(57)【要約】【課題】通信遅延が発生しにくく、かつ、発熱も抑制できる車載中継装置を提供する。【解決手段】車載中継装置２００は、レイヤ２中継部１３１とレイヤ３中継部１３２とを備え、第１層Ｌ１から第３層Ｌ３までがハードウェア回路であり、第４層Ｌ４以上はマイクロコンピュータ１４０が実行する。第１層Ｌ１から第３層までをハードウェア回路で構成しているため、レイヤ３中継部１３２はハードウェア回路である。レイヤ３中継部１３２をハードウェア回路とすることで処理が高速になる。よって、通信遅延が生じにくい。加えて、ハードウェア回路とすることで発熱も抑制できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レイヤ２中継部（１３１）とレイヤ３中継部（１３２）とを備え、
第１層（Ｌ１）から第３層（Ｌ３）までの機能はハードウェア回路（１２０、１３０、２３０）が実行し、
第４層（Ｌ４）以上の機能はマイクロコンピュータ（１４０）が実行する車載中継装置。
【請求項２】
前記第３層の機能を実行する前記ハードウェア回路がＦＰＧＡ（１３０）である請求項１に記載の車載中継装置。
【請求項３】
前記第１層から前記第３層の機能を実行するＦＰＧＡを備える請求項２に記載の車載中継装置。
【請求項４】
前記第３層の機能を実行する前記ハードウェア回路がＡＳＩＣ（２３０）である請求項１に記載の車載中継装置。
【請求項５】
前記第１層から前記第３層の機能を実行するＡＳＩＣを備える請求項４に記載の車載中継装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
車載中継装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車載通信ネットワークに中継装置を用いる技術が開示されている。中継装置は、複数のポートを備えており、１つのポートに入力された信号を、同じ中継装置に接続されている端末であって、入力された信号に含まれている宛先により指定された他の端末へ送信する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１４１２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
中継機能を備えた車載ＥＣＵは、ＯＳＩ参照モデルにおける物理層とデータリンク層がＡＳＩＣで構成され、それよりも上の層はマイクロコンピュータにより構成されていた。したがって、第３層であるネットワーク層で中継機能を実現する場合には、マイクロコンピュータがソフトウェアで中継機能を実現する。
【０００５】
しかし、ネットワーク層での中継は、ネットワークを跨いだ中継を必要とすることから、処理負荷が高い。その結果、高機能のマイクロコンピュータを使っても、通信遅延が発生する恐れがあった。また、処理負荷が高いため、発熱が大きいという問題もあった。
【０００６】
本開示は、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、通信遅延が発生しにくく、かつ、発熱も抑制できる車載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】
【０００７】
上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は更なる有利な具体例を規定する。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、開示した技術的範囲を限定するものではない。
上記目的を達成するための１つの開示は、
レイヤ２中継部（１３１）とレイヤ３中継部（１３２）とを備え、
第１層（Ｌ１）から第３層（Ｌ３）までの機能はハードウェア回路（１２０、１３０、２３０）が実行し、
第４層（Ｌ４）以上の機能はマイクロコンピュータ（１４０）が実行する車載中継装置である。
【０００８】
この車載中継装置は、第１層から第３層の機能をハードウェア回路が実行するため、レイヤ３中継部はハードウェア回路である。レイヤ３中継部をハードウェア回路とすることで処理が高速になる。よって、通信遅延が生じにくい。加えて、ハードウェア回路とすることで発熱も抑制できる。さらには、マイクロコンピュータは、第４層以上の機能を実行すればよいことから、マイクロコンピュータにそれほど高機能ではないものを使うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】車載通信システム１０の構成例を示す図である。
【図２】図１の中継装置１００の構成を示すブロック図である。
【図３】中継装置２００の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜実施形態＞
［全体構成］
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。図１に車載通信システム１０の構成例を示す。車載通信システム１０は、車載イーサネットの規格に従って構成されている。なお、イーサネットは登録商標である。車載通信システム１０は車両Ｃに搭載される。
【００１１】
図１に示す車載通信システム１０は、６つのエンドＥＣＵ２０と、１つの中継装置１００とを備えている。もちろん、エンドＥＣＵ２０の数は一例であり、任意の数のエンドＥＣＵ２０を備えることができる。
【００１２】
エンドＥＣＵ２０は、ケーブル３０を介して中継装置１００と接続されるノードに相当する。ノードは、センサなど、ＥＣＵ以外のものでもよい。また、他の中継装置がノードとして接続されていてもよい。それぞれのエンドＥＣＵ２０は、直接的には、中継装置１００とのみ通信を行う。エンドＥＣＵ２０は、他のノードへ信号を送信する場合、宛先となるノードのアドレスを信号に含ませる。この信号を、ケーブル３０を介して中継装置１００へ出力する。ケーブル３０は、たとえば、ツイストペアケーブルである。
【００１３】
中継装置１００は、この中継装置１００に接続されている複数のノードを、２つのＶＬＡＮ（Virtual LAN）４０、５０に分けている。なお、２つは一例であり、ＶＬＡＮ４０、５０の数は３以上でもよい。
【００１４】
［中継装置１００の構成］
中継装置１００の構成を図２に示す。中継装置１００は、電源回路１１０と、ＰＨＹ１２０と、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）１３０と、マイクロコンピュータ１４０を備えている。
