CN115086365B - 数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，包括：第一用户配置实体获取数据分发服务的应用程序的第一需求配置信息并发送给第二需求满足实体；第二需求满足实体至少根据第一需求配置信息，通过计算并判断底层时间敏感网络是否满足数据分发服务的应用程序所需的第一需求配置信息并将结果反馈给第一用户配置实体。其中，第二需求满足实体负责底层时间敏感网络层基础设施的配置，第一用户配置实体对数据分发服务的应用程序进行监听。通过采用第一实体配置信息和第二需求满足实体，分别监视应用程序的需求和计算底层通信设施是否满足需求，使得应用程序开发无需考虑底层通信的需求，简化处于应用层的应用程序开发流程。

Description

数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法

技术领域

本发明涉及车辆网络的通信领域，特别是涉及数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法。

背景技术

近年来随着科学技术不断进步，推着汽车技术朝着智能化方向前进，人们对智能汽车提出较多的要求，不再仅把汽车看成是简单的代步工具，而是需要汽车具备自动驾驶、车载娱乐等功能，提升汽车用户的舒适度。但是设置如此众多的功能需要在底层设备安装多个不同类型的传感器，如车载摄像头、激光雷达、毫米波雷达、GPS、温湿度传感器等传感器，如果众多的传感器传输众多的数据给车载中央车里单元进行处理，但哪种数据先发送以及先处理等式现有的以太网网络无法处理的，现在以太网采CSMA机制进行通信，可以发现冲突，但它并没有先知的冲突检测和阻止功能，致使冲突发生频繁。以太网默认的转发机制叫做“Best Effort”，即尽力而为。也就是说当数据包抵达端口后，本着先入先出的原则转发。当网络的流量稀疏，这本不是一个问题。但在智能汽车中的实际环境中，大量的数据包经常在一瞬间抵达端口。使得传统以太网无法解决现有大量数据包同时到达窗口的数据发送同步问题。传统以太网技术仅仅是解决了许多设备共享网络基础设施和数据连接的问题，但却并没有很好的实现设备之间实时、确定和可靠的数据传输。这对于实时性要求不高的场景还可以接受，但是车载使用环境许多有着强实时性要求。现有技术中基于新一代的车载以太网发展起来，其基于时间敏感网络具有大量数据包的处理机制，但是时间敏感网络机制处于底层通信，应用程序产生的数据包如果需要经过时间敏感网络机制传送，在开发过程中需要进行按照时间敏感网络进行配置，导致开发过程中繁琐，不同厂家开发的时间敏感网络数据包不兼容，软件与硬件无法解耦，导致效率低下。

发明内容

基于现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，至少包括：

第一用户配置实体获取数据分发服务的应用程序的第一需求配置信息并发送给第二需求满足实体；

第二需求满足实体至少根据第一需求配置信息，通过计算并判断底层时间敏感网络是否满足数据分发服务的应用程序所需的第一需求配置信息并将结果反馈给第一用户配置实体。

其中，第二需求满足实体负责底层时间敏感网络层基础设施的配置，第一用户配置实体对数据分发服务的应用程序进行监听。

第二需求满足实体根据第一需求配置信息，至少进行计算数据传输所需带宽、优先级和VLAN ID；

一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，进一步可选的，若底层时间敏感网络满足数据分发服务的应用程序的需求，则第一用户配置实体对通过数据分发服务层对数据分发服务的应用程序进行配置以实现确定性通信。

一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，进一步可选的，第一用户配置实体获取通信网络中的节点信息，节点信息至少包括：主机名、IP地址和/或MAC地址。

一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，进一步可选的，第一需求配置信息至少包括：数据分发服务的应用程序的数据类型、通信策略、以及用于交换的信息中的一种或多种；

所述交换的信息至少包括数据大小、周期、是否允许丢失。

一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，进一步可选的，车载网路通信基于上层的数据分发服务层和底层的时间敏感网络层实现。

一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，进一步可选的，数据分发服务层提供：

以数据为中心的发布-订阅模型，其中应用程序通过构建交换信息的主题来交换信息，数据分发服务依靠底层时间敏感网络基础设施来处理所有数据分发服务，以便正确的应用程序以指定的速率接收数据.

