CN111837357A - 交换装置、车载通信装置、车载通信系统、时间校正方法和时间校正程序 - Google Patents

交换装置、车载通信装置、车载通信系统、时间校正方法和时间校正程序 Download PDF

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CN111837357A CN201880090887.4A CN201880090887A CN111837357A CN 111837357 A CN111837357 A CN 111837357A CN 201880090887 A CN201880090887 A CN 201880090887A CN 111837357 A CN111837357 A CN 111837357A
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Abstract

交换装置包括：中继单元，其被配置为执行在安装在车辆中并属于不同的VLAN的功能单元之间中继数据的第一中继过程；计算单元，其被配置为基于数据从用作功能单元的第一功能单元到交换装置的发送时间、从第一功能单元发送的数据在交换装置中的接收时间、数据从用作功能单元的第二功能单元到交换装置的发送时间和从第二功能单元发送的数据在交换装置中的接收时间来计算时间校正信息；以及通知单元，其被配置为将由计算单元计算的时间校正信息通知第二功能单元。

Description

交换装置、车载通信装置、车载通信系统、时间校正方法和时 间校正程序
技术领域
本发明涉及交换装置、车载通信装置、车载通信系统、时间校正方法和时间校正程序。
本申请要求于2018年3月7日提交的日本专利申请No.2018-40611的优先权，该申请的全部内容以引用方式并入本文中。
背景技术
专利文献1(日本特开专利公开No.2013-168865)公开了一种如下的车载网络系统。即，车载网络系统包括：车载控制装置，其具有存储器，该存储器在其中存储定义车载网络中使用的通信协议的一部分的定义数据，该定义数据取决于车载网络的实现；通信协议发布装置，其将定义数据发布到车载控制装置。当通信协议发布装置从允许车载控制装置参与车载网络的注册装置接收到请求车载控制装置参与车载网络的注册请求时，该通信协议发布装置对注册装置进行认证，基于车载网络上的实现来创建定义数据，并将定义数据返回给注册装置。注册装置接收从通信协议发布装置发送的定义数据，并请求车载控制装置将接收到的定义数据存储在存储器中。然后，车载控制装置从注册装置接收定义数据，将定义数据存储在存储器中，并基于由定义数据定义的通信协议的一部分通过使用车载网络执行通信。
引文列表
[专利文献]
专利文献1：日本特开专利公开No.2013-168865
发明内容
(1)本公开的交换装置包括：中继单元，其被配置为执行在安装在车辆中并属于不同的VLAN(虚拟局域网)的功能单元之间中继数据的第一中继过程；计算单元，其被配置为基于以下各项来计算时间校正信息：数据从用作功能单元的第一功能单元到交换装置的发送时间、从第一功能单元发送的数据在交换装置中的接收时间、数据从用作功能单元的第二功能单元到交换装置的发送时间和从第二功能单元发送的数据在交换装置中的接收时间；以及通知单元，其被配置为将由计算单元计算的时间校正信息通知第二功能单元。
(6)本公开的车载通信装置安装在车辆中。车载通信装置包括：获取单元，其被配置为从交换装置获取时间校正信息，该交换装置被配置为执行在属于不同的VLAN的车载通信装置之间中继数据的第一中继过程，所述时间校正信息是基于以下各项计算的：数据从用作车载通信装置的第一车载通信装置到交换装置的发送时间、从第一车载通信装置发送的数据在交换装置中的接收时间、数据从用作车载通信装置的第二车载通信装置到交换装置的发送时间和从第二车载通信装置发送的数据在交换装置中的接收时间；以及校正单元，其被配置为基于由获取单元获取的时间校正信息来校正校正单元所属的车载通信装置的时间。
(7)本公开的车载通信系统包括：交换装置，其被配置为执行在安装在车辆中并属于不同的VLAN的车载通信装置之间中继数据的第一中继过程；以及车载通信装置。交换装置基于数据从用作车载通信装置的第一车载通信装置到交换装置的发送时间、从第一车载通信装置发送的数据在交换装置中的接收时间、数据从用作车载通信装置的第二车载通信装置到交换装置的发送时间和从第二车载通信装置发送的数据在交换装置中的接收时间来计算时间校正信息，并且交换装置将所计算的时间校正信息发送到第二车载通信装置。第二车载通信装置接收从交换装置发送的时间校正信息，并基于所接收到的时间校正信息来校正第二车载通信装置的时间。
(8)本公开的时间校正方法用于在交换装置中执行，交换装置被配置为在安装在车辆中并属于不同的VLAN的功能单元之间中继数据。时间校正方法包括以下步骤：基于以下各项来计算时间校正信息：数据从用作功能单元的第一功能单元到交换装置的发送时间、从第一功能单元发送的数据在交换装置中的接收时间、数据从用作功能单元的第二功能单元到交换装置的发送时间和从第二功能单元发送的数据在交换装置中的接收时间；以及将所计算的时间校正信息通知第二功能单元。
(9)本公开的时间校正方法用于在安装在车辆中的车载通信装置中执行。该时间校正方法包括以下步骤：从交换装置获取时间校正信息，该交换装置被配置为执行在属于不同的VLAN的车载通信装置之间中继数据的第一中继过程，所述时间校正信息基于以下各项计算：数据从用作车载通信装置的第一车载通信装置到交换装置的发送时间、从第一车载通信装置发送的数据在交换装置中的接收时间、数据从用作车载通信装置的第二车载通信装置到交换装置的发送时间和从第二车载通信装置发送的数据在交换装置中的接收时间；以及基于所获取的时间校正信息来校正车载通信装置的时间。
(10)本公开的时间校正方法用于在车载通信系统中执行。该车载通信系统包括：交换装置，其被配置为执行在安装在车辆中并属于不同的VLAN的车载通信装置之间中继数据的第一中继过程；以及车载通信装置。时间校正方法包括以下步骤：通过交换装置执行的基于以下各项计算时间校正信息：数据从用作车载通信装置的第一车载通信装置到交换装置的发送时间、从第一车载通信装置发送的数据在交换装置中的接收时间、数据从用作车载通信装置的第二车载通信装置到交换装置的发送时间和从第二车载通信装置发送的数据在交换装置中的接收时间；通过交换装置执行的将所计算的时间校正信息发送到第二车载通信装置；以及通过第二车载通信装置执行的接收从交换装置发送的时间校正信息，和通过第二车载通信装置执行的基于所接收到的时间校正信息来校正第二车载通信装置的时间。
(11)本公开的时间校正程序用于在交换装置中使用。该时间校正程序使计算机用作：中继单元，其被配置为执行在安装在车辆中并属于不同的VLAN(虚拟局域网)的功能单元之间中继数据的第一中继过程；计算单元，其被配置为基于以下各项来计算时间校正信息：数据从用作功能单元的第一功能单元到交换装置的发送时间、从第一功能单元发送的数据在交换装置中的接收时间、数据从用作功能单元的第二功能单元到交换装置的发送时间和从第二功能单元发送的数据在交换装置中的接收时间；以及通知单元，其被配置为将由计算单元计算的时间校正信息通知第二功能单元。
(12)本公开的时间校正程序用于在车载通信装置中使用。该时间校正程序使计算机用作：获取单元，其被配置为从交换装置获取时间校正信息，该交换装置被配置为执行在属于不同的VLAN的车载通信装置之间中继数据的第一中继过程，所述时间校正信息基于以下各项计算：数据从用作车载通信装置的第一车载通信装置到交换装置的发送时间、从第一车载通信装置发送的数据在交换装置中的接收时间、数据从用作车载通信装置的第二车载通信装置到交换装置的发送时间和从第二车载通信装置发送的数据在交换装置中的接收时间；以及校正单元，其被配置为基于由获取单元获取的时间校正信息来校正校正单元所属的车载通信装置的时间。
本公开的一种模式不仅被实现为包括这种特性处理单元的交换装置，而且被实现为实现一部分或整个交换装置的半导体集成电路。
本公开的一种模式不仅可以被实现为包括这种特性处理单元的车载通信装置，而且可以被实现为实现一部分或整个车载通信装置的半导体集成电路。
本公开的一种模式不仅可以被实现为包括这种特性处理单元的车载通信系统，而且可以被实现为用于使计算机执行这种特性过程的程序和实现一部分或整个车载通信系统的半导体集成电路。
附图说明
图1示出了根据本公开的实施例的车载通信系统的配置。
图2示出了根据本公开的实施例的交换装置的配置。
图3示出了根据本公开的实施例的在交换装置中使用的地址表的示例。
图4示出了根据本公开的实施例的在交换装置中使用的ARP表Ta2A的示例。
图5示出了根据本公开的实施例的在交换装置中使用的ARP表Ta2B的示例。
