JP2020065110A - 通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車載ネットワークシステムに新たな車載機器が追加されても車載ネットワークシステム全体の通信性能を好適に制御することができる通信装置を提供する。【解決手段】無線によるデータ通信が可能な無線送受信部と、有線によるデータ通信が可能な有線送受信部と、車載機器が出力するデータフレームに含まれる優先度に基づいて、データ通信を有線及び無線のいずれの経路で行うかを通信装置が中継するデータフレームについて指定したルーティング情報を管理する管理部と、ルーティング情報で指定された経路によって、無線送受信部又は有線送受信部を介したデータフレームの転送を行う転送部と、を備え、管理部は、新たな車載機器が通信装置に接続される毎に、新たな車載機器が出力するデータフレームに含まれる優先度と既接続の車載機器が出力するデータフレームに含まれる優先度とに基づいて、ルーティング情報を更新する通信装置。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の車載機器がネットワーク接続される車載ネットワークシステムに用いられる、車載機器間のデータ通信を中継する通信装置に関する。

特許文献１に、複数の端末機器間で通信されるデータを中継する中継装置（通信装置）を、無線伝送路によって複数接続したネットワークシステムが開示されている。この特許文献１では、複数の中継装置を双方向から伝送可能なリング形状に構成して、データ中継の信頼性を高めることを行っている。

特開２００１−２４４８６４号公報

車両の高機能化などのために、新たな車載機器を車載ネットワークシステムに後から追加することが考えられる。しかしながら、追加するかどうか分からない新たな車載機器のために予備の接続ポートや配線などを事前に準備しておくことは、システムの規模やコストが制限されている車載ネットワークシステムでは適さない。このため、通信装置を有線通信と無線通信との両方に対応させておき、新たな車載機器の追加が必要なときには、新たな車載機器と通信装置とを無線接続することが想定される。新たな車載機器を車載ネットワークシステムに追加する場合、通信装置間で中継を行う場合の通信ルールを定めたルーティング情報に新たな車載機器を追加する必要がある。しかし、追加の仕方によっては、通信装置全体の通信帯域幅に余裕があっても、有線通信、無線通信のいずれかに通信フレームが偏って帯域をひっ迫し、通信性能が低下するおそれがある。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、車載ネットワークシステムに新たな車載機器が追加されても車載ネットワークシステム全体の通信性能を好適に制御することができる、通信装置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、複数の車載機器がネットワーク接続される車載ネットワークシステムに用いられる、車載機器間のデータ通信を中継する通信装置であって、無線によるデータ通信が可能な無線送受信部と、有線によるデータ通信が可能な有線送受信部と、車載機器が出力するデータフレームに含まれる優先度に基づいて、データ通信を有線及び無線のいずれの経路で行うかを通信装置が中継するデータフレームについて指定したルーティング情報を管理する管理部と、ルーティング情報で指定された経路によって、無線送受信部又は有線送受信部を介したデータフレームの転送を行う転送部と、を備え、管理部は、新たな車載機器が通信装置に接続される毎に、新たな車載機器が出力するデータフレームに含まれる優先度と既接続の車載機器が出力するデータフレームに含まれる優先度とに基づいて、ルーティング情報を更新する。

上記本発明の通信装置によれば、新たな車載機器が通信装置に接続されることで車載ネットワークシステムに新たな車載機器が追加される毎にルーティング情報を更新するので、車載ネットワークシステム全体の通信性能を好適に制御することができる。

本発明の一実施形態に係る通信装置を用いた車載ネットワークシステムの構成例を示す図 ルーティング情報の一例を示す図 通信装置が実行するルーティング情報の更新処理のフローチャート 本発明の一実施形態に係る通信装置が実行する制御の具体例を説明する図 本発明の一実施形態に係る通信装置が実行する制御の具体例を説明する図 本発明の一実施形態に係る通信装置が実行する制御の具体例を説明する図 本発明の一実施形態に係る通信装置が実行する制御の具体例を説明する図

［実施形態］
本発明の車載機器間のデータ通信を中継する通信装置は、車載ネットワークシステムに新たな車載機器が追加された場合、この新たな車載機器を含めたネットワーク全体の車載機器について、データフレームの優先度に基づきデータ通信に使用する無線又は有線の経路を見直すことを行う。これにより、ネットワークシステム全体の通信性能を好適に制御することができる。

