專利名稱：通過冗余通道傳送消息的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間在兩條通道上傳送消息 的方法。
背景技術(shù)：
在各種不同的技術(shù)領(lǐng)域中，需要在網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間交換消 息或信息(最好是以數(shù)據(jù)包的形式)，以便例如控制和監(jiān)測(cè)包括針對(duì) 可變參數(shù)的多個(gè)傳感器和用于影響這些參數(shù)的多個(gè)控制元件的復(fù)雜 技術(shù)裝置。具體來說，這些用于相互數(shù)據(jù)交換的網(wǎng)絡(luò)用在了汽車工業(yè) 中，例如用來將來自各種不同傳感器(比如速度和/或加速度傳感器) 的信息傳送到主機(jī)，以便控制汽車的所有功能并且例如在超過了最大 允許加速度值的情況下使得啟動(dòng)安全氣囊成為可能。在這種情況下，需要數(shù)據(jù)或消息在構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)之間得到可 靠交換。這一信息交換通常是經(jīng)由電線和/或經(jīng)由光纜實(shí)施的。這些 連接線路(也稱為通道)可能因外界影響而遭到破壞或者消息傳送可 能因連接線路受損而受到限制。在這樣的情況下，消息傳送將會(huì)變得 不可能。為了防止連接線路故障，尤其是如果要交換涉及安全的數(shù)據(jù)， 我們都知道要使用兩條并行的通道來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)節(jié)點(diǎn) 分別與這兩條并行通道連接。在這種情況下，通常至少涉及安全的數(shù) 據(jù)是在兩個(gè)通道上并行傳送的，從而，如果一條通道發(fā)生故障，仍然 會(huì)在另一條通道上傳送涉及安全的信息。不過，這種數(shù)據(jù)量的加倍需 要在各個(gè)通道中有雙倍的帶寬來進(jìn)行消息傳送。這通常關(guān)系到改善線 路所需的額外費(fèi)用。US 4,973,953介紹了 一種在多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行消息傳送的數(shù)據(jù) 傳送系統(tǒng)。在這種情況下，各個(gè)節(jié)點(diǎn)經(jīng)由用于消息傳送的兩條通道分 別與它的兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)連接。這意味著，如果兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)之間的通道發(fā)生故障，彼此遠(yuǎn)離的節(jié)點(diǎn)之間的消息傳送也會(huì)受到損害，因?yàn)楝F(xiàn) 在要在僅僅單獨(dú)一條通道上傳送所有的消息了。US 5,329,521介紹了一種操作冗余局部網(wǎng)絡(luò)的方法。在這種情 況下，為該網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)分別分配了連接裝置，以便能夠經(jīng)由這些連接 裝置發(fā)送消息。此外還使用了冗余適配器來選擇具體的連接線路，以 便能夠在各種情況下選擇連接線路之一。從電路技術(shù)和編程技術(shù)的角 度來講，這需要很高的支出。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種在網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間在兩條通道上 傳送消息的方法，即使在兩條通道之一故障的情況下該方法也能夠可 靠地確保節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)交換。這一目的是通過權(quán)利要求1中列出的特征實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的核心思想在于，如果一條通道發(fā)生故障，則在另一條 通道上額外地傳送或傳遞原本在這條通道上傳送的消息或數(shù)據(jù)。這里 將會(huì)理解，還為用于消息傳送的由節(jié)點(diǎn)和通道組成的網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)配備 了用于探察傳送消息的通道是否發(fā)生故障的構(gòu)件，并且其中這些構(gòu)件 是以這樣一種方式設(shè)計(jì)的它們可以例如向中央計(jì)算機(jī)或主機(jī)發(fā)送相 應(yīng)的信號(hào)，中央計(jì)算機(jī)或主機(jī)由此促使消息或數(shù)據(jù)在另一條通道上傳 送。