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特開2024-20982中継装置、通信制御方法および通信制御プログラム
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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】P2024020982
(43)【公開日】2024-02-15
(54)【発明の名称】中継装置、通信制御方法および通信制御プログラム
(51)【国際特許分類】
   H04L 12/46 20060101AFI20240207BHJP
   H04L 12/28 20060101ALI20240207BHJP
   H04L 67/12 20220101ALI20240207BHJP
   H04L 67/562 20220101ALI20240207BHJP
【FI】
H04L12/46 100Z
H04L12/28 100A
H04L67/12
H04L67/562
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022123580
(22)【出願日】2022-08-02
(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】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】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】山本 祐輔
(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】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】呉 ダルマワン
(72)【発明者】
【氏名】菊地 慶剛
(72)【発明者】
【氏名】浦山 博史
(72)【発明者】
【氏名】山崎 康広
(72)【発明者】
【氏名】後藤 英樹
(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)】
5K033BA06
5K033DA05
5K033DB18
(57)【要約】
【課題】車載ネットワークの設定変更を行う構成において、車載ネットワークの設計パターンの増大を抑制する。
【解決手段】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、前記車載ネットワークは、第1のネットワークおよび第2のネットワークを含み、前記第1のネットワークにおける前記機能部と前記第2のネットワークにおける前記機能部との間で送受信されるフレーム、および前記第2のネットワークにおける複数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処理を行う中継部と、前記車載ネットワークにおいて通信を行うための設定処理に関する情報の、前記第1のネットワークにおける前記機能部との通信相手として動作することにより、前記第2のネットワークにおける複数の前記機能部を代理する代理処理部とを備える。
【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、
前記車載ネットワークは、第1のネットワークおよび第2のネットワークを含み、
前記第1のネットワークにおける前記機能部と前記第2のネットワークにおける前記機能部との間で送受信されるフレーム、および前記第2のネットワークにおける複数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処理を行う中継部と、
前記車載ネットワークにおいて通信を行うための設定処理に関する情報の、前記第1のネットワークにおける前記機能部との通信相手として動作することにより、前記第2のネットワークにおける複数の前記機能部を代理する代理処理部とを備える、中継装置。
【請求項2】
前記代理処理部は、前記第2のネットワークにおける前記各機能部の機能部情報を取得し、取得した前記各機能部情報に基づいて、1つの機能部の機能部情報である集約情報を生成し、前記中継装置の機能部情報として前記第1のネットワークへ送信する、請求項1に記載の中継装置。
【請求項3】
前記代理処理部は、取得した前記各機能部情報のうち、前記第1のネットワークにおける前記機能部と通信する、前記第2のネットワークにおける前記機能部の前記機能部情報を選択し、選択した前記機能部情報を含む前記集約情報を生成する、請求項2に記載の中継装置。
【請求項4】
前記中継装置は、さらに、
前記第2のネットワークにおける前記機能部と、前記第1のネットワークにおける前記機能部との通信の有無との対応関係を示す情報を記憶する記憶部を備える、請求項3に記載の中継装置。
【請求項5】
前記代理処理部は、前記第1のネットワークにおける前記機能部から受信した設定情報に基づいて、前記第2のネットワークにおける前記設定処理の対象となる前記機能部ごとの設定情報を生成し、生成した前記設定情報に対応する前記機能部へ送信する、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の中継装置。
【請求項6】
前記代理処理部は、前記第1のネットワークにおける前記機能部から受信した前記設定情報に基づいて、前記設定処理の対象となる前記機能部である前記中継装置の設定情報を生成し、
前記中継装置は、さらに、
前記代理処理部により生成された前記中継装置の前記設定情報に基づいて、前記中継装置の前記設定処理を行う設定部を備える、請求項5に記載の中継装置。
【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における通信制御方法であって、
前記車載ネットワークは、第1のネットワークおよび第2のネットワークを含み、
前記第1のネットワークにおける前記機能部と前記第2のネットワークにおける前記機能部との間で送受信されるフレーム、および前記第2のネットワークにおける複数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処理を行うステップと、
