JP2018107533A - 車載ネットワークシステム、中継装置 - Google Patents

車載ネットワークシステム、中継装置 Download PDF

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Abstract

【課題】中継装置の起動時に、中継装置に接続される複数のノードのうちの同一の機能に関連する動作を行うノード群の間での通信の中継をより早く開始させることが可能な車載ネットワークシステム等を提供する。
【解決手段】車両における所定の第１機能に関連する複数の第１ノードと、前記車両における前記第１機能と異なる第２機能に関連する第２ノードと、前記複数の第１ノード及び前記第２ノードの相互間の通信を中継する中継装置と、を含み、前記中継装置は、起動時に、前記第１ノードと前記第２ノードとの間の通信の中継よりも、前記複数の第１ノードの相互間の通信の中継を先に開始する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車載ネットワークシステム等に関する。
従来、複数のノード（ＥＣＵ）が中継装置（ゲートウェイ装置）を介して通信可能に接続される車載ネットワークが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１１−４２７６号公報
イーサネット（登録商標）プロトコルに基づく車載ネットワークでは、中継装置と各ノードが１対１で接続されるため、中継装置は、通信対象の２つのノードが属するネットワークが同一である場合も異なる場合も通信の中継を行う。
しかしながら、通常、中継装置は、起動完了後に、中継処理を開始する。そのため、例えば、車両のイグニッションオン時等の中継装置の起動時に、複数のノードのうちの車両における同一の機能に関連する動作を行うノード群の間での中継を行う機能が起動完了していても、全ての中継機能の起動が完了しないと、当該ノード群の間での中継が開始されない可能性がある。すると、当該ノード群の間での通信の中継開始の遅延により、当該機能の実行に影響が生じる可能性がある。
そこで、上記課題に鑑み、中継装置の起動時に、中継装置に接続される複数のノードのうちの同一の機能に関連する動作を行うノード群の間での通信の中継をより早く開始させることが可能な車載ネットワークシステム等を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一実施形態では、
車両における所定の第１機能に関連する複数の第１ノードと、
前記車両における前記第１機能と異なる第２機能に関連する第２ノードと、
前記複数の第１ノード及び前記第２ノードの相互間の通信を中継する中継装置と、を含み、
前記中継装置は、起動時に、前記第１ノードと前記第２ノードとの間の通信の中継よりも、前記複数の第１ノードの相互間の通信の中継を先に開始する、
車載ネットワークシステムが提供される。
本実施形態によれば、中継装置の起動時に、互いに異なる機能に対応する第１ノードと第２ノードとの間の通信の中継よりも、所定の第１機能に関連する複数の第１ノードの相互間の通信の中継が先に開始される。従って、中継装置の起動時に、他の中継機能（第１ノードと第２ノードとの間の中継機能）等の起動完了に依らず、車両における同一の機能（第１機能）を実現するノード群（複数の第１ノード）の相互間の通信をより早く開始させることができる。
また、上述の実施形態において、
前記複数の第１ノードは、第１のネットワークに属し、
前記第２ノードは、前記第１のネットワークと異なる第２のネットワークに属し、
前記中継装置は、同一のネットワーク内の通信の中継を行う第１中継部と、異なるネットワーク間の通信の中継を行う第２中継部とを備え、
前記第１中継部は、前記中継装置の起動時に、前記第２中継部による異なるネットワーク間の通信の中継が開始される前に、同一のネットワーク内の通信の中継を開始してもよい。
本実施形態によれば、第１中継部は、異なるネットワーク間の通信の中継を行う第２中継部の起動完了前であっても、先に、同一のネットワーク内の中継を開始させる。そのため、同一のネットワーク内に含まれる、車両における同一の機能を実現するノード群（複数の第１ノード）の相互間の通信をより早く開始させることができる。
