JP2016146598A - 車載通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車載通信ネットワークにおける車載通信装置の通信方式を適切かつ高速にて設定する。
【解決手段】車載通信装置１１０は、他の車載通信装置１１０と接続される。通信設定部は、他の車載通信装置１１０の通信方式を問い合わせることにより自装置の通信方式を決定し、決定した通信方式を設定情報に記録する。通信実行部は、設定情報に記録されている通信方式にて、他の車載通信装置１１０との通信を実行する。通信設定部がオンのときには、通信設定部は自装置の通信方式を決定して設定情報として記録したあと、オフ設定される。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両に形成される通信システムにおいて、特に、車載通信装置が通信方式を選択する機能に関する。

近年の自動車は、センサやカメラなどの多数の情報収集機器（以下、「ノードユニット」とよぶ）を搭載して情報収集力を強化することにより、安全性・快適性・経済性を高めている。これにともない、ノードユニットを管理するＥＣＵ（Electronic Control Unit）などのプロセッサも車両に多数搭載されるようになってきている。ノードユニットは通信線を介してＥＣＵと接続され、近年では、車載ＬＡＮにもイーサネット（登録商標）の導入が検討されている。多数のノードユニットから、エンジン、ドア、ミラー、エアコンの制御状態や前方障害物までの距離などさまざまな情報が収集され、これらの情報は、自動車制御に使用され、一部は、インストルメントパネルによりドライバーにも通知される。
以下、ノードユニットやＥＣＵなど、車載通信システムを構成する通信装置のことをまとめて「車載通信装置」とよぶことにする。

車載通信装置Ａと車載通信装置Ｂが通信するためには、通信速度と通信方式（全二重／半二重）を一致させる必要がある。通信速度と通信方式を自動設定するための機能としてAuto-Negotiation機能（以下、「Ａ／Ｎ機能」と略記する）がIEEE802.3に定められている。車載通信装置Ａと車載通信装置ＢがどちらもＡ／Ｎ機能をオンにしている場合には、通信速度および通信方式をお互いに問い合わせることで自動的に一致させることができる（特許文献１参照）。

特開２０１０−２５２０３１号公報

Ａ／Ｎ機能は便利であるが、起動に数十ミリ秒から数百ミリ秒程度の時間がかかるため、リアルタイム性を厳しく要求する車載通信ネットワークには向いていない。Ａ／Ｎ機能を使わず、あらかじめ通信方式等を手動設定しておく方法もあるが、多くの車載通信装置にこのような設定を行うことは煩雑である。

更に、車載通信装置ＡがＡ／Ｎ機能をオン、車載通信装置ＢがＡ／Ｎ機能をオフにしているときには、車載通信装置Ａは車載通信装置Ｂの通信方式がわからないため、自らを半二重モードに設定する。もし、車載通信装置Ｂが全二重モードに設定されていた場合には、通信方式の不整合となり、通信効率が大きく低下してしまう。

本発明は、こうした状況に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、車載通信ネットワークにおける車載通信装置の通信方式を適切かつ高速にて設定することである。

本発明のある態様は、車載通信システムにおいて他の車載通信装置と接続される車載通信装置に関する。この装置は、他の車載通信装置の通信方式を問い合わせることにより自装置の通信方式を決定し、決定した通信方式を設定情報に記録する通信設定部と、設定情報に記録されている通信方式にて、他の車載通信装置との通信を実行する通信実行部と、を備える。
通信設定部がオンのときには、通信設定部は自装置の通信方式を決定して設定情報として記録したあと、オフ設定される。

通信設定部がオンのときには、他の車載通信装置とのネゴシエーションにより通信方式を適切に自動設定し、そのあとに通信設定部はオフされるため、以後はネゴシエーションを行わなくても設定情報にしたがって適切かつ高速に通信方式を決めることが可能となる。

