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JP6424870B2 - ゲートウェイ、車載通信システム、通信制御方法および通信制御プログラム - Google Patents
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ゲートウェイ、車載通信システム、通信制御方法および通信制御プログラム Download PDF

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Description

本発明は、ゲートウェイ、車載通信システム、通信制御方法および通信制御プログラムに関する。
従来、高品質サービスを提供するためにシステムの二重化(冗長化)を行うための技術が開発されている。
たとえば、特許文献1(特開2016−12932号公報)には、以下のような局側装置が開示されている。すなわち、局側装置は、運用系(現用)OSU1〜Nと待機系(予備)OSU N+1と、制御部とを備える。制御部は、ネットワーク管理システム(NMS)との間で、論理回線に紐付けられたONUの管理情報を伝達する。論理回線は、光回線ユニットと受動的光ネットワークとの固定的な組み合わせにより定義される。一方、OSUは、実回線に紐付けられた管理情報を取得する。実回線は、光回線ユニットおよび受動的光ネットワークの実際の組み合わせを示す。制御部は、マッピング情報を用いて、管理情報に紐付けられた回線を、論理回線と実回線との間で相互に変換する。
特開2016−12932号公報 特開2015−88815号公報
たとえば、車両の外部における外部装置からの情報を車両の内部における内部装置へ中継するゲートウェイが車両に設けられる場合がある。このような構成において、たとえば、大量のデータを送りつける意図的な攻撃をゲートウェイが外部装置から受けると、ゲートウェイの動作が不安定になってしまう。システムの冗長化により、ゲートウェイのより安定化した動作を実現可能な技術が望まれる。しかしながら、特許文献1にはこのような冗長化については開示されていない。
この発明は、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、車載ネットワークにおいて、外部装置からの情報を中継するゲートウェイのより安定化した動作を実現することが可能なゲートウェイ、車載通信システム、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。
(1)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わるゲートウェイは、車両に搭載されるゲートウェイであって、前記車両の外部における外部装置と通信可能な他のゲートウェイを介して前記外部装置と通信可能な通信部を備え、前記他のゲートウェイは、通信データを中継する中継処理を行うスイッチ部と、前記スイッチ部の前記中継処理を制御する処理部とを含み、前記通信部は、前記スイッチ部から受けた通信データを前記車両の内部における装置へ中継可能であり、前記ゲートウェイは、さらに、前記処理部の異常を判定し、前記異常が発生したと判断した場合、前記スイッチ部の前記中継処理を制御する制御部を備える。
(8)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる車載通信システムは、車両に搭載される車載通信システムであって、前記車両の外部における外部装置と通信可能な第1のゲートウェイと、前記第1のゲートウェイを介して前記外部装置と通信可能な第2のゲートウェイとを備え、前記第1のゲートウェイは、通信データを中継する中継処理を行うスイッチ部と、前記スイッチ部の前記中継処理を制御する処理部とを含み、前記第2のゲートウェイは、前記スイッチ部から受けた通信データを前記車両の内部における装置へ中継可能であり、前記第2のゲートウェイは、前記処理部の異常を判定し、前記異常が発生したと判断した場合、前記スイッチ部の前記中継処理を制御する。
(9)上記課題を解決するために、この発明の他の局面に係わる通信制御方法は、車両に搭載されるゲートウェイにおける通信制御方法であって、前記ゲートウェイは、前記車両の外部における外部装置と通信可能な他のゲートウェイを介して前記外部装置と通信可能であり、前記他のゲートウェイは、通信データを中継する中継処理を行うスイッチ部と、前記スイッチ部の前記中継処理を制御する処理部とを含み、前記ゲートウェイは、前記スイッチ部から受けた通信データを前記車両の内部における装置へ中継可能であり、前記処理部の異常を判定するステップと、前記異常が発生したと判断した場合、前記スイッチ部の前記中継処理を制御するステップとを含む。
(10)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる通信制御方法は、車両に搭載される車載通信システムにおける通信制御方法であって、前記車載通信システムは、前記車両の外部における外部装置と通信可能な第1のゲートウェイと、前記第1のゲートウェイを介して前記外部装置と通信可能な第2のゲートウェイとを備え、前記第1のゲートウェイは、通信データを中継する中継処理を行うスイッチ部と、前記スイッチ部の前記中継処理を制御する処理部とを含み、前記第2のゲートウェイは、前記スイッチ部から受けた通信データを前記車両の内部における装置へ中継可能であり、前記第2のゲートウェイが、前記処理部の異常を判定するステップと、前記第2のゲートウェイが、前記異常が発生したと判断した場合、前記スイッチ部の前記中継処理を制御するステップとを含む。
(11)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる通信制御プログラムは、車両に搭載されるゲートウェイにおいて用いられる通信制御プログラムであって、コンピュータを、前記車両の外部における外部装置と通信可能な他のゲートウェイを介して前記外部装置と通信可能な通信部、として機能させるためのプログラムであり、前記他のゲートウェイは、通信データを中継する中継処理を行うスイッチ部と、前記スイッチ部の前記中継処理を制御する処理部とを含み、前記通信部は、前記スイッチ部から受けた通信データを前記車両の内部における装置へ中継可能であり、さらに、コンピュータを、前記処理部の異常を判定し、前記異常が発生したと判断した場合、前記スイッチ部の前記中継処理を制御する制御部、として機能させるためのプログラムである。
本発明は、このような特徴的な処理部を備えるゲートウェイとして実現することができるだけでなく、ゲートウェイ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することができる。
