウェイ装置１の各制御を行なうコントローラ６とを備えている。これにより、受信バッファ４Ａ〜４Ｆに受信された各メッセージＡ〜Ｆはそれぞれコントローラ６の制御にしたがって対応する送信バッファ５Ａ〜５Ｆに送られるようになっている。さらに、送信バッファ５Ａ〜５Ｆ内の各メッセージは、コントローラ６の制御にしたがって、送信先のノード装置２，３に第１又は第２のネットワークＣＡＮ１，ＣＡＮ２を介して送信されるようになっている。なお、受信手段及び送信手段は、それぞれ、上記の受信バッファ４Ａ〜４Ｆ、送信バッファ５Ａ〜５Ｆ以外の構成を備えていても良い。

本実施形態では、受信バッファ４Ａ〜４Ｃ及び送信バッファ５Ａ〜５Ｃがノード装置２からノード装置３へ向けて送信されるメッセージＡ〜Ｃに対応している。したがって、ノード装置２から送信されたメッセージＡ〜Ｃは、第１のネットワークＣＡＮ１を介して受信バッファ４Ａ〜４Ｃに受信され、受信バッファ４Ａ〜４Ｃに格納されて、受信バッファ４Ａ〜４Ｃから送信バッファ５Ａ〜５Ｃに送られ、送信バッファ５Ａ〜５Ｃから第２のネットワークＣＡＮ２を介してノード装置３に送信され、ノード装置３で受信されるようになっている。

一方、受信バッファ４Ｄ〜４Ｆ及び送信バッファ５Ｄ〜５Ｆはノード装置３からノード装置２へ向けて送信されるメッセージＤ〜Ｆに対応している。したがって、ノード装置３から送信されたメッセージＤ〜Ｆは、第２のネットワークＣＡＮ２を介して受信バッファ４Ｄ〜４Ｆに受信され、受信バッファ４Ｄ〜４Ｆに格納されて、受信バッファ４Ｄ〜４Ｆから送信バッファ５Ｄ〜５Ｆに送られ、送信バッファ５Ｄ〜５Ｆから第１のネットワークＣＡＮ１を介してノード装置２に送信され、ノード装置２で受信されるようになっている。
なお、本実施形態ではメッセージＡ〜Ｆが６種類であるために受信バッファ４Ａ〜４Ｆ及び送信バッファ５Ａ〜５Ｆをそれぞれ６個用意したが、メッセージの種類の数が変わった場合には受信バッファ及び送信バッファの数もメッセージの種類の数に応じて変えるようにする。

コントローラ６は、受信バッファ４Ａ〜４Ｆ及び送信バッファ５Ａ〜５Ｆ間のメッセージの受け渡しの制御や、送信バッファ５Ａ〜５Ｆから送信先のノード装置２，３へのメッセージＡ〜Ｆの送信の制御等のメッセージ送受信制御を行なうことができるようになっている。また、コントローラ６は、本実施形態の通信システムで通信エラーが生じた場合に通信システムのどこで通信エラーが生じているかを検知できるようになっており、そのエラー検知を実現するための通信エラー検知部７を備えている。
以下、図２に通信エラー検知部７の制御ブロック図を示し、本実施形態における通信エラーの検知について説明する。

図２に示すように、通信エラー検知部７は、受信計数手段としての受信カウンタ８、送信計数手段としての送信カウンタ９、第１判定値記憶部１０、第２判定値記憶部１１、第１通信エラー判定手段及び第２通信エラー判定手段としての通信エラー判定部１２、リセット手段としてのカウンタリセット部１３、エラー処理部１４、及び、計数時間設定手段としての判定制御部１５を備えている。なお、これらはハードウェア的には、コントローラ６を構成するＣＰＵ、メモリ等がその機能を発揮するように構成されている。

受信カウンタ８は、受信バッファ４Ａ〜４Ｆがメッセージを受信すると、各受信バッファ４Ａ〜４Ｆ毎に受信し格納されたメッセージを計数するカウンタである。また、受信カウンタ８は、カウンタリセット部１３により受信カウンタ値（計数結果，計数値）をリセットされるまで、メッセージ毎に受信カウンタ値を記憶し続けるものとする。

