JP6926708B2 - 車載通信システム、スイッチ装置、通信制御方法および通信制御プログラム - Google Patents

車載通信システム、スイッチ装置、通信制御方法および通信制御プログラム Download PDF

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Description

本発明は、車載通信システム、スイッチ装置、通信制御方法および通信制御プログラムに関する。
従来、高品質サービスを提供するためにシステムの二重化(冗長化)を行うための技術が開発されている。
たとえば、特許文献1(特開2016−12932号公報)には、以下のような局側装置が開示されている。すなわち、局側装置は、運用系(現用)OSU1〜Nと待機系(予備)OSU N+1と、制御部とを備える。制御部は、ネットワーク管理システム(NMS)との間で、論理回線に紐付けられたONUの管理情報を伝達する。論理回線は、光回線ユニットと受動的光ネットワークとの固定的な組み合わせにより定義される。一方、OSUは、実回線に紐付けられた管理情報を取得する。実回線は、光回線ユニットおよび受動的光ネットワークの実際の組み合わせを示す。制御部は、マッピング情報を用いて、管理情報に紐付けられた回線を、論理回線と実回線との間で相互に変換する。
特開2016−12932号公報 特開2015−88815号公報
複数の機能部が設けられた車載ネットワークにおいて、機能部間において送受信されるデータを中継するスイッチ装置が設けられることがある。このスイッチ装置においてデータを中継する中継回路が故障した場合、機能部間におけるデータの中継が正常に行われなくなる。システムの冗長化により、車載ネットワークにおけるデータ伝送をより安定に行うための技術が望まれるが、特許文献1にはこのような冗長化については開示されていない。
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、車載ネットワークにおいて、より安定したデータ伝送を実現することが可能な車載通信システム、スイッチ装置、通信制御方法および通信制御プログラムを提供することである。
(1)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる車載通信システムは、車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う第1のスイッチ装置および第2のスイッチ装置を備え、前記第1のスイッチ装置は、スイッチ部と、前記スイッチ部を介して前記中継処理を行う処理部とを備え、前記スイッチ部は、前記処理部の異常が検知された場合、前記第2のスイッチ装置以外の装置から受信したデータであって前記処理部によって前記中継処理を行うべきデータである対象データを、前記処理部へ出力する代わりに前記第2のスイッチ装置へ送信し、前記第2のスイッチ装置は、前記処理部の代わりに、前記スイッチ部から受信した前記対象データを中継する代理処理を行う。
(8)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わるスイッチ装置は、車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う複数のスイッチ装置を備える車載通信システムにおける前記スイッチ装置であって、スイッチ部と、前記スイッチ部を介して前記中継処理を行う処理部とを備え、前記スイッチ部は、前記処理部の異常が検知された場合、他の前記スイッチ装置以外の装置から受信したデータであって前記処理部によって前記中継処理を行うべきデータである対象データを、前記処理部へ出力する代わりに前記他のスイッチ装置へ送信する。
(9)上記課題を解決するために、この発明の他の局面に係わるスイッチ装置は、車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う複数のスイッチ装置を備える車載通信システムにおける前記スイッチ装置であって、スイッチ部と、前記スイッチ部を介して前記中継処理を行う処理部とを備え、前記処理部は、他の前記スイッチ装置における前記処理部であって異常の検知された前記処理部によって前記中継処理を行うべきデータである対象データを、前記スイッチ部が前記他のスイッチ装置から受信した場合、前記他のスイッチ装置における前記処理部の代わりに、前記スイッチ部が受信した前記対象データを中継する代理処理を行う。
(10)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる通信制御方法は、車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う第1のスイッチ装置および第2のスイッチ装置を備える車載通信システムにおける通信制御方法であって、前記第1のスイッチ装置は、スイッチ部と、前記スイッチ部を介して前記中継処理を行う処理部とを備え、前記スイッチ部が、前記処理部の異常が検知された場合、前記第2のスイッチ装置以外の装置から受信したデータであって前記処理部によって前記中継処理を行うべきデータである対象データを、前記処理部へ出力する代わりに前記第2のスイッチ装置へ送信するステップと、前記第2のスイッチ装置が、前記処理部の代わりに、前記スイッチ部から受信した前記対象データを中継する代理処理を行うステップとを含む。
(11)上記課題を解決するために、この発明の他の局面に係わる通信制御方法は、車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う複数のスイッチ装置を備える車載通信システムにおける前記スイッチ装置であって、スイッチ部と、処理部とを備える前記スイッチ装置における通信制御方法であって、前記スイッチ部を介して前記中継処理を行うステップと、前記処理部の異常が検知された場合、他の前記スイッチ装置以外の装置から受信したデータであって前記処理部によって前記中継処理を行うべきデータである対象データを、前記処理部へ出力する代わりに前記他のスイッチ装置へ送信するステップとを含む。
(12)上記課題を解決するために、この発明の他の局面に係わる通信制御方法は、車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う複数のスイッチ装置を備える車載通信システムにおける前記スイッチ装置であって、スイッチ部と、処理部とを備える前記スイッチ装置における通信制御方法であって、前記スイッチ部を介して前記中継処理を行うステップと、他の前記スイッチ装置における前記処理部であって異常の検知された前記処理部によって前記中継処理を行うべきデータである対象データを、前記スイッチ部が前記他のスイッチ装置から受信した場合、前記他のスイッチ装置における前記処理部の代わりに、前記スイッチ部が受信した前記対象データを中継する代理処理を行うステップとを含む。
(13)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる通信制御プログラムは、車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う複数のスイッチ装置を備える車載通信システムにおける前記スイッチ装置において用いられる通信制御プログラムであって、コンピュータを、スイッチ部と、前記スイッチ部を介して前記中継処理を行う処理部、として機能させるためのプログラムであり、前記スイッチ部は、前記処理部の異常が検知された場合、他の前記スイッチ装置以外の装置から受信したデータであって前記処理部によって前記中継処理を行うべきデータである対象データを、前記処理部へ出力する代わりに前記他のスイッチ装置へ送信する。
(14)上記課題を解決するために、この発明の他の局面に係わる通信制御プログラムは、車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う複数のスイッチ装置を備える車載通信システムにおける前記スイッチ装置において用いられる通信制御プログラムであって、コンピュータを、スイッチ部と、前記スイッチ部を介して前記中継処理を行う処理部、として機能させるためのプログラムであり、前記処理部は、他の前記スイッチ装置における前記処理部であって異常の検知された前記処理部によって前記中継処理を行うべきデータである対象データを、前記スイッチ部が前記他のスイッチ装置から受信した場合、前記他のスイッチ装置における前記処理部の代わりに、前記スイッチ部が受信した前記対象データを中継する代理処理を行う。
本発明は、車載通信システムの一部または全部を実現する半導体集積回路として実現することができる。
また、本発明は、スイッチ装置の一部または全部を実現する半導体集積回路として実現することができる。
本発明によれば、車載ネットワークにおいて、より安定したデータ伝送を実現することができる。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムの構成を示す図である。 図2は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおける各装置のVID、MACアドレスおよびIPアドレスの一例を示す図である。 図3は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置の構成を示す図である。 図4は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおけるL2スイッチICの構成を示す図である。 図5は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおいて、L3中継処理されるイーサネットフレームの伝送経路の一例を示す図である。 図6は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置の構成を示す図である。 図7は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおけるL2スイッチICの構成を示す図である。 図8は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおいて、L3中継処理されるイーサネットフレームの伝送経路の一例を示す図である。 図9は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置がMPUの異常を検知する際の動作手順を定めたフローチャートである。 図10は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置が制限モードへ遷移する際の動作手順を定めたフローチャートである。 図11は、本発明の第2の実施の形態に係る車載通信システムの構成を示す図である。 図12は、本発明の第2の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置の構成を示す図である。 図13は、本発明の第2の実施の形態に係る車載通信システムにおけるL2スイッチICの構成を示す図である。 図14は、本発明の第2の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置の構成を示す図である。 図15は、本発明の第2の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置が他のスイッチ装置におけるMPUの異常を検知する際の動作手順を定めたフローチャートである。 図16は、本発明の第2の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置がバイパス処理を行う際の動作手順を定めたフローチャートである。
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
(1)本発明の実施の形態に係る車載通信システムは、車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う第1のスイッチ装置および第2のスイッチ装置を備え、前記第1のスイッチ装置は、スイッチ部と、前記スイッチ部を介して前記中継処理を行う処理部とを備え、前記スイッチ部は、前記処理部の異常が検知された場合、前記第2のスイッチ装置以外の装置から受信したデータであって前記処理部によって前記中継処理を行うべきデータである対象データを、前記処理部へ出力する代わりに前記第2のスイッチ装置へ送信し、前記第2のスイッチ装置は、前記処理部の代わりに、前記スイッチ部から受信した前記対象データを中継する代理処理を行う。
