(57)【要約】【課題】通信ケーブルに断線が生じそうか否かを判定できる中継装置を提供する。【解決手段】中継装置は、通信ケーブル３に収容されている１本の信号線が全二重通信に供される通信方式が採用されている車載通信システムにおいて、通信ケーブル３間でのデータの中継を行う。中継装置において通信ケーブル３と接続される通信部１２は、１本の信号線で全二重通信を実施するための構成として、受信信号から送信信号成分を除去するエコーキャンセラ１２５を備える。エコーキャンセラ１２５が逐次算出するフィルタ係数は、通信ケーブル３に瞬断が生じた場合には一定の値に保持される。診断部１２８は、フィルタ係数の時間変化の有無に基づいて瞬断の発生頻度を検出し、瞬断の発生頻度から通信ケーブル３が断線しそうであるか否かを判定する。【選択図】図４
2018142862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本の信号線が全二重通信に供される通信方式が採用されている車載通信システムで用いられて、前記信号線を少なくとも１本収容している通信ケーブル間でのデータの中継を行う中継装置において、
複数の前記通信ケーブルと接続されるための複数の通信部（１２）と、
複数の前記通信部と相互接続可能に接続されてあって、複数の前記通信部間でのデータの中継処理を実施する主制御部（１０）と、を備え、
複数の前記通信部のそれぞれは、
当該通信部に接続されている前記通信ケーブルである接続ケーブルが備える前記信号線へのアナログ信号の入出力を行う入出力部（１２１）と、
前記入出力部から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するアナログデジタル変換部（１２４）と、
他の前記通信部に入力された信号に基づいて、前記信号線に出力するためのデジタル信号を生成する生成器（１２２）と、
前記生成器から出力されるデジタル信号と、前記アナログデジタル変換部から出力されるデジタル信号とに基づいて適応フィルタで使用されるフィルタ係数を逐次算出し、当該フィルタ係数を用いて、前記アナログデジタル変換部の出力信号から前記生成器の出力信号に由来する成分を除去する処理を実施するエコーキャンセラ（１２５）と、を備え、
前記通信部又は前記主制御部は、前記エコーキャンセラが決定する前記フィルタ係数の時間変化に基づいて、当該エコーキャンセラを備える前記通信部と接続している前記信号線に断線が生じそうであるか否かを判定する予兆判定部（１２８）を備えることを特徴とする中継装置。
【請求項２】
１本の信号線が全二重通信に供される通信方式が採用されている車載通信システムで用いられて、前記信号線を少なくとも１本収容している通信ケーブル間でのデータの中継を行う中継装置において、
複数の前記通信ケーブルと接続されるための複数の通信部（１２）と、
複数の前記通信部と相互接続可能に接続されてあって、複数の前記通信部間でのデータの中継処理を実施する主制御部（１０）と、を備え、
複数の前記通信部のそれぞれは、
当該通信部に接続されている前記信号線である接続ケーブルが備える前記信号線へのアナログ信号の入出力を行う入出力部（１２１）と、
データ通信に用いられる周波数よりも十分に低い周波数の信号である低周波信号を前記信号線に出力する低周波信号送信部（１２９）と、
前記信号線の反対側の端部で接続している他の装置が前記信号線に出力している前記低周波信号を受信する低周波信号受信部（１３０）と、を備え、
前記通信部又は前記主制御部は、前記低周波信号受信部による前記低周波信号の受信状況に基づいて、前記低周波信号受信部が接続している前記信号線の瞬断を検出するとともに、前記瞬断の発生頻度に基づいて前記信号線を収容している前記通信ケーブルに断線が生じそうであるか否かを判定する予兆判定部（１２８）を備えることを特徴とする中継装置。
【請求項３】
１本の信号線が全二重通信に供される通信方式が採用されている車載通信システムで用いられて、前記信号線を少なくとも１本収容している通信ケーブル間でのデータの中継を行う中継装置において、
複数の前記通信ケーブルと接続されるための複数の通信部（１２）と、
複数の前記通信部と相互接続可能に接続されてあって、複数の前記通信部間でのデータの中継処理を実施する主制御部（１０）と、を備え、
複数の前記通信部のそれぞれは、
当該通信部に接続されている前記通信ケーブルである接続ケーブルが備える前記信号線に所定の検知用信号を出力することによって、当該信号線の電気的特性を示すＳパラメータを計測するＳパラメータ計測部（１３１）と、
前記通信部又は前記主制御部は、前記Ｓパラメータ計測部が計測した前記Ｓパラメータの時間変化に基づいて、当該Ｓパラメータ計測部を備える前記通信部と接続している前記通信ケーブルに断線が生じそうであるか否かを判定する予兆判定部（１２８）を備えることを特徴とする中継装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項において、
前記主制御部は、
前記予兆判定部の判定結果を保持するケーブル状態管理部（Ｆ１）と、
受信したデータの宛先と、当該データの出力先とする前記通信ケーブルとの対応関係を示すルーティングテーブルを管理するルーティングテーブル管理部（Ｆ２）と、
前記中継装置に接続されている前記通信ケーブルの中に前記予兆判定部によって断線が生じそうであると判定されている準断線ケーブルが存在しており、かつ、前記ルーティングテーブルとして当該準断線ケーブルをデータの出力先とする経路情報が設定されている場合には、前記データの出力先を当該準断線ケーブル以外の前記通信ケーブルを前記通信ケーブルに切り替える経路切替部（Ｆ３）と、を備えることを特徴とする中継装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項において、
前記通信部は、前記予兆判定部によって断線が生じそうであると判定されている前記通信ケーブルに接続している前記通信部を、当該通信ケーブルから切り離す遮断器（１３２）を備えることを特徴とする中継装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信ケーブルが備える信号線の断線を検出する機能を備えた中継装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、２本線構成の通信バスに複数の通信ノードが接続された通信システムにおいて、通信バスを構成する２本の信号線間の平均電圧を監視することで、通信バスの断線を検出する構成が開示されている。具体的には、信号線の平均電圧が所定の閾値以上となった場合に、通信バスに断線が発生したと判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３０６２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、通信ケーブルの断線の予兆を検出する構成については何ら検討されていない。通信の信頼性をより一層高めるためには、通信ケーブルの断線の予兆を検出できることが好ましい。断線の予兆を検出できれば、断線に至る前に通信経路を切り替えるなどの処置を講ずることが可能となるためである。
【０００５】
本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、通信ケーブルに断線が生じそうか否かを判定できる中継装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