また、送信カウンタ９は、送信バッファ５Ａ〜５Ｆがメッセージを送信すると、各送信バッファ５Ａ〜５Ｆ毎に送信したメッセージを計数するカウンタである。さらに、送信カウンタ９は、カウンタリセット部１３により送信カウンタ値（計数結果，計数値）をリセットされるまで、メッセージ毎に送信カウンタ値を記憶し続けるものとする。

さらに、第１判定値記憶部１０は、通信エラー判定部１２での判定に用いられる第１判定値を記憶する記憶部である。第１判定値は、メッセージＡ〜Ｆの送信元であるノード装置２，３から当該送信元ノード装置２，３が接続された側のネットワークＣＡＮ１，ＣＡＮ２までに通信エラーが生じたと判定するために用いられる判定値であり、各メッセージＡ〜Ｆ毎に決められる。また、第１判定値は、送信元であるノード装置２，３が正常時に受信バッファ４Ａ〜４Ｆが受信すべきメッセージ数に基づいて定められる。本実施形態では、第１判定値として、下記式（１）で算出される値を用いるものとする。なお、式（１）において、リセット周期時間とは、受信カウンタ８が計数を開始してから、又は、受信カウンタ値が一度リセットされてから、受信カウンタ値が次にリセットされるまでの時間であり、受信カウンタ８及び送信カウンタ９がメッセージを計数する時間間隔でもある。

第１判定値 ＝ （リセット周期時間）／（メッセージの送信周期） ・・・式（１）
この第１判定値は、送信元のノード２，３が正常である場合にリセット周期時間で送信元であるノード装置２，３から送信されているはずのメッセージＡ〜Ｆの数を表わしている。例えば、リセット周期時間が１００ｍｓｅｃで、メッセージＡの送信周期が１０ｍｓｅｃであれば、第１判定値は１０となる。ノード装置２が正常であれば、ノード装置２からは１００ｍｓｅｃの間に１０ｍｓｅｃ間隔で１０個のメッセージＡが送信されるため、第１判定値は受信カウンタに一致するはずである。但し、実際には通信状況によって多少の誤差が生じる。

また、第２判定値記憶部１１は、通信エラー判定部１２での判定に用いられる第２判定値を記憶する記憶部である。第２判定値は、ゲートウェイ装置１でエラーが生じたと判定するために用いられる判定値であり、各メッセージＡ〜Ｆ毎に決められる。また、第２判定値は、ゲートウェイ装置１が正常時に送信バッファ５Ａ〜５Ｆが送信すべきメッセージ数に基づいて定められる。本実施形態では、第２判定値として、下記式（２）で算出される値を用いるものとする。なお、式（２）において、リセット周期時間とは、送信カウンタ９が計数を開始してから、又は、送信カウンタ値が一度リセットされてから、送信カウンタ値が次にリセットされるまでの時間である。

第２判定値 ＝ （リセット周期時間）／（メッセージの送信周期） ・・・式（２）
また、この第２判定値は、ゲートウェイ装置１が正常である場合に、リセット周期時間の間にゲートウェイ装置１が送信しているはずのメッセージＡ〜Ｆの数を表わしている。ゲートウェイ装置１が正常であれば、この第２判定値は送信カウンタ値に一致するはずである。なお、本実施形態では、受信カウンタ８と送信カウンタ９とのリセット周期時間は同じに設定しているため、式（１）と式（２）のリセット周期時間が等しく、したがって、第１判定値と第２判定値とは等しくなるようになっている。

さらに、通信エラー判定部１２は、受信カウンタ８で計数した受信カウンタ値に基づいて、第１通信エラーが生じているかどうかを判定するための判定部であり、また、上記受信カウンタ８で計数した受信カウンタ値と、送信カウンタ９で計数した送信カウンタ値とに基づいて、第２通信エラーが生じているかどうかを判定するための判定部である。ここで、第１通信エラーとは、メッセージＡ〜Ｆの送信元であるノード装置２，３から当該送信元ノード装置２，３が接続された側のネットワークＣＡＮ１，ＣＡＮ２までに生じた通信エラーのことを指し、主としてノード装置２，３からのメッセージの送信異常を指す。また、第２通信エラーとは、ゲートウェイ装置１で生じた通信エラーのことを指し、主としてゲートウェイ装置１からのメッセージの送信異常を指す。