图6示出了根据本公开的实施例的由交换装置中的计算单元计算的传播延迟时间的计算方法。
图7示出了根据本公开的实施例的车载通信系统中的主动侧上的功能单元的配置。
图8示出了根据本公开的实施例的车载通信系统中的从动侧上的功能单元的配置。
图9是描述根据本公开的实施例的车载通信系统中的属于不同的VLAN的功能单元之间的时间校正的操作过程的流程图。
图10是描述根据本公开的实施例的车载通信系统中的属于相同的VLAN的功能单元之间的时间校正的操作过程的流程图。
具体实施方式
至今，已经开发了用于改善车载网络的安全性的车载网络系统。
【本公开要解决的问题】
例如，当在车载网络中采用以太网(注册商标)连接时，通常在每个装置中创建关于IP(互联网协议)地址、MAC(媒体访问控制)地址等的网络配置信息，并且每个装置通过使用网络配置信息执行与另一装置的通信。
同时，作为执行经由以太网线缆连接的装置之间的时间同步的技术，gPTP(广义精确时间协议(generalized Precision Time Protocol))是已知的。
然而，gPTP是这样的协议：从安全的视角考虑，其用于通过使用属于相同的VLAN(虚拟局域网(Virtual Local Area Network))的装置中的每个装置的MAC地址来执行多个装置之间的时间同步，并且不能执行属于不同的VLAN的装置之间的时间同步。
已经做出本公开以便于解决上述问题。本公开的目的是提供一种可以实现属于不同的VLAN的车载通信装置之间的时间同步的交换装置、车载通信装置、车载通信系统、时间校正方法和时间校正程序。
【本公开的效果】
根据本公开，可以实现属于不同的VLAN的车载通信装置之间的时间同步。
【本公开的实施例的描述】
首先，列出并描述本公开的实施例的内容。
(1)根据本公开的实施例的交换装置包括：中继单元，其被配置为执行在安装在车辆中并属于不同的VLAN(虚拟局域网)的功能单元之间中继数据的第一中继过程；计算单元，其被配置为基于以下各项来计算时间校正信息：数据从用作功能单元的第一功能单元到交换装置的发送时间、从第一功能单元发送的数据在交换装置中的接收时间、数据从用作功能单元的第二功能单元到交换装置的发送时间和从第二功能单元发送的数据在交换装置中的接收时间；以及通知单元，其被配置为将由计算单元计算的时间校正信息通知第二功能单元。
利用该配置，例如，交换装置可以计算第一功能单元的时间与交换装置的时间之间的差以及第二功能单元的时间与交换装置的时间之间的差，并且可以计算第一功能单元的时间与第二功能单元的时间之间的差作为时间校正信息。因此，第二功能单元可以通过使用所通知的时间校正信息来建立与第一功能单元的时间同步。因此，可以实现属于不同的VLAN的功能单元之间的时间同步。
(2)优选地，所述计算单元还基于数据在所述第一功能单元与所述交换装置之间的传播延迟时间和数据在所述第二功能单元与所述交换装置之间的传播延迟时间来计算所述时间校正信息。
利用该配置，例如，可以更加准确地计算第一功能单元的时间与交换装置的时间之间的差以及第二功能单元的时间与交换装置的时间之间的差。因此，可以更准确地计算时间校正信息。
(3)优选地，所述功能单元通过使用数据在所述功能单元与安装在所述车辆中并属于与所述功能单元的VLAN相同的VLAN的另一功能单元之间的传播延迟时间来执行与该另一功能单元的时间同步，并且所述通知单元使所述时间校正信息包括在对从所述第二功能单元发送的用于计算所述传播延迟时间的消息的响应消息中，并将所述响应消息发送到所述第二功能单元。
利用该配置，第二功能单元可以基于从交换装置接收的响应消息来获取传播延迟时间和时间校正信息。因此，第二功能单元可以通过使用已经获取的传播延迟时间和时间校正信息来建立与属于与第二功能单元的VLAN相同的VLAN的另一功能单元的时间同步。
(4)优选地，所述功能单元通过使消息包括数据在所述功能单元与安装在所述车辆中并属于与所述功能单元的VLAN相同的VLAN的另一功能单元之间的传播延迟时间并发送所述消息来执行与该另一功能单元的时间同步，并且所述计算单元通过使用所述消息的发送时间和接收时间来计算所述时间校正信息。
由于通过使用在属于相同的VLAN的功能单元之间发送的消息来计算时间校正信息，因此例如，可以周期性地或非周期性地更新时间校正信息。因此，可以执行使用更准确的时间校正信息的时间同步。
(5)优选地，所述中继单元执行在安装在所述车辆中并属于相同的VLAN的功能单元之间中继数据的第二中继过程。计算单元基于以下各项来创建第二时间校正信息：数据在用作属于相同的VLAN的功能单元的第三功能单元和第四功能单元与所述交换装置之间的传播延迟时间、以及数据在所述交换装置中的保留时间。所述通知单元将由所述计算单元创建的所述第二时间校正信息通知所述第四功能单元。
利用该配置，第四功能单元可以通过使用第三功能单元的时间与交换装置的时间之间的差、第四功能单元的时间与交换装置的时间之间的差以及交换装置中的数据的保留时间来建立与第三功能单元的时间同步。
(6)根据本公开的实施例的车载通信装置安装在车辆中。车载通信装置包括：获取单元，其被配置为从交换装置获取时间校正信息，所述交换装置被配置为执行在属于不同的VLAN的车载通信装置之间中继数据的第一中继过程，所述时间校正信息基于以下各项计算：数据从用作车载通信装置的第一车载通信装置到交换装置的发送时间、从第一车载通信装置发送的数据在交换装置中的接收时间、数据从用作车载通信装置的第二车载通信装置到交换装置的发送时间和从第二车载通信装置发送的数据在交换装置中的接收时间；以及校正单元，其被配置为基于由获取单元获取的时间校正信息来校正校正单元所属的车载通信装置的时间。
利用该配置，例如，车载通信装置可以通过使用车载通信装置的时间与属于与该车载通信装置的VLAN不同的VLAN的另一车载通信装置的时间之间的差来建立与该另一车载通信装置的时间同步。因此，可以实现属于不同的VLAN的车载通信装置之间的时间同步。
(7)根据本公开的实施例的车载通信系统包括：交换装置，被配置为执行在安装在车辆中并属于不同的VLAN的车载通信装置之间中继数据的第一中继过程；以及车载通信装置。交换装置基于基于以下各项来计算时间校正信息：数据从用作车载通信装置的第一车载通信装置到交换装置的发送时间、从第一车载通信装置发送的数据在交换装置中的接收时间、数据从用作车载通信装置的第二车载通信装置到交换装置的发送时间和从第二车载通信装置发送的数据在交换装置中的接收时间，并且交换装置将所计算的时间校正信息发送到第二车载通信装置。第二车载通信装置接收从交换装置发送的时间校正信息，并基于所接收到的时间校正信息来校正第二车载通信装置的时间。
利用该配置，例如，交换装置可以计算第一车载通信装置的时间与交换装置的时间之间的差以及第二车载通信装置的时间与交换装置的时间之间的差，并且可以计算第一车载通信装置的时间与第二车载通信装置的时间之间的差作为时间校正信息。因此，第二车载通信装置可以通过使用所通知的时间校正信息来建立与第一车载通信装置的时间同步。因此，可以实现属于不同的VLAN的车载通信装置之间的时间同步。
(8)根据本公开的实施例的时间校正方法在交换装置中执行，所述交换装置被配置为在安装在车辆中并属于不同的VLAN的功能单元之间中继数据。时间校正方法包括以下步骤：基于以下各项来计算时间校正信息：数据从用作功能单元的第一功能单元到交换装置的发送时间、从第一功能单元发送的数据在交换装置中的接收时间、数据从用作功能单元的第二功能单元到交换装置的发送时间和从第二功能单元发送的数据在交换装置中的接收时间；以及将所计算的时间校正信息通知第二功能单元。
利用该方法，例如，交换装置可以计算第一功能单元的时间与交换装置的时间之间的差以及第二功能单元的时间与交换装置的时间之间的差，并且可以计算第一功能单元的时间与第二功能单元的时间之间的差作为时间校正信息。因此，第二功能单元可以通过使用所通知的时间校正信息来建立与第一功能单元的时间同步。因此，可以实现属于不同的VLAN的功能单元之间的时间同步。
(9)根据本公开的实施例的时间校正方法用于在安装在车辆中的车载通信装置中执行。时间校正方法包括以下步骤：从交换装置获取时间校正信息，所述交换装置被配置为执行在属于不同的VLAN的车载通信装置之间中继数据的第一中继过程，所述时间校正信息基于以下各项计算：数据从用作车载通信装置的第一车载通信装置到交换装置的发送时间、从第一车载通信装置发送的数据在交换装置中的接收时间、数据从用作车载通信装置的第二车载通信装置到交换装置的发送时间和从第二车载通信装置发送的数据在交换装置中的接收时间；以及基于所获取的时间校正信息来校正车载通信装置的时间。
利用该方法，所述车载通信装置可以通过使用车载通信装置的时间与属于与该车载通信装置的VLAN不同的VLAN的另一车载通信装置的时间之间的差来建立与该另一车载通信装置的时间同步。因此，可以实现属于不同的VLAN的车载通信装置之间的时间同步。
