JP6428502B2 - 中継装置 - Google Patents

Description

本発明は、通信ネットワークを構成する中継装置に関する。

例えばイーサネット（登録商標）のネットワークにおいて、中継装置としての複数のイーサネットスイッチ（以下単に、スイッチともいう）をリング状に接続すれば、リング型トポロジが形成される。

そのリング型トポロジの場合、各スイッチの間には、２つの通信経路が構成される。つまり、何れかのスイッチのポートのうち、リング状接続に用いられている２つのポート（以下、リングポートという）の各々から、他のスイッチのポートのうち、リングポートではない非リングポートの先に接続されている装置を宛先とするフレームが送信されたとする。すると、その送信されたフレームは、上記他のスイッチのリングポートの各々に入力されることとなる。また、このことは、何れかのスイッチの非リングポートに接続されている装置と、他のスイッチの非リングポートに接続されている装置との間に、２つの通信経路が存在するということでもある。

一方、例えば特許文献１には、ノード間のフレーム転送を、予め定められた最短ルートで実施する思想が記載されている。

特表２０１０−５０９８２５号公報

各中継装置の間に複数の通信経路が存在する通信ネットワークにおいて、特許文献１の思想を適用すると、トラフィック（即ち、伝送されるデータ量）の低減効果が得られるかも知れないが、通信の信頼性を向上させることはできない。

そこで、本発明は、通信ネットワークにおける通信の信頼性と、トラフィックの低減とを、両立させることのできる中継装置の提供、を目的としている。

第１発明の中継装置が用いられる通信ネットワーク（以下、使用対象ネットワークという）は、複数の中継装置を備える。使用対象ネットワークにおいて、各中継装置が有する複数のポートのうち、少なくとも２つのポートは、各中継装置の間に複数の通信経路を構成するための冗長経路用ポートである。中継装置のポートのうち、冗長経路用ポートではないポートのことを、通常ポートという。そして、使用対象ネットワークでは、複数の中継装置の何れかにおける冗長経路用ポートの各々から、他の中継装置の通常ポートの先に接続されている装置を宛先とするフレームが送信されると、そのフレームは前記他の中継装置の冗長経路用ポートの各々に入力される。

第１発明の中継装置は、使用対象ネットワークの各中継装置として用いられる。
そして、第１発明の中継装置は、当該中継装置が送信側の場合に機能する手段として、第１重要度判定手段と、送信数切替手段と、を備える。また、第１発明の中継装置は、当該中継装置が受信側の場合に機能する手段として、第２重要度判定手段と、第１転送手段と、一致判定手段と、第２転送手段と、を備える。

ここでは、第１中継装置の通常ポートの先に接続されている装置Ａから、第２中継装置の通常ポートの先に接続されている装置Ｂへ、フレームが送信される場合を例に挙げて、上記各手段の動作を説明する。尚、第１中継装置と第２中継装置は、両方とも、第１発明の中継装置である。

装置Ａが、装置Ｂを宛先とするフレームｆＡ−Ｂを送信すると、第１中継装置においては、通常ポートから、他の中継装置の通常ポートの先に接続されている装置Ｂを宛先とするフレームｆＡ−Ｂが受信されることとなる。

すると、第１中継装置では、第１重要度判定手段が、その受信されたフレームｆＡ−Ｂの重要度が高いか否かを判定する。
そして、第１中継装置において、第１重要度判定手段により重要度が高いと判定された場合（以下、第１の場合という）には、送信数切替手段が、通常ポートから受信されたフレームｆＡ−Ｂを、当該中継装置の冗長経路用ポートの各々から送信する。すると、この第１の場合、フレームｆＡ−Ｂは、第２中継装置の冗長経路用ポートの各々に入力される。よって、第２中継装置においては、冗長経路用ポートの各々からフレームｆＡ−Ｂが受信されることとなる。

また、第１中継装置において、第１重要度判定手段により重要度が高くないと判定された場合（以下、第２の場合という）には、送信数切替手段が、通常ポートから受信されたフレームｆＡ−Ｂを、当該中継装置の冗長経路用ポートの１つから送信する。すると、この第２の場合、フレームｆＡ−Ｂは、第２中継装置の冗長経路用ポートの何れか１つに入力される。よって、第２中継装置においては、冗長経路用ポートの１つからフレームｆＡ−Ｂが受信されることとなる。

上記第１の場合と、上記第２の場合との、何れにおいても、第２中継装置では、冗長経路用ポートの何れかから、通常ポートの先に接続されている装置Ｂを宛先とするフレームｆＡ−Ｂが受信されることとなる。

そして、第２中継装置では、第２重要度判定手段が、その受信されたフレームｆＡ−Ｂの重要度が高いか否かを、第１重要度判定手段と同じ規則で判定する。
上記第２の場合、第２中継装置では、第２重要度判定手段が、受信されたフレームｆＡ−Ｂの重要度が高くないと判定することとなる。そして、第１転送手段が、冗長経路用ポートの何れかから受信されたフレームｆＡ−Ｂを、当該中継装置のポートのうち、そのフレームｆＡ−Ｂの宛先の装置Ｂが接続されている通常ポートから送信する。

また、上記第１の場合、第２中継装置では、第２重要度判定手段が、受信されたフレームｆＡ−Ｂの重要度が高いと判定することとなる。この場合、一致判定手段が、当該中継装置の冗長経路用ポートの各々から受信される全てのフレームｆＡ−Ｂが一致しているか否かを判定する。そして、一致判定手段により肯定判定された場合には、第２転送手段が、冗長経路用ポートの何れかから受信されたフレームｆＡ−Ｂを、当該中継装置のポートのうち、そのフレームｆＡ−Ｂの宛先の装置Ｂが接続されている通常ポートから送信する。また、一致判定手段により否定判定された場合、第２転送手段は、冗長経路用ポートから受信されたフレームｆＡ−Ｂを破棄する。よって、一致判定手段により否定判定された場合、フレームｆＡ−Ｂは宛先の装置Ｂに送信されない。

