專利名稱：車輛網(wǎng)絡(luò)和在車輛網(wǎng)絡(luò)中傳遞數(shù)據(jù)分組的通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利涉及車輛，特別涉及車輛內(nèi)部的通信網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
車輛營(yíng)造商在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，一直使用控制器之間的串行通信(多路復(fù)用)來(lái)共享信息和分布控制。這樣做極大地減少了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代消費(fèi)車輛中所期望的舒適性、便利性和安全性特征所需要的車輛信號(hào)布線的數(shù)量。
可以按照功能(動(dòng)力系、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向等等)、位置(發(fā)動(dòng)機(jī)艙、座位、門等等)或者其組合，將為了實(shí)現(xiàn)期望特征而對(duì)車輛中的設(shè)備進(jìn)行的控制劃分為控制器。用于每一功能/區(qū)域的控制器可以使用共享訪問(wèn)串行總線來(lái)與其他控制器共享信息。為本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員清楚地了解的是，總線通常遵循諸如J1850、CAN、LIN、Flexray、MOST等等之類的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。可以使用多個(gè)獨(dú)立的總線。在該情況下，控制器之一可以充當(dāng)不兼容總線之間的信息的網(wǎng)關(guān)。
替代的體系結(jié)構(gòu)引入了這樣的想法將車輛劃分為地理區(qū)域，并為該區(qū)域中的所有特征設(shè)置單個(gè)控制器。該體系結(jié)構(gòu)還可以包括靈智外圍設(shè)備的概念，以便減少車輛的設(shè)置區(qū)域中的互連的數(shù)目。靈智外圍設(shè)備使用諸如LIN總線之類的簡(jiǎn)單串行通信總線，將信息從傳感器中繼到區(qū)域控制器，或者從區(qū)域控制器接受致動(dòng)裝置命令。區(qū)域控制器可以由串行通信總線結(jié)構(gòu)鏈接。
另一替代的體系結(jié)構(gòu)并入了連接件，其可以被設(shè)置于車輛的各個(gè)區(qū)域中。連接件提供機(jī)械和電連接點(diǎn)，以便為用于在輸入輸出裝置之`間提供接口的小裝置提供電源、接地和通信。連接件還為這些小型連接裝置提供過(guò)電流保護(hù)裝置，并在系統(tǒng)內(nèi)部分布不同電平的多個(gè)電源。
當(dāng)前總線協(xié)議不是很容易擴(kuò)縮的，并且受到帶寬的限制。線傳控制(X-by-wire)功能性、多媒體文娛新聞、導(dǎo)航及其他內(nèi)容密集性應(yīng)用都對(duì)帶寬和服務(wù)質(zhì)量(QoS)提出更高要求，要求在帶寬、速度、延遲、抖動(dòng)、容錯(cuò)、消息完整性、保障遞送、可應(yīng)用性和抗破壞性方面作出明顯的改進(jìn)。
因此，需要用于汽車環(huán)境的新的體系結(jié)構(gòu)，比如交換矩陣(SwitchFabric)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，其在容量和冗余度兩方面均提供可擴(kuò)縮性，而成本與現(xiàn)有總線體系結(jié)構(gòu)持平。


本公開(kāi)內(nèi)容將描述若干實(shí)施例來(lái)舉例說(shuō)明其廣泛的教導(dǎo)。還對(duì)附圖進(jìn)行了參考。
圖1是并入車輛網(wǎng)絡(luò)中的車輛的略圖。
圖2是構(gòu)成車輛網(wǎng)絡(luò)的一部分的交換矩陣的略圖。
圖3是構(gòu)成車輛網(wǎng)絡(luò)的部分的交換矩陣的略圖，并且還圖示出網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的通信路徑。
圖4是構(gòu)成車輛網(wǎng)絡(luò)的部分的交換矩陣的略圖，并且還圖示出完全不同的通信鏈路。
圖5是可以在圖1-4中所示網(wǎng)絡(luò)中使用的網(wǎng)絡(luò)元件的方框圖。
圖6是數(shù)據(jù)分組的略圖。
圖7-12是圖示出可以與圖1-4中圖示出的網(wǎng)絡(luò)一起使用的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)過(guò)程的示意圖。
具體實(shí)施例方式
盡管下文闡述了本發(fā)明的大量不同實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)被理解的是本發(fā)明的法律范圍是由本發(fā)明所附的權(quán)利要求書的語(yǔ)句所定義的。該詳細(xì)說(shuō)明應(yīng)僅僅被看作是示例性的，而并不是描述本發(fā)明的每一可能的實(shí)施例，因?yàn)槊枋雒恳豢赡艿膶?shí)施例是不可能的，或者是不切實(shí)際的?？梢允褂卯?dāng)前技術(shù)或者在本專利的申請(qǐng)日之后開(kāi)發(fā)出的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)大量替代的實(shí)施例，但這仍屬于定義本發(fā)明的權(quán)利要求書的范圍。此外，此處描述的實(shí)施例的特征與功能應(yīng)該被視為可互換的，并且每個(gè)結(jié)構(gòu)、特征或功能可以與此處描述的任何實(shí)施例一起使用。