また、本発明は、このような特徴的な処理部を備える車載通信システムとして実現することができるだけでなく、車載通信システム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することができる。
本発明によれば、車載ネットワークにおいて、外部装置からの情報を中継するゲートウェイのより安定化した動作を実現することができる。
図1は、本発明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は、本発明の実施の形態に係る車載通信システムにおける車外ゲートウェイの構成を示す図である。 図3は、本発明の実施の形態に係る車載通信システムにおける車内ゲートウェイの構成を示す図である。 図4は、本発明の実施の形態に係る車載通信システムにおける車内ゲートウェイが、車外ゲートウェイにおける中継処理の制御を行う際の動作手順を定めたフローチャートである。
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
(1)本発明の実施の形態に係るゲートウェイは、車両に搭載されるゲートウェイであって、前記車両の外部における外部装置と通信可能な他のゲートウェイを介して前記外部装置と通信可能な通信部を備え、前記他のゲートウェイは、通信データを中継する中継処理を行うスイッチ部と、前記スイッチ部の前記中継処理を制御する処理部とを含み、前記通信部は、前記スイッチ部から受けた通信データを前記車両の内部における装置へ中継可能であり、前記ゲートウェイは、さらに、前記処理部の異常を判定し、前記異常が発生したと判断した場合、前記スイッチ部の前記中継処理を制御する制御部を備える。
このような構成により、たとえば、他のゲートウェイが、外部装置から意図的な攻撃を受け、自己の中継処理を良好に制御することが困難な場合において、ゲートウェイは、他のゲートウェイの代わりに他のゲートウェイの中継処理を制御することができる。したがって、車載ネットワークにおいて、外部装置からの情報を中継するゲートウェイの動作についての冗長化を実現し、ゲートウェイのより安定化した動作を実現することができる。これにより、通信データを安定に中継することができるので、たとえば、自動運転等の車両の制御にとって重要な通信データが中継されない状況を回避することができる。
(2)好ましくは、前記制御部は、前記スイッチ部の前記中継処理を制御することにより、前記外部装置の前記スイッチ部を介した通信を制御する。
このような構成により、スイッチ部の中継処理の対象に応じた制御を行うことができる。具体的には、たとえば、車両の内部における装置間の通信データの中継処理を継続する一方で、外部装置との通信データの中継処理を停止または抑制することができる。
(3)より好ましくは、前記制御部は、前記外部装置からの通信が遮断されるように前記スイッチ部の前記中継処理を制御する。
このような構成により、攻撃目的の大量のデータ、および不正なデータ等の好ましくないデータが車載ネットワークへ流入してしまうことを防ぐことができるので、車載ネットワークにおけるセキュリティを向上させることができる。
(4)好ましくは、前記制御部は、前記スイッチ部の前記中継処理を制御することにより、前記車両の内部における装置の前記スイッチ部を介した通信を制御する。
このような構成により、スイッチ部の中継処理の対象に応じた制御を行うことができる。具体的には、たとえば、車両の内部における装置のスイッチ部を介した通信を停止または抑制することができる。
(5)好ましくは、前記制御部は、前記スイッチ部の異常を判定し、判定結果に応じた処理を行う。
このような構成により、たとえば、通信データの通信経路を示す経路テーブルの異常、および中継処理の成功率が低い等の異常を、処理部の正常および異常に関係なく判定することができる。また、スイッチ部が異常であると判定した場合には、車両の内部における装置間の中継処理が適切に行われない状況であると認識して必要な処理を行い、また、スイッチ部が正常であると判定した場合には、車両の内部における装置間の中継処理を継続することができる。
(6)より好ましくは、前記制御部は、前記スイッチ部の異常が発生したと判断した場合に、前記車両の内部における装置の自己の前記ゲートウェイを介した通信を遮断する。
このような構成により、たとえば、車両の内部における装置が他のゲートウェイを介さずに車両の外部のネットワークに接続されている場合において、好ましくないデータが外部のネットワークから車載ネットワークへ誤って流入してしまうことを防ぐことができるので、車載ネットワークにおけるセキュリティを向上させることができる。
(7)より好ましくは、前記制御部は、前記スイッチ部の異常の判定結果に基づく内容を報知する。
このような構成により、たとえば、他のゲートウェイにおける異常な中継処理の状況をユーザに報知することができる。
(8)本発明の実施の形態に係る車載通信システムは、車両に搭載される車載通信システムであって、前記車両の外部における外部装置と通信可能な第1のゲートウェイと、前記第1のゲートウェイを介して前記外部装置と通信可能な第2のゲートウェイとを備え、前記第1のゲートウェイは、通信データを中継する中継処理を行うスイッチ部と、前記スイッチ部の前記中継処理を制御する処理部とを含み、前記第2のゲートウェイは、前記スイッチ部から受けた通信データを前記車両の内部における装置へ中継可能であり、前記第2のゲートウェイは、前記処理部の異常を判定し、前記異常が発生したと判断した場合、前記スイッチ部の前記中継処理を制御する。
このような構成により、たとえば、第1のゲートウェイが、外部装置から意図的な攻撃を受け、自己の中継処理を良好に制御することが困難な場合において、第2のゲートウェイは、第1のゲートウェイの代わりに第1のゲートウェイの中継処理を制御することができる。したがって、車載ネットワークにおいて、外部装置からの情報を中継するゲートウェイの動作についての冗長化を実現し、ゲートウェイのより安定化した動作を実現することができる。これにより、通信データを安定に中継することができるので、たとえば、自動運転等の車両の制御にとって重要な通信データが中継されない状況を回避することができる。
(9)本発明の実施の形態に係る通信制御方法は、車両に搭載されるゲートウェイにおける通信制御方法であって、前記ゲートウェイは、前記車両の外部における外部装置と通信可能な他のゲートウェイを介して前記外部装置と通信可能であり、前記他のゲートウェイは、通信データを中継する中継処理を行うスイッチ部と、前記スイッチ部の前記中継処理を制御する処理部とを含み、前記ゲートウェイは、前記スイッチ部から受けた通信データを前記車両の内部における装置へ中継可能であり、前記処理部の異常を判定するステップと、前記異常が発生したと判断した場合、前記スイッチ部の前記中継処理を制御するステップとを含む。
