用于为机动车的网络中的网络参与者建立共同时基的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种用于为机动车的网络中的网络参与者建立共同的时基的方法。
【背景技术】
[0002]用于在网络中的网络参与者之间进行数据传递的方法从IT行业中足够已知。例如，以太网技术详细说明用于线缆连接的网络的软件和硬件并且能够实现线缆连接的局部网络中的网络参与者之间的数据传递和数据交换。以太网技术在IEEE标准802.3中被详细说明。
[0003]为了在网络中进行数据传递有意义的是，发送器和接收器具有共同的时基。共同的时基的建立能够借助于专用的协议或专用的时间同步法、诸如精确时间协议(PTP)来实现。精确时间协议(PTP)是引起网络参与者的时钟或时基的同步的网络协议。精确时间协议PTP在IEEE标准1588和IEC标准61588中被详细说明。
[0004]然而，这样的从传统的IT行业中已知的用于数据传递的技术和协议大多不适合于机动车领域并且大多不满足机动车行业的要求和安全标准。机动车中的网络例如可以包括传感器、执行器和控制设备。用于机动车中的安全重要的电气和电子系统的所述要求在ISO标准26262 (“道路车辆——功能安全”)中被定义。
[0005]机动车的这样的网络中的必要的基本前提条件是实时性。在此，必须确保，在特定的时间建立网络参与者之间的共同的时基。在IT行业中的传统的协议和技术中，特别是在两个PTP中，然而，不能强制性地确保下述最大时间，直至所述最大时间建立共同的时基。因此，不强制性地得出实时性。
[0006]此外，用于建立网络参与者的共同的时基的PTP消息(特别是PTP同步消息)的典型的长度超过车辆中的典型的总线系统的传送能力，机动车中的网络参与者借助于所述总线系统联网。
[0007]此外，根据PTP建立网络参与者的共同的时基对每个网络参与者而言要求两个通信通道。然而，由于机动车中的典型的总线系统中受限的地址资源，为每个网络参与者提供两个通信通道是有问题的。
[0008]IT行业中的传统的协议和技术、特别是PTP因此不适合于或几乎不适合于建立机动车中的网络参与者的共同的时基。因此，值得期望的是，提供在机动车的网络中的网络参与者之间建立共同的时基的可能性，所述时基满足机动车行业的要求和安全预值。
【发明内容】
[0009]根据本发明，提出具有权利要求1的特征的用于为机动车的网络中的网络参与者建立共同的时基的方法。有利的设计方案是从属权利要求以及下面的说明书的主题。
[0010]特别是，各个网络参与者分别具有单独的局部时基。在此，网络参与者被构造为时间主机。所述时间主机的时基在此为主机时基，利用所述主机时基将其余的网络参与者的各个局部时基同步，以便建立共同的时基。
[0011]为此，时间主机在特定的时间区间中分别发送同步消息。与时间主机经由网络连接或联网的全部网络参与者接收所述同步消息。在此，网络参与者不必直接与时间主机连接。在此，应将术语“连接”理解成，时间主机和网络参与者经由网络彼此联网。
[0012]借助于接收到的同步消息，各个网络参与者分别修正其单独的局部时基。因此，建立共同的时基。
[0013]根据本发明，时间主机始终在特定的时间区间之后重新发出同步消息。因此，各个网络参与者的单独的局部时基的修正也不断地在特定的时间区间之后被重复。因此，共同的时基的建立以特定的时间间隔重复。因此，各个网络参与者的时基在特定的时间区间中自动再校准。
[0014]根据本发明，并非每个单个的网络参与者将其局部时基自主地并且独立地与时间主机同步,这将一起带来以延时请求消息和延时响应消息形式的附加的数据传输。这样的请求-响应原则或询问-应答原则根据本发明可以被避免。此外，在本发明的意义上不必要的是，各个网络参与者询问时间主机中的主机时基。替代于此，只要网络参与者获得由时间主机发出的同步消息，所有网络参与者就在特定的时间区间自动地再校准。
