用于使在車載網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)中的時(shí)鐘同步的方法和設(shè)置用于實(shí)施該方法的節(jié)點(diǎn)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于使機(jī)動(dòng)車的車載網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)中的時(shí)鐘(1，2)同步的方法和設(shè)置用于實(shí)施該方法的節(jié)點(diǎn)，其中節(jié)點(diǎn)通過(guò)本身不同步的通訊協(xié)議彼此通訊。在該方法中，具有主時(shí)鐘(1)的主節(jié)點(diǎn)發(fā)送同步報(bào)文，在具有從時(shí)鐘(2)的從節(jié)點(diǎn)中對(duì)其進(jìn)行分析，其中使從節(jié)點(diǎn)的或從時(shí)鐘(1)的時(shí)鐘脈沖匹配于主節(jié)點(diǎn)的或主時(shí)鐘(2)的時(shí)鐘脈沖。此外在該方法中在考慮報(bào)文在主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間的傳輸時(shí)間的情況下校正主時(shí)鐘(1)和從時(shí)鐘(2)之間的時(shí)間偏移。所提出的是，至少為了主時(shí)鐘(1)在車載網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)之后與從時(shí)鐘(2)的第一同步，在從節(jié)點(diǎn)中使用用于校正在主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)間偏移的預(yù)定傳輸時(shí)間，和/或從節(jié)點(diǎn)發(fā)送延遲請(qǐng)求報(bào)文(8)，在主節(jié)點(diǎn)中檢測(cè)其接收時(shí)間(t4)并主節(jié)點(diǎn)將其作為延遲應(yīng)答報(bào)文(9)傳回至從節(jié)點(diǎn)，然后在從節(jié)點(diǎn)中確定報(bào)文在主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間的傳輸時(shí)間，其中延遲請(qǐng)求報(bào)文(8)的發(fā)送頻率至少在機(jī)動(dòng)車的節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)之后的預(yù)定時(shí)間段中等于同步報(bào)文(4)的發(fā)送頻率。
【專利說(shuō)明】用于使在車載網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)中的時(shí)鐘同步的方法和設(shè)置用于實(shí)施該方法的節(jié)點(diǎn)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于使在機(jī)動(dòng)車的車載網(wǎng)絡(luò)的例如設(shè)計(jì)作為控制設(shè)備的節(jié)點(diǎn)中的時(shí)鐘同步的方法和設(shè)置用于實(shí)施該方法的節(jié)點(diǎn)，其中節(jié)點(diǎn)通過(guò)本身不同步的通訊協(xié)議、例如具有以太網(wǎng)協(xié)議的總線系統(tǒng)彼此通訊。
[0002]在根據(jù)本發(fā)明的同步方法中提出，具有主時(shí)鐘的主節(jié)點(diǎn)發(fā)送同步報(bào)文，在具有從時(shí)鐘的從節(jié)點(diǎn)中分析該同步報(bào)文，其中使從節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘脈沖匹配于主節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘脈沖，這特別由此實(shí)現(xiàn)，即從時(shí)鐘的或者說(shuō)從節(jié)點(diǎn)的給定時(shí)鐘脈沖的振蕩器來(lái)調(diào)節(jié)、或以其他的方式調(diào)節(jié)例如通過(guò)校正時(shí)鐘脈沖來(lái)協(xié)調(diào)時(shí)鐘脈沖。此外在根據(jù)本發(fā)明提出的方法中在考慮在報(bào)文主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間的傳輸時(shí)間的情況下校正在主時(shí)鐘和從時(shí)鐘之間的時(shí)間偏移。
【背景技術(shù)】
[0003]GB 2 246 677 A描述了一種在不同的波長(zhǎng)信道上同步運(yùn)行的光學(xué)終端。如果在安裝時(shí)還沒(méi)有確定光路徑長(zhǎng)度，那么該終端在啟動(dòng)時(shí)發(fā)送信號(hào)，該信號(hào)由星形聯(lián)結(jié)器傳回至自身的接收器，以確定接收器至星形聯(lián)結(jié)器的光路徑長(zhǎng)度。從路徑長(zhǎng)度和對(duì)每個(gè)波長(zhǎng)的有差別的差分時(shí)間偏移的認(rèn)知中，確定對(duì)于接收器的每個(gè)波長(zhǎng)的時(shí)間延遲并且由此實(shí)現(xiàn)終端的波長(zhǎng)同步地運(yùn)行。但是上述情況對(duì)于包交換的數(shù)據(jù)傳輸而言由于在此出現(xiàn)了偶然的延遲而是不可行的。
[0004]從EP O 016 447 Al中已知用于重建在包交換的通訊網(wǎng)絡(luò)中的語(yǔ)言數(shù)據(jù)的方法和裝置，其中在有效的信號(hào)周期中估算第一數(shù)據(jù)包在從發(fā)送器至接收器的傳輸中的時(shí)間延遲，并且繼續(xù)進(jìn)行該估算用于發(fā)送器和接收器的時(shí)間同步，其中發(fā)送器在取決于估算的時(shí)間延遲的時(shí)間緩存數(shù)據(jù)包，以便將數(shù)據(jù)包的差異減小至最小。然而這也存在問(wèn)題，即通訊開(kāi)始時(shí)首先基于從第一數(shù)據(jù)包中獲得的估算來(lái)實(shí)施同步，并且因此持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。
