一种基于时间敏感网络的车载通信方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于时间敏感网络的车载通信方法和装置，包括：在数据平面，设置混合交换机、域控制器；在控制平面，设置网络控制器，网络控制器控制混合交换机，从而实现数据流的传输；当数据帧达到TSN入口控制模块的入口时，TSN入口控制模块通过应用时间和过滤规则对数据帧进行处理；当数据帧通过TSN入口模块后，虚拟网关在数据流表中对数据帧的属性进行发送检查，若匹配的入口存在，则预定义的行为被执行且将数据帧发送至指定端口；TSN出口控制模块通过TSN协议规范将数据帧发送至目标网络。通过TSN协议栈的组建和由软件定义的虚拟网关结合形成的混合交换机，通过更改虚拟机网关能够灵活适应不同车内通信的数据类型传输，确保最小的延迟和丢包。最小的延迟和丢包。最小的延迟和丢包。

【技术实现步骤摘要】
一种基于时间敏感网络的车载通信方法和装置


[0001]本专利技术涉及智能网联汽车的网络通信领域，特别是涉及一种基于时间敏感网络的车载通信方法和装置。

技术介绍

[0002]随着智能网联汽车技术的发展，高级辅助驾驶系统(ADAS)装置在智能网联汽车中将成为标配，给传统的网络通信技术提供了挑战。高级辅助驾驶信息一方面需要获取底层传感器的数据，如：摄像头、激光雷达、GPS、惯性传感器等，如此强大的数据需要确保低延迟传输。传统的CAN网络显然已无法满足现在智能汽车的发展，现有适配的汽车电气电子架构基于车载以太网为骨干网络连接通过网关连接不同的域控制器，ADAS系统使用需要跨域进行通信，然后这些服务是动态的，需要适应的网络。尽管针对车载以太网的骨干网络的通信，时间敏感网络(TSN)具备关键性数据的实时性传输功能，但是灵活性不够。当车载网络的传输节点发生变化时，需要工程人员进行手动配置，不能自动实现网络传输的自动配置。

