JP2006319672A - 通信システム及び中継装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 例えば複数の中継装置によりリング型の車載ネットワークに適用する場合に、車載ネットワークを構成する他の中継装置の動作状況を検出することが可能な通信システム及び中継装置を提供する。
【解決手段】 中継装置１０では、他の中継装置１０，１０，…が値を変更する中継確認領域を設けた中継確認パケットを送出し、自ら送出した中継確認パケットを受信した場合に、中継確認領域に示されている値を検出し、検出した値に基づいて、他の中継装置１０，１０，…の動作状況を検出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、パケットを中継する複数の中継装置を用いてリング型の通信網を形成した通信システム、及び該通信システムを形成する中継装置に関し、特に通信網を構成する他の装置の動作状況を検出する通信システム及び中継装置に関する。

車両のエレクトロニクス化の進展により、車両に搭載される電子制御装置は、増加の一途を辿っており、またこれらの電子制御装置を接続して連携させた車載ネットワークが発展途上にある。車載ネットワークを構成する装置は、例えば、特許文献１に開示されている。
特開２００２−１５２２４４号公報

しかしながら電子制御装置の数、配置等、特に電子制御装置間の通信を中継する中継装置の数、配置、動作状況等の車載ネットワークの構成は、車種によって異なるが、夫々の車種毎に電子制御装置及び中継装置に搭載したファームウェアの設定を変更することはコストアップに繋がるという問題がある。

また例えば中継装置に異常等が生じて動作が休止した場合、その状態を他の装置が認識し、状態に応じて自動的に異常処置を行うシステムが望まれている。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、リング型の通信網を形成する一の中継装置から中継確認領域を設けた中継確認パケットを送出し、中継確認パケットを受信した他の中継装置は、中継確認領域に中継したことを示す書き込みを行った上で転送する。そして通信網を一周した中継確認パケットを受信した中継装置は、中継確認領域の書き込み状況に基づいて他の中継装置の動作状況を検出することにより、他の中継装置の動作状況を自動的に認識することができるので、例えば他の中継装置の動作状況に基づくファームウェアの設定の変更を行うシステムに適用した場合には、コストアップを抑制することが可能である等、他の中継装置の動作状況に応じた処理を自動的に行い様々な効果を奏することが可能な通信システム、及び該通信システムを形成する中継装置の提供を目的とする。

第１発明に係る通信システムは、パケットを中継する複数の中継装置を用いてリング型の通信網を形成した通信システムにおいて、中継装置は、中継した他の中継装置が値を変更させる中継確認領域を設けた中継確認パケットを生成する手段と、生成した中継確認パケットを通信網上へ送出する手段と、中継確認パケットを受信した場合に、中継確認領域に示されている値を検出する手段と、検出した値に基づいて、他の中継装置の動作状況を検出する手段とを備えることを特徴とする。

本発明では、中継装置は、自動的に他の中継装置の動作状況を認識することができるため、例えば車両に配設される通信網に適用した場合には、中継装置を用いて形成する基幹通信網を共通化しておき、認識した他の装置の動作状況に基づいてネットワーク構成を認識し、自動的にファームウェアの設定を変更して車種毎の対応を行う等、様々な展開を行うことが可能であり、このような場合には車種毎に異なる設定を行わなくても良いので、コストアップを抑制することが可能である。しかも他の中継装置の動作状況を自動的に認識することができるので、故障等の異常の発生を自動的に認識して異常処置を行うことが可能である。

第２発明に係る通信システムは、第１発明において、中継確認パケットに設けられた中継確認領域は、中継装置毎に設けられていることを特徴とする。

本発明では、中継装置毎の動作状況を検出することが可能である。

第３発明に係る通信システムは、第１発明又は第２発明において、中継装置は、受信したパケットに含まれる値を変更せずに中継する中継路を更に備えることを特徴とする。

本発明では、動作させる必要がない場合、故障等の異常が発生した場合等の状況において、ショートカットとして予め設けられている中継路を用いてパケットを中継することにより、中継装置が動作しない場合でも、リング型の通信網を介しての通信を維持することが可能である。

