JP2009071688A - Communication gateway apparatus, on-vehicle network system, and gateway method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通信媒体またはプロトコルが異なる複数のネットワークを相互に接続する通信ゲートウェイ装置、ゲートウェイ方法、及び前記通信ゲートウェイ装置を備えた車載ネットワークシステムに関する。 The present invention relates to a communication gateway device, a gateway method, and an in-vehicle network system including the communication gateway device that mutually connect a plurality of networks having different communication media or protocols.
近年、車両に搭載される電子機器は増加しており、これらの電子機器はネットワークを介して相互に接続されて車載ネットワークシステムを構成している。 In recent years, electronic devices mounted on vehicles are increasing, and these electronic devices are connected to each other via a network to constitute an in-vehicle network system.
車載ネットワークシステムは、複数の通信ネットワークで構成されることが多くなってきている。つまり、各電子機器は、夫々の用途に応じて異なる通信方式でネットワークを構成しており、例えば、エンジンやブレーキ等の制御系の電子機器はCAN(Controller Area Network)でネットワークを構成しており、ナビゲーションシステムやオーディオ等のマルチメディア系の電子機器はMOST(Media Oriented Systems Transport)でネットワークを構成している。 In-vehicle network systems are increasingly composed of a plurality of communication networks. That is, each electronic device configures a network with a different communication method depending on each application. For example, control electronic devices such as engines and brakes configure a network with a CAN (Controller Area Network). Multimedia electronic devices such as navigation systems and audios form a network with MOST (Media Oriented Systems Transport).
更に、最近では、車内に搭載されている電子機器間だけではなく、車内に搭載れている電子機器から携帯電話等を介してインターネット等の外部ネットワークに接続することが求められている。また、通信方式の多様化も進んでいる。その結果、車内に搭載されている電子機器が、無線機によって外部ネットワークと接続される車載ネットワークシステムも提案されつつある。 Furthermore, recently, it is required to connect not only between electronic devices mounted in the vehicle but also from an electronic device mounted in the vehicle to an external network such as the Internet via a mobile phone or the like. In addition, the diversification of communication methods is also progressing. As a result, an in-vehicle network system in which an electronic device mounted in a vehicle is connected to an external network by a wireless device is being proposed.
複数のネットワーク同士を接続するために、従来は、図1に示すように、各ネットワークで異なるプロトコルの変換を行なう機能を有する一台の通信ゲートウェイ装置を二つのネットワーク間に設けていたが、図1に示すような構成の場合、機器M1と車外のネットワークN4との間で無線通信端末G3を介して情報(パケットデータ)を送受信するには、全てのネットワークN1〜N3及び各ネットワーク間の通信ゲートウェイ装置G1、G2を経由する必要があり、パケットデータの送受信の遅延が大きくなっていた。 In order to connect a plurality of networks, conventionally, as shown in FIG. 1, one communication gateway device having a function of converting a different protocol in each network is provided between two networks. In the case of the configuration shown in FIG. 1, in order to transmit / receive information (packet data) between the device M1 and the network N4 outside the vehicle via the wireless communication terminal G3, all the networks N1 to N3 and communication between the networks It is necessary to go through the gateway devices G1 and G2, and the transmission / reception delay of packet data is large.
例えば、周辺監視センサで車両周辺の異常を運転者に警告する機能を有する車両の場合、運転者の死角でバイク等が接近してきた時に、周辺監視センサを稼動させて、バイクの接近をスピーカーからの案内やモニタへの表示等で速やかに運転者に認知させる必要があるが、上述のようにパケットデータの送受信の遅延が大きいと、運転者への警告が遅れてしまう虞があった。 For example, in the case of a vehicle having a function to warn the driver of abnormalities around the vehicle with the surrounding monitoring sensor, when the motorcycle approaches in the blind spot of the driver, the surrounding monitoring sensor is operated and the approach of the motorcycle is detected from the speaker. However, if there is a large delay in packet data transmission / reception as described above, the warning to the driver may be delayed.
別の例として、路側帯等に設置されたビーコンからの先行車の事故等の知らせがあると、衝突や追突の危険性が向上したとして、運転者への警告やシートベルトの巻き上げ等を行なう機能を有する車両の場合、上記の例と同様にパケットデータの送受信の遅延が大きいと、ビーコンからの知らせを受け取ってからモニタ等に運転者への警告メッセージを表示するまでの時間や、シートベルトの巻き上げを実行するまでの時間が遅れてしまう虞があった。 As another example, if there is a notification of an accident of a preceding vehicle from a beacon installed in a roadside belt, etc., the driver will be warned and the seat belt will be wound up because the risk of collision and rear-end collision has improved. In the case of a vehicle having a function, if the packet data transmission / reception delay is large as in the above example, the time until the warning message is displayed to the driver after receiving the notification from the beacon, the seat belt There is a possibility that the time until the winding of the machine is delayed.
このような問題を解決するために、図2に示すように、三つ以上のネットワーク間に一台の通信ゲートウェイ装置G4を設けることで、各ネットワーク間のデータ送受信の遅延を低減する車載ネットワークシステムが提案されている。 In order to solve such a problem, as shown in FIG. 2, an in-vehicle network system that reduces a data transmission / reception delay between networks by providing one communication gateway device G4 between three or more networks. Has been proposed.
