JP6329075B2 - 車両用の通信システム - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部に記載した車両用の通信システムに関する。

車両においては、特に制御ユニットを含む電子部品間における通信がますます重要になってきている。この点は、車両内における通信のみならず、とりわけ車両間又は車外環境との通信に関してより顕在化している。この場合に伝達すべきデータは、テレメータボックスとして構成したテレメータユニットに伝達することができ、そのために、テレメータユニットは、情報用のソース及びシンクに無線及び／又は有線接続されている。このようなテレメータユニットを使用すれば、例えば商用車又はバス等のフリート管理が可能となる。

この種の通信システムで制御データを有線接続でテレメータ端末から読み出す場合、例えばメンテナンス及び点検に関する管理データの制御ユニットからの読み出しに加えて、例えば車両の盗難時にローギアでしか走行できなくするために，テレメータボックスから制御ユニットへの書きこみアクセスも必要になる。しかしながら、この場合に機能安全上のリスクは大きく、例えばＳＩＬ≧２又はＡＳＩＬ≧Ｂとなる。このようなリスクは、特にＩＥＣ６１５０８又はＩＳＯ２６２６２に適合するテレメータボックスにおけるハード及びソフトウェアにより回避しなければならない。

とりわけ多数のインターフェースを有する複雑なテレメータボックス、例えばインテル・プロセッサが搭載され、リナックスをオペレーティングシステムとするテレメータボックスにおいて、上述した安全性の実現は極めてコスト高となる。

このような背景事情に鑑み、本発明の課題は、上述した欠点を克服し、所要の機能安全性を安価に実現可能とした通信システムを提供することである。

この課題は、本発明によれば、請求項１に記載した特徴を有する車両用通信システムによって解決される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項に記載したとおりである。

本発明は、特に複数のインターフェースを有するテレメータ端末と、車両制御ユニット端末とを備える車両用通信システムを提供する。この場合に通信システムは、分離したシステムとして実現可能である。換言すれば、バスを介して相互に通信するテレメータ端末及び車両制御ユニット端末の何れもは、独立したコンピュータとして構成することができる。本発明の通信システムは、基本的には車両、例えば商用車、乗用車、バス又は他の異なる車両に搭載するのが好適である。

テレメータ端末は、テレメータセンター、特にテレメータボックスとして構成することができ、また、例えばＵＳＢ、イーサネット、ビデオ出力、オーディオ出力、ＷＬＡＮ、ＵＭＴＳやＧＳＭなどの３Ｇ、診断ユニットのためのインターフェースを有することにより、車両内における通信の他に、特に車両外環境との通信を可能にするものである。本発明において、テレメータ端末は、車両及び／又は該車両の部品に関する情報を一元的に処理するもの、特に外部環境又は外部受信部に送信するものとして使用する。

テレメータ端末は、広範な機能を提供するため、コンピュータ化又はプロセッサに支援される構成とするのが好適である。好適な実施形態において、テレメータ端末には、例えば入出力ハブに接続されたインテルＡｔｏｍプロセッサ及びリナックスが搭載される。

好適には、車両制御ユニット端末は、特にギア制御ユニットとして構成する。代替的に、車両制御ユニット端末は、エンジン制御ユニット又は車両における他の異なる制御ユニットとして構成することもできる。

更に、通信システム又は車両通信システムは、各端末が相互に通信又は情報を伝達するためのバスを備える。この場合にバスは、各端末が、対応するインターフェースによって接続されたＣＡＮバスとするのが好適である。代替的には、他のバス、例えばプロプラエタリバス又はＬＩＮバスとすることもできる。

本発明に係る通信システムは、各端末間の通信に所要の機能安全性を容易に実現する目的で、各端末間の通信又は情報伝達を監視するファイアウォールを備える。これにより、機能安全性をテレメータ端末に付与するための、コストのかかるハードウェア及びソフトウェアの適応化が不要になる。なお、「ファイアウォール」とは、ファイアウォール・ソフトウェアによる解決手段のみならず、ソフトウェアを組み込んだハードウェアによる解決手段、例えば一般的には「外部ファイアウォール」とも称する独立したファイアウォール装置を包含する。

好適には、ファイアウォールは、バスファイアウォール、特にＣＡＮファイアウォールとして、各端末間において、特にバスインターフェースを介してテレメータ端末及び／又は車両制御ユニット端末に接続される。本発明において、ファイアウォールは、外部ファイアウォール、即ち独立したプラットフォーム又は独立したハードウェア若しくはソフトウェアとして構成するのが好適である。ファイアウォールは更に、マイクロ・コントローラと、テレメータ端末及び車両制御ユニット端末に接続するための少なくとも２つのバスインターフェースとにより構成するのが好適である。代替的には、ファイアウォールは、パーソナルファイアウォール、又は例えばソフトウェアファイアウォールとしてテレメータ端末に搭載することもできる。

