CN111092964A - 车载网络中的设备标识方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于车载信息网络技术领域，具体涉及一种车载网络中的设备标识方法。该方法分为设备发现过程、名称分配过程以及网络建立过程。该方案可用于对等式交换或总线网络。本发明的有益效果是，可以不依赖于设备的物理参数即可建立车载网络中所有通信节点的标识，为应用软件部署、通信端到端连接建立、故障恢复及系统重构等车载信息系统的重要功能提供支持。

Description

车载网络中的设备标识方法
技术领域
本发明属于车载信息网络技术领域，具体涉及一种车载网络中的设备标识方法。
背景技术
目前，车载网络主要分为两类，一种是总线式网络如CAN、FlexRay等，另一种是交换式网络如以太网、FC光纤通道等。现有总线式网络采用广播式的通信方式，一方发送全体节点都可接收，因此一般通过帧ID来区分；点对点网络由于依赖交换、路由等技术则需要明确端到端的网络地址。例如，采用以太网交换时，需要使用数据链路层的物理地址完成交换或使用网络层的IP地址完成路由，在车辆网络中，各节点的物理地址在设备内部固化，IP地址则需要在设计时预先指定，即将IP地址绑定到具备某特定功能的网络节点中去，这样通过网段或具体的地址就可以明确设备所属的分系统或功能；在航电、船电或某些车载网络中采用FC网络时，通过交换机端口ID与FC网络地址绑定，并进一步规范网络设备必须接入到对应的交换机端口中，就能够解决网络中的设备标识问题。
随着计算处理综合化，设备模块化、通用化的技术演进，在车辆电子领域出现了车载综合处理计算机的设计，该计算机采用多处理板卡汇集的方式整合了多种处理模块，例如有些是通用计算处理模块，有些是DSP/FPGA的信号或图像处理模块，一般而言，在综合处理计算机中每种处理模块都标配为多于一个。此时，按照传统的网络设备标识方法则缺乏灵活性，有悖于通用化的概念且不利于维护，例如，当采用以太网时，多个功能相同的计算处理模块设备需要在出厂时设置不同的IP地址，但在维护和安装时由于外观和接口相同，较难避免出现将相同IP地址的模块安装在一个计算机内导致地址冲突的情形；当采用FC网络时，设备无需预设网络地址但要与交换机端口绑定，交换机端口需要有防插错设计，为了增加灵活性接入和通用性，仅能通过将多个计算处理模块统一绑定到多个端口上完成有限的实现。
因此，如何在综合化、通用化的技术发展背景下，克服现有车载网络节点的地址分配和标识的局限性问题，达到自适应、灵活和通用的效果，是车载网络所关注的方向。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：针对现有车载网络系统设备标识存在的缺乏灵活性和通用性的问题，如何提出一种车载网络中的设备标识方法，要求该方法能够克服可能存在的地址冲突或不能自由接入的问题，而是自适应地为接入车辆网络的设备分配地址或标识，支持通用性、灵活性和随意接入。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种车载网络中的设备标识方法，所述方法包括如下步骤：
步骤S1：设备发现过程；
车载设备接入车载网络后，由车载网络向车载设备分配网络地址，各个车载设备向车载网络发送自身的设备名称，该设备名称的信息被车载网络收集；
步骤S2：名称分配过程；
车载网络收到各个车载设备的设备名称后，为每个车载设备分配整车唯一的标识，同时建立标识与车载设备的网络地址的一一映射关系；
步骤S3：网络建立过程；
车载网络将步骤S2中得到的标识与车载设备的网络地址的映射关系发送给车载网络中的各个车载设备；
若有新的车载设备加入到车载网络中，则车载网络与该车载设备重复步骤S1-步骤S3。
其中，所述步骤S1的设备发现过程中，车载网络分配网络地址时，由车载网络的网关，网络管理器或具有网络管理能力的设备来执行，车载网络所分配的网络地址为IP地址、FC网络地址或其它可以通过协议分配的地址。
其中，所述步骤S1中，车载设备以字符串、数字、或混合编码的形式发送自身的设备名称，其代表一种设备或具有相似功能的一类设备。
其中，所述步骤S1中，该发送的设备名称的信息中还包括源地址信息。
其中，所述步骤S2的名称分配过程中，车载网络中接收设备名称的设备为网关，网络管理器或具有网络管理能力的设备。
其中，所述步骤S2的名称分配过程中，车载网络以字符串、数字、或混合编码的形式为每个设备分配唯一的标识。
其中，所述步骤S2的名称分配过程中，设备标识与网络地址的一一映射关系是指：可以通过一个设备标识唯一确定该设备的网络地址。