このような通信ゲートウェイ装置として、例えば、特許文献1には、異なる種類のプロトコルを使用する複数のネットワークを接続するための車載用ゲートウェイ装置であって、各ネットワーク上の機器との間でパケットデータを送受信するために各ネットワークと車載用ゲートウェイ装置との間に夫々設けられた複数の通信部と、送信元の機器から受信したパケットデータに対応させて該パケットデータの送信先の機器を登録したアドレステーブルを参照して受信したパケットデータの送信先を決定する手段と、受信したパケットデータを決定した送信先のネットワークに係るプロトコルへ変換する手段と、変換後のパケットデータを決定したネットワーク上の機器へ送信する手段とを備え、複数のネットワークを簡易に構成することができる車載用ゲートウェイ装置が提案されている。
しかし、各ネットワークは、夫々通信方式が異なるためにパケットデータの通信速度が異なり、また、夫々用途が異なるため各ネットワークを構成する各電子機器からの入出力パケットデータのデータ量が異なるため、通信速度の速いネットワークからの重要度の高いパケットデータが、通信ゲートウェイ装置を介して他のネットワークへ出力される際に、通信速度の遅いネットワークからのパケットデータが通信ゲートウェイ装置を通過するのを待つ必要のあることがあり、パケットデータの送受信の遅延が大きくなる虞がある。 However, because each network has a different communication method, the packet data communication speed is different, and because each application is different, the data amount of input / output packet data from each electronic device constituting each network is different. When packet data with high importance from a high-speed network is output to another network via a communication gateway device, it is necessary to wait for packet data from a network with a low communication speed to pass through the communication gateway device There is a possibility that the delay of transmission and reception of packet data may increase.
本発明の目的は、上述した従来の問題点に鑑み、各ネットワークのパケットデータの速度の違いや送受信されるパケットデータのデータ量の違いにかかわらず、三つ以上のネットワーク間で、パケットデータの送受信の遅延を低減することのできる通信ゲートウェイ装置、車載ネットワークシステム、及びゲートウェイ方法を提供する点にある。 In view of the above-described conventional problems, the object of the present invention is to provide packet data transmission between three or more networks regardless of the difference in packet data speed of each network or the difference in the amount of packet data transmitted and received. The object is to provide a communication gateway device, an in-vehicle network system, and a gateway method capable of reducing transmission / reception delay.
上述の目的を達成するため、本発明による通信ゲートウェイ装置の特徴構成は、プロトコルが異なる複数のネットワークを相互に接続する通信ゲートウェイ装置であって、対応するネットワークに対して固有のプロトコルでパケットデータを入出力するとともに、当該ネットワークから入力された送信パケットデータを、当該送信パケットデータに付加された送信先アドレスに基づいて送信先ネットワークのプロトコル変換処理部を特定した中間パケットデータに変換して出力する複数のプロトコル変換処理部と、各プロトコル変換処理部から出力された中間パケットデータを中間パケットデータに対する送受信ルート情報に基づいて対応するプロトコル変換処理部に中継出力する複数のゲートウェイ処理部と、各プロトコル変換処理部から出力された中間パケットデータを中継処理するゲートウェイ処理部を選択するゲートウェイ選択部を備えている点にある。 In order to achieve the above-described object, a characteristic configuration of a communication gateway device according to the present invention is a communication gateway device that interconnects a plurality of networks having different protocols, and packet data is transmitted with a protocol unique to the corresponding network. In addition to input / output, the transmission packet data input from the network is converted into intermediate packet data that is specified by the protocol conversion processing unit of the transmission destination network based on the transmission destination address added to the transmission packet data, and is output. A plurality of protocol conversion processing units, a plurality of gateway processing units that relay output intermediate packet data output from each protocol conversion processing unit to a corresponding protocol conversion processing unit based on transmission / reception route information for the intermediate packet data, and each protocol From the conversion processor Certain force is intermediate packet data to that it includes a gateway selection unit for selecting a gateway processing unit for relaying process.
上述の構成によれば、ゲートウェイ選択部が、あるパケットデータをあるゲートウェイ処理部を介して当該あるパケットデータの送信先ネットワークに出力するとともに、別のパケットデータを別のゲートウェイ処理部を介して当該別のパケットデータの送信先ネットワークに出力するように中継処理するゲートウェイ処理部を選択することで、各ネットワークのパケットデータ速度の違いや送受信されるパケットデータのデータ量の違いによるパケットデータの処理待ちを低減してパケットデータの送受信の遅延を低減する。 According to the above-described configuration, the gateway selection unit outputs certain packet data to the destination network of the certain packet data via the certain gateway processing unit, and transmits other packet data to the relevant network via another gateway processing unit. By selecting a gateway processing unit that performs relay processing so that it is output to another destination network of packet data, it is possible to wait for packet data processing due to differences in the packet data speed of each network and the amount of packet data to be transmitted / received. To reduce delay in packet data transmission / reception.
以上説明した通り、本発明によれば、各ネットワークのパケットデータの速度の違いや送受信されるパケットデータのデータ量の違いにかかわらず、三つ以上のネットワーク間で、パケットデータの送受信の遅延を低減することのできる通信ゲートウェイ装置を提供することができるようになった。 As described above, according to the present invention, packet data transmission / reception delay can be reduced between three or more networks regardless of the difference in the packet data speed of each network or the difference in the amount of packet data to be transmitted / received. It has become possible to provide a communication gateway device that can be reduced.
以下、本発明による通信ゲートウェイ装置を車載ネットワークシステムに適用した実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment in which a communication gateway device according to the present invention is applied to an in-vehicle network system will be described.
車載ネットワークシステムは、図3に示すように、複数の車両制御機器22を接続する第一の通信ネットワーク2と、ナビゲーション機器31及びオーディオ機器32を接続する第二の通信ネットワーク3と、無線通信インタフェース41を介して車両外部の通信媒体42と接続する第三の通信ネットワーク4と、各通信ネットワーク2、3、4を相互に接続する本発明による通信ゲートウェイ装置5とを備えている。
As shown in FIG. 3, the in-vehicle network system includes a
第一の通信ネットワーク2は、伝送ライン21が一対の信号ラインに夫々逆位相の信号を伝送することでデータの送受信を行なう差動信号方式による通信バスラインで構成されており、車両の各部を制御する複数の車両制御機器22としての電子制御ユニット(以下、ECUと記す。)22が当該通信バスラインを介して相互に通信される通信システムである。
The
このような通信システムとして、例えば、CAN(Controller Area Network)規格に基づく通信システムがある。また、複数のECUとしては、例えば、エンジンを制御するECU、ブレーキを制御するECU、自動変速機を制御するECU、電動パワーステアリングを制御するECU等がある。 As such a communication system, for example, there is a communication system based on a CAN (Controller Area Network) standard. Examples of the plurality of ECUs include an ECU that controls an engine, an ECU that controls a brake, an ECU that controls an automatic transmission, and an ECU that controls an electric power steering.
第二の通信ネットワーク3は、伝送ライン33が光ファイバーケーブルで構成されており、ナビゲーション機器31及びデジタルTVやDVDプレイヤー等のオーディオ機器32等のマルチメディア系の電子機器が当該光ファイバーケーブルを介して相互に通信される通信システムである。
In the
このような通信システムとして、例えば、MOST(Media Oriented Systems Transport)規格に基づく通信システムがあり、MOST(Media Oriented Systems Transport)規格に基づく通信システムでは、リング形状の光ファイバーケーブルに複数の電子機器が接続される。 As such a communication system, for example, there is a communication system based on the MOST (Media Oriented Systems Transport) standard. In the communication system based on the MOST (Media Oriented Systems Transport) standard, a plurality of electronic devices are connected to a ring-shaped optical fiber cable. Is done.
尚、第一の通信ネットワーク2及び第二の通信ネットワーク3は夫々、第一通信インタフェース23及び第二通信インタフェース34を介して通信ゲートウェイ装置5と接続されており、両通信インタフェース33、34には、各通信ネットワーク2、3及び通信ゲートウェイ装置5を流れる信号をチェックし、衝突を検出する機能を有するトランシーバが備えられている。
The
第三の通信ネットワーク4としては、無線LAN、衛星通信、及び携帯電話回線等の既存の通信インフラがあり、これらのうち少なくとも一つが無線通信インタフェース41を介することで、車両外部の通信媒体42と車両内部の機器(ECU22、ナビゲーション機器31、及びオーディオ機器32等)との間でパケットデータの送受信が可能となる。
The
無線通信インタフェース41は、例えば、上述した既存の通信インフラにアクセスするための無線通信機能を実装した携帯情報端末機器のことであり、携帯情報端末機器は、USB(Universal Serial Bus)やUART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)等を介して、通信ゲートウェイ装置5と接続されている。尚、携帯情報端末機器は、具体的には、携帯電話機、PDA、及びノートパソコン等である。
The
そして、これら携帯情報端末機器は、車両外部の通信媒体42と通信を行なうために、例えば、無線LANを介して通信を行なう携帯情報端末機器の場合、赤外線通信の規格であるIrDA(Infrared Data Association)、短距離無線通信に使用されるブルートゥース(Bluetooth)、及び固定無線通信の規格であるWiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)等の少なくとも一つの無線通信機能を実装しており、携帯電話回線を介して通信を行なう携帯情報端末機器の場合、符号分割多重接続(CDMA:Code Division Multiple Access)等の携帯電話等の無線通信に使用される方式の無線通信機能を実装している。
In order to communicate with the
車両外部の通信媒体42とは、例えば、通信ゲートウェイ装置5と接続されている携帯電話、PDA、及びノートパソコン等とパケットデータの送受信を行なうことのできる他の携帯電話、PDA、及びパソコン等、並びに、車両等の移動体に移動体通信システムを利用して交通情報や天気予報等を提供する所謂テレマティクサービスの提供元のサーバー等のことである。
The
以上説明した各通信ネットワーク2〜4から出力される情報及び各通信ネットワーク2〜4へ入力される情報はパケット方式により送受信される。つまり、送信元の機器についての情報、送信先の機器についての情報、及び情報の内容等よりなるパケットデータが送受信される。
Information output from the
通信ゲートウェイ装置5は、プロトコルが異なる複数のネットワーク2〜4を相互に接続するように構成されており、対応するネットワークに対して固有のプロトコルでパケットデータを入出力するとともに、当該ネットワークから入力された送信パケットデータを、当該送信パケットデータに付加された送信先アドレスに基づいて送信先ネットワークのプロトコル変換処理部51を特定した中間パケットデータに変換して出力する複数のプロトコル変換処理部51(511〜513)と、各プロトコル変換処理部51から出力された中間パケットデータを中間パケットデータに対する送受信ルート情報に基づいて対応するプロトコル変換処理部51に中継出力する複数のゲートウェイ処理部52(521〜52n)と、各プロトコル変換処理部51から出力された中間パケットデータを中継処理するゲートウェイ処理部52を選択するゲートウェイ選択部53を備えている。
The
プロトコル変換処理部51、ゲートウェイ処理部52、及びゲートウェイ選択部53は、処理速度を高速に維持するため、及び、同一構成のプロトコル変換処理部51やゲートウェイ処理部52を複数製造することによるコストダウンのため、特定用途向け集積回路(ASIC:Application Specific Integrated Circuit)やフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA:Field Programmable Gate Array)で構築されている。
The protocol
以下、プロトコル変換処理部51、ゲートウェイ処理部52、及びゲートウェイ選択部53の構成及び処理について、各機能ブロックでのパケットデータと各種テーブルの構成、及び、パケットデータの変換の過程を示した図4に基づいて説明する。
FIG. 4 shows the packet data and various tables in each functional block and the packet data conversion process for the configuration and processing of the protocol
複数のプロトコル変換処理部51の夫々は、自身が接続されている通信ネットワーク2〜4から受信された固有のプロトコルのパケットデータを中間パケットデータに変換して、ゲートウェイ選択部53を介してゲートウェイ処理部52に出力し、また、通信ゲートウェイ装置5から入力された中間パケットデータを前記固有のプロトコルに変換して、自身が接続されている通信ネットワーク2〜4に送信する。
Each of the plurality of protocol
このような変換を迅速且つ正確に行なうために、例えば、各プロトコル変換処理部51は、送信元アドレスと送信先アドレスと送信先アドレスに対応するネットワークのプロトコル変換処理部51を特定するルート情報管理テーブル51Aを備えている。
In order to perform such conversion quickly and accurately, for example, each protocol
ルート情報管理テーブル51Aには、対応する通信ネットワーク2〜4で使用するIDナンバーやIPアドレスといった送信元アドレスを特定する識別記号と、ゲートウェイ処理部52で使用するIPアドレスやボート番号といった送信先アドレスと送信先アドレスに対応するネットワークのプロトコル変換処理部51を特定する識別記号とが対応づけられてASICやFPGAに設けられた記憶部に記憶されている。
The route information management table 51A includes an identification symbol that identifies a source address such as an ID number and an IP address used in the
例えば、第一の通信ネットワーク2に対応したルート情報管理テーブル51Aは、第一の通信ネットワーク2との間でパケットデータを送受信する際に当該パケットデータに付加されるIDナンバー(例えば、第一のネットワーク2がCAN規格に基づく場合はCANで定められているデータフレームに付加されるID)と、ゲートウェイ処理部52で中間パケットデータを中継処理する際に当該中間パケットデータに付加されるIPアドレス及びポート番号とが対応付けられた構成となっている。
For example, the route information management table 51A corresponding to the
また、第三のネットワーク4に対応したルート情報管理テーブルは、第三のネットワーク4との間でパケットデータを送受信する際に当該パケットデータに付加されるIPアドレス及びポート番号と、ゲートウェイ処理部52で中間パケットデータを中継処理する際に当該中間パケットデータに付加されるIPアドレス及びポート番号とが対応付けられた構成となっている。
The route information management table corresponding to the
ここで、各通信ネットワーク2〜4との間で送受信されるIPアドレスは、例えば、車両外部の通信媒体42の種類(例えば、携帯電話やインターネットプロバイダといった媒体の種類)を示し、各通信ネットワーク2〜4との間で送受信されるポート番号は、例えば、IPアドレスで示される車両外部の通信媒体42の種類に含まれる何れかの機器等(例えば、インターネットプロバイダを提供している複数の業者のうちの特定の業者)を示し、各通信ネットワーク2〜4との間で送受信されるIDナンバーは、例えば、当該通信ネットワーク2〜4に接続されている何れかの電子機器等を示す。
Here, the IP address transmitted / received between the
そして、各プロトコル変換処理部51は、自身が接続されている通信ネットワーク2〜4から受信された固有のプロトコルのパケットデータ、及び、通信ゲートウェイ装置5から入力された中間パケットデータを、ルート情報管理テーブルを検索することで、固有のプロトコルのパケットデータに含まれるIDナンバーやIPアドレス等と、中間パケットデータに含まれるIPアドレス等との間の変換を行なうのである。
Then, each protocol
また、各プロトコル変換処理部51は、受信されたパケットデータに含まれるIDナンバーやIPアドレス等のアドレス情報がルート情報管理テーブルに存在しないときに当該パケットデータを破棄するパケットフィルタ処理部51Bを備えている。
Each protocol
ルート情報管理テーブル51Aには、当該ルート情報管理テーブル51Aに対応する通信ネットワーク2〜4が他の通信ネットワーク2〜4とパケットデータの送受信を行なうに当たって想定される識別記号の組合せが記憶されている。
In the route information management table 51A, combinations of identification symbols assumed when the
そのため、各パケットフィルタ処理部51Bは、ルート情報管理テーブル51Aを検索して、プロトコル変換処理部51で受信されるパケットデータが、適正な送信元から送信されてきたデータであるか否か、及び、適正な送信先を指定しているか否かを判別し、不適正である場合は、入力パケットデータを異常なパケットデータであると判断する。このような構成によって、不適正なデータの通信ゲートウェイ装置5への進入を防止することができる。
Therefore, each packet
各ゲートウェイ処理部52(521〜52n)は、図5に示すように、各通信ネットワーク2〜4間(第一の通信ネットワーク2と第二の通信ネットワーク3との間、第一の通信ネットワーク2と第三の通信ネットワーク4との間、第二の通信ネットワーク3と第三の通信ネットワーク4との間)に介在して設けられ、接続された両通信ネットワーク2〜4間の接続と遮断を切り替える三つの中継部52B、52C、52Dを備えている。
As shown in FIG. 5, each gateway processing unit 52 (521 to 52 n) is connected between the
また、ゲートウェイ処理部52は、図3に示すように、各ゲートウェイ処理部52の夫々に備えられた三つの中継部52B、52C、52Dの接続と遮断の切替時に参照するための、各ゲートウェイ処理部52に共通のルーティングテーブル52Aを備えている。尚、ルーティングテーブル52Aは、入力された中間パケットデータに付加されているIDナンバーやIPアドレスといった識別記号と、出力先の通信ネットワーク2〜4の種類とが対応づけられてASICやFPGAに設けられた記憶部に記憶されている。
Further, as shown in FIG. 3, the
ゲートウェイ処理部52の処理について詳述すると、複数のゲートウェイ処理部52の夫々は、各プロトコル変換部51から入力された中間パケットデータのIDナンバー及びIPアドレスを、ルーティングテーブル52Aを検索して出力先の通信ネットワーク2〜4を決定し、出力先の通信ネットワーク2〜4との間に設けられている中継部52B、52C、52Dを接続状態に切り替え、それ以外の通信ネットワーク2〜4との間に設けられている中継部52B、52C、52Dを遮断状態に切り替える。
The processing of the
尚、各ゲートウェイ処理部52は、各プロトコル変換処理部51と同様に、入力された中間パケットデータに含まれるIPアドレス等のアドレス情報がルーティングテーブルに存在しないときに当該中間パケットデータを破棄する中間パケットフィルタ処理部を備えた構成であってもよい。
Each
ゲートウェイ選択部53は、各ゲートウェイ処理部52の負荷状態に基づいて、各プロトコル変換処理部51から出力された中間パケットデータを中継処理するゲートウェイ処理部52を選択する。
Based on the load state of each
以下に詳述する。図6に示すように、ゲートウェイ選択部53は、優先度設定部531及びゲートウェイ切替制御部532を備えており、また、入力スイッチ533、出力スイッチ534、プロトコル変換入力バッファ535、プロトコル変換出力バッファ536、ゲートウェイ処理出力バッファ537、及びゲートウェイ処理入力バッファ538を夫々複数備えている。