【００１５】
電源回路１１０は、ＰＨＹ１２０、ＦＰＧＡ１３０、マイクロコンピュータ１４０に電力を供給する。
【００１６】
ＰＨＹ１２０は、複数のポートＰを備えている。図１では、６つのポートＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６を備えている。６つのポートＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６を区別しないときはポートＰと記載する。
【００１７】
これらのポートＰには、それぞれケーブル３０の一方の端が接続されている。ケーブル３０の他方の端はエンドＥＣＵ２０に接続されている。
【００１８】
ＰＨＹ１２０は、ＦＰＧＡ１３０から供給された信号をケーブル３０へ伝送可能な電気信号に変換する一方、ケーブル３０を介してエンドＥＣＵ２０から供給された信号をＦＰＧＡ１３０で処理できる信号に変換する。ＰＨＹ１２０は、ＯＳＩ参照モデルにおける物理層すなわち第１層Ｌ１に相当しており、上記の信号変換に加えて、フレーム符号化、シリアルパラレル変換、信号波形変換などが行われる。ＰＨＹ１２０はアナログ回路などを備えたＩＣ、すなわち、ハードウェア回路である。なお、図２では、複数のポートＰを備えた１つのＰＨＹ１２０としているが、ＰＨＹ１２０は、１つのポートＰごとに独立した構成など、複数の構成に分割されていてもよい。
【００１９】
ＦＰＧＡ１３０は、ＯＳＩ参照モデルにおける第２層Ｌ２、第３層Ｌ３の機能を実行できるようにプログラムされている。
【００２０】
第２層Ｌ２はデータリンク層であり、同一のＶＬＡＮ４０、５０内での通信を行う。また、信号のエラー検出も行う。第２層Ｌ２は、レイヤ２中継部１３１の機能を備える。このレイヤ２中継部１３１により、同一のＶＬＡＮ４０、５０内の通信を行う。レイヤ２中継部１３１は、信号を送信するノードをＭＡＣ（Media Access Control）アドレスで決定する。
【００２１】
第３層Ｌ３はネットワーク層であり、異なるネットワーク間で通信を行う。ネットワーク間の通信を行うために、第３層Ｌ３はレイヤ３中継部１３２の機能を備える。レイヤ３中継部１３２により、異なるＶＬＡＮ４０、５０間の通信を行う。レイヤ３中継部１３２は信号を送信するノードをＩＰ（Internet Protocol）アドレスで決定する。
【００２２】
マイクロコンピュータ１４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭＩ／Ｏ、およびこれらの構成を接続するバスラインなどを備えた汎用的なコンピュータである。ＲＯＭには、汎用的なコンピュータを、マイクロコンピュータ１４０として機能させるためのプログラムが格納されている。ＣＰＵが、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することで、マイクロコンピュータ１４０は、第４層Ｌ４、第５層Ｌ５、第６層Ｌ６、第７層Ｌ７の機能を実行する。つまり、第４層Ｌ４、第５層Ｌ５、第６層Ｌ６、第７層Ｌ７ソフトウェア処理により実現される。なお、ＣＰＵが実行するプログラムを記憶する記憶媒体はＲＯＭに限られず、非遷移的実体的記録媒体(non-transitory tangible storage medium)に記憶されていればよい。
【００２３】
第４層Ｌ４はトランスポート層であり、プログラム間通信や、データ転送保証などを実行する。第５層Ｌ５はセッション層、第６層Ｌ６はプレゼンテーション層、第７層Ｌ７はアプリケーション層である。これら第５層Ｌ５、第６層Ｌ６、第７層Ｌ７では、ユーザ認証、データエンコードおよびデコード、ユーザインタフェース機能などを実行する。なお、これらの機能を備えた中継装置１００は、スイッチングハブＥＣＵと言うこともできる。また、レイヤ２中継部１３１、レイヤ３中継部１３２の機能はスイッチと呼ばれることもある。
【００２４】
［実施形態のまとめ］
本実施形態の中継装置１００は、第２層Ｌ２と第３層Ｌ３をハードウェア回路であるＦＰＧＡ１３０で構成しているため、レイヤ３中継部１３２はハードウェア回路である。レイヤ３中継部１３２をハードウェア回路とすることで処理が高速になる。よって、通信遅延が生じにくい。加えて、ハードウェア回路とすることで発熱も抑制できる。
【００２５】
さらには、マイクロコンピュータ１４０は、第４層Ｌ４以上の処理を実行すればよいことから、マイクロコンピュータ１４０にそれほど高機能ではないものを使うこともできる。
【００２６】
以上、実施形態を説明したが、開示した技術は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も開示した範囲に含まれ、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できる。なお、以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。
【００２７】
＜変形例１＞
実施形態の中継装置１００は、第２層Ｌ２と第３層Ｌ３をＦＰＧＡ１３０で構成していた。しかし、図３に示すように、ＦＰＧＡ１３０に代えて、ＡＳＩＣ２３０を備えた中継装置２００としてもよい。
【００２８】
＜変形例２＞
ＰＨＹ１２０を、ＦＰＧＡ１３０あるいはＡＳＩＣ２３０と別に備えず、ＦＰＧＡ１３０あるいはＡＳＩＣ２３０がＰＨＹ１２０の機能を備えていてもよい。
【００２９】
＜変形例３＞
第１層Ｌ１と第２層Ｌ２の機能を備えたハードウェア回路と、第３層Ｌ３の機能を備えたハードウェア回路を別体としてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１０：車載通信システム    ２０：エンドＥＣＵ    ３０：ケーブル    １００：中継装置    １１０：電源回路    １２０：ＰＨＹ    １３０：ＦＰＧＡ    １３１：レイヤ２中継部    １３２：レイヤ３中継部    １４０：マイクロコンピュータ    ２００：中継装置（車載中継装置）    ２３０：ＡＳＩＣ    Ｃ：車両    Ｌ１：第１層    Ｌ２：第２層    Ｌ３：第３層    Ｌ４：第４層    Ｌ５：第５層    Ｌ６：第６層    Ｌ７：第７層    Ｐ：ポート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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