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特開2024-18015中継装置、監視装置、中継プログラムおよび監視プログラム
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024018015
(43)【公開日】2024-02-08
(54)【発明の名称】中継装置、監視装置、中継プログラムおよび監視プログラム
(51)【国際特許分類】
   H04L 12/28 20060101AFI20240201BHJP
【FI】
H04L12/28 200Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022121046
(22)【出願日】2022-07-29
(71)【出願人】
【識別番号】395011665
【氏名又は名称】株式会社オートネットワーク技術研究所
(71)【出願人】
【識別番号】000002130
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】000183406
【氏名又は名称】住友電装株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000682
【氏名又は名称】弁理士法人ワンディ-IPパ-トナ-ズ
(72)【発明者】
【氏名】陶山 洋次郎
(72)【発明者】
【氏名】泉 達也
(72)【発明者】
【氏名】田中 秀幸
(72)【発明者】
【氏名】山本 祐輔
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 世志夫
(72)【発明者】
【氏名】山根 遼
(72)【発明者】
【氏名】小方 賢太
(72)【発明者】
【氏名】中條 充
(72)【発明者】
【氏名】菊地 慶剛
(72)【発明者】
【氏名】呉 ダルマワン
(72)【発明者】
【氏名】浦山 博史
(72)【発明者】
【氏名】後藤 英樹
(72)【発明者】
【氏名】山崎 康広
(72)【発明者】
【氏名】大武 生祥
【テーマコード(参考)】
5K033
【Fターム(参考)】
5K033AA09
5K033BA06
5K033CA07
5K033EC02
(57)【要約】
【課題】車載ネットワークにおける安定した動作を維持しながら新たな構成の車載ネットワークを構築する。
【解決手段】中継装置は、複数の機能部を含む車載ネットワークに用いられる中継装置であって、前記機能部間で送受信されるフレームを中継する中継処理を行う中継部と、前記車載ネットワークへの機能部の追加を検知する検知部と、前記検知部により検知された前記機能部である新規機能部をさらに含む前記車載ネットワークである新規ネットワークにおいて通信を行うための設定処理、に用いられるフレーム以外の、前記新規機能部から送信されるフレームの前記中継処理を制限し、前記設定処理が完了した場合、前記中継処理の制限を緩和する制御部とを備える。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の機能部を含む車載ネットワークに用いられる中継装置であって、
前記機能部間で送受信されるフレームを中継する中継処理を行う中継部と、
前記車載ネットワークへの機能部の追加を検知する検知部と、
前記検知部により検知された前記機能部である新規機能部をさらに含む前記車載ネットワークである新規ネットワークにおいて通信を行うための設定処理、に用いられるフレーム以外の、前記新規機能部から送信されるフレームの前記中継処理を制限し、前記設定処理が完了した場合、前記中継処理の制限を緩和する制御部とを備える、中継装置。
【請求項2】
前記車載ネットワークにおいて、前記中継装置である第1の中継装置以外の、前記機能部間で送受信されるフレームを中継する中継装置である1または複数の第2の中継装置がさらに設けられ、
前記制御部は、前記車載ネットワークにおけるすべての中継装置の前記設定処理が完了した場合、前記中継処理の制限を緩和する、請求項1に記載の中継装置。
【請求項3】
前記第1の中継装置は、さらに、
前記第1の中継装置の前記設定処理が完了した場合、前記車載ネットワークにおける他の装置に所定の通知を行う設定部を備える、請求項2に記載の中継装置。
【請求項4】
前記設定処理に先立ち前記新規機能部の認証処理が行われ、
前記制御部は、前記新規機能部の認証処理に用いられるフレーム以外の前記新規機能部から送信されるフレームの前記中継処理を制限し、前記認証処理が完了した場合、前記設定処理に用いられるフレーム以外の前記新規機能部から送信されるフレームの前記中継処理を制限する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の中継装置。
【請求項5】
複数の機能部、および前記機能部間で送受信されるフレームを中継する複数の中継装置を含む車載ネットワークに用いられる監視装置であって、
新たな機能部である新規機能部が前記中継装置に接続された前記車載ネットワークである新規ネットワーク、において通信を行うための設定処理の前記複数の中継装置における完了を確認する更新確認部と、
前記更新確認部により前記完了が確認された場合、前記新規機能部が接続された前記中継装置に前記完了を通知する通知部とを備える、監視装置。
【請求項6】
前記監視装置は、さらに、
前記新規ネットワークにおいて通信を行うための設定内容を作成し、1または複数の前記中継装置に通知する生成部を備える、請求項5に記載の監視装置。
【請求項7】
複数の機能部を含む車載ネットワークに用いられる中継装置用の中継プログラムであって、
コンピュータを、
前記機能部間で送受信されるフレームを中継する中継処理を行う中継部と、
前記車載ネットワークへの機能部の追加を検知する検知部と、
前記検知部により検知された前記機能部である新規機能部をさらに含む前記車載ネットワークである新規ネットワークにおいて通信を行うための設定処理、に用いられるフレーム以外の、前記新規機能部から送信されるフレームの前記中継処理を制限し、前記設定処理が完了した場合、前記中継処理の制限を緩和する制御部、
として機能させるための、中継プログラム。
【請求項8】
複数の機能部、および前記機能部間で送受信されるフレームを中継する複数の中継装置を含む車載ネットワークに用いられる監視装置用の監視プログラムであって、
コンピュータを、
