DE102021107787A1

DE102021107787A1 - Dynamische Dienstqualitätssteuerung für Kraftfahrzeug-Ethernet

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Publication number: DE102021107787A1
Application number: DE102021107787.7A
Authority: DE
Inventors: Michael G. Yocum; Andrew Kryszak; William R. Price; Steven HARTLEY; Robert H. Lake
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2020-06-26
Filing date: 2021-03-27
Publication date: 2021-12-30
Also published as: US11171806B1; CN113852486A

Abstract

Ein System zum Übertragen eines Rahmens innerhalb eines Ethernet-Netzes eines Fahrzeugs. Das System umfasst eine Ethernet-Weiche, ein erstes und ein zweites Merkmalsmodul und ein NAM. Die Ethernet-Weiche umfasst einen ersten und einen zweiten Anschluss, die jeweils mit dem ersten und dem zweiten Merkmalsmodul verbunden sind. Das NAM empfängt eine Prioritätsanforderungsnachricht vom zweiten Merkmalsmodul; erzeugt eine Prioritätsantwortnachricht, die Informationen für das zweite Merkmalsmodul angibt, um ein Prioritätsniveau eines Rahmens festzulegen; und überträgt die Prioritätsantwortnachricht zum zweiten Merkmalsmodul. Die Ethernet-Weiche empfängt den Rahmen vom zweiten Merkmalsmodul am ersten Anschluss, wobei der Rahmen ein erstes Bit, das das Prioritätsniveau angibt, und ein zweites Bit, das einen Anschluss des ersten Merkmalsmoduls angibt, aufweist, und leitet den Rahmen auf der Basis des ersten und des zweiten Bits zu einer entsprechenden der Warteschlangen mit dem Prioritätsniveau und zur Übertragung zum Anschluss des ersten Merkmalsmoduls weiter.

Description

EINLEITUNG
Die in diesem Abschnitt bereitgestellten Informationen dienen dem Zweck der allgemeinen Darstellung des Zusammenhangs der Offenbarung. Die Arbeit der gegenwärtig benannten Erfinder in dem Umfang, in dem sie in diesem Abschnitt beschrieben ist, sowie Aspekte der Beschreibung, die sich ansonsten nicht als Stand der Technik zum Zeitpunkt der Einreichung qualifizieren können, werden weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung anerkannt.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf fahrzeuginterne Ethernet-Netze.
Ein Elektrofahrzeug verwendet einen oder mehrere Elektromotoren für den Antrieb. Die Elektromotoren können durch Batterien, Solarpaneele, Generatoren usw. angetrieben werden. Ein Elektrokraftfahrzeug kann zahlreiche elektrische Bordfahrzeugsysteme und Komponenten enthalten, die verschiedene Operationen durchführen, die entsprechenden Merkmalen zugeordnet sind. Die Merkmale können Freihandfahrunterstützung, Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation, Antiblockierbremsen, drahtlose Kommunikation, Internetzugang, Navigation, globale Positionsbestimmung und/oder andere Merkmale umfassen. Die Merkmale können zumindest teilweise als Anwendungen implementiert werden, die durch entsprechende Module ausgeführt werden. Die Module können über Ethernet-Weichen als Teil eines Ethernet-Netzes miteinander verbunden sein.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein System zum Übertragen eines Rahmens innerhalb eines Ethernet-Netzes eines Fahrzeugs. Das System umfasst eine Ethernet-Weiche, ein erstes Merkmalsmodul, ein zweites Merkmalsmodul und ein Netzzugangsmodul. Die Ethernet-Weiche umfasst Anschlüsse. Die Anschlüsse umfassen einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss. Der erste Anschluss umfasst Warteschlangen. Das erste Merkmalsmodul ist mit dem ersten Anschluss verbunden. Das zweite Merkmalsmodul ist mit dem zweiten Anschluss verbunden. Das Netzzugangsmodul wird als Ethernet-Weiche, als erstes Merkmalsmodul oder als zweites Merkmalsmodul implementiert. Das Netzzugangsmodul ist dazu konfiguriert: eine Prioritätsanforderungsnachricht vom zweiten Merkmalsmodul zu empfangen; eine Prioritätsantwortnachricht, die Informationen für das zweite Merkmalsmodul angibt, um ein Prioritätsniveau eines Rahmens festzulegen, zu erzeugen; und die Prioritätsantwortnachricht zum zweiten Merkmalsmodul zu übertragen. Die Ethernet-Weiche ist dazu konfiguriert: den Rahmen vom zweiten Merkmalsmodul am ersten Anschluss zu empfangen, wobei der Rahmen ein oder mehrere erste Bits, die das Prioritätsniveau angeben, und ein oder mehrere zweite Bits, die einen Anschluss des ersten Merkmalsmoduls angeben, aufweist; und den Rahmen auf der Basis des einen oder der mehreren Bits zu einer entsprechenden der Warteschlangen mit dem Prioritätsniveau und für die Übertragung zum Anschluss des ersten Merkmalsmoduls weiterzuleiten.
Gemäß anderen Merkmalen ist das Netzzugangsmodul dazu konfiguriert, einen Typ des Rahmens zu bestimmen, und ändert das Prioritätsniveau des Rahmens auf der Basis eines Verkehrsniveaus von Daten im ersten Anschluss und/oder eines Füllniveaus von einer oder mehreren der Warteschlangen.
Gemäß anderen Merkmalen ist das Netzzugangsmodul dazu konfiguriert, einen Typ des Rahmens zu bestimmen, und ändert das Prioritätsniveau des Rahmens auf der Basis eines Geschäftskriteriums.
Gemäß anderen Merkmalen ist das Netzzugangsmodul dazu konfiguriert, einen Typ des Rahmens zu bestimmen, und ändert ein Prioritätsniveau des Rahmens auf der Basis einer Fahrzeugbedingung und/oder einer Betriebsumgebung des Fahrzeugs.
Gemäß anderen Merkmalen wird ein System zum Übertragen eines Rahmens innerhalb eines Ethernet-Netzes eines Fahrzeugs geschaffen. Das System umfasst eine Ethernet-Weiche, ein erstes Merkmalsmodul, ein zweites Merkmalsmodul und ein Netzzugangsmodul. Die Ethernet-Weiche umfasst Anschlüsse. Die Anschlüsse umfassen einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss. Der erste Anschluss umfasst Warteschlangen. Das erste Merkmalsmodul ist mit dem ersten Anschluss verbunden. Das zweite Merkmalsmodul ist mit dem zweiten Anschluss verbunden. Das Netzzugangsmodul ist von der Ethernet-Weiche, dem ersten Merkmalsmodul und dem zweiten Merkmalsmodul separat und dazu konfiguriert: eine Prioritätsanforderungsnachricht vom zweiten Merkmalsmodul im Fahrzeug zu empfangen; eine Prioritätsantwortnachricht, die Informationen für das zweite Merkmalsmodul angibt, um ein Prioritätsniveau eines Rahmens festzulegen, zu erzeugen; und die Prioritätsantwortnachricht zum zweiten Merkmalsmodul zu übertragen. Die Ethernet-Weiche ist dazu konfiguriert: den Rahmen vom zweiten Merkmalsmodul am ersten Anschluss zu empfangen, wobei der Rahmen ein oder mehrere erste Bits, die das Prioritätsniveau angeben, und ein oder mehrere zweite Bits, die einen Anschluss des ersten Merkmalsmoduls angeben, aufweist; und den Rahmen auf der Basis des einen oder der mehreren ersten Bits und des einen oder der mehreren zweiten Bits zu einer entsprechenden der Warteschlangen mit dem Prioritätsniveau und zur Übertragung zum Anschluss des ersten Merkmalsmoduls weiterzuleiten.