前記車載ネットワークにおいて通信を行うための設定処理に関する情報の、前記第1のネットワークにおける前記機能部との通信相手として動作することにより、前記第2のネットワークにおける複数の前記機能部を代理するステップとを含む、通信制御方法。
【請求項8】
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通信制御プログラムであって、
前記車載ネットワークは、第1のネットワークおよび第2のネットワークを含み、
コンピュータを、
前記第1のネットワークにおける前記機能部と前記第2のネットワークにおける前記機能部との間で送受信されるフレーム、および前記第2のネットワークにおける複数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処理を行う中継部と、
前記車載ネットワークにおいて通信を行うための設定処理に関する情報の、前記第1のネットワークにおける前記機能部との通信相手として動作することにより、前記第2のネットワークにおける複数の前記機能部を代理する代理処理部、
として機能させるための、通信制御プログラム。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、中継装置、通信制御方法および通信制御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
【特許文献2】特開2016-163244号公報
【特許文献3】国際公開第2020/179123号
【特許文献4】国際公開第2020/27182号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
たとえば車載ネットワークにおける中継装置等の設定変更を動的に行う構成において、設定内容は、予め設計されている必要がある。車載ネットワークにおけるアプリケーションの構成または機器の構成にバリエーションを持たせようとすると、車載ネットワークの規模が大きくなるに伴い設計パターンの数が膨大になる。
【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、車載ネットワークの設定変更を行う構成において、車載ネットワークの設計パターンの増大を抑制することが可能な中継装置、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。
【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、前記車載ネットワークは、第1のネットワークおよび第2のネットワークを含み、前記第1のネットワークにおける前記機能部と前記第2のネットワークにおける前記機能部との間で送受信されるフレーム、および前記第2のネットワークにおける複数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処理を行う中継部と、前記車載ネットワークにおいて通信を行うための設定処理に関する情報の、前記第1のネットワークにおける前記機能部との通信相手として動作することにより、前記第2のネットワークにおける複数の前記機能部を代理する代理処理部とを備える。
【0007】
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。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、車載ネットワークの設定変更を行う構成において、車載ネットワークの設計パターンの増大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
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において行われる通信の一例を示す図である。
図4図4は、本開示の実施の形態に係る車載通信システムにおいてネットワーク設定変更を行う中継装置が保持する情報の一例を示す図である。
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機能部情報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機能部情報の他の例を示す図である。
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、代理処理部を備える中継装置が保持する情報の一例を示す図である。
図8図8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代理処理部が送信する機能部情報の一例を示す図である。
図9図9は、本開示の実施の形態に係る車載通信システムにおいてネットワーク設定変更に用いられる情報の一例を示す図である。
図10図10は、本開示の実施の形態に係る中継装置における代理処理部が設定情報の読み替え処理に用いる情報の一例を示す図である。
図11図11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ネットワーク設定変更のシーケンスの一例を示す図である。
図12図12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ネットワーク設定変更のシーケンスの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
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、前記車載ネットワークは、第1のネットワークおよび第2のネットワークを含み、前記第1のネットワークにおける前記機能部と前記第2のネットワークにおける前記機能部との間で送受信されるフレーム、および前記第2のネットワークにおける複数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処理を行う中継部と、前記車載ネットワークにおいて通信を行うための設定処理に関する情報の、前記第1のネットワークにおける前記機能部との通信相手として動作することにより、前記第2のネットワークにおける複数の前記機能部を代理する代理処理部とを備える。