このような第１発明の中継装置によれば、重要度が高いフレームについては、複数の冗長経路用ポートで送受信することとなり、複数の通信経路で伝送することができる。そして、複数の通信経路で伝送した複数のフレームが全て一致していた場合に、そのフレームを宛先の装置に送信することとなる。よって、通信の信頼性を高めることができる。上記の例では、装置Ａから装置Ｂへの通信の信頼性を高めることができる。

また、重要度が高くないフレームについては、１つの冗長経路用ポートで送受信することとなり、１つの通信経路で伝送する。このため、全てのフレームの伝送に複数の通信経路を使用する構成と比較すると、トラフィックを低減することができる。

よって、第１発明の中継装置によれば、通信ネットワークにおける通信の信頼性と、トラフィックの低減とを、両立させることができる。
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。

第１実施形態の通信ネットワークの構成を表す構成図である。 イーサネットフレームの構成を示す説明図である。 第１実施形態のスイッチが実施する第１の転送制御処理を表すフローチャートである。 第１実施形態のスイッチが実施する第２の転送制御処理を表すフローチャートである。 第２実施形態のスイッチが実施する第２の転送制御処理を表すフローチャートである。 第３実施形態のスイッチが実施する第２の転送制御処理を表すフローチャートである。

以下に、本発明が適用された実施形態の通信ネットワークについて説明する。
［第１実施形態］
〈本実施形態の構成〉
図１に示す実施形態の通信ネットワーク１は、例えば乗用車等の車両に搭載されたイーサネットネットワークであり、車両内の通信システムを構成している。

図１に示すように、通信ネットワーク１は、電子制御装置であるＥＣＵ１１〜２２と、通信線３１〜４２と、を備える。ＥＣＵは、「Electronic Control Unit」の略である。
ＥＣＵ１１〜１４の各々は、他のＥＣＵ１５〜２２間の通信を中継する中継装置として、イーサネットのネットワークスイッチであるイーサネットスイッチ５１〜５４を備える。更に、ＥＣＵ１１〜１４の各々は、演算装置としてのマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）６１〜６４も備える。尚、図示を省略しているが、マイコン６１〜６４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を備える。

スイッチ５１〜５４は、例えばレイヤ２スイッチ（Ｌ２スイッチ）であり、イーサネット規格に従った中継のための通信を行う。このため、スイッチ５１〜５４の各々は、複数（この例では４つ）のポートＰ１〜Ｐ４と、ＭＡＣアドレステーブル７１と、イーサネット規格に従った中継のための通信処理を行う通信制御部７３とを、備える。ＭＡＣアドレステーブル７１は、図示しない記憶部としてのメモリに記憶されている。通信制御部７３は、例えば集積回路やマイコン等によって構成されている。以下に説明するスイッチ５１〜５４の動作は、通信制御部７３によって実現される動作である。

この通信ネットワーク１では、ＥＣＵ１１のスイッチ５１のポートＰ１と、ＥＣＵ１２のスイッチ５２のポートＰ１とが、通信線３１で接続されており、ＥＣＵ１２のスイッチ５２のポートＰ２と、ＥＣＵ１３のスイッチ５３のポートＰ１とが、通信線３２で接続されている。更に、ＥＣＵ１３のスイッチ５３のポートＰ２と、ＥＣＵ１４のスイッチ５４のポートＰ２とが、通信線３３で接続されており、ＥＣＵ１４のスイッチ５４のポートＰ１と、ＥＣＵ１１のスイッチ５１のポートＰ２とが、通信線３４で接続されている。

そして、ＥＣＵ１１のスイッチ５１のポートＰ３，Ｐ４には、通信線３５，３６を介してＥＣＵ１５，１６がそれぞれ接続されており、ＥＣＵ１２のスイッチ５２のポートＰ３，Ｐ４には、通信線３７，３８を介してＥＣＵ１７，１８がそれぞれ接続されている。また、ＥＣＵ１３のスイッチ５３のポートＰ３，Ｐ４には、通信線３９，４０を介してＥＣＵ１９，２０がそれぞれ接続されており、ＥＣＵ１４のスイッチ５４のポートＰ３，Ｐ４には、通信線４１，４２を介してＥＣＵ２１，２２がそれぞれ接続されている。

つまり、スイッチ５１〜５４は、当該スイッチのポートＰ１，Ｐ２が、他のスイッチのポートＰ１，Ｐ２に接続されることで、リング状に接続されている。リング状とは、ループ状のことでもある。そして、スイッチ５１〜５４のポートＰ１〜Ｐ４のうち、リング状接続に使用されていないポートＰ３，Ｐ４には、ＥＣＵ１５〜２２が接続されている。

このため、スイッチ５１〜５４間の通信経路としては、例えばスイッチ５１を起点とすると、スイッチ５１からスイッチ５２への方向である左回りの通信経路と、スイッチ５１からスイッチ５４への方向である右回りの通信経路との、２つが存在することとなる。そして、その２つの通信経路は、ＥＣＵ１５〜２２のうち、異なるスイッチ５１〜５４に接続されているＥＣＵ間の通信について、二重の冗長化された通信経路として機能することができる。

