(57)【要約】【課題】各ネットワークのパケットデータの速度の違い等にかかわらず、パケットデータの送受信の遅延を低減することのできる通信ゲートウェイ装置を提供する。【解決手段】プロトコル等が異なる複数のネットワークを相互接続する通信ゲートウェイ装置５であって、対応するネットワークに対して固有のプロトコルでパケットデータを入出力するとともに、当該ネットワークからのパケットデータを、当該パケットデータに付加された送信先アドレスに基づいて送信先ネットワークのプロトコル変換処理部５１を特定した中間パケットデータに変換して出力する複数のプロトコル変換処理部５１と、中間パケットデータを対応するプロトコル変換処理部５１に中継出力する複数のゲートウェイ処理部５２と、中間パケットデータを中継処理するゲートウェイ処理部５２を選択するゲートウェイ選択部５３を備えている。【選択図】図３
2009071688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロトコルが異なる複数のネットワークを相互に接続する通信ゲートウェイ装置であって、
対応するネットワークに対して固有のプロトコルでパケットデータを入出力するとともに、当該ネットワークから入力された送信パケットデータを、当該送信パケットデータに付加された送信先アドレスに基づいて送信先ネットワークのプロトコル変換処理部を特定した中間パケットデータに変換して出力する複数のプロトコル変換処理部と、
各プロトコル変換処理部から出力された中間パケットデータを中間パケットデータに対する送受信ルート情報に基づいて対応するプロトコル変換処理部に中継出力する複数のゲートウェイ処理部と、
各プロトコル変換処理部から出力された中間パケットデータを中継処理するゲートウェイ処理部を選択するゲートウェイ選択部を備えている通信ゲートウェイ装置。
【請求項２】
各プロトコル変換処理部に、送信元アドレスと送信先アドレスと送信先アドレスに対応するネットワークのプロトコル変換処理部を特定するルート情報管理テーブルを備えている請求項１記載の通信ゲートウェイ装置。
【請求項３】
各プロトコル変換処理部に、入力されたパケットデータに含まれるアドレス情報が前記ルート情報管理テーブルに存在しないときに当該パケットデータを破棄するパケットフィルタ処理部を備えている請求項２記載の通信ゲートウェイ装置。
【請求項４】
前記ゲートウェイ選択部は、各ゲートウェイ処理部の負荷状態に基づいて、各プロトコル変換処理部から出力された中間パケットデータを中継処理するゲートウェイ処理部を選択する請求項１から３の何れかに記載の通信ゲートウェイ装置。
【請求項５】
送信先アドレス、送信元アドレス、または双方の組合せに基づいて各ゲートウェイ処理部に優先順位が設定され、前記ゲートウェイ選択部は、前記優先順位に基づいて各プロトコル変換処理部から出力された中間パケットデータを中継処理するゲートウェイ処理部を選択する請求項１から３の何れかに記載の通信ゲートウェイ装置。
【請求項６】
各ゲートウェイ処理部に優先順位が設定されるとともに、前記パケットデータのヘッダに緊急送信フラグ設定領域が設けられ、前記ゲートウェイ選択部は、前記緊急送信フラグが設定されたパケットデータに対して優先順位が高いゲートウェイ処理部を選択する請求項１から４の何れかに記載の通信ゲートウェイ装置。
【請求項７】
複数の車両制御機器を接続する第一の通信ネットワークと、ナビゲーション機器及びオーディオ機器を接続する第二の通信ネットワークと、無線通信インタフェースを介して車両外部の通信媒体と接続する第三の通信ネットワークと、各通信ネットワークを相互に接続する請求項１から６の何れかに記載された通信ゲートウェイ装置とを備えた車載ネットワークシステム。
【請求項８】
プロトコルが異なる複数のネットワークを相互に接続する通信ゲートウェイ方法であって、
複数のプロトコル変換処理部により夫々実行され、対応するネットワークに対して固有のプロトコルでパケットデータを入出力するとともに、当該ネットワークから入力された送信パケットデータを、当該送信パケットデータに付加された送信先アドレスに基づいて送信先ネットワークのプロトコル変換処理部を特定した中間パケットデータに変換して出力するプロトコル変換処理ステップと、
複数のゲートウェイ処理部により実行され、各プロトコル変換処理部から出力された中間パケットデータを中間パケットデータに対する送受信ルート情報に基づいて対応するプロトコル変換処理部に中継出力するゲートウェイ処理ステップと、
ゲートウェイ選択部により実行され、各ゲートウェイ処理部の負荷状態または各ゲートウェイ処理部に設定された優先順位に基づいて、前記ゲートウェイ処理ステップを実行するゲートウェイ処理部を選択するゲートウェイ選択ステップを備えているゲートウェイ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信媒体またはプロトコルが異なる複数のネットワークを相互に接続する通信ゲートウェイ装置、ゲートウェイ方法、及び前記通信ゲートウェイ装置を備えた車載ネットワークシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両に搭載される電子機器は増加しており、これらの電子機器はネットワークを介して相互に接続されて車載ネットワークシステムを構成している。
【０００３】
車載ネットワークシステムは、複数の通信ネットワークで構成されることが多くなってきている。つまり、各電子機器は、夫々の用途に応じて異なる通信方式でネットワークを構成しており、例えば、エンジンやブレーキ等の制御系の電子機器はＣＡＮ（Controller Area Network）でネットワークを構成しており、ナビゲーションシステムやオーディオ等のマルチメディア系の電子機器はＭＯＳＴ（Media Oriented Systems Transport）でネットワークを構成している。
