JP2019054418A - 車載装置、情報処理装置、情報処理方法、及びプログラム - Google Patents

車載装置、情報処理装置、情報処理方法、及びプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】パケットロスが生じる可能性を低減させること。【解決手段】車載装置は、1以上のアプリケーションから第1の通信アドレスを宛先とする第1の送信データ、及び第2の通信アドレスを宛先とする第2の送信データを取得する取得部と、前記車載装置が接続される中継装置のバッファサイズに応じた所定の周期を1または複数隔てた複数のタイミングのうちの第1のタイミングで前記第1の送信データを前記中継装置に送信し、前記複数のタイミングのうちの第2のタイミングで前記第2の送信データを前記中継装置に送信する送信部と、を有する。【選択図】図5

Description

本発明は、車載装置、情報処理装置、情報処理方法、及びプログラムに関する。
従来、スイッチやルータ等の中継装置において、QoS(Quality of Service)を向上させるため、受信したパケットの送信順を所定の条件に従って決定する優先制御、及び通信帯域の制限等を行う帯域制御を行う技術が知られている。
優先制御では、例えば、絶対優先(Strict)、WRR(Weighted Round Robin)等の方式が知られている。帯域制御では、例えば、WFQ(Weighted Fair Queueing)、CBWFQ(Class Based Weighted Fair Queueing)、シェーピング等の方式が知られている。
また、特許文献1には、装置内に設けられたカードが、送信するデータをバッファリングし、スイッチがカード内のバッファの滞留状況をリードしながらカードによる送信機会をスケジューリングし、当該スケジューリングに従ってカードがスイッチを介してデータを送信する技術が開示されている。
特開2009−088823号公報
しかしながら、従来の中継装置における優先制御、及び帯域制御では、中継装置において、パケットロスが生じる可能性があるという問題がある。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、パケットロスが生じる可能性を低減させることができる技術を提供することを目的とする。
発明の実施形態の車載装置は、1以上のアプリケーションから第1の通信アドレスを宛先とする第1の送信データ、及び第2の通信アドレスを宛先とする第2の送信データを取得する取得部と、前記車載装置が接続される中継装置のバッファサイズに応じた所定の周期を1または複数隔てた複数のタイミングのうちの第1のタイミングで前記第1の送信データを前記中継装置に送信し、前記複数のタイミングのうちの第2のタイミングで前記第2の送信データを前記中継装置に送信する送信部と、を有する。
このため、車載装置は、1以上のアプリケーションから取得した複数の送信データを、周期的なタイミングでそれぞれ送信する。したがって、中継装置においてパケットロスが生じる可能性を低減させることができる。
また、上述の実施形態において、前記取得部は、前記所定の周期内に、前記第1の送信データ、及び前記第2の送信データを取得してもよい。
これによれば、車載装置は、一の周期内に取得した複数の送信データを、周期的なタイミングでそれぞれ送信する。したがって、パケットロスが生じる可能性を低減させることができる。
また、上述の実施形態において、前記取得部は、第1のアプリケーションから前記第1の送信データを取得し、第2のアプリケーションから前記第2の送信データを取得してもよい。
これによれば、車載装置は、複数のアプリケーションから取得した複数の送信データを、周期的なタイミングでそれぞれ送信する。したがって、複数のアプリケーションから取得したデータを送信する場合においても、パケットロスが生じる可能性を低減させることができる。
また、上述の実施形態において、前記送信部は、前記第1のタイミングで送信するデータのサイズを制限して送信し、前記複数のタイミングのうちの第3のタイミングで、前記第1の送信データに含まれる複数のデータのうち未送信のデータを送信してもよい。
これによれば、車載装置は、送信データを所定のサイズに分割して、周期的なタイミングでそれぞれ送信する。したがって、比較的サイズが大きいデータを送信する場合においても、パケットロスが生じる可能性を低減させることができる。
また、上述の実施形態において、前記送信部は、前記第1の送信データが、前記中継装置により優先的に中継されるデータである場合、前記第1のタイミングで前記第1の送信データを送信し、前記第1の送信データが、前記中継装置により優先的に中継されないデータである場合、前記複数のタイミングに依らないタイミングで前記第1の送信データを送信してもよい。
