CN116599793A - 车载环型网络故障处理方法、系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载环型网络故障处理方法、系统及汽车。该方法包括：通过电控单元实时检测车载环型网络的物理层链路故障；当电控单元检测到物理层链路故障时，通过故障报文通知其它电控单元；其它电控单元根据故障报文中的故障位置信息来切换相应的交换地址表，进而恢复通信。本发明能够快速恢复因物理层链路故障导致环网通信断开的问题，提高了通信的鲁棒性，节省了成本。

Description

车载环型网络故障处理方法、系统及汽车

技术领域

本发明属于汽车通信技术领域，更具体地，涉及一种车载环型网络故障处理方法、系统及汽车。

背景技术

如今汽车越来越智能，当汽车中需要LIDAR、RADAR、摄像头和V2X设备等，以往的车载总线技术带宽不能满足，随着车载以太网技术的发展，以太网逐渐成为车辆的主干网络，根据网络结构，车辆网络系统中局域网主要有三种类型：树型网络、环型网络和星型网络，其中环型网络是最具扩展性的一种网络拓扑。环形网络的结构是将各节点连接成环并按顺序传输数据，因此其信息传输是单向的，收到数据包的每个节点都会将信息转发给其下游节点，当环形网络中的任何一条物理层链路出现故障或被破坏，都会造成网络的通信出现问题，为提高通信的鲁棒性，通常需要在主环网之外设置一个备份环，但是此方法增加了成本。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是提出一种车载环型网络故障处理方法、系统及汽车，至少解决了当环型网络物理层链路发生故障时，环型网络快速恢复通信的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种车载环型网络故障处理方法，包括：

通过电控单元实时检测车载环型网络的物理层链路故障；

当所述电控单元检测到所述物理层链路故障时，通过故障报文通知其它所述电控单元；

其它所述电控单元根据所述故障报文中的故障位置信息来切换相应的交换地址表，进而恢复通信。

可选地，所述故障报文使用以太网报文数据帧的前2个字节，包括故障状态信息和故障位置信息。

可选地，所述故障状态信息包括：无故障、短路故障和断路故障。

可选地，所述电控单元通过以太网PHY芯片检测所述物理层链路故障。

可选地，所述电控单元通过周期发送的组播故障报文通知其它所述电控单元。

可选地，所述电控单元的默认数据转发原则为就近转发，当转发距离相同时按照顺时针方向。

可选地，所述电控单元的交换地址表包括：近端顺时针转发表、近端逆时针转发表、远端路径最短顺时针转发表、远端顺时针转发表和远端逆时针转发表。

可选地，默认开启近端顺时针转发表、近端逆时针转发表、远端路径最短顺时针转发表。

根据本发明的第二方面，提供了一种车载环型网络故障处理系统，包括：

电控单元，用于执行第一方面任一所述的车载环型网络故障处理方法；

所述电控单元包括：

以太网PHY芯片，用于检测所述环型网络的物理层链路故障。

交换机，用于发送及接收网络数据和故障报文。

根据本发明的第三方面，提供了一种汽车，包括第二方面所述的一种车载环型网络故障处理系统。

本发明的有益效果在于：通过设置电控单元的交换地址表及数据转发原则，当电控单元检测到物理层链路发生故障时，通过故障报文通知其它电控单元，其它电控单元根据故障报文中的故障位置信息来切换相应的交换地址表，进而恢复通信，本发明能够快速恢复因物理层链路故障导致环网通信断开的问题，提高了通信的鲁棒性，节省了成本。

本发明的系统具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一种车载环型网络故障处理方法的流程图。

图2示出了根据本发明的实施例1的环型网络示意图。

图3示出了根据本发明的实施例2的一种车载环型网络故障处理系统的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

如图1所示，根据本发明的一种车载环型网络故障处理方法，包括：

通过电控单元实时检测车载环型网络的物理层链路故障；

当电控单元检测到物理层链路故障时，通过故障报文通知其它电控单元；

其它电控单元根据故障报文中的故障位置信息来切换相应的交换地址表，进而恢复通信。

具体地，多个电控单元首尾依次相连组成一个环形网络，并设置每个电控单元的交换地址表及转发原则，当其中任意两个电控单元之间的物理层链路出现故障，都会导致整个环形网络的通信中断，在本发明中，每个电控单元都能够进行实时检测对应物理层链路的故障，当电控单元检测到对应物理层链路的故障后，通过发出故障报文通知其它电控单元，其它的电控单元收到故障报文后，解析出报文中的故障位置，然后根据故障位置及转发原则，切换各自的交换地址表，将故障位置越过，保证通信畅通。

