JP7211051B2 - ネットワークスイッチおよび回線監視装置 - Google Patents

Description

本開示は、ネットワークスイッチのポートに接続された回線を監視する技術に関する。

ネットワークや端末が接続される複数のポートを有し、ポート間のルーティングを行うネットワークスイッチを備えた装置では、個々のポートに接続された回線が正常に動作しているか否かを監視する回線監視処理が実施される。回線監視処理は、ＯＳＩ参照モデルの物理層を制御するデバイスをＰＨＹとして、ネットワークスイッチを制御する制御装置が、ＰＨＹの内部レジスタをリードすることで行われる。

このようなネットワークスイッチを用いて構成される車載ネットワークでは、ネットワークを構成するＥＣＵの増加に伴い、ネットワークスイッチに収容されるポート数も増大する。また、特に、自動運転をする車両では、安全性確保のために、回線監視処理を定期的に実施する必要があり、その頻度も高くする必要がある。

その結果、制御装置が行う回線監視処理の負担が増大すると共に、制御装置とネットワークスイッチとの間の通信量が増大し、ネットワークスイッチの本来の機能であるルーティングにも影響を及ぼす場合があった。

これに対して、特許文献１には、制御装置からの指示に従って複数のＰＨＹの状態を一括して確認し、確認結果を制御装置に応答するハードウェアを、ネットワークスイッチに組み込むことで、制御装置とネットワークスイッチとの間の通信量を削減する技術が記載されている。

特開２００８－２２１８８号公報

しかしながら、発明者の詳細な検討の結果、特許文献１に記載の従来技術では、ＰＨＹの状態を確認する機能がハードウェアによって実現されるため、汎用性に欠けるという課題が見出された。即ち、従来技術では、ＰＨＹの仕様が変更される等して、制御の仕方が変更された場合や、リンク状態を確認する以外の新たな機能を追加する場合に、その都度、ネットワークスイッチを再設計する必要があった。

本開示の１つの局面は、物理デバイスが変更されても、ネットワークスイッチの再設計を行うことなく対処できるようにするための技術を提供することにある。

本開示の一態様は、ネットワークまたは端末が接続される複数のポートを有し、ポート間のルーティングを行うネットワークスイッチ（３２）であって、複数のポートのそれぞれに設けられ、物理層を実現する。ネットワークスイッチは、コマンド記憶部（３２２）と、アクセス制御部（３２３）と、を備える。コマンド記憶部は、デバイスを物理デバイス（３１）として、物理デバイスに対する複数のコマンドを、予め設定されたコマンド指定情報と対応づけて記憶する。アクセス制御部は、当該ネットワークスイッチを制御する制御装置（３３）から、複数の物理デバイスのいずれかを指定するデバイス指定情報およびコマンド指定情報を有した簡易コマンドを取得する。すると、簡易コマンドに示されたコマンド指定情報に従ってコマンド記憶部から読み出したコマンドを、簡易コマンドに示されたデバイス指定情報にて指定された物理デバイスに対して実行する。

本開示の一態様は、回線監視装置であって、ネットワークスイッチ（３２）と、制御装置（３３）と、を備える。ネットワークスイッチは、ネットワークまたは端末が接続される複数のポートを有し、ポート間のルーティングを行う。制御装置は、ネットワークスイッチを制御する。ネットワークスイッチは、複数のポートのそれぞれに設けられ、物理層を実現する。回線監視装置は、コマンド記憶部（３２２）と、アクセス制御部（３２３）と、を備える。コマンド記憶部は、デバイスを物理デバイスとして、物理デバイスに対する複数のコマンドを、予め設定されたコマンド指定情報と対応づけて記憶する。アクセス制御部は、制御装置から、複数の物理デバイスのいずれかを指定するデバイス指定情報およびコマンド指定情報を有した簡易コマンドを取得する。すると、簡易コマンドに示されたコマンド指定情報に従ってコマンド記憶部から読み出したコマンドを、簡易コマンドに示されたデバイス指定情報にて指定された物理デバイスに対して実行する。制御装置は、簡易コマンドを用いて、物理デバイスに接続された回線を監視する回線監視処理を実行するように構成される。

このような構成によれば、物理デバイスに対して実行するコマンドが、ネットワークスイッチに記憶されているため、物理デバイスに対するコマンドを実行する際に、制御装置は、ネットワークスイッチへの指示を、簡易コマンドを用いて行うことができる。簡易コマンドは、実行するコマンドを指定するコマンド指定情報およびコマンドの実行対象となる物理デバイスを指定するデバイス指定情報で構成される。つまり、具体的なコマンドの内容を指定する必要がないため、制御装置とネットワークスイッチとの間の通信量を削減できる。

ネットワークスイッチは、コマンドの実行だけを行い、物理デバイスから取得した情報に関する処理を行う必要がない。このため、物理デバイスの仕様変更があっても、仕様変更後の物理デバイスが使用するコマンドを書き換える以外に、ハードウェアを変更する必要がない。つまり、制御装置のソフトウェアの修正だけで、物理デバイスの変更にも、簡単に対処できる。

車載ネットワークシステムの構成を示すブロック図である。 回線監視装置の構成を示すブロック図である。 ＰＨＹコマンドの構造を示す説明図である。 上位コマンドの構造を示す説明図である。 ＰＨＹ制御処理のフローチャートである。 第１実施形態における通信監視処理のフローチャートである。 第１実施形態における回線監視処理のフローチャートである。 第１実施形態における異常記録処理のフローチャートである。 第２実施形態における回線監視処理のフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
［１．第１実施形態］
［１－１．構成］
図１に示す車載ネットワークシステム１は、複数のＥＣＵ２と、回線監視装置３と、を備える。回線監視装置３は、複数の外部ポートＰを有し、各外部ポートＰには、それぞれ伝送線路４介してＥＣＵ２が接続される。なお、各外部ポートＰには、複数のＥＣＵ２を有するネットワークが接続されてもよい。

