JP2020167589A

JP2020167589A - 中継装置

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Publication number: JP2020167589A
Application number: JP2019068010A
Authority: JP
Inventors: 加来　芳史; Yoshiji Kako; 芳史加来; 太一板川; Taichi Itakawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2020-10-08
Anticipated expiration: 2039-03-29
Also published as: JP7211213B2; DE102020203826A1; US11665030B2; US20200313936A1

Abstract

【課題】複数の転送先装置が宛先となるマルチキャストの際に、宛先の転送先装置が存在しないポートにフレームが送信されることを抑制する。【解決手段】本開示の一態様では、通信制御部は、Ｓ１４０〜Ｓ１５０、Ｓ１７０〜Ｓ１８０で、フレームが複数のＥＣＵに中継されるべきフレームである場合、テーブルに基づいて、通信ポートを選択する。選択される通信ポートは、複数のポートのうちの宛先となる複数のＥＣＵが接続されたポートである。通信制御部は、Ｓ１６０、Ｓ１９０で、選択されたポートに対して、フレームを送信する。【選択図】図６

Description

本開示は、受信したフレームの中継を行うように構成された中継装置に関する。

下記特許文献１には、複数のポートにそれぞれ通信線が接続され中継装置であって、ブロードキャストフレームを複数のポートの何れかで受けた場合に、このポート以外の全てのポートからフレームを送信する技術が開示されている。

特開２０１７−００６３６７号公報

ところで、中継装置においては、複数の転送先装置が宛先となるマルチキャストに対応することが求められる。発明者の詳細な検討の結果、上記中継装置において、複数のポートの何れかでマルチキャストフレームを受け、このポート以外の全てのポートからフレームを送信すると、宛先の転送先装置が存在しないポートにフレームが送信されるという課題が見出された。この構成では、宛先の転送先装置が存在しないポート、及びこのポートに接続される通信線に利用価値がない不要な通信が発生し、この通信線に接続された機器での余分な処理負荷が発生する。

本開示の１つの局面は、複数の転送先装置が宛先となるマルチキャストの際に、宛先の転送先装置が存在しないポートにフレームが送信されることを抑制することにある。

本開示の一態様は、受信したフレームの中継を行うように構成された中継装置（１１〜１４）である。中継装置は、複数の通信ポート（Ｐ１〜Ｐ４）と、受信部（８１）と、選択部（Ｓ１３０〜Ｓ１５０、Ｓ１７０〜Ｓ１８０、Ｓ２００、Ｓ４２０）と、送信部（Ｓ１３０、Ｓ１６０、Ｓ１９０、Ｓ２１０、Ｓ３２０、Ｓ３５０〜Ｓ３６０）と、を備える。

通信ポートには、通信線（３１〜４２）がそれぞれ接続される。受信部は、通信ポートを介して接続された転送先装置（１５〜２２）を宛先とするフレームを複数の通信ポートの何れかから受信する。

選択部は、受信部にて受信されたフレームが複数の転送先装置に中継されるべきフレームである場合、複数の転送先装置が複数の通信ポートのうちの何れを介して接続されているかを示す接続情報（７３、７５）と前記複数の転送先装置が所定のグループに所属しているか否かを示す情報を含むグループ情報（７７、７９）とに基づいて、複数の通信ポートのうちの転送先装置が接続された１又は複数の通信ポートを選択する。送信部は、選択された１又は複数の通信ポートに対して、フレームを送信する。

このような構成によれば、複数の転送先装置にフレームを中継する場合に、接続情報とグループ情報とに基づいて、複数の転送先装置が存在する通信ポートのみにフレームを送信することができる。よって、不要な通信を抑制することができる。

実施形態の通信ネットワークの構成を表す構成図である。イーサネットフレームの構成を示す説明図である。スイッチＩＤテーブルの一例を説明する説明図である。マルチキャストテーブルの一例を説明する説明図である。通常ポートでのフレーム受信時における中継処理の一部のフローチャートである。通常ポートでのフレーム受信時における中継処理の他の一部のフローチャートである。経路決定テーブルの一例を説明する説明図である。リングポートでのフレーム受信時における中継処理のフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
［１−１．構成］
図１に示す実施形態の通信ネットワーク１は、例えば乗用車等の車両に搭載されたイーサネット（登録商標）ネットワークであり、車両内の通信システムを構成している。

図１に示すように、通信ネットワーク１は、電子制御装置であるＥＣＵ１１〜２２と、通信線３１〜４２と、を備える。ＥＣＵは、「Electronic Control Unit」の略である。
ＥＣＵ１１〜１４の各々は、他のＥＣＵ１５〜２２間の通信を中継する中継装置として構成され、イーサネットのネットワークスイッチであるイーサネットスイッチ５１〜５４を備える。さらに、ＥＣＵ１１〜１４の各々は、演算装置としてのマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）６１〜６４も備える。なお、図示を省略しているが、マイコン６１〜６４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を備える。

スイッチ５１〜５４は、例えばレイヤ２スイッチであり、所定の規格に従ったデータであるフレーム、特に、本実施形態ではイーサネット規格に従ったフレームの中継のための通信を行う。このため、スイッチ５１〜５４の各々は、フレームを送受信するための複数（例えば、本実施形態では４つ）の通信ポート（以下、ポート）Ｐ１〜Ｐ４と、イーサネット規格に従った中継のための通信処理を行う通信制御部８１とを、備える。また、スイッチ５１〜５４は、ＭＡＣアドレステーブル７３と、スイッチＩＤテーブル７５と、マルチキャストテーブル７７と、経路決定テーブル７９とをさらに備える。

