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装置は、1つの差動信号線を用いて他の車載通信装置と通信する車載通信装置であって、通信情報を含む高帯域信号を生成して前記差動信号線へ出力する高帯域通信部と、直流信号または低帯域信号を生成して前記差動信号線へ出力する低帯域通信部とを備える。
このように、車載通信装置間が1つの差動信号線により接続される構成により、車両の重量の増加を抑制することができ、また、信号線の本数を少なくすることができるので、信号線の配線を容易にすることができる。また、高帯域信号、および直流信号または低帯域信号を1つの差動信号線に出力することができるので、1つの差動信号線において情報伝送可能な帯域を拡大することができる。これにより、1つの差動信号線を用いて単位時間あたりに伝送可能な情報量を増加させることができる。したがって、車載ネットワークにおいて、簡易な構成で情報を効率よく伝送することができる。
(2)本発明の実施の形態に係る車載通信装置は、1つの差動信号線を用いて他の車載通信装置と通信する車載通信装置であって、前記差動信号線を介して受信した信号から高帯域信号、および直流信号または低帯域信号を分離可能な分離部と、前記分離部によって分離された前記高帯域信号から情報を取得する高帯域通信部と、前記分離部によって分離された前記直流信号または前記低帯域信号から情報を取得する低帯域通信部とを備える。
このように、車載通信装置間が1つの差動信号線により接続される構成により、車両の重量の増加を抑制することができ、また、信号線の本数を少なくすることができるので、信号線の配線を容易にすることができる。また、高帯域信号、および直流信号または低帯域信号を1つの差動信号線から別個に受信に出力することができるので、1つの差動信号線を用いて情報伝送可能な帯域を拡大することができる。これにより、1つの差動信号線において単位時間あたりに伝送可能な情報量を増加させることができる。したがって、車載ネットワークにおいて、簡易な構成で情報を効率よく伝送することができる。
(3)好ましくは、前記直流信号または前記低帯域信号は、自己の車載通信装置および他の車載通信装置間の物理層に関する状態を示す管理情報を含み、前記通信情報は、前記管理情報を含まない情報である。
このように、管理情報を直流信号または低帯域信号に含めて伝送する構成により、通信情報を伝送する高帯域信号の帯域が管理情報により圧迫されることを防ぐことができるので、管理情報を高帯域信号に含めて伝送することによる通信情報の遅延および脱落の発生を防ぐことができる。これにより、車載ネットワークにおける通信情報の伝送を効率よく行うことができる。
(4)好ましくは、前記差動信号線は、2つの信号線を含み、前記直流信号は、前記2つの信号線の一方を介して伝送される。
このような構成により、車載通信装置間において、直流信号または低帯域信号を用いる情報の伝送を双方向から同時に行うことができるので、直流信号または低帯域信号を用いて単位時間あたりに伝送可能な情報量を増加させることができる。
(5)より好ましくは、前記管理情報は、自己の車載通信装置および前記他の車載通信装置間の通信品質を含む。
このような構成により、たとえば、通信情報の送信元の車載通信装置は、送信先の車載通信装置からの管理情報に基づいて送信先の車載通信装置における当該通信情報の受信品質を認識することができるので、認識した受信品質に応じた処理を行うことができる。これにより、車載通信装置間における通信を安定化することができる。
(6)より好ましくは、前記通信品質に応じたレベルの前記直流信号、または前記通信品質に応じた振幅の前記低帯域信号が前記差動信号線を介して伝送される。
このような構成により、通信品質を含む管理情報の1つの差動信号線を介した伝送を簡易に行うことができる。
(7)より好ましくは、前記管理情報は、故障診断用情報を含む。
このような構成により、直流信号または低帯域信号を用いて故障診断用情報を伝送することができるので、高帯域信号の帯域を圧迫することなく他の車載通信装置の故障を診断することができる。
(8)より好ましくは、前記車載通信装置は、さらに、前記低帯域通信部によって取得された前記直流信号のレベルが所定範囲内であるか、または前記低帯域通信部によって取得された前記低帯域信号の振幅が所定範囲内である場合に異常を検知する異常検知部を備える。
たとえば、劣化するとインピーダンスが大きくなる性質を差動信号線が有している場合、上記のように、直流信号のレベルまたは低帯域信号の振幅が低下して所定範囲内にある場合に異常を検知する構成により、差動信号線の異常を簡易に検知することができる。
(9)より好ましくは、前記直流信号または前記低帯域信号は、自己の車載通信装置および他の車載通信装置間の物理層に関する状態を示す管理情報を含み、前記通信情報は、前記管理情報を含まない情報であり、前記所定範囲は、前記管理情報に対応する範囲と重複しない。
差動信号線が劣化している場合、直流信号のレベルまたは低帯域信号の振幅が管理情報に対応する範囲に含まれない可能性が高い。上記のように、所定範囲が、管理情報に対応する範囲と重複しない構成により、より確実に異常と判断可能な範囲に所定範囲を設けることができる。
(10)より好ましくは、前記車載通信装置は、さらに、前記異常検知部によって異常が検知された場合、自己の車載通信装置および前記他の車載通信装置間の通信経路の切替に関する処理を行う切替処理部を備える。
このような構成により、自己の車載通信装置および他の車載通信装置間の通信経路の冗長構成を実現することができるで、通信情報をより確実に伝送することができる。
(11)より好ましくは、前記直流信号または前記低帯域信号は、自己の車載通信装置および他の車載通信装置間の物理層に関する状態を示す管理情報を含み、前記通信情報は、前記管理情報を含まない情報であり、前記管理情報は、自己の車載通信装置および前記他の車載通信装置間の通信品質を含み、前記車載通信装置は、さらに、前記低帯域通信部によって取得された前記通信品質に応じて、前記高帯域通信部に含まれるアンプの動作を調整する調整部を備える。
このような構成により、たとえば、通信情報の送信元の車載通信装置は、送信先の車載通信装置からの管理情報に基づいて送信先の車載通信装置における当該通信情報の受信品質を認識することができるので、認識した受信品質に応じて、通信情報を含む高帯域信号の増幅率を適切に調整することができる。これにより、車載通信装置間における通信を安定化するとともに、消費電力の管理を適切に行うことができる。
(12)好ましくは、前記高帯域信号のキャリア周波数は10メガヘルツ以上である。
このような構成により、直流信号および低帯域信号との分離を良好に行うことができるので、車載ネットワークにおける通信を安定化しながら、車載ネットワークにおいて、高帯域信号を用いて通信情報を高速で伝送することができる。
(13)好ましくは、前記低帯域信号のキャリア周波数は1メガヘルツ未満である。
このような構成により、高帯域信号との分離を良好に行うことができるので、車載ネットワークにおける通信を安定化することができる。
(14)好ましくは、前記通信情報は、IEEE802.3に従うイーサネットフレームである。
このような構成により、IEEE802.3に従うイーサネットフレームを伝送する車載ネットワークにおいて、簡易な構成で情報を効率よく伝送することができる。
(15)本発明の実施の形態に係る車載通信システムは、1つの差動信号線を用いて互いに通信する第1の車載通信装置および第2の車載通信装置を備え、前記第1の車載通信装置は、通信情報を含む高帯域信号を生成して前記差動信号線へ出力する高帯域通信部と、直流信号または低帯域信号を生成して前記差動信号線へ出力する低帯域通信部とを備え、前記第2の車載通信装置は、前記差動信号線を介して受信した信号から高帯域信号、および直流信号または低帯域信号を分離可能な分離部と、前記分離部によって分離された前記高帯域信号から情報を取得する高帯域通信部と、前記分離部によって分離された前記直流信号または前記低帯域信号から情報を取得する低帯域通信部とを備える。
このように、第1の車載通信装置および第2の車載通信装置間が1つの差動信号線により接続される構成により、車両の重量の増加を抑制することができ、また、信号線の本数を少なくすることができるので、信号線の配線を容易にすることができる。また、高帯域信号、および直流信号または低帯域信号を1つの差動信号線を用いて伝送することができるので、1つの差動信号線において情報伝送可能な帯域を拡大することができる。これにより、1つの差動信号線を用いて単位時間あたりに伝送可能な情報量を増加させることができる。したがって、車載ネットワークにおいて、簡易な構成で情報を効率よく伝送することができる。
(16)好ましくは、前記第2の車載通信装置の前記高帯域通信部は、通信情報を含む高帯域信号を生成して前記差動信号線へ出力し、前記第2の車載通信装置の前記低帯域通信部は、直流信号または低帯域信号を生成して前記差動信号線へ出力し、前記第1の車載通信装置は、さらに、前記差動信号線を介して受信した信号から高帯域信号、および直流信号または低帯域信号を分離可能な分離部を備え、前記第1の車載通信装置の前記高帯域通信部は、前記分離部によって分離された前記高帯域信号から情報を取得し、前記第1の車載通信装置の前記低帯域通信部は、前記分離部によって分離された前記直流信号または前記低帯域信号から情報を取得し、前記差動信号線は、2つの信号線を含み、前記第1の車載通信装置の前記低帯域通信部は、前記2つの信号線における一方の前記信号線へ前記直流信号を出力し、前記第2の車載通信装置の前記低帯域通信部は、前記2つの信号線における他方の前記信号線へ前記直流信号を出力する。
このような構成により、第1の車載通信装置および第2の車載通信装置間において、直流信号または低帯域信号を用いる情報の伝送を双方向から同時に行うことができるので、直流信号または低帯域信号を用いて単位時間あたりに伝送可能な情報量を増加させることができる。
(17)好ましくは、前記直流信号または前記低帯域信号は、自己の車載通信装置および他の車載通信装置間の物理層に関する状態を示す管理情報を含み、前記通信情報は、前記管理情報を含まない情報であり、前記管理情報は、故障診断用情報を含み、前記第2の車載通信装置の前記低帯域通信部は、前記第1の車載通信装置から前記故障診断用情報を受信して所定情報を含む前記直流信号または前記低帯域信号を前記差動信号線へ出力し、前記第1の車載通信装置は、さらに、前記第2の車載通信装置からの前記所定情報の受信状況に基づいて前記第2の車載通信装置の故障を診断する診断部を含む。
このような構成により、直流信号または低帯域信号を用いて故障診断用情報および所定情報を伝送することができるので、高帯域信号の帯域を圧迫することなく第2の車載通信装置の故障を診断することができる。また、第1の車載通信装置は、第2の車載通信装置から所定情報を受信できる場合、たとえば、第2の車載通信装置における故障診断用情報および所定情報を処理する処理部および低帯域通信部が動作していることを認識することができる。また、第1の車載通信装置は、第2の車載通信装置から所定情報を受信できない場合、たとえば、第2の車載通信装置における処理部および低帯域通信部の少なくともいずれか一方が故障している可能性が高いと判断することができる。
(18)より好ましくは、前記第2の車載通信装置から前記第1の車載通信装置へ前記通信情報が定期的に送信され、前記第1の車載通信装置は、自己の前記高帯域通信部が前記通信情報を含む前記高帯域信号を所定時間前記第2の車載通信装置から受信できない場合、前記故障診断用情報を含む前記直流信号または前記低帯域信号を前記差動信号線へ出力する。
このような構成により、第1の車載通信装置は、第2の車載通信装置から所定情報を受信できる場合、上記処理部が動作していることを認識することができるので、通信情報を受信できない原因が、第2の車載通信装置における高帯域通信部の故障である可能性が高いと判断することができる。また、故障診断用情報の第2の車載通信装置への送信を、第2の車載通信装置が故障している可能性の高い状況において行うことができるので、第2の車載通信装置が故障している可能性の低い状況において故障診断用情報を不必要に送信することを防ぐことができる。
(19)より好ましくは、前記第1の車載通信装置は、前記故障診断用情報を含む前記直流信号または前記低帯域信号を前記差動信号線へ定期的に出力し、前記診断部は、前記所定情報を所定時間前記第2の車載通信装置から受信ができない場合、前記第2の車載通信装置の故障を判断する。
このような構成により、第1の車載通信装置は、第2の車載通信装置における故障の有無を定期的に判断することができるので、第2の車載通信装置の故障をより早期に発見することができる。
(20)本発明の実施の形態に係る通信制御方法は、1つの差動信号線を用いて他の車載通信装置と通信する車載通信装置における通信制御方法であって、通信情報を含む高帯域信号を生成して前記差動信号線へ出力するステップと、直流信号または低帯域信号を生成して前記差動信号線へ出力するステップとを含む。
