CN115412395A - 基于erps的车载以太环网链路切换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于ERPS的车载以太环网链路切换方法，通过扩展ERPS协议报文的TLV字段，传递故障链路编号；车载以太环网发生故障进行链路切换时，节点根据ERPS协议报文获取预先规划的转发路径表，并根据报文中携带的故障链路编号，获得新的转发路径表，修改转发路径进行报文转发。本发明通过对车载环形以太网的每个节点进行预先的配置和断路检测，获得故障链路的编号；通过传递故障链路的编号，避免了环形网络中数据转发路径的重新学习，避免了数据报文的泛洪，有效的节省了车载以太网的带宽，有效保护了局域网中广播风暴的形成。

Description

基于ERPS的车载以太环网链路切换方法
技术领域
本发明属于自动驾驶技术领域，尤其涉及一种基于ERPS的车载以太环网链路切换方法。
背景技术
以太网多环保护技术(Ethernet Ring Protection Switching，ERPS)可以在环形冗余组网的前提下，实现数据流量的自动快速迁移。以太网多环保护技术ERPS是为ITU-TG.8032/Y1344标准定义的，ITU-T G.8032/Y1344标准定义在以太环网发生故障或恢复时，通过泛洪数据报文的方法，重新学习数据报文的转发路径。
在环形冗余组网下的所有节点，各节点通过不同种类的报文，携带并传递自身的ERPS信息，局域网下的其他节点通过这些信息，完成以太环网的保护和切换。在实现保护和切换的过程中，通过泛洪数据报文的方法，重新学习数据报文的转发路径。
而对于自动驾驶车载网络，频繁的泛洪报文会浪费车载以太网有限的通信带宽资源，也会给车载以太网带来新的广播风暴的风险。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种基于ERPS的车载以太环网链路切换方法。
为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于ERPS的车载以太环网链路切换方法，通过扩展ERPS协议报文的TLV字段，传递故障链路编号；车载以太环网发生故障进行链路切换时，节点根据ERPS协议报文获取预先规划的转发路径表，并根据报文中携带的故障链路编号，获得新的转发路径表，修改转发路径进行报文转发。
进一步地，TLV字段包括：Type，0x01表示故障链路编号；Length，表示Value长度；Value，表示具体的故障链路编号。
进一步地，TLV字段放在报文的第51-54Byte，Type为2byte，Length为1byte，Value为1byte。
进一步地，具体包括步骤：
(1)对车载以太环网的每个节点进行预先的配置；
(2)车载以太环网发生故障时，进行节点链路检测得到故障链路，并写入报文TLV字段中，节点根据ERPS协议报文获取预先规划的转发路径表，并根据报文中携带的故障链路编号，获得新的转发路径表，修改转发路径进行报文转发；
(3)并保存故障时的转发路径表；
(4)车载以太环网故障恢复时，节点根据ERPS协议报文信息获取到恢复前的转发路径表，并根据报文中携带的故障链路编号，将原转发路径修改为新的转发路径，实现数据的正常转发。
进一步地，对车载以太环网的每个节点进行预先的配置，包括节点的ERPS配置，节点的端口与所属链路编号，预先规划的转发路径，包括链路正常的节点转发路径，某链路故障时的节点转发路径。
进一步地，车载以太环网发生故障时：
第一步，车载以太环网发生故障时，检测节点所有链路状态，进行断路检测，得到故障链路，并在报文TLV字段中写入故障链路编号；同时，操作故障链路的端口，关闭故障链路；
第二步，节点根据ERPS协议报文信息，获取到故障前的预先规划的转发路径表；
第三步，根据报文中新增的TLV字段携带的故障链路编号，以及预先规划的转发路径，获得新的转发路径表，修改转发路径，实现数据的正常转发。
进一步地，车载以太环网故障恢复时：
第一步，车载以太环网节点故障恢复时，操作故障链路的端口，恢复链路通信；
第二步，节点根据ERPS协议报文信息，获取到恢复前的转发路径表；