各テーブル７３，７５，７７，７９は、スイッチ５１〜５４が備えるメモリ７１に記憶されている。メモリ７１は、例えば揮発性のメモリであるが、書き換え可能な不揮発性メモリであってもよい。通信制御部８１は、例えば集積回路やマイコン等によって構成されている。

スイッチ５１〜５４の動作は、通信制御部８１によって実現される動作である。なお、通信制御部８１の機能には、複数の通信ポートＰ１〜Ｐ４を用いてフレームを受信する機能、複数の通信ポートＰ１〜Ｐ４に接続された通信線３１〜３４の断線等の異常を検知する機能等が含まれる。通信線３１〜３４の断線等の異常を検知する機能は、例えば、特開２０１７−３４５９０号公報にて開示された手法等を用いて実現される。

この通信ネットワーク１では、ＥＣＵ１１のスイッチ５１のポートＰ１と、ＥＣＵ１２のスイッチ５２のポートＰ１とが、通信線３１で接続されており、ＥＣＵ１２のスイッチ５２のポートＰ２と、ＥＣＵ１３のスイッチ５３のポートＰ１とが、通信線３２で接続されている。さらに、ＥＣＵ１３のスイッチ５３のポートＰ２と、ＥＣＵ１４のスイッチ５
４のポートＰ２とが、通信線３３で接続されており、ＥＣＵ１４のスイッチ５４のポートＰ１と、ＥＣＵ１１のスイッチ５１のポートＰ２とが、通信線３４で接続されている。

つまり、スイッチ５１〜５４は、各スイッチのポートＰ１，Ｐ２が、他のスイッチのポートＰ１，Ｐ２に接続されることで、リング状に接続されている。このため、スイッチ５１〜５４とスイッチ５１〜５４同士を接続する通信線３１〜３４とにより、フレームを１周させることが可能なリング状の通信経路が構成される。なお、リング状とは、ループ状のことでもある。

そして、ＥＣＵ１１のスイッチ５１のポートＰ３，Ｐ４には、通信線３５，３６を介してＥＣＵ１５，１６がそれぞれ接続されており、ＥＣＵ１２のスイッチ５２のポートＰ３，Ｐ４には、通信線３７，３８を介してＥＣＵ１７，１８がそれぞれ接続されている。また、ＥＣＵ１３のスイッチ５３のポートＰ３，Ｐ４には、通信線３９，４０を介してＥＣＵ１９，２０がそれぞれ接続されており、ＥＣＵ１４のスイッチ５４のポートＰ３，Ｐ４には、通信線４１，４２を介してＥＣＵ２１，２２がそれぞれ接続されている。

つまり、スイッチ５１〜５４のポートＰ１〜Ｐ４のうち、リング状接続に使用されていないポートＰ３，Ｐ４には、通信ノードとしてのＥＣＵ１５〜２２が接続されている。
スイッチ５１〜５４間の通信経路としては、例えばスイッチ５１を起点とすると、スイッチ５１からスイッチ５２への方向である左回り（反時計回り）の通信経路と、スイッチ５１からスイッチ５４への方向である右回り（時計回り）の通信経路との、２つが存在する。そして、その２つの通信経路は、ＥＣＵ１５〜２２のうち、異なるスイッチ５１〜５４に接続されているＥＣＵ間の通信について、２つの通信経路として機能することができる。

なお、以下の説明においては、スイッチ５１〜５４のポートＰ１〜Ｐ４のうち、リング状接続に用いられているポートＰ１，Ｐ２のことを、リングポートともいう。また、リングポートではなく、リング状接続に使用されていないポートＰ３，Ｐ４のことを、通常ポートともいう。

通信ネットワーク１において通信されるフレームは、例えば図２に示すイーサネットフレームである。このイーサネットフレームは、プリアンブル、宛先ＭＡＣアドレス、送信元ＭＡＣアドレス、タイプ、データ、及びＦＣＳ（Frame Check Sequence）の各領域を備える。

宛先ＭＡＣアドレスは、フレームの宛先装置のＭＡＣアドレスであり、宛先アドレスに相当する。宛先ＭＡＣアドレスは、複数の宛先装置を指定してフレームを送信するマルチキャストフレームである場合には、マルチキャストグループを示すアドレスになる。送信元ＭＡＣアドレスは、フレームの送信元装置のＭＡＣアドレスであり、送信元アドレスに相当する。ＭＡＣアドレスは、装置のアドレスに相当する。

一方、各スイッチ５１〜５４のＭＡＣアドレステーブル７３は、そのスイッチにおけるポートＰ１〜Ｐ４の各々について、そのポートの先に接続されている装置のＭＡＣアドレスが登録されるテーブルである。

そして、各スイッチ５１〜５４は、周知のＭＡＣアドレス学習機能によってＭＡＣアドレステーブル７３を作成する。つまり、スイッチ５１〜５４は、ポートＰ１〜Ｐ４の何れかからフレームを受信すると、そのフレームを受信したポートＰ１〜Ｐ４の番号と、受信したフレームに含まれている送信元ＭＡＣアドレスとを、対応付けてＭＡＣアドレステーブル７３に登録する。

また、各スイッチ５１〜５４は、下記のフレーム転送機能を有する。各スイッチ５１〜５４は、ポートＰ１〜Ｐ４の何れかからフレームが受信されると、受信されたフレームである受信フレームに含まれる宛先ＭＡＣアドレスと、ＭＡＣアドレステーブル７３とに基づいて、受信フレームの転送先のポートＰ１〜Ｐ４を決定する。