このように、車載通信装置間が1つの差動信号線により接続される構成により、車両の重量の増加を抑制することができ、また、信号線の本数を少なくすることができるので、信号線の配線を容易にすることができる。また、高帯域信号、および直流信号または低帯域信号を1つの差動信号線に出力することができるので、1つの差動信号線において情報伝送可能な帯域を拡大することができる。これにより、1つの差動信号線を用いて単位時間あたりに伝送可能な情報量を増加させることができる。したがって、車載ネットワークにおいて、簡易な構成で情報を効率よく伝送することができる。
(21)本発明の実施の形態に係る通信制御方法は、1つの差動信号線を用いて他の車載通信装置と通信する車載通信装置における通信制御方法であって、前記差動信号線を介して受信した信号から高帯域信号、および直流信号または低帯域信号を分離するステップと、分離した前記高帯域信号から情報を取得するステップと、分離した前記直流信号または前記低帯域信号から情報を取得するステップとを含む。
このように、車載通信装置間が1つの差動信号線により接続される構成により、車両の重量の増加を抑制することができ、また、信号線の本数を少なくすることができるので、信号線の配線を容易にすることができる。また、高帯域信号、および直流信号または低帯域信号を1つの差動信号線から別個に受信に出力することができるので、1つの差動信号線を用いて情報伝送可能な帯域を拡大することができる。これにより、1つの差動信号線において単位時間あたりに伝送可能な情報量を増加させることができる。したがって、車載ネットワークにおいて、簡易な構成で情報を効率よく伝送することができる。
(22)本発明の実施の形態に係る通信制御プログラムは、1つの差動信号線を用いて他の車載通信装置と通信する車載通信装置において用いられる通信制御プログラムであって、前記車載通信装置は、通信情報を含む高帯域信号を生成して前記差動信号線へ出力する高帯域通信部と、直流信号または低帯域信号を生成して前記差動信号線へ出力する低帯域通信部とを備え、コンピュータを、前記高帯域通信部を介して情報を送信する第1の送信処理部と、前記低帯域通信部を介して情報を送信する第2の送信処理部、として機能させるためのプログラムである。
このように、車載通信装置間が1つの差動信号線により接続される構成により、車両の重量の増加を抑制することができ、また、信号線の本数を少なくすることができるので、信号線の配線を容易にすることができる。また、高帯域信号、および直流信号または低帯域信号を1つの差動信号線に出力することができるので、1つの差動信号線において情報伝送可能な帯域を拡大することができる。これにより、1つの差動信号線を用いて単位時間あたりに伝送可能な情報量を増加させることができる。したがって、車載ネットワークにおいて、簡易な構成で情報を効率よく伝送することができる。
(23)本発明の実施の形態に係る通信制御プログラムは、1つの差動信号線を用いて他の車載通信装置と通信する車載通信装置において用いられる通信制御プログラムであって、前記車載通信装置は、前記差動信号線を介して受信した信号から高帯域信号、および直流信号または低帯域信号を分離可能な分離部と、前記分離部によって分離された前記高帯域信号から情報を取得する高帯域通信部と、前記分離部によって分離された前記直流信号または前記低帯域信号から情報を取得する低帯域通信部とを備え、コンピュータを、前記高帯域通信部を介して情報を受信する第1の受信処理部と、前記低帯域通信部を介して情報を受信する第2の受信処理部、として機能させるためのプログラムである。
このように、車載通信装置間が1つの差動信号線により接続される構成により、車両の重量の増加を抑制することができ、また、信号線の本数を少なくすることができるので、信号線の配線を容易にすることができる。また、高帯域信号、および直流信号または低帯域信号を1つの差動信号線から別個に受信に出力することができるので、1つの差動信号線を用いて情報伝送可能な帯域を拡大することができる。これにより、1つの差動信号線において単位時間あたりに伝送可能な情報量を増加させることができる。したがって、車載ネットワークにおいて、簡易な構成で情報を効率よく伝送することができる。
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,101Bと、複数の車載通信デバイス111とを備える。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。
車載通信システム301は、車両1に搭載される。スイッチ装置101および車載通信デバイス111は、車載通信装置の一例である。
なお、車載通信システム301では、3つ以上の車載通信装置を備える構成に限らず、2つの車載通信装置を備える構成であってもよい。具体的には、2つのスイッチ装置101により車載通信システム301が構成されてもよいし、2つの車載通信デバイス111により車載通信システム301が構成されてもよいし、1つのスイッチ装置101および1つの車載通信デバイス111により車載通信システム301が構成されてもよい。
車載通信デバイス111は、たとえば、TCU(Telematics Communication Unit)、セントラルゲートウェイ、ヒューマンマシンインタフェース、カメラ、センサ、自動運転ECUおよびナビゲーション装置等であり、スイッチ装置101と通信を行うことが可能である。
TCUは、たとえば、LTE(Long Term Evolution)または3G等の通信規格に従って、図示しない無線基地局装置と無線通信を行うことが可能であり、かつスイッチ装置101と通信を行うことが可能である。
セントラルゲートウェイは、たとえば、エンジン制御部等の制御デバイスとCAN(Controller Area Network)経由で通信を行うことが可能であり、かつスイッチ装置101と通信を行うことが可能である。
セントラルゲートウェイは、制御デバイスと他の車載通信デバイス111との間でやり取りされる情報の中継処理を行う。
車両1の車載ネットワークにおけるスイッチ装置101A,101B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101A,101Bは、差動信号線の一例である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。)10により互いに接続されている。また、スイッチ装置101は、たとえばイーサネットケーブル10により車載通信デバイス111と接続されている。差動信号線の詳細については後述する。
各車載通信装置は、1つの差動信号線を用いて互いに通信する。具体的には、車載通信装置は、たとえばイーサネットケーブル10を用いて他の車載通信装置と通信する。
より具体的には、スイッチ装置101A、101Bは、イーサネットケーブル10を用いて互いに通信する。また、スイッチ装置101および当該スイッチ装置101に直接接続された車載通信デバイス111は、イーサネットケーブル10を用いて互いに通信する。
スイッチ装置101、および当該スイッチ装置101と直接接続された他の車載通信装置間では、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。
たとえば、車載通信デバイス111は、1または複数のスイッチ装置101を介して他の車載通信デバイス111へイーサネットフレームを送信する。
このイーサネットフレームには、たとえば、差出元MAC(Media Access Control)アドレスおよび宛先MACアドレスとして、それぞれ当該車載通信デバイス111のMACアドレスおよび当該他の車載通信デバイス111のMACアドレスが含まれる。
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の適用例を示す図である。図2には、車載通信デバイス111の具体例として、カメラ111Cおよび自動運転ECU111Eが示される。
図2を参照して、カメラ111Cは、スイッチ装置101Aに接続されている。自動運転ECU111Eは、スイッチ装置101Bに接続されている。
たとえば、カメラ111Cは、画像情報を含むイーサネットフレームをスイッチ装置101A,101Bを介して自動運転ECU111Eへ送信する。
なお、イーサネットフレームの差出元および宛先は、カメラ111Cおよび自動運転ECU111E等の車載通信デバイス111に限らず、スイッチ装置101であってもよい。
また、車載通信システム301では、上記のイーサネットフレームの他に、以下のようなイーサネットフレームが伝送される。たとえば、センサは、センシング結果を含むイーサネットフレームを1または複数のスイッチ装置101を介して自動運転ECU111Eへ送信する。TCUは、動画情報、音声情報および地図情報等を無線基地局から受信して、受信した情報を含むイーサネットフレームを1または複数のスイッチ装置101を介してナビゲーション装置へ送信する。
スイッチ装置101は、具体的にはレイヤ2(L2)スイッチであり、車載通信デバイス111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含まれる宛先MACアドレスを参照し、参照した宛先MACアドレスに応じて他のスイッチ装置101または宛先の車載通信デバイス111へイーサネットフレームを送信する中継処理を行う。
[車載通信デバイス111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車載通信デバイスの構成を示す図である。
図3を参照して、車載通信デバイス111は、ポート部33と、調整部(第2の送信処理部および第2の受信処理部)36と、記憶部37と、処理部(第1の送信処理部および第1の受信処理部)38とを備える。
ここでは、車載通信デバイス111の動作の一例としてカメラ111Cの動作について説明するが、TCU、セントラルゲートウェイ、ヒューマンマシンインタフェース、センサ、自動運転ECU111Eおよびナビゲーション装置等の車載通信デバイス111の動作も同様である。
カメラ111Cは、たとえば、自己の車両1の周囲の画像を撮影し、撮影した画像を示す画像情報を作成する。カメラ111Cは、作成した画像情報、および宛先MACアドレスとして自動運転ECU111EのMACアドレスを含むイーサネットフレームをスイッチ装置101A,101Bを介して自動運転ECU111Eへ送信する。
より詳細には、カメラ111Cにおけるポート部33は、イーサネットケーブル10を介して1つの他の車載通信装置、ここではスイッチ装置101Aに接続されている。
処理部38は、たとえば、撮影した画像情報を含み、かつ自動運転ECU111Eを宛先とする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ポート部33へ出力する。
ポート部33は、処理部38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を処理し、処理後のイーサネットフレームを、イーサネットケーブル10を介してスイッチ装置101Aへ送信する。
また、ポート部33は、スイッチ装置101Aからイーサネットケーブル10を介して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を処理し、処理後のイーサネットフレームを処理部38へ出力する。ポート部33の動作の詳細については後述する。
図4は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信デバイスにおけるポート部の構成を示す図である。
図4を参照して、ポート部33は、コネクタ40と、高帯域通信部41と、低帯域通信部42と、分離部43と、信号品質取得部46とを含む。分離部43は、ハイパスフィルタ44と、ローパスフィルタ45とを含む。
ポート部33におけるコネクタ40は、イーサネットケーブル10を接続可能である。イーサネットケーブル10は、たとえばUTP(Unshielded Twisted Pair)ケーブルであり、信号線10A,10Bを含む。
イーサネットケーブル10は、たとえば、100BASE-T1および1000BASE-T1等の通信規格に従う高帯域信号、および直流信号を伝送することが可能である。
ここで、高帯域信号および直流信号を伝送することが可能とは、高帯域信号および直流信号を同時に伝送することが可能であることを意味し、高帯域信号および直流信号のいずれか一方が伝送されるケースもある。いずれの場合においても、イーサネットケーブル10において伝送対象の信号が伝送される。また、高帯域信号のキャリア周波数は、たとえば10メガヘルツ以上である。
図5は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信装置間に接続されたイーサネットケーブルにおいて伝送される混合信号の一例を示す図である。なお、図5において、横軸は時間を示し、縦軸はレベルを示す。