第４発明に係る通信システムは、第３発明において、中継装置が送出するパケットには、中継した中継装置の数を示す中継数指示領域が設けられてあり、中継路を介さずに中継する場合に、中継数指示領域の値を変更する手段と、中継数指示領域に示された値が所定回数の中継を示すときに、パケットを破棄する手段とを更に備えることを特徴とする。

本発明では、中継した中継装置が所定数を超えた場合に自動的に破棄することにより、パケットを受信すべき中継装置に何らかの異常が発生し、パケットの受信を行わずに中継路による中継のみを行った場合でも、パケットが通信網を半永久的に転送され続けることがないので、無用な通信負荷をかけることがない。

第５発明に係る通信システムは、第１発明乃至第４発明のいずれかにおいて、中継装置に分岐通信網を介して接続され、車両に関する制御を行う電子制御装置を更に備えることを特徴とする。

本発明では、車両に搭載して、車載装置として個々に発展した夫々の通信網を分岐通信網と見なして中継装置にて接続し、リング型の通信網を介してパケット形式で情報を送受信することにより、通信網の数を大幅に増加させることなく個々に発展した通信網を統合することが可能である。

第６発明に係る中継装置は、リング型の通信網に接続し、該通信網内で転送されるパケットを中継する中継装置において、中継した他の装置が値を変更させる中継確認領域を設けた中継確認パケットを生成する手段と、生成した中継確認パケットを通信網上へ送出する手段と、中継確認パケットを受信した場合に、中継確認領域に示されている値を検出する手段と、検出した値に基づいて、通信網上の他の装置の動作状況を検出する手段とを備えることを特徴とする。

本発明では、自動的に他の中継装置の動作状況を認識することができるため、例えば車両に配設される通信網に適用した場合には、中継装置を用いて形成する基幹通信網を共通化しておき、認識した他の装置の動作状況に基づいてネットワーク構成を認識し、自動的にファームウェアの設定を変更して車種毎の対応を行う等、様々な展開を行うことが可能であり、このような場合には車種毎に異なる設定を行わなくても良いので、コストアップを抑制することが可能である。しかも他の中継装置の動作状況を自動的に認識することができるので、故障等の異常の発生を自動的に認識して異常処置を行うことが可能である。

本発明に係る通信システム及び中継装置は、例えば車両に搭載された電子制御装置間を接続する車載ネットワークに適用され、電子制御装置を接続する夫々の通信網を分岐通信網と見なして中継装置に接続すると共に、夫々の中継装置間を接続してリング型の通信網を形成する。そして中継装置では、他の中継装置が値を変更する中継確認領域を設けた中継確認パケットを送出し、自ら送出した中継確認パケットを受信した場合に、中継確認領域に示されている値を検出し、検出した値に基づいて、他の中継装置の動作状況を検出する。

この構成により、本発明は、自動的の他の中継装置の動作状況を認識することができるため、例えば車両に配設される通信網に適用した場合には、中継装置を用いて形成する基幹通信網を共通化しておき、認識した他の装置の動作状況に基づいてネットワーク構成を認識し、自動的にファームウェアの設定を変更して車種毎の対応を行う等、様々な展開を行うことが可能であり、このような場合には車種毎に異なる設定を行わなくても良いので、コストアップを抑制することが可能である等、優れた効果を奏する。しかも他の中継装置の動作状況を自動的に認識することができるので、故障等の異常の発生を自動的に認識して異常処置を行うことが可能である等、優れた効果を奏する。

さらに本発明では、中継した中継装置の数を示す中継数指示領域を設け、中継装置が中継時に中継数指示領域の値を変更し、中継数指示領域に示された値が所定回数の中継を示すときに、パケットを破棄する。

この構成により、パケットを受信すべき中継装置に何らかの異常が発生し、パケットの受信を行わずに中継路による中継のみを行った場合でも、パケットが通信網を半永久的に転送され続けることがないので、無用な通信負荷をかけることがない等、優れた効果を奏する。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明の通信システムの構成を示すブロック図である。図１中１は、車両であり、車両１には、安価で高速な通信を実現するイーサネット（登録商標）等の規格に基づく基幹通信網１００が配設されている。基幹通信網１００は、複数の本発明の中継装置１０，１０，…と、各中継装置１０，１０，…間を接続する通信線とを用いたリング型のトポロジーとして形成されている。中継装置１０，１０，…には、必要に応じて一又は複数の分岐通信網２００，２００，…が接続されており、各分岐通信網２００，２００，…には、車両に関する様々な機能を実現する複数の電子制御装置（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２０，２０，…が夫々接続されている。そして各分岐通信網２００，２００，…の規格は、ＦｌｅｘＲａｙ、ＣＡＮ、ＬＩＮ、ＩＥＥＥ１３９４、各種映像形式等、分岐通信網２００，２００，…毎に決定されており、従って夫々の分岐通信網２００，２００，…にて用いられる通信規約（プロトコル）も分岐通信網２００，２００，…毎に設定されている。そして各中継装置１０，１０，…は、異なる分岐通信網２００，２００に接続する電子制御装置２０，２０間で送受信される通信情報の中継処理を行う。なお本発明の通信システムは、異なる車種間でも基幹通信網１００を共通化することが可能であり、その場合、中継装置１０によっては、分岐通信網２００が接続されていないときもある。

図２は、本発明の中継装置１０の構成を示すブロック図である。中継装置１０は、装置全体を制御する制御部１１、基幹通信網１００との通信を制御する基幹処理部１２、及び各分岐通信網２００，２００，…との通信を制御する分岐処理部１３を備えている。

制御部１１は、制御の中心となるＭＰＵ等の制御手段１１１と、通信規約の変換を行う通信規約変換手段１１２と、各分岐通信網２００，２００，…に接続する各電子制御装置２０，２０，…に関する分岐通信網２００上の位置を示すアドレス等の情報を記録するアドレステーブル１１３と、各中継装置１０，１０，…の動作状況を管理する動作状況テーブル１１４とを備えている。

基幹処理部１２は、受信した通信情報の解析、受け渡し等の処理を行うスイッチ処理手段１２１と、基幹通信網１００の異なる方向に夫々接続する二つの基幹通信手段１２２，１２２と、分岐処理部１３と通信情報の受け渡しを行う情報入出力手段１２３とを備えている。

基幹処理部１２が備えるスイッチ処理手段１２１は、受信した通信情報のヘッダ情報として含まれる送信先アドレスの取得、取得したアドレスに基づく基幹通信手段１２２，１２２及び分岐処理部１３への通信情報の出力、通信情報を送出する順序に係る優先順位の決定等の各種処理を行う。

基幹処理部１２が備える基幹通信手段１２２，１２２は、基幹通信網１００を介して受信した通信情報を一時的に記録するＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ−ｉｎ Ｆｉｒｓｔ−Ｏｕｔ）方式の入力メモリ１２２１と、基幹通信網１００上へ送出する通信情報を一時的に記録するＦＩＦＯ方式の出力メモリ１２２２とを備えている。そして基幹通信手段１２２では、基幹通信網１００を介して受信した通信情報を入力メモリ１２２１に記録した後、スイッチ処理手段１２１へ渡し、スイッチ処理手段１２１から受け付けた通信情報を出力メモリ１２２２に記録した後、基幹通信網１００上へ送出する。

なお２つの基幹通信手段１２２，１２２の間には、中継路１２４が設けられている。中継路１２４は、当該中継装置１０が受信したパケットをショートカットさせて他の中継装置１０へ送出する経路であり、当該中継装置１０が支線通信網２００に接続していない場合、接続している支線通信網２００に電子制御装置２０が接続されていない場合、中継装置１０に何らかの異常が発生し、パケットに基づく各種処理又はパケットに含まれる値の変更等の処理を行うことが好ましくない場合等の状況下において、手動により又は自動的に切り替えられる。ただし中継路１２４を用いる場合であっても、パケットの再生中継に要する等価増幅、識別再生、リタイミング等の処理は実行する。

基幹処理部１２が備える情報入出力手段１２３は、通信情報の送信先となる基幹通信網１００又は分岐通信網２００の判定、基幹通信網１００へ通信情報を送出する場合の通信情報のパケット化、基幹通信網１００から受信した通信情報の逆パケット化、分岐処理部１３との通信情報の受け渡し等の処理を実行する。