新たな機能部である新規機能部が前記中継装置に接続された前記車載ネットワークである新規ネットワーク、において通信を行うための設定処理の前記複数の中継装置における完了を確認する更新確認部と、
前記更新確認部により前記完了が確認された場合、前記新規機能部が接続された前記中継装置に前記完了を通知する通知部、
として機能させるための、監視プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、中継装置、監視装置、中継プログラムおよび監視プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
車載ネットワークの構成の設定変更を行う技術が開発されている。たとえば、特許文献1(国際公開第2020/145334号)には、以下のような技術が開示されている。すなわち、車両用制御装置は、複数の中継器からなる車両ネットワークが内部に構築された車両の状態と前記複数の中継器それぞれに設定する制御内容を対応付けた制御シナリオに基づき、前記複数の中継器を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第2020/145334号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
車載ネットワークの設定変更を動的に行う場合、当該設定変更が車載ネットワークにおける通信に影響を及ぼす可能性がある。
【0005】
本開示は、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ける安定した動作を維持しながら新たな構成の車載ネットワークを構築することが可能な中継装置、監視装置、中継プログラムおよび監視プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の中継装置は、複数の機能部を含む車載ネットワークに用いられる中継装置であって、前記機能部間で送受信されるフレームを中継する中継処理を行う中継部と、前記車載ネットワークへの機能部の追加を検知する検知部と、前記検知部により検知された前記機能部である新規機能部をさらに含む前記車載ネットワークである新規ネットワークにおいて通信を行うための設定処理、に用いられるフレーム以外の、前記新規機能部から送信されるフレームの前記中継処理を制限し、前記設定処理が完了した場合、前記中継処理の制限を緩和する制御部とを備える。
【0007】
本開示の一態様は、このような特徴的な処理部を備える中継装置として実現され得るだけでなく、かかる特徴的な処理をステップとする中継方法として実現され得る。また、本開示の一態様は、中継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され得たり、中継装置を含むシステムとして実現され得る。
【0008】
本開示の一態様は、このような特徴的な処理部を備える監視装置として実現され得るだけでなく、かかる特徴的な処理をステップとする監視方法として実現され得る。また、本開示の一態様は、監視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され得たり、監視装置を含むシステムとして実現され得る。
【発明の効果】
【0009】
本開示によれば、車載ネットワークにおける安定した動作を維持しながら新たな構成の車載ネットワークを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1図1は、本開示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図2は、本開示の実施の形態に係る中継装置の構成を示す図である。
図3図3は、本開示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4図4は、本開示の実施の形態に係る中継装置の構成を示す図である。
図5図5は、本開示の実施の形態に係る車載通信システムにおける中継装置の設定状態の一例を示す図である。
図6図6は、本開示の実施の形態に係る車載通信システムにおける新規ネットワークの構築処理のシーケンスの一例を示す図である。
図7図7は、本開示の実施の形態に係る車載通信システムにおける新規ネットワークの構築処理のシーケンスの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
(1)本開示の実施の形態に係る中継装置は、複数の機能部を含む車載ネットワークに用いられる中継装置であって、前記機能部間で送受信されるフレームを中継する中継処理を行う中継部と、前記車載ネットワークへの機能部の追加を検知する検知部と、前記検知部により検知された前記機能部である新規機能部をさらに含む前記車載ネットワークである新規ネットワークにおいて通信を行うための設定処理、に用いられるフレーム以外の、前記新規機能部から送信されるフレームの前記中継処理を制限し、前記設定処理が完了した場合、前記中継処理の制限を緩和する制御部とを備える。
【0012】
このように、新規ネットワーク用の設定変更が完了していない状態において新規機能部から送信されるフレームの中継処理を制限する構成により、当該状態において新規機能部から送信されるフレームに起因する、車載ネットワークにおけるトラフィック量の増大および伝送品質の低下等、機能部間の既存の通信への影響を防ぐことができる。したがって、車載ネットワークにおける安定した動作を維持しながら新たな構成の車載ネットワークを構築することができる。
【0013】
(2)上記(1)において、前記車載ネットワークにおいて、前記中継装置である第1の中継装置以外の、前記機能部間で送受信されるフレームを中継する中継装置である1または複数の第2の中継装置がさらに設けられてもよく、前記制御部は、前記車載ネットワークにおけるすべての中継装置の前記設定処理が完了した場合、前記中継処理の制限を緩和してもよい。
【0014】
このような構成により、複数の中継装置を含む車載ネットワークにおいて、中継装置間の設定処理の完了タイミングの相違による、機能部間の既存の通信への影響を防ぐことができる。
【0015】
(3)上記(2)において、前記第1の中継装置は、さらに、前記第1の中継装置の前記設定処理が完了した場合、前記車載ネットワークにおける他の装置に所定の通知を行う設定部を備えてもよい。
【0016】