【0011】
このような構成により、車載ネットワークを分割して管理することができるため、車載ネットワークにおける中継装置等の設定変更を動的に行う構成において、車載ネットワークにおけるアプリケーションの構成または機器の構成のバリエーションの増加に伴う設計パターンの増加を抑制することができる。したがって、車載ネットワークの設定変更を行う構成において、車載ネットワークの設計パターンの増大を抑制することができる。
【0012】
(2)上記(1)において、前記代理処理部は、前記第2のネットワークにおける前記各機能部の機能部情報を取得し、取得した前記各機能部情報に基づいて、1つの機能部の機能部情報である集約情報を生成し、前記中継装置の機能部情報として前記第1のネットワークへ送信してもよい。
【0013】
このような構成により、中継装置が、第2のネットワークにおける各機能部の機能部情報を集約し、第1のネットワーク側から見て1つの機能部のように振る舞うことができるため、中継装置を用いた車載ネットワークの分割を容易に実現することができる。
【0014】
(3)上記(2)において、前記代理処理部は、取得した前記各機能部情報のうち、前記第1のネットワークにおける前記機能部と通信する、前記第2のネットワークにおける前記機能部の前記機能部情報を選択し、選択した前記機能部情報を含む前記集約情報を生成してもよい。
【0015】
このような構成により、第2のネットワークにおける各機能部の機能部情報のうち、第1のネットワーク側での設定情報の生成に必要な情報を選択的に第1のネットワーク側へ与えることができるため、第1のネットワーク側における処理を簡単化することができる。
【0016】
(4)上記(3)において、前記中継装置は、さらに、前記第2のネットワークにおける前記機能部と、前記第1のネットワークにおける前記機能部との通信の有無との対応関係を示す情報を記憶する記憶部を備えてもよい。
【0017】
このような構成により、予め登録された情報を用いて機能部情報を簡単に選別することができる。
【0018】
(5)上記(1)から(4)のいずれかにおいて、前記代理処理部は、前記第1のネットワークにおける前記機能部から受信した設定情報に基づいて、前記第2のネットワークにおける前記設定処理の対象となる前記機能部ごとの設定情報を生成し、生成した前記設定情報に対応する前記機能部へ送信してもよい。
【0019】
このような構成により、第1のネットワーク側から与えられた1つの機能部の設定情報を展開し、第2のネットワークにおける各機能部の設定を行うことができるため、中継装置は、第1のネットワーク側から見て1つの機能部のように振る舞うことができる。これにより、中継装置を用いた車載ネットワークの分割を容易に実現することができる。
【0020】
(6)上記(5)において、前記代理処理部は、前記第1のネットワークにおける前記機能部から受信した前記設定情報に基づいて、前記設定処理の対象となる前記機能部である前記中継装置の設定情報を生成してもよく、前記中継装置は、さらに、前記代理処理部により生成された前記中継装置の前記設定情報に基づいて、前記中継装置の前記設定処理を行う設定部を備えてもよい。
【0021】
このような構成により、自己の中継装置の設定を含む第2のネットワークにおける各機能部の設定を行うことができるため、車載ネットワークにおけるより多様な設計パターンに対応することが可能となる。
【0022】
(7)本開示の実施の形態に係る通信制御方法は、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における通信制御方法であって、前記車載ネットワークは、第1のネットワークおよび第2のネットワークを含み、前記第1のネットワークにおける前記機能部と前記第2のネットワークにおける前記機能部との間で送受信されるフレーム、および前記第2のネットワークにおける複数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処理を行うステップと、前記車載ネットワークにおいて通信を行うための設定処理に関する情報の、前記第1のネットワークにおける前記機能部との通信相手として動作することにより、前記第2のネットワークにおける複数の前記機能部を代理するステップとを含む。
【0023】
このような構成により、車載ネットワークを分割して管理することができるため、車載ネットワークにおける中継装置等の設定変更を動的に行う構成において、車載ネットワークにおけるアプリケーションの構成または機器の構成のバリエーションの増加に伴う設計パターンの増加を抑制することができる。したがって、車載ネットワークの設定変更を行う構成において、車載ネットワークの設計パターンの増大を抑制することができる。
【0024】
(8)本開示の実施の形態に係る通信制御プログラムは、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通信制御プログラムであって、前記車載ネットワークは、第1のネットワークおよび第2のネットワークを含み、コンピュータを、前記第1のネットワークにおける前記機能部と前記第2のネットワークにおける前記機能部との間で送受信されるフレーム、および前記第2のネットワークにおける複数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処理を行う中継部と、前記車載ネットワークにおいて通信を行うための設定処理に関する情報の、前記第1のネットワークにおける前記機能部との通信相手として動作することにより、前記第2のネットワークにおける複数の前記機能部を代理する代理処理部、として機能させるためのプログラムである。
【0025】
このような構成により、車載ネットワークを分割して管理することができるため、車載ネットワークにおける中継装置等の設定変更を動的に行う構成において、車載ネットワークにおけるアプリケーションの構成または機器の構成のバリエーションの増加に伴う設計パターンの増加を抑制することができる。したがって、車載ネットワークの設定変更を行う構成において、車載ネットワークの設計パターンの増大を抑制することができる。
