CN115997374A - 装载在车辆中的具有经赋予优先级次序的数据流的网络 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种装载在车辆中的数据网络，所述网络包括第一设备(ECU1)和至少一个第二设备(ECU2，ECU3，ECU4)，所述第一设备和所述至少一个第二设备通过至少一个数据链路连接，所述设备(ECU1，ECU2，ECU3，ECU4)能够传送多个数据流(F1，……，F10)，其特征在于：‑所述第一设备(ECU1)配置用于根据网络监控数据确定关键性等级并且向所述第二设备(ECU2，ECU3，ECU4)传送所述关键性等级，‑所述第二设备(ECU2，ECU3，ECU4)配置用于响应于所述关键性等级的接收而加载与所述关键性等级相关联的预限定流配置表格，所述表格指出由所述第二设备(ECU2，ECU3，ECU4)传送哪些数据流。

Description

装载在车辆中的具有经赋予优先级次序的数据流的网络
技术领域
本发明要求于2020年8月27日提交的法国申请2008728的优先权，该申请的内容(文本、附图和权利要求)通过引用并入本文。
本发明涉及数据网络且更具体地涉及装载在车辆中的网络。
背景技术
随着驾驶系统的发展(尤其是需要使用高分辨率摄像机的新的自主驾驶功能)，通过车载网络交换的信息量大大增加。传统的车载网络(CAN、LIN等)由于其带宽限制而无法满足对于信息交换的该新需求。
因此，Ethernet网络被使用在车辆网络中以利用更大的带宽和更标准化且更可用的服务/协议。然而，出于经济原因以及由于这种新技术在机动车领域中并不成熟，传统的车载网络继续与Ethernet共存于机动车网络架构中。
自主驾驶功能使用许多高分辨率摄像机并且可在车辆的数据网络上产生高流量。在一些情形中，该流量可能变得关键。例如，在存在大量自行车和车辆的城市环境中可能会出现该情况。
目前的系统的缺点之一在于，目前的系统未设计用于管理该高流量，因此所述自主驾驶功能可能不再标称地运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种解决方案来允许在车辆的数据网络上生成强流量网络(其中包括在高流量的情况下)的功能的标称运行。
为此，本发明的目的在于提供一种装载在车辆中的数据网络，所述网络包括第一设备(ECU1)和至少一个第二设备(ECU2，ECU3，ECU4)，所述第一设备和所述至少一个第二设备通过所述网络的至少一个数据链路(liaison)连接，所述设备(ECU1，ECU2，ECU3，ECU4)能够传送多个数据流(F1，……，F10)，其特征在于：
-所述第一设备(ECU1)配置用于根据网络监控数据确定关键性等级(niveau decriticité)并且向所述第二设备(ECU2，ECU3，ECU4)传送所述关键性等级，
-所述第二设备(ECU2，ECU3，ECU4)配置用于响应于所述关键性等级的接收而加载(charger)与所述关键性等级相关联的预限定流配置表格，所述表格指出由所述第二设备(ECU2，ECU3，ECU4)传送哪些数据流。
通过本发明，所述第一设备确定反映所述网络上的流量等级的关键性等级。该关键性等级传送至所述网络的设备，所述设备由此可通过加载适配的流配置表格来适配经传送数据流。
通过本发明，可例如便利地删除一些经判定为非必要的数据流(例如，与信息娱乐系统有关的数据流)，以减少所述网络的数据流量并由此给与关键功能(例如，驾驶辅助功能)有关的数据流留出更多的带宽。
有利地，所述第二设备(ECU2)包括多个接口，配置表格指出对于所给关键性等级由哪个接口传送哪个数据流。
有利地，所述第一设备(ECU1)是转换设备(équipement de commutation)，所述转换设备包括多个数据链路。
有利地，所述网络监控数据来自于所述第一设备(ECU1)的本地网络。
有利地，所述网络包括至少一个数据链路，所述至少一个数据链路选自：CAN、Ethernet、FlexRay或LIN。
本发明涉及一种车辆，所述车辆包括根据本发明的网络。
附图说明