図5には、イーサネットケーブル10における信号線10A,10B間の電圧差の時間変化が示される。この電圧差は、高帯域信号および直流信号が混合した混合信号Smのレベルである。ここでは、混合信号Smは、2ボルトのレベルを有する直流信号と、+1ボルトおよび-1ボルト間で振動する高帯域信号とを含む。
図6は、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置におけるイーサネットケーブルにおいて伝送される高帯域信号の一例を示す図である。なお、図6の見方は、図5と同様である。
図4および図6を参照して、分離部43は、差動信号線を介して受信した信号から高帯域信号および直流信号を分離可能である。
より詳細には、分離部43におけるハイパスフィルタ44は、自己を通過する電気信号の周波数成分のうち、所定の周波数以下の成分を減衰させる。
具体的には、ハイパスフィルタ44は、1つの他の車載通信装置、ここではスイッチ装置101Aからイーサネットケーブル10およびコネクタ40を介して受信する混合信号Smのうち、直流信号を減衰させ、かつ高帯域信号Shを通過させる。
図7は、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置におけるイーサネットケーブルにおいて伝送される直流信号の一例を示す図である。なお、図7の見方は、図5と同様である。
図7を参照して、ローパスフィルタ45は、自己を通過する電気信号の周波数成分のうち、所定の周波数以上の成分を減衰させる。
具体的には、ローパスフィルタ45は、1つの他の車載通信装置、ここではスイッチ装置101Aからイーサネットケーブル10およびコネクタ40を介して受信する混合信号Smのうち、高帯域信号Shを減衰させ、かつ直流信号Sdを通過させる。
[スイッチ装置101の構成]
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けるスイッチ装置の構成を示す図である。
図8を参照して、スイッチ装置101は、スイッチ部(第1の送信処理部および第1の受信処理部)31と、複数のポート部33と、調整部(第2の送信処理部および第2の受信処理部)36と、記憶部37とを備える。ポート部33には、固有のポート番号が割り当てられる。
スイッチ部31は、たとえばL2スイッチとして動作し、ポート部33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宛先MACアドレスを参照する。
スイッチ部31は、たとえば、宛先MACアドレスと出力先のポート部33のポート番号との対応関係を示すARL(Address Resolution Logic)テーブルを保持する。
ARLテーブルの内容は、上述したように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。
スイッチ部31は、参照した宛先MACアドレスに対応するポート番号を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、取得したポート番号に対応するポート部33経由で他のスイッチ装置101または車載通信デバイス111へ送信する。
なお、スイッチ部31は、レイヤ3(L3)スイッチとしても動作可能な構成であってもよい。
[高帯域信号の伝送]
図9は、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置におけるポート部の構成を示す図である。
図9を参照して、ポート部33は、コネクタ40と、高帯域通信部41と、低帯域通信部42と、分離部43と、信号品質取得部46とを含む。分離部43は、ハイパスフィルタ44と、ローパスフィルタ45とを含む。
以下、説明を分かり易くするために、スイッチ装置101Aにおけるポート部33であってイーサネットケーブル10を介してカメラ111Cに接続されるポート部33を、ポート部33Sとも称する。また、カメラ111Cにおけるポート部33(図4参照)を、ポート部33Cとも称する。
また、ここでは、スイッチ装置101Aの動作を一例として説明するが、スイッチ装置101Bの動作も同様である。
ポート部33Sにおけるコネクタ40には、第1端がカメラ111Cに接続されたイーサネットケーブル10の第2端が接続されている。
再び図4を参照して、カメラ111Cのポート部33Cにおける高帯域通信部41は、通信情報を含む高帯域信号を生成して差動信号線へ出力する。より詳細には、高帯域通信部41は、たとえば、イーサネットケーブル10における信号線10Aへ高帯域信号を出力する。
ここで、通信情報は、たとえば、自己の車載通信装置および他の車載通信装置間の物理層に関する状態を示す管理情報を含まない情報である。ここでは、通信情報は、たとえば画像情報を含むイーサネットフレームである。
カメラ111Cおよびスイッチ装置101A間では、たとえば、高帯域信号の全二重通信が行われる。
すなわち、カメラ111Cのポート部33Cにおける高帯域通信部41およびスイッチ装置101Aのポート部33Sにおける高帯域通信部41間において、カメラ111Cからスイッチ装置101Aへの高帯域信号の伝送、およびスイッチ装置101Aからカメラ111Cへの高帯域信号の伝送を同時に行うことが可能である。
より詳細には、ポート部33Cにおける高帯域通信部41は、たとえば、自己のカメラ111Cからスイッチ装置101Aへの高帯域信号(以下、高帯域送信信号とも称する。)を信号線10Aへ出力し、かつ後述するように信号線10Bを介して伝送されるスイッチ装置101Aから自己のカメラ111Cへの高帯域信号(以下、高帯域受信信号とも称する。)を信号線10Bから取り出すことが可能なハイブリッド回路を有している。
高帯域通信部41は、たとえば、画像情報を含むイーサネットフレームを処理部38から受けると、所定の変調方式に従って、受けたイーサネットフレームを示すビット列をシンボル列に変換する。
高帯域通信部41は、変換後のシンボル列における先頭のシンボルから順に、当該シンボルに応じたレベルを有する高帯域信号すなわち高帯域送信信号を生成し、ハイブリッド回路を用いて、生成した高帯域送信信号をハイパスフィルタ44経由で信号線10Aへ出力する。ここで、高帯域送信信号は、直流信号を含まないので、ハイパスフィルタ44において減衰作用をほとんど受けず、コネクタ40およびイーサネットケーブル10経由でスイッチ装置101Aへ伝送される。
再び図9を参照して、スイッチ装置101Aのポート部33Sにおける高帯域通信部41は、分離部43によって分離された高帯域信号から通信情報を取得する。
より詳細には、高帯域通信部41は、たとえば、自己のスイッチ装置101Aからカメラ111Cへの高帯域信号すなわち高帯域送信信号を信号線10Bへ出力し、かつカメラ111Cから自己のスイッチ装置101Aへの高帯域信号すなわち高帯域受信信号を信号線10Aから取り出すことが可能なハイブリッド回路を有している。
高帯域通信部41は、ハイブリッド回路を用いて、カメラ111Cから信号線10A経由で伝送された高帯域信号であってハイパスフィルタ44を通過した高帯域信号すなわち高帯域受信信号を取得する。
高帯域通信部41は、所定の変調方式に従って高帯域受信信号を復調することによりシンボル列を生成し、生成したシンボル列をビット列に変換する。ここで、変換後のビット列はイーサネットフレームを示す。高帯域通信部41は、ビット列すなわちイーサネットフレームをスイッチ部31へ出力する。
再び図8を参照して、スイッチ部31は、ポート部33S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を、スイッチ装置101Bに接続されたポート部33経由でスイッチ装置101Bへ送信する。
再び図2を参照して、スイッチ装置101B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を中継して自動運転ECU111Eへ送信する。
自動運転ECU111Eは、スイッチ装置101Bから画像情報を含むイーサネットフレームを受信すると、たとえば受信確認を示すACKを含み、かつ宛先MACアドレスとしてカメラ111CのMACアドレスを含むイーサネットフレームをスイッチ装置101Bへ送信する。
スイッチ装置101Bは、自動運転ECU111E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を中継してスイッチ装置101Aへ送信する。
再び図8を参照して、スイッチ部31は、スイッチ装置101Bに接続されたポート部33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、受信したイーサネットフレームをポート部33Sへ出力する。
再び図9を参照して、スイッチ装置101Aのポート部33Sにおける高帯域通信部41は、スイッチ部31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を含む高帯域信号を生成して差動信号線へ出力する。
より詳細には、高帯域通信部41は、たとえば、イーサネットケーブル10における信号線10Bへ高帯域信号を出力する。
高帯域通信部41は、たとえば、所定の変調方式に従って、スイッチ部31から受けたイーサネットフレームを示すビット列をシンボル列に変換する。
高帯域通信部41は、変換後のシンボル列における先頭のシンボルから順に、当該シンボルに応じたレベルを有する高帯域信号すなわち高帯域送信信号を生成し、ハイブリッド回路を用いて、生成した高帯域送信信号をハイパスフィルタ44経由で信号線10Bへ出力する。高帯域送信信号は、ハイパスフィルタ44、コネクタ40およびイーサネットケーブル10経由でカメラ111Cへ伝送される。
再び図4を参照して、カメラ111Cのポート部33Cにおける高帯域通信部41は、分離部43によって分離された高帯域信号から通信情報を取得する。
より詳細には、高帯域通信部41は、ハイブリッド回路を用いて、スイッチ装置101Aから信号線10B経由で伝送された高帯域信号であってハイパスフィルタ44を通過した高帯域信号すなわち高帯域受信信号を取得する。
高帯域通信部41は、所定の変調方式に従って高帯域受信信号を復調することにより、シンボル列を生成し、生成したシンボル列をビット列すなわちACKを含むイーサネットフレームに変換する。高帯域通信部41は、イーサネットフレームを処理部38へ出力する。
再び図3を参照して、処理部38は、ポート部33C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ACKに基づいて、自己が送信した画像情報が自動運転ECU111Eへ無事に到達したことを認識する。
[直流信号の伝送]
スイッチ装置101Aは、直流信号を用いて、カメラ111Cから受信した高帯域信号の受信品質をカメラ111Cに通知する。また、カメラ111Cは、直流信号を用いて、スイッチ装置101Aから受信した高帯域信号の受信品質をスイッチ装置101Aに通知する。
再び図9を参照して、スイッチ装置101Aのポート部33Sにおける信号品質取得部46は、高帯域受信信号の信号品質を取得する。
より詳細には、信号品質取得部46は、高帯域通信部41における高帯域受信信号の受信品質を示すSQI(Signal Quality Indicator)を取得する。
SQIの取得は、たとえば、高帯域通信部41が1つのイーサネットフレームを受信するごとに行われる。なお、SQIの取得は、高帯域通信部41が複数のイーサネットフレームを受信するごとに行われてもよい。
SQIは、たとえば、1~16の16段階の整数値により表される。信号品質取得部46は、取得したSQIを示すSQI情報を調整部36へ出力する。
図10は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信デバイスおよびスイッチ装置が保持する対応テーブルの一例を示す図である。
図10を参照して、対応テーブルTab1は、直流信号のレベル範囲と管理情報の内容との対応関係を示す。対応テーブルTab1は、たとえば記憶部37に保存されている。
SQIの値は、たとえば符号誤り率(Bit error rate:BER)の値に応じた値を有する。この例では、SQIの値が大きいほどBERの値が大きくなる、すなわち通信品質が悪くなる。
具体的には、たとえば、SQIの値が1~5(以下、この範囲を良好範囲とも称する。)の場合、通信品質は良好である。SQIの値が6~11(以下、この範囲を通常範囲とも称する。)の場合、通信品質は普通である。また、SQIの値が12~16(以下、この範囲を要調整範囲とも称する。)の場合、通信品質は悪い。
再び図8を参照して、スイッチ装置101Aにおける調整部36は、ポート部33Sにおける信号品質取得部46からSQI情報を受けると、記憶部37が保持する対応テーブルTab1(図10参照)を参照し、SQI情報の示すSQIに対応する直流信号のレベル範囲を取得する。
