JP2017108247A - 通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】ゲートウェイが保持する既存のルーティングテーブルに基づいて、変更前のイーサネットＥＣＵへ向けたメッセージを変更後のイーサネットＥＣＵへ中継することができる通信システムを提供する。【解決手段】ゲートウェイの制御部は、ルーティングテーブルを参照して、ＣＡＮメッセージの中継先となるイーサネットＥＣＵの有無を判断し、存在すれば中継先となるイーサネットＥＣＵに割り当てられたＭＡＣアドレスの分類情報を決定する。そして、制御部は、スイッチ接続リストの中に、決定した分類情報と同じ分類情報を特定領域に含むＭＡＣアドレスが存在するか否かを判断する。存在する場合、制御部は、分類情報が同じＭＡＣアドレスを新たな中継先に設定して、ＣＡＮメッセージから変換したイーサネットメッセージを送信する。【選択図】図６

Description

本発明は、複数の電子制御装置が複数のネットワークを介してゲートウェイに接続された通信システムに関する。

ＣＡＮ（Controller Area Network）やイーサネット（登録商標）ネットワークなどに接続された複数の電子制御装置（Electronic Control Unit；以下「ＥＣＵ」という）が、ゲートウェイ（ＧＷ）を介して相互に接続された通信システムが、例えば特許文献１や特許文献２に開示されている。

このような従来の通信システムにおいて、例えばＣＡＮからイーサネットネットワークへメッセージが中継される場合、一般的には、ゲートウェイが、ＡＲＰ（Address Resolution Protocol）機能を用いて、中継すべきメッセージが生じるごとに中継先（宛先）となるイーサネットＥＣＵのＭＡＣ（Media Access Control）アドレスを動的に取得する。そして、ゲートウェイが、取得したＭＡＣアドレスを持つイーサネットＥＣＵへメッセージを送信することを行う。

特開２０１４−１５４９２０号公報 特開２００８−０９９０１４号公報

イーサネットネットワークでは、ソフトウエア機能を縮小させるために、ＡＲＰ機能を実装しないことも考えられる。ＡＲＰ機能を使用せずにＣＡＮからイーサネットネットワークへメッセージを中継する場合、ゲートウェイは、メッセージ送信元のＣＡＮ＿ＩＤとメッセージ送信先のＭＡＣアドレスとを紐付けた経路情報（以下「ルーティングテーブル」という）を、保持しておく必要がある。

ＭＡＣアドレスは、ＥＣＵごとに固有に割り振られる物理的なアドレスであるため、同じグループ（種類）のＥＣＵであってもそれぞれＭＡＣアドレスが異なる。例えば、同じグループ（種類）のブレーキＥＣＵが変更（部品交換）されるような場合、変更後の新ブレーキＥＣＵのＭＡＣアドレスは、変更前の旧ブレーキＥＣＵのＭＡＣアドレスとは異なる。よって、このような変更が生じた場合、ゲートウェイが保持している既存のルーティングテーブルに記載されたブレーキＥＣＵのＭＡＣアドレスが、実際に接続されているブレーキＥＣＵのＭＡＣアドレスと異なってしまう。

このように、ネットワークの状況変化に応じて内容が更新されない静的なルーティングテーブルを用いた通信手法では、ＣＡＮ＿ＩＤと変更後のイーサネットＥＣＵとの紐付けが行われない。このため、ゲートウェイは、既存のルーティングテーブルに基づいて、変更後のイーサネットＥＣＵへメッセージ中継を行うことができない。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、イーサネットＥＣＵが同じグループ（種類）の別のイーサネットＥＣＵに変更された場合でも、ゲートウェイが保持する既存のルーティングテーブルに基づいて、変更前のイーサネットＥＣＵへ向けたメッセージを変更後のイーサネットＥＣＵへ中継することができる、通信システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、少なくともイーサネットネットワークを含む複数のネットワークと、複数のネットワーク間でメッセージを中継するゲートウェイが接続された通信システムであって、イーサネットネットワークに接続された各イーサネットＥＣＵには、そのＥＣＵを所定のグループに分類するための分類情報を特定領域に含むＭＡＣアドレスが、それぞれ割り当てられており、ゲートウェイは、イーサネット以外のネットワークから送信されるメッセージの識別情報と、メッセージの中継先であるイーサネットＥＣＵに割り当てられたＭＡＣアドレスの分類情報とを、紐付けて記憶するテーブルと、イーサネットネットワークに接続されているイーサネットＥＣＵのＭＡＣアドレスを記述したリストと、メッセージを受信すると、テーブルに基づいてメッセージの中継先となるイーサネットＥＣＵに割り当てられたＭＡＣアドレスの分類情報を決定し、決定した分類情報を特定領域に含むＭＡＣアドレスがリストの中にあれば、そのＭＡＣアドレスを宛先に設定してメッセージを送出する制御部とを備える、ことを特徴とする。