Gemäß anderen Merkmalen ist das Netzzugangsmodul dazu konfiguriert, einen Typ des Rahmens zu bestimmen, und ändert das Prioritätsniveau des Rahmens auf der Basis eines Verkehrsniveaus vom Daten im ersten Anschluss.
Gemäß anderen Merkmalen ist das Netzzugangsmodul dazu konfiguriert, einen Typ des Rahmens zu bestimmen, und ändert das Prioritätsniveau des Rahmens auf der Basis eines Füllniveaus von einer oder mehreren der Warteschlangen.
Gemäß anderen Merkmalen ist das Netzzugangsmodul dazu konfiguriert, einen Typ des Rahmens zu bestimmen, und ändert das Prioritätsniveau des Rahmens auf der Basis eines Geschäftskriteriums.
Gemäß anderen Merkmalen ist das Netzzugangsmodul dazu konfiguriert, einen Typ des Rahmens zu bestimmen, und ändert ein Prioritätsniveau des Rahmens auf der Basis einer Fahrzeugbedingung und/oder einer Betriebsumgebung des Fahrzeugs.
Gemäß anderen Merkmalen umfasst die Ethernet-Weiche einen dritten Anschluss und das Netzzugangsmodul ist mit dem dritten Anschluss verbunden.
Gemäß anderen Merkmalen wird das Netzzugangsmodul durch das erste Merkmalsmodul, das zweite Merkmalsmodul oder die Ethernet-Weiche implementiert.
Gemäß anderen Merkmalen wird ein System zum Übertragen eines Rahmens innerhalb eines Ethernet-Netzes eines Fahrzeugs geschaffen. Das System umfasst eine erste Ethernet-Weiche, eine zweite Ethernet-Weiche, ein erstes Merkmalsmodul und ein Netzzugangsmodul. Die erste Ethernet-Weiche umfasst Anschlüsse. Die Anschlüsse umfassen einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss, wobei der erste Anschluss Warteschlangen umfasst. Die zweite Ethernet-Weiche ist mit dem ersten Anschluss verbunden. Das erste Merkmalsmodul ist mit dem zweiten Anschluss oder der zweiten Ethernet-Weiche verbunden. Das Netzzugangsmodul ist dazu konfiguriert: eine Prioritätsanforderungsnachricht vom ersten Merkmalsmodul innerhalb des Fahrzeugs zu empfangen; eine Prioritätsantwortnachricht, die Informationen für das erste Merkmalsmodul angibt, um ein Prioritätsniveau des Rahmens festzulegen, zu erzeugen; und die Prioritätsantwortnachricht zum ersten Merkmalsmodul zu übertragen. Die erste Ethernet-Weiche ist dazu konfiguriert: den Rahmen vom ersten Merkmalsmodul am ersten Anschluss zu empfangen, wobei der Rahmen ein oder mehrere erste Bits, die das Prioritätsniveau angeben, und ein oder mehrere zweite Bits, die einen Anschluss eines zweiten Merkmalsmoduls angeben, aufweist; und den Rahmen auf der Basis des einen oder der mehreren ersten Bits und des einen oder der mehreren zweiten Bits zu einer entsprechenden der Warteschlangen mit dem Prioritätsniveau und zur Übertragung zum Anschluss des zweiten Merkmalsmoduls weiterzuleiten.
Gemäß anderen Merkmalen ist das Netzzugangsmodul dazu konfiguriert, einen Typ des Rahmens zu bestimmen, und ändert das Prioritätsniveau des Rahmens auf der Basis eines Verkehrsniveaus von Daten im ersten Anschluss.
Gemäß anderen Merkmalen ist das Netzzugangsmodul dazu konfiguriert, einen Typ des Rahmens zu bestimmen, und ändert das Prioritätsniveau des Rahmens auf der Basis eines Füllniveaus von einer oder mehreren der Warteschlangen.
Gemäß anderen Merkmalen ist das Netzzugangsmodul dazu konfiguriert, einen Typ des Rahmens zu bestimmen, und ändert das Prioritätsniveau des Rahmens auf der Basis eines Geschäftskriteriums.
Gemäß anderen Merkmalen ist das Netzzugangsmodul dazu konfiguriert, einen Typ des Rahmens zu bestimmen, und ändert ein Prioritätsniveau des Rahmens auf der Basis einer Fahrzeugbedingung und/oder einer Betriebsumgebung des Fahrzeugs.
Gemäß anderen Merkmalen ist das erste Merkmalsmodul mit dem zweiten Anschluss verbunden. Der Anschluss des zweiten Merkmalsmoduls ist ein Anschluss der zweiten Ethernet-Weiche.
Gemäß anderen Merkmalen ist das erste Merkmalsmodul mit der zweiten Ethernet-Weiche verbunden. Der Anschluss des zweiten Merkmalsmoduls ist ein Anschluss der ersten Ethernet-Weiche.
Gemäß anderen Merkmalen umfasst die erste Ethernet-Weiche einen dritten Anschluss. Das Netzzugangsmodul ist mit dem dritten Anschluss verbunden.
Gemäß anderen Merkmalen wird das Netzzugangsmodul durch das erste Merkmalsmodul, das zweite Merkmalsmodul, die erste Ethernet-Weiche oder die zweite Ethernet-Weiche implementiert.
Weitere Anwendbarkeitsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden aus der ausführlichen Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen ersichtlich. Die ausführliche Beschreibung und die speziellen Beispiele sind nur für Erläuterungszwecke bestimmt und sollen den Schutzbereich der Offenbarung nicht begrenzen.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird aus der ausführlichen Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen vollständiger verständlich; es zeigen:

1 ein Funktionsblockdiagramm eines Fahrzeugs mit einem Fahrzeugsystem, das ein Beispiel-Ethernet-Netz mit einem Netzzugangsmodul gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet;
2 ein Funktionsblockdiagramm eines Beispiels des Ethernet-Netzes von 1;
3 ein Beispielsignaldiagramm, das eine dynamische Prioritätsanforderung und Ressourcenzuweisungszuteilung gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
4 ein Funktionsblockdiagramm von Beispielwarteschlangen eines Anschlusses mit jeweiligen Prioritätsniveaus und Füllniveaus gemäß der vorliegenden Offenbarung;
5 ein Funktionsblockdiagramm eines Beispiels eines Abschnitts eines Anschlusses mit einem Schaltsteuermodul und Warteschlangen gemäß der vorliegenden Offenbarung;
6 ein Funktionsblockdiagramm eines Beispiels eines Netzzugangsmoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung;
7 ein Funktionsblockdiagramm eines Ethernet-Netzes, das die Übertragung von Rahmen für ein Beispiel mit verteiltem Konflikt gemäß einem herkömmlichen Verfahren der Ressourcenzuweisung darstellt;
8 ein Funktionsblockdiagramm des Ethernet-Netzes von 7, das die Übertragung einer Dienstqualitätsanforderung für ein Beispiel mit verteiltem Konflikt gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
9 ein Funktionsblockdiagramm des Ethernet-Netzes von 7, das die Übertragung von Rahmen für das Beispiel mit verteiltem Konflikt auf der Basis der Dienstqualitätsanforderung und gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
10 ein Funktionsblockdiagramm des Ethernet-Netzes von 7, das die Übertragung von Rahmen für ein Endpunktkonfliktbeispiel gemäß einem herkömmlichen Verfahren darstellt;
11 ein Funktionsblockdiagramm des Ethernet-Netzes von 7, das die Übertragung einer Dienstqualitätsanforderung für ein Endpunktkonfliktbeispiel gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
12 ein Funktionsblockdiagramm des Ethernet-Netzes von 7, das die Übertragung von Rahmen für ein Endpunktkonfliktbeispiel auf der Basis der Dienstqualitätsanforderung und gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
13 eine dynamisches Beispielpriorisierungs- und Ressourcenzuweisungsverfahren mit einem Verfahren zum Betreiben eines Netzzugangsmoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung.