一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，进一步可选的，数据分发服务层提供：

配置通信策略，用于配置信息从发布者流向订阅者的通信方法。

一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，进一步可选的，数据分发服务的应用程序产生的数据分为实时数据、非实时数据、预留数据，其中，

实时数据包括：用于具有严格实时要求的消息；如刹车信号、转向信号

非实时数据包括：使用标准以太网服务质量功能的通用消息组成；

预留数据包括：分配给不同时间窗口且为每种优先级类型设置了预留带宽的消息。

一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，进一步可选的，在时间敏感网络层中，在每一个数据发送周期，划分第一时间片、第二时间片和第三时间片，其中，第三时间片处于第一时间片和第二时间之间；

第一时间片用于传输实时数据，第二时间片用于传输非实时数据和预留数据，第三时间片并不传输任何数据流。

一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，进一步可选的，数据分发服务层中，以数据为中心的发布-订阅模型包括：处于数据分发服务层中的域参与器创建和管理与数据分发服务的应用程序对应的发布者和订阅者；

发布者创建和管理数据写入进程；

订阅者创建和管理数据读取进程；

数据写入进程和数据读取进程发送和/或接收来自数据分发服务的应用程序产生的数据；

域参与器创建会话主题，以供数据写入进程和数据读取进程使用。

一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，进一步可选的，当数据分发服务的应用程序通过数据分发服务层进行通信时，数据分发服务层中通过对数据读取进程和/或数据写入进程配置对应的通信策略。

一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，进一步可选的，通信策略至少包括：可靠性通信策略、传输控制策略、资源限制策略、保持性策略中的一种或多种，其中，

可靠性通信策略：是否应该保证每个数据包的到达或根据当数据尽力传输数据包，并且是否能够接受丢失样本的风险；

传输控制策略：当需要传输可靠性数据时，最小确保传输的样本数；

资源限制策略：基于系统内存限制，数据写入进程或数据读取进程进行的队列的最大允许的样本数；

保持性策略：样本是否应该在启动时被存储并自动发送到新的数据读取进程；如果是，预设数量的样本被发送到新的数据读取进程。

一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，进一步可选的，在数据读取进程和数据写入进程的通信基于请求提供的方式，如果数据写入进程提供数据的服务级别大于等于数据读取进程的服务级别，则通信策略匹配，数据写入进程能够与数据读取进程进行通信；若数据写入进程提供数据的服务级别低于数据读取进程的服务级别，则通信策略不匹配，数据读取进程拒绝接收数据写入进程的数据。

一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，进一步可选的，在数据分发服务层中，通过对数据读取进程和数据写入进程进行通信策略的配置，实现数据分发服务之间的应用程序进行通信；

数据读取进程和数据写入进程根据需求至少配置一个通信策略。

一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，进一步可选的，在基于可靠性和传输控制策略的通信策略配置中，对于第一数据类型模式的主题，数据写入进程发送数据时，如果样本丢失，则不会重新发送，数据读取进程每次读取最新的数据；

设置第一数据类型模式，第一数据类型模式的特征包括：

通常快速发送；通常定期发送；当数据通过网络丢失时，获取下一次更新比等待丢失更新的重新传输更重要。

一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，进一步可选的，在基于可靠性和传输控制策略的通信策略配置中，对于第二数据类型模式的主题，数据传输需要适度的可靠性，所有关联的数据保存在可靠的数据读写进程的队列中；

数据分发服务层将尝试重新发送现有的数据读取进程未接收到的数据，并且维护尚未传递到数据读取进程的数据队列，数据写入进程不会覆盖其队列中的数据，直到有关主题的数据读取进程确认收到先前发送的数据或数据读取进程已离线。

第二数据类型模式的特征至少包括：快速发送、间歇性发送、要查看发生的事件和警报的每次更新。

一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，进一步可选的，在基于可靠性和传输控制策略的通信策略配置中，建立第三数据类型模式的主题，其中最后N个发送的样本被可靠地传递，数据写入进程被允许用新的样本覆盖旧的样本；