具体的には、調整部36は、たとえば、SQIの値が2である場合、当該値を含む直流信号のレベル範囲として1.5V~2.0Vを特定する。そして、調整部36は、たとえば、1.5V~2.0Vの中間電圧である1.75Vの直流信号の送信命令をポート部33Sへ出力する。この送信命令は、後述する管理情報の一例である。
再び図9を参照して、ポート部33Sにおける低帯域通信部42は、たとえば、管理情報を含む直流信号を生成して差動信号線へ出力する。より詳細には、低帯域通信部42は、イーサネットケーブル10における一方の信号線、ここでは信号線10Bへ直流信号を出力する。ここで、管理情報は、たとえば、自己のスイッチ装置101Aおよびカメラ111C間の通信品質を含む。
スイッチ装置101Aおよびカメラ111C間では、たとえば、直流信号の全二重通信が行われる。
すなわち、スイッチ装置101Aのポート部33Sにおける低帯域通信部42およびカメラ111Cのポート部33Cにおける低帯域通信部42間において、スイッチ装置101Aからカメラ111Cへの直流信号の伝送、およびカメラ111Cからスイッチ装置101Aへの直流信号の伝送を同時に行うことが可能である。
ポート部33Sにおける低帯域通信部42は、たとえば、自己のスイッチ装置101Aからカメラ111Cへの直流信号(以下、直流送信信号とも称する)を信号線10Bへ出力し、かつ後述するように信号線10Aを介して伝送されるカメラ111Cから自己のスイッチ装置101Aへの直流信号(以下、直流受信信号とも称する)を信号線10Aから取り出すことが可能なハイブリッド回路を有している。
たとえば、通信品質に応じたレベルの直流信号が差動信号線を介して伝送される。
詳細には、低帯域通信部42は、調整部36から送信命令を受けると、受けた送信命令に従って直流信号を生成する。
より詳細には、低帯域通信部42は、たとえば、DA(デジタル-アナログ)コンバータおよびAD(アナログ-デジタル)コンバータを有している。
低帯域通信部42は、DAコンバータを用いて、送信命令に応じたレベルの直流信号を生成する。
この直流信号のレベルが管理情報を示す。ここでは、低帯域通信部42は、たとえば1.75Vの直流信号を生成する。
低帯域通信部42は、ハイブリッド回路を用いて、生成した直流信号をローパスフィルタ45経由で信号線10Bへ出力する。ここで、直流信号は、高帯域信号を含まないので、ローパスフィルタ45において減衰作用をほとんど受けず、コネクタ40およびイーサネットケーブル10経由でカメラ111Cへ伝送される。
再び図4を参照して、カメラ111Cのポート部33Cにおける低帯域通信部42は、分離部43によって分離された直流信号から情報を取得する。
より詳細には、低帯域通信部42は、たとえば、自己のカメラ111Cからスイッチ装置101Aへの直流信号すなわち直流送信信号を信号線10Aへ出力し、かつスイッチ装置101Aから自己のカメラ111Cへの直流信号すなわち直流受信信号を信号線10Bから取り出すことが可能なハイブリッド回路を有している。
低帯域通信部42は、ハイブリッド回路を用いて、スイッチ装置101Aから信号線10B経由で伝送された直流信号であってローパスフィルタ45を通過した直流信号すなわち直流受信信号を取得する。
低帯域通信部42は、たとえば、ポート部33Sにおける低帯域通信部42と同様に、DAコンバータおよびADコンバータを有している。
低帯域通信部42は、ADコンバータを用いて、たとえば所定のサンプリング周期ごとに直流受信信号のレベルを検出する。このサンプリング周期は、高帯域信号のキャリア周波数の逆数より大きい。
低帯域通信部42は、検出したレベルを示す、管理情報の一例であるレベル情報を調整部36へ出力する。
また、信号品質取得部46は、高帯域通信部41における高帯域受信信号の受信品質を示すSQIを取得し、取得したSQIを示すSQI情報を調整部36へ出力する。
再び図3を参照して、カメラ111Cにおける調整部36は、たとえば、低帯域通信部42によって取得された通信品質に応じて、高帯域通信部41に含まれるアンプの動作を調整する。
より詳細には、調整部36は、低帯域通信部42からレベル情報を受けると、記憶部37が保持する対応テーブルTab1(図10参照)を参照し、受けたレベル情報の示すレベルの含まれるレベル範囲を特定する。
ここでは、調整部36は、たとえば、レベル情報の示すレベルが1.75Vであるので、当該レベルの含まれるレベル範囲として1.5V~2.0Vを特定する。
調整部36は、特定したレベル範囲に対応するSQIの値である2を取得する。このSQIの値が、スイッチ装置101Aにおける受信品質である。調整部36は、SQIの値すなわち2が良好範囲に含まれることに基づいてスイッチ装置101Aにおける受信品質が良好であることを認識し、高帯域通信部41におけるアンプを維持する。
また、調整部36は、ポート部33Cにおける信号品質取得部46からSQI情報を受けると、記憶部37が保持する対応テーブルTab1(図10参照)を参照し、SQI情報の示すSQIに対応する直流信号のレベル範囲を取得する。
具体的には、調整部36は、たとえば、SQIの値が15である場合、当該値を含む直流信号のレベル範囲として8.0V~8.5Vを特定する。そして、調整部36は、たとえば、8.0V~8.5Vの中間電圧である8.25Vの直流信号の送信命令をポート部33Cへ出力する。
再び図4を参照して、ポート部33Cにおける低帯域通信部42は、たとえば、管理情報を含む直流信号を生成してイーサネットケーブル10における他方の信号線、ここでは信号線10Aへ出力する。
詳細には、低帯域通信部42は、調整部36から送信命令を受けると、受けた送信命令に従って直流信号を生成する。
より詳細には、低帯域通信部42は、DAコンバータを用いて、送信命令に応じたレベルの直流信号を生成する。ここでは、低帯域通信部42は、たとえば8.25Vの直流信号を生成する。
低帯域通信部42は、ハイブリッド回路を用いて、生成した直流信号をローパスフィルタ45経由で信号線10Aへ出力する。直流信号は、ローパスフィルタ45、コネクタ40およびイーサネットケーブル10経由でスイッチ装置101Aへ伝送される。
再び図9を参照して、スイッチ装置101Aのポート部33Sにおける低帯域通信部42は、分離部43によって分離された直流信号から情報を取得する。
より詳細には、低帯域通信部42は、ハイブリッド回路を用いて、カメラ111Cから信号線10A経由で伝送された直流信号であってローパスフィルタ45を通過した直流信号すなわち直流受信信号を取得する。
低帯域通信部42は、ポート部33Cにおける低帯域通信部42と同様に、ADコンバータを用いて、取得した直流受信信号のレベルを検出する。
低帯域通信部42は、検出したレベルを示す、管理情報の一例であるレベル情報を調整部36へ出力する。
再び図8を参照して、スイッチ装置101Aにおける調整部36は、低帯域通信部42からレベル情報を受けると、記憶部37が保持する対応テーブルTab1(図10参照)を参照し、受けたレベル情報の示すレベルの含まれるレベル範囲を特定する。
ここでは、調整部36は、たとえば、レベル情報の示すレベルが8.25Vであるので、当該レベルの含まれるレベル範囲として8.0V~8.5Vを特定する。
調整部36は、特定したレベル範囲に対応するSQIの値である15を取得する。このSQIの値が、カメラ111Cにおける受信品質である。調整部36は、SQIの値すなわち15が要調整範囲に含まれることに基づいてカメラ111Cにおける受信品質が悪いことを認識し、高帯域通信部41におけるアンプを調整する。
具体的には、調整部36は、たとえば、高帯域通信部41におけるアンプのゲインを増大し、自己のスイッチ装置101Aが送信する高帯域信号の、カメラ111Cにおける受信強度を大きくする。
なお、調整部36は、たとえば、高帯域通信部41にアクティブフィルタが含まれる場合、アンプのゲインの増大に応じて、アクティブフィルタにおけるカットオフ周波数の調整を行ってもよい。
また、カメラ111Cおよびスイッチ装置101A間を例として、車載通信デバイス111およびスイッチ装置101間における高帯域信号および直流信号の伝送について詳細に説明したが、2つのスイッチ装置101間における高帯域信号および直流信号の伝送についても、車載通信デバイス111およびスイッチ装置101間と同様である。
[動作の流れ]
車載通信システム301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11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車載通信装置がイーサネットフレームの受信を行う際の動作手順を定めたフローチャートである。
図11を参照して、まず、車載通信装置は、他の車載通信装置から高帯域通信部41を介してイーサネットフレームを受信するまで待機する(ステップS102でNO)。
そして、車載通信装置は、他の車載通信装置から高帯域通信部41を介してイーサネットフレームを受信すると(ステップS102でYES)、受信したイーサネットフレームについてのSQIを取得する(ステップS104)。
次に、車載通信装置は、受信したイーサネットフレームを処理する(ステップS106)。
次に、車載通信装置は、対応テーブルTab1(図10参照)に基づいて、取得したSQIに対応する直流信号のレベル範囲を特定する(ステップS108)。
次に、車載通信装置は、特定したレベル範囲の中間電圧を有する直流信号を、低帯域通信部42を介して上記他の車載通信装置へ送信する(ステップS110)。
次に、車載通信装置は、上記他の車載通信装置から高帯域通信部41を介して新たなイーサネットフレームを受信するまで待機する(ステップS102でNO)。
なお、たとえば、車載通信装置がスイッチ装置101である場合、車載通信装置は、上記ステップS106において、受信したイーサネットフレームの転送処理を行う。
また、上記ステップS106と、上記ステップS108およびS110との順番は、上記に限らず、順番を入れ替えてもよい。
図12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車載通信装置がイーサネットフレームの送信を行う際の動作手順を定めたフローチャートである。
図12を参照して、まず、車載通信装置は、送信すべきイーサネットフレームが存在しない場合、待機する(ステップS202でNO)。
そして、車載通信装置は、送信すべきイーサネットフレームが存在する場合(ステップS202でYES)、イーサネットフレームを高帯域通信部41経由で送信する(ステップS204)。
次に、車載通信装置は、送信すべき新たなイーサネットフレームが存在しない場合、待機する(ステップS202でNO)。
図13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車載通信装置が管理情報を受信する際の動作手順を定めたフローチャートである。
図13を参照して、まず、車載通信装置は、所定のサンプリングタイミングが到来するまで待機する(ステップS302でNO)。
そして、車載通信装置は、所定のサンプリングタイミングが到来すると(ステップS302でYES)、低帯域通信部42を介して受信した直流信号のレベルを検出する(ステップS304)。
次に、車載通信装置は、対応テーブルTab1(図10参照)に基づいて、検出したレベルに対応するSQIを取得する(ステップS306)。
次に、車載通信装置は、取得したSQIの値が要調整範囲に含まれる場合(ステップS308でYES)、高帯域通信部41におけるアンプを調整する(ステップS310)。
次に、車載通信装置は、新たなサンプリングタイミングが到来するまで待機する(ステップS302でNO)。
[低帯域通信部が送受信する信号の変形例]
なお、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信装置では、低帯域通信部42は、直流信号を生成して差動信号線へ出力する構成であるとしたが、これに限定するものではない。低帯域通信部42は、低帯域信号を生成して差動信号線へ出力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装置では、低帯域通信部42は、分離部43によって分離された直流信号から情報を取得する構成であるとしたが、これに限定するものではない。低帯域通信部42は、分離部43によって分離された低帯域信号から情報を取得する構成であってもよい。
より詳細には、低帯域信号のキャリア周波数は、たとえば1メガヘルツ未満である。再び図4および図9を参照して、分離部43におけるローパスフィルタ45は、1つの他の車載通信装置からイーサネットケーブル10およびコネクタ40を介して受信する混合信号のうち、高帯域信号を減衰させ、かつ低帯域信号を通過させる。
図14は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信デバイスおよびスイッチ装置が保持する対応テーブルの一例を示す図である。
