[发明专利]基于以太网交换机的网络中管理通信量的方法，车辆，通信接口和相应的计算机程序产品

说明书

一种用于管理网络中的通信量的方法，其包括：接收基于各自的优先级分类的多个通信量类别的帧；将所接收的帧划分为多个队列，每个队列专用于多个通信量类别中的相应通信量类别；基于多个通信量类别中的相应优先级，调度包含在队列中的帧的传输；以及如果存在具有的优先级高于事件触发的通信量类别的帧的通信量类别的帧，并且当至少一个受保护的时间窗口有效时，传输具有较高优先级的通信量类别的帧，并阻止其余通信量类别的帧的传输；否则传输包含在专用于事件触发的通信量类别的队列中的帧；以及基于调度，如果专用于事件触发的通信量类别的队列为空，则传输其余通信量类别之一的帧，其余通信量类别的帧的优先级低于事件触发的通信量类别的帧。

技术领域

本公开涉及基于以太网交换机的通信中的通信量(traffic)管理，该以太网交换机尤其符合由IEEE的时间敏感网络(TSN)工作组定义的IEEE 802.1Q通信标准；例如，请参见网站：www.ieee802.org/1/pages/tsn.html。

一个或多个实施例涉及以太网通信在汽车、工业、航空航天和/或航空电子领域中的应用。

背景技术

在过去几年中见证了电子控制单元(ECU)必须能够管理和处理的数据有所增加。一个示例由来自机动车辆(摄像机，雷达，声纳，GPS，激光雷达等)、飞机(飞行记录仪，娱乐设施等)、或工业联合体(工业PC，机械/机器人等)上存在的众多传感器/设备的数据来表示。

数据的增加自动导致数据传输所需的带宽增加，这通常在约为100Mbps的量级，并且在不久的将来必然会增长。此外，传感器/设备的大量存在可能涉及使用更大量的电缆和连接器，这在重量和成本方面具有影响。

因此，同样在汽车领域，为了解决这类问题，已经引入了以太网作为物理通信装置的用途。

具体地，在汽车控制应用中，并且更一般地，在具有时间性质的严格要求的工业应用中，期望的必要条件是保证高水平的安全性。因此，期望数据的实时传输是确定性类型的。

因此，确定性的数据传输意味着需要立即知道预期的数据内容和数量。

为了便于保证上述条件，必须同步网络的所有节点。

因此，创建了时间敏感网络(TSN)，其由IEEE的时间敏感网络(TSN)工作组定义的一组标准组成，其改进了基于IEEE 802.1Q标准的交换机的实时特性，并且解决了通信同步和确定性的问题，保证了高水平的可靠性。

TSN引入了三个基本要素：

-时间同步：参与实时通信的节点具有共同的参考时间；以这种方式，对于连接到网络的所有设备而言可以同时操作并在给定时刻执行给定操作；

-调度：在同一网络上启用具有不同优先级的不同通信量类别的共存；标准根据带宽和端到端等待时间方面能够定义具有不同必要条件的pf类；某些类，即优先类，将保证上限等待时间；

-选择通信路径、路径预留和容错：参与实时通信的所有节点使用相同的规则来选择通信路径，可能使用多个同时路径来保证容错和容差。

在系统设计期间，根据每个单独应用程序的必要条件将流量分配给通信量类。

此外，随后包含在2014 802.1Q标准中的IEEE 802.1Qav标准引入了通信量整形，其能够管理来自队列的输出处的各种帧的优先级。通信量整形使得可以例如基于分配给每个队列的优先级和最大等待时间来确定何时可以发送给定队列的帧。

IEEE 802.1Qbv标准中引入了使交换机能够维持时间驱动类型的通信量的调度改进，其被理解为队列、端口和相关机制的系统的通信接口1在图1中示出。IEEE 802.1Qbv标准设想管理以下按优先级降序排列的通信量类别：