数据读取进程队列为每个实例保留最后N个样本，当新样本到达时，它是允许的覆盖每个实例的数据读取进程队列中的旧样本；

设置第三数据类型模式，第三数据类型模式的特征包括：

通常快速发送、通常定期发送、当数据通过网络丢失时，确保预设最后N个样本的数据可靠性的传递；

一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，进一步可选的，在基于在资源限制的通信策略配置中，如果数据写入进程或数据读取进程超过最大样本数量资源限制时，如果数据写入进程调用达到资源限制，并且一个或多个数据读取进程尚未收到所有数据，数据写入进程阻塞队列，直至数据读取进程接收可靠数据时使得数据写入进程处理的队列出现新的空间；

如果数据写入进程调用超时而无法发送数据，数据写入进程将返回或抛出错误；

数据读取进程通过拒绝在队列已满时到达的任何样本来处理达到资源限制，并通知应用程序以便应用程序调用以从队列中删除样本。

有益效果：

1、本发明提供的技术方案中，通过采用第一实体配置信息和第二需求满足实体，分别监视应用程序的需求和计算底层通信设施是否满足需求，使得应用程序开发无需考虑底层通信的需求。

2、本发明提供的技术方案中，通过设置不同的通讯策略，有针对性对数据分发服务的应用程序对应的数据分发服务层中的数据读取进程和数据写入进程进行配置，考虑了不同场景，满足不同类型的数据、不同传感器的通信需求。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1为本发明一实施例中基于数据分发服务的应用程序通信配置方式示意图。

图2为本发明一实施例中数据分发服务的应用程序通信协议栈示意图。

图3为本发明一实施例中时间敏感网络层中数据传输时间周期中时间片划分示意图。

图4为本发明一实施例中不同ECU中数据分发服务层中数据写入进程与数据读取进程的通信示意图。

图5为本发明一实施例中不同ECU中数据分发服务层中基于可靠性通信策略的数据写入进程与数据读取进程的通信示意图。

具体实施方式

为了对本文的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。为使图面简洁，各图中的示意性地表示出了与本发明相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，为使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

关于控制系统，功能模块、应用程序(APP)本领域技术人员熟知的是，其可以采用任何适当的形式，既可以是硬件也可以是软件，既可以是离散设置的多个功能模块，也可以是集成到一个硬件上的多个功能单元。作为最简单的形式，所述控制系统可以是控制器，例如组合逻辑控制器、微程序控制器等，只要能够实现本申请描述的操作即可。当然，控制系统也可以作为不同的模块集成到一个物理设备上，这些都不偏离本发明的基本原理和保护范围。

本发明中“连接”，即可包括直接连接、也可以包括间接连接、通信连接、电连接，特别说明除外。

本文中所使用的术语仅为了描述特定实施方案的目的并且不旨在限制本公开。如本文中所使用地，单数形式“一个”、“一种”、以及“该”旨在也包括复数形式，除非上下文明确地另作规定。还将理解的是，当在说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”是指存在有所陈述的特征、数值、步骤、操作、元件和/或组分，但是并不排除存在有或额外增加一个或多个其它的特征、数值、步骤、操作、元件、组分和/或其组成的群组。作为在本文中所使用的，术语“和/或”包括列举的相关项的一个或多个的任何和全部的组合

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

此外，本公开的控制器可被具体化为计算机可读介质上的非瞬态计算机可读介质，该计算机可读介质包含由处理器、控制器或类似物执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括，但不限于，ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读记录介质也可分布在通过网络耦合的计算机系统中，使得计算机可读介质例如通过远程信息处理服务器或控制器区域网络(CAN)以分布式方式存储和执行。

本发明提供基于一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，参见图1至图5，具体包括：第一用户配置实体对数据分发服务的应用程序进行监听，获取数据分发服务的应用程序的第一需求配置信息；