このような構成により、たとえば、他のゲートウェイが、外部装置から意図的な攻撃を受け、自己の中継処理を良好に制御することが困難な場合において、ゲートウェイは、他のゲートウェイの代わりに他のゲートウェイの中継処理を制御することができる。したがって、車載ネットワークにおいて、外部装置からの情報を中継するゲートウェイの動作についての冗長化を実現し、ゲートウェイのより安定化した動作を実現することができる。これにより、通信データを安定に中継することができるので、たとえば、自動運転等の車両の制御にとって重要な通信データが中継されない状況を回避することができる。
(10)本発明の実施の形態に係る通信制御方法は、車両に搭載される車載通信システムにおける通信制御方法であって、前記車載通信システムは、前記車両の外部における外部装置と通信可能な第1のゲートウェイと、前記第1のゲートウェイを介して前記外部装置と通信可能な第2のゲートウェイとを備え、前記第1のゲートウェイは、通信データを中継する中継処理を行うスイッチ部と、前記スイッチ部の前記中継処理を制御する処理部とを含み、前記第2のゲートウェイは、前記スイッチ部から受けた通信データを前記車両の内部における装置へ中継可能であり、前記第2のゲートウェイが、前記処理部の異常を判定するステップと、前記第2のゲートウェイが、前記異常が発生したと判断した場合、前記スイッチ部の前記中継処理を制御するステップとを含む。
このような構成により、たとえば、第1のゲートウェイが、外部装置から意図的な攻撃を受け、自己の中継処理を良好に制御することが困難な場合において、第2のゲートウェイは、第1のゲートウェイの代わりに第1のゲートウェイの中継処理を制御することができる。したがって、車載ネットワークにおいて、外部装置からの情報を中継するゲートウェイの動作についての冗長化を実現し、ゲートウェイのより安定化した動作を実現することができる。これにより、通信データを安定に中継することができるので、たとえば、自動運転等の車両の制御にとって重要な通信データが中継されない状況を回避することができる。
(11)本発明の実施の形態に係る通信制御プログラムは、車両に搭載されるゲートウェイにおいて用いられる通信制御プログラムであって、コンピュータを、前記車両の外部における外部装置と通信可能な他のゲートウェイを介して前記外部装置と通信可能な通信部、として機能させるためのプログラムであり、前記他のゲートウェイは、通信データを中継する中継処理を行うスイッチ部と、前記スイッチ部の前記中継処理を制御する処理部とを含み、前記通信部は、前記スイッチ部から受けた通信データを前記車両の内部における装置へ中継可能であり、さらに、コンピュータを、前記処理部の異常を判定し、前記異常が発生したと判断した場合、前記スイッチ部の前記中継処理を制御する制御部、として機能させるための。
このような構成により、たとえば、他のゲートウェイが、外部装置から意図的な攻撃を受け、自己の中継処理を良好に制御することが困難な場合において、ゲートウェイは、他のゲートウェイの代わりに他のゲートウェイの中継処理を制御することができる。したがって、車載ネットワークにおいて、外部装置からの情報を中継するゲートウェイの動作についての冗長化を実現し、ゲートウェイのより安定化した動作を実現することができる。これにより、通信データを安定に中継することができるので、たとえば、自動運転等の車両の制御にとって重要な通信データが中継されない状況を回避することができる。
以下、本発明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。
[構成および基本動作]
図1は、本発明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、車内ゲートウェイ101と、車外ゲートウェイ151とを備える。
車載通信システム301は、車両に搭載される。また、当該車両には、当該車両の内部における装置の一例である、複数の車内通信デバイス111、複数の車外通信デバイス112、および複数の制御デバイス113が搭載される。
なお、車両では、複数の車内通信デバイス111が搭載される構成に限らず、1つの車内通信デバイス111が搭載される構成であってもよい。また、車両では、複数の車外通信デバイス112が搭載される構成に限らず、1つの車外通信デバイス112が搭載される構成であってもよい。また、車両では、複数の制御デバイス113が搭載される構成に限らず、1つの制御デバイス113が搭載される構成であってもよい。
車内通信デバイス111は、たとえば、ヒューマンマシンインタフェース、カメラ、レーザーレーダ、センサ、オーディオ、ナビゲーション装置および自動運転のための運転支援装置等であり、車外ゲートウェイ151と通信を行うことが可能である。
車外通信デバイス112は、たとえば、無線通信装置および通信モジュール等である。無線通信装置は、たとえば、LTE(Long Term Evolution)または3G等の通信規格に従って、無線基地局装置161と無線通信を行うことが可能であり、かつ車外ゲートウェイ151と通信を行うことが可能である。
通信モジュールは、たとえば、OBD2(On Board Diagnosis second generation)の通信規格に従って、整備用端末装置163と無線通信を行うことが可能であり、かつ車外ゲートウェイ151と通信を行うことが可能である。なお、整備用端末装置163は、整備時以外では通信モジュールに接続されないことがある。
制御デバイス113は、たとえば、エンジン制御デバイス、AT(Automatic Transmission)制御デバイス、HEV(Hybrid Electric Vehicle)制御デバイス、ブレーキ制御デバイス、シャーシ制御デバイス、ステアリング制御デバイスおよび計器表示制御デバイス等である。
車内ゲートウェイ101は、具体的にはセントラルゲートウェイであり、CAN(Controller Area Network)11経由で制御デバイス113と通信を行うことが可能であり、かつ車外ゲートウェイ151と通信を行うことが可能である。
車内ゲートウェイ101は、制御デバイス113と車内通信デバイス111および車外通信デバイス112との間でやり取りされる情報の中継処理を行う。
車外ゲートウェイ151は、たとえば、イーサネット(登録商標)ケーブル10により車内通信デバイス111、車外通信デバイス112および車内ゲートウェイ101と接続されている。
車外ゲートウェイ151は、自己に直接接続された車内通信デバイス111、車外通信デバイス112および車内ゲートウェイ101と通信を行うことが可能である。
車外ゲートウェイ151、および車外ゲートウェイ151に直接接続された他の装置間では、たとえば、イーサネットフレームを用いて情報のやり取りが行われる。