図14を参照して、対応テーブルTab2は、低帯域信号の振幅範囲と管理情報の内容との対応関係を示す。対応テーブルTab2は、たとえば記憶部37に保存されている。
たとえば、通信品質に応じた振幅の低帯域信号が差動信号線を介して伝送される。
具体的には、たとえば、カメラ111Cにおける調整部36(図3参照)は、ポート部33Cにおける信号品質取得部46からSQI情報を受けると、記憶部37が保持する対応テーブルTab2を参照し、SQI情報の示すSQIに対応する低帯域信号の振幅範囲を取得する。
具体的には、調整部36は、たとえば、SQIの値が15である場合、当該値を含む低帯域信号の振幅範囲として8.0V~8.5Vを特定する。そして、調整部36は、たとえば、8.0V~8.5Vの中間電圧である8.25Vの振幅を有する低帯域信号の送信命令をポート部33Cへ出力する。
ポート部33Cにおける低帯域通信部42(図4参照)は、調整部36から送信命令を受けると、受けた送信命令に従って、DAコンバータを用いて、送信命令に応じた振幅を有する低帯域信号を生成する。
この低帯域信号の振幅が管理情報を示す。ここでは、低帯域通信部42は、たとえば振幅8.25Vの低帯域信号を生成する。
低帯域通信部42は、ハイブリッド回路を用いて、生成した低帯域信号をローパスフィルタ45経由で信号線10Aへ出力する。ここで、低帯域信号は、高帯域信号を含まないので、ローパスフィルタ45において減衰作用をほとんど受けず、コネクタ40およびイーサネットケーブル10経由でスイッチ装置101Aへ伝送される。
スイッチ装置101Aのポート部33Sにおける低帯域通信部42(図9参照)は、ハイブリッド回路を用いて、カメラ111Cから信号線10A経由で伝送された低帯域信号であってローパスフィルタ45を通過した低帯域信号を取得する。
低帯域通信部42は、ADコンバータを用いて、取得した低帯域信号の振幅を検出し、検出した振幅を示す、管理情報の一例である振幅情報を調整部36へ出力する。
スイッチ装置101Aにおける調整部36(図8参照)は、低帯域通信部42から振幅情報を受けると、記憶部37が保持する対応テーブルTab2を参照し、受けた振幅情報の示す振幅の含まれる振幅範囲を特定する。
ここでは、調整部36は、たとえば、振幅情報の示す振幅が8.25Vであるので、当該振幅の含まれる振幅範囲として8.0V~8.5Vを特定する。
調整部36は、特定した振幅範囲に対応するSQIの値である15を取得する。このSQIの値が、カメラ111Cにおける受信品質である。調整部36は、SQIの値すなわち15が要調整範囲に含まれることから、カメラ111Cにおける受信品質が悪いことを認識し、高帯域通信部41におけるアンプを調整する。
なお、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置では、ポート部33がスイッチ装置101の内部に設けられる構成であるとしたが、これに限定するものではない。ポート部33が、車載通信装置としてスイッチ装置101の外部に設けられ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デバイスでは、ポート部33が車載通信デバイス111の内部に設けられる構成であるとしたが、これに限定するものではない。ポート部33が、車載通信装置として車載通信デバイス111の外部に設けられ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、車載通信装置間がイーサネットケーブル10により接続される構成であるとしたが、これに限定するものではない。車載通信装置間は、差動信号線であれば、イーサネットケーブル10と異なるケーブルにより接続され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、各通信経路において、高帯域信号の伝送、および直流信号または低帯域信号の伝送の両方が行われる構成であるとしたが、これに限定するものではない。各通信経路のうちの一部の通信経路において、高帯域信号の伝送だけが行われ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、直流信号または低帯域信号が管理情報を含み、高帯域信号が、管理情報を含まない通信情報を含む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、管理情報の一部が直流信号または低帯域信号によって伝送され、かつ管理情報の残りの一部を含む通信情報が高帯域信号によって伝送され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、カメラ111Cの低帯域通信部42は、イーサネットケーブル10における信号線10Aへ直流信号を出力し、また、スイッチ装置101Aの低帯域通信部42は、当該イーサネットケーブル10における信号線10Bへ直流信号を出力する構成であるとしたが、これに限定するものではない。カメラ111Cの低帯域通信部42およびスイッチ装置101Aの低帯域通信部42は、イーサネットケーブル10における信号線10A,10Bの両方へ直流信号を出力する構成であってもよい。具体的には、たとえば、送信期間をカメラ111Cおよびスイッチ装置101Aにそれぞれ重複しないように割り当てることにより、片方向通信を交互に行う半二重通信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、通信品質に応じたレベルの直流信号、または通信品質に応じた振幅の低帯域信号が差動信号線を介して伝送される構成であるとしたが、これに限定するものではない。通信品質に応じたパターンでオンオフされた直流信号、または通信品質に応じて変調された低帯域信号が差動信号線を介して伝送され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装置では、調整部36は、自己の車載通信装置および他の車載通信装置間の通信品質に応じて、高帯域通信部41に含まれるアンプの動作を調整する構成であるとしたが、これに限定するものではない。調整部36は、通信品質に応じて、高帯域通信部41が送信する高帯域信号の通信速度を調整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装置では、高帯域信号のキャリア周波数は10メガヘルツ以上であるとしたが、これに限定するものではない。高帯域信号のキャリア周波数は、分離部43により直流信号および低帯域信号と分離可能であれば、10メガヘルツ未満であってもよい。
また、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信装置では、低帯域信号のキャリア周波数は1メガヘルツ未満であるとしたが、これに限定するものではない。低帯域信号のキャリア周波数は、分離部43により高帯域信号と分離可能であれば、1メガヘルツ以上であってもよい。
また、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信装置では、通信情報は、IEEE802.3に従うイーサネットフレームであるとしたが、これに限定するものではない。通信情報は、たとえば、CANの通信規格に従うメッセージ等であってもよい。
ところで、特許文献1に記載の車載ネットワークでは、車載ECU間、ならびに車載ECUおよび通信ゲートウェイ間においてデータが送受信される。
このようなデータを効率よく伝送する方法として、装置間において複数の信号線を設ける構成が考えられる。しかしながら、複数の信号線を設ける場合、車両の重量が増加してしまう。また、車両のスペースを考えたときに、信号線の本数が少ない方が、配線が容易となる。
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装置は、1つの差動信号線を用いて他の車載通信装置と通信する。高帯域通信部41は、通信情報を含む高帯域信号を生成して差動信号線へ出力する。そして、低帯域通信部42は、直流信号または低帯域信号を生成して差動信号線へ出力する。
このように、車載通信装置間が1つの差動信号線により接続される構成により、車両1の重量の増加を抑制することができ、また、信号線の本数を少なくすることができるので、信号線の配線を容易にすることができる。また、高帯域信号、および直流信号または低帯域信号を1つの差動信号線に出力することができるので、1つの差動信号線において情報伝送可能な帯域を拡大することができる。これにより、1つの差動信号線を用いて単位時間あたりに伝送可能な情報量を増加させることができる。したがって、車載ネットワークにおいて、簡易な構成で情報を効率よく伝送することができる。
また、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信装置は、1つの差動信号線を用いて他の車載通信装置と通信する。分離部43は、差動信号線を介して受信した信号から、通信情報を含む高帯域信号、および直流信号または低帯域信号を分離可能である。高帯域通信部41は、分離部43によって分離された高帯域信号から通信情報を取得する。そして、低帯域通信部42は、分離部43によって分離された直流信号または低帯域信号から情報を取得する。
このように、車載通信装置間が1つの差動信号線により接続される構成により、車両1の重量の増加を抑制することができ、また、信号線の本数を少なくすることができるので、信号線の配線を容易にすることができる。また、高帯域信号、および直流信号または低帯域信号を1つの差動信号線から別個に受信に出力することができるので、1つの差動信号線を用いて情報伝送可能な帯域を拡大することができる。これにより、1つの差動信号線において単位時間あたりに伝送可能な情報量を増加させることができる。したがって、車載ネットワークにおいて、簡易な構成で情報を効率よく伝送することができる。
また、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信装置では、直流信号または低帯域信号は、自己の車載通信装置および他の車載通信装置間の物理層に関する状態を示す管理情報を含む。そして、通信情報は、管理情報を含まない情報である。
このように、管理情報を直流信号または低帯域信号に含めて伝送する構成により、通信情報を伝送する高帯域信号の帯域が管理情報により圧迫されることを防ぐことができるので、管理情報を高帯域信号に含めて伝送することによる通信情報の遅延および脱落の発生を防ぐことができる。これにより、車載ネットワークにおける通信情報の伝送を効率よく行うことができる。
また、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信装置では、差動信号線は、信号線10A,10Bを含む。そして、直流信号は、信号線10A,10Bの一方を介して伝送される。
このような構成により、車載通信装置間において、直流信号または低帯域信号を用いる情報の伝送を双方向から同時に行うことができるので、直流信号または低帯域信号を用いて単位時間あたりに伝送可能な情報量を増加させることができる。
また、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信装置では、管理情報は、自己の車載通信装置および他の車載通信装置間の通信品質を含む。
このような構成により、たとえば、通信情報の送信元の車載通信装置は、送信先の車載通信装置からの管理情報に基づいて送信先の車載通信装置における当該通信情報の受信品質を認識することができるので、認識した受信品質に応じた処理を行うことができる。これにより、車載通信装置間における通信を安定化することができる。
また、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信装置では、通信品質に応じたレベルの直流信号、または通信品質に応じた振幅の低帯域信号が差動信号線を介して伝送される。
このような構成により、通信品質を含む管理情報の1つの差動信号線を介した伝送を簡易に行うことができる。
また、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信装置では、直流信号または低帯域信号は、自己の車載通信装置および他の車載通信装置間の物理層に関する状態を示す管理情報を含む。通信情報は、管理情報を含まない情報である。管理情報は、自己の車載通信装置および他の車載通信装置間の通信品質を含む。そして、調整部36は、低帯域通信部42によって取得された通信品質に応じて、高帯域通信部41に含まれるアンプの動作を調整する。
このような構成により、たとえば、通信情報の送信元の車載通信装置は、送信先の車載通信装置からの管理情報に基づいて送信先の車載通信装置における当該通信情報の受信品質を認識することができるので、認識した受信品質に応じて、通信情報を含む高帯域信号の増幅率を適切に調整することができる。これにより、車載通信装置間における通信を安定化するとともに、消費電力の管理を適切に行うことができる。