尚、以下の説明においては、スイッチ５１〜５４のポートＰ１〜Ｐ４のうち、リング状接続に用いられているポートＰ１，Ｐ２のことを、リングポートともいう。リングポートＰ１，Ｐ２は、冗長経路用ポートの一例に相当する。また、リングポートではないポート（即ち、リング状接続に使用されていないポート）Ｐ３，Ｐ４のことを、通常ポートともいう。

一方、各スイッチ５１〜５４のＭＡＣアドレステーブル７１は、そのスイッチにおけるポートの各々について、そのポートの先に接続されている装置のＭＡＣアドレスが登録されるテーブルである。

そして、各スイッチ５１〜５４は、周知のＭＡＣアドレス学習機能によってＭＡＣアドレステーブル７１を作成する。つまり、スイッチ５１〜５４は、ポートＰ１〜Ｐ４の何れかからフレームを受信すると、そのフレームを受信したポートの番号と、受信したフレームに含まれている送信元ＭＡＣアドレスとを、対応付けてＭＡＣアドレステーブル７１に登録する。

尚、通信ネットワーク１において通信されるフレームは、例えば図２に示すように、ＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）タグ付きのイーサネットフレームである。このイーサネットフレームは、プリアンブル、宛先ＭＡＣアドレス、送信元ＭＡＣアドレス、ＶＬＡＮタグ、タイプ、データ、およびＦＣＳ（Frame Check Sequence）の各領域を備える。宛先ＭＡＣアドレスは、フレームの宛先装置のＭＡＣアドレスであり、送信元ＭＡＣアドレスは、フレームの送信元装置のＭＡＣアドレスである。

また、イーサネットフレームにおける４バイトのＶＬＡＮタグ領域のうち、後半２バイトの領域には、タグ制御情報（ＴＣＩ：Tag Control Information）が配置される。そして、タグ制御情報としては、３ビットのＰＣＰ（Priority Code Point）と、１ビットのＣＦＩ（Canonical Format Indicator）と、１２ビットのＶＩＤ（VLAN Identifier）とがある。ＰＣＰは、「ＩＥＥＥ８０２．１ｐ」の規格で定義されたフレームの優先度を指定する３ビットの情報であり、０〜７の何れかの値に設定される。本実施形態では、このＰＣＰを、フレームの重要度を示す重要度情報として用いている。

また、各スイッチ５１〜５４は、下記のフレーム転送機能を有する。
各スイッチ５１〜５４は、ポートＰ１〜Ｐ４の何れかからフレームを受信すると、受信したフレーム中の宛先ＭＡＣアドレスと、ＭＡＣアドレステーブル７１とに基づいて、そのフレームを受信したポート以外の何れかのポートを、転送先のポートとして決定する。具体的には、ＭＡＣアドレステーブル７１から、宛先ＭＡＣアドレスと同じＭＡＣアドレスを検索し、該当のＭＡＣアドレスがあれば、ＭＡＣアドレステーブル７１において、その検索したＭＡＣアドレスが登録されているポートを、転送先のポートとして決定する。また、宛先ＭＡＣアドレスと同じＭＡＣアドレスがＭＡＣアドレステーブル７１に登録されていなかった場合には、フレームを受信したポート以外の全てのポートを、転送先のポートとして決定する。そして、各スイッチ５１〜５４は、受信したフレームを、転送先として決定したポートから送信する。尚、宛先ＭＡＣアドレスと同じＭＡＣアドレスがＭＡＣアドレステーブル７１に登録されていた場合のフレーム転送動作は、フィルタリングと呼ばれ、登録されていなかった場合のフレーム転送動作は、フラッディングと呼ばれる。また、各スイッチ５１〜５４は、一斉送信のフレームであるブロードキャストフレームを受信した場合には、その受信したブロードキャストフレームを、フラッディングによって転送する。

そして、各スイッチ５１〜５４のＭＡＣアドレステーブル７１には、スイッチ５１〜５４のＭＡＣアドレス学習機能とフレーム転送機能により、ポートＰ１〜Ｐ４の各々について、そのポートの先に接続されている装置のＭＡＣアドレスが登録されることとなる。

例えば、スイッチ５１のＭＡＣアドレステーブル７１では、通常ポートＰ３に対しては、ＥＣＵ１５のＭＡＣアドレスが登録され、通常ポートＰ４に対しては、ＥＣＵ１６のＭＡＣアドレスが登録される。また、リングポートＰ１，Ｐ２の各々に対しては、他のスイッチ５２〜５４の通常ポートＰ３，Ｐ４に接続されているＥＣＵ１７〜２２のＭＡＣアドレスが登録される。スイッチ５１のリングポートＰ１，Ｐ２の先には、他のスイッチ５２〜５４を介してＥＣＵ１７〜２２が接続されていることになるからである。

同様に、例えば、スイッチ５２のＭＡＣアドレステーブル７１では、通常ポートＰ３に対しては、ＥＣＵ１７のＭＡＣアドレスが登録され、通常ポートＰ４に対しては、ＥＣＵ１８のＭＡＣアドレスが登録される。また、リングポートＰ１，Ｐ２の各々に対しては、他のスイッチ５１，５３，５４の通常ポートＰ３，Ｐ４に接続されているＥＣＵ１５，１６，１９〜２２のＭＡＣアドレスが登録される。

このような通信ネットワーク１において、何れかのスイッチの各リングポートＰ１，Ｐ２から、他のスイッチの通常ポートＰ３，Ｐ４の先に接続されているＥＣＵを宛先とするフレームが送信されると、そのフレームは上記他のスイッチの各リングポートＰ１，Ｐ２に入力される。

