专利名称：通过冗余通道传送消息的方法
技术领域：
本发明涉及一种在网络的多个节点之间在两条通道上传送消息 的方法。
背景技术：
在各种不同的技术领域中，需要在网络的多个节点之间交换消 息或信息(最好是以数据包的形式)，以便例如控制和监测包括针对 可变参数的多个传感器和用于影响这些参数的多个控制元件的复杂 技术装置。具体来说，这些用于相互数据交换的网络用在了汽车工业 中，例如用来将来自各种不同传感器(比如速度和/或加速度传感器) 的信息传送到主机，以便控制汽车的所有功能并且例如在超过了最大 允许加速度值的情况下使得启动安全气囊成为可能。在这种情况下，需要数据或消息在构成网络的节点之间得到可 靠交换。这一信息交换通常是经由电线和/或经由光缆实施的。这些 连接线路(也称为通道)可能因外界影响而遭到破坏或者消息传送可 能因连接线路受损而受到限制。在这样的情况下，消息传送将会变得 不可能。为了防止连接线路故障，尤其是如果要交换涉及安全的数据， 我们都知道要使用两条并行的通道来进行数据传输，网络的各个节点 分别与这两条并行通道连接。在这种情况下，通常至少涉及安全的数 据是在两个通道上并行传送的，从而，如果一条通道发生故障，仍然 会在另一条通道上传送涉及安全的信息。不过，这种数据量的加倍需 要在各个通道中有双倍的带宽来进行消息传送。这通常关系到改善线 路所需的额外费用。US 4,973,953介绍了 一种在多个节点之间进行消息传送的数据 传送系统。在这种情况下，各个节点经由用于消息传送的两条通道分 别与它的两个相邻节点连接。这意味着，如果两个相邻节点之间的通道发生故障，彼此远离的节点之间的消息传送也会受到损害，因为现 在要在仅仅单独一条通道上传送所有的消息了。US 5,329,521介绍了一种操作冗余局部网络的方法。在这种情 况下，为该网络的节点分别分配了连接装置，以便能够经由这些连接 装置发送消息。此外还使用了冗余适配器来选择具体的连接线路，以 便能够在各种情况下选择连接线路之一。从电路技术和编程技术的角 度来讲，这需要很高的支出。发明内容本发明的目的是提供一种在网络的多个节点之间在两条通道上 传送消息的方法，即使在两条通道之一故障的情况下该方法也能够可 靠地确保节点间的数据交换。这一目的是通过权利要求1中列出的特征实现的。本发明的核心思想在于，如果一条通道发生故障，则在另一条 通道上额外地传送或传递原本在这条通道上传送的消息或数据。这里 将会理解，还为用于消息传送的由节点和通道组成的网络或系统配备 了用于探察传送消息的通道是否发生故障的构件，并且其中这些构件 是以这样一种方式设计的它们可以例如向中央计算机或主机发送相 应的信号，中央计算机或主机由此促使消息或数据在另一条通道上传 送。另一种可能性是以这样一种方式通过系统发布对应信号将连接 线路的当前状态通知给各个受影响的节点。节点于是可以通过联合赞 同做出在另一条通道上传送数据的决定。在下文中，定义了一些术语，将会使用这些术语来更加详细地 解释本发明R连接线路对于这样的连接线路，可以将消息或数据传送从一条通道重新 安排到另一条通道； R数据值R连接线路的数据值。这些数据值可以分配给消息或直接分配给帧；R消息仅仅分配了 R数据值而没有其它类型的数据值的消息； 消息ID:消息的标识字段，例如按照FlexRay数据传输格式(本身公知) 或者C A N协议的消息标识字段；R帧分配了 R消息或R数据值并且仅仅传送R消息或R数据值的帧； R-Tx缓冲存储器，R-Rx缓冲存储器接收所有数据的缓冲存储器，并且对于这些缓冲存储器，存在 相关控制数据，以便在相关通道上并且按照相应的标识信号对帧进行 传送；Tx代表传送，Rx代表接收。