CN106453148A - 网络中通信节点的操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于以太网的车辆网络中通信节点的操作方法，包括：发送第一帧，所述第一帧通知存在将要被发送的数据单元；接收第二帧，所述第二帧指示完成接收所述数据单元的准备；以及使用通过所述第一帧和所述第二帧的交换而预留的静态带宽，发送包括所述数据单元的第三帧。

Description

网络中通信节点的操作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年8月12日向韩国知识产权局(KIPO)提交的韩国专利申请No.10-2015-0113593的权益和优先权，其全部内容在此引用作为参考。

技术领域

本公开一般涉及网络中通信节点的操作，更特别地，涉及一种预留发送和接收帧所使用的带宽的技术。

背景技术

随着车辆部件的快速数字化，安装在车辆中的电子设备的数量和种类已经显著增加。电子设备当前可用在整个车辆中，例如在传动系控制系统、车体控制系统、底盘控制系统、车辆网络、多媒体系统等等中。传动系控制系统可包括发动机控制系统、自动变速器控制系统等。车体控制系统可包括车体电子设备控制系统、便利装置控制系统、灯控制系统等。底盘控制系统可包括转向装置控制系统、制动器控制系统、悬架控制系统等等。车辆网络可包括控制器局域网络(CAN)、基于FlexRay的网络、基于媒体导向系统传输(MOST)的网络等等。多媒体系统可包括导航装置系统、远程信息处理系统、信息娱乐系统等等。

这样的系统和构成每个系统的电子设备通过车辆网络连接，车辆网络支持电子设备的功能。例如，CAN可支持高达1Mbps的传输速率，并可支持冲突消息的自动重发、基于循环冗余接口(CRC)的错误检测等等。基于FlexRay的网络可支持达到10Mbps的传输速率并可支持通过两个信道的数据同时传输、同步数据传输等等。基于MOST的网络是用于高质量多媒体的通信网络，其可支持达到150Mbps的传输速率。

同时，车辆的远程信息处理系统、信息娱乐系统以及增强安全系统需要更高的传输速率和系统扩展能力。然而，CAN、基于FlexRay的网络等不能充分支持这样的需求。基于MOST的网络可支持比CAN和基于FlexRay的网络更高的传输速率。然而，对所有车辆网络应用基于MOST的网络增加了花销。由于这些限制，基于以太网的网络可被考虑作为车辆网络。基于以太网的网络可支持通过一对线圈的双向通信，并可支持达到10Gbps的传输速率。

在基于以太网的网络中，电子设备可预留带宽用于发送包括数据单元的帧，并可将该帧通过预留的带宽发送给其他电子设备。然而，每当发送对应帧，电子设备均需要预留带宽，因此由带宽预留过程所花费的时间量产生了帧传输延迟。换句话说，这导致基于以太网的车辆网络的性能退化。

发明内容

因此，提供了本公开的实施例用于充分避免由于相关技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题。本公开的实施例提供了一种预留用于为发送和接收帧的带宽的方法、一种停用用于发送和接收帧的带宽预留的方法、和一种启用用于发送和接收帧的带宽预留的方法。

根据本公开的实施例，一种基于以太网的车辆网络中通信节点的操作方法，包括：发送第一帧，所述第一帧通知存在将要被发送的数据单元；接收第二帧，所述第二帧指示完成接收所述数据单元的准备；以及使用通过所述第一帧和所述第二帧的交换而预留的静态带宽，发送包括所述数据单元的第三帧。

可基于音视频桥(AVB)协议生成所述数据单元。

可以多播方式或广播方式发送所述第一帧。

并且所述第一帧可包括请求预留所述静态带宽的信息。

所述通信节点可以是所述基于以太网的车辆网络中的一个端节点。可通过连接到所述端节点的交换机发送和接收所述第一帧、所述第二帧和所述第三帧。

所述操作方法可还包括：接收第四帧，所述第四帧指示停用所述静态带宽的预留；当接收到所述第四帧时，停止通过所述静态带宽发送所述第三帧。

所述第四帧可包括指示停用所述静态带宽预留的时段的信息。

所述操作方法可还包括：接收第五帧，所述第五帧指示启用所述静态带宽预留；当接收到第五帧时，重新开始通过所述静态带宽发送所述第三帧。

所述第五帧可包括指示启用所述静态带宽预留的时间的信息。

此外，根据本公开的实施例，一种基于以太网的车辆网络中通信节点的操作方法包括：生成第一帧，所述第一帧请求停用静态带宽的预留，所述静态带宽用于发送和接收数据单元；将所述第一帧发送给所述基于以太网的车辆网络中发送和接收所述数据单元的多个通信节点。