第一用户配置实体将第一需求配置信息发送给第二需求满足实体；

第二需求满足实体负责底层时间敏感网络基础设施的配置，并通过计算判断底层时间敏感网络是否满足数据分发服务的应用程序所需的第一需求配置信息；

若底层时间敏感网络满足数据分发服务的应用程序的需求，则第一用户配置实体对通过数据分发服务对数据分发服务的应用程序进行配置以实现确定性通信，如图1所示。

数据分发服务的应用程序用于数据的发送或接收；

第一用户配置实体获取通信网络中的节点信息，节点信息至少包括：主机名、IP地址和/或MAC地址。

具体地，本发明的通信方法实施基于以下网络配置的协议栈实现，参见图2所示，具体包括：

第一层为物理层；

第二层为时间敏感网络层；

第三层为网络层；

第四层为传输层；

第五层为数据分布服务层，

其中，应用层位于数据分发服务层之上，应用层至少设有数据分发服务的应用程序。

第一需求配置信息包括：数据分发服务的应用程序的数据类型、通信策略、以及用于交换的信息；

交换的信息至少包括数据大小、周期、是否允许丢失；

数据分发服务的应用程序的数据类型关联数据发送的频率、数据是周期性发送还是异步发送、错过更新是否可以等特性；

第二需求满足实体根据第一需求配置信息，至少进行计算数据传输所需带宽、优先级和VLAN ID；

当第一用户配置实体接收到第二需求满足实体的反馈信息后，若第二需求满足实体满足第一需求配置信息，则第一用户配置实体对数据分发服务的应用程序进行数据分发服务的需求配置。

具体地，数据分发服务层提供：

以数据为中心的发布-订阅模型，其中应用程序通过构建交换信息的主题来交换信息，数据分发服务依靠底层时间敏感网络基础设施来处理所有数据分发服务，以便正确的应用程序以指定的速率接收数据；

配置通信策略，用于配置信息从发布者流向订阅者的通信方法。

具体地，为了满足车用某些严苛的程序数据的实时性和可靠性，本发明将数据分发服务的应用程序产生的数据分为实时数据、非实时数据、预留数据，

实时数据包括：用于具有严格实时要求的消息；如刹车信号、转向信号非实时数据包括：使用标准以太网服务质量功能的通用消息组成；

预留数据包括：分配给不同时间窗口且为每种优先级类型设置了预留带宽的消息；如车载网络中的音频、视频数据等软实时要求。

本实施例对时间敏感网络的每一个数据发送周期进行定义，使其能够在众多数据流达到时，发送确定性的数据。

具体地，在通信过程中，以帧为单位进行传输，帧数据的传输开始后不可中断，直至以帧为传输的单帧数据传输完成。例如：若第5帧数据开始传输，则高优先级传输或实时流量的进程需要传输数据时，需要等待第5帧数据传输完成后才能进行中断。

参见图5，在时间敏感网络层中，在每一个数据发送周期，划分第一时间片、第二时间片和第三时间片，其中，第三时间处于第一时间片和第二时间之间；

第一时间片用于传输实时数据，第二时间片用于传输非实时数据和预留数据；

第三时间片并不传输任何数据流，其作用在于防止在第二时间片传输数据至第一时间片时进行切换时的数据丢失。图3显示在n个数据发送周期和n+1个数据发送周期的时间片分布示意图。

具体地，数据分发服务层中，以数据为中心的发布-订阅模型包括：处于数据分发服务层中的域参与器创建和管理与数据分发服务的应用程序对应的发布者和订阅者；

发布者创建和管理数据写入进程；

订阅者创建和管理数据读取进程；

数据写入进程和数据读取进程发送和/或接收来自数据分发服务的应用程序产生的数据；

域参与器创建会话主题，以供数据写入进程和数据读取进程使用；

具体地，数据写入进程和数据读取进程可以为多个。

具体地，本实施例中，与现有技术不同，现有技术中定义应用程序之间的接口是由位和字节构成的协议。本实施定义接口是数据本身，数据读写进程和数据写入进程读取的主体与对应的数据类型相关联。例如，摄像头产生的图像数据，对应的图像数据。激光雷达产生的点云数据，与摄像头产生的数据类型不相同，他们的主题必然不一样。

如图4所示，ECU1中有两个数据分发服务的应用程序启动了两个数据写入进程，ECU2有两个数据分发服务的应用程序启动了两个数据读取进程，ECU1与ECU2通过创建主题的方式进行连接通信；

具体地，相同数据类型的主题能够被不同的数据分发服务的应用程序共用。如图像数据，可以自动驾驶摄像头、环视摄像头、流媒体镜摄像头共用。

具体地，智能汽车存在较多的ECU，每个ECU可能传输的数据类型不相同，为了降低数据分发服务的应用程序开发负担，使程序开发不要过多在数据的通信上浪费时间，同时使得数据分发服务的应用程序与底层的通信层解耦，本发明通过在数据分发服务层设置与时间敏感网络层的通信协议相匹配的通信策略，用户开发只需要选择对应的通信策略即可完成数据通信。