還應(yīng)被理解的是，除非在本專利中使用句子“如此處所使用的，該術(shù)語(yǔ)‘＿＿＿’在此被定義為意指...”或者類似的句子明確地定義一個(gè)術(shù)語(yǔ)，否則并不意圖將該術(shù)語(yǔ)的含義明確或者隱含地限制超出它的平常的或者普通的含義，并且此類術(shù)語(yǔ)也不應(yīng)被解釋為被限制在本專利的任一部分中所作出的任何語(yǔ)句(除了權(quán)利要求書的語(yǔ)言之外)的范圍之內(nèi)。從而，在本專利中均以符合單一意義的方式來(lái)涉及本專利所附的權(quán)利要求書中敘述的任一術(shù)語(yǔ)，這是為了清晰起見(jiàn)以便不對(duì)讀者引起混亂，但并不意圖隱含地或者相反地來(lái)將這種權(quán)利要求術(shù)語(yǔ)限制為該單一的含義。最終，除非權(quán)利要求元素是通過(guò)描述措詞“裝置”以及功能而沒(méi)有描述任何結(jié)構(gòu)來(lái)定義的，否則并不是意圖基于35U.S.C.§112，第六款的運(yùn)用來(lái)解釋任一權(quán)利要求元素的范圍。
圖1圖示出車輛100包括網(wǎng)絡(luò)102，各車輛裝置104-110與該網(wǎng)絡(luò)102耦合。這些裝置可以是用于與各車輛功能系統(tǒng)和子系統(tǒng)連接的傳感器、致動(dòng)裝置、處理器等等，例如、但不限于用于節(jié)流閥、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向和掛起控制、電力輔助設(shè)備、通信、娛樂(lè)等等的線控應(yīng)用。車輛裝置104-110可以由接口112-118耦合，接口112-118可以是將特定裝置耦合到網(wǎng)絡(luò)102的任何適當(dāng)?shù)慕涌冢⑶铱梢允怯芯€的、光學(xué)的、無(wú)線的或者其組合。然而，應(yīng)該理解的是，接口并不是必要元件，并且裝置104-110可以直接耦合到網(wǎng)絡(luò)，或者可以構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的部分。車輛裝置104-110可以被適配為提供與車輛100相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)功能。這些裝置可以是數(shù)據(jù)產(chǎn)生的，比如傳感器，可以是數(shù)據(jù)消耗的，比如致動(dòng)裝置、處理或者其他裝置，其均可以產(chǎn)生和消耗數(shù)據(jù)，或者在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部路由該傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)然，致動(dòng)裝置(通常是數(shù)據(jù)消耗裝置)，也可以產(chǎn)生數(shù)據(jù)，例如在致動(dòng)裝置產(chǎn)生數(shù)據(jù)來(lái)指示其已經(jīng)實(shí)現(xiàn)所指示的狀態(tài)的情況中；或者傳感器也可以消耗數(shù)據(jù)，例如在向其提供用于功能方式的指令的情況中。由裝置產(chǎn)生的數(shù)據(jù)或者向裝置提供的數(shù)據(jù)、以及由網(wǎng)絡(luò)102運(yùn)送的數(shù)據(jù)與裝置本身的功能無(wú)關(guān)。也就是說(shuō)，接口112-118可以在耦合的裝置和網(wǎng)絡(luò)102之間提供與裝置無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)交換。
網(wǎng)絡(luò)102包括在裝置之間定義多個(gè)通信路徑132的交換矩陣130。通信路徑允許在裝置104-110之間同時(shí)進(jìn)行多個(gè)對(duì)等或者點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一對(duì)多、多對(duì)多等數(shù)據(jù)分組通信。在車輛100的工作期間，例如在裝置104和110之間交換的數(shù)據(jù)可以使用裝置之間的任何可用的路徑或者多條路徑。在工作中，經(jīng)過(guò)交換矩陣130的單一路徑可以攜帶用于表示裝置104和裝置110之間的通信的所有數(shù)據(jù)分組，或者可以是多條通信路徑攜帶部分?jǐn)?shù)據(jù)分組。隨后的通信可以使用相同路徑或者由網(wǎng)絡(luò)102的隨后的狀態(tài)所規(guī)定的其他路徑。這一靈活性是在受限于裝置之間的單一通信路徑的總線體系結(jié)構(gòu)之上提供可靠性和速度優(yōu)點(diǎn)，因此容易遭受單一路徑的失敗或者由于路徑擁塞而引起的延遲。此外，可能同時(shí)發(fā)生使用交換矩陣130內(nèi)部的通信路徑的其他裝置104-110之間的通信。
網(wǎng)絡(luò)102是可以遵循傳輸控制協(xié)議/互連網(wǎng)協(xié)議(TCP/IP)、異步傳輸模式(ATM)、Infiniband、RapidIO或者任何其他目前已知的或者以后開(kāi)發(fā)的分組數(shù)據(jù)協(xié)議的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。它還可以包括以分組運(yùn)輸模式(packet transit mode)工作的總線結(jié)構(gòu)，如稍后所述。因而，網(wǎng)絡(luò)102可以使用具有固定或者可變長(zhǎng)度的、由一種或多種可用協(xié)議定義的數(shù)據(jù)分組。例如，如果網(wǎng)絡(luò)102使用異步傳輸模式(ATM)通信協(xié)議，則可以使用ATM標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信元。