また、車外ゲートウェイ151は、車両の外部における外部装置と通信可能である。具体的には、車外ゲートウェイ151は、外部装置の一例であるサーバと、車外通信デバイス112および無線基地局装置161経由で通信を行うことが可能である。
また、車外ゲートウェイ151は、外部装置の一例である整備用端末装置163と対応の車外通信デバイス112経由で通信を行うことが可能である。
[車外ゲートウェイ151の構成]
図2は、本発明の実施の形態に係る車載通信システムにおける車外ゲートウェイの構成を示す図である。
図2を参照して、車外ゲートウェイ151は、スイッチ部51と、処理部52と、複数の通信ポート54とを備える。
車外ゲートウェイ151における通信ポート54は、たとえばイーサネットケーブル10を接続可能な端子である。なお、通信ポート54は、集積回路の端子であってもよい。
複数の通信ポート54の各々は、イーサネットケーブル10を介して車内ゲートウェイ101、車内通信デバイス111および車外通信デバイス112のうちのいずれか1つに接続されている。
また、複数の通信ポート54は、各LAN(Local Area Network)と対応付けられている。具体的には、たとえば、車内通信デバイス111の一例であるヒューマンマシンインタフェース、カメラ、レーザーレーダ、センサ、オーディオ、ナビゲーション装置および運転支援装置、ならびに車内ゲートウェイ101は、たとえばLAN1に属している。これらの装置と接続する通信ポート54は、LAN1に対応付けられる。
また、複数の車外通信デバイス112は、たとえば、LAN1と異なるLAN2に属している。各車外通信デバイス112と接続する通信ポート54は、LAN2に対応付けられている。
スイッチ部51は、通信データを中継する中継処理を行う。具体的には、スイッチ部51は、たとえばL2(レイヤ2)スイッチであり、通信ポート54ごとに固有のMACアドレスが割り当てられている。
また、スイッチ部51は、たとえば、同じLANに属する装置間においてやり取りされるイーサネットフレームの通信経路を示す経路テーブルをLANごとに保持する。
経路テーブルには、たとえば、ナビゲーション装置から受信したイーサネットフレームを車内ゲートウェイ101へ送信する通信経路が示される。具体的には、経路テーブルには、送信元のナビゲーション装置のMACアドレス、および送信先の車内ゲートウェイ101のMACアドレスと、車内ゲートウェイ101に接続する通信ポート54のポート番号との対応関係が含まれる。
スイッチ部51は、たとえば、ナビゲーション装置からイーサネットフレームを受信すると、受信したイーサネットフレームに含まれる送信元MACアドレスおよび宛先MACアドレスを確認し、これらのアドレスに対応するポート番号を経路テーブルから取得する。そして、スイッチ部51は、受信したイーサネットフレームを、取得したポート番号に対応する通信ポート54経由で宛先の装置すなわち車内ゲートウェイ101へ送信する。
また、スイッチ部51は、たとえば、中継処理の成否結果を通信経路ごとに示す管理データベースを保持する。ここで、通信経路は、たとえば、中継処理を行ったイーサネットフレームに含まれる送信元MACアドレスおよび宛先MACアドレス、ならびにこれらのアドレスに対応するポート番号によって特定される。
スイッチ部51は、中継処理を行うごとに、当該中継処理の成否の結果を管理データベースに記録する。これにより、管理データベースでは、中継処理されたイーサネットフレーム数、および中継処理に失敗したイーサネットフレーム数が通信経路ごとに集計される。
また、スイッチ部51は、たとえば、異なるLANに属する装置間において伝送されるイーサネットフレームを受信すると、受信したイーサネットフレームからIPパケットを取得し、取得したIPパケットを処理部52へ出力する。
具体的には、スイッチ部51は、たとえば、車内ゲートウェイ101へ送信されるべきイーサネットフレームを車外通信デバイス112から受信すると、受信したイーサネットフレームからIPパケットを取得し、取得したIPパケットを処理部52へ出力する。
処理部52は、スイッチ部51の中継処理を制御する。具体的には、処理部52は、たとえば、スイッチ部51における経路テーブルの内容を設定するとともに、レイヤ3(L3)ルーティングおよびレイヤ4(L4)ルーティングを行うことによりスイッチ部51の中継処理を制御する。
より詳細には、処理部52は、たとえば、通信ポート54のポート番号と当該ポート番号に対応するIPアドレスとの対応関係を示すルーティングテーブルを保持する。
たとえば、処理部52は、スイッチ部51からIPパケットを受けると、受けたIPパケットに含まれるIPアドレス、およびルーティングテーブルに基づいて、LAN2に属する車外通信デバイス112から受けたIPパケットを、LAN1に属する車内ゲートウェイ101へ転送すべきと判断する。
そして、処理部52は、当該IPアドレスに対応するポート番号をルーティングテーブルから取得し、取得したポート番号およびIPパケットをスイッチ部51へ出力する。
スイッチ部51は、処理部52からポート番号およびIPパケットを受けると、受けたIPパケットをイーサネットフレームに格納し、当該イーサネットフレームを当該ポート番号の通信ポート54経由で宛先の装置すなわち車内ゲートウェイ101へ送信する。
また、スイッチ部51および処理部52は、たとえば、シリアルケーブル12を介して車内ゲートウェイ101と接続されており、車内ゲートウェイ101とシリアル通信を行うことが可能である。
[課題]
車外ゲートウェイ151では、処理部52が、外部装置から車外通信デバイス112経由で大量のデータを送りつけられるDoS(Denial of Services)攻撃等を受けることがある。
処理部52がDoS攻撃を受けると、スイッチ部51における中継処理の制御を良好に行うことが困難になってしまう。このような状況では、カメラおよびレーザーレーダからのイーサネットフレームのような自動運転に用いる通信データが運転支援装置へ適切に中継されないことがある。また、たとえば、ナビゲーション装置が車外ゲートウェイ151を介さずに車両外部のネットワークに接続されている場合、ナビゲーション装置からの通信データにより車両の内部における装置のファームウェアが不正に書き換えられることがある。
そこで、本発明の実施の形態に係る車載通信システムでは、以下のような構成および動作により、このような課題を解決する。
[車内ゲートウェイ101の構成]
図3は、本発明の実施の形態に係る車載通信システムにおける車内ゲートウェイの構成を示す図である。
図3を参照して、車内ゲートウェイ101は、通信部31と、制御部32とを備える。