本発明によれば、車載通信ネットワークにおける車載通信装置の通信方式を適切かつ高速にて設定しやすくなる。

車載通信システムのハードウェア構成図である。 ＥＣＵが通信開始する前の一般的な処理過程を示すフローチャートである。 本実施形態における通信前処理の処理過程を示すフローチャートである。 車載通信装置の交換にともなう通信前処理の処理過程を示す模式図である。

図１は、車載通信システム１００のハードウェア構成図である。
図１では、ＥＣＵ１０２ａ（車載通信装置）とＥＣＵ１０２ｂ（車載通信装置）が通信線１０８を介して接続されている。「車載通信装置」は、ＥＣＵのほか、センサ、カメラ、スイッチングハブなど、車載通信システム１００に搭載され、通信機能を有する装置であればよい。

ＥＣＵ１０２は、通信設定部１０４と通信実行部１０６を含む。通信設定部１０４は、Ａ／Ｎ機能を有する。通信設定部１０４は、通信相手と交渉することにより通信速度と通信方式（全二重／半二重）を選択し、これらを設定情報として不揮発性メモリに保存する。通信実行部１０６は、設定情報として記録されている通信速度と通信速度にて、通信処理を実行する。

図２は、ＥＣＵ１０２が通信開始する前の一般的な処理過程を示すフローチャートである。
本実施形態の処理方法を説明する前に、図２に関連し、典型的な通信開始前の処理（以下、「通信前処理」とよぶ）の処理過程について説明し、その問題点を明確にする。ここでは、Ａ／Ｎ機能をオン設定しているＥＣＵ１０２と、Ａ／Ｎ機能をオフ設定しているＥＣＵ１０２が混在している車載通信システム１００を想定している。

まず、ＥＣＵ１０２が起動されて通信前処理が開始されると、自装置のＡ／Ｎ機能がオンのときには（Ｓ１０のＹ）、通信設定部１０４はＡ／Ｎ処理を実行する（Ｓ１２）。具体的には、ＥＣＵ１０２はＦＬＰ（Fast Link Pulse）信号により自装置が対応可能な通信速度と通信方式の組み合わせを通信相手に送信する。相手のＥＣＵ１０２もＡ／Ｎ機能がオンの場合には（Ｓ１４のＹ）、通信相手からもＦＬＰ信号が送信されてくる。そして、お互いに対応できる最高速の通信速度を設定するとともに、通信方式も設定する（Ｓ１６）。双方が全二重対応可能であれば全二重通信方式となり、そうでなければ双方とも半二重通信方式となる（ケース１）。

一方、相手のＥＣＵ１０２のＡ／Ｎ機能がオフの場合には（Ｓ１４のＮ）、相手方からはＦＬＰ信号ではなくＩＤＬＥ信号が送られてくる。ＩＤＬＥ信号により相手の通信速度はわかるが、対応可能な通信方式はわからない。この場合には、半二重通信に設定し（Ｓ１８）、通信前処理を完了させる（ケース２）。
自装置のＡ／Ｎ機能がオフのときには（Ｓ１０のＮ）、設定情報に記録されている通信速度と通信方式がそのまま確定する（ケース３）。

以上の３つのケースについて検討する。
ケース１：
２つのＥＣＵ１０２は、Ａ／Ｎ機能により、通信速度と通信方式を一致させることができる。しかし、Ａ／Ｎ機能を実行するために数十ミリ秒以上の処理時間がかかる。
ケース２：
Ａ／Ｎ機能を実行するため、やはり時間がかかる。また、相手の通信方式がわからないため自動的に半二重設定となっているが、もし、相手の通信方式が全二重に設定されていた場合には通信方式の不整合（以下、「方式不整合」とよぶことにする）が生じる。方式不整合は通信効率を低下させるため好ましくない。
ケース３：
Ａ／Ｎ機能を実行しないため高速である。しかし、相手の通信方式がわからないため、やはり方式不整合を起こすリスクがある。

