基于以太网的网络中的时钟同步监测制造技术

本发明专利技术涉及基于以太网的网络中的时钟同步监测，公开了一种用于网络（100）中的时钟同步的方法和对应系统，该方法包括以下步骤‑由第一时钟主机（101）发送寻址于网络（100）中的至少一个时钟从节点（111、112、113、114、141、142、143、144）的第一消息（203、610）；‑由第二时钟主机（102）发送寻址于网络（100）中的至少一个时钟从节点（111、112、113、114、141、142、143、144）的第二消息（204、620）；其中，第一消息和第二消息包含用于使至少一个时钟从节点（111、112、113、114、141、142、143、144）的时钟同步的同步时间信息。

【技术实现步骤摘要】
基于以太网的网络中的时钟同步监测
本专利技术涉及一种用于网络（具体地基于以太网的车辆中时间和安全关键网络）中的时钟同步的方法。
技术介绍
设计时间敏感的系统的一个挑战是建立共同的时基。原因在于网络中的通信设备具有不同的当前时间视图，因为它们通常具有不同的时钟特性，比如频率漂移、粒度等，并且它们通常具有不同的初始时间。这种情形导致一些汽车时间和安全关键应用中的不可容忍的时钟偏差，因为这些应用具有旨在确保安全的汽车驾驶（特别是关于整个交通）的强烈要求。因此，需要对车载网络进行严格的时间处理。这对于汽车内的若干设备和/或多个设备的交互尤其重要，因为其全部均必须依赖于相同时间。因此，穿过整个网络使用时间同步机制。IEEE802.1AS时间同步协议已被指定为用于在基于以太网的网络中建立公共时基。它基本上通过经由网络将其正时信息分布于其它设备来作用在用作时间基准的主时钟上，使得所述其它设备能够校正并且因此使其内部时钟同步以便与主时钟一致。在关键的汽车应用中，处理关键数据包或消息的设备必须具有公共的时间感，以避免任何抖动、意外延迟和对实际情况的错误解释，否则这能够在车辆行为方面引起严重后果。因此，必须在启动时以及在运行时间期间在车载时间和安全关键网络中建立公共时基。然而，网络不受保护以免受能够不利地影响时钟同步的所有种类的错误的影响。对于一些安全关键应用，比如专用于自主或半自动驾驶的应用，必须检测这种错误以防止车辆遭受任何危险行为。因此，基于以太网的车载网络中的增强时钟同步机制是有价值的。
技术实现思路
本专利技术提供了一种网络中增强的容错时钟同步机制。这允许对能够不利地影响系统的故障的增强的容忍度。此外，进一步减少了故障恢复时间。本专利技术由独立权利要求的特征限定。增强的容错时钟同步机制使用第一主时钟和第二主时钟同时工作。特殊性在于，在该配置中使用不是从设备的第二主时钟，并且不关心并且不通知第一主时钟的任何故障。优选实施例在从属权利要求中限定。附图说明借由参考附图的示例说明本专利技术的实施例，其中同样的附图标记指示相似的元件，并且附图中：图1示出车载网络的一部分的示例；图2示意性地示出用于时间同步的两个祖时钟（grandmaster）之间的消息传输；图3示意性地示出用于车载网络中的时间同步的消息传播；图4示出在运行时间同步消息输送的第一示例；图5示出在运行时间同步消息输送的第二示例；图6示出用所提出的容错时钟同步机制实现的减少的恢复时间；和图7是时间同步方法的流程图。具体实施方式在以下描述中，引入了多个具体细节以提供对于所建议的同步状态监测机制的实施例的透彻理解，并且使得能够描述这些实施例。然而，相关领域的技术人员将认识到，能够在没有该具体细节中的一个或多个的情况下实践这些实施例，或者与其它部件、系统等一起实践这些实施例。在其它情况下，未示出或未详细描述众所周知的结构或操作，以避免使所公开的实施例的方面模糊。图1示出车载网络100的示例。车载网络例如基于树形拓扑。网络100包括以下被称为第一祖时钟（grandmaster）的第一主时钟101。网络100包括以下被称为第二祖时钟的第二主时钟102。网络100包括经由第一数据链路121连接到第一祖时钟101的第一网桥111。网络100包括经由第二数据链路122连接到第二祖时钟102的第二网桥112。第三数据链路123连接第一网桥111和第二网桥112。网络100包括经由第四数据链路124连接到第一网桥111的第三网桥113。网络100包括经由第五数据链路125连接到第二网桥112的第四网桥114。网络100包括经由第六数据链路126连接到第一网桥111和/或交换节点3、4、5的第一设备141，主时钟6和设备7、8、9。网络100包括经由第七数据链路127连接到第二网桥112的第二设备142。网络100包括经由第八数据链路128连接到第三网桥113的第三设备143。网络100包括经由第九数据链路129连接到第三网桥113的第四设备144。第十数据链路130连接第四设备144和第四网桥114。设备141、142、143、144中的任何一个均被假定为关键数据的发送器。在一些实施例中，第一祖时钟101或第二祖时钟102被认为也是关键数据的接收器设备141、142、143、144例如根据IEEE802.1AS时间同步协议操作为从设备。设备141、142、143、144例如对应于协作以实现复杂的安全关键车辆功能的电子控制单元，或者对应于协作以发送安全关键数据的传感器设备。下文参考图2至图7解释使用第一祖时钟101和第二祖时钟102的容错时钟同步。第一祖时钟101和第二祖时钟102实施例如IEEE802.1AS时间同步协议。根据示例，它们同时工作。特殊性在于，在该配置中，第二祖时钟102不是从设备。第二祖时钟102独立于第一祖时钟101的任何故障而工作，并且优选地不接收关于第一祖时钟101的任何故障的信息。由此，实施操作模式以减少网络的启动时或发生故障之后时钟同步的恢复时间。参考图2，解释了用于在第一祖时钟101和第二祖时钟102之间建立公共时基的方法。该方法例如在网络100启动时开始。图2描绘了图1的网络100的一部分，其包括第一祖时钟101、第二祖时钟102、第一网桥111、第二网桥112以及如针对图1所描述的连接它们的数据链路121、122、123。时间同步过程用指定消息操作。为了实现时间同步，下文描述祖时钟到祖时钟校正。第一祖时钟101发送第一消息201“SYNC1”。第一网桥111和第二网桥112将该第一消息201转发至第二祖时钟102。第二祖时钟102发送第二消息202“SYNC2”。第二网桥112和第一网桥111将该第二消息202转发至第一祖时钟101。一旦实现了第一祖时钟101和第二祖时钟102之间的同步，同步时间信息就可用于使时钟从节点的时钟同步。然后，第一祖时钟101发送第三消息203“sync1”。一旦实现了第一祖时钟101和第二祖时钟102之间的同步，第二祖时钟102就发送第四消息204“sync2”。第三消息203和第四消息204是独立地向网络100发送的。重复地，优选地循环地发送第三消息203“sync1”和第四消息204“sync2”。优选地，第一消息201“SYNC1”和第二消息202“SYNC2”仅被发送一次。可以重复地，优选地循环地发送上述消息预定时间。这提供容错。图3中示意性地描绘网络100中的消息的传播，其中对于相同的元件使用与图1和图2中所使用的附图标记相同的附图标记。在时间同步之后，第二祖时钟102使用第三消息203“sync1”来依照参考时间校正其时钟。在时间同步之后，第一祖时钟101使用第四消息204“sync2”来依照参考时间校正其时钟。在没有任何时钟校正机制的网络启动下，C8M1（t）和C8M2（t）分别是在相同时间点t分别由第一祖时钟101和第二祖时钟102指示的时钟正时值。在没有时间同步的情况下，时钟正时值C8M1（t）和C8M2（t）是不同的。时间同步，即第一消息201“SYNC1”和第二消息202“SYNC2”分别被用于发送同步时钟正时值C8M1（t）和C8M2（t）。使用接收到的同步时钟正时值C8M1（t）和C8M2（t），第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于网络（100）中的时钟同步的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：‑ 由第一时钟主机（101）发送寻址于所述网络（100）中的至少一个时钟从节点（111、112、113、114、141、142、143、144）的第一消息（203、610）；‑ 由第二时钟主机（102）发送寻址于所述网络（100）中的所述至少一个时钟从节点（111、112、113、114、141、142、143、144）的第二消息（204、620）；其中，所述第一消息（203、610）和所述第二消息（204、620）包含用于使所述至少一个时钟从节点（111、112、113、114、141、142、143、144）的时钟同步的同步时间信息。