その目的を達成するための第１の発明は、１本の信号線が全二重通信に供される通信方式が採用されている車載通信システムで用いられて、信号線を少なくとも１本収容している通信ケーブル間でのデータの中継を行う中継装置において、複数の通信ケーブルと接続されるための複数の通信部（１２）と、複数の通信部と相互接続可能に接続されてあって、複数の通信部間でのデータの中継処理を実施する主制御部（１０）と、を備え、複数の通信部のそれぞれは、当該通信部に接続されている通信ケーブルである接続ケーブルが備える信号線へのアナログ信号の入出力を行う入出力部（１２１）と、入出力部から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するアナログデジタル変換部（以下、ＡＤ変換部と略称する。）（１２４）と、他の通信部に入力された信号に基づいて、信号線に出力するためのデジタル信号を生成する生成器（１２２）と、生成器から出力されるデジタル信号と、ＡＤ変換部から出力されるデジタル信号とに基づいて適応フィルタで使用されるフィルタ係数を逐次算出し、当該フィルタ係数を用いて、ＡＤ変換部の出力信号から生成器の出力信号に由来する成分を除去する処理を実施するエコーキャンセラ（１２５）と、を備え、通信部又は主制御部は、エコーキャンセラが決定するフィルタ係数の時間変化に基づいて、当該エコーキャンセラを備える通信部と接続している信号線に断線が生じそうであるか否かを判定する予兆判定部（１２８）を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記の中継装置は、１本の信号線が全二重通信に供される通信方式が採用されている通信システムで用いられるものであるため、中継装置の受信信号には、相手装置が送信した信号の他に、自分自身が送信した送信信号や、送信信号が伝送過程において反射されて返ってきた反射信号（以降、送信信号成分）が重畳している。なお、ここでの受信信号とは、信号線から入出力部に入力されるアナログ信号であり、送信信号とは、生成器から出力されるデジタル信号に基づいて入出力部が信号線に出力した信号に相当する。
【０００８】
上記のエコーキャンセラは、受信信号に含まれる送信信号成分を除去するための構成であって、エコーキャンセラが算出するフィルタ係数は、受信信号に含まれる送信信号成分に応じて決定される。送信信号成分に含まれる反射信号の大きさや位相等は、信号線の電気的特性によって定まる。また、車体振動などの外乱が定常的に通信ケーブルに作用する車載通信システムでは、信号線の電気的特性は経時変化する。故に、エコーキャンセラが算出するフィルタ係数は動的に変化し、本来は逐次更新されていくパラメータである。
【０００９】
しかしながら、発明者らは車体の振動等によって信号線が断線するケースでのフィルタ係数の挙動を試験した結果、車体の振動等によって信号線が断線する場合には、断線に至る予兆としてフィルタ係数の更新が一時的に停止する事象が発生することを発見した。これは、車体の振動等によって信号線が断線する場合にはその予兆として瞬間的な断線（以降、瞬断）が発生しやすく、仮に瞬断が発生している間は、エコーキャンセラから見た伝送線路が無負荷となって反射係数が一定の値（具体的には１）となるためであると推定される。
【００１０】
つまり、エコーキャンセラが算出するフィルタ係数が動的に変化しているか否かは、信号線が断線しそうであるか否かを判断するための指標として機能しうる。なお、信号線は通信ケーブルの構成要素であるため、信号線が断線しそうであるか否かを判断することは通信ケーブルに断線が生じそうか否かを判定することに相当する。したがって、上記の構成によれば、エコーキャンセラが逐次算出するフィルタ係数の時間変化に基づいて通信ケーブルに断線が生じそうであるか否かを判定することができる。
【００１１】
また、上記目的を達成するための第２の発明は、１本の信号線が全二重通信に供される通信方式が採用されている車載通信システムで用いられて、信号線を少なくとも１本収容している通信ケーブル間でのデータの中継を行う中継装置において、複数の通信ケーブルと接続されるための複数の通信部（１２）と、複数の通信部と相互接続可能に接続されてあって、複数の通信部間でのデータの中継処理を実施する主制御部（１０）と、を備え、複数の通信部のそれぞれは、当該通信部に接続されている信号線である接続ケーブルが備える信号線へのアナログ信号の入出力を行う入出力部（１２１）と、データ通信に用いられる周波数よりも十分に低い周波数の信号である低周波信号を信号線に出力する低周波信号送信部（１２９）と、信号線の反対側の端部で接続している他の装置が信号線に出力している低周波信号を受信する低周波信号受信部（１３０）と、を備え、通信部又は主制御部は、低周波信号受信部による低周波信号の受信状況に基づいて、低周波信号受信部が接続している信号線の瞬断を検出するとともに、瞬断の発生頻度に基づいて信号線を収容している通信ケーブルに断線が生じそうであるか否かを判定する予兆判定部（１２８）を備えることを特徴とする。
【００１２】
以上の構成において、仮に信号線に断線／瞬断が生じている場合、低周波信号受信部は、信号線の反対側の端部で接続している他の装置である相手装置が送信した低周波信号を受信できなくなる。つまり、低周波信号受信部による低周波信号の受信状況は、信号線に瞬断が生じたか否かを判断するための指標情報として機能する。
【００１３】
また、発明者らは、種々の試験を実施した結果、車体の振動等によって信号線が断線する場合には、その予兆として瞬断が相対的に高い頻度で発生しうるという知見を得た。つまり、瞬断の発生頻度は、信号線が断線しそうであるか否かを判断するための指標として機能しうる。なお、信号線は通信ケーブルの構成要素であるため、信号線が断線しそうであるか否かを判断することは通信ケーブルに断線が生じそうか否かを判定することに相当する。したがって、上記の構成によれば、通信ケーブルに断線が生じそうであるか否かを判定することができる。
【００１４】
さらに、上記目的を達成するための第３の発明は、１本の信号線が全二重通信に供される通信方式が採用されている車載通信システムで用いられて、信号線を少なくとも１本収容している通信ケーブル間でのデータの中継を行う中継装置において、複数の通信ケーブルと接続されるための複数の通信部（１２）と、複数の通信部と相互接続可能に接続されてあって、複数の通信部間でのデータの中継処理を実施する主制御部（１０）と、を備え、複数の通信部のそれぞれは、当該通信部に接続されている通信ケーブルである接続ケーブルが備える信号線に所定の検知用信号を出力することによって、当該信号線の電気的特性を示すＳパラメータを計測するＳパラメータ計測部（１３１）と、通信部又は主制御部は、Ｓパラメータ計測部が計測したＳパラメータの時間変化に基づいて、当該Ｓパラメータ計測部を備える通信部と接続している通信ケーブルに断線が生じそうであるか否かを判定する予兆判定部（１２８）を備えることを特徴とする。
【００１５】
Ｓパラメータ計測部によって計測されるＳパラメータは、通信ケーブルに収容されている信号線の電気的特性を示すものであるため、信号線が瞬断した場合には相対的に大きく変動しうる。すなわち、Ｓパラメータは、信号線に瞬断が生じたか否かを判断するための指標情報として機能する。
【００１６】
また、発明者らは、前述の通り、種々の試験を実施した結果、瞬断の発生頻度は、信号線が断線しそうであるか否かを判断するための指標として機能しうるという知見を得た。たがって、上記の構成によれば、Ｓパラメータの時間変化に基づいて瞬断の発生頻度を特定でき、その特定結果を用いて通信ケーブルに断線が生じそうであるか否かを判定することができる。
【００１７】
なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】車載通信システム１００の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】車載通信システム１００での通信方式について説明するための図である。
【図３】中継装置１の概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図４】第１実施形態の通信部１２の概略的な構成を示したブロック図である。