可基于音视频桥(AVB)协议生成所述数据单元。

所述第一帧可包括指示停用所述静态带宽预留的时段的信息。

所述通信节点可以是交换机，并且所述多个通信节点中的每一个可以是基于以太网的车辆网络中连接到所述交换机的一个端节点。

所述操作方法可还包括：生成第二帧，所述第二帧请求启用所述静态带宽预留；将所述第二帧发送给所述多个通信节点。

所述第二帧可包括指示启用所述静态带宽预留的时间的信息。

此外，根据本公开的实施例，一种基于以太网的车辆网络中的通信节点的操作方法包括：发送第一帧，所述第一帧通知存在将要被发送的数据单元；发送第二帧，所述第二帧指示完成接收所述数据单元的准备；以及使用通过所述第一帧和所述第二帧的交换而预留的静态带宽，接收包括所述数据单元的第三帧。

可基于音视频桥(AVB)协议生成所述数据单元。

所述第一帧可包括请求所述静态带宽预留的信息。

所述操作方法可还包括：接收第四帧，所述第四帧请求停用所述静态带宽的预留。

所述操作方法可还包括：接收第五帧，所述第五帧请求启用所述静态带宽的预留；当接收到所述第五帧时，通过所述静态带宽，重新开始发送所述第三帧。

附图说明

通过参考附图更详细的描述本公开的示例性实施例，本公开的实施例将变得明显，附图中：

图1是根据本公开实施例示出车辆网络拓扑的图示；

图2是根据本公开实施例示出的组成车辆网络的通信节点的图示；

图3是根据本公开实施例示出的组成车辆网络的通信节点的协议层的图示；

图4是根据本公开实施例示出的通信节点的操作方法；

图5是根据本公开实施例示出的基于以太网的车辆网络的帧的图示；

图6是根据本公开实施例示出通信节点的操作方法的序列图；

图7是根据本公开实施例示出通信节点的操作方法的序列图。

应当理解以上提及的附图不必按比例描绘，呈现示出本公开基本原则的不同优选特征的稍微简化的表示。本公开的特定设计特征，包括例如特定大小、方向、位置和形状，将部分由特定期望的应用和使用环境来确定。

具体实施方式

在下文中，将参考附图更详细地描述本公开的实施例。如本领域技术人员将实现的那样，可以用各个不同的方式修改所描述的实施例，所有都没有背离本公开的精神或范围。进一步，在整个说明书中，相同的参考标号涉及相同的元件。

此处使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且不意指限制本公开。如此处所使用的那样，单数形式“一个”意指也包括复数形式，除非上下文清楚地指示为其他。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”特指存在所列出的特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件，但不排除存在或增加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或其组合。如此处所使用的那样，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项的任意或所有组合。

应当理解，如此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语一般包括发动机车辆，例如乘客汽车包括运动型车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车、包括各种艇和舰的船只、飞机等等，并包括混合车、电动车、内燃机、插电式混合电动车、氢能车和其他替换能源车(例如从除了石油以外的资源获取的燃料)。

虽然此处将实施例描述为使用多个单元执行示例过程，应当理解该示例过程还可由一个或多个模块实现。此外，应当理解术语控制器/控制单元指包括存储器和处理器的硬件设备。存储器配置为存储模块，处理器特殊配置为执行所述模块以实现以下将进一步描述的一个或多个过程。此外，应当理解此处描述的单元或模块可包括控制单元或模块操作的控制器/控制单元。

此外，本公开的控制逻辑可被具体化为包括由处理器、控制器/控制单元或类似物执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非易失计算机可读介质。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、压缩盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光数据存储设备。计算机可读记录介质还可分布在网络连接的计算机系统中，使得例如由远程信息处理服务器或控制器域网络(CAN)以分布方式存储和执行该计算机可读介质。

由于本公开可进行不同的修改并具有多个实施例，特定实施例将在附图中示出，并在详细说明中更详细地描述。然而应当理解不意指将本公开限制为特定实施例，相反，本公开将覆盖落入本公开的精神和范围内的所有修改和替换。

关系术语，例如第一、第二等等可用于描述不同的元素，但术语不应当限制元素。这些术语仅用于将一个元素与另一个元素区分。例如，第一组件可被命名为第二组件，而没有背离本公开的范围，并且第二组件还可被类似命名为第一组件。术语“和/或”意味着多个相关或所述的术语的任意一个或其组合。

当提及某个组件与另一个组件“耦合”或“连接”时，应当理解该某个组件直接“耦合”或“连接”其他组件，或者更多组件可位于它们之间。相反，当提及某个组件“直接耦合”或“直接连接”另一个组件时，应当理解它们之间间不存在更多组件。

如此处所使用的那样，除非从上下文特别或明显示出，术语“大约”被理解为本领域的一般容差范围，例如在含义的2个标准偏差。“大约”可被理解为所示术语的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非从上下文清楚示为其他，此处提供的所有数值可用术语“大约”修饰。