この本発明の通信システムでは、同じグループ（種類）のイーサネットＥＣＵには、同じユニークな分類情報を割り当て、この分類情報をＭＡＣアドレスの特定領域に含める。ゲートウェイには、メッセージの識別情報とイーサネットＥＣＵに割り当てられたＭＡＣアドレスの分類情報とを紐付けたテーブルと、イーサネットネットワークに実際に接続されているイーサネットＥＣＵのＭＡＣアドレスのリストとを、予め記憶させている。

これにより、ゲートウェイは、テーブルに基づいて決定された、メッセージの中継先ＥＣＵに割り当てられたＭＡＣアドレスの分類情報と、同じ分類情報を特定領域に持つＭＡＣアドレスがリスト存在すれば、同じ分類情報を特定領域に持つＭＡＣアドレスを新たな中継先（宛先）に設定してメッセージを送信する。つまり、ＭＡＣアドレス全体として相違しているが分類情報が同じであるＭＡＣアドレスを持つイーサネットＥＣＵであれば、同じ機能を有するＥＣＵであると判断してイーサネットメッセージを送信する。よって、ゲートウェイは、既存のテーブルに基づいて、メッセージを変更後のイーサネットＥＣＵへ中継することができる。

以上述べたように、本発明の通信システムによれば、イーサネットＥＣＵが同じグループ（種類）の別のイーサネットＥＣＵに変更された場合でも、ゲートウェイが保持する既存のルーティングテーブルに基づいて、変更前のイーサネットＥＣＵへ向けたメッセージを変更後のイーサネットＥＣＵへ中継することができる。

本発明の一実施形態に係る通信システムの構成例を示す図 ゲートウェイの記憶部が保持するルーティングテーブル（第１の情報）の一例を説明する図 ゲートウェイの記憶部が保持するルーティングテーブル（第２の情報）の一例を説明する図 分類情報を特定領域に含んだ形式のＭＡＣアドレスの一例を説明する図 ゲートウェイの記憶部が保持するスイッチ接続リストの一例を説明する図 ゲートウェイの制御部が実行する処理の手順を示すフローチャート

［概要］
本発明の通信システムでは、ＥＣＵを所定のグループ（種類）に分類するために各グループ（種類）にユニークに割り当てられた分類情報を用いて、ＣＡＮメッセージを中継するイーサネットＥＣＵを決定する。これにより、分類情報が同じイーサネットＥＣＵが部品交換されてＭＡＣアドレスが変わっても、ＭＡＣアドレス内に含まれる分類情報の一致を判断してメッセージを送信する。よって、ＥＣＵが変更された場合でも、既存のルーティングテーブルに基づいて変更後のイーサネットＥＣＵへメッセージを中継することができる。

以下、本発明が提供する通信システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。

［通信システムの構成例］
図１は、本発明の一実施形態に係る通信システム１の構成例を示す図である。図１に例示した通信システム１は、ゲートウェイ（ＧＷ）１０と、複数のイーサネットＥＣＵ（ＥＣＵ＿Ａ、ＥＣＵ＿Ｂ、ＥＣＵ＿Ｃ）２１、２２、および２３と、ＣＡＮ−ＥＣＵ（ＥＣＵ＿Ｘ）３１とを、備えている。

ゲートウェイ１０、複数のイーサネットＥＣＵ２１、２２、２３、およびＣＡＮ−ＥＣＵ３１は、典型的には中央演算処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）、メモリ、および入出力インタフェースを含んで構成され、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵが読み出して解釈実行することにより、以下に説明する様々な機能を実現する。

複数のイーサネットＥＣＵ２１、２２、および２３は、イーサネット通信プロトコルに従ってメッセージの送受信を行うイーサネットネットワーク２０を介して、ゲートウェイ１０にそれぞれ接続されている。ＣＡＮ−ＥＣＵ３１は、ＣＡＮ通信プロトコルに従ってメッセージの送受信を行うＣＡＮ３０を介して、ゲートウェイ１０に接続されている。