これによれば、車載装置は、中継装置によりパケットロスが生じてもよいデータは、周期的な送信タイミングの制約を受けずに即時に送信する。したがって、パケットロスが生じてもよいデータは、比較的高速に送信できる。
また、上述の実施形態において、前記送信部は、前記第1の送信データの種別が、前記取得部により非周期的に取得されるデータの種別である場合は、前記第1のタイミングで送信するデータのサイズを制限して送信し、前記第1の送信データの種別が、前記取得部により周期的に取得されるデータの種別である場合は、前記第1のタイミングで送信するデータのサイズを制限せずに送信してもよい。
これによれば、車載装置は、定期的に送信される制御データ等のサイズは、一度の送信タイミングで送信する。したがって、定期的に送信される制御データ等を、比較的高速に送信できる。
また、他の実施形態は、情報処理装置、情報処理方法、及びプログラムにより実現される。
パケットロスが生じる可能性を低減させることができる。
実施形態に係る情報処理システムの構成例を示す図である。 実施形態に係る情報処理装置のハードウェア構成例を示す図である。 実施形態に係る情報処理装置の機能ブロック図の一例を示す図である。 実施形態に係る情報処理装置のアプリケーションから送信を要求された際の処理の一例を示すフローチャートである。 実施形態に係る情報処理装置の送信タイミングとなった際の処理の一例を示すフローチャートである。 データが送信される順番について説明する図である。
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
<システム構成>
図1は、実施形態に係る情報処理システム1の構成例を示す図である。図1において、情報処理システム1は、情報処理装置10−1、10−2、・・・、10−N(以下で、それぞれを区別する必要がない場合は、単に「情報処理装置10」と称する。)、及び中継装置20を有する。なお、情報処理システム1は、複数の中継装置20を有してもよい。
情報処理装置10−1、10−2、・・・、10−Nは、少なくとも1以上の中継装置20を介して、例えば、車載LAN(Local Area Network)、LAN、無線LAN、インターネット、LTE(Long Term Evolution)乃至5G(5th Generation)等の携帯電話網等のネットワークにより接続される。
以下では、情報処理装置10の一例である車載装置が、車載LANにより接続された車載システムを例に説明するが、開示の技術は、工場等における機器制御用ネットワークシステム、センサ等をクラウド等に接続するIoT(Internet of Things)システム等、各種のネットワークシステムにおける各種機器に適用可能である。
情報処理装置10は、例えば、センサ、車載ECU(Electronic Control Unit)等の車載装置等である。
<ハードウェア構成>
図2は、実施形態に係る情報処理装置10のハードウェア構成例を示す図である。図2の情報処理装置10は、それぞれバスBで相互に接続されているドライブ装置100、補助記憶装置102、メモリ装置103、CPU104、インタフェース装置105等を有する。
情報処理装置10での処理を実現する情報処理プログラムは、例えば、記録媒体101によって提供される。情報処理プログラムを記録した記録媒体101がドライブ装置100にセットされると、情報処理プログラムが記録媒体101からドライブ装置100を介して補助記憶装置102にインストールされる。但し、情報処理プログラムのインストールは必ずしも記録媒体101より行う必要はなく、ネットワークを介して他のコンピュータよりダウンロードするようにしてもよい。補助記憶装置102は、インストールされた情報処理プログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。
メモリ装置103は、例えば、RAM(Random access memory)であり、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置102からプログラムを読み出して格納する。CPU104は、メモリ装置103に格納されたプログラムに従って情報処理装置10に係る機能を実現する。インタフェース装置105は、ネットワークに接続するためのインタフェースとして用いられる。
