JP3745770B2

JP3745770B2 - 車両用多重伝送装置

Info

Publication number: JP3745770B2
Application number: JP2004372929A
Authority: JP
Inventors: 俊憲松井; 宏司藤岡; 隆徳松永; 崇前田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2020-11-09
Also published as: JP2005102336A

Description

この発明は、高信頼性と限られたスペースでの構築が必要とされる自動車などに搭載されるネットワークを構成すると共に、断線等のネットワーク障害発生時における通信を確保するネットワーク復帰装置を有する車両用多重伝送装置に関わるものである。

図１１は、例えば、特許文献１に示された従来のネットワーク復元装置を示す構成図である。
図１１において、１ａ〜１ｄはネットワークを構成するノード、２ａ〜２ｄは各ノード１ａ〜１ｄの通信部、３はネットワーク接続装置である。４は情報処理部、５ａ、５ｂはそれぞれ通信部２ａ、２ｄに接続される通信部、６はスイッチで、通信部５ａ及び通信部５ｂ間で一方が受けたデータをスルーする（他方へ伝える）時に、両通信部間を接続するものであり、通常状態では開かれていて、データは破棄される（他方へ伝えない）。４〜６はネットワーク接続装置３を構成する。７は各ノード間を接続する配線、８は予備配線で、ノード１ａとノード１ｄを、それぞれネットワーク接続装置３の通信部５ａと通信部５ｂに接続する。

このようなネットワーク構成においては、情報処理部４は、通信部５ａと通信部５ｂに送信されてくる全データを監視し、ネットワークが正常状態のときは、スイッチ６を開いたままにしておいて、両通信部５ａ、５ｂで受信したデータを破棄し、断線等のネットワーク障害を検出したときには、スイッチ６を閉じて、一方の通信部で受信したデータを他方の通信部にスルーするという制御を行うことで、ネットワーク障害時でも通信を確保する。
このとき、ネットワーク障害検出は、ネットワーク接続装置３の情報処理部４により、送信されてくるデータを監視することにより行う。

特開２０００−１１５２０２号公報（段落番号００２１〜００５５、図２）

上記のような従来のディジーチェーン状ネットワークにおける断線等のネットワーク障害からの復帰方法では、通信部５ａ、通信部５ｂ及びこれらを制御する情報処理部４を内蔵するネットワーク接続装置３が必要となる。このため、通常のネットワークよりも規模が大きくなり、限られた場所でネットワークを構築する場合には、ネットワーク接続装置３の配置場所も考慮に入れなくてはならず複雑となる。

一方、ネットワーク障害発生時におけるネットワーク復帰方法は、ディジーチェーン状ネットワーク構成にのみ対応している。そのため、ネットワーク構成の中で一般的な構成であるツリー状ネットワーク構成には、対応していないといった問題がある。
同様に、ネットワーク障害発生時におけるネットワーク復帰方法は、ディジーチェーン状ネットワーク構成にのみ対応しているため、プロトコルの異なる複数のディジーチェーン状ネットワーク系が、ゲートウェイを介して接続されているネットワーク構成においても、このネットワーク接続装置では対応できないという問題がある。

また、上記のような従来の断線等のネットワーク障害検出方法においては、障害を検出するために、上記の課題を伴うネットワーク接続装置が必要という問題がある。
さらにまた、このネットワーク接続装置では、ネットワーク障害からの復帰後に、ネットワーク構成の変化に伴ったネットワークの初期化処理を行う手段が無く、手動で行わなければならないといった問題もある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、限られたスペースにディジーチェーン状ネットワークを構築する場合において、ネットワーク構成スペースを減らして、断線等のネットワーク障害発生時においても全ノード間の通信を確保することができる車両用多重伝送装置を得ることを第一の目的としている。