また、上述の実施形態において、
前記第１中継部は、ハードウェアにより同一のネットワーク内の通信の中継を行い、
前記第２中継部は、ソフトウェアにより異なるネットワーク間の通信の中継を行ってもよい。
本実施形態によれば、第１中継部は、ハードウェアにより同一のネットワーク内の中継を行う構成であるため、ソフトウェアにより異なるネットワーク間の中継を行う第２中継部よりも、具体的に、その中継機能をより早く起動完了させることができる。
また、上述の実施形態において、
前記第２中継部は、前記第１中継部による同一のネットワーク内の通信の中継を行う機能を利用して、異なるネットワーク間の通信の中継を行い、
前記第１中継部は、前記第２中継部の起動状況に依らず、同一のネットワーク内の通信の中継を開始してもよい。
本実施形態によれば、第２中継部は、第１中継部による中継機能を利用するため、必然的に、第１中継部よりも起動完了が遅くなってしまう。これに対して、第１中継部は、第２中継部の起動状況に依らず、同一のネットワーク内の中継を開始させるため、このような場合であっても、同一のネットワーク内に含まれる、車両における同一の機能を実現するノード群（複数の第１ノード）の相互間の通信をより早く開始させることができる。
また、本発明の他の実施形態において、
複数のネットワークの何れかに属する複数のノードが接続され、前記複数のノードの相互間の通信を中継する中継装置であって、
同一のネットワーク内の通信を中継する第１中継部と、
異なるネットワーク間の通信を中継する第２中継部と、を備え、
前記第１中継部は、前記中継装置の起動時に、前記第２中継部による異なるネットワーク間の通信の中継が開始される前に、同一のネットワーク内の通信の中継を開始する、
中継装置が提供される。
本実施形態によれば、中継装置の起動時に、中継装置に接続される複数のノードのうちの同一の機能に関連する動作を行うノード群の間での通信の中継をより早く開始させることが可能な車載ネットワークシステム等を提供することができる。
車載ネットワークシステムの構成の一例を示すブロック図である。 中継装置の構成の一例を概略的に示す図である。 中継装置による処理の一例を概略的に示すフローチャートである。
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。
まず、図１を参照して、本実施形態に係る車載ネットワークシステム１の構成について説明をする。
図１は、車載ネットワークシステム１の構成の一例を概略的に示すブロック図である。車載ネットワークシステム１は、任意の車両に搭載され、中継装置１０と、中継装置１０を介してイーサネット（登録商標）プロトコルに基づき相互に通信可能な複数（本実施形態では、８つ）のノード２０を含む。
中継装置１０は、複数のノード２０の相互間の通信を中継する。中継装置１０は、後述の如く、複数（本実施形態では、５つ）のローカルネットワークＬＮ１〜ＬＮ５の何れかに属する態様でグループ分けされる複数のノード２０の相互間の通信を中継する。即ち、中継装置１０は、同一のローカルネットワーク（同一のドメイン）内の複数のノード２０の相互間の通信の中継を行うと共に、それぞれ異なるローカルネットワークに属する２つのノード２０同士の通信（異なるローカルネットワーク間（異なるドメイン間）の通信）の中継を行う。中継装置１０は、例えば、Ｌ３スイッチである。中継装置１０の構成の詳細は、後述する。
複数のノード２０は、それぞれが車両における異なる機能に関連する動作を行う５種類のノード２０（ダイアグツール２１、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２２、ＥＣＵ２３、ＤＣＭ２４、ＥＣＵ２５）を含み、ダイアグツール２１、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２２、ＥＣＵ２３、ＤＣＭ（Data Communication Module）２４、ＥＣＵ２５は、それぞれ、ローカルネットワークＬＮ１〜ＬＮ５に属する。