裝置104-110無(wú)需是分立器件。代之以，該裝置可以是車輛的系統(tǒng)或者子系統(tǒng)，并且可以包括一個(gè)或多個(gè)繼承通信介質(zhì)，即諸如J1850、CAN、LIN、Flexray、MOST之類的繼承總線體系結(jié)構(gòu)或者類似的總線結(jié)構(gòu)。在此類實(shí)施例中，相應(yīng)的接口112-118可以被配置為代理或者網(wǎng)關(guān)，以允許有源網(wǎng)絡(luò)102和繼承裝置104-110之間的通信。
圖2圖示出網(wǎng)絡(luò)200，其包括由通信鏈路214-230通信耦合的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件202-212。多個(gè)裝置238-250耦合在不同位置，即通過(guò)對(duì)應(yīng)的通信鏈路(沒(méi)有單獨(dú)標(biāo)識(shí)出)耦合到網(wǎng)絡(luò)200的幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件202-212。這些裝置可以是任何車輛裝置，比如閃光器238-244、閃光器控制(桿開(kāi)關(guān))246、油門248、諸如量計(jì)250之類的一個(gè)或多個(gè)量計(jì)等等。
通信鏈路214-230可以是健壯的傳輸介質(zhì)，并且正如將要描述的，可以由串行通信體系結(jié)構(gòu)改編獲得。也就是說(shuō)，通信鏈路214-230能夠在網(wǎng)絡(luò)元件之間提供確保的、可靠的消息傳送。任何給定通信鏈路214-230可以是單一的雙向鏈路、單一的單向鏈路、或者雙向鏈路與單向鏈路的組合、或者任何鏈路技術(shù)的組合?？梢砸勒諡槠嚟h(huán)境設(shè)計(jì)的現(xiàn)有的健壯傳輸機(jī)制來(lái)定義鏈路，比如CAN、LIN、FLEXRAY、J1850等等，或者可以依照正在開(kāi)發(fā)的或者以后將開(kāi)發(fā)的傳輸協(xié)議來(lái)定義鏈路。鏈路還可以是技術(shù)的組合，或者實(shí)際上依照任何其他協(xié)議來(lái)規(guī)定。
網(wǎng)絡(luò)200可以在不同級(jí)別并入提供監(jiān)督、控制、診斷或其他相關(guān)功能性的系統(tǒng)管理功能?？梢酝ㄟ^(guò)耦合到網(wǎng)絡(luò)200的單獨(dú)實(shí)體來(lái)提供這一功能性，也可以在網(wǎng)絡(luò)元件202-212或網(wǎng)絡(luò)200的其他適當(dāng)元件內(nèi)部分布該功能性。
圖3圖示出網(wǎng)絡(luò)200提供的靈活性。將把信號(hào)從閃光器控制246傳遞到閃光器240的任務(wù)視為這一靈活性的一個(gè)例子。網(wǎng)絡(luò)200是基于分組的網(wǎng)絡(luò)，并且允許與通信介質(zhì)無(wú)關(guān)地使用從源點(diǎn)到終點(diǎn)的任何可用通信路徑。如圖3中所示，來(lái)自閃光器控制246的信號(hào)可以遍歷由網(wǎng)絡(luò)元件206和204以及連接它們的通信鏈路222所定義的閃光器控制246之間的一條相對(duì)直接路徑302。替代地，可以使用一條經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)元件206、202和204以及連接它們的通信鏈路218和214的路徑304。還可以使用另一條經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)元件206、210、212和204以及通信鏈路224、228和216的路徑306。正如這一范例所清楚揭示的，可以定義大量通信路徑?？衫枚鄺l路徑使得網(wǎng)絡(luò)能夠管理通信量，以避免一條或多條通信鏈路214-232上的擁塞，或者一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件202-212處的擁塞?？衫枚鄺l通信路徑還通過(guò)允許繞開(kāi)故障元件/鏈路建立通信路徑，在一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件和/或一條或多條通信鏈路發(fā)生故障時(shí)實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)。