In den Zeichnungen können Bezugszeichen mehrmals verwendet werden, um ähnliche und/oder identische Elemente zu identifizieren.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ein einzelnes Kraftfahrzeug kann mehrere Ethernet-Weichen aufweisen, die zahlreiche Module bedienen. Jede der Ethernet-Weichen kann mehrere Anschlüsse umfassen, wobei jeder Anschluss mehrere Eingangs- und Ausgangswarteschlangen zum Speichern und Übertragen von Daten zwischen den Anschlüssen umfassen kann. Jede Ethernet-Weiche kann mit einem oder mehreren Modulen und einer oder mehreren Ethernet-Weichen verbunden sein und Daten zwischen den Modulen und den anderen Ethernet-Weichen übertragen.
Herkömmlich sind Dienstqualitätsimplementierungen statisch, was bedeutet, dass die Priorisierung von Fahrzeug-Ethernet-Verkehr statisch festgelegt ist, so dass jeder Typ von Verkehr ein festes entsprechendes Priorisierungsniveau aufweist. Operationen, die den verschiedenen Typen von Verkehr zugeordnet sind, werden in einer vorbestimmten Reihenfolge durchgeführt, die der Prioritätsniveaueinstufung der Typen von Verkehr entspricht. Als Beispiel kann ein Controller: erste Daten und zweite Daten empfangen; die Typen der ersten Daten und der zweiten Daten (z. B. sicherheitsbezogene Daten, Kommunikationsdaten, Klimasteuerdaten usw.) auf der Basis der Typen bestimmen, Prioritätsniveaus der ersten Daten und der zweiten Daten bestimmen; und auf der Basis der Prioritätsniveaus und der entsprechenden vorbestimmten Reihenfolge, in der Operationen durchgeführt werden sollen, das Durchführen von Operationen, die den Daten mit dem höheren Prioritätsniveau zugeordnet sind, vor dem Durchführen von Operationen, die den anderen Daten zugeordnet sind, ermöglichen.
Die hier dargelegten Beispiele umfassen das dynamische Priorisieren von Operationen und das Zuweisen von Ressourcen innerhalb eines Ethernet-Netzes eines Fahrzeugs für das Dienstqualitätsmanagement (QoS-Management) des Ethernet-Netzes. Fahrzeugereignisse und entsprechende Daten können priorisiert werden, wenn die Fahrzeugereignisse auftreten. Die Beispiele umfassen das dynamische Priorisieren von Ethernet-Nachrichten auf der Basis von Fahrzeugbedingungen, Datenverkehrsbedingungen, einer vorbestimmten Vorgabepriorisierungseinstufung von Datentypen, vorbestimmten Kriterien, Füllniveaus von Ethernet-Anschlusswarteschlangen und/oder anderen Kriterien und Statusinformationen, auf die hier Bezug genommen wird.
1 zeigt ein Fahrzeug 10 mit einem Fahrzeugsystem 12, das ein Ethernet-Netz 14 beinhaltet. Das Fahrzeug 10 kann ein Elektrofahrzeug oder ein anderer Typ von Fahrzeug (z. B. ein Hybridfahrzeug, ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine usw. sein). Das Ethernet-Netz 14 umfasst ein Netzzugangsmodul 16, Ethernet-Weichen 18 und Merkmalsmodule 20. Das Netzzugangsmodul (oder zentrale Prioritätsmodul) 16 implementiert die dynamische Priorisierung von Operationen und bestimmt die Zuweisung von Ressourcen auf der Basis dieser Priorisierung. Die Ethernet-Weichen übertragen (i) Nachrichten mit QoS-Anforderungen und Antworten zwischen dem Netzzugangsmodul (NAM) 16 und den Merkmalsmodulen, (ii) Rahmen und/oder Daten zwischen Merkmalsmodulen und (iii) Rahmen und/oder Daten zwischen Merkmalsmodulen und Vorrichtungen. Die Merkmalsmodule können Anwendungen umfassen, die durch eines oder mehrere Module ausgeführt werden. Nur beispielsweise können die Anwendungen Freihandfahrunterstützung, Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation, Antiblockierbremsen, drahtlose Kommunikation, Internetzugang, Navigation, globale Positionsbestimmung, Infotainment, Klimasteuerung, Sicherheitssystemanwendungen und/oder andere Anwendungen umfassen. Zusätzlich dazu, dass sie mit Merkmalsmodulen verbunden sind, können die Ethernet-Weichen 18 mit verschiedenen Vorrichtungen verbunden sein, von denen auf einige hier Bezug genommen wird und die Sensoren, Sender/Empfänger, Betriebssystemvorrichtungen, einen Speicher, Weichen usw. umfassen. Operationen des NAM 16, der Ethernet-Weichen 18 und der Merkmalsmodule 20 werden weiter nachstehend mit Bezug auf die Beispiele von 2-13 beschrieben. Als Beispiel kann das NAM 16 die Priorisierung von Offboard-Daten (oder Offboard-Verkehr) von einem Infotainment-Merkmalsmodul eines Infotainment-Systems zu und/oder von dem Internet über einen Sender/Empfänger steuern, wobei das Infotainment-Merkmalsmodul und der Sender/Empfänger mit Anschlüssen der Ethernet-Weichen verbunden sind. Andere Beispiele werden hier offenbart.
Das Fahrzeugsystem 12 kann ferner ein Infotainment-System 21, Sender/Empfänger 22, ein Navigationssystem 24 mit einem globalen Positionsbestimmungssystem (GPS) 26, Sensoren 28, einen Speicher 30 und eine Leistungsquelle 32 umfassen. Das Infotainment-System 21 kann Audio- und Videovorrichtungen wie z. B. Lautsprecher und Anzeigen (oder Bildschirme) umfassen. Die Sender/Empfänger 22 können verwendet werden, um drahtlos mit entfernt angeordneten Fahrzeugen; Basisstationen; Satelliten; Edge-Servern und/oder Knoten für Edge-Rechendienste usw. zu kommunizieren und/oder Signale von diesen zu empfangen. Die Sensoren 28 können Objektdetektionssensoren (z. B. Radarsensoren und Kameras), Temperatursensoren, Durchflussratensensoren, Drucksensoren, Geschwindigkeitssensoren usw. umfassen. Der Speicher 30 kann Anwendungen 40 wie z. B. die durch die Merkmalsmodule 20 ausgeführten Anwendungen, Parameter 42, Vorgabeprioritätsniveaus 44, Sensordaten 46 und/oder andere Daten und Informationen, auf die hier Bezug genommen wird, speichern.
Die Leistungsquelle 32 kann Leistung zum Ethernet-Netz 14 und/oder zu anderen Vorrichtungen des Fahrzeugsystems 12 liefern. Als Beispiel kann die Leistungsquelle 32 eine Batteriebank sein und Leistung zu Aktuatoren 50 liefern, um betätigte Vorrichtungen 52 zu betätigen. Die Leistung kann über Weichen 54 geliefert werden, die durch die Merkmalsmodule 20 über die Ethernet-Weichen 18 gesteuert werden können. Die Aktuatoren 50 können Motoren, Solenoide und/oder andere Aktuatoren umfassen. Die betätigten Vorrichtungen 52 können Ventile, Verriegelungen, Fenster, Gebläse usw. umfassen.
