CN114389913A - 一种网关控制器的异常处理方法、网关控制器及汽车 - Google Patents

一种网关控制器的异常处理方法、网关控制器及汽车 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种网关控制器的异常处理方法、网关控制器及汽车。该方法包括：确定交换芯片的状态信息；通过主控芯片，根据所述交换芯片的状态信息确定所述交换芯片的状态是否异常，在所述交换芯片状态异常的情况下，进行异常处理。通过本申请实施例的技术方案，可以及时发现网关控制器中交换芯片的状态异常，并进行异常处理，保证国产交换芯片车规级应用稳定性，避免交换芯片有状态异常只能按照网关控制器报废处理造成的性价比较低的问题。

Description

一种网关控制器的异常处理方法、网关控制器及汽车
技术领域
本发明实施例涉及汽车工程领域，尤其涉及一种网关控制器的异常处理方法、网关控制器及汽车。
背景技术
网关控制器是整车电子电气架构中的核心部件，其作为整车网络的数据交互枢纽，可将控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)、局域互联网络(LocalInterconnect Network，LIN)、以太网(Ethernet)等网络数据在不同网络中进行路由。此外，由于独立网关控制器的存在，整车电子电气架构的设计可以更加优化，整车厂可以通过它来提高整车拓扑结构的可扩展性、整车的安全性，以及整车网络数据的保密性。因此，网关控制器已经日益成为整车电子电气架构中不可或缺的重要部件。
现有网关控制器的开发方案，使用进口芯片，一旦芯片存在状态异常只能按照网关控制器报废处理，性价比较低。
发明内容
本发明提供一种网关控制器的异常处理方法、网关控制器及汽车，以实现及时发现网关控制器中交换芯片的状态异常并进行异常处理的目的。
第一方面，本发明实施例提供了一种网关控制器的异常处理方法，包括：
确定交换芯片的状态信息；
通过主控芯片，根据所述交换芯片的状态信息确定所述交换芯片的状态是否异常，在所述交换芯片状态异常的情况下，进行异常处理。
第二方面，本发明实施例还提供了一种网关控制器，包括：交换芯片与主控芯片；所述交换芯片与主控芯片连接；
所述交换芯片，用于确定自身的状态信息；
所述主控芯片，用于根据所述交换芯片的状态信息确定所述交换芯片的状态是否异常，在所述交换芯片状态异常的情况下，进行异常处理。
第三方面，本发明实施例还提供了一种汽车，该汽车具有本发明任意实施例所述的网关控制器。
本发明实施例提供的一种网关控制器的异常处理方法、网关控制器及汽车，该方法包括：确定交换芯片的状态信息；通过主控芯片，根据所述交换芯片的状态信息确定所述交换芯片的状态是否异常，在所述交换芯片状态异常的情况下，进行异常处理。通过本申请实施例的技术方案，可以及时发现网关控制器中交换芯片的状态异常，并进行异常处理，保证国产交换芯片车规级应用稳定性，避免交换芯片有状态异常只能按照网关控制器报废处理造成的性价比较低的问题。
附图说明
图1A是本发明实施例一提供的一种网关控制器的异常处理方法流程图；
图1B是本发明实施例一提供的网关控制器的系统诊断及记录示意图；
图2是本发明实施例二提供的一种网关控制器的异常处理方法流程图；
图3是本发明实施例三提供的一种网关控制器的异常处理方法流程图；
图4A是本发明实施例四提供的一种网关控制器的结构示意图；
图4B是本发明实施例四提供的电磁兼容性处理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1A为本发明实施例一提供的一种网关控制器的异常处理方法的流程图，本实施例可适用于可以采集网关控制器中交换芯片的状态信息的情况。该方法可以由本发明实施例提供的网关控制器来执行，该网关控制器可配置在汽车上。