【図５】エコーキャンセラ１２５の構成を示したブロック図である。
【図６】断線しそうな状態でのフィルタ係数と信号線の接続状態との関係を示した図である。
【図７】フィルタ係数と信号線の接続状態との関係を示した図である。
【図８】接続状態診断処理を説明するためのフローチャートである。
【図９】第２実施形態における通信部１２の構成を示した図である。
【図１０】低周波信号送信部１２９及び低周波信号受信部１３０の作動を説明するための図である。
【図１１】低周波信号送信部１２９及び低周波信号受信部１３０の作動を説明するための図である。
【図１２】第３実施形態における通信部１２の構成を示した図である。
【図１３】変形例１の通信部１２の構成を示した図である。
【図１４】変形例２における主制御部１０の構成を示したブロック図である。
【図１５】変形例２の主制御部１０の作動を説明するための図である。
【図１６】変形例２の主制御部１０の作動を説明するための図である。
【図１７】変形例における主制御部１０の構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態について図を用いて説明する。図１は、第１実施形態における車載通信システム１００の概略的な構成の一例を示す図である。車載通信システム１００は、乗用車等の車両に搭載されており、車両内の通信網をローカルネットワークとして提供するシステムである。
【００２０】
図１に示すように車載通信システム１００は、複数の中継装置１と、複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit）２と、複数の通信ケーブル３とを備えている。図１に示す例では、車載通信システム１００は中継装置１として４つの中継装置１Ａ〜１Ｄを備えている。４つの中継装置１Ａ〜１Ｄは、リング型のネットワークトポロジを形成するように、複数の通信ケーブル３を用いて接続されている。各中継装置１には、他の中継装置１と接続するための通信ケーブル３に加えて、ＥＣＵ２と接続されている通信ケーブル３も接続されている。
【００２１】
なお、図１では各中継装置１に３本の通信ケーブル３が接続されている態様を示しているが、中継装置１に接続される通信ケーブル３の本数は３本に限らない。４本以上の通信ケーブルが接続されていてもよい。中継装置１が接続可能な通信ケーブル３の本数（以降、接続可能数）は適宜設計されればよい。中継装置１には接続可能数に応じた数の差込口（いわゆるポート）が設けられている。なお、本実施形態の中継装置１の接続可能数は３に設定されているものとする。
【００２２】
ＥＣＵ２は、他のＥＣＵ２に向けたデータを送信するとともに、他のＥＣＵ２から送信されたデータを受信する装置である。各ＥＣＵ２は、通信ケーブル３及び中継装置１を介して、他のＥＣＵ２と相互にデータの送受信を行うことができる。中継装置１は、通信ケーブル３間でのデータの中継を行う装置である。
【００２３】
車載通信システム１００の物理層としては、例えばBroadR-Reach等、種々の方式を採用することができる。本実施形態では一例として、通信ケーブル３は、２本の信号線を組み合せてなる１組のツイストペアケーブルを用いて実現されているものとする。各ＥＣＵ２は、ツイストペアケーブルを構成する２本の信号線のそれぞれにおいて送信と受信を同時に行うように（つまり全二重通信可能に）構成されている。すなわち、各ＥＣＵ２は、１本の信号線で全二重通信可能に構成されている。それに伴い、中継装置１もまた、１本の信号線で全二重通信を実施するための構成を備えている。
【００２４】
ＥＣＵ２同士が１本の信号線を用いて全二重通信を実施する構成では、図２に示すように、通信ケーブル３が備える１つの信号線３１上に、一方のＥＣＵ２（以降、第１ＥＣＵ２Ｘ）が送信する信号Ｓｘと、他方のＥＣＵ２（以降、第２ＥＣＵ２Ｙ）が送信する信号Ｓｙが流れることになる。故に、第２ＥＣＵ２Ｙは、第１ＥＣＵ２Ｘが送信した信号Ｓｘに、自分自身の送信信号Ｓｙが重畳した信号（つまりＳｘ＋Ｓｙ）を受信信号として取得することになる。また、受信信号には、自分自身の送信信号が伝送過程で反射されて返ってきた信号Ｓｒ１、Ｓｒ２も重畳し得る。なお、図２では中継装置１の図示は省略している。
【００２５】
そのため、各ＥＣＵ２は、１本の信号線を用いて全二重通信を実施するための構成として、エコーキャンセラを備えている。エコーキャンセラは、受信信号から送信信号に由来する成分を除去するための構成である。中継装置１もまた、ＥＣＵ２と同様に、１本の信号線を用いて全二重通信を実施するための構成として、エコーキャンセラ１２５を備えている。エコーキャンセラ１２５については別途後述する。なお、ＥＣＵ２が備えるエコーキャンセラは、中継装置１が備えるエコーキャンセラ１２５と同様であるため、ＥＣＵ２が備えるエコーキャンセラについての説明は省略する。
【００２６】
なお、ここで示した車載通信システム１００のネットワークトポロジは一例であってこれに限らない。車載通信システム１００のネットワークトポロジは、メッシュ型や、スター型、バス型などであってもよい。車載通信システム１００に接続するＥＣＵ２の数や、車載通信システム１００が備える中継装置１も適宜設計されればよい。また、通信ケーブル３は複数組（例えば２組や４組）のツイストペアケーブルを備えるケーブルであっても良い。
【００２７】
＜中継装置１の構成について＞
ここでは図３を用いて本実施形態における中継装置１の構成について説明する。図３は、中継装置１の概略的な構成を示した図である。中継装置１は図３に示すように、主制御部１０と、複数の通信部１２と、複数の連結部１４と備えている。
【００２８】
主制御部１０は、中継装置１の作動を制御する構成であって、例えばコンピュータを用いて実現されている。すなわち、主制御部１０は、ＣＰＵ１０１や、ＲＡＭ１０２、ＲＯＭ１０３等を用いて実現されている。主制御部１０は、或る通信ケーブル３から入力されたデータを所定の出力先に転送する処理（いわゆるルーティング）などを実施する。通信ケーブル３から入力されたデータの出力先は、例えばデータのヘッダ等に記載された宛先情報と、所定のルーティングテーブル等を用いて実施されれば良い。ルーティング自体は周知の方法によって実施されれば良いためここでは詳細な説明は省略する。
【００２９】
通信部１２は、通信ケーブル３と接続される構成である。中継装置１は、当該中継装置１に設定されている接続可能数に応じた数（ここでは３つ）の通信部１２を備える。１つの通信部１２には１本の通信ケーブル３が接続される。通信部１２は、概略的には、自分自身と接続している通信ケーブル（以降、接続ケーブル）３から入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して主制御部１０に出力するとともに、主制御部１０から入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換して接続ケーブル３に出力する構成である。この通信部１２の詳細については別途後述する。
【００３０】
連結部１４は、通信部１２と主制御部１０とを相互通信可能に接続する構成である。連結部１４は、各通信部１２と主制御部１０の間に設けられている。連結部１４は、例えば、ＭＩＩ（Media Independent Interface）として周知の構成を用いて実現されれば良い。
【００３１】
＜通信部１２の構成について＞
次に、図４を用いて通信部１２の構成及び機能について説明する。図４は、通信部１２の概略的な構成の一例を示した図である。通信部１２は図４に示すように、入出力部１２１、生成器１２２、デジタルアナログ変換器（以降、ＤＡＣ）１２３、アナログデジタル変換器（以降、ＡＤＣ）１２４、エコーキャンセラ１２５、減算器１２６、調整器１２７、及び診断部１２８を備える。
【００３２】