【0026】
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。
【0027】
[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、複数の車載ECU(Electronic Control Unit)202と、複数の中継装置101とを備える。
【0028】
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,202C,202D,202E,202F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、機能部の一例である。
【0029】
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。より詳細には、車載ネットワーク401は、ネットワークN1,N2を含む。車載ECU202A,202B,202Cおよび中継装置101Aは、ネットワークN1を構成する。車載ECU202D,202E,202Fおよび中継装置101Bは、ネットワークN2を構成する。
【0030】
車載ECU202A,B,C,D,E,Fは、それぞれアプリケーションA,B,C,D,E,Fを含む。中継装置101AはアプリケーションXを含み、中継装置101BはアプリケーションYを含む。
【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。なお、通信ポート51は、物理的な通信ポートに限らず、たとえばVLAN(Virtual Local Area Network)により規定される論理的な通信ポートであってもよい。
【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)(登録商標)、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101Aは、後述するように、所定のイベントが発生した場合、車載ネットワーク401の設定変更(以下、ネットワーク設定変更とも称する。)を行う。以下、ネットワーク設定変更の反映後の車載ネットワーク401を、新規ネットワークとも称する。
【0039】
中継装置101Aは、車載ネットワークにおける複数の機能部の、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能部情報をそれぞれ取得する。
【0040】
より詳細には、中継装置101Aは、ネットワーク設定変更のトリガとなる所定のイベントが発生すると、各機能部たとえば各車載ECU202の機能部情報を取得する。なお、中継装置101Aは、各車載ECU202の機能部情報に加えて、またはその代わりに、中継装置101Aおよび中継装置101Bの少なくともいずれか一方の機能部情報を取得する構成であってもよい。
【0041】
中継装置101Bは、ネットワークN2における各車載ECU202の代理として動作する。このため、中継装置101Aは、ネットワークN2の存在を認識せず、中継装置101Bを1つの機能部として認識し、各種処理を行う。
【0042】
上記イベントは、たとえば、ナビゲーション装置である車載ECU202に対してユーザが所定の操作を行った場合である。なお、上記イベントは、車載ネットワーク401に新たに機能部が追加された場合、具体的には、車載ネットワーク401に車載ECU202が追加された場合、または車載ネットワーク401における既存の車載ECU202にアプリケーションが新たにインストールされた場合であってもよい。このように、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。
【0043】
たとえば、中継装置101Aは、機能部情報として、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。
【0044】
中継装置101A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。
【0045】
中継装置101A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および中継装置101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。
【0046】
中継装置101A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および中継装置101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。
【0047】
たとえば、中継装置101Aは、上述のような機能部情報の種類のうち、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能部情報を特定する。
【0048】
中継装置101Aは、特定した種類の機能部情報を送信すべき旨を示す情報要求通知を、たとえば、ネットワークN1における各機能部、および中継装置101Bへ送信する。
【0049】
ネットワークN1における各機能部は、中継装置101Aから受信した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能部情報を中継装置101Aへ送信する。
【0050】
また、中継装置101Bは、中継装置101Aから受信した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機能部情報を中継装置101Aへ送信する。
【0051】
また、たとえば、中継装置101Aは、中継装置101Aにおける記憶部を参照し、特定した種類の中継装置101Aの機能部情報を当該記憶部から取得する。
【0052】
[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。
【0053】