また、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信装置では、高帯域信号のキャリア周波数は10メガヘルツ以上である。
このような構成により、直流信号および低帯域信号との分離を良好に行うことができるので、車載ネットワークにおける通信を安定化しながら、車載ネットワークにおいて、高帯域信号を用いて通信情報を高速で伝送することができる。
また、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信装置では、低帯域信号のキャリア周波数は1メガヘルツ未満である。
このような構成により、高帯域信号との分離を良好に行うことができるので、車載ネットワークにおける通信を安定化することができる。
また、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信装置では、通信情報は、IEEE802.3に従うイーサネットフレームである。
このような構成により、IEEE802.3に従うイーサネットフレームを伝送する車載ネットワークにおいて、簡易な構成で情報を効率よく伝送することができる。
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、第1の車載通信装置および第2の車載通信装置は、1つの差動信号線を用いて互いに通信する。第1の車載通信装置の高帯域通信部41は、通信情報を含む高帯域信号を生成して差動信号線へ出力する。第1の車載通信装置の低帯域通信部42は、直流信号または低帯域信号を生成して差動信号線へ出力する。第2の車載通信装置の分離部43は、差動信号線を介して受信した信号から高帯域信号、および直流信号または低帯域信号を分離可能である。第2の車載通信装置の高帯域通信部41は、分離部43によって分離された高帯域信号から情報を取得する。第2の車載通信装置の低帯域通信部42は、分離部43によって分離された直流信号または低帯域信号から情報を取得する。
このように、第1の車載通信装置および第2の車載通信装置間が1つの差動信号線により接続される構成により、車両1の重量の増加を抑制することができ、また、信号線の本数を少なくすることができるので、信号線の配線を容易にすることができる。また、高帯域信号、および直流信号または低帯域信号を1つの差動信号線を用いて伝送することができるので、1つの差動信号線において情報伝送可能な帯域を拡大することができる。これにより、1つの差動信号線を用いて単位時間あたりに伝送可能な情報量を増加させることができる。したがって、車載ネットワークにおいて、簡易な構成で情報を効率よく伝送することができる。
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、第2の車載通信装置の高帯域通信部41は、通信情報を含む高帯域信号を生成して差動信号線へ出力する。第2の車載通信装置の低帯域通信部42は、直流信号または低帯域信号を生成して差動信号線へ出力する。第1の車載通信装置の分離部43は、差動信号線を介して受信した信号から高帯域信号、および直流信号または低帯域信号を分離可能である。第1の車載通信装置の高帯域通信部41は、分離部43によって分離された高帯域信号から情報を取得する。第1の車載通信装置の低帯域通信部42は、分離部43によって分離された直流信号または低帯域信号から情報を取得する。差動信号線は、信号線10A,10Bを含む。第1の車載通信装置の低帯域通信部42は、信号線10A,10Bにおける一方の信号線へ直流信号を出力する。そして、第2の車載通信装置の低帯域通信部42は、信号線10A,10Bにおける他方の信号線へ直流信号を出力する。
このような構成により、第1の車載通信装置および第2の車載通信装置間において、直流信号または低帯域信号を用いる情報の伝送を双方向から同時に行うことができるので、直流信号または低帯域信号を用いて単位時間あたりに伝送可能な情報量を増加させることができる。
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装置と比べて、差動信号線を介して対向する車載通信装置(以下、対向装置とも称する。)の故障を診断可能な車載通信装置に関する。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装置と同様である。
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の適用例を示す図である。
図15を参照して、車載通信システム302は、スイッチ装置102A,102Bと、複数の車載通信デバイス112とを備える。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。
車載通信デバイス112であるカメラ112Cは、スイッチ装置102Aに接続されている。車載通信デバイス112である自動運転ECU112Eは、スイッチ装置102Bに接続されている。
車載通信システム302における車載通信デバイス112およびスイッチ装置102の動作は、図2に示す車載通信システム301における車載通信デバイス111およびスイッチ装置101とそれぞれ同様である。
車載通信システム302では、たとえば、カメラ112Cは、画像情報を含むイーサネットフレームを所定時間T1ごとにスイッチ装置102A,102B経由で自動運転ECU112Eへ送信する。
また、自動運転ECU112Eは、カメラ112Cから画像情報を含むイーサネットフレームを受信するごとに、ACKを含むイーサネットフレームをスイッチ装置102B,102A経由でカメラ112Cへ送信する。
[カメラ112Cの構成]
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車載通信デバイスの構成を示す図である。
図16を参照して、カメラ112Cは、ポート部33Cと、記憶部37と、処理部38と、診断部(第2の送信処理部および第2の受信処理部)39とを備える。
カメラ112Cにおけるポート部33C、記憶部37および処理部38の動作は、図3に示す車載通信デバイス111におけるポート部33、記憶部37および処理部38とそれぞれ同様である。
ポート部33Cは、上述したように、イーサネットケーブル10を介してスイッチ装置102Aに接続される。
ここでは、カメラ112Cの構成および動作を一例として説明するが、TCU、セントラルゲートウェイ、ヒューマンマシンインタフェース、センサ、自動運転ECU112Eおよびナビゲーション装置等の車載通信デバイス112の構成および動作も同様である。
[スイッチ装置102Aの構成]
図17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17を参照して、スイッチ装置102Aは、スイッチ部31と、複数のポート部33と、記憶部37と、診断部39とを備える。
スイッチ装置102Aにおけるスイッチ部31、ポート部33および記憶部37の動作は、図8に示すスイッチ装置101におけるスイッチ部31、ポート部33および記憶部37とそれぞれ同様である。
ポート部33Sは、上述したように、イーサネットケーブル10を介してカメラ112Cに接続される。
ここでは、スイッチ装置102Aの構成および動作を一例として説明するが、スイッチ装置102Bの構成および動作も同様である。
記憶部37には、たとえば、定期的に伝送されるイーサネットフレーム(以下、定期伝送フレームとも称する。)が登録されている。具体的には、スイッチ装置102Aにおける記憶部37は、たとえば、定期伝送フレームの一例として、カメラ112Cから自己のスイッチ装置102Aを経由して自動運転ECU112Eへ所定時間T1ごとに伝送される定期伝送フレームFCが登録されている。
診断部39は、たとえば、スイッチ部31が転送処理するイーサネットフレームを監視し、記憶部37に登録されている内容に基づいて、定期伝送フレームFCが定期的に受信されないことを検出する。
より詳細には、診断部39は、たとえば、定期伝送フレームFCの最新の受信タイミングからの経過時間を計測し、たとえば、最新の受信タイミングからタイムアウト時間経過しても新たな定期伝送フレームFCを受信できない場合、自己のスイッチ装置102Aの対向装置すなわちカメラ112Cの診断を行う。ここで、タイムアウト時間は、所定時間T1より大きい時間である。
図18は、本発明の第2の実施の形態に係る車載通信デバイスおよびスイッチ装置が保持する対応テーブルの一例を示す図である。
図18を参照して、対応テーブルTab3は、直流信号のレベル範囲と管理情報の内容との対応関係を示す。対応テーブルTab3は、たとえば記憶部37に保存されている。
再び図17を参照して、スイッチ装置102Aにおける診断部39は、カメラ112Cが故障しているか否かを確認するために、記憶部37が保持する対応テーブルTab3を参照し、対応テーブルTab3における故障確認要求に対応する直流信号のレベル範囲として9.0V~10.0Vを特定する。ここで、故障確認要求は、故障診断用情報の一例である。
そして、診断部39は、たとえば、9.0V~10.0Vの中間電圧である9.5Vの直流信号の送信命令をポート部33Sへ出力する。
再び図9を参照して、ポート部33Sにおける低帯域通信部42は、たとえば、故障確認要求を含む管理情報を含む直流信号を生成して差動信号線へ出力する。
詳細には、低帯域通信部42は、診断部39から送信命令を受けると、DAコンバータを用いて、受けた送信命令に従って直流信号を生成する。
低帯域通信部42は、ハイブリッド回路を用いて、生成した直流信号をローパスフィルタ45経由で信号線10Bへ出力する。
再び図4を参照して、カメラ112Cのポート部33Cにおける低帯域通信部42は、たとえば、スイッチ装置102Aから故障確認要求を受信して所定情報を含む直流信号を差動信号線へ出力する。ここで所定情報は、たとえば故障確認応答である。
より詳細には、低帯域通信部42は、ハイブリッド回路を用いて、スイッチ装置102Aから信号線10B経由で伝送された直流信号であってローパスフィルタ45を通過した直流信号すなわち直流受信信号を取得する。
低帯域通信部42は、ADコンバータを用いて、取得した直流受信信号のレベルを検出し、検出したレベルを示すレベル情報を診断部39へ出力する。
再び図16を参照して、カメラ112Cにおける診断部39は、低帯域通信部42からレベル情報を受けると、記憶部37が保持する対応テーブルTab3(図18参照)を参照し、受けたレベル情報の示すレベルの含まれるレベル範囲を特定する。
ここでは、診断部39は、たとえば、レベル情報の示すレベルが9.5Vであるので、当該レベルの含まれるレベル範囲として9.0V~10.0Vを特定する。
診断部39は、特定したレベル範囲に対応する故障確認要求を確認し、スイッチ装置102Aへ故障確認応答を送信すべきと判断する。
そして、診断部39は、記憶部37が保持する対応テーブルTab3を参照し、対応テーブルTab3における故障確認応答に対応する直流信号のレベル範囲として10.0V~11.0Vを特定する。
診断部39は、たとえば、10.0V~11.0Vの中間電圧である10.5Vの直流信号の送信命令をポート部33Cへ出力する。
再び図4を参照して、ポート部33Cにおける低帯域通信部42は、たとえば、診断部39から送信命令を受けると、DAコンバータを用いて、受けた送信命令に従って直流信号を生成する。
低帯域通信部42は、ハイブリッド回路を用いて、生成した直流信号をローパスフィルタ45経由で信号線10Aへ出力する。
再び図9を参照して、スイッチ装置102Aのポート部33Sにおける低帯域通信部42は、ハイブリッド回路を用いて、カメラ112Cから信号線10A経由で伝送された直流信号であってローパスフィルタ45を通過した直流信号すなわち直流受信信号を取得する。
低帯域通信部42は、ADコンバータを用いて、取得した直流受信信号のレベルを検出し、検出したレベルを示すレベル情報を診断部39へ出力する。
再び図17を参照して、スイッチ装置102Aの診断部39は、たとえばカメラ112Cからの故障確認応答の受信状況に基づいてカメラ112Cの故障を診断する。
より詳細には、診断部39は、低帯域通信部42からレベル情報を受けると、記憶部37が保持する対応テーブルTab3(図18参照)を参照し、受けたレベル情報の示すレベルの含まれるレベル範囲を特定する。
ここでは、診断部39は、たとえば、レベル情報の示すレベルが10.5Vであるので、当該レベルの含まれるレベル範囲として10.0V~11.0Vを特定する。
診断部39は、特定したレベル範囲に対応する故障確認応答を確認し、カメラ112Cにおける診断部39が正常に機能していることを認識する。
そして、診断部39は、定期伝送フレームFCが定期的に受信されない原因が、カメラ112Cにおける高帯域通信部41の故障である可能性が高いと判断し、判断結果を示す故障判断情報を記憶部37に保存する。