現(xiàn)在參看圖4，網(wǎng)絡(luò)400包括通過(guò)通信鏈路414-430通信耦合的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件402-412。多個(gè)裝置438-450耦合在不同位置，即通過(guò)對(duì)應(yīng)的通信鏈路(沒(méi)有單獨(dú)標(biāo)識(shí)出)耦合到網(wǎng)絡(luò)400的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件402-412。繼承裝置452-458，即被適配為依照諸如J1850、CAN、LIN、Flexray、MOST等等現(xiàn)有通信協(xié)議通信的裝置，也與網(wǎng)絡(luò)400耦合。例如，被示為門開(kāi)關(guān)的裝置452和454可以通過(guò)J1850通信鏈路460和462，分別與網(wǎng)絡(luò)元件402和404耦合。在本范例中為門鎖的裝置456和458可以通過(guò)CAN通信鏈路464和466分別與網(wǎng)絡(luò)元件410和412耦合。此外，可以依照任何適當(dāng)?shù)?、?yōu)選為健壯的傳輸協(xié)議來(lái)規(guī)定這些通信鏈路中的任一個(gè)。正如圖4中所示出的，可以依照CAN協(xié)議規(guī)定通信鏈路414和416，同時(shí)可以依照TCP/IP、CAN、LIN、Flexray等等規(guī)定剩余鏈路。
網(wǎng)絡(luò)元件的結(jié)構(gòu)可以如圖5所示出的那樣。圖5中的網(wǎng)絡(luò)元件500包括操作耦合的一個(gè)或多個(gè)輸入輸出端口，一個(gè)被顯示為端口502，網(wǎng)絡(luò)元件500還包括處理器504和存儲(chǔ)器506。存儲(chǔ)器506存入了控制程序(沒(méi)有示出)，用于指示處理器以幫助經(jīng)由相關(guān)網(wǎng)絡(luò)傳遞數(shù)據(jù)分組的方式來(lái)工作。輸入輸出端口502被適配為與通信鏈路耦合，以便發(fā)送數(shù)據(jù)分組和從網(wǎng)絡(luò)元件500接收數(shù)據(jù)分組。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)元件500可以與超過(guò)一種的傳輸介質(zhì)類型耦合，所以處理器依據(jù)控制程序來(lái)操作，以便接受經(jīng)由第一傳輸介質(zhì)發(fā)送的數(shù)據(jù)分組、為經(jīng)由第二傳輸介質(zhì)通信的需要而修改數(shù)據(jù)分組、以及在第二傳輸介質(zhì)之上傳遞數(shù)據(jù)分組。用這樣的方式，網(wǎng)絡(luò)元件可以充當(dāng)完全不同的通信介質(zhì)之間的代理或者網(wǎng)關(guān)。應(yīng)理解的是，可以按照應(yīng)用需要，以增強(qiáng)的功能性或者簡(jiǎn)化的功能性來(lái)使用替代網(wǎng)絡(luò)元件。例如，如果網(wǎng)絡(luò)元件依照單一的協(xié)議將連接鏈路連接在一起，則可能不需要處理完全不同的協(xié)議的處理能力，并且這樣一種網(wǎng)絡(luò)元件可以僅僅被適配為依照與數(shù)據(jù)分組相關(guān)聯(lián)的路由信息來(lái)路由該數(shù)據(jù)分組。
此處所描述的用于在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部傳遞的數(shù)據(jù)分組可以包括分組類型標(biāo)識(shí)符、路由信息、源ID信息、QoS信息和有效負(fù)載。在圖6中圖示出的是可以在網(wǎng)絡(luò)中使用的示例性的數(shù)據(jù)分組600。數(shù)據(jù)分組600可以包括幀開(kāi)始字段602、仲裁字段604、控制字段606、數(shù)據(jù)字段608、循環(huán)冗余校驗(yàn)字段610和幀結(jié)束字段612。仲裁字段604可以被適配為包括分組類型標(biāo)識(shí)符614、路由指針616、端口標(biāo)識(shí)符618、620和622、源節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符624和優(yōu)先級(jí)標(biāo)記符626。分組類型614標(biāo)識(shí)出數(shù)據(jù)分組的類型，比如承載電路(bearer)、發(fā)現(xiàn)(discovery)、廣告、故障、控制等等。如果數(shù)據(jù)分組包括路由信息，則路由指針616指向當(dāng)前跳，并且隨著每一跳而遞減。路由指針616還可以包括其他類型的路由信息。端口標(biāo)識(shí)符618-622標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)分組已經(jīng)遍歷的端口，例如網(wǎng)絡(luò)元件。源節(jié)點(diǎn)624標(biāo)識(shí)信息源。優(yōu)先級(jí)標(biāo)記符626可以保留給QoS要求，并且可以包括標(biāo)識(shí)該數(shù)據(jù)分組的服務(wù)級(jí)別的代碼。控制字段606可以為傳輸介質(zhì)所特有的控制數(shù)據(jù)，例如，如果數(shù)據(jù)分組來(lái)源于或者目的地為CAN適用通信設(shè)備，則它可以包括CAN控制數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)字段608包括由分組、即有效負(fù)載承載的數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)分組600可以被適配為幫助源路由，即數(shù)據(jù)分組用來(lái)經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)的路由是由信息源確定的，并且該路徑信息被包含在數(shù)據(jù)分組自身之中。數(shù)據(jù)分組600還可以被適配為幫助目的地路由，即數(shù)據(jù)分組將用來(lái)經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)的路由是由每一中間節(jié)點(diǎn)確定的，并且在數(shù)據(jù)分組種包含下一節(jié)點(diǎn)信息。