例如，某环网中有四个电控单元，分别为电控单元1、电控单元2、电控单元3和电控单元4，电控单元1和电控单元2之间的物理层链路为E1，电控单元2和电控单元3之间的物理层链路为E2，电控单元3和电控单元4之间的物理层链路为E3，电控单元4和电控单元1之间的物理层链路为E4，则电控单元1负责检测物理层链路E1，电控单元2负责检测物理层链路E2，电控单元3负责检测物理层链路E3，电控单元4负责检测物理层链路E4；

通过默认数据转发原则和设置的各电控单元交换机的交换地址表，电控单元1、电控单元2、电控单元3和电控单元4按照顺时针依次连接，按照默认数据转发原则，电控单元1通过E1将数据发给电控单元2，当电控单元1检测到物理层链路E1出现故障后，通过发出故障报文将物理层链路E1出现故障的信息发给电控单元2，电控单元1通过切换交换地址表，将电控单元1的数据按逆时针依次经电控单元4和电控单元3发送到电控单元2，以此类推，电控单元2、电控单元3和电控单元4也根据故障报文更改各自的交换地址表，如此各电控单元之间的通信就不会中断。

在一个示例中，在本发明中，故障报文使用以太网报文数据帧的前2个字节，包括故障状态信息和故障位置信息。

具体地，以太网链路传输的数据包称作以太帧，或者以太网数据帧；在以太网中，网络访问层的软件必须把数据转换成能够通过网络适配器硬件进行传输的格式，所以在本发明中，故障报文使用以太网报文数据帧的前2个字节来传输故障状态信息和故障位置信息。

例如，字节1表示故障状态，其中0x02为断路故障，字节2表示故障位置信息，其中0x01为E1故障，则当电控单元1检测到E1出现短路故障后发送故障报文后，故障报文前两个字节为0x02和0x01，表示E1出现断路故障。

在一个示例中，在本发明中，故障状态信息包括：无故障、短路故障和断路故障。

具体地，电控单元每间隔一段时间就发送故障报文给其它电控单元，当有故障时，故障报文中的故障状态信息为短路故障或断路故障，当没有故障时，故障报文中的故障状态信息为无故障。

例如，字节1表示故障状态，其中0x00为无故障，字节2表示故障位置信息，其中0x00为无故障，当电控单元未检测到物理层链路故障时，周期发送的故障报文前两个字节为0x00和0x00。

在一个示例中，在本发明中，电控单元通过以太网PHY芯片检测物理层链路故障。

具体地，PHY是一个操作OSI模型物理层的设备，一个以太网PHY是一个芯片，可以发送和接收以太网的数据帧，PHY连接一个数据链路层的设备到一个物理媒介，如光纤或铜缆线，故本发明采用以太网PHY芯片来检测物理层链路故障。

在一个示例中，在本发明中，电控单元通过周期发送的组播故障报文通知其它电控单元。

具体地，电控单元按照一定的时间间隔来发送故障报文，此时间间隔就是电控单元发送故障报文的周期，周期越小，单位时间内发送的故障报文越多，对物理层链路检测的结果越准确，但也会消耗更多的系统资源来发送报文，影响系统性能，故用户可根据环网情况及车辆情况等调整环网故障报文的发送周期，在系统性能和环网检测的准确度之间进行平衡。

例如，环网中物理层链路较多，物理层链路较长，可以适当的缩小环网故障报文的发送周期，更偏向于环网检测的准确度。

在一个示例中，在本发明中，电控单元的默认数据转发原则为就近转发，当转发距离相同时按照顺时针方向。

具体地，电控单元的默认数据转发原则为就近转发，当转发距离相同时按照顺时针方向，一个电控单元将数据发送到目标电控单元有两种转发方向，一种顺时针方向，另一种为逆时针方向，根据就近转发原则，哪种转发方向路径上的电控单元数量越少，，就采用哪种转发方向；当两种转发方向路径上的电控单元数量相同时，根据默认数据转发原则按照顺时针方向转发数据。

例如，电控单元1、电控单元2、电控单元3、电控单元4按顺时针顺序依次连接，当电控单元1需要把数据发给电控单元4，可以经过电控单元2和电控单元3将数据发给电控单元3，或者电控单元1直接把数据发给电控单元4，根据就近转发的默认数据转发原则，则电控单元1将数据直接发送到电控单元4；