なお、記録媒体101の一例としては、CD−ROM、DVDディスク、又はUSBメモリ等の可搬型の記録媒体が挙げられる。また、補助記憶装置102の一例としては、HDD(Hard Disk Drive)又はフラッシュメモリ等が挙げられる。記録媒体101及び補助記憶装置102のいずれについても、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に相当する。
<機能構成>
次に、図3を参照し、実施形態に係る情報処理装置10の機能構成について説明する。図3は、実施形態に係る情報処理装置10の機能ブロック図の一例を示す図である。情報処理装置10は、取得部11、送信部12、及び設定部13を有する。取得部11、送信部12、及び設定部13は、情報処理装置10にインストールされた1以上のプログラムが、情報処理装置10のCPU104に実行させる処理により実現される機能を表す。
取得部11は、情報処理装置10上で動作する1以上のアプリケーションから、使用するトランスポートプロトコルの指定、宛先の通信アドレス、及び送信データを取得する。なお、使用するトランスポートプロトコルとしては、例えば、TCP(Transmission Control Protocol)、及びUDP(User Datagram Protocol)等が指定される。また、通信アドレスには、例えば、IPアドレス、及びポート番号が含まれる。
送信部12は、設定部13により設定されている周期による周期的な送信タイミングで、取得部11により取得された送信データを、中継装置20を介し、アプリケーションに指定されたトランスポートプロトコルを用いて、宛先の通信アドレスに送信する。
設定部13は、中継装置20のバッファサイズ等に応じて予め設定されている、送信部12によりデータが送信される周期(「所定の周期」)、及びデータサイズの上限値等を設定する。なお、設定部13は、ユーザの操作により設定を行ってもよいし、外部装置から中継装置20を介して受信したコマンドにより設定を行ってもよい。
<処理>
≪アプリケーションから送信を要求された際の処理≫
次に、図4を参照して、実施形態に係る情報処理装置10のアプリケーションから送信を要求された際の処理について説明する。図4は、実施形態に係る情報処理装置10のアプリケーションから送信を要求された際の処理の一例を示すフローチャートである。
なお、情報処理装置10は、設定部13により予め設定された周期(例えば、4ms)内に、情報処理装置10上で動作する1または複数のアプリケーションから、複数のデータの送信を要求されてもよい。この場合、当該複数のデータは、宛先の通信アドレスや、使用するトランスポートプロトコルが異なっていてもよいし、同一でもよい。当該複数のアプリケーションには、例えば、センサにより計測したデータの転送等の情報処理装置10における主要な機能(メイン機構)を実現するアプリケーションが含まれる。また、情報処理装置10の死活等の診断用のアプリケーション、情報処理装置10のソフトウェアを更新するためのアプリケーション等が含まれてもよい。
ステップS1において、取得部11は、情報処理装置10上で動作している1以上のアプリケーションから、送信データ、宛先の情報処理装置10の通信アドレス、使用するトランスポートプロトコルの指定等を取得する。ここで、当該1以上のアプリケーションにより、例えば、OS(Operating System)等が提供するデータ通信用のAPIに含まれる送信用の関数が実行される。
続いて、送信部12は、取得した送信データのクラスを判定する(ステップS2)。なお、送信データのクラスは、例えば、当該1以上のアプリケーションにより、予め設定されていてもよい。この場合、例えば、アプリケーションは、所定のAPIを実行することにより、送信データのクラスを指定してもよい。
送信データのクラスには、例えば、「優先クラス1」、「優先クラス2」、及び「ベストエフォートクラス」が含まれている。「優先クラス1」は、例えば、所定(固定)の周期(例えば、1秒等)で、所定(固定)のデータサイズで送信される制御情報等(「周期的に取得されるデータ」の一例。)に用いられてもよい。
「優先クラス2」は、例えば、ユーザの操作等のイベントに応じて、一定ではないデータサイズで送信される情報(「非周期的に取得されるデータ」の一例。)に用いられてもよい。「ベストエフォートクラス」は、例えば、パケットロスが許容されるデータに用いられてもよい。
クラスが「ベストエフォートクラス」の場合(ステップS2で「ベストエフォートクラス」)、送信部12は、取得した送信データを含む「ベストエフォートクラス」のパケットを生成する(ステップS3)。ここで、送信部12は、Ethernetヘッダに含まれる3ビットのCoS(Class of Service)フィールドを用いて、パケットの優先度を設定したパケットを送信してもよい。または、送信部12は、ToS(Type of Service)」やDiffServ(Differentiated Services)」などのQoSプロトコルに従い、IPヘッダの所定のフィールドを用いて、パケットの優先度を設定したパケットを生成してもよい。