除非定义为其他，此处使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所述技术领域的普通技术人员通常理解相同的含义。术语，例如通常使用并已经在词典中的术语，可被解释为具有与本领域中上下文含义相匹配的含义。在本说明中，除非被清楚定义，整个附图的描述中，相同的标号指相同的元素，并且其重复描述将被省略。

在下文中，本公开的典型实施例将参考附图进行详细的描述。在描述这些公开内容中，为了便于理解整个公开内容，在整个附图的描述中，相同的附图标记表示相同的元件，其中重复性的描述将被省略。

图1是根据本公开实施例示出车辆网络拓扑的图示。

如图1所示，通信节点可包括网关、交换机(或桥)、或端节点。网关100可与至少一个交换机110、110-1、110-2、120和130连接，并可配置为连接不同的网络。例如，网关100可连接支持控制器局域网络(CAN)(例如，FlexRay、媒体导向系统传输(MOST)、或本地互联网(LIN))协议的交换机以及支持以太网协议的交换机。交换机110、110-1、110-2、120和130中的每一个可与至少一个端节点111、112、113、121、122、123、131、132和133连接。交换机110、110-1、110-2、120和130中的每一个可互联端节点111、112、113、121、122、123、131、132和133，并操控连接至交换机的至少一个端节点。

端节点111、112、113、121、122、123、131、132和133可包括配置为操控安装在车辆中不同类型设备的电子控制单元(ECU)。例如，端节点111、112、113、121、122、123、131、132和133可包括配置为操控信息娱乐设备(例如显示设备、导航设备和全景监控设备)的ECU。

车辆网络包括的通信节点(例如网关、交换机、端节点等)可以星型拓扑、总线拓扑、环状拓扑、树状拓扑、网状拓扑等连接。此外，车辆网络的通信节点可支持CAN协议、FlexRay协议、MOST协议、LIN协议或以太网协议。本公开的示例实施例可用于以上所述的网络拓扑。本公开的示例实施例可应用的网络拓扑不限于此，并可以不同的方式配置。

图2是根据本公开实施例示出的组成车辆网络的一个通信节点的图示。特别地，以下讨论的不同方法可由具有处理器和存储器的控制器执行。

如图2所示，网络的通信节点200可包括物理层块210和控制器220。此外，通信节点200可还包括供电的稳压器(未示出)。特别地，控制器220可实施为包括媒体接入控制(MAC)层。物理层块210可配置为从另一个通信节点接收信号或向另一个通信节点发送信号。控制器220可配置为操控物理层块210，并执行不同的功能(例如信息娱乐功能)。物理层块210和控制器220可实施为片上系统(SoC)，或可选地实施为独立的芯片。

此外，物理层块210和控制器200可通过媒体独立接口(MII)230连接。MII230可包括IEEE 802.3中定义的接口，并可包括物理层块210和控制器220之间的数据接口和管理接口。简化MII(RMII)、吉比特MII(GMII)、简化GMII(RGMII)、串行GMII(SGMII)、10GMII(XGMII)中的一个可用于代替MII230。数据接口可包括发送信道和接收信道，发送信道和接收信道中的每一个可具有独立的时钟、数据和控制信号。管理接口可包括双信号接口，一个信号用于时钟，一个信号用于数据。

特别地，物理层块210可包括物理层接口单元211、物理层处理器212和物理层存储器213。物理层块210的配置不限制于此，并且物理层块210可以以不同的方式配置。物理层接口单元211可配置为将从控制器220接收的信号发送给物理层处理器212，并将从物理层处理器212接收的信号发送给控制器220。物理层处理器212可配置为执行物理层接口单元211和物理层存储器213的操作。物理层处理器212可配置为对将要发送的信号进行调制，或解调接收的信号。物理层处理器212可配置为操控物理层存储器213输入或输出信号。物理层存储器213可配置为存储接收的信号并基于来自物理层处理器212的请求而输出所存储的信号。

控制器220可配置为监控并操作使用MII230的物理层块210。控制器220可包括控制器接口221、控制器处理器222、主存储器223和子存储器224。控制器220的配置不限于此，并且控制器220可以以不同的方式配置。控制器接口221可配置为从物理层块210(例如物理层接口211)或更高层(未示出)接收信号，将接收的信号发送给控制器处理器222，并将从控制器处理器222接收的信号发送给物理层块210或更高层。控制器处理器222可还包括用于操控处理器接口221、主存储器223和子存储器224的独立存储器控制逻辑或集成存储器控制逻辑。存储器控制逻辑可实施为包括在主存储器223和子存储器224中，或可实施为包括在控制器处理器222中。