このような構成により、複数の中継装置を含む車載ネットワークにおいて、当該複数の中継装置における設定処理の完了を当該他の装置において容易に把握することができる。
【0017】
(4)上記(1)から(3)のいずれかにおいて、前記設定処理に先立ち前記新規機能部の認証処理が行われ、前記制御部は、前記新規機能部の認証処理に用いられるフレーム以外の前記新規機能部から送信されるフレームの前記中継処理を制限し、前記認証処理が完了した場合、前記設定処理に用いられるフレーム以外の前記新規機能部から送信されるフレームの前記中継処理を制限してもよい。
【0018】
このような構成により、新規機能部の認証処理および車載ネットワークの設定処理の進行状況に応じて、中継処理の制限内容を適切に設定することができる。
【0019】
(5)本開示の実施の形態に係る監視装置は、複数の機能部、および前記機能部間で送受信されるフレームを中継する複数の中継装置を含む車載ネットワークに用いられる監視装置であって、新たな機能部である新規機能部が前記中継装置に接続された前記車載ネットワークである新規ネットワーク、において通信を行うための設定処理の前記複数の中継装置における完了を確認する更新確認部と、前記更新確認部により前記完了が確認された場合、前記新規機能部が接続された前記中継装置に前記完了を通知する通知部とを備える。
【0020】
このような構成により、新規機能部が接続された中継装置が、新規ネットワーク用の設定変更が各中継装置において完了していない状態において新規機能部から送信されるフレームの中継処理を制限することが可能となる。これにより、当該状態において新規機能部から送信されるフレームに起因する、車載ネットワークにおけるトラフィック量の増大および伝送品質の低下等、機能部間の既存の通信への影響を防ぐことができる。したがって、車載ネットワークにおける安定した動作を維持しながら新たな構成の車載ネットワークを構築することができる。
【0021】
(6)上記(5)において、前記監視装置は、さらに、前記新規ネットワークにおいて通信を行うための設定内容を作成し、1または複数の前記中継装置に通知してもよい。
【0022】
このような構成により、新規ネットワークの設定処理と各中継装置における当該設定処理の完了確認とを一元的に管理することができるため、より効率的な車載ネットワークを実現することができる。
【0023】
(7)本開示の実施の形態に係る中継プログラムは、複数の機能部を含む車載ネットワークに用いられる中継装置用の中継プログラムであって、コンピュータを、前記機能部間で送受信されるフレームを中継する中継処理を行う中継部と、前記車載ネットワークへの機能部の追加を検知する検知部と、前記検知部により検知された前記機能部である新規機能部をさらに含む前記車載ネットワークである新規ネットワークにおいて通信を行うための設定処理、に用いられるフレーム以外の、前記新規機能部から送信されるフレームの前記中継処理を制限し、前記設定処理が完了した場合、前記中継処理の制限を緩和する制御部、として機能させるためのプログラムである。
【0024】
このように、新規ネットワーク用の設定変更が完了していない状態において新規機能部から送信されるフレームの中継処理を制限する構成により、当該状態において新規機能部から送信されるフレームに起因する、車載ネットワークにおけるトラフィック量の増大および伝送品質の低下等、機能部間の既存の通信への影響を防ぐことができる。したがって、車載ネットワークにおける安定した動作を維持しながら新たな構成の車載ネットワークを構築することができる。
【0025】
(8)本開示の実施の形態に係る監視プログラムは、複数の機能部、および前記機能部間で送受信されるフレームを中継する複数の中継装置を含む車載ネットワークに用いられる監視装置用の監視プログラムであって、コンピュータを、新たな機能部である新規機能部が前記中継装置に接続された前記車載ネットワークである新規ネットワーク、において通信を行うための設定処理の前記複数の中継装置における完了を確認する更新確認部と、前記更新確認部により前記完了が確認された場合、前記新規機能部が接続された前記中継装置に前記完了を通知する通知部、として機能させるためのプログラムである。
【0026】
このように、新規ネットワーク用の設定変更が完了していない状態において新規機能部から送信されるフレームの中継処理を制限する構成により、当該状態において新規機能部から送信されるフレームに起因する、車載ネットワークにおけるトラフィック量の増大および伝送品質の低下等、機能部間の既存の通信への影響を防ぐことができる。したがって、車載ネットワークにおける安定した動作を維持しながら新たな構成の車載ネットワークを構築することができる。
【0027】
以下、本開示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。
【0028】
[車載通信システム]
図1は、本開示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、1または複数の車載ECU(Electronic Control Unit)202と、1または複数の中継装置101とを備える。
【0029】
図1に示す例では、車載通信システム301は、車載ECU202である車載ECU202A,202Bと、中継装置101である中継装置101A,101Bとを備える。車載通信システム301は、車両501に搭載される。車載ECU202および中継装置101は、車載ネットワーク401を構成する。車載ECU202は、機能部の一例である。中継装置101Aは、監視装置の一例である。
【0030】
なお、車載通信システム301は、2つの車載ECU202を備える構成に限らず、1つまたは3つ以上の車載ECU202を備える構成であってもよい。また、車載通信システム301は、2つの中継装置101を備える構成に限らず、1つまたは3つ以上の中継装置101を備える構成であってもよい。
【0031】
車載ネットワーク401において、車載ECU202は、たとえばイーサネット(登録商標)ケーブルを介して中継装置101に接続される。
【0032】
より詳細には、中継装置101は、複数の通信ポート51を含む。通信ポート51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。各中継装置101および各車載ECU202は、通信ポート51およびイーサネットケーブルを介して他の中継装置101または車載ECU202に接続されている。