【技术特征摘要】
2016.02.11 EP 16155167.61.一种用于网络（100）中的时钟同步的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：-由第一时钟主机（101）发送寻址于所述网络（100）中的至少一个时钟从节点（111、112、113、114、141、142、143、144）的第一消息（203、610）；-由第二时钟主机（102）发送寻址于所述网络（100）中的所述至少一个时钟从节点（111、112、113、114、141、142、143、144）的第二消息（204、620）；其中，所述第一消息（203、610）和所述第二消息（204、620）包含用于使所述至少一个时钟从节点（111、112、113、114、141、142、143、144）的时钟同步的同步时间信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一消息（203、610）被发送成额外地寻址于所述第二时钟主机（102），或者所述第二消息（204、620）被发送成额外地寻址于所述第一时钟主机（101）。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，分别在第一预定时间（t1、t1'）和第二预定时间（t4、t7、t7'）发送所述第一消息（203、610）和所述第二消息（620）。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，第一预定时间（t1、t1'）和第二预定时间（t4、t4'）在相同的预定时间区间（tp1、tp2）内彼此独立。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述第一预定时间（t1、t1'）之后的第三时间（t3、t3'）在所述第二时钟主机（102）处接收所述第一消息（203、610），并且在所述第二时钟主机（102）处接收到所述第一消息（203、610）之后由所述第二时钟主机（102）在所述第二预定时间（t4、t4'）处发送所述第二消息（204、620）。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，用于使所述第一时钟主机（101）和所述第二时钟主机（102）的时钟同步的第三消息（201）由所述第一时钟主机（101）发送，其寻址于所述第二时钟主机（102）。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，用于使所述第一时钟主机（101）和所述第二时钟主机（102）的时钟同步的第四消息（202）由所述第二时钟主机（102）发送，其寻址于所述第一时钟主机（101）。8.根据前述权利要求中的任一项所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：A迪亚拉，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE