JP2009194733A - 車両用通信制御装置、車載ネットワーク、ポリシー情報生成方法 - Google Patents

車両用通信制御装置、車載ネットワーク、ポリシー情報生成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】遅延の抑制と漏れのない配信を両立するようにポリシー情報の最適化が可能なゲートウェイ装置、車載ネットワーク及びポリシー情報生成方法を提供すること。
【解決手段】データの配信先が登録されたポリシー情報に基づき、受信したデータを複数のネットワーク12に選択配信する車両用通信制御装置100において、端末11が送信するデータ識別情報を端末11毎に登録した送信元情報28を記憶する送信元情報記憶手段と、ネットワーク12に接続された端末に、該端末が必要とするデータのデータ識別情報を送信するよう要求する識別情報要求送信手段27と、端末の応答により取得した各端末11が接続されたネットワーク12のネットワーク識別情報に基づき、端末11から受信したデータ識別情報と、送信元情報28に記憶されたデータ識別情報を突合して、ポリシー情報を生成するポリシー情報生成手段25と、
を有することを特徴とする車両用通信制御装置。
【選択図】図6

Description

本発明は、データの配信先が登録されたポリシー情報に基づき、受信したデータを複数のネットワークに選択配信する車両用通信制御装置、車載ネットワーク及びポリシー情報生成方法に関する。
車載装置の電子化に伴い車両には種々の電子制御ユニット(以下、ECUという)が搭載されているが、各ECUは車載LANに接続され多重通信により互いに通信データを送受信する。また、ECUの数が増えると車載LANに送信される通信データが増大し、CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)等のアクセス手順の制約のため所望のタイミングで通信データを送信することが困難になる等、車載LANの負担が増大する。このため、車両では車載LANを複数に分割し、それぞれの車載LANをゲートウェイ装置で接続している。ゲートウェイ装置は、一方の車載LANから他方の車載LANへ通信データを選択配信することで、例えば、その通信データを不要とするECUが接続された車載LANに通信データが送信されることを回避する。
通信データを取捨選択するためゲートウェイ装置は、例えば、一方の車載LANから他方の車載LANへ配信する通信データを定めるポリシー情報をメモリに記憶している。すなわち、従来のポリシー情報は固定的なものであった(例えば、特許文献1参照。)。
この点について、ユーザの操作によりポリシー情報を変更できるゲートウェイ装置が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。特許文献2には、表示部にポリシー情報の設定変更画面が表示され、ユーザが設定することでポリシー情報を変更でき、これにより各ユーザがセキュリティと利便性のバランスを考慮したポリシー情報を設定することを可能としている。
また、自動車メーカ、ユーザ及び運転者のそれぞれが所望のポリシー情報を設定できるゲートウェイ装置が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。特許文献3記載のゲートウェイ装置は、自動車メーカ、ユーザ及び運転者のそれぞれが車両状態や曝されている環境に応じてポリシー情報を設定できるようになっている。
特開2004−136816号公報 特開2004−179772号公報 特開2002−176430号公報
ところで、ゲートウェイ装置には、
a)選択配信する通信データの遅延を最小限に抑制する(リアルタイム性)
b)通信データを漏れなく配信する
ことが要請される。遅延を最小限にするには、必要最小限の通信データのみを選択配信することが有効であるが、通信データを漏れなく配信するためには多少の冗長性が必要となることが多い。したがって、上記a)とb)を両立することは困難な場合が多い。
例えば、1台の車両に搭載される車載装置は、車種、装備(標準、オプション)等により変わるため、装備などを考慮してポリシー情報を設定することが要求される。このため、事前に車載装置の組み合わせのバリエーションを考慮して、その車両に合ったポリシー情報を設定しなければならないが、販売店で、車載LANの通信データを利用するオプション装備品を装着することもあるため、工場出荷時の状態だけでは最適なポリシー情報を設定することが困難である。
想定しうる種々のバリエーションに対応するには、組み合わせの最大公約数的にポリシー情報を設定することになるが、このポリシー情報では車載LANに送出される通信データが増大し選択配信の処理の遅延をもたらしてしまう。
最大公約数的なポリシー情報の設定を回避するため、時間や労力をかけ車載装置の組み合わせバリエーションを検討し、装備の管理や工場組み付け時の管理を行ったり、販売店でのオプション取り付けの管理等を徹底することもできるが、コスト増をもたらすという問題がある。
遅延防止と漏れのない通信データの配信との最適化は、特許文献2又は3に記載されているように単にユーザや自動車メーカがポリシー情報を設定可能としても、達成は困難である。
本発明は、上記課題に鑑み、遅延の抑制と漏れのない配信を両立するようにポリシー情報の最適化が可能なゲートウェイ装置、車載ネットワーク及びポリシー情報生成方法を提供することを目的とする。
上記課題に鑑み、本発明は、データの配信先が登録されたポリシー情報に基づき、受信したデータを複数のネットワークに選択配信する車両用通信制御装置において、端末が送信するデータ識別情報を端末毎に登録した送信元情報を記憶する送信元情報記憶手段と、ネットワークに接続された端末に、該端末が必要とするデータのデータ識別情報を送信するよう要求する識別情報要求送信手段と、応答により取得した端末が接続されたネットワークのネットワーク情報に基づき、端末から受信したデータ識別情報と、送信元情報に記憶されたデータ識別情報を突合して、ポリシー情報を生成するポリシー情報生成手段と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、端末が要求するデータを配信するようポリシー情報を生成できるので、配信するデータを最小限に抑制することで遅延を低減でき、かつ、漏れのないように通信データを配信できる。
遅延の抑制と漏れのない配信を両立するようにポリシー情報の最適化が可能なゲートウェイ装置、車載ネットワーク及びポリシー情報生成方法を提供することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。
始めに、本実施形態のゲートウェイ装置100がポリシー情報を最適化する概略手順について説明する。
図1は、車載ネットワーク200の概略構成図を示す。ゲートウェイ装置100は、車載LAN12A、車載LAN12B、車載LAN12C(以下、区別しない場合、単に車載LAN12という)のうち一方から、他方(複数でもよい)の車載LAN12A〜12Cに通信データを選択配信する。車載LAN12AにはECU(Electronic Control Unit)11Aが、車載LAN12BにはECU11Bが、車載LAN12CにはECU11Cが、それぞれ接続されている。各ECU11A〜11C(以下、区別しない場合、単にECU11という)は、通信データにデータの内容を示すデータIDを付して車載LAN12に送信し、各ECU11はデータIDを参照してその通信データを受信するか否かを決定する。
前提として、ECU11とゲートウェイ装置100は通信データについて以下のようにその情報を把握している。
1.各ECU11には必要な通信データのデータIDは設定されているが、その通信データをどの車載LAN12のどのECU11が送信するかは設定されていない。
2.通信データを送信するECU11には、その通信データをどのECU11が受信するか(必要としているか)設定されていない。
3.ゲートウェイ装置100は各車載LAN12に接続されているECU11を検出しているが、どのECU11がどの通信データを必要とするかは設定されていない(固定的なポリシー情報が設定され、一方の車載LAN12から他方の車載LAN12に選択配信する通信データは設定されていても、各通信データを必要とするECU11まで識別できない)。
4.ゲートウェイ装置100は、予めECU11毎に送信する通信データのデータIDを登録した送信元情報28を記憶している。
最適なポリシー情報を設定する際、ゲートウェイ装置100は次の処理を実行する。
I.ゲートウェイ装置100は各ECU11に、例えば同報的に必要とする通信データのデータIDを問い合わせる。(ゲートウェイ装置100→ECU11)
II.各ECU11は車載装置の制御等に必要な通信データのデータIDをECU11の識別情報(以下、ECU番号という)と共にゲートウェイ装置100に送信する。(ECU11→ゲートウェイ装置100)
III.ゲートウェイ装置100は、ECU11毎に、ECU番号、必要とする通信データのデータID及び接続された車載LAN12、を対応づけた送信先情報29を生成する。
IV.ゲートウェイ装置100は、送信元情報28と送信先情報29から、一方の車載LAN12から他方の車載LAN12に配信する通信データを選択するためのポリシー情報を生成する。
このようにして生成されたポリシー情報であれば、各ECU11が必要とする通信データのみをゲートウェイ装置100が選択配信することを可能とするので、ゲートウェイ装置100の負荷を低減し、通信データの選択配信による遅延を最小限に抑制できる。また、各ECU11が必要とする通信データは不足なく選択配信するので、配信漏れが生じることもない。
〔車載LAN12〕
以下、詳細に説明する。車載LAN12は、各ECU11及びゲートウェイ装置100を電気的に接続し、所定のプロトコル(例えば、CAN(Controller Area Network)プロトコルやLIN(Local Interconnect Network)プロトコル等)に基づき、通信データの送受信を実現している。なお、プロトコルは車載LAN12毎に異なっていてもよく、この場合、ゲートウェイ装置100が選択配信する通信データのプロトコルを変換する。
例えばCANプロトコルの場合、2本の信号線の差動電圧に「1」「0」を対応づけてデジタルデータを送信する。通信線を各ECU11が共有しているので、CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)により送信権を調停する時分割多重通信システムとなる。
また、CANプロトコルは、マルチマスター方式によるバスアクセス制御、送信異常時のバスオフ機能などを有し、次のようなデータフォーマット「SOF;データIDフィールド;RTR;制御フィールド;データフィールド;CRCフィールド;ACKフィールド;EOF」を1フレームとして1つの通信データを送信する。
SOF(Start Of Frame)にはCANフレームの開始を表すビットが格納される。データIDフィールドには上記の通信データのデータIDが格納され、データIDに基づきバスアクセス優先順位が調停される。RTRはリモート送信要求ビットを示しこのビットがドミナントの場合この通信データがデータ・フレームであることを、リセッシブの場合はリモート・フレーム(送信要求)であることを表す。制御フィールドには、次のデータフィールド内で何バイトが通信データで送信されるかを示す情報が格納される。データフィールドには、通信データが格納される(0〜8バイト)。CRCフィールドには、エラーチェック用の符号が格納される。ACKフィールドには、受信したECU11が通信データを受信したことを伝える領域で、CRCチェックでエラーが検出されたことを伝える情報が格納される。EOF(End Of Frame)にはフレームの終了を表すビット列が格納される。
〔ゲートウェイ装置100〕
ゲートウェイ装置100は、車載ネットワーク200を複数の車載LAN12に分割することによって、通信データの通信量がもたらす負荷を緩和する。ゲートウェイ装置100は、CPU、RAM、ROM、フラッシュメモリやハードディスク装置などの不揮発メモリ及び通信部等を備えたコンピュータである。なお、各ECU11もコンピュータとして構成されている。
図2は、ゲートウェイ装置100の機能ブロック図の一例を示す。各機能ブロックは、CPUがROMに記憶されたプログラムを実行するか又はASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のハードウェアにより実装されている。
ゲートウェイ装置100は車載LAN12A〜12C毎に、受信した通信データを一時記憶する受信バッファ21A〜21Cを有し、送信する通信データを一時記憶する送信バッファ22A〜22Cを備える。
ゲートウェイ装置100は後述する手順でポリシー情報を生成し、それぞれの受信バッファ21A〜21Cに通信データがある場合、データ配信部23はポリシー情報を参照して選択配信する通信データが記憶されていか否かを判定し、選択配信する必要のない通信データは削除する。選択配信する必要のある通信データが記憶されている場合、ゲートウェイ装置100は所定の中継処理を施した後、ポリシー情報に定められた車載LAN12A〜12Cに接続された送信バッファ22A〜22Cにその通信データを格納する。