數(shù)據(jù)分組600可以由已知的通信分組結(jié)構(gòu)改編獲得，比如CAN數(shù)據(jù)分組。如圖6中所示，仲裁字段604被適配用于幫助依照多種不同串行通信協(xié)議，在網(wǎng)絡(luò)400內(nèi)部傳遞數(shù)據(jù)分組。仲裁字段還可以被適配為包括用于經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)400傳遞數(shù)據(jù)分組600的路由信息，即可以在路由指針616字段內(nèi)部包括信息，或者也可以在仲裁字段604內(nèi)部包括信息。例如，路由信息可以是在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)400中與數(shù)據(jù)分組相伴隨的固定標(biāo)記。網(wǎng)絡(luò)400的每一網(wǎng)絡(luò)元件則包括一個(gè)表，用于依照該標(biāo)記指導(dǎo)數(shù)據(jù)分組經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)400。替代地，分組也可以被源路由，并且仲裁字段可以從而包括用于貫穿網(wǎng)絡(luò)的每一跳的路由信息。進(jìn)一步的替代方案是，在每一跳處修改數(shù)據(jù)分組600、特別是仲裁信息，以便它包括用于下一跳的信息。當(dāng)然，數(shù)據(jù)分組600的其他字段也可被用于攜帶路由信息、QoS信息或者其他類型的信息。
通過(guò)由現(xiàn)有健壯通信介質(zhì)改編獲得通信鏈路214-232，網(wǎng)絡(luò)200和400可以被實(shí)施到現(xiàn)有應(yīng)用中。在圖2-3中示出的實(shí)施方式中，可以依照CAN協(xié)議規(guī)定通信鏈路214-232。替代地，可以依照LIN、Flexray、J1850、MOST或者其他協(xié)議規(guī)定通信鏈路214-232。在圖4中所示的實(shí)現(xiàn)方式中，可以依照任何適當(dāng)?shù)膮f(xié)議來(lái)規(guī)定通信鏈路414-432，比如CAN、LIN、Flexray、J1850、MOST等等。這些協(xié)議中的每一個(gè)均定義了一種用于規(guī)定并允許流控制的仲裁機(jī)制。仲裁可以被規(guī)定為在通信鏈路上向具有最高優(yōu)先級(jí)的消息賦予優(yōu)先級(jí)。優(yōu)先級(jí)可以在消息首部中的數(shù)據(jù)分組內(nèi)部指示出，比如數(shù)據(jù)分組600的優(yōu)先級(jí)標(biāo)記符626。例如，消息首部可以在最主要比特中包括零。如果兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件試圖同時(shí)在同一通信鏈路上傳輸，則具有最高優(yōu)先級(jí)(例如在主要比特中具有最低值)的消息將獲勝，并且所有的他者將釋放該通信鏈路。
一旦初始化啟動(dòng)依照此處所述實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)，比如網(wǎng)絡(luò)200和400，則需要識(shí)別該網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點(diǎn)。術(shù)語(yǔ)“節(jié)點(diǎn)”可以指網(wǎng)絡(luò)元件，包括但不限于結(jié)合網(wǎng)絡(luò)200和400描述的那些網(wǎng)絡(luò)元件、交換機(jī)、路由器、以及任何和所有連接的設(shè)備。還需要識(shí)別對(duì)特定節(jié)點(diǎn)有意義的消息標(biāo)識(shí)符，為每一節(jié)點(diǎn)分配邏輯地址，為節(jié)點(diǎn)邏輯地址創(chuàng)建標(biāo)識(shí)符的轉(zhuǎn)換表，創(chuàng)建從節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)的路由選擇表，并且創(chuàng)建從節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)的一個(gè)或多個(gè)備用路由?？梢詫⒍鄠€(gè)服務(wù)級(jí)別與這一所謂的發(fā)現(xiàn)過(guò)程相關(guān)聯(lián)。例如，并且如所將更加詳細(xì)描述的，網(wǎng)絡(luò)可以為節(jié)點(diǎn)提供組播、加密或者其他能力。節(jié)點(diǎn)可以被配置為接收信息或者通告信息的可用性。
在網(wǎng)絡(luò)方面，發(fā)現(xiàn)過(guò)程是公知的，并且通常采用的迪杰斯特(Dijkstra)算法可以被用于完成網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)過(guò)程和計(jì)算路由選擇表。然而這些已知的過(guò)程采取完全動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)，并且在每一次加電時(shí)或者在檢測(cè)到任何故障的時(shí)候來(lái)完成全部發(fā)現(xiàn)過(guò)程。取決于網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，這一發(fā)現(xiàn)過(guò)程可能占用幾分鐘的時(shí)間，這在用戶期待能夠進(jìn)入車輛、啟動(dòng)它并且立即操作它的汽車環(huán)境中，或者在車輛運(yùn)行期間可能發(fā)生故障的汽車環(huán)境中是不實(shí)際的，完成發(fā)現(xiàn)過(guò)程中的任何延遲都可能帶來(lái)安全性影響。可以把必須等待幾分鐘來(lái)完成發(fā)現(xiàn)過(guò)程看作是一種缺陷，其對(duì)于用戶和制造商而言是不能接受的。