例えば、スイッチ５１の通常ポートＰ３に接続されているＥＣＵ１５が、スイッチ５３の通常ポートＰ３に接続されているＥＣＵ１９を宛先とするフレームを、送信したとする。尚、本実施形態において、ＥＣＵ１９を宛先とするフレームとは、宛先ＭＡＣアドレスとしてＥＣＵ１９のＭＡＣアドレスを含んだフレームである。また、ＥＣＵ１５から送信されるフレームには、送信元ＭＡＣアドレスとして、ＥＣＵ１５のＭＡＣアドレスが含まれる。また、以下の説明において、ＥＣＵ１５から送信されたＥＣＵ１９宛のフレームを、フレームｆ１５−１９と記載する。

その場合、スイッチ５１は、フレームｆ１５−１９を通常ポートＰ３から受信する。
そして、スイッチ５１が、受信したフレームｆ１５−１９を、リングポートＰ１から送信したとすると、そのフレームｆ１５−１９は、スイッチ５２を経由して、スイッチ５３のリングポートＰ１に入力される。スイッチ５２は、スイッチ５１が送信したフレームｆ１５−１９を、リングポートＰ１から受信して、フィルタリングによりリングポートＰ２から送信するからである。

また、スイッチ５１が、受信したフレームｆ１５−１９を、リングポートＰ２から送信したとすると、そのフレームｆ１５−１９は、スイッチ５４を経由して、スイッチ５３のリングポートＰ２に入力される。スイッチ５４は、スイッチ５１が送信したフレームｆ１５−１９を、リングポートＰ１から受信して、フィルタリングによりリングポートＰ２から送信するからである。

〈本実施形態の処理〉
次に、各スイッチ５１〜５４が行う処理のうち、第１の転送制御処理について図３を用い説明し、第２の転送制御処理について図４を用い説明する。

尚、以下の説明では、各スイッチ５１〜５４から見て、他のスイッチの通常ポートＰ３，Ｐ４の先に接続されているＥＣＵのことを、他スイッチ接続ＥＣＵともいう。例えば、スイッチ５１から見た他スイッチ接続ＥＣＵは、ＥＣＵ１７〜２２であり、スイッチ５３から見た他スイッチ接続ＥＣＵは、ＥＣＵ１５〜１８，２１，２２である。また、以下の説明では、各スイッチ５１〜５４から見て、そのスイッチの通常ポートＰ３，Ｐ４の先に接続されているＥＣＵのことを、当該スイッチ接続ＥＣＵともいう。例えば、スイッチ５１から見た当該スイッチ接続ＥＣＵは、ＥＣＵ１５，１６であり、スイッチ５３から見た当該スイッチ接続ＥＣＵは、ＥＣＵ１９，２０である。

図３に示すように、スイッチ５１〜５４は、通常ポートＰ３，Ｐ４の何れかから、他スイッチ接続ＥＣＵを宛先とするフレームを受信すると（Ｓ１１０）、受信したフレームの重要度が高いか否かを判定する（Ｓ１２０）。

スイッチ５１〜５４は、通常ポートＰ３，Ｐ４の何れかから受信したフレーム中の宛先ＭＡＣアドレスが、当該スイッチのＭＡＣアドレステーブル７１において、リングポートＰ１，Ｐ２に対して登録されていれば、Ｓ１２０の判定を行うこととなる。

そして、スイッチ５１〜５４は、Ｓ１２０では、具体的には、受信したフレーム（以下、受信フレームともいう）中のＰＣＰの値が、予め定められている重要指示値か否かを判定し、ＰＣＰの値が重要指示値であれば、受信フレームの重要度が高いと判定する。重要指示値は１つであっても、複数個であっても良い。また例えば、スイッチ５１〜５４は、ＰＣＰの値が、予め定められている閾値以上の場合、あるいは閾値以下の場合に、受信フレームの重要度が高いと判定するようになっていても良い。また、ＰＣＰの値は、フレームの送信元のＥＣＵにおいて設定される。尚、重要度が高いフレームとは、例えば、データ領域のデータとして重要度が高いデータを含むフレーム、ということである。このため、Ｓ１２０では、受信フレームに含まれるデータの重要度が高いか否かを判定している、とも言える。

そして、スイッチ５１〜５４は、Ｓ１２０にて、受信フレームの重要度が高いと判定した場合には、Ｓ１３０に進み、受信フレームを、当該スイッチのリングポートＰ１，Ｐ２の各々から送信する。

また、スイッチ５１〜５４は、Ｓ１２０にて、受信フレームの重要度が高くないと判定した場合には、Ｓ１４０に進み、受信フレームを、当該スイッチのリングポートＰ１，Ｐ２の何れか１つから送信する。尚、Ｓ１４０でフレームを送信する１つのリングポートは、リングポートＰ１，Ｐ２のうち、予め定められている方で良い。また、他スイッチ接続ＥＣＵまでに最短ルートとなる方でも良い。

一方、図４に示すように、スイッチ５１〜５４は、リングポートＰ１，Ｐ２の何れかから、当該スイッチ接続ＥＣＵを宛先とするフレームを、受信すると（Ｓ２１０）、その受信フレームの重要度が高いか否かを判定する（Ｓ２２０）。

スイッチ５１〜５４は、リングポートＰ１，Ｐ２の何れかから受信したフレーム中の宛先ＭＡＣアドレスが、当該スイッチのＭＡＣアドレステーブル７１において、通常ポートＰ３，Ｐ４に対して登録されていれば、Ｓ２２０の判定を行うこととなる。そして、スイッチ５１〜５４は、Ｓ２２０では、受信フレームの重要度が高いか否かを、図３のＳ１２０と同じ規則で判定する。