データID要求部27は、車載LAN12A〜12Cに接続されたECU11の全てに、必要とする通信データのデータIDをゲートウェイ装置100に送信するよう要求する。必要とする通信データとは、各ECU11がそれぞれの機能を実現するために必要なセンサ検出信号や車両の状態を示す情報である。データIDは各ECU11に同報的(一度に全てのECU11にデータIDを要求)に要求してもよいし、車載LAN12毎又は各ECU11毎にデータIDを要求してもよい。ゲートウェイ装置100は、各ECU11からデータID及びECU11を識別するECU番号を受信する。
図3(a)は各ECU11A〜11Cが送信するデータIDを示す。図3(a)に示すように、ECU11AはデータID「B1」「C1」「Y2」を必要としているので、データID「B1」「C1」「Y2」をゲートウェイ装置100に送信する。ECU11BはデータID「A2」「Y1」を必要としているので、データID「A2」「Y1」をゲートウェイ装置100に送信する。ECU11Cは他のECU11(図ではECU11A及び11B)から送信される通信データを必要としないので、通信データを必要としない旨を示す通信データを送信する。通信データを必要としない場合でもゲートウェイ装置100に応答することで、ゲートウェイ装置100は各車載LAN12に接続された全てのECU11を検出できる。また、通信エラーにより応答がないECU11があることを検出した場合、再度、データIDを要求することが可能となる。
図2に戻り、送信先情報生成部26は、データID要求部27が各ECU11から受信したデータIDに基づき送信先情報29を生成する。したがって、送信先情報29は、ECU11毎に通信データの宛先を登録した情報となる。
図3(b)は送信先情報29の一例を示す図である。ECU番号に対応づけてデータIDが記憶されている。送信先情報生成部26は送信先情報29を不揮発メモリに記憶する。また、ゲートウェイ装置100は、データID又はECU番号をどの車載LAN12から受信したか(例えば、どの受信バッファ21A〜21Cで受信したか)を検出しているので、ECU11が接続されている車載LAN12を識別可能である。このため、図3(b)に示すように、送信先情報29には各ECU11が接続されている車載LAN12が登録される。
なお、各ECU11がその車載LAN12に接続されているかは、ゲートウェイ装置100が予め検出している場合があるので、この場合はデータID又はECU番号の受信からECU11が接続された車載LAN12を検出しなくてもよい。
また、ゲートウェイ装置100は、送信元情報28を予め記憶している。図4(a)は送信元情報28の一例を示す。送信元情報28は各ECU11が車載LAN12に送信する通信データのデータIDである。各ECU11の機能は固定的であり、また、販売店でECU11が装着される場合でも販売店で装着され得るECU11の機能は固定的であるため、ゲートウェイ装置100にとって各ECU11が送信する通信データも既知となる。
例えば図4(a)ではECU11AはデータID「A1」「A2」「A3」の通信データを送信し、ECU11BはデータID「B1」「B2」「C1」の通信データを送信し、ECU11CはデータID「Y1」「Y2」の通信データを送信する、ことが予め送信元情報28に登録されている。
図2に戻り、ポリシー情報生成部25は、送信先情報29及び送信元情報28を突合してポリシー情報を生成する。例えば、車載LAN12Aに接続されたECU11Aが必要とする通信データ(データID「B1」「C1」「Y2」)のうち、データID「B1」「C1」の通信データは車載LAN12B(ECU11B)から送信されるので、車載LAN12Bから車載LAN12Aに選択配信する通信データを、データID「B1」「C1」に決定する。また、データID「Y2」の通信データは車載LAN12C(ECU11C)から送信されるので、車載LAN12Cから車載LAN12Aに選択配信する通信データを、データID「Y2」に決定する。