技术实现思路

[0003]基于现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供一种基于时间敏感网络的车载通信方法，其特征在于，至少包括：
[0004]在数据平面，混合交换机通过预设数据流控制规则控制自身的TSN入口或出口；
[0005]在控制平面，通过网络控制器感知和处理混合交换机的实时流量控制命令，对混合交换器的TSN入口数据和或TSN出口数据进行控制；
[0006]数据平面和控制平面通过控制信息交换API进行信息交换；
[0007]其中，混合交换机设有数据流预留表单、数据流表、门控调度器，网络控制器通过预设规则对数据流预留表单、数据流表和或门控调度器进行操控，实现混合交换机的入口和出口流量控制。
[0008]一种基于时间敏感网络的车载通信方法，进一步优选地，当数据帧达到由TSN入口控制模块控制的入口时，TSN入口控制模块通过应用时间和过滤规则对数据帧进行处理；
[0009]当数据帧通过TSN入口模块后，虚拟网关在数据流表中对数据帧的属性进行发送检查，若匹配的入口存在，则预定义的行为被进行并且将数据帧发送至指定端口；
[0010]TSN出口控制模块通过TSN协议规范将数据帧发送至目标网络。
[0011]一种基于时间敏感网络的车载通信方法，进一步优选地，判断达到TSN入口模块的数据帧类型，若为低优先级的尽力而为的数据流类型，若尽力而为的数据帧并未建立发送数据流，则混合网关将数据帧的消息发送给网络控制器，位于网络控制器的上层应用程序将根据数据帧的消息属性决定是否丢弃或直接响应或传递；
[0012]若为传递，则网络应用将决定路由路劲并将数据流发送规则发送给混合交换机进行安装，记录在数据流表中。
[0013]一种基于时间敏感网络的车载通信方法，进一步优选地，对于异步实时流量控制
的数据发送，发送者和接收者通过SPR协议申明数据流；网络设备提交所有的SPR协议包给网络控制器；
[0014]根据SPR协议包，网络应用程序检查有效带宽是否在满足当前协议，若满足，则创建与数据流匹配的传输端口；
[0015]网络控制器根据接收到来自SPR协议的数据在混合交换机中通过数据流预留表单进行记录并通过数据预留表预留带宽；
[0016]传输异步类型的数据的混合交换机数据预留表通过识别流，正确转发，并控制TSN出口控制模块端口的带宽。
[0017]一种基于时间敏感网络的车载通信方法，进一步优选地，对于同步实时流量控制的数据发送，发送者在对应的时间槽中定期发送已知最大大小的数据帧；
[0018]当数据帧通过TSN入口控制模块时，门控调度器根据时间控制表打开和关闭每个输出端口的特定优先级门，控制同步实时流量的数据发送。
[0019]一种基于时间敏感网络的车载通信方法，进一步优选地，当同步实时数据流量发生变化时，网络控制器动态(重新)计算所有数据流的门控调度器和传输经历的路径；
[0020]通过添加或删除时间槽，周期内将时间槽向前或向后移动，以适配同步实时数据流量的变化。
[0021]一种基于时间敏感网络的车载通信方法，进一步优选地，当网络路径中的混合交换机需要升级或发生变化时，网络控制器按照确定性的顺序锁定混合交换机；
[0022]然后通在所有混合交换机配置和验证候选配置，配置包括设置数据流预留表单、数据流表、门控调度器；
[0023]当验证成功后，网络控制器发送执行升级指令给混合交换机；
[0024]混合交换机发送完成升级的消息给网络控制器，网络控制器释放被锁定的混合交换机。
[0025]一种基于时间敏感网络的车载通信方法，进一步优选地，混合交换机采用同时升级方式，具体包括：
[0026]网络控制器计算所需的激活时间，然后通过控制信息交换API发送执行升级的时间戳；
[0027]当所有的混合交换机都准备好升级后，向网络控制器发送准备好升级的消息；
[0028]网络控制器接收到所有的准备好升级的消息，通过广播的方式发送升级包给混合交换机，混合交换机在指定的时间戳进行升级。
[0029]一种基于时间敏感网络的车载通信方法，进一步优选地，数据流预留表单用于记录传输域、数据流的注册路径、记录数据流的转发规则、延时最差情况、为数据流分配带宽，；
[0030]数据流表包括预设数量的数据流规则组成，每条数据流规则至少包括：基本字段、条件字段和动作字段。
[0031]一种实时车载通信装置，其特征在于，包括：
[0032]网络控制器、至少一个混合交换机，网络控制器对混合交换机进行控制，实现经过混合交换机的数据发送与接收；
[0033]包括上述的基于时间敏感网络的车载通信方法。
[0034]有益效果：
[0035]本专利技术的技术方案中，通过TSN协议栈的组建和由软件定义的虚拟网关结合形成的混合交换机，能够灵活适应不同车内通信的数据类型传输，确保最小的延迟和丢包。当车载网络的数据流或传输路径发生变化，或车载网络物理链路发生变化时，通过网络控制器能够动态更改混合交换机的配置，避免需要工程师手动配置等繁琐步骤。
附图说明
[0036]以下附图仅对本专利技术做示意性说明和解释，并不限定本专利技术的范围。
[0037]图1为本专利技术一实施例中TSN时间敏感网络的车载装置结构示意图。
[0038]图2为本专利技术一实施例中混合交换机的结构示意图。
[0039]图3为本专利技术一实施例中网络控制器的结构示意图。
[0040]图4为本专利技术一实施例中车载数据传输的控制方法示意图。
[0041]图5为本专利技术一实施例设置有TSN协议栈的域控制器结构示意图。
具体实施方式
[0042]为了对本文的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本专利技术的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。为使图面简洁，各图中的示意性地表示出了与本专利技术相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，为使图面简洁便于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于时间敏感网络的车载通信方法，其特征在于，至少包括：在数据平面，混合交换机通过预设数据流控制规则控制自身的TSN入口或出口；在控制平面，通过网络控制器感知和处理混合交换机的实时流量控制命令，对混合交换机的TSN入口数据和或TSN出口数据进行控制；数据平面和控制平面通过控制信息交换API进行信息交换；其中，混合交换机设有数据流预留表单、数据流表、门控调度器，网络控制器通过预设规则对数据流预留表单、数据流表和/或门控调度器进行操控，实现混合交换机的入口和出口流量控制。2.如权利要求1所述一种基于时间敏感网络的车载通信方法，其特征在于，当数据帧达到TSN入口控制模块的入口时，TSN入口控制模块通过应用时间和过滤规则对数据帧进行处理；当数据帧通过TSN入口模块后，虚拟网关在数据流表中对数据帧的属性进行发送检查，若匹配的入口存在，则预定义的行为被进行并且将数据帧发送至指定端口；TSN出口控制模块通过TSN协议规范将数据帧发送至目标网络。3.如权利要求1所述一种基于时间敏感网络的车载通信方法，其特征在于，判断达到TSN入口模块的数据帧类型，若为低优先级的尽力而为的数据流类型，若尽力而为的数据帧并未建立发送数据流，则混合网关将数据帧的消息发送给网络控制器，位于网络控制器的上层应用程序将根据数据帧的消息属性决定是否丢弃或直接响应或传递；若为传递，则网络应用将决定路由路径并将数据流发送规则发送给混合交换机进行安装，记录在数据流表中。4.如权利要求1所述一种基于时间敏感网络的车载通信方法，其特征在于，对于异步实时流量控制的数据发送，发送者和接收者通过SPR协议申明数据流；网络设备提交所有的SPR协议包给网络控制器；根据SPR协议包，网络应用程序检查有效带宽是否满足当前协议，若满足，则创建与数据流匹配的传输端口；网络控制器根据接收到来自SPR协议的数据在混合交换机中通过数据流预留表单进行记录并通过数据预留表预留带宽；传输异步类型的数据的混合交换机数据预留表通过识别流，正确转发，并控制TSN出口控制模块端口的带宽。5.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖文平，何敖东，
申请(专利权)人：上海赫千电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：