JP2008042562A - ゲートウェイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ネットワークにおけるバス負荷を低減することを可能とするゲートウェイ装置を提供すること。
【解決手段】 このゲートウェイ装置１０は、送信元ノードから送信される送信データを受信する受信部１０１と、当該受信した送信データを保持するデータ保持部１５１と、当該保持した送信データを送信先ノードが接続されているバスに送信する送信部１０２と、バスに対して他のゲートウェイ装置が行った中継処理の内容を取得する中継監視部１０３と、当該取得した内容に基づいて、送信データと他のゲートウェイ装置が行った中継処理に係るデータとの同一性を判断する判断部１０４と、当該判断の結果、送信データとデータとが同一である場合には、送信データのバスへの送信を停止させる指示情報を送信部１０２に出力する送信停止１０５と、を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、送信元ノードから送信先ノードに向けて送信されるデータの中継を行うゲートウェイ装置に関する。

車両に搭載されるネットワーク上又はネットワーク間においてデータの中継を行うゲートウェイ装置は、１０数個のコンピュータ及び５本程度のバスによって構成される車載ネットワークに設置されている。このような車載ネットワークにおいては、送信元ノードから送信されたデータがゲートウェイ装置において一時的に保存され、送信先ノードへと中継処理が行われる（例えば、下記特許文献１参照）。
特開２００５−１５９７６９号公報

上記特許文献１には、送信データをゲートウェイ装置に一時的に保存し、後から送信されてきた送信データのＩＤコードと、その保存されている送信データのＩＤコードとを比較している。この比較の結果ＩＤコードが一致した場合には、保存してある方の送信データを破棄することで最新の送信データを１個記憶するため、送信エラー等によって処理が中断しても送信データを失うことがないようにしている。

しかしながら、上述した車両に搭載されるネットワークは単純ではなく、送信データが異なる経路を通る場合もある。その場合、ゲートウェイ装置においては他のゲートウェイ装置がいかなる中継処理を行ったかは不明である。従って、ゲートウェイ装置から送信先ノードに向かったところのバスにおいては、重複した送信データが別のゲートウェイ装置を経由して送信されてくる場合もあり輻輳が生じている。

そこで本発明では、ネットワークにおけるバス負荷を低減することを可能とするゲートウェイ装置を提供することを目的とする。

本発明に係るゲートウェイ装置は、送信元ノードから送信先ノードに向けて送信されるデータの中継を行うゲートウェイ装置であって、送信元ノードから送信される送信データを受信する受信手段と、当該受信した送信データを保持するデータ保持手段と、当該保持した送信データを送信先ノードが接続されているバスに送信する送信手段と、バスに対して他のゲートウェイ装置が行った中継処理の内容を取得する中継監視手段と、当該取得した内容に基づいて、送信データと他のゲートウェイ装置が行った中継処理に係るデータとの同一性を判断する判断手段と、当該判断の結果、送信データとデータとが同一である場合には、送信データのバスへの送信を停止させる指示情報を送信手段に出力する送信停止手段と、を備える。

本発明に係るゲートウェイ装置によれば、送信データを送信しようとするバスに対して他のゲートウェイ装置が行った中継処理の内容を取得し、その取得した内容に基づいて送信データの送信要否を判断している。従って、そのバスに対して他のゲートウェイ装置から同じ送信データが既に送信されている場合には、重ねて送信データを送信する必要性がないので、その送信を停止させることができる。

本発明によれば、バスに対して既に送信済みの送信データを送らないようにすることができる。従って、ネットワークにおけるバス負荷を低減することを可能とするゲートウェイ装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

尚、以下に説明する本実施形態においては、取り扱う送信データはＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）プロトコルに従っている。ＣＡＮメッセージは、メッセージごとに固有のＩＤ（識別子）を有しており、ＣＡＮネットワーク上では、このＩＤを使うことで一意にメッセージが同じかそうでないかを判別することができる。

続いて、本実施形態に係るネットワーク構成について図１を参照しながら説明する。このネットワークシステム１は、送信元ノード１２と、送信先ノード１３と、バスＢ１，Ｂ２，Ｂ３と、ゲートウェイ装置１０，１１とから構成されている。

送信元ノード１２は、ネットワークシステム１において、送信データを送信先ノード１３に向けて送信するノードであって、コンピュータ装置として構成されている。

送信先ノード１３は、ネットワークシステム１において、送信元ノード１２から送信される送信データを受信するノードであって、コンピュータ装置として構成されている。

バスＢ１，Ｂ２，Ｂ３は、ネットワークシステム１におけるデータの通過経路を構成するものである。

尚、本実施形態では、ノードを２個、バスを３本で構成しているが、実際には十数個のノードと、５〜６本のバスによって構成されている。

ゲートウェイ装置１０は、バスＢ２からバスＢ３へ向けて送信されるデータを中継する位置に配置された中継装置である。ゲートウェイ装置１１は、バスＢ１からバスＢ３へ向けて送信されるデータを中継する位置に配置された中継装置である。ゲートウェイ装置１０及び１１は、それぞれ同様の構成であるので、ゲートウェイ装置１０で代表させて説明する。

図２に示すように、ゲートウェイ装置１０は機能的な構成要素として、受信部１０１（受信手段）と、送信部１０２（送信手段）と、中継監視部１０３（中継監視手段）と、判断部１０４（判断手段）と、送信停止部１０５（送信停止手段）と、データ保持部１５１（データ保持手段）を備える。引き続いて、各構成要素について説明する。

受信部１０１は、送信元ノード１２から送信される送信データを受信する部分である。受信部１０１は、受信した送信データをデータ保持部１５１に格納し、保持する。データ保持部１５１に保持された送信データは、送信部１０２や判断部１０４の要求に応じて出力され、送信部１０２の指示によって消去される。

送信部１０２は、データ保持部１５１に保持された送信データを、送信先ノードが接続されているバスに送信する部分である。より具体的には、送信部１０２は、後述する送信停止部１０５から送信停止を指示する指示情報を受けない限りにおいて、送信データを、送信先ノードが接続されているバスに送信する。

中継監視部１０３は、送信先ノードが接続されているバスに対して他のゲートウェイ装置が行った中継処理の内容を取得する部分である。より具体的に、図１の例で説明すると、送信先ノード１３が接続されているバスＢ３に対して、中継監視部１０３は、他のゲートウェイ装置１１から中継処理が行われているか否かを問い合わせる信号を出力する。この信号の出力に応じて、バスＢ３からは中継処理が行われた送信データ（以下、メッセージともいう）のＩＤが返信される。中継監視部１０３は、この返信されたＩＤを判断部１０４に出力する。

判断部１０４は、中継監視部１０３が取得した、送信先ノードが接続されているバスに対して他のゲートウェイ装置が行った中継処理の内容に基づいて、データ保持部１５１に保持されている送信データと、他のデートウェイ装置が行った中継処理に係るデータとの同一性を判断する部分である。より具体的には、データ保持部１５１に保持されている送信データのＩＤと、中継監視部１０３が受信したＩＤとを比較して、送信データと他のデートウェイ装置が行った中継処理に係るデータとの同一性を判断する。

同一性の判断に当たっては、両方のＩＤが一致すれば同一であると判断するのが一つの手法である。また、両方のＩＤが一致しない場合であっても、同じメッセージとみなすことができる対応関係にある場合には、同一であると判断するのも一つの手法である。

例えば、同じセンサから出力されたメッセージであって、時系列的に並んでいるものは、厳密には異なるメッセージであるけれども、同じ系列であるので同一であるとみなすことも可能である。この場合であっても、それらメッセージの間に有意な時間差が見出されば、異なるメッセージとして取り扱うことも可能である。

更に、この場合であっても、例えば、メッセージのデータ部にカウンタ（何番目に送られたメッセージであるかを示す識別番号）が付されていて、メッセージの新旧（更新されたか否か）が判別できる場合には、カウンタが示す値が異なる場合には異なるメッセージとして取り扱うことも可能である。

送信停止部１０５は、判断部１０４の判断の結果、受信部１０１が受信しデータ保持部１５１に格納されている送信データと、他のゲートウェイ装置が行った中継処理に係るデータとが同一である場合には、送信データのバスへの送信を停止させる指示情報を送信部１０２に出力する。送信部１０２は、この指示情報を受け取ると、送信データの送信を中止して、データ保持部１５１に保持されている送信データを削除する。

続いて、ゲートウェイ装置１０のハードウェア構成について、図３を参照しながら説明する。ゲートウェイ装置１０は、図３に示すように、ＣＰＵ２（中継監視部１０３、判断部１０４、送信停止部１０５に相当する）、トランシーバ３ａ，３ｂ、電源回路４、発振子５、ＥＥＰＲＯＭ６、終端抵抗７ａ，７ｂを主要な構成要素としている。

トランシーバ３ａ，３ｂは、通信線Ａ１，Ｂ１と終端抵抗７ａ，７ｂを介して接続されている。また、トランシーバ３ａ，３ｂは、ＣＰＵ２と接続しており、それぞれが２本の線からなる通信線（バスＢ２に接続された通信線と、バスＢ３に接続された通信線。図示せず）から受信したデータをＣＰＵ２に入力可能な信号にしてＣＰＵ２へ出力している。また、トランシーバ３ａ，３ｂは、ＣＰＵ２が出力した信号をそれぞれが２本の線からなる通信線（バスＢ２に接続された通信線と、バスＢ３に接続された通信線。図示せず）に流せる信号（ＣＡＮプロトコルに従った通信信号）にして通信線（バスＢ２に接続された通信線と、バスＢ３に接続された通信線。図示せず）へ送信する。

電源回路４は、ＣＰＵ２及び周辺回路に電源を供給する。発振子５は、ＣＰＵ２での通信への同期処理、信号生成に使用する発振信号をＣＰＵ２に出力する。

ＥＥＰＲＯＭ６は、メッセージＩＤを登録保存し、ＣＰＵ２からの指令に応じて、ＣＰＵ２にメッセージデータ（送信データ）を出力する。また、ＣＰＵ２からの指令に応じて保存した内容を消去する。なお、メッセージＩＤの数は限られたものとする。ＣＰＵ２には、トランシーバ３ａ，３ｂとＣＡＮ通信用の送受信を行う通信部２１ａ，２１ｂ（送信部１０１、受信部１０２に相当する）を設ける。この内、通信部２１ａについて説明すると、ＣＡＮ通信プロトコルに沿ったデータに変換するプロトコルコア部、通信線へのアクセスを制御するアクセス制御部、送受信するデータを一時的に溜めておくメッセージボックスを備えている。通信部２１ｂについても同様である。また、ＣＰＵ２には、ＲＯＭ２３、ＲＡＭ２４が設けられている。

ウォッチドッグタイマ部２２は、例えば実行されるルーチンの終わりのフラグを検出するなどして、ＣＰＵ２で実行される処理に異常が生じていないかどうかを監視する。ＲＯＭ２３は、ＣＰＵ２で行う処理の内容やデータが保存されている。ＲＡＭ２４は、通信部２１ａ，２１ｂにより受信したデータを必要に応じてプロトコル変換して送信用データにしたものを一時的に保存しておく。

上述した本実施形態に係るゲートウェイ装置１０，１１を用いると、緊急度の高い通信や、信頼性を高める冗長ネットワークを構成することができる。これらについて説明する。

（１）緊急度の高い通信 メッセージの通信時間はメッセージが経由するバスの負荷によって定まる。バスの負荷は、時間とともに変化するため、通信経路が複数ある場合、どの経路に送ればよいかは送信タイミングによって異なる。メッセージを可能な限り早く送りたい場合には、とにかく考えられる複数の経路全てにメッセージを流して、送信先ノードは最も早く到着したメッセージを使うという手法が考えられる。一般的にこの手法を用いた場合には、経路の数だけメッセージが流れてしまい、バス負荷が無用に高くなってしまう。従って、上述した本実施形態の適用により、バス負荷を低く抑えながら、通信時間を短くすることが可能となる。

（２）信頼性を高める冗長ネットワーク メッセージの経路を複数与え、ネットワークに冗長性を持たせることで、バスの断線等により通信が行えなくなることを予防し、信頼性の高いネットワーク構成が可能となる。このような冗長ネットワークに上述した本実施形態を適用すると、高い信頼性を確保しながら、通信時間を短縮することが可能となる。

図４に冗長ネットワークの例を示す。まず、ノードＡ４１からノードＢ４２を経由して冗長的にノードＣ４３にメッセージを送信するものとする。ノードＡ４１からノードＢ４２までは、経路１を経由して送信されたメッセージよりも、経路２を経由して送信されたメッセージが先にノードＢ４２に到着したので、ノードＢ４２はそのメッセージをノードＣ４３に向けて、経路３及び経路４を通して送信する。尚、経路１を経由して送信されたメッセージは、上述した本実施形態に係るゲートウェイ装置によって破棄される。続いて、ノードＢ４２からノードＣ４３までは、経路４を経由して送信されたメッセージよりも、経路３を経由して送信されたメッセージが先にノードＣ４３に到着したので、ノードＣ４３はその受信したメッセージを用いるものとする。尚、経路４を経由して送信されたメッセージは、上述した本実施形態に係るゲートウェイ装置によって破棄される。

本実施形態に係るネットワークシステムの構成を示す図である。 図１に示すゲートウェイ装置の機能的な構成を示す図である。 図１に示すゲートウェイ装置のハードウェア構成を示す図である。 本実施形態に係るネットワークシステムの適用例を説明する図である。

符号の説明

１０…ゲートウェイ装置、１０１…受信部、１０２…送信部、１０３…中継監視部、１０４…判断部、１０５…送信停止部、１５１…データ保持部。

Claims (1)

1. 送信元ノードから送信先ノードに向けて送信されるデータの中継を行うゲートウェイ装置であって、
   前記送信元ノードから送信される送信データを受信する受信手段と、
   当該受信した送信データを保持するデータ保持手段と、
   当該保持した送信データを前記送信先ノードが接続されているバスに送信する送信手段と、
   前記バスに対して他のゲートウェイ装置が行った中継処理の内容を取得する中継監視手段と、
   当該取得した内容に基づいて、前記送信データと前記他のゲートウェイ装置が行った中継処理に係るデータとの同一性を判断する判断手段と、
   当該判断の結果、前記送信データと前記データとが同一である場合には、前記送信データの前記バスへの送信を停止させる指示情報を前記送信手段に出力する送信停止手段と、を備えるゲートウェイ装置。
   
   

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