通过阅读本发明下文中非限制性实施例的详细说明和附图，本发明的其它特征和优点将更加清楚，在所述附图中：
-图1示意性地示出了根据本发明具体实施例的根据第一关键性等级配置的车辆数据网络；
-图2示意性地示出了根据第二关键性等级配置的图1的网络；
-图3示意性地示出了根据第三关键性等级配置的图1的网络。
具体实施方式
通过本发明，根据不同运行场景限定了所述网络的不同关键性等级以及所有可配置ECUS上的对应配置。所述配置参考与关键性等级相关联的预限定流配置表格。
以下段落给出了关键性等级和相关联配置的示例：
第一关键性等级(等级0，正常场景)，其表示正常场景，其中，所有关键数据流和非关键数据流不受限制地传送。
第二关键性等级(等级1)，其当关键数据流的延迟超过一定阈值时经鉴定出。该关键性等级导致对于多个非关键数据流的传送的删除，以便给其它数据流提供更多的网络资源并且改善延迟性能。
第三关键性等级(等级2)，其当存在帧由于网络拥塞而从缓冲内存中删除时经鉴定出。该关键性等级仅使关键数据流能够从Ethernet网络通过并且一些关键数据流的复本需由冗余网络(例如CAN网络)的访问路径传送。这涉及所述示例中的最严重等级并且表示环境恶化。
关键性等级的数量和在每个等级下的预期传送行为可根据应用需求进行限定。上述限定仅是非限制性示例。
基于每个关键性等级，每个可配置设备需配置流配置表格以限定经传送数据流的每个路径。
图1示意性地示出了车辆的数据网络。所述网络包括四个设备(ECU1、ECU2、ECU3、ECU4)。
第一设备ECU1例如是Ethernet转换器(或路由器)。该第一设备与三个其它设备直接地连接。第二设备ECU2例如是专用于驾驶辅助功能的计算器。所述第三设备例如是天线，所述天线使所述车辆能够例如经由Internet类型的广域网与外部基础设施通信。第四设备ECU4例如是所述车辆的另一计算机。
编号为从1至10的箭头表示数据流。区分了与所谓的关键应用(清晰箭头，例如与驾驶辅助功能有关的应用)对应的数据流以及与所谓的非关键应用(黑色箭头，例如与娱乐功能有关的应用(例如音乐播放或电影播放))对应的数据流。
例如，在处于关键性等级0时，ECU2借助于ECU1向ECU3传送2个Ethernet关键数据流(F1和F2)和3个Ethernet非关键数据流(F3、F4和F5)，以及借助于CAN网络直接向ECU3传送2个CAN非关键数据流(F6和F7)。
在该示例中，与关键性等级0相关联的ECU2流配置表格如下：
[表格1]
关键性0 CAN接口 Ethernet接口
F6 F1
F7 F2
F3
F4
F5
所述表格指出对于每个经传送数据流使用哪个接口。每个ECU可具有基于不同关键性等级的不同配置策略。另一示例是ECU4，其具有关键数据流F8和两个非关键数据流F9和F10。ECU4与ECU1共享Ethernet链路并且不具有CAN网络接口。
对于关键性等级0的ECU4流配置表格类似于以下表格：
[表格2]
关键性0 Ethernet接口
F8
F9
F10
所述关键性等级的改变由特定计算机(称作监控器)管理并且基于对于网络性能的监视进行。
监控器需监视所述网络性能(例如缓冲内存的延迟或帧的丢失)。为了减少和简化所述监控器的监视处理以及为了保证实时处理，所述监控器优选地位于在中央Ethernet设备(例如转换器)中，由所述转换器转运具有不同关键性等级的数据流量。
有利地，所述监控器监视本地网络性能，而不是监视所有Ethernet链路。这意味着所述监控器无需向其它Ethernet设备发送额外的数据流量并且无需等待用于所述监视的存在延迟的响应。这还提供了实时轻监视。
根据经监视网络性能，所述监控器在执行时确定所述网络的关键性等级。在关键性等级改变的情况下，所述监控器向所涉及设备发送配置帧，以向所涉及设备通知所述关键性等级的改变。对于配置帧的传送可由标准通信协议(如MQTT、WebSocket、SOME/IP、DDS、HTTP等)执行。不需要对于通信协议的任何额外开发。
由于如果经检测到的监视超过了时限且该监视决定把所述网络的关键性等级从0变换到1，所述监控器由此向所有其它具有流配置表格的设备传送配置帧，所述配置帧运输关于关键性等级(关键元素1)的信息。当设备接收到指出关键性等级改变的配置帧时，所述设备基于与所接收到的关键性等级相关联的预限定流配置表格重新配置数据流传送。