具体的，如图1A所示，本发明实施例提供的一种网关控制器的异常处理方法，可以包括如下步骤：
S110、确定交换芯片的状态信息。
其中，交换芯片，采用的是国产自主网关交换芯片，支持15个以太网接口，包括：4个100BASE-T1接口、1个100BASE-TX口、4个1000BASE-T1接口、2个RGMII接口和4个SGMII接口，同时支持1个PCIE接口进行网络信息管理。基于国产芯片的网关控制器，应用国产自主网关交换芯片，开发车规级高速通信控制器，采用AVB/TSN(Audio Video Bridging/Time-Sensitive Networking)的协议特性标准，用于车载以太网高速高可靠性传输的解决方案，按照IEEE802.3车规标准进行开发。
状态信息，为交换芯片的工作状态信息，示例性的，如交换芯片的内核温度、供电电流、内核电压及数据传输信息等。需要说明的是，交换芯片的状态信息可以由交换芯片自身确定，也可以由其他外部采集设备确定，本实施例在此不做限定。
本实施例中，优选的，可以通过交换芯片，确定通过第一通信线路的数据传输信息；其中，第一通信线路与交换芯片连接，用于进行数据传输；还可以通过交换芯片，采集交换芯片的内核电压信息。
进一步的，数据传输信息包括如下至少一项：以太网发送帧数量、以太网接收帧数量、错误信息、丢包信息和数据延时。
如图1B所示，为本申请中网关控制器的系统诊断及记录示意图，交换芯片将内核温度和内核电压信息进行记录，并统计以太网发送帧数量和接收帧数量，统计错误信息、丢包信息和数据延时，并将这些信息汇总后交付给主控芯片，在仪表上进行显示，并由主控芯片进行异常诊断；同时上传到车载信息娱乐系统(In-Vehicle Infotainment，IVI)和/或车联网通信终端(Telematics Box，TBOX)，进行大数据分析解析。
S120、通过主控芯片，根据交换芯片的状态信息确定交换芯片的状态是否异常，在交换芯片状态异常的情况下，进行异常处理。
其中，主控芯片中存储有交换芯片的状态标准阈值，如：内核温度阈值和供电电流阈值等。
确定交换芯片的状态信息之后，将交换芯片的状态信息交付给主控芯片，主控芯片根据交换芯片的状态信息及状态标准阈值确定交换芯片的状态是否异常。进一步的，若交换芯片至少存在一项状态信息取值超过状态标准阈值，则确定与该异常状态信息关联的功能异常。
在交换芯片状态异常的情况下，主控芯片可以自主进行异常处理。示例性的，若交换芯片的内核温度高于内核温度阈值，则采用冷却装置为交换芯片进行降温处理。当然，需要说明的是，本申请的异常处理并不限于此。
进一步的，若经过预设的异常处理时间后，交换芯片的状态异常仍未解除，则主控芯片可以进行异常提醒，提醒驾驶员进行系统维护。示例性的，可以将异常反馈到仪表盘，具体的，可以确定异常所属的类别，并点亮所属类别的异常提示灯；还可以通过语音系统提醒驾驶员，如交换芯片的内核温度异常，则通过语音系统播报：“网关控制器的交换芯片内核温度异常，请及时处理”。需要说明的是，本实施例对具体的提醒方式不作限定，能够达到提醒目的的方式。
本实施例的技术方案，通过确定交换芯片的状态信息；由主控芯片根据交换芯片的状态信息确定交换芯片的状态是否异常，在交换芯片状态异常的情况下，进行异常处理。通过本申请实施例的技术方案，可以及时发现网关控制器中交换芯片的状态异常，并进行异常处理，保证国产交换芯片车规级应用稳定性，避免交换芯片有状态异常只能按照网关控制器报废处理造成的性价比较低的问题。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种网关控制器的异常处理方法的流程图，该方法在上述实施例的基础上进一步的优化，给出了如何对温度异常进行处理的具体情况介绍。
具体的，如图2所示，该方法包括：
S210、通过交换芯片采集交换芯片的内核温度。