このように、たとえば、第1のスイッチ装置において処理部が故障し、スイッチ部を介した中継処理を行うことができない状況において、第2のスイッチ装置が、処理部の代わりに当該中継処理を代理して行う構成により、車載ネットワークにおいて対象データが中継されないために機能部間におけるデータの中継が正常に行われなくなることを防ぐことができる。したがって、車載ネットワークにおいて、より安定したデータ伝送を実現することができる。
(2)好ましくは、前記スイッチ部は、前記処理部の異常を検知可能であり、前記異常を検知した場合、前記第2のスイッチ装置へ所定情報を送信し、前記第2のスイッチ装置は、前記スイッチ部から前記所定情報を受信して、前記代理処理を行う。
このように、処理部と関連して動作するスイッチ部が当該処理部の異常を検知する構成により、処理部の異常をより正しく検知することができるので、処理部が正常であるにもかかわらず、第2のスイッチ装置に代理処理を行わせることを回避することができる。
(3)好ましくは、前記第2のスイッチ装置は、前記処理部からの所定情報の受信の有無に基づいて前記処理部の異常を検知可能であり、前記異常を検知した場合、所定情報を前記スイッチ部へ送信し、前記代理処理を行う。
このような構成により、第2のスイッチ装置は、遠隔から処理部の異常を検知し、代理処理を行うことができる。
(4)好ましくは、前記第1のスイッチ装置および前記第2のスイッチ装置は、第1のレイヤ、および前記第1のレイヤよりも上位の第2のレイヤに従って前記中継処理を行うことが可能であり、前記第2のスイッチ装置は、自己における前記第2のレイヤの前記中継処理に用いるIP(Internet Protocol)アドレスとMAC(Media Access Control)アドレスとの対応関係を示す第1のテーブル情報と、自己および前記第1のスイッチ装置における前記第2のレイヤの前記中継処理に用いるIPアドレスとMACアドレスとの対応関係を示す第2のテーブル情報とを保持し、前記第2のスイッチ装置は、前記代理処理において、前記第1のテーブル情報の代わりに前記第2のテーブル情報を用いる。
このように、処理部の異常が検知された場合に、予め用意した第2のテーブル情報を用いて第2のレイヤの中継処理を行う構成により、処理部の異常が検知されてから、たとえば所定のプロトコルを用いて第2のテーブル情報を作成する構成と比べて、第2のレイヤの中継処理をより早く開始することができる。
(5)好ましくは、前記第2のスイッチ装置は、前記代理処理を開始した場合、前記中継処理におけるデータ制御の内容を前記代理処理の開始前のデータ制御から変更する。
このような構成により、たとえば、第1のスイッチ装置が行うべきデータ制御を、処理部の異常が検知された後において第2のスイッチ装置が代理して行うことができる。
(6)より好ましくは、前記データ制御は、データのフィルタリングである。
このような構成により、たとえば、第1のスイッチ装置が行うべきデータのフィルタリングを、処理部の異常が検知された後において第2のスイッチ装置が代理して行うことができるので、車載通信システムにおいて不正なデータが伝送されることを防ぐことができる。
(7)好ましくは、前記スイッチ部は、前記処理部の異常が検知された場合、前記対象データの前記第2のスイッチ装置への送信レートを制限する。
このような構成により、第2のスイッチ装置が受信する対象データのビットレートを下げることができるので、第2のスイッチ装置における中継処理の負荷が過大になることを防ぐことができる。
(8)本発明の実施の形態に係るスイッチ装置は、車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う複数のスイッチ装置を備える車載通信システムにおける前記スイッチ装置であって、スイッチ部と、前記スイッチ部を介して前記中継処理を行う処理部とを備え、前記スイッチ部は、前記処理部の異常が検知された場合、他の前記スイッチ装置以外の装置から受信したデータであって前記処理部によって前記中継処理を行うべきデータである対象データを、前記処理部へ出力する代わりに前記他のスイッチ装置へ送信する。
このように、たとえば、処理部が故障し、スイッチ部を介した中継処理を行うことができない状況において、対象データを処理部へ出力する代わりに他のスイッチ装置へ送信する構成により、他のスイッチ装置において対象データの中継処理を代理で行わせることができるので、車載ネットワークにおいて対象データが中継されないために機能部間におけるデータの中継が正常に行われなくなることを防ぐことができる。したがって、車載ネットワークにおいて、より安定したデータ伝送を実現することができる。
(9)本発明の実施の形態に係るスイッチ装置は、車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う複数のスイッチ装置を備える車載通信システムにおける前記スイッチ装置であって、スイッチ部と、前記スイッチ部を介して前記中継処理を行う処理部とを備え、前記処理部は、他の前記スイッチ装置における前記処理部であって異常の検知された前記処理部によって前記中継処理を行うべきデータである対象データを、前記スイッチ部が前記他のスイッチ装置から受信した場合、前記他のスイッチ装置における前記処理部の代わりに、前記スイッチ部が受信した前記対象データを中継する代理処理を行う。
このように、たとえば、他のスイッチ装置における処理部が故障し、他のスイッチ装置における処理部が行うべき中継処理を行うことができない状況において、処理部が、他のスイッチ装置における処理部の代わりに当該中継処理を代理して行う構成により、車載ネットワークにおいて対象データが中継されないために機能部間におけるデータの中継が正常に行われなくなることを防ぐことができる。したがって、車載ネットワークにおいて、より安定したデータ伝送を実現することができる。
(10)本発明の実施の形態に係る通信制御方法は、車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う第1のスイッチ装置および第2のスイッチ装置を備える車載通信システムにおける通信制御方法であって、前記第1のスイッチ装置は、スイッチ部と、前記スイッチ部を介して前記中継処理を行う処理部とを備え、前記スイッチ部が、前記処理部の異常が検知された場合、前記第2のスイッチ装置以外の装置から受信したデータであって前記処理部によって前記中継処理を行うべきデータである対象データを、前記処理部へ出力する代わりに前記第2のスイッチ装置へ送信するステップと、前記第2のスイッチ装置が、前記処理部の代わりに、前記スイッチ部から受信した前記対象データを中継する代理処理を行うステップとを含む。
このように、たとえば、第1のスイッチ装置において処理部が故障し、スイッチ部を介した中継処理を行うことができない状況において、第2のスイッチ装置が、処理部の代わりに当該中継処理を代理して行う構成により、車載ネットワークにおいて対象データが中継されないために機能部間におけるデータの中継が正常に行われなくなることを防ぐことができる。したがって、車載ネットワークにおいて、より安定したデータ伝送を実現することができる。
(11)本発明の実施の形態に係る通信制御方法は、車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う複数のスイッチ装置を備える車載通信システムにおける前記スイッチ装置であって、スイッチ部と、処理部とを備える前記スイッチ装置における通信制御方法であって、前記スイッチ部を介して前記中継処理を行うステップと、前記処理部の異常が検知された場合、他の前記スイッチ装置以外の装置から受信したデータであって前記処理部によって前記中継処理を行うべきデータである対象データを、前記処理部へ出力する代わりに前記他のスイッチ装置へ送信するステップとを含む。
このように、たとえば、処理部が故障し、スイッチ部を介した中継処理を行うことができない状況において、対象データを処理部へ出力する代わりに他のスイッチ装置へ送信する構成により、他のスイッチ装置において対象データの中継処理を代理で行わせることができるので、車載ネットワークにおいて対象データが中継されないために機能部間におけるデータの中継が正常に行われなくなることを防ぐことができる。したがって、車載ネットワークにおいて、より安定したデータ伝送を実現することができる。
(12)本発明の実施の形態に係る通信制御方法は、車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う複数のスイッチ装置を備える車載通信システムにおける前記スイッチ装置であって、スイッチ部と、処理部とを備える前記スイッチ装置における通信制御方法であって、前記スイッチ部を介して前記中継処理を行うステップと、他の前記スイッチ装置における前記処理部であって異常の検知された前記処理部によって前記中継処理を行うべきデータである対象データを、前記スイッチ部が前記他のスイッチ装置から受信した場合、前記他のスイッチ装置における前記処理部の代わりに、前記スイッチ部が受信した前記対象データを中継する代理処理を行うステップとを含む。
このように、たとえば、他のスイッチ装置における処理部が故障し、他のスイッチ装置における処理部が行うべき中継処理を行うことができない状況において、処理部が、他のスイッチ装置における処理部の代わりに当該中継処理を代理して行う構成により、車載ネットワークにおいて対象データが中継されないために機能部間におけるデータの中継が正常に行われなくなることを防ぐことができる。したがって、車載ネットワークにおいて、より安定したデータ伝送を実現することができる。
(13)本発明の実施の形態に係る通信制御プログラムは、車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う複数のスイッチ装置を備える車載通信システムにおける前記スイッチ装置において用いられる通信制御プログラムであって、コンピュータを、スイッチ部と、前記スイッチ部を介して前記中継処理を行う処理部、として機能させるためのプログラムであり、前記スイッチ部は、前記処理部の異常が検知された場合、他の前記スイッチ装置以外の装置から受信したデータであって前記処理部によって前記中継処理を行うべきデータである対象データを、前記処理部へ出力する代わりに前記他のスイッチ装置へ送信する。
このように、たとえば、処理部が故障し、スイッチ部を介した中継処理を行うことができない状況において、対象データを処理部へ出力する代わりに他のスイッチ装置へ送信する構成により、他のスイッチ装置において対象データの中継処理を代理で行わせることができるので、車載ネットワークにおいて対象データが中継されないために機能部間におけるデータの中継が正常に行われなくなることを防ぐことができる。したがって、車載ネットワークにおいて、より安定したデータ伝送を実現することができる。
(14)本発明の実施の形態に係る通信制御プログラムは、車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う複数のスイッチ装置を備える車載通信システムにおける前記スイッチ装置において用いられる通信制御プログラムであって、コンピュータを、スイッチ部と、前記スイッチ部を介して前記中継処理を行う処理部、として機能させるためのプログラムであり、前記処理部は、他の前記スイッチ装置における前記処理部であって異常の検知された前記処理部によって前記中継処理を行うべきデータである対象データを、前記スイッチ部が前記他のスイッチ装置から受信した場合、前記他のスイッチ装置における前記処理部の代わりに、前記スイッチ部が受信した前記対象データを中継する代理処理を行う。
このように、たとえば、他のスイッチ装置における処理部が故障し、他のスイッチ装置における処理部が行うべき中継処理を行うことができない状況において、処理部が、他のスイッチ装置における処理部の代わりに当該中継処理を代理して行う構成により、車載ネットワークにおいて対象データが中継されないために機能部間におけるデータの中継が正常に行われなくなることを防ぐことができる。したがって、車載ネットワークにおいて、より安定したデータ伝送を実現することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
<第1の実施の形態>
[構成および基本動作]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムの構成を示す図である。