【0033】
中継装置101は、複数の車載ECU202を含む車載ネットワーク401に用いられる。中継装置101は、たとえば、ゲートウェイ装置であり、自己に接続される複数の車載ECU202間のデータを中継可能である。中継装置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。
【0034】
より詳細には、中継装置101は、たとえばイーサネットの通信規格に従って、イーサネットケーブルを介して接続された車載ECU202間でやり取りされるフレームの中継処理を行う。
【0035】
なお、車載通信システム301では、イーサネットの通信規格に従ってフレームの中継が行われる構成に限らず、たとえば、CAN(Controller Area Network)、CAN FD(CAN with Flexible Data Rate)、FlexRay(登録商標)、MOST(Media Oriented Systems Transport)(登録商標)およびLIN(Local Interconnect Network)等の通信規格に従ってフレームの中継が行われる構成であってもよい。
【0036】
車載ECU202は、たとえば、自動運転ECU、エンジンECU、センサ、ナビゲーション装置、ヒューマンマシンインタフェース、およびカメラ等である。
【0037】
各中継装置101および各車載ECU202は、後述する各種情報を含むフレームを生成し、他の車載ECU202または中継装置101へ送信する。
【0038】
[中継装置101B]
図2は、本開示の実施の形態に係る中継装置の構成を示す図である。図2は、図1に示す中継装置101Bの構成を示している。
【0039】
図2を参照して、中継装置101Bは、中継部11と、検知部12と、認証部13と、設定部14と、制御部15と、記憶部16とを備える。記憶部16は、たとえば不揮発性メモリである。
【0040】
中継部11は、車載ECU202間で送受信されるフレームを中継する中継処理を行う。より詳細には、中継部11は、ある車載ECU202または中継装置101Aからフレームを受信すると、受信したフレームを送信先の車載ECU202または中継装置101Aへ送信する。
【0041】
また、中継部11は、車載ネットワーク401に新たに追加された新規機能部から自己の中継装置101宛のフレームを受信すると、受信したフレームを検知部12または認証部13へ出力する。
【0042】
図3は、本開示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3は、図1に示される車載ネットワーク401に新たに車載ECU202Cが追加された車載ネットワーク401の構成を示している。
【0043】
図3を参照して、車載ECU202Cは、たとえば、イーサネットケーブルを介して中継装置101Bにおける通信ポート51に接続される。
【0044】
検知部12は、車載ネットワーク401への機能部の追加を検知する。すなわち、検知部12は、車載ネットワーク401に新たに追加される機能部である新規機能部、ここでは車載ECU202Cを検知する。
【0045】
車載ECU202Cは、中継装置101Bにおける通信ポート51に接続され、かつ電源供給を受けると、車載ネットワーク401における通信接続を要求するための接続要求情報を含むフレームを中継装置101Bへ送信する。
【0046】
検知部12は、接続要求情報を含むフレームを中継部11経由で受信して、当該接続要求情報の送信元の新規機能部である車載ECU202Cを検知し、接続要求応答を含むフレームを中継部11経由で車載ECU202Cへ送信する。また、検知部12は、新規機能部を検知した旨を制御部15に通知する。
【0047】
なお、検知部12は、たとえば定期的に、新規機能部を検知するための探索メッセージを中継部11経由でブロードキャストする構成であってもよい。この場合、新規機能部は、上記探索メッセージを受信し、受信した探索メッセージに対する応答として上記接続要求情報を送信する。
【0048】
また、検知部12は、車載ネットワーク401における既存の車載ECU202にインストールされるアプリケーションを新規機能部として検知する構成であってもよい。すなわち、新規機能部は、ハードウェアであってもよいし、ソフトウェアであってもよい。
【0049】
以下、新規機能部を含む車載ネットワーク401を新規ネットワークとも称し、新規機能部が追加される前の車載ネットワーク401を既存ネットワークとも称し、既存ネットワークに含まれる機能部を既存機能部とも称する。
【0050】
車載通信システム301では、たとえば、後述するネットワーク設定処理に先立ち新規機能部の認証処理が行われる。
【0051】
より詳細には、車載ECU202Cは、中継装置101Bから接続要求応答を受信して、自己のIDおよび認証用パスワードを含むフレームを中継装置101Bへ送信する。
【0052】
中継装置101Bにおける認証部13は、車載ECU202Cから送信された当該フレームを中継部11経由で受信して、受信したフレームに含まれるIDおよび認証用パスワードを用いて、車載ECU202Cの認証処理を行う。
【0053】
認証部13は、車載ECU202Cの認証に成功すると、認証が成功した旨を示す認証成功情報を含むフレームを中継部11経由で車載ECU202Cへ送信する。
【0054】
認証部13は、上記のように新規機能部の認証に成功すると、たとえば新規機能部のIDを示す機器接続情報を含むフレームを中継部11経由で中継装置101Aへ送信する。
【0055】
なお、車載ECU202Cは、接続要求情報を含むフレームに、自己のIDおよび認証用パスワードをさらに含めて中継装置101Bへ送信する構成であってもよい。
【0056】
[中継装置101A]
図4は、本開示の実施の形態に係る中継装置の構成を示す図である。図4は、図1に示す中継装置101Aの構成を示している。
【0057】
図4を参照して、中継装置101Aは、中継部1と、更新確認部2と、生成部3と、設定部4と、通知部5と、記憶部6とを備える。記憶部6は、たとえばフラッシュメモリである。
【0058】
中継部1は、車載ECU202間で送受信されるフレームを中継する中継処理を行う。より詳細には、中継部1は、ある車載ECU202または中継装置101Bからフレームを受信すると、受信したフレームを送信先の車載ECU202または中継装置101Bへ送信する。