車内ゲートウェイ101における通信部31は、車外ゲートウェイ151を介して外部装置すなわちサーバおよび整備用端末装置163と通信可能である。
また、通信部31は、車外ゲートウェイ151におけるスイッチ部51から受信した通信データを制御デバイス113へ中継可能である。また、通信部31は、制御デバイス113から受信した通信データをスイッチ部51へ中継可能である。
具体的には、通信部31は、CANプロトコルおよびイーサネットの通信プロトコル間のプロトコル変換を行うことにより通信データを中継する。通信部31は、スイッチ部51からイーサネットフレームを受信すると、受信したイーサネットフレームから情報を取得し、取得した情報が格納されたCANプロトコルに従うパケットを制御デバイス113へ送信する。
また、通信部31は、制御デバイス113からCANプロトコルに従うパケットを受信すると、受信したパケットから情報を取得し、取得した情報が格納されたイーサネットフレームをスイッチ部51へ送信する。
図2および図3を参照して、制御部32は、車外ゲートウェイ151における処理部52の異常を判定する。具体的には、制御部32は、たとえば処理部52のヘルスチェックを定期的に行う。
より具体的には、制御部32は、たとえば、処理部52に含まれるCPU(Central Processing Unit)におけるレジスタの値をシリアルケーブル12経由で定期的に取得し、取得した値に基づいて、処理部52がハングアップしているか否かを判定する。なお、制御部32は、上記CPUにおけるレジスタの値を通信部31およびイーサネットケーブル10経由で取得してもよい。
制御部32は、処理部52がハングアップしている場合、処理部52が異常であると判定し、また、処理部52がハングアップせず正常に動作している場合、処理部52が正常であると判定する。
また、制御部32は、たとえば、Pingパケットを通信部31およびイーサネットケーブル10経由で定期的に送信する。制御部32は、車外ゲートウェイ151における処理部52がハングアップしているためPingパケットの応答パケットを所定時間以内に車外ゲートウェイ151からイーサネットケーブル10および通信部31経由で受信できない場合、処理部52が異常であると判定する。一方、制御部32は、当該応答を所定時間以内に車外ゲートウェイ151からイーサネットケーブル10および通信部31経由で受信できた場合、処理部52が正常であると判定する。
制御部32は、処理部52において異常が発生したと判断した場合、スイッチ部51の中継処理を制御する。詳細には、制御部32は、たとえば、スイッチ部51の中継処理を制御することにより、外部装置のスイッチ部51を介した通信を制御する。
より詳細には、制御部32は、たとえば、外部装置からの通信が遮断されるようにスイッチ部51の中継処理を制御する。
具体的には、制御部32は、たとえば、シリアルケーブル12を介して車外ゲートウェイ151におけるスイッチ部51を制御することにより、スイッチ部51のホストを処理部52から自己に切り替える。
そして、制御部32は、外部装置から車外通信デバイス112経由で受信するイーサネットフレームを破棄させる設定をスイッチ部51に対して行う。
具体的には、制御部32は、たとえば、上記設定を示す設定命令S1をシリアルケーブル12経由で車外ゲートウェイ151へ送信する。
車外ゲートウェイ151におけるスイッチ部51は、車内ゲートウェイ101から設定命令S1を受信すると、受信した設定命令S1に従って、外部装置から車外通信デバイス112経由で受信するイーサネットフレームを破棄する動作を行う。
これにより、車外ゲートウェイ151では、外部装置から車外通信デバイス112経由で受信するイーサネットフレームに含まれるIPパケットが処理部52へ出力されなくなるので、処理部52をハングアップ状態から回復させることができる。
また、制御部32は、たとえば、スイッチ部51の中継処理を制御することにより、車両の内部における装置のスイッチ部51を介した通信を制御する。
より詳細には、制御部32は、たとえば、スイッチ部51の異常を判定する。具体的には、制御部32は、たとえば正しい経路テーブルである正規経路テーブルを保持している。制御部32は、車外ゲートウェイ151におけるスイッチ部51が保持する経路テーブルをシリアルケーブル12経由で取得し、取得した経路テーブルと正規経路テーブルとを比較する。
制御部32は、スイッチ部51から取得した経路テーブルと正規経路テーブルとが一致しない場合、当該経路テーブルが不正に書き換えられたと判断し、スイッチ部51が異常であると判定する。
また、制御部32は、たとえば、スイッチ部51から管理データベースをシリアルケーブル12経由で取得する。制御部32は、取得した管理データベースを参照し、スイッチ部51における中継処理の成否状況を確認する。
制御部32は、たとえば、管理データベースに基づいて中継処理の成功率を通信経路ごとに算出し、算出した各成功率において所定のしきい値以下の成功率が存在する場合、スイッチ部51が異常であると判定する。
なお、制御部32は、経路テーブルおよび管理データベースをシリアルケーブル12経由で取得する構成に限らず、経路テーブルおよび管理データベースの少なくともいずれか一方を通信部31およびイーサネットケーブル10経由で取得する構成であってもよい。
制御部32は、たとえば、スイッチ部51の異常の判定結果に応じた処理を行う。具体的には、制御部32は、たとえば、異常が発生したと判断した場合に、車両の内部における装置の自己の車内ゲートウェイ101を介した通信を遮断する。
具体的には、制御部32は、たとえば、シリアルケーブル12を介して車外ゲートウェイ151におけるスイッチ部51を制御することにより、スイッチ部51のホストを処理部52から自己に切り替える。
制御部32は、たとえば、車内通信デバイス111から制御デバイス113へのイーサネットフレームを破棄させる設定を車外ゲートウェイ151におけるスイッチ部51に対して行う。
具体的には、制御部32は、たとえば、上記設定を示す設定命令S2をシリアルケーブル12経由で車外ゲートウェイ151へ送信する。
車外ゲートウェイ151におけるスイッチ部51は、車内ゲートウェイ101から設定命令S2を受信すると、受信した設定命令S2に従って、車内通信デバイス111から制御デバイス113へ送信すべきイーサネットフレームを破棄する動作を行う。
これにより、車載通信システム301では、たとえば、車両外部のネットワークに車外ゲートウェイ151を介さずに接続されたナビゲーション装置等の車内通信デバイス111からのイーサネットフレームが制御デバイス113へ中継されることを防ぐことができるので、制御デバイス113におけるファームウェアが不正に書き換えられることを防ぐことができる。