This will be described in detail below. As illustrated in FIG. 6, the
各バッファについて詳述すると、プロトコル変換入力バッファ535は、各プロトコル変換部51から入力された中間パケットデータを一時蓄えておき、プロトコル変換出力バッファ536は、各プロトコル変換部51へ出力する中間パケットデータを一時蓄えておき、ゲートウェイ処理出力バッファ537は、夫々が各ゲートウェイ処理部521〜523に対応する三つのバッファで構成され、各ゲートウェイ処理部521〜523へ出力する中間パケットデータを一時蓄えておき、ゲートウェイ処理入力バッファ538は、夫々が各ゲートウェイ処理部521〜523に対応する三つのバッファで構成され、各ゲートウェイ処理部521〜523から入力された中間パケットデータを一時蓄えておく。
More specifically, each protocol
優先度設定部531は、各ゲートウェイ処理入力バッファ538のうちゲートウェイ処理部521と接続されている三つのバッファa、d、gを参照して、ゲートウェイ処理部521の負荷状態としての混雑度を判断し、各ゲートウェイ処理入力バッファ538のうちゲートウェイ処理部522と接続されている三つのバッファb、e、hを参照して、ゲートウェイ処理部522の混雑度を判断し、各ゲートウェイ処理入力バッファ538のうちゲートウェイ処理部523と接続されている三つのバッファc、f、iを参照して、ゲートウェイ処理部523の混雑度を判断する。
The
具体的には、優先度設定部531は、ゲートウェイ処理入力バッファ538の各バッファa〜iについて、現在使用されていないアドレス数を格納しておくレジスタを備え、レジスタa,d,gを参照してこれらレジスタに格納されている値の合計または平均が大きい程、ゲートウェイ処理部521が混雑していると判断し、レジスタb,e,hを参照してこれらレジスタに格納されている値の合計または平均が大きい程、ゲートウェイ処理部522が混雑していると判断し、レジスタc,f,iを参照してこれらレジスタに格納されている値の合計または平均が大きい程、ゲートウェイ処理部523が混雑していると判断する。
Specifically, the
そして、優先度設定部531は、送信元の通信ネットワーク2〜4に対応するプロトコル変換部51から入力されてきた中間パケットデータを、最も混雑していないと判断されたゲートウェイ処理部521〜523を中継して、送信先の通信ネットワーク2〜4に対応するプロトコル変換部51へ出力することを決定し、その旨の情報をゲートウェイ切替制御部532に出力する。
Then, the
ゲートウェイ切替制御部532は、優先度設定部531による決定に基づいて入力スイッチ533及び出力スイッチ534を切替制御する。
The gateway
例えば、ゲートウェイ切替制御部532は、出力スイッチ534を切り替えて三つのバッファa〜cを選択するに当たって、ゲートウェイ処理部521を使用して中継処理する旨の情報を優先度設定部531から受け取ると、出力スイッチ534をバッファaに切り替える。また、ゲートウェイ切替制御部532は、入力スイッチ533を切り替えて三つのバッファ1〜3を選択するに当たって、ゲートウェイ処理部522を使用して中継処理する旨の情報を優先度設定部531から受け取ると、入力スイッチ533をバッファ2に切り替える。
For example, when the gateway switching
また、ゲートウェイ選択部53は、入力スイッチ533及び出力スイッチ534の各々の切替状況を記憶しておくスタックレジスタを、各スイッチ533、534について備えている。
In addition, the
例えば、ゲートウェイ切替制御部532は、入力スイッチ533がバッファ1に接続されている状態のときに、ゲートウェイ切替制御部532により入力スイッチ533がバッファ2に切り替えられると、バッファ2に切り替えられる前はバッファ1に接続されていた旨をスタックレジスタに記憶する。バッファ2を経由してゲートウェイ処理部522に出力される中間パケットデータの出力が完了すると、ゲートウェイ切替制御部532はスタックレジスタを参照して、入力スイッチ533をバッファ1に切り替える。
For example, when the
そして、バッファ1に蓄えられている中間パケットデータのゲートウェイ処理部521への出力が再開される。尚、この時、バッファ1に蓄えられている中間パケットデータの出力を当該中間パケットデータの最初から再出力する構成であってもよいし、中断時点で出力されていなかった中間パケットデータのみを出力する構成であってもよい。
Then, the output of the intermediate packet data stored in the
上述の例では、入力スイッチ533がバッファ1に接続中にゲートウェイ切替制御部532によってバッファ2に切り替えられた例について説明したが、バッファ2に切り替えられた後にゲートウェイ切替制御部532によって更にバッファ3に切り替えられたときは、バッファ3を経由しての中間パケットデータの出力完了後にバッファ2に切り替えられ、バッファ2を経由しての中間パケットデータの出力完了後にバッファ1に切り替えられることになる。
In the above example, the example in which the
上述の構成によれば、ゲートウェイ処理部521〜523のうち一部のゲートウェイ処理部521〜523で中継処理中の中間パケットデータのデータ量が多い場合であっても、ゲートウェイ選択部53が中継処理中の中間パケットデータのデータ量の少ない別のゲートウェイ処理部521〜523を選択して、選択したゲートウェイ処理部521を使用して中継処理を行なうので、中間パケットデータの処理待ちを低減して中間パケットデータの送受信の遅延を低減することができる。
According to the above-described configuration, even when the amount of intermediate packet data being relay-processed by some of the
以下、第一の通信ネットワーク2から第三の通信ネットワーク4へ、本発明による通信ゲートウェイ装置5を介してパケットデータを送信する場合の処理について、図7に示すフローチャートに基づいて説明する。
Hereinafter, processing in the case of transmitting packet data from the
プロトコル変換部511は、第一通信ネットワーク2から第一通信インタフェース23を介してパケットデータを受信すると(S1)、当該パケットデータに含まれるIDナンバーに基づいてルート情報管理テーブル51Aを検索する(S2)。
When the
プロトコル変換部511は、ルート情報管理テーブル51Aに当該IDナンバーを発見した場合には(S3)、当該IDナンバーをルート情報管理テーブル51Aで当該IDナンバーに対応するIPアドレス及びポート番号に置き換えることで、パケットデータを中間パケットデータに変換し(S4)、ルート情報管理テーブル51Aに当該IDナンバーを発見しない場合には(S3)、パケットフィルタ処理部51Bに当該パケットデータを破棄させる(S14)。