具体的には、各スイッチ５１〜５４は、ポートＰ１〜Ｐ４のうち、フレームが受信されたポート以外のポートＰ１〜Ｐ４について、ＭＡＣアドレステーブル７３に受信フレーム中の宛先ＭＡＣアドレスと同じＭＡＣアドレスが登録されているか否かを判定する。そして、受信フレーム中の宛先ＭＡＣアドレスと同じＭＡＣアドレスが登録されていれば、ＭＡＣアドレステーブル７３において、そのＭＡＣアドレスが登録されているポートを、転送先のポートＰ１〜Ｐ４として決定する。また、ＭＡＣアドレステーブル７３に受信フレーム中の宛先ＭＡＣアドレスと同じＭＡＣアドレスが登録されていなかった場合には、フレームが受信されたポート以外の全てのポートを、転送先のポートＰ１〜Ｐ４として決定する。

そして、各スイッチ５１〜５４は、受信フレームを、転送先として決定したポートＰ１〜Ｐ４から送信する。なお、このようなフレーム転送機能は、ＥＣＵ間のフレームを中継するための中継機能でもある。また、ＭＡＣアドレステーブル７３に宛先ＭＡＣアドレスと同じＭＡＣアドレスが登録されていた場合のフレーム転送動作は、フィルタリングと呼ばれ、登録されていなかった場合のフレーム転送動作は、フラッディングと呼ばれる。

各スイッチ５１〜５４のＭＡＣアドレステーブル７３には、スイッチ５１〜５４のＭＡＣアドレス学習機能とフレーム転送機能により、ポートＰ１〜Ｐ４の各々について、そのポートの先に接続されている装置のＭＡＣアドレスが登録される。

例えば、スイッチ５１のＭＡＣアドレステーブル７３では、通常ポートＰ３に対しては、ＥＣＵ１５のＭＡＣアドレスが登録され、通常ポートＰ４に対しては、ＥＣＵ１６のＭＡＣアドレスが登録される。また、リングポートＰ１，Ｐ２の各々に対しては、他のスイッチ５２〜５４の通常ポートＰ３，Ｐ４に接続されているＥＣＵ１７〜２２のＭＡＣアドレスが登録される。スイッチ５１のリングポートＰ１，Ｐ２の先には、他のスイッチ５２〜５４を介してＥＣＵ１７〜２２が接続されているからである。

同様に、例えば、スイッチ５２のＭＡＣアドレステーブル７３では、通常ポートＰ３に対しては、ＥＣＵ１７のＭＡＣアドレスが登録され、通常ポートＰ４に対しては、ＥＣＵ１８のＭＡＣアドレスが登録される。また、リングポートＰ１，Ｐ２の各々に対しては、他のスイッチ５１，５３，５４の通常ポートＰ３，Ｐ４に接続されているＥＣＵ１５，１６，１９〜２２のＭＡＣアドレスが登録される。

このような通信ネットワーク１において、何れかのスイッチの各リングポートＰ１，Ｐ２から、他のスイッチの通常ポートＰ３，Ｐ４の先に接続されているＥＣＵを宛先とするフレームが送信されると、そのフレームは上記他のスイッチの各リングポートＰ１，Ｐ２に入力される。

例えば、スイッチ５１の通常ポートＰ３に接続されているＥＣＵ１５が、スイッチ５３の通常ポートＰ３に接続されているＥＣＵ１９を宛先とするフレームを、送信したとする。なお、本実施形態において、ＥＣＵ１９を宛先とするフレームとは、宛先ＭＡＣアドレスとしてＥＣＵ１９のＭＡＣアドレスを含んだフレームである。また、ＥＣＵ１５から送信されるフレームには、送信元ＭＡＣアドレスとして、ＥＣＵ１５のＭＡＣアドレスが含まれる。また、以下の説明において、ＥＣＵ１５から送信されたＥＣＵ１９宛のフレーム
を、フレームｆ１５−１９と記載する。

その場合、スイッチ５１は、フレームｆ１５−１９を通常ポートＰ３から受信する。そして、スイッチ５１が、受信したフレームｆ１５−１９を、リングポートＰ１から送信したとすると、そのフレームｆ１５−１９は、スイッチ５２を経由して、スイッチ５３のリングポートＰ１に入力される。スイッチ５２は、スイッチ５１が送信したフレームｆ１５−１９を、リングポートＰ１から受信して、フィルタリングによりリングポートＰ２から送信するからである。その後、スイッチ５３は、リングポートＰ１にて受信したフレームｆ１５−１９を通常ポートＰ３からＥＣＵ１９に向けて送信する。

また、スイッチ５１が、受信したフレームｆ１５−１９を、リングポートＰ２から送信したとすると、そのフレームｆ１５−１９は、スイッチ５４を経由して、スイッチ５３のリングポートＰ２に入力される。スイッチ５４は、スイッチ５１が送信したフレームｆ１５−１９を、リングポートＰ１から受信して、フィルタリングによりリングポートＰ２から送信するからである。その後、スイッチ５３は、リングポートＰ２にて受信したフレームｆ１５−１９を通常ポートＰ３からＥＣＵ１９に向けて送信する。