其中，所述步骤S2的名称分配过程中，设备标识与网络地址的一一映射关系是指：可以通过一个设备网络地址唯一得到拥有该网络地址的设备标识。
其中，所述步骤S2的名称分配过程中，设备标识与网络地址的一一映射关系是动态维护的，随着车载网络中的车载设备数量的增减，该映射关系的数量也随之增加或减少。
其中，所述步骤S3网络建立过程中，车载网络以广播、多播或单播的形式向每个车载设备发送设备标识与网络地址的映射关系，该映射关系信息还可以在一定时间内多次发送。
(三)有益效果
与现有技术相比较，本发明方案可用于对等式交换或总线网络。可以不依赖于设备的物理参数即可建立车载网络中所有通信节点的标识，为应用软件部署、通信端到端连接建立、故障恢复及系统重构等车载信息系统的重要功能提供支持。
其中，车载网络可以在运行中根据加入的设备数量、类型动态地建立网络设备与网络地址的映射关系，为车载网络的建立提供更为灵活通用的方式。
附图说明
图1是本发明技术方案的方法流程图。
图2是本发明的一种实施例初始网络结构示意图。
图3是本发明的一种实施例中有新节点加入的网络结构示意图。
图中：1.设备A；2.网关；3.设备B；4.设备C；5.网络交换机；6.设备D。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决上述技术问题，本发明提供一种车载网络中的设备标识方法，如图1所示，所述方法包括如下步骤：
步骤S1：设备发现过程；
车载设备接入车载网络后，由车载网络向车载设备分配网络地址，各个车载设备向车载网络发送自身的设备名称，该设备名称的信息被车载网络收集；
步骤S2：名称分配过程；
车载网络收到各个车载设备的设备名称后，为每个车载设备分配整车唯一的标识，同时建立标识与车载设备的网络地址的一一映射关系；
步骤S3：网络建立过程；
车载网络将步骤S2中得到的标识与车载设备的网络地址的映射关系发送给车载网络中的各个车载设备；
若有新的车载设备加入到车载网络中，则车载网络与该车载设备重复步骤S1-步骤S3。
其中，所述步骤S1的设备发现过程中，车载网络分配网络地址时，由车载网络的网关，网络管理器或具有网络管理能力的设备来执行，车载网络所分配的网络地址为IP地址、FC网络地址或其它可以通过协议分配的地址。
其中，所述步骤S1中，车载设备以字符串、数字、或混合编码的形式发送自身的设备名称，其代表一种设备或具有相似功能的一类设备。
其中，所述步骤S1中，该发送的设备名称的信息中还包括源地址信息。
其中，所述步骤S2的名称分配过程中，车载网络中接收设备名称的设备为网关，网络管理器或具有网络管理能力的设备。
其中，所述步骤S2的名称分配过程中，车载网络以字符串、数字、或混合编码的形式为每个设备分配唯一的标识。
其中，所述步骤S2的名称分配过程中，设备标识与网络地址的一一映射关系是指：可以通过一个设备标识唯一确定该设备的网络地址。
其中，所述步骤S2的名称分配过程中，设备标识与网络地址的一一映射关系是指：可以通过一个设备网络地址唯一得到拥有该网络地址的设备标识。
其中，所述步骤S2的名称分配过程中，设备标识与网络地址的一一映射关系是动态维护的，随着车载网络中的车载设备数量的增减，该映射关系的数量也随之增加或减少。
其中，所述步骤S3网络建立过程中，车载网络以广播、多播或单播的形式向每个车载设备发送设备标识与网络地址的映射关系，该映射关系信息还可以在一定时间内多次发送。
实施例1
本实施例假定图2是车载网络的初始形态，此时网络中存在A、B、C三种设备以及网络的网关，其中A和B类的设备在网络中各存在2个，例如A代表通用计算处理机，B代表通用图像处理机，2个同类型A、B设备的功能、结构和接口完全一致。A、B、C三种设备的设备名称即为A、B、C。
(1)设备发现过程
启动后，在网络建立过程中，由车载网络的网关分别向网络中的2个A设备、2个B设备、C设备分配网络地址，例如在以太网中地址可以是A:10.0.0.2,10.0.0.3；B:10.0.0.4,10.0.0.5；C:10.0.0.6，在FC网络中可以是A:0x10003,0x10103；B:0x10006,0x10108；C:0x10102，其中该地址的最后一位代表接入的端口号；
随后，所有接入的设备向网络发送自身的名称，例如2个A节点分别发送字符串“A”给网关，2个B节点分别发送字符串“B”给网关，C节点发送字符串“C”给网关。此时网关收到的信息为：
表1.网关收到的名称信息
Figure BDA0002325902400000061
其中表中的网络地址分别代表以太网和FC网络的地址，下同。
(2)名称分配过程
网关根据表1的信息，为每个设备分配一个整车独立的标识，并将该标识与设备的地址相对应。
