(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された複数のネットワークのそれぞれに接続された複数のノード同士のフレームの送受信を制御し、受信したフレームが第１の条件を満たす場合、少なくとも１つのネットワークの負荷が高くなると予想し、重要度の低いフレームの送信を第２の条件が満たされるまで停止する制御部を備え、
重要度が高いフレームの受信の頻度が予め定められた頻度しきい値以下となることを前記第２の条件とする、
ゲートウェイ装置。
【請求項２】
前記制御部は、予め定められた重要度の高いフレームの受信を前記第１の条件とする、
請求項１に記載のゲートウェイ装置。
【請求項３】
前記制御部は、予め定められた重要度の高いフレームの受信、又は予め定められた組み合わせのフレームの受信を前記第１の条件とする、
請求項１に記載のゲートウェイ装置。
【請求項４】
前記制御部は、さらに予め定められた期間の経過を前記第２の条件の一部とし、前記予め定められた期間の経過、又は前記重要度が高いフレームの受信の頻度が予め定められた頻度しきい値以下となることを前記第２の条件とする、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のゲートウェイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゲートウェイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、ＣＡＮ（Controller Area Network）バスに接続された複数のノードがそれぞれ自分の送信フレーム数を送信すると共に自分以外の送信フレーム数を受信し、これらの送信フレーム数に基づいてノードごとにそれぞれバス負荷を算出する通信バス負荷監視システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この通信バス負荷監視システムは、バス負荷が高い場合には、送信頻度を下げるなどのバス負荷を下げる処理を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２３１３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし従来の通信バス負荷監視システムは、バス負荷が高くなったことを算出したときには、既に重要度の高いフレームに遅延が発生している可能性があり、重要度の高いフレームの遅延を抑制することが困難である。
【０００６】
従って、本発明の目的は、重要度の高いフレームの遅延を抑制することができるゲートウェイ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】
本発明の一態様は、車両に搭載された複数のネットワークのそれぞれに接続された複数のノード同士のフレームの送受信を制御し、受信したフレームが第１の条件を満たす場合、少なくとも１つのネットワークの負荷が高くなると予想し、重要度の低いフレームの送信を第２の条件が満たされるまで停止する制御部を備えたゲートウェイ装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、重要度の高いフレームの遅延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、第１の実施の形態に係るゲートウェイ装置の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態に係るゲートウェイ装置のテーブルの一例を説明するための概略図である。
【図３】図３は、第１の実施の形態に係るゲートウェイ装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態の要約）
実施の形態に係るゲートウェイ装置は、車両に搭載された複数のネットワークのそれぞれに接続された複数のノード同士のフレームの送受信を制御し、受信したフレームが第１の条件を満たす場合、少なくとも１つのネットワークの負荷が高くなると予想し、重要度の低いフレームの送信を第２の条件が満たされるまで停止する制御部を備えて概略構成されている。
【００１１】
このゲートウェイ装置は、第１の条件を満たすフレームが受信されると重要度の低いフレームの送信を停止するので、この構成を採用しない場合と比べて、ネットワークトラフィックを確保してネットワークの負荷を軽くし、重要度の高いフレームの遅延を抑制することができる。
【００１２】
[第１の実施の形態]
（ゲートウェイ装置１の概要）
図１は、第１の実施の形態に係るゲートウェイ装置の一例を示すブロック図である。図２は、第１の実施の形態に係るゲートウェイ装置のテーブルの一例を説明するための概略図である。テーブル１００は、例えば、後述するＣＡＮ−ＩＤが記載されるが、説明のため該当するフレームを送信する装置や機構などを示している。