尚、ローカルネットワークＬＮ１〜ＬＮ５のセグメント分けは、例えば、中継装置１０（Ｌ３スイッチ）のＶＬＡＮ（Virtual LAN）機能により実現される。また、中継装置１０は、全てのローカルネットワークＬＮ１〜ＬＮ５に属する。
ダイアグツール２１は、上述の如く、ローカルネットワークＬＮ１に属し、ユーザの操作に応じて、複数のノード２０の何れかに外部から通信可能に接続する機能（外部接続機能）に関する動作を行う。具体的には、ダイアグツール２１は、複数のノード２０の何れかを宛先とする所定のコマンド（例えば、ダイアグ情報を要求するコマンド）等を中継装置１０に送信する。これにより、当該コマンドは、コマンドに含まれる宛先情報に応じて、中継装置１０により複数のノード２０の何れかに中継（転送）される。ダイアグツール２１は、本体から延出する接続線（イーサネットケーブル）の先端に設けられる所定のコネクタ２１Ａと、中継装置１０のポートに繋がる接続線の先端に設けられるＤＬＣ（Data Link Coupler）コネクタ２１Ｂとが連結されることにより、中継装置１０と通信可能に接続される。即ち、通常、ダイアグツール２１（コネクタ２１Ａ）は、ＤＬＣコネクタ２１Ｂに接続されておらず、例えば、中継装置１０を介して、他のノード２０（例えば、ＥＣＵ２３）からダイアグ情報を読み出す必要がある等の場合に、ユーザ（ディーラの整備士等）により、ＤＬＣコネクタ２１Ｂに接続される。
ＥＣＵ２２は、２つあり、上述の如く、ローカルネットワークＬＮ２に属する。ＥＣＵ２２は、所定の機能に関連する各種処理を実行する電子制御ユニットである。例えば、ＥＣＵ２２は、車両におけるユーザへの情報の提供（例えば、経路案内情報、道路交通情報等）の提供やユーザへの娯楽の提供（例えば、音楽、映像等の再生）を行う機能（インフォテイメント機能）に関連する動作を行う。２つのＥＣＵ２２は、外部との通信に依らず、相互間の通信、即ち、ローカルネットワークＬＮ２内の通信だけで、インフォテイメント機能を実現可能な構成を有する。
ＥＣＵ２３は、上述の如く、ローカルネットワークＬＮ３に属する。ＥＣＵ２３は、所定の機能に関連する各種処理を実行する電子制御ユニットである。例えば、ＥＣＵ２３は、ボディ系（例えば、空調、照明、パワーウィンドウ等）の制御機能（ボディ制御機能）に関連する動作を行う。
ＤＣＭ２４は、上述の如く、ローカルネットワークＬＮ４に属し、車両の外部装置（例えば、車両から情報を収集したり、車両に情報を提供したりする情報センタ等）と、複数のノード２０との間での各種データの送受信を行う機能（外部通信機能）に関する動作を行う。
ＥＣＵ２５は、３つあり、上述の如く、ローカルネットワークＬＮ５に属する。ＥＣＵ２５は、例えば、車両に搭載されるカメラにより車両周辺の物体を検出する機能（物体検出機能）に関連する動作を行う。３つのＥＣＵ２５は、ＥＣＵ２２の場合と同様、外部との通信に依らず、相互間の通信、即ち、ローカルネットワークＬＮ５内の通信だけで、物体検出機能を実現可能な構成を有する。
次に、図２を参照して、中継装置１０の具体的な構成について説明をする。
図２は、中継装置１０の構成の一例を概略的に示す図である。中継装置１０は、コネクタ１１、ＰＨＹ（Physical layer）チップ１２、スイッチＩＣ（Integrated Circuit）１３、マイコン１４、メモリ１５、電源回路１６を含む。
尚、図中、細い実線は、信号系統を示し、太い実線は、電源系統を示す。
コネクタ１１は、複数のポート（本実施形態では、少なくとも８つのポート）を有し、各ポートに複数のノード２０の何れかに繋がる接続線（イーサネットケーブル）が接続可能に構成される。
ＰＨＹチップ１２は、コネクタ１１の各ポートに接続され、各ポートから入力されるノード２０からの電気信号を論理信号に変換したり、各ポートからノード２０に出力（送信）される論理信号を電気信号に変換したり等のＯＳＩ参照モデルにおける物理層の処理を実行する。
