[发明专利]以太网网络中的时钟拓扑

说明书

公开了一种建立用于计算系统的改进时钟拓扑的方法，其中，该计算系统是节点的网络，并且其中，多个节点能够作为总控时钟源。该方法包括顺序地选择每个可选节点作为当选总控节点，当选总控节点发送通告消息，具有确定通信要求的每个节点从通告消息中提取拓扑信息，并且对另一节点重复上述步骤直到每个可选节点成为当选总控。该方法然后包括基于用于具有确定通信要求的一组节点的最佳时钟拓扑来选择时钟源。

本公开涉及基于以太网的通信网络，尤其是在汽车环境中使用的基于以太网的通信网络。可能希望汽车中的电子控制单元（ECU）能够重新考虑和改进它们所附接到的网络的时钟拓扑。可能希望ECU能够自主地评估哪个潜在时钟源节点将提供最佳性能作为中央或公共参考时钟。

背景技术

汽车工业的汽车车辆制造商（OEM）和一级供应商正在准备用于汽车控制器或电子控制单元（ECU）的下一代架构。一种发展是所谓的“面向区域的（zone-oriented）架构”，其中，ECU被分组为区域，例如右前门区域。与先前架构的差异在于，控制器位于某些物理或空间位置处，以便最佳地从定位在那里的传感器收集数据。例如，从右前门中的传感器收集数据的ECU可以位于右前门区域中。

还考虑的是，将用于特征和应用的软件执行局部化或分布到其他控制器和处理器。这种局部化或分布可以是优化的一部分，并且还可以在例如ECU的错误或故障的情况下使用。局部化可能由于物理变化（例如在添加或修复功能的过程中向网络添加新节点）而发生。局部化也可以由于复发事件而发生，例如网络的部分断电以节省能量，例如在部分联网的情况下。这种局部化或分布被称为动态迁移，或仅称为迁移。期望不久在其他ECU/处理器（车内）上的软件的动态迁移的连续生产。

以太网可以是用于连接ECU作为网络中的节点的选择的网络。以太网技术对于车辆和供应商产品的电气系统变得越来越流行。以太网技术的使用需要有效的同步或“时钟”概念。

现有以太网系统可以使用时间同步标准IEEE 802.1AS的实现。已引起特别注意的两个变型是802.1AS-rev故障（failure）和802.1AS-rev时域（后者是前者的强制要求）。物理传输标准之外的其他协议包括以太网AVB及其后续以太网TSN。以太网AVB已经被引入用于连续生产中的汽车。以太网TSN和AVB的基本副标准是时间同步标准IEEE 802.1AS，其依赖于高层LAN协议（桥接）的主标准IEEE 802.1。两种标准都使用IEEE 1588的精确时间协议（PTP）来建立以太网网络中的公共时基，“https//en.wikipedia.org/wiki/Precision_Time_Protocol”。

PTP定义了主/从时钟层次、以及AVB或TSN网络内的最佳定时时钟。最佳时钟或“总控（grandmaster）”用作特定网络中的节点的源或时基。如果每个ECU或微控制器具有必要的配置，则其可能是总控。最佳主时钟算法（BMCA）可被用于标识最佳时间时钟并在网络中传播该信息。循环通告消息向支持IEEE 802.1AS的系统的相邻节点发送关于诸如AVB云的网络的最佳时钟的信息。这种消息的接收器将该信息与它可能已经具有的关于其时钟特征的信息或者它可能已经从另一个端口接收到的信息进行比较。基于这些信息元素，可以建立时间同步生成树。

即使在生成树的节点列表已经建立之后，通知也继续循环地派发。一方面，这允许通过动态地选择新的最佳时钟来补偿总控的丢失。同样，也可以考虑在运行时间期间或在操作期间添加的新节点。

802.1AS网络自主地对其自身进行配置和分段。由于BMCA最佳主时钟算法的循环实现，参与节点也可以在运行时间期间即动态地连接或去除。