同様に、車載LAN12Bに接続されたECU11Bが必要とする通信データ(データID「A2」「Y1」)のうち、データID「A2」の通信データは車載LAN12A(ECU11A)から送信されるので、車載LAN12Aから車載LAN12Bに選択配信する通信データを、データID「A2」に決定する。また、データID「Y1」の通信データは車載LAN12C(ECU11C)から送信されるので、車載LAN12Cから車載LAN12Bに選択配信する通信データを、データID「Y1」に決定する。
図4(b)は、ポリシー情報生成部25が生成したポリシー情報の一例を示す。図4(b)には、一方の車載LAN12から他方の車載LAN12に選択配信する通信データを記憶している。したがって、データ配信部23はポリシー情報記憶部24に記憶されたポリシー情報に基づき、車載LAN12Aから車載LAN12B及び車載LAN12Cの少なくとも一方、車載LAN12Bから車載LAN12A又は車載LAN12Cの少なくとも一方、車載LAN12Cから車載LAN12A及び車載LAN12Bの少なくとも一方、に通信データを選択配信することができる。
〔ECU11〕
各ECU11は、CPUが各プログラムを実行するか又は所定のハードウェアにより実現されるデータID送信部31を有し、データID要求部27によるデータIDの要求に対し、必要とするデータIDをゲートウェイ装置100に送信する。
ECU11は、例えば、エンジンECU、ブレーキECU、ハイブリッドECU、ボディECU、メータECU等であり、図1では3つとしたが4以上であってもよい。また、車載LAN12も3つとしたが、2つ又は4以上であってもよい。通信データは、例えば、エンジン回転数、吸入空気量、モータトルク、車輪速、減速度、マスタシリンダ圧等である。
〔ゲートウェイ装置100の動作手順〕
ゲートウェイ装置100の動作手順について図5の車載ネットワーク200及び図6のシーケンス図に基づき説明する。なお図5において図1と同一構成部分には同一の符号を付しその説明は省略する。図5では、車載LAN12Aに外部端末110が接続されている。外部端末110は、例えば運転席近くに設けられたコネクタにケーブルを介して接続され、ECU間の通信と同様にCANプロトコルに基づき通信データを送受信する。
ポリシー情報は車両がユーザに譲渡されるまでに生成されればよいが、一般に車両は譲渡前に工場で出荷検査されるため、出荷検査の工程にてポリシー情報を生成すれば工程の増加によるコスト増を回避できる。出荷検査では外部端末110により各ECU11と通信して診断情報等を取得するので、この外部端末110からゲートウェイ装置100にポリシー情報の生成を要求する(S100)。
外部端末110からポリシー情報の生成要求を受信すると、ゲートウェイ装置100のデータID要求部27は各ECU11に必要とする通信データのデータIDを送信するよう要求する(S110)。各ECU11のデータID送信部31は、必要とするデータIDと自身のECU番号とをゲートウェイ装置100に送信する(S200)。各ECU11は原則的に1回、データIDをゲートウェイ装置100に送信すればよい。各ECU11がいっせいに送信しようとしてもデータIDに基づき車載LAN12へのアクセスは調停されるので、データIDがゲートウェイ装置100に到着しない状況が発生する可能性は低い。
送信先情報生成部26は、データID、ECU番号、及び、各ECU11が接続された車載LAN12の識別情報から、図3(b)のような送信先情報29を生成する(S120)。送信先情報生成部26は、全てのECU11からデータID及びECU番号を受信したか否かを判定し、受信していないECU11がある場合は、データID要求部27が再度そのECU11にデータIDの送信を要求する。かかる手順によりポリシー情報からECU11が欠落することを防止できる。
そして、ポリシー情報生成部25は、送信先情報29及び予め記憶した送信元情報28を突合してポリシー情報を生成する(S130)。なお、譲渡後に新たにECU11が搭載された場合、図6と同様の処理を実行してポリシー情報を再生成すればよい。ECU11を搭載するのは正規の販売店又は販売店と一体の提携工場であるので、外部端末110を用いた同様の手順でポリシー情報を再生成することができる。
以上のようにして、ゲートウェイ装置100車両毎に車載装置の組み合わせに応じて最適化されたポリシー情報を生成できる。ポリシー情報が最適化されることで、ゲートウェイ装置100は、必要とするECU11には漏れなく通信データを配信でき、かつ、必要な通信データしか選択配信しないので処理負荷が低減され選択配信する通信データの遅延を最小限に抑制することができる。