【０００４】
更に、最近では、車内に搭載されている電子機器間だけではなく、車内に搭載れている電子機器から携帯電話等を介してインターネット等の外部ネットワークに接続することが求められている。また、通信方式の多様化も進んでいる。その結果、車内に搭載されている電子機器が、無線機によって外部ネットワークと接続される車載ネットワークシステムも提案されつつある。
【０００５】
複数のネットワーク同士を接続するために、従来は、図１に示すように、各ネットワークで異なるプロトコルの変換を行なう機能を有する一台の通信ゲートウェイ装置を二つのネットワーク間に設けていたが、図１に示すような構成の場合、機器Ｍ１と車外のネットワークＮ４との間で無線通信端末Ｇ３を介して情報（パケットデータ）を送受信するには、全てのネットワークＮ１〜Ｎ３及び各ネットワーク間の通信ゲートウェイ装置Ｇ１、Ｇ２を経由する必要があり、パケットデータの送受信の遅延が大きくなっていた。
【０００６】
例えば、周辺監視センサで車両周辺の異常を運転者に警告する機能を有する車両の場合、運転者の死角でバイク等が接近してきた時に、周辺監視センサを稼動させて、バイクの接近をスピーカーからの案内やモニタへの表示等で速やかに運転者に認知させる必要があるが、上述のようにパケットデータの送受信の遅延が大きいと、運転者への警告が遅れてしまう虞があった。
【０００７】
別の例として、路側帯等に設置されたビーコンからの先行車の事故等の知らせがあると、衝突や追突の危険性が向上したとして、運転者への警告やシートベルトの巻き上げ等を行なう機能を有する車両の場合、上記の例と同様にパケットデータの送受信の遅延が大きいと、ビーコンからの知らせを受け取ってからモニタ等に運転者への警告メッセージを表示するまでの時間や、シートベルトの巻き上げを実行するまでの時間が遅れてしまう虞があった。
【０００８】
このような問題を解決するために、図２に示すように、三つ以上のネットワーク間に一台の通信ゲートウェイ装置Ｇ４を設けることで、各ネットワーク間のデータ送受信の遅延を低減する車載ネットワークシステムが提案されている。
【０００９】
このような通信ゲートウェイ装置として、例えば、特許文献１には、異なる種類のプロトコルを使用する複数のネットワークを接続するための車載用ゲートウェイ装置であって、各ネットワーク上の機器との間でパケットデータを送受信するために各ネットワークと車載用ゲートウェイ装置との間に夫々設けられた複数の通信部と、送信元の機器から受信したパケットデータに対応させて該パケットデータの送信先の機器を登録したアドレステーブルを参照して受信したパケットデータの送信先を決定する手段と、受信したパケットデータを決定した送信先のネットワークに係るプロトコルへ変換する手段と、変換後のパケットデータを決定したネットワーク上の機器へ送信する手段とを備え、複数のネットワークを簡易に構成することができる車載用ゲートウェイ装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−３０９５８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、各ネットワークは、夫々通信方式が異なるためにパケットデータの通信速度が異なり、また、夫々用途が異なるため各ネットワークを構成する各電子機器からの入出力パケットデータのデータ量が異なるため、通信速度の速いネットワークからの重要度の高いパケットデータが、通信ゲートウェイ装置を介して他のネットワークへ出力される際に、通信速度の遅いネットワークからのパケットデータが通信ゲートウェイ装置を通過するのを待つ必要のあることがあり、パケットデータの送受信の遅延が大きくなる虞がある。
【００１１】
本発明の目的は、上述した従来の問題点に鑑み、各ネットワークのパケットデータの速度の違いや送受信されるパケットデータのデータ量の違いにかかわらず、三つ以上のネットワーク間で、パケットデータの送受信の遅延を低減することのできる通信ゲートウェイ装置、車載ネットワークシステム、及びゲートウェイ方法を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するため、本発明による通信ゲートウェイ装置の特徴構成は、プロトコルが異なる複数のネットワークを相互に接続する通信ゲートウェイ装置であって、対応するネットワークに対して固有のプロトコルでパケットデータを入出力するとともに、当該ネットワークから入力された送信パケットデータを、当該送信パケットデータに付加された送信先アドレスに基づいて送信先ネットワークのプロトコル変換処理部を特定した中間パケットデータに変換して出力する複数のプロトコル変換処理部と、各プロトコル変換処理部から出力された中間パケットデータを中間パケットデータに対する送受信ルート情報に基づいて対応するプロトコル変換処理部に中継出力する複数のゲートウェイ処理部と、各プロトコル変換処理部から出力された中間パケットデータを中継処理するゲートウェイ処理部を選択するゲートウェイ選択部を備えている点にある。
【００１３】