ＥＣＵ２は、ＯＳＩ参照モデルにおける物理層を実現する物理デバイス（以下、ＰＨＹ）２１と、端末処理部２２とを有する。
ＰＨＹ２１は、回線監視装置３との間で使用する通信プロトコルに応じたトランシーバが用いられ、具体的には、イーサネットトランシーバ、およびＣＡＮトランシーバ等が用いられる。なお、イーサネットは登録商標である。ＣＡＮは、Controller Area Networkの略である。

端末処理部２２は、ＣＰＵと、例えば、ＲＡＭまたはＲＯＭ等の半導体メモリと、を有するマイクロコンピュータを備え、当該ＥＣＵ２に割り当てられた様々な処理を実行する。
回線監視装置３は、複数のＰＨＹ３１と、ネットワークスイッチ３２と、制御装置３３とを備える。

ネットワークスイッチ３２は、外部ポートＰと同数のデータ用下位ポートＰｌｄと、一つのデータ用上位ポートＰｕｄと、一つの制御用下位ポートＰｌｃと、一つの制御用上位ポートＰｕｃとを有する。

複数のデータ用下位ポートＰｌｄは、それぞれ複数のＰＨＹ３１のいずれかのデータ用ポートＰｄに、データ用下位バスＢｌｄを介して１対１接続される。制御用下位ポートＰｌｃは、制御用下位バスＢｌｃを介して全てのＰＨＹ３１の制御用ポートＰｃに１対多接続される。

データ用上位ポートＰｕｄは、データ用上位バスＢｕｄを介して、制御装置３３が有するデータ用ポートＰＣｄに接続される。制御用上位ポートＰｕｃは、制御用上位バスＢｕｃを介して、制御装置３３が有する制御用ポートＰＣｃに接続される。

ＰＨＹ３１、ネットワークスイッチ３２、および制御装置３３の各データ用ポートＰｄ、Ｐｌｄ、Ｐｕｄ、ＰＣｄは、ＭＩＩを実現する。ＭＩＩは、Media-Independent Interfaceの略であり、高速イーサネットのＭＡＣとＰＨＹチップを接続する標準インタフェースである。つまり、データ用下位バスＢｌｄおよびデータ用上位バスＢｕｄは、ＭＩＩバスとして機能する。

ＰＨＹ３１およびネットワークスイッチ３２間の各制御用ポートＰｃ、Ｐｌｃは、ＭＤＩＯインタフェースを実現する。ＭＤＩＯは、Management Data Input/Outputの略であり、ＭＤＩＯインタフェースは、ＩＥＥＥ８０２．３ａｅで採用され、ＰＨＹ３１の内部レジスタへのアクセスを可能とするためのインタフェースである。つまり、制御用下位バスＢｌｃは、ＭＤＩＯバスとして機能する。

ネットワークスイッチ３２および制御装置３３間の各制御用外部ポートＰｕｃ、ＰＣｃは、ＳＰＩまたはＩ２Ｃインタフェースを実現する。ＳＰＩは、Serial Peripheral Interfaceの略であり、Ｉ２Ｃは、Inter-Integrated Circuitの略である。ＳＰＩおよびＩ２Ｃインタフェースは、いずれも同期式のシリアル通信の規格である。つまり、制御用上位バスＢｕｃは、ＳＰＩバスまたはＩ２Ｃバスとして機能する。

なお、ネットワークスイッチ３２の各ポートが実現するインタフェースは、上述のインタフェースに限定されるものではない。
ＰＨＹ３１は、ＰＨＹ２１と同様の物理デバイスである。但し、全ての外部ポートＰに、同じ通信プロトコルを実現するＰＨＹ３１を採用してもよいし、外部ポートＰ毎に異なる通信プロトコルを実現するＰＨＹ３１を採用してもよい。

ＰＨＹ３１は、複数の内部レジスタを有しており、これら内部レジスタにアクセスすることで、種々の制御が実現される。具体的には、ＰＨＹ３１の動作設定、ＰＨＹ３１のリセット、ＰＨＹ３１の状態に関する情報（以下、状態情報）の取得、およびＰＨＹ３１に固有な情報（以下、固有情報）の取得等が可能となる。なお、状態情報には、リンクの接続／切断を表すリンク状態Ｐ＿ＬＩＮＫおよびＰＨＹ３１自体の状態を表すデバイス情報Ｐ＿ＩＮＦが少なくとも含まれる。また、固有情報には、各ＰＨＹ３１に固有な識別情報Ｐ＿ＩＤが少なくとも含まれる。

［１－２．ネットワークスイッチ］
ネットワークスイッチ３２は、図２に示すように、ルーティング部３２１と、コマンド記憶部３２２と、アクセス制御部３２３とを備える。なお、ネットワークスイッチ３２が有する各機能は、ＦＰＧＡ等を用いてハードウェアによって実現される。ＦＰＧＡは、Field Programmable Gate Arrayの略である。

ルーティング部３２１は、データ用下位ポートＰｌｄを介して入力される通信フレームに示されたＭＡＣアドレスに従って、入力元のデータ用下位ポートＰｌｄと出力先のデータ用下位ポートＰｌｄとを接続する経路を設定して、通信フレームを中継する。但し、回線監視装置３宛ての通信フレームは、データ用上位ポートＰｕｄを介して制御装置３３に供給される。