[0005]在US5，623，483中說(shuō)明了一種用于借助于控制開(kāi)關(guān)電路使數(shù)據(jù)流同步的系統(tǒng)，該控制開(kāi)關(guān)電路配置并設(shè)置有用于處理和接收數(shù)據(jù)流的緩存器開(kāi)關(guān)電路。此外，將最大可接收的包損失率和最大可接受的延遲定義為初始參數(shù)。此外建立包延遲分布，其再現(xiàn)了在傳輸路徑上的確定包延遲的概率。可以將其選擇作為起始近似值并且在操作運(yùn)行中進(jìn)行細(xì)化。然后在從測(cè)定的延遲中推導(dǎo)出的位置中將第一數(shù)據(jù)包安插到緩存器內(nèi)。隨后接收的數(shù)據(jù)包被相應(yīng)地分類到存儲(chǔ)器中，該數(shù)據(jù)包包括其相對(duì)于第一數(shù)據(jù)包的位置的說(shuō)明。因此實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)流的同步，而并非發(fā)送器和接收器中的、在數(shù)據(jù)流傳輸?shù)姆懂爟?nèi)不必要的計(jì)時(shí)器的同步。
[0006]另一方面，存在此類使用，其中必須使用共同的時(shí)基，以便確保不同的事件(信號(hào))在時(shí)間上的同步性。具體的應(yīng)用實(shí)例是在機(jī)動(dòng)車中的控制設(shè)備，其通過(guò)總線系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)地彼此通訊。
[0007]在此，共同的時(shí)基并且進(jìn)而節(jié)點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)在時(shí)間上的同步性原則上可以由網(wǎng)絡(luò)自身實(shí)現(xiàn)。為此存在如FlexRay或MOST的總線系統(tǒng)，它們當(dāng)前用在機(jī)動(dòng)車中并且可以建立該共同的時(shí)基。在此典型地，同步時(shí)間(從例如在啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)初始的非同步性出發(fā)直至完全的同步性)小于100ms，如同在車中的應(yīng)用所需要的同步時(shí)間那樣。但是，并不是所有網(wǎng)絡(luò)或總線系統(tǒng)具有此類型的、通過(guò)本身同步的通訊協(xié)議。如果通過(guò)作為這種在車輛中構(gòu)造用于控制設(shè)備的或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的通訊連接的總線系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)不能實(shí)現(xiàn)建立共同的時(shí)基，則存在這樣的可能性，即這通過(guò)用于時(shí)間同步的特別協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0008]對(duì)此特別適合的并且流行的用于使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)同步的協(xié)議是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IEEE1588的版本vl和v2的精密時(shí)間協(xié)議(Precision Time Protocol) (PTP)以及由此推導(dǎo)出的IEEE802.1AS協(xié)議，利用這些協(xié)議能在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間分別建立以包為基礎(chǔ)的時(shí)間同步。
[0009]這些用于同步的協(xié)議 基本上以此為基礎(chǔ)，即在網(wǎng)絡(luò)中存在一個(gè)惟一的、也被稱為Master-Clock的主時(shí)鐘，并且其他時(shí)鐘表現(xiàn)為同步至這個(gè)主時(shí)鐘的從時(shí)鐘(Slave-Clock)。在時(shí)鐘方面，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)因此是涉及作為從節(jié)點(diǎn)(與其時(shí)鐘相關(guān))的其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的主節(jié)點(diǎn)。在此，主時(shí)鐘典型地是在網(wǎng)絡(luò)中質(zhì)量最佳的時(shí)鐘。在同步時(shí)測(cè)定從時(shí)鐘相對(duì)于主時(shí)鐘的時(shí)間偏置(Offset)和在相鄰節(jié)點(diǎn)之間的傳輸時(shí)間。這些值然后用于從時(shí)鐘的或者說(shuō)從節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘校正器。
[0010]然而與通常使用在機(jī)動(dòng)車中的如FI exRay或MOST這樣的總線系統(tǒng)相反，這種同步協(xié)議不會(huì)在啟動(dòng)(重新啟動(dòng))網(wǎng)絡(luò)時(shí)優(yōu)化到第一次的同步上，如同例如在啟動(dòng)機(jī)動(dòng)車時(shí)獲得的那樣。由此這樣設(shè)計(jì)該協(xié)議，即其在啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)需要明顯更長(zhǎng)的在秒范圍內(nèi)的同步時(shí)間。借助于該P(yáng)TP/IEEE802.1AS協(xié)議的同步在啟動(dòng)或重新啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)不能以小于一秒的同步時(shí)間完成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或其時(shí)鐘的同步。