【００１３】
車両には、ＣＡＮ、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）、ＭＯＳＴ（Media Oriented System Transport）、ＦｌｅｘＲａｙなどのネットワークが搭載されている。これらのネットワークは、プロトコルが異なり、直接データを交換することができない。ゲートウェイ装置１は、これらのネットワークを中継するものであり、プロトコルを変換して相互にデータを交換できるようにするものである。またゲートウェイ装置１は、フレームの優先度に応じて受信したフレームを該当のネットワークに送信するものである。
【００１４】
このゲートウェイ装置１は、図１に示すように、車両に搭載された複数のネットワークのそれぞれに接続された複数のノード同士のフレームの送受信を制御し、受信したフレームが第１の条件を満たす場合、少なくとも１つのネットワークの負荷が高くなると予想し、重要度の低いフレームの送信を第２の条件が満たされるまで停止する制御部としてのゲートウェイ制御部１０を備えて概略構成されている。
【００１５】
上述の複数のネットワークは、一例として、図１に示すように、第１のネットワーク２及び第２のネットワーク３である。本実施の形態の第１のネットワーク２及び第２のネットワーク３は、例えば、ＣＡＮプロトコルに従ったＣＡＮ通信を行うものである。なおゲートウェイ装置１に接続されるネットワークは、さらに複数であっても良いし、異なるプロトコルを有する複数のネットワークであっても良い。
【００１６】
ノードは、ネットワークに接続された電子制御ユニット（ECU:Electric Control Unit）である。このノード（ＥＣＵ４）は、フレームを１つの単位としてデータの送受信を行う。
【００１７】
フレームは、規定されたデジタル信号のまとまりである。このフレームには、ＣＡＮ−ＩＤ（Identier:識別子）が含まれている。ノードであるＥＣＵ４は、このＣＡＮ−ＩＤに基づいて自身が受信すべきフレームなのか否かを判定する。またＣＡＮ−ＩＤは、重要度（優先度）の情報を含んでいる。ＣＡＮ−ＩＤは、数字が小さいほど重要度が高く、数字が大きいほど重要度が低い。
【００１８】
このフレームは、一例として、大きく分けて、データを要求された側のＥＣＵ４が送信するデータフレームと、データを要求する側のＥＣＵ４が送信するリモートフレームと、がある。
【００１９】
データフレームは、例えば、開始を示すＳＯＦ(Start Of Frame)、ＣＡＮ−ＩＤ、ＲＴＲ(Remote Transmission Request)、コントロールフィールド、データレングスコード（ＤＬＣ）、データフィールド、ＣＲＣ(Cyclic Redundancy Check)シーケンス、ＣＲＣデリミタ、ＡＣＫ(Acknowledgement)スロット、ＡＣＫデリミタ、そして終わりに送信されるＥＯＦ(End Of Frame)から構成されている。
【００２０】
そしてリモートフレームは、例えば、上述のデータフレームからデータフィールドを除いたものとなっている。またＲＴＲは、データフィールドがドミナント（０）であったのに対し、リモートフレームがレセッシブ（１）になっている。本実施の形態では、特に断らない限り、データフレーム及びリモートフレームをフレームと記載する。
【００２１】
ゲートウェイ装置１は、例えば、図１に示すように、車両通信システム５を構成している。この車両通信システム５は、ゲートウェイ装置１と、第１のネットワーク２と、第２のネットワーク３と、複数のＥＣＵ４と、を備えて概略構成されている。
【００２２】
またゲートウェイ装置１は、一例として、図１に示すように、トランシーバ１１及びトランシーバ１２と、コントローラ１３及びコントローラ１４と、バッファ１５及びバッファ１６と、を備えて概略構成されている。
【００２３】
（第１のネットワーク２及び第２のネットワーク３の構成）
第１のネットワーク２は、通信バス２０を有している。この通信バス２０には、複数のＥＣＵ４が電気的に接続されている。第２のネットワーク３は、通信バス３０を有している。この通信バス３０には、複数のＥＣＵ４が電気的に接続されている。
【００２４】
通信バス２０に接続されたＥＣＵ４は、通信バス２０を介してゲートウェイ装置１にフレームを送信し、通信バス２０を介してゲートウェイ装置１からフレームを受信する。同様に、通信バス３０に接続されたＥＣＵ４は、通信バス３０を介してゲートウェイ装置１にフレームを送信し、通信バス３０を介してゲートウェイ装置１からフレームを受信する。
【００２５】
（ＥＣＵ４の構成）
ＥＣＵ４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成されるマイクロコンピュータを備えて概略構成されている。ＥＣＵ４は、例えば、以下に示すように、センサやアクチュエータなどの制御を行う電子制御ユニットである。
