用于為機(jī)動(dòng)車的網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)參與者建立共同時(shí)基的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于為機(jī)動(dòng)車的網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)參與者建立共同的時(shí)基的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]用于在網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)參與者之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞的方法從IT行業(yè)中足夠已知。例如，以太網(wǎng)技術(shù)詳細(xì)說明用于線纜連接的網(wǎng)絡(luò)的軟件和硬件并且能夠?qū)崿F(xiàn)線纜連接的局部網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)參與者之間的數(shù)據(jù)傳遞和數(shù)據(jù)交換。以太網(wǎng)技術(shù)在IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.3中被詳細(xì)說明。
[0003]為了在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞有意義的是，發(fā)送器和接收器具有共同的時(shí)基。共同的時(shí)基的建立能夠借助于專用的協(xié)議或?qū)Ｓ玫臅r(shí)間同步法、諸如精確時(shí)間協(xié)議(PTP)來實(shí)現(xiàn)。精確時(shí)間協(xié)議(PTP)是引起網(wǎng)絡(luò)參與者的時(shí)鐘或時(shí)基的同步的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。精確時(shí)間協(xié)議PTP在IEEE標(biāo)準(zhǔn)1588和IEC標(biāo)準(zhǔn)61588中被詳細(xì)說明。
[0004]然而，這樣的從傳統(tǒng)的IT行業(yè)中已知的用于數(shù)據(jù)傳遞的技術(shù)和協(xié)議大多不適合于機(jī)動(dòng)車領(lǐng)域并且大多不滿足機(jī)動(dòng)車行業(yè)的要求和安全標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)動(dòng)車中的網(wǎng)絡(luò)例如可以包括傳感器、執(zhí)行器和控制設(shè)備。用于機(jī)動(dòng)車中的安全重要的電氣和電子系統(tǒng)的所述要求在ISO標(biāo)準(zhǔn)26262 (“道路車輛——功能安全”)中被定義。
[0005]機(jī)動(dòng)車的這樣的網(wǎng)絡(luò)中的必要的基本前提條件是實(shí)時(shí)性。在此，必須確保，在特定的時(shí)間建立網(wǎng)絡(luò)參與者之間的共同的時(shí)基。在IT行業(yè)中的傳統(tǒng)的協(xié)議和技術(shù)中，特別是在兩個(gè)PTP中，然而，不能強(qiáng)制性地確保下述最大時(shí)間，直至所述最大時(shí)間建立共同的時(shí)基。因此，不強(qiáng)制性地得出實(shí)時(shí)性。
[0006]此外，用于建立網(wǎng)絡(luò)參與者的共同的時(shí)基的PTP消息(特別是PTP同步消息)的典型的長(zhǎng)度超過車輛中的典型的總線系統(tǒng)的傳送能力，機(jī)動(dòng)車中的網(wǎng)絡(luò)參與者借助于所述總線系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。
[0007]此外，根據(jù)PTP建立網(wǎng)絡(luò)參與者的共同的時(shí)基對(duì)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)參與者而言要求兩個(gè)通信通道。然而，由于機(jī)動(dòng)車中的典型的總線系統(tǒng)中受限的地址資源，為每個(gè)網(wǎng)絡(luò)參與者提供兩個(gè)通信通道是有問題的。
[0008]IT行業(yè)中的傳統(tǒng)的協(xié)議和技術(shù)、特別是PTP因此不適合于或幾乎不適合于建立機(jī)動(dòng)車中的網(wǎng)絡(luò)參與者的共同的時(shí)基。因此，值得期望的是，提供在機(jī)動(dòng)車的網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)參與者之間建立共同的時(shí)基的可能性，所述時(shí)基滿足機(jī)動(dòng)車行業(yè)的要求和安全預(yù)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)本發(fā)明，提出具有權(quán)利要求1的特征的用于為機(jī)動(dòng)車的網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)參與者建立共同的時(shí)基的方法。有利的設(shè)計(jì)方案是從屬權(quán)利要求以及下面的說明書的主題。