スイッチＩＣ１３（第１中継部の一例）は、メモリ１５に格納されるルーティングテーブル（例えば、ＭＡＣアドレステーブル）に基づき、同一のローカルネットワーク（同一ドメイン）内の複数のノード２０の相互間の通信を中継する機能（ドメイン内中継機能）を実現するハードウェア（集積回路）である。一方、スイッチＩＣ１３は、異なるローカルネットワークに属する２つのノード２０の間での通信に対応するデータを受信すると、マイコン１４に出力する。そして、スイッチＩＣ１３は、マイコン１４（具体的には、後述するドメイン間中継アプリ）による処理に応じて、送信先と異なるローカルネットワークに属する、宛先のノード２０に対応するコネクタ１１のポートから当該データを送信する。
マイコン１４（第２中継部の一例）は、ＣＰＵ等を含み、メモリ１５に格納される各種プログラムをＣＰＵ上で実行することにより各種処理を実現する。例えば、マイコン１４は、メモリ１５に格納される所定のアプリケーションプログラム（ドメイン間中継アプリ）をＣＰＵ上で実行することにより、異なるローカルネットワーク間の中継機能（ドメイン間中継機能）を実現する。具体的には、マイコン１４は、メモリ１５に格納されるルーティングテーブル（例えば、ＩＰルーティングテーブル、ＡＲＰテーブル等）に基づき、スイッチＩＣ１３から受信するデータの送信元を示す識別情報、例えば、ＶＬＡＮ ＩＤを、送信先に対応するＶＬＡＮ ＩＤに付け替える処理を行い、スイッチＩＣ１３に返信する。これにより、スイッチＩＣ１３は、送信先のノード２０が属するローカルネットワーク内の通信に係るデータであると判断し、送信先のノード２０に対応するコネクタ１１のポートから当該データを送信するため、異なるローカルネットワーク間での通信の中継が実現される。即ち、マイコン１４は、スイッチＩＣ１３のドメイン内中継機能に係る処理を利用して、ドメイン間中継を実現させる。また、マイコン１４は、メモリ１５に格納されるセキュリティ設定情報（例えば、特定のローカルネットワークに対するアクセスが制限される送信元に関する設定等）に基づき、スイッチＩＣ１３から受信するデータのうち、アクセスの制限に係るデータを破棄する等の処理を行う。
メモリ１５は、不揮発性の記憶装置である。メモリ１５には、上述の如く、同一のネットワーク内の中継に係るルーティングテーブル、異なるローカルネットワーク間の通信の中継を行うアプリケーションプログラム、異なるローカルネットワーク間の中継に係るルーティングテーブル、セキュリティ設定情報等が保存される。また、メモリ１５には、アプリケーションプログラムを動作させるためのＯＳ（Operating System）のプログラムが保存される。
電源回路１６は、車両に搭載される電源（例えば、補機バッテリ、オルタネータ等）から供給される電力（約１２Ｖ〜１５Ｖ）に基づき、ＰＨＹチップ１２、スイッチＩＣ１３、マイコン１４、メモリ１５に適合する電圧（例えば、３．３Ｖ）の電力を生成し、ＰＨＹチップ１２、スイッチＩＣ１３、マイコン１４、メモリ１５に供給する。電源回路１６は、車両のイグニッションオン（ＩＧ−ＯＮ）により起動し、ＰＨＹチップ１２、スイッチＩＣ１３、マイコン１４、メモリ１５への電力供給を開始する。
尚、車両のＩＧ−ＯＮは、エンジン車におけるエンジンの始動のみならず、電気自動車、ハイブリッド車、レンジエクステンダ車等の電動車両における動力源である電動機に電力を供給するメインバッテリの起動（電源ＯＮ）等を含む。
次に、図３を参照して、中継装置１０の特徴的な動作、即ち、中継装置１０の起動時の動作について説明をする。
図３は、中継装置１０による処理の一例を概略的に示すフローチャートである。本フローチャートによる処理は、例えば、車両がＩＧ−ＯＮされると、実行される。また、本フローチャートによる処理は、何等かの理由（例えば、自己診断による異常等）により、中継装置１０が再起動する場合に、実行されてよい。
ステップＳ１０２にて、電源回路１６は、上述の如く、車両がＩＧ−ＯＮされると、起動し、ＰＨＹチップ１２、スイッチＩＣ１３、マイコン１４、メモリ１５への電力供給を開始する。これにより、スイッチＩＣ１３によるドメイン内中継機能の起動処理（ステップＳ１０４，Ｓ１０６）と、マイコン１４によるドメイン間中継機能の起動処理（ステップＳ１０８〜Ｓ１１２）が並列して開始される。
ステップＳ１０４にて、スイッチＩＣ１３は、メモリ１５からルーティングテーブルを読み出す。