スイッチ５１〜５４は、Ｓ２２０にて、受信フレームの重要度が高くないと判定した場合には、Ｓ２３０に進み、受信フレームの宛先への転送を行う。つまり、スイッチ５１〜５４は、Ｓ２３０では、受信フレームを、前述のフィルタリングにより、当該スイッチのポートＰ１〜Ｐ４のうち、その受信フレームの宛先のＥＣＵが接続されている通常ポートから送信する。

また、スイッチ５１〜５４は、Ｓ２２０にて、受信フレームの重要度が高いと判定した場合には、Ｓ２４０に進む。
そして、スイッチ５１〜５４は、Ｓ２４０では、Ｓ２２０で重要度が高いと判定されたフレーム（以下、判定対象フレームという）がリングポートＰ１，Ｐ２の何れかから受信された時点から、一定時間以内に、他の全てのリングポートからフレームが受信されたか否かを判定する。他の全てのリングポートとは、当該スイッチのリングポートのうち、判定対象フレームが受信されたリングポートを除く全てのリングポートである。本実施形態では、リングポートがポートＰ１とポートＰ２との２つであるため、その２つのポートＰ１，Ｐ２のうち、判定対象フレームが受信された方とは異なる方が、他の全てのリングポートということになる。また、Ｓ２４０で一定時間以内における受信の有無が判定されるフレームは、判定対象フレームと宛先が同じフレームである。

スイッチ５１〜５４は、上記Ｓ２４０で「ＹＥＳ」と肯定判定した場合には、Ｓ２５０に進み、リングポートＰ１，Ｐ２の各々から受信した全てのフレームが、一致しているか否かを判定する。本実施形態では、リングポートＰ１から受信したフレームと、リングポートＰ２から受信したフレームとが、一致しているか否かを判定することとなる。

そして、スイッチ５１〜５４は、Ｓ２５０で「ＹＥＳ」と肯定判定した場合には、Ｓ２６０に進み、Ｓ２３０と同様に、受信フレームの宛先への転送を行う。尚、Ｓ２６０で転送の対象とする受信フレームは、リングポートＰ１から受信したフレームと、リングポートＰ２から受信したフレームとの、何れでも良い。どちらのフレームも、Ｓ２５０の判定により、同じことが確認されているからである。

また、スイッチ５１〜５４は、Ｓ２５０で「ＮＯ」と否定判定した場合には、Ｓ２７０に進み、リングポートＰ１，Ｐ２から受信したフレームを破棄する。つまり、リングポートＰ１，Ｐ２から今回受信したフレームについて、宛先への転送を実施しない。そして、スイッチ５１〜５４は、次のＳ２８０にて、フレームが破棄されたことを、例えば、当該スイッチが備えられているＥＣＵのマイコンに通知する。尚、Ｓ２８０で通知する相手は、例えば、通信ネットワーク１におけるＥＣＵのうち、当該スイッチが備えられているＥＣＵとは別のＥＣＵのマイコンであっても良い。

一方、スイッチ５１〜５４は、Ｓ２４０で「ＮＯ」と否定判定した場合にも、Ｓ２７０に進み、リングポートＰ１，Ｐ２の何れかから既に受信しているフレーム（即ち、判定対象フレーム）を破棄する。一定時間が経過しても、リングポートＰ１，Ｐ２の全てからフレームを受信することができず、Ｓ２５０の判定を実施することができないからである。そして、この場合にも、スイッチ５１〜５４は、Ｓ２８０にて、フレームが破棄されたことを通知するための処理を行う。

〈本実施形態の作用例〉
通信ネットワーク１において、例えば、前述した例と同様に、ＥＣＵ１５が、ＥＣＵ１９を宛先とするフレームｆ１５−１９を送信したとする。

そして、フレームｆ１５−１９は、高重要度フレームであるとする。尚、高重要度フレームとは、重要度が高いフレームのことであり、本実施形態では、図３のＳ１２０及び図４のＳ２２０にて、重要度が高いと判定されるフレームである。

この場合、スイッチ５１が、ＥＣＵ１５からのフレームｆ１５−１９を、通常ポートＰ３から受信する。
そして、スイッチ５１は、図３の処理により、受信したフレームｆ１５−１９の重要度が高いと判定して（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、そのフレームｆ１５−１９をリングポートＰ１，Ｐ２の各々から送信することとなる（Ｓ１３０）。

すると、スイッチ５１のリングポートＰ１から送信されたフレームｆ１５−１９は、通信線３１とスイッチ５２と通信線３２とからなる通信経路を経由して、スイッチ５３のリングポートＰ１に入力される。また、スイッチ５１のリングポートＰ２から送信されたフレームｆ１５−１９は、通信線３４とスイッチ５４と通信線３３とからなる通信経路を経由して、スイッチ５３のリングポートＰ２に入力される。

このため、スイッチ５３は、リングポートＰ１，Ｐ２の何れかからフレームｆ１５−１９を受信し、図４の処理により、その受信したフレームｆ１５−１９の重要度が高いと判定することとなる（Ｓ２２０：ＹＥＳ）。

そして、スイッチ５３は、リングポートＰ１，Ｐ２の全てからフレームｆ１５−１９を受信できるまで待ち、受信が完了すると（Ｓ２４０：ＹＥＳ）、リングポートＰ１，Ｐ２の各々から受信した全てのフレームｆ１５−１９が一致しているか否かを判定する（Ｓ２５０）。そして、一致した場合には（Ｓ２５０：ＹＥＳ）、リングポートＰ１，Ｐ２の何れかから受信したフレームｆ１５−１９を、宛先のＥＣＵ１９が接続されている通常ポートＰ３から送信する（Ｓ２６０）。

また、スイッチ５３は、リングポートＰ１，Ｐ２の各々から受信したフレームｆ１５−１９が一致していない場合には（Ｓ２５０：ＮＯ）、受信したフレームｆ１５−１９の信頼性が低いと判断して、受信したフレームｆ１５−１９の全てを破棄する（Ｓ２７０）。