図３は、本実施形態における通信前処理の処理過程を示すフローチャートである。
本実施形態においては、ＥＣＵ１０２を新設・交換したときにはＡ／Ｎ機能により通信方式等を適切に設定して設定情報として記録しておき、それ以降に実行される通信前処理においてはこの設定情報をそのまま利用する。電源投入時やリセット時においてＡ／Ｎ機能を常に起動する必要がないので、通信前処理を高速実行できる。図３の点線で囲まれた部分は図２に示した従来の方法と同じであるため重複した説明は行わない。

ケース１，２において通信方式等を決定した場合で、新設・交換にともなう１回目（初回）のＡ／Ｎ処理であった場合で（Ｓ２０のＹ）、かつ、自装置が半二重設定となっている場合には（Ｓ２２のＹ）、ケース２の方式不整合が生じている可能性がある。ケース２で方式不整合が起こるのは、通信相手がＡ／Ｎ機能をオフにしている場合であるため、通信設定部１０４は、通信相手にＡ／Ｎ機能をオンにするように要求し、リンクをリセットする（Ｓ２４）。その上で、改めてＳ１２以降の処理を実行させる。通信相手はＡ／Ｎ機能をオンにされるため、Ｓ１２，Ｓ１４のＹ，Ｓ１６という順に処理が進み（再Ａ／Ｎ処理）、通信方式は適切に設定されることになる。
なお、Ａ／Ｎ処理を実行した結果、正しく半二重設定されることもあるが、この場合にも、再Ａ／Ｎ処理が実行されることになる。

上述の再Ａ／Ｎ処理を実行した場合か（Ｓ２０のＮ）、１回目のＡ／Ｎ機能が適切に実行されて自装置が全二重設定となっている場合には（Ｓ２２のＮ）、通信設定部１０４は通信速度および通信方式を設定情報に確定的に記録し（Ｓ２６）、Ａ／Ｎ機能をオフし（Ｓ２８）、通信前処理は終了する。

自装置のＡ／Ｎ機能がオフ、すなわち、ケース３の場合において、通信相手からＡ／Ｎ機能のオンを要求されなければ（Ｓ３０のＮ）、設定情報にしたがって通信を確立し（Ｓ３４のＹ）、通信前処理は終了する。通信確立に失敗した場合には（Ｓ３４のＮ）、処理はＳ３２に移行する。通信確立失敗のケースについては後に詳述する。一方、Ａ／Ｎ機能のオンを通信相手から要求された場合には（Ｓ３０のＹ）、Ａ／Ｎ機能をオンし（Ｓ３２）、処理はＳ１２に移行する。このときには、改めてＡ／Ｎ処理が実行される。

車両組立時においては、すべてのＥＣＵ１０２（車載通信装置）のＡ／Ｎ機能はオンにしておく。車載通信システム１００に搭載される車載通信装置は全二重対応可能であることが多いので、通常は、車両組立後の最初の電源投入時においては、ケース１からＳ２０のＹ、Ｓ２２のＮ、Ｓ２６を経て設定情報に通信方式等が確定記録され、Ａ／Ｎ機能はオフされる（初期設定処理）。

いったん設定情報に通信方式等を記録したあとは、いいかえれば、初期処理が完了したあとは、Ａ／Ｎ機能はオフなので、電源投入やリセットなどにより通信前処理を実行するときには、Ｓ１０、Ｓ３０のＮ、Ｓ３４のＹを経て通信が開始される。Ａ／Ｎ処理は実行されないため、通信前処理は高速である。

図４は、車載通信装置１１０の交換にともなう通信前処理の処理過程を示す模式図である。
まず、車載通信装置１１０Ａと車載通信装置１１０Ｂが通信線１０８を介して接続されているとする。車載通信装置１１０Ａ，１１０Ｂの通信方式はいずれも全二重であり、Ａ／Ｎ機能はどちらもオフであるとする。