コマンド記憶部３２２は、ＰＨＹ３１の内部レジスタへのアクセスに使用するコマンドであるＰＨＹコマンドが記憶される複数のコマンド用レジスタを有する。
コマンド記憶部３２２に記憶されるＰＨＹコマンドは、図３中の基本フォーマットに示すように、「属性情報」と、「アドレス」と、「ライトデータ」とで構成される。「属性情報」は、コマンドのアクセス種別、即ち、リードかライトかを示す。「アドレス」は、ＰＨＹ３１が有する複数の内部レジスタのうち、いずれを指定するかを示す。「ライトデータ」は、「属性情報」により示されるアクセス種別がライト（即ち、ライトコマンド）である場合に、アドレスで指定された内部レジスタに書き込むデータを示す。なお、「ライトデータ」は、アクセス種別がリード（即ち、リードコマンド）である場合は無視される。

ここでは、リードコマンドとして、ＰＨＹ３１の識別情報Ｐ＿ＩＤを内部レジスタから読み出すＰＨＹ＿ＩＤコマンドと、ＰＨＹ３１のリンク状態Ｐ＿ＬＩＮＫを内部レジスタから読み出すＰＨＹ＿ＬＩＮＫコマンドと、ＰＨＹ３１のデバイス情報Ｐ＿ＩＮＦを内部レジスタから読み出すＰＨＹ＿ＩＮＦコマンドとが少なくとも存在する。また、ライトコマンドとして、ＰＨＹ３１をリセットするＰＨＹ＿ＲＥＳＴコマンドと、指定された内部レジスタに設定データを書き込むＰＨＹ＿ＲＥＧ＿ＳＥＴコマンドとが少なくとも存在する。

図２に戻り、コマンド記憶部３２２は、ＥＣＣメモリを用いて構成される。ＥＣＣは、Error correcting codeの略である。ＥＣＣメモリでは、データの書き込み時には、誤り訂正符号（以下、ＥＣＣ）が生成され、生成されたＥＣＣはデータと共に記憶される。データの読み出し時には、読み出したデータから生成されるＥＣＣと、記憶されたＥＣＣとを比較し、不一致であった場合には、記憶されたＥＣＣを用いてエラービットを訂正し、メモリに記憶されているデータも訂正する。但し、１ビット誤りのみ訂正可能であり、２ビット以上の誤りが検出された場合は、制御装置３３に対するエラー通知Ｅを発生させる。このエラー通知Ｅは、制御装置３３が有するＣＰＵに対する割り込みを発生させることで実現してもよいし、制御用上位バスＢｕｃを介した制御装置３３との通信によって実現してもよい。なお、エラーが検出されたアドレスやエラーの内容を表す情報は、制御用上位バスＢｕｃを介した制御装置３３との通信によって提供できるように一時的に記憶される。

アクセス制御部３２３は、制御装置３３との間で制御用上位バスＢｕｃを介して送受信されるコマンドである上位コマンドに従ってＰＨＹ制御処理を少なくとも実行する。
図４に示すように、上位コマンドには、初期化コマンドと、実行コマンドとが少なくとも存在する。

初期化コマンドは、コマンド記憶部３２２にＰＨＹコマンドを書き込むためのコマンドである。初期化コマンドは、「コマンド種別」と、「対象レジスタ」と、「ライトデータ」とで構成される。「コマンド種別」は、初期化コマンドであることを示す情報であり、予め決められた値が用いられる。「対象レジスタ」は、初期化の対象となるコマンド用レジスタを特定するための情報であり、例えば、コマンド記憶部３２２のアドレス、或いは、そのアドレスに対応付けられた番号等が用いられる。「ライトデータ」は、「対象レジスタ」で特定されるコマンド用レジスタに格納されるＰＨＹコマンドそのものである。

実行コマンドは、ネットワークスイッチ３２にＰＨＹ３１に対するアクセスを実行させるためのコマンドである。実行コマンドは、「コマンド種別」と、「対象レジスタ」と、「対象ＰＨＹ」とで構成される。「コマンド種別」は、実行コマンドであることを示す情報であり、予め決められた値が用いられる。「対象レジスタ」は、実行すべきＰＨＹコマンドが格納されたコマンド用レジスタを特定するための情報であり、初期化コマンドにおける「対象レジスタ」と同様である。「対象ＰＨＹ」は、複数のＰＨＹ３１のうち、どのＰＨＹ３１に対してＰＨＹコマンドを実行するかを示す情報である。

なお、「対象レジスタ」がコマンド指定情報に相当し「対象ＰＨＹ」がデバイス指定情報に相当し、実行コマンドが簡易コマンドに相当する。
［１－２－１．ＰＨＹ制御処理］
アクセス制御部３２３が実行するＰＨＹ制御処理を、図５に示すフローチャートを用いて説明する。ＰＨＹ制御処理は、制御装置３３から上位コマンドを受信した場合に起動する。

ＰＨＹ制御処理が起動すると、Ｓ１１０では、アクセス制御部３２３は、受信した上位コマンドが初期化コマンドであるか否かを判断し、初期化コマンドであれば、処理をＳ１３０に移行し、初期コマンドでなければ、処理をＳ１２０に移行する。

Ｓ１３０では、アクセス制御部３２３は、初期化コマンドに示された「ライトデータ」（即ち、ＰＨＹコマンド）から、ＥＣＣを生成する。
続くＳ１４０では、アクセス制御部３２３は、初期化コマンドに示された「対象レジスタ」に対応するコマンド記憶部３２２のコマンド用レジスタに、初期化コマンドに示された「ライトデータ」およびＳ１３０にて生成されたＥＣＣを記憶させる。