また、スイッチ５３が、リングポートＰ１，Ｐ２の何れかから判定対象フレームとなったフレームｆ１５−１９を受信してから、一定時間以内に、他の全てのリングポートからフレームｆ１５−１９を受信することができなかったとする（Ｓ２４０：ＮＯ）。その場合にも、スイッチ５３は、受信したフレームｆ１５−１９を破棄する（Ｓ２７０）。

そして、スイッチ５３は、受信したフレームｆ１５−１９を破棄した場合には、フレームが破棄されたことを、当該スイッチ５３が備えられているＥＣＵ１３のマイコン６３、あるいは他の何れかのＥＣＵに備えられているマイコンに通知する（Ｓ２８０）。

一方、フレームｆ１５−１９が、高重要度フレームではない場合について説明する。
この場合、スイッチ５１は、図３の処理により、受信したフレームｆ１５−１９の重要度が高くないと判定して（Ｓ１２０：ＮＯ）、そのフレームｆ１５−１９をリングポートＰ１，Ｐ２の何れか１つから送信することとなる（Ｓ１４０）。

そして、スイッチ５３は、リングポートＰ１，Ｐ２の何れかからフレームｆ１５−１９を受信すると、図４の処理により、受信したフレームｆ１５−１９の重要度が高くないと判定することとなる（Ｓ２２０：ＮＯ）。この場合、スイッチ５３は、他のリングポートからのフレームｆ１５−１９を待つことなく、既に受信したフレームｆ１５−１９を、宛先のＥＣＵ１９が接続されている通常ポートＰ３から送信する（Ｓ２３０）。

〈本実施形態による効果〉
本実施形態のスイッチ５１〜５４によれば、重要度が高いフレームについては、２つのリングポートＰ１，Ｐ２で送受信することとなり、２つの通信経路で伝送することができる。そして、２つの通信経路で伝送したフレームが一致した場合に、そのフレームを宛先のＥＣＵに送信することとなる。よって、通信の信頼性を高めることができる。上記の作用例では、ＥＣＵ１５からＥＣＵ１９への通信の信頼性を高めることができる。また、重要度が高くないフレームについては、リングポートＰ１，Ｐ２のうちの１つで送受信することとなり、１つの通信経路で伝送する。このため、全てのフレームの伝送に複数の通信経路を使用する構成と比較すると、トラフィックを低減することができる。よって、通信ネットワーク１における通信の信頼性と、トラフィックの低減とを、両立させることができる。

また、スイッチ５１〜５４は、図４のＳ２４０で「ＮＯ」と否定判定した場合には、リングポートＰ１，Ｐ２の何れかから既に受信したフレームを破棄する。このため、通信経路の異常などによって、リングポートＰ１，Ｐ２の全てから同じ高重要度フレームを受信することができない場合に、フレームを待ち続けてしまうことを防止することができる。また、Ｓ２５０の一致判定による信頼性確認が未実施の高重要度フレームを、宛先のＥＣＵに送信することも防止される。

また、スイッチ５１〜５４は、リングポートＰ１，Ｐ２から受信した高重要度フレームを破棄した場合には、フレームを破棄したことを、通信ネットワーク１における何れかのマイコンに通知する。このため、通知を受けたマイコンが、フレームの破棄に対応するための何らかのフェールセーフを実施することができる。

また、スイッチ５１〜５４は、フレームの重要度を、フレームに含まれている重要度情報に基づいて判断する。このため、フレームの重要度を簡単に判断することができる。例えば、フレーム中のデータ領域のデータから、重要度を判断するように構成しても良いが、そのようにするよりも判断の処理が簡単になる。また、重要度情報として、フレームにおけるＶＬＡＮタグ領域のＰＣＰを用いている。このため、フレームにおいて重要度情報を配置するための領域を特別に設ける必要がない。

尚、本実施形態では、図３の処理のうち、Ｓ１２０が、第１重要度判定手段の一例に相当し、Ｓ１３０，Ｓ１４０が、送信数切替手段の一例に相当する。そして、図４の処理のうち、Ｓ２２０が、第２重要度判定手段の一例に相当し、Ｓ２３０が、第１転送手段の一例に相当する。また、Ｓ２５０が、一致判定手段の一例に相当し、Ｓ２６０，Ｓ２７０が、第２転送手段の一例に相当する。また、Ｓ２４０が、受信判定手段の一例に相当し、Ｓ２７０が、破棄手段の一例に相当し、Ｓ２８０が、通知手段の一例に相当する。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態の通信ネットワークについて説明するが、通信ネットワークの符号としては、第１実施形態と同じ“１”を用いる。また、第１実施形態と同様の構成要素や処理についても、第１実施形態と同じ符号を用いる。そして、このことは、後述する他の実施形態についても同様である。

第２実施形態の通信ネットワーク１は、第１実施形態と比較すると、スイッチ５１〜５４が、図４の処理に代えて、図５に示す第２の転送制御処理を行う点が異なる。そして、図５の処理は、図４の処理と比較すると、Ｓ２９０とＳ３００が追加されている点が異なる。

図５に示すように、スイッチ５１〜５４は、Ｓ２４０で「ＮＯ」と否定判定した場合に、Ｓ２９０に進み、Ｓ２４０で否定判定した連続回数が２回以上の所定回数になったか否かを判定する。そして、スイッチ５１〜５４は、上記連続回数が所定回数になっていないと判定した場合には、Ｓ２７０に進むが、上記連続回数が所定回数になったと判定した場合には、Ｓ３００に進む。