図1を参照して、車載通信システム301は、スイッチ装置101A(第1のスイッチ装置)と、スイッチ装置101B(第2のスイッチ装置)と、車載通信デバイス111B,111C,111D,111E,111Fとを備える。車載通信システム301は、車両1に搭載される。
以下、スイッチ装置101A,101Bの各々を、スイッチ装置101とも称する。また、車載通信デバイス111B,111C,111D,111E,111Fの各々を、車載通信デバイス111とも称する。
なお、車載通信システム301は、5つの車載通信デバイス111を備える構成に限らず、2つ、3つ、4つまたは6つ以上の車載通信デバイス111を備える構成であってもよい。
車載通信デバイス111は、たとえば、自動運転ECU(Electronic Control Unit)、センサ、ナビゲーション装置、TCU(Telematics Communication Unit)、セントラルゲートウェイ(CGW)、ヒューマンマシンインタフェース、およびカメラ等であり、スイッチ装置101と通信を行うことが可能である。
車両1の車載ネットワークにおける各スイッチ装置101および各車載通信デバイス111の接続関係は、たとえば固定されている。
スイッチ装置101および車載通信デバイス111は、たとえば、車載のイーサネット(登録商標)通信用のケーブル(以下、イーサネットケーブルとも称する。)により互いに接続されている。
スイッチ装置101および車載通信デバイス111は、イーサネットケーブルを用いて互いに通信する。スイッチ装置101および車載通信デバイス111間では、たとえば、IEEE802.3に従うイーサネットフレームを用いて情報のやり取りが行われる。
図2は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおける各装置のVID、MACアドレスおよびIPアドレスの一例を示す図である。
図2を参照して、車載ネットワークにおいて、たとえば、車載通信デバイス111B,111Cと車載通信デバイス111D,111E,111Fとは、互いに異なるVLAN(Virtual Local Area Network)に属する。
この例では、車載通信デバイス111B,111Cの属するVLANのID(以下、VIDとも称する。)は、1である。また、車載通信デバイス111D,111E,111Fの属するVIDは、2である。
スイッチ装置101および車載通信デバイス111は、固有のMAC(Media Access Control)アドレスおよびIP(Internet Protocol)アドレスを有する。
再び図1を参照して、スイッチ装置101は、車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う。
より詳細には、スイッチ装置101は、たとえば、レイヤ2、およびレイヤ2よりも上位のレイヤ3に従って中継処理を行うことが可能である。
具体的には、車載ネットワークでは、たとえば、IPプロトコルに従って、IPパケットを用いて情報の送受信が行われる。IPパケットは、イーサネットフレームに格納されて伝送される。
スイッチ装置101は、車載ネットワークにおけるデータを中継処理する。具体的には、スイッチ装置101は、各車載通信デバイス111間で伝送されるイーサネットフレームを中継する。
詳細には、スイッチ装置101は、複数のレイヤを有する通信プロトコルに従って動作する。より詳細には、スイッチ装置101は、L2(レイヤ2)スイッチとして機能することが可能であり、同じVLANに属する車載通信デバイス111間で伝送されるイーサネットフレームを中継する。
また、スイッチ装置101は、L3(レイヤ3)中継装置としても機能することが可能であり、異なるVLANに属する車載通信デバイス111間のイーサネットフレームを中継する。
具体的には、車載通信デバイス111BがIPパケットを車載通信デバイス111Cへ送信する場合、このIPパケットには、送信元IPアドレスおよび送信先IPアドレスとして、IP−BおよびIP−Cがそれぞれ含まれる。
車載通信デバイス111Bは、自己と車載通信デバイス111Cとが同じVLANに属していることから、1、MAC−CおよびMAC−Bを、VID、送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスとしてそれぞれイーサネットフレームに書き込む。
車載通信デバイス111Bは、IPパケットを格納したイーサネットフレームをスイッチ装置101Aへ送信する。
スイッチ装置101Aは、車載通信デバイス111Bからイーサネットフレームを受信すると、受信したイーサネットフレームに対してレイヤ2のスイッチ処理を行うことで、イーサネットフレームを車載通信デバイス111Cへ送信する。
また、車載通信デバイス111BがIPパケットを車載通信デバイス111Dへ送信する場合、このIPパケットには、送信元IPアドレスおよび送信先IPアドレスとして、IP−BおよびIP−Dがそれぞれ含まれる。
車載通信デバイス111Bは、自己と車載通信デバイス111Dとが異なるVLANに属していることから、1、デフォルトゲートウェイであるスイッチ装置101AのMACアドレスすなわちMAC−A、およびMAC−Bを、VID、送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスとしてそれぞれイーサネットフレームに書き込む。
車載通信デバイス111Bは、IPパケットを格納したイーサネットフレームをスイッチ装置101Aへ送信する。
スイッチ装置101Aは、車載通信デバイス111Bからイーサネットフレームを受信すると、受信したイーサネットフレームに対してレイヤ3の中継処理を行うことで、イーサネットフレームを車載通信デバイス111Dへ送信する。
[スイッチ装置101Aの構成]
図3は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置の構成を示す図である。
図3を参照して、スイッチ装置101Aは、MPU(Micro Processing Unit)(処理部)51と、L2スイッチIC(Integrated Circuit)(スイッチ部)52と、4つの通信ポート54とを備える。
なお、スイッチ装置101Aでは、4つの通信ポート54が設けられる構成に限らず、2つ、3つまたは5つ以上の通信ポート54が設けられる構成であってもよい。
通信ポート54は、たとえば、イーサネットケーブルを接続可能な端子である。通信ポート54は、車両1における車載通信デバイス111および他のスイッチ装置101にそれぞれ接続可能である。
この例では、通信ポート54A、54B、54Cおよび54Dは、それぞれスイッチ装置101B、車載通信デバイス111B、車載通信デバイス111Cおよび車載通信デバイス111Dにイーサネットケーブルを介して接続される。
図4は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおけるL2スイッチICの構成を示す図である。
図4を参照して、L2スイッチIC52は、L2中継部24と、バイパス部25とを含む。
[データ制御]
L2スイッチIC52におけるL2中継部24は、たとえば、データ制御の一例であるデータのフィルタリングを行う。
より詳細には、L2中継部24は、たとえば、ユーザによって設定されたフィルタテーブルFTAを保持している。フィルタテーブルFTAは、具体的にはACL(Access Control List)である。フィルタテーブルFTAには、処理情報と特定情報との対応関係が含まれる。
ここで、特定情報は、たとえば、フィルタ対象のイーサネットフレームを特定するため情報である。特定情報の内容は、具体的には、送信元MACアドレス、送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート番号および送信元ポート番号等である。
処理情報は、たとえば、対応の特定情報から特定されるイーサネットフレームに対して行うべき処理の内容を示す。処理の内容は、具体的には、イーサネットフレームの破棄、およびバイパス部25への出力等である。
L2中継部24は、スイッチ装置101Bまたは車載通信デバイス111から通信ポート54を介してイーサネットフレームを受信すると、フィルタテーブルFTAにおける特定情報に基づいて、受信したイーサネットフレームがフィルタ対象であるか否かを確認する。
L2中継部24は、受信したイーサネットフレームがフィルタ対象である場合、当該イーサネットフレームに対して、対応の処理情報の示す内容の処理を行う。
一方、L2中継部24は、受信したイーサネットフレームがフィルタ対象でない場合、たとえばペイロードチェックを行う。
より詳細には、L2中継部24は、受信したイーサネットフレームにおけるペイロードにおいて、不正なデータが含まれるか否かを確認する。ここで、不正なデータは、たとえば、不正アクセスのためのコマンドおよびウイルス等を含むデータである。
L2中継部24は、受信したイーサネットフレームにおけるペイロードに不正なデータが含まれる場合、当該イーサネットフレームを破棄する。
一方、L2中継部24は、受信したイーサネットフレームにおけるペイロードに不正なデータが含まれない場合、当該イーサネットフレームに対してレイヤ2のスイッチ処理を行う。
[レイヤ2のスイッチ処理]
L2中継部24は、たとえば、レイヤ2に従って、MPU51を介さずに中継処理を行うことが可能である。
L2中継部24は、たとえば、通信ポート54A,54B,54C,54Dおよびバイパス部25にそれぞれ接続する複数の端子を有する。各端子には、固有の論理ポート番号が割り当てられている。
この例では、バイパス部25および通信ポート54A,54B,54C,54Dに接続された端子の論理ポート番号は、それぞれ#0、#1、#2、#3および#4である。
また、L2中継部24は、たとえば、ARLテーブル(Address Resolution Logic)を保持している。
ARLテーブルの内容は、上述したように車載ネットワークにおいて固定されている接続関係に基づいて、たとえばユーザにより予め定められている。
ARLテーブルは、たとえば、送信先MACアドレスと出力先との対応関係を示す。ここで、出力先は、論理ポート番号である。
具体的には、ARLテーブルには、車載通信デバイス111のMACアドレスと当該車載通信デバイス111を接続先とする端子の論理ポート番号との対応関係、および自己のスイッチ装置101AのMACアドレスとバイパス部25の論理ポート番号との対応関係が含まれる。
L2中継部24は、通信ポート54経由でイーサネットフレームを受信すると、受信したイーサネットフレームに含まれる送信先MACアドレスを参照する。
L2中継部24は、参照した送信先MACアドレスに対応する出力先をARLテーブルから取得し、受信したイーサネットフレームを、取得した出力先へ出力する。
具体的には、L2中継部24は、たとえば、車載通信デバイス111Bから車載通信デバイス111Cへ伝送されるイーサネットフレームのように、同一のVLAN内で伝送されるイーサネットフレームに対しては、参照した送信先MACアドレスに対応する論理ポート番号として、#1〜#4のうちのいずれか1つを取得する。
そして、L2中継部24は、受信したイーサネットフレームを、取得した論理ポート番号の端子から通信ポート54経由で車載通信デバイス111またはスイッチ装置101Bへ送信する。
一方、L2中継部24は、たとえば、車載通信デバイス111Bから車載通信デバイス111Dへ伝送されるイーサネットフレームのように、異なるVLAN間で伝送されるイーサネットフレームに対しては、参照した送信先MACアドレスに対応する論理ポート番号として、#0を取得する。
そして、L2中継部24は、受信したイーサネットフレームをバイパス部25へ出力する。
また、L2中継部24は、バイパス部25からイーサネットフレームを受けると、受けたイーサネットフレームに含まれる送信先MACアドレスを参照する。
L2中継部24は、参照した送信先MACアドレスに対応する出力先をARLテーブルから取得し、バイパス部25から受けたイーサネットフレームを、取得した出力先へ出力する。
[MPU51の異常検知]
L2スイッチIC52は、たとえば、MPU51の異常を検知可能である。より詳細には、L2スイッチIC52におけるバイパス部25は、たとえばサブマイコンであり、MPU51の動作状態を定期的に点検する。