続くＳ１５０では、初期化コマンドを実行したことを示す応答を、制御装置３３に送信して、処理を終了する。
Ｓ１２０では、アクセス制御部３２３は、受信した上位コマンドが、実行コマンドであるか否かを判断し、実行コマンドであれば、処理をＳ１６０に移行し、実行コマンドでなければ、処理をＳ２３０に移行する。

Ｓ１６０では、アクセス制御部３２３は、実行コマンドに示された「対象レジスタ」に対応するコマンド記憶部３２２のコマンド用レジスタから、ＰＨＹコマンドおよびＥＣＣを読み出す。

続くＳ１７０では、アクセス制御部３２３は、Ｓ１７０で読み出したＰＨＹコマンドからＥＣＣを生成し、これをＳ１６０で読み出したＥＣＣと比較することでエラーチェックを行う。具体的には、生成したＥＣＣと、記憶されたＥＣＣとが一致するか否かを判断する。但し、両者が一致しなくても、１ビット誤りであれば、読み出したＰＨＹコマンドを、ＥＣＣを用いて誤り訂正したうえで、エラーなしと判断し、２ビット以上の誤りであった場合のみ、エラーありと判断する。

続くＳ１８０では、アクセス制御部３２３は、Ｓ１７０でのエラーチェックの結果、エラーが検出されたか否かを判断し、エラーが検出されていなければ、処理をＳ１９０に移行し、エラーが検出されていれば、処理をＳ２１０に移行する。

Ｓ１９０では、アクセス制御部３２３は、Ｓ１６０で読み出したＰＨＹコマンドを、実行コマンドに示された「対象ＰＨＹ」から特定されるＰＨＹ３１に対して実行する。
続くＳ２００では、アクセス制御部３２３は、制御装置３３から受信した上位コマンドに対する応答を送信して、処理を終了する。上位コマンドに対する応答は、実行したＰＨＹコマンドがライトコマンドである場合は、実行終了を表す通知であり、実行したＰＨＹコマンドがリードコマンドである場合は、読み出したデータの内容を表す通知である。

Ｓ２１０では、アクセス制御部３２３は、エラーが検出されたコマンド用レジスタを特定する情報を、制御装置３３からの要求に応じて提供できるように保存する。このとき、エラーの解析に必要な情報として、コマンド記憶部３２２から読み出したＰＨＹコマンドおよびＥＣＣも保存してもよい。

続くＳ２２０では、アクセス制御部３２３は、制御装置３３に対してエラーが検出されたコマンド用レジスタへのＰＨＹコマンドの再書込を要求するエラー通知Ｅを出力して、処理を終了する。

Ｓ２３０では、アクセス制御部３２３は、受信した上位コマンドに対応する処理を実行して、処理を終了する。なお、初期化コマンドおよび実行コマンド以外の上位コマンドが存在しない場合は、本ステップは省略されてもよい。ＰＨＹ制御処理において、Ｓ１１０およびＳ１３０～Ｓ１５０がコマンド書込部に相当する。

［１－３．制御装置］
図２に戻り、制御装置３３は、ＣＰＵ３３１と、例えば、ＲＡＭまたはＲＯＭ等の半導体メモリ（以下、メモリ３３２）と、を有するマイクロコンピュータを備える。

制御装置３３は、初期化処理と、通信監視処理と、回線監視処理と、異常記録処理とを、少なくとも実行する。
［１－３－１．初期化処理］
制御装置３３は、回線監視装置３に電源が投入され、制御装置３３が起動すると、まず初期化処理を実行する。

制御装置３３は、初期化処理が開始されると、初期化コマンドを用いて、ネットワークスイッチ３２のコマンド記憶部３２２にＰＨＹコマンドを記憶させる。
なお、制御装置３３は、ＰＨＹコマンドと、そのＰＨＹコマンドが格納されたコマンド用レジスタを特定する「対象レジスタ」との対応関係を示したテーブルを有する。

また、制御装置３３は、初期化処理において、回線監視処理で使用するＰＨＹ状態を初期化する。なお、ここでは、ＰＨＹ状態は、回線のリンクが接続されている状態をリンクアップ、回線のリンクが切断されている状態をリンクダウンとして、リンクダウンに初期化される。

［１－３－２．通信監視処理］
制御装置３３が実行する通信監視処理について、図６のフローチャートを用いて説明する。制御装置３３は、通信監視処理を、上記初期化処理の終了後に、繰り返し実行する。なお、本処理は、外部ポートＰ毎、即ち、データ用下位ポートＰｌｄ毎に実施される。以下では、処理の対象となる外部ポートＰを対象ポートという。

ライン監視処理が開始されると、まず、Ｓ３１０にて、制御装置３３は、通信を利用した監視ロジックを実行することで、対象ポートの通信状況を検出する。具体的には、例えば、対象ポートに接続された回線に通信フレームを送信した場合、その回線から通信プロトコルで規定された応答が返信されているか等を監視する。この情報は、データ用上位バスＢｕｄを介して、ルーティング部３２１から収集される。

続くＳ３２０では、制御装置３３は、Ｓ３１０の監視により通信途絶と判断される状況が検出されたか否かを判断する。制御装置３３は、通信途絶が検出されていないと判断した場合は、処理を一旦終了し、通信途絶が検出されたと判断した場合は、処理をＳ３３０に移行する。