[0010]特別是，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)參與者分別具有單獨(dú)的局部時(shí)基。在此，網(wǎng)絡(luò)參與者被構(gòu)造為時(shí)間主機(jī)。所述時(shí)間主機(jī)的時(shí)基在此為主機(jī)時(shí)基，利用所述主機(jī)時(shí)基將其余的網(wǎng)絡(luò)參與者的各個(gè)局部時(shí)基同步，以便建立共同的時(shí)基。
[0011]為此，時(shí)間主機(jī)在特定的時(shí)間區(qū)間中分別發(fā)送同步消息。與時(shí)間主機(jī)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)連接或聯(lián)網(wǎng)的全部網(wǎng)絡(luò)參與者接收所述同步消息。在此，網(wǎng)絡(luò)參與者不必直接與時(shí)間主機(jī)連接。在此，應(yīng)將術(shù)語(yǔ)“連接”理解成，時(shí)間主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)參與者經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)彼此聯(lián)網(wǎng)。
[0012]借助于接收到的同步消息，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)參與者分別修正其單獨(dú)的局部時(shí)基。因此，建立共同的時(shí)基。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，時(shí)間主機(jī)始終在特定的時(shí)間區(qū)間之后重新發(fā)出同步消息。因此，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)參與者的單獨(dú)的局部時(shí)基的修正也不斷地在特定的時(shí)間區(qū)間之后被重復(fù)。因此，共同的時(shí)基的建立以特定的時(shí)間間隔重復(fù)。因此，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)參與者的時(shí)基在特定的時(shí)間區(qū)間中自動(dòng)再校準(zhǔn)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，并非每個(gè)單個(gè)的網(wǎng)絡(luò)參與者將其局部時(shí)基自主地并且獨(dú)立地與時(shí)間主機(jī)同步,這將一起帶來以延時(shí)請(qǐng)求消息和延時(shí)響應(yīng)消息形式的附加的數(shù)據(jù)傳輸。這樣的請(qǐng)求-響應(yīng)原則或詢問-應(yīng)答原則根據(jù)本發(fā)明可以被避免。此外，在本發(fā)明的意義上不必要的是，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)參與者詢問時(shí)間主機(jī)中的主機(jī)時(shí)基。替代于此，只要網(wǎng)絡(luò)參與者獲得由時(shí)間主機(jī)發(fā)出的同步消息，所有網(wǎng)絡(luò)參與者就在特定的時(shí)間區(qū)間自動(dòng)地再校準(zhǔn)。
[0015]因此，根據(jù)本發(fā)明不必要的是，每個(gè)單個(gè)的網(wǎng)絡(luò)參與者與時(shí)間主機(jī)交換消息，以便建立共同的時(shí)基。替代于此，時(shí)間主機(jī)在特定的時(shí)間區(qū)間中發(fā)出同步消息。用于建立共同的時(shí)基所需要的數(shù)據(jù)傳輸在本發(fā)明的意義上因此明顯減少。因此，可以減少網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸并且減輕機(jī)動(dòng)車的網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷。
[0016]對(duì)于這樣的在IT行業(yè)中的傳統(tǒng)的協(xié)議和技術(shù)、特別是PTP中被用于建立共同的時(shí)基的請(qǐng)求-響應(yīng)原則或詢問-應(yīng)答原則而言，針對(duì)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)參與者大多需要兩個(gè)通信通道。通過根據(jù)本發(fā)明在特定的時(shí)間區(qū)間對(duì)全部的網(wǎng)絡(luò)參與者的局部時(shí)基進(jìn)行自動(dòng)地再校準(zhǔn)，針對(duì)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)參與者不需要兩個(gè)通信通道。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法特別適合于機(jī)動(dòng)車中的典型的網(wǎng)絡(luò)(特別是總線系統(tǒng))中的受限的地址資源。
[0017]相對(duì)于傳統(tǒng)的協(xié)議或時(shí)間同步法，在此，對(duì)于時(shí)間主機(jī)而言不知道在網(wǎng)絡(luò)中存在多少網(wǎng)絡(luò)參與者或者多少網(wǎng)絡(luò)參與者與時(shí)間主機(jī)連接。根據(jù)本發(fā)明，時(shí)間主機(jī)不需要這些信息。通過在特定的時(shí)間區(qū)間中建立共同的時(shí)基的重復(fù)確保，全部的網(wǎng)絡(luò)參與者的所有局部時(shí)基與主機(jī)時(shí)基自動(dòng)同步。