バイパス部25は、MPU51の動作状態が正常である場合、L2中継部24からイーサネットフレームを受けて、受けたイーサネットフレームをMPU51へ出力する。ここで、MPU51の動作状態が異常である場合におけるバイパス部25の動作については後述する。
[レイヤ3の中継処理]
再び図3を参照して、MPU51は、L2スイッチIC52を介して中継処理を行う。具体的には、MPU51は、レイヤ2よりも上位のレイヤ3に従って中継処理行う。
MPU51は、L2スイッチIC52から受けるイーサネットフレームに対してレイヤ3の中継処理(以下、L3中継処理とも称する。)を行う。
詳細には、MPU51は、L2スイッチIC52からイーサネットフレームを受けると、受けたイーサネットフレームの送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスを書き換える。
より詳細には、MPU51は、たとえば、レイヤ3の中継処理に用いるIPアドレスとMACアドレスとの対応関係を示すテーブル情報TIAを保持する。
具体的には、MPU51は、自己が中継対象とする送信先ネットワーク、この例ではVLANとVIDとの対応関係を示すルーティングテーブル、およびVIDごとの、IPアドレスとMACアドレスとの対応関係を示すARP(Address Resolution Protocol)テーブルを含むテーブル情報TIAを保持する。
テーブル情報TIAの内容は、上述したように車載ネットワークにおいて固定されている接続関係に基づいて、たとえばユーザにより予め定められている。
MPU51は、L2スイッチIC52からイーサネットフレームを受けると、受けたイーサネットフレームに含まれるIPパケットから送信先IPアドレスを取得し、たとえば、取得した送信先IPアドレスに対してサブネットマスク計算を行うことにより送信先ネットワークを特定する。
MPU51は、ルーティングテーブルを参照し、特定した送信先ネットワークに対応するVIDを特定する。
そして、MPU51は、特定したVIDに対応するARPテーブルを参照し、送信先IPアドレスに対応するMACアドレスを当該ARPテーブルから取得する。
MPU51は、イーサネットフレームにおけるVID、送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスを、それぞれ、特定したVID、取得したMACアドレス、および自己のスイッチ装置101AのMACアドレスに書き換え、書き換え後のイーサネットフレームをL2スイッチIC52へ出力する。
[L3中継処理の具体例]
図5は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおいて、L3中継処理されるイーサネットフレームの伝送経路の一例を示す図である。
図5を参照して、車載通信デバイス111Bが、たとえば、車載通信デバイス111Dを宛先とするイーサネットフレームを送信する状況を想定する。
この場合、車載通信デバイス111Bは、VID、送信元MACアドレス、送信先MACアドレスおよび送信先IPアドレスとして、1、MAC−B、MAC−AおよびIP−Dをそれぞれ含むイーサネットフレームをスイッチ装置101Aへ送信する。
スイッチ装置101AにおけるMPU51は、通信ポート54BおよびL2スイッチIC52経由で車載通信デバイス111Bからイーサネットフレームを受信すると、テーブル情報TIAに基づいて、受信したイーサネットフレームに対してL3中継処理を行う。
具体例には、MPU51は、受信したイーサネットフレームに含まれるVID、送信元MACアドレスおよび送信先MACアドレスを、2、MAC−AおよびMAC−Dにそれぞれ書き換える。
MPU51は、L3中継処理を行ったイーサネットフレームをL2スイッチIC52へ出力する。
L2スイッチIC52は、MPU51からイーサネットフレームを受けると、ARLテーブルに基づいて、受けたイーサネットフレームに含まれる送信先MACアドレスに対応する端子として通信ポート54Dに接続される端子を特定する。
L2スイッチIC52は、特定した端子からイーサネットフレームを送信する。これにより、当該イーサネットフレームは、通信ポート54D経由で車載通信デバイス111Dへ送信される。
[MPU51の異常時]
再び図4を参照して、L2スイッチIC52は、たとえば、MPU51の異常を検知した場合、スイッチ装置101Bへ所定情報A1を送信する。
より詳細には、L2スイッチIC52におけるバイパス部25は、たとえば、MPU51の動作状態の異常を検知した場合、制限モードへの移行を要求する移行要求を作成し、作成した移行要求をイーサネットフレームに含めてL2中継部24および通信ポート54A経由でスイッチ装置101Bへ送信する。
また、バイパス部25は、たとえば、MPU51に異常が発生したことを示す通知情報を作成し、作成した通知情報をイーサネットフレームに含めてL2中継部24および通信ポート54経由でナビゲーション装置および計器制御ECU等の車載通信デバイス111へ送信する。
ナビゲーション装置および計器制御ECUは、スイッチ装置101Aからイーサネットフレームを受信すると、受信したイーサネットフレームから通知情報を取得し、取得した通知情報の内容を表示装置または計器に表示してMPU51の異常をドライバに通知する。
これにより、ドライバは、MPU51に異常が発生したことを認識することができるので、整備工場等に車両1を持ち込んでMPU51の異常を早期に修復することができる。
[スイッチ装置101Bの構成]
図6は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置の構成を示す図である。
図6を参照して、スイッチ装置101Bは、MPU(処理部)56と、L2スイッチIC(スイッチ部)57と、3つの通信ポート54とを備える。
なお、スイッチ装置101Bでは、3つの通信ポート54が設けられる構成に限らず、2つまたは4つ以上の通信ポート54が設けられる構成であってもよい。
この例では、通信ポート54E、54Fおよび54Gは、それぞれ車載通信デバイス111E、車載通信デバイス111Fおよびスイッチ装置101Aにイーサネットケーブルを介して接続される。
スイッチ装置101Bは、通常モードおよび制限モードのいずれか一方の動作モードで動作する。
より詳細には、スイッチ装置101Bは、通常モードにおいて、自己において行われるべきレイヤ2のスイッチ処理およびL3中継処理を行う。
一方、スイッチ装置101Bは、制限モードにおいて、自己において行われるべきレイヤ2のスイッチ処理およびL3中継処理に加えて、スイッチ装置101Aにおいて行われるべきL3中継処理も行う。
図7は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおけるL2スイッチICの構成を示す図である。
図7を参照して、L2スイッチIC57は、L2中継部24を含む。ここで、L2スイッチIC57は、図4に示すL2スイッチIC52と異なり、バイパス部25を含まない。
[データ制御]
L2スイッチIC57におけるL2中継部24は、たとえば、データ制御の一例であるデータのフィルタリングを行う。
より詳細には、L2中継部24は、たとえば、ユーザによって設定されたフィルタテーブルFTB,FTRを保持している。
フィルタテーブルFTBは、通常モードにおいて用いられる。一方、フィルタテーブルFTRは、制限モードにおいて用いられる。
より詳細には、フィルタテーブルFTBは、自己のスイッチ装置101Bに直接接続された装置すなわちスイッチ装置101A、車載通信デバイス111Eおよび車載通信デバイス111Fからのイーサネットフレームを対象とする。
フィルタテーブルFTRは、フィルタテーブルFTBの内容にフィルタテーブルFTAの内容を加えた内容を有する。
L2中継部24は、通常モードにおいて、通信ポート54経由で受信したイーサネットフレームに対してフィルタテーブルFTBを用いたフィルタリングおよびペイロードチェックを行った後、当該イーサネットフレームに対してレイヤ2のスイッチ処理を行う。
また、L2中継部24は、制限モードにおいて、通信ポート54経由で受信したイーサネットフレームに対してフィルタテーブルFTRを用いたフィルタリングおよびペイロードチェックを行った後、当該イーサネットフレームに対してレイヤ2のスイッチ処理を行う。
L2中継部24が用いるべきフィルタテーブルは、たとえばMPU56によって切り換えられる。
[レイヤ2のスイッチ処理]
L2中継部24は、L3中継処理を要するイーサネットフレームについてはMPU56へ出力する。
また、L2中継部24は、レイヤ2のスイッチ処理の可能なイーサネットフレーム、およびMPU56から受けるイーサネットフレームについては、ARLテーブルに基づいて特定した通信ポート54経由で、車載通信デバイス111またはスイッチ装置101Aへ送信する。
[レイヤ3の中継処理]
再び図6を参照して、MPU56は、L2スイッチIC57を介して中継処理を行う。具体的には、MPU56は、L2スイッチIC57から受けるイーサネットフレームに対してレイヤ3の中継処理を行う。
より詳細には、MPU56は、たとえば、自己のスイッチ装置101Bにおけるレイヤ3の中継処理に用いるIPアドレスとMACアドレスとの対応関係を示すテーブル情報TIBと、自己のスイッチ装置101Bおよびスイッチ装置101Aにおけるレイヤ3の中継処理に用いるIPアドレスとMACアドレスとの対応関係を示す第2のテーブル情報TIRとを保持する。
テーブル情報TIBは、通常モードにおいて用いられる。一方、テーブル情報TIRは、制限モードにおいて用いられる。
具体的には、テーブル情報TIBは、MPU56が中継対象とする送信先ネットワークすなわちVLANとVIDとの対応関係を示すルーティングテーブル、およびVIDごとの、IPアドレスとMACアドレスとの対応関係を示すARPテーブルを含む。
テーブル情報TIBの内容は、上述したように車載ネットワークにおいて固定されている接続関係に基づいて、たとえばユーザにより予め定められている。
テーブル情報TIRは、テーブル情報TIBの内容にテーブル情報TIAの内容を加えた内容を有する。
MPU56は、通常モードにおいて、テーブル情報TIBに基づいて、L2スイッチIC57から受けるイーサネットフレームに対してL3中継処理を行う。
また、MPU56は、制限モードにおいて、通常モードにおいてL2スイッチIC57から受けるイーサネットフレームに加えて、スイッチ装置101AにおけるMPU51がL3中継処理を行うべきイーサネットフレームもL2スイッチIC57から受ける。MPU56は、制限モードにおいて、テーブル情報TIRに基づいて、L2スイッチIC57から受けるイーサネットフレームに対してL3中継処理を行う。
[代理処理]
スイッチ装置101Bは、MPU51の代わりに、スイッチ装置101AにおけるL2スイッチIC52から受信した対象データを中継する代理処理を行う。ここで、対象データは、スイッチ装置101Aが、スイッチ装置101B以外の装置、ここでは車載通信デバイス111B〜111Dから受信したデータであってスイッチ装置101AにおけるMPU51によって中継処理を行うべきデータである。
詳細には、スイッチ装置101Bは、たとえば、L2スイッチIC52から所定情報A1を受信して、代理処理を行う。
より詳細には、たとえば、スイッチ装置101Bが通常モードで動作している状態において、スイッチ装置101BにおけるL2スイッチIC57は、移行要求を含むイーサネットフレームを通信ポート54G経由でスイッチ装置101Aから受信すると、受信したイーサネットフレームをMPU56へ出力する。
MPU56は、L2スイッチIC57から移行要求を含むイーサネットフレームを受けると、受けたイーサネットフレームから移行要求を取得し、自己のスイッチ装置101Bの動作モードを通常モードから制限モードへ遷移させる。
そして、MPU56は、自己およびL2スイッチIC57の設定を制限モードに応じた設定に変更する。
具体的には、スイッチ装置101Bは、たとえば、代理処理において、第1のテーブル情報の代わりに第2のテーブル情報を用いる。
より具体的には、MPU56は、たとえば、自己がL3中継処理の際に用いるべきテーブル情報をテーブル情報TIBからテーブル情報TIRに変更する。
また、スイッチ装置101Bは、たとえば、代理処理を開始した場合、中継処理におけるデータ制御の内容を代理処理の開始前のデータ制御から変更する。ここで、データ制御は、たとえばデータのフィルタリングである。
具体的には、MPU56は、たとえば、L2スイッチIC57におけるL2中継部24がデータのフィルタリングの際に用いるべきフィルタテーブルをフィルタテーブルFTBからフィルタテーブルFTRに変更する。