表2给出了一个设备标识与网络地址的映射关系：
表2.设备标识与网络地址的映射关系
Figure BDA0002325902400000071
其中，在此实施例中网络并不区分2个A设备或2个B设备，在该应用下车载信息系统的应用软件从功能上而言可以被任意部署在2个A设备中(同理2个B设备中)，因此只需给出两个不同的标识即可。
(3)网络建立过程
在此实施例中，网关设置将表2的信息周期地广播给全网的设备，设备收到该信息后，即可知晓自身的网络唯一标识，运行在设备中的应用可以根据自身的网络标识确定需要运行的应用以及与其它网络标识对应的设备进行通信。
(4)新设备加入
如图3所示，设备D加入了车载网络系统，此时设备D与网关需要进行S1～S3的设备发现、名称分配、网络建立过程，也即本实施例中的(1)(2)(3)，此时网关收到的信息为：
表3.D设备加入后网关收到的名称信息
Figure BDA0002325902400000072
Figure BDA0002325902400000081
其中假定10.0.0.7或0x10105是以太网或FC网络给设备D分配的网络地址。
通过名称分配过程后，设备标识与网络地址的映射关系更新为：
表4.D设备加入后的设备标识与网络地址的映射关系
Figure BDA0002325902400000082
随后，网关将会把更新后的设备标识与网络地址的映射关系信息周期地广播给全网的设备。
可见，通过实施例的网络标识后，A、B、C、D设备可以任意接入到车载网络中的任意端口中，由网络决定各设备的标识和地址，这就克服了传统车载以太网中需要预先指定IP地址(可能出现误插及IP冲突)，或FC网络中以端口号区分设备(设备与端口绑定)的限制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种车载网络中的设备标识方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤S1：设备发现过程；
车载设备接入车载网络后，由车载网络向车载设备分配网络地址，各个车载设备向车载网络发送自身的设备名称，该设备名称的信息被车载网络收集；
步骤S2：名称分配过程；
车载网络收到各个车载设备的设备名称后，为每个车载设备分配整车唯一的标识，同时建立标识与车载设备的网络地址的一一映射关系；
步骤S3：网络建立过程；
车载网络将步骤S2中得到的标识与车载设备的网络地址的映射关系发送给车载网络中的各个车载设备；
若有新的车载设备加入到车载网络中，则车载网络与该车载设备重复步骤S1-步骤S3。
2.如权利要求1所述的车载网络中的设备标识方法，其特征在于，所述步骤S1的设备发现过程中，车载网络分配网络地址时，由车载网络的网关，网络管理器或具有网络管理能力的设备来执行，车载网络所分配的网络地址为IP地址、FC网络地址或其它可以通过协议分配的地址。
3.如权利要求1所述的车载网络中的设备标识方法，其特征在于，所述步骤S1中，车载设备以字符串、数字、或混合编码的形式发送自身的设备名称，其代表一种设备或具有相似功能的一类设备。
4.如权利要求1所述的车载网络中的设备标识方法，其特征在于，所述步骤S1中，该发送的设备名称的信息中还包括源地址信息。
5.如权利要求1所述的车载网络中的设备标识方法，其特征在于，所述步骤S2的名称分配过程中，车载网络中接收设备名称的设备为网关，网络管理器或具有网络管理能力的设备。
6.如权利要求1所述的车载网络中的设备标识方法，其特征在于，所述步骤S2的名称分配过程中，车载网络以字符串、数字、或混合编码的形式为每个设备分配唯一的标识。
7.如权利要求1所述的车载网络中的设备标识方法，其特征在于，所述步骤S2的名称分配过程中，设备标识与网络地址的一一映射关系是指：可以通过一个设备标识唯一确定该设备的网络地址。
8.如权利要求1所述的车载网络中的设备标识方法，其特征在于，所述步骤S2的名称分配过程中，设备标识与网络地址的一一映射关系是指：可以通过一个设备网络地址唯一得到拥有该网络地址的设备标识。
9.如权利要求1所述的车载网络中的设备标识方法，其特征在于，所述步骤S2的名称分配过程中，设备标识与网络地址的一一映射关系是动态维护的，随着车载网络中的车载设备数量的增减，该映射关系的数量也随之增加或减少。
10.如权利要求1所述的车载网络中的设备标识方法，其特征在于，所述步骤S3网络建立过程中，车载网络以广播、多播或单播的形式向每个车载设备发送设备标识与网络地址的映射关系，该映射关系信息还可以在一定时间内多次发送。
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