また、制御部32は、たとえば、異常の判定結果に基づく内容を報知する。より詳細には、制御部32は、たとえば、オーディオおよびナビゲーション装置等のマルチメディア系の車内通信デバイス111が接続された通信ポート54を介した中継処理の成功率が所定のしきい値以下である場合、マルチメディア系の車内通信デバイス111の通信に異常が発生したことを示す注意情報を作成する。
一方、制御部32は、カメラおよびレーザーレーダ等の自動運転に用いるデータを取得する車内通信デバイス111が接続された通信ポート54を介した中継処理の成功率が所定のしきい値以下である場合、自動運転系の車内通信デバイス111の通信に異常が発生したことを示す警告情報を作成する。
制御部32は、作成した注意情報および警告情報を通信部31およびCAN11経由でたとえば計器表示制御デバイスへ送信する。
計器表示制御デバイスは、注意情報および警告情報を車内ゲートウェイ101から受信すると、受信した情報の内容を計器に表示することによりユーザへ報知する。
なお、制御部32は、作成した注意情報および警告情報を計器表示制御デバイスへ送信する構成に限らず、注意情報および警告情報を車外ゲートウェイ151および車外通信デバイス112経由でユーザの保持するスマートホン等の無線端末装置へ送信してもよい。
[動作]
車載通信システム301における各装置は、コンピュータを備え、当該コンピュータにおけるCPU等の演算処理部は、以下のシーケンス図またはフローチャートの各ステップの一部または全部を含むプログラムを図示しないメモリからそれぞれ読み出して実行する。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、外部からインストールすることができる。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、記録媒体に格納された状態で流通する。
図4は、本発明の実施の形態に係る車載通信システムにおける車内ゲートウェイが、車外ゲートウェイにおける中継処理の制御を行う際の動作手順を定めたフローチャートである。
図4を参照して、車外ゲートウェイ151における処理部52がスイッチ部51のホストである状況を想定する。
まず、車内ゲートウェイ101は、たとえば定期的な判定を行うべきタイミングが到来するまで待機する(ステップS102でNO)。
そして、車内ゲートウェイ101は、判定を行うべきタイミングが到来すると(ステップS102でYES)、車外ゲートウェイ151におけるスイッチ部51および処理部52の異常を判定する(ステップS104)。
次に、車内ゲートウェイ101は、処理部52が異常であると判断した場合(ステップS106でYES)、設定命令S1を車外ゲートウェイ151におけるスイッチ部51へ送信する(ステップS108)。
次に、車内ゲートウェイ101は、設定命令S1を車外ゲートウェイ151へ送信するか(ステップS108)、または処理部52が正常であると判断した場合(ステップS106でNO)、以下の処理を行う。
すなわち、車内ゲートウェイ101は、スイッチ部51が異常であると判断した場合(ステップS110でYES)、設定命令S2を車外ゲートウェイ151におけるスイッチ部51へ送信する(ステップS112)。
次に、車内ゲートウェイ101は、スイッチ部51による中継処理の異常が発生した通信経路に応じて作成した注意情報および警告情報の内容を報知する(ステップS114)。
次に、車内ゲートウェイ101は、注意情報および警告情報の内容を報知するか(ステップS114)、またはスイッチ部51が正常であると判断した場合(ステップS110でNO)、新たな判定を行うべきタイミングが到来するまで待機する(ステップS102でNO)。
なお、上記ステップS106〜S108とステップS110〜S114の順番は、上記に限らず、順番を入れ替えてもよい。
また、上記ステップS112およびS114の順番は、上記に限らず、順番を入れ替えてもよい。
また、本発明の実施の形態に係る車載通信システムでは、車内ゲートウェイ101における制御部32は、車外ゲートウェイ151における処理部52の異常が発生したと判断した場合、外部装置のスイッチ部51を介した通信、および車両の内部における装置のスイッチ部51を介した通信を制御する構成であるとしたが、これに限定するものではない。制御部32は、処理部52の異常が発生したと判断した場合、これらの通信のいずれか一方を制御する構成であってもよい。
また、本発明の実施の形態に係る車載通信システムでは、車内ゲートウェイ101における制御部32は、外部装置からの通信が遮断されるようにスイッチ部51の中継処理を制御する構成であるとしたが、これに限定するものではない。制御部32は、外部装置からの通信テータ量が抑制されるようにスイッチ部51の中継処理を制御する構成であってもよい。
また、本発明の実施の形態に係る車載通信システムでは、車内ゲートウェイ101における制御部32は、車両の内部における装置の車内ゲートウェイ101を介した通信を遮断する構成であるとしたが、これに限定するものではない。制御部32は、車両の内部における装置の車内ゲートウェイ101を介した通信における通信テータ量を抑制する構成であってもよい。
また、本発明の実施の形態に係る車載通信システムでは、車内ゲートウェイ101における制御部32は、車外ゲートウェイ151における処理部52の異常およびスイッチ部51の異常の両方を判定する構成であるとしたが、これに限定するものではない。制御部32は、処理部52の異常を判定する一方、スイッチ部51の異常を判定しない構成であってもよい。
また、本発明の実施の形態に係る車載通信システムでは、車内ゲートウェイ101における制御部32は、スイッチ部51の異常が発生したと判断した場合に、車両の内部における装置のスイッチ部51を介した通信を制御する構成であるとしたが、これに限定するものではない。制御部32は、処理部52の異常が発生したと判断した場合に、車両の内部における装置のスイッチ部51を介した通信を制御する構成であってもよい。具体的には、処理部52は、たとえば、処理部52がハングアップしていると判断した場合に、車両の内部における装置のスイッチ部51を介した通信を制御する。
また、本発明の実施の形態に係る車載通信システムでは、車内ゲートウェイ101における制御部32は、シリアルケーブル12を介して車外ゲートウェイ151におけるスイッチ部51の中継処理を制御する構成であるとしたが、これに限定するものではない。制御部32は、通信部31およびイーサネットケーブル10を介して車外ゲートウェイ151におけるスイッチ部51の中継処理を制御する構成であってもよい。