【0059】
生成部3は、新規機能部および既存機能部、ならびに中継装置101A,101Bの、たとえばアプリケーションレイヤよりも下位のレイヤのネットワーク構成に関する情報を含む機器情報をそれぞれ取得する。
【0060】
より詳細には、生成部3は、中継装置101Bから中継部1経由で機器接続情報を受信すると、機器接続情報が示す新規機能部の機器情報を取得するとともに、既存機能部、および中継装置101A,101Bの機器情報を取得する。
【0061】
たとえば、生成部3は、機器情報として、新規ネットワークにおける車載ECU202および中継装置101等のハードウェア装置の仕様、ならびに新規ネットワークのトポロジを認識可能な情報と、新規ネットワークにおけるハードウェア装置へのアプリケーションの配置に関する制約と、新規ネットワークにおける通信方式の制約とのうち、少なくともいずれか1つを認識可能な情報を取得する。
【0062】
生成部3は、ハードウェア装置の仕様および新規ネットワークのトポロジを認識可能な情報として、たとえば、ハードウェア装置の、識別子、名称、センサ種別等を示す装置タイプ、メモリサイズ、通信プロトコルごとに設けられる物理ポート数、物理ポートの識別子、電源構成、消費電力、VLAN(Virtual Local Area Network)のID、サブネットアドレスおよび機能ドメインに関する情報、ならびにハードウェア装置に搭載されるCPUまたはGPU(Graphics Processing Unit)の仕様に関する情報、ハードウェア装置間の接続関係に関する情報、ハードウェア装置間の通信の帯域幅に関する情報、および中継装置101の仕様に関する情報のうち、少なくともいずれか1種類の情報を取得する。
【0063】
生成部3は、ハードウェア装置へのアプリケーションの配置に関する制約を認識可能な情報として、たとえば、車載ECU202におけるアプリケーションの、実行に必要な演算速度、メモリ使用量、OS(Operating System)環境の制約、ならびにTCP(Transmission Control Protocol)およびUDP(User datagram Protocol)等の通信プロトコルの制約に関する情報のうち、少なくともいずれか1種類の情報を取得する。
【0064】
生成部3は、新規ネットワークにおける通信方式の制約を認識可能な情報として、車載ECU202におけるアプリケーションの、通信データサイズ、通信頻度、バースト送信の要否、許容される遅延時間、許容される損失量、必要とするセキュリティのレベル、動作タイミング、たとえば周期的通信か不定期通信かを示す通信タイプ、通信相手となるアプリケーションの識別子、および要求応答型または出版購読型等を示すメッセージング方式、ならびにアプリケーションによる通信の優先度に関する情報のうち、少なくともいずれか1種類の情報を取得する。
【0065】
たとえば、生成部3は、上述のような機器情報の種類のうち、新規ネットワークの設定情報の生成に必要な1または複数の種類の機器情報を特定する。
【0066】
生成部3は、特定した種類の機器情報を送信すべき旨を示す情報要求通知を、既存機能部および新規機能部、ならびに中継装置101Bへ送信する。
【0067】
既存機能部および新規機能部、ならびに中継装置101Bは、生成部3から受信した情報要求通知に対する応答として、たとえば情報要求通知において指定されている種類の自己の機器情報を、生成部3へ送信する。
【0068】
また、生成部3は、記憶部6を参照し、特定した種類の中継装置101Aの機器情報を記憶部6から取得する。
【0069】
生成部3は、取得した各機器情報に基づいて、新規ネットワークの設定情報を生成する。
【0070】
より詳細には、生成部3は、新規ネットワークにおいて通信を行うための中継装置101A,101Bの設定内容を示す設定情報を生成する。
【0071】
たとえば、生成部3は、取得した各機器情報に基づいて、中継装置101A,101Bにおけるフィルタリング、通信帯域幅およびVLAN設定等、新規ネットワークにおいて各機能部および中継装置101A,101Bが通信を行うための中継装置101の設定内容を示す設定情報を生成する。
【0072】
生成部3は、生成した設定情報に基づいて、中継装置101A,101Bの少なくともいずれか一方に、新規ネットワークにおいて通信を行うための設定内容を通知する。
【0073】
たとえば、生成部3は、設定情報に基づいて、設定変更の必要がある中継装置101へ設定内容を通知する。生成部3は、新規ネットワークにおいて設定変更の必要がある中継装置101が存在しない場合、たとえば設定内容の通知を行わない。また、生成部3は、設定内容の通知先の機器を示す更新機器情報を更新確認部2へ出力する。
【0074】
生成部3は、中継装置101Aに当該設定内容を通知する場合、設定部4に当該設定内容を通知する。生成部3は、中継装置101Bに当該設定内容を通知する場合、設定内容を示す設定情報を中継部1経由で中継装置101Bへ送信する。
【0075】
中継装置101Aにおける設定部4および中継装置101Bにおける設定部14は、生成部3から設定内容を通知されると、通知された設定内容に従って各種設定変更を行う。
【0076】
なお、生成部3は、既存機能部および新規機能部の設定内容をさらに示す設定情報を生成し、当該設定情報に基づいて、中継装置101に加えて、新規ネットワークにおいて通信を行うための設定内容を機能部に通知する構成であってもよい。
【0077】
新規ネットワークにおける各機能部および中継装置101A,101Bは、変更後の設定内容に従って互いに通信を行う。
【0078】
[課題]
図5は、本開示の実施の形態に係る車載通信システムにおける中継装置の設定状態の一例を示す図である。
【0079】
図5を参照して、まず、新規機能部が車載ネットワーク401に接続される。このとき、中継装置101A,101Bの設定は、旧設定すなわち既存ネットワークの設定内容である(タイミングt1)。
【0080】
次に、中継装置101Aにより機器情報の収集および新規ネットワークの設定情報の生成等のネットワーク設定処理が開始される。このとき、中継装置101A,101Bの設定は旧設定のままである(タイミングt2)。
【0081】
次に、中継装置101Aにおいて、上記設定情報に基づいて、新規ネットワークにおいて通信を行うための設定内容の変更が行われる。このとき、中継装置101Aの設定は内部処理であるため新設定すなわち新規ネットワーク用の設定内容に更新される一方で、中継装置101Bの設定は通信処理等の遅延により旧設定のままである(タイミングt3)。