詳しくは、通信エラー判定部１２は、判定制御部１５の制御によって、受信カウンタ８、送信カウンタ９、第１判定値記憶部１０及び第２判定値記憶部１１から、各メッセージＡ〜Ｆに対応した受信カウンタ値、送信カウンタ値、第１判定値及び第２判定値をそれぞれ読み出し、受信カウンタ値と第１判定値とを比較した比較結果に基づいて第１通信エラーを判定し、更に、受信カウンタ値と第１判定値とを比較した比較結果、並びに、送信カウンタ値及び第２判定値を比較した比較結果に基づいて第２通信エラーが生じているか否かを判定するようになっている。

具体的には、通信エラー判定部１２では、メッセージＡ〜Ｆ毎に受信カウンタ値と第１判定値との差の絶対値（以下適宜、「受信比較結果値」という）を算出し、当該受信比較結果値が、第１許容値よりも大きければ第１通信エラーが生じているものと判定するようになっている。

受信比較結果値は通信システムが正常であれば第１許容値以下となるはずの値である。
したがって、受信比較結果値が第１許容値より大きくなるということは、メッセージＡ〜Ｆの送信元であるノード装置２，３から当該送信元ノード装置２，３が接続された側のネットワークＣＡＮ１，ＣＡＮ２までに通信エラーが生じていることを示しているに他ならない。

また、通常、通信エラー判定部１２で上記比較を行なう際には設定値と実測値との間で所定の誤差が生じるが、このような誤差がエラー判定に影響を及ぼさないように考慮した第１許容値を用いることによって誤判定を生じさせることなくエラー判定を行なうことができる。なお、第１許容値は、第１通信エラーを適切に判定できるように、各メッセージＡ〜Ｆ毎に実験的に求められる値である。

さらに、通信エラー判定部１２は、メッセージＡ〜Ｆ毎に送信カウンタ値と第２判定値との差の絶対値（以下適宜、「送信比較結果値」という）を算出するようになっている。そして、当該送信比較結果値が第２許容値よりも大きく、且つ、当該受信比較結果値が第１許容値以下である場合（即ち、第１通信エラーが発生したと判定されていない場合）に、第２通信エラーが生じていると判定するようになっている。

送信比較結果値は通信システムが正常であれば第２許容値以下となるはずの値である。したがって、送信比較結果値が第２許容値より大きくなるということはメッセージＡ〜Ｆの送信元であるノード装置２，３からゲートウェイ装置１の送信バッファ５Ａ〜５Ｆまでに通信エラーが生じていることを示しているに他ならない。また、第１通信エラーが発生したと判定されていない場合には、ゲートウェイ装置１がメッセージＡ〜Ｆの送信元であるノード装置２，３から正常にメッセージＡ〜Ｆを受信できていることになる。よって、ゲートウェイ装置１で通信エラーが生じていることになるのである。

また、第１通信エラーの判定の場合と同様に、通常は、第２通信エラーの判定のために上記比較を行なう際にも所定の誤差が生じるが、第２許容値を用いることにより、誤差の影響を受けることなく判定を行なうことができる。なお、第２許容値も、第１許容値と同様に、第２通信エラーを適切に判定できるように、各メッセージＡ〜Ｆ毎に実験的に求められるものである。

本実施形態では、通信エラー判定部１２は、第１判定部１６と第２判定部１７とを備えている。
第１判定部１６は、読み込んだ受信カウンタ値、送信カウンタ値、第１判定値及び第２判定値から、受信比較結果値が第１許容値以下であり、且つ、送信比較結果が第２許容値以下である場合に通信が正常に行なわれていると判定するようになっている。

また、第２判定部１７は、第１判定部１６で通信が正常に行なわれていると判定されなかった場合に、受信比較結果値が第１許容値よりも大きいか否かの比較を行ない、受信比較結果値が第１許容値よりも大きい場合は第１通信エラーが生じていると判定し、それ以外の場合（即ち、受信比較結果値が第１許容値以下である場合）は第２通信エラーが生じていると判定するようになっている。
また、通信エラー判定部１２での判定結果は、エラー処理部１４に送られるようになっている。