另一種可能性是以這樣一種方式通過系統(tǒng)發(fā)布對(duì)應(yīng)信號(hào)將連接 線路的當(dāng)前狀態(tài)通知給各個(gè)受影響的節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)于是可以通過聯(lián)合贊 同做出在另一條通道上傳送數(shù)據(jù)的決定。在下文中，定義了一些術(shù)語，將會(huì)使用這些術(shù)語來更加詳細(xì)地 解釋本發(fā)明R連接線路對(duì)于這樣的連接線路，可以將消息或數(shù)據(jù)傳送從一條通道重新 安排到另一條通道； R數(shù)據(jù)值R連接線路的數(shù)據(jù)值。這些數(shù)據(jù)值可以分配給消息或直接分配給幀；R消息僅僅分配了 R數(shù)據(jù)值而沒有其它類型的數(shù)據(jù)值的消息； 消息ID:消息的標(biāo)識(shí)字段，例如按照FlexRay數(shù)據(jù)傳輸格式(本身公知) 或者C A N協(xié)議的消息標(biāo)識(shí)字段；R幀分配了 R消息或R數(shù)據(jù)值并且僅僅傳送R消息或R數(shù)據(jù)值的幀； R-Tx緩沖存儲(chǔ)器，R-Rx緩沖存儲(chǔ)器接收所有數(shù)據(jù)的緩沖存儲(chǔ)器，并且對(duì)于這些緩沖存儲(chǔ)器，存在 相關(guān)控制數(shù)據(jù)，以便在相關(guān)通道上并且按照相應(yīng)的標(biāo)識(shí)信號(hào)對(duì)幀進(jìn)行 傳送；Tx代表傳送，Rx代表接收。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，很明顯，這一方法尤其適用于CAN協(xié)議(本身公知)并且最好用于FlexRay協(xié)議的動(dòng)態(tài)部分。由于對(duì)于兩個(gè)系統(tǒng)而言，幀標(biāo)識(shí)信號(hào)定義了接入傳輸媒介(就是說，通道)的優(yōu)先級(jí)，因此如果對(duì)于單獨(dú)一條剩余通道僅有有限的帶寬可用，則不太重要的連接線路由優(yōu)先級(jí)較高的連接線路取代。這可能會(huì)導(dǎo)致例如這樣一種情形如果不得不在單獨(dú)一條通道上保持所有的R連接線路，則 不再保持其它的連接線路。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式構(gòu)成了從屬權(quán)利要求的技術(shù)方案。 按照權(quán)利要求2，并非所有要在網(wǎng)絡(luò)上傳送的消息或數(shù)據(jù)都是以使得它們能夠在兩條通道上傳送的方式格式化的。這樣，如果一條通 道發(fā)生故障，則具體來說，在仍然完好的通道上僅僅傳送涉及安全的 數(shù)據(jù)。在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，按照權(quán)利要求3，為網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)中 的各個(gè)節(jié)點(diǎn)分配了緩沖存儲(chǔ)器，即R-Tx和R-Rx緩沖存儲(chǔ)器，分別用 來存儲(chǔ)所要傳送的和所接收到的數(shù)據(jù)。在各個(gè)通道中預(yù)備一組幀標(biāo)識(shí) 信號(hào)，以便能夠傳送R連接線路的所有數(shù)據(jù)。同時(shí)，R幀標(biāo)識(shí)信號(hào)在 通道A中的數(shù)量等于這些標(biāo)識(shí)信號(hào)在通道B中的數(shù)量。類似地，通道 A中各個(gè)標(biāo)識(shí)信號(hào)在通道B中具有等價(jià)的標(biāo)識(shí)信號(hào)，并且反之亦然。為了能夠在通道A或通道B上傳送數(shù)據(jù)，將消息按照與通道B上相同的方式分配給通道A上的幀標(biāo)識(shí)信號(hào)。為了使得所要傳送的消息從一條通道向另一條通道的轉(zhuǎn)移盡可 能簡(jiǎn)單，在權(quán)利要求4中提出，在網(wǎng)絡(luò)正常工作期間，阻斷或停用通道A的一部分R-Tx緩沖存儲(chǔ)器和通道B的一部分R-Tx緩沖存儲(chǔ)器， 從而，對(duì)于各個(gè)R連接，數(shù)據(jù)是在通道A上或通道B上傳送的。