図2を参照して、中継装置101Bは、中継部1と、代理処理部2と、機能部情報管理部3と、設定部4と、記憶部5とを備える。中継部1、代理処理部2、機能部情報管理部3および設定部4の一部または全部は、たとえば、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。記憶部5は、たとえば上記処理回路に含まれる不揮発性メモリである。
【0054】
中継部1は、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。すなわち、中継部1は、ネットワークN1における機能部とネットワークN2における機能部との間で送受信されるフレーム、およびネットワークN2における複数の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。具体的には、中継部1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。
【0055】
代理処理部2は、車載ネットワーク401において通信を行うための設定処理に関する情報の、ネットワークN1における機能部との通信相手として動作することにより、ネットワークN2における複数の機能部を代理する。
【0056】
代理処理部2は、ネットワークN2における各機能部の機能部情報を取得する。たとえば、代理処理部2は、ネットワークN2における複数の機能部の、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能部情報をそれぞれ取得する。
【0057】
より詳細には、代理処理部2は、中継装置101Bに対する情報要求通知を中継装置101Aから受信して、ネットワークN2における各機能部たとえば各車載ECU202に対する情報要求通知を生成し、中継部1経由で当該各車載ECU202へ送信する。当該情報要求通知は、中継装置101Aが特定した種類の機能部情報を送信すべき旨を示す。
【0058】
各車載ECU202は、中継装置101Bから受信した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能部情報を中継装置101Bへ送信する。
【0059】
なお、代理処理部2は、各車載ECU202の機能部情報に加えて、または各車載ECU202の機能部情報の代わりに、機能部の一例である中継装置101Bの機能部情報を取得する構成であってもよい。この場合、代理処理部2は、情報要求通知を機能部情報管理部3へ出力する。
【0060】
機能部情報管理部3は、代理処理部2から情報要求通知を受けて、記憶部5を参照し、情報要求通知において指定されている種類の中継装置101Bの機能部情報を記憶部5から取得し、代理処理部2へ出力する。
【0061】
代理処理部2は、中継装置101Aから受信した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機能部情報を中継装置101Aへ送信する。
【0062】
より詳細には、代理処理部2は、取得した各機能部情報に基づいて、1つの機能部の機能部情報である集約情報を生成し、中継装置101Bの機能部情報としてネットワークN1へ送信する。具体的には、たとえば、代理処理部2は、ネットワークN2における機能部からの通信要求に相当する機能部情報を集約し、集約した情報をネットワークN1側へ通知する。
【0063】
中継装置101Aは、取得した各機能部情報に基づいて、新規ネットワークにおける各機能部の設定情報を生成する。
【0064】
より詳細には、中継装置101Aは、新規ネットワークにおいて通信を行うための設定変更の対象となる対象機能部を決定する。この例では、対象機能部は、中継装置101および車載ECU202の少なくともいずれか一方である。そして、中継装置101Aは、生成した設定情報を対象機能部へ送信する。中継装置101Aは、自己が対象機能部である場合、生成した設定情報に従って自己の各種設定変更を行う。
【0065】
たとえば、中継装置101Aは、取得した各機能部情報に基づいて、中継装置101におけるフィルタリング、通信帯域幅、フレームの優先度、およびVLAN設定、ならびに、車載ECU202におけるVLAN設定およびフレームのデータサイズ等、新規ネットワークにおいて各車載ECU202および中継装置101A,101Bが通信を行うための対象機能部の設定内容を含む設定情報を生成する。すなわち、設定情報は、中継装置101におけるフィルタリング、通信帯域幅、フレームの優先度、およびVLAN設定、ならびに、機能部である車載ECU202におけるVLAN設定およびフレームのデータサイズのうち、少なくともいずれか1つを含む。
【0066】
代理処理部2は、ネットワークN1における機能部から受信した設定情報に基づいて、ネットワークN2における設定処理の対象となる機能部ごとの設定情報を生成し、生成した設定情報に対応する機能部へ送信する。
【0067】
すなわち、代理処理部2は、ネットワークN1側から設定変更要求を受け付け、当該設定変更要求を、ネットワークN2における機能部に対する設定変更要求に読み替え、当該機能部に設定変更要求を行う。
【0068】
代理処理部2は、中継装置101Aから受信した設定情報が車載ECU202の設定内容を含む場合、当該設定内容を示す設定情報を含むフレームを、対応する対象機能部である車載ECU202へ送信する。
【0069】
車載ECU202は、中継装置101Aまたは中継装置101Bから設定情報を受信して、当該設定情報に従って各種設定変更を行う。車載ECU202は、設定変更が完了すると、完了応答を中継装置101Aまたは中継装置101Bへ送信する。
【0070】
また、たとえば、代理処理部2は、中継装置101Aから受信した設定情報が中継装置101Bの設定内容を含む場合、すなわち中継装置101Bが対象機能部である場合、ネットワークN1における機能部から受信した設定情報に基づいて、中継装置101Bの設定情報を生成する。代理処理部2は、生成した中継装置101Bの設定情報を設定部4へ出力する。
【0071】
設定部4は、代理処理部2により生成された中継装置101Bの設定情報に基づいて、中継装置101Bの設定処理を行う。すなわち、設定部4は、代理処理部2から受けた設定情報に従って中継装置101Bの各種設定変更を行う。設定部4は、設定変更が完了すると、完了応答を代理処理部2へ出力する。
【0072】