When the
中間パケットデータがプロトコル変換部511からゲートウェイ選択部53へ出力されると、優先度設定部531は、各バッファa〜iを参照して各ゲートウェイ処理部52の混雑度を判定し(S5)、中継処理に使用するゲートウェイ処理部52を選択する(S6)。
When the intermediate packet data is output from the
中間パケットデータがゲートウェイ選択部53からステップS6で選択されたゲートウェイ処理部52へ出力されると、選択されたゲートウェイ処理部52は、当該中間パケットデータに含まれるIPアドレス及びポート番号に基づいてルーティングテーブル52Aを検索する(S7)。
When the intermediate packet data is output from the
選択されたゲートウェイ処理部52は、ルーティングテーブル52Aに当該IPアドレス及びポート番号を発見した場合には(S8)、ルーティングテーブル52Aにおいて当該IPアドレス及びポート番号に対応する通信ネットワーク2〜4、つまり本説明では第三通信ネットワーク4を出力先として決定し(S9)、ルーティングテーブル52Aに当該IPアドレス及びポート番号を発見しない場合には(S8)、中間パケットフィルタ処理部に当該中間パケットデータを破棄させる(S14)。
When the selected
中間パケットデータが、選択されたゲートウェイ処理部52を経由して第三の通信ネットワーク4へ通じるプロトコル変換部513へ出力されると、プロトコル変換部513は、当該中間パケットデータに含まれるIPアドレス及びポート番号に基づいてルート情報管理テーブル51Aを検索する(S10)。
When the intermediate packet data is output to the
プロトコル変換部513は、ルート情報管理テーブル51Aに当該IPアドレス及びポート番号を発見した場合には(S11)、当該IPアドレス及びポート番号をルート情報管理テーブル51Aで当該IPアドレス及びポート番号に対応するIPアドレス及びポート番号に置き換えることで、中間パケットデータを第三の通信ネットワーク4のプロトコルに対応するパケットデータへ変換し(S12)、ルート情報管理テーブル51Aに当該IPアドレス及びポート番号を発見しない場合には(S11)、パケットフィルタ処理部51Bに当該中間パケットデータを破棄させる(S14)。
When the
そして、プロトコル変換部513は、当該パケットデータを第三通信インタフェース41を介して第三の通信ネットワーク4へ送信する(S13)。
Then, the
以上説明したとおり、本発明によるゲートウェイ方法は、プロトコルが異なる複数のネットワーク2、3、4を相互に接続する通信ゲートウェイ方法であって、複数のプロトコル変換処理部51により夫々実行され、対応するネットワークに対して固有のプロトコルでパケットデータを入出力するとともに、当該ネットワークから入力された送信パケットデータを、当該送信パケットデータに付加された送信先アドレスに基づいて送信先ネットワークのプロトコル変換処理部51を特定した中間パケットデータに変換して出力するプロトコル変換処理ステップ(図7のステップS1〜S4、S10〜S14)と、複数のゲートウェイ処理部52により実行され、各プロトコル変換処理部51から出力された中間パケットデータを中間パケットデータに対する送受信ルート情報に基づいて対応するプロトコル変換処理部51に中継出力するゲートウェイ処理ステップ(図7のステップS7〜S9)と、ゲートウェイ選択部53により実行され、各ゲートウェイ処理部52の負荷状態に基づいて、前記ゲートウェイ処理ステップを実行するゲートウェイ処理部52を選択するゲートウェイ選択ステップ(図7のステップS5、S6)を備えている。
As described above, the gateway method according to the present invention is a communication gateway method for connecting a plurality of
以下、別実施形態について説明する。上述の実施形態では、ゲートウェイ選択部53は、各ゲートウェイ処理部52の負荷状態に基づいて、各プロトコル変換処理部51から出力された中間パケットデータを中継処理するゲートウェイ処理部52を選択する構成について説明したが、このような構成に限らない。このような構成以外の実施例について以下に説明する。
Hereinafter, another embodiment will be described. In the above-described embodiment, the
第一の実施例として、送信先アドレス、送信元アドレス、または双方の組合せに基づいて各ゲートウェイ処理部52に優先順位が設定され、ゲートウェイ選択部53は、前記優先順位に基づいて各プロトコル変換処理部51から出力された中間パケットデータを中継処理するゲートウェイ処理部52を選択する構成であってもよい。
As a first embodiment, a priority order is set for each
以下に詳述する。送信元アドレスに基づいて各ゲートウェイ処理部52に優先順位を設定する例について説明すると、第一の通信ネットワーク2から通信ゲートウェイ装置5に入力された中間パケットデータについては、各ゲートウェイ処理部52の優先順位を順位の高い方から順に521、522、523の順序で設定し、第二の通信ネットワーク3から通信ゲートウェイ装置5に入力された中間パケットデータについては、各ゲートウェイ処理部52の優先順位を順位の高い方から順に522、523、521の順序で設定し、第三の通信ネットワーク2から通信ゲートウェイ装置5に入力された中間パケットデータについては、各ゲートウェイ処理部52の優先順位を順位の高い方から順に523、521、522の順序で設定しておき、これらの優先順位の設定をゲートウェイ選択部53を構成するASIC等に設けられた記憶部に記憶しておく。尚、上記で設定された優先順位は一例である。
This will be described in detail below. An example in which priority order is set for each
そして、ゲートウェイ選択部53は、ゲートウェイ処理出力バッファ537のバッファa〜iを参照して各ゲートウェイ処理部521の混雑度を判断する代わりに、送信元の通信ネットワーク2〜4を記憶部に記憶された優先順位の設定と照合することで、各ゲートウェイ処理部521の何れを中継処理に使用するかを決定するのである。
And the
このように設定しておくことで、例えば、第一の通信ネットワーク2から入力された中間パケットデータは、優先的にゲートウェイ処理部521で中継処理され、ゲートウェイ処理出力バッファ537が中間パケットデータによって記憶容量オーバーとなり処理待ちとなった場合に、以後入力された中間パケットデータは次の優先順位のゲートウェイ処理部522で中継処理される。他の通信ネットワーク3、4から入力された中間パケットデータについても、夫々の優先順位に基づいて同様の処理が行なわれる。