Ｓ３３０では、制御装置３３は、通信途絶が最初に検出されてからの経過時間である途絶時間が、予め設定された閾値Ｔｔｈ以上であるか否かを判断する。制御装置３３は途絶時間が閾値Ｔｔｈ未満であると判断した場合は、処理をＳ３４０に移行し、途絶時間が閾値Ｔｔｈ以上であると判断した場合は、処理をＳ３５０に移行する。

Ｓ３４０では、制御装置３３は、途絶時間をカウントアップして、処理を一旦終了する。
Ｓ３５０では、制御装置３３は、対象ポートに接続されたＰＨＹ１３に対するリセット要求であるＰＨＹリセット要求を生成する。このＰＨＹリセット要求は、後述する回線監視処理で使用される。

続くＳ３６０では、制御装置３３は、途絶時間をクリアして、処理を一旦終了する。
［１－３－３．回線監視処理］
制御装置３３が実行する回線監視処理について、図７のフローチャートを用いて説明する。制御装置３３は、回線監視処理を、上記初期化処理の終了後に繰り返し実行する。

回線監視処理が開始されると、まず、Ｓ４１０にて、制御装置３３は、複数の外部ポートＰのいずれかを選択ポートとして設定する。なお、選択ポートには、本処理が実行される毎に順番に異なるポートが選択される。

続くＳ４２０では、制御装置３３は、上述した通信監視処理により、選択ポートに対するＰＨＹリセット要求が生成されたか否かを判断する。制御装置３３は、ＰＨＹリセット要求が生成されていなければ、処理をＳ４７０に移行し、ＰＨＹリセット要求が生成されていれば、処理をＳ４３０に移行する。

Ｓ４３０では、制御装置３３は、選択ポートのＰＨＹ状態を、ＰＨＹリセット中に更新する。
続くＳ４４０では、制御装置３３は、選択ポートに接続されたＰＨＹ１３（以下、選択ＰＨＹ）に対するリセットを実行する。具体的には、「対象ＰＨＹ」として選択ＰＨＹが設定され、「対象レジスタ」として、ＰＨＹ＿ＲＥＳＥＴコマンドが格納されたコマンド用レジスタが設定された実行コマンドを、制御用上位バスＢｕｃを介してネットワークスイッチ３２に送信する。

続くＳ４５０では、制御装置３３は、選択ＰＨＹの内部レジスタを再設定する。具体的には、「対象ＰＨＹ」として選択ＰＨＹが設定され、「対象レジスタ」として、ＰＨＹ＿ＲＥＧ＿ＳＥＴコマンドが格納されたコマンド用レジスタが設定された実行コマンドをネットワークスイッチ３２に送信する。内部レジスタの再設定は、複数の内部レジスタについて実行されてもよい。

続くＳ４６０では、制御装置３３は、選択ＰＨＹのリセットが完了したか否かを判断する。具体的には、ＰＨＹコマンドの実行時にネットワークスイッチ３２から返送される応答を確認することで判断する。制御装置３３は、選択ＰＨＹのリセットが完了していないと判断した場合は、同ステップを繰り返すことで待機し、選択ＰＨＹのリセットが完了したと判断した場合は、処理をＳ４７０に移行する。

Ｓ４７０では、制御装置３３は、選択ＰＨＹの識別情報Ｐ＿ＩＤを取得する。具体的には、「対象ＰＨＹ」として選択ＰＨＹが設定され、「対象レジスタ」として、ＰＨＹ＿ＩＤコマンドが格納されたコマンド用レジスタが設定された実行コマンドをネットワークスイッチ３２に送信する。この実行コマンドを受信したネットワークスイッチ３２のアクセス制御部３２３は、選択ＰＨＹに対してＰＨＹ＿ＩＤコマンドを実行することで、内部レジスタから読み取った識別情報Ｐ＿ＩＤを、制御装置３３に返送する。

Ｓ４８０では、制御装置３３は、Ｓ４７０で取得した選択ＰＨＹの識別情報Ｐ＿ＩＤに異常があるか否かを判断する。制御装置３３は、識別情報Ｐ＿ＩＤに異常がないと判断した場合は、選択ＰＨＹに異常がないものとして、処理をＳ４９０に移行し、識別情報Ｐ＿ＩＤに異常があると判断した場合は、選択ＰＨＹに異常があるものとして、処理をＳ５２０に移行する。

Ｓ４９０では、制御装置３３は、選択ＰＨＹのリンク状態Ｐ＿ＬＩＮＫを取得する。具体的には、「対象ＰＨＹ」として選択ＰＨＹが設定され、「対象レジスタ」として、ＰＨＹ＿ＬＩＮＫコマンドが格納されたコマンド用レジスタが設定された実行コマンドをネットワークスイッチ３２に送信する。この実行コマンドを受信したネットワークスイッチ３２のアクセス制御部３２３は、選択ＰＨＹに対してＰＨＹ＿ＬＩＮＫコマンドを実行することで、内部レジスタから読み取ったリンク状態Ｐ＿ＬＩＮＫを、制御装置３３に返送する。

続くＳ５００では、制御装置３３は、Ｓ４９０で取得した選択ＰＨＹのリンク状態Ｐ＿ＬＩＮＫがリンクダウンであるか否かを判断する。制御装置３３は、リンク状態Ｐ＿ＬＩＮＫがリンクダウンではない、即ち、リンクアップであると判断した場合は、処理をＳ５１０に移行し、リンク状態Ｐ＿ＬＩＮＫがリンクダウンであると判断した場合は、処理をＳ５２０に移行する。

Ｓ５１０では、制御装置３３は、選択ＰＨＹのＰＨＹ状態をリンクアップに更新して、処理を一旦終了する。
Ｓ３２０では、制御装置３３は、選択ＰＨＹのＰＨＹ状態をリンクダウンに更新して、処理を一旦終了する。