スイッチ５１〜５４は、Ｓ３００では、リングポートＰ１，Ｐ２の何れかから受信したフレーム内に、そのフレームについてＳ２５０の一致判定が未実施であること（換言すれば、信頼性確認が未実施であること）を示す異常情報を埋め込む。このため、今回のＳ２２０で重要度が高いと判定された判定対象フレームに、異常情報が埋め込まれることとなる。そして、スイッチ５１〜５１は、Ｓ２６０に進み、異常情報を埋め込んだフレームの宛先への転送を行う。つまり、スイッチ５１〜５４は、異常情報を埋め込んだフレームを、そのフレームの宛先のＥＣＵが接続されている通常ポートから送信する。

尚、異常情報は、１ビット以上の情報であれば良い。また、異常情報は、例えば、フレームのＶＬＡＮタグ領域における特定の位置に埋め込むことができるが、他の領域における特定の位置に埋め込んでも良い。

このようなスイッチ５１〜５４によれば、リングポートＰ１，Ｐ２への通信経路の何れかに故障が生じて、リングポートＰ１，Ｐ２の何れかからしか高重要度フレームを受信することができなくなったことを、Ｓ２９０の判定により検知することができる。そして、リングポートＰ１，Ｐ２への通信経路の何れかに故障が生じた場合には、リングポートＰ１，Ｐ２の何れかから受信した高重要度フレームであって、正常な通信経路から来たフレームを、破棄せずに、宛先のＥＣＵに転送することができる。よって、高重要度フレームの宛先への転送が不能になってしまうことを回避することができる。

また、リングポートＰ１，Ｐ２への通信経路の何れかに故障が生じた場合に、宛先のＥＣＵに転送される高重要度フレームには、異常情報が埋め込まれる。このため、転送されたフレームを受信したＥＣＵは、異常情報により、受信したフレームの信頼性が低いことを認識することができ、例えば、受信したフレーム中のデータについて、通常時とは異なる扱いをすることができる。例えば、異常情報が含まれていたフレーム中のデータは信頼性ランクの低い処理に対してだけ使用する、といった使い分けをすることができる。

尚、本実施形態では、図５の処理のうち、Ｓ２９０，Ｓ２６０が、経路故障時転送手段の一例に相当し、Ｓ３００が、異常情報埋め込み手段の一例に相当する。
［第３実施形態］
第３実施形態の通信ネットワーク１は、第１実施形態と比較すると、スイッチ５１〜５４が、図４の処理に代えて、図６に示す第２の転送制御処理を行う点が異なる。そして、図６の処理は、図４の処理と比較すると、Ｓ３１０が追加されている点が異なる。

図６に示すように、スイッチ５１〜５４は、Ｓ２４０で「ＮＯ」と否定判定した場合に、Ｓ３１０に進み、図５のＳ３００と同じ処理を行う。つまり、リングポートＰ１，Ｐ２の何れかから受信したフレーム内に、前述の異常情報を埋め込む。そして、スイッチ５１〜５１は、Ｓ２６０に進み、異常情報を埋め込んだフレームの宛先への転送を行う。

このようなスイッチ５１〜５４によれば、リングポートＰ１，Ｐ２の何れかからしか高重要度フレームを受信することができなかった場合に、リングポートＰ１，Ｐ２の何れかから受信した高重要度フレームを、宛先のＥＣＵに転送することができる。しかも、その場合に転送する高重要度フレームには、異常情報が埋め込まれる。このため、転送されたフレームを受信したＥＣＵは、異常情報により、受信したフレームの信頼性が低いことを認識することができ、例えば、受信したフレーム中のデータについて、通常時とは異なる扱いをすることができる。

尚、本実施形態では、図６の処理のうち、Ｓ３１０，Ｓ２６０が、受信異常時転送手段の一例に相当する。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得る。また、ＥＣＵやスイッチやポート等の数は一例であり他の値でも良い。

例えば、上記実施形態において、スイッチ５１〜５４の接続形態（換言すればネットワークトポロジ）は、リング型であったが、スイッチ間に複数の通信経路が構成されれば良く、フルコンタクト型やメッシュ型等でも良い。例えば、４つのスイッチ５１〜５４の接続形態をフルコンタクト型にした場合には、各スイッチ５１〜５４の３つのポートが、冗長経路用ポートとなり、各スイッチ５１〜５４の間に３つの通信経路が構成されることとなる。そして、冗長経路用ポートの数が３以上であっても、上記実施形態と同様に構成することできる。但し、スイッチをリング状に接続した場合には、冗長経路用ポートの数を最小の２つにすることができる。つまり、通信経路を冗長化することと、冗長経路用ポートの数を少なくすることとを、バランス良く両立させることができる。一方、スイッチ５１〜５４の通常ポートＰ３，Ｐ４の先には、他のスイッチを介してノードとしてのＥＣＵが接続されても良い。また、通信プロトコルは、イーサネット以外のプロトコルであっても良い。

また、上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。また、上述したスイッチの他、当該スイッチを構成要素とする通信ネットワーク、当該スイッチとしてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した媒体、中継制御方法など、種々の形態で本発明を実現することもできる。

１…通信ネットワーク、５１〜５４…中継装置としてのスイッチ、Ｐ１，Ｐ２…ポートのうちのリングポート、Ｐ３，Ｐ４…ポートのうちの通常ポート

Claims (8)