そして、MPU56は、スイッチ装置101Aにおけるバイパス部25に対してレイヤ3の中継処理対象のイーサネットフレームのバイパスを要求するバイパス要求を作成し、作成したバイパス要求をイーサネットフレームに含めてL2スイッチIC57および通信ポート54G経由でスイッチ装置101Aへ送信する。
[送信レートの制限処理]
再び図4を参照して、スイッチ装置101AにおけるL2スイッチIC52は、MPU51の異常が検知された場合、上述の対象データをMPU51へ出力する代わりにスイッチ装置101Bへ送信する。
また、L2スイッチIC52は、たとえば、MPU51の異常が検知された場合、対象データのスイッチ装置101Bへの送信レートを制限する。
より詳細には、L2スイッチIC52におけるL2中継部24は、バイパス要求を含むイーサネットフレームを通信ポート54A経由でスイッチ装置101Bから受信すると、受信したイーサネットフレームをバイパス部25へ出力する。
バイパス部25は、L2中継部24からバイパス要求を含むイーサネットフレームを受けると、受けたイーサネットフレームからバイパス要求を取得し、スイッチ装置101Bにおいて代理処理の準備が完了したことを認識する。
バイパス部25は、スイッチ装置101Bに接続される通信ポート54Dへのデータの送信レートを制限させるための送信レート制限命令をL2中継部24へ出力する。
L2中継部24は、バイパス部25から送信レート制限命令を受けると、受けた送信レート制限命令に従って、論理ポート番号が#1の端子におけるデータの出力レートを、通常レートより小さいレートである制限レートに設定する。
[代理処理の具体例]
図8は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおいて、L3中継処理されるイーサネットフレームの伝送経路の一例を示す図である。
図8を参照して、たとえば、スイッチ装置101AにおけるMPU51が異常を示す状況において、車載通信デバイス111Bが、車載通信デバイス111Dを宛先とするイーサネットフレームを送信する状況を想定する。
この場合、車載通信デバイス111Bは、たとえば、VID、送信元MACアドレス、送信先MACアドレスおよび送信先IPアドレスとして、1、MAC−B、MAC−AおよびIP−Dをそれぞれ含むイーサネットフレームをスイッチ装置101Aへ送信する。
スイッチ装置101AにおけるL2中継部24は、通信ポート54B経由で車載通信デバイス111Bからイーサネットフレームを受信すると、受信したイーサネットフレームがレイヤ3の中継処理対象なのでバイパス部25へ出力する。
バイパス部25は、バイパス要求を取得した後においてL2中継部24から受けるイーサネットフレームに対してバイパス処理を行う。
具体的には、バイパス部25は、L2中継部24からイーサネットフレームを受けると、受けたイーサネットフレームに含まれる送信先MACアドレスをMAC−Gに書き換える。
バイパス部25は、送信先MACアドレスを書き換えたイーサネットフレームをL2中継部24へ出力する。
L2中継部24は、バイパス部25からイーサネットフレームを受けると、ARLテーブルに基づいて、受けたイーサネットフレームに含まれる送信先MACアドレスに対応する端子として論理ポート番号が1の端子を特定する。
そして、L2中継部24は、当該イーサネットフレームを、特定した端子から通信ポート54A経由でスイッチ装置101Bへ制限レートで送信する。
たとえば、論理ポート番号が1の端子には制限レートが設定されているので、送信バッファにおいて送信待ちのイーサネットフレームが溢れることがある。このような場合において、送信バッファに保存できないイーサネットフレームは、たとえば破棄される。
スイッチ装置101BにおけるL2中継部24は、通信ポート54G経由でスイッチ装置101Aからイーサネットフレームを受信すると、制限モードであるのでフィルタテーブルFTRを用いて、受信したイーサネットフレームのフィルタリングを行う。
そして、L2中継部24は、ペイロードチェックを行った後、当該イーサネットフレームがレイヤ3の中継処理対象なので当該イーサネットフレームをMPU56へ出力する。
MPU56は、L2中継部24からイーサネットフレームを受けると、制限モードであるのでテーブル情報TIRに基づいてL3中継処理を行う。
具体例には、MPU56は、受信したイーサネットフレームに含まれるVID、送信元MACアドレスおよび送信先MACアドレスを、2、MAC−GおよびMAC−Dにそれぞれ書き換える。
MPU56は、L3中継処理を行ったイーサネットフレームL2中継部24へ出力する。
L2中継部24は、MPU56からイーサネットフレームを受けると、ARLテーブルに基づいて、受けたイーサネットフレームに含まれる送信先MACアドレスに対応する端子として通信ポート54Gに接続される端子を特定する。
L2中継部24は、特定した端子からイーサネットフレームを送信する。これにより、当該イーサネットフレームは、通信ポート54G経由でスイッチ装置101Aへ送信される。
スイッチ装置101AにおけるL2中継部24は、通信ポート54A経由でスイッチ装置101Bからイーサネットフレームを受信すると、ARLテーブルに基づいて、受けたイーサネットフレームに含まれる送信先MACアドレスに対応する端子として通信ポート54Dに接続される端子を特定する。
L2中継部24は、特定した端子からイーサネットフレームを送信する。これにより、当該イーサネットフレームは、通信ポート54D経由で車載通信デバイス111Dへ送信される。
[動作の流れ]
車載通信システムにおける各装置は、コンピュータを備え、当該コンピュータにおけるCPU等の演算処理部は、以下のシーケンス図またはフローチャートの各ステップの一部または全部を含むプログラムを図示しないメモリからそれぞれ読み出して実行する。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、外部からインストールすることができる。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、記録媒体に格納された状態で流通する。
図9は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置がMPUの異常を検知する際の動作手順を定めたフローチャートである。図9には、スイッチ装置101Aにおける動作の流れが示される。
図9を参照して、まず、スイッチ装置101Aにおけるバイパス部25は、MPU51の動作状態の定期的な点検タイミングが到来するまでMPU51の動作状態の点検について待機状態となる(ステップS102でNO)。
そして、バイパス部25は、当該点検タイミングが到来すると(ステップS102でYES)、MPU51の動作状態の点検を行い、点検結果が正常を示す場合(ステップS104でNO)、新たな点検タイミングが到来するまでMPU51の動作状態の点検について待機状態となる(ステップS102でNO)。
一方、バイパス部25は、MPU51の動作状態の点検結果が異常を示す場合(ステップS104でYES)、移行要求を含むイーサネットフレームをL2中継部24経由でスイッチ装置101Bへ送信する(ステップS106)。
次に、バイパス部25は、MPU51の異常をたとえばドライバに通知する(ステップS108)。
次に、バイパス部25は、バイパス要求を含むイーサネットフレームをスイッチ装置101BからL2中継部24経由で受信するまで待機する(ステップS110でNO)。
そして、バイパス部25は、バイパス要求を含むイーサネットフレームをスイッチ装置101BからL2中継部24経由で受信すると(ステップS110でYES)、L2中継部24におけるスイッチ装置101Bに接続される端子、具体的には論理ポート番号が#1の端子(図4参照)におけるデータの出力レートを制限レートに設定する(ステップS112)。
次に、バイパス部25は、L2中継部24からイーサネットフレームを受けるごとに、当該イーサネットフレームに含まれる送信先MACアドレスをMAC−Gに書き換え、当該イーサネットフレームをL2中継部24へ出力するバイパス処理を開始する(ステップS114)。バイパス処理されたイーサネットフレームは、通信ポート54A経由でスイッチ装置101Bへ送信される。
なお、上記ステップS106およびS108の順番は、上記に限らず、順番を入れ替えてもよい。
図10は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置が制限モードへ遷移する際の動作手順を定めたフローチャートである。図10には、スイッチ装置101Bにおける動作の流れが示される。
図10を参照して、スイッチ装置101Bが通常モードで動作している状況を想定する。
まず、スイッチ装置101BにおけるMPU56は、移行要求を含むイーサネットフレームをL2スイッチIC57経由でスイッチ装置101Aから受信するまで通常モードで動作する(ステップS202でNO)。
そして、MPU56は、移行要求を含むイーサネットフレームをL2スイッチIC57経由でスイッチ装置101Aから受信すると(ステップS202でYES)、自己のスイッチ装置101Bの動作モードを通常モードから制限モードへ遷移させる(ステップS204)。
次に、MPU56は、自己がL3中継処理において用いるべきテーブル情報をテーブル情報TIBからテーブル情報TIRへ変更する(ステップS206)。
次に、MPU56は、L2スイッチIC57がデータのフィルタリングの際に用いるべきフィルタテーブルをフィルタテーブルFTBからフィルタテーブルFTRに変更する(ステップS208)。
次に、MPU56は、バイパス要求を含むイーサネットフレームをL2スイッチIC57経由でスイッチ装置101Aへ送信する(ステップS210)。
これにより、MPU56は、通常モードにおいてL2スイッチIC57から受けるイーサネットフレームに加えて、スイッチ装置101AにおけるMPU51がL3中継処理を行うべきイーサネットフレームに対してL3中継処理を行うための準備が完了する。
なお、上記ステップS206およびS208の順番は、上記に限らず、順番を入れ替えてもよい。
また、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムでは、スイッチ装置101Aが、MPU51と、L2スイッチIC52とを備え、かつスイッチ装置101Bが、MPU56と、L2スイッチIC57とを備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。スイッチ装置101A,101Bが、MPU56と、L2スイッチIC52とを備える構成であってもよい。このような構成により、スイッチ装置101A,101Bのいずれか一方におけるMPU56に異常が発生した場合に、異常の発生していないMPU56が代理処理を行うことができるので、車載通信システム301において、より安定したデータ伝送を実現することができる。
また、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムは、2つのスイッチ装置101を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。車載通信システム301は、3つ以上のスイッチ装置101を備える構成であってもよい。この場合、車載通信システム301において、1つ以上のスイッチ装置101Aおよび1つ以上のスイッチ装置101Bが設けられればよい。
また、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置では、L2中継部24が、データのフィルタリングおよびペイロードチェックを行う構成であるとしたが、これに限定するものではない。MPU51、MPU56またはバイパス部25が、データのフィルタリングおよびペイロードチェックの少なくともいずれか一方を行う構成であってもよい。
また、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムでは、スイッチ装置101BにおけるMPU56は、テーブル情報TIBおよびテーブル情報TIRを保持する構成であるとしたが、これに限定するものではない。MPU56は、テーブル情報TIRを保持する構成であってもよい。この場合においても、MPU56は、通常モードおよび制限モードの両方においてL3中継処理を行うことが可能である。