2 zeigt ein Ethernet-Netz 200, das ein Beispiel des Ethernet-Netzes 14 von 1 ist. Das Ethernet-Netz 200 umfasst Ethernet-Weichen 202 mit Anschlüssen (als A-F identifiziert). Das Ethernet-Netz 200 kann irgendeine Anzahl von Ethernet-Weichen umfassen und jede der Ethernet-Weichen 202 kann irgendeine Anzahl von Anschlüssen umfassen. Die Ethernet-Weichen 202 können gemäß Ethernet-Protokollen arbeiten. Jeder der Anschlüsse kann mit einer Vorrichtung oder einem Merkmalsmodul verbunden sein. Beispielvorrichtungen 204 und Merkmalsmodule 206 sind gezeigt. Die Vorrichtungen 204 können irgendeine der vorstehend angegeben Vorrichtungen sein. Die Merkmalsmodule 206 können die Merkmalsmodule 20 von 1 umfassen. Einige der Anschlüsse können verwendet werden, um zwei oder mehr der Ethernet-Weichen zu verbinden. Als Beispiel kann das Merkmalsmodul 3 Rahmen zum Merkmalsmodul 5 über die Ethernet-Weichen 1-4 übertragen.
Das NAM 16 kann mit einem der Anschlüsse verbunden sein, wie gezeigt. In einer anderen Ausführungsform wird das NAM 16 als Teil von einer der Ethernet-Weichen 202 oder als Teil von einem der Merkmalsmodule 206 implementiert. In einer anderen Ausführungsform werden mehrere Versionen des NAM 16 an verschiedenen Orten im Ethernet-Netz 200 implementiert. Als Beispiel können eine oder mehrere der Ethernet-Weichen 202 und/oder eines oder mehrere der Merkmalsmodule 206 Operationen des NAM 16 implementieren, wie hier beschrieben. Ferner werden NAM-Operationen nachstehend beschrieben.
3 zeigt ein Signaldiagramm, das eine dynamische Prioritätsanforderung und Ressourcenzuweisung darstellt. In 3 sind ein Merkmalsmodul 300, ein Netzzugangsmodul 302, ein Gateway 304 und ein Server 306 auf Cloud-Basis gezeigt. Das Merkmalsmodul 300 kann sich auf irgendein Merkmalsmodul beziehen, das hier offenbart ist, und erzeugt eine Prioritäts-QoS-Anforderungsnachricht, die zum NAM 302 gesendet wird. Die Prioritäts-QoS-Anforderung kann einen Merkmalsmodulidentifizierer, einen Anwendungsidentifizierer, einen Vorrichtungsidentifizierer, einen Zielmerkmalsmodulidentifizierer, einen Rahmentyp, einen Datentyp und/oder andere Identifikationsinformationen umfassen. In einer Ausführungsform kann die Prioritäts-QoS-Anforderung einen differenzierten Dienstcodepunkt (DSCP) umfassen, der ein Kopfwert ist, der verwendet werden kann, um ein hohes Prioritätsniveau und/oder einen besten Weg zum Senden von Daten anzufordern. Die Übertragung der Prioritäts-QoS-Anforderung kann an und für sich eine Angabe der Anforderung einer erhöhten Priorität sein oder kann einen Indikator umfassen, der eine Anforderung für erhöhte Priorität angibt. Als Beispiel können Daten und/oder Rahmen, die durch das Merkmalsmodul 300 übertragen und/oder empfangen werden, ein Vorgabeprioritätsniveau aufweisen, das Warteschlangen eines Anschlusses der Ethernet-Weiche zugeordnet ist, die mit dem Merkmalsmodul 300 verbunden ist.
4 zeigt ein Beispiel von 8 Warteschlangen, die als Warteschlangen 0-7 identifiziert sind, wobei die Warteschlange 0 das niedrigste Prioritätsniveau aufweist und die Warteschlange 7 das höchste Prioritätsniveau aufweist. Je höher die Nummer der Warteschlange ist, desto höher ist das Prioritätsniveau und desto früher werden die entsprechenden Rahmen übertragen. Daten, die in einer Warteschlange mit höherem Prioritätsniveau gespeichert sind, werden vor Daten übertragen, die in einer Warteschlange mit niedrigerem Prioritätsniveau gespeichert sind. In 4 weisen Rahmen, die zu unterschiedlichen Merkmalsmodulen und/oder Vorrichtungen übertragen werden, eine unterschiedliche Schattierung auf. Drei verschiedene Schattierungen 400, 402, 404 sind gezeigt. Dasselbe Merkmalsmodul kann verschiedene Prioritätsniveaus zu verschiedenen Zeiten, für Rahmen, die zu verschiedenen Endpunktmerkmalsmodulen und/oder Vorrichtungen übertragen werden, und/oder für Rahmen verschiedener Typen zuweisen. Ein Endpunktmerkmalsmodul und eine Endpunktvorrichtung beziehen sich auf ein endgültiges (oder Soll-) Zielmerkmalsmodul und eine endgültige (oder Soll-) Zielvorrichtung, die einen übertragenen Rahmen empfängt. In 4 kann jede der Warteschlangen 0-7 verschiedene Füllniveaus aufweisen. In dem gezeigten Beispiel weist die Warteschlange 4 das höchste Füllniveau auf und die Warteschlange 7 weist das niedrigste Warteschlangenniveau auf. Die Füllniveaus der Warteschlangen schwanken in Abhängigkeit von der Menge an Daten, die für jedes Prioritätsniveau zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt übertragen werden.
Durch Übertragen der Prioritäts-QoS-Anforderung wird ein höheres Prioritätsniveau angefordert und/oder gewährt. Dies wird nachstehend weiter beschrieben. Das NAM 302 antwortet mit einer Prioritätsantwortnachricht. Die Prioritätsantwortnachricht kann angeben, ob das Prioritätsniveau für das Merkmalsmodul 300 erhöht wurde oder ob die Anforderung abgelehnt wurde. Die Prioritätsantwortnachricht kann Informationen umfassen, um die Priorität korrekt für Rahmen festzulegen, die durch das Merkmalsmodul 300 übertragen werden, einschließlich eines Prioritätsniveauindikators, des einen oder der mehreren Warteschlangenidentifizierer und/oder der Zieladressen. Das Merkmalsmodul 300 kann dann Rahmen mit Köpfen übertragen, die beispielsweise den Prioritätsniveauindikator, den einen oder die mehreren Warteschlangenidentifizierer und/oder die eine oder die mehreren Zieladressen angeben. Die Rahmen können zur identifizierten Warteschlange übertragen und in dieser gespeichert werden, wie z. B. einer der Warteschlangen von 4, bevor sie zur geeigneten Vorrichtung und/oder zum geeigneten Merkmalsmodul über eine oder mehrere Ethernet-Weichen übertragen werden. Die Prioritätsantwortnachricht und/oder die Köpfe können ferner Ethernet-Weichenidentifizierer und/oder Ethernet-Weichenanschlussidentifizierer umfassen. In dem Beispiel ist gezeigt, dass eine Prioritätsniveauerhöhung gewährt wird, und das Merkmalsmodul 300 überträgt Rahmen zur Warteschlange 7, die zum Server 306 auf Cloud-Basis über den Gateway 304 übertragen werden. Die übertragenen Rahmen können nicht am NAM 302 empfangen werden und/oder durch dieses laufen.