此外，主存储器223和子存储器224中的每一个可配置为存储由控制器处理器222处理的信号，并可配置为基于来自控制器处理器222的请求输出所存储的信号。主存储器223可以是配置为暂时存储控制器处理器222的操作所需数据的易失存储器(例如随机接入存储器(RAM))。子存储器224可以是非易失存储器，其中可存储操作系统代码(例如核心程序和设备驱动器)以及执行控制器220的一个功能的应用程序代码。具有高处理速度的闪存或硬盘驱动(HDD)或用于大容量数据存储的压缩盘只读存储器(CD-ROM)可用作非易失存储器。典型地，控制器处理器222可包括具有至少一个处理内核的逻辑电路。高级RISC机器(ARM)家族的内核或Atom家族的内核可用作控制器处理器222。

图3是根据本公开实施例示出的组成车辆网络的通信节点的协议层的图示。

如图3所示，通信节点300可包括物理(PHY)层310、媒体接入控制(MAC)层320、和更高层330。通信节点300可具有与图2所描述的通信节点200相同的结构。物理层310可支持100Mbps的发送速率，以及不同的发送速率(例如1Gbps等)。应当理解物理层310支持的发送速率不限于此处描述的发送速率。

MAC层320可基于IEEE 802.1AS协议、IEEE 802.1Qat协议(即，流预留协议(SRP))以及IEEE 802.1Qav协议(即，流量整形相关协议)工作。更高层330可包括，例如IPv4、地址解析协议(ARP)、因特网控制消息协议(ICMP)、传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)、基于因特网协议的诊断通信(DoIP)和应用。更高层330可基于IEEE 802.1AS协议和IEEE1722协议(即音视频传输协议(AVTP))工作。

以下将描述车辆网络中通信节点和相对应通信节点执行的方法。虽然以下将描述由第一通信节点执行的方法(例如信号发送或接收)，相对应的第二通信节点可执行方法(例如信号接收或发送)，该方法对应于第一通信节点执行的方法。换句话说，当描述第一通信节点的操作时，与其对应的第二通信节点可配置为执行与第一通信节点的操作相对应的操作。此外，当描述第二通信节点的操作时，第一通信节点可配置为执行与交换机操作相对应的操作。

图4是根据本公开实施例示出的通信节点的操作方法的序列图。

如图4所示，交换机、端节点1、端节点2、端节点3和端节点4可组成图1中所述的基于以太网的车辆网络。交换机可解释为桥。端节点1、端节点2、端节点3和端节点4中的每一个可包括图2所描述的通信节点200的结构以及图3所描述的通信节点300的协议层。交换机可通过端口1(未示出)连接到端节点1、通过端口2连接到端节点2、通过端口3连接到端节点3、通过端口4连接到端节点4。交换机还可通过端口5连接到另一个交换机或网关。此外，端节点1可解释为发话方(talker)，而端节点2、端节点3和端节点4中的每一个可解释为侦听方(listener)。交换机、端节点1、端节点2、端节点3和端节点4可组成音视频桥(AVB)域。

当存在将要发送的数据单元时，端节点1可生成第一帧，其通知存在将要发送的数据单元(S400)。数据单元可被解释为根据AVB协议生成的数据单元(下称，“AVB数据单元”)。此外，第一帧可被解释为执行SRP中定义的通知功能的帧。第一帧可具有以下描述的结构。

图5是根据本公开实施例示出的基于以太网的车辆网络的帧的图示。

如图5所示，基于以太网协议的帧500可包括物理报头、MAC帧和帧检测序列(FCS)字段508。MAC帧可由通信节点中的控制器220生成。物理报头可包括前导码字段501和起始帧分隔符(SFD)字段502。前导码501可以是大约7个八位字节，并可用于定时同步。SFD字段502可以是大约1个八位字节并具有序列“10101011”。

MAC帧可位于SFD字段502之后。此外，MAC帧可包括报头，或包括MAC报头和逻辑链路控制(LLC)帧。MAC报头可包括目的地地址(DA)字段503、源地址(SA)字段504和长度/类型字段505。DA字段503可以是大约6个八位字节并可包括关于接收MAC帧的通信节点的识别信息(例如MAC地址)。SA字段504可以是大约6个八位字节，并可包括关于发送MAC帧的通信节点的识别信息(例如MAC地址)。

此外，长度/类型字段505可具有大约2个八位字节大小，并可指示发送基于协议的帧500的通信节点支持的以太网类型。例如，当长度/类型字段505中包括的第一八位字节值小于或等于十进制值1500时，长度/类型字段505可指示数据字段506的长度。当长度/类型字段505中包括的第一八位字节值等于或大于十进制值1536时，长度/类型字段505可指示以太网类型。必要时(例如为了满足MAC帧的最小大小)，LLC帧可包括数据字段506和填充字段507。特别地，可在数据字段506之后增加填充字段507。