[0011]在汽車工業(yè)中詳細(xì)考慮的以太網(wǎng)變體“以太網(wǎng)AVB (Ethernet AVB) ”也不能完成小于一秒的同步時(shí)間，該以太網(wǎng)變體使用IEEE802.1AS協(xié)議以使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、即特別是機(jī)動(dòng)車中的單個(gè)控制設(shè)備同步。如已說(shuō)明的，該協(xié)議基于測(cè)量在各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的傳輸時(shí)間并且將其然后引入時(shí)鐘偏置校正器。這個(gè)已知的方法在兩個(gè)步驟中執(zhí)行。
[0012]在第一步驟中測(cè)量主時(shí)鐘和從時(shí)鐘的差值。為此主時(shí)鐘發(fā)送同步報(bào)文，該同步報(bào)文在主時(shí)鐘的特別時(shí)間點(diǎn)h被發(fā)送并在從時(shí)鐘的時(shí)間t2時(shí)被接收，其中利用同步報(bào)文(或者直接在同時(shí)報(bào)文(Sync報(bào)文)中或緊隨其后的跟隨報(bào)文(Follow-Up報(bào)文)中，它們共同構(gòu)成同步報(bào)文)將主時(shí)鐘的發(fā)送時(shí)間^傳輸至從時(shí)鐘。為此特別是通過(guò)分析兩個(gè)彼此跟隨的同步報(bào)文，使從時(shí)鐘的時(shí)鐘速度匹配于主時(shí)鐘的時(shí)鐘速度。根據(jù)相應(yīng)于IEEE802.1協(xié)議的預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，在從大約7ms的、具體地例如7.8125ms至64s的間隔時(shí)間(Raster)中執(zhí)行該測(cè)量或分析，在該間隔時(shí)間中發(fā)送同步報(bào)文。
[0013]在已知的同步方法中在另一個(gè)步驟中時(shí)間性地測(cè)量傳輸路徑，以便能校正主時(shí)鐘和從時(shí)鐘之間的時(shí)間偏移(時(shí)鐘的偏置(Offset)和因?yàn)閭鬏斣斐傻难舆t(Delay))。為此提出，測(cè)量雙路徑的延遲，即對(duì)于從從時(shí)鐘或者說(shuō)從節(jié)點(diǎn)至主時(shí)鐘或者說(shuō)主節(jié)點(diǎn)并且返回的往返發(fā)送(Rundsendung)的時(shí)間。為此從時(shí)鐘或者說(shuō)從節(jié)點(diǎn)發(fā)送延遲請(qǐng)求報(bào)文,其通過(guò)主時(shí)鐘或者說(shuō)主節(jié)點(diǎn)來(lái)接收。在對(duì)此的反饋中，主節(jié)點(diǎn)或者說(shuō)主時(shí)鐘發(fā)送延遲應(yīng)答報(bào)文，在發(fā)送延遲請(qǐng)求報(bào)文的從節(jié)點(diǎn)中對(duì)其進(jìn)行接收。在從時(shí)鐘中和主時(shí)鐘中檢測(cè)相應(yīng)的發(fā)送時(shí)間點(diǎn)和接收時(shí)間點(diǎn)，由此隨后可能的是，測(cè)定由于發(fā)送而產(chǎn)生的時(shí)間延遲(Delay)和從時(shí)鐘相對(duì)于主時(shí)鐘的偏置。由此可以測(cè)定和校正在這兩個(gè)時(shí)鐘之間的時(shí)間偏移。
[0014]然而根據(jù)IEEE802.1AS協(xié)議的規(guī)范僅每秒一次地實(shí)施前面描述的用于校正時(shí)間偏移的延遲應(yīng)答循環(huán)。這在具有多個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中導(dǎo)致了在啟動(dòng)全部系統(tǒng)時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的全部同步時(shí)間可以分別提高一秒。根據(jù)這個(gè)協(xié)議阻止了更加頻繁地發(fā)送這些報(bào)文，因?yàn)榉駝t在網(wǎng)絡(luò)中傳輸信道的持續(xù)負(fù)荷將會(huì)過(guò)大。補(bǔ)充地，如此設(shè)置IEEE802.1AS網(wǎng)絡(luò)，使其自主地配置和分段。在此，每個(gè)參與網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)使用所謂的“最佳主時(shí)鐘(Best MasterClock)”算法(BMC)，以便確定在網(wǎng)絡(luò)中或在當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)區(qū)段中的最佳時(shí)鐘。每個(gè)時(shí)鐘在精密時(shí)間協(xié)議(PTP)的框架中在特殊的數(shù)據(jù)記錄中保存其屬性，并且將這些屬性以所謂的聲明報(bào)文的形式通知其他的總線參與者或者網(wǎng)絡(luò)參與者。由此全部參與者或節(jié)點(diǎn)可以將其當(dāng)前時(shí)鐘的數(shù)據(jù)記錄與在網(wǎng)絡(luò)中的當(dāng)前主時(shí)鐘的數(shù)據(jù)記錄相比較，并且自己調(diào)整時(shí)鐘配置，其中在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)施這些具有最佳質(zhì)量屬性的時(shí)鐘作為最佳主時(shí)鐘(Best Master Clock)。
[0015]在此通過(guò)借助于交換聲明報(bào)文循環(huán)地實(shí)施該最佳主時(shí)鐘方法，也使參與者在運(yùn)行時(shí)間內(nèi)被接入或被去除，這也稱為熱插拔(hot pluggin)。在重新啟動(dòng)(啟動(dòng))網(wǎng)絡(luò)時(shí)，基于最佳主時(shí)鐘算法沒(méi)有參與者已知最佳時(shí)鐘，因此每個(gè)參與者(節(jié)點(diǎn))由此出發(fā)，即自己具有最佳時(shí)鐘，直至它在聲明報(bào)文的范圍中得知，在網(wǎng)絡(luò)中其他的參與者或節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘質(zhì)量更好并且使用其作為主時(shí)鐘。