本発明の好適な実施形態において、ファイアウォールの動作は、通信システムにおける監視ユニット、特にウォッチドッグによって監視される。これにより、機能安全性を更に高めることが可能になる。監視ユニットは、ファイアウォールの一部とすることもできるし、独立したものとすることもできる。

本発明においては特に、テレメータ端末から車両制御ユニット端末への書き込みアクセスをファイアウォールにより監視する。これにより、テレメータ端末から車両制御ユニット端末への書き込みアクセスのうち、該車両制御ユニット端末の機能安全性に支障のあるアクセスは行われない。

ファイアウォールによる通信の監視、特に書き込みアクセスの監視は、ホワイトリスト、即ち許可されたコマンド及び値又は規則のリスト又は表を、ファイアウォールが参照することにより行うのが好適である。この目的のため、ホワイトリストは、例えばメモリに登録することができる。ファイアウォールは、テレメータ端末からの書き込みアクセスのコマンドがあった場合、ホワイトリストを参照することにより、コマンドが許可されたものであるかを確認し、対応する規則をコマンドに適用することが可能である。許可が確認された場合、ファイアウォールは、コマンドを車両制御ユニット端末に伝達する。

加えて、安全性を更に高めるため、ファイアウォールにより、車両制御ユニット端末へのデータパケットが解析及びコーディング又は修正される。この場合、ファイアウォールは、ペイロードを例えばヘッダや、タイムスタンプ、セキュリティコード及び伝達コードなどの付加データで補足することができる。このような修正データにより、ファイアウォールは、各端末間の通信において更なるフィルタリング機能、例えばチェックサムによる実証又は認証を実行することが可能である。

本発明の更なる好適な実施形態において、ファイアーウォールは、通信システム内で、テレメータ端末から車両制御ユニット端末への通信におけるエラーハンドリングを行う。この場合のエラーとしては、同一情報の反復、意図する情報の除外、意図しない情報の書き込み、情報のスワップ、情報の歪曲、情報の遅延及び情報の操作が検知される。ファイアウォールは、このような各種エラーを検知するため、特定用途に応じたフィルタリング機能を有することができる。これらフィルタリング機能を補完するものとして、ファイアウォールには、例えばＩＤＳ又はＩＰＳが実装可能である。

本発明の更なる特徴及び利点は、以下に記載の実施形態、図面及び特許請求の範囲に記載したとおりである。個々の特徴は、本発明の実施形態において、単独で又は任意かつ複数の組み合わせとして適用することができる。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。なお、同一の素子又は機能には、同一の参照符号を付してある。

本発明の一実施形態に係る通信システムを例示する略図である。

図１に例示する車両用通信システム１は、テレメータボックスとして構成したテレメータ端末２と、車両制御ユニット、特にギア制御ユニットとして構成した車両制御ユニット端末３とを備える

テレメータボックス２は、インテルＡｔｏｍプロセッサ４、リナックスオペレーションシステムに関連するメモリ５、及び入出力ハブ６で構成されると共に、多数のインターフェース７、特にＵＳＢ、イーサネット、ビデオ、オーディオ、ＷＬＡＮ、ＵＭＴＳ、ＲＳ２３２、診断ユニット、汎用入出力インターフェース、ＣＡＮ入力インターフェース、ＧＳＭインターフェースを有する。

これら多数のインターフェース７、例えば診断ユニットやＣＡＮインターフェースを介することにより、特に車両の走行状態及び該車両の部品に関する情報がマイクロプロセッサに制御された状態でテレメータ端末２に入力可能であり、又は例えばＵＭＴＳやＧＳＭインターフェースを介することにより、少なくとも１個のより上位の調整ユニット、例えばフリート管理部に出力可能である。テレメータボックス又はテレメータ端末２は更に、特に車両制御ユニット端末３からの車両データ又は情報の読み出し及び解析（処理）を実行する構成とされている。

車両用の通信システム１において、テレメータボックス２及び車両制御ユニット３は、車載のＣＡＮバス８を介して相互に通信するため、これらテレメータボックス２及び車両制御ユニット３には、双方向通信を支援するためのＣＡＮインターフェース９が設けられている。

テレメータボックス２及び制御ユニット端末３間の通信を監視するため、ファイアウォール10が、テレメータボックス２及び制御ユニット端末３のインターフェース９間におけるＣＡＮバス８に統合されている。ファイアウォール１０は、双方向用の第１及び第２インターフェース１１ａ, １１ｂを有するため、ＣＡＮバス８を介して、テレメータボックス２のみならず制御ユニット端末３への接続が実現される。このように、テレメータボックス２及び制御ユニット端末３間のデータ通信は全て、ファイアウォール１０を介して行われるものである。