By setting in this way, for example, intermediate packet data input from the
尚、送信先アドレスと送信元アドレスの組合せに基づいて各ゲートウェイ処理部52に優先順位が設定される場合は、例えば、各組合せと、各組合せに対応する優先順位とで構成されるテーブルデータを、ゲートウェイ選択部53を構成するASIC等に設けられた記憶部に記憶しておき、ゲートウェイ選択部53は、送信元及び送信先の通信ネットワーク2〜4を当該テーブルデータと照合することで、各ゲートウェイ処理部521の何れを中継処理に使用するかを決定する
In addition, when a priority is set for each
上述の構成によれば、あるゲートウェイ処理部52が、車両のエンジン回転数データ等の緊急度の高いパケットデータの送受信に優先的に割り当てられ、別のゲートウェイ処理部52が、音楽の音声データ等の緊急度の低いパケットデータの送受信に優先的に割り当てられるように優先順位を設定することで、緊急度の高いパケットデータが緊急度の低いパケットデータのために処理待ちとなってしまう状態を低減することができる。
According to the above-described configuration, one
また、第二の実施例として、各ゲートウェイ処理部52に優先順位が設定されるとともに、パケットデータのヘッダに緊急送信フラグ設定領域が設けられ、ゲートウェイ選択部53は、前記緊急送信フラグが設定されたパケットデータに対して優先順位が高いゲートウェイ処理部52を選択する構成であってもよい。
As a second embodiment, priority is set for each
例えば、パケットデータの緊急度に基づいた各ゲートウェイ処理部52の優先順位を順位の高い方から順に521、522、523の順序で設定しておき、これらの優先順位の設定をゲートウェイ選択部53を構成するASIC等に設けられた記憶部に記憶しておく。
For example, the priority order of each
このように設定しておくことで、緊急送信フラグの設定されている緊急度の高いパケットデータは、優先順位の高いゲートウェイ処理部521を優先的に中継処理で使用され、緊急送信フラグの設定されていない緊急度の低いパケットデータは、優先順位の低いゲートウェイ処理部523を優先的に中継処理で使用される。
By setting in this way, the packet data with a high urgency level in which the emergency transmission flag is set is preferentially used in the relay processing by the
上述の構成によれば、緊急度の高いパケットデータと緊急度の低いパケットデータとは、中継処理で使用されるゲートウェイ処理部52が異なる確率が高いので、緊急度の高いパケットデータが緊急度の低いパケットデータのために処理待ちとなってしまう状態を低減することができる。
According to the above-described configuration, there is a high probability that packet data with high urgency and packet data with low urgency are different in the
尚、上述の構成で、緊急度の高いパケットデータの受信量が多くなった場合等には、優先順位の高いゲートウェイ処理部52が処理待ちとなってしまうことがある。このような場合には、ゲートウェイ選択部53は、各ゲートウェイ処理部52の負荷状態と各ゲートウェイ処理部52に設定された優先順位に基づいて、優先度の低いゲートウェイ処理部52の混雑度が予め設定された所定値以下であれば、当該優先度の低いゲートウェイ処理部52を中継処理に使用する構成であってもよい。
In the above-described configuration, when the amount of packet data with high urgency is increased, the
上述の実施形態では、本発明によるゲートウェイ方法のゲートウェイ選択ステップは、ゲートウェイ選択部53により実行され、各ゲートウェイ処理部52の負荷状態に基づいて、前記ゲートウェイ処理ステップを実行するゲートウェイ処理部52を選択する構成について説明したが、ゲートウェイ選択ステップは、ゲートウェイ選択部53により実行され、各ゲートウェイ処理部52に設定された優先順位に基づいて、前記ゲートウェイ処理ステップを実行するゲートウェイ処理部52を選択する構成であってもよい。
In the above-described embodiment, the gateway selection step of the gateway method according to the present invention is executed by the
上述の実施形態では、各プロトコル変換処理部51のパケットフィルタ処理部51Bは、入力されたパケットデータに含まれるアドレス情報がルート情報管理テーブルに存在しないときに当該パケットデータを破棄する構成について説明したが、パケットフィルタ処理部51Bが当該パケットデータを破棄するのは、前記アドレス情報がルート情報管理テーブルに存在しないときに限らない。
In the above-described embodiment, a configuration has been described in which the packet
例えば、各通信ネットワーク2〜4との間で送受信されるパケットデータにデータの属性や通信優先順位等を示す認証データを付加するように、車載ネットワークシステムを構成する。そして、各プロトコル変換処理部51は、パケットデータを受信したときに、予め自身の記憶部に記憶されている認証データ一覧と受信パケットデータに付加されている送信元の認証データとの一致不一致を照合することによって、当該パケットデータを破棄するか否かを決定する構成であってもよい。
For example, the in-vehicle network system is configured to add authentication data indicating data attributes, communication priorities, and the like to packet data transmitted and received between the
上述の実施形態では、車載ネットワークシステムは、三つの通信ネットワーク2〜4を備えた構成について説明したが、通信ネットワークの数は三つに限らない。 In the above-mentioned embodiment, although the vehicle-mounted network system demonstrated the structure provided with the three communication networks 2-4, the number of communication networks is not restricted to three.