(10)根据本公开的实施例的时间校正方法用于在车载通信系统中执行。车载通信系统包括交换装置和车载通信装置，所述交换装置被配置为执行在安装在车辆中并属于不同的VLAN的车载通信装置之间中继数据的第一中继过程。时间校正方法包括以下步骤：通过交换装置执行的基于以下各项来计算时间校正信息：数据从用作车载通信装置的第一车载通信装置到交换装置的发送时间、从第一车载通信装置发送的数据在交换装置中的接收时间、数据从用作车载通信装置的第二车载通信装置到交换装置的发送时间和从第二车载通信装置发送的数据在交换装置中的接收时间；通过交换装置执行的将所计算的时间校正信息发送到第二车载通信装置；以及通过第二车载通信装置执行的接收从交换装置发送的时间校正信息，和通过第二车载通信装置执行的基于所接收到的时间校正信息来校正第二车载通信装置的时间。
利用该方法，例如，交换装置可以计算第一车载通信装置的时间与交换装置的时间之间的差以及第二车载通信装置的时间与交换装置的时间之间的差，并且可以计算第一车载通信装置的时间与第二车载通信装置的时间之间的差作为时间校正信息。因此，第二车载通信装置可以通过使用所通知的时间校正信息来建立与第一车载通信装置的时间同步。因此，可以实现属于不同的VLAN的车载通信装置之间的时间同步。
(11)根据本公开的实施例的时间校正程序用于在交换装置中使用。时间校正程序使计算机用作：中继单元，其被配置为执行在安装在车辆中并属于不同的VLAN的功能单元之间中继数据的第一中继过程；计算单元，其被配置为基于以下各项来计算时间校正信息：数据从用作功能单元的第一功能单元到交换装置的发送时间、从第一功能单元发送的数据在交换装置中的接收时间、数据从用作功能单元的第二功能单元到交换装置的发送时间和从第二功能单元发送的数据在交换装置中的接收时间；以及通知单元，其被配置为将由计算单元计算的时间校正信息通知第二功能单元。
利用该配置，例如，交换装置可以计算第一功能单元的时间与交换装置的时间之间的差以及第二功能单元的时间与交换装置的时间之间的差，并且可以计算第一功能单元的时间与第二功能单元的时间之间的差作为时间校正信息。因此，第二功能单元可以通过使用所通知的时间校正信息来建立与第一功能单元的时间同步。因此，可以实现属于不同的VLAN的功能单元之间的时间同步。
(12)根据本公开的实施例的时间校正程序用于在车载通信装置中使用。时间校正程序使计算机用作：获取单元，其被配置为从交换装置获取时间校正信息，所述交换装置被配置为执行在属于不同的VLAN的车载通信装置之间中继数据的第一中继过程，所述时间校正信息基于以下各项计算：数据从用作车载通信装置的第一车载通信装置到交换装置的发送时间、从第一车载通信装置发送的数据在交换装置中的接收时间、数据从用作车载通信装置的第二车载通信装置到交换装置的发送时间和从第二车载通信装置发送的数据在交换装置中的接收时间；以及校正单元，其被配置为基于由获取单元获取的时间校正信息来校正校正单元所属的车载通信装置的时间。
利用该配置，车载通信装置可以通过使用车载通信装置的时间与属于与该车载通信装置的VLAN不同的VLAN的另一车载通信装置的时间之间的差来建立与该另一车载通信装置的时间同步。因此，可以实现属于不同的VLAN的车载通信装置之间的时间同步。
在下文中，将参照附图描述本公开的实施例。在附图中，相同或对应的部分由相同的附图标号来表示，并且不重复其描述。以下描述的实施例的至少一些部分可以根据需要组合在一起。
<配置和基本操作>
【车载通信系统]】
图1示出了根据本公开的实施例的车载通信系统的配置。
参照图1，车载通信系统301安装在车辆1中，并且包括交换装置101和多个功能单元(车载通信装置)111。图1示出了其中设置了四个功能单元111A、111B、111C、111D的示例情况。例如，功能单元111是ECU(电子控制单元)。
交换装置101例如通过以太网(注册商标)线缆10连接到多个功能单元111，并且可以执行与连接到交换装置101的多个功能单元111的通信。例如，交换装置101与功能单元111之间的连接关系是固定的。
具体地，交换装置101执行中继过程：将数据从功能单元111中继到另一功能单元111。例如，通过使用在其中存储IP分组的以太网帧在交换装置101与功能单元111之间传送信息。
功能单元111是车外通信ECU、传感器、相机、导航装置、自动驾驶处理ECU、发动机控制装置、AT(自动变速器)控制装置、HEV(混合电动车)控制装置、制动控制装置、底盘控制装置、转向控制装置、仪表指示控制装置等。
在该示例中，功能单元111A和功能单元111B属于第一VLAN(虚拟局域网)。功能单元111C和功能单元111D属于第二VLAN。
第一VLAN的ID(在下文中，也被称为“VID”)为“1”，第二VLAN的VID为“2”。
例如，交换装置101和功能单元111各自具有唯一的MAC(媒访问控制)地址。例如，交换装置101和功能单元111固定地设置有单独的IP(互联网协议)地址。
【交换装置】
图2示出了根据本公开的实施例的交换装置的配置。
参照图2，交换装置101包括中继单元51、计算单元52、存储单元53、多个通信端口54和通知单元55。中继单元51包括交换单元61和控制单元62。
(中继过程)
例如，每个通信端口54是以太网线缆10可以连接的终端。通信端口54可以是集成电路的终端。多个通信端口54中的每一个经由以太网线缆10连接到多个功能单元111中的任意一个。在该示例中，通信端口54A连接到功能单元111A，通信端口54B连接到功能单元111B，通信端口54C连接到功能单元111C，通信端口54D连接到功能单元111D。
交换单元61根据具有多个层的通信协议操作。更具体地，交换单元61可以用作L2(层2)交换器，并且执行中继过程(第二中继过程)：在属于相同的VLAN的功能单元111之间中继发送的以太网帧。
即，交换单元61通过使用地址表Ta1来在属于相同的VLAN的功能单元111之间中继数据。地址表Ta1指示每个通信端口54的端口号与连接目的地装置的MAC地址之间的对应关系。
交换单元61还可以用作L3(层3)中继装置，并且执行中继过程(第一中继过程)：在属于不同的VLAN的功能单元111之间中继以太网帧。
更具体地，交换单元61通过使用地址表Ta1和用于各个VLAN的ARP(地址解析协议)表Ta2A、Ta2B来在属于不同的VLAN的功能单元111之间中继数据。
ARP表Ta2A指示属于第一VLAN的每个功能单元111的MAC地址与IP(互联网协议)地址之间的对应关系。ARP表Ta2B指示属于第二VLAN的每个功能单元111的MAC地址与IP地址之间的对应关系。地址表Ta1、ARP表Ta2A和ARP表Ta2B存储在存储单元53中。
图3示出了根据本公开的实施例的在交换装置中使用的地址表的示例。
参照图3，在地址表Ta1中，通信端口54A的端口号“1”和MAC地址“MAC-A”彼此相关联，通信端口54B的端口号“2”和MAC地址“MAC-B”彼此相关联，通信端口54C的端口号“3”和MAC地址“MAC-C”彼此相关联，通信端口54D的端口号“4”和MAC地址“MAC-D”彼此相关联。
图4示出了根据本公开的实施例的在交换装置中使用的ARP表Ta2A的示例。
参照图4，在ARP表Ta2A中，相对于属于第一VLAN的每个功能单元111，功能单元111A的MAC地址“MAC-A”和IP地址“IP-A”彼此相关联。功能单元111B的MAC地址“MAC-B”和IP地址“IP-B”彼此相关联。
图5示出了根据本公开的实施例的在交换装置中使用的ARP表Ta2B的示例。
参照图5，在ARP表Ta2B中，相对于属于第二VLAN的每个功能单元111，功能单元111C的MAC地址“MAC-C”和IP地址“IP-C”彼此相关联。功能单元111D的MAC地址“MAC-D”和IP地址“IP-D”彼此相关联。
再次照图1和图2，例如，当功能单元111A将以太网帧发送到功能单元111B时，IP-A和IP-B分别作为发送源IP地址和发送目的地IP地址被包括在存储在以太网帧中的IP分组中。
由于功能单元111A和功能单元111B都属于第一VLAN，因此功能单元111A将1、MAC-B和MAC-A写入以太网帧中分别作为VID、发送目的地MAC地址和发送源MAC地址。然后，功能单元111A将其中存储有IP分组的以太网帧发送到交换装置101。
在经由通信端口54A接收到从功能单元111A发送的以太网帧时，交换装置101中的交换单元61在所接收到的以太网帧上执行层2的交换处理，从而经由通信端口54B将以太网帧发送到功能单元111B。
即，交换单元61参照地址表Ta1，并识别与包括在所接收到的以太网帧中的发送目的地MAC地址对应的端口号。然后，交换单元61从具有所识别的端口号的通信端口54(具体地，具有端口号“2”的通信端口54B)发送所接收到的以太网帧。