[0016]在IEEE802.1AS協(xié)議中預(yù)設(shè)的發(fā)送頻率是1Hz，即聲明報(bào)文在僅一秒的間隔時(shí)間中傳輸?；凇颈尘凹夹g(shù)】也可以將這理解為，該數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的更加頻繁地傳輸導(dǎo)致了在正常運(yùn)行中過(guò)大地網(wǎng)絡(luò)基本負(fù)載，因此當(dāng)聲明報(bào)文的傳輸率更高時(shí)，用于真正的數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)潛在因素變得過(guò)大。
[0017]因?yàn)樵谥匦聠?dòng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)首先必須確定系統(tǒng)的所有參加者的最佳時(shí)鐘，以便將其布置為主節(jié)點(diǎn)的主時(shí)鐘，因此根據(jù)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量確定最小的同步時(shí)間，這是因?yàn)槊總€(gè)鄰居循環(huán)地將聲明報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給它的鄰居。因此在網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)最佳時(shí)鐘的確定持續(xù)了最多一秒以上的時(shí)間。為了總體上具有靈活的自動(dòng)尋找最佳時(shí)鐘的網(wǎng)絡(luò)，在重新啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)(起動(dòng)或啟動(dòng))時(shí)容忍該缺點(diǎn)存在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]基于此背景本發(fā)明的目的在于，在重新啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)時(shí)同步時(shí)間在使用本身不同步的通訊協(xié)議時(shí)減小。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，該目的通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的方法和根據(jù)權(quán)利要求10的特征的特別設(shè)計(jì)為車載網(wǎng)絡(luò)中的控制設(shè)備的節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外該目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求11的適合的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以被安裝在網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)中。
[0020]在根據(jù)本發(fā)明提出的用于使前面所述類型的時(shí)鐘同步的方法中特別提出，至少為了該王時(shí)鐘在啟動(dòng)車載網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)之后例如在接通和/或在重新啟動(dòng)在從節(jié)點(diǎn)中的網(wǎng)絡(luò)之后與可能多個(gè)從時(shí)鐘之一或者與多個(gè)從時(shí)鐘或者每個(gè)從時(shí)鐘的第一同步，使用優(yōu)選地用于從主節(jié)點(diǎn)至特殊的從節(jié)點(diǎn)的傳輸?shù)奶厥獾?、即取決于傳輸路徑的預(yù)定傳輸時(shí)間，以用于校正在主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)間偏移。由此在重新啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)首先可以取消前面所述的延遲應(yīng)答循環(huán)，以便實(shí)現(xiàn)主時(shí)鐘快速同步于從時(shí)鐘，其中在該延遲應(yīng)答循環(huán)中將報(bào)文的往返發(fā)送作為延遲請(qǐng)求報(bào)文和延遲應(yīng)答報(bào)文來(lái)分析。這對(duì)于第一同步循環(huán)或多個(gè)同步循環(huán)可以進(jìn)行，優(yōu)選地一直持續(xù)直至實(shí)現(xiàn)主時(shí)鐘和從時(shí)鐘可靠的同步。該建議基于以下的認(rèn)知，即機(jī)動(dòng)車的配制和在車載網(wǎng)絡(luò)中(以下也稱為網(wǎng)絡(luò))中的節(jié)點(diǎn)通常非動(dòng)態(tài)地變化，并且用于時(shí)間同步的信息或報(bào)文的傳輸時(shí)間在車輛的整個(gè)使用壽命上近乎恒定。就此而言可能的是，使用預(yù)定傳輸時(shí)間，并且至少將第一同步時(shí)間限制在交換同步報(bào)文上，并且對(duì)于其他同步使用固定存儲(chǔ)的預(yù)定傳輸時(shí)間用于計(jì)算。
[0021]可替換的、但是也優(yōu)選地與前述方法良好結(jié)合的可能性在于，優(yōu)選地在獲得同步報(bào)文之后從節(jié)點(diǎn)發(fā)送延遲請(qǐng)求報(bào)文，在主節(jié)點(diǎn)中檢測(cè)其接收時(shí)間，并且主節(jié)點(diǎn)將其作為延遲應(yīng)答報(bào)文傳回至從節(jié)點(diǎn)，其中在從節(jié)點(diǎn)中確定報(bào)文在主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間的傳輸時(shí)間，其中延遲請(qǐng)求報(bào)文的發(fā)送頻率至少在車輛的節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)之后的預(yù)定時(shí)間段中等于同步報(bào)文的發(fā)送頻率。該延遲請(qǐng)求報(bào)文的發(fā)送和延遲應(yīng)答報(bào)文的接收以下被總稱為延遲請(qǐng)求循環(huán)并且相應(yīng)于對(duì)通過(guò)在從節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)之間的往返發(fā)送的報(bào)文傳輸時(shí)間的測(cè)定，其顯著地縮短了同步時(shí)間，這是因?yàn)槊黠@地提高了根據(jù)協(xié)議設(shè)計(jì)的IHz的發(fā)送頻率。