第三步，根据报文中新增的TLV字段携带的故障链路编号，以及恢复前的转发路径表，将原转发路径修改为新的转发路径，实现数据的正常转发。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，
本发明通过对车载环形以太网的每个节点进行预先的配置和断路检测，获得故障链路的编号；通过传递故障链路的编号，避免了环形网络中数据转发路径的重新学习，避免了数据报文的泛洪，有效的节省了车载以太网的带宽，有效保护了局域网中广播风暴的形成。
本发明在ITU-T G.8032/Y1344标准的基础上，实现了安全可靠的车载以太环网的保护和切换，有效的保障了车载以太网络的可靠性和安全性。
附图说明
图1是本发明的基于ERPS的车载以太环网链路切换方法流程图；
图2是车载以太环网预先网络规划的每个节点和链路编号示意图；
图3是备份链路0发生断路时车载以太网各节点的转发路径图；
图4是普通链路1发生断路时车载以太网各节点的转发路径图；
图5是普通链路2发生断路时车载以太网各节点的转发路径图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
本发明的基于ERPS的车载以太环网链路切换方法，通过扩展ERPS协议报文的TLV字段，ITU-T G.8032/Y1344标准未定义任何TLV字段，本发明通过定义ERPS协议报文的TLV字段，用于传递故障链路编号，放在报文的第51-54Byte。TLV字段如表1所示。
表1
Type(2byte) Length(1byte) Value(1byte)
0000 0000 0000 0001 0000 0001 0000 0001
其中，Type：0x01表示故障链路编号，Length：1表示Value长度为1，Value：1表示故障链路编号为1。
在车载以太环网发生故障时，需要进行链路切换，切换过程中，利用报文中携带的故障链路编号，节点收到携带此信息的报文时，可以获取预先规划的转发路径，并根据预先规划的转发路径和故障链路编号，修改转发路径进行报文转发，从而避免数据报文的泛洪，保障车载以太网的数据通信，完成车载以太环网的保护和切换。
如图1所示，本发明的基于ERPS的车载以太环网链路切换方法，详细过程包括步骤：
对车载以太环网的每个节点进行预先的配置，包括节点的ERPS配置，节点的端口与所属链路编号，预先规划的转发路径，包括链路正常的节点转发路径，某链路故障时的节点转发路径。
具体包括：每个节点的ERPS配置，包括环ID、端口VLAN相关配置等，每个节点的每个端口所属的链路编号，ECU1的转发路径、ECU2的转发路径、ECU3的转发路径；以及，备份链路0故障后ECU1的转发路径、备份链路0故障后ECU2的转发路径、备份链路0故障后ECU3的转发路径、普通链路1故障后ECU1的转发路径、普通链路1故障后ECU2的转发路径、普通链路1故障后ECU3的转发路径、普通链路2故障后ECU1的转发路径、普通链路2故障后ECU2的转发路径、普通链路2故障后ECU3的转发路径。
车载以太环网发生故障时：
第一步，在车载以太环网发生故障时，检测节点所有链路状态，进行断路检测，得到故障链路，并在报文TLV字段中写入故障链路编号；同时，操作故障链路的端口，关闭故障链路；
第二步，节点根据ERPS协议报文信息，获取到故障前的预先规划的转发路径表；
第三步，根据报文中新增的TLV字段携带的故障链路编号，以及预先规划的转发路径，获得新的转发路径表，修改转发路径，实现数据的正常转发。
保存故障时的转发路径表，用于后续的车载以太环网故障恢复。
车载以太环网故障恢复时：
第一步，在车载以太环网节点故障恢复时，操作故障链路的端口，恢复链路通信；
第二步，节点根据ERPS协议报文信息，获取到恢复前的转发路径表；
第三步，根据报文中新增的TLV字段携带的故障链路编号，以及恢复前的转发路径表，将原转发路径修改为新的转发路径，实现数据的正常转发。
通过预先的网络规划，对车载以太环网的每个节点和链路编号，如图2所示。
(1)当备份链路0发生断路(默认)时，车载以太网各节点的转发路径如图3所示：
ECU1—ECU3转发路径：普通链路2
ECU1—ECU2转发路径：普通链路2、普通链路1