5 zeigt einen Abschnitt 500 eines Anschlusses 502 mit einem Weichensteuermodul 504, Warteschlangen 506 und einem Multiplexer 508. Der Anschluss 502 kann ein Beispiel von irgendeinem der in 2 gezeigten Anschlüsse sein. Das Weichensteuermodul 504 kann Rahmen beispielsweise von einem Merkmalsmodul empfangen, die irgendeine der Prioritätsantwortnachrichteninformationen angeben, die vorstehend angegeben sind, und die Rahmen in der geeigneten der Warteschlangen 506 speichern. Das Weichensteuermodul 504 kann die Übertragung von Rahmen, die in den Warteschlangen gespeichert sind, durch Signalisieren an den Multiplexer 508 steuern, der eine der Warteschlangen 506 zu irgendeinem Zeitpunkt auswählt.
6 zeigt ein NAM 600, das sich auf irgendeines der NAMs beziehen kann, die hier offenbart sind. Das NAM 600 kann mit einem Speicher 602 verbunden sein, wie gezeigt, oder den Speicher 602 umfassen. Das NAM 600 kann ein Merkmalspriorisierungsmodul 604, ein Ressourcenzuweisungsmodul 606 und ein Anschluss- und Warteschlangenüberwachungsmodul 608 umfassen. Das Merkmalspriorisierungsmodul 604 kann Prioritätsniveaus von Anwendungen, Daten, Rahmen zu irgendeinem Zeitpunkt auf der Basis von Fahrzeugbedingungen und Betriebsumgebungen bestimmen. Als Beispiel können Rahmen, die dem Durchführen von sicherheitsbezogenen Operationen zugeordnet sind, im Allgemeinen ein höheres Prioritätsniveau als andere Operationen aufweisen. Erhöhte Prioritätsniveaus können vorübergehend bereitgestellt werden und dann auf Vorgabeprioritätsniveaus zurückgeführt werden. Das Ressourcenzuweisungsmodul 606 kann Ressourcen auf der Basis der gegenwärtig zugeteilten Prioritätsniveaus zuweisen. Dies kann beispielsweise das Zuweisen von Warteschlangen von Anschlüssen zu Merkmalsmodulen auf der Basis der bestimmten Prioritätsniveaus umfassen. Das Anschluss- und Warteschlangenüberwachungsmodul 608 kann das Füllniveau und die Übertragungsraten von Warteschlangen und Anschlüssen von Ethernet-Weichen kontinuierlich überwachen, um Warteschlangenfüllniveaus und Warteschlangenverfügbarkeiten und Anschlussverkehrsniveaus zu bestimmen. Dies ermöglicht, dass das Ressourcenzuweisungsmodul 606 Ressourcen in einer effizienten Weise zuweist, so dass die Rahmenübertragungsraten maximiert werden und Anwendungshaltezeiten (oder Verzögerungsperioden) minimiert werden.
Der Speicher 602 kann Vorgabeprioritätsniveaus 610, aktualisierte Prioritätsniveaus 612 und/oder einen Prioritätsbestimmungsalgorithmus 614 speichern. Die Vorgabeprioritätsniveaus 610 können Prioritätsniveaus von Warteschlangen von Anschlüssen für jedes Merkmalsmodul und/oder jede Anwendung, die ausgeführt wird, sein. Die aktualisierten Prioritätsniveaus 612 können Prioritätsniveaus umfassen, die aufgrund von Prioritäts-QoS-Anforderungen zumindest vorübergehend geändert wurden. Der Prioritätsbestimmungsalgorithmus kann durch das Merkmalspriorisierungsmodul 604 implementiert werden. Der Algorithmus kann die Verwendung von Tabellen, Gleichungen, Entscheidungsbäumen usw. für das Bestimmen von Prioritätsniveaus der Ressourcen wie z. B. Anschlusswarteschlangen umfassen.
7 zeigt ein Beispiel mit verteiltem Konflikt eines Ethernet-Netzes 700, das ein Modul 701 eines fortschrittlichen Fahrerassistenzsystems (ADAS), ein Gateway-Modul 703 und ein Mittelkonsolenmodul 705 mit jeweils Ethernet-Weichen 702, 704, 706 umfasst. Jede der Ethernet-Weichen 702, 704, 706 umfasst entsprechende Anschlüsse A-F. Jeder der Anschlüsse A-F umfasst einen Satz von Warteschlangen. Beispielsätze von Warteschlangen sind für Anschlüsse D, D bzw. A der Ethernet-Weichen 702, 704, 706 gezeigt.
Die Anschlüsse A-F können mit verschiedenen Vorrichtungen und Merkmalsmodulen verbunden sein, von denen einige Beispiele gezeigt sind. Die Anschlüsse A-C der Ethernet-Weiche 702 sind mit Radarsensoren 710 und einer Kamera 712 verbunden. Der Anschluss D der Ethernet-Weiche 702 ist mit dem Anschluss A der Ethernet-Weiche 704 verbunden. Der Anschluss F der Ethernet-Weiche 702 ist mit einem System auf einem Chip (SoC) 720 verbunden, das eine ADAS-Software (SW) 722 ausführt.
Der Anschluss B der Ethernet-Weiche 704 ist mit einer Video-Streaming-Vorrichtung 730 verbunden. Der Anschluss D der Ethernet-Weiche 704 ist mit dem Anschluss A der Ethernet-Weiche 706 verbunden. Der Anschluss F der Ethernet-Weiche 704 ist mit einem SoC 732 verbunden, das eine NAM-Software 734 ausführt. Das SoC 732 kann als NAM arbeiten, wie hier beschrieben. Der Anschluss A der Ethernet-Weiche 706 ist mit einem Telematikmodul 740 verbunden. Der Anschluss F der Ethernet-Weiche 706 ist mit einem SoC 742 verbunden, das eine Anzeige-Software 744 und eine Mobilbetriebssystem-Software 746 implementiert. Die Vorrichtungen 740, 742 können als Endpunktvorrichtungen (oder einfach Endpunkte) bezeichnet werden.
In dem gezeigten Beispiel kann das SoC 720 Daten, die von der Kamera 712 empfangen werden, zu einer Anzeige im SoC 742, oder die damit verbunden ist, oder einem Anschluss der Ethernet-Weiche 706 streamen. Die Anzeige kann eine Anzeige eines Infotainment-Systems, eine Anzeige, die in einer Mittelkonsole angeordnet ist, eine Anzeige an einer mobilen Zugangsvorrichtung (z. B. einem Mobiltelefon, einer tragbaren Vorrichtung, einem Tablet usw.) sein. Die Mobilbetriebssystem-Software kann beispielsweise AndroidⓇ, iOSⓇ, WindowsⓇ und/oder eine andere Betriebssystem-Software umfassen. Außerdem kann die Video-Streaming-Vorrichtung 730 Videodaten zum Telematikmodul 740 zum Streamen durch das Telematikmodul 740 übertragen. Der Anschluss D der Ethernet-Weiche 704 und der Anschluss A der Ethernet-Weiche 706 können in Konflikt stehen, was bedeutet, dass die Daten von beiden des SoC 720 und der Video-Streaming-Vorrichtung 730 geliefert wurden und durch diese Anschlüsse laufen sollen, wie gezeigt. Die Daten mit dem höheren Prioritätsniveau werden vor den Daten mit dem niedrigeren Prioritätsniveau übertragen. Als Beispiel kann das SoC 720 normalerweise ein niedrigeres Prioritätsniveau (z. B. Niveau 4, das der Warteschlange 4 zugeordnet ist) aufweisen als die Video-Streaming-Vorrichtung 730, die ein Prioritätsniveau 7 aufweisen kann, das der Warteschlange 7 zugeordnet ist. Folglich können die Daten von der Video-Streaming-Vorrichtung 730 in Warteschlangen mit höherem Prioritätsniveau gespeichert werden und früher durch die Anschlüsse D und A der Ethernet-Weichen 704, 706 geleitet werden als die Daten von der Kamera 712 und/oder vom SoC 720. Das SoC 732 kann nicht an dem obigen Übertragungsprozess beteiligt sein oder kann einfach beteiligt sein, um Vorgabeprioritätsniveauinformationen bereitzustellen.