以降では便宜上、接続ケーブル３を介して反対側に位置する他の中継装置１又はＥＣＵ２のことを相手装置と称する。相手装置は、接続ケーブル３を介して接続している他の中継装置１又はＥＣＵ２に相当する。なお、図４では、通信ケーブル３が備える１つの信号線３１に対する構成を示している。他の信号線３１についても同様の構成を備えているものとする。なお、１つの構成が、複数の信号線３１で共用されていてもよい。以降では、通信ケーブル３が備える複数の信号線３１のうち、説明の対象とする或る１つの信号線３１を対象信号線３１と記載する。
【００３３】
入出力部１２１は、接続ケーブル３（より具体的には対象信号線３１）へのアナログ信号の入出力を行うためのインターフェースとして機能する構成である。入出力部１２１は、例えばＭＤＩ（Media Dependent Interface）として周知の構成を用いて実現されれば良い。入出力部１２１は、ＤＡＣ１２３及びＡＤＣ１２４のそれぞれと接続されている。入出力部１２１は、ＤＡＣ１２３から入力されたアナログ信号を対象信号線３１に出力する。
【００３４】
また、入出力部１２１は、対象信号線３１から入力されているアナログ信号をＡＤＣ１２４に出力する。入出力部１２１は、ＡＤＣ１２４に出力する信号が通る経路上に、ＥＣＵ２間の通信に使用される周波数（例えば１０ＭＨｚ）よりも十分に低い周波数の信号を遮断するハイパスフィルタを備えている。例えば入出力部１２１は、遮断周波数が１００ｋＨｚに設定されているハイパスフィルタを備えているものとする。ハイパスフィルタは、対象信号線３１に重畳している所定の遮断周波数以下の信号が、通信部１２よりも内側の回路（例えばＡＤＣ１２４）に伝達することを抑制する。
【００３５】
生成器１２２は、主制御部１０から入力されたデジタル信号に基づいて、対象信号線３１に出力するためのデジタル信号（いわゆるシンボル）を生成する構成である。生成器１２２は、主制御部１０から入力されたデジタル信号に基づいて生成したデジタル信号を、ＤＡＣ１２３に出力する。生成器１２２の出力信号はエコーキャンセラ１２５によっても参照される。なお、主制御部１０から入力されたデジタル信号とは、対象信号線３１を収容している通信ケーブル３とは別の通信ケーブル３から中継装置１に入力されたアナログ信号をアナログデジタル変換してなるデジタル信号に相当する。生成器１２２は、１つ又は複数のＩＣを用いて実現されれば良い。生成器１２２は、ＣＰＵによるソフトウェアの実行によって実現されていても良い。
【００３６】
ＤＡＣ１２３は、生成器１２２から入力されるデジタル信号をアナログ信号に変換して入出力部１２１に出力する構成である。ＡＤＣ１２４は、入出力部１２１から入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して減算器１２６に出力する構成である。ＡＤＣ１２４が請求項に記載のアナログデジタル変換部に相当する。ＤＡＣ１２３やＡＤＣ１２４は、１つ又は複数のＩＣを用いて実現されれば良い。なお、ＤＡＣ１２３やＡＤＣ１２４は、ＣＰＵによるソフトウェアの実行によって実現されていても良い。
【００３７】
エコーキャンセラ１２５は、ＡＤＣ１２４が出力するアナログ信号（換言すれば受信信号）から、通信部１２が対象信号線３１に出力した送信信号に由来する成分（以降、送信信号成分）を除去するための構成である。送信信号成分とは、冒頭で述べた通り、送信信号そのものの他、伝送過程で反射されて返ってきた成分（つまりエコー成分）を含む。エコーキャンセラ１２５は、例えば図５に示すように、適応フィルタを用いて実現されればよい。適応フィルタは、所定のタップ数を有するＦＩＲフィルタ５１と、係数制御部５２と、を備える。
【００３８】
ＦＩＲフィルタ５１は、周知の有限インパルス応答フィルタである。ＦＩＲフィルタ５１は、タップ数に応じた数の遅延器５１１と、遅延器５１１と同数の乗算器５１２とを備える。遅延器５１１は、入力信号を所定単位時間だけ遅延させて出力する構成である。複数の遅延器５１１はカスケード接続されている。タップ数は適宜設計されればよく、ここでは一例として１２に設定されているものとする。
【００３９】
各乗算器５１２は、入力信号を所定の比率で増幅／減衰させた信号を出力する構成である。複数の乗算器５１２は、それぞれ別の遅延器５１１と接続されている。各乗算器５１２には、接続している遅延器５１１の出力信号が入力される。すなわち、乗算器５１２は、遅延器５１１の出力信号を所定の比率で増幅／減衰させた信号を出力する。各乗算器５１２の入力信号の振幅を調整する比率（いわゆるフィルタ係数）は、後述する係数制御部５２によって制御される。
【００４０】
ＦＩＲフィルタ５１は、各乗算器５１２の出力信号を全て加算した信号を減算器１２６に出力する。減算器１２６は、ＡＤＣ１２４の出力信号から、エコーキャンセラ１２５（具体的にはＦＩＲフィルタ５１）の出力信号を減算した信号を出力する構成である。減算器１２６の出力信号は調整器１２７に入力されるとともに、係数制御部５２によっても参照される。
【００４１】
便宜上以降では、１つの遅延器５１１及び当該遅延器５１１に接続する乗算器５１２のセットをタップとも記載する。各タップには、最も上流側のタップを１番として、上流から下流に向かって順番にタップ番号が付与されている。タップ番号がｎ（ｎは自然数）のタップとは、最も上流側のタップから数えてｎ番目のタップを意味する。最も上流側のタップとは、最も生成器１２２に近いタップである。
【００４２】
係数制御部５２は、生成器１２２の出力信号と減算器１２６の出力信号を参照し、減算器１２６の出力信号から送信信号成分が除去されるように、ＦＩＲフィルタ５１のフィルタ係数を制御する構成である。係数制御部５２は、ＩＣ等を用いて実現されていても良いし、ＣＰＵが所定のソフトウェアを実行することによって実現されていても良い。
【００４３】
係数制御部５２は、減算器１２６の出力信号から送信信号成分が除去されるように、各タップのフィルタ係数を逐次（例えば数μ秒毎に）算出し、各乗算器５１２の増幅／減衰率を調整する。また、係数制御部５２は、逐次算出されるタップ毎のフィルタ係数を示すデータ（以降、フィルタ係数データ）を、診断部１２８に逐次提供する。なお、タップ毎のフィルタ係数の算出方法自体は周知のアルゴリズムを適用できる。そのため、ここではフィルタ係数の算出方法についての詳細な説明は省略する。
【００４４】
ところで、ＡＤＣ１２４の出力信号に含まれる送信信号成分（特にエコー成分）は、対象信号線３１の状態（具体的にはインピーダンス等の電気的特性）によって定まる。故に、係数制御部５２が算出するタップ毎のフィルタ係数は、対象信号線３１の状態を示す情報として機能する。対象信号線３１の状態には、対象信号線３１の相手装置との接続状態も含まれる。また、車両が走行している場合、車両の走行に伴う振動等の外乱に由来して、接続ケーブル３の電気的特性は動的に変化する。そのため、係数制御部５２が算出するフィルタ係数もまた逐次変化する。
【００４５】
なお、１本の信号線３１は１本のツイストペアケーブルを構成する要素であるため、信号線３１の状態は、当該信号線３１を備えるツイストペアケーブルの状態に相当する。また、ツイストペアケーブルは接続ケーブル３の構成要素であるため、ツイストペアケーブルの状態は接続ケーブル３の状態に相当する。つまり、信号線３１の状態は接続ケーブル３の状態に相当する。
【００４６】
調整器１２７は、減算器１２６の出力信号の周波数や位相などを調整した信号を生成する構成（いわゆるイコライザ）である。調整器１２７の出力信号は、連結部１４を介して主制御部１０に提供される。
【００４７】