［１－３－４．異常記録処理］
制御装置３３が実行する異常記録処理について、図８のフローチャートを用いて説明する。制御装置３３は、異常記録処理を、上記初期化処理の終了後に繰り返し実行する。

異常記録処理が開始されると、まず、Ｓ６１０にて、制御装置３３は、複数の外部ポートＰのいずれかを選択ポートとして設定する。なお、選択ポートには、本処理が実行される毎に順番に異なるポートが選択される。

続くＳ６２０では、制御装置３３は、選択ポートについて、上述の回線監視処理にて設定，更新されるＰＨＹ状態が、リンクダウンに変化したか否かを判断する。制御装置３３は、ＰＨＹ状態がリンクダウンに変化したと判断した場合は、処理をＳ６３０に移行し、ＰＨＹ状態がリンクダウンに変化していないと判断した場合は、処理をＳ６４０に移行する。

Ｓ６３０では、制御装置３３は、リンクダウンの開始時間を、メモリ３３２の所定エリアに記録して、処理を一旦終了する。
Ｓ６４０では、制御装置３３は、選択ポートについてのＰＨＹ状態が、リンクアップに変化したか否かを判断する。制御装置３３は、ＰＨＹ状態がリンクアップに変化したと判断した場合は、処理をＳ６５０に移行し、ＰＨＹ状態がリンクアップに変化していないと判断した場合は、処理を一旦終了する。

Ｓ６５０では、制御装置３３は、リンクダウンの終了時間を、メモリ３３２の所定エリアに記録して、処理を一旦終了する。
［１－４．効果］
以上詳述した第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。

（１ａ）回線監視装置３では、制御装置３３が「対象レジスタ」および「対象ＰＨＹ」を指定する実行コマンド（即ち、簡易コマンド）を、ネットワークスイッチ３２に送信する。すると、ネットワークスイッチ３２は「対象レジスタ」に対応するコマンド用レジスタから読み出されたＰＨＹコマンドを「対象ＰＨＹ」で特定されるＰＨＹ３１に対して実行する。

従って、制御装置３３は、ネットワークスイッチ３２との間でＰＨＹコマンドを送受信するのは、コマンド記憶部３２２にＰＨＹコマンドを記憶させるときだけでよく、回線監視を実行する際には、ＰＨＹコマンドの代わりに「対象レジスタ」を送信すればよい。このため、制御装置３３とネットワークスイッチ３２との間の通信量を低減できる。その結果、自動運転機能などに関わる車載ネットワークシステム１のように、高頻度でＰＨＹ３１の監視を行う必要がある用途において、より顕著な効果を得ることができる。

（１ｂ）ネットワークスイッチ３２は、ＰＨＹコマンドを記憶するコマンド記憶部３２２が設けられており、ＰＨＹ３１の仕様変更等には、コマンド記憶部３２２に記憶させるＰＨＹコマンドを変更するだけで、ハードウェアの設計変更を伴うことなく対処できる。

（１ｃ）制御装置３３は、回線のリンク状態Ｐ＿ＬＩＮＫを確認するだけでなく、ＰＨＹ３１の識別情報Ｐ＿ＩＤを確認している。このため、リンクダウンの原因が自装置側にあるか通信相手側にあるかを判断することができる。

（１ｄ）制御装置３３は、リンクダウンの原因が自装置側にある場合のみ、ＰＨＹ３１をリセットして通信を復旧する。このため、原因が通信相手側にある場合に、自装置側のＰＨＹ３１が無駄にリセットされることを抑制でき、無駄なリセットによって通信の復旧が遅れたり、回線監視処理の実施が阻害されたりすることを抑制できる。つまり、制御用下位バスＢｌｃは、全てのＰＨＹ３１に共通に接続されており、いずれかのＰＨＹ３１がリセットされると、内部レジスタの再設定等のために制御用下位バスＢｌｃが占有されてしまうが、このような事態を、極力避けることができる。

（１ｅ）コマンド記憶部３２２は、ＥＣＣメモリを用いて構成されている。このため、記憶値が化けた場合に、１ビット誤りであれば自動的に訂正され、記憶値の再設定も行う必要がないため、ネットワークスイッチ３２の動作の信頼度および稼働率を向上させることができる。また、２ビット以上の誤りであれば、制御装置３３に通知して、コマンド記憶部３２２の記憶内容を再設定させるため、更に、信頼度を向上させることができる。

（１ｆ）コマンド記憶部３２２には、コマンドにライトデータを組み合わせて記憶させるため、ＰＨＹ３１の内部レジスタの読み取りだけでなく、ＰＨＹ３１の内部レジスタに対する様々な設定の書き込みを実現できる。

［２．第２実施形態］
［２－１．第１実施形態との相違点］
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

上述した第１実施形態では、制御装置３３は、ＰＨＹ３１をリセットするか否かを判断する通信監視処理、回線の異常を記憶する異常記録処理を、回線監視処理とは別途実行している。これに対し、第２実施形態では、これら３つの処理に代えて、通信監視処理および異常記録処理に相当する機能を統合した１つの回線監視処理を実行する点で、第１実施形態と相違する。

［２－２．回線監視処理］
制御装置３３が実行する回線監視処理を、図９のフローチャートを用いて説明する。制御装置３３は、回線監視処理を、初期化処理の終了後に繰り返し実行する。

回線監視処理が開始されると、まず、Ｓ７１０にて、制御装置３３は、複数の外部ポートＰのいずれかを選択ポートとして設定する。なお、選択ポートは、本処理が実行される毎に順番に異なるポートが選択される。