同时，当功能单元111A将以太网帧发送到功能单元111D时，IP-A和IP-D分别作为发送源IP地址和发送目的地IP地址被包括在存储在以太网帧中的IP分组中。
由于功能单元111A和功能单元111D属于彼此不同的VLAN，因此功能单元111A将1、作为默认网关的交换装置101的MAC地址以及MAC-A写入以太网帧中分别作为VID、发送目的地MAC地址和发送源MAC地址。然后，功能单元111A将其中存储IP分组的以太网帧发送到交换装置101。
在经由通信端口54A接收到从功能单元111A发送的以太网帧时，交换装置101中的交换单元61在所接收到的以太网帧上执行层3的中继过程，从而经由通信端口54D将以太网帧发送到功能单元111D。
即，交换单元61从包括在所接收到的以太网帧中的IP分组获取发送目的地IP地址，参考ARP表Ta2A、Ta2B，并将包括在所接收到的以太网帧中的VID、发送目的地MAC地址和发送源MAC地址分别被重写为2、MAC-D和交换装置101的MAC地址。
交换单元61参照地址表Ta1，并识别与包括在以太网帧中的发送目的地MAC地址对应的端口号。然后，交换单元61从具有所识别的端口号的通信端口54(具体地，具有端口号“4”的通信端口54D)发送所接收到的以太网帧。
(传播延迟时间的计算)
计算单元52计算数据在交换装置101与多个功能单元111之中的从动侧上的功能单元111之间的传播延迟时间。这里，功能单元111A和功能单元111C是主动侧上的功能单元111，功能单元111B和功能单元111D是从动侧上的功能单元111。
图6示出了根据本公开的实施例的由交换装置中的计算单元计算的传播延迟时间的计算方法。
参照图6，例如，控制单元62经由通信端口54B将用于计算数据在功能单元111B与交换装置101之间的传播延迟时间Td2的请求消息(Pdelay_Req)周期性地或非周期性地发送至功能单元111B。这里，假定控制单元62已经在时间t1b发送了请求消息。
在接收到从交换装置101发送的请求消息时，功能单元111B将对请求消息的响应消息(Pdelay_Resp)发送给交换装置101。此时，功能单元111B使响应消息包括请求消息的接收时间t2b和响应消息的发送时间t3b，并发送该响应消息。
交换装置101中的控制单元62经由通信端口54B接收从功能单元111B发送的响应消息，并将接收到的响应消息输出至计算单元52。另外，控制单元62将请求消息的发送时间t1b和响应消息的接收时间t4b通知计算单元52。
计算单元52基于从控制单元62接收到的响应消息中包括的接收时间t2b和发送时间t3b以及从控制单元62通知的请求消息的发送时间t1b和响应消息的接收时间t4b来计算传播延迟时间Td2。具体地，计算单元52计算传播延迟时间Td2＝((t4b-t1b)-(t3b-t2b))/2。
计算单元52也通过相似的方法计算数据在功能单元111D与交换装置101之间的传播延迟时间Td4。
如下所述，通过功能单元111A来计算数据在主动侧上的功能单元111A与交换装置101之间的传播延迟时间Td1。如下所述，通过功能单元111C来计算数据在主动侧上的功能单元111C与交换装置101之间的传播延迟时间Td3。
交换装置101可以预先将传播延迟时间Td2、Td4保持为固定值。功能单元111A可以预先保持传播延迟时间Td1。功能单元111C可以预先保持传播延迟时间Td3。
(偏移信息的计算和通知)
再次参照图1和图2，计算单元52计算用于在属于不同的VLAN的功能单元111之间执行时间同步的时间校正信息。这里，描述了其中计算单元52计算作为时间校正信息的指示功能单元111A的时间与功能单元111C的时间之间的差的偏移信息的情况。
(a)功能单元111A与交换装置101之间的时间差
功能单元111A经由交换装置101将同步消息周期性地或非周期性地发送到功能单元111B。此时，功能单元111A使同步消息的发送时间ts1和传播延迟时间Td1包括在同步消息的有效载荷部分中的校正字段中，并发送该同步消息。
交换装置101中的中继单元51经由通信端口54A接收从功能单元111A发送的同步消息。中继单元51中的交换单元61经由通信端口54B将所接收到的同步消息发送到功能单元111B。
中继单元51中的控制单元62从功能单元111A获取包括在同步消息中的发送时间ts1和传播延迟时间Td1。然后，控制单元62将所获取的发送时间ts1和传播延迟时间Td1、同步消息的交换单元61中的接收时间(入口时间)ti1以及来自同步消息的交换单元61的发送时间(出口时间)te1通知计算单元52。
基于从控制单元62通知的同步消息的发送时间ts1、传播延迟时间Td1和接收时间ti1，计算单元52计算时间差Tx1＝ts1-Td1-ti1，其为功能单元111A的时间与交换装置101的时间之间的差。
(b)功能单元111C与交换装置101之间的时间差
功能单元111C经由交换装置101将同步消息周期性地或非周期性地发送到功能单元111D。此时，功能单元111C使同步消息的发送时间ts3和传播延迟时间Td3包括在同步消息的有效载荷部分中的校正字段中，并发送该同步消息。
交换装置101中的中继单元51经由通信端口54C接收从功能单元111C发送的同步消息。中继单元51中的交换单元61经由通信端口54D将所接收到的同步消息发送到功能单元111D。
中继单元51中的控制单元62从功能单元111C获取包括在同步消息中的发送时间ts3和传播延迟时间Td3，并将同步消息的发送时间ts3、传播延迟时间Td3和接收时间ti3通知计算单元52。
基于从控制单元62通知的同步消息的发送时间ts3、传播延迟时间Td3和接收时间ti3，计算单元52计算时间差Tx3＝ts3-Td3-ti3，其是功能单元111C的时间与交换装置101的时间之间的差。
(c)功能单元111A与功能单元111C之间的时间差
基于所计算的时间差Tx1和时间差Tx3，计算单元52计算时间差Tx13＝Tx1-Tx3，其为功能单元111A的时间与功能单元111C的时间之间的差。然后，计算单元52将指示所计算的时间差Txm的偏移信息输出到通知单元55。
另外，例如，当控制单元62已经经由通信端口54C接收到从功能单元111C发送的请求消息时，控制单元62将所接收到的请求消息输出到通知单元55。
在接收到从控制单元62输出的请求消息时，通知单元55使从计算单元52接收到的偏移信息包括在对请求消息的响应消息中，并将响应消息输出到控制单元62。
在接收到从通知单元55输出的响应消息时，控制单元62使响应消息包括请求消息的接收时间和响应消息的发送时间，并且经由通信端口54C将响应消息发送到功能单元111C。因此，交换装置101可以将所计算的偏移信息通知功能单元111C。
计算单元52可以不必使用传播延迟时间Td1。例如，计算单元52可以计算通过从同步消息的发送时间ts1中减去来自交换装置101中的功能单元111A的同步消息的接收时间ti1获得的值，作为时间差Tx1。
计算单元52可以不必使用传播延迟时间Td3。例如，计算单元52可以计算通过从同步消息的发送时间ts3减去来自交换装置101中的功能单元111C的同步消息的接收时间ti3获得的值，作为时间差Tx3。
通知单元55可以使偏移信息包括在除了响应消息之外的数据中以通知功能单元111。
计算单元52可以通过使用来自功能单元111的除了同步消息之外的数据的发送时间和数据在交换单元61中的接收时间来计算偏移信息。
(保留时间信息的计算和通知)
计算单元52基于已经从控制单元62通知的同步消息在交换单元61中的接收时间ti和同步消息从交换单元61的发送时间te来计算数据在交换装置101中的保留时间TB。
例如，计算单元52基于从功能单元111A发送的同步消息在交换单元61中的接收时间ti1以及同步消息从交换单元61到功能单元111B的发送时间te1来计算数据在交换装置101中的保留时间TB＝te1-ti1。
基于所计算的保留时间TB和传播延迟时间，计算单元52创建第二时间校正信息。例如，作为要包括在从功能单元111A到功能单元111B的同步消息中的时间校正信息(第二时间校正信息)InB，计算单元52创建指示包括在同步消息中的传播延迟时间Td1、保留时间TB和传播延迟时间Td2的信息。
作为时间校正信息InB，计算单元52可以创建指示传播延迟时间Td1、保留时间TB和传播延迟时间Td2的总值的信息。
另外，例如，作为要包括在从功能单元111C到功能单元111D的同步消息中的时间校正信息(第二时间校正信息)In4，计算单元52创建指示包括在同步消息中的传播延迟时间Td3、保留时间TB和传播延迟时间Td4的信息。
作为时间校正信息InD，计算单元52可以创建指示传播延迟时间Td3、保留时间TB和传播延迟时间Td4的总值的信息。
然后，计算单元52将所创建的时间校正信息In2、In4输出到通知单元55。