さらに、カウンタリセット部１３は、判定制御部１５の制御にしたがって所定のリセット周期時間毎に受信カウンタ値及び送信カウンタ値を全てリセットし、受信カウント値及び送信カウント値がゼロになるようになっている。したがって、図３（ａ）に示すように、受信バッファ４Ａ〜４ＦがメッセージＡ〜Ｆを受信する度に受信カウンタ８は当該メッセージＡ〜Ｆを計数するが、リセット周期時間が経過すると受信カウンタ値はリセットさ
れてゼロなる。また、図３（ｂ）に示すように、送信バッファ５Ａ〜５ＦがメッセージＡ〜Ｆを送信する度に送信カウンタ９は当該メッセージＡ〜Ｆを計数するが、リセット周期時間が経過すると送信カウンタ値もリセットされてゼロになる。

また、エラー処理部１４は通信エラー判定部１２で第１通信エラー又は第２通信エラーが生じていると判定された場合に、その通信エラーに応じたエラー処理を行なうものである。ここでは、エラー処理部１４は車両のインジケータ（図示省略）に接続され、第１通信エラー又は第２通信エラーが生じていると判定された場合に、インジケータに当該通信エラーが検知されたことを表示させるようになっている。

さらに、判定制御部１５は、通信エラー判定部１２及びカウンタリセット部１３を制御するものである。また、判定制御部１５は上記判定を行なうタイミングを決定するための時間（以下適宜、「リセット時間」）を計測することができるようになっていて、このリセット時間が上記リセット周期時間を経過するたびに周期的に通信エラー判定部１２に判定を行なわせ、また、カウンタリセット部１３に受信カウンタ値及び送信カウンタ値のリセットを行なわせるようになっている。さらに、判定制御部１５は、リセット周期時間を任意に設定できるようになっている。

本実施形態の通信システム及びゲートウェイ装置１は以上のように構成されている。したがって、使用時には、判定制御部１５がリセット周期時間を設定した上で、以下のようにして通信エラーの検知を行なう。
図４に示すように、まず、通信システムが起動すると、通信エラー検知部７は通信エラーの検知を開始する（ステップｓ１）。また、通信システムの起動に伴い、受信カウンタ８及び送信カウンタ９は、それぞれのメッセージＡ〜Ｆの計数を開始し、メッセージＡ〜Ｆが送受信されるたびに各メッセージＡ〜Ｆをカウントする。

次に、ステップｓ２では、判定制御部１５がリセット時間の初期化を行なう。
続いて、ステップｓ３では、判定制御部１５がリセット時間の初期化後リセット周期時間が経過したか否かの判定を行なう。判定制御部１５は、リセット周期時間が経過していなければこのステップｓ３の判定を繰り返し、経過していれば次にステップｓ４に進む。

ステップｓ４では、判定制御部１５は、通信エラー判定部１２に所定のメッセージのカウンタ値と判定値とを取り込ませる。なお、本実施形態では、通信エラー検知部７はメッセージＡ、Ｂ・・・Ｆの順に通信エラー検出を行なうようになっているものとする。

したがって、判定制御部１５の制御により、通信エラー判定部１２は、まず、受信カウンタ８からメッセージＡの受信カウント値を読み込み、送信カウンタ９からメッセージＡの送信カウント値を読み込み、また、第１判定値記憶部１０からメッセージＡに対応した第１判定値を読み込み、第２判定値記憶部１１からメッセージＡに対応した第２判定値を読み込む。なお、読み込まれた受信カウント値は、受信バッファ４Ａで受信したメッセージＡの数に等しく、読み込まれた送信カウント値は、送信バッファ５Ａから送信されたメッセージＡの数に等しい。
カウント値及び判定値の読み込みの後、ステップｓ５に進む。