返回参考图4，第一帧的SA字段可包括端节点1的识别信息或端节点1发送的数据单元的识别信息。识别信息可指示端节点1的MAC地址或新定义的标识符(ID)。此外，新定义的ID可具有2个八位字节的大小。第一帧可还包括用于发送和接收数据单元的需求(requirement)。

例如，需求可包括指示预留固定带宽(或静态带宽)的信息、将要预留带宽的大小、包括数据单元的帧的最大大小、包括数据单元的帧之间的最大间隔、数据单元的优先级(例如优先级代码点(PCP)标签)、指示紧急流(emergency stream)(即包括数据单元的流)、非紧急流和发送延迟(transmission latency)中至少一个。此外，可在MAC报头和第一帧的数据字段中至少一个中包括所述需求。

端节点1可基于多播方式或广播方式发送第一帧(S401)。交换机可从端节点1接收第一帧，并将第一帧发送给与交换机连接的端节点(即端节点2、端节点3和端节点4)(S402)。端节点1、端节点2、端节点3和端节点4中每一个可从交换机接收第一帧，并基于第一帧中包含的需求确定是否接收数据单元。

当确定不能基于第一帧包含的需求接收数据单元时，端节点3和端节点4中的每一个可生成一个帧，该帧包括指示不能接收数据单元的信息。此外，当不可能进行用于发送数据单元的数据预留时，端节点3和端节点4可自己确定不能接收数据单元。端节点3和端节点4中的每一个可向交换机发送生成的帧。交换机可从端节点3和端节点4接收该帧，并将所接收的帧发送给端节点1。端节点1可通过交换机接收该帧，并基于所接收的帧中的信息确定端节点3和端节点4中的每一个处于不能接收数据单元的状态。可以省略生成并发送包括指示不能接收数据单元的信息的帧的步骤。

当基于第一帧中包含的所述需求确定能够接收数据单元时，端节点2可生成第二帧，其包括指示完成接收数据单元准备的信息(S403)。进一步，在能够为发送和接收数据单元预留时，端节点2可自己确定能够接收数据单元。第二帧的结构可以与图4所描述的帧的结构相同。第二帧可包括指示接收数据单元准备已完成的信息，并且该信息可包含在MAC报头和第二帧的数据字段中至少一个。端节点2可将第二帧发送给交换机(S404)。交换机可从端节点2接收第二帧并将第二帧发送给端节点1(S405)。端节点1可从交换机接收第二帧。

在成功完成第一帧和第二帧的交换的情况下，端节点1、端节点2和交换机中的每一个可确定已经预留了用于发送和接收数据单元的带宽。特别地，可以预留带宽，带宽的大小对应于第一帧中包含的信息指示的大小。可选地，在第一帧中不包括指示将要预留的带宽大小的信息的情况下，可在“端节点1——交换机——端节点2”的发送路由上预留总带宽。此外，带宽可以固定地为发送和接收数据单元预留。为发送和接收数据单元(特别是AVB数据单元)固定预留的带宽可被称作“静态带宽”。端节点1可使用预先预留的静态带宽发送数据单元，而每当发送数据单元时不预留带宽。此外，静态带宽可以专门用于发送和接收数据单元，基于与数据单元所属的协议相同的协议生成该数据单元。换句话说，静态带宽可专门用于发送和接收AVB数据单元。

例如，通过以上描述的第一帧和第二帧之间的交换过程，总带宽的70％可被预留用于“端节点1——交换机——端节点2”的发送路由上发送和接收数据单元，并且总带宽的另外30％可被预留用于发送和接收其他信息。特别地，可在“端节点1——交换机——端节点2”的发送路由上发送和接收第三帧，其包括100微秒的总发送时段内的具有70微秒时段的发送单元，相反，在另外30微秒内，可以发送或接收其他帧(例如基于TCP/IP生成的帧)。静态带宽的大小不限制于此处描述的带宽，可以为发送和接收数据单元预留不同大小的静态带宽。

完成静态带宽的预留后，端节点1可生成包括数据单元的第三帧(S406)。特别地，端节点1可基于静态带宽的大小生成第三帧。例如，在总带宽的70％用于静态带宽的情况下，端节点1可生成具有100微秒发送时段内对应于70微秒的大小的第三帧。第三帧的结构可以与图4所述的帧相同。端节点1可通过静态带宽将第三帧发送给交换机(S407)。交换机可从端节点1接收第三帧并将第三帧通过静态带宽发送给端节点2(S408)。端节点2可通过静态带宽从交换机接收第三帧。