車載ネットワークの概略構成図の一例である。 ゲートウェイ装置の機能ブロック図の一例である。 各ECU11A〜11Cが送信するデータIDの一例を示す。 送信元情報、ポリシー情報の一例を示す図である。 車載ネットワークの概略構成部の一例である。 ゲートウェイ装置の動作手順を示すシーケンス図の一例である。
符号の説明
11、11A〜11C ECU
12、12A〜12C 車載LAN
23 データ配信部
24 ポリシー情報記憶部
25 ポリシー情報生成部
100 ゲートウェイ装置
110 外部端末
200 車載ネットワーク



Claims (5)

  1. データの配信先が登録されたポリシー情報に基づき、受信した前記データを複数のネットワークに選択配信する車両用通信制御装置において、
    前記端末が送信する前記データのデータ識別情報を端末毎に登録した送信元情報を記憶する送信元情報記憶手段と、
    ネットワークに接続された端末に、該端末が必要とする前記データの前記データ識別情報を送信するよう要求する識別情報要求送信手段と、
    前記端末の応答により取得した各端末が接続された前記ネットワークのネットワーク識別情報に基づき、前記端末から受信した前記データ識別情報と、前記送信元情報に記憶された前記データ識別情報を突合して、前記ポリシー情報を生成するポリシー情報生成手段と、
    を有することを特徴とする車両用通信制御装置。
  2. データの配信先が登録されたポリシー情報に基づき、受信した前記データを複数のネットワークに選択配信する車両用通信制御装置において、
    接続されたネットワークが予め既知の各端末から受信した、必要とする前記データのデータ識別情報と、予め記憶している前記端末が送信する前記データの前記データ識別情報と、を突合して、前記ポリシー情報を生成するポリシー情報生成手段、
    を有することを特徴とする車両用通信制御装置。
  3. 前記ポリシー情報生成手段は、前記ポリシー情報に、
    端末Aから受信した前記データ識別情報のデータAが、前記送信元情報に登録された前記データAを送信する端末Bから送信されるよう、端末Bが接続されたネットワークBの前記データAの配信先を、端末Aが接続されたネットワークAに登録する、
    ことを特徴とする請求項1記載の車両用通信制御装置。
  4. データの配信先が登録されたポリシー情報に基づき、受信した前記データを複数のネットワークに選択配信する車両用通信制御装置と、ネットワークに接続された端末とを有する車載ネットワークにおいて、
    前記車両用通信制御装置は、
    前記端末が送信する前記データのデータ識別情報を端末毎に登録した送信元情報を記憶する送信元情報記憶手段と、
    ネットワークに接続された端末に、該端末が必要とする前記データの前記データ識別情報を送信するよう要求する識別情報要求送信手段と、
    前記端末の応答により取得した前記端末が接続された前記ネットワークのネットワーク識別情報に基づき、前記端末から受信した前記データ識別情報と、前記送信元情報に記憶された前記データ識別情報を突合して、前記ポリシー情報を生成するポリシー情報生成手段と、を有し、
    前記端末は、
    前記車両用通信制御装置からの要求に応答して、処理に必要な前記データの前記データ識別情報を送信する識別情報送信手段を有する、
    ことを特徴とする車載ネットワーク。
  5. データの配信先が登録されたポリシー情報に基づき、受信した前記データを複数のネットワークに選択配信する車両用通信制御装置のポリシー情報生成方法において、
    識別情報要求送信手段が、ネットワークに接続された端末に、該端末が必要とする前記データのデータ識別情報を送信するよう要求するステップと、
    ポリシー情報生成手段が、前記端末の応答により取得した前記端末が接続された前記ネットワークのネットワーク識別情報に基づき、前記端末から受信した前記データ識別情報と、予め送信元情報記憶手段に記憶された各端末が送信するデータの前記データ識別情報とを突合して、前記ポリシー情報を生成するステップと、
    を有することを特徴とするポリシー情報生成方法。

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