[0018]在此，可以適當(dāng)?shù)夭⑶异`活地選擇時(shí)間區(qū)間。特別是，特定的時(shí)間區(qū)間在啟動(dòng)機(jī)動(dòng)車的網(wǎng)絡(luò)時(shí)相對(duì)小地被選擇。因?yàn)樵趩?dòng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，全部網(wǎng)絡(luò)參與者的全部局部時(shí)基首先必須與主機(jī)時(shí)基同步，因此時(shí)間主機(jī)以相對(duì)短的時(shí)間區(qū)間發(fā)出相對(duì)多的同步消息。特別是，時(shí)間區(qū)間在此為40ms。因此確保，在啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可以盡可能快地建立全部網(wǎng)絡(luò)參與者的共同的時(shí)基。在網(wǎng)絡(luò)持續(xù)運(yùn)行期間，時(shí)間區(qū)間可以相對(duì)大地選擇，特別是1000ms。然而，也可以的是，時(shí)間主機(jī)以不規(guī)則的時(shí)間區(qū)間或在需要時(shí)或在出現(xiàn)特定的條件時(shí)發(fā)送同步消息。
[0019]通過根據(jù)本發(fā)明的方法確保，網(wǎng)絡(luò)參與者始終擁有被同步的時(shí)基。在此，此外確保，在預(yù)設(shè)的最大時(shí)間之內(nèi)建立共同的時(shí)基。因此，可以確保共同的時(shí)基的建立的實(shí)時(shí)性。此外確保，可以滿足機(jī)動(dòng)車行業(yè)所要求的安全預(yù)值和安全標(biāo)準(zhǔn)，特別是用于機(jī)動(dòng)車中的安全重要的電氣和電子系統(tǒng)的根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)26262的要求。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)參與者分別修正時(shí)間主機(jī)的主機(jī)時(shí)基和相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)參與者的單獨(dú)的局部時(shí)基之間的偏差。特別是，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)參與者借助于精確的發(fā)送時(shí)間ti和精確的接收時(shí)間t2修正所述偏差，其中在該發(fā)送時(shí)間同步消息被時(shí)間主機(jī)發(fā)出，在該接收時(shí)間同步消息被相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)參與者接收到。
[0021]特別是，同步消息包含在哪個(gè)發(fā)送時(shí)間由時(shí)間主機(jī)發(fā)出同步消息的信息。替代地，時(shí)間主機(jī)也可以緊接著同步消息經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)發(fā)送追蹤(Follow-Up)消息。所述追蹤消息在此包含同步消息的發(fā)送時(shí)間作為信息。在該情況下，網(wǎng)絡(luò)參與者同樣接收追蹤消息并且借助于接收到的同步消息和接收到的追蹤消息修正偏差。如果在下文中談及“同步消息”，那么因此應(yīng)當(dāng)包括不僅各個(gè)同步消息而且結(jié)合追蹤消息的同步消息的可能性。
[0022]通過修正偏差，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)參與者使其局部時(shí)基t1()kal適配于時(shí)間主機(jī)的主機(jī)時(shí)基tmastOT。發(fā)送時(shí)間&、接收時(shí)間t2、局部時(shí)基t1()kal、主機(jī)時(shí)基tmaste和偏差tMfset在此根據(jù)下述公式關(guān)聯(lián):
=1~ 一
^master u1kal uOffset
^Offset- ( t2~t1 ) _tdelay
tdelay在此為傳遞時(shí)間，需要所述傳遞時(shí)間，以便將同步消息從時(shí)間主機(jī)傳送到相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)參與者。在機(jī)動(dòng)車的網(wǎng)絡(luò)中，所述傳遞時(shí)間可以在適當(dāng)?shù)厣?amp;和t2的情況下視作為非常好地接近零。因此，得到下述公式，根據(jù)所述公式，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)參與者使其局部時(shí)基t1()kai適配于主機(jī)時(shí)基tmastCT:
=1~ 一 ( 1- 一=1~
^master u1kal ^ L2 lI^ Llokal-korr
各個(gè)網(wǎng)絡(luò)參與者的關(guān)于偏差修正的局部時(shí)基t1()kal_km與主機(jī)時(shí)基一致。網(wǎng)絡(luò)參與者和時(shí)間主機(jī)因此擁有共同的時(shí)基。