【0082】
次に、上記設定情報を中継装置101Aから受信した中継装置101Bにおいて、上記設定情報に基づいて、新規ネットワークにおいて通信を行うための設定内容の変更が行われる。これにより、中継装置101A,101Bの設定がいずれも新設定となる(タイミングt4)。
【0083】
ここで、新規機能部が、タイミングt1~t3のいずれかにおいて、すなわち新規ネットワーク用の設定変更が一部完了していない状態において、他の機能部宛てのフレームを送信した場合、当該フレームによって車載ネットワーク401におけるトラフィック量が増大し、既存機能部間のフレームの遅延が生じる等の伝送品質の低下が発生したり、中継装置101におけるフレームの滞留によりフレームが廃棄されたりする等、機能部間の既存の通信に影響を与える可能性がある。
【0084】
そこで、本開示の実施の形態に係る車載通信システムでは、以下のような構成により、上記課題を解決する。
【0085】
中継装置101Bにおいて、制御部15は、検知部12により検知された機能部である新規機能部をさらに含む車載ネットワーク401である新規ネットワークにおいて通信を行うための設定処理、に用いられるフレーム以外の、新規機能部から送信されるフレームの中継処理を制限する。そして、制御部15は、当該設定処理が完了した場合、中継処理の制限を緩和する。
【0086】
たとえば、制御部15は、車載ネットワーク401におけるすべての中継装置101の設定処理が完了した場合、中継処理の制限を緩和する。
【0087】
また、たとえば、制御部15は、新規機能部の認証処理に用いられるフレーム以外の新規機能部から送信されるフレームの中継処理を制限する。そして、制御部15は、認証処理が完了した場合、上記設定処理に用いられるフレーム以外の新規機能部から送信されるフレームの中継処理を制限する。
【0088】
すなわち、制御部15は、機器認証に必要な通信と、新規ネットワーク用の設定変更に必要な通信との2段階に分けたフィルタリング設定を行う。
【0089】
たとえば、制御部15は、中継部11の設定レジスタの値を変更することにより、中継部11による中継処理の内容を設定する。一例として、中継部11は、IEEE802.1Qciに従うフィルタリングを行う。中継部11は、制御部15の設定に従い、受信したフレームに含まれるMACアドレス、VLAN ID、IPアドレス、DSCP(Differentiated Services Code Point)値、プロトコルおよびポート番号等に応じてフレームの中継許可およびフレームの破棄を行う。
【0090】
より詳細には、制御部15は、初期状態において、接続要求情報を含むフレームの中継を許可し、接続要求情報を含むフレーム以外の、空ポートすなわち他の装置が接続されていない通信ポート51からのフレームを破棄するように中継部11を設定する。
【0091】
制御部15は、上述のように新規機能部を検知した旨の通知を検知部12から受けて、空ポートから接続ポートとなった通信ポート51すなわち新規機能部が接続された通信ポート51の中継部11における設定を変更する。具体的には、制御部15は、新規機能部が接続された通信ポート51からの認証処理用のフレームの中継部11による中継を許可し、当該フレーム以外のフレームの破棄設定を継続する。
【0092】
中継部11は、接続ポートから受けた認証処理用のフレームを認証部13へ出力する。認証部13は、上述のような認証処理を行い、新規機能部の認証に成功した旨を制御部15に通知する。
【0093】
制御部15は、新規機能部の認証に成功した旨の通知を認証部13から受けて、接続ポートの中継部11における設定を変更する。具体的には、制御部15は、新規機能部が接続された通信ポート51からのネットワーク設定処理用のフレームの中継部11による中継を許可し、当該フレーム以外のフレームの破棄設定を継続する。
【0094】
また、たとえば、設定部14は、ネットワーク設定処理用のフレームを用いた中継装置101Bの設定処理が完了した場合、車載ネットワーク401における他の装置に所定の通知を行う。
【0095】
具体的には、設定部14は、生成部3から通知された設定内容に従った各種設定変更が完了した旨を示す更新完了通知を中継部11経由で中継装置101Aにおける更新確認部2へ送信する。
【0096】
中継装置101Aにおいて、更新確認部2は、新規機能部が中継装置101Bに接続された車載ネットワーク401である新規ネットワーク、において通信を行うための設定処理の複数の中継装置、ここでは中継装置101A,101Bにおける完了を確認する。
【0097】
通知部5は、更新確認部2により当該完了が確認された場合、新規機能部が接続された中継装置101Bに当該完了を通知する。
【0098】
具体的には、設定部4は、生成部3から通知された設定内容に従った各種設定変更が完了した旨を示す更新完了通知を更新確認部2へ出力する。
【0099】
更新確認部2は、生成部3から受けた更新機器情報の示すすべての機器、たとえば中継装置101A,101Bから更新完了通知を受信した場合、ネットワーク設定処理すなわち新規ネットワークにおいて通信を行うための設定処理が完了したと判断し、完了した旨を通知部5に通知する。
【0100】
通知部5は、ネットワーク設定処理が完了し、新規機能部からのフレーム送信を許可する旨を示すフレーム許可通知を中継部1経由で中継装置101Bへ送信する。
【0101】
中継装置101Bにおいて、制御部15は、中継装置101Aからのフレーム許可通知を中継部11経由で受信して、接続ポートの中継部11における設定を変更する。具体的には、制御部15は、新規機能部が接続された通信ポート51からのフレームの破棄設定を解除し、当該通信ポート51からのすべてのフレームの中継部11による中継を許可する。なお、制御部15は、たとえば、生成部3による新規ネットワークの設定内容に従い、当該通信ポート51からのフレームの、特定の車載ECU202への中継の禁止設定を継続する構成であってもよい。
【0102】
[動作の流れ]
図6は、本開示の実施の形態に係る車載通信システムにおける新規ネットワークの構築処理のシーケンスの一例を示す図である。
【0103】