上述の構成によれば、ゲートウェイ選択部が、あるパケットデータをあるゲートウェイ処理部を介して当該あるパケットデータの送信先ネットワークに出力するとともに、別のパケットデータを別のゲートウェイ処理部を介して当該別のパケットデータの送信先ネットワークに出力するように中継処理するゲートウェイ処理部を選択することで、各ネットワークのパケットデータ速度の違いや送受信されるパケットデータのデータ量の違いによるパケットデータの処理待ちを低減してパケットデータの送受信の遅延を低減する。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明した通り、本発明によれば、各ネットワークのパケットデータの速度の違いや送受信されるパケットデータのデータ量の違いにかかわらず、三つ以上のネットワーク間で、パケットデータの送受信の遅延を低減することのできる通信ゲートウェイ装置を提供することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明による通信ゲートウェイ装置を車載ネットワークシステムに適用した実施形態について説明する。
【００１６】
車載ネットワークシステムは、図３に示すように、複数の車両制御機器２２を接続する第一の通信ネットワーク２と、ナビゲーション機器３１及びオーディオ機器３２を接続する第二の通信ネットワーク３と、無線通信インタフェース４１を介して車両外部の通信媒体４２と接続する第三の通信ネットワーク４と、各通信ネットワーク２、３、４を相互に接続する本発明による通信ゲートウェイ装置５とを備えている。
【００１７】
第一の通信ネットワーク２は、伝送ライン２１が一対の信号ラインに夫々逆位相の信号を伝送することでデータの送受信を行なう差動信号方式による通信バスラインで構成されており、車両の各部を制御する複数の車両制御機器２２としての電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと記す。）２２が当該通信バスラインを介して相互に通信される通信システムである。
【００１８】
このような通信システムとして、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）規格に基づく通信システムがある。また、複数のＥＣＵとしては、例えば、エンジンを制御するＥＣＵ、ブレーキを制御するＥＣＵ、自動変速機を制御するＥＣＵ、電動パワーステアリングを制御するＥＣＵ等がある。
【００１９】
第二の通信ネットワーク３は、伝送ライン３３が光ファイバーケーブルで構成されており、ナビゲーション機器３１及びデジタルＴＶやＤＶＤプレイヤー等のオーディオ機器３２等のマルチメディア系の電子機器が当該光ファイバーケーブルを介して相互に通信される通信システムである。
【００２０】
このような通信システムとして、例えば、ＭＯＳＴ（Media Oriented Systems Transport）規格に基づく通信システムがあり、ＭＯＳＴ（Media Oriented Systems Transport）規格に基づく通信システムでは、リング形状の光ファイバーケーブルに複数の電子機器が接続される。
【００２１】
尚、第一の通信ネットワーク２及び第二の通信ネットワーク３は夫々、第一通信インタフェース２３及び第二通信インタフェース３４を介して通信ゲートウェイ装置５と接続されており、両通信インタフェース３３、３４には、各通信ネットワーク２、３及び通信ゲートウェイ装置５を流れる信号をチェックし、衝突を検出する機能を有するトランシーバが備えられている。
【００２２】
第三の通信ネットワーク４としては、無線ＬＡＮ、衛星通信、及び携帯電話回線等の既存の通信インフラがあり、これらのうち少なくとも一つが無線通信インタフェース４１を介することで、車両外部の通信媒体４２と車両内部の機器（ＥＣＵ２２、ナビゲーション機器３１、及びオーディオ機器３２等）との間でパケットデータの送受信が可能となる。
【００２３】
無線通信インタフェース４１は、例えば、上述した既存の通信インフラにアクセスするための無線通信機能を実装した携帯情報端末機器のことであり、携帯情報端末機器は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）やＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）等を介して、通信ゲートウェイ装置５と接続されている。尚、携帯情報端末機器は、具体的には、携帯電話機、ＰＤＡ、及びノートパソコン等である。
【００２４】
そして、これら携帯情報端末機器は、車両外部の通信媒体４２と通信を行なうために、例えば、無線ＬＡＮを介して通信を行なう携帯情報端末機器の場合、赤外線通信の規格であるＩｒＤＡ（Infrared Data Association）、短距離無線通信に使用されるブルートゥース（Bluetooth）、及び固定無線通信の規格であるＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）等の少なくとも一つの無線通信機能を実装しており、携帯電話回線を介して通信を行なう携帯情報端末機器の場合、符号分割多重接続（CDMA：Code Division Multiple Access）等の携帯電話等の無線通信に使用される方式の無線通信機能を実装している。
【００２５】
車両外部の通信媒体４２とは、例えば、通信ゲートウェイ装置５と接続されている携帯電話、ＰＤＡ、及びノートパソコン等とパケットデータの送受信を行なうことのできる他の携帯電話、ＰＤＡ、及びパソコン等、並びに、車両等の移動体に移動体通信システムを利用して交通情報や天気予報等を提供する所謂テレマティクサービスの提供元のサーバー等のことである。
【００２６】
以上説明した各通信ネットワーク２〜４から出力される情報及び各通信ネットワーク２〜４へ入力される情報はパケット方式により送受信される。つまり、送信元の機器についての情報、送信先の機器についての情報、及び情報の内容等よりなるパケットデータが送受信される。