以下、本発明の一実施形態に係る通信装置を、例えば車載ネットワークシステムに組み込んだ場合を一例に挙げて、図面を参照しながら説明する。

＜構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る通信装置を用いた車載ネットワークシステムの構成例を示す図である。図１に例示した車載ネットワークシステム１は、本実施形態に係る通信装置１０及び２０と、車載機器の一例であるセンサーや電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）などの車載機器Ａ及びＢとを含んでいる。

通信装置１０及び２０は、車載機器Ａ及びＢで送受信されるデータフレームを中継することができるスイッチ装置である。この通信装置１０は、複数の送受信部１１、１２、及び１３と、転送部１４と、優先度管理部１５とを、備えている。通信装置２０は、複数の送受信部２１、２２、及び２３と、転送部２４と、優先度管理部２５とを、備えている。送信先と受信先を区別するため、通信装置１０の送受信部、転送部、及び優先度管理部と、通信装置２０の送受信部、転送部、及び優先度管理部とに、それぞれ異なる参照符号を付しているが、本実施形態においてはそれぞれの構成は同じである。よって、代表して通信装置１０の構成を以下に説明する。

なお、車載ネットワークシステム１を構成する通信装置の数、各通信装置が備える送受信部の数、各通信装置に接続される車載機器や他の通信装置の数などは、図１の例に限られるものではなく自由に設定が可能である。また、各通信装置では、他の通信装置との間で有線経路及び無線経路がそれぞれ少なくとも１つ確立されていればよく、その有線経路及び無線経路の数も自由に設定が可能である。

送受信部１１、１２、及び１３は、データフレームの送信及び受信を行うためのインタフェースである。送受信部１１は、車載機器Ａと接続されており、所定の通信プロトコルに従って車載機器Ａとの間で有線によるフレーム通信を実行することができる。送受信部１２は、他の通信装置である通信装置２０と接続されており、所定の通信プロトコルに従って通信装置２０との間で有線によるフレーム通信を実行することができる。図１の例では、送受信部１２は、通信装置２０の送受信部２２と有線で接続されており（実線の経路Ｘ）、送受信部２２との間で有線通信を実行する（請求項における有線送受信部）。送受信部１３は、他の通信装置である通信装置２０と接続されており、所定の通信プロトコルに従って通信装置２０との間で無線によるフレーム通信を実行することができる。図１の例では、送受信部１３は、通信装置２０の送受信部２３と無線で接続されており（破線の経路Ｙ）、送受信部２３との間で無線通信を実行する（請求項における無線送受信部）。

転送部１４は、送受信部１１、１２、及び１３に接続されており、送受信部１１、１２、及び１３が受信したデータフレームを入力し、所定のルーティング情報ＲＴに基づいて宛先となる送受信部１１、１２、及び１３にデータフレームを出力する、いわゆるフレーム転送処理を実行するための構成である。ルーティング情報ＲＴは、データフレーム毎に、そのデータフレームの宛先（転送先）となる通信装置又は車載機器に接続された通信経路を特定した情報であり、後述する優先度管理部１５から与えられる。このルーティング情報ＲＴは、例えば図２に示すようなテーブル形式とすることができる。図２の例では、データフレームと、優先度と、宛先である送信先ＩＰアドレスと、通信経路とが、少なくとも紐付けられて記憶されている。

優先度管理部１５は、車載ネットワークシステム１において通信される全てのデータフレームのうち通信装置１０において通信されるについて、データフレームの優先度を管理しており、その優先度に基づいて転送部１４が記憶するルーティング情報ＲＴにおけるデータフレームの通信経路を設定して付与することができる。この優先度は、データと共にデータフレームに格納されて各車載機器から送信される。例えば、データフレームがイーサネット（登録商標）フレームである場合、ＶＬＡＮタグ内に設けられたデータフレームの優先度を示すＰＣＰ（Priority Code Point）によって０〜７の優先度情報を付加することができる。通信経路の設定では、優先度が高いデータフレームであれば通信経路が有線に設定され、優先度が低いデータフレームであれば通信経路が無線に設定される。一般に、有線通信は、無線通信よりも高速かつ安定した信頼性の高い通信が可能であるため、優先度が高いデータフレームに優先的に割り当てることを行う。なお、優先度に代えて信頼度を情報としてデータフレームに含めてもよい。

優先度が高いか低いかは、データフレームに含まれる信頼度情報が表す、データフレームに要求される信頼度に基づいて判断してもよい。例えば、ネットワーク全体で信頼度順に１〜１０番目までのデータフレームを優先度が高いと判断し、信頼度が１１番目以降のデータフレームを優先度が低いと判断することができる。又は、優先度が高いか低いかは、優先度情報と所定の閾値との比較によって判断してもよい。例えば、優先度情報が「６」以上のデータフレームを優先度が高いと判断し、優先度情報が「６」未満のデータフレームを優先度が低いと判断することができる。