对于本领域技术人员，很明显，这一方法尤其适用于CAN协议(本身公知)并且最好用于FlexRay协议的动态部分。由于对于两个系统而言，帧标识信号定义了接入传输媒介(就是说，通道)的优先级，因此如果对于单独一条剩余通道仅有有限的带宽可用，则不太重要的连接线路由优先级较高的连接线路取代。这可能会导致例如这样一种情形如果不得不在单独一条通道上保持所有的R连接线路，则 不再保持其它的连接线路。本发明的优选实施方式构成了从属权利要求的技术方案。 按照权利要求2，并非所有要在网络上传送的消息或数据都是以使得它们能够在两条通道上传送的方式格式化的。这样，如果一条通 道发生故障，则具体来说，在仍然完好的通道上仅仅传送涉及安全的 数据。在一种优选实施方式中，按照权利要求3，为网络的多个节点中 的各个节点分配了缓冲存储器，即R-Tx和R-Rx缓冲存储器，分别用 来存储所要传送的和所接收到的数据。在各个通道中预备一组帧标识 信号，以便能够传送R连接线路的所有数据。同时，R帧标识信号在 通道A中的数量等于这些标识信号在通道B中的数量。类似地，通道 A中各个标识信号在通道B中具有等价的标识信号，并且反之亦然。为了能够在通道A或通道B上传送数据，将消息按照与通道B上相同的方式分配给通道A上的帧标识信号。为了使得所要传送的消息从一条通道向另一条通道的转移尽可 能简单，在权利要求4中提出，在网络正常工作期间，阻断或停用通道A的一部分R-Tx缓冲存储器和通道B的一部分R-Tx缓冲存储器， 从而，对于各个R连接，数据是在通道A上或通道B上传送的。这是 由网络的主机或由分布式算法控制的。如果通道A故障，则按照顺序 使能或启用通道B的R-Tx缓冲存储器，这样能够在通道B上传送所 有的所需消息。如果通道B故障，则启用通道A的所有R-Tx缓冲存 储器。以简单的方式，按照权利要求5，在正常操作期间，停止将用于 通道A的偶数帧标识信号和用于通道B的奇数帧标识信号的Tx缓冲 存储器用于进行传送。这当然还可以相反地实现。如果通道A故障， 则启用通道B的所有Tx缓冲存储器，并且反之亦然。在权利要求6中规定的另一种可供选用的实施方式中，在主机 中为各个R连接线路配备了 R-Tx消息存储器和R-Rx消息存储器。连 接线路的标识是由消息的消息标识信号给出的。可以将消息标识信号 定义为帧格式的一部分，比如例如FlexRay协议中帧格式的一部分。 不过，还可以将其设计为高级协议的一部分，例如通过作为帧的一部 分来发送消息标识信号。消息标识信号的使用能够实现消息向帧标识 信号的较为简单的分配。连接线路不再仅仅由帧标识信号标识，从而 可以利用同一个帧标识信号提供数量较多的连接线路。在这种情况 下，各个R连接线路是在两条通道上实现的，其中在各个通道中预备 一组帧标识信号，以便能够传送R连接线路的所有数据。对于各条通 道和各个帧标识信号，在节点中提供了 Tx缓冲存储器和Rx缓冲存储 器。这些缓冲存储器不必是特意为R连接线路预备的，而是也可以用 于其它类型的连接线路。各个R连接线路可以由分配给它的R消息标 识信号来区分。在正常操作中，阻断或停用通道A的一部分R-Tx消 息存储器和通道B的一部分R-Tx消息存储器。这是由网络的主机或 由分布式算法控制的，从而，对于各个R连接线路，数据是在通道A 上或在通道B上传送的。优选地，按照权利要求7，在通道A故障的情况下，使能或启用通道B的所有R-Tx消息存储器，或者反之。如上所述，按照权利要求8，这可以使用偶数和奇数R-Tx消息 存储器以对称的方式实施。