また、ディジーチェーン状ネットワーク構成だけでなく、ツリー状ネットワーク構成において、断線等のネットワーク障害発生時においても通信を確保することができる車両用多重伝送装置を得ることを第二の目的としている。
さらに、プロトコルの異なる複数のディジーチェーン状ネットワーク系が、ゲートウェイを介して接続されているネットワーク構成において、断線等のネットワーク障害発生時においても通信を確保することができる車両用多重伝送装置を得ることを第三の目的としている。

さらにまた、従来の断線等のネットワーク障害検出方法において必要とされていたネットワーク接続装置を用いずに、断線等のネットワーク障害検出を行わせるようにした車両用多重伝送装置を得ることを第四の目的としている。
また、断線等のネットワーク障害からの復帰時において、自動的にネットワーク全体のクロックタイミングを取り直すために、ネットワークの初期化処理を行わせることができる車両用多重伝送装置を得ることを第五の目的としている。

この発明に係わる車両用多重伝送装置においては、それぞれ複数のノードがディジーチェーン状に接続された複数のネットワークが、ネットワーク間のプロトコルを変換するプロトコル変換手段を有するゲートウエイを介して接続された車両用多重伝送装置において、各ネットワークは、ネットワークの一端に配置され、ゲートウエイに接続された第三のノードと、ネットワークの他端に配置され、障害発生時にネットワーク間のプロトコルを変換する障害時プロトコル変換手段を有する第四のノードを備え、第四のノードは、隣接するネットワークの第四のノードに接続されると共に、障害発生時には、障害の発生したネットワーク内の通信は、第四のノードによって接続された隣接するネットワーク経由で行われるものである。

また、ゲートウエイは、障害情報を各ネットワークに伝える障害情報連絡手段を有するものである。

この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
それぞれ複数のノードがディジーチェーン状に接続された複数のネットワークが、ネットワーク間のプロトコルを変換するプロトコル変換手段を有するゲートウエイを介して接続された車両用多重伝送装置において、各ネットワークは、ネットワークの一端に配置され、ゲートウエイに接続された第三のノードと、ネットワークの他端に配置され、障害発生時にネットワーク間のプロトコルを変換する障害時プロトコル変換手段を有する第四のノードを備え、第四のノードは、隣接するネットワークの第四のノードに接続されると共に、障害発生時には、障害の発生したネットワーク内の通信は、第四のノードによって接続された隣接するネットワーク経由で行われるので、ゲートウエイを介してネットワークが接続された構成でも、障害発生時に、全ノード間の通信を確保することができる。

また、ゲートウエイは、障害情報を各ネットワークに伝える障害情報連絡手段を有するので、障害情報を各ネットワークに伝えることができる。

実施の形態１．
以下、この発明における実施の形態について説明する。
図１は、この発明の実施の形態１によるディジーチェーン状ネットワークにおけるネットワーク復帰装置をもつ車両用多重伝送装置を示す構成図である。
図１において、１０ａ〜１０ｄはネットワークを構成しているノード、１１ａ〜１１ｄは各ノード１０ａ〜１０ｄの通信部である。ノード１０ｄ（第二のノード）は、スイッチ１２とスイッチ制御装置１３を内蔵している。１４は各ノード１０ａ〜１０ｄの通信部間を接続する配線である。１５は予備配線であり、ネットワークの両端であるノード１０ａ（第一のノード）とスイッチ１２の一端と、ノード１０ｄとスイッチ１２の他端を接続している。スイッチ制御装置１３は、通常は開かれている（接続されていない）スイッチ１２の開閉（接続／非接続）を制御するものである。

通信部１１ａ〜１１ｄは、各ノード１０ａ〜１０ｄに内蔵されており、それぞれ配線１４で繋がれている。このとき各ノードは、２つのノード（両端のノードは１つ）と接続され、ディジーチェーン状のネットワークを構成している。また、これらの配線は、便宜状１本の配線で描かれているが、それぞれ、上り／下りの２経路で構成されており、配線内のデータ衝突は生じない。
また、両端ノード１０ａ、１０ｄには、スイッチ１２が開いていることで、接続先ノードの無い予備配線１５が接続されているが、それぞれのノードではこれらの接続されている通信部のポートは、接続先が無いために使用されていないとみなされ、予備配線１５に対するデータ送信は行わない。仮に送信するとしても、スイッチ１２に開いているときに機能する終端装置をつけるなどにより、送信されたデータを破棄してもよい。