一方、図示を省略しているが、各スイッチ５１〜５４は、不揮発性メモリを備えており、その不揮発性メモリには、当該スイッチのＩＤ（Identification）が記憶されている。
次に、スイッチＩＤテーブル７５は、リング状に接続された他のスイッチのＩＤと、当該スイッチのリングポートＰ１，Ｐ２の少なくとも一方からみた他のスイッチの接続順とを表すテーブルである。

例えば、スイッチ５１のスイッチＩＤテーブル７５を、図３に例示する。なお、スイッチに付した符号としての数字を「ｎ」とすると、図３及び以下の説明では、スイッチｎのＩＤを「ＩＤｎ」と記載している。

図３に示すように、スイッチＩＤテーブル７５では、リングポートＰ１，Ｐ２の各々について、他のスイッチのＩＤが、そのリングポートからみたスイッチの接続順と同じ順に登録される。

このため、スイッチ５１のスイッチＩＤテーブル７５であれば、ポートＰ１については、他のスイッチ５２〜５４のＩＤ５２〜ＩＤ５４が、「ＩＤ５２→ＩＤ５３→ＩＤ５４」の順に登録される。スイッチ５１のポートＰ１からみた他のスイッチ５２〜５４の接続順は、「スイッチ５２→スイッチ５３→スイッチ５４」の順であるからである。また、ポートＰ２については、他のスイッチ５２〜５４のＩＤ５２〜ＩＤ５４が、「ＩＤ５４→ＩＤ５３→ＩＤ５２」の順に登録される。

つまり、各スイッチ５１〜５４のスイッチＩＤテーブル７５では、リングポートＰ１，Ｐ２の各々からみた他のスイッチの接続順を、ＩＤの登録順によって表している。図３の例では、左側に登録されたＩＤほど、ポートＰ１，Ｐ２に近いスイッチのＩＤであることを表す。このため、各スイッチ５１〜５４のスイッチＩＤテーブル７５において、他のスイッチのＩＤの登録順は、ポートＰ１についての登録順と、ポートＰ２についての登録順とが、逆になる。

なお、スイッチＩＤテーブル７５は、リングポートＰ１，Ｐ２の一方だけについて、他のスイッチのＩＤを、そのリングポートからみたスイッチの接続順と同じ順に登録したテーブルであってもよい。つまり、スイッチＩＤテーブル７５は、図３における上段又は下段だけのテーブルであってもよい。一方のリングポートからみた他のスイッチの接続順が分かれば、その順を逆にすることで、他方のリングポートからみた他のスイッチの接続順
が分かるからである。

また、スイッチＩＤテーブル７５において、スイッチの接続順は、ＩＤの登録順ではなく、例えばＩＤ毎に順番番号を付加することで表してもよい。
また、各スイッチ５１〜５４のスイッチＩＤテーブル７５における固定の位置に、当該スイッチのＩＤも登録されるようになっていてもよい。その場合、当該スイッチのＩＤは、他のスイッチの接続順を把握することに関しては無視されればよい。

次に、マルチキャストテーブル７７は、図４に示すように、予め準備されたマルチキャストグループ毎に、各スイッチＩＤがマルチキャストグループに所属するか否かが対応付けられている。例えば、図４に示す例では、マルチキャストグループ１に、スイッチＩＤ５２，５４が所属し、スイッチＩＤ５１，５３は非所属に設定される。また、マルチキャストグループ２に、スイッチＩＤ５３，５４が所属し、スイッチＩＤ５１，５２は非所属に設定される。つまり、スイッチ５１〜５４は、マルチキャストテーブル７７を参照すれば、宛先ＭＡＣアドレスに対応するマルチキャストグループ及びそのグループに属するスイッチ５１〜５４を特定できるように構成されている。なお、例えば、マルチキャストグループ１にスイッチＩＤ５２が所属というのは、スイッチ５２の通常ポートＰ３，Ｐ４に接続されるＥＣＵ１７，１８の少なくとも一方がマルチキャストグループ１に所属していることを表している。つまり、スイッチ５２の通常ポートＰ３，Ｐ４に接続されるＥＣＵ１７，１８の少なくとも一方がマルチキャストグループ１に所属しているとスイッチＩＤ５２はマルチキャストグループ１に所属と設定される。また、例えば、マルチキャストグループ１にスイッチＩＤ５１が非所属というのは、スイッチ５１の通常ポートＰ３，Ｐ４に接続されるＥＣＵ１５，１６がともにマルチキャストグループ１に所属していないことを表している。つまり、スイッチ５１の通常ポートＰ３，Ｐ４に接続されるＥＣＵ１５，１６がともにマルチキャストグループ１に所属していないとスイッチＩＤ５１はマルチキャストグループ１に非所属と設定される。

なお、経路決定テーブル７９については後述する。
［１−２．処理］
［１−２−１．通常ポートからフレームを受信した場合の中継処理］
次に、通信制御部８１が実行する中継処理について、図５、図６のフローチャートを用いて説明する。図５、図６に示す中継処理は、通常ポートからフレームを受信した場合に開始される処理である。

中継処理では、まず、Ｓ１１０で、通信制御部８１は、受信フレームがマルチキャストであるか否かを判定する。マルチキャストであるか否かは、宛先ＭＡＣアドレスが予め設定されたマルチキャストを示すアドレスであるか否かによって判定する。

通信制御部８１は、Ｓ１１０で受信フレームがマルチキャストでないと判定した場合には、Ｓ１２０へ移行し、通常中継を実施する。通常中継とは、上述のフレーム転送機能を実施することを示す。Ｓ１２０の処理の後、図５、図６の中継処理を終了する。