根據(jù)本發(fā)明在重新啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)這不再是不利的，因?yàn)橹敝猎谲囕d網(wǎng)絡(luò)中或者在網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)同步無(wú)論如何不可能交換其他內(nèi)容性信息。因此在重新啟動(dòng)車載網(wǎng)絡(luò)之后首先對(duì)此使用全部或大部分可使用的傳輸容量以將每個(gè)車載網(wǎng)絡(luò)的參與者或節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)入可運(yùn)行的狀態(tài)，該狀態(tài)也包括將網(wǎng)絡(luò)的參與者或節(jié)點(diǎn)的全部時(shí)鐘同步。
[0022]通常根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IEEE1588或建立于其上的、也使用所謂的“以太網(wǎng)AVB”協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.1AS，按照典型的10或IOOms的間隔發(fā)送同步報(bào)文，并且相反地僅利用IHz的頻率發(fā)送延遲請(qǐng)求循環(huán)，然而根據(jù)本發(fā)明，為了執(zhí)行延遲請(qǐng)求循環(huán)而根據(jù)第二替代方案提出對(duì)于預(yù)定的短暫時(shí)間段的提高了的頻率，該時(shí)間段相對(duì)于車載網(wǎng)絡(luò)在機(jī)動(dòng)車行駛期間的正常運(yùn)行時(shí)間非常短。預(yù)定的時(shí)間段例如可以是I至100秒的時(shí)間、優(yōu)選地大約為2至10秒。
[0023]這特別在結(jié)合應(yīng)用本發(fā)明第一替代方案中說(shuō)明的預(yù)定傳輸時(shí)間的情況下是有意義的，以便立即實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的第一同步，由此通過(guò)隨后的延遲請(qǐng)求循環(huán)僅只需要對(duì)同步進(jìn)行相比更小的校正，從頭開(kāi)始進(jìn)行這些校正的時(shí)間通常在比完全重新確定同步的時(shí)間更短。
[0024]根據(jù)所提出的方法的特別優(yōu)選的實(shí)施方式，在先進(jìn)行的運(yùn)行中，特別是如前述那樣通過(guò)從節(jié)點(diǎn)發(fā)送延遲請(qǐng)求報(bào)文并且在主節(jié)點(diǎn)中分析其接收時(shí)間來(lái)測(cè)量預(yù)定傳輸時(shí)間，并且將其存儲(chǔ)在在從節(jié)點(diǎn)中、即從節(jié)點(diǎn)的計(jì)算和存儲(chǔ)裝置中。也可以在先進(jìn)行的接通循環(huán)中獲得對(duì)預(yù)定傳輸時(shí)間的測(cè)定，從而車輛在提供給終端客戶時(shí)已經(jīng)包含用于預(yù)定傳輸時(shí)間的預(yù)定值，并且僅僅在車載網(wǎng)絡(luò)第一次啟動(dòng)時(shí)(還在制造商處)出現(xiàn)較長(zhǎng)的同步時(shí)間，這是因?yàn)槭紫缺仨毻ㄟ^(guò)實(shí)施延遲請(qǐng)求循環(huán)有可能利用根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)降低了的發(fā)送頻率測(cè)定傳輸時(shí)間。
[0025]在此可以有利補(bǔ)充的是，從所給出的車輛配置中測(cè)定或者計(jì)算預(yù)定傳輸時(shí)間。在車載網(wǎng)絡(luò)中由于運(yùn)行路徑使得信號(hào)傳遞的時(shí)間較短。在發(fā)送和傳輸報(bào)文時(shí)對(duì)于延遲時(shí)間的決定因素是節(jié)點(diǎn)的處理速度，其特別取決于硬件和軟件?？梢酝ㄟ^(guò)讀取所參與的節(jié)點(diǎn)的配制和固件版本來(lái)讀出這些信息，并且將其用于適宜的參數(shù)化計(jì)算中，因此根據(jù)在車輛中設(shè)置的節(jié)點(diǎn)、即車輛配置在理論上也可以測(cè)定預(yù)定傳輸時(shí)間。
[0026]當(dāng)從節(jié)點(diǎn)在接收同步報(bào)文之后立即進(jìn)行發(fā)送延遲請(qǐng)求報(bào)文時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步減小同步時(shí)間。在此，根據(jù)本發(fā)明“在接收同步報(bào)文之后立即”應(yīng)表示，從節(jié)點(diǎn)在接收和識(shí)別同步報(bào)文之后在下一個(gè)處理步驟中無(wú)需中間連接其他的處理步驟地發(fā)送延遲請(qǐng)求報(bào)文。在此同步報(bào)文技術(shù)上也可以由兩個(gè)連續(xù)的報(bào)文構(gòu)成，即通過(guò)一個(gè)Sync報(bào)文和一個(gè)Fol1w-Up報(bào)文構(gòu)成，Sync報(bào)文在主時(shí)鐘的時(shí)刻h時(shí)通過(guò)主節(jié)點(diǎn)發(fā)送并且在從節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘的時(shí)間點(diǎn)t2時(shí)在從節(jié)點(diǎn)中被接收，F(xiàn)ollow-Up報(bào)文在Sync報(bào)文之后通過(guò)主節(jié)點(diǎn)被發(fā)送并且包含時(shí)鐘時(shí)間^作為信息，因此在從節(jié)點(diǎn)中為了實(shí)施同步算法使用該時(shí)鐘時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明或者可以在接收Sync報(bào)文之后或者可以在接收Fol1w-Up報(bào)文之后，在接收同步報(bào)文之后立即進(jìn)行發(fā)送延遲請(qǐng)求報(bào)文，其中在Sync報(bào)文之后的發(fā)送則發(fā)送處于接收Sync報(bào)文和Follow-Up報(bào)文之間。