[0015]因此，根据本发明不必要的是，每个单个的网络参与者与时间主机交换消息，以便建立共同的时基。替代于此，时间主机在特定的时间区间中发出同步消息。用于建立共同的时基所需要的数据传输在本发明的意义上因此明显减少。因此，可以减少网络中的数据传输并且减轻机动车的网络的负荷。
[0016]对于这样的在IT行业中的传统的协议和技术、特别是PTP中被用于建立共同的时基的请求-响应原则或询问-应答原则而言，针对每个网络参与者大多需要两个通信通道。通过根据本发明在特定的时间区间对全部的网络参与者的局部时基进行自动地再校准，针对每个网络参与者不需要两个通信通道。因此，根据本发明的方法特别适合于机动车中的典型的网络(特别是总线系统)中的受限的地址资源。
[0017]相对于传统的协议或时间同步法，在此，对于时间主机而言不知道在网络中存在多少网络参与者或者多少网络参与者与时间主机连接。根据本发明，时间主机不需要这些信息。通过在特定的时间区间中建立共同的时基的重复确保，全部的网络参与者的所有局部时基与主机时基自动同步。
[0018]在此，可以适当地并且灵活地选择时间区间。特别是，特定的时间区间在启动机动车的网络时相对小地被选择。因为在启动网络时，全部网络参与者的全部局部时基首先必须与主机时基同步，因此时间主机以相对短的时间区间发出相对多的同步消息。特别是，时间区间在此为40ms。因此确保，在启动网络时，可以尽可能快地建立全部网络参与者的共同的时基。在网络持续运行期间，时间区间可以相对大地选择，特别是1000ms。然而，也可以的是，时间主机以不规则的时间区间或在需要时或在出现特定的条件时发送同步消息。
[0019]通过根据本发明的方法确保，网络参与者始终拥有被同步的时基。在此，此外确保，在预设的最大时间之内建立共同的时基。因此，可以确保共同的时基的建立的实时性。此外确保，可以满足机动车行业所要求的安全预值和安全标准，特别是用于机动车中的安全重要的电气和电子系统的根据ISO标准26262的要求。
[0020]根据本发明的第一优选的设计方案，各个网络参与者分别修正时间主机的主机时基和相应的网络参与者的单独的局部时基之间的偏差。特别是，各个网络参与者借助于精确的发送时间ti和精确的接收时间t2修正所述偏差，其中在该发送时间同步消息被时间主机发出，在该接收时间同步消息被相应的网络参与者接收到。
[0021]特别是，同步消息包含在哪个发送时间由时间主机发出同步消息的信息。替代地，时间主机也可以紧接着同步消息经由网络发送追踪(Follow-Up)消息。所述追踪消息在此包含同步消息的发送时间作为信息。在该情况下，网络参与者同样接收追踪消息并且借助于接收到的同步消息和接收到的追踪消息修正偏差。如果在下文中谈及“同步消息”，那么因此应当包括不仅各个同步消息而且结合追踪消息的同步消息的可能性。
[0022]通过修正偏差，各个网络参与者使其局部时基t1()kal适配于时间主机的主机时基tmastOT。发送时间&、接收时间t2、局部时基t1()kal、主机时基tmaste和偏差tMfset在此根据下述公式关联:
=1~ 一
^master u1kal uOffset
^Offset- ( t2~t1 ) _tdelay
tdelay在此为传递时间，需要所述传递时间，以便将同步消息从时间主机传送到相应的网络参与者。在机动车的网络中，所述传递时间可以在适当地生成&和t2的情况下视作为非常好地接近零。因此，得到下述公式，根据所述公式，各个网络参与者使其局部时基t1()kai适配于主机时基tmastCT:
=1~ 一 ( 1- 一=1~
^master u1kal ^ L2 lI^ Llokal-korr
各个网络参与者的关于偏差修正的局部时基t1()kal_km与主机时基一致。网络参与者和时间主机因此拥有共同的时基。