【００２７】
通信ゲートウェイ装置５は、プロトコルが異なる複数のネットワーク２〜４を相互に接続するように構成されており、対応するネットワークに対して固有のプロトコルでパケットデータを入出力するとともに、当該ネットワークから入力された送信パケットデータを、当該送信パケットデータに付加された送信先アドレスに基づいて送信先ネットワークのプロトコル変換処理部５１を特定した中間パケットデータに変換して出力する複数のプロトコル変換処理部５１（５１１〜５１３）と、各プロトコル変換処理部５１から出力された中間パケットデータを中間パケットデータに対する送受信ルート情報に基づいて対応するプロトコル変換処理部５１に中継出力する複数のゲートウェイ処理部５２（５２１〜５２ｎ）と、各プロトコル変換処理部５１から出力された中間パケットデータを中継処理するゲートウェイ処理部５２を選択するゲートウェイ選択部５３を備えている。
【００２８】
プロトコル変換処理部５１、ゲートウェイ処理部５２、及びゲートウェイ選択部５３は、処理速度を高速に維持するため、及び、同一構成のプロトコル変換処理部５１やゲートウェイ処理部５２を複数製造することによるコストダウンのため、特定用途向け集積回路（ASIC：Application Specific Integrated Circuit）やフィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA：Field Programmable Gate Array）で構築されている。
【００２９】
以下、プロトコル変換処理部５１、ゲートウェイ処理部５２、及びゲートウェイ選択部５３の構成及び処理について、各機能ブロックでのパケットデータと各種テーブルの構成、及び、パケットデータの変換の過程を示した図４に基づいて説明する。
【００３０】
複数のプロトコル変換処理部５１の夫々は、自身が接続されている通信ネットワーク２〜４から受信された固有のプロトコルのパケットデータを中間パケットデータに変換して、ゲートウェイ選択部５３を介してゲートウェイ処理部５２に出力し、また、通信ゲートウェイ装置５から入力された中間パケットデータを前記固有のプロトコルに変換して、自身が接続されている通信ネットワーク２〜４に送信する。
【００３１】
このような変換を迅速且つ正確に行なうために、例えば、各プロトコル変換処理部５１は、送信元アドレスと送信先アドレスと送信先アドレスに対応するネットワークのプロトコル変換処理部５１を特定するルート情報管理テーブル５１Ａを備えている。
【００３２】
ルート情報管理テーブル５１Ａには、対応する通信ネットワーク２〜４で使用するＩＤナンバーやＩＰアドレスといった送信元アドレスを特定する識別記号と、ゲートウェイ処理部５２で使用するＩＰアドレスやボート番号といった送信先アドレスと送信先アドレスに対応するネットワークのプロトコル変換処理部５１を特定する識別記号とが対応づけられてＡＳＩＣやＦＰＧＡに設けられた記憶部に記憶されている。
【００３３】
例えば、第一の通信ネットワーク２に対応したルート情報管理テーブル５１Ａは、第一の通信ネットワーク２との間でパケットデータを送受信する際に当該パケットデータに付加されるＩＤナンバー（例えば、第一のネットワーク２がＣＡＮ規格に基づく場合はＣＡＮで定められているデータフレームに付加されるＩＤ）と、ゲートウェイ処理部５２で中間パケットデータを中継処理する際に当該中間パケットデータに付加されるＩＰアドレス及びポート番号とが対応付けられた構成となっている。
【００３４】
また、第三のネットワーク４に対応したルート情報管理テーブルは、第三のネットワーク４との間でパケットデータを送受信する際に当該パケットデータに付加されるＩＰアドレス及びポート番号と、ゲートウェイ処理部５２で中間パケットデータを中継処理する際に当該中間パケットデータに付加されるＩＰアドレス及びポート番号とが対応付けられた構成となっている。
【００３５】
ここで、各通信ネットワーク２〜４との間で送受信されるＩＰアドレスは、例えば、車両外部の通信媒体４２の種類（例えば、携帯電話やインターネットプロバイダといった媒体の種類）を示し、各通信ネットワーク２〜４との間で送受信されるポート番号は、例えば、ＩＰアドレスで示される車両外部の通信媒体４２の種類に含まれる何れかの機器等（例えば、インターネットプロバイダを提供している複数の業者のうちの特定の業者）を示し、各通信ネットワーク２〜４との間で送受信されるＩＤナンバーは、例えば、当該通信ネットワーク２〜４に接続されている何れかの電子機器等を示す。
【００３６】
そして、各プロトコル変換処理部５１は、自身が接続されている通信ネットワーク２〜４から受信された固有のプロトコルのパケットデータ、及び、通信ゲートウェイ装置５から入力された中間パケットデータを、ルート情報管理テーブルを検索することで、固有のプロトコルのパケットデータに含まれるＩＤナンバーやＩＰアドレス等と、中間パケットデータに含まれるＩＰアドレス等との間の変換を行なうのである。
【００３７】
また、各プロトコル変換処理部５１は、受信されたパケットデータに含まれるＩＤナンバーやＩＰアドレス等のアドレス情報がルート情報管理テーブルに存在しないときに当該パケットデータを破棄するパケットフィルタ処理部５１Ｂを備えている。
【００３８】
ルート情報管理テーブル５１Ａには、当該ルート情報管理テーブル５１Ａに対応する通信ネットワーク２〜４が他の通信ネットワーク２〜４とパケットデータの送受信を行なうに当たって想定される識別記号の組合せが記憶されている。
【００３９】