同时，当已经预留了静态带宽时，可发送用于发送和接收需要总带宽的另一个帧(例如网络诊断相关帧、重编相关帧)的请求。在该情况下，静态带宽可不用于其他帧，即使不通过静态带宽发送或接收第三帧，因为静态带宽专门用于发送和接收第三帧。因此，可能需要静态带宽预留的停用方法。

图6是根据本公开实施例示出通信节点的附加操作方法的序列图。图6中所述的通信节点的操作方法可以在图4中所述的通信节点的操作方法之后执行。

如图6所示，当存在发送和接收使用总带宽的另一个帧的请求时，交换机可生成第四帧，其指示静态带宽预留的停用(S600)。第四帧的结构可以与图4所描述的帧的结构相同。第四帧可包括请求停用静态带宽预留的信息，并还包括指示停用静态带宽预留的时段的信息。可以在第四帧的MAC报头和数据字段中至少一个包括这样的信息。

同时，交换机可以将第四帧发送给端节点1和端节点2，端节点1和端节点2是发送和接收第三帧的通信节点(S601)。可选地，交换机可将第四帧发送给端节点1。此外，交换机可通过除了静态带宽以外的带宽发送第四帧。端节点1可从交换机接收第四帧并响应于第四帧向交换机发送响应帧(即应答(ACK)帧)(S602)。端节点1可将响应帧通过除了静态带宽以外的带宽发送给交换机。然而，发送响应帧的步骤(S602)可以被省略。端节点1可基于第四帧中包含的信息识别静态带宽预留需要被停用。因此，端节点1可停止通过静态带宽发送第三帧。此外，端节点1可基于第四帧包含的信息，识别停用静态带宽预留的时段，并可停止在该时段内发送第三帧。端节点1可在期满后重新开始通过静态带宽发送第三帧。

端节点2可从交换机接收第四帧并响应于第四帧向交换机发送响应帧(即ACK帧)(S603)。此外，端节点2可通过除静态带宽以外的带宽向交换机发送响应帧。然而，可以省略发送响应帧的步骤(S603)。端节点2可基于第四帧包含的信息，识别静态带宽预留需要被停用。此外，端节点2可基于第四帧包含的信息识别停用静态带宽预留的时段。

同时，当完成其他帧的发送和接收操作时，交换机可生成第五帧，其指示静态带宽预留被启用(S604)。第五帧的结构可以与图5所描述的帧的结构相同。第五帧可包含静态带宽预留被启用的信息，并可还包括指示静态带宽预留被启用的时间的信息。可以在第五帧的MAC报头和数据字段中至少一个包含这样的信息。

交换机可将第五帧发送给端节点1和端节点2，端节点1和端节点2是发送和接收第三帧的通信节点(S605)。可选地，交换机可将第五帧发送给端节点1。此外，交换机可通过除静态带宽以外的带宽发送第五帧。端节点1可从交换机接收第五帧并响应于第五帧向交换机发送响应帧(即ACK帧)(S606)。端节点1可通过除静态带宽以外的带宽将响应帧发送给交换机。然而，可以省略发送响应帧的步骤(S606)。端节点1可基于第五帧包含的信息，识别静态带宽预留需要被停用。因此，端节点1可重新开始通过静态带宽发送第三帧。此外，端节点1可基于第五帧包含的信息，识别静态带宽预留被启用的时间，并在那时重新开始通过静态带宽发送第三帧。

端节点2可从交换机接收第五帧，并响应于第五帧向交换机发送响应帧(即ACK帧)(S607)。此外，端节点2可通过除静态带宽以外的带宽向交换机发送响应帧。然而，可以省略发送响应帧的步骤(S607)。端节点2可基于第五帧包含的信息识别静态带宽预留需要被启用。此外，端节点2可基于第五帧包含的信息识别静态带宽预留的启用时间。

在静态带宽预留被启用后，端节点1可生成包含数据单元的第三帧(S608)，并通过静态带宽向交换机发送第三帧(S609)。交换机可从端节点1接收第三帧，并通过静态带宽向端节点2发送第三帧(S610)。端节点2可通过静态带宽从交换机接收第三帧。

同时，在一部分静态带宽需要用于发送和接收另一个帧时，静态带宽不能由另一个帧使用，因为静态带宽是专用于发送和接收第三帧的。因此，可能需要一种调整静态带宽大小的方法。

图7是根据本公开实施例示出通信节点的附加操作方法的序列图。图7中所述的通信节点的操作方法可以在图4所述通信节点的操作方法之后执行。

如图7所示，在一部分静态带宽需要用于发送和接收另一个帧时(例如，在带宽的大小占总带宽的70％，并且50％的带宽被请求用于发送和接收另一个帧的情况下)，交换机可生成第四帧，其指示静态带宽的大小需要被调整(S700)。第四帧的结构可以与图4描述的帧相同。第四帧可包括指示静态带宽的大小需要被调整的信息以及指示经调整的静态带宽大小的信息。第四帧的MAC报头和数据字段中至少一个可以包含这样的信息。