通知单元55将从计算单元52接收的时间校正信息In2、In4输出到控制单元62。
例如，假设控制单元62已经经由通信端口54A从功能单元111A接收到包括作为发送目的地MAC地址的功能单元111B的MAC地址“MAC-D”的同步消息。在此情况下，控制单元62使同步消息包括从通知单元55接收的时间校正信息In2。
因此，传播延迟时间Td1、保留时间TB和传播延迟时间Td2包括在要从交换装置101发送的同步消息中。然后，控制单元62经由通信端口54B将同步消息发送到功能单元111B。
同时，例如，假设控制单元62已经经由通信端口54C从功能单元111C接收到包括作为发送目的地MAC地址的功能单元111D的MAC地址“MAC-D”的同步消息。在此情况下，控制单元62使同步消息包括从通知单元55接收到的时间校正信息In4。
因此，传播延迟时间Td3、保留时间TB和传播延迟时间Td4包括在要从交换装置101发送的同步消息中。然后，控制单元62经由通信端口54D将同步消息发送到功能单元111D。
【主动侧上的功能单元】
图7示出了根据本公开的实施例的车载通信系统中的主动侧上的功能单元的配置。图7示出了图1中所示的功能单元111C的配置。图1中所示的功能单元111A的配置与图7中所示的功能单元111C的配置相同。
参照图7，功能单元111C包括通信单元(获取单元)71、校正单元72、处理单元73和通信端口74。
例如，通信端口74是以太网线缆10可以连接的终端。通信端口74可以是集成电路等的终端。通信端口74经由以太网线缆10连接到交换装置101。
(传播延迟时间的计算)
处理单元73计算数据在功能单元111A与交换装置101之间的传播延迟时间Td3。
更具体地，处理单元73经由通信单元71和通信端口74将用于计算传播延迟时间Td3的请求消息周期性地或非周期性地发送到交换装置101。这里，假设处理单元73已经在时间t1c发送了请求消息。
在经由通信端口54C接收到从功能单元111C发送的请求消息时，交换装置101中的控制单元62经由通信端口54C将对请求消息的响应消息发送到功能单元111C。此时，控制单元62使响应消息包括请求消息的接收时间t2c和响应消息的发送时间t3c，并发送该响应消息。
功能单元111C中的处理单元73经由通信端口74和通信单元71接收从交换装置101发送的响应消息。然后，处理单元73基于请求消息的发送时间t1c、包括在所接收的响应消息中的接收时间t2c和发送时间t3c以及响应消息的接收时间t4c来计算传播延迟时间Td3。具体地，处理单元73计算传播延迟时间Td3＝((t4c-t1c)-(t3c-t2c))/2。
然后，例如，处理单元73使到功能单元111D的同步消息包括所计算的传播延迟时间Td3和同步消息的发送时间，并且经由通信单元71和通信端口74将同步消息周期性地或非周期性地发送到交换装置101。
功能单元111A中的处理单元73执行与由功能单元111C的处理单元73执行的过程相似的过程，从而计算数据在功能单元111A与交换装置101之间的传播延迟时间Td1。
然后，例如，功能单元111A中的处理单元73使到功能单元111B的同步消息包括所计算的传播延迟时间Td1和同步消息的发送时间，并且经由通信单元71和通信端口74将同步消息周期性地或非周期性地发送到交换装置101。
(偏移信息和时间校正的接收)
功能单元111C中的处理单元73经由通信端口74将请求消息发送到交换装置101。
通信单元71经由通信端口74接收已经从交换装置101发送的对请求消息的响应消息，并将所接收的响应消息发送到校正单元72。
如上所述，从交换装置101发送的响应消息包括偏移信息、请求消息的接收时间和响应消息的发送时间。
在从通信单元71接收到响应消息时，校正单元72基于偏移信息、请求消息的接收时间和包括在响应消息中的响应消息的发送时间来校正功能单元111C的时间。
这里，假设包括在响应消息中的偏移信息指示功能单元111A的时间与功能单元111C的时间之间的时间差Tx13。在此情况下，基于由偏移信息、请求消息的接收时间和响应消息的发送时间指示的时间差Tx13，校正单元72执行将功能单元111C的时间设定为功能单元111A的时间的校正。
因此，在功能单元111C与功能单元111A之间实现时间同步，并且包括在同步消息中的要从功能单元111C发送的同步消息的发送时间变成与功能单元111A的时间同步的时间。
【从动侧上的功能单元】
图8示出了根据本公开的实施例的车载通信系统中的从动侧上的功能单元的配置。图8示出了图1中所示的功能单元111D的配置。图1中所示的功能单元111B的配置与图8中所示的功能单元111D的配置相同。
参照图8，功能单元111D包括通信单元(获取单元)81、校正单元82和通信端口83。
例如，通信端口83是以太网线缆10可以连接的终端。通信端口83可以是集成电路等的终端。通信端口83经由以太网线缆10连接到交换装置101。
例如，通信单元81经由通信端口83和交换装置101接收从功能单元111C发送的同步消息，并且将所接收的同步消息输出到校正单元82。
如上所述，功能单元111C使到功能单元111D的同步消息包括时间校正之后的发送时间和传播延迟时间Td3，并将同步消息发送到交换装置101。交换装置101使同步消息包括保留时间TB和传播延迟时间Td4，并将同步消息发送到功能单元111D。
因此，被功能单元111D中的校正单元82接收的同步消息包括来自功能单元111C的发送时间、传播延迟时间Td3、保留时间TB和传播延迟时间Td4。
交换装置101中的通知单元55可以计算传播延迟时间Td3、保留时间TB和传播延迟时间Td4的总值，并且使同步消息包括所计算的总值。在此情况下，同步消息包括来自功能单元111C的发送时间和上述总值。
在从通信单元81接收到同步消息时，校正单元82基于包括在同步消息中的发送时间、传播延迟时间Td3、保留时间TB和传播延迟时间Td4来校正功能单元111D的时间。如上所述，来自功能单元111C的包括在同步消息中的发送时间是与功能单元111A的时间同步的时间。因此，当校正单元82执行时间校正时，建立功能单元111D与功能单元111C之间的时间同步，从而建立功能单元111D与功能单元111A之间的时间同步。
在将同步消息发送到功能单元111D的时间，功能单元111C可以不必使同步消息包括与功能单元111A同步的发送时间。
在此情况下，例如，功能单元111C中的处理单元73使到功能单元111D的同步消息包括除了时间校正之前的同步消息的发送时间和传播延迟时间Td3之外的偏移信息。
然后，功能单元111D中的校正单元82基于功能单元111C包括在同步消息中的发送时间、传播延迟时间Td3和偏移信息以及交换装置101包括在同步消息中的保留时间TB和传播延迟时间Td4来校正功能单元111D的时间。因此，建立功能单元111D与功能单元111C之间的时间同步，结果，建立功能单元111D与功能单元111A之间的时间同步。
【应用示例】
再次参照图1，这里，假设：功能单元111A是车外通信ECU；功能单元111B是导航装置；功能单元111C是传感器；并且功能单元111D是自动驾驶处理ECU。
交换装置101中的处理单元(未示出)管理数据从每个功能单元111的发送时间。例如，交换装置101向传感器111C指定数据的发送时间，使得传感器111C的测量结果周期性地发送到属于与传感器111C的VLAN相同的VLAN的自动驾驶处理ECU 111D。
例如，交换装置101向车外通信ECU 111A指定数据的发送时间，使得通过车外通信ECU 111A从外部车辆1获取的地图信息周期性地发送到属于与车外通信ECU 111A的VLAN相同的VLAN的导航装置111B。
例如，交换装置101向车外通信ECU 111A指定数据的发送时间，使得通过车外通信ECU 111A从外部车辆1获取的地图信息发送到属于与车外通信装置ECU 111A的VLAN不同的VLAN的自动驾驶处理ECU 111D。
此时，交换装置101设定数据从车外通信ECU 111A到自动驾驶处理ECU 111D以及数据从传感器111C到自动驾驶处理ECU 111D的发送时间，从而防止发生由于多条数据之间的冲突等引起的分组丢失。
然而，在其中尚未建立车外通信ECU 111A与传感器111C之间的时间同步的情况下，即使车外通信装置ECU 111A和传感器111C中的每一个在指定的发送时间发送数据，由于功能单元111A的时间与功能单元111C的时间之间的差，也会在来自车外通信ECU 111A的数据与来自传感器111C的数据之间发生由于冲突等引起的分组丢失。
与此相反，如上所述，在根据本公开的实施例的车载通信系统301中，能够执行彼此属于不同的VLAN的车外通信ECU 111A与传感器111C之间的时间同步。因此，可以防止来自车外通信ECU 111A的数据与来自传感器111C的数据之间的冲突等，并且可以抑制分组丢失的发生。