8 zeigt ein Beispiel mit verteiltem Konflikt des Ethernet-Netzes 700 mit den Modulen 701, 703, 705, den Ethernet-Weichen 702, 704, 706, Vorrichtungen 710, 712, 720, 730, 732, 740 und 742 und der Software 722, 734, 744 und 746. Die Anschlüsse der Ethernet-Weichen 702, 704, 706 umfassen jeweilige Sätze von Warteschlangen.
Gemäß dem hier offenbarten Beispiel kann das SoC 720 (oder erste Merkmalsmodul) bei einem Versuch, ein höheres Prioritätsniveau zu erhalten, eine Prioritäts-QoS-Anforderungsnachricht (oder Prioritätserhöhungsanforderung) 800 zum SoC 732 (oder NAM-Modul) senden. Die Prioritäts-QoS-Anforderungsnachricht 800 kann eine Priorität mit höchstem Niveau (z. B. Niveau 7) oder ein anderes erhöhtes vorbestimmte Niveau im Vergleich zum Vorgabeprioritätsniveau des SoC 720 aufweisen. Das SoC 720 kann nach dem Senden der Prioritäts-QoS-Anforderungsnachricht 800 zum Vorgabeprioritätsniveau zurückkehren. Dies kann implementiert werden, während die ADAS-Software 722 ausgeführt wird.
Das SoC 732 kann bestimmen, ob es unter aktuellen Fahrzeugbedingungen und der aktuellen Betriebsumgebung geeignet ist, dem SoC 720 und/oder anderen Daten, die von der Kamera 712 und/oder vom SoC 720 übertragen werden, ein höheres Prioritätsniveau zu gewähren. Das höhere Prioritätsniveau kann dasselbe oder höher als das Prioritätsniveau sein, das den Daten zugeordnet ist, die von der Video-Streaming-Vorrichtung 730 gesendet werden. Wenn die Fahrzeugbedingungen, die Betriebsumgebung, der Datentyp und/oder das Bedeutungsniveau sich ändern, kann das höhere Prioritätsniveau auf ein niedrigeres oder Vorgabeprioritätsniveau verringert werden. Als Beispiel kann das Prioritätsniveau, das dem SoC 720 zugeordnet ist, von 4 auf 7 erhöht werden und dann später auf 4 zurück verringert werden. Wenn dasselbe Prioritätsniveau für sowohl das SoC 720 als auch die Video-Streaming-Vorrichtung 730 gewährt wird, dann kann der Fluss durch dieselbe zugeteilte Warteschlange gemäß einem First-in-First-out-Format stattfinden. Das SoC 732 kann auch Datenverkehrsniveaus und Warteschlangenfüllniveaus des Anschlusses D der Ethernet-Weiche 704 und des Anschlusses A der Ethernet-Weiche 706 überwachen. Das Gewähren eines höheren Prioritätsniveaus für das SoC 720 und/oder das Zuweisen der Warteschlange zum SoC 720 können auf diesen überwachten Niveaus basieren.
Mit Fortsetzung des Beispiels von 8 zeigt 9 das Ethernet-Netz 700 mit den Modulen 701, 703, 705, den Ethernet-Weichen 702, 704, 706, den Vorrichtungen 710, 712, 720, 730, 732, 740 und 742 und der Software 722, 734, 744 und 746. Die Anschlüsse der Ethernet-Weichen 702, 704, 706 umfassen jeweilige Sätze von Warteschlangen. Das SoC 732 (oder NAM-Modul) gewährt ein erhöhtes Prioritätsniveau für das SoC 720, was dazu führt, dass zumindest einige der Daten von der Kamera 712 und/oder vom SoC 720 in Warteschlangen des 7. Niveaus gespeichert werden, wie durch Datenbalken 900, 902, 904 dargestellt, bevor sie zum SoC 742 übertragen werden. Folglich werden die Daten, die dem SoC 720 zugeordnet sind, zum SoC 742 schneller als unter Verwendung der herkömmlichen Vorgabeprioritätsniveauvorgehensweise übertragen. Die übertragenen Daten werden nicht durch andere Daten verzögert, die in Warteschlangen mit dem Niveau 4, 5 und 6 gespeichert sind. Unter Verwendung der herkömmlichen Vorgabeprioritätsniveauvorgehensweise würden die übertragenen Daten durch die anderen Daten verzögert werden, die in Warteschlangen des Niveaus 4, 5 und 6 gespeichert sind, zusätzlich dazu, dass sie durch Daten verzögert werden, die in Warteschlangen des Niveaus 7 gespeichert sind. Als anderes Beispiel kann das SoC 720 eine wichtige Nachricht aufweisen, die zum SoC 742 gesendet werden soll. Unter Verwendung der mit Bezug auf 8-9 beschriebenen Prioritäts-QoS-Vorgehensweise wird die Menge an Zeit zum Übertragen der wichtigen Nachricht erheblich verringert.
10 zeigt ein Endpunktkonfliktbeispiel des Ethernet-Netzes 700 mit den Modulen 701, 703, 705, den Ethernet-Weichen 702, 704, 706, den Vorrichtungen 710, 712, 720, 730, 732, 740 und 742 und der Software 722, 734, 744 und 746. Die Anschlüsse der Ethernet-Weichen 702, 704, 706 umfassen jeweilige Sätze von Warteschlangen. Das SoC 720 und das Telematikmodul 740 können als Merkmalsmodule bezeichnet werden und können verschiedene zugeordnete Prioritätsniveaus aufweisen und verschiedene Warteschlangen eines gleichen Anschlusses verwenden. Das Telematikmodul 740 kann beispielsweise ein Prioritätsniveau 3 aufweisen und die Warteschlange 3 des Anschlusses F der Ethernet-Weiche 702 verwenden, um Kartenaktualisierungen zum SoC 720 zu senden. Die Sensoren 710, 712 können ein Prioritätsniveau von 6 aufweisen und die Warteschlange 6 des Anschlusses F verwenden, um Sensordaten zum SoC 720 zu senden. Folglich werden die Sensordaten vor den Kartenaktualisierungen zum SoC 720 übertragen.
11 zeigt ein Endpunktkonfliktbeispiel des Ethernet-Netzes 700 mit den Modulen 701, 703, 705, den Ethernet-Weichen 702, 704, 706, den Vorrichtungen 710, 712, 720, 730, 732, 740 und 742 und der Software 722, 734, 744 und 746. Die Anschlüsse der Ethernet-Weichen 702, 704, 706 umfassen jeweilige Sätze von Warteschlangen. In diesem Beispiel verwenden das SoC 720 und das Telematikmodul 740 standardmäßig verschiedene Warteschlangen, wie vorstehend mit Bezug auf 10 beschrieben, und eines des SoC 720 und des Telematikmoduls 740 fordert eine Prioritätserhöhung an, um sich eine Warteschlange zu teilen, die durch das andere des SoC 720 und des Telematikmoduls 740 verwendet wird.