ところで、たとえば、車両の外部における外部装置からの情報を車両の内部における内部装置へ中継するゲートウェイが車両に設けられる場合がある。このような構成において、たとえば、大量のデータを送りつける意図的な攻撃をゲートウェイが外部装置から受けると、ゲートウェイの動作が不安定になってしまう。システムの冗長化により、ゲートウェイのより安定化した動作を実現可能な技術が望まれる。しかしながら、特許文献1にはこのような冗長化については開示されていない。
これに対して、本発明の実施の形態に係る車内ゲートウェイは、車両に搭載される。通信部31は、車両の外部における外部装置と通信可能な他のゲートウェイを介して外部装置と通信可能である。他のゲートウェイは、通信データを中継する中継処理を行うスイッチ部51と、スイッチ部51の中継処理を制御する処理部52とを含む。通信部31は、スイッチ51部から受けた通信データを車両の内部における装置へ中継可能である。そして、制御部32は、処理部52の異常を判定し、異常が発生したと判断した場合、スイッチ部51の中継処理を制御する。
このような構成により、たとえば、他のゲートウェイが、外部装置から意図的な攻撃を受け、自己の中継処理を良好に制御することが困難な場合において、車内ゲートウェイ101は、他のゲートウェイの代わりに他のゲートウェイの中継処理を制御することができる。したがって、車載ネットワークにおいて、外部装置からの情報を中継するゲートウェイの動作についての冗長化を実現し、ゲートウェイのより安定化した動作を実現することができる。これにより、通信データを安定に中継することができるので、たとえば、自動運転等の車両の制御にとって重要な通信データが中継されない状況を回避することができる。
また、本発明の実施の形態に係る車内ゲートウェイでは、制御部32は、スイッチ部51の中継処理を制御することにより、外部装置のスイッチ部51を介した通信を制御する。
このような構成により、スイッチ部51の中継処理の対象に応じた制御を行うことができる。具体的には、たとえば、車両の内部における装置間の通信データの中継処理を継続する一方で、外部装置との通信データの中継処理を停止または抑制することができる。
また、本発明の実施の形態に係る車内ゲートウェイでは、制御部32は、外部装置からの通信が遮断されるようにスイッチ部51の中継処理を制御する。
このような構成により、攻撃目的の大量のデータ、および不正なデータ等の好ましくないデータが車載ネットワークへ流入してしまうことを防ぐことができるので、車載ネットワークにおけるセキュリティを向上させることができる。
また、本発明の実施の形態に係る車内ゲートウェイでは、制御部32は、スイッチ部51の中継処理を制御することにより、車両の内部における装置のスイッチ部51を介した通信を制御する。
このような構成により、スイッチ部51の中継処理の対象に応じた制御を行うことができる。具体的には、たとえば、車両の内部における装置のスイッチ部51を介した通信を停止または抑制することができる。
また、本発明の実施の形態に係る車内ゲートウェイでは、制御部32は、スイッチ部51の異常を判定し、判定結果に応じた処理を行う。
このような構成により、たとえば、通信データの通信経路を示す経路テーブルの異常、および中継処理の成功率が低い等の異常を、処理部52の正常および異常に関係なく判定することができる。また、スイッチ部51が異常であると判定した場合には、車両の内部における装置間の中継処理が適切に行われない状況であると認識して必要な処理を行い、また、スイッチ部が正常であると判定した場合には、車両の内部における装置間の中継処理を継続することができる。
また、本発明の実施の形態に係る車内ゲートウェイでは、制御部32は、スイッチ部51の異常が発生したと判断した場合に、車両の内部における装置の自己の車内ゲートウェイ101を介した通信を遮断する。
このような構成により、たとえば、車両の内部における装置が他のゲートウェイを介さずに車両の外部のネットワークに接続されている場合において、好ましくないデータが外部のネットワークから車載ネットワークへ誤って流入してしまうことを防ぐことができるので、車載ネットワークにおけるセキュリティを向上させることができる。
また、本発明の実施の形態に係る車内ゲートウェイでは、制御部32は、スイッチ部51の異常の判定結果に基づく内容を報知する。
このような構成により、たとえば、他のゲートウェイにおける異常な中継処理の状況をユーザに報知することができる。
また、本発明の実施の形態に係る車載通信システムは、車両に搭載される。車外ゲートウェイ151は、車両の外部における外部装置と通信可能である。車内ゲートウェイ101は、車外ゲートウェイ151を介して外部装置と通信可能である。車外ゲートウェイ151では、スイッチ部51は、通信データを中継する中継処理を行う。処理部52は、スイッチ部51の中継処理を制御する。車内ゲートウェイ101は、スイッチ部51から受けた通信データを車両の内部における装置へ中継可能である。そして、車内ゲートウェイ101は、処理部52の異常を判定し、異常が発生したと判断した場合、スイッチ部51の中継処理を制御する。
このような構成により、たとえば、車外ゲートウェイ151が、外部装置から意図的な攻撃を受け、自己の中継処理を良好に制御することが困難な場合において、車内ゲートウェイ101は、車外ゲートウェイ151の代わりに車外ゲートウェイ151の中継処理を制御することができる。したがって、車載ネットワークにおいて、外部装置からの情報を中継するゲートウェイの動作についての冗長化を実現し、ゲートウェイのより安定化した動作を実現することができる。これにより、通信データを安定に中継することができるので、たとえば、自動運転等の車両の制御にとって重要な通信データが中継されない状況を回避することができる。
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。
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
[付記1]
車両に搭載されるゲートウェイであって、
前記車両の外部における外部装置と通信可能な他のゲートウェイを介して前記外部装置と通信可能な通信部を備え、
前記他のゲートウェイは、
通信データを中継する中継処理を行うスイッチ部と、
前記スイッチ部の前記中継処理を制御する処理部とを含み、
前記通信部は、前記スイッチ部から受けた通信データを前記車両の内部における装置へ中継可能であり、
前記ゲートウェイは、さらに、
前記処理部の異常を判定し、前記異常が発生したと判断した場合、前記スイッチ部の前記中継処理を制御する制御部を備え、
前記外部装置は、サーバおよび整備用端末装置であり、
前記ゲートウェイは、セントラルゲートウェイであり、
前記車両の内部における装置は、CANを介して接続された制御デバイスであり、
前記制御部は、前記判定として、前記処理部がハングアップしているか否かを判定する、ゲートウェイ。
[付記2]
車両に搭載される車載通信システムであって、