其中，交换芯片中存在检测电路，用于对交换芯片自身进行检测采集。本实施例中，交换芯片的内核温度可以由交换芯片自身的检测电路采集，采集后交付给主控芯片。
S220、通过主控芯片，比较交换芯片的内核温度阈值和状态信息中的内核温度。
主控芯片内部也存在检测电路，可以检测自身温度。但通常情况下，主控芯片的内核温度要远远低于交换芯片的内核温度，因此，本申请中暂不考虑主控芯片的内核温度异常。
主控芯片中存储有交换芯片的内核温度阈值。在主控芯片获取交换芯片的内核温度后，可以将交换芯片的内核温度阈值与状态信息中的内核温度进行比较。
S230、在内核温度高于内核温度阈值的情况下，确定交换芯片的温度状态异常，并生成对冷却模块的冷却指令。
若状态信息中的内核温度不高于交换芯片的内核温度阈值，则交换芯片的温度状态正常；若状态信息中的内核温度高于交换芯片的内核温度阈值，则交换芯片的温度状态异常。
确定交换芯片的温度状态异常时，可以由主控芯片生成对冷却模块的冷却指令，使冷却模块为交换芯片降温，直至交换芯片的内核温度恢复到正常范围内。
S240、通过冷却模块接收冷却指令，并根据冷却指令调整冷却模块中冷却油泵的冷却油流量；其中，冷却模块用于冷却网关控制器。
其中，冷却模块的冷却油流经网关控制器的顶端，流过时可以降低交换芯片的热量。优选的，冷却指令中可以包括交换芯片的内核温度，冷却模块可以根据交换芯片的内核温度调整冷却模块中冷却油泵的冷却油流量。交换芯片的内核温度越高，冷却油流量越大；交换芯片的内核温度越低，冷却油流量越小。
本实施例的技术方案，给出了网关控制器对温度异常进行处理的具体情况介绍，将网关控制器布置在冷却油附近，冷却油液流经交换芯片上方为交换芯片散热，保证交换芯片的内核温度在可控范围内，交换芯片会提供自身的内核温度给主控芯片，主控芯片实时读取交换芯片的内核温度进行冷却油压控制，解决了交换芯片长时间内核温度过高引起交换芯片故障的问题，达到了自主处理异常的效果，避免高频替换故障芯片的不必要损失。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种网关控制器的异常处理方法的流程图，该方法在上述实施例的基础上进一步的优化，给出了如何对供电异常进行处理的具体情况介绍。
具体的，如图3所示，该方法包括：
S310、通过电源模块采集交换芯片的供电电流。
其中，电源模块分别与交换芯片和主控芯片连接，用于将车上的14V电转换为交换芯片及主控芯片需要的供电，并消除电源线上的干扰。
在电源输出给交换芯片之前，需要进行电源电流监控，采集的供电电流发给主控芯片进行分析判断，提前标定好供电电流阈值存储在主控芯片里，一旦交换芯片的供电电流超出范围，则判定为供电状态异常。
S320、通过主控芯片，比较交换芯片的供电电流和供电电流阈值。
主控芯片获取电源模块采集的交换芯片的供电电流后，可以将预先存储的供电电流阈值与交换芯片的供电电流进行比较，确定供电状态是否异常。一旦发现供电电流过高，就降低交换芯片的功能，直到关闭全部功能。
S330、在供电电流高于供电电流阈值的情况下，确定交换芯片的供电状态异常，并生成对交换芯片的降速指令。
若供电电流不高于供电电流阈值，则交换芯片的供电状态正常；若供电电流高于供电电流阈值，则交换芯片的供电状态异常。
确定交换芯片的供电状态异常时，可以生成对交换芯片的降速指令。其中，降速指令用于降低交换芯片的功能。
S340、通过交换芯片接收降速指令，并根据降速指令对交换芯片进行降速处理。
交换芯片接收到降速指令后，可以降低自身的功能，直至供电状态正常。
进一步的，可以预先根据交换芯片中各个功能的重要程度为交换芯片的各个功能设置优先级等级。在降低自身功能时，可以按照优先级顺序降低自身功能。
本实施例的技术方案，电源输出给交换芯片之前，需要进行电源电流监控，采集的供电电流发给主控芯片进行分析判断，提前标定好供电电流阈值存储在主控芯片里，一旦供电电流超出范围，即可降低交换芯片的功能，相应的，也降低电源为交换芯片的供电，保证控制器其他部分工作正常。