一方、通信制御部８１は、Ｓ１１０で受信フレームがマルチキャストであると判定した場合には、Ｓ４１０に移行し、複数の通信線３１〜４２のうちの何れかの異常を検知したか否かを判定する。

通信制御部８１は、Ｓ４１０で複数の通信線３１〜４２の異常を検知しなかった場合には、Ｓ１３０へ移行し、各種テーブルを参照する。テーブルには、ＭＡＣアドレステーブル７３、スイッチＩＤテーブル７５、及びマルチキャストテーブル７７が含まれる。

続いて、Ｓ１４０で、通信制御部８１は、経路Ａにマルチキャストグループに属するＥＣＵ１５〜２２が存在するか否かを判定する。経路Ａとは、例えば、リングポートのうちのポート番号が小さいポートＰ１からの経路を示す。また、後述する経路Ｂとは、例えば、リングポートのうちのポート番号が大きいポートＰ２に繋がる通信線による経路を示す。

ここでの判定は、以下の手順で行う。まず、通信制御部８１は、マルチキャストテーブル７７から宛先ＭＡＣアドレスに対応するマルチキャストグループを選択する。選択したマルチキャストグループを、以下、当該マルチキャストグループと呼ぶ。

続いて、通信制御部８１は、マルチキャストテーブル７７から当該マルチキャストグループに属する他のスイッチ５１〜５４を抽出する。そして、スイッチＩＤテーブル７５を参照することで、当該マルチキャストグループに属する他のスイッチ５１〜５４の接続順を認識し、接続順に基づいて、図７に示すような経路決定テーブル７９を生成する。

経路決定テーブル７９は、スイッチ５１〜５４毎に、当該処理の初回実施時に生成される。経路決定テーブル７９では、図７に示すように、複数のマルチキャストグループのそれぞれと、複数のリングポートにおけるＴＴＬとが対応付けられている。

なお、図７に示す経路決定テーブル７９は、ＥＣＵ１１における経路決定テーブル７９を例示している。また、ＴＴＬは、Time To Liveの略であり、スイッチ５１〜５４から宛先となる複数のＥＣＵ１５〜２２までの間に経由すべき他のスイッチ５１〜５４の数（以下、ホップ数ともいう。）を示す。経路決定テーブル７９では、当該マルチキャストグループに属する他のスイッチ５１〜５４の接続順に基づいて、合計のホップ数が最も少なくなるように経路Ａ及び経路ＢのＴＴＬが設定される。

図７に示す経路決定テーブル７９では、マルチキャストグループ１において、経路Ａ、経路Ｂ共に、ＴＴＬ＝１が対応付けられている。つまり、スイッチ５１のポートＰ１から見て、ホップ数が１であるスイッチ５２と、ポートＰ２から見て、ホップ数が１であるスイッチ５４とに、宛先となるマルチキャストグループ１に所属するＥＣＵ１７〜２２が接続されていることを示す。

また、図７に示す経路決定テーブル７９では、マルチキャストグループ２において、スイッチ５１の経路ＡにはＴＴＬ＝０、経路ＢにはＴＴＬ＝２が対応付けられている。つまり、スイッチ５１のポートＰ２から見て、ホップ数が２であるスイッチ５３までに、宛先となるマルチキャストグループ２に所属するＥＣＵ１７〜２２が接続されていることを示す。

なお、スイッチ５３は、スイッチ５１のポートＰ１から見た場合にも、ホップ数が２のスイッチであるが、合計のホップ数を最少にするために、経路Ｂが選択される。つまり、マルチキャストグループ２の宛先には、スイッチ５１のポートＰ２からホップ数が１であるスイッチ５４が含まれているため、スイッチ５４を経由する経路Ｂが選択される。
より具体的には、スイッチ５１からマルチキャストグループ２に所属するＥＣＵ１７〜２２にフレームを送信する際には以下のパターンが存在する。経路Ａを選択するパターンでは、スイッチ５１のポートＰ１から見て、ホップ数が３であるスイッチ５４までに、宛先となるマルチキャストグループ２に所属するＥＣＵ１７〜２２が接続される。また、経路Ｂを選択するパターンでは、スイッチ５１のポートＰ２から見て、ホップ数が２であるスイッチ５４までに、宛先となるマルチキャストグループ２に所属するＥＣＵ１７〜２２が接続される。
さらに、経路Ａと経路Ｂとを選択するパターンでは、スイッチ５１のポートＰ１から見
て、ホップ数が２であるスイッチ５３までに、宛先となるマルチキャストグループ２に所属するＥＣＵ１７〜２２が接続されるとともにスイッチ５１のポートＰ２から見て、ホップ数が１であるスイッチ５４までに、宛先となるマルチキャストグループ２に所属するＥＣＵ１７〜２２が接続される。経路Ａを選択する場合の合計のホップ数は３となり、経路Ｂを選択する場合の合計のホップ数は２となり、経路Ａと経路Ｂとを選択する場合の合計のホップ数は少なくとも３となる。そのため、合計のホップ数が最小である経路Ｂが選択される。

通信制御部８１は、生成された経路決定テーブル７９を参照し、経路決定テーブル７９の当該マルチキャストグループにおける経路ＡでのＴＴＬの値が０よりも大きい場合に、経路Ａに当該マルチキャストグループに属するＥＣＵ１５〜２２が存在すると判定する。反対にＴＴＬの値が０以下であれば、通信制御部８１は、経路Ａに当該マルチキャストグループに属するＥＣＵ１５〜２２が存在しないと判定し、経路Ａへのフレーム送信が抑制される。このように通信制御部８１は、ＴＴＬの値を用いて、フレーム送信の必要性を判定し、余計な通信を抑制する。