図２は、この発明の実施の形態１による障害検出後のディジーチェーン状ネットワークにおけるネットワーク復帰装置をもつ車両用多重伝送装置を示す構成図である。
図２において、１０ａ〜１５は図１におけるものと同一のものである。１６はノード１０ｂ及びノード１０ｃ間に生じた断線である。

上記のように構成された実施の形態１のネットワーク復帰装置をもつ車両用多重伝送装置の動作について説明する。
まず、ネットワークに断線等の障害が生じていない通常状態時には、スイッチ１２を開いておき、ノード１０ａとノード１０ｄ間で通信ができない状態にする。こうすることで、ディジーチェーン状ネットワークとして、ノード１０ａ〜ノード１０ｄの間で通信が行われる。

次に、何らかの原因で断線等のネットワーク障害が生じたときの動作を示す。
図２に示すようにノード１０ｂとノード１０ｃとの間に断線１６が生じたとする。このとき通常のネットワークにおいては、断線１６をはさむノード間ではデータの送受信ができずに通信が不可能となる。
実施の形態１による車両用多重伝送装置においては、このような断線等のネットワーク障害が発生したときには、ノード１０ｄ内のスイッチ制御装置１３に断線検出が伝えられ、スイッチ１２に閉状態にするように命令を出す。この命令を受けたスイッチ１２は、閉状態にすることで、ノード１０ａとノード１０ｄを予備配線１５によって接続することができる。
こうすることで、ノード１０ｂとノード１０ｃ間の通信を予備配線１５経由で行うことができるようになり、全ノードとの通信を確保することが可能となる。さらに、復帰に必要な装置を、全てノードに設置することで、ネットワーク構築スペースを減らすことができる。

実施の形態１によれば、ディジーチェーン状ネットワークの障害時の復帰に必要な装置を、ノードに設置して、ネットワーク構築スペースを減らして障害復帰を行うことができる。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２によるツリー状ネットワークにおけるネットワーク復帰装置をもつ車両用多重伝送装置を示す構成図である。
図３において、２０ａ〜２０ｇは、ネットワークを構成するノードで、２０ａは親ノードであり、２０ｄ〜２０ｇはリーフノードである。２１ａ〜２１ｇはノード２０ａ〜２０ｇにそれぞれ設けられた通信部である。２２ａ〜２２ｄは親ノード２０ａに設けられたスイッチで、スイッチ２２ａはノード２０ｄに、スイッチ２２ｂはノード２０ｅに、スイッチ２２ｃはノード２０ｆに、スイッチ２２ｄはノード２０ｇに、それぞれ接続され、通常状態では、開状態で、リーフノード２０ｄ〜２０ｇと親ノード２０ａを接続しないようにしている。２３はスイッチ制御装置であり、スイッチ２２ａ〜２２ｄの開閉（接続／非接続）を制御する。
２４はノード２０ａ〜ノード２０ｇ間をツリー状に接続する配線、２５はスイッチ２２ａ〜２２ｄに接続された予備配線である。２６はノード２０ｃとノード２０ｆ間に生じた断線である。

図４は、この発明の実施の形態２によるツリー状ネットワークにおける別のネットワーク復帰装置をもつ車両用多重伝送装置を示す構成図である。
図４において、２０ａ〜２１ｇ、２４〜２６は図３におけるものと同一のものである。２９はノード２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇに接続された接点を有するスイッチ、３０はスイッチ２９の接続先を制御するスイッチ制御装置である。３１はスイッチ２９の開状態、３２はノード２０ｆに接続された接点である。