上述の実施形態では、三つの通信ネットワーク2〜4として、CAN規格に基づく通信システム、MOST規格に基づく通信システム、及び無線LAN等の既存の通信インフラについて説明したが、車載ネットワークシステムに備えられる複数の通信ネットワークは、上述の実施形態で例示したものに限らず、例えば、LIN(Local Interconnect Network)規格等に基づく通信システムであってもよい。
In the above-described embodiment, the communication system based on the CAN standard, the communication system based on the MOST standard, and the existing communication infrastructure such as the wireless LAN have been described as the three
上述の実施形態では、本発明による通信ゲートウェイ装置5を車載ネットワークシステムに適用した構成について説明したが、同一のシステム中に複数の通信ネットワークを備え、各通信ネットワークを相互に接続してデータの送受信を行なう構成を有するシステムであるならば車載に限らず、例えば、航空機や空調システム等に搭載するネットワークシステムに適用するものであってもよい。
In the above-described embodiment, the configuration in which the
尚、上述した実施形態は、本発明の一例に過ぎず、本発明の作用効果を奏する範囲において各ブロックの具体的構成等を適宜変更設計できることは言うまでもない。 Note that the above-described embodiment is merely an example of the present invention, and it is needless to say that the specific configuration and the like of each block can be changed and designed as appropriate within the scope of the effects of the present invention.
2:第一の通信ネットワーク
3:第二の通信ネットワーク
4:第三の通信ネットワーク
5:通信ゲートウェイ装置
51:プロトコル変換処理部
51A:ルート情報管理テーブル
51B:パケットフィルタ処理部
52:ゲートウェイ処理部
53:ゲートウェイ選択部
2: First communication network 3: Second communication network 4: Third communication network 5: Communication gateway device 51: Protocol
Claims (8)
対応するネットワークに対して固有のプロトコルでパケットデータを入出力するとともに、当該ネットワークから入力された送信パケットデータを、当該送信パケットデータに付加された送信先アドレスに基づいて送信先ネットワークのプロトコル変換処理部を特定した中間パケットデータに変換して出力する複数のプロトコル変換処理部と、
各プロトコル変換処理部から出力された中間パケットデータを中間パケットデータに対する送受信ルート情報に基づいて対応するプロトコル変換処理部に中継出力する複数のゲートウェイ処理部と、
各プロトコル変換処理部から出力された中間パケットデータを中継処理するゲートウェイ処理部を選択するゲートウェイ選択部を備えている通信ゲートウェイ装置。 A communication gateway device for connecting a plurality of networks with different protocols to each other,
Packet data is input to and output from the corresponding network using a unique protocol, and transmission packet data input from the network is converted to the destination network protocol based on the destination address added to the transmission packet data. A plurality of protocol conversion processing units that convert and output intermediate packet data that identifies
A plurality of gateway processing units that relay output intermediate packet data output from each protocol conversion processing unit to a corresponding protocol conversion processing unit based on transmission / reception route information for the intermediate packet data;
A communication gateway apparatus including a gateway selection unit that selects a gateway processing unit that relays intermediate packet data output from each protocol conversion processing unit.
複数のプロトコル変換処理部により夫々実行され、対応するネットワークに対して固有のプロトコルでパケットデータを入出力するとともに、当該ネットワークから入力された送信パケットデータを、当該送信パケットデータに付加された送信先アドレスに基づいて送信先ネットワークのプロトコル変換処理部を特定した中間パケットデータに変換して出力するプロトコル変換処理ステップと、
複数のゲートウェイ処理部により実行され、各プロトコル変換処理部から出力された中間パケットデータを中間パケットデータに対する送受信ルート情報に基づいて対応するプロトコル変換処理部に中継出力するゲートウェイ処理ステップと、
ゲートウェイ選択部により実行され、各ゲートウェイ処理部の負荷状態または各ゲートウェイ処理部に設定された優先順位に基づいて、前記ゲートウェイ処理ステップを実行するゲートウェイ処理部を選択するゲートウェイ選択ステップを備えているゲートウェイ方法。 A communication gateway method for connecting a plurality of networks having different protocols to each other,
A transmission destination that is executed by each of a plurality of protocol conversion processing units and inputs / outputs packet data with a specific protocol to the corresponding network, and the transmission packet data input from the network is added to the transmission packet data. A protocol conversion processing step for converting and outputting the intermediate packet data specifying the protocol conversion processing unit of the destination network based on the address;
A gateway processing step that is executed by a plurality of gateway processing units and relays the intermediate packet data output from each protocol conversion processing unit to a corresponding protocol conversion processing unit based on transmission / reception route information for the intermediate packet data;
A gateway comprising a gateway selection step that is executed by the gateway selection unit and selects a gateway processing unit that executes the gateway processing step based on a load state of each gateway processing unit or a priority set in each gateway processing unit Method.
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