通信制御部８１は、Ｓ１４０で、経路Ａにマルチキャストグループに属するＥＣＵ１５〜２２が存在すると判定した場合には、Ｓ１５０へ移行し、受信フレームにＴＴＬ＝Ｎ_Ａを含むタグを挿入する。Ｎ_Ａの値は、経路決定テーブル７９において、当該マルチキャストグループにおける経路ＡでのＴＴＬの値である。

続いて、Ｓ１６０で、通信制御部８１は、経路Ａにフレームを中継し、Ｓ１７０に移行する。
一方、通信制御部８１は、Ｓ１４０で経路Ａに当該マルチキャストグループに属するＥＣＵ１５〜２２が存在しないと判定した場合には、Ｓ１７０へ移行し、経路Ｂに当該マルチキャストグループに属するＥＣＵ１５〜２２が存在するか否かを判定する。通信制御部８１は、経路決定テーブル７９を参照し、経路決定テーブル７９の当該マルチキャストグループにおける経路ＢでのＴＴＬの値が０よりも大きい場合に、経路Ｂに当該マルチキャストグループに属するＥＣＵ１５〜２２が存在すると判定する。

通信制御部８１は、Ｓ１７０で経路Ｂに当該マルチキャストグループに属するＥＣＵ１５〜２２が存在すると判定した場合には、Ｓ１８０へ移行し、受信フレームにＴＴＬ＝Ｎ_Ｂのタグを挿入する。Ｎ_Ｂの値は、経路決定テーブル７９において、当該マルチキャストグループにおける経路ＢでのＴＴＬの値である。

続いて、Ｓ１９０で、通信制御部８１は、経路Ｂに受信フレームを中継し、Ｓ２００に移行する。
一方、通信制御部８１は、Ｓ１７０で経路Ｂに当該マルチキャストグループに属するＥＣＵ１５〜２２が存在しないと判定した場合には、Ｓ２００へ移行し、自装置であるスイッチ５１〜５４に、マルチキャスト所属ポートがあるか否かを判定する。ここでは、通信制御部８１は、例えば、マルチキャストテーブル７７を参照し、自装置であるスイッチ５１〜５４が当該マルチキャストグループに属していれば、マルチキャスト所属ポートがあると判定する。

通信制御部８１は、Ｓ２００で自装置にマルチキャスト所属ポートがあると判定した場合には、Ｓ２１０へ移行し、マルチキャスト所属ポートにフレームを送信する。ここでは、通信制御部８１は、通常ポートＰ３，Ｐ４の全てにフレームを送信してもよいし、フレームを受信したポート以外のポートのみにフレームを送信してもよい。この処理の後、図５、図６の中継処理を終了する。

一方、通信制御部８１は、Ｓ２００で自装置にマルチキャスト所属ポートがないと判定した場合には、図５、図６の中継処理を終了する。
通信制御部８１は、Ｓ４１０で通信線３１〜４２の異常を検知した場合には、Ｓ４２０に移行し、異常が検知されていない通信線３１〜４２のみを経由して宛先となるＥＣＵ１５〜２２にフレームを送信するためのリングポートを選択する。この際、通信制御部８１は、異常が検知されていない通信線３１〜４２のみを経由する際のＴＴＬを演算し、ＴＴＬを含むタグを受信フレームに付加する。そして、通信制御部８１は、Ｓ４３０で、このリングポートを選択してフレームを送信する。Ｓ４３０の処理の後、図５、図６の中継処理を終了する。

［１−２−２．リングポートからフレームを受信した場合の中継処理］
次に、スイッチ５１〜５４がリングポートからフレームを受信した場合に実行する中継処理について、図８のフローチャートを用いて説明する。

Ｓ１１０，Ｓ１２０では、図５、図６のフローチャートと同様に処理が実施される。
通信制御部８１は、Ｓ１１０で受信フレームがマルチキャストであると判定した場合には、Ｓ３１０に移行し、自装置にマルチキャスト所属ポートがあるか否かを判定する。

通信制御部８１は、Ｓ３１０で自装置にマルチキャスト所属ポートがあると判定した場合には、Ｓ３２０へ移行し、受信フレームからＴＴＬを含むタグを外して、自装置のマルチキャスト所属ポートに受信フレームを転送する。換言すれば、通信制御部８１は、受信フレームからタグを除いたフレームを生成し、生成したフレームを送信する。その後、Ｓ３３０に移行する。

一方、通信制御部８１は、Ｓ３１０で自装置にマルチキャスト所属ポートがないと判定した場合には、Ｓ３３０に移行し、タグを外す前の受信フレームについて、タグを参照し、ＴＴＬが０より大きいか否かを判定する。この処理では、通信制御部８１は、受信したフレームに含まれるＴＴＬに基づいて、受信したフレームを他のスイッチ５１〜５４に送信するか否かを判定する。

通信制御部８１は、Ｓ３３０で、ＴＴＬが０以下であると判定した場合には、Ｓ３４０へ移行し、リングポートには受信フレームを転送しないように決定し、図８の中継処理を終了する。

一方、通信制御部８１は、Ｓ３３０でＴＴＬが０より大きいと判定した場合には、Ｓ３５０へ移行し、ＴＴＬをデクリメントする。
続いて、Ｓ３６０で、通信制御部８１は、リングポートにフレームを送信する。ここで送信されるフレームは、受信フレームに対して、ＴＴＬをデクリメントしたフレームである。なお、受信フレームを受信したポートにはフレームを送信しないようにするとよい。その後、図８の中継処理を終了する。