続くＳ７２０では、制御装置３３は、選択ＰＨＹの識別情報Ｐ＿ＩＤを取得する。その詳細は、先のＳ４７０で説明した内容と同様である。
続くＳ７３０では、制御装置３３は、Ｓ７２０で取得した選択ＰＨＹの識別情報Ｐ＿ＩＤに異常があるか否かを判断する。制御装置３３は、識別情報Ｐ＿ＩＤに異常がなければ、選択ＰＨＹに異常がないものとして、処理をＳ７９０に移行し、識別情報Ｐ＿ＩＤに異常があれば、選択ＰＨＹに異常があるものとして、処理をＳ７４０に移行する。

Ｓ７４０では、制御装置３３は、ＩＤ異常連続数Ｃｉｄをカウントアップする。
続くＳ７５０では、制御装置３３は、ＩＤ異常連続数Ｃｉｄが予め設定された閾値Ｃ１以上であるか否かを判断し、Ｃｉｄ≧Ｃ１であれば処理をＳ７６０に移行し、Ｃｉｄ＜Ｃ１であれば、処理を一旦終了する。

Ｓ７６０では、制御装置３３は、選択ポートに接続されたＰＨＹ１３である選択ＰＨＹに対するリセットを実行する。その詳細は、先のＳ４４０で説明した内容と同様である。
続くＳ７７０では、制御装置３３は、選択ＰＨＹの内部レジスタを再設定する。その詳細は、先のＳ４５０で説明した内容と同様である。

続くＳ７８０では、制御装置３３は、選択ＰＨＹに関するダイアグ情報として、識別情報Ｐ＿ＩＤの異常が発生したことを、メモリ３３２の所定エリアに記録して、処理を一旦終了する。

Ｓ７９０では、制御装置３３は、ＩＤ異常連続数Ｃｉｄをクリアする。
続くＳ８００では、制御装置３３は、選択ＰＨＹのリンク状態Ｐ＿ＬＩＮＫを取得する。その詳細は、先のＳ４９０で説明した内容と同様である。

続くＳ８１０では、制御装置３３は、Ｓ８００で取得した選択ＰＨＹのリンク状態Ｐ＿ＬＩＮＫがリンクダウンであるか否かを判断する。制御装置３３は、リンクダウンであると判断した場合は、処理をＳ８２０に移行し、リンクダウンではないと判断した場合は、処理をＳ８７０に移行する。

Ｓ８７０では、制御装置３３は、リンク異常連続数Ｃｌｋをクリアして、処理を一旦終了する。
Ｓ８２０では、制御装置３３は、リンク異常連続数Ｃｌｋをカウントアップする。

Ｓ８３０では、制御装置３３は、リンク異常連続数Ｃｌｋが予め設定された閾値Ｃ２以上であるか否かを判断し、Ｃｌｋ≧Ｃ２であれば処理をＳ８４０に移行し、Ｃｌｋ＜Ｃ２であれば、処理を一旦終了する。

Ｓ８４０では、制御装置３３は、選択ＰＨＹに関するダイアグ情報として、リンクの異常（即ち、リンクダウン）が発生したことを、メモリ３３２の所定エリアに記録する。
続くＳ８６０では、制御装置３３は、選択ＰＨＹのデバイス情報Ｐ＿ＩＮＦを取得する。具体的には、「対象ＰＨＹ」として選択ＰＨＹが設定され、「対象レジスタ」として、ＰＨＹ＿ＩＮＦコマンドが格納されたコマンド用レジスタが設定された実行コマンドをネットワークスイッチ３２に送信する。この実行コマンドを受信したネットワークスイッチ３２のアクセス制御部３２３は、選択ＰＨＹに対してＰＨＹ＿ＩＮＦコマンドを実行することで、内部レジスタから読み取ったデバイス情報Ｐ＿ＩＮＦを、制御装置３３に返送する。

続くＳ８７０では、制御装置３３は、選択ＰＨＹに関するダイアグ情報として、Ｓ８６０にて取得したＰＨＹ情報を、メモリ３３２の所定エリアに記録して、処理を一旦終了する。

［２－３．効果］
以上詳述した第２実施形態によれば、上述した第１実施形態の効果（１ａ）～（１ｆ）を奏し、さらに、以下の効果を奏する。

（２ａ）ＰＨＹ３１に対するリセットの要否を、通信を利用した上位層のロジックではなく、ＰＨＹ３１の状態を確認する下位層のロジックで実現しているため、制御装置３３での処理負荷をより低減できる。

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

（３ａ）上記実施形態では、コマンド記憶部３２２の記憶内容を、初期化時に制御装置３３からの指示によって設定しているが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、コマンド記憶部３２２に記憶させる内容を、別途用意されたフラッシュメモリ等の不揮発性メモリに格納しておき、ネットワークスイッチ３２の起動時に、当該不揮発性メモリからコマンド記憶部３２２に自動的に転送するように構成されてもよい。

（３ｂ）上記実施形態では、コマンド記憶部３２２をＥＣＣメモリで構成しているが、本開示はこれに限定されるものではない、例えば、コマンド記憶部３２２を、誤り訂正機能を有さないメモリで構成してもよい。この場合、コマンド記憶部３２２に、同一のＰＨＹコマンドを２重で記憶させ、ＰＨＹコマンドの読出時に両者の値が一致しなければ、制御装置３３に通知して、コマンド記憶部３２２の記憶内容を再設定させるようにしてもよい。