前記車両の外部における外部装置と通信可能な第1のゲートウェイと、
前記第1のゲートウェイを介して前記外部装置と通信可能な第2のゲートウェイとを備え、
前記第1のゲートウェイは、
通信データを中継する中継処理を行うスイッチ部と、
前記スイッチ部の前記中継処理を制御する処理部とを含み、
前記第2のゲートウェイは、前記スイッチ部から受けた通信データを前記車両の内部における装置へ中継可能であり、
前記第2のゲートウェイは、前記処理部の異常を判定し、前記異常が発生したと判断した場合、前記スイッチ部の前記中継処理を制御し、
前記外部装置は、サーバおよび整備用端末装置であり、
前記第2のゲートウェイは、セントラルゲートウェイであり、
前記車両の内部における装置は、CAN(Controller Area Network)を介して接続された制御デバイスであり、
前記第2のゲートウェイは、前記判定として、前記処理部がハングアップしているか否かを判定する、車載通信システム。
10 イーサネットケーブル
11 CAN
12 シリアルケーブル
31 通信部
32 制御部
51 スイッチ部
52 処理部
54 通信ポート
101 車内ゲートウェイ
111 車内通信デバイス
112 車外通信デバイス
113 制御デバイス
151 車外ゲートウェイ
161 無線基地局装置
163 整備用端末装置
301 車載通信システム

Claims (11)

  1. 車両に搭載されるゲートウェイであって、
    前記車両の外部における外部装置と通信可能な他のゲートウェイを介して前記外部装置と通信可能な通信部を備え、
    前記他のゲートウェイは、
    通信データを中継する中継処理を行うスイッチ部と、
    前記スイッチ部の前記中継処理を制御する処理部とを含み、
    前記通信部は、前記スイッチ部から受けた通信データを前記車両の内部における装置へ中継可能であり、
    前記ゲートウェイは、さらに、
    前記他のゲートウェイの異常を判定し、前記異常が発生したと判定した場合、前記他のゲートウェイの中継処理を制御する制御部を備える、ゲートウェイ。
  2. 前記制御部は、前記他のゲートウェイに異常が発生したと判断した場合、前記他のゲートウェイの中継処理を制御することにより、前記車両の内部における装置の自己の前記ゲートウェイを介した通信を遮断する、請求項1に記載のゲートウェイ。
  3. 前記制御部は、前記他のゲートウェイに異常が発生したと判断した場合、前記他のゲートウェイにおける前記スイッチ部の前記中継処理を制御する、請求項1または請求項2に記載のゲートウェイ。
  4. 前記制御部は、前記スイッチ部の前記中継処理を制御することにより、前記外部装置の前記スイッチ部を介した通信を制御する、請求項3に記載のゲートウェイ。
  5. 前記制御部は、前記外部装置からの通信が遮断されるように前記スイッチ部の前記中継処理を制御する、請求項4に記載のゲートウェイ。
  6. 前記制御部は、前記スイッチ部の前記中継処理を制御することにより、前記車両の内部における装置の前記スイッチ部を介した通信を制御する、請求項3から請求項5のいずれか1項に記載のゲートウェイ。
  7. 前記制御部は、前記他のゲートウェイの異常として、前記他のゲートウェイにおける前記スイッチ部の異常の判定結果に基づく内容を報知する、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のゲートウェイ。
  8. 車両に搭載される車載通信システムであって、
    前記車両の外部における外部装置と通信可能な第1のゲートウェイと、
    前記第1のゲートウェイを介して前記外部装置と通信可能な第2のゲートウェイとを備え、
    前記第1のゲートウェイは、
    通信データを中継する中継処理を行うスイッチ部と、
    前記スイッチ部の前記中継処理を制御する処理部とを含み、
    前記第2のゲートウェイは、前記スイッチ部から受けた通信データを前記車両の内部における装置へ中継可能であり、
    前記第2のゲートウェイは、前記第1のゲートウェイの異常を判定し、前記異常が発生したと判定した場合、前記第1のゲートウェイの中継処理を制御する、車載通信システム。
  9. 車両に搭載されるゲートウェイにおける通信制御方法であって、
    前記ゲートウェイは、前記車両の外部における外部装置と通信可能な他のゲートウェイを介して前記外部装置と通信可能であり、
    前記他のゲートウェイは、
    通信データを中継する中継処理を行うスイッチ部と、
    前記スイッチ部の前記中継処理を制御する処理部とを含み、
    前記ゲートウェイは、前記スイッチ部から受けた通信データを前記車両の内部における装置へ中継可能であり、
    前記他のゲートウェイの異常を判定するステップと、
    前記異常が発生したと判定した場合、前記他のゲートウェイの中継処理を制御するステップとを含む、通信制御方法。
  10. 車両に搭載される車載通信システムにおける通信制御方法であって、
    前記車載通信システムは、
    前記車両の外部における外部装置と通信可能な第1のゲートウェイと、
    前記第1のゲートウェイを介して前記外部装置と通信可能な第2のゲートウェイとを備え、
    前記第1のゲートウェイは、
    通信データを中継する中継処理を行うスイッチ部と、
    前記スイッチ部の前記中継処理を制御する処理部とを含み、
    前記第2のゲートウェイは、前記スイッチ部から受けた通信データを前記車両の内部における装置へ中継可能であり、
    前記第2のゲートウェイが、前記第1のゲートウェイの異常を判定するステップと、
    前記第2のゲートウェイが、前記異常が発生したと判定した場合、前記第1のゲートウェイの中継処理を制御するステップとを含む、通信制御方法。
  11. 車両に搭載されるゲートウェイにおいて用いられる通信制御プログラムであって、
    コンピュータを、
    前記車両の外部における外部装置と通信可能な他のゲートウェイを介して前記外部装置と通信可能な通信部、
    として機能させるためのプログラムであり、
    前記他のゲートウェイは、
    通信データを中継する中継処理を行うスイッチ部と、
    前記スイッチ部の前記中継処理を制御する処理部とを含み、
    前記通信部は、前記スイッチ部から受けた通信データを前記車両の内部における装置へ中継可能であり、
    さらに、コンピュータを、
    前記他のゲートウェイの異常を判定し、前記異常が発生したと判定した場合、前記他のゲートウェイの中継処理を制御する制御部、
    として機能させるための、通信制御プログラム。
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