【００２６】
このＥＣＵ４は、一例として、ボディ系ノード、駆動系ノード、シャーシ系ノード、運転支援系ノード及びマルチメディア系ノードなどの種類がある。なお以下の分類は、車両の仕様に応じて様々な分け方があり、以下はその一例を示している。
【００２７】
ボディ系ノードは、一例として、ヘッドランプ、ミラー、空調装置、シート、エアバック、シートベルト及びドアなどのボディに関係する装置を制御する電子制御ユニットである。
【００２８】
駆動系ノードは、一例として、プラグ、インジェクタ、吸気及び排気バルブ、変速機、駆動用モータなどの駆動系に関係する装置を制御する電子制御ユニットである。
【００２９】
シャーシ系ノードは、一例として、ステアリング、ブレーキ、サスペンションなどに関係する装置を制御する電子制御ユニットである。
【００３０】
運転支援系ノードは、一例として、レーンの逸脱、運転者の意識レベル、車間距離などを測定するセンサ、ステアリングを駆動するアクチュエータなどの運転支援に関係する装置を制御する電子制御ユニットである。
【００３１】
マルチメディア系ノードは、一例として、音楽再生装置、映像再生装置、ナビゲーション装置などである。
【００３２】
（トランシーバ１１及びトランシーバ１２の構成）
トランシーバ１１は、第１のネットワーク２の通信バス２０とコントローラ１３とに電気的に接続されている。またトランシーバ１２は、第２のネットワーク３の通信バス３０とコントローラ１４とに電気的に接続されている。
【００３３】
このトランシーバ１１及びトランシーバ１２は、通信バス２０及び通信バス３０に送信する電気信号の生成、調整、動作電流の確保などを行うように構成されている。
【００３４】
ＣＡＮ通信の場合、通信バス２０及び通信バス３０は、信号線が二本であり、ＣＡＮ−Ｈ、ＣＡＮ−Ｌと呼ばれる電気信号が伝播する。ＣＡＮ通信では、この電気信号の差分に基づいて電位差がある場合をドミナント（１）、電位差がない場合をレセッシブ（０）としている。
【００３５】
トランシーバ１１は、この電気信号を検知し、コントローラ１３に送信すると共に、コントローラ１３から送信された電子信号を通信バス２０に送信する。同様に、トランシーバ１２は、この電気信号を検知し、コントローラ１４に送信すると共に、コントローラ１４から送信された電子信号を通信バス３０に送信する。
【００３６】
（コントローラ１３及びコントローラ１４の構成）
コントローラ１３は、トランシーバ１１とバッファ１５とに電気的に接続されている。またコントローラ１４は、トランシーバ１２とバッファ１６と電気的に接続されている。
【００３７】
コントローラ１３及びコントローラ１４は、ＣＡＮプロトコルの機能(ビットスタッフィング、通信調停、エラー調整など)を行う。
【００３８】
コントローラ１３は、第１のネットワーク２から受信したＣＡＮプロトコルに従ったフレームをゲートウェイ制御部１０が扱える形式の受信メッセージに変換してバッファ１５に書き込む。またコントローラ１４は、第２のネットワーク３から受信したＣＡＮプロトコルに従ったフレームをゲートウェイ制御部１０が扱える形式の受信メッセージに変換してバッファ１６に書き込む。
【００３９】
コントローラ１３は、ゲートウェイ制御部１０がバッファ１５に書き込んだ送信メッセージをＣＡＮプロトコルに基づくフレームに変換してトランシーバ１１を介して第１のネットワーク２に送信する。またコントローラ１４は、ゲートウェイ制御部１０がバッファ１６に書き込んだ送信メッセージをＣＡＮプロトコルに基づくフレームに変換してトランシーバ１２を介して第２のネットワーク３に送信する。
【００４０】
ゲートウェイ装置１は、異なるプロトコルを有するネットワークが接続される場合、各プロトコルに対応したコントローラを備える。
【００４１】
（バッファ１５及びバッファ１６の構成）
バッファ１５は、コントローラ１３及びゲートウェイ制御部１０に電気的に接続されている。またバッファ１６は、コントローラ１４及びゲートウェイ制御部１０に電気的に接続されている。このバッファ１５及びバッファ１６は、例えば、半導体メモリである。
【００４２】
このバッファ１５及びバッファ１６は、例えば、送信メッセージを格納する送信バッファと、受信メッセージを格納する受信バッファと、を備えている。
【００４３】
バッファ１５及びバッファ１６には、複数の受信メッセージ及び送信メッセージが格納され、決められた順にネットワークに送信される。
【００４４】
（ゲートウェイ制御部１０の構成）
ゲートウェイ制御部１０は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭなどから構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、ゲートウェイ制御部１０が動作するためのプログラムと、テーブル１００と、第１の条件情報１０１と、第２の条件情報１０２と、が格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。またゲートウェイ制御部１０は、時間を計測するように構成されている。