通过本发明，设备是可配置的且能够在经传送数据流中区分关键数据流和非关键数据流。该区分被表达在流配置表格位置处。所述流配置表格是预限定的(换句话说，经硬编码的)以便加速处理时间。例如，如果冗余备份网络是CAN网络，在CAN通信软件堆栈(pile)的执行中考虑到Ethernet关键数据流(其可由该CAN备份网络以更高的关键性等级传送)。在ADAS设备的上述示例中，数据流F1和F2是Ethernet数据流。但由于其复本可由CAN网络以更高的关键性等级传送，所述复本需实施在CAN通信软件堆栈中。
图2示出了在关键性等级变成1之后的数据流的传送。为了改善所述网络的性能(尤其是在等待时间(latence)方面)，数据流传送F5和F10经删除。
对于关键性等级1的ECU2流配置表格类似于以下表格：
[表格3]
关键性1 CAN接口 Ethernet接口
F6 F1
F7 F2
F3
F4
对于关键性等级1的ECU4流配置表格类似于以下表格：
[表格4]
关键性1 Ethernet接口
F8
F9
在同一示例中，如果所述监控器检测到由缓冲内存的溢出所导致的帧删除，所述监控器决定把所述网络的关键性等级从1变换到2。所述监控器由此向所有其它具有流配置表格的设备传送配置帧，所述配置帧运输关于关键性等级(等级2)的信息。当设备接收到用于关键性等级改变的配置帧时，所述设备通过基于与所述关键性等级相关联的预限定表格重新配置数据流传送。
图3示出了在关键性等级变成2之后的数据流的传送。在发生恶化的环境中，由于帧丢失，除了非关键数据流的传送经删除之外，出于安全原因，一些关键数据流ADAS的复本由另一网络传送，所述另一网络的网络类型与Ethernet的网络类型不同。在所述示例中，数据流F1的复本由CAN网络传送。
对于关键性等级2的ECU2流配置表格类似于以下表格：
[表格5]
关键性2 CAN接口 Ethernet接口
F1 F1
F6 F2
F7  
对于关键性等级2的ECU4流配置表格类似于以下表格：
[表格6]
关键性2 Ethernet接口
F8
本发明提供了对于关键数据流传送的动态轻管理，以保证性质不同的机动车网络中的服务质量。
本发明并不限于CAN网络或Ethernet网络，本发明可涉及任何其它网络(例如FlexRay或LIN)。
所述第一设备的监控应用在ISO模型的应用等级下。
所述第二设备的预限定表格应用在ISO模型的数据链路等级(即第2层)下。

Claims (6)

1.一种装载在车辆中的数据网络，所述数据网络包括第一设备(ECU1)和至少一个第二设备(ECU2，ECU3，ECU4)，所述第一设备和所述至少一个第二设备通过所述数据网络的至少一个数据链路连接，所述设备(ECU1，ECU2，ECU3，ECU4)能够传送多个数据流(F1，……，F10)，其特征在于：
-所述第一设备(ECU1)配置用于根据网络监控数据确定关键性等级并且向所述第二设备(ECU2，ECU3，ECU4)传送所述关键性等级，
-所述第二设备(ECU2，ECU3，ECU4)配置用于响应于所述关键性等级的接收而加载与所述关键性等级相关联的预限定流配置表格，所述预限定流配置表格指出由所述第二设备(ECU2，ECU3，ECU4)传送哪些数据流。
2.根据权利要求1所述的数据网络，其中，所述第二设备(ECU2)包括多个接口，配置表格指出对于所给关键性等级由哪个接口传送哪个数据流。
3.根据上述权利要求中任一项所述的数据网络，其中，所述第一设备(ECU1)是转换设备，所述转换设备包括多个数据链路。
4.根据上述权利要求中任一项所述的数据网络，其中，所述网络监控数据来自于所述第一设备(ECU1)的本地网络。
5.根据上述权利要求中任一项所述的数据网络，所述数据网络包括至少一个数据链路，所述至少一个数据链路选自：CAN、Ethernet、FlexRay或LIN。
6.一种车辆，所述车辆包括根据上述权利要求中任一项所述的数据网络。
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