具体地，当数据分发服务的应用程序通过数据分发服务层进行通信时，数据分发服务层中的通过在数据读取进程和数据写入进程配置对应的通信策略。

通信策略包括：

可靠性通信策略，定义为是否应该保证每个数据包的到达或根据当数据尽力传输数据包，并且可以接受丢失样本的风险；

传输控制策略，定义为当需要传输可靠性数据时，最小确保传输的样本数；

资源限制策略：基于系统内存限制，数据写入进程或数据读取进程进行的队列的最大允许的样本数；

保持性策略：样本是否应该在启动时被存储并自动发送到新的数据读取进程；如果是，预设数量的样本被发送到新的数据读取进程。

具体地，开发人员在进行应用程序开发时，不同应用程序配置需求可能不一样，客户端的应用程序只设置符合自身标准的数据条件，而服务器的应用程序设置只提供自身能够提供的类型，因此，客户端应用程序和服务器应用程序的设置过程中，可能存在不匹配的情况，因此，需要判断通信策略的匹配性。具体地，通信策略的匹配性通过数据分发服务中设置的数据读取进程和数据写入进程进行判断，具体如下：

具体地，在基于请求与提供通信方法中，在数据读取进程和数据写入进程的通信时基于请求提供的，如果数据写入进程提供数据的服务级别大于等于数据读取进程的服务级别，则通信策略匹配，数据写入进程能够与数据读取进程进行通信；若数据写入进程提供数据的服务级别低于数据读取进程的服务级别，则通信策略不匹配，数据读取进程拒绝接收数据写入进程的数据。

具体地，数据写入进程提供一个服务级别，而数据读取进程请求一个服务级别。如果数据写入进程提供的服务级别与数据读取进程请求相同或更高，则通信策略匹配。

如果数据读取进程请求比数据写入进程提供的服务级别更高的服务，则通信策略被认为是“不兼容的”，并且数据写入进程不会向数据读取进程发送数据；

例如：车载环视的应用程序的数据读取进程需要预留数据软实时流量的图像，摄像头应用程序的数据写入进程可以向两个数据读取进程发送数据，如果摄像头应用程序的数据写入进程设置高的实时数据，则数据写入进程能够写入数据。

如系统配置错误，数据写入进程提供非实时数据，这是一种较低级别的服务。在这种情况下，中控主机的转向或刹车应用程序无法可靠地接收数据，即使接收每次更新都至关重要，这些应用程序的数据写入进程和数据读取进程不会通信，数据分发服务层通知数据读取进程和数据写入进程对数据分发服务的应用程序有不兼容的通信策略。

当数据写入进程被错误配置为仅提供非实时数据，如果存在两个数据读取进程，其中一个数据读取进程需要非实时数据，另外，数据读取进程需要实时数据，则数据写入进程仍然写入数据，其与需要非实时数据的数据写入进程相通信，但不与需要实时数据的数据写入进程通信。

具体地，在数据分发服务中，通过对数据读取进程和数据写入进程进行通信策略的配置，实现数据分发服务之间的应用程序进行通信，具体地，数据读取进程和数据写入进程根据需求至少配置一个通信策略；

在基于可靠性传输的通信策略时，数据写入进程需要确保数据读取进程能够获取队列的所有数据，如果数据读取进程尚未收到队列中旧数据，则不允许用新数据覆盖旧数据，如图5所示。

在基于可靠性和传输控制策略的通信策略配置中：

具体地，由于汽车行驶过程中，需要获取多种不同传感器的数据，但是不同传感器的优先级以及数据可靠性的需求不一样，因此为了对数据进行处理，本发明对数据类型进行定义：

设置第一数据类型模式，具有以下特性：

通常快速发送；

通常定期发送

当数据通过网络丢失时，获取下一次更新比等待丢失更新的重新传输更重要；

在基于可靠性和传输控制策略的通信策略配置中，对于第一数据类型模式的主题，数据写入进程发送数据时，如果样本丢失，则不会重新发送，数据读取进程每次读取最新的数据。

具体地，针对发生故障会报警会提示之类的数据，设置第二数据类型模式，具有以下特性：

快速发送、间歇性发送、要查看发生的事件和警报的每次更新；

具体地，设置第二数据类型模式需要适度的可靠性，所有数据都保存在可靠的数据读取进程中，

数据分发服务将尝试重新发送现有数据读取进程s未接收到的所有数据，并且它将维护尚未传递到数据读取进程的数据队列，数据写入进程不会覆盖其队列中的数据，直到所有数据读取进程都确认收到了先前发送的数据(或已离线)。