ステップｓ５では、第１判定部１６が、受信カウンタ値と第１判定値との比較をして受信比較結果値の算出を行ない、また、送信カウンタ値と第２判定値との比較をして送信比較結果値の算出を行なう。そして、受信比較結果値が第１許容値以下であり、且つ、送信比較結果が第２許容値以下である場合にはステップｓ６に進み、通信が正常であると判定し、次いでステップｓ１１に進む。一方、それ以外であれば、即ち、受信比較結果値が第１許容値より大きいか、又は、送信比較結果が第２許容値より大きい場合には、ステップ
ｓ５のＮＯルートを通ってステップｓ７に進む。

ステップｓ７では、第２判定部１７が受信カウンタ値と第１判定値との比較を行なう。具体的には、受信カウンタ値と第１判定値との差の絶対値である受信比較結果が第１許容値よりも大きいか否かの判定を行なう。そして、当該受信比較結果が第１許容値よりも大きければ、ステップｓ７のＹＥＳルートを通ってステップｓ８に進み、それ以外であればステップｓ７のＮＯルートを通ってステップｓ９に進む。そして、ステップｓ８では、第２判定部１７は、本通信システムで第１通信エラーが生じていると判定する。一方、ステップｓ９では、当該受信比較結果値が第１許容値以下であり、且つ、送信比較結果値が第２許容値よりも大きいと判定されたことになるため、第２判定部１７は、本通信システムで第２通信エラーが生じていると判定する。
ステップｓ８，ｓ９の後、処理はステップｓ１０に進む。

ステップｓ１０では、エラー処理が行なわれる。具体的には、エラー処理部１４が車両のインジケータを制御し、生じていると判定された第１通信エラー又は第２通信エラーの発生を表示させる。その後、ステップｓ１１に進む。

ステップｓ１１では、判定制御部１５が、全メッセージＡ〜Ｆの通信エラー検知を行なったか否かの判定を行なう。全メッセージＡ〜Ｆの検知を行なった場合にはステップｓ１２に進むが、全メッセージの検知が完了していない場合にはステップｓ４に戻り、次のメッセージＢ，Ｃ・・・Ｆのカウンタ値及び判定値をそれぞれ順に通信エラー判定部１２に読み込ませて、ステップｓ４〜ｓ１１を繰り返して通信エラーの検知を行なう。

ステップｓ１２では、全メッセージＡ〜Ｆの通信エラー検知が完了しているため、判定制御部１５がカウンタリセット部１３を制御して受信カウンタ８内の受信カウンタ値及び送信カウンタ部１１の送信カウンタ値をリセットし、それぞれゼロに戻す。
そして、ステップｓ２に戻り、上記の通信エラー検知を繰り返す。
以上のようにして、ゲートウェイ装置１は、第１通信エラー及び第２通信エラーが発生しているか否かの判定を行ない、通信エラーを検知するのである。

このように、本実施形態のゲートウェイ装置１及び通信システムは、通信システムのどこで通信エラーが生じているかを検知することができる。
即ち、第１通信エラーが生じているか否かを判定することで、通信システムにおいて、上記ノード装置２，３から上記第１のネットワークＣＡＮ１，ＣＡＮ２までに生じる通信エラーを検知することができる。また、第２通信エラーが生じているか否かを判定することで、通信システムにおいて、ゲートウェイ装置１で通信エラーで生じる通信エラーを検知することができる。

特に、ＣＡＮのようなマルチマスタ型のネットワークにおいては、従来、通信エラーの発生位置を特定することが著しく困難であったため、本実施形態のゲートウェイ装置１及び通信システムのような構成により通信システムのどこで通信エラーが生じているかを検知できるようになることは、非常に大きな利点である。

さらに、本実施形態のゲートウェイ装置１及び通信システムによれば、通信システムのネットワークＣＡＮ１，ＣＡＮ２間で２以上のメッセージＡ〜Ｆを送受信する場合でも、各メッセージＡ〜Ｆ毎に通信エラーの検出を行なうことができる。
また、本実施形態のように通信システム全体で同一のリセット周期時間を設けるようにすれば、ゲートウェイ装置１に接続されたネットワークＣＡＮ１，ＣＡＮ２上の全てのノード装置２，３、即ち、ゲートウェイ装置１を介してメッセージＡ〜Ｆの送受信を行なう全てのノード装置２，３を、同じタイミングで監視することが可能となる。