［１−３．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１ａ）本開示の一態様は、受信したフレームの中継を行うように構成されたＥＣＵ１１〜１４である。ＥＣＵ１１〜１４は、複数の通信ポートＰ１〜Ｐ４と、通信制御部８１と、を備える。

通信ポートＰ１〜Ｐ４には、通信線３１〜４２がそれぞれ接続される。通信制御部８１は、通信ポートＰ１〜Ｐ４を介して接続されたＥＣＵ１５〜２２を宛先とするフレームを複数の通信ポートＰ１〜Ｐ４の何れかから受信する。

通信制御部８１は、受信されたフレームが複数のＥＣＵ１５〜２２に中継されるべきフレームである場合、複数のＥＣＵ１５〜２２が複数の通信ポートＰ１〜Ｐ４のうちの何れを介して接続されているかを示す各テーブル７３、７５、７７、７９に基づいて、複数の通信ポートＰ１〜Ｐ４のうちのＥＣＵ１５〜２２が接続された１又は複数の通信ポートＰ１〜Ｐ４を選択する。通信制御部８１は、選択された１又は複数の通信ポートＰ１〜Ｐ４に対して、フレームを送信する。

このような構成によれば、複数のＥＣＵ１５〜２２にフレームを中継する場合に、各テーブル７３、７５、７７、７９に基づいて、複数のＥＣＵ１５〜２２が存在する通信ポートＰ１〜Ｐ４のみにフレームを送信することができる。よって、不要な通信を抑制することができる。

（１ｂ）本開示の一態様では、複数の通信ポートＰ１〜Ｐ４には、それぞれ、１又は複数の他のＥＣＵ１１〜１４が１又は複数の通信線３１〜４２を介して接続されている。また、各テーブル７３、７５、７７、７９には、複数のＥＣＵ１５〜２２が、ＥＣＵ１１〜１４の何れに接続されているかが含まれている。そして、通信制御部８１は、各テーブル７３、７５、７７、７９に基づいて、複数の通信ポートＰ１〜Ｐ４のうちのホップ数が最小となる通信ポートＰ１〜Ｐ４を選択する。

このような構成によれば、経由する他のＥＣＵ１１〜１４の数が最小となるようにフレームを送信する通信ポートＰ１〜Ｐ４を選択するので、通信線３１〜４２を流れるデータ量を最小限にすることができる。

（１ｃ）本開示の一態様では、通信制御部８１は、受信されたフレームが自装置であるＥＣＵ１１〜１４に接続されたＥＣＵ１５〜２２から送信されたフレームである場合、受信されたフレームにホップ数の情報を付加したフレームを生成する。つまり、ＴＴＬを含むタグを付加したフレームを生成する。そして、通信制御部８１は、生成したフレームを送信する。

このような構成によれば、当該ＥＣＵ１１〜１４は、ホップ数の情報を付加したフレームを他のＥＣＵ１１〜１４に送信するので、他のＥＣＵ１１〜１４は、受信されたフレームをさらに他のＥＣＵ１１〜１４に中継すべきか否かをホップ数の情報によって判定できる。よって、不要な通信を抑制することができる。

（１ｄ）本開示の一態様では、通信制御部８１は、受信されたフレームにホップ数の情報を含む場合、ホップ数に基づいて、受信したフレームを他のＥＣＵ１１〜１４に送信するか否かを判定する。

また、通信制御部８１は、受信されたフレームにホップ数の情報を含む場合において、フレームを他のＥＣＵ１１〜１４に送信すると判定された場合に、受信されたフレームを送信する。

このような構成によれば、他のＥＣＵ１１〜１４からフレームを受信した場合、受信したフレームをさらに他のＥＣＵ１１〜１４に中継すべきか否かをホップ数の情報によって判定できる。

（１ｅ）本開示の一態様では、通信制御部８１は、受信されたフレームを送信する際に、受信されたフレームに含まれるホップ数の情報を、ホップ数を減算した新たなホップ数の情報に更新し、更新後のホップ数の情報を付加したフレームを送信する。

このような構成によれば、ホップ数の情報を減算しつつフレームを中継できるので、ホップ数が所定の数になったときに中継を終了することができる。
本開示の一態様は、他のＥＣＵ１１〜１４は、複数の通信ポートＰ１〜Ｐ４にそれぞれ接続される複数の通信線３１〜４２を介してリング状に接続される。また、通信制御部８１は、複数の通信線３１〜４２の異常を検知するように構成される。また、通信制御部８１は、複数の通信線３１〜４２のうちの何れかに異常が検知された場合、異常が検知されていない通信線３１〜４２が接続された通信ポートＰ１〜Ｐ４を選択する。

このような構成によれば、通信線３１〜４２に異常が発生した場合であっても、その通信線３１〜４２が接続されていない通信ポートＰ１〜Ｐ４を選択するので、ＥＣＵ１５〜２２にフレームを送信することができる。

［２．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

（２ａ）上記実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、通信プロトコルはイーサネット以外のプロトコルとしてもよいし、ＥＣＵの数、ポートの数は、他の数であってもよい。

（２ｂ）上記実施形態では、冗長構成として、複数の中継装置をリング状に配置するリングトポロジを採用したが、複数の経路で通信可能な構成であればどのような構成でもよい。例えば、複数の中継装置を網目状に配置するメッシュトポロジ等を採用してもよい。