分岐処理部１３は、各分岐通信網２００，２００，…に夫々接続する複数の分岐通信手段１３１と、分岐通信手段１３１が受信した通信情報及び基幹処理部１２から受け付けた通信情報を一時的に記録（キューイング）するＤＰＲＡＭ（Ｄｕａｌ Ｐｏｒｔ Ｒａｍ）を有する複数の情報入出力手段１３２とを備えている。なお複数の分岐通信網２００，２００，…の夫々に対し、一の分岐通信手段１３１及び一の情報入出力手段１３２が対応している。

分岐処理部１３が備える各分岐通信手段１３１，１３１，…には、夫々異なるアドレスが設定されており、通信情報の送信及び受信、送受信する通信情報の信号形式の変換等の処理を行う。

分岐処理部１３が備える情報入出力手段１３２は、基幹処理部１２との通信情報の受け渡し、形式変換等の処理を実行する。

図３は、本発明の中継装置１０が備えるアドレステーブル１１３の記録内容の例を概念的に示す説明図である。アドレステーブル１１３には、電子制御装置２０を識別する電子制御装置識別情報、電子制御装置２０が接続されている中継装置１を識別する中継装置識別情報、分岐通信網２００を識別する分岐通信網識別情報、及び通信規約の項目が対応付けて設けられており、夫々の項目にデータが記録され、管理されている。電子制御装置２０を識別する電子装置識別情報は、ＭＡＣアドレス等の装置アドレスを用いることができる。また分岐通信網２００を識別する分岐通信網識別情報は、中継装置１０の各分岐通信手段１３１，１３１，…に設定されたＭＡＣアドレス等の分岐アドレスを用いることができる。

次に本発明の通信システムにて用いられる各種装置の処理について説明する。本発明の通信システムでは、動作開始時、例えば車両１のイグニッションがＯＦＦからＯＮになった時、又は動作中に所定のタイミングで行う異常検出処理時に、一の中継装置１０は、他の中継装置１０，１０，…の動作状況を認識すべく中継確認パケットを送出する処理を行う。

図４は、本発明の通信システムにて用いられる中継装置１０の中継確認パケット送出処理を示すフローチャートである。中継装置１０は、中継確認パケットを生成し（Ｓ１０１）、生成した中継確認パケットを、一方の基幹通信手段１２２から基幹通信網１００上へ送出する（Ｓ１０２）。

図５は、本発明の通信システムにて用いられる中継装置１０から送出される中継確認パケットのフォーマットを例示する構成図である。中継確認パケットには、ヘッダ情報が格納されるヘッダフィールドと、データが格納されるデータフィールドとが設けられている。ヘッダフィールドには、送信先アドレス、送信元アドレス及びパケット長が格納されている。ただし中継確認パケットは、一の中継装置１０が他の中継装置１０，１０，…の動作状況を検出するためのパケットであり、自らが送出し、自らが受信するため、送信先アドレス及び送信元アドレスのいずれも、パケット生成元の中継装置１０を示すアドレスとなる。

データフィールドには、中継確認領域、中継数指示領域、データ格納領域等の各種領域が設けられている。中継確認領域は、中継確認パケットを中継した中継装置１０が書き込みを行う領域であり、基幹通信網１００を形成する中継装置１０，１０，…毎に設けられている。中継装置１０による中継確認領域への書き込みとは、中継装置１０が中継確認パケットを中継する場合に、自機に対応付けられている中継確認領域の値を変更、具体的には「０」を「１」に変更することを意味する。なお各中継装置１０，１０，…毎に中継確認領域を設けるのではなく、中継装置１０，１０，…毎に、予め設定されている異なる値を加算し、最終的な加算値から中継確認領域の値の変更を行っていない中継装置１０を特定する様にしても良い。

中継数指示領域とは、中継した中継装置１０の数を示すデータを格納する領域であり、中継装置１０は、中継確認パケットを中継する場合に、中継数指示領域に示された値を変更、具体的には、中継数指示領域に示されている数値を「１」増加させる。なお中継数指示領域に示されている数値には上限が設けられている。