図6を参照して、まず、中継装置101Bにおける中継部11は、空ポートにおいて受信された、接続要求情報を含むフレーム以外のフレームの中継を禁止し、破棄するように設定されている(ステップS31)。
【0104】
次に、中継装置101Bの空ポートに新規機能部が接続される。新規機能部は、接続要求情報を中継装置101Bへ送信する(ステップS32)。
【0105】
次に、中継装置101Bは、接続要求情報を受信して、新規機能部を検知し(ステップS33)、接続ポートにおいて受信される認証処理用のフレームの中継を許可する(ステップS34)。
【0106】
次に、中継装置101Bは、接続要求応答を新規機能部へ送信し(ステップS35)、中継装置101Bおよび新規機能部間で各種情報が送受信され、新規機能部の認証処理が行われる(ステップS36)。
【0107】
次に、中継装置101Bは、新規機能部の認証処理に成功すると、接続ポートにおいて受信されるネットワーク設定処理用のフレームの中継を許可し(ステップS37)、機器接続情報を中継装置101Aへ送信する(ステップS38)。
【0108】
次に、中継装置101Aは、機器情報を要求するための情報要求通知を中継装置101B、新規機能部および各既存機能部へ送信する(ステップS39~S41)。
【0109】
次に、中継装置101B、新規機能部および各既存機能部は、情報要求通知に対する応答として、情報要求通知において指定されている種類の自己の機器情報を中継装置101Aへ送信する(ステップS42~S44)。
【0110】
次に、中継装置101Aは、中継装置101B、新規機能部および各既存機能部から受信した各機器情報、ならびに中継装置101Aの機器情報に基づいて、新規ネットワークの設定情報を生成する(ステップS45)。
【0111】
次に、中継装置101Aは、生成した設定情報に基づいて、自己の各種設定変更を行うとともに(ステップS46)、中継装置101Bへ設定内容を通知する(ステップS47)。
【0112】
次に、中継装置101Bは、中継装置101Aから通知された設定内容に従って各種設定変更を行う(ステップS48)。
【0113】
次に、中継装置101Bは、更新完了通知を中継装置101Aへ送信する(ステップS49)。
【0114】
次に、中継装置101Aは、中継装置101Aにおける設定部4、および中継装置101Bから更新完了通知を受信したことにより、すべての中継装置の設定変更が完了したことを確認し(ステップS50)、フレーム許可通知を中継装置101Bへ送信する(ステップS51)。
【0115】
次に、中継装置101Bは、新規機能部が接続された通信ポート51からのすべてのフレームの中継を許可する(ステップS52)。
【0116】
次に、新規ネットワークにおける中継装置101A,101B、新規機能部および各既存機能部は、変更後の設定内容に従って互いに通信を行う(ステップS53)。
【0117】
ここで、中継装置101間の設定処理の完了タイミングの差は、車載ネットワーク401に設けられる中継装置101の数が増加するにつれて大きくなりやすい。このため、上記のように、ネットワーク設定処理が完了した後、新規機能部が送信するフレームの中継を許可することによる効果が大きくなる。
【0118】
なお、生成部3および設定部4,14等によるネットワーク設定処理は、新規ネットワークにおいて各機能部から送信されるフレームの優先順位の設定を含んでもよい。
【0119】
これにより、たとえば新規機能部が映像等のデータ量の大きい情報を送信する車載ECUである場合でも、当該情報の優先順位を低くし、かつ車両501の走行制御に関わる情報の優先順位を高くするネットワーク設定処理が完了した後で、新規機能部から送信されるフレームを車載ネットワーク401において伝送させることができるため、車両501の走行への影響をより確実に防ぐことができる。
【0120】
また、車載通信システム301は、上述のような新規機能部の認証処理を行わない構成であってもよい。
【0121】
図7は、本開示の実施の形態に係る車載通信システムにおける新規ネットワークの構築処理のシーケンスの他の例を示す図である。
【0122】
図7を参照して、まず、中継装置101Bにおける中継部11は、空ポートにおいて受信された、接続要求情報を含むフレーム以外のフレームの中継を禁止し、破棄するように設定されている(ステップS61)。
【0123】
次に、中継装置101Bの空ポートに新規機能部が接続される。新規機能部は、接続要求情報を中継装置101Bへ送信する(ステップS62)。
【0124】
次に、中継装置101Bは、接続要求情報を受信して、新規機能部を検知し(ステップS63)、接続ポートにおいて受信されるネットワーク設定処理用のフレームの中継を許可し(ステップS64)、機器接続情報を中継装置101Aへ送信する(ステップS65)。
【0125】
ステップS66~S80の処理は、図6に示すステップS39~S53の処理と同様である。
【0126】
なお、本開示の実施の形態に係る車載通信システムでは、中継装置101Aが監視装置として機能す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、更新確認部2および通知部5を備える装置を中継装置101Aとは別個に備える構成であってもよい。
【0127】
また、中継装置101Aが、検知部12、認証部13および制御部15をさらに備え、新規機能部が接続された場合に中継装置101Bと同様の処理を行う構成であってもよい。この場合、車載通信システム301は、中継装置101Bを備えず、1つの中継装置101Aを備える構成であってもよい。
【0128】
また、中継装置101Bが認証部13を備えず、車両501外のサーバ等が新規機能部の認証処理を行う構成であってもよい。
【0129】
また、本開示の実施の形態に係る車載通信システムでは、中継装置101Bにおける設定部14は、ネットワーク設定処理用のフレームを用いた中継装置101Bの設定処理が完了した場合、車載ネットワーク401における他の装置である中継装置101Aに所定の通知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。設定部14は、上記所定の通知を行わない構成であってもよい。この場合、たとえば、中継装置101Aは、中継装置101Bに、新規ネットワークにおいて通信を行うための設定内容を通知してから所定時間経過後に、新規機能部からのフレーム送信を許可する旨を示すフレーム許可通知を中継装置101Bへ送信する。
【0130】