【操作流程】
车载通信系统301中的每个装置包括计算机。计算机中的诸如CPU的运算处理单元从存储器中读出包括如下所述的序列图中的部分或全部步骤的程序，并执行该程序。可以各自从外部安装多个装置的程序。多个装置的程序各自以被存储在存储介质中的状态被分发。
(属于不同的VLAN的功能单元之间的时间校正)
图9是描述根据本公开的实施例的车载通信系统中的属于不同的VLAN的功能单元之间的时间校正的操作过程的流程图。这里，描述了其中建立了属于第一VLAN的功能单元111A与属于第二VLAN的功能单元111D之间的时间同步的情况。
假设：通过随后所述的图10中所示的操作，已经建立了属于同一VLAN的功能单元111A与功能单元111B之间的时间同步；以及已经建立了属于同一VLAN的功能单元111C与功能单元111D之间的时间同步。
另外，假设：功能单元111A已经计算出传播延迟时间Td1；功能单元111C已经计算出传播延迟时间Td3；以及交换装置101已经计算出传播延迟时间Td2、Td4和保留时间TB。
参照图9，首先，功能单元111A将包括作为发送目的地MAC地址的功能单元111B的MAC地址“MAC-B”的同步消息发送到交换装置101。此时，功能单元111A使同步消息包括同步消息的发送时间ts1以及传播延迟时间Td1，并发送该同步消息(步骤S11)。
接下来，交换装置101获取包括在从功能单元111A接收的同步消息中的发送时间ts1和传播延迟时间Td1，并将该同步消息发送到功能单元111B(步骤S12)。
接下来，基于所获取的发送时间ts1和传播延迟时间Td1以及同步消息在交换装置101中的接收时间ti1，交换装置101计算功能单元111A的时间与交换装置101的时间之间的时间差Tx1(步骤S13)。
接下来，功能单元111C将包括作为发送目的地MAC地址的功能单元111D的MAC地址“MAC-D”的同步消息发送到交换装置101。此时，功能单元111C使同步消息包括同步消息的发送时间Ts3以及传播延迟时间Td3，并发送该同步消息(步骤S14)。
接下来，交换装置101获取包括在从功能单元111C发送的同步消息中的发送时间ts3和传播延迟时间Td3，并将该同步消息发送到功能单元111D(步骤S15)。
接下来，基于所获取的发送时间ts3和传播延迟时间Td3以及同步消息在交换装置101中的接收时间ti3，交换装置101计算功能单元111C的时间与交换装置101的时间之间的时间差Tx3(步骤S16)。
接下来，基于所计算的时间差Tx1和时间差Tx3，交换装置101计算偏移信息。即，交换装置101计算出指示功能单元111A的时间与功能单元111C的时间之间的时间差Tx13的偏移信息(步骤S17)。
接下来，功能单元111C将请求消息发送到交换装置101(步骤S18)。
接下来，交换装置101将对从功能单元111C接收的请求消息的响应消息发送到功能单元111C。此时，交换装置101使响应消息包括交换装置101中的请求消息的接收时间、响应消息的发送时间以及计算的偏移信息，并发送响应消息(步骤S19)。
接下来，基于由从交换装置101接收的响应消息指示的请求消息的接收时间、响应消息的发送时间以及偏移信息，功能单元111C执行使功能单元111C的时间与功能单元111A的时间同步的时间校正(步骤S20)。
接下来，功能单元111C将包括作为发送目的地MAC地址的功能单元111D的MAC地址“MAC-D”的同步消息发送到交换装置101。此时，功能单元111C使同步消息包括同步消息在时间校正之后的发送时间以及传播延迟时间Td3，并发送该同步消息(步骤S21)。
接下来，交换装置101基于包括在从功能单元111C接收的同步消息中的传播延迟时间Td3以及已经计算出的保留时间TB和传播延迟时间Td4来创建时间校正信息In4(步骤S22)。
接下来，交换装置101使从功能单元111C接收的同步消息包括所创建的时间校正信息In4，并将该同步消息发送到功能单元111D(步骤S23)。
接下来，功能单元111D基于来自功能单元111C的发送时间和包括在从交换装置101接收的同步消息中的时间校正信息In4(即，在时间校正之后的来自功能单元111C的发送时间、传播延迟时间Td3、保留时间TB和传播延迟时间Td4)来执行使功能单元111D的时间与功能单元111A的时间同步的时间校正(步骤S23)。
步骤S11至S13的操作可以在步骤S14至S16的操作之后执行，或者可以与步骤S14至S16的操作并行地执行。
(属于相同的VLAN的功能单元之间的时间校正)
图10是根据本公开的实施例的描述车载通信系统中的属于相同的VLAN的功能单元之间的时间校正的操作过程的流程图。这里，描述了其中执行属于第一VLAN的功能单元111A与属于同一第一VLAN的功能单元111B之间的时间同步的情况。
假设交换装置101已经计算了保留时间TB和传播延迟时间Td2。
参照图10，首先，功能单元111A将请求消息发送到交换装置101(步骤S31)。
接下来，交换装置101将对从功能单元111A接收的请求消息的响应消息发送到功能单元111A。此时，交换装置101使响应消息包括请求消息的接收时间t2a和响应消息的发送时间t3a，并发送该响应消息(步骤S32)。
接下来，功能单元111A基于包括在从交换装置101接收的响应消息中的接收时间t2a和发送时间t3a、响应消息的接收时间t4a以及在步骤S31中发送到交换装置101的请求消息的发送时间t1a来计算数据在功能单元111A与交换装置101之间的传播延迟时间Td1(步骤S33)。
接下来，功能单元111A将包括作为发送目的地MAC地址的功能单元111B的MAC地址“MAC-B”的同步消息发送到交换装置101。此时，功能单元111A使同步消息包括同步消息的发送时间和所计算的传播延迟时间Td1，并且发送该同步消息(步骤S34)。
接下来，交换装置101基于包括在从功能单元111A接收的同步消息中的传播延迟时间Td1以及已经计算出的保留时间TB和传播延迟时间Td2来创建时间校正信息In2(步骤S35)。
接下来，交换装置101使从功能单元111A接收的同步消息包括所创建的时间校正信息In2，并且将该同步消息发送到功能单元111B(步骤S36)。
接下来，功能单元111B基于来自功能单元111A的发送时间和包括在从交换装置101接收的同步消息中的时间校正信息In2(即，来自功能单元111A的发送时间、传播延迟时间Td1、保留时间TB和传播延迟时间Td2)来执行使功能单元111B的时间与功能单元111A的时间同步的时间校正(步骤S37)。
同时，作为用于执行经由以太网线缆连接的装置之间的时间同步的技术，gPTP(广义精确时间协议)是已知的。
然而，gPTP是这样的协议：从安全的视角考虑，其用于通过使用属于相同的VLAN的装置中的每个装置的MAC地址来执行多个装置之间的时间同步，并且不能执行属于不同的VLAN的装置之间的时间同步。
与此相反，在根据本公开的实施例的交换装置101中，中继单元51执行在安装在车辆1中并属于不同的VLAN的功能单元111之间中继数据的第一中继过程。计算单元52基于数据从功能单元111A到交换装置101的发送时间ts1、从功能单元111A发送的数据在交换装置101中的接收时间ti1、数据从功能单元111C到交换装置101的发送时间ts3以及从功能单元111C发送的数据在交换装置101中的接收时间ti3来计算偏移信息。然后，通知单元55将由计算单元52计算的偏移信息通知功能单元111C。
利用该配置，例如，交换装置101可以计算功能单元111A的时间与交换装置101的时间之间的差Tx1以及功能单元111C的时间与交换装置101的时间之间的差Tx3，并且可以计算指示功能单元111A的时间与功能单元111C的时间之间的差Tx13的偏移信息作为时间校正信息。因此，功能单元111C可以通过使用所通知的偏移信息来建立与功能单元111A的时间同步。
因此，在根据本公开的实施例的交换装置101中，可以实现属于不同的VLAN的功能单元111之间的时间同步。
在根据本公开的实施例的交换装置101中，计算单元52还基于数据在功能单元111A与交换装置101之间的传播延迟时间Td1以及数据在功能单元111C与交换装置101之间的传播延迟时间Td3来计算偏移信息。
利用该配置，例如，可以更准确地计算功能单元111A的时间与交换装置101的时间之间的差Tx1以及功能单元111C的时间与交换装置101的时间之间的差Tx3。因此，可以更准确地计算偏移信息。
根据本公开的实施例的功能单元111通过使用数据在功能单元111与另一功能单元111之间的传播延迟时间来执行与安装在车辆1中并属于与功能单元111的VLAN相同的VLAN的另一功能单元111的时间同步。交换装置101中的通知单元55使偏移信息包括在用于计算传播延迟时间Td3的对从功能单元111C发送的请求消息的响应消息中，并且将该响应消息发送到功能单元111C。