データ格納領域には、通信すべき情報が格納されるが、中継確認パケットは、情報を伝送するためのパケットではないので、ダミーデータが格納される。

なお中継装置１０が、中継路１２４により、中継確認パケットの中継を行う場合、中継確認領域に格納されている値の変更及び中継数指示領域に格納されている値の変更は行わない。

図６は、本発明の通信システムにて用いられる中継装置１０の中継確認パケット中継処理を示すフローチャートである。中継装置１０は、一方の基幹通信手段１２２により基幹通信網１００から中継確認パケットを受信し（Ｓ２０１）、受信した中継確認パケットにヘッダ情報として付加されている送信先アドレスを取得し、アドレステーブル１１３を参照して、受信したパケットが取得すべきパケットであるか否かを判定する（Ｓ２０２）。取得すべきパケットであるか否かの判定とは、送信先アドレスにより示される装置が、自機又は自機に接続している分岐通信網２００に接続している電子制御装置２０であるか否かの判定である。ただしここで受信した中継確認パケットは、取得すべきパケットではないので、ステップＳ２０２では、以下に示す中継処理を行う。なお取得すべきパケットであると判定した場合、アドレステーブル１１３を参照して、送信先となる電子制御装置２０が接続している分岐通信網２００の選択及び通信規約の取得を行い、パケットからヘッダ情報を外して、情報を取り出す逆パケット化を行い、通信規約変換手段１１２により、取得した通信規約に基づき情報をフレーム化し、フレーム化した情報を、選択した分岐通信網２００に接続している分岐通信手段１３１から、選択した分岐通信網２００上へ送出する。

そして中継装置１０は、受信した中継確認パケットの中継数指示領域に示された値が上限値として予め設定されている所定回数に到達しているか否かを判定し（Ｓ２０３）、所定回数に到達していると判定した場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、受信した中継確認パケットを破棄する（Ｓ２０４）。これにより例えば中継確認パケットを送出した中継装置１０が、中継確認パケットを送出後、異常が発生した場合でも、中継確認パケットが半永久的に基幹通信網１００上を転送され続けるという様な状況の発生を防止する事が可能である。

ステップＳ２０３において、受信した中継確認パケットの中継数指示領域に示された値が上限値として予め設定されている所定回数に到達していないと判定した場合（Ｓ２０３：ＮＯ）、中継装置１０は、中継数指示領域に示された値に「１」を加算する（Ｓ２０５）。

そして中継装置１０は、自機に対応付けられている中継確認領域の値を変更、具体的には、中継確認領域に格納されている数値を「０」から「１」へ変更し（Ｓ２０６）、当該パケットを、受信した一方の基幹通信手段１２２と異なる他方の基幹通信手段１２２から、基幹通信網１００上へ中継確認パケットを送出する（Ｓ２０７）。なお中継装置１０が、中継路１２４を用いて中継する状態である場合、一方の基幹通信手段１２２が受信した中継確認パケットに対し、ステップＳ２０２〜Ｓ２０７の処理は行わず、他方の基幹通信手段１２２から基幹通信網１００上へ中継確認パケットを送出する。

図７は、本発明の通信システムにて用いられる中継装置１０の中継確認パケット取得処理を示すフローチャートである。中継確認パケット取得処理は、中継確認パケットを送出した中継装置１０が、自ら送出した中継確認パケットを取得し、取得した中継確認パケットに基づいて他の中継装置１０，１０，…の動作状況を検出する処理である。

中継装置１０は、一方の基幹通信手段１２２により基幹通信網１００から中継確認パケットを受信し（Ｓ３０１）、受信した中継確認パケットにヘッダ情報として付加されている送信先アドレスを取得し、アドレステーブル１１３を参照して、受信したパケットが取得すべきパケットであるか否かを判定する（Ｓ３０２）。ここでは中継確認パケットを取得する処理であるので、送信先アドレスにより示される装置は自機であるものとする。