ステップＳ１０６にて、スイッチＩＣ１３は、ドメイン内中継機能の起動を完了し、ドメイン内中継機能に係る処理を開始する。これにより、例えば、インフォテイメント機能に関する動作を行うＥＣＵ２２が属するローカルネットワークＬＮ２内での通信が開始されるため、２つのＥＣＵ２２の間での通信によって、インフォテイメント機能が実現される。また、例えば、物体検出機能に関する動作を行うＥＣＵ２５が属するローカルネットワークＬＮ５内での通信が開始されるため、３つのＥＣＵ２５の間での通信によって、物体検出機能が実現される。
一方、ステップＳ１０８にて、マイコン１４は、メモリ１５からＯＳのプログラムを読み出し、ＯＳを起動する。
ステップＳ１１０にて、マイコン１４は、メモリ１５からドメイン間中継アプリを読み出し、ＯＳ上でドメイン間中継アプリを起動する。
ステップＳ１１２にて、マイコン１４は、メモリ１５からルーティングテーブル、セキュリティ設定情報等を読み出す。
スイッチＩＣ１３によるステップＳ１０４、Ｓ１０６の処理、及びマイコン１４によるステップＳ１０８〜Ｓ１１２の処理の後、ステップＳ１１４にて、マイコン１４は、中継装置１０の起動が完了したと判断する。
ステップＳ１１６にて、マイコン１４及びスイッチＩＣ１３は、ドメイン間中継機能に係る処理を開始する。これにより、異なるローカルネットワークに属する２つのノード２０の間の通信が開始される。
このように、本実施形態では、車載ネットワークシステム１は、車両における所定の第１機能（インフォテイメント機能、物体検出機能）に関連する複数の第１ノード（ＥＣＵ２２或いはＥＣＵ２５）と、車両における第１機能と異なる第２機能（外部接続機能、ボディ制御機能、外部通信機能等）に関連する第２ノード（ダイアグツール２１、ＥＣＵ２３、ＤＣＭ２４等）と、複数の第１ノード及び第２ノードの相互間の通信を中継する中継装置１０と、を含む。そして、中継装置１０は、起動時に、第１ノードと第２ノードとの間の通信の中継よりも、複数の第１ノードの相互間の通信の中継を先に開始する。具体的には、複数の第１ノードは、同一のネットワーク（ローカルネットワークＬＮ２或いはローカルネットワークＬＮ５）に属し、第２ノードは、第１ネットワークと異なるネットワーク（ローカルネットワークＬＮ１，ＬＮ３，ＬＮ４等）に属する前提で、中継装置１０は、同一のネットワーク内の通信の中継を行う第１中継部（スイッチＩＣ１３）と、異なるネットワーク間の通信の中継を行う第２中継部（マイコン１４）とを備え、第１中継部は、中継装置１０の起動時に、第２中継部による異なるネットワーク間の通信の中継が開始される前に、同一のネットワーク内の通信の中継を開始する。これにより、第１中継部は、異なるネットワーク間の通信の中継を行う第２中継部の起動完了前であっても、先に、同一のネットワーク内の中継を開始させる。そのため、同一のネットワーク内に含まれる、車両における同一の機能を実現するノード群（複数の第１ノード）の相互間の通信をより早く開始させることができる。
また、本実施形態では、第１中継部（スイッチＩＣ１３）は、ハードウェアにより同一のネットワーク内の通信の中継を行い、第２中継部（マイコン１４）は、ソフトウェアにより異なるネットワーク間の通信の中継を行う。これにより、ハードウェアによりネットワーク内の中継機能を実現する第１中継部は、ソフトウェアにより異なるネットワーク間の中継を行う第２中継部よりも、具体的に、その中継機能をより早く起動完了させることができる。
また、本実施形態では、第２中継部（マイコン１４）は、第１中継部（スイッチＩＣ１３）による同一のネットワーク内の通信の中継を行う機能を利用して、異なるネットワーク間の通信の中継を行う。この場合、第２中継部は、第１中継部による中継機能を利用するため、必然的に、第１中継部よりも起動完了が遅くなってしまう。これに対して、第１中継部は、上述の如く、第２中継部の起動状況に依らず、同一のネットワーク内の中継を開始させるため、このような場合であっても、同一のネットワーク内に含まれる、車両における同一の機能を実現するノード群（複数の第１ノード）の相互間の通信をより早く開始させることができる。