具体地，设置第三数据类型模式，具有以下特性：

通常快速发送、通常定期发送、当数据通过网络丢失时，确保预设最后N个样本的数据可靠性的传递；

具体地，建立第三数据类型模式的主题，其中最后N个发送的样本被可靠地传递，这允许数据写入进程用较新的样本覆盖较旧的样本，即使某些数据读取进程尚未收到这些较旧的样本；

数据读取进程的通信策略配置与数据写入进程相同的，数据读取进程队列为每个实例保留最后N个样本，当新样本到达时，它是允许的覆盖该实例的数据读取进程队列中的现有旧样本。

具体地，由于车载网络ECU的新能配置较低，并且每个ECU运行了多种不同的运用程序，如果不对每个应用程序产生的数据包进行限制，将导致系统崩溃，为了解决此技术问题，针对某些应用程序，在对应的数据读取进程和数据写入进程配置资源限制策略。

具体地，在资源限制的通信策略，具有以下属性：

保留在数据写入进程或数据读取进程队列中最后的样本数量也可能存在限制，通过设置最大样本数量max_samples，设置限制所有实例中数据写入进程或数据读取进程队列中的样本总数；

如果数据写入进程或数据读取进程超过其最大样本数量资源限制时数据写入进程和数据读取进程处理这种情况略有不同；

如果数据写入进程调用达到其资源限制，并且一个或多个数据读取进程尚未收到所有数据，它将阻塞；如果数据写入进程调用超时而无法发送数据，数据写入进程将返回或抛出错误；

数据写入进程通过阻塞调用来处理其资源限制，数据读取进程通过拒绝在队列已满时到达的任何样本来处理达到其资源限制，并通知应用程序以便应用程序可以调用以从队列中删除样本。

具体地，在车载网络通信过程中，有些基于IoT联网的便携式设备，其并未一直连接在车载网络中接收数据，需要是在连接到车载网络中接收所需数据包，为了处理这类设备通信，可以在数据分发服务层中进行通信策略配置，具体地，

在保持性的通信策略中，当进行通信时，数据分发服务的应用程序对应的数据写入进程在向缓存队列写入数据时，对端的数据读取进程不存在或尚未被发现，数据包类型对应状态数据；

状态数据的特征至少包括：

状态数据具备缓慢的变化周期性；

监视状态数据的应用程序能够可靠地接收数据；

监控状态数据的应用程序需要获取当前状态，接收当前状态比接收曾经发生的每个状态更新更重要，即使丢失以前的状态更新数据。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。本领域的技术人员可以清楚，该实施例中的形式不局限于此，同时可调整方式也不局限于此。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，其特征在于，至少包括：

第一用户配置实体获取数据分发服务的应用程序的第一需求配置信息并发送给第二需求满足实体；

第二需求满足实体至少根据第一需求配置信息，通过计算并判断底层时间敏感网络是否满足数据分发服务的应用程序所需的第一需求配置信息并将结果反馈给第一用户配置实体；

其中，第二需求满足实体负责底层时间敏感网络层基础设施的配置，第一用户配置实体对数据分发服务的应用程序进行监听；

若底层时间敏感网络满足数据分发服务的应用程序的需求，则第一用户配置实体通过数据分发服务层对数据分发服务的应用程序进行配置以实现确定性通信；

数据分发服务层提供：以数据为中心的发布-订阅模型，其中应用程序通过构建交换信息的主题来交换信息，数据分发服务依靠底层时间敏感网络基础设施来处理所有数据分发服务，以便正确的应用程序以指定的速率接收数据。

2.如权利要求1所述一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，其特征在于，第一用户配置实体获取通信网络中的节点信息，节点信息至少包括：主机名、IP地址和/或MAC地址。