診断部１２８は、エコーキャンセラ１２５（具体的には係数制御部５２）から逐次提供されるフィルタ係数データに基づいて、対象信号線３１に断線の予兆があるか否か、すなわち対象信号線３１に断線が発生しそうであるか否かを判定する。ここでの断線とは、信号線３１の切断やコネクタの抜け落ち等に起因して、管理者等による復旧作業がなされるまで相手装置と通信が実施できない状態が継続する事象を指すものとする。一時的な接触不良等によって相手装置と一時的に通信できなくなる事象（つまり、瞬間的な断線状態）については、瞬断と記載する。断線と瞬断とは、通信不能な状態から通信可能な状態へと自然に復帰するか否かで相違する。
【００４８】
診断部１２８がフィルタ係数データに基づいて対象信号線３１に断線の予兆があるか否かを判定する原理については、図６、図７を用いて説明する。図６は、車両が走行している際に生じる振動によって断線が発生するまでのフィルタ係数の時間変化を試験した結果を示した図である。図７は、対象信号線３１が健全な状態である場合のフィルタ係数の時間変化を試験した結果を示した図である。図６、図７に示す図の横軸はタップ番号を表しており、縦軸は時間の経過を下から上向きに表している。図６におけるＴｘは断線が発生した時点を表している。
【００４９】
接続ケーブル３が断線していない場合には、車両の走行に伴う振動や外部からの電磁波等の外乱に由来して接続ケーブル３の電気的特性は動的に変化する。そのため、図６に示すようにフィルタ係数は動的に変化する。また、断線及び瞬断が発生している場合には、伝送線路が無負荷となって、送信信号は全反射される。すなわち、断線及び瞬断が発生している場合、伝送線路の反射係数は一定の値（具体的には１）となる。また、エコーキャンセラ１２５でのフィルタ係数は、送信信号の反射度合い（換言すれば反射係数）に応じて定まるものである。それ故、断線及び瞬断が発生している場合、係数制御部５２が算出するフィルタ係数は一定の値で保持される。
【００５０】
そのため、フィルタ係数の値が一定時間変化していない場合、瞬断／断線が発生していることを意味する。具体的には、図６では、時刻Ｔ１１〜Ｔ１２の間、時刻Ｔ１３〜Ｔ１４の間、時刻Ｔ１５〜Ｔ１６の間、時刻Ｔ１７〜Ｔ１８の間に瞬断が発生していることを表している。
【００５１】
図６、図７を比較すれば分かるように、車体の振動によって断線が発生する場合には、事前に瞬断が複数回生じた後に断線状態となる。また、試験において断線に至らなかったパターンにおいては、瞬断が発生する頻度は相対的に小さい。すなわち、瞬断の発生頻度、換言すれば、フィルタ係数の更新が一時的に停止する頻度は、接続ケーブル３が断線しそうであるか否かの判断指標として機能しうる。
【００５２】
本実施形態の診断部１２８は、試験によって得られた上記の知見をもとに断線の予兆があるか否かを判定する構成であって、瞬断の発生頻度が所定の閾値以上となった場合に、断線の予兆があると判定する。また、瞬断の発生頻度が所定の閾値未満となった場合には断線の予兆はないと判定する。断線の予兆があると判定することは、断線の予兆（換言すれば兆候）を検出することに相当する。
【００５３】
なお、瞬断が発生したか否かは、フィルタ係数が更新されているか否かに基づいて判定される。例えば診断部１２８は、フィルタ係数が所定時間同じ値のままである場合に瞬断が発生したと仮判定する。そして、瞬断が発生してから、所定の上限時間以内にフィルタ係数が更新された場合に、瞬断が発生したという判定を確定する。なお、所定の上限時間経過してもフィルタ係数が更新されなかった場合には、瞬断ではなく断線が発生したと判定する。診断部１２８が請求項に記載の予兆判定部に相当する。
【００５４】
＜接続状態診断処理＞
次に図８に示すフローチャートを用いて、診断部１２８が実施する接続状態診断処理について説明する。接続状態診断処理は、対象信号線３１に断線の予兆があるか否かを判定する処理に相当する。図８に示すフローチャートは、所定の診断周期で逐次実施されればよい。
【００５５】
診断周期は、係数制御部５２がフィルタ係数を算出する間隔（以降、更新間隔）よりも長い範囲において、フィルタ係数の更新間隔に応じて適宜設計されれば良い。例えば診断周期は、更新間隔の５〜１０倍した値とすれば良い。もちろん、診断周期を短くすればより早期に予兆を検出することができるが、演算負荷が増加する。許容できる範囲において診断周期を長めの値に設定することで演算負荷を低減することができる。
【００５６】
まずステップＳ１ではエコーキャンセラ１２５（より具体的には係数制御部５２）から現在設定しているフィルタ係数データを取得してステップＳ２に移る。ステップＳ２では、ステップＳ１で取得したフィルタ係数データを図示しないメモリに保存してステップＳ３に移る。保存先とするメモリはＲＡＭ等の書き換え可能であって非遷移的な実体を有する記憶媒体であればよい。なお、逐次取得するフィルタ係数データは、例えば、最新のデータが先頭となるように時系列順にソートされて保存されれば良い。保存されてから一定時間経過したデータは順次破棄されていけば良い。
【００５７】
ステップＳ３では、前回の接続状態診断処理で取得したフィルタ係数データと、今回新たに取得したフィルタ係数データとを比較して、フィルタ係数が変化しているか否か判定する。フィルタ係数が変化している場合にはステップＳ３が肯定判定されてステップＳ７に移る。一方、フィルタ係数が変化していない場合にはステップＳ３が否定判定されてステップＳ４に移る。
【００５８】
ステップＳ４では、処理上のフラグである瞬断フラグをオンに設定してステップＳ５に移る。瞬断フラグは、フィルタ係数の更新が停止しているか否かを表すフラグである。フィルタ係数の更新が停止している場合に、瞬断フラグはオンに設定される。フィルタ係数の更新が停止していない場合には、瞬断フラグはオフに設定される。フィルタ係数の更新が停止している場合とは、前述の通り、瞬断／断線が発生している場合に相当する。なお、中継装置１が起動した直後では、瞬断フラグはオフに設定されるものとする。また、通信ケーブル３の抜き挿しが行われる度に瞬断フラグはオフにリセットされても良い。
【００５９】
ステップＳ５では、瞬断フラグがオンになってからの経過時間が所定の上限時間以内であるか否かを判定する。上限時間は、対象信号線３１に生じている事象が瞬断であるのか断線であるのかを識別するための時間である。上限時間は、瞬断として取り扱うことができる時間の上限値に相当する。瞬断として取り扱うことができる時間とは、相手装置との通信が出来ない状態が継続する時間として許容される時間に相当する。上限時間の具体的な値は、車載通信システム１００に要求される通信ネットワークの信頼性等を鑑みて適宜設計されれば良い。
【００６０】
瞬断フラグがオンになってからの経過時間が未だ上限時間以内である場合にはステップＳ５が肯定判定されて本フローを終了する。一方、瞬断フラグがオンになってからの経過時間が上限時間を超過している場合にはステップＳ５が否定判定されてステップＳ６に移る。ステップＳ６では対象信号線３１は断線していると判定して本フローを終了する。なお、断線していると判断した場合にはその旨を主制御部１０に通知する。
【００６１】
ステップＳ７では、瞬断フラグがオンであるか否かを判定する。瞬断フラグがオンに設定されている場合には、ステップＳ７が肯定判定されてステップＳ８に移る。一方、瞬断フラグがオフに設定されている場合には、ステップＳ７が否定判定されて本フローを終了する。なお、ステップＳ７が肯定判定される場合とは、瞬断フラグにオンに設定されている状態において、フィルタ係数に変化が生じた場合である。つまり、ステップＳ７が肯定判定される場合とは、切断箇所が再接続（換言すれば瞬断から復帰）した場合を意味する。また、ステップＳ７が否定判定される場合とは、瞬断フラグがオフに設定されている状態において、フィルタ係数に変化が観測されている状態である。対象信号線３１が健全であって、フィルタ係数が逐次更新されている場合が、ステップＳ７が否定判定されるパターンに該当する。
【００６２】