また、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムでは、スイッチ装置101Bは、代理処理を開始した場合、中継処理におけるデータ制御の内容を代理処理の開始前のデータ制御から変更する構成であるとしたが、これに限定するものではない。スイッチ装置101Bは、代理処理を開始しても、データ制御の内容を維持する構成であってもよい。
また、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムでは、スイッチ装置101Bは、データ制御としてデータのフィルタリングを行う構成であるとしたが、これに限定するものではない。スイッチ装置101Bは、他のデータ制御を行う構成であってもよい。
また、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムでは、スイッチ装置101AにおけるL2中継部24は、MPU51の異常が検知された場合、対象データのスイッチ装置101Bへの送信レートを制限する構成であるとしたが、これに限定するものではない。スイッチ装置101AにおけるL2中継部24が対象データの送信レートを制限せずに、スイッチ装置101BにおけるL2中継部24が、スイッチ装置101Aからの対象データの受信レートを制限する構成であってもよい。具体的には、スイッチ装置101Bでは、MPU56は、自己のスイッチ装置101Bを通常モードから制限モードへ遷移させると、スイッチ装置101Aに接続される通信ポート54Gにおけるデータの受信レートを制限させるための受信レート制限命令をL2中継部24へ出力する。L2中継部24は、MPU56から受信レート制限命令を受けると、受けた受信レート制限命令に従って、論理ポート番号が#3の端子におけるデータの入力レートを、通常レートより小さいレートである制限レートに設定する。
ところで、複数の機能部が設けられた車載ネットワークにおいて、機能部間において送受信されるデータを中継するスイッチ装置が設けられることがある。このスイッチ装置においてデータを中継する中継回路が故障した場合、機能部間におけるデータの中継が正常に行われなくなる。システムの冗長化により、車載ネットワークにおけるデータ伝送をより安定に行うための技術が望まれるが、特許文献1にはこのような冗長化については開示されていない。
これに対して、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムは、車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行うスイッチ装置101Aおよびスイッチ装置101Bを備える。スイッチ装置101Aは、L2スイッチIC52と、L2スイッチIC52を介して中継処理を行うMPU51処理部とを備える。L2スイッチIC52は、MPU51の異常が検知された場合、スイッチ装置101B以外の装置、たとえば車載通信デバイス111から受信したデータであってMPU51によって中継処理を行うべきデータである対象データを、MPU51へ出力する代わりにスイッチ装置101Bへ送信する。そして、スイッチ装置101Bは、MPU51の代わりに、L2スイッチIC52から受信した対象データを中継する代理処理を行う。
このように、たとえば、スイッチ装置101AにおいてMPU51が故障し、L2スイッチIC52を介した中継処理を行うことができない状況において、スイッチ装置101Bが、MPU51の代わりに当該中継処理を代理して行う構成により、車載ネットワークにおいて対象データが中継されないために車載通信デバイス111間におけるデータの中継が正常に行われなくなることを防ぐことができる。したがって、車載ネットワークにおいて、より安定したデータ伝送を実現することができる。
また、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムでは、L2スイッチIC52は、MPU51の異常を検知可能であり、当該異常を検知した場合、スイッチ装置101Bへ所定情報A1を送信する。そして、スイッチ装置101Bは、L2スイッチIC52から所定情報A1を受信して、代理処理を行う。
このように、MPU51と関連して動作するL2スイッチIC52がMPU51の異常を検知する構成により、MPU51の異常をより正しく検知することができるので、MPU51が正常であるにもかかわらず、スイッチ装置101Bに代理処理を行わせることを回避することができる。
また、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムでは、スイッチ装置101A,101Bは、レイヤ2、およびレイヤ2よりも上位のレイヤ3に従って中継処理を行うことが可能である。スイッチ装置101Bは、自己におけるレイヤ3の中継処理に用いるIPアドレスとMACアドレスとの対応関係を示すテーブル情報TIBと、自己およびスイッチ装置101Aにおけるレイヤ3の中継処理に用いるIPアドレスとMACアドレスとの対応関係を示すテーブル情報TIRとを保持する。そして、スイッチ装置101Bは、代理処理において、テーブル情報TIBの代わりにテーブル情報TIRを用いる。
このように、MPU51の異常が検知された場合に、予め用意したテーブル情報TIRを用いてレイヤ3の中継処理を行う構成により、MPU51の異常が検知されてから、たとえば所定のプロトコルを用いてテーブル情報TIRを作成する構成と比べて、レイヤ3の中継処理をより早く開始することができる。
また、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムでは、スイッチ装置101Bは、代理処理を開始した場合、中継処理におけるデータ制御の内容を代理処理の開始前のデータ制御から変更する。
このような構成により、たとえば、スイッチ装置101Aが行うべきデータ制御を、MPU51の異常が検知された後においてスイッチ装置101Bが代理して行うことができる。
また、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムでは、上記データ制御は、データのフィルタリングである。
このような構成により、たとえば、スイッチ装置101Aが行うべきデータのフィルタリングを、MPU51の異常が検知された後においてスイッチ装置101Bが代理して行うことができるので、車載通信システムにおいて不正なデータが伝送されることを防ぐことができる。
また、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムでは、L2スイッチIC52は、MPU51の異常が検知された場合、対象データのスイッチ装置101Bへの送信レートを制限する。
このような構成により、スイッチ装置101Bが受信する対象データのビットレートを下げることができるので、スイッチ装置101Bにおける中継処理の負荷が過大になることを防ぐことができる。
また、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置は、L2スイッチIC52と、L2スイッチIC52を介して中継処理を行うMPU51とを備える。L2スイッチIC52は、MPU51の異常が検知された場合、他のスイッチ装置101以外の装置、たとえば車載通信デバイス111から受信したデータであってMPU51によって中継処理を行うべきデータである対象データを、MPU51へ出力する代わりに他のスイッチ装置101へ送信する。
このように、たとえば、MPU51が故障し、L2スイッチIC52を介した中継処理を行うことができない状況において、対象データをMPU51へ出力する代わりに他のスイッチ装置101へ送信する構成により、他のスイッチ装置101において対象データの中継処理を代理で行わせることができるので、車載ネットワークにおいて対象データが中継されないために車載通信デバイス111間におけるデータの中継が正常に行われなくなることを防ぐことができる。したがって、車載ネットワークにおいて、より安定したデータ伝送を実現することができる。
また、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置は、L2スイッチIC57と、L2スイッチIC57を介して中継処理を行うMPU56とを備える。そして、MPU56は、他のスイッチ装置101におけるMPU51であって異常の検知されたMPU51によって中継処理を行うべきデータである対象データを、L2スイッチIC57が他のスイッチ装置101から受信した場合、他のスイッチ装置101におけるMPU51の代わりに、L2スイッチIC57が受信した対象データを中継する代理処理を行う。
このように、たとえば、他のスイッチ装置101におけるMPU51が故障し、他のスイッチ装置101におけるMPU51が行うべき中継処理を行うことができない状況において、MPU51が、他のスイッチ装置101におけるMPU51の代わりに当該中継処理を代理して行う構成により、車載ネットワークにおいて対象データが中継されないために車載通信デバイス111間におけるデータの中継が正常に行われなくなることを防ぐことができる。したがって、車載ネットワークにおいて、より安定したデータ伝送を実現することができる。
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
<第2の実施の形態>
本実施の形態は、第1の実施の形態に係る車載通信システムと比べて、スイッチ装置におけるMPUの異常を他のスイッチ装置が検知する車載通信システムに関する。以下で説明する内容以外は第1の実施の形態に係る車載通信システムと同様である。
[構成および基本動作]
図11は、本発明の第2の実施の形態に係る車載通信システムの構成を示す図である。
図11を参照して、車載通信システム302は、スイッチ装置102A(第1のスイッチ装置)と、スイッチ装置102B(第2のスイッチ装置)と、車載通信デバイス111B,111C,111D,111E,111Fとを備える。車載通信システム302は、車両1に搭載される。
以下、スイッチ装置102A,102Bの各々を、スイッチ装置102とも称する。なお、車載通信システム302は、5つの車載通信デバイス111を備える構成に限らず、2つ、3つ、4つまたは6つ以上の車載通信デバイス111を備える構成であってもよい。
車載通信システム302における車載通信デバイス111B,111C,111D,111E,111Fの動作は、図1に示す車載通信システム301における車載通信デバイス111B,111C,111D,111E,111Fとそれぞれ同様である。
図11に示す車載ネットワークにおける各スイッチ装置102および各車載通信デバイス111の接続関係は、図1に示す車載ネットワークにおける各スイッチ装置101および各車載通信デバイス111の接続関係と同様である。
車載通信システム302における各装置のVID、MACアドレスおよびIPアドレスは、図1に示す車載通信システム301における各装置のVID、MACアドレスおよびIPアドレスとそれぞれ同様である。
[スイッチ装置102Aの構成]
図12は、本発明の第2の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置の構成を示す図である。
図12を参照して、スイッチ装置102Aは、MPU(処理部)61と、L2スイッチIC(スイッチ部)62と、通信ポート54A,54B,54C,54Dとを備える。
スイッチ装置102Aにおける通信ポート54A,54B,54C,54Dの動作は、図3に示すスイッチ装置101Aにおける通信ポート54A,54B,54C,54Dとそれぞれ同様である。
図13は、本発明の第2の実施の形態に係る車載通信システムにおけるL2スイッチICの構成を示す図である。
図13を参照して、L2スイッチIC62は、L2中継部24と、バイパス部35とを含む。
L2スイッチIC62におけるL2中継部24の動作は、図4に示すL2スイッチIC52におけるL2中継部24と同様である。
[スイッチ装置102Bの構成]
図14は、本発明の第2の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置の構成を示す図である。
図14を参照して、スイッチ装置102Bは、MPU(処理部)66と、L2スイッチIC(スイッチ部)57と、通信ポート54E,54F,54Gとを備える。
スイッチ装置102BにおけるL2スイッチIC57および通信ポート54E,54F,54Gの動作は、図6に示すスイッチ装置101BにおけるL2スイッチIC57および通信ポート54E,54F,54Gとそれぞれ同様である。
[MPU61の異常の検知]