3.如权利要求1所述一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，其特征在于，第一需求配置信息至少包括：数据分发服务的应用程序的数据类型、通信策略、以及用于交换的信息中的一种或多种；

所述交换的信息至少包括数据大小、周期、是否允许丢失。

4.如权利要求1所述一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，其特征在于，车载网路通信基于上层的数据分发服务层和底层的时间敏感网络层实现。

5.如权利要求1所述一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，其特征在于，数据分发服务层提供：

配置通信策略，用于配置信息从发布者流向订阅者的通信方法。

6.如权利要求1所述一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，其特征在于，

数据分发服务的应用程序产生的数据分为实时数据、非实时数据、预留数据，其中，

实时数据包括：用于具有严格实时要求的消息；如刹车信号、转向信号；

非实时数据包括：使用标准以太网服务质量功能的通用消息组成；

预留数据包括：分配给不同时间窗口且为每种优先级类型设置了预留带宽的消息。

7.如权利要求1所述一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，其特征在于，在时间敏感网络层中，在每一个数据发送周期，划分第一时间片、第二时间片和第三时间片，其中，第三时间片处于第一时间片和第二时间之间；

第一时间片用于传输实时数据，第二时间片用于传输非实时数据和预留数据，第三时间片并不传输任何数据流。

8.如权利要求1所述一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，其特征在于，数据分发服务层中，以数据为中心的发布-订阅模型包括：处于数据分发服务层中的域参与器创建和管理与数据分发服务的应用程序对应的发布者和订阅者；

发布者创建和管理数据写入进程；

订阅者创建和管理数据读取进程；

数据写入进程和数据读取进程发送和/或接收来自数据分发服务的应用程序产生的数据；

域参与器创建会话主题，以供数据写入进程和数据读取进程使用。

9.如权利要求1所述一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，其特征在于，当数据分发服务的应用程序通过数据分发服务层进行通信时，数据分发服务层中通过对数据读取进程和/或数据写入进程配置对应的通信策略。

10.如权利要求1所述一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，其特征在于，通信策略至少包括：可靠性通信策略、传输控制策略、资源限制策略、保持性策略中的一种或多种，其中，

可靠性通信策略：是否应该保证每个数据包的到达或根据当数据尽力传输数据包，并且是否能够接受丢失样本的风险；

传输控制策略：当需要传输可靠性数据时，最小确保传输的样本数；

资源限制策略：基于系统内存限制，数据写入进程或数据读取进程进行的队列的最大允许的样本数；

保持性策略：样本是否应该在启动时被存储并自动发送到新的数据读取进程；如果是，预设数量的样本被发送到新的数据读取进程。

11.如权利要求1所述一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，其特征在于，在数据读取进程和数据写入进程的通信基于请求提供的方式，如果数据写入进程提供数据的服务级别大于等于数据读取进程的服务级别，则通信策略匹配，数据写入进程能够与数据读取进程进行通信；若数据写入进程提供数据的服务级别低于数据读取进程的服务级别，则通信策略不匹配，数据读取进程拒绝接收数据写入进程的数据。

12.如权利要求10所述一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，其特征在于，在基于可靠性和传输控制策略的通信策略配置中，对于第一数据类型模式的主题，数据写入进程发送数据时，如果样本丢失，则不会重新发送，数据读取进程每次读取最新的数据；

设置第一数据类型模式，第一数据类型模式的特征包括：

通常快速发送；通常定期发送；当数据通过网络丢失时，获取下一次更新比等待丢失更新的重新传输更重要。

13.如权利要求10所述一种数据分发服务的时间敏感网络车载通信方法，其特征在于，在基于资源限制的通信策略配置中，如果数据写入进程或数据读取进程超过最大样本数量资源限制时，如果数据写入进程调用达到资源限制，并且一个或多个数据读取进程尚未收到所有数据，数据写入进程阻塞队列，直至数据读取进程接收可靠数据时使得数据写入进程处理的队列出现新的空间；

如果数据写入进程调用超时而无法发送数据，数据写入进程将返回或抛出错误；

数据读取进程通过拒绝在队列已满时到达的任何样本来处理达到资源限制，并通知应用程序以便应用程序调用以从队列中删除样本。