实施例四
图4A为本发明实施例一提供的一种网关控制器的结构框图，本实施例可适用于网关控制器进行异常处理的情况。该网关控制器可以执行本申请实施例所提供的网关控制器的异常处理方法。
如图4A所示，该网关控制器400包括：交换芯片401与主控芯片402；交换芯片401与主控芯片402连接；
交换芯片401，用于确定自身的状态信息；
主控芯片402，用于根据交换芯片的状态信息确定交换芯片的状态是否异常，在交换芯片状态异常的情况下，进行异常处理。
其中，交换芯片401，采用的是国产自主网关交换芯片，支持15个以太网接口，包括：4个100BASE-T1接口、1个100BASE-TX口、4个1000BASE-T1接口、2个RGMII接口和4个SGMII接口，同时支持1个PCIE接口进行网络信息管理。基于国产芯片的网关控制器，应用国产自主网关交换芯片，开发车规级高速通信控制器，采用AVB/TSN(Audio Video Bridging/Time-Sensitive Networking)的协议特性标准，用于车载以太网高速高可靠性传输的解决方案，按照IEEE802.3车规标准进行开发。
状态信息，为交换芯片的工作状态信息，示例性的，如交换芯片的内核温度、供电电流、内核电压及数据传输信息等。需要说明的是，交换芯片的状态信息可以由交换芯片自身确定，也可以由其他外部采集设备确定，本实施例在此不做限定。
主控芯片中存储有交换芯片的状态标准阈值，如：内核温度阈值和供电电流阈值等。
确定交换芯片的状态信息之后，将交换芯片的状态信息交付给主控芯片，主控芯片根据交换芯片的状态信息及状态标准阈值确定交换芯片的状态是否异常。进一步的，若交换芯片至少存在一项状态信息取值超过状态标准阈值，则确定与该异常状态信息关联的功能异常。
在交换芯片状态异常的情况下，主控芯片可以自主进行异常处理。示例性的，若交换芯片的内核温度高于内核温度阈值，则采用冷却装置为交换芯片进行降温处理。当然，需要说明的是，本申请的异常处理并不限于此。
进一步的，若经过预设的异常处理时间后，交换芯片的状态异常仍未解除，则主控芯片可以进行异常提醒，提醒驾驶员进行系统维护。示例性的，可以将异常反馈到仪表盘，具体的，可以确定异常所属的类别，并点亮所属类别的异常提示灯；还可以通过语音系统提醒驾驶员，如交换芯片的内核温度异常，则通过语音系统播报：“网关控制器的交换芯片内核温度异常，请及时处理”。需要说明的是，本实施例对具体的提醒方式不作限定，能够达到提醒目的的方式。
本实施例的网关控制器，通过确定交换芯片的状态信息；通过主控芯片，根据交换芯片的状态信息确定交换芯片的状态是否异常，在交换芯片状态异常的情况下，进行异常处理，可以及时发现网关控制器中交换芯片的状态异常，并进行异常处理，保证国产交换芯片车规级应用稳定性，避免交换芯片状态异常时只能按照网关控制器报废处理造成的性价比较低的问题。
优选的，交换芯片401，具体用于采集自身的内核温度；
主控芯片402，具体用于比较交换芯片的内核温度阈值和内核温度；在内核温度高于内核温度阈值的情况下，确定交换芯片的温度状态异常，并生成对冷却模块的冷却指令；其中，冷却模块用于冷却网关控制器；
冷却模块(403)，与主控芯片连接，具体用于接收冷却指令，并根据冷却指令调整冷却模块中冷却油泵的冷却油流量。
其中，交换芯片中存在检测电路，用于对交换芯片自身进行检测采集。本实施例中，交换芯片的内核温度可以由交换芯片自身的检测电路采集，采集后交付给主控芯片。
本实施例中，主控芯片内部也存在检测电路，可以检测自身温度。但通常情况下，主控芯片的内核温度要远远低于交换芯片的内核温度，因此，本申请中暂不考虑主控芯片的内核温度异常。
主控芯片中存储有交换芯片的内核温度阈值。在主控芯片获取交换芯片的内核温度后，可以将交换芯片的内核温度阈值与状态信息中的内核温度进行比较。