そのため、各パケットフィルタ処理部５１Ｂは、ルート情報管理テーブル５１Ａを検索して、プロトコル変換処理部５１で受信されるパケットデータが、適正な送信元から送信されてきたデータであるか否か、及び、適正な送信先を指定しているか否かを判別し、不適正である場合は、入力パケットデータを異常なパケットデータであると判断する。このような構成によって、不適正なデータの通信ゲートウェイ装置５への進入を防止することができる。
【００４０】
各ゲートウェイ処理部５２（５２１〜５２ｎ）は、図５に示すように、各通信ネットワーク２〜４間（第一の通信ネットワーク２と第二の通信ネットワーク３との間、第一の通信ネットワーク２と第三の通信ネットワーク４との間、第二の通信ネットワーク３と第三の通信ネットワーク４との間）に介在して設けられ、接続された両通信ネットワーク２〜４間の接続と遮断を切り替える三つの中継部５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄを備えている。
【００４１】
また、ゲートウェイ処理部５２は、図３に示すように、各ゲートウェイ処理部５２の夫々に備えられた三つの中継部５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄの接続と遮断の切替時に参照するための、各ゲートウェイ処理部５２に共通のルーティングテーブル５２Ａを備えている。尚、ルーティングテーブル５２Ａは、入力された中間パケットデータに付加されているＩＤナンバーやＩＰアドレスといった識別記号と、出力先の通信ネットワーク２〜４の種類とが対応づけられてＡＳＩＣやＦＰＧＡに設けられた記憶部に記憶されている。
【００４２】
ゲートウェイ処理部５２の処理について詳述すると、複数のゲートウェイ処理部５２の夫々は、各プロトコル変換部５１から入力された中間パケットデータのＩＤナンバー及びＩＰアドレスを、ルーティングテーブル５２Ａを検索して出力先の通信ネットワーク２〜４を決定し、出力先の通信ネットワーク２〜４との間に設けられている中継部５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄを接続状態に切り替え、それ以外の通信ネットワーク２〜４との間に設けられている中継部５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄを遮断状態に切り替える。
【００４３】
尚、各ゲートウェイ処理部５２は、各プロトコル変換処理部５１と同様に、入力された中間パケットデータに含まれるＩＰアドレス等のアドレス情報がルーティングテーブルに存在しないときに当該中間パケットデータを破棄する中間パケットフィルタ処理部を備えた構成であってもよい。
【００４４】
ゲートウェイ選択部５３は、各ゲートウェイ処理部５２の負荷状態に基づいて、各プロトコル変換処理部５１から出力された中間パケットデータを中継処理するゲートウェイ処理部５２を選択する。
【００４５】
以下に詳述する。図６に示すように、ゲートウェイ選択部５３は、優先度設定部５３１及びゲートウェイ切替制御部５３２を備えており、また、入力スイッチ５３３、出力スイッチ５３４、プロトコル変換入力バッファ５３５、プロトコル変換出力バッファ５３６、ゲートウェイ処理出力バッファ５３７、及びゲートウェイ処理入力バッファ５３８を夫々複数備えている。
【００４６】
各バッファについて詳述すると、プロトコル変換入力バッファ５３５は、各プロトコル変換部５１から入力された中間パケットデータを一時蓄えておき、プロトコル変換出力バッファ５３６は、各プロトコル変換部５１へ出力する中間パケットデータを一時蓄えておき、ゲートウェイ処理出力バッファ５３７は、夫々が各ゲートウェイ処理部５２１〜５２３に対応する三つのバッファで構成され、各ゲートウェイ処理部５２１〜５２３へ出力する中間パケットデータを一時蓄えておき、ゲートウェイ処理入力バッファ５３８は、夫々が各ゲートウェイ処理部５２１〜５２３に対応する三つのバッファで構成され、各ゲートウェイ処理部５２１〜５２３から入力された中間パケットデータを一時蓄えておく。
【００４７】
優先度設定部５３１は、各ゲートウェイ処理入力バッファ５３８のうちゲートウェイ処理部５２１と接続されている三つのバッファａ、ｄ、ｇを参照して、ゲートウェイ処理部５２１の負荷状態としての混雑度を判断し、各ゲートウェイ処理入力バッファ５３８のうちゲートウェイ処理部５２２と接続されている三つのバッファｂ、ｅ、ｈを参照して、ゲートウェイ処理部５２２の混雑度を判断し、各ゲートウェイ処理入力バッファ５３８のうちゲートウェイ処理部５２３と接続されている三つのバッファｃ、ｆ、ｉを参照して、ゲートウェイ処理部５２３の混雑度を判断する。
【００４８】
具体的には、優先度設定部５３１は、ゲートウェイ処理入力バッファ５３８の各バッファａ〜ｉについて、現在使用されていないアドレス数を格納しておくレジスタを備え、レジスタａ，ｄ，ｇを参照してこれらレジスタに格納されている値の合計または平均が大きい程、ゲートウェイ処理部５２１が混雑していると判断し、レジスタｂ，ｅ，ｈを参照してこれらレジスタに格納されている値の合計または平均が大きい程、ゲートウェイ処理部５２２が混雑していると判断し、レジスタｃ，ｆ，ｉを参照してこれらレジスタに格納されている値の合計または平均が大きい程、ゲートウェイ処理部５２３が混雑していると判断する。
【００４９】
そして、優先度設定部５３１は、送信元の通信ネットワーク２〜４に対応するプロトコル変換部５１から入力されてきた中間パケットデータを、最も混雑していないと判断されたゲートウェイ処理部５２１〜５２３を中継して、送信先の通信ネットワーク２〜４に対応するプロトコル変換部５１へ出力することを決定し、その旨の情報をゲートウェイ切替制御部５３２に出力する。