ゲートウェイ１０は、例えばマルチプロトコルゲートウェイであり、通信プロトコルが異なるネットワークに接続されるＥＣＵ間のメッセージの中継および変換などを行う機器である。このゲートウェイ１０は、イーサネットスイッチ１１と、記憶部１２と、制御部１３とを含んでいる。

イーサネットスイッチ１１は、ゲートウェイ１０を複数のイーサネットＥＣＵ２１、２２、および２３に接続するスイッチ機能を有したネットワーク機器である。イーサネットスイッチ１１が有する複数の通信ポートには、イーサネットネットワーク２０がそれぞれ接続されている。このイーサネットスイッチ１１は、メッセージの中継先（宛先）として設定されたＭＡＣアドレスを認識し、認識したＭＡＣアドレスを有するイーサネットＥＣＵが接続されている通信ポートにだけ、メッセージを送信する（スイッチ機能）。

記憶部１２には、ＣＡＮ３０に送出されるＣＡＮメッセージのＣＡＮ＿ＩＤと、イーサネットネットワーク２０に接続された当該ＣＡＮメッセージの中継先（宛先）となるイーサネットＥＣＵとの紐付けを行うためのルーティングテーブルが、記憶されている。このルーティングテーブルは、例えば図２および図３に示す対応テーブルの形式で記憶された複数の情報（第１、第２）から構成されている。

第１の情報は、図２に示す対応テーブルのように、ＣＡＮ３０から送出されたＣＡＮメッセージのＣＡＮ＿ＩＤを、そのＣＡＮメッセージの中継先（宛先）となるイーサネットＥＣＵと紐付けた情報である。例えば、図２の例では、ＣＡＮ＿ＩＤが「001」であるＣＡＮメッセージの中継先（宛先）がＥＣＵ＿Ａであり、ＣＡＮ＿ＩＤが「002」であるＣＡＮメッセージの中継先（宛先）がＥＣＵ＿Ｂであることを示している。また、ＣＡＮ＿ＩＤが「003」であるＣＡＮメッセージの中継先（宛先）が、存在しないことを示している。この第１の情報は、ゲートウェイ１０がこれまでに実行した中継処理の結果を蓄積した情報であってもよいし、予めゲートウェイ１０に付与された情報であってもよい。

第２の情報は、図３に示す対応テーブルのように、イーサネットネットワーク２０に接続されたイーサネットＥＣＵを、そのイーサネットＥＣＵに対してユニークに割り当てられた所定形式のＭＡＣアドレスと紐付けた情報である。この所定形式のＭＡＣアドレスとは、イーサネットＥＣＵが有する機能に基づいて定まる所定のグループ（種類）に分類するための分類情報を、ＭＡＣアドレス内の特定領域に含めた形式である。この分類情報は、例えば図４に示すように、ＭＡＣアドレスにおける機器ベンダー管理領域（２４ビット）中の一部（数ビット）の領域を使用して書き込まれる。

分類情報とは、例えばイーサネットＥＣＵが有する機能を複数のグループ（種類）に区分し、区分されたグループ（種類）ごとにそのグループ（種類）を一意に特定できるように割り当てた情報である。従って、分類情報を判断するだけで、どのような機能を有したＥＣＵかを判断することが可能となる。そして、この分類情報を特定領域に含んだ新たな形式のＭＡＣアドレス（図４）を用いることで、例えば同じグループ（種類）のＥＣＵが変更された場合には、変更前後においてＥＣＵのＭＡＣアドレスが全体として異なっていても、ＭＡＣアドレスの特定領域に含まれる分類情報が同じであれば、変更前後の２つのＥＣＵが同じ機能を有するＥＣＵであることを判断できる。

例えば、図３の例では、ＥＣＵ＿Ａには、分類情報「０Ａ」を特定領域に含むＭＡＣアドレス「xx:xx:xx:0A:xx:xx」が、ＥＣＵ＿Ｂには、分類情報「０Ｂ」を特定領域に含むＭＡＣアドレス「xx:xx:xx:0B:xx:xx」が、ＥＣＵ＿Ｃには、分類情報「０Ｃ」を特定領域に含むＭＡＣアドレス「xx:xx:xx:0C:xx:xx」が、それぞれ割り当てられていることを示している。なお、図３におけるＭＡＣアドレス中の特定領域以外の「ｘ」は、任意の値を取ることを示している。