Als Beispiel kann das Telematikmodul 740 bestimmen, dass eine Bereichsänderung aufgetreten ist und eine neue Karte mit hoher Priorität zum SoC 720 gesendet werden sollte. Das Telematikmodul 740 sendet eine Prioritäts-QoS-Anforderungsnachricht 1100 zum SoC 732, um eine Prioritätsniveauerhöhung für das Telematikmodul 740 anzufordern. Während dies stattfindet, können die Sensoren 710, 712 Daten zur Warteschlange 3 des Anschlusses F der Ethernet-Weiche 702 senden. Die Sensoren 710, 712 können aufgrund einer komplexen Situation (z. B. Stadtfahrsituation) mehr Daten als gewöhnlich senden. Die Prioritäts-QoS-Anforderungsnachricht 1100 kann eine Priorität mit höchstem Niveau (z. B. Niveau 7) oder ein anderes erhöhtes vorbestimmtes Niveau im Vergleich zum Vorgabeprioritätsniveau des Telematikmoduls 740 aufweisen. Das Telematikmodul 740 kann nach dem Senden der Prioritäts-QoS-Anforderungsnachricht 1100 zum Vorgabeprioritätsniveau zurückkehren.
Aufgrund der komplexen Situation bestimmt das SoC 732, während es die NAM-Software 734 ausführt, dass die Daten von den Sensoren 710, 712 eine höhere Priorität aufweisen als die neuen Kartendaten, und verweigert folglich die Anforderung und/oder hält das Prioritätsniveau des Telematikmoduls 740 auf einem Niveau, das geringer ist als das Prioritätsniveau der Sensoren 710, 712.
Mit Fortsetzung des Beispiels von 11 zeigt 12 das Endpunktkonfliktbeispiel des Ethernet-Netzes 700 mit den Modulen 701, 703, 705, den Ethernet-Weichen 702, 704, 706, den Vorrichtungen 710, 712, 720, 730, 732, 740 und 742 und der Software 722, 734, 744 und 746. Die Anschlüsse der Ethernet-Weichen 702, 704, 706 umfassen jeweilige Sätze von Warteschlangen. 12 zeigt die Datenbalken 1200, 1202, 1204, 1206, die den Daten zugeordnet sind, die vom Telematikmodul 740 gemäß dem Vorgabeprioritätsniveau aufgrund dessen übertragen werden, dass die Erhöhungsanforderung verweigert wird.
In den vorstehend beschriebenen Beispielen können Rahmen von dem Übertragungsmerkmalsmodul oder der Übertragungsvorrichtung direkt über Ethernet-Anschlüsse oder indirekt über eines der NAMs und die Ethernet-Anschlüsse zum Empfangsmerkmalsmodul übertragen werden. Das NAM kann Rahmen auf der Basis der Identifikationsinformationen und/oder eines anderen Inhalts der Rahmen weiterleiten, wie hier beschrieben.
13 zeigt ein dynamisches Priorisierungs- und Ressourcenzuweisungsverfahren mit einem Verfahren zum Betreiben eines Netzzugangsmoduls. Obwohl die folgenden Operationen hauptsächlich mit Bezug auf die Implementierungen von 1-2 und 6 beschrieben werden, können die Operationen leicht modifiziert werden, um sie auf andere Implementierungen der vorliegenden Offenbarung anzuwenden. Die Operationen können iterativ durchgeführt werden. Das Verfahren kann bei 1300 beginnen. Bei 1302 kann das NAM 600 eine Prioritäts-QoS-Anforderungsnachricht von einem anfordernden Merkmalsmodul für ein erhöhtes Prioritätsniveau empfangen, wie vorstehend beschrieben. Das anfordernde Merkmalsmodul kann ein erhöhtes Prioritätsniveau anfordern. Die Anforderung kann beispielsweise einer kritischen Bedingung zugeordnet sein, für die eine erhöhte Priorität geeignet ist.
Bei 1304 kann das NAM 600 Sensordaten, einschließlich beliebiger der Sensordaten, auf die hier Bezug genommen wird, empfangen. Bei 1306 kann das NAM 600 andere Bedingungs- und Umgebungsstatusinformationen empfangen und/oder auf diese zugreifen. Diese können Informationen von Vorrichtungen, die vom Fahrzeug des NAM 600 entfernt angeordnet sind, Informationen, die im Speicher gespeichert sind, und/oder andere zugehörige Informationen umfassen.
Bei 1308 kann das Anschluss- und Warteschlangenüberwachungsmodul 608 Anschlussstatus- und/oder Warteschlangenstatussignale empfangen. Diese Signale können Datenverkehrsraten von Anschlüssen und Füllniveaus von Warteschlangen von Anschlüssen von Ethernet-Weichen im entsprechenden Ethernet-Netz angeben. In einer Ausführungsform können die Signale nur Datenverkehrsraten von Anschlüssen und Füllniveaus von Warteschlangen angeben, die für die Übertragung von Daten und/oder einer Nachricht vom anfordernden Merkmalsmodul verwendet werden können.
Bei 1310 kann das NAM 600 Vorgabeprioritätsniveaus des anfordernden Merkmalsmoduls, die entsprechende Anwendung, die durch das Anforderungsmerkmalsmodul implementiert wird, Daten, die übertragen werden, und/oder Nachrichten, die übertragen werden, bestimmen. Das NAM 600 kann auch Vorgabeprioritätsniveaus von anderen Merkmalsmodulen, Anwendungen, Daten und/oder Nachrichten, die in relevanten Anschlüssen von Ethernet-Weichen übertragen werden, bestimmen.
Bei 1312 kann das Merkmalspriorisierungsmodul 604 die gesammelten Daten und/oder Informationen auswerten, um zu bestimmen, ob ein erhöhtes Prioritätsniveau für das anfordernde Merkmalsmodul, die entsprechende Anwendung, Daten, die übertragen werden, und/oder Nachrichten, die übertragen werden, geeignet ist und welches das geeignete Niveau ist. Die Daten und/oder Nachrichten können als Rahmen übertragen werden. Der Typ des Rahmens kann bestimmt werden. Dies kann das Bestimmen, ob der Rahmen Sicherheit, GPS, Infotainment, Sensordaten, Bilddaten, drahtloser Kommunikation, Internet, Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation usw. zugeordnet ist, umfassen. Vorgabeprioritätsniveaus können den verschiedenen Typen von Rahmen, Fahrzeugbedingungen, Betriebsumgebungen, Geschäftskriterien usw. zugeordnet sein. Verschiedene Geschäfte und/oder Fahrzeughersteller können ein unterschiedliches Kriterium für das Festlegen von Prioritätsniveaus haben. Bei 1313 kann das Ressourcenzuweisungsmodul 606 die Ressourcen wie z. B. die Warteschlangen, die dem bestimmten geeigneten Prioritätsniveau zugeordnet sind, bestimmen. Dies kann das Erhalten der Informationen umfassen, die in eine Antwortnachricht aufgenommen werden sollen, die bei 1316 oder 1318 erzeugt wird.
Bei 1314 bestimmt das Merkmalspriorisierungsmodul 604, ob ein erhöhtes Prioritätsniveau geeignet ist. Wenn ein erhöhtes Prioritätsniveau geeignet ist, wird die Operation 1316 durchgeführt, ansonsten wird die Operation 1318 durchgeführt.
Bei 1316 erzeugt und sendet das NAM 600 ein Prioritäts-QoS-Antwortsignal zum anfordernden Merkmalsmodul, so dass Daten und/oder Nachrichten über eine oder mehrere Ethernet-Weichen mit einer erhöhten Priorität übertragen werden. Als Beispiel können diese Daten und/oder Nachrichten derart gesendet werden, dass Operationen, die den Daten und/oder Nachrichten zugeordnet sind, schnell durchgeführt werden können. Bestimmte wichtige Informationen können schneller angezeigt werden, wie beispielsweise Ansichten von Gebieten außerhalb des Fahrzeugs. Dieser Vorteil gilt auch für das Beispiel von 8-9.