新規ネットワークにおける各車載ECU202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。
【0073】
図3は、本開示の実施の形態に係る車載通信システムにおいて行われる通信の一例を示す図である。
【0074】
図3を参照して、車載通信システム301では、アプリケーションA,B,Cが情報の送信側として機能し、アプリケーションXが情報の受信側として機能し、送信周期は100ミリ秒であり、通信の優先度は、それぞれ「高」「高」「低」である。アプリケーションYが情報の送信側として機能し、アプリケーションBが情報の受信側として機能し、送信周期は100ミリ秒であり、通信の優先度は「低」である。アプリケーションDが情報の送信側として機能し、アプリケーションYが情報の受信側として機能し、送信周期は1000ミリ秒であり、通信の優先度は「低」である。アプリケーションEが情報の送信側として機能し、アプリケーションX,D,Fが情報の受信側として機能し、送信周期は1000ミリ秒であり、通信の優先度は、それぞれ「高」「高」「低」である。アプリケーションFが情報の送信側として機能し、アプリケーションYが情報の受信側として機能し、送信周期は1000ミリ秒であり、通信の優先度は「低」である。
【0075】
たとえば、行番号1から9の通信は、独立して行われる。このように、車載ネットワークにおいて送信側機能および受信側機能の組が存在する場合、通信要求に相当する機能部情報が各機能部から送信される。
【0076】
図4は、本開示の実施の形態に係る車載通信システムにおいてネットワーク設定変更を行う中継装置が保持する情報の一例を示す図である。
【0077】
図4を参照して、中継装置101Aは、車載ネットワークにおいてアクティブになっている通信の内容を示す通信管理テーブルT1を保持している。
【0078】
通信管理テーブルT1では、図3に示す行番号1,2,3,4,6の通信が登録されている。その他、アプリケーションXが情報の送信側として機能し、図示しないアプリケーションZが情報の受信側として機能し、送信周期は100ミリ秒であり、通信の優先度は「高」である通信も登録されている。また、アプリケーションZが情報の送信側として機能し、アプリケーションAが情報の受信側として機能し、送信周期は1000ミリ秒であり、通信の優先度は「低」である通信も登録されている。
【0079】
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機能部情報の一例を示す図である。図5は、ネットワークN1における各機能部からの機能部情報を示している。
【0080】
具体的には、図5を参照して、中継装置101Aは、送信元が中継装置101Aであり、機器上で動作するアプリケーションがアプリケーションXである機能部情報を自己の記憶部から取得する。また、中継装置101Aは、送信元が車載ECU202A,202B,202Cであり、それぞれ、機器上で動作するアプリケーションがアプリケーションA,B,Cである機能部情報を取得する。
【0081】
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機能部情報の他の例を示す図である。図6は、ネットワークN2における各機能部からの機能部情報を示している。
【0082】
具体的には、図6を参照して、中継装置101Bにおける代理処理部2は、送信元が中継装置101Bであり、機器上で動作するアプリケーションがアプリケーションYである機能部情報を機能部情報管理部3から取得する。また、代理処理部2は、送信元が車載ECU202D,202E,202Fであり、それぞれ、機能部上で動作するアプリケーションがアプリケーションD,E,Fである機能部情報を取得する。
【0083】
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、代理処理部を備える中継装置が保持する情報の一例を示す図である。
【0084】
図7を参照して、記憶部5は、ネットワークN2における機能部と、当該機能部とネットワークN1における機能部との通信の有無との対応関係を示す情報を記憶する。
【0085】
具体的には、通信有無テーブルT2において、ネットワークN2において搭載されるアプリケーションのうち、アプリケーションY,E,Gは、ネットワークN2外ここではネットワークN1との通信を行うアプリケーションであり、また、アプリケーションD,F,Hは、ネットワークN2外との通信を行わないアプリケーションである。アプリケーションG,Hは、図1に示す車載通信システム301の例では未実装であり、通信有無テーブルT2に予め登録されているアプリケーションである。
【0086】
図8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代理処理部が送信する機能部情報の一例を示す図である。
【0087】
図8を参照して、代理処理部2は、取得した各機能部情報のうち、ネットワークN1における機能部と通信する、ネットワークN2における機能部の機能部情報を選択し、選択した機能部情報を含む集約情報を生成する。
【0088】
より詳細には、代理処理部2は、図6に示す各機能部情報を受信した場合、図7に示す通信有無テーブルT2を参照することにより、当該各機能部情報が示すアプリケーションY,D,E,Fのうち、ネットワークN1との通信を行うアプリケーションY,Eを選択し、アプリケーションY,Eに関する集約情報を生成し、中継装置101Bの機能部情報として中継装置101Aへ送信する。
【0089】
図9は、本開示の実施の形態に係る車載通信システムにおいてネットワーク設定変更に用いられる情報の一例を示す図である。
【0090】
図9を参照して、中継装置101Aは、ネットワークN1における各機能部から取得したアプリケーションA,B,C,Xに関する機能部情報、および中継装置101Bから取得したアプリケーションY,Eに関する機能部情報に基づいて、新規ネットワークにおける各機能部の設定情報を生成する。
【0091】