図３の構成においては、断線２６で示すネットワーク障害が生じたとき、スイッチ制御装置２３により、通信のできなくなったリーフノード２０ｆと親ノード２０ａとを接続する予備配線２５に設置されているスイッチ２２ｃを開状態から閉状態に切り替えて２つのノード２０ａ、２０ｆを接続することで、断線個所以降のノードとの通信を確保する。このようにして全ノードとの通信を確保することができる。

また、図４に示す構成では、図３で複数存在していたスイッチ２２ａ〜２２ｄを、１つのスイッチ２９に置き換えることで設置スペースを減らすことができる。
図４で、ネットワークに断線２６で示す障害が生じたとき、スイッチ制御装置３０により、スイッチ２９を通常の開状態３１からリーフノード２０ｆと親ノード２０ａとを接続する接点３２に切り替えて、断線個所以降のノードとの通信を確保することができる。こうすることで、全ノードとの通信を確保することができる。

実施の形態２によれば、ツリー状ネットワークの障害時の復帰を行うことができる。

実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３によるプロトコルの異なる３つのディジーチェーン状ネットワーク系がゲートウェイを介して接続されているネットワークにおけるネットワーク復帰装置をもつ車両用多重伝送装置を示す構成図である。
図５において、４０はゲートウェイであり、プロトコルの異なるネットワーク系４１ａ〜４１ｃを接続している。４２ａ〜４２ｉはノードであり、それぞれノード４２ａ〜４２ｃ、ノード４２ｄ〜４２ｆ、ノード４２ｇ〜４２ｉでデジィーチェーン状ネットワーク系４２ａ、４１ｂ、４１ｃを構成している。４３ａ〜４３ｉはそれぞれノード４２ａ〜４２ｉの通信部である。４３ｊはゲートウェイ４０の通信部である。４４はゲートウェイ４０のプロトコル変換手段であり、送信されてくるデータを別の系のプロトコルに変換する。

４５は各ネットワーク系に設けられた障害時プロトコル変換手段であり、最後尾（ネットワーク系４１ａ〜４１ｃ内のゲートウェイに繋がっていない端）のノード４２ａ、４２ｆ、４２ｇ（第四のノード）に内蔵されており、通常状態ではプロトコル変換は行わないが、命令を受けることで、送信されてくるデータを別のネットワーク系のプロトコルに変換する。
４６はゲートウェイ４０の障害情報連絡手段であり、断線検出時に各ノードに断線発生個所を伝える。４７は配線であり、ネットワーク系内のノード間及び、ネットワーク系の端ノード４２ｃ、４２ｄ、４２ｉ（第三のノード）と、ゲートウェイ４０を接続する。４８は予備配線であり、最後尾ノード４２ａ、４２ｆ、４２ｇ間を接続する。４９はノード４２ｂとノード４２ｃ間に生じた断線である。

このような構成において、ネットワークに断線４９で示す障害が生じたとき、断線４９を検出したゲートウェイ４０は、障害情報連絡手段４６を用いて、各ノードに障害発生と障害個所の情報を伝える。これにより、断線４９を含むネットワーク系４１ａ内の通信を行うには、異なるプロトコルのネットワーク系４１ｃに入るときと出るときに、ノード４２ｇの障害時プロトコル変換手段４５とゲートウェイ４０のプロトコル変換手段４４で、２回プロトコル変換を行うことで、ネットワーク系４１ｃ及びそれに接続する予備配線４８を介して、通信を行うことができる。
つまり、ノード４２ｃがノード４２ａ、４２ｂのどちらかにデータを送信したい場合は、ゲートウェイ４０のプロトコル変換手段４４で、ネットワーク系４１ｃで使用されているプロトコルへ変換された後に、ノード４２ｇの障害時プロトコル変換手段４５でネットワーク系４１ａに使用されているプロトコルへ再び変換し直して通信を行う。ノード４２ａ、４２ｂのどちらかがノード４２ｃにデータを送信したい場合は、これと逆の手順を踏むこととなる。

