[發明專利]用于確保以太網車載網絡的時間同步的方法

在審

• 申請號: 202080087517.2
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN114846769A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: H·齊內爾
• 申請（專利權）人: 大陸汽車有限責任公司
• 主分類號: H04L9/40
• 分類號: H04L9/40;H04L43/0852;H04L47/283;H04J3/06
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 吳鵬;馬江立

一種用于確保機動車輛(1)的以太網車載網絡(2)的時間同步的方法，其中，執行以下步驟：?確定第一信號(10)在以太網車載網絡(2)的第一控制單元(3)與以太網車載網絡(2)的第二控制單元(4)之間的第一連接路徑(6)上的傳播時間(9)；?基于該傳播時間(9)來確定第一連接路徑(6)的最大速度(11)；以及?基于該最大速度(11)來確定第一連接路徑(6)的傳輸介質的類型(12)，其中，通過確定第一信號(10)的該傳播時間(9)和確定第一連接路徑的最大速度(11)以及確定第一連接路徑(6)的傳輸介質的類型(12)來形成熵源，根據該熵源確定該連接路徑(6)的至少一個動態密鑰(28)，該至少一個動態密鑰用于對該連接路徑(6)的時間同步消息進行加密。

技術領域

本發明涉及包含彼此同步的網絡設備的通信網絡。

技術背景

汽車制造商(OEM)和汽車行業的1級供應商正在為車輛控制器或電子控制設備/控制單元ECU的下一代架構做準備。一種發展是所謂的“面向區域的架構”，其中，控制設備被分組到比如右前門區域等區域中。與以前的架構的不同之處在于，控制器位于特定的物理或空間位置，以便從定位在那里的傳感器最佳地捕獲數據。因此，例如，可以將從右前門的傳感器收集數據的控制單元定位在右前門區域中。

還考慮將特征和應用的軟件執行本地化或分發至其他控制器和處理器。這種本地化或分發可以是優化的一部分，并且還可以在發生(例如，控制設備的)錯誤或故障的情況下使用。這種本地化或分發被稱為動態遷移或簡稱為遷移。預計很快就能實現將軟件動態遷移至車輛內的其他控制設備/處理器的大規模生產。

以太網可以是用于連接網絡中的控制設備的首選網絡。以太網技術在車輛和供應商產品的電氣系統中變得日益普及。以太網技術的使用需要有效的同步概念。

現有的以太網系統可以使用時間同步標準IEEE 802.1AS的實施方式。已經引起特別注意的兩種變體是802.1AS-Rev的選擇和802.1AS-Rev的時域，后者是前者的強制性要求。物理傳輸標準之外的其他協議是以太網AVB及其后繼版本以太網TSN。以太網AVB已被引入汽車的大規模生產中。以太網TSN和AVB的重要子標準是時間同步標準IEEE802.1AS，該時間同步標準依賴于主要標準IEEE 802.1來實現更高層的LAN協議(橋接)。這兩個標準都使用IEEE 1588精確時間協議(PTP)來在以太網網絡中建立公共時基。

在OSI層模型的第3層，以太網連接支持大量的交換協議，以用于在發射器與接收器之間傳輸數據分組。在更高的協議層中，將數據流分割成分組、在通信系統之間進行進程通信、將數據轉換為與系統無關的形式，并且最后為應用提供功能。

車輛中使用的幾乎所有以太網通信網絡都使用與時間同步有關的協議，該協議提供了在所有網絡設備中同步的全球網絡時基。預計時間同步網絡設備的普及率在未來將繼續增加。

IEEE 802.1AS標準提供了這樣一種與時間同步有關的協議。基于網絡中所謂的“最佳時鐘”(也稱為大師或大師時鐘)，建立了主-從時鐘層次結構。大師為網絡提供時基，網絡中的所有其他網絡設備都與該時基同步。大師是通過所謂的最佳主時鐘算法(BMCA)來確定的，并在網絡內公布。為此，IEEE 802.1AS兼容的網絡設備將包含關于其內部時鐘的信息的Announce消息發送至直接連接的其他網絡設備。關于內部時鐘的信息提供了對相應時鐘的準確性、其參考或時間參考以及可以用來確定網絡中的最佳時鐘的其他性質的指示。這種Announce消息的接收方將接收到的信息與自己的內部時鐘的特征進行比較并將已經從另一個端口接收到的任何消息與同其他網絡設備的時鐘有關的信息進行比較，并在另一個網絡設備中的時鐘具有更好的時鐘參數時接受該時鐘。在短時間內，網絡中的最佳時鐘被確定下來，該最佳時鐘然后成為網絡中的大師。基于大師，通過網絡廣播與時間同步有關的消息。接收與時間同步有關的消息的網絡設備不僅僅是轉發該消息，而是針對在連接(該網絡設備通過該連接從直接連接的網絡設備接收與時間同步有關的消息)上先前確定的傳播時間以及內部處理時間來校正時間信息，之后網絡設備重新傳輸與時間同步有關的消息和校正的時間信息。