より詳細には、中継装置101Aは、通信管理テーブルT1を参照することにより、アプリケーションY,Eの通信相手がそれぞれアプリケーションB,Xであることを確認する。そして、中継装置101Aは、アプリケーションY,EとアプリケーションB,Xとがそれぞれ通信を行うための各機能部の設定内容を含む設定情報を生成し、車載ECU202Bおよび中継装置101Bへ送信し、また、中継装置101Aの設定変更を行う。
【0092】
図10は、本開示の実施の形態に係る中継装置における代理処理部が設定情報の読み替え処理に用いる情報の一例を示す図である。
【0093】
図10を参照して、代理処理部2は、中継装置101Aから受信した中継装置101Bの設定情報を、ネットワークN2上の設定内容へ変換する読み替え処理を行う。
【0094】
具体的には、代理処理部2は、中継装置101Aから受信したアプリケーションY,Eに関する設定内容を含む設定情報、およびネットワークN2における各機能部から取得した機能部情報に基づいて、たとえば図10に示すような、それぞれアプリケーションY,Eの通信相手であるネットワークN1におけるアプリケーションB,X、およびネットワークN2におけるアプリケーションD,E,F,Yの搭載される車載ECU202または中継装置101Bを確認する。そして、代理処理部2は、中継装置101Aから受信した設定情報から抽出した、アプリケーションEに関する設定情報を含むフレームを車載ECU202Eへ送信し、アプリケーションYに関する設定情報を設定部4へ出力する。
【0095】
[動作の流れ]
【0096】
図11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ネットワーク設定変更のシーケンスの一例を示す図である。
【0097】
図11を参照して、まず、中継装置101Aは、ネットワーク設定変更のトリガとなる所定のイベントが発生すると、ネットワーク設定変更を開始する(ステップS1)。
【0098】
次に、中継装置101Aは、情報要求通知を、ネットワークN1における各機能部へ送信する。当該機能部は、車載ECU202であってもよいし、中継装置101Aであってもよい(ステップS2)。
【0099】
次に、ネットワークN1における各機能部は、情報要求通知を受信して、機能部情報を中継装置101Aへ送信する。なお、中継装置101Aは、自己の機能部情報を図示しない記憶部から取得してもよい(ステップS3)。
【0100】
また、中継装置101Aは、情報要求通知を中継装置101Bへ送信する。この情報要求通知は、中継装置101Bに対する通知である(ステップS4)。
【0101】
次に、中継装置101Bにおける代理処理部2は、情報要求通知を受信して、ネットワークN2における各機能部へ情報要求通知を送信する。当該機能部は、車載ECU202であってもよいし、中継装置101Bであってもよい(ステップS5)。
【0102】
次に、ネットワークN2における各機能部は、情報要求通知を受信して、機能部情報を中継装置101Bへ送信する。なお、中継装置101Bは、自己の機能部情報を機能部情報管理部3から取得してもよい(ステップS6)。
【0103】
次に、中継装置101Bは、各機能部から受信した機能部情報に基づいて、たとえば、各機能部情報の選別および集約を行うことにより集約情報を生成し(ステップS7)、生成した集約情報を、中継装置101Bの機能部情報として中継装置101Aへ送信する(ステップS8)。
【0104】
次に、中継装置101Aは、たとえば、ネットワークN1における各機能部から受信した機能部情報、および中継装置101Bの機能部情報に基づいて、対象機能部を決定し、新規ネットワークにおける各機能部の設定情報を生成する(ステップS9)。
【0105】
図12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ネットワーク設定変更のシーケンスの一例を示す図である。図12は、図11の続きである。
【0106】
図12を参照して、次に、中継装置101Aは、機能部ごとの設定情報を、ネットワークN1における各機能部へ送信する。当該機能部は、車載ECU202であってもよいし、中継装置101Aであってもよい(ステップS21)。
【0107】
次に、ネットワークN1における各機能部は、中継装置101Aから受信した設定情報に従って各種設定変更を行い(ステップS22)、設定変更が完了すると、完了応答を中継装置101Aへ送信する(ステップS23)。
【0108】
次に、中継装置101Aは、中継装置101Bの設定情報を中継装置101Bへ送信する(ステップS24)。
【0109】
次に、中継装置101Bは、中継装置101Aから受信した設定情報を、ネットワークN2上の設定内容へ変換する読み替え処理を行い、ネットワークN2における設定処理の対象となる機能部ごとの設定情報を生成する(ステップS25)。
【0110】
次に、中継装置101Bは、生成した設定情報を、ネットワークN2における対応の機能部へ送信する。当該機能部は、車載ECU202であってもよいし、中継装置101Bであってもよい(ステップS26)。
【0111】
次に、ネットワークN2における各機能部は、中継装置101Bから受信した設定情報に従って各種設定変更を行い(ステップS27)、設定変更が完了すると、完了応答を中継装置101Bへ送信する(ステップS28)。
【0112】
次に、中継装置101Bは、ネットワークN2におけるすべての対象機能部から完了応答を受信すると、中継装置101Bとしての完了応答を中継装置101Aへ送信する(ステップS29)。そして、中継装置101A,101Bおよび各機能部は、変更後の設定内容に従って互いに通信を行う。
【0113】
なお、代理処理部2は、取得した各機能部情報のうち、ネットワークN1における機能部と通信する、ネットワークN2における機能部の機能部情報を選択し、選択した機能部情報を含む集約情報を生成する構成であるとしたが、これに限定するものではない。代理処理部2は、このような選択を行わずに、取得した各機能部情報を含む集約情報を生成する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から受信した機能部情報に含まれる情報の一部を選別して設定情報を生成する。
【0114】