這是 由網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)或由分布式算法控制的。如果通道A故障，則按照順序 使能或啟用通道B的R-Tx緩沖存儲(chǔ)器，這樣能夠在通道B上傳送所 有的所需消息。如果通道B故障，則啟用通道A的所有R-Tx緩沖存 儲(chǔ)器。以簡(jiǎn)單的方式，按照權(quán)利要求5，在正常操作期間，停止將用于 通道A的偶數(shù)幀標(biāo)識(shí)信號(hào)和用于通道B的奇數(shù)幀標(biāo)識(shí)信號(hào)的Tx緩沖 存儲(chǔ)器用于進(jìn)行傳送。這當(dāng)然還可以相反地實(shí)現(xiàn)。如果通道A故障， 則啟用通道B的所有Tx緩沖存儲(chǔ)器，并且反之亦然。在權(quán)利要求6中規(guī)定的另一種可供選用的實(shí)施方式中，在主機(jī) 中為各個(gè)R連接線路配備了 R-Tx消息存儲(chǔ)器和R-Rx消息存儲(chǔ)器。連 接線路的標(biāo)識(shí)是由消息的消息標(biāo)識(shí)信號(hào)給出的。可以將消息標(biāo)識(shí)信號(hào) 定義為幀格式的一部分，比如例如FlexRay協(xié)議中幀格式的一部分。 不過，還可以將其設(shè)計(jì)為高級(jí)協(xié)議的一部分，例如通過作為幀的一部 分來發(fā)送消息標(biāo)識(shí)信號(hào)。消息標(biāo)識(shí)信號(hào)的使用能夠?qū)崿F(xiàn)消息向幀標(biāo)識(shí) 信號(hào)的較為簡(jiǎn)單的分配。連接線路不再僅僅由幀標(biāo)識(shí)信號(hào)標(biāo)識(shí)，從而 可以利用同一個(gè)幀標(biāo)識(shí)信號(hào)提供數(shù)量較多的連接線路。在這種情況 下，各個(gè)R連接線路是在兩條通道上實(shí)現(xiàn)的，其中在各個(gè)通道中預(yù)備 一組幀標(biāo)識(shí)信號(hào)，以便能夠傳送R連接線路的所有數(shù)據(jù)。對(duì)于各條通 道和各個(gè)幀標(biāo)識(shí)信號(hào)，在節(jié)點(diǎn)中提供了 Tx緩沖存儲(chǔ)器和Rx緩沖存儲(chǔ) 器。這些緩沖存儲(chǔ)器不必是特意為R連接線路預(yù)備的，而是也可以用 于其它類型的連接線路。各個(gè)R連接線路可以由分配給它的R消息標(biāo) 識(shí)信號(hào)來區(qū)分。在正常操作中，阻斷或停用通道A的一部分R-Tx消 息存儲(chǔ)器和通道B的一部分R-Tx消息存儲(chǔ)器。這是由網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)或 由分布式算法控制的，從而，對(duì)于各個(gè)R連接線路，數(shù)據(jù)是在通道A 上或在通道B上傳送的。優(yōu)選地，按照權(quán)利要求7，在通道A故障的情況下，使能或啟用通道B的所有R-Tx消息存儲(chǔ)器，或者反之。如上所述，按照權(quán)利要求8，這可以使用偶數(shù)和奇數(shù)R-Tx消息 存儲(chǔ)器以對(duì)稱的方式實(shí)施。由于可以將大量消息分配給同一個(gè)幀標(biāo)識(shí)信號(hào)，所以如果要傳 送大量的消息，則主機(jī)必須做出將這些消息中的哪些消息復(fù)制到Tx 緩沖存儲(chǔ)器中的決斷。這一必須首先處理或傳送或復(fù)制哪些消息的決 斷可以基于分配給連接線路或消息的所定義的優(yōu)先級(jí)分級(jí)，如權(quán)利要 求9中所突出說明的。這一優(yōu)先級(jí)分級(jí)可以是基于例如涉及安全的特 征而預(yù)先定義的，從而確保即使僅有一條通道可用，也能夠可靠地傳 送重要的消息或數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，按照權(quán)利要求10，在網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間在兩條通道 上傳送消息的方法用在汽車領(lǐng)域中，例如用來將汽車的多個(gè)傳感器、 控制和調(diào)節(jié)單元以及主機(jī)相互結(jié)成網(wǎng)絡(luò)，以便即使在兩條通道之一遭 到破壞的情況下也能夠可靠地確保消息、數(shù)據(jù)和信號(hào)的相互交換。