若状态信息中的内核温度不高于交换芯片的内核温度阈值，则交换芯片的温度状态正常；若状态信息中的内核温度高于交换芯片的内核温度阈值，则交换芯片的温度状态异常。
确定交换芯片的温度状态异常时，可以由主控芯片生成对冷却模块的冷却指令，使冷却模块为交换芯片降温，直至交换芯片的内核温度恢复到正常范围内。
其中，冷却模块的冷却油流经网关控制器的顶端，流过时可以降低交换芯片的热量。优选的，冷却指令中可以包括交换芯片的内核温度，冷却模块可以根据交换芯片的内核温度调整冷却模块中冷却油泵的冷却油流量。交换芯片的内核温度越高，冷却油流量越大；交换芯片的内核温度越低，冷却油流量越小。
优选的，网关控制器还包括电源模块；
电源模块(404)，用于分别为交换芯片和主控芯片供电，并采集交换芯片的供电电流；
主控芯片402，还用于从电源模块获取供电电流，并比较交换芯片的供电电流和供电电流阈值，在供电电流高于供电电流阈值的情况下，确定交换芯片的供电状态异常，并生成对交换芯片的降速指令；
交换芯片401，还用于接收降速指令，并根据降速指令对自身进行降速处理。
其中，电源模块分别于交换芯片和主控芯片连接，用于将车上的14V电转换为交换芯片及主控芯片需要的供电，并消除电源线上的干扰。
在电源输出给交换芯片之前，需要进行电源电流监控，采集的供电电流发给主控芯片进行分析判断，提前标定好供电电流阈值存储在主控芯片里，一旦交换芯片的供电电流超出范围，则判定为供电状态异常。
主控芯片获取电源模块采集的交换芯片的供电电流后，可以将预先存储的供电电流阈值与交换芯片的供电电流进行比较，确定供电状态是否异常。一旦发现供电电流过高，就降低交换芯片的功能，直到关闭全部功能。
若供电电流不高于供电电流阈值，则交换芯片的供电状态正常；若供电电流高于供电电流阈值，则交换芯片的供电状态异常。
确定交换芯片的供电状态异常时，可以生成对交换芯片的降速指令。其中，降速指令用于降低交换芯片的功能。
交换芯片接收到降速指令后，可以降低自身的功能，直至供电状态正常。
进一步的，可以预先根据交换芯片中各个功能的重要程度为交换芯片的各个功能设置优先级等级。在降低自身功能时，可以按照优先级顺序降低自身功能。
优选的，交换芯片具体用于确定通过第一通信线路的数据传输信息；其中，第一通信线路与交换芯片连接，用于进行数据传输；以及，采集自身的内核电压信息。
汽车上原有的信号是10K的低速信号，网关是1G-10G的高速信号，高速信号传输速率比较高，需要阻抗控制，需要严格按着布局布线原则进行设计。为了保证高速信号完整性，电路布局布线进行对称处理，测试点及元器件的引脚不能用单线分支形成天线，参考层要要紧邻避免形成回路，高速阻抗控制线上下参考层完整，不跨分割。其中，对称处理是指交换芯片网口处的电路布局布线，需要严格对称，目的是提高信号的抗干扰性能，电磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility，EMC)效果更好。
进一步的，如图4B所示，在EMC方面，还可以增加螺丝孔，通过螺丝与壳体连接，使泄放路径最短；在芯片靠近板边侧，进行露铜工艺设计；并通过壳体上下压边，实现物理连接，漏在外面的铜和外壳接触，使接触电阻最小，减小回路面积，提供泄放路径。
实施例五
每台汽车中可以有多个网关控制器。本实施例的汽车中的多个网关控制器，可以实现CAN网络、LIN网络、Ethernet网络之间的信息交换和网络管理，保证系统实时性与数据传输的安全性；支持VLAN MAC，TCP/IP、ARP、ICMP等传统以太网协议功能，支持SOME/IP，Service Discovery协议功能，支持DHCP协议功能，支持DOIP协议功能。同时具备以下诊断功能：UDS CAN诊断及程序刷写、DOIP诊断及程序刷写、使用Active Line对DOIP诊断进行激活、具备镜像配置等。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种网关控制器的异常处理方法，其特征在于，包括：