【００４５】
テーブル１００は、例えば、フレームの重要度などを規定したものであり、少なくともＣＡＮ−ＩＤを含んで構成されている。ゲートウェイ制御部１０は、例えば、通常の運転では送信されることがない異常を示すフレームを受信すると、今後通信バスのバス負荷が増大することが予想されるので、通信バスのバス負荷を下げてネットワークトラフィックを確保して重要度が高いフレームに遅延が生じないように準備する。
【００４６】
重要度が低いフレームは、一例として、図２に示すように、空調装置、ナビゲーション装置、シート、ステアリング位置、ステアリングスイッチ、電子キーの認証及びアンサーバックなどに関するフレームである。
【００４７】
重要度の高いフレームは、一例として、図２に示すように、トラクションコントロール、アンチロックブレーキ、横滑り防止、エンジン制御、ドア、レーンキープ、追突防止などに関するフレームである。
【００４８】
ゲートウェイ制御部１０は、重要度の高いフレームからさらに異常を示すフレームとして、エアバック、急ブレーキ、急ハンドル、タイヤロック、衝撃感知などに関するフレームを定めている。この異常を示すフレームは、例えば、追突、危険回避及び事故の発生を予想されるフレームである。
【００４９】
このテーブル１００には、一例として、ＣＡＮ−ＩＤの数字の範囲で重要度を指定するように構成される。
【００５０】
ゲートウェイ制御部１０は、異常を示すフレームが発生した後、バス負荷が増加することが予想されるので、重要度の高いフレームの遅延が生じないようにバス負荷を下げてネットワークトラフィックを確保して備えるように構成されている。
【００５１】
ゲートウェイ制御部１０は、第１の条件情報１０１に基づく第１の条件に応じてバス負荷を下げるように構成されている。具体的には、ゲートウェイ制御部１０は、予め定められた重要度の高いフレームの受信を第１の条件としている。この予め定められた重要度の高いフレームは、テーブル１００の異常を示すフレームである。
【００５２】
ゲートウェイ制御部１０は、テーブル１００に基づいてバッファ１５又はバッファ１６に書き込まれた受信メッセージが異常を示すフレームのものであった場合、テーブル１００に基づいてバッファ１５及びバッファ１６に書き込まれた受信メッセージのうち、重要度が低いフレームに対応する受信メッセージに対する処理を停止させて重要度が低いフレームの送信を停止させる。
【００５３】
またゲートウェイ制御部１０は、第２の条件情報１０２に基づく第２の条件に応じて重要度が低いフレームの送信停止を解除するように構成されている。具体的には、ゲートウェイ制御部１０は、予め定められた期間の経過を第２の条件としている。この予め定められた期間とは、一例として、３〜１０秒である。
【００５４】
以下に本実施の形態のゲートウェイ装置１の動作の一例について図３のフローチャートに従って説明する。
【００５５】
（動作）
ゲートウェイ装置１は、車両通信システム５が起動すると、第１のネットワーク２及び第２のネットワーク３を介してＥＣＵ４からフレームを受信する。
【００５６】
ゲートウェイ制御部１０は、テーブル１００と、第１の条件情報１０１と、バッファ１５及びバッファ１６に書き込まれた受信メッセージに応じたフレーム（ＣＡＮ−ＩＤ）と、に基づいて第１の条件が成立するか否かを確認する。ゲートウェイ制御部１０は、第１の条件が成立すると（Ｓｔｅｐ１：Ｙｅｓ）、バス負荷を下げるため、テーブル１００に基づいて重要度の低いフレームに応じた受信メッセージに対する処理を停止させ、重要度の低いフレームの送信を停止する（Ｓｔｅｐ２）。
【００５７】
ゲートウェイ制御部１０は、第１の条件が成立してからの時間を計測する。ゲートウェイ制御部１０は、計測している時間が予め定められた期間に達する、つまり計測している時間と第２の条件情報１０２に基づいて第２の条件が成立したと判断すると（Ｓｔｅｐ３：Ｙｅｓ）、処理の停止を解除、つまり重要度の低いフレームの送信を再開して通常の処理に戻る（Ｓｔｅｐ４）。
【００５８】
ここでステップ１においてゲートウェイ制御部１０は、第１の条件が成立していない場合（Ｓｔｅｐ１：Ｎｏ）、通常の処理を継続して行う（Ｓｔｅｐ５）。
【００５９】
（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態に係るゲートウェイ装置１は、重要度の高いフレームの遅延を抑制することができる。具体的には、ゲートウェイ装置１は、第１の条件を満たすフレームが受信されると、今後重要度の高いフレームがＥＣＵ４から送信されると判断し、重要度の低いフレームの送信を停止してネットワークトラフィックを確保する。従ってゲートウェイ装置１は、この構成を採用しない場合と比べて、ネットワークの負荷を軽くし、重要度の高いフレームの遅延を抑制することができる。