（２ｃ）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。

（２ｄ）上述したスイッチ５１〜５４の他、当該スイッチ５１〜５４を構成要素とするシステム、当該スイッチ５１〜５４としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、フレーム中継方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

［３．実施形態の構成と本開示の構成との関係］
上記実施形態においてＥＣＵ１１〜１４は本開示での中継装置に相当し、上記実施形態においてＥＣＵ１５〜２２は本開示での転送先装置に相当する。また、上記実施形態においてＭＡＣアドレステーブル７３、スイッチＩＤテーブル７５は本開示での接続情報に相当する。また、上記実施形態においてマルチキャストテーブル７７、経路決定テーブル７９は本開示でのグループ情報に相当する。また、上記実施形態において通信制御部８１にて実行される構成のうちの、フレームを受信する構成は、本開示での受信部に相当する。

また、上記実施形態において通信制御部８１にて実行される構成のうちの、Ｓ１３０〜Ｓ１５０、Ｓ１７０〜Ｓ１８０、Ｓ２００、Ｓ４２０の構成は本開示での選択部に相当する。また、Ｓ１３０、Ｓ１６０、Ｓ１９０、Ｓ２１０、Ｓ３２０、Ｓ３５０〜Ｓ３６０の構成は本開示での送信部に相当する。また、上記実施形態において通信制御部８１にて実
行される構成のうちの、Ｓ３３０の構成は本開示での送信判定部に相当し、上記実施形態においてＳ４１０の構成は本開示での異常検知部に相当する。

１…通信ネットワーク、１１〜２１…ＥＣＵ、３１〜４２…通信線、５１〜５４…スイッチ、６１…マイコン、７１…メモリ、７３…ＭＡＣアドレステーブル、７５…スイッチＩＤテーブル、７７…マルチキャストテーブル、７９…経路決定テーブル、８１…通信制御部、Ｐ１〜Ｐ４…ポート。

Claims

受信したフレームの中継を行うように構成された中継装置（１１〜１４）であって、
通信線（３１〜４２）がそれぞれ接続された複数の通信ポート（Ｐ１〜Ｐ４）と、
前記通信ポートを介して接続された転送先装置（１５〜２２）を宛先とするフレームを前記複数の通信ポートの何れかから受信する受信部（８１）と、
前記受信部にて受信されたフレームが複数の転送先装置に中継されるべきフレームである場合、前記複数の転送先装置が前記複数の通信ポートのうちの何れを介して接続されているかを示す接続情報（７３、７５）と前記複数の転送先装置が所定のグループに所属しているか否かを示す情報を含むグループ情報（７７、７９）とに基づいて、前記複数の通信ポートのうちの前記転送先装置が接続された１又は複数の通信ポートを選択する選択部（Ｓ１３０〜Ｓ１５０、Ｓ１７０〜Ｓ１８０、Ｓ２００、Ｓ４２０）と、
選択された前記１又は複数の通信ポートに対して、前記フレームを送信する送信部（Ｓ１３０、Ｓ１６０、Ｓ１９０、Ｓ２１０、Ｓ３２０、Ｓ３５０〜Ｓ３６０）と、
を備える中継装置。
請求項１に記載の中継装置であって、
当該中継装置を自中継装置とし、前記自中継装置以外の中継装置を他中継装置として、
前記複数の通信ポートには、それぞれ、１又は複数の他中継装置が１又は複数の通信線を介して接続されているとともに、
前記接続情報には、前記複数の転送先装置が、前記自中継装置或いは前記１又は複数の他中継装置の何れに接続されているかの情報が含まれており、
前記自中継装置から前記複数の転送先装置までの間に経由する前記他中継装置の数をホップ数として、
前記選択部は、前記接続情報に基づいて、前記複数の通信ポートのうちの前記ホップ数が最小となる通信ポートを選択する
ように構成された中継装置。
請求項２に記載の中継装置であって、
前記送信部は、前記受信部にて受信されたフレームが前記自中継装置に接続された通信装置から送信されたフレームである場合、前記受信されたフレームに前記ホップ数の情報を付加したフレームを生成し、該生成したフレームを送信する
ように構成された中継装置。
請求項３に記載の中継装置であって、
前記受信されたフレームに前記ホップ数の情報を含む場合、前記ホップ数に基づいて、前記受信したフレームを前記他の中継装置に送信するか否かを判定する送信判定部（Ｓ３３０）をさらに備え、
前記送信部は、前記受信されたフレームに前記ホップ数の情報を含む場合には、前記送信判定部にて前記他の中継装置に送信すると判定された場合に、前記受信されたフレームを送信する
ように構成された中継装置。
請求項４に記載の中継装置であって、
前記送信部は、前記受信されたフレームを送信する際に、前記受信されたフレームに含まれる前記ホップ数の情報を、前記ホップ数を減算した新たなホップ数の情報に更新し、該更新後のホップ数の情報を付加したフレームを送信する
ように構成された中継装置。
請求項２から請求項５までの何れか１項に記載の中継装置であって、
前記他の中継装置は、前記複数の通信ポートにそれぞれ接続される複数の通信線を介してリング状に接続されており、
前記複数の通信線の異常を検知するように構成された異常検知部（Ｓ４１０）をさらに備え、
前記選択部は、前記複数の通信線のうちの何れかに異常が検知された場合、異常が検知されていない通信線が接続された通信ポートを選択する
ように構成された中継装置。