一般來(lái)講，依照此處所述實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)不是完全動(dòng)態(tài)的。一般來(lái)講，該網(wǎng)絡(luò)僅僅在檢測(cè)到故障的時(shí)候才變?yōu)閯?dòng)態(tài)的，即，該網(wǎng)絡(luò)直到某些東西發(fā)生故障或者當(dāng)將新硬件添加到網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候才是動(dòng)態(tài)的。因此，可以保存網(wǎng)絡(luò)的最后已知狀態(tài)，并在檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)變化時(shí)采用遞增的發(fā)現(xiàn)過(guò)程。遞增的發(fā)現(xiàn)過(guò)程可以在幾乎沒(méi)有影響整體網(wǎng)絡(luò)性能的情況下來(lái)完成。
圖7-12圖示出可以供比如此處所述的網(wǎng)絡(luò)使用的遞增的發(fā)現(xiàn)過(guò)程。圖7-12中所示的范例意圖是舉例說(shuō)明遞增發(fā)現(xiàn)過(guò)程的一個(gè)可能類型，并且應(yīng)當(dāng)被理解的是，可以使用該特定范例的替換方案。
然后參看圖7-12，一旦加電，每一節(jié)點(diǎn)被配置為在與該節(jié)點(diǎn)耦合的所有端口上向它的所有直接鄰點(diǎn)發(fā)送“問(wèn)候”消息。正如圖7中所示，節(jié)點(diǎn)01向節(jié)點(diǎn)02、03、05和07中的每一個(gè)發(fā)送問(wèn)候消息?？梢砸耘c圖5中圖示出的方式相類似的方式來(lái)配置節(jié)點(diǎn)01、02、03、05和07，其中節(jié)點(diǎn)可以包括輸入輸出端口、處理器或者允許發(fā)送和接收問(wèn)候消息以及比較近鄰表的智能的某種最簡(jiǎn)形式、和存儲(chǔ)器，在該存儲(chǔ)器中可以存儲(chǔ)它的節(jié)點(diǎn)編號(hào)、近鄰表及其他路由信息。
問(wèn)候消息可以包括節(jié)點(diǎn)編號(hào)和節(jié)點(diǎn)的本地近鄰表的副本。節(jié)點(diǎn)將每隔N秒繼續(xù)發(fā)送這些本地(即，1-跳)問(wèn)候消息，其中N是任意選取的值，以便問(wèn)候消息不成為網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)，但是該問(wèn)候信息充分頻繁到足以早期檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)變化或者可能的故障。通過(guò)這些重復(fù)的問(wèn)候消息，發(fā)現(xiàn)新的連接，并且通過(guò)由物理層產(chǎn)生的傳輸錯(cuò)誤中斷(例如眾所周知的“總線斷開(kāi)”錯(cuò)誤)檢測(cè)到故障或者終止的連接。
每當(dāng)節(jié)點(diǎn)從一個(gè)鄰點(diǎn)接收到問(wèn)候消息的時(shí)候，它查看其本地近鄰表，以發(fā)現(xiàn)是否發(fā)生任何變化，即發(fā)現(xiàn)是否有新的鄰點(diǎn)向其發(fā)送了問(wèn)候消息。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)被初始化的時(shí)候，這可能發(fā)生在車輛的初始組裝期間，但也可能發(fā)生在其他時(shí)候，這時(shí)沒(méi)有存儲(chǔ)的路由信息。也就是說(shuō)，每一節(jié)點(diǎn)的近鄰表為空，因此，節(jié)點(diǎn)將使用所接收和處理的每一問(wèn)候消息來(lái)通知一些變化的事情。一旦在一端口處接收到來(lái)自一個(gè)節(jié)點(diǎn)的問(wèn)候消息，在本地近鄰表中沒(méi)有為該端口存儲(chǔ)信息，則接收節(jié)點(diǎn)更新其本地近鄰表來(lái)納入這一信息。正如圖8中所示出的，節(jié)點(diǎn)02更新它的本地近鄰表900，以便指示節(jié)點(diǎn)01在端口2處連接。節(jié)點(diǎn)02、03、05和07也發(fā)送由節(jié)點(diǎn)01接收的問(wèn)候消息，如圖9中所示。接收到這些問(wèn)候消息使得節(jié)點(diǎn)01能夠產(chǎn)生它自己的本地近鄰表1000。通過(guò)節(jié)點(diǎn)發(fā)送問(wèn)候消息的這一過(guò)程，每一節(jié)點(diǎn)能夠產(chǎn)生它的本地近鄰表。
當(dāng)正常啟動(dòng)時(shí)，其中在節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有一個(gè)最后確知良好的本地表，則該節(jié)點(diǎn)將能立即開(kāi)始有效的通信。隨著節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)新的/丟失的鄰點(diǎn)并開(kāi)始廣播新的近鄰表，任何網(wǎng)絡(luò)變化將開(kāi)始傳遍整個(gè)網(wǎng)絡(luò)(圖10和11)。