同时，交换机可以将第四帧发送给端节点1和端节点2，端节点1和端节点2是发送和接收第三帧的通信节点(S701)。可选地，交换机可将第四帧发送给端节点1。此外，交换机可通过除静态带宽以外的带宽发送第四帧。端节点1可从交换机接收第四帧，并响应于第四帧向交换机发送响应帧(即ACK帧)(S702)。特别地，端节点1可通过除静态带宽以外的带宽向交换机发送响应帧。然而，可以省略发送响应帧的步骤(S702)。端节点1可基于第四帧包含的信息，识别已经请求了静态带宽大小调整，以及调整的静态带宽的大小。

端节点2可从交换机接收第四帧，并响应于第四帧向交换机发送响应帧(即ACK帧)(S703)。此外，端节点2可通过除静态带宽以外的带宽向交换机发送响应帧。然而，可以省略发送响应帧的步骤(S703)。端节点2可基于第四帧包含的信息，识别已经请求了静态带宽大小调整，以及调整的静态带宽的大小。

然后，端节点1可生成包含数据单元的第三帧(S704)。特别地，端节点1可生成将通过经调整的带宽发送的第三帧。例如，当经调整的带宽大小占总带宽的50％时，端节点1可生成第三帧，其具有对应于100微秒的总发送时段中50微秒的大小。端节点1可通过经调整的带宽向交换机发送第三帧(S705)。交换机可通过经调整的带宽从端节点1接收第三帧，并通过经调整的带宽向端节点2发送第三帧(S706)。端节点2可通过经调整的带宽从交换机接收第三帧。

交换机可生成第五帧，其通知初始化经调整的带宽(即，指示从经调整的带宽至静态带宽的转变)(S707)。第五帧的结构可以与图4所描述的帧相同。第五帧可包括通知初始化经调整带宽大小的信息，并可还包括指示经调整带宽的初始化时间的信息。可以在第五帧的MAC报头和数据字段中至少一个包括这样的信息。

同时，交换机可将第五帧发送给端节点1和端节点2，端节点1和端节点2是发送和接收第三帧的通信节点(S708)。可选地，交换机可将第五帧发送给端节点1。此外，交换机可通过除经调整带宽以外的带宽发送第五帧。端节点1可从交换机接收第五帧，并响应于第五帧向交换机发送响应帧(即ACK帧)(S709)。特别地，端节点1可通过除经调整带宽以外的带宽向交换机发送响应帧。然而，可以省略发送响应帧的步骤(S709)。端节点1可基于第五帧中包含的信息识别初始化经调整带宽的时间。

端节点2可从交换机接收第五帧，并响应于第五帧向交换机发送响应帧(即ACK帧)(S710)。此外，端节点2可通过除经调整带宽以外的带宽向交换机发送响应帧。然而，可以省略发送响应帧的步骤(S710)。端节点2可基于第五帧中包含的信息识别已经请求了经调整带宽的初始化。此外，端节点2可基于第五帧中包含的信息识别初始化经调整带宽的时间。

然后，端节点1可生成包含数据单元的第三帧(S711)。特别地，端节点1可生成将通过初始化的带宽(即静态带宽)发送的第三帧。例如，当静态带宽大小占总带宽的70％时，端节点1可生成第三帧，其具有对应于100微秒的总发送时段中70微秒的大小。端节点1可通过静态带宽向发送机发送第三帧(S712)。交换机可通过静态带宽从端节点1接收第三帧，并通过静态带宽向端节点2发送第三帧(S713)。端节点2可通过静态带宽从交换机接收第三帧。

如以上明确所示，基于以太网的车辆网络中的通信节点可以为发送第一帧(例如基于AVB协议生成的包含数据单元的帧)预留带宽，并将第一帧通过预留的带宽发送给另一个通信节点。特别地，可以固定预留用于发送第一帧的带宽。因此，通信节点可使用预留的静态带宽向另一个通信节点发送第一帧，而发送第一帧时不预留带宽。

同时，当为发送第一帧预留的总带宽需要用于第二帧(例如网络诊断相关帧、重编相关帧)时，通信节点可以启用预留将要用于发送第一帧的静态带宽。特别地，通信节点可通过被停用的预留带宽向另一个通信节点发送第二帧。通信节点可以在完成第二帧的发送后，启用带宽预留，并可通过预留的带宽发送第一帧。