この優先度管理部１５は、通信装置１０に新たな車載機器が接続され、車載ネットワークシステム１に新たなデータフレームが流通するようになる度に、転送部１４が記憶するルーティング情報ＲＴの内容を見直して更新することを行う。このルーティング情報ＲＴの更新処理については、後述する。

なお、上述した通信装置１０及び２０の一部又は全部は、典型的にはＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、及び入出力インタフェースなどを含んだ電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）として構成され得る。この電子制御装置では、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵが読み出して実行することによって上述した機能が実現される。

＜制御＞
次に、図３をさらに参照して、本発明の一実施形態に係る通信装置が実行する制御を説明する。図３は、通信装置１０及び２０が各々実行するルーティング情報ＲＴの更新処理の手順を示すフローチャートである。以下の説明では、通信装置１０（例えば、送受信部１３）に新たな車載機器（以下「新車載機器」という）が接続される場合を説明している。

図３に示したルーティング情報ＲＴの更新処理は、通信装置１０に新車載機器が接続されることによって開始される。なお、新車載機器は、有線又は無線のいずれによっても通信装置１０に接続することが可能であるが、新車載機器を無線で通信装置１０に接続することによって、有線による無駄な配線を削除することができ、また追加用の余分な送受信部を予め通信装置１０に準備しておく必要が無くなるという利点がある。

ステップＳ３０１：転送部１４は、接続先である送受信部１３を介して新車載機器からデータ及び優先度情報を含んだデータフレームを受信する。この新車載機器から受信するデータフレームは、車載ネットワークシステム１に初めて流れるデータフレームでありルーティング情報ＲＴに登録されていない。よって、転送部１４は、このデータフレームの情報を優先度管理部１５に通知する。

ステップＳ３０２：優先度管理部１５は、転送部１４から通知される新車載機器のデータフレームについて、データフレームの優先度を取得する。例えば、データフレーム含まれている優先度情報を参照して、データフレームの優先度を取得することができる。

ステップＳ３０３：優先度管理部１５は、上記ステップＳ３０２で取得した新車載機器のデータフレームの優先度が、車載ネットワークシステム１において高い優先度なのか低い優先度なのかを判断する。この優先度が高いか低いかは、通信装置１０に既に接続されている車載機器（以下「既存車載機器」という）のデータフレームの優先度との比較によって行われ、例えば上述したように、データフレームにおける信頼度の総合順位によって判断してもよいし、所定の閾値との比較によって判断してもよい。新車載機器のデータフレームの優先度が高いと判断した場合は（ステップＳ３０３、高い）、ステップＳ３０４に処理が進み、新車載機器のデータフレームの優先度が低いと判断した場合は（ステップＳ３０３、低い）、ステップＳ３０５に処理が進む。

ステップＳ３０４：優先度管理部１５は、新車載機器のデータフレームの通信経路を有線に設定する。この設定内容は、転送部１４に通知される。その後、ステップＳ３０６に処理が進む。

ステップＳ３０５：優先度管理部１５は、新車載機器のデータフレームの通信経路を無線に設定する。この設定内容は、転送部１４に通知される。その後、ステップＳ３０８に処理が進む。

ステップＳ３０６：優先度管理部１５は、上記ステップＳ３０４において新車載機器のデータフレームの通信経路を有線に設定したことによって、通信経路を有線から無線に変更すべき既存車載機器があるか否かを判断する。例えば、新車載機器のデータフレームの通信経路を有線に設定した場合であっても、有線通信の帯域幅や許容量などにまだ余裕があれば、有線でフレーム通信を行っている既存車載機器の通信経路を変更する必要はない。しかし、新車載機器のデータフレームの通信経路を有線に設定した結果、有線通信の帯域幅や許容量などに余裕がなくなれば、これまで有線でフレーム通信を行っていた既存車載機器の通信経路が優先度に基づいて変更される。通信経路を有線から無線に変更すべき既存車載機器がある場合は（ステップＳ３０６、はい）、ステップＳ３０７に処理が進み、通信経路を有線から無線に変更すべき既存車載機器がない場合は（ステップＳ３０６、いいえ）、ステップＳ３０８に処理が進む。

ステップＳ３０７：優先度管理部１５は、対象となる既存車載機器のデータフレームの通信経路を有線から無線に変更して設定する。この設定内容は、転送部１４に通知される。その後、ステップＳ３０８に処理が進む。