ステップＳ８では瞬断履歴データを更新する。瞬断履歴データは、過去一定時間に発生した瞬断の履歴を示したデータである。例えば瞬断履歴データは、過去一定時間に発生した瞬断の発生時刻や継続時間等を示すデータとすればよい。ステップＳ８では、新たに今回観測された瞬断についてのデータを瞬断履歴データに追加してステップＳ９に移る。なお、瞬断履歴データは、フィルタ係数データと同様に、図示しない書き換え可能なメモリに保存されていれば良い。
【００６３】
ステップＳ９では瞬断フラグをオフに設定してステップＳ１０に移る。ステップＳ１０では、瞬断履歴データを参照し、過去一定時間における瞬断の発生回数（換言すれば瞬断の発生頻度）が所定の前兆閾値以上となっているか否かを判定する。ここで用いる前兆閾値は、断線の予兆があると判定するための閾値であって、その具体的な値は適宜設計されればよい。診断部１２８は、発生頻度が前兆閾値以上となっている場合、ステップＳ１１に移って断線の予兆があると判定し、本フローを終了する。一方、発生頻度が前兆閾値未満である場合には断線の予兆は無いと判定して本フローを終了する。
【００６４】
なお、ここでは一例として過去一定時間における瞬断の発生回数から、断線の予兆が有るか否かを判定する態様を開示したが、これに限らない。過去一定時間において発生した瞬断の継続時間の合計値が所定の閾値以上となっている場合に、断線の予兆があると判定しても良い。また、過去一定時間における瞬断の発生回数と、過去一定時間において発生した瞬断の継続時間の合計値の両方を併用して、断線の予兆があるか否かを判定しても良い。
【００６５】
＜第１実施形態のまとめ＞
以上の構成によれば、フィルタ係数が更新されているか否かに基づいて、瞬断の発生を検出する。そして、車体振動に起因して断線する直前においては瞬断の発生頻度が相対的に高くなるという知見に基づき、直近一定時間の瞬断の発生頻度に基づいて瞬断の予兆を検出する。
【００６６】
このような構成によれば、対象信号線３１の断線予知、すなわち対象信号線３１が断線しそうであるか否かを判定できる。対象信号線３１が断線しそうであることを検出できた場合には、断線に至るまでに通信経路を切り替えるなどの事前の処置を講ずることができる。故に上記構成によれば車載通信システム１００の信頼性を向上させることができる。
【００６７】
ところで、１つの信号線３１を用いて全二重通信を実施するためには、受信信号から送信信号成分を除去するためにエコーキャンセラ１２５が必須である。つまり、以上の構成によれば、上記の車載通信システム１００で使用される中継装置１として必要な構成を流用して断線の予兆を検出できるため、断線の予兆を検出するための回路を新たに通信部１２に追加する必要がない。その結果、中継装置１の製造コストの増大を抑制しつつ、断線の予兆を検出するといった新たな機能を付加することができる。
【００６８】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、以降で述べる種々の変形例も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００６９】
なお、前述の実施形態で述べた部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、構成の一部のみに言及している場合、他の部分については先に説明した実施形態の構成を適用することができる。
【００７０】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る車載通信システム１００について、図を用いて説明する。本実施形態と第１実施形態との主たる相違点は、瞬断を検出するための構成にある。以降では、第２実施形態における車載通信システム１００のうち、主として上記相違点に係る構成及び作動について説明する。なお、前述の第１実施形態で述べた部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、構成の一部のみに言及している場合、他の部分については先に説明した実施形態の構成を適用することができる。
【００７１】
本実施形態における通信部１２は、図９に示すように、１つの対象信号線３１に対応する構成として、入出力部１２１、生成器１２２、ＤＡＣ１２３、ＡＤＣ１２４、エコーキャンセラ１２５、減算器１２６、調整器１２７、診断部１２８、低周波信号送信部１２９、及び、低周波信号受信部１３０を備える。
【００７２】
低周波信号送信部１２９は、ＥＣＵ２間のデータ通信に用いられる周波数（以降、通信周波数）よりも十分に低い周波数の信号（以降、低周波信号）を対象信号線３１に印加する回路モジュールである。通信周波数よりも十分に低い周波数とは、入出力部１２１が備えるハイパスフィルタによって遮断される周波数（つまり遮断周波数以下の周波数）である。以降では便宜上、通信周波数よりも十分に低い周波数範囲のことを低周波帯と称する。ここでは１００ｋＨｚ未満の周波数帯が低周波帯に相当する。
【００７３】
低周波信号送信部１２９は、入出力部１２１よりも接続ケーブル３側、すなわち接続点Ｐ１から入出力部１２１までの間に配置されている。接続点Ｐ１は、対象信号線３１と通信部１２が設けられている回路基板とが電気的に接続する点である。このような構成によれば、低周波信号送信部１２９が対象信号線３１に印加する低周波信号は、入出力部１２１のハイパスフィルタによって除去されるため、ＥＣＵ２間のデータ通信に影響を与えない。
【００７４】
また、低周波信号送信部１２９は、低周波帯に属する複数の周波数の信号を出力可能に構成されている。具体的には、低周波数帯に属する第１周波数Ｌｆ１と第２周波数Ｌｆ２の、２つの周波数の信号を出力可能に構成されており、第１周波数Ｌｆ１、第２周波数Ｌｆ２のどちらか一方の周波数の信号を出力する。第１周波数Ｌｆ１、第２周波数Ｌｆ２の具体的な値は適宜設計されればよい。第１周波数Ｌｆ１、第２周波数Ｌｆ２のどちらの周波数の信号を出力するかは低周波信号受信部１３０との連携によって決定される。
【００７５】
なお、本実施形態では一例として低周波信号送信部１２９は２つの周波数の信号を出力可能に構成されているものとするが、低周波信号送信部１２９が出力可能な周波数の数は２つに限らない。３以上の周波数の信号を出力可能に構成されていても良い。例えば４以上の周波数の信号を出力可能に構成されていることが好ましい。
【００７６】
低周波信号受信部１３０は、対象信号線３１に印加されている低周波帯の信号（つまり低周波信号）を受信する回路モジュールである。低周波信号受信部１３０もまた、低周波信号送信部１２９と同様に、入出力部１２１よりも接続ケーブル３側に配置されている。低周波信号受信部１３０は、対象信号線３１に印加されている低周波信号の周波数を特定する機能を備える。すなわち、低周波信号受信部１３０は、対象信号線３１に第１周波数Ｌｆ１の信号が流れているか否か、第２周波数Ｌｆ２の信号が流れているか否かをそれぞれ判定する。なお、受信信号の周波数を解析／特定する構成は、周知の構成を援用して実現されれば良い。例えば低周波信号受信部１３０は、第１周波数Ｌｆ１の信号を受信するための回路と、第２周波数Ｌｆ２の信号を受信するための回路と、それぞれ備えることによって各周波数の信号が流れているか否かを特定すれば良い。
【００７７】
以上で述べた低周波信号送信部１２９及び低周波信号受信部１３０は、通信ケーブル３が通信部１２に接続された場合に、例えば次のような手順によって、低周波信号送信部１２９が対象信号線３１に出力する信号の周波数を決定する。
【００７８】
まず低周波信号送信部１２９は低周波信号の出力をランダム時間だけ停止し、その間に、低周波信号受信部１３０が、対象信号線３１に流れる低周波信号の周波数成分を解析する。なお、低周波信号送信部１２９による低周波信号の送信が停止している場合に観測される低周波帯の信号とは、相手装置が対象信号線３１に送信している低周波信号に相当する。つまり、低周波信号受信部１３０は、低周波信号送信部１２９が低周波信号の出力を停止している間に受信する信号に基づいて、相手装置が送信している低周波信号の周波数（以降、相手使用周波数）を特定する。