上記第１の情報および第２の情報は、すなわち、ＣＡＮ３０から送出されたＣＡＮメッセージのＣＡＮ＿ＩＤ（識別情報）と、ＣＡＮメッセージの中継先（宛先）であるイーサネットＥＣＵに割り当てられたＭＡＣアドレスの形式、つまり分類情報とを、直接紐付けた１つの情報となる。この情報では、例えばＣＡＮ＿ＩＤ「001」から、分類情報「０Ａ」を特定領域に含むＭＡＣアドレスを持つＥＣＵが、ＣＡＮメッセージの中継先（宛先）のイーサネットＥＣＵであることが把握できる。

また、記憶部１２には、図５に示すように、イーサネットスイッチ１１の各通信ポートに接続されているイーサネットＥＣＵのＭＡＣアドレスのリスト（以下「スイッチ接続リスト」という）が、記憶されている。例えば、図５の例では、送信ポート［１］にＭＡＣアドレス「11:11:11:0A:11:11」のイーサネットＥＣＵが、送信ポート［２］にＭＡＣアドレス「22:22:22:0B:22:22」のイーサネットＥＣＵが、送信ポート［３］にＭＡＣアドレス「33:33:33:0C:33:33」のイーサネットＥＣＵが、それぞれ接続されていることを示している。このスイッチ接続リストは、所定のタイミングでイーサネットスイッチ１１から記憶部１２へ格納される。

上述した構成による本実施形態に係る通信システム１では、ゲートウェイ１０の制御部１３が、ルーティングテーブル（第１の情報および第２の情報）と、スイッチ接続リストとを用いて、後述する特徴的なメッセージ中継処理を実行することで、有用な効果を奏することができる。

［通信システムで実行されるメッセージ中継処理］
図６を参照して、本発明の一実施形態に係る通信システム１におけるメッセージ中継処理を説明する。図６は、ゲートウェイ１０の制御部１３が実行する処理の手順を示すフローチャートである。

図６に示す処理は、ゲートウェイ１０がＣＡＮ３０からＣＡＮメッセージを受信すると開始される。ＣＡＮメッセージを受信すると、ゲートウェイ１０の制御部１３は、ＣＡＮメッセージのＣＡＮ＿ＩＤを検索キーとしてルーティングテーブル（第１の情報）を参照し、当該ＣＡＮメッセージの中継先（宛先）となるイーサネットＥＣＵが存在するか否かを判断する（ステップＳ６１）。

上記ステップＳ６１において、ＣＡＮメッセージの中継先（宛先）となるイーサネットＥＣＵが存在しないと判断した場合（ステップＳ６１、Ｎｏ）、ゲートウェイ１０の制御部１３は、当該ＣＡＮメッセージを破棄してメッセージ中継処理を終了する。一方、上記ステップＳ６１において、ＣＡＮメッセージの中継先（宛先）となるイーサネットＥＣＵが存在すると判断した場合（ステップＳ６１、Ｙｅｓ）、ゲートウェイ１０の制御部１３は、当該中継先（宛先）が存在したイーサネットＥＣＵを検索キーとしてルーティングテーブル（第２の情報）を参照し、当該中継先（宛先）が存在したイーサネットＥＣＵに割り当てられたＭＡＣアドレスの形式を決定する（ステップＳ６２）。換言すれば、このステップＳ６２では、中継先（宛先）が存在したイーサネットＥＣＵに割り当てられたＭＡＣアドレスの分類情報が決定されることになる。

上記ステップＳ６２において、ＣＡＮメッセージの中継先（宛先）となるイーサネットＥＣＵのＭＡＣアドレスの形式が決定すると、ゲートウェイ１０の制御部１３は、スイッチ接続リストの中に、上記決定したＭＡＣアドレスの形式と同じ形式のＭＡＣアドレスがあるか否かを判断する（ステップＳ６３）。すなわち、このステップＳ６３では、ＣＡＮメッセージの中継先（宛先）となるイーサネットＥＣＵに割り当てられたＭＡＣアドレスの分類情報と同じ分類情報を特定領域に含むＭＡＣアドレスが、スイッチ接続リストの中に存在するか否かが判断される。

上記ステップＳ６３において、上記決定したＭＡＣアドレスの形式（分類情報）と同じ形式（分類情報）のＭＡＣアドレスがあると判断した場合（ステップＳ６３、Ｙｅｓ）、ゲートウェイ１０の制御部１３は、当該同じ形式（分類情報）のＭＡＣアドレスを新たな中継先（宛先）に設定して、ＣＡＮメッセージから変換したイーサネットメッセージを、イーサネットスイッチ１１を介して送信する（ステップＳ６４）。一方、上記ステップＳ６３において、上記決定したＭＡＣアドレスの形式（分類情報）と同じ形式（分類情報）のＭＡＣアドレスがないと判断した場合（ステップＳ６３、Ｎｏ）、ゲートウェイ１０の制御部１３は、当該ＣＡＮメッセージを破棄してメッセージ中継処理を終了する。