一方、たとえば、カメラ112Cにおける診断部39が正常に機能していない場合、スイッチ装置102Aにおける診断部39は、カメラ112Cから故障確認応答を受信しない。
この場合、スイッチ装置102Aにおける診断部39は、定期伝送フレームFCが定期的に受信されない原因が、カメラ112Cにおける診断部39および低帯域通信部42のいずれか一方の故障である可能性が高いと判断し、判断結果を示す故障判断情報を記憶部37に保存する。
記憶部37に保存された故障判断情報は、たとえば、OBD(On Board Diagnosis second generation)2等の通信規格に従って、整備用端末装置へ伝送することが可能である。
整備用端末装置へ伝送された故障判断情報は、たとえば、故障部位の特定に用いることが可能である。そして、整備工場での車両1の修理を簡易に行うことができる。
ここでは、スイッチ装置102Aが故障確認要求をカメラ112Cへ送信し、カメラ112Cが故障確認応答をスイッチ装置102Aへ送信する場合について説明したが、カメラ112Cが故障確認要求をスイッチ装置102Aへ送信し、スイッチ装置102Aが故障確認応答をカメラ112Cへ送信する場合も同様である。
より詳細には、カメラ112Cにおける診断部39は、たとえば、ACKを含む定期伝送フレームが定期的に受信されないことに基づいて対向装置の診断を行う。
[変形例]
カメラ112Cおよびスイッチ装置102Aにおける診断部39は、定期伝送フレームの受信状況に基づいて、対向装置の診断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。
カメラ112Cおよびスイッチ装置102Aにおける診断部39は、たとえば、故障確認要求の送信を定期的に行い、故障確認応答の定期的な受信状況に基づいて対向装置を診断してもよい。具体的には、診断部39は、たとえば、故障確認応答を所定時間対向装置から受信ができない場合、対向装置の故障を判断する。
より詳細には、スイッチ装置102Aにおける診断部39は、たとえば、所定の診断周期ごとの診断タイミングが到来すると、故障確認要求に応じたレベルを有する直流信号をポート部33Sにおける低帯域通信部42に送信させる。
カメラ112Cにおける診断部39は、ポート部33Cにおける低帯域通信部42が故障確認要求に応じたレベルを有する直流信号を受信すると、故障確認応答に応じたレベルを有する直流信号をポート部33Cにおける低帯域通信部42に送信させる。
スイッチ装置102Aにおける診断部39は、ポート部33Sにおける低帯域通信部42が故障確認応答に応じたレベルを有する直流信号を受信すると、カメラ112Cにおける診断部39および低帯域通信部42が正常に機能していることを認識する。
一方、たとえば、カメラ112Cにおける診断部39および低帯域通信部42の少なくともいずれか一方が正常に機能していない場合、スイッチ装置102Aにおける診断部39は、カメラ112Cから故障確認応答を受信しない。
スイッチ装置102Aにおける診断部39は、故障確認応答を所定時間カメラ112Cから受信ができない場合、カメラ112Cにおける診断部39および低帯域通信部42の少なくともいずれか一方が故障している可能性が高いと判断し、判断結果を示す故障判断情報を記憶部37に保存する。
ここでは、スイッチ装置102Aにおける診断部39が、所定の診断周期ごとに故障確認要求をカメラ112Cへ送信する構成について説明したが、カメラ112Cにおける診断部39が、所定の診断周期ごとに故障確認要求をスイッチ装置102Aへ送信する構成についても同様である。
また、カメラ112Cおよびスイッチ装置102A間を例として、車載通信デバイス112およびスイッチ装置102間における故障確認要求および故障確認応答の送受信について詳細に説明したが、2つのスイッチ装置102間における故障確認要求および故障確認応答の送受信についても、車載通信デバイス112およびスイッチ装置102間と同様である。
図19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故障確認要求をカメラへ送信する際の動作手順を定めたフローチャートである。
図19を参照して、スイッチ装置102Aが、カメラ112Cから定期伝送フレームFCを定期的に受信する状況を想定する。
まず、スイッチ装置102Aは、定期伝送フレームFCの最新の受信タイミングからタイムアウト時間経過するまでに新たな定期伝送フレームFCをカメラ112Cから受信できている場合、待機する(ステップS402でYES)。
そして、スイッチ装置102Aは、定期伝送フレームFCの最新の受信タイミングからタイムアウト時間経過するまでに新たな定期伝送フレームFCをカメラ112Cから受信できなかった場合(ステップS402でNO)、故障確認要求の直流信号を、低帯域通信部42を介してカメラ112Cへ送信する(ステップS404)。
次に、スイッチ装置102Aは、故障確認応答の直流信号を、低帯域通信部42を介してカメラ112Cから受信できない場合(ステップS406でNO)、カメラ112Cにおける低帯域通信部42および診断部39のいずれか一方が故障している可能性が高いと判断する(ステップS408)。
一方、スイッチ装置102Aは、故障確認応答の直流信号を、低帯域通信部42を介してカメラ112Cから受信できた場合(ステップS406でYES)、カメラ112Cにおける高帯域通信部41が故障している可能性が高いと判断する(ステップS412)。
次に、スイッチ装置102Aは、判断結果を示す故障判断情報を記憶部37に保存する(ステップS410)。
なお、上記動作の流れにおいて、スイッチ装置102Aは、対向装置としてカメラ112Cの故障を診断する構成について例示したが、これに限定するものではなく、スイッチ装置102Aは、対向装置としてスイッチ装置102Bの故障を診断する構成であってもよい。
図20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故障確認要求を定期的にカメラへ送信する際の動作手順を定めたフローチャートである。
図20を参照して、まず、スイッチ装置102Aは、所定の診断周期ごとの診断タイミングが到来するまで待機する(ステップS502でNO)。
そして、スイッチ装置102Aは、診断タイミングが到来すると(ステップS502でYES)、故障確認要求の直流信号を、低帯域通信部42を介してカメラ112Cへ送信する(ステップS504)。
次に、スイッチ装置102Aは、故障確認応答の直流信号を、低帯域通信部42を介してカメラ112Cから所定時間内に受信できた場合(ステップS506でYES)、カメラ112Cが正常であると判断する(ステップS512)。
次に、スイッチ装置102Aは、新たな診断タイミングが到来するまで待機する(ステップS502でNO)。
一方、スイッチ装置102Aは、故障確認応答の直流信号を、低帯域通信部42を介してカメラ112Cから所定時間内に受信できない場合(ステップS506でNO)、カメラ112Cにおける低帯域通信部42および診断部39のいずれか一方が故障している可能性が高いと判断する(ステップS508)。
次に、スイッチ装置102Aは、判断結果を示す故障判断情報を記憶部37に保存する(ステップS510)。
なお、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、故障確認要求および故障確認応答が直流信号に含まれる構成であるとしたが、これに限定するものではない。故障確認要求および故障確認応答が低帯域信号に含まれ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装置では、管理情報は、故障診断用情報を含む。
このような構成により、直流信号または低帯域信号を用いて故障診断用情報たとえば故障確認要求を伝送することができるので、高帯域信号の帯域を圧迫することなく他の車載通信装置の故障を診断することができる。
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では、直流信号または低帯域信号は、自己の車載通信装置および他の車載通信装置間の物理層に関する状態を示す管理情報を含む。通信情報は、管理情報を含まない情報である。管理情報は、故障確認要求を含む。第2の車載通信装置の低帯域通信部42は、第1の車載通信装置から故障確認要求を受信して故障確認応答を含む直流信号または低帯域信号を差動信号線へ出力する。そして、第1の車載通信装置における診断部39は、第2の車載通信装置からの故障確認応答の受信状況に基づいて第2の車載通信装置の故障を診断する。
このような構成により、直流信号または低帯域信号を用いて故障確認要求および故障確認応答を伝送することができるので、高帯域信号の帯域を圧迫することなく第2の車載通信装置の故障を診断することができる。また、第1の車載通信装置は、第2の車載通信装置から故障確認応答を受信できる場合、たとえば、第2の車載通信装置における故障確認要求および故障確認応答を処理する処理部および低帯域通信部42が動作していることを認識することができる。また、第1の車載通信装置は、第2の車載通信装置から故障確認応答を受信できない場合、たとえば、第2の車載通信装置における処理部および低帯域通信部42の少なくともいずれか一方が故障している可能性が高いと判断することができる。
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では、第2の車載通信装置から第1の車載通信装置へ通信情報が定期的に送信される。そして、第1の車載通信装置は、自己の高帯域通信部41が通信情報を含む高帯域信号を所定時間第2の車載通信装置から受信できない場合、故障確認要求を含む直流信号または低帯域信号を差動信号線へ出力する。
このような構成により、第1の車載通信装置は、第2の車載通信装置から故障確認応答を受信できる場合、上記処理部が動作していることを認識することができるので、通信情報を受信できない原因が、第2の車載通信装置における高帯域通信部41の故障である可能性が高いと判断することができる。また、故障診断用情報の第2の車載通信装置への送信を、第2の車載通信装置が故障している可能性の高い状況において行うことができるので、第2の車載通信装置が故障している可能性の低い状況において故障診断用情報を不必要に送信することを防ぐことができる。
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では、第1の車載通信装置は、故障確認要求を含む直流信号または低帯域信号を差動信号線へ定期的に出力する。そして、第1の車載通信装置における診断部39は、故障確認応答を所定時間第2の車載通信装置から受信ができない場合、第2の車載通信装置の故障を判断する。
このような構成により、第1の車載通信装置は、第2の車載通信装置における故障の有無を定期的に判断することができるので、第2の車載通信装置の故障をより早期に発見することができる。
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装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
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3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、通信経路を切り替え可能な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。
図21は、本発明の第3の実施の形態に係る車載通信システムの適用例を示す図である。
図21を参照して、車載通信システム303は、スイッチ装置103A,103B,103Cと、複数の車載通信デバイス113とを備える。以下、スイッチ装置103A,103B,103Cの各々をスイッチ装置103とも称する。
車載通信デバイス113であるカメラ113Cは、スイッチ装置103Aに接続されている。車載通信デバイス113である自動運転ECU113Eは、スイッチ装置103Bに接続されている。
車載通信システム303における車載通信デバイス113およびスイッチ装置103の動作は、図2に示す車載通信システム301における車載通信デバイス111およびスイッチ装置101とそれぞれ同様である。
車両1における車載ネットワークは、たとえば、スイッチ装置103A~103Cの3つのスイッチ装置103により形成されるリング型のネットワークトポロジを有する。また、車載ネットワークにおける、スイッチ装置103A~103Cの相互の接続関係、およびスイッチ装置103と各車載通信デバイス113との接続関係は、たとえば固定されている。
[スイッチ装置103Aの構成]
図22は、本発明の第3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22を参照して、スイッチ装置103Aは、スイッチ部31と、異常検知部32と、複数のポート部33と、切替処理部35と、調整部36と、記憶部37と、診断部39とを備える。