以上、本発明の一実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変形して実施することができる。
例えば、上記の実施形態では第１通信エラーと第２通信エラーとの両方を判定可能に構成したが、適宜、これらのいずれか一方だけを判定するように構成しても良い。

また、通信エラーの検出要領は上記実施形態のものに限定されず、第１通信エラー又は第２通信エラーを検出できる限り任意に変形して実施することができる。例えば、図５のフローチャートに示すようにして通信エラーの検出を行なっても良い。即ち、図５の要領では、ステップｓ５′で受信比較結果値と第１許容値とを比較し、受信比較結果値が第１許容値以下であればステップｓ７′に進み、それ以外ではステップｓ８に進んで第１通信エラーを判定する。また、ステップｓ７′では送信比較結果値と第２許容値とを比較し、送信比較結果値が第２許容値以下であればステップｓ６に進んで通信が正常であると判定し、それ以外ではステップｓ９に進んで第２通信エラーを判定する。このような検知要領でも、第１通信エラー及び第２通信エラーを判定して、通信システムのどこで通信エラーが生じているかを検知することができる。なお、図５において図４と同様の符号を用いて示すステップは、図４と同様のものを表わす。

さらに、上記実施形態ではＣＡＮを用いた車載ＬＡＮを例に挙げて説明したが、本発明は、ＣＡＮ以外のプロトコルを用いた通信システムや、車載ＬＡＮ以外のネットワークを用いた通信システムにも用途も適用することができる。

また、上記の実施形態ではノード装置がメッセージを周期的に送信する場合を例にして説明したが、メッセージが周期的に送信されない場合においても上記通信エラーの検出を行なうことができる。例えば、上記の第１判定値、第２判定値、第１許容値及び第２許容値を実験的或いは経験的に設定したり、フィードバックにより適合値として設定したりすれば、システムの変更などによってさまざまな通信状態が変化しても柔軟に対応することができる。
さらに、リセット周期時間は全通信システムで一定とせず、メッセージ毎、送信元ノード装置毎などによって別々のリセット周期時間を用いるようにしても良い。

また、エラー処理部１４での具体的なエラー処理方法は任意であり、例えば、通信エラーが生じたこと及びその通信エラーの内容などを記録しておくようにしても良い。その場合、修理時に通信エラーの発生位置を簡単に特定できるため、修理を効率的に行なうことができる。
さらに、本発明のゲートウェイ装置で接続する第１及び第２のネットワークは、バス型以外にのものでもよい、スター型、リング型等、公知のものを任意に用いることができる。

本発明の通信エラー検知機能付のゲートウェイ装置及び通信システムは、ＦＡ（ファクトリーオートメーション）、船舶、医療機器、産業機器などをはじめ、通信システムを用いる任意の分野で広く用いることができるが、特に、車両用通信システムなど、ＣＡＮを用いた通信システムに用いて好適である。

本発明の一実施形態について説明するもので、通信システム及びゲートウェイ装置の概要を模式的に表わす図である。 本発明の一実施形態について説明するもので、通信エラー検知部の機能構成を説明するための機能ブロック図である。 本発明の一実施形態について説明するもので、（ａ），（ｂ）はそれぞれ、受信カウンタ値及び送信カウンタ値の計数について説明するための図である。 本発明の一実施形態について説明するもので、通信エラー検出の要領を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態の変形例を説明するもので、通信エラー検出の要領を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ ゲートウェイ装置
２，３ ノード装置（送信装置、受信装置）
４Ａ〜４Ｆ 受信バッファ
５Ａ〜５Ｆ 送信バッファ
６ コントローラ
７ 通信エラー検知部
８ 受信カウンタ
９ 送信カウンタ
１０ 第１判定値記憶部
１１ 第２判定値記憶部
１２ 通信エラー判定部（第１通信エラー判定手段，第２通信エラー判定手段）
１３ カウンタリセット部
１４ エラー処理部
１５ 判定制御部
１６ 第１判定部
１７ 第２判定部

Claims (8)