当电控单元1需要把数据发送到电控单元3时，可以经过电控单元2或经过电控单元4将数据发给电控单元3，此时电控单元1到电控单元3的转发距离相同，根据当转发距离相同时按照顺时针方向的默认数据转发原则，则电控单元1经过电控单元2将数据发送到电控单元3。

在一个示例中，在本发明中，电控单元的交换地址表包括：近端顺时针转发表、近端逆时针转发表、远端路径最短顺时针转发表、远端顺时针转发表和远端逆时针转发表。

具体地，近端顺时针发表为电控单元将本电控单元的数据发给顺时针方向的相邻的电控单元；近端逆时针转发表为电控单元将本电控单元的数据发给逆时针方向的相邻的电控单元；远端路径最短顺时针转发表为电控单元将本电控单元的数据发给顺时针方向路径最短的电控单元，即发给顺时针方向经过电控单元数量最少的电控单元；远端顺时针转发表为电控单元将本电控单元的数据分别发给顺时针方向上除相邻的电控单元和路径最短的电控单元以外其它的电控单元；远端逆时针转发表为电控单元将本电控单元的数据分别发给逆时针方向上除相邻的电控单元以外其它的电控单元。

例如，电控单元1、电控单元2、电控单元3和电控单元4按照顺时针依次连接，以电控单元1为例，其近端顺时针转发表包括电控单元1发给电控单元2的信息，其近端逆时针转发表包括电控单元1发给电控单元4的信息，其远端路径最短顺时针转发表的包括电控单元1经过电控单元2发给电控单元3的信息，其远端顺时针转发表包括电控单元1经过电控单元2和电控单元3发给电控单元4的信息，其远端逆时针转发表包括电控单元1经过电控单元4发给电控单元3的消息，以及电控单元1经过电控单元4和电控单元3发给电控单元2的消息。

在一个示例中，在本发明中，默认开启近端顺时针转发表、近端逆时针转发表、远端路径最短顺时针转发表。

具体地，每个电控单元默认开启近端顺时针转发表、近端逆时针转发表、远端路径最短顺时针转发表，即一个电控单元将数据发给顺时针方向的相邻电控单元，并将数据发给逆时针方向的相邻电控单元，以及将数据发给顺时针方向经过电控单元数量最少的电控单元。

例如，电控单元1、电控单元2、电控单元3和电控单元4按照顺时针依次连接，电控单元1默认开启近端顺时针转发表、近端逆时针转发表、远端路径最短顺时针转发表，即电控单元1将数据发给电控单元2，并将数据发给电控单元4，以及经过电控单元2将数据发给电控单元3，保证其它电控单元均可以接收到电控单元1的数据。

实施例1

如图2所示，某车型环型网络包括4个电控电元，分别为电控单元1、电控单元2、电控单元3和电控单元4，且按照顺时针方向依次连接，电控单元1和电控单元2之间的物理层链路为E1，电控单元2和电控单元3之间的物理层链路为E2，电控单元3和电控单元4之间的物理层链路为E3，电控单元4和电控单元1之间的物理层链路为E4，且电控单元1负责检测物理层链路E1，电控单元2负责检测物理层链路E2，电控单元3负责检测物理层链路E3，电控单元4负责检测物理层链路E4；

根据本发明的一种车载环型网络故障处理方法，电控单元1、电控单元2、电控单元3和电控单元4的默认数据转发原则为就近转发，当转发距离相同时按照顺时针方向；交换地址表包括：近端顺时针转发表、近端逆时针转发表、远端路径最短顺时针转发表、远端顺时针转发表和远端逆时针转发表；以电控单元1为例，此时电控单元1通过默认数据转发原则和交换地址表，将其数据顺时针发给电控单元2，将其数据顺时针经过电控单元2发到电控单元3，将其数据逆时针发给电控单元4；

当电控单元1的PHY芯片检测到物理层链路E1发生短路故障后，电控单元1根据表1将故障报文中的故障状态设置为0x01：短路故障；将故障位置设置为0x01：物理链路E1故障，然后将设置完成的故障报文发送到电控单元2、电控单元3和电控单元4；