ECU2—ECU3转发路径：普通链路1
(2)当普通链路1发生断路时，车载以太网各节点的转发路径如图4所示：
ECU1—ECU3转发路径：普通链路2
ECU1—ECU2转发路径：备份链路0
ECU2—ECU3转发路径：备份链路0、普通链路2
(3)当普通链路2发生断路时，车载以太网各节点的转发路径如图5所示：
ECU1—ECU3转发路径：备份链路0、普通链路1
ECU1—ECU2转发路径：备份链路0
ECU2—ECU3转发路径：普通链路1
综上所述，车载以太环网的节点链路故障时的转发路径表如表2所示。
表2
Figure BDA0003749495130000051
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过对车载环形以太网的每个节点进行预先的配置和断路检测，获得故障链路的编号；通过传递故障链路的编号，避免了环形网络中数据转发路径的重新学习，避免了数据报文的泛洪，有效的节省了车载以太网的带宽，有效保护了局域网中广播风暴的形成。
本发明在ITU-T G.8032/Y1344标准的基础上，实现了安全可靠的车载以太环网的保护和切换，有效的保障了车载以太网络的可靠性和安全性。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于ERPS的车载以太环网链路切换方法，其特征在于，通过扩展ERPS协议报文的TLV字段，传递故障链路编号；
车载以太环网发生故障进行链路切换时，节点根据ERPS协议报文获取预先规划的转发路径表，并根据报文中携带的故障链路编号，获得新的转发路径表，修改转发路径进行报文转发。
2.根据权利要求1所述的基于ERPS的车载以太环网链路切换方法，其特征在于，TLV字段包括：Type，0x01表示故障链路编号；Length，表示Value长度；Value，表示具体的故障链路编号。
3.根据权利要求2所述的基于ERPS的车载以太环网链路切换方法，其特征在于，TLV字段放在报文的第51-54Byte，Type为2byte，Length为1byte，Value为1byte。
4.根据权利要求1所述的基于ERPS的车载以太环网链路切换方法，其特征在于，具体包括步骤：
(1)对车载以太环网的每个节点进行预先的配置；
(2)车载以太环网发生故障时，进行节点链路检测得到故障链路，并写入报文TLV字段中，节点根据ERPS协议报文获取预先规划的转发路径表，并根据报文中携带的故障链路编号，获得新的转发路径表，修改转发路径进行报文转发；
(3)并保存故障时的转发路径表；
(4)车载以太环网故障恢复时，节点根据ERPS协议报文信息获取到恢复前的转发路径表，并根据报文中携带的故障链路编号，将原转发路径修改为新的转发路径，实现数据的正常转发。
5.根据权利要求4所述的基于ERPS的车载以太环网链路切换方法，其特征在于，
对车载以太环网的每个节点进行预先的配置，包括节点的ERPS配置，节点的端口与所属链路编号，预先规划的转发路径，包括链路正常的节点转发路径，某链路故障时的节点转发路径。
6.根据权利要求4所述的基于ERPS的车载以太环网链路切换方法，其特征在于，车载以太环网发生故障时：
第一步，车载以太环网发生故障时，检测节点所有链路状态，进行断路检测，得到故障链路，并在报文TLV字段中写入故障链路编号；同时，操作故障链路的端口，关闭故障链路；
第二步，节点根据ERPS协议报文信息，获取到故障前的预先规划的转发路径表；
第三步，根据报文中新增的TLV字段携带的故障链路编号，以及预先规划的转发路径，获得新的转发路径表，修改转发路径，实现数据的正常转发。
7.根据权利要求4所述的基于ERPS的车载以太环网链路切换方法，其特征在于，车载以太环网故障恢复时：
第一步，车载以太环网节点故障恢复时，操作故障链路的端口，恢复链路通信；
第二步，节点根据ERPS协议报文信息，获取到恢复前的转发路径表；
第三步，根据报文中新增的TLV字段携带的故障链路编号，以及恢复前的转发路径表，将原转发路径修改为新的转发路径，实现数据的正常转发。
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