1. 第１のネットワークに接続された送信装置から第２のネットワークに接続された受信装置に向けて送信されるメッセージが該受信装置で受信されるように該第１のネットワークと該第２のネットワークとを接続するゲートウェイ装置であって、
   前記送信装置から送信された前記メッセージを前記第１のネットワークを介して受信する受信手段と、
   前記受信手段で受信したメッセージを前記第２のネットワークを介して前記受信装置に送信する送信手段と、
   前記受信手段が受信したメッセージを計数する受信計数手段と、
   前記受信計数手段の計数結果に基づいて前記送信装置からのメッセージの送信異常を判定する第１通信エラー判定手段とを備えた
   ことを特徴とする、通信エラー検知機能付のゲートウェイ装置。
2. 前記受信手段は、所定の周期で送信されるメッセージを受け取る受信バッファを有しており、
   前記受信計数手段は、前記受信バッファに格納される前記メッセージを計数し、
   前記第１通信エラー判定手段は、
   前記送信装置が正常時に前記受信手段が受信すべきメッセージ数に基づく第１判定値と、前記受信計数手段の計数値との比較結果に基づいて前記送信装置からのメッセージの送信異常を判定する
   ことを特徴とする、請求項１記載の通信エラー検知機能付のゲートウェイ装置。
3. 前記送信手段が送信したメッセージを計数する送信計数手段と、
   前記送信計数手段の計数結果に基づいて該ゲートウェイ装置のメッセージの送信異常を判定する第２通信エラー判定手段とをさらに備えた
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の通信エラー検知機能付のゲートウェイ装置。
4. 前記送信手段は、前記受信手段に受信された前記メッセージを所定の周期で送信するための送信バッファを有しており、
   前記送信計数手段は、前記送信バッファから送信される前記メッセージを計数し、
   前記第２通信エラー判定手段は、
   該ゲートウェイ装置が正常時に前記送信手段が送信すべきメッセージ数に基づく第２判定値と、前記送信計数手段の計数値との比較結果に基づいて該ゲートウェイ装置からのメッセージの送信異常を判定する
   ことを特徴とする、請求項３記載の通信エラー検知機能付のゲートウェイ装置。
5. 前記受信計数手段および前記送信計数手段が前記メッセージを計数する時間間隔を設定する計数時間設定手段と、
   前記計数時間設定手段が設定した時間を経過した場合、前記受信計数手段および前記送信計数手段の計数値をリセットするリセット手段とをさらに備えた
   ことを特徴とする、請求項３又は４記載のゲートウェイ装置。
6. 第１のネットワークに接続された送信装置から第２のネットワークに接続された受信装置に向けて送信されるメッセージが該受信装置で受信されるように該第１のネットワークと該第２のネットワークとを接続するゲートウェイ装置であって、
   前記送信装置から送信された前記メッセージを前記第１のネットワークを介して受信する受信手段と、
   前記受信手段で受信したメッセージを前記第２のネットワークを介して前記受信装置に送信する送信手段と、
   前記送信手段が送信したメッセージを計数する送信計数手段と、
   前記送信計数手段の計数結果に基づいて該ゲートウェイ装置のメッセージの送信異常を判定する第２通信エラー判定手段とを備えた
   ことを特徴とする、通信エラー検知機能付のゲートウェイ装置。
7. 前記送信手段は、前記受信手段に受信された前記メッセージを所定の周期で送信するための送信バッファを有しており、
   前記送信計数手段は、前記送信バッファから送信される前記メッセージを計数し、
   前記第２通信エラー判定手段は、
   該ゲートウェイ装置が正常時に前記送信手段が送信すべきメッセージ数に基づく第２判定値と、前記送信計数手段の計数値との比較結果に基づいて該ゲートウェイ装置からのメッセージの送信異常を判定する
   ことを特徴とする、請求項６に記載の通信エラー検知機能付のゲートウェイ装置。
8. 送信装置が接続された第１のネットワークと、
   受信装置が接続された第２のネットワークと、
   前記第１のネットワークと前記第２のネットワークとの間に接続される請求項１〜７のいずれか１項に記載のゲートウェイ装置とを備えた
   ことを特徴とする、通信エラー検知機能付の通信システム。

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