將會(huì)參照附圖中所示的實(shí)例實(shí)施方式進(jìn)一步介紹本發(fā)明，不過， 本發(fā)明并不局限于該實(shí)例實(shí)施方式。 圖1表示網(wǎng)絡(luò)的示意性框圖。附圖標(biāo)記為1，2，3，4:節(jié)點(diǎn)；5:主機(jī)；6: R-Tx緩沖存儲(chǔ)器; 7: R-Rx緩沖存儲(chǔ)器；8: R-Tx消息存儲(chǔ)器；9: R-Rx消息存儲(chǔ)器；A， B.-通道具體實(shí)施方式
可以從圖1中示出的示意性框圖中看出網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)。該網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)節(jié)點(diǎn)1、 2、 3、 4 (例如汽車之類中的傳感器)組成。節(jié)點(diǎn)1、 2、 3'、 4經(jīng)由兩個(gè)通道A、 B相互連接并且與主機(jī)5連接。將通道A、 B設(shè)計(jì)成這樣節(jié)點(diǎn)l、 2、 3、 4與通道A、 B并聯(lián)連接。如果兩條通道A、B之一發(fā)生故障，例如是由于機(jī)械故障造成的，則在對(duì)應(yīng)的另一條通道B、 A上傳送所要傳送的消息。為此，在第一實(shí)施方式中，為節(jié)點(diǎn)1、 2、 3、 4中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)分配了 R-Tx緩沖存儲(chǔ) 器6和R-Rx緩沖存儲(chǔ)器7，分別用來存儲(chǔ)所要傳送的消息和接收到 的消息。在另一種可供選用的實(shí)施方式中，可以在主機(jī)5中額外配備 R-Tx消息存儲(chǔ)器8和R-Rx消息存儲(chǔ)器9。
權(quán)利要求
1.一種在網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)(1，2，3，4)之間在兩條通道(A，B)上傳送消息的方法，其特征在于，如果一條通道(A，B)發(fā)生故障，則在另一條通道(B，A)上傳送消息。
2. 按照權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于所要傳送的消息 中只有一部分是可以在兩條通道上傳送的。
3. 按照權(quán)利要求1或2中所述的方法，其特征在于為各個(gè)節(jié)點(diǎn) (1， 2， 3， 4)分配了 R-Tx緩沖存儲(chǔ)器(6)和R-Rx緩沖存儲(chǔ)器(7)。
4. 按照權(quán)利要求3中所述的方法，其特征在于緩沖存儲(chǔ)器(6， 7)是啟用的或停用的。
5. 按照權(quán)利要求4中所述的方法，其特征在于偶數(shù)或奇數(shù)緩沖 存儲(chǔ)器(6， 7)是啟用的或停用的。
6. 按照權(quán)利要求1和2中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于為 主機(jī)(5)分配了R-Tx消息存儲(chǔ)器(8)和R-Rx消息存儲(chǔ)器(9)。
7. 按照權(quán)利要求6中所述的方法，其特征在于消息存儲(chǔ)器(8， 9)鬼啟用的或停用的。
8. 按照權(quán)利要求7中所述的方法，其特征在于偶數(shù)或奇數(shù)消息 存儲(chǔ)器(8， 9)是啟用的或停用的。
9. 按照權(quán)利要求1到8中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于為 所要傳送的消息分配了優(yōu)先級(jí)分級(jí)。10.權(quán)利要求1到9中任何一項(xiàng)所述的方法在汽車技術(shù)中的應(yīng)用o
全文摘要
為了提供一種在網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)(1，2，3，4)之間在兩條通道(A，B)上傳送消息，即使在兩條通道(A，B)之一故障的情況下也能夠確?？煽康南魉偷姆椒ǎ岢隽嗽谝粭l通道(A，B)發(fā)生故障的情況下，在另一條通道(B，A)上傳送消息。
文檔編號(hào)H04L1/22GK101238676SQ200680028948
公開日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2006年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月9日
發(fā)明者安德烈斯·范瓦格寧根, 彼得·富爾曼 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司