【００５０】
ゲートウェイ切替制御部５３２は、優先度設定部５３１による決定に基づいて入力スイッチ５３３及び出力スイッチ５３４を切替制御する。
【００５１】
例えば、ゲートウェイ切替制御部５３２は、出力スイッチ５３４を切り替えて三つのバッファａ〜ｃを選択するに当たって、ゲートウェイ処理部５２１を使用して中継処理する旨の情報を優先度設定部５３１から受け取ると、出力スイッチ５３４をバッファａに切り替える。また、ゲートウェイ切替制御部５３２は、入力スイッチ５３３を切り替えて三つのバッファ１〜３を選択するに当たって、ゲートウェイ処理部５２２を使用して中継処理する旨の情報を優先度設定部５３１から受け取ると、入力スイッチ５３３をバッファ２に切り替える。
【００５２】
また、ゲートウェイ選択部５３は、入力スイッチ５３３及び出力スイッチ５３４の各々の切替状況を記憶しておくスタックレジスタを、各スイッチ５３３、５３４について備えている。
【００５３】
例えば、ゲートウェイ切替制御部５３２は、入力スイッチ５３３がバッファ１に接続されている状態のときに、ゲートウェイ切替制御部５３２により入力スイッチ５３３がバッファ２に切り替えられると、バッファ２に切り替えられる前はバッファ１に接続されていた旨をスタックレジスタに記憶する。バッファ２を経由してゲートウェイ処理部５２２に出力される中間パケットデータの出力が完了すると、ゲートウェイ切替制御部５３２はスタックレジスタを参照して、入力スイッチ５３３をバッファ１に切り替える。
【００５４】
そして、バッファ１に蓄えられている中間パケットデータのゲートウェイ処理部５２１への出力が再開される。尚、この時、バッファ１に蓄えられている中間パケットデータの出力を当該中間パケットデータの最初から再出力する構成であってもよいし、中断時点で出力されていなかった中間パケットデータのみを出力する構成であってもよい。
【００５５】
上述の例では、入力スイッチ５３３がバッファ１に接続中にゲートウェイ切替制御部５３２によってバッファ２に切り替えられた例について説明したが、バッファ２に切り替えられた後にゲートウェイ切替制御部５３２によって更にバッファ３に切り替えられたときは、バッファ３を経由しての中間パケットデータの出力完了後にバッファ２に切り替えられ、バッファ２を経由しての中間パケットデータの出力完了後にバッファ１に切り替えられることになる。
【００５６】
上述の構成によれば、ゲートウェイ処理部５２１〜５２３のうち一部のゲートウェイ処理部５２１〜５２３で中継処理中の中間パケットデータのデータ量が多い場合であっても、ゲートウェイ選択部５３が中継処理中の中間パケットデータのデータ量の少ない別のゲートウェイ処理部５２１〜５２３を選択して、選択したゲートウェイ処理部５２１を使用して中継処理を行なうので、中間パケットデータの処理待ちを低減して中間パケットデータの送受信の遅延を低減することができる。
【００５７】
以下、第一の通信ネットワーク２から第三の通信ネットワーク４へ、本発明による通信ゲートウェイ装置５を介してパケットデータを送信する場合の処理について、図７に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００５８】
プロトコル変換部５１１は、第一通信ネットワーク２から第一通信インタフェース２３を介してパケットデータを受信すると（Ｓ１）、当該パケットデータに含まれるＩＤナンバーに基づいてルート情報管理テーブル５１Ａを検索する（Ｓ２）。
【００５９】
プロトコル変換部５１１は、ルート情報管理テーブル５１Ａに当該ＩＤナンバーを発見した場合には（Ｓ３）、当該ＩＤナンバーをルート情報管理テーブル５１Ａで当該ＩＤナンバーに対応するＩＰアドレス及びポート番号に置き換えることで、パケットデータを中間パケットデータに変換し（Ｓ４）、ルート情報管理テーブル５１Ａに当該ＩＤナンバーを発見しない場合には（Ｓ３）、パケットフィルタ処理部５１Ｂに当該パケットデータを破棄させる（Ｓ１４）。
【００６０】
中間パケットデータがプロトコル変換部５１１からゲートウェイ選択部５３へ出力されると、優先度設定部５３１は、各バッファａ〜ｉを参照して各ゲートウェイ処理部５２の混雑度を判定し（Ｓ５）、中継処理に使用するゲートウェイ処理部５２を選択する（Ｓ６）。
【００６１】
中間パケットデータがゲートウェイ選択部５３からステップＳ６で選択されたゲートウェイ処理部５２へ出力されると、選択されたゲートウェイ処理部５２は、当該中間パケットデータに含まれるＩＰアドレス及びポート番号に基づいてルーティングテーブル５２Ａを検索する（Ｓ７）。
【００６２】
選択されたゲートウェイ処理部５２は、ルーティングテーブル５２Ａに当該ＩＰアドレス及びポート番号を発見した場合には（Ｓ８）、ルーティングテーブル５２Ａにおいて当該ＩＰアドレス及びポート番号に対応する通信ネットワーク２〜４、つまり本説明では第三通信ネットワーク４を出力先として決定し（Ｓ９）、ルーティングテーブル５２Ａに当該ＩＰアドレス及びポート番号を発見しない場合には（Ｓ８）、中間パケットフィルタ処理部に当該中間パケットデータを破棄させる（Ｓ１４）。
【００６３】
中間パケットデータが、選択されたゲートウェイ処理部５２を経由して第三の通信ネットワーク４へ通じるプロトコル変換部５１３へ出力されると、プロトコル変換部５１３は、当該中間パケットデータに含まれるＩＰアドレス及びポート番号に基づいてルート情報管理テーブル５１Ａを検索する（Ｓ１０）。
【００６４】