そして中継装置１０は、中継確認パケットを取得し（Ｓ３０３）、取得した中継確認パケットに含まれる各中継確認領域に示されている値を検出し（Ｓ３０４）、検出した値に基づいて、他の中継装置１０，１０，…の動作状況を検出し（Ｓ３０５）、検出した各中継装置１０，１０，…の動作状況を動作状況テーブル１１４に記録する（Ｓ３０６）。

そして中継装置１０は、動作状況テーブル１１４の記録内容を参照して、ファームウェアの設定を変更し、検出した動作状況が、稼動状態でないと判定した中継装置１０を欠損した装置と見なし、当該装置への情報の送信の禁止等の処置を行う。

前記実施の形態では、ダミーデータを格納した専用の中継確認パケットを用いて動作状況の検出を行う形態を示したが、本発明はこれに限らず、伝送すべき情報を送信するパケットのデータフィールドの一部に、中継確認領域及び中継数指示領域を設け、中継確認パケットと兼用する形態でもよい。特に動作中に行う異常検出処理においては、伝送すべき情報を送信するパケットを中継確認パケットと兼用することにより、通信効率を低下させることなく、異常検出処理を行うことが可能である。

なお前記実施の形態では、中継確認パケットを送出した中継装置が、中継確認パケットを受信して他の中継装置の動作状況を検出する形態を示したが、本発明はこれに限らず、中継確認パケットを送出する中継装置と、中継確認パケットに基づいて他の中継装置の動作状況を検出する中継装置とが異なる装置であっても良い等、様々な形態に展開することが可能である。

また前記実施の形態では、車載システムに適用する形態を示したが、本発明はこれに限らず、家電製品を統合するホームネットワーク等、様々なシステムに適用することが可能である。

本発明の通信システムの構成を示すブロック図である。 本発明の中継装置の構成を示すブロック図である。 本発明の中継装置が備えるアドレステーブルの記録内容の例を概念的に示す説明図である。 本発明の通信システムにて用いられる中継装置の中継確認パケット送出処理を示すフローチャートである。 本発明の通信システムにて用いられる中継装置から送出される中継確認パケットのフォーマットを例示する構成図である。 本発明の通信システムにて用いられる中継装置の中継確認パケット中継処理を示すフローチャートである。 本発明の通信システムにて用いられる中継装置の中継確認パケット取得処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 車両
１０ 中継装置
１１ 制御部
１１２ 通信規約変換手段
１１３ アドレステーブル
１１４ 動作状況テーブル
１２ 基幹処理部
１２２ 基幹通信手段
１３ 分岐処理部
１３１ 分岐通信手段
２０ 電子制御装置
１００ 基幹通信網
２００ 分岐通信網

Claims (6)

1. パケットを中継する複数の中継装置を用いてリング型の通信網を形成した通信システムにおいて、
   中継装置は、
   中継した他の中継装置が値を変更させる中継確認領域を設けた中継確認パケットを生成する手段と、
   生成した中継確認パケットを通信網上へ送出する手段と、
   中継確認パケットを受信した場合に、中継確認領域に示されている値を検出する手段と、
   検出した値に基づいて、他の中継装置の動作状況を検出する手段と
   を備えることを特徴とする通信システム。
2. 中継確認パケットに設けられた中継確認領域は、中継装置毎に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 中継装置は、受信したパケットに含まれる値を変更せずに中継する中継路を更に備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の通信システム。
4. 中継装置が送出するパケットには、中継した中継装置の数を示す中継数指示領域が設けられてあり、
   中継路を介さずに中継する場合に、中継数指示領域の値を変更する手段と、
   中継数指示領域に示された値が所定回数の中継を示すときに、パケットを破棄する手段と
   を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
5. 中継装置に分岐通信網を介して接続され、車両に関する制御を行う電子制御装置を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の通信システム。
6. リング型の通信網に接続し、該通信網内で転送されるパケットを中継する中継装置において、
   中継した他の装置が値を変更させる中継確認領域を設けた中継確認パケットを生成する手段と、
   生成した中継確認パケットを通信網上へ送出する手段と、
   中継確認パケットを受信した場合に、中継確認領域に示されている値を検出する手段と、
   検出した値に基づいて、通信網上の他の装置の動作状況を検出する手段と
   を備えることを特徴とする中継装置。

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