由于可以将大量消息分配给同一个帧标识信号，所以如果要传 送大量的消息，则主机必须做出将这些消息中的哪些消息复制到Tx 缓冲存储器中的决断。这一必须首先处理或传送或复制哪些消息的决 断可以基于分配给连接线路或消息的所定义的优先级分级，如权利要 求9中所突出说明的。这一优先级分级可以是基于例如涉及安全的特 征而预先定义的，从而确保即使仅有一条通道可用，也能够可靠地传 送重要的消息或数据。优选地，按照权利要求10，在网络的多个节点之间在两条通道 上传送消息的方法用在汽车领域中，例如用来将汽车的多个传感器、 控制和调节单元以及主机相互结成网络，以便即使在两条通道之一遭 到破坏的情况下也能够可靠地确保消息、数据和信号的相互交换。
将会参照附图中所示的实例实施方式进一步介绍本发明，不过， 本发明并不局限于该实例实施方式。 图1表示网络的示意性框图。附图标记为1，2，3，4:节点；5:主机；6: R-Tx缓冲存储器; 7: R-Rx缓冲存储器；8: R-Tx消息存储器；9: R-Rx消息存储器；A， B.-通道具体实施方式
可以从图1中示出的示意性框图中看出网络的基本结构。该网络由多个节点1、 2、 3、 4 (例如汽车之类中的传感器)组成。节点1、 2、 3'、 4经由两个通道A、 B相互连接并且与主机5连接。将通道A、 B设计成这样节点l、 2、 3、 4与通道A、 B并联连接。如果两条通道A、B之一发生故障，例如是由于机械故障造成的，则在对应的另一条通道B、 A上传送所要传送的消息。为此，在第一实施方式中，为节点1、 2、 3、 4中的各个节点分配了 R-Tx缓冲存储 器6和R-Rx缓冲存储器7，分别用来存储所要传送的消息和接收到 的消息。在另一种可供选用的实施方式中，可以在主机5中额外配备 R-Tx消息存储器8和R-Rx消息存储器9。
权利要求
1.一种在网络的多个节点(1，2，3，4)之间在两条通道(A，B)上传送消息的方法，其特征在于，如果一条通道(A，B)发生故障，则在另一条通道(B，A)上传送消息。
2. 按照权利要求1中所述的方法，其特征在于所要传送的消息 中只有一部分是可以在两条通道上传送的。
3. 按照权利要求1或2中所述的方法，其特征在于为各个节点 (1， 2， 3， 4)分配了 R-Tx缓冲存储器(6)和R-Rx缓冲存储器(7)。
4. 按照权利要求3中所述的方法，其特征在于缓冲存储器(6， 7)是启用的或停用的。
5. 按照权利要求4中所述的方法，其特征在于偶数或奇数缓冲 存储器(6， 7)是启用的或停用的。
6. 按照权利要求1和2中任何一项所述的方法，其特征在于为 主机(5)分配了R-Tx消息存储器(8)和R-Rx消息存储器(9)。
7. 按照权利要求6中所述的方法，其特征在于消息存储器(8， 9)鬼启用的或停用的。
8. 按照权利要求7中所述的方法，其特征在于偶数或奇数消息 存储器(8， 9)是启用的或停用的。
9. 按照权利要求1到8中任何一项所述的方法，其特征在于为 所要传送的消息分配了优先级分级。10.权利要求1到9中任何一项所述的方法在汽车技术中的应用o
全文摘要
为了提供一种在网络的多个节点(1，2，3，4)之间在两条通道(A，B)上传送消息，即使在两条通道(A，B)之一故障的情况下也能够确保可靠的消息传送的方法，提出了在一条通道(A，B)发生故障的情况下，在另一条通道(B，A)上传送消息。
文档编号H04L1/22GK101238676SQ200680028948
公开日2008年8月6日 申请日期2006年7月31日 优先权日2005年8月9日
发明者安德烈斯·范瓦格宁根, 彼得·富尔曼 申请人:Nxp股份有限公司