根据本公开实施例的方法可以被实现为可由多个计算机程序执行并记录在计算机可读介质上的程序指令。计算机可读介质可包括程序指令、数据文件、数据结构及其组合。记录在计算机可读介质上的程序指令可以被特别设计和配置用于本公开，或者可以是公知的，并且对于计算机软件领域的技术人员是可获得的。

计算机可读介质的示例可包括硬件设备，例如ROM、RAM、闪存，其特别配置为存储并执行程序指令。程序指令的示例可包括例如由编译器完成的机器代码，以及可由使用解释器的计算机执行的高级程序代码。以上示例的硬件设备可配置为操作至少一个软件模块以执行本公开的操作，反之亦然。

可选地，在为发送第一帧预留的一部分带宽需要用于第三帧(例如包括基于TCP/IP生成的数据单元的帧)时，通信节点可调整预留带宽的大小。换句话说，通信节点可减小预留带宽的大小。因此，通信节点可通过减小的带宽发送第一帧，并可通过总带宽的剩余带宽发送第三帧。通信节点可在完成第二帧的发送后初始化该减小的带宽(即增加带宽大小)，并通过初始化的带宽发送第一帧。

以上已经详细描述了本公开的实施例及其优点，应当理解此处可以进行不同的改变、置换和变更，没有背离本公开的范围。

Claims (20)

1.一种基于以太网的车辆网络中通信节点的操作方法，所述操作方法包括以下步骤：

发送第一帧，所述第一帧通知存在将要被发送的数据单元；

接收第二帧，所述第二帧指示完成接收所述数据单元的准备；以及

使用通过所述第一帧和所述第二帧的交换而预留的静态带宽，发送包括所述数据单元的第三帧。

2.权利要求1的所述操作方法，其中基于音视频桥(AVB)协议生成所述数据单元。

3.权利要求1的所述操作方法，其中以多播方式或广播方式发送所述第一帧。

4.权利要求1的所述操作方法，其中所述第一帧包括请求预留所述静态带宽的信息。

5.权利要求1的所述操作方法，其中所述通信节点是所述基于以太网的车辆网络中的端节点，并且通过连接到所述端节点的交换机发送和接收所述第一帧、所述第二帧和所述第三帧。

6.权利要求1的所述操作方法，还包括以下步骤：

接收第四帧，所述第四帧指示停用所述静态带宽的预留；

当接收到所述第四帧时，停止通过所述静态带宽发送所述第三帧。

7.权利要求6的所述操作方法，其中所述第四帧包括指示停用所述静态带宽预留的时段的信息。

8.权利要求6的所述操作方法，还包括以下步骤：

接收第五帧，所述第五帧指示启用所述静态带宽的预留；以及

当接收到第五帧时，重新开始通过所述静态带宽发送所述第三帧。

9.权利要求8的所述操作方法，其中所述第五帧包括指示启用所述静态带宽预留的时间的信息。

10.一种基于以太网的车辆网络中通信节点的操作方法，所述操作方法包括以下步骤：

生成第一帧，所述第一帧请求停用静态带宽的预留，所述静态带宽用于发送和接收数据单元；以及

将所述第一帧发送给所述基于以太网的车辆网络中发送和接收所述数据单元的多个通信节点。

11.权利要求10的所述操作方法，其中基于音视频桥(AVB)协议生成所述数据单元。

12.权利要求10的所述操作方法，其中所述第一帧包括指示停用所述静态带宽预留的时段的信息。

13.权利要求10的所述操作方法，其中所述通信节点是交换机，并且所述多个通信节点中的每一个是基于以太网的车辆网络中连接到所述交换机的一个端节点。

14.权利要求10的所述操作方法，还包括以下步骤：

生成第二帧，所述第二帧请求启用所述静态带宽预留；以及

将所述第二帧发送给所述多个通信节点。

15.权利要求14的所述操作方法，其中所述第二帧包括指示启用所述静态带宽预留的时间的信息。

16.一种基于以太网的车辆网络中的通信节点的操作方法，所述操作方法包括以下步骤：

接收第一帧，所述第一帧通知存在将要被发送的数据单元；

发送第二帧，所述第二帧指示完成接收所述数据单元的准备；以及

使用通过所述第一帧和所述第二帧的交换而预留的静态带宽，接收包括所述数据单元的第三帧。

17.权利要求16的所述操作方法，其中基于音视频桥(AVB)协议生成所述数据单元。

18.权利要求16的所述操作方法，其中所述第一帧包括请求所述静态带宽预留的信息。

19.权利要求16的所述操作方法，还包括以下步骤：

接收第四帧，所述第四帧请求停用所述静态带宽的预留。

20.权利要求19的所述操作方法，还包括以下步骤：

接收第五帧，所述第五帧请求启用所述静态带宽的预留；以及

当接收到所述第五帧时，通过所述静态带宽，重新开始发送所述第三帧。