【００７９】
そして、低周波信号受信部１３０は、上記の処理によって特定した相手使用周波数を低周波信号送信部１２９に通知する。低周波信号送信部１２９は、低周波信号受信部１３０から通知される相手使用周波数とは異なる周波数の信号を出力する。例えば、図１０に示すように、相手装置が第２周波数Ｌｆ２の信号を出力している場合には、図１１に示すように第１周波数Ｌｆ１の信号を低周波信号として出力する。なお、低周波信号送信部１２９は低周波信号の送信をランダム時間だけ停止しても相手装置からの低周波信号を受信できず、相手使用周波数を特定できなかった場合には、低周波信号送信部１２９は、ランダム又は所定の規則に基づいて決定した周波数の信号を出力すれば良い。
【００８０】
以上の構成によれば、相手装置が送信する低周波信号とは異なる周波数を用いた低周波信号を送信する。その結果、対象信号線３１には２種類の低周波信号が重畳することとなる。なお、最終的に低周波信号送信部１２９が送信する低周波信号の周波数（以降、自機使用周波数）は、相手使用周波数と異なる周波数に設定されればよく、自機使用周波数の決定方法は上述した方法に限らない。例えば中継装置１が相手装置と相互に通信を実施して、低周波信号の送信に使用する周波数が重複しないように調停してもよい。
【００８１】
また、通信ケーブル３の接続後に初めて採用する自機使用周波数は、ランダム／所定の規則で決定されてもよい。その場合、低周波信号の送信を開始してから所定時間経過しても低周波信号受信部１３０が１種類の周波数しか観測されなかった場合には、さらにランダム時間経過したタイミングで自機使用周波数を変更させる。低周波信号の送信を開始してから所定時間経過しても１種類の周波数しか観測されない場合には、相手使用周波数と自機使用周波数とが一致している可能性があるためである。
【００８２】
なお、１種類の周波数（具体的には自機使用周波数）しか観測されない場合としては、対象信号線が断線してしまっている可能性もある。しかしながら、対象信号線３１が断線していない場合には、自機使用周波数を順次変更することによって２種類の周波数が観測されることが期待できる。すなわち、自機使用周波数を順次変更していくことによって、対象信号線３１が断線している場合と、使用周波数が重複している場合とを切り分けることができる。
【００８３】
また、本実施形態の診断部１２８は、低周波信号受信部１３０での相手使用周波数の低周波信号の受信状況に基づいて、対象信号線３１の瞬断を検出し、接続状態の診断を実施する。具体的には、診断部１２８は、低周波信号受信部１３０から相手使用周波数の信号を受信できているか否かを逐次取得する。相手使用周波数の信号を受信できていた状態から相手使用周波数の信号を受信できなくなった場合には、瞬断／断線が発生したと判定する。そして、相手使用周波数の信号を受信できなくなってから所定の上限時間以内に再び相手使用周波数の信号を受信できた場合には、瞬断が発生したと判定して瞬断履歴データを更新する。瞬断履歴データを用いて断線の予兆があるか否かを判定する構成については前述の第１実施形態と同様である。なお、相手使用周波数の信号を受信できなくなってから所定の上限時間以内に再び相手使用周波数の信号を受信できなかった場合には、断線が発生したと判定する。
【００８４】
以上で述べた構成によっても第１実施形態と同様に、対象信号線３１が断線しそうであるか否か（つまり断線の予兆）を判定することができる。
【００８５】
なお、以上では、１本の信号線３１の両端に接続する２つの通信部１２のそれぞれで、当該信号線３１を診断する構成を開示したが、これに限らない。１本の信号線３１の両端に接続する２つの通信部１２のうちの一方が送信側装置、他方が受信側装置と役割を決定して、送信側装置のみが低周波信号を送信する構成としても良い。その場合、受信側装置のみが、対象信号線３１に低周波信号が流れているかに基づく診断処理を実施する。なお、２つの通信部１２のうち、どちらが送信側装置となるかは、通信ケーブル３が接続された順番や相互通信などによって決定されれば良い。
【００８６】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る車載通信システム１００について、図を用いて説明する。なお、前述の第１実施形態で述べた部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、構成の一部のみに言及している場合、他の部分については先に説明した実施形態の構成を適用することができる。
【００８７】
本実施形態における通信部１２は、図１２に示すように、１つの対象信号線３１に対応する構成として、入出力部１２１、生成器１２２、ＤＡＣ１２３、ＡＤＣ１２４、エコーキャンセラ１２５、減算器１２６、調整器１２７、診断部１２８、及びＳパラメータ計測部１３１を備える。
【００８８】
Ｓパラメータ計測部１３１は、対象信号線３１の電気的特性を示すＳパラメータを計測する構成である。Ｓパラメータ計測部１３１は、ネットワークアナライザとして周知の構成を用いて実現されればよい。すなわち、Ｓパラメータ計測部１３１は、伝送線路の電気的特性を検出するための所定の周波数の信号（以降、検知用信号）をＤＡＣ１３１に入力し、その検知用信号に対応するＡＤＣ１２４の出力信号を参照することで、Ｓパラメータを計測する。
【００８９】
Ｓパラメータは、例えば、検知用信号の周波数を３０ｋＨｚ〜３ＧＨｚの範囲で掃引した際の、周波数毎のＤＡＣ１２３に入力した検知用信号に対するＡＤＣ１２４の出力信号の位相の変化量を示すデータとすれば良い。その場合、Ｓパラメータは、周波数毎の位相変化量を要素として備えるベクトルとして表現されれば良い。また、Ｓパラメータは、ＤＡＣ１２３に入力した検知用信号に対するＡＤＣ１２４の出力信号の振幅の比や、位相の変化量を示すデータとしてもよい。その場合、Ｓパラメータは、振幅比と位相変化量を要素として備えるベクトルとして表現されれば良い。
【００９０】
Ｓパラメータ計測部１３１は、例えば生成器１２２がデータを出力していない場合に、検知用信号を出力してＳパラメータの計測を行う。本実施形態では一例としてＳパラメータ計測部１３１は所定の計測周期で定期的にＳパラメータの計測を行うように構成されているものとする。また、生成器１２２は、Ｓパラメータ計測部１３１がＳパラメータの計測を行う際には、シンボルの出力を停止するように構成されているものとする。もちろん、他の態様においては、Ｓパラメータの計測よりも生成器１２２によるデータ出力が優先されるように構成されていてもよい。Ｓパラメータ計測部１３１は、計測したＳパラメータを示すデータを診断部１２８に逐次提供する。
【００９１】
第３実施形態における診断部１２８は、Ｓパラメータ計測部が計測したＳパラメータの時間変化に基づいて断線が生じそうであるか否かを判定する。例えば診断部１２８は、断線が発生する前に観測されるＳパラメータの変動パターンである予兆パターンと、実際に観測されているＳパラメータの変動パターンとを比較して、一致度合いが所定の閾値以上となっている場合には断線の予兆ありと判定する。なお、予兆パターンは、予め試験等によって特定し、モデルデータとしてＲＯＭ等の不揮発性の記憶媒体に登録されていれば良い。
【００９２】
また、他の態様として、Ｓパラメータとして観測される伝送線路の反射係数が所定のレベル以上となっている場合に断線の予兆があると判定しても良い。対象信号線３１が断線しかけている場合には、伝送路の反射係数が高くなることが期待できるためである。
【００９３】
さらに、複数時点で取得した複数のＳパラメータを時系列順に並べた時の単位時間当りの変動幅が所定の閾値以上となっている場合に、断線の予兆があると判定しても良い。対象信号線３１が断線しかけている場合には、瞬断の発生頻度が高まりうる。瞬断が生じている場合のＳパラメータと、瞬断が生じていない場合のＳパラメータとでは、Ｓパラメータを構成する種々の要素の値が相対的に大きく変動することが想定される。故に、Ｓパラメータの変動幅からも断線の予兆は検出可能である。