利用该配置，功能单元111C可以基于从交换装置101接收的响应消息来获取传播延迟时间Td3和偏移信息。因此，功能单元111C可以通过使用已经获取的传播延迟时间Td3和偏移信息来建立与属于与功能单元111C的VLAN的相同的VLAN的功能单元111D的时间同步。
根据本公开的实施例的功能单元111通过使同步消息包括数据在功能单元111与另一功能单元111之间的传播延迟时间并发送该同步消息来执行与安装在车辆1中并属于与功能单元111的VLAN相同的VLAN的另一功能单元111的时间同步。交换装置101中的计算单元52通过使用同步消息的发送时间ts1、ts3和接收时间ti1、ti3来计算偏移信息。
由于通过使用在属于相同的VLAN的功能单元111之间发送的同步消息来计算偏移信息，因此例如可以周期性地或非周期性地更新偏移信息。因此，可以执行使用更准确的偏移信息的时间同步。
在根据本公开的实施例的交换装置101中，中继单元51执行在安装在车辆1中并属于相同的VLAN的功能单元111之间中继数据的第二中继过程。计算单元52基于以下各项来创建第二时间校正信息：数据在属于相同的VLAN的功能单元111C和功能单元111D与交换装置101之间的传播延迟时间Td3、Td4；以及数据在交换装置101中的保留时间TB。然后，通知单元55将由计算单元52创建的第二时间校正信息通知功能单元111D。
利用该配置，功能单元111D可以通过使用功能单元111C的时间与交换装置101的时间之间的差、功能单元111D的时间与交换装置101的时间之间的差以及数据在交换装置101中的保留时间TB来建立与功能单元111C的时间同步。
在根据本公开的实施例的功能单元111中，从执行在安装在车辆1中并属于不同的VLAN的功能单元111之间中继数据的第一中继过程的交换装置101，通信单元71获取偏移信息，该偏移信息基于以下各项计算：数据从功能单元111A到交换装置101的发送时间ts1、从功能单元111A发送的数据在交换装置101中的接收时间ti1、数据从功能单元111C到交换装置101的发送时间ts3以及从功能单元111C发送的数据在交换装置101中的接收时间ti3。然后，校正单元72基于由通信单元71获取的偏移信息来校正校正单元72所属的功能单元111的时间。
利用该配置，例如，功能单元111可以通过功能单元111的时间与另一功能单元111的时间之间的差来建立与属于与功能单元111的VLAN不同的VLAN的另一功能单元111的时间同步。
因此，在根据本公开的实施例的功能单元111中，可以实现属于不同的VLAN的功能单元111之间的时间同步。
在根据本公开的实施例的车载通信系统301中，交换装置101执行在安装在车辆1中并属于不同的VLAN的功能单元111之间中继数据的第一中继过程。交换装置101基于数据从功能单元111A到交换装置101的发送时间ts1、从功能单元111A发送的数据在交换装置101中的接收时间ti1、数据从功能单元111C到交换装置101的发送时间ts3以及从功能单元111C发送的数据在交换装置101中的接收时间ti3来计算偏移信息。然后，交换装置101将所计算的偏移信息发送到功能单元111C。然后，功能单元111C接收从交换装置101发送的偏移信息，并基于所接收的偏移信息来校正功能单元111C的时间。
利用该配置，例如，交换装置101可以计算功能单元111A的时间与交换装置101的时间之间的差Tx1以及功能单元111C的时间与交换装置101的时间之间的差Tx3，并且可以计算指示功能单元111A的时间与功能单元111C的时间之间的差Tx13的偏移信息作为时间校正信息。因此，功能单元111C可以通过使用所通知的偏移信息来建立与功能单元111A的时间同步。
因此，在根据本公开的实施例的车载通信系统301中，可以实现属于不同的VLAN的功能单元111之间的时间同步。
在用于在根据本公开的实施例的交换装置101中执行的时间校正方法中，首先，计算单元52基于数据从功能单元111A到交换装置101的发送时间ts1、从功能单元111A发送的数据在交换装置101中的接收时间ti1、数据从功能单元111C到交换装置101的发送时间ts3以及从功能单元111C发送的数据在交换装置101中的接收时间ti3来计算偏移信息。接下来，通知单元55将由计算单元52计算的偏移信息通知功能单元111C。
利用该方法，例如，交换装置101可以计算功能单元111A的时间与交换装置101的时间之间的差Tx1以及功能单元111C的时间与交换装置101的时间之间的差Tx3，并且可以计算指示功能单元111A的时间与功能单元111C的时间之间的差Tx13的偏移信息作为时间校正信息。因此，功能单元111C可以通过使用所通知的偏移信息来建立与功能单元111A的时间同步。
因此，在用于在根据本公开的实施例的交换装置101中执行的时间校正方法中，可以实现属于不同的VLAN的功能单元111之间的时间同步。
在用于在根据本公开的实施例的功能单元111中执行的时间校正方法中，首先，从执行在属于不同的VLAN的功能单元111之间中继数据的第一中继过程的交换装置101，通信单元71获取偏移信息，该偏移信息基于以下各项来计算：数据从功能单元111A到交换装置101的发送时间ts1、从功能单元111A发送的数据在交换装置101中的接收时间ti1、数据从功能单元111C到交换装置101的发送时间ts3和从功能单元111C发送的数据在交换装置101中的接收时间ti3。接下来，校正单元72基于通过通信单元71获取的偏移信息来校正校正单元72所属的功能单元111的时间。
利用该配置，功能单元111可以通过使用功能单元111的时间与另一功能单元111的时间之间的差来建立与属于与功能单元111的VLAN不同的VLAN的另一功能单元111的时间同步。
因此，在用于在根据本公开的实施例的功能单元111中执行的时间校正方法中，可以实现属于不同的VLAN的功能单元111之间的时间同步。
在用于在根据本公开的实施例的车载通信系统301中执行的时间校正方法中，首先，交换装置101基于数据从功能单元111A到交换装置101的发送时间ts1、从功能单元111A发送的数据在交换装置101中的接收时间ti1、数据从功能单元111C到交换装置101的发送时间ts3和从功能单元111C发送的数据在交换装置101中的接收时间ti3来计算偏移信息。接下来，交换装置101将所计算的偏移信息发送到功能单元111C。然后，功能单元111C接收从交换装置101发送的偏移信息，并基于所接收的偏移信息来校正功能单元111C的时间。
利用该方法，例如，交换装置101可以计算功能单元111A的时间与交换装置101的时间之间的差Tx1以及功能单元111C的时间与交换装置101的时间之间的差Tx3，并且可以计算指示功能单元111A的时间与功能单元111C的时间之间的差Tx13的偏移信息作为时间校正信息。因此，功能单元111C可以通过使用所通知的偏移信息来建立与功能单元111A的时间同步。
因此，在用于在根据本公开的实施例的车载通信系统301中执行的时间校正方法中，可以实现属于不同的VLAN的功能单元111之间的时间同步。
所公开的实施例在所有方面仅仅是说明性的，并且不应被认为是限制性的。本公开的范围受权利要求的范围而不是受以上描述限定，并且旨在包括等同于权利要求的范围和在该范围内的所有修改的含义。
以上描述包括以下附加说明中的特征。
【附加说明1】
一种交换装置，包括：
中继单元，其被配置为执行在安装在车辆中并属于不同的VLAN(虚拟局域网)的功能单元之间中继数据的第一中继过程；
计算单元，其被配置为基于以下各项来计算时间校正信息：数据从用作功能单元的第一功能单元到交换装置的发送时间、从第一功能单元发送的数据在交换装置中的接收时间、数据从用作功能单元的第二功能单元到交换装置的发送时间和从第二功能单元发送的数据在交换装置中的接收时间；以及
通知单元，其被配置为将由计算单元计算的时间校正信息通知第二功能单元，其中，
在交换装置与每个功能单元之间执行使用其中存储有IP分组的以太网帧的信息的发送/接收，并且
所述交换装置计算第一功能单元的时间与交换装置的时间之间的差以及第二功能单元的时间与交换装置的时间之间的差，从而计算第一功能单元的时间与第二功能单元的时间之间的差，并且计算指示所计算的差的偏移信息作为时间校正信息。
【附加说明2】
一种要安装在车辆中的车载通信装置，所述车载通信装置包括：
获取单元，其被配置为从交换装置获取时间校正信息，所述交换装置被配置为执行在属于不同的VLAN的车载通信装置之间中继数据的第一中继过程，所述时间校正信息基于以下各项计算：数据从用作车载通信装置的第一车载通信装置到交换装置的发送时间、从第一车载通信装置发送的数据在交换装置中的接收时间、数据从用作车载通信装置的第二车载通信装置到交换装置的发送时间和从第二车载通信装置发送的数据在交换装置中的接收时间；以及