1. 複数の中継装置（５１〜５４）を備え、前記各中継装置が有する複数のポート（Ｐ１〜Ｐ４）のうち、少なくとも２つのポートは、前記各中継装置の間に複数の通信経路を構成するための冗長経路用ポート（Ｐ１，Ｐ２）であり、
   前記複数の中継装置の何れかにおける前記冗長経路用ポートの各々から、他の中継装置のポートのうち、前記冗長経路用ポートではないポートである通常ポート（Ｐ３，Ｐ４）の先に接続されている装置を宛先とするフレームが送信されると、そのフレームは前記他の中継装置の前記冗長経路用ポートの各々に入力されるようになっている通信ネットワーク（１）において、
   前記各中継装置として用いられる中継装置であって、
   当該中継装置の前記通常ポートから、他の中継装置の前記通常ポートの先に接続されている装置を宛先とするフレームが受信された場合に、その受信されたフレームの重要度が高いか否かを判定する第１重要度判定手段（Ｓ１２０）と、
   前記第１重要度判定手段により重要度が高いと判定された場合には、前記通常ポートから受信されたフレームを、当該中継装置の前記冗長経路用ポートの各々から送信し、前記第１重要度判定手段により重要度が高くないと判定された場合には、前記通常ポートから受信されたフレームを、当該中継装置の前記冗長経路用ポートの１つから送信する送信数切替手段（Ｓ１３０，Ｓ１４０）と、
   当該中継装置の前記冗長経路用ポートの何れかから、当該中継装置の前記通常ポートの先に接続されている装置を宛先とするフレームが受信された場合に、その受信されたフレームの重要度が高いか否かを、前記第１重要度判定手段と同じ規則で判定する第２重要度判定手段（Ｓ２２０）と、
   前記第２重要度判定手段により重要度が高くないと判定された場合に、前記冗長経路用ポートの何れかから受信されたフレームを、当該中継装置のポートのうち、そのフレームの宛先の装置が接続されている前記通常ポートから送信する第１転送手段（Ｓ２３０）と、
   前記第２重要度判定手段により重要度が高いと判定された場合に、当該中継装置の前記冗長経路用ポートの各々から受信される全てのフレームが一致しているか否かを判定する一致判定手段（Ｓ２５０）と、
   前記一致判定手段により肯定判定された場合には、前記冗長経路用ポートの何れかから受信されたフレームを、当該中継装置のポートのうち、そのフレームの宛先の装置が接続されている前記通常ポートから送信し、前記一致判定手段により否定判定された場合には、前記冗長経路用ポートから受信されたフレームを破棄することにより、当該フレームの前記通常ポートからの送信を実施しないように構成された第２転送手段（Ｓ２６０，Ｓ２７０）と、
   を備えることを特徴とする中継装置。
2. 請求項１に記載の中継装置において、
   前記第１重要度判定手段と、前記第２重要度判定手段は、前記フレームの重要度が高いか否かを、前記フレームに含まれている情報のうち、当該フレームの重要度を表す重要度情報に基づいて、判定すること、
   を特徴とする中継装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の中継装置において、
   前記第２重要度判定手段により重要度が高いと判定された場合に、その第２重要度判定手段により重要度が高いと判定されたフレームである判定対象フレームが前記冗長経路用ポートの何れかから受信された時点から、一定時間以内に、当該中継装置の前記冗長経路用ポートのうち、前記判定対象フレームが受信された冗長経路用ポートを除く全ての冗長経路用ポートから、前記判定対象フレームと宛先が同じフレームが受信されたか否かを判定する受信判定手段（Ｓ２４０）と、
   前記受信判定手段により否定判定された場合に、前記冗長経路用ポートから受信されたフレームを破棄する破棄手段（Ｓ２７０）と、
   を備えることを特徴とする中継装置。
4. 請求項３に記載の中継装置において、
   前記受信判定手段により否定判定された連続回数が２回以上の所定回数になった場合には、前記破棄手段を作動させずに、前記冗長経路用ポートの何れから受信されたフレームを、当該中継装置のポートのうち、そのフレームの宛先の装置が接続されている前記通常ポートから送信する経路故障時転送手段（Ｓ２９０，Ｓ２６０）、を備えること、
   を特徴とする中継装置。
5. 請求項４に記載の中継装置において、
   前記経路故障時転送手段によって前記通常ポートから送信されるフレームに、そのフレームについて前記一致判定手段による判定が未実施であることを示す異常情報を埋め込む異常情報埋め込み手段（Ｓ３００）、を備えること、
   を特徴とする中継装置。
6. 請求項１又は請求項２に記載の中継装置において、
   前記第２重要度判定手段により重要度が高いと判定された場合に、その第２重要度判定手段により重要度が高いと判定されたフレームである判定対象フレームが前記冗長経路用ポートの何れかから受信された時点から、一定時間以内に、当該中継装置の前記冗長経路用ポートのうち、前記判定対象フレームが受信された冗長経路用ポートを除く全ての冗長経路用ポートから、前記判定対象フレームと宛先が同じフレームが受信されたか否かを判定する受信判定手段（Ｓ２４０）と、
   前記受信判定手段により否定判定された場合には、前記冗長経路用ポートの何れかから受信されたフレームに、そのフレームについて前記一致判定手段による判定が未実施であることを示す異常情報を埋め込み、該異常情報を埋め込んだフレームを、当該中継装置のポートのうち、そのフレームの宛先の装置が接続されている前記通常ポートから送信する受信異常時転送手段（Ｓ３１０，Ｓ２６０）、を備えること、
   を特徴とする中継装置。
7. 請求項１ないし請求項６の何れか１項に記載の中継装置において、
   前記冗長経路用ポートから受信されたフレームが破棄された場合に、前記フレームが破棄されたことを演算装置に通知する通知手段（Ｓ２８０）、を備えること、
   を特徴とする中継装置。
8. 請求項１ないし請求項７の何れか１項に記載の中継装置において、
   前記冗長経路用ポートの数は２つであること、
   を特徴とする中継装置。

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