【００６０】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態は、第１の条件と第２の条件が第１の実施の形態と異なっている。以下に記載する第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同じ機能及び構成を有する部分は、第１の実施の形態と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。
【００６１】
本実施の形態のゲートウェイ制御部１０は、予め定められた重要度の高いフレームの受信、又は予め定められた組み合わせのフレームの受信を第１の条件としている。また本実施の形態のゲートウェイ制御部１０は、予め定められた期間の経過、又は重要度が高いフレームの受信の頻度が予め定められた頻度しきい値以下となることを第２の条件としている。
【００６２】
この第１の条件の予め定められた組み合わせのフレームの受信は、一例として、テーブル１００に基づく重要度の高いフレームの組み合わせの受信である。この第１の条件に係る複数のフレームは、設定された期間内に受信されたフレームである。
【００６３】
なお変形例として第１の条件は、重要度の高いフレームの組み合わせのみであっても良い。
【００６４】
また第２の条件における頻度しきい値は、第２の条件情報１０２に含まれている。なお変形例としてゲートウェイ制御部１０は、重要度が高いフレームの受信の頻度が予め定められた頻度しきい値以下となることのみを第２の条件としても良い。
【００６５】
以下に本実施の形態のゲートウェイ装置１の動作の一例について第１の実施の形態の図３のフローチャートを参照しながら説明する。
【００６６】
（動作）
ゲートウェイ装置１は、車両通信システム５が起動すると、第１のネットワーク２及び第２のネットワーク３を介してＥＣＵ４からフレームを受信する。
【００６７】
ゲートウェイ制御部１０は、テーブル１００と、第１の条件情報１０１と、バッファ１５及びバッファ１６に書き込まれた受信メッセージに応じたフレーム（ＣＡＮ−ＩＤ）と、に基づいて、本実施の形態の第１の条件が成立するか否かを確認する。ゲートウェイ制御部１０は、第１の条件が成立すると（Ｓｔｅｐ１：Ｙｅｓ）、バス負荷を下げるため、テーブル１００に基づいて重要度の低いフレームに応じた受信メッセージに対する処理を停止させ、重要度の低いフレームの送信を停止する（Ｓｔｅｐ２）。
【００６８】
ゲートウェイ制御部１０は、第１の条件が成立してからの時間を計測すると共に、重要度の高いフレームの受信の頻度を算出する。ゲートウェイ制御部１０は、計測している時間が予め定められた期間に達する、又は頻度が頻度しきい値以下となって第２の条件が成立すると（Ｓｔｅｐ３：Ｙｅｓ）、処理の停止を解除、つまり重要度の低いフレームの送信を再開して通常の処理に戻る（Ｓｔｅｐ４）。
【００６９】
ここでステップ１においてゲートウェイ制御部１０は、第１の条件が成立していない場合（Ｓｔｅｐ１：Ｎｏ）、通常の処理を継続して行う（Ｓｔｅｐ５）。
【００７０】
（第２の実施の形態の効果）
本実施の形態のゲートウェイ装置１は、重要度の高いフレームの組み合わせによってもバス負荷を下げることができるので、この構成を採用しない場合と比べて、単独では異常とされないが組み合わせると異常である場合であっても、重要度の高いフレームの遅延を抑制することができる。
【００７１】
ゲートウェイ装置１は、重要度が高いフレームの受信の頻度が予め定められた頻度しきい値以下となることによっても通常の処理に戻るので、この構成を採用しない場合と比べて、衝突などが早期に回避された場合などにおいて予め定められた期間より前に通常の処理に戻ることができる。
【００７２】
上述の実施の形態及び変形例に係るゲートウェイ装置１は、例えば、用途に応じて、その一部が、コンピュータが実行するプログラム、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）及びＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などによって実現されても良い。
【００７３】
以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７４】
１…ゲートウェイ装置、２…第１のネットワーク、３…第２のネットワーク、４…ＥＣＵ、５…車両通信システム、１０…ゲートウェイ制御部、１１，１２…トランシーバ、１３，１４…コントローラ、１５，１６…バッファ、２０，３０…通信バス、１００…テーブル、１０１…第１の条件情報、１０２…第２の条件情報
【図１】
0006674312.tif 000002
【図２】
0006674312.tif 000003
【図３】
0006674312.tif 000004