ここで、車載通信装置１１０Ａを車載通信装置１１０Ｎに交換したとする。新規の車載通信装置１１０ＮはＡ／Ｎ機能をオンに初期設定されるため、車載通信装置１１０Ｎを設置して再起動すると、Ａ／Ｎ機能も起動し、車載通信装置１１０Ｎから車載通信装置１１０ＢにはＦＬＰ信号が送信される。ただし、車載通信装置１１０ＢはＡ／Ｎ機能がオフなのでこのＦＬＰ信号に対応した処理は行われない。既設の車載通信装置１１０ＢはＩＤＬＥ信号を送信するので、これにより新設の車載通信装置１１０Ｎは車載通信装置１１０Ｂの通信速度を知ることはできる。しかし、車載通信装置１１０Ｎは、車載通信装置１１０Ｂの通信方式がわからないので、半二重モードにいったん設定される（ケース２：図３のＳ１８、Ｓ２２のＹ参照）。

車載通信装置１１０Ｎは、最初のＡ／Ｎ処理の結果、半二重モードに設定されたため、車載通信装置１１０Ｂに対してＡ／Ｎ要求を送信し（図３のＳ２４参照）、これにより車載通信装置１１０ＢはＡ／Ｎ機能をオンされる。

こうして、車載通信装置１１０Ｎと車載通信装置１１０ＢはどちらもＡ／Ｎ機能がオンとなるため、改めてＡ／Ｎ処理を行い、通信方式を一致させることができる。Ａ／Ｎ処理が完了すると、車載通信装置１１０Ｎ、１１０ＢのＡ／Ｎ機能はともにオフとなる。

なお、新設の車載通信装置１１０ＮのＡ／Ｎ機能の初期設定はオンであるべきだが、オフであってもうまく機能する。新設の車載通信装置１１０Ｎは通信方式等を設定情報に記録できていないため、図３においてＳ１０のＮ、Ｓ３０のＮからＳ３４に至ったときに通信を確立できない。このため、処理はＳ３２に進み、結局、Ａ／Ｎ機能がオンに設定される。

以上、実施形態に基づいて、車載通信システム１００の通信前処理について説明した。本実施形態によれば、以前に実行したＡ／Ｎ処理により決定された通信方式等をそのまま踏襲することで、通信前処理を実行するごとに実行コストの大きなＡ／Ｎ処理を実行する必要がなくなる。また、車載通信装置１１０を交換したときにも既設の車載通信装置１１０と新設の車載通信装置１１０の間でＡ／Ｎ処理が実行され、設定後は、Ａ／Ｎ機能をオフするため、Ａ／Ｎ機能の利便性を活かしつつ、通信前処理の処理時間を抑制することに成功している。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本実施形態においては自動車などの車両における車載通信システム１００を対象として説明しているが、本実施形態に示した通信方式の適用可能範囲はこれに限られるものではない。特に、Ａ／Ｎ機能の起動に要する数十ミリ秒〜数百ミリ秒の時間を許容しがたい高速通信システムに対して有効である。

車載通信装置１１０は、自装置がオン設定のときで通信相手がオフ設定であることが推察される場合に、通信相手に対してＡ／Ｎ要求を送信する機能を備えてもよいし、Ａ／Ｎ要求を受信した場合には自装置のＡ／Ｎ機能をオン設定する機能を備えてもよい。

１００ 車載通信システム、 １０２ ＥＣＵ、 １０４ 通信設定部、 １０６ 通信実行部、 １０８ 通信線、 １１０ 車載通信装置。

Claims (1)

1. 車載通信システムにおいて、他の車載通信装置と接続され、
   前記他の車載通信装置の通信方式を問い合わせることにより自装置の通信方式を決定し、前記決定した通信方式を設定情報に記録する通信設定部と、
   前記設定情報に記録されている通信方式にて、前記他の車載通信装置との通信を実行する通信実行部と、を備え、
   前記通信設定部がオンのときには、前記通信設定部は自装置の通信方式を決定して前記設定情報として記録したあと、オフ設定されることを特徴とする車載通信装置。

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