プロトコル変換部５１３は、ルート情報管理テーブル５１Ａに当該ＩＰアドレス及びポート番号を発見した場合には（Ｓ１１）、当該ＩＰアドレス及びポート番号をルート情報管理テーブル５１Ａで当該ＩＰアドレス及びポート番号に対応するＩＰアドレス及びポート番号に置き換えることで、中間パケットデータを第三の通信ネットワーク４のプロトコルに対応するパケットデータへ変換し（Ｓ１２）、ルート情報管理テーブル５１Ａに当該ＩＰアドレス及びポート番号を発見しない場合には（Ｓ１１）、パケットフィルタ処理部５１Ｂに当該中間パケットデータを破棄させる（Ｓ１４）。
【００６５】
そして、プロトコル変換部５１３は、当該パケットデータを第三通信インタフェース４１を介して第三の通信ネットワーク４へ送信する（Ｓ１３）。
【００６６】
以上説明したとおり、本発明によるゲートウェイ方法は、プロトコルが異なる複数のネットワーク２、３、４を相互に接続する通信ゲートウェイ方法であって、複数のプロトコル変換処理部５１により夫々実行され、対応するネットワークに対して固有のプロトコルでパケットデータを入出力するとともに、当該ネットワークから入力された送信パケットデータを、当該送信パケットデータに付加された送信先アドレスに基づいて送信先ネットワークのプロトコル変換処理部５１を特定した中間パケットデータに変換して出力するプロトコル変換処理ステップ（図７のステップＳ１〜Ｓ４、Ｓ１０〜Ｓ１４）と、複数のゲートウェイ処理部５２により実行され、各プロトコル変換処理部５１から出力された中間パケットデータを中間パケットデータに対する送受信ルート情報に基づいて対応するプロトコル変換処理部５１に中継出力するゲートウェイ処理ステップ（図７のステップＳ７〜Ｓ９）と、ゲートウェイ選択部５３により実行され、各ゲートウェイ処理部５２の負荷状態に基づいて、前記ゲートウェイ処理ステップを実行するゲートウェイ処理部５２を選択するゲートウェイ選択ステップ（図７のステップＳ５、Ｓ６）を備えている。
【００６７】
以下、別実施形態について説明する。上述の実施形態では、ゲートウェイ選択部５３は、各ゲートウェイ処理部５２の負荷状態に基づいて、各プロトコル変換処理部５１から出力された中間パケットデータを中継処理するゲートウェイ処理部５２を選択する構成について説明したが、このような構成に限らない。このような構成以外の実施例について以下に説明する。
【００６８】
第一の実施例として、送信先アドレス、送信元アドレス、または双方の組合せに基づいて各ゲートウェイ処理部５２に優先順位が設定され、ゲートウェイ選択部５３は、前記優先順位に基づいて各プロトコル変換処理部５１から出力された中間パケットデータを中継処理するゲートウェイ処理部５２を選択する構成であってもよい。
【００６９】
以下に詳述する。送信元アドレスに基づいて各ゲートウェイ処理部５２に優先順位を設定する例について説明すると、第一の通信ネットワーク２から通信ゲートウェイ装置５に入力された中間パケットデータについては、各ゲートウェイ処理部５２の優先順位を順位の高い方から順に５２１、５２２、５２３の順序で設定し、第二の通信ネットワーク３から通信ゲートウェイ装置５に入力された中間パケットデータについては、各ゲートウェイ処理部５２の優先順位を順位の高い方から順に５２２、５２３、５２１の順序で設定し、第三の通信ネットワーク２から通信ゲートウェイ装置５に入力された中間パケットデータについては、各ゲートウェイ処理部５２の優先順位を順位の高い方から順に５２３、５２１、５２２の順序で設定しておき、これらの優先順位の設定をゲートウェイ選択部５３を構成するＡＳＩＣ等に設けられた記憶部に記憶しておく。尚、上記で設定された優先順位は一例である。
【００７０】
そして、ゲートウェイ選択部５３は、ゲートウェイ処理出力バッファ５３７のバッファａ〜ｉを参照して各ゲートウェイ処理部５２１の混雑度を判断する代わりに、送信元の通信ネットワーク２〜４を記憶部に記憶された優先順位の設定と照合することで、各ゲートウェイ処理部５２１の何れを中継処理に使用するかを決定するのである。
【００７１】
このように設定しておくことで、例えば、第一の通信ネットワーク２から入力された中間パケットデータは、優先的にゲートウェイ処理部５２１で中継処理され、ゲートウェイ処理出力バッファ５３７が中間パケットデータによって記憶容量オーバーとなり処理待ちとなった場合に、以後入力された中間パケットデータは次の優先順位のゲートウェイ処理部５２２で中継処理される。他の通信ネットワーク３、４から入力された中間パケットデータについても、夫々の優先順位に基づいて同様の処理が行なわれる。
【００７２】
尚、送信先アドレスと送信元アドレスの組合せに基づいて各ゲートウェイ処理部５２に優先順位が設定される場合は、例えば、各組合せと、各組合せに対応する優先順位とで構成されるテーブルデータを、ゲートウェイ選択部５３を構成するＡＳＩＣ等に設けられた記憶部に記憶しておき、ゲートウェイ選択部５３は、送信元及び送信先の通信ネットワーク２〜４を当該テーブルデータと照合することで、各ゲートウェイ処理部５２１の何れを中継処理に使用するかを決定する
【００７３】
上述の構成によれば、あるゲートウェイ処理部５２が、車両のエンジン回転数データ等の緊急度の高いパケットデータの送受信に優先的に割り当てられ、別のゲートウェイ処理部５２が、音楽の音声データ等の緊急度の低いパケットデータの送受信に優先的に割り当てられるように優先順位を設定することで、緊急度の高いパケットデータが緊急度の低いパケットデータのために処理待ちとなってしまう状態を低減することができる。
【００７４】
また、第二の実施例として、各ゲートウェイ処理部５２に優先順位が設定されるとともに、パケットデータのヘッダに緊急送信フラグ設定領域が設けられ、ゲートウェイ選択部５３は、前記緊急送信フラグが設定されたパケットデータに対して優先順位が高いゲートウェイ処理部５２を選択する構成であってもよい。