表1故障报文定义

同时，电控单元1将近端顺时针转发表和远端路径最短顺时针转发表关闭，开启远端逆时针转发表；电控单元2收到该故障报文后，关闭近端逆时针转发表，开启远端顺时针转发表；电控单元3收到该故障报文后，不改变其转发表；电控单元4收到该故障报文后，关闭远端路径最短顺时针转发表，开启远端逆时针转发表；

此时电控单元1通过近端逆时针转发表将其数据发给电控单元4，通过远端逆时针转发表将其数据经过电控单元4发给电控单元3，并将其数据经过电控单元4和电控单元3发给电控单元2；

电控单元2通过近端顺时针转发表将其数据发给电控单元3，通过远端路径最短顺时针转发表将其数据经过电控单元3发给电控单元4，通过远端顺时针转发表将其数据经过电控单元3和电控单元4发给电控单元1；

电控单元3通过近端顺时针转发表将其数据顺时针发给电控单元4，通过近端逆时针转发表将其数据发给电控单元2，通过远端路径最短顺时针转发表将其数据发给电控单元1；

电控单元4通过近端顺时针转发表将其数据发给电控单元1，通过近端逆时针转发表将其数据发给电控单元3，通过远端逆时针转发表将其数据经过电控单元3发给电控单元2。

实施例2

如图3所示，本实施例提供了一种车载环型网络故障处理系统，包括：

电控单元，用于执行实施例1的车载环型网络故障处理方法；

电控单元包括：

以太网PHY芯片，用于检测环型网络的物理层链路故障。

交换机，用于发送及接收网络数据和故障报文。

在本实施例中，由多个(大于等于3个)电控单元首尾依次相连组成环型网络，电控单元交换机的默认数据转发原则为就近转发，当转发距离相同时按照顺时针方向；每个电控单元的交换机交换地址表包括：近端顺时针转发表、近端逆时针转发表、远端路径最短顺时针转发表、远端顺时针转发表和远端逆时针转发表；

当某个电控单元通过以太网PHY芯片检测到环型网络的物理层链路故障，此电控单元的交换机通过发送故障报文将故障状态和故障位置发送到其它电控单元，同时此电控单元的交换机根据故障报文更改其交换地址表；其它电控单元的交换机收到故障报文后，分别根据故障位置更改各自的交换地址表，通过更改交换地址表，使各电控单元恢复数据通信。

实施例3

本实施例提供了一种汽车，所述汽车包括实施例2所述的一种车载环型网络故障处理系统。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种车载环型网络故障处理方法，其特征在于，包括：

通过电控单元实时检测车载环型网络的物理层链路故障；

当所述电控单元检测到所述物理层链路故障时，通过故障报文通知其它所述电控单元；

其它所述电控单元根据所述故障报文中的故障位置信息来切换相应的交换地址表，进而恢复通信。

2.根据权利要求1所述的一种车载环型网络故障处理方法，其特征在于，所述故障报文使用以太网报文数据帧的前2个字节，包括故障状态信息和故障位置信息。

3.根据权利要求2所述的一种车载环型网络故障处理方法，其特征在于，所述故障状态信息包括：无故障、短路故障和断路故障。

4.根据权利要求1所述的一种车载环型网络故障处理方法，其特征在于，所述电控单元通过以太网PHY芯片检测所述物理层链路故障。

5.根据权利要求4所述的一种车载环型网络故障处理方法，其特征在于，所述电控单元通过周期发送的组播故障报文通知其它所述电控单元。

6.根据权利要求1所述的一种车载环型网络故障处理方法，其特征在于，所述电控单元的默认数据转发原则为就近转发，当转发距离相同时按照顺时针方向。

7.根据权利要求1所述的一种车载环型网络故障处理方法，其特征在于，所述电控单元的交换地址表包括：近端顺时针转发表、近端逆时针转发表、远端路径最短顺时针转发表、远端顺时针转发表和远端逆时针转发表。

8.根据权利要求7所述的一种车载环型网络故障处理方法，其特征在于，默认开启近端顺时针转发表、近端逆时针转发表、远端路径最短顺时针转发表。

9.一种车载环型网络故障处理系统，其特征在于，包括：

电控单元，用于执行权利要求1-8任一所述的车载环型网络故障处理方法；

所述电控单元包括：

以太网PHY芯片，用于检测所述环型网络的物理层链路故障。

交换机，用于发送及接收网络数据和故障报文。

10.一种汽车，其特征在于，包括权利要求9所述的一种车载环型网络故障处理系统。