[0027]根據(jù)另一個(gè)方法變體也可以提出，延遲請(qǐng)求報(bào)文的(在啟動(dòng)時(shí)首先是高的、等于同步報(bào)文的發(fā)送頻率的)發(fā)送頻率在預(yù)定的時(shí)間段之后和/或在從時(shí)鐘成功地同步于主時(shí)鐘之后減小，以便減小傳輸信道的負(fù)荷，也就是說(shuō)只要實(shí)際進(jìn)行了或者根據(jù)情況可能必須進(jìn)行同步時(shí)就實(shí)現(xiàn)該情況。優(yōu)選地發(fā)送頻率然后減小到符合標(biāo)準(zhǔn)的例如每秒一次發(fā)送的發(fā)送頻率，(為了在連續(xù)運(yùn)行中也保持時(shí)鐘同步，在這個(gè)運(yùn)行中可以繼續(xù)進(jìn)行符合標(biāo)準(zhǔn)的同步)。
[0028]根據(jù)本發(fā)明在同步方法的另一個(gè)變體中，在車輛的節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)之后當(dāng)同步時(shí)鐘時(shí)在節(jié)點(diǎn)中通過(guò)在啟動(dòng)的節(jié)點(diǎn)之間交換聲明報(bào)文替代確定最佳主節(jié)點(diǎn)BMC)來(lái)確定地預(yù)先給定主時(shí)鐘，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送具有關(guān)于其時(shí)鐘屬性的信息的聲明報(bào)文并且接收和分析其他節(jié)點(diǎn)的聲明報(bào)文，以便測(cè)定質(zhì)量最好的時(shí)鐘并將其確定為主時(shí)鐘，該主時(shí)鐘在啟動(dòng)車輛系統(tǒng)時(shí)是用于所有節(jié)點(diǎn)的主時(shí)鐘并且描述了時(shí)基，其他的時(shí)鐘(至少首先)同步于該時(shí)基。因此全部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在啟動(dòng)系統(tǒng)前已知了最佳時(shí)鐘，并且其端口與此相應(yīng)地配置到之前定義的狀態(tài)中。在第一同步之后為了在車載網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)中測(cè)定質(zhì)量最好的時(shí)鐘，也可以將該方法作為最佳主時(shí)鐘方法(BMC)執(zhí)行，其中在持續(xù)的運(yùn)行中相應(yīng)地調(diào)節(jié)主時(shí)鐘。
[0029]作為替代地或附加地也可以提出，在車輛的節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)之后在同步節(jié)點(diǎn)中的時(shí)鐘時(shí)，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送具有關(guān)于其時(shí)鐘屬性的信息的聲明報(bào)文并且接收和分析其他節(jié)點(diǎn)的聲明報(bào)文，以便測(cè)定質(zhì)量最好的時(shí)鐘并且將其確定為主時(shí)鐘(執(zhí)行最佳主時(shí)鐘方法)。在此根據(jù)本發(fā)明提出，聲明報(bào)文的發(fā)送頻率至少在車輛的節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)之后的預(yù)定的時(shí)間段中等于同步報(bào)文的發(fā)送頻率，因此與標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施最佳主時(shí)鐘方法相比由于發(fā)送頻率的提高可以實(shí)現(xiàn)大體上更加快速的同步。此時(shí)根據(jù)本發(fā)明也確定了，在車載網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)重新啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)該通訊負(fù)荷是可承受:的。
[0030]此外還證明了，當(dāng)在發(fā)送延遲請(qǐng)求報(bào)文之后每個(gè)從節(jié)點(diǎn)立即發(fā)送聲明報(bào)文并且在發(fā)送同步報(bào)文之后主節(jié)點(diǎn)立即發(fā)送該聲明報(bào)文時(shí)，在維持延遲請(qǐng)求循環(huán)和最佳主時(shí)鐘算法的情況下特別快速地執(zhí)行同步循環(huán)，其中立即發(fā)送在此時(shí)也再次表示，在相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)或相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算單元中根據(jù)分別觸發(fā)的事件(發(fā)送延遲請(qǐng)求報(bào)文的同步報(bào)文)實(shí)施上述情況而無(wú)需其他中間連接的動(dòng)作。
[0031] 為了在此也減小傳輸信道的負(fù)荷，根據(jù)本發(fā)明可以提出，在預(yù)定的時(shí)間段之后和/或在成功地確定主時(shí)鐘之后，減小聲明報(bào)文的發(fā)送頻率，優(yōu)選地減小到符合標(biāo)準(zhǔn)的大約每秒發(fā)送一次的發(fā)送頻率。
[0032]此外本發(fā)明涉及一種在機(jī)動(dòng)車的車載網(wǎng)絡(luò)中的具有微處理器的節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)設(shè)置用于執(zhí)行通訊協(xié)議，由此該節(jié)點(diǎn)可以參與在機(jī)動(dòng)車或車載網(wǎng)絡(luò)中的不同節(jié)點(diǎn)的通訊。該類型節(jié)點(diǎn)通常在車輛中是控制設(shè)備，其在車輛中通訊，以便交換特定的信息、例如傳感器數(shù)據(jù)、已識(shí)別的危險(xiǎn)情況或類似信息。