スイッチ装置102Bは、たとえば、MPU61からの所定の応答情報の受信の有無に基づいてMPU61の異常を検知可能である。
より詳細には、スイッチ装置102Bは、通常モードおよび制限モードのいずれか一方の動作モードで動作することが可能である。
スイッチ装置102BにおけるMPU66は、たとえば、通常モードにおいて、スイッチ装置102AにおけるMPU61が正常に動作しているか否かを確認するためのイーサネットフレームであるヘルスチェックフレームを定期的に作成する。
MPU66は、作成したイーサネットフレームをL2スイッチIC57および通信ポート54G経由でスイッチ装置102Aへ送信する。
再び図12を参照して、スイッチ装置102AにおけるMPU61は、通信ポート54AおよびL2スイッチIC62経由でスイッチ装置102Bからヘルスチェックフレームを受信すると、以下の処理を行う。
すなわち、MPU61は、ヘルスチェックフレームを受信したことに対する応答を示す応答情報を含むイーサネットフレームを作成し、作成したイーサネットフレームをL2スイッチIC62および通信ポート54A経由でスイッチ装置102Bへ送信する。
再び図14を参照して、スイッチ装置102BにおけるMPU66は、応答情報を含むイーサネットフレームを通信ポート54GおよびL2スイッチIC57経由でスイッチ装置102Aから受信した場合、スイッチ装置102AにおけるMPU61の動作状態が正常であると判断する。
一方、MPU66は、ヘルスチェックフレームを送信してから所定のタイムアウト時間が経過するまでに、当該ヘルスチェックフレームに対する応答情報を受信できない場合、MPU61の動作状態が異常であると判断する。
[代理処理]
スイッチ装置102Bは、たとえば、MPU61の異常を検知した場合、所定情報A2をスイッチ装置102AにおけるL2スイッチIC62へ送信し、代理処理を行う。
より詳細には、スイッチ装置102BにおけるMPU66は、たとえば、スイッチ装置102AにおけるMPU61が異常であると判断した場合、自己のスイッチ装置102Bの動作モードを通常モードから制限モードへ遷移させる。
そして、MPU66は、自己およびL2スイッチIC57の設定を制限モードに応じた設定に変更する。
具体的には、MPU66は、たとえば、自己がL3中継処理の際に用いるべきテーブル情報をテーブル情報TIBからテーブル情報TIRに変更する。
また、MPU66は、たとえば、L2スイッチIC57におけるL2中継部24がデータのフィルタリングの際に用いるべきフィルタテーブルをフィルタテーブルFTBからフィルタテーブルFTRに変更する。
そして、MPU66は、バイパス要求を作成し、作成したバイパス要求をイーサネットフレームに含めてL2スイッチIC57および通信ポート54G経由でスイッチ装置102Aへ送信する。
再び図13を参照して、スイッチ装置102AのL2スイッチIC62におけるL2中継部24は、バイパス要求を含むイーサネットフレームを通信ポート54A経由でスイッチ装置102Bから受信すると、受信したイーサネットフレームをバイパス部35へ出力する。
バイパス部35は、L2中継部24からバイパス要求を含むイーサネットフレームを受けると、受けたイーサネットフレームからバイパス要求を取得し、MPU61の動作状態が異常であること、およびスイッチ装置102Bにおいて代理処理の準備が完了したことを認識する。
バイパス部35は、スイッチ装置102Bに接続される通信ポート54Aへのデータの送信レート制限命令をL2中継部24へ出力する。
また、バイパス部35は、たとえば、通知情報を作成し、作成した通知情報をイーサネットフレームに含めてL2中継部24および通信ポート54経由でナビゲーション装置および計器制御ECU等の車載通信デバイス111へ送信する。
また、バイパス部25は、バイパス要求を取得した後においてL2中継部24からイーサネットフレームを受けると、受けたイーサネットフレームに対してバイパス処理を行う。
具体的には、バイパス部35は、L2中継部24からイーサネットフレームを受けると、受けたイーサネットフレームに含まれる送信先MACアドレスをMAC−Gに書き換える。
バイパス部35は、送信先MACアドレスを書き換えたイーサネットフレームをL2中継部24へ出力する。
[動作の流れ]
図15は、本発明の第2の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置が他のスイッチ装置におけるMPUの異常を検知する際の動作手順を定めたフローチャートである。図15には、スイッチ装置102Bにおける動作の流れが示される。
図15を参照して、スイッチ装置102Bが通常モードで動作している状況を想定する。
まず、スイッチ装置102BにおけるMPU66は、ヘルスチェックフレームの定期的な送信タイミングが到来するまでヘルスチェックフレームの送信待機状態となる(ステップS302でNO)。
そして、MPU66は、ヘルスチェックフレームの定期的な送信タイミングが到来すると(ステップS302でYES)、ヘルスチェックフレームをL2スイッチIC57経由でスイッチ装置102Aへ送信する(ステップS304)。
次に、MPU66は、ヘルスチェックフレームを送信してからタイムアウト時間が経過するまでに応答情報をスイッチ装置102Aから受信できた場合(ステップS306でYES)、スイッチ装置102AにおけるMPU61の動作状態が正常であると判断する(ステップS310)。
次に、MPU66は、ヘルスチェックフレームの新たな送信タイミングが到来するまでヘルスチェックフレームの送信待機状態となる(ステップS302でNO)。
一方、MPU66は、ヘルスチェックフレームを送信してからタイムアウト時間が経過するまでに応答情報をスイッチ装置102Aから受信できない場合(ステップS306でNO)、MPU61の動作状態が異常であると判断する(ステップS308)。
次に、MPU66は、自己のスイッチ装置102Bの動作モードを通常モードから制限モードへ遷移させる(ステップS312)。
次に、MPU66は、自己がL3中継処理において用いるべきテーブル情報をテーブル情報TIBからテーブル情報TIRへ変更する(ステップS314)。
次に、MPU66は、L2スイッチIC57がデータのフィルタリングの際に用いるべきフィルタテーブルをフィルタテーブルFTBからフィルタテーブルFTRに変更する(ステップS316)。
次に、MPU66は、バイパス要求を含むイーサネットフレームをL2スイッチIC57経由でスイッチ装置102Aへ送信する(ステップS318)。
これにより、MPU66は、通常モードにおいてL2スイッチIC57から受けるイーサネットフレームに加えて、スイッチ装置102AにおけるMPU61がL3中継処理を行うべきイーサネットフレームに対してL3中継処理を行うための準備が完了する。
なお、上記ステップS314およびS316の順番は、上記に限らず、順番を入れ替えてもよい。
図16は、本発明の第2の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置がバイパス処理を行う際の動作手順を定めたフローチャートである。図16には、スイッチ装置102Aにおける動作の流れが示される。
図16を参照して、まず、スイッチ装置102Aにおけるバイパス部35は、バイパス要求を含むイーサネットフレームをスイッチ装置102BからL2中継部24経由で受信するまでバイパス処理について待機状態となる(ステップS402でNO)。
そして、バイパス部35は、バイパス要求を含むイーサネットフレームをスイッチ装置102BからL2中継部24経由で受信すると(ステップS402でYES)、MPU61の異常をたとえばドライバに通知する(ステップS404)。
次に、バイパス部35は、L2中継部24におけるスイッチ装置102Bに接続される端子、具体的には論理ポート番号が#1の端子(図4参照)におけるデータの出力レートを制限レートに設定する(ステップS406)。
次に、バイパス部35は、L2中継部24からイーサネットフレームを受けるごとに、当該イーサネットフレームに含まれる送信先MACアドレスをMAC−Gに書き換え、当該イーサネットフレームをL2中継部24へ出力するバイパス処理を開始する(ステップS408)。バイパス処理されたイーサネットフレームは、通信ポート54A経由でスイッチ装置102Bへ送信すされる。
なお、上記ステップS404およびS406の順番は、上記に限らず、順番を入れ替えてもよい。
また、本発明の第2の実施の形態に係る車載通信システムでは、スイッチ装置102Aが、MPU61と、L2スイッチIC62とを備え、かつスイッチ装置102Bが、MPU66と、L2スイッチIC57とを備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。スイッチ装置101A,101Bが、MPU66と、L2スイッチIC62とを備える構成であってもよい。このような構成により、スイッチ装置102A,102Bのいずれか一方におけるMPU66に異常が発生した場合に、異常の発生していないMPU66が代理処理を行うことができるので、車載通信システム302において、より安定したデータ伝送を実現することができる。
また、本発明の第2の実施の形態に係る車載通信システムは、2つのスイッチ装置102を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。車載通信システム302は、3つ以上のスイッチ装置102を備える構成であってもよい。この場合、車載通信システム302において、1つ以上のスイッチ装置102Aおよび1つ以上のスイッチ装置102Bが設けられればよい。
また、本発明の第2の実施の形態に係るスイッチ装置では、スイッチ装置102BにおけるMPU66は、ヘルスチェックフレームを定期的にスイッチ装置102Aへ送信する構成であるとしたが、これに限定するものではない。たとえば、スイッチ装置102AにおけるMPU61が、アライブフレームを定期的にスイッチ装置102Bへ送信し、MPU66は、アライブフレームの受信の有無に基づいて、MPU61の異常を判断する構成であってもよい。
以上のように、本発明の第2の実施の形態に係る車載通信システムでは、スイッチ装置102Bは、スイッチ装置102AにおけるMPU61からの所定の応答情報またはアライブフレームの受信の有無に基づいてMPU61の異常を検知可能であり、当該異常を検知した場合、所定情報A2をスイッチ装置102におけるL2スイッチIC62へ送信し、代理処理を行う。
このような構成により、スイッチ装置102Bは、遠隔からMPU61の異常を検知し、代理処理を行うことができる。
その他の構成および動作は第1の実施の形態に係る車載通信システムと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
なお、本発明の第1の実施の形態および第2の実施の形態に係る各装置の構成要素および動作のうち、一部または全部を適宜組み合わせることも可能である。
上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
[付記1]
車両に搭載される車載通信システムであって、
車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う第1のスイッチ装置および第2のスイッチ装置を備え、
前記第1のスイッチ装置は、
スイッチ部と、
前記スイッチ部を介して前記中継処理を行う処理部とを備え、
前記スイッチ部は、前記処理部の異常が検知された場合、前記第2のスイッチ装置以外の装置から受信したデータであって前記処理部によって前記中継処理を行うべきデータである対象データを、前記処理部へ出力する代わりに前記第2のスイッチ装置へ送信し、
前記第2のスイッチ装置は、前記処理部の代わりに、前記スイッチ部から受信した前記対象データを中継する代理処理を行い、
前記第1のスイッチ装置および前記第2のスイッチ装置は、複数のレイヤを有する通信プロトコルに従って動作し、
前記スイッチ部は、前記複数のレイヤのうちの第1のレイヤに従って前記処理部を介さずに前記中継処理を行うことが可能であり、
前記処理部は、前記第1のレイヤよりも上位の第2のレイヤに従って前記中継処理を行い、
前記第2のスイッチ装置は、前記第2のレイヤに従って前記代理処理を行い、
前記データは、イーサネットフレームであり、
前記異常は、前記スイッチ部または前記第2のスイッチ装置によって検知され、
前記第2のスイッチ装置以外の装置は、車載通信デバイスである、車載通信システム。
[付記2]