ファイアウォール１０は、特に外部ファイアウォールであると共に、独立したハードウェア・プラットフォームとして構成されており、その機能は、ソフトウェアの支援を受けて実行される。独立したファイアウォール１０は、上述のＣＡＮインターフェース１１ａ, １１ｂに加えて、マイクロコントローラ１２を有する構成とされ、そのマイクロコントローラ１２の動作は、セーフティ・マイクロコントローラとした監視ユニット１３（ウォッチドッグを含む）により監視される。マイクロコントローラ１２は、ファイアウォールのフィルタリング機能を実行するため、メモリ、即ちホワイトリスト１４に登録された規則を参照することができる。

ＣＡＮファイアウォール１０がＣＡＮインターフェースを介してテレメータボックス２から書き込みコマンドを受けた場合、ファイアウォール１０は、ホワイトリスト１４を参照することによりそのコマンドが許可されたものであるか否かを確認する。コマンドが許可されている場合、車両制御ユニット端末３への書き込みアクセスが行われ、コマンドが端末３に伝達される。

ファイアウォール１０には更に、システムへの侵入を少なくとも検知するためのチェック機構、特にＩＤＳ及び／又はＩＰＳが実装されている。従って、伝達されたペイロードには、ファイアウォールが特にヘッダや、タイムスタンプ、セキュリティコード及び伝達コード付加データなどの付加データを補足として付与する。これにより、これら補足データに基づくチェックサムによる実証及び／又は確認が可能になる。

ＣＡＮファイアウォール１０は更に、制御ユニット端末３との通信に際して、エラー処理を行う。このエラー処理においては、同一情報の反復、意図する情報の除外、意図しない情報の書き込み、情報のスワップ、情報の歪曲、情報の遅延及び情報の操作が検知される。

本発明の通信システム１は、上述した２個の端末２，３に限定されるものではない。本発明においては、複数個の制御ユニット端末３及びテレメータ端末２間におけるバス通信、特にテレメータ端末２から制御ユニット端末３への書き込みアクセスを、少なくとも１つのファイアウォール１０で監視することもできる。

１ 通信システム
２ テレメータ端末
３ 車両制御ユニット端末
４ プロセッサ
５ メモリ
６ 入出力ハブ
７ インターフェース
８ ＣＡＮバス
９ ＣＡＮインターフェース
１０ ファイアウォール
１１ａ，１１ｂ ＣＡＮインターフェース
１２ マイクロ・コントローラ
１３ 監視ユニット
１４ ホワイトリスト

Claims (10)

1. 複数のインターフェース（７）を有するテレメータ端末（２）と、車両制御ユニット端末（３）とを備える車両用の通信システム（１）であって、該通信システム（１）は、前記端末（２，３）が相互に通信するためのバス（８）と、前記端末（２，３）間の通信を監視するファイアウォール（１０）とを更に備え、
   前記ファイアウォール（１０）は、前記テレメータ端末（２）から書き込みコマンドを受信し、前記車両制御ユニット端末（３）への送信が許可された書き込みコマンドのリストを含む登録済みのホワイトリスト（１４）を参照することにより、前記テレメータ端末（２）からの書き込みコマンドが許可されたものであるか否かを確認する、通信システム。
2. 請求項１に記載の通信システム（１）であって、前記ファイアウォール（１０）は、前記テレメータ端末（２）から前記車両制御ユニット端末（３）への書き込みアクセスを監視することを特徴とする通信システム。
3. 請求項１又は２に記載の通信システム（１）であって、前記ファイアウォール（１０）は、前記端末（２，３）間の前記バス（８）において、それぞれ１個のバスインターフェース（１１ａ，１１ｂ）を介して前記テレメータ端末（２）及び／又は前記車両制御ユニット端末（３）に接続されていることを特徴とする通信システム。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の通信システム（１）であって、前記ファイアウォール（１０）は、外部ファイアウォールとして構成されているか、又は前記テレメータ端末（２）に搭載されていることを特徴とする通信システム。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の通信システム（１）であって、前記ファイアウォール（１０）は、登録済のホワイトリスト（１４）を参照することにより、監視された通信に所定の規則を適用することを特徴とする通信システム。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の通信システム（１）であって、前記ファイアウォール（１０）は、通信におけるペイロードを、前記端末（２，３）への伝送前に付加データで補足することを特徴とする通信システム。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の通信システム（１）であって、前記ファイアウォール（１０）は、前記テレメータ端末（２）から前記車両制御ユニット端末（３）への通信におけるエラー処理を行うことを特徴とする通信システム。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載の通信システム（１）であって、前記ファイアウォール（１０）は、マイクロ・コントローラ（１２）により独立したプラットフォームとして構成されていることを特徴とする通信システム。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載の通信システム（１）であって、前記ファイアウォール（１０）の動作は、監視ユニット（１３）により監視されることを特徴とする通信システム。
10. 請求項１〜９の何れか一項に記載の通信システム（１）であって、前記バス（８）はＣＡＮバスであり、及び／又は前記テレメータ端末（２）はテレメータボックスであり、及び／又は前記車両制御ユニット端末（３）はギア制御ユニットであることを特徴とする通信システム。
    

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