尚、本実施形態では、同一のネットワーク内の通信を中継する機能（ドメイン内中継機能）は、ハードウェア（スイッチＩＣ１３）により実現されるが、異なるネットワーク内の通信を中継する機能（ドメイン間中継機能）と同様、ソフトウェアにより実現されてもよい。また、本実施形態では、ドメイン間中継機能は、ソフトウェアにより実現されるが、ドメイン内中継機能と同様、ハードウェアにより実現されてもよい。これらの場合であっても、上述の如く、ドメイン間中継機能よりもドメイン内中継機能を先に開始させることにより同様の効果を奏することができる。
また、本実施形態では、第２中継部は、第１中継部によるドメイン内中継機能を利用して、ドメイン間中継機能を実現するが、第１中継部によるドメイン内中継機能を利用せずに、ドメイン間中継機能を実現する構成であってもよい。この場合であっても、上述の如く、ドメイン間中継機能よりもドメイン内中継機能を先に開始させることにより同様の効果を奏することができる。
また、本実施形態では、複数のノード２０は、接続線（イーサネットケーブル）を通じて、直接、中継装置１０に接続されるが、例えば、中継装置１０とトランクリンクによって接続される、ドメイン内中継のみを行う他の中継装置を介して、間接的に、中継装置１０に接続される態様であってもよい。
以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１ 車載ネットワークシステム
１０ 中継装置
１１ コネクタ
１２ ＰＨＹチップ
１３ スイッチＩＣ（第１中継部）
１４ マイコン（第２中継部）
１５ メモリ
１６ 電源回路
２０ ノード
２１ ダイアグツール（第２ノード）
２２ ＥＣＵ（第１ノード）
２３ ＥＣＵ（第２ノード）
２４ ＤＣＭ（第２ノード）
２５ ＥＣＵ（第１ノード）

Claims (5)

  1. 車両における所定の第１機能に関連する複数の第１ノードと、
    前記車両における前記第１機能と異なる第２機能に関連する第２ノードと、
    前記複数の第１ノード及び前記第２ノードの相互間の通信を中継する中継装置と、を含み、
    前記中継装置は、起動時に、前記第１ノードと前記第２ノードとの間の通信の中継よりも、前記複数の第１ノードの相互間の通信の中継を先に開始する、
    車載ネットワークシステム。
  2. 前記複数の第１ノードは、第１のネットワークに属し、
    前記第２ノードは、前記第１のネットワークと異なる第２のネットワークに属し、
    前記中継装置は、同一のネットワーク内の通信の中継を行う第１中継部と、異なるネットワーク間の通信の中継を行う第２中継部とを備え、
    前記第１中継部は、前記中継装置の起動時に、前記第２中継部による異なるネットワーク間の通信の中継が開始される前に、同一のネットワーク内の通信の中継を開始する、
    請求項１に記載の車載ネットワークシステム。
  3. 前記第１中継部は、ハードウェアにより同一のネットワーク内の通信の中継を行い、
    前記第２中継部は、ソフトウェアにより異なるネットワーク間の通信の中継を行う、
    請求項２に記載の車載ネットワークシステム。
  4. 前記第２中継部は、前記第１中継部による同一のネットワーク内の通信の中継を行う機能を利用して、異なるネットワーク間の通信の中継を行い、
    前記第１中継部は、前記第２中継部の起動状況に依らず、同一のネットワーク内の通信の中継を開始する、
    請求項２又は３に記載の車載ネットワークシステム。
  5. 複数のネットワークの何れかに属する複数のノードが接続され、前記複数のノードの相互間の通信を中継する中継装置であって、
    同一のネットワーク内の通信を中継する第１中継部と、
    異なるネットワーク間の通信を中継する第２中継部と、を備え、
    前記第１中継部は、前記中継装置の起動時に、前記第２中継部による異なるネットワーク間の通信の中継が開始される前に、同一のネットワーク内の通信の中継を開始する、
    中継装置。
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