［実施の形態の作用・効果］
以上のように、本発明の一実施形態に係る通信システム１によれば、同じグループ（種類）のイーサネットＥＣＵには、同じユニークな分類情報を割り当て、この分類情報をＭＡＣアドレスの特定領域に含めた形式のＭＡＣアドレスを割り当てる。ゲートウェイ１０は、ＣＡＮメッセージのＣＡＮ＿ＩＤと、イーサネットＥＣＵに割り当てられたＭＡＣアドレスの形式、つまりＭＡＣアドレスの分類情報とを、紐付けた情報（ルーティングテーブル）と、イーサネットスイッチ１１の通信ポートに実際に接続されているイーサネットＥＣＵのＭＡＣアドレスのリスト（スイッチ接続リスト）とを、予め記憶している。

ＣＡＮからメッセージを受信した場合、ゲートウェイ１０は、ルーティングテーブルに基づいて決定された、メッセージの中継先ＥＣＵに割り当てられたＭＡＣアドレスの形式と、同じ形式のＭＡＣアドレス（を持つイーサネットＥＣＵ）がスイッチ接続リスト存在すれば、同じ形式のＭＡＣアドレスを新たな中継先（宛先）に設定してメッセージを送信する。つまり、ゲートウェイ１０は、ルーティングテーブルに基づいて決定された、メッセージの中継先ＥＣＵに割り当てられたＭＡＣアドレスの分類情報と、同じ分類情報を特定領域に持つＭＡＣアドレス（を持つイーサネットＥＣＵ）がスイッチ接続リスト存在すれば、この同じ分類情報を特定領域に持つＭＡＣアドレスを新たな中継先（宛先）に設定してメッセージを送信する。

このように、ＭＡＣアドレス全体として相違しているが分類情報が同じであるＭＡＣアドレスを持つイーサネットＥＣＵであれば、同じ機能を有するＥＣＵであると判断してイーサネットメッセージを送信する。よって、イーサネットネットワークに接続されたイーサネットＥＣＵが同じグループ（種類）の別のイーサネットＥＣＵに変更された場合でも、ゲートウェイ１０が、既存のルーティングテーブルに基づいて、変更前のイーサネットＥＣＵへ向けたメッセージを変更後のイーサネットＥＣＵへ中継することができる。

また、ＣＡＮメッセージの中継先（宛先）をイーサネットＥＣＵの分類情報で指定できるため、ゲートウェイ１０におけるルーティングテーブルの管理が容易になる。

本発明は、複数の電子制御装置が複数のネットワークを介してゲートウェイに接続された通信システムに利用可能であり、イーサネットネットワーク以外の電子制御装置からイーサネットネットワークの電子制御装置へメッセージを送信したい場合に有用である。

１ 通信システム
１０ ゲートウェイ（ＧＷ）
１１ イーサネットスイッチ
１２ 記憶部
１３ 制御部
２０ イーサネットネットワーク
２１、２２、２３ イーサネットＥＣＵ
３０ ＣＡＮ
３１ ＣＡＮ−ＥＣＵ

Claims (1)

1. 少なくともイーサネットネットワークを含む複数のネットワークと、当該複数のネットワーク間でメッセージを中継するゲートウェイが接続された通信システムであって、
   前記イーサネットネットワークに接続された各イーサネットＥＣＵには、当該ＥＣＵを所定のグループに分類するための分類情報を特定領域に含むＭＡＣアドレスが、それぞれ割り当てられており、
   前記ゲートウェイは、
   イーサネット以外のネットワークから送信されるメッセージの識別情報と、当該メッセージの中継先である前記イーサネットＥＣＵに割り当てられたＭＡＣアドレスの前記分類情報とを、紐付けたテーブル、および前記イーサネットネットワークに接続されている前記イーサネットＥＣＵのＭＡＣアドレスを記述したリストを、記憶する記憶部と、
   前記メッセージを受信すると、前記テーブルに基づいて当該メッセージの中継先となるイーサネットＥＣＵに割り当てられたＭＡＣアドレスの前記分類情報を決定し、当該決定した分類情報を特定領域に含むＭＡＣアドレスが前記リストの中にあれば、当該ＭＡＣアドレスを宛先に設定して当該メッセージを送出する制御部とを備える、
   通信システム。

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