當(dāng)在網(wǎng)絡(luò)的近鄰表中發(fā)生變化的時(shí)候，則節(jié)點(diǎn)廣播它的近鄰表，供網(wǎng)絡(luò)中的相互節(jié)點(diǎn)來(lái)接收。廣播近鄰表使得節(jié)點(diǎn)能夠產(chǎn)生和存儲(chǔ)路由選擇表1300，如圖12中所示。一旦得到所有近鄰表，在圖12中被泛義地示為近鄰表1302，則每一節(jié)點(diǎn)可以確定網(wǎng)絡(luò)1304中的所有節(jié)點(diǎn)、以及到達(dá)構(gòu)成通往特定節(jié)點(diǎn)路徑的相互節(jié)點(diǎn)和中間節(jié)點(diǎn)1308、1310、1312所需要的跳1306的數(shù)目。
發(fā)現(xiàn)過(guò)程還可以包括定期檢查來(lái)確定網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)或健康。例如，節(jié)點(diǎn)可能未能依照如上所述的過(guò)程接收到包含節(jié)點(diǎn)的新近鄰表的廣播消息。這一節(jié)點(diǎn)可能實(shí)際上變?yōu)榕c其余的網(wǎng)絡(luò)不同步，直到它接收到廣播消息并且能夠更新它的本地近鄰表的時(shí)候?yàn)橹埂Ｓ捎谶@個(gè)緣故，每一節(jié)點(diǎn)可以被配置為周期性地廣播包括其近鄰表的校驗(yàn)和的分組，每一節(jié)點(diǎn)能夠基于該校驗(yàn)和來(lái)核實(shí)一致性?？梢耘c其他消息業(yè)務(wù)一起來(lái)發(fā)送該校驗(yàn)和，以便它不會(huì)消耗網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的帶寬。
同步化也可能導(dǎo)致故障狀態(tài)。故障狀態(tài)可能引起重新發(fā)現(xiàn)活動(dòng)的急驟風(fēng)暴，并且因而可能由節(jié)點(diǎn)接收到失序的更新，即不太新的表可能在實(shí)際最新的表之后到達(dá)?？梢圆捎脮r(shí)間戳來(lái)確保每一節(jié)點(diǎn)具有最新的信息。
鑒于上述說(shuō)明，本發(fā)明的其他改進(jìn)與替代實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是十分清楚明白的。本說(shuō)明僅僅應(yīng)被視為是例證性的，其目的是為本領(lǐng)域技術(shù)人員講授實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式。該結(jié)構(gòu)和方法的細(xì)節(jié)可以發(fā)生相當(dāng)大的變化，而不會(huì)脫離本發(fā)明的精神，并且保留歸入所附權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)的所有改進(jìn)的獨(dú)占使用。
權(quán)利要求
1.一種車輛通信網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件；以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的配置來(lái)連接網(wǎng)絡(luò)元件的多個(gè)通信鏈路，所述多個(gè)通信鏈路中的至少一部分是根據(jù)共享訪問(wèn)總線協(xié)議規(guī)定的；所述多個(gè)通信鏈路被設(shè)置為在網(wǎng)絡(luò)元件之間傳遞數(shù)據(jù)分組；以及其中數(shù)據(jù)分組被修改以便經(jīng)由所述多個(gè)通信鏈路來(lái)傳送。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛通信網(wǎng)絡(luò)，其中所述數(shù)據(jù)分組包括路由信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛通信網(wǎng)絡(luò)，其中所述數(shù)據(jù)分組被修改為包含路由信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛通信網(wǎng)絡(luò)，其中所述數(shù)據(jù)分組被修改為包含服務(wù)質(zhì)量信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛通信網(wǎng)絡(luò)，其中所述通信鏈路和網(wǎng)絡(luò)元件被配置為交換矩陣。
6.一種在車輛內(nèi)部提供通信的方法，包括在車輛內(nèi)提供多個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件；使用多個(gè)通信鏈路來(lái)通信耦合所述多個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件，所述多個(gè)通信鏈路中的至少一部分是共享訪問(wèn)通信鏈路；配置數(shù)據(jù)分組，以供在網(wǎng)絡(luò)元件之間通信，以及使用通信鏈路在網(wǎng)絡(luò)元件之間傳遞數(shù)據(jù)分組。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中配置數(shù)據(jù)分組的步驟包括將路由信息添加到數(shù)據(jù)分組。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中配置數(shù)據(jù)分組的步驟包括將服務(wù)質(zhì)量信息添加到數(shù)據(jù)分組。