実施の形態３によれば、複数のディジーチェーン状ネットワークがゲートウェイを介して接続された構成での障害復帰を行うことができる。

実施の形態４．
図６は、この発明の実施の形態４による障害検出装置を有する車両用多重伝送装置を示す構成図である。
図６において、５０ａ〜５０ｄはネットワークを構成するノード、５１ａ〜５１ｄはそれぞれ５０ａ〜５０ｄの通信部で、それぞれ第１ポートと第２ポートを有している。５２はノード５０ｄに設けられたスイッチ、５３はスイッチ５２の開閉を制御するスイッチ制御装置、５４はノード５０ｄに設けられた障害検出装置である。５５はノード間を接続する配線で、各通信部５１ａ〜５１ｄの第１ポートまたは第２ポートに接続されている。５６は予備配線で、ノード５０ａとスイッチ５２を接続している。

図７は、この発明の実施の形態４による障害検出装置を示す構成図である。
図７において、５４は障害検出装置、５７は障害検出装置５４の処理部、５８は障害検出装置５４の記憶装置である。
図８は、この発明の実施の形態４による断線が生じた車両用多重伝送装置を示す構成図である。
図８において、５０ａ〜５６は図６におけるものと同一のものである。５９はノード５０ｂとノード５０ｃ間に生じた断線である。
図９は、この発明の実施の形態４による断線前及び断線後のポート接続情報を示す図である。

次に、動作について説明する。
障害検出装置は、図７に示すように、処理部５７と記憶装置５８で構成される。処理部５７は、記憶装置５８内のポート接続情報の制御を行う。また、記憶装置５８は更新ポート接続情報と更新前ポート接続情報を保持する記憶領域から構成される。
このように構成された障害検出装置５４は、通信部を通じて受信した各ポート接続情報を、記憶装置５８内の更新ポート接続情報に記憶する。記憶の際に更新ポート接続情報に記憶されていたポート接続情報を更新前ポート接続情報に移す。このとき更新前ポート接続情報に入っていたポート情報を削除する。
そして、処理部５７は、更新ポート接続情報と更新前ポート接続情報を比較し、その比較結果より断線等の障害検出や、障害個所の特定を行う。図９に、更新前ポート接続情報として、図６のポート接続情報及び、更新ポート接続情報として、図８に断線５９が生じた時のポート接続情報を示す。この時、２つの情報が変化したことより、ネットワーク内に障害が生じていることがわかる。また、ノード５０ｃの第２ポートにおいてポート接続情報が使用から未使用に変化していること、もしくはノード５０ａ、５０ｂのポート接続情報が不明になったことから、ノード５０ｂとノード５０ｃの間で障害が発生していることも特定することができる。

また、断線等のネットワーク障害個所の特定を行う必要が無く、障害のみを検出したいのであれば、障害検出装置を備えるノード５０ｄから、物理的に最も遠いノードのポート接続情報だけを用いて、上記の方法で行うことができる。

さらにまた、ポート接続情報を得るための手段の１つとして、各ノードにおいてポート使用時、もしくは通信時に生じる電気信号の有無を用いて行うことが挙げられる。

なお、障害検出装置５４は、実施の形態２における、障害検出時の通信不能リーフノード特定の方法として用いることもできる。また、別の方法としては、障害検出装置の検出方法をリーフノードのポート接続情報だけを用いて行うことで、より少ない記憶領域で障害検出と通信不能リーフノード特定を行うことができる。

実施の形態４によれば、障害検出装置のポート接続情報の変化によって障害検出を行うことができる。

実施の形態５．
図１０は、この発明の実施の形態５による車両用多重伝送装置の自動的にクロックタイミングを取り直す処理の流れを示すフローチャートである。
図１０は、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３で示した方法などで、断線等のネットワーク障害状態から復帰したネットワークにおいて、ネットワーク内におけるクロックタイミングにずれを生じさせないように、ネットワークの初期化手段により、初期化処理を自動的に行わせる流れを示したものである。