（３ｃ）上記実施形態では、ネットワークスイッチ３２は、制御装置３３からの実行コマンドに対して個々に応答するように構成されているが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、ネットワークスイッチ３２に、実行コマンドをキューイングする機能を追加し、ネットワークスイッチ３２は、複数の実行コマンドに対してまとめて応答するように構成されてもよい。

（３ｄ）上記実施形態では、ＰＨＹ３１のリセットを実行しても復旧しない場合について、特に言及していないが、例えば、ＰＨＹ３１のリセットを複数回実行しても復旧しない場合、制御装置３３およびネットワークスイッチ３２をリセットしてもよい。この場合、制御用下位バスＢｌｃまたは制御用上位バスＢｕｃが固着している場合に対処できる。

（３ｅ）本開示に記載の制御装置３３及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御装置３３及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御装置３３及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されてもよい。制御装置３３に含まれる各部の機能を実現する手法には、必ずしもソフトウェアが含まれている必要はなく、その全部の機能が、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現されてもよい。

（３ｆ）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。

（３ｇ）上述した回線監視装置およびネットワークスイッチの他、当該回線監視装置およびネットワークスイッチを構成要素とするシステム、当該回線監視装置における制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、回線監視方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

１…車載ネットワークシステム、２…ＥＣＵ、３…回線監視装置、４…伝送線路、２１，３１…物理デバイス、２２…端末処理部、３２…ネットワークスイッチ、３３…制御装置、３２１…ルーティング部、３２２…コマンド記憶部、３２３…アクセス制御部、３３１…ＣＰＵ、３３２…メモリ。

Claims (8)

1. ネットワークまたは端末が接続される複数のポートを有し、ポート間のルーティングを行うネットワークスイッチ（３２）であって、
   前記複数のポートのそれぞれに設けられ、物理層を実現するデバイスを物理デバイス（３１）として、前記物理デバイスに対する複数のコマンドを、予め設定されたコマンド指定情報と対応づけて記憶するように構成されたコマンド記憶部（３２２）と、
   当該ネットワークスイッチを制御する制御装置（３３）から、前記複数の物理デバイスのいずれかを指定するデバイス指定情報および前記コマンド指定情報を有した簡易コマンドを取得すると、前記簡易コマンドに示された前記コマンド指定情報に従って前記コマンド記憶部から読み出したコマンドを、前記簡易コマンドに示された前記デバイス指定情報にて指定された前記物理デバイスに対して実行するように構成されたアクセス制御部（３２３）と、
   を備えるネットワークスイッチ。
2. 請求項１に記載のネットワークスイッチであって、
   前記コマンド記憶部が記憶する前記複数のコマンドには、前記物理デバイスを個々に識別する識別情報を読み出すためのコマンドが少なくとも含まれる
   ネットワークスイッチ。
3. 請求項１または請求項２に記載のネットワークスイッチであって、
   前記コマンド記憶部が記憶する前記複数のコマンドには、前記物理デバイスのリンク状態を読み出すためのコマンドが少なくとも含まれる
   ネットワークスイッチ。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のネットワークスイッチであって、
   前記コマンド記憶部が記憶する前記複数のコマンドには、前記物理デバイスの設定を書き込むためのコマンドが少なくとも含まれる
   ネットワークスイッチ。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のネットワークスイッチであって、
   前記コマンド記憶部は、記憶内容の誤り検出または誤り訂正を実行する機能が付加されたメモリを用いて構成された
   ネットワークスイッチ。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のネットワークスイッチであって、
   前記制御装置からの指示に従って、前記コマンド記憶部への前記コマンドの書き込みを実行するように構成されたコマンド書込部（３２３：Ｓ１１０，Ｓ１３０～Ｓ１５０）を更に備える
   ネットワークスイッチ。
7. ネットワークまたは端末が接続される複数のポートを有し、ポート間のルーティングを行うネットワークスイッチ（３２）と、
   前記ネットワークスイッチを制御する制御装置（３３）と、
   を備え、
   前記ネットワークスイッチは、
   前記複数のポートのそれぞれに設けられ、物理層を実現するデバイスを物理デバイスとして、前記物理デバイスに対する複数のコマンドを、予め設定されたコマンド指定情報と対応づけて記憶するように構成されたコマンド記憶部（３２２）と、
   前記制御装置から、前記複数の物理デバイスのいずれかを指定するデバイス指定情報および前記コマンド指定情報を有した簡易コマンドを取得すると、前記簡易コマンドに示された前記コマンド指定情報に従って前記コマンド記憶部から読み出したコマンドを、前記簡易コマンドに示された前記デバイス指定情報にて指定された前記物理デバイスに対して実行するように構成されたアクセス制御部（３２３）と、
   を備え、
   前記制御装置は、前記簡易コマンドを用いて、前記物理デバイスに接続された回線を監視する回線監視処理を実行するように構成された
   回線監視装置。
8. 請求項７に記載の回線監視装置であって、
   前記コマンド記憶部が記憶する前記複数のコマンドには、前記物理デバイスの識別情報を読み出すためのＰＨＹ＿ＩＤコマンド、および前記物理デバイスをリセットするためのＰＨＹ＿ＲＥＳＥＴコマンドが少なくとも含まれ、
   前記制御装置は、前記回線監視処理として、前記簡易コマンドを用いて前記ネットワークスイッチに、前記ＰＨＹ＿ＩＤコマンドを実行させることで、前記複数の物理デバイスのそれぞれから前記物理デバイスの識別情報を取得し、取得した前記識別情報に異常が検出された場合、前記簡易コマンドを用いて前記ネットワークスイッチに、前記ＰＨＹ＿ＲＥＳＥＴコマンドを実行させることで、前記異常が検出された前記物理デバイスをリセットするように構成された
   回線監視装置。

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