【００７５】
例えば、パケットデータの緊急度に基づいた各ゲートウェイ処理部５２の優先順位を順位の高い方から順に５２１、５２２、５２３の順序で設定しておき、これらの優先順位の設定をゲートウェイ選択部５３を構成するＡＳＩＣ等に設けられた記憶部に記憶しておく。
【００７６】
このように設定しておくことで、緊急送信フラグの設定されている緊急度の高いパケットデータは、優先順位の高いゲートウェイ処理部５２１を優先的に中継処理で使用され、緊急送信フラグの設定されていない緊急度の低いパケットデータは、優先順位の低いゲートウェイ処理部５２３を優先的に中継処理で使用される。
【００７７】
上述の構成によれば、緊急度の高いパケットデータと緊急度の低いパケットデータとは、中継処理で使用されるゲートウェイ処理部５２が異なる確率が高いので、緊急度の高いパケットデータが緊急度の低いパケットデータのために処理待ちとなってしまう状態を低減することができる。
【００７８】
尚、上述の構成で、緊急度の高いパケットデータの受信量が多くなった場合等には、優先順位の高いゲートウェイ処理部５２が処理待ちとなってしまうことがある。このような場合には、ゲートウェイ選択部５３は、各ゲートウェイ処理部５２の負荷状態と各ゲートウェイ処理部５２に設定された優先順位に基づいて、優先度の低いゲートウェイ処理部５２の混雑度が予め設定された所定値以下であれば、当該優先度の低いゲートウェイ処理部５２を中継処理に使用する構成であってもよい。
【００７９】
上述の実施形態では、本発明によるゲートウェイ方法のゲートウェイ選択ステップは、ゲートウェイ選択部５３により実行され、各ゲートウェイ処理部５２の負荷状態に基づいて、前記ゲートウェイ処理ステップを実行するゲートウェイ処理部５２を選択する構成について説明したが、ゲートウェイ選択ステップは、ゲートウェイ選択部５３により実行され、各ゲートウェイ処理部５２に設定された優先順位に基づいて、前記ゲートウェイ処理ステップを実行するゲートウェイ処理部５２を選択する構成であってもよい。
【００８０】
上述の実施形態では、各プロトコル変換処理部５１のパケットフィルタ処理部５１Ｂは、入力されたパケットデータに含まれるアドレス情報がルート情報管理テーブルに存在しないときに当該パケットデータを破棄する構成について説明したが、パケットフィルタ処理部５１Ｂが当該パケットデータを破棄するのは、前記アドレス情報がルート情報管理テーブルに存在しないときに限らない。
【００８１】
例えば、各通信ネットワーク２〜４との間で送受信されるパケットデータにデータの属性や通信優先順位等を示す認証データを付加するように、車載ネットワークシステムを構成する。そして、各プロトコル変換処理部５１は、パケットデータを受信したときに、予め自身の記憶部に記憶されている認証データ一覧と受信パケットデータに付加されている送信元の認証データとの一致不一致を照合することによって、当該パケットデータを破棄するか否かを決定する構成であってもよい。
【００８２】
上述の実施形態では、車載ネットワークシステムは、三つの通信ネットワーク２〜４を備えた構成について説明したが、通信ネットワークの数は三つに限らない。
【００８３】
上述の実施形態では、三つの通信ネットワーク２〜４として、ＣＡＮ規格に基づく通信システム、ＭＯＳＴ規格に基づく通信システム、及び無線ＬＡＮ等の既存の通信インフラについて説明したが、車載ネットワークシステムに備えられる複数の通信ネットワークは、上述の実施形態で例示したものに限らず、例えば、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）規格等に基づく通信システムであってもよい。
【００８４】
上述の実施形態では、本発明による通信ゲートウェイ装置５を車載ネットワークシステムに適用した構成について説明したが、同一のシステム中に複数の通信ネットワークを備え、各通信ネットワークを相互に接続してデータの送受信を行なう構成を有するシステムであるならば車載に限らず、例えば、航空機や空調システム等に搭載するネットワークシステムに適用するものであってもよい。
【００８５】
尚、上述した実施形態は、本発明の一例に過ぎず、本発明の作用効果を奏する範囲において各ブロックの具体的構成等を適宜変更設計できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】二つのネットワーク間に通信ゲートウェイ装置を設けた従来の車載ネットワークシステムの機能ブロック構成図
【図２】三つ以上のネットワーク間に一台の通信ゲートウェイ装置を設けた従来の車載ネットワークシステムの機能ブロック構成図
【図３】本発明による通信ゲートウェイ装置の機能ブロック構成図
【図４】パケットデータの変換過程、並びに、ルート情報管理テーブル及びルーティングテーブルの構成についての説明図
【図５】ゲートウェイ処理部の機能ブロック構成図
【図６】ゲートウェイ選択部の機能ブロック構成図
【図７】本発明による通信ゲートウェイ装置５を介して各通信ネットワーク間でパケットデータを送信する処理について説明するためのフローチャート
【符号の説明】
【００８７】
２：第一の通信ネットワーク
３：第二の通信ネットワーク
４：第三の通信ネットワーク
５：通信ゲートウェイ装置
５１：プロトコル変換処理部
５１Ａ：ルート情報管理テーブル
５１Ｂ：パケットフィルタ処理部
５２：ゲートウェイ処理部
５３：ゲートウェイ選択部
【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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