スイッチ装置103Aにおけるスイッチ部31、ポート部33、調整部36および記憶部37の動作は、図8に示すスイッチ装置101におけるスイッチ部31、ポート部33、調整部36および記憶部37とそれぞれ同様である。
スイッチ装置103Aにおける診断部39の動作は、図17に示すスイッチ装置102における診断部39と同様である。
スイッチ装置103Aにおいて、ポート部33であるポート部33S、33Tおよび33Uは、それぞれカメラ113C、スイッチ装置103Bおよびスイッチ装置103Cに接続されている。
この例では、スイッチ部31は、たとえば、宛先MACアドレスとして自動運転ECU113EのMACアドレスと出力先のポート部33Tのポート番号との対応関係、および宛先MACアドレスとしてカメラ113CのMACアドレスと出力先のポート部33Sのポート番号との対応関係を示すARLテーブルを保持する。
スイッチ部31は、たとえば、宛先MACアドレスとして自動運転ECU113EのMACアドレスを含み、かつ画像情報を含むイーサネットフレームをポート部33S経由で受信すると、ARLテーブルに基づいて、受信したイーサネットフレームをポート部33T経由でスイッチ装置103Bへ送信する。
また、スイッチ部31は、宛先MACアドレスとしてカメラ113CのMACアドレスを含み、かつACKを含むイーサネットフレームをポート部33T経由で受信すると、ARLテーブルに基づいて、受信したイーサネットフレームをポート部33S経由でカメラ113Cへ送信する。
図23は、本発明の第3の実施の形態に係る車載通信デバイスおよびスイッチ装置が保持する対応テーブルの一例を示す図である。
図23を参照して、対応テーブルTab4は、直流信号のレベル範囲と管理情報の内容との対応関係を示す。対応テーブルTab4は、たとえば記憶部37に保存されている。
図24は、本発明の第3の実施の形態に係る車載通信デバイスおよびスイッチ装置が保持する断線判断テーブルの一例を示す図である。
図24を参照して、断線判断テーブルTab5は、直流信号のレベル範囲と判断内容との対応関係を示す。断線判断テーブルTab5は、たとえば記憶部37に保存されている。
図22~図24を参照して、異常検知部32は、たとえば、低帯域通信部42によって取得された直流信号のレベルが所定範囲内である場合に異常を検知する。
たとえば、イーサネットケーブル10が断線しているか、または断線するおそれが高い場合、当該イーサネットケーブル10のインピーダンスが大きくなる。このため、当該イーサネットケーブル10を伝送する直流信号のレベルが低下する。
異常検知部32は、低下した直流信号のレベルを検出することによって、イーサネットケーブル10が断線しているか、または断線するおそれが高いことを検知する。
より詳細には、異常検知部32は、各ポート部33における低帯域通信部42が調整部36および診断部39へ出力するレベル情報の示すレベルを監視する。
異常検知部32は、監視したレベルが、断線判断テーブルTab5の示す直流信号のレベル範囲に含まれる場合、対応のポート部33に接続されたイーサネットケーブル10が断線しているか、または断線するおそれが高いと判断する。
ここで、断線判断テーブルTab5の示す直流信号のレベル範囲は、たとえば管理情報に対応する範囲、具体的には対応テーブルTab4の示す直流信号のレベル範囲と重複しない。
より詳細には、断線判断テーブルTab5の示す直流信号のレベル範囲に含まれるレベルは、対応テーブルTab4の示す直流信号のレベル範囲に含まれるレベルより低い。
ここでは、異常検知部32は、たとえば、ポート部33Tにおける低帯域通信部42からのレベル情報の示すレベルが、断線判断テーブルTab5の示す直流信号のレベル範囲に含まれることを検出し、ポート部33Tに接続されたイーサネットケーブル10が断線しているか、または断線するおそれが高いと判断する。異常検知部32は、判断結果を示す断線情報を切替処理部35へ出力する。
切替処理部35は、たとえば、異常検知部32によって異常が検知された場合、自己のスイッチ装置103Aおよびスイッチ装置103B間の通信経路の切替に関する処理を行う。
より詳細には、切替処理部35は、異常検知部32から断線情報を受けると、受けた断線情報に基づいて、ポート部33Tに接続されたイーサネットケーブル10が断線しているか、または断線するおそれが高いことを認識する。
そして、切替処理部35は、たとえば、スイッチ部31が保持するARLテーブルを書き換えることにより、スイッチ装置103Aからスイッチ装置103Bへの通信経路を、スイッチ装置103Cを経由してスイッチ装置103Aからスイッチ装置103Bへ至る通信経路に切り替える。
この例では、スイッチ部31は、たとえば、宛先MACアドレスとして自動運転ECU113EのMACアドレスと出力先のポート部33Tのポート番号との対応関係を、宛先MACアドレスとして自動運転ECU113EのMACアドレスと出力先のポート部33Uのポート番号との対応関係に書き換える。
これにより、カメラ113Cからスイッチ装置103A,103Bを経由して自動運転ECU113Eへ伝送されていたイーサネットフレーム(図21参照)は、カメラ113Cからスイッチ装置103A,103C,103Bを経由して自動運転ECU113Eへ伝送される、すなわち通信経路が切り替えられる。
ここでは、スイッチ装置103Aにおける構成および動作について説明したが、カメラ113Cおよび自動運転ECU113E等の車載通信デバイス113、ならびにスイッチ装置103B,103Cにおける構成および動作についても同様である。
図25は、本発明の第3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通信経路を切り替える際の動作手順を定めたフローチャートである。
図25を参照して、まず、スイッチ装置103Aは、レベル情報の示す直流信号のレベルが断線判断テーブルTab5の直流信号のレベル範囲外にある間(ステップS604でNO)、当該レベルを監視する(ステップS602)。
そして、スイッチ装置103Aは、レベル情報の示す直流信号のレベルが断線判断テーブルTab5の直流信号のレベル範囲に含まれる場合(ステップS604でYES)、イーサネットケーブル10が断線しているか、または断線するおそれが高いと判断する(ステップS606)。
次に、スイッチ装置103Aは、ARLテーブルを書き換えることにより、自己からスイッチ装置103Bへの通信経路を、スイッチ装置103Cを経由して自己からスイッチ装置103Bへ至る通信経路に切り替える(ステップS608)。
なお、本発明の第3の実施の形態に係る車載通信装置では、異常検知部32は、低帯域通信部42によって取得された直流信号のレベルが所定範囲内である場合に異常を検知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、イーサネットケーブル10において低帯域信号が伝送される場合、異常検知部32は、低帯域通信部42によって取得された低帯域信号の振幅が所定範囲内である場合に異常を検知する構成であってもよい。
また、本発明の第3の実施の形態に係る車載通信装置では、断線判断テーブルTab5の示す直流信号のレベル範囲は、対応テーブルTab4の示す直流信号のレベル範囲と重複しない構成であるとしたが、これに限定するものではない。断線判断テーブルTab5の示す直流信号のレベル範囲と対応テーブルTab4の示す直流信号のレベル範囲とが一部重複する構成であってもよい。これにより、異常検知部32は、イーサネットケーブル10の異常を、直流信号のレベル低下のより早いタイミングで判断することができる。
また、本発明の第3の実施の形態に係る車載通信装置は、切替処理部35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。たとえば、カメラ113Cおよび自動運転ECU113Eのように、切り替えるべき通信経路を有しない車載通信装置は、切替処理部35を備えない構成であってもよい。
以上のように、本発明の第3の実施の形態に係る車載通信装置では、異常検知部32は、低帯域通信部42によって取得された直流信号のレベルが所定範囲内であるか、または低帯域通信部42によって取得された低帯域信号の振幅が所定範囲内である場合に異常を検知する。
たとえば、劣化するとインピーダンスが大きくなる性質を差動信号線が有している場合、上記のように、直流信号のレベルまたは低帯域信号の振幅が低下して所定範囲内にある場合に異常を検知する構成により、差動信号線の異常を簡易に検知することができる。
また、本発明の第3の実施の形態に係る車載通信装置では、直流信号または低帯域信号は、自己の車載通信装置および他の車載通信装置間の物理層に関する状態を示す管理情報を含む。通信情報は、管理情報を含まない情報である。そして、上記所定範囲は、管理情報に対応する範囲と重複しない。
差動信号線が劣化している場合、直流信号のレベルまたは低帯域信号の振幅が管理情報に対応する範囲に含まれない可能性が高い。上記のように、所定範囲が、管理情報に対応する範囲と重複しない構成により、より確実に異常と判断可能な範囲に所定範囲を設けることができる。
また、本発明の第3の実施の形態に係る車載通信装置では、切替処理部35は、異常検知部32によって異常が検知された場合、自己の車載通信装置および他の車載通信装置間の通信経路の切替に関する処理を行う。
このような構成により、自己の車載通信装置および他の車載通信装置間の通信経路の冗長構成を実現することができるで、通信情報をより確実に伝送することができる。
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装置と同様であるため、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~第3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]
1つの差動信号線を用いて他の車載通信装置と通信する車載通信装置であって、
通信情報を含む高帯域信号を生成して前記差動信号線へ出力する高帯域通信部と、
直流信号または低帯域信号を生成して前記差動信号線へ出力する低帯域通信部とを備え、
前記車載通信装置および前記他の車載通信装置は、同じ車両に搭載され、
前記差動信号線は、UTP(Unshielded Twisted Pair)ケーブルであり、
前記車載通信装置は、スイッチ装置、TCU(Telematics Communication Unit)、セントラルゲートウェイ、ヒューマンマシンインタフェース、カメラ、センサ、自動運転ECU(Electronic Control Unit)またはナビゲーション装置である、車載通信装置。
[付記2]
1つの差動信号線を用いて他の車載通信装置と通信する車載通信装置であって、
前記差動信号線を介して受信した信号から高帯域信号、および直流信号または低帯域信号を分離可能な分離部と、
前記分離部によって分離された前記高帯域信号から情報を取得する高帯域通信部と、
前記分離部によって分離された前記直流信号または前記低帯域信号から情報を取得する低帯域通信部とを備え、
前記車載通信装置および前記他の車載通信装置は、同じ車両に搭載され、
前記差動信号線は、UTPケーブルであり、
前記車載通信装置は、スイッチ装置、TCU、セントラルゲートウェイ、ヒューマンマシンインタフェース、カメラ、センサ、自動運転ECUまたはナビゲーション装置であり、
前記分離部は、前記差動信号線を介して受信した信号から前記高帯域信号を減衰させるローパスフィルタと、前記信号から前記直流信号または前記低帯域信号を減衰させるハイパスフィルタとを含む、車載通信装置。
[付記3]
1つの差動信号線を用いて互いに通信する第1の車載通信装置および第2の車載通信装置を備え、
前記第1の車載通信装置および前記第2の車載通信装置は、同じ車両に搭載され、
前記第1の車載通信装置は、
通信情報を含む高帯域信号を生成して前記差動信号線へ出力する高帯域通信部と、
直流信号または低帯域信号を生成して前記差動信号線へ出力する低帯域通信部とを備え、
前記第2の車載通信装置は、
前記差動信号線を介して受信した信号から高帯域信号、および直流信号または低帯域信号を分離可能な分離部と、
前記分離部によって分離された前記高帯域信号から情報を取得する高帯域通信部と、
前記分離部によって分離された前記直流信号または前記低帯域信号から情報を取得する低帯域通信部とを備え、
前記差動信号線は、UTPケーブルであり、
前記第1の車載通信装置および前記第2の車載通信装置は、スイッチ装置、TCU、セントラルゲートウェイ、ヒューマンマシンインタフェース、カメラ、センサ、自動運転ECUまたはナビゲーション装置であり、
前記分離部は、前記差動信号線を介して受信した信号から前記高帯域信号を減衰させるローパスフィルタと、前記信号から前記直流信号または前記低帯域信号を減衰させるハイパスフィルタとを含む、車載通信システム。