校正单元，其被配置为基于由获取单元获取的时间校正信息来校正校正单元所属的车载通信装置的时间，其中，
所述车载通信装置是车外通信ECU、传感器、相机、导航装置、自动驾驶处理ECU、发动机控制装置、AT控制装置、HEV控制装置、制动控制装置、底盘控制装置、转向控制装置、仪表指示控制装置，
所述车载通信装置通过使消息包括数据在所述车载通信装置与安装在车辆中并属于与所述车载通信装置的VLAN相同的VLAN的另一车载通信装置之间的传播延迟时间来执行与所述另一车载通信装置的时间同步，并发送该消息，并且
所述消息是从车载通信装置周期性地或非周期性地发送到所述另一车载通信装置的同步消息。
附图标号列表
1 车辆
10 以太网线缆
51 中继单元
52 计算单元
53 存储单元
54、54A、54B、54C、54D 通信端口
55 通知单元
61 交换单元
62 控制单元
71、81 通信单元(获取单元)
72、82 校正单元
73 处理单元
74、83 通信端口
101 交换装置
111、111A、111B、111C、111D 功能单元(车载通信装置)
301 车载通信系统

Claims (12)

1.一种交换装置，包括：
中继单元，其被配置为执行在安装在车辆中并属于不同的VLAN(虚拟局域网)的功能单元之间中继数据的第一中继过程；
计算单元，其被配置为基于以下各项来计算时间校正信息：数据从用作所述功能单元的第一功能单元到所述交换装置的发送时间、从所述第一功能单元发送的数据在所述交换装置中的接收时间、数据从用作所述功能单元的第二功能单元到所述交换装置的发送时间和从所述第二功能单元发送的数据在所述交换装置中的接收时间；以及
通知单元，其被配置为将由所述计算单元计算的所述时间校正信息通知所述第二功能单元。
2.根据权利要求1所述的交换装置，其中
所述计算单元还基于数据在所述第一功能单元与所述交换装置之间的传播延迟时间和数据在所述第二功能单元与所述交换装置之间的传播延迟时间来计算所述时间校正信息。
3.根据权利要求1或2所述的交换装置，其中
所述功能单元通过使用数据在所述功能单元与安装在所述车辆中并属于与所述功能单元的VLAN相同的VLAN的另一功能单元之间的传播延迟时间来执行与所述另一功能单元的时间同步，并且
所述通知单元使所述时间校正信息包括在对从所述第二功能单元发送的用于计算所述传播延迟时间的消息的响应消息中，并将所述响应消息发送到所述第二功能单元。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的交换装置，其中
所述功能单元通过使消息包括数据在所述功能单元与安装在所述车辆中并属于与所述功能单元的VLAN相同的VLAN的另一功能单元之间的传播延迟时间并发送所述消息来执行与所述另一功能单元的时间同步，并且
所述计算单元通过使用所述消息的发送时间和接收时间来计算所述时间校正信息。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的交换装置，其中
所述中继单元执行在安装在所述车辆中并属于相同的VLAN的功能单元之间中继数据的第二中继过程，
所述计算单元基于以下各项来创建第二时间校正信息：数据在用作属于相同的VLAN的功能单元的第三功能单元和第四功能单元与所述交换装置之间的传播延迟时间、以及数据在所述交换装置中的保留时间，并且
所述通知单元将由所述计算单元创建的所述第二时间校正信息通知所述第四功能单元。
6.一种安装在车辆中的车载通信装置，所述车载通信装置包括：
获取单元，其被配置为从交换装置获取时间校正信息，所述交换装置被配置为执行在属于不同的VLAN的所述车载通信装置之间中继数据的第一中继过程，所述时间校正信息基于以下各项计算：数据从用作所述车载通信装置的第一车载通信装置到所述交换装置的发送时间、从所述第一车载通信装置发送的数据在所述交换装置中的接收时间、数据从用作所述车载通信装置的第二车载通信装置到所述交换装置的发送时间和从所述第二车载通信装置发送的数据在所述交换装置中的接收时间；以及
校正单元，其被配置为基于由所述获取单元获取的所述时间校正信息来校正所述校正单元所属的所述车载通信装置的时间。
7.一种车载通信系统，包括：
交换装置，其被配置为执行在安装在车辆中并属于不同的VLAN的车载通信装置之间中继数据的第一中继过程；以及
所述车载通信装置，其中
所述交换装置基于基于以下各项来计算时间校正信息：数据从用作所述车载通信装置的第一车载通信装置到所述交换装置的发送时间、从所述第一车载通信装置发送的数据在所述交换装置中的接收时间、数据从用作所述车载通信装置的第二车载通信装置到所述交换装置的发送时间和从所述第二车载通信装置发送的数据在所述交换装置中的接收时间，并且所述交换装置将所计算的时间校正信息发送到所述第二车载通信装置，并且
所述第二车载通信装置接收从所述交换装置发送的所述时间校正信息，并且基于所接收到的时间校正信息来校正所述第二车载通信装置的时间。
8.一种用于在交换装置中执行的时间校正方法，所述交换装置被配置为在安装在车辆中并属于不同的VLAN的功能单元之间中继数据，所述时间校正方法包括以下步骤：
基于以下各项来计算时间校正信息：数据从用作所述功能单元的第一功能单元到所述交换装置的发送时间、从所述第一功能单元发送的数据在所述交换装置中的接收时间、数据从用作所述功能单元的第二功能单元到所述交换装置的发送时间和从所述第二功能单元发送的数据在所述交换装置中的接收时间；以及
将所计算的时间校正信息通知所述第二功能单元。
9.一种用于在安装在车辆中的车载通信装置中执行的时间校正方法，所述时间校正方法包括以下步骤：
从交换装置获取时间校正信息，所述交换装置被配置为执行在属于不同的VLAN的所述车载通信装置之间中继数据的第一中继过程，所述时间校正信息基于以下各项计算：数据从用作所述车载通信装置的第一车载通信装置到所述交换装置的发送时间、从所述第一车载通信装置发送的数据在所述交换装置中的接收时间、数据从用作所述车载通信装置的第二车载通信装置到所述交换装置的发送时间和从所述第二车载通信装置发送的数据在所述交换装置中的接收时间；以及
基于所获取的时间校正信息来校正所述车载通信装置的时间。
10.一种用于在车载通信系统中执行的时间校正方法，
所述车载通信系统包括：
交换装置，其被配置为执行在安装在车辆中并属于不同的VLAN的车载通信装置之间中继数据的第一中继过程，以及
所述车载通信装置，
所述时间校正方法包括以下步骤：
通过所述交换装置执行的基于以下各项计算时间校正信息：数据从用作所述车载通信装置的第一车载通信装置到所述交换装置的发送时间、从所述第一车载通信装置发送的数据在所述交换装置中的接收时间、数据从用作所述车载通信装置的第二车载通信装置到所述交换装置的发送时间和从所述第二车载通信装置发送的数据在所述交换装置中的接收时间；
通过所述交换装置执行的将所计算的时间校正信息发送到所述第二车载通信装置；以及
通过所述第二车载通信装置执行的接收从所述交换装置发送的所述时间校正信息，和通过所述第二车载通信装置执行的基于所接收到的时间校正信息来校正所述第二车载通信装置的时间。
11.一种用于在交换装置中使用的时间校正程序，所述时间校正程序使计算机用作：
中继单元，其被配置为执行在安装在车辆中并属于不同的VLAN的功能单元之间中继数据的第一中继过程；
计算单元，其被配置为基于以下各项来计算时间校正信息：数据从用作所述功能单元的第一功能单元到所述交换装置的发送时间、从所述第一功能单元发送的数据在所述交换装置中的接收时间、数据从用作所述功能单元的第二功能单元到所述交换装置的发送时间和从所述第二功能单元发送的数据在所述交换装置中的接收时间；以及
通知单元，其被配置为将由所述计算单元计算的所述时间校正信息通知所述第二功能单元。
12.一种用于在车载通信装置中使用的时间校正程序，所述时间校正程序使计算机用作：
获取单元，其被配置为从交换装置获取时间校正信息，所述交换装置被配置为执行在属于不同的VLAN的车载通信装置之间中继数据的第一中继过程，所述时间校正信息基于以下各项计算：数据从用作所述车载通信装置的第一车载通信装置到所述交换装置的发送时间、从所述第一车载通信装置发送的数据在所述交换装置中的接收时间、数据从用作所述车载通信装置的第二车载通信装置到所述交换装置的发送时间和从所述第二车载通信装置发送的数据在所述交换装置中的接收时间；以及
校正单元，其被配置为基于由所述获取单元所获取的时间校正信息来校正所述校正单元所属的所述车载通信装置的时间。
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