ステップＳ３０８：転送部１４は、優先度管理部１５から通知されるデータフレームと通信経路とを紐付けた新たな設定内容に基づいてルーティング情報ＲＴを更新し、更新したルーティング情報ＲＴを記憶する。以上の処理によって、通信装置１０に新車載機器に関するルーティング情報ＲＴが登録される。

＜具体例＞
次に、図４乃至図７をさらに参照して、本発明の一実施形態に係る通信装置１０及び２０が実行する制御の具体例を説明する。図４乃至図７の例では、新車載機器として車載機器Ｃが通信装置１０の送受信部１３に無線で接続された場面を説明している。

図４は、既存車載機器Ａから既存車載機器Ｂに向けてデータフレーム（フレームＡ）が伝送されている状態を示している。この図４では、通信装置１０の転送部１４が、ルーティング情報ＲＴに基づいて、送受信部１１を介して既存車載機器Ａから受信するフレームＡを、送受信部１２から通信装置２０の送受信部２２へ有線経路Ｘを使用して転送している。送受信部２２を介してフレームＡを受信した通信装置２０は、送受信部２１を通じて既存車載機器ＢへフレームＡを送信する。

図５は、上記図４の状態において、通信装置１０の送受信部１３に車載機器Ｃが新たに無線接続された状態を示している。この図５では、通信装置１０の転送部１４が、新車載機器Ｃから送受信部１３を介してデータフレーム（フレームＣ）を受信している。このフレームＣの情報は、転送部１４から優先度管理部１５に通知される。

図６は、上記図５の状態において、通信装置１０の優先度管理部１５によって各フレームの優先度が判断された状態を示している。この図６では、通信装置１０の優先度管理部１５において、フレームＣの優先度がフレームＡの優先度よりも高いと判断され、フレームＣの通信経路が有線（Ｘ経路）に、フレームＡの通信経路が無線（Ｙ経路）に設定されている（更新されている）。この設定内容は、転送部１４に通知されてルーティング情報ＲＴに反映される。

図７は、上記図６の状態において、更新されたルーティング情報ＲＴに基づいて、既存車載機器Ａから既存車載機器Ｂに向けてフレームＡが伝送され、かつ、新車載機器Ｃから既存車載機器Ｂに向けてフレームＣが伝送されている状態を示している。この図７では、通信装置１０の転送部１４が、ルーティング情報ＲＴに基づいて、送受信部１１を介して既存車載機器Ａから受信するフレームＡを送受信部１３から通信装置２０の送受信部２３へ無線経路Ｙを使用して転送し、また送受信部１３を介して新車載機器Ｃから受信するフレームＣを送受信部１２から通信装置２０の送受信部２２へ有線経路Ｘを使用して転送している。送受信部２３を介してフレームＡを受信し、かつ、送受信部２２を介してフレームＣを受信した通信装置２０は、送受信部２１を通じて既存車載機器ＢへフレームＡ及びフレームＣを送信する。

［作用・効果］
上述した本発明の一実施形態に係る通信装置によれば、車載ネットワークシステムに新たな車載機器が追加される毎に、優先度管理部が優先度を判断してルーティング情報を最適に更新する。これにより、新たな車載機器が追加されても車載ネットワークシステム全体の通信性能を好適に制御することができる。

本発明の通信装置は、複数の車載機器がネットワーク接続される車載ネットワークシステムに利用可能である。

１ 車載ネットワークシステム
１０、２０ 通信装置
１１、１２、１３、２１、２２、２３ 送受信部
１４、２４ 転送部
１５、２５ 優先度管理部
Ａ、Ｂ、Ｃ 車載機器
ＲＴ ルーティング情報

Claims (1)

1. 複数の車載機器がネットワーク接続される車載ネットワークシステムに用いられる、当該車載機器間のデータ通信を中継する通信装置であって、
   無線によるデータ通信が可能な無線送受信部と、
   有線によるデータ通信が可能な有線送受信部と、
   前記車載機器が出力するデータフレームに含まれる優先度に基づいて、データ通信を有線及び無線のいずれの経路で行うかを前記通信装置が中継するデータフレームについて指定したルーティング情報を管理する管理部と、
   前記ルーティング情報で指定された経路によって、前記無線送受信部又は前記有線送受信部を介した前記データフレームの転送を行う転送部と、を備え、
   前記管理部は、新たな車載機器が前記通信装置に接続される毎に、当該新たな車載機器が出力するデータフレームに含まれる優先度と既接続の前記車載機器が出力するデータフレームに含まれる優先度とに基づいて、前記ルーティング情報を更新する、
   通信装置。

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