車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う複数のスイッチ装置を備える車載通信システムにおける前記スイッチ装置であって、
スイッチ部と、
前記スイッチ部を介して前記中継処理を行う処理部とを備え、
前記スイッチ部は、前記処理部の異常が検知された場合、他の前記スイッチ装置以外の装置から受信したデータであって前記処理部によって前記中継処理を行うべきデータである対象データを、前記処理部へ出力する代わりに前記他のスイッチ装置へ送信し、
前記スイッチ装置は、複数のレイヤを有する通信プロトコルに従って動作し、
前記スイッチ部は、前記複数のレイヤのうちの第1のレイヤに従って前記処理部を介さずに前記中継処理を行うことが可能であり、
前記処理部は、前記第1のレイヤよりも上位の第2のレイヤに従って前記中継処理を行い、
前記データは、イーサネットフレームであり、
前記異常は、前記スイッチ部または前記他のスイッチ装置によって検知され、
前記他のスイッチ装置以外の装置は、車載通信デバイスである、スイッチ装置。
[付記3]
車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う複数のスイッチ装置を備える車載通信システムにおける前記スイッチ装置であって、
スイッチ部と、
前記スイッチ部を介して前記中継処理を行う処理部とを備え、
前記処理部は、他の前記スイッチ装置における前記処理部であって異常の検知された前記処理部によって前記中継処理を行うべきデータである対象データを、前記スイッチ部が前記他のスイッチ装置から受信した場合、前記他のスイッチ装置における前記処理部の代わりに、前記スイッチ部が受信した前記対象データを中継する代理処理を行い、
前記スイッチ装置は、複数のレイヤを有する通信プロトコルに従って動作し、
前記スイッチ部は、前記複数のレイヤのうちの第1のレイヤに従って前記処理部を介さずに前記中継処理を行うことが可能であり、
前記処理部は、前記第1のレイヤよりも上位の第2のレイヤに従って前記中継処理および前記代理処理を行い、
前記データは、イーサネットフレームであり、
前記異常は、前記他のスイッチ装置または前記処理部によって検知される、スイッチ装置。
1 車両
24 L2中継部
25,35 バイパス部
51 MPU(処理部)
52 L2スイッチIC(スイッチ部)
54 通信ポート
56 MPU(処理部)
57 L2スイッチIC(スイッチ部)
61 MPU(処理部)
62 L2スイッチIC(スイッチ部)
66 MPU(処理部)
67 L2スイッチIC(スイッチ部)
101,102 スイッチ装置
101A,102A スイッチ装置(第1のスイッチ装置)
101B,102B スイッチ装置(第2のスイッチ装置)
111 車載通信デバイス
301,302 車載通信システム

Claims (12)

  1. 車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う第1のスイッチ装置および第2のスイッチ装置を備え、
    前記第1のスイッチ装置は、
    スイッチ部と、
    前記スイッチ部を介して前記中継処理を行う処理部とを備え、
    前記スイッチ部は、前記処理部の異常が検知された場合、前記第2のスイッチ装置以外の装置から受信したデータであって前記処理部によって前記中継処理を行うべきデータである対象データを、前記処理部へ出力する代わりに前記第2のスイッチ装置へ送信し、
    前記第2のスイッチ装置は、前記処理部の代わりに、前記スイッチ部から受信した前記対象データを中継する代理処理を行い、
    前記スイッチ部は、前記処理部の異常を検知可能であり、前記異常を検知した場合、前記第2のスイッチ装置へ所定情報を送信し、
    前記第2のスイッチ装置は、前記スイッチ部から前記所定情報を受信して、前記代理処理を行う、車載通信システム。
  2. 前記第1のスイッチ装置および前記第2のスイッチ装置は、第1のレイヤ、および前記第1のレイヤよりも上位の第2のレイヤに従って前記中継処理を行うことが可能であり、
    前記第2のスイッチ装置は、自己における前記第2のレイヤの前記中継処理に用いるIP(Internet Protocol)アドレスとMAC(Media Access Control)アドレスとの対応関係を示す第1のテーブル情報と、自己および前記第1のスイッチ装置における前記第2のレイヤの前記中継処理に用いるIPアドレスとMACアドレスとの対応関係を示す第2のテーブル情報とを保持し、
    前記第2のスイッチ装置は、前記代理処理において、前記第1のテーブル情報の代わりに前記第2のテーブル情報を用いる、請求項1に記載の車載通信システム。
  3. 前記第2のスイッチ装置は、前記代理処理を開始した場合、前記中継処理におけるデータ制御の内容を前記代理処理の開始前のデータ制御から変更する、請求項1または請求項2に記載の車載通信システム。
  4. 前記データ制御は、データのフィルタリングである、請求項に記載の車載通信システム。
  5. 前記スイッチ部は、前記処理部の異常が検知された場合、前記対象データの前記第2のスイッチ装置への送信レートを制限する、請求項1から請求項のいずれか1項に記載の車載通信システム。
  6. 車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う複数のスイッチ装置を備える車載通信システムにおける前記スイッチ装置であって、
    スイッチ部と、
    前記スイッチ部を介して前記中継処理を行う処理部とを備え、
    前記スイッチ部は、前記処理部の異常が検知された場合、他の前記スイッチ装置以外の装置から受信したデータであって前記処理部によって前記中継処理を行うべきデータである対象データを、前記処理部へ出力する代わりに前記他のスイッチ装置へ送信し、
    前記スイッチ部は、前記処理部の異常を検知可能であり、前記異常を検知した場合、前記他のスイッチ装置へ所定情報を送信し、
    前記他のスイッチ装置は、前記スイッチ部から前記所定情報を受信して、前記処理部の代わりに、前記スイッチ部から受信した前記対象データを中継する代理処理を行う、スイッチ装置。
  7. 車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う複数のスイッチ装置を備える車載通信システムにおける前記スイッチ装置であって、
    スイッチ部と、
    前記スイッチ部を介して前記中継処理を行う処理部とを備え、
    前記処理部は、他の前記スイッチ装置における前記処理部であって異常の検知された前記処理部によって前記中継処理を行うべきデータである対象データを、前記スイッチ部が前記他のスイッチ装置から受信した場合、前記他のスイッチ装置における前記処理部の代わりに、前記スイッチ部が受信した前記対象データを中継する代理処理を行い、
    前記処理部は、前記他のスイッチ装置からの所定情報の受信の有無に基づいて前記他のスイッチ装置の異常を検知可能であり、前記異常を検知した場合、所定情報を前記他のスイッチ装置へ送信し、前記代理処理を行う、スイッチ装置。
  8. 車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う第1のスイッチ装置および第2のスイッチ装置を備える車載通信システムにおける通信制御方法であって、
    前記第1のスイッチ装置は、
    スイッチ部と、
    前記スイッチ部を介して前記中継処理を行う処理部とを備え、
    前記スイッチ部が、前記処理部の異常が検知された場合、前記第2のスイッチ装置以外の装置から受信したデータであって前記処理部によって前記中継処理を行うべきデータである対象データを、前記処理部へ出力する代わりに前記第2のスイッチ装置へ送信するステップと、
    前記第2のスイッチ装置が、前記処理部の代わりに、前記スイッチ部から受信した前記対象データを中継する代理処理を行うステップと、
    前記スイッチ部が、前記処理部の異常を検知し、前記異常を検知した場合、前記第2のスイッチ装置へ所定情報を送信するステップとを含み、
    前記代理処理を行うステップにおいては、前記第2のスイッチ装置が、前記スイッチ部から前記所定情報を受信して、前記代理処理を行う、通信制御方法。
  9. 車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う複数のスイッチ装置を備える車載通信システムにおける前記スイッチ装置であって、スイッチ部と、処理部とを備える前記スイッチ装置における通信制御方法であって、
    前記処理部が、前記スイッチ部を介して前記中継処理を行うステップと、
    前記スイッチ部が、前記処理部の異常が検知された場合、他の前記スイッチ装置以外の装置から受信したデータであって前記処理部によって前記中継処理を行うべきデータである対象データを、前記処理部へ出力する代わりに前記他のスイッチ装置へ送信するステップと、
    前記スイッチ部が、前記処理部の異常を検知し、前記異常を検知した場合、前記他のスイッチ装置へ所定情報を送信するステップとを含み、
    前記他のスイッチ装置は、前記スイッチ部から前記所定情報を受信して、前記処理部の代わりに、前記スイッチ部から受信した前記対象データを中継する代理処理を行う、通信制御方法。
  10. 車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う複数のスイッチ装置を備える車載通信システムにおける前記スイッチ装置であって、スイッチ部と、処理部とを備える前記スイッチ装置における通信制御方法であって、
    前記スイッチ部を介して前記中継処理を行うステップと、
    他の前記スイッチ装置における前記処理部であって異常の検知された前記処理部によって前記中継処理を行うべきデータである対象データを、前記スイッチ部が前記他のスイッチ装置から受信した場合、前記他のスイッチ装置における前記処理部の代わりに、前記スイッチ部が受信した前記対象データを中継する代理処理を行うステップとを含み、
    前記代理処理を行うステップにおいては、前記他のスイッチ装置からの所定情報の受信の有無に基づいて前記他のスイッチ装置の異常を検知し、前記異常を検知した場合、所定情報を前記他のスイッチ装置へ送信し、前記代理処理を行う、通信制御方法。
  11. 車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う複数のスイッチ装置を備える車載通信システムにおける前記スイッチ装置において用いられる通信制御プログラムであって、
    コンピュータを、
    スイッチ部と、
    前記スイッチ部を介して前記中継処理を行う処理部、
    として機能させるためのプログラムであり、
    前記スイッチ部は、前記処理部の異常が検知された場合、他の前記スイッチ装置以外の装置から受信したデータであって前記処理部によって前記中継処理を行うべきデータである対象データを、前記処理部へ出力する代わりに前記他のスイッチ装置へ送信し、
    前記スイッチ部は、前記処理部の異常を検知可能であり、前記異常を検知した場合、前記他のスイッチ装置へ所定情報を送信し、
    前記他のスイッチ装置は、前記スイッチ部から前記所定情報を受信して、前記処理部の代わりに、前記スイッチ部から受信した前記対象データを中継する代理処理を行う、通信制御プログラム。
  12. 車載ネットワークにおけるデータを中継する中継処理を行う複数のスイッチ装置を備える車載通信システムにおける前記スイッチ装置において用いられる通信制御プログラムであって、
    コンピュータを、
    スイッチ部と、
    前記スイッチ部を介して前記中継処理を行う処理部、
    として機能させるためのプログラムであり、
    前記処理部は、他の前記スイッチ装置における前記処理部であって異常の検知された前記処理部によって前記中継処理を行うべきデータである対象データを、前記スイッチ部が前記他のスイッチ装置から受信した場合、前記他のスイッチ装置における前記処理部の代わりに、前記スイッチ部が受信した前記対象データを中継する代理処理を行い、
    前記処理部は、前記他のスイッチ装置からの所定情報の受信の有無に基づいて前記他のスイッチ装置の異常を検知可能であり、前記異常を検知した場合、所定情報を前記他のスイッチ装置へ送信し、前記代理処理を行う、通信制御プログラム。
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