[0033]根據(jù)本發(fā)明提出，節(jié)點(diǎn)的微處理器設(shè)置用于執(zhí)行前面描述的用于同步時(shí)鐘的方法或者其中部分方法。[0034] 相應(yīng)地本發(fā)明也涉及一種具有程序編碼裝置的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，這些程序編碼裝置適用于，在設(shè)置在車載網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)的微處理器上之后，實(shí)施前述的用于使車載網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)鐘同步的方法或其中部分方法，所述節(jié)點(diǎn)在所述車載網(wǎng)絡(luò)中彼此連接。這些程序編碼裝置可以例如作為固件在節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、特征和應(yīng)用可能性也從以下對(duì)實(shí)施例和附圖的說(shuō)明中獲得。在此所有說(shuō)明的和/或形象地示出的特征單獨(dú)地或在任意組合中構(gòu)成本發(fā)明的對(duì)象，也與特征在權(quán)利要求中的總結(jié)或者與它們的引用無(wú)關(guān)。
[0036]在此示出:
[0037]圖1在示意性的時(shí)間流程圖中示出用于將從時(shí)鐘同步到主時(shí)鐘上的同步方法，和
[0038]圖2在示意性時(shí)間流程圖中示出用于測(cè)定在網(wǎng)絡(luò)中的質(zhì)量最佳的時(shí)鐘的最佳主時(shí)鐘方法的執(zhí)行情況。
【具體實(shí)施方式】
[0039]在圖1中示出主節(jié)點(diǎn)的主時(shí)鐘I和從節(jié)點(diǎn)的從時(shí)鐘2，它們分別具有配屬于主時(shí)鐘I和從時(shí)鐘2的時(shí)基3，其在圖1中作為在主時(shí)鐘I或從時(shí)鐘2下以任意單位延伸的時(shí)間束示出。
[0040]節(jié)點(diǎn)通過(guò)本身不同步的通訊協(xié)議在車載網(wǎng)絡(luò)中彼此通訊，在根據(jù)本發(fā)明建議的在所述車載網(wǎng)絡(luò)中的同步方法的范疇內(nèi)提出，具有主時(shí)鐘I的主節(jié)點(diǎn)發(fā)送同步報(bào)文4，具有從時(shí)鐘2的從節(jié)點(diǎn)將其接收。在示出的實(shí)例中同步報(bào)文4由兩個(gè)報(bào)文構(gòu)成。第一報(bào)文是所謂的Sync報(bào)文5，其在時(shí)間點(diǎn)&時(shí)由主時(shí)鐘I發(fā)送并且在時(shí)間點(diǎn)t2時(shí)由從時(shí)鐘2接收。因?yàn)椴⒎撬泄?jié)點(diǎn)都能夠在在發(fā)送期間將Sync報(bào)文5的發(fā)送時(shí)間點(diǎn)h—起包含該報(bào)文中，因此主節(jié)點(diǎn)在發(fā)送Sync報(bào)文5之后馬上繼續(xù)發(fā)送Follow-Up報(bào)文6，其包括主時(shí)鐘I的時(shí)基3中的發(fā)送時(shí)間點(diǎn)tp當(dāng)時(shí)間點(diǎn)h已經(jīng)包括在Sync報(bào)文5中時(shí),可以取消發(fā)送Follow-Up報(bào)文6。
[0041]在從節(jié)點(diǎn)中確定從時(shí)鐘2的時(shí)基3中的發(fā)送時(shí)間點(diǎn)t2。
[0042]該同步報(bào)文4由主時(shí)鐘I以相應(yīng)于典型地為IOms或IOOms (在7.8125ms至64s之間的區(qū)間是可能的)的間隔的發(fā)送頻率來(lái)發(fā)送，從而對(duì)于兩個(gè)依次連續(xù)的同步報(bào)文k，k+l_在時(shí)鐘速度相同時(shí)_滿足以下的關(guān)系:
[0043]1.;.“ -11" = iV4 — fl
[0044]/f*1= /f -1*
[0045]當(dāng)在從節(jié)點(diǎn)中分析同步報(bào)文4時(shí)，使從時(shí)鐘2的時(shí)鐘速度匹配于主時(shí)鐘I的時(shí)鐘速度，直至前面給出的差值是相同的。
[0046]為了隨后校正在主時(shí)鐘I和從時(shí)鐘2之間的時(shí)間偏移，重要的是，考慮報(bào)文在主節(jié)點(diǎn)I和從節(jié)點(diǎn)2之間的傳輸時(shí)間，其中從用于報(bào)文的已知傳輸時(shí)間中可以推斷出在主時(shí)鐘I和從時(shí)鐘2之間的時(shí)間偏移。
[0047]從圖1中示出的延遲請(qǐng)求循環(huán)7中可得出本質(zhì)關(guān)聯(lián)性，其中具有從時(shí)鐘2從節(jié)點(diǎn)在時(shí)間點(diǎn)t3時(shí)發(fā)送延遲請(qǐng)求報(bào)文8，其在時(shí)間點(diǎn)t4時(shí)由主時(shí)鐘I接收。在延遲應(yīng)答報(bào)文9中主時(shí)鐘I將接收時(shí)間點(diǎn)t4傳回至從時(shí)鐘2。由此在包括同步報(bào)文的情況下實(shí)現(xiàn)報(bào)文從從時(shí)鐘2至主時(shí)鐘I并從主時(shí)鐘I至從時(shí)鐘2的往返發(fā)送，其中在示出的實(shí)例中為此使用時(shí)間 t1; t2 以及 t3, t4。
[0048]在假設(shè)傳輸在兩個(gè)通訊方向上是對(duì)稱的情況下通過(guò)以下示出的等式延遲(Delay)說(shuō)明傳輸時(shí)間:
【權(quán)利要求】