【００９４】
以上の構成によれば、第１、第２実施形態と同様に、対象信号線３１が断線しそうであるか否かを判定することができる。また、上記の構成によれば、診断部１２８は、断線の予兆を検出するだけでなく、例えば伝送過程における送信信号の減衰度合いを示すリターンロスなど、複数種類の情報を取得可能である。
【００９５】
［変形例１］
通信部１２は、診断部１２８の診断結果に基づいて対象信号線３１を通信部１２から切り離す遮断器１３２を備えていても良い。遮断器１３２は、例えば、診断部１２８によって対象信号線３１の断線／断線の予兆が検出した場合に、対象信号線３１を通信部１２から切り離す。遮断器１３２は、対象信号線３１と入出力部１２１の電気的な接続状態を切り替える構成であって、スイッチやリレー等を用いて実現されればよい。
【００９６】
このような遮断器１３２を設けることによって、対象信号線３１が断線した場合であっても、断線後のショート等に由来する他の回路の故障（つまり二次故障）が発生する可能性を抑制することができる。なお、図１３では、第１実施形態の通信部１２に遮断器１３２を配置した構成を示したが、遮断器１３２は、第２実施形態や第３実施形態の通信部１２にも適用可能である。
【００９７】
［変形例２］
また、主制御部１０は、診断部１２８の診断結果に基づいて信号の出力先を、断線の予兆が検出されていない通信ケーブル３へと切り替える機能を備えていても良い。以下、そのような構成を変形例２として説明する。
【００９８】
変形例２における主制御部１０は、図１４に示すようにケーブル状態管理部Ｆ１、ルーティングテーブル管理部Ｆ２、及び経路切替部Ｆ３を備える。主制御部１０が備える各機能は、ＣＰＵ１０１によるソフトウェアの実行によって実現される。なお、他の態様において、主制御部１０が備える機能の一部又は全部は、論理回路等を用いたハードウェアとして実現されていてもよい。ハードウェアとして実現される態様には１つ又は複数のＩＣを用いて実現される態様も含まれる。また、主制御部１０が備える機能ブロックの一部又は全部は、ＣＰＵ１０１によるソフトウェアの実行と電子回路の組み合わせによって実現されていてもよい。
【００９９】
ケーブル状態管理部Ｆ１は、各通信部１２が備える診断部１２８から提供される診断結果に基づいて、自装置に接続されている全ての通信ケーブル３の状態を示すデータ（以降、ケーブル管理データ）の内容を更新する。通信ケーブル３の状態を示す項目としては、当該通信ケーブル３が断線の予兆が検出されているか否かが含まれる。ケーブル状態管理部Ｆ１は、或る１つの通信ケーブル３が備える２本の信号線３１のうちの少なくとも何れか一方において断線の予兆があると判定されている場合には、当該通信ケーブル３を、断線の予兆が検出されている通信ケーブル３（以降、準断線ケーブル）として取り扱う。
【０１００】
また、本実施形態ではより好ましい態様として、通信ケーブル３の状態を示す項目として、通信ケーブル３が断線しているか否かも含むものとする。通信ケーブル３が断線しているか否かは、各通信部１２の診断部１２８から取得すれば良い。各通信ケーブル３について上記の項目を示すケーブル管理データはＲＡＭ１０２に保存されてあって、診断部１２８から診断結果を取得する度に逐次更新される。なお、各通信ケーブル３の情報は、当該通信ケーブル３が接続しているポート番号と対応付けられているものとする。
【０１０１】
ルーティングテーブル管理部Ｆ２は、ネットワークの経路情報を示すデータ（つまりルーティングテーブル）を更新及び保持する構成である。ルーティングテーブルは、例えば、宛先に設定されているＥＣＵ２のネットワークアドレスと、当該ＥＣＵ２宛のデータを取得した場合の転送先としての出力ポート番号とを対応付けたデータである。ルーティングテーブルはＲＡＭ１０２等に保存されていれば良い。
【０１０２】
ルーティングテーブルは、車載通信システム１００が提供する通信ネットワークにＥＣＵ２が接続／取り外しされる度に更新されれば良い。また、中継装置１や通信ケーブル３の追加／削除が行われた場合にも同様に更新されれば良い。つまりネットワークトポロジが変更される度に更新されれば良い。中継装置１同士でのルーティング情報の共有及びルーティングテーブルの動的な更新（いわゆるダイナミックルーティング）は、例えばＲＩＰ（Routhing Information Protocol）等の周知の方法を援用して実施されれば良い。
【０１０３】
経路切替部Ｆ３は、ケーブル管理データに示されている通信ケーブル３毎の状態に基づいて、或るＥＣＵ２から他のＥＣＵ２までのデータの伝達経路（換言すれば通信経路）を切り替える処理を実施する構成である。経路切替部Ｆ３によるＥＣＵ２間の通信経路の変更は、ルーティングテーブル管理部Ｆ２と連携して行われる。この経路切替部Ｆ３の作動について図１５、図１６を用いて説明する。図１５は、ＥＣＵ２ＡとＥＣＵ２Ｄとのデータの伝達経路として、通信ケーブル３Ｄを用いる経路が設定されている状態を示した図である。
【０１０４】
ＥＣＵ２ＡとＥＣＵ２Ｄの通信経路として図１５に示す経路が採用されている状態において、中継装置１Ａの診断部１２８が通信ケーブル３Ｄに断線の予兆を検出した場合、中継装置１Ａの経路切替部Ｆ３は、ＥＣＵ２ＡとＥＣＵ２Ｄの通信経路として通信ケーブル３を使用しない経路を設定する。具体的にはＥＣＵ２Ｄ宛のデータの出力先を通信ケーブル３Ａに設定する。なお、経路切替部Ｆ３によって決定された新たな通信経路情報は、ルーティングテーブル管理部Ｆ２が管理するルーティングテーブルに速やかに反映される。
【０１０５】
また、中継装置１Ａの経路切替部Ｆ３は、他の中継装置１にも通信ケーブル３Ｄの使用を控えるように指示するルーティング情報をブロードキャストする。これにより、中継装置１Ａだけでなく中継装置１Ｂ、１Ｃ、１Ｄでもルーティングテーブルが更新されて、その結果、ＥＣＵ２ＡとＥＣＵ２Ｄの通信経路として図１６に示すように、通信ケーブル３を迂回する経路が生成される。
【０１０６】
以上の構成によれば、実際に断線に至る前に通信経路を切り替えるため、ＥＣＵ２間での通信が失敗する可能性を低減できる。換言すれば、通信ネットワークの信頼性を向上させることができる。なお、以上では或る通信ケーブル３に断線の予兆が検出された場合を例にとって経路切替部Ｆ３の作動を説明したが、断線が検出された場合も同様に作動すればよい。
【０１０７】
［変形例３］
上述した種々の実施形態では、通信部１２に診断部１２８を設ける構成を開示したが、これに限らない。診断部１２８は、図１７に示すように診断部１２８は、主制御部１０が備えていても良い。その場合、主制御部１０は各通信部１２から、断線の予兆が在るか否かを判定するための情報を取得して、接続状態診断処理を実施するものとする。
【符号の説明】
【０１０８】
１００  車載通信システム、１・１Ａ〜１Ｄ  中継装置、２・２Ａ〜２Ｄ  ＥＣＵ、３・３Ａ〜３Ｄ  通信ケーブル、１０  主制御部、１２  通信部、１４  連結部、５１  ＦＩＲフィルタ、５２  係数制御部、１２１  入出力部、１２２  生成器、１２３  ＤＡＣ、１２４  ＡＤＣ（アナログデジタル変換部）、１２５  エコーキャンセラ、１２６  減算器、１２７  調整器、１２８  診断部（予兆判定部）、１２９  低周波信号送信部、１３０  低周波信号受信部、１３１  Ｓパラメータ計測部、１３２  遮断器、Ｆ１  ケーブル状態管理部、Ｆ２  ルーティングテーブル管理部、Ｆ３  経路切替部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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