上述の実施形態の各処理(各機能)は、1または複数のプロセッサを含む処理回路(Circuitry)により実現される。上記処理回路は、上記1または複数のプロセッサに加え、1または複数のメモリ、各種アナログ回路、各種デジタル回路が組み合わされた集積回路等で構成されてもよい。上記1または複数のメモリは、上記各処理を上記1または複数のプロセッサに実行させるプログラム(命令)を格納する。上記1または複数のプロセッサは、上記1または複数のメモリから読み出した上記プログラムに従い上記各処理を実行してもよいし、予め上記各処理を実行するように設計された論理回路に従って上記各処理を実行してもよい。上記プロセッサは、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、およびASIC(Application Specific Integrated Circuit)等、コンピュータの制御に適合する種々のプロセッサであってよい。なお、物理的に分離した上記複数のプロセッサが互いに協働して上記各処理を実行してもよい。たとえば、物理的に分離した複数のコンピュータのそれぞれに搭載された上記プロセッサがLAN(Local Area Network)、WAN (Wide Area Network)、およびインターネット等のネットワークを介して互いに協働して上記各処理を実行してもよい。上記プログラムは、外部のサーバ装置等から上記ネットワークを介して上記メモリにインストールされても構わないし、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD-ROM(Digital Versatile Disk Read Only Memory)、および半導体メモリ等の記録媒体に格納された状態で流通し、上記記録媒体から上記メモリにインストールされても構わない。
【0131】
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。
【0132】
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
[付記1]
複数の機能部を含む車載ネットワークに用いられる中継装置であって、
前記機能部間で送受信されるフレームを中継する中継処理を行う中継部と、
前記車載ネットワークへの機能部の追加を検知する検知部と、
前記検知部により検知された前記機能部である新規機能部をさらに含む前記車載ネットワークである新規ネットワークにおいて通信を行うための設定処理、に用いられるフレーム以外の、前記新規機能部から送信されるフレームの前記中継処理を制限し、前記設定処理が完了した場合、前記中継処理の制限を緩和する制御部とを備え、
前記制御部は、前記設定処理が完了した場合、前記新規機能部から送信されるすべてのフレームの中継を許可し、
前記設定処理は、前記新規ネットワークにおいて各機能部から送信されるフレームの優先順位の設定を含む、中継装置。
【0133】
[付記2]
複数の機能部、および前記機能部間で送受信されるフレームを中継する複数の中継装置を含む車載ネットワークに用いられる監視装置であって、
新たな機能部である新規機能部が前記中継装置に接続された前記車載ネットワークである新規ネットワーク、において通信を行うための設定処理の前記複数の中継装置における完了を確認する更新確認部と、
前記更新確認部により前記完了が確認された場合、前記新規機能部が接続された前記中継装置に前記完了を通知する通知部とを備え、
前記設定処理は、前記新規ネットワークにおいて各機能部から送信されるフレームの優先順位の設定を含む、監視装置。
【0134】
[付記3]
複数の機能部を含む車載ネットワークに用いられる中継装置であって、
処理回路を備え、
前記処理回路は、
前記機能部間で送受信されるフレームを中継する中継処理を行い、
前記車載ネットワークへの機能部の追加を検知し、検知した前記機能部である新規機能部をさらに含む前記車載ネットワークである新規ネットワークにおいて通信を行うための設定処理、に用いられるフレーム以外の、前記新規機能部から送信されるフレームの前記中継処理を制限し、
前記設定処理が完了した場合、前記中継処理の制限を緩和する、中継装置。
【0135】
[付記4]
複数の機能部、および前記機能部間で送受信されるフレームを中継する複数の中継装置を含む車載ネットワークに用いられる監視装置であって、
処理回路を備え、
前記処理回路は、
新たな機能部である新規機能部が前記中継装置に接続された前記車載ネットワークである新規ネットワーク、において通信を行うための設定処理の前記複数の中継装置における完了を確認し、
前記完了を確認した場合、前記新規機能部が接続された前記中継装置に前記完了を通知する、監視装置。
【0136】
[付記5]
複数の機能部を含む車載ネットワークに用いられ、前記機能部間で送受信されるフレームを中継する中継処理を行う中継装置における中継方法であって、
前記車載ネットワークへの機能部の追加を検知するステップと、
検知した前記機能部である新規機能部をさらに含む前記車載ネットワークである新規ネットワークにおいて通信を行うための設定処理、に用いられるフレーム以外の、前記新規機能部から送信されるフレームの前記中継処理を制限するステップと、
前記設定処理が完了した場合、前記中継処理の制限を緩和するステップとを含む、中継方法。
【0137】
[付記6]
複数の機能部、および前記機能部間で送受信されるフレームを中継する複数の中継装置を含む車載ネットワークに用いられる監視装置における監視方法であって、
新たな機能部である新規機能部が前記中継装置に接続された前記車載ネットワークである新規ネットワーク、において通信を行うための設定処理の前記複数の中継装置における完了を確認するステップと、
前記完了を確認した場合、前記新規機能部が接続された前記中継装置に前記完了を通知するステップとを含む、監視方法。
【符号の説明】
【0138】
1 中継部
2 更新確認部
3 生成部
4 設定部
5 通知部
6 記憶部
11 中継部
12 検知部
13 認証部
14 設定部
15 制御部
16 記憶部
51 通信ポート
101,101A,101B 中継装置
202,202A,202B,202C 車載ECU
301 車載通信システム
401 車載ネットワーク
501 車両
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7