続いて、送信部12は、情報処理装置10の送信用バッファから中継装置20を介して宛先の情報処理装置10に送信し(ステップS4)、処理を終了する。これにより、例えば、制御データ以外のデータ等で、パケットロスが生じても良く、ネットワークの利用帯域に空きがあればより高速に送信したいデータの場合は、帯域制限や送信のタイミングの平滑化(周期化、スムージング)の制限を受けずに送信させることができる。
一方、クラスが「優先クラス1」または「優先クラス2」の場合(ステップS2で「優先クラス1」または「優先クラス2」)、送信部12は、取得した送信データを送信用バッファに一時的に記憶し(ステップS5)、処理を終了する。なお、送信用バッファは、例えば、インタフェース装置105であるNIC(Network Interface Card)の送信バッファでもよい。
≪送信タイミングとなった際の処理≫
次に、図5を参照して、実施形態に係る情報処理装置10の周期的な送信タイミングとなった際の処理について説明する。図5は、実施形態に係る情報処理装置10の送信タイミングとなった際の処理の一例を示すフローチャートである。
ステップS11において、送信部12は、設定部13により予め設定されている所定の周期による周期的な送信タイミングとなったことを検知する。
続いて、送信部12は、送信用バッファに記憶されている各送信データのうち、最も古い送信データのクラスを判定する(ステップS12)。ここで、予め設定されている所定の周期の一の周期内に、情報処理装置10上で動作する複数のアプリケーションから、「優先クラス1」または「優先クラス2」のデータの送信を要求されていた場合、送信用バッファには、複数の送信データが記憶されている。なお、今回の送信タイミングにおいて送信用バッファに送信データが記憶されていない場合は、今回の送信タイミングにおいては、データは送信されない。
クラスが「優先クラス1」の場合(ステップS12で「優先クラス1」)、送信部12は、当該送信データを含む「優先クラス1」のパケットを生成し(ステップS13)、ステップS15の処理に進む。ここで、送信部12は、クラスが「優先クラス1」の場合は、今回の送信タイミングにおいて送信するデータのサイズを制限しなくてもよい。これは、「優先クラス1」が、固定の周期で、固定のデータサイズで送信される情報に用いられる場合、十分なサイズのバッファを有する中継装置20を用いれば、「優先クラス1」のデータが情報処理装置10から如何なるタイミングで送信されても、パケットロスが乗じないようにできるためである。
クラスが「優先クラス2」の場合(ステップS12で「優先クラス2」)、送信部12は、設定部13により予め設定されている所定のサイズ以下のデータを含む「優先クラス2」のパケットを生成する(ステップS14)。ここで、当該所定のサイズとして、例えば、情報処理装置10における周期的な送信データのサイズ(例えば、「優先クラス1」が用いられる送信データの固定サイズ)が設定されていてもよい。なお、当該送信データのサイズが、予め設定されている所定のサイズよりも大きい場合、予め設定されている所定のサイズ以下となるように送信データを複数のデータに分割し、分割した各データをそれぞれ含むパケットを生成する。そして、分割した各データのうち、今回の送信タイミングにおいて送信されなかった未送信のデータは、次回以降の送信タイミングにおいて送信される。
なお、送信部12は、ステップS13、及びステップS14において、上述したステップS3の処理と同様に、CoS、ToS、またはDiffServなどのQoSプロトコルに従い、パケットの優先度を設定したパケットを生成する。
続いて、送信部12は、生成したパケットを、中継装置20を介して宛先の情報処理装置10に送信し(ステップS15)、処理を終了する。
なお、今回の送信タイミングにおいて、複数のアプリケーションからの送信データが送信用バッファに記憶されている場合、当該複数の送信データのうち、今回の送信タイミング(「第1のタイミング」の一例。)において送信されなかった送信データは、次回以降の送信タイミング(「第2のタイミング」の一例。)において送信されることとなる。また、一のアプリケーションからの送信データが送信用バッファに記憶されており、当該送信データのサイズが設定部13により予め設定されている所定のサイズよりも大きい場合であるとする。この場合、送信部12は、今回の送信タイミング(「第1のタイミング」の一例。)において、当該送信データのうち、当該上限値のサイズ分のデータを送信し、次回以降の送信タイミング(「第3のタイミング」の一例。)において、当該送信データのうち、未送信のデータが送信する。