まず、ステップＳ１で、ネットワーク初期化命令を出し、ステップＳ２で障害検出の有無を判定し、障害検出されれば、ステップＳ３で、障害復帰処置を行い、ステップＳ１に戻る。ステップＳ２で、障害検出されなければ、ステップＳ４で通信を行って、ステップＳ２の障害検出の判定に戻るようにする。
図１０に示すように、障害検出後のネットワークの復帰処理を行った後に、ネットワークの初期化処理を行うことで、ネットワーク内のクロックタイミングを合わせることができる。その方法として、障害からの復帰時に特定のノードから全ノードに向けてネットワーク初期化命令を出すようにしておく。

実施の形態５によれば、障害からの復帰処理を自動的に行うことができる。

なお、上記で説明したネットワークの構成は、省スペース、従来装置に比べての省エネ性、断線時の通信確保といった通信保証性からみて、安全性が求められる自動車内のエンジン制御やブレーキ制御を１つにまとめた車載ネットワークといった限られた場所でのネットワークの構築に適している。

この発明の実施の形態１によるディジーチェーン状ネットワークにおけるネットワーク復帰装置をもつ車両用多重伝送装置を示す構成図である。この発明の実施の形態１による障害検出後のディジーチェーン状ネットワークにおけるネットワーク復帰装置をもつ車両用多重伝送装置を示す構成図である。この発明の実施の形態２によるツリー状ネットワークにおけるネットワーク復帰装置をもつ車両用多重伝送装置を示す構成図である。この発明の実施の形態２によるツリー状ネットワークにおける別のネットワーク復帰装置をもつ車両用多重伝送装置を示す構成図である。この発明の実施の形態３によるプロトコルの異なる３つのディジーチェーン状ネットワーク系がゲートウェイを介して接続されているネットワークにおけるネットワーク復帰装置をもつ車両用多重伝送装置を示す構成図である。この発明の実施の形態４による障害検出装置を有する車両用多重伝送装置を示す構成図である。この発明の実施の形態４による障害検出装置を示す構成図である。この発明の実施の形態４による断線が生じた車両用多重伝送装置を示す構成図である。この発明の実施の形態４による断線前及び断線後のポート接続情報を示す図である。この発明の実施の形態５による車両用多重伝送装置の自動的にクロックタイミングを取り直す処理の流れを示すフローチャートである。従来のネットワーク復元装置を示す構成図である。

符号の説明

１０ａ〜１０ｄ，２０ａ〜２０ｇ，４２ａ〜４２ｉ，５０ａ〜５０ｄノード、
１１ａ〜１１ｄ，２１ａ〜２１ｇ，４３ａ〜４３ｊ，５１ａ〜５１ｄ通信部、
１２，２２ａ〜２０ｄ，２９，５２スイッチ、
１３，２３，３０，５３スイッチ制御装置、
１４，２４，４７，５５配線、１５，２５，４８，５６予備配線、
１６，２６，４９，５９断線、３１スイッチ開状態、３２接点、
４０ゲートウェイ、４１ａ〜４１ｃネットワーク系、
４４プロトコル変換手段、４５障害時プロトコル変換手段、
４６障害情報連絡手段、５４障害検出装置、５７処理部、
５８記憶装置。

Claims

それぞれ複数のノードがディジーチェーン状に接続された複数のネットワークが、ネットワーク間のプロトコルを変換するプロトコル変換手段を有するゲートウエイを介して接続された車両用多重伝送装置において、各ネットワークは、ネットワークの一端に配置され、ゲートウエイに接続された第三のノードと、ネットワークの他端に配置され、障害発生時にネットワーク間のプロトコルを変換する障害時プロトコル変換手段を有する第四のノードを備え、第四のノードは、隣接するネットワークの第四のノードに接続されると共に、障害発生時には、障害の発生したネットワーク内の通信は、第四のノードによって接続された隣接するネットワーク経由で行われることを特徴とする車両用多重伝送装置。
ゲートウエイは、障害情報を各ネットワークに伝える障害情報連絡手段を有することを特徴とする請求項１記載の車両用多重伝送装置