1.一種用于使機(jī)動(dòng)車的車載網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)中的時(shí)鐘(1，2)同步的方法，其中所述節(jié)點(diǎn)通過(guò)本身不同步的通訊協(xié)議彼此通訊，其中具有主時(shí)鐘(I)的主節(jié)點(diǎn)發(fā)送同步報(bào)文，在具有從時(shí)鐘(2)的從節(jié)點(diǎn)中分析所述同步報(bào)文，其中使所述從節(jié)點(diǎn)的或者說(shuō)所述從時(shí)鐘(I)的時(shí)鐘脈沖匹配于所述主節(jié)點(diǎn)的或者說(shuō)所述主時(shí)鐘(2)的時(shí)鐘脈沖，并且在考慮報(bào)文在所述主節(jié)點(diǎn)和所述從節(jié)點(diǎn)之間的傳輸時(shí)間的情況下校正在所述主時(shí)鐘⑴和所述從時(shí)鐘⑵之間的時(shí)間偏移，其特征在于，至少為了所述主時(shí)鐘(I)在所述車載網(wǎng)絡(luò)的所述節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)之后與從時(shí)鐘(2)的第一同步，在所述從節(jié)點(diǎn)中使用用于校正在所述主節(jié)點(diǎn)和所述從節(jié)點(diǎn)之間的所述時(shí)間偏移的預(yù)定傳輸時(shí)間，和/或所述從節(jié)點(diǎn)發(fā)送延遲請(qǐng)求報(bào)文(8)，在所述主節(jié)點(diǎn)中檢測(cè)所述延遲請(qǐng)求報(bào)文的接收時(shí)間(t4)，并且所述主節(jié)點(diǎn)將所述接收時(shí)間作為延遲應(yīng)答報(bào)文(9)傳回至所述從節(jié)點(diǎn)，在所述從節(jié)點(diǎn)中確定在報(bào)文所述主節(jié)點(diǎn)和所述從節(jié)點(diǎn)之間的所述傳輸時(shí)間，其中所述延遲請(qǐng)求報(bào)文(8)的發(fā)送頻率至少在所述機(jī)動(dòng)車的所述節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)之后的預(yù)定的時(shí)間段中等于所述同步報(bào)文(4)的發(fā)送頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在先前的運(yùn)行中測(cè)量所述預(yù)定傳輸時(shí)間，并且將所述預(yù)定傳輸時(shí)間存儲(chǔ)在所述從節(jié)點(diǎn)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，從所給出的機(jī)動(dòng)車配置中測(cè)定所述預(yù)定傳輸時(shí)間。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在接收所述同步報(bào)文(4)之后立即進(jìn)行發(fā)送所述延遲請(qǐng)求報(bào)文(8)。
5.根據(jù)前述權(quán)利 要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在預(yù)定的所述時(shí)間段之后和/或在所述從時(shí)鐘⑵成功地同步至所述主時(shí)鐘⑴之后，減小所述延遲請(qǐng)求報(bào)文⑶的所述發(fā)送頻率。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述機(jī)動(dòng)車的所述節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)之后在同步所述時(shí)鐘(1，2)時(shí)，在所述節(jié)點(diǎn)中預(yù)先給定主時(shí)鐘(I)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述機(jī)動(dòng)車的所述節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)之后在同步所述節(jié)點(diǎn)中的所述時(shí)鐘(1，2)時(shí)，每個(gè)所述節(jié)點(diǎn)發(fā)送具有關(guān)于所述節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘的信息的聲明報(bào)文(12)，并且其他的所述節(jié)點(diǎn)接收和分析所述聲明報(bào)文(12)，以便測(cè)定質(zhì)量最佳的所述時(shí)鐘(1，2)并確定為所述主時(shí)鐘(I)，其中所述聲明報(bào)文(12)的所述發(fā)送頻率至少在所述機(jī)動(dòng)車的所述節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)之后的預(yù)定的時(shí)間段中等于所述同步報(bào)文(4)的所述發(fā)送頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在發(fā)送所述延遲請(qǐng)求報(bào)文(8)之后，每個(gè)所述從節(jié)點(diǎn)立即發(fā)送所述聲明報(bào)文(12)，并且在發(fā)送所述同步報(bào)文(4)之后，所述主節(jié)點(diǎn)立即發(fā)送所述聲明報(bào)文。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在預(yù)定的所述時(shí)間段之后和/或在成功地確定所述主時(shí)鐘之后，減小所述聲明報(bào)文(12)的所述發(fā)送頻率。
10.一種在機(jī)動(dòng)車的車載網(wǎng)絡(luò)中的具有微處理器的節(jié)點(diǎn)，所述節(jié)點(diǎn)設(shè)置用于執(zhí)行通訊協(xié)議，所述節(jié)點(diǎn)因此能參與在所述機(jī)動(dòng)車中的不同節(jié)點(diǎn)的通訊，其特征在于，所述微處理器設(shè)置用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所述的用于使時(shí)鐘(1，2)同步的方法。
11.一種具有程序編碼裝置的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述程序編碼裝置適用于，在設(shè)置在車載網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)的微處理器上之后，實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的用于使所述車載網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)鐘(1，2) 同步的方法，所述節(jié)點(diǎn)在所述車載網(wǎng)絡(luò)中彼此連接。
【文檔編號(hào)】H04L12/40GK103988453SQ201280058129
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月30日
【發(fā)明者】約瑟夫·內(nèi)鮑爾, 赫爾格·津納 申請(qǐng)人:大陸汽車有限責(zé)任公司