また、記憶部5は、図7に示す通信有無テーブルT2を記憶しない構成であってもよい。この場合、たとえば、代理処理部2は、各機能部から受信した機能部情報またはフレームに含まれる通信先のアプリケーション等の情報を用いて、ネットワークN2における機能部と第1のネットワークにおける機能部との通信の有無を判断する。
【0115】
また、本開示の実施の形態に係る中継装置101Aは、機能部情報の収集および新規ネットワークにおける各機能部の設定情報の生成を行う機能を有する構成であるとしたが、これに限定するものではない。当該機能の一部または全部が、ネットワークN1における中継装置101A以外の装置に含まれてもよい。
【0116】
また、本開示の実施の形態に係る車載通信システム301は、車載ネットワーク401を2つに分割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、中継装置101Bを複数備え、車載ネットワーク401を3つ以上に分割する構成であってもよい。車載通信システム301は、たとえば、中継装置101Bの数に1を加えた数に車載ネットワーク401を分割することができる。
【0117】
ところで、たとえば車載ネットワークにおける中継装置等の設定変更を動的に行う構成において、設定内容は、予め設計されている必要がある。車載ネットワークにおけるアプリケーションの構成または機器の構成にバリエーションを持たせようとすると、車載ネットワークの規模が大きくなるに伴い設計パターンの数が膨大になる。
【0118】
たとえば、接続先のネットワークが同一であり、同じ車載ECUを当該ネットワークに接続する場合であっても、接続先の相違によって別のネットワーク設計が必要になる場合がある。また、中継装置の数が増加すると、各車載ECU間の情報の伝送遅延が大きくなり、優先制御および遅延制御等の設定内容が複雑になり、設計パターンが増大する。
【0119】
これに対して、車載通信システム301では、たとえば、中継装置101Bは、自己の特定の通信ポート51が接続されるネットワークN1において、ネットワークN2における機能部からネットワークN1への機能部への通信要求を束ねて1つの機能部のように振る舞う。また、たとえば、中継装置101Bは、当該通信ポート51以外の1つ以上の通信ポート51で各機能部を接続するネットワークN2において、機能部情報の収集および設定内容の通知による動的なネットワーク設定変更を行うSDN(Software Defined Network)コントローラとして振る舞う。
【0120】
このような構成により、車載ネットワークを分割して管理することができる。すなわち、車載ネットワークにおける特定の中継装置に、当該中継装置より先のネットワークを、当該中継装置を含む1つの機能部に見せるような機能と、当該先のネットワークを管理する機能を持たせる。これにより、車載通信システムにおいて、車載ネットワークを複数のネットワークに分割して管理することができる。概略的には、たとえば、2の10乗通りあった設計パターンが、車載ネットワークを2つに分割することで、2の5乗通りの2倍に抑えることが可能となる。図1に示す例では、中継装置101Aに2の5乗通りの設計パターンを登録し、中継装置101Bに2の5乗通りの設計パターンを登録すれば足りることになる。
【0121】
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。
【0122】
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。
【0123】
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、
前記車載ネットワークは、第1のネットワークおよび第2のネットワークを含み、
前記第1のネットワークにおける前記機能部と前記第2のネットワークにおける前記機能部との間で送受信されるフレーム、および前記第2のネットワークにおける複数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処理を行う中継部と、
前記車載ネットワークにおいて通信を行うための設定処理に関する情報の、前記第1のネットワークにおける前記機能部との通信相手として動作することにより、前記第2のネットワークにおける複数の前記機能部を代理する代理処理部とを備え、
前記代理処理部は、前記第2のネットワークにおける前記各機能部の機能部情報を取得し、取得した前記各機能部情報に基づいて、1つの機能部の機能部情報である集約情報を生成し、前記中継装置の機能部情報として前記第1のネットワークへ送信し、
前記代理処理部は、前記第1のネットワークにおける前記機能部から受信した設定情報に基づいて、前記第2のネットワークにおける前記設定処理の対象となる前記機能部ごとの設定情報を生成し、生成した前記設定情報に対応する前記機能部へ送信し、
前記設定情報は、前記機能部である前記中継装置におけるフィルタリング、通信帯域幅、フレームの優先度、およびVLAN設定、ならびに、前記機能部である車載ECUにおけるVLAN設定およびフレームのデータサイズのうち、少なくともいずれか1つを含む、中継装置。
【0124】
[付記2]
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、
前記車載ネットワークは、第1のネットワークおよび第2のネットワークを含み、
前記処理回路は、
前記第1のネットワークにおける前記機能部と前記第2のネットワークにおける前記機能部との間で送受信されるフレーム、および前記第2のネットワークにおける複数の前記機能部間で送受信されるフレームを中継し、
前記車載ネットワークにおいて通信を行うための設定処理に関する情報の、前記第1のネットワークにおける前記機能部との通信相手として動作することにより、前記第2のネットワークにおける複数の前記機能部を代理する、中継装置。
【符号の説明】
【0125】
1 中継部
2 代理処理部
3 機能部情報管理部
4 設定部
5 記憶部
51 通信ポート
101,101A,101B 中継装置
202,202A,202B,202C,202D,202E,202F 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
図8
図9
図10
図11
図12