9.一種在車輛內(nèi)部配置網(wǎng)絡(luò)的方法，所述網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件和多個(gè)通信鏈路，所述多個(gè)通信鏈路通信地耦合所述所述網(wǎng)絡(luò)元件以供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，所述方法包括存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的最后已知配置狀態(tài)；確定網(wǎng)絡(luò)的配置狀態(tài)中的變化，以建立當(dāng)前配置狀態(tài)；經(jīng)由通信鏈路，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地將當(dāng)前配置狀態(tài)傳播經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)；以及在所述多個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件中的每一個(gè)處存儲(chǔ)當(dāng)前配置狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中存儲(chǔ)最后已知配置狀態(tài)和當(dāng)前配置狀態(tài)的步驟包括在每一網(wǎng)絡(luò)元件處存儲(chǔ)近鄰表和路由選擇表。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中確定網(wǎng)絡(luò)的配置狀態(tài)中的變化以建立當(dāng)前配置狀態(tài)的步驟包括從每一網(wǎng)絡(luò)元件，在該網(wǎng)絡(luò)元件的具有與其耦合的通信鏈路的每一通信端口上發(fā)送消息。
12.一種車輛，包括多個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件和多個(gè)通信鏈路，所述多個(gè)通信鏈路將所述多個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件通信地耦合起來(lái)以便進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。用于存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的最后已知配置狀態(tài)的裝置；用于確定網(wǎng)絡(luò)的配置狀態(tài)中的變化以建立當(dāng)前配置狀態(tài)的裝置；用于經(jīng)由通信鏈路點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地將當(dāng)前配置狀態(tài)傳播經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)的裝置；以及用于在所述多個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件中的每一個(gè)處存儲(chǔ)當(dāng)前配置狀態(tài)的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的車輛，其中所述用于存儲(chǔ)最后已知配置狀態(tài)和當(dāng)前配置狀態(tài)的裝置包括用于在每一網(wǎng)絡(luò)元件處存儲(chǔ)近鄰表和路由選擇表的裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的車輛，其中用于確定網(wǎng)絡(luò)的配置狀態(tài)中的變化以建立當(dāng)前配置狀態(tài)的裝置包括用于從每一網(wǎng)絡(luò)元件、在該網(wǎng)絡(luò)元件的具有與其耦合的通信鏈路的每一通信端口上發(fā)送消息的裝置。
全文摘要
車輛通信網(wǎng)絡(luò)(200)包括多個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件(202－212)以及將該網(wǎng)絡(luò)元件以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的配置通信耦合起來(lái)的多個(gè)通信鏈路(214－230)。所述多個(gè)通信鏈路中的至少一部分是根據(jù)共享訪問(wèn)總線協(xié)議來(lái)規(guī)定的。所述多個(gè)通信鏈路被設(shè)置為在網(wǎng)絡(luò)元件之間傳遞數(shù)據(jù)分組，并且數(shù)據(jù)分組被修改以便經(jīng)由所述多個(gè)通信鏈路來(lái)傳送。
文檔編號(hào)H04L12/26GK1806417SQ200480016285
公開(kāi)日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2004年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月12日
發(fā)明者唐納德·倫博斯基, 于爾根·雷諾, 帕特里克·喬丹, 沃爾頓·費(fèi)爾, 塞繆爾·M·利文森, 董海, 休·約翰遜 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司