<変形例>
送信部12は、ステップS12乃至ステップS15において、送信用バッファに記憶されている各送信データのうち、古い順に送信する代わりに、所定の条件に応じた順で送信してもよい。送信部12は、所定の条件として、例えば、「優先クラス1」を「優先クラス2」よりも優先度が高いクラスとし、例えば、絶対優先、WRR等により、送信順序を決定してもよい。
絶対優先の場合、送信部12は、送信用バッファに「優先クラス1」の送信データと、「優先クラス2」の送信データがある場合、「優先クラス1」の送信データが、「優先クラス2」の送信データよりも優先的に送信する。これにより、例えば、情報処理装置10において、「優先クラス1」が設定された固定周期の制御データ等を、「優先クラス2」が設定されたイベントに応じたデータよりも優先的に送信することができる。
図6は、データが送信される順番について説明する図である。図6(A)の例では、情報処理装置10の送信用バッファにおいて、取得部11により取得された順(古い順)に、送信データ601乃至607が記憶されている。ここで、送信データ601乃至603は「優先クラス2」であり、送信データ604は「優先クラス1」であり、送信データ605乃至607は「ベストエフォートクラス」であるとする。この場合、図6(B)に示すように、「ベストエフォートクラス」の送信データ605乃至607は、情報処理装置10から即時に送信される。
そして、送信部12が、「優先クラス1」を「優先クラス2」よりも優先度が高いクラスとし、絶対優先により送信順序を決定する場合、まず、「優先クラス1」の送信データ604が、設定部13により予め設定されている所定の周期Tの送信タイミングにて送信される。そして、その後、「優先クラス2」の送信データ601乃至603が、当該周期Tの送信タイミングにてそれぞれ送信される。
<中継装置20について>
以下で、中継装置20について説明する。実施形態に係る中継装置20は、CoS、ToS、またはDiffServなどのQoS機能をサポートするスイッチ、またはルータ等である。
車載システム等において、各情報処理装置10から「優先クラス1」で、固定の周期で、固定のデータサイズで送信される情報による通信帯域は、設計仕様書、または実測等に基づき計算可能である。
また、上述した実施形態のように、各情報処理装置10から「優先クラス2」で送信されるデータの送信タイミングを所定の周期とし、一度に送信されるデータのサイズを制限することにより、「優先クラス2」で送信されるデータの通信帯域の最大値を計算可能である。
これにより、中継装置20において、「優先クラス1」、及び「優先クラス2」のパケットをパケットロスしないよう、「優先クラス1」、及び「優先クラス2」に割り当てる通信帯域を決定し、中継装置20に設定できる。
例えば、「優先クラス1」、及び「優先クラス2」のパケットを送信する情報処理装置10の数が10台であるとする。また、各情報処理装置10から1度に送信されるデータ(イーサネット フレームのペイロード)の最大値が設定部13により1.5KBに設定されており、各情報処理装置10から「優先クラス1」、及び「優先クラス2」のパケットが送信される周期が設定部13により4msに設定されるとする。
この場合、中継装置20において、「優先クラス1」、及び「優先クラス2」に割り当てる通信帯域を30Mbps(=1.5KB×8ビット×10/4ms)以上に設定する。また、中継装置20の各出力ポートに設けられる「優先クラス1」、及び「優先クラス2」のパケット用の送信バッファサイズを13.5KB(=1.5KB×(10−1))とする。これにより、「優先クラス1」、及び「優先クラス2」のパケットを中継装置20にてパケットロスが発生しない通信システムを実現できる。
<まとめ>
上述した実施形態によれば、送信側の情報処理装置は、1以上のアプリケーションから取得した複数の送信データを、予め設定されている周期でそれぞれ送信する。これにより、パケットロスが生じる可能性を低減させることができる。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は斯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。
上述した送信部12の機能は、データリンク層等のレイヤーでの通信を行うプログラムにて実装してもよい。この場合、当該プログラムの少なくとも一部は、例えば、NICのドライバにより実装されてもよい。そして、当該プログラムは、OS(Operating System)にバンドルされて情報処理装置10にインストールされてもよい。
または、上述した送信部12の機能は、トランスポート層、またはアプリケーション層等のレイヤーでの通信を行うプログラムにて実装されてもよい。
なお、「優先クラス1」または「優先クラス2」のデータは、「中継装置により優先的に中継されるデータ」の一例である。「ベストエフォートクラス」のデータは、「中継装置により優先的に中継されないデータ」の一例である。
1 情報処理システム
10 情報処理装置
11 取得部
12 送信部
13 設定部
105 インタフェース装置
20 中継装置

Claims (9)

  1. 車載装置であって、
    1以上のアプリケーションから第1の通信アドレスを宛先とする第1の送信データ、及び第2の通信アドレスを宛先とする第2の送信データを取得する取得部と、
    前記車載装置が接続される中継装置のバッファサイズに応じた所定の周期を1または複数隔てた複数のタイミングのうちの第1のタイミングで前記第1の送信データを前記中継装置に送信し、前記複数のタイミングのうちの第2のタイミングで前記第2の送信データを前記中継装置に送信する送信部と、
    を有する車載装置。
  2. 前記取得部は、前記所定の周期内に、前記第1の送信データ、及び前記第2の送信データを取得する、
    請求項1に記載の車載装置。
  3. 前記取得部は、第1のアプリケーションから前記第1の送信データを取得し、第2のアプリケーションから前記第2の送信データを取得する、
    請求項1または2に記載の車載装置。
  4. 前記送信部は、前記第1のタイミングで送信するデータのサイズを制限して送信し、前記複数のタイミングのうちの第3のタイミングで、前記第1の送信データに含まれる複数のデータのうち未送信のデータを送信する、
    請求項1乃至3のいずれか一項に記載の車載装置。
  5. 前記送信部は、
    前記第1の送信データが、前記中継装置により優先的に中継されるデータである場合、前記第1のタイミングで前記第1の送信データを送信し、
    前記第1の送信データが、前記中継装置により優先的に中継されないデータである場合、前記複数のタイミングに依らないタイミングで前記第1の送信データを送信する、
    請求項1乃至4のいずれか一項に記載の車載装置。
  6. 前記送信部は、
    前記第1の送信データの種別が、前記取得部により非周期的に取得されるデータの種別である場合は、前記第1のタイミングで送信するデータのサイズを制限して送信し、
    前記第1の送信データの種別が、前記取得部により周期的に取得されるデータの種別である場合は、前記第1のタイミングで送信するデータのサイズを制限せずに送信する、
    請求項1乃至5のいずれか一項に記載の車載装置。
  7. 情報処理装置であって、
    1以上のアプリケーションから第1の通信アドレスを宛先とする第1の送信データ、及び第2の通信アドレスを宛先とする第2の送信データを取得する取得部と、
    前記情報処理装置が接続される中継装置のバッファサイズに応じた所定の周期を1または複数隔てた複数のタイミングのうちの第1のタイミングで前記第1の送信データを前記中継装置に送信し、前記複数のタイミングのうちの周期の第2のタイミングで前記第2の送信データを前記中継装置に送信する送信部と、
    を有する情報処理装置。
  8. 情報処理装置が、
    1以上のアプリケーションから第1の通信アドレスを宛先とする第1の送信データ、及び第2の通信アドレスを宛先とする第2の送信データを取得するステップと、
    前記情報処理装置が接続される中継装置のバッファサイズに応じた所定の周期を1または複数隔てた複数のタイミングのうちの第1のタイミングで前記第1の送信データを前記中継装置に送信し、前記複数のタイミングのうちの第2のタイミングで前記第2の送信データを前記中継装置に送信するステップと、
    を実行する情報処理方法。
  9. 情報処理装置に、
    1以上のアプリケーションから第1の通信アドレスを宛先とする第1の送信データ、及び第2の通信アドレスを宛先とする第2の送信データを取得するステップと、
    前記情報処理装置が接続される中継装置のバッファサイズに応じた所定の周期を1または複数隔てた複数のタイミングのうちの第1のタイミングで前記第1の送信データを前記中継装置に送信し、前記複数のタイミングのうちの第2のタイミングで前記第2の送信データを前記中継装置に送信するステップと、
    を実行させるプログラム。
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