确定交换芯片的状态信息；
通过主控芯片，根据所述交换芯片的状态信息确定所述交换芯片的状态是否异常，在所述交换芯片状态异常的情况下，进行异常处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定交换芯片的状态信息，包括：通过交换芯片采集交换芯片的内核温度；
所述通过主控芯片，根据所述交换芯片的状态信息确定所述交换芯片的状态是否异常，在所述交换芯片状态异常的情况下，进行异常处理，包括：
通过主控芯片，比较所述交换芯片的内核温度阈值和所述状态信息中的内核温度；
在所述内核温度高于所述内核温度阈值的情况下，确定所述交换芯片的温度状态异常，并生成对冷却模块的冷却指令；
通过所述冷却模块接收所述冷却指令，并根据所述冷却指令调整所述冷却模块中冷却油泵的冷却油流量；其中，所述冷却模块用于冷却网关控制器。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定交换芯片的状态信息，包括：通过电源模块采集所述交换芯片的供电电流；
所述通过主控芯片，根据所述交换芯片的状态信息确定所述交换芯片的状态是否异常，在所述交换芯片状态异常的情况下，进行异常处理，包括：
通过主控芯片，比较所述交换芯片的供电电流和供电电流阈值；
在所述供电电流高于所述供电电流阈值的情况下，确定交换芯片的供电状态异常，并生成对所述交换芯片的降速指令；
通过所述交换芯片接收所述降速指令，并根据所述降速指令对所述交换芯片进行降速处理。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定交换芯片的状态信息，包括：
通过交换芯片，确定通过第一通信线路的数据传输信息；其中，所述第一通信线路与所述交换芯片连接，用于进行数据传输；
通过交换芯片，采集所述交换芯片的内核电压信息。
5.根据权利要求4所述的方法，所述数据传输信息包括如下至少一项：以太网发送帧数量、以太网接收帧数量、错误信息、丢包信息和数据延时。
6.一种网关控制器，其特征在于，包括：交换芯片与主控芯片；所述交换芯片与主控芯片连接；
所述交换芯片，用于确定自身的状态信息；
所述主控芯片，用于根据所述交换芯片的状态信息确定所述交换芯片的状态是否异常，在所述交换芯片状态异常的情况下，进行异常处理。
7.根据权利要求6所述的网关控制器，其特征在于，
所述交换芯片，具体用于采集自身的内核温度；
所述主控芯片，具体用于比较所述交换芯片的内核温度阈值和所述内核温度；在所述内核温度高于所述内核温度阈值的情况下，确定所述交换芯片的温度状态异常，并生成对冷却模块的冷却指令；其中，所述冷却模块用于冷却网关控制器；
所述冷却模块，与所述主控芯片连接，具体用于接收所述冷却指令，并根据所述冷却指令调整所述冷却模块中冷却油泵的冷却油流量。
8.根据权利要求6所述的网关控制器，其特征在于，所述网关控制器还包括电源模块；
所述电源模块，用于分别为所述交换芯片和所述主控芯片供电，并采集所述交换芯片的供电电流；
所述主控芯片，还用于从所述电源模块获取所述供电电流，并比较所述交换芯片的供电电流和供电电流阈值，在所述供电电流高于所述供电电流阈值的情况下，确定交换芯片的供电状态异常，并生成对所述交换芯片的降速指令；
所述交换芯片，还用于接收所述降速指令，并根据所述降速指令对自身进行降速处理。
9.根据权利要求6所述的网关控制器，其特征在于，所述交换芯片具体用于确定通过第一通信线路的数据传输信息；其中，所述第一通信线路与所述交换芯片连接，用于进行数据传输；以及，采集自身的内核电压信息。
10.一种汽车，其特征在于，所述汽车具有如权利要求6～9任一所述的网关控制器。
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