Bei 1318 erzeugt und sendet das NAM 600 ein Prioritäts-QoS-Antwortsignal zum anfordernden Merkmalsmodul, das eine verweigerte Anforderung für ein erhöhtes Prioritätsniveau angibt und/oder Informationen zum Übertragen der Daten und/oder Nachrichten über Warteschlangen angibt, die einem Vorgabeprioritätsniveau zugeordnet sind. Das NAM gewährt dem anfordernden Merkmalsmodul Priorität durch Ermöglichen, dass das anfordernde Merkmalsmodul eine oder mehrere Warteschlangen von einem oder mehreren Anschlüssen mit erhöhter Priorität verwendet. Das Verfahren kann bei 1320 enden.
Die vorstehend beschriebenen Operationen sollen erläuternde Beispiele sein. Die Operationen können in Abhängigkeit von der Anwendung sequentiell, synchron, gleichzeitig, kontinuierlich, während überlappender Zeitdauern oder in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden. Beliebige der Operationen können in Abhängigkeit von der Implementierung und/oder der Sequenz von Ereignissen auch nicht durchgeführt oder übersprungen werden.
Die vorstehend beschriebenen Beispiele umfassen ein Verfahren zum dynamischen Festlegen von Ethernet-QoS-Prioritätsniveaus und Zuweisen von Ressourcen für eine verbesserte Ethernet-Netzleistung während kritischer Bedingungen oder Bedingungen mit hoher Priorität. Das Verfahren umfasst ein zentrales Prioritätsmodul, Warteschlangen und eine Software, die dazu konfiguriert ist, eine Priorität über ein verteiltes System mit einer verteilten Weichentopologie anzufordern. Wie vorstehend gezeigt, gibt es verschiedene Variationen von Fahrzeugbedingungen, die sich darauf auswirken können, wie wichtig Verkehr auf einem Ethernet-Netz ist, und ein Konflikt kann nahe einem Merkmalsmodul oder einer Vorrichtung und/oder über das System verteilt existieren. Das Implementieren von QoS-Operationen für ein Kraftfahrzeug-Ethernet, wie hier offenbart, schafft ein Verfahren zum dynamischen Priorisieren von Ethernet-Nachrichten auf der Basis von (i) Fahrzeugbedingungen, (ii) Betriebsumgebungen, (iii) Daten, Nachrichten und/oder Rahmen, die übertragen werden, und/oder (iv) anderen Kriterien und/oder Statusinformationen.
Die hier offenbarte adaptive Ethernet-Netzkonfiguration schafft eine Ethernet-Priorisierung (QoS) in Echtzeit (wie Situationen auftreten) auf der Basis von Kriterien und Statusinformationen. Die Priorisierung wird auf der Basis von Echtzeitstatusinformationen angepasst. Als Beispiel kann ein aktives Sicherheitsmerkmalsmodul eine Situation antreffen, in der Offboard-Daten von einer Station, die entfernt vom entsprechenden Fahrzeug angeordnet ist, schnell erforderlich sind. Ein NAM, wie hier offenbart, kann die Priorisierung in Echtzeit ändern, um den Offboard-Daten ein höchstes Prioritätsniveau zu verleihen, bis die Situation mit hohem Prioritätsniveau vergeht. Die Ethernet-Netzkonfiguration schafft Merkmalsmodule (z. B. aktives Sicherheitsmerkmalsmodul, Infotainment-Merkmalsmodul usw.), die Werkzeuge, die erforderlich sind, um ein sichereres und ansprechungsfähigeres Fahrzeugsystem zu schaffen.
Die vorangehende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich erläuternd und soll die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen keineswegs begrenzen. Die breiten Lehren der Offenbarung können in einer Vielfalt von Formen implementiert werden. Obwohl diese Offenbarung spezielle Beispiele umfasst, sollte daher der echte Schutzbereich der Offenbarung nicht so begrenzt werden, da andere Modifikationen bei einer Untersuchung der Zeichnungen, der Patentbeschreibung und der folgenden Ansprüche ersichtlich werden. Selbstverständlich können ein oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in einer anderen Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu ändern. Obwohl jede der Ausführungsformen vorstehend als bestimmte Merkmale aufweisend beschrieben ist, können irgendeines oder mehrere dieser Merkmale, die mit Bezug auf irgendeine Ausführungsform der Offenbarung beschrieben sind, in irgendeiner der anderen Ausführungsformen und/oder kombiniert mit Merkmalen von diesen implementiert werden, selbst wenn diese Kombination nicht explizit beschrieben ist. Mit anderen Worten, die beschriebenen Ausführungsformen schließen sich nicht gegenseitig aus und Permutationen von einer oder mehreren Ausführungsformen miteinander bleiben innerhalb des Schutzbereichs dieser Offenbarung.
Räumliche und funktionale Beziehungen zwischen Elementen (beispielsweise zwischen Modulen, Schaltungselementen, Weichen, Merkmalsmodulen, Vorrichtungen usw.) sind unter Verwendung von verschiedenen Begriffen beschrieben, einschließlich „verbunden“, „in Eingriff“, „gekoppelt“, „benachbart“, „neben“, „auf“, „oberhalb“, „unterhalb“ und „angeordnet“. Wenn nicht explizit als „direkt“ beschrieben, wenn eine Beziehung zwischen einem ersten und einem zweiten Element in der obigen Offenbarung beschrieben ist, kann diese Beziehung eine direkte Beziehung sein, wobei keine anderen Zwischenelemente zwischen dem ersten und dem zweiten Element vorhanden sind, kann jedoch auch eine indirekte Beziehung sein, wobei ein oder mehrere Zwischenelemente (entweder räumlich oder funktional) zwischen dem ersten und dem zweiten Element vorhanden sind. Ein Merkmalsmodul kann beispielsweise direkt mit einem Anschluss einer ersten Ethernet-Weiche verbunden sein oder indirekt mit dem Anschluss der Ethernet-Weiche über eine oder mehrere andere Ethernet-Weichen verbunden sein. Ebenso kann eine erste Ethernet-Weiche direkt mit einem Anschluss einer zweiten Ethernet-Weiche verbunden sein oder indirekt mit dem Anschluss der zweiten Ethernet-Weiche über eine oder mehrere andere Ethernet-Weichen verbunden sein. Wie hier verwendet, sollte der Ausdruck mindestens eines von A, B und C so aufgefasst werden, dass er ein logisches (A ODER B ODER C) unter Verwendung eines nichtexklusiven logischen ODER bedeutet, und sollte nicht so aufgefasst werden, dass er „mindestens eines von A, mindestens eines von B und mindestens eines von C“ bedeutet.
In den Figuren demonstriert die Richtung eines Pfeils, wie durch den Pfeilkopf angegeben, im Allgemeinen den Fluss von Informationen (wie z. B. Daten oder Befehlen), die für die Erläuterung von Interesse sind. Wenn beispielsweise das Element A und das Element B eine Vielfalt von Informationen austauschen, aber Informationen, die vom Element A zum Element B übertragen werden, für die Erläuterung relevant sind, kann der Pfeil vom Element A zum Element B zeigen. Dieser unidirektionale Pfeil impliziert nicht, dass keine anderen Informationen vom Element B zum Element A übertragen werden. Ferner kann für Informationen, die vom Element A zum Element B gesendet werden, das Element B Anforderungen für die Informationen oder Empfangsbestätigungen dieser zum Element A senden.
In dieser Anmeldung, einschließlich der nachstehenden Definitionen, kann der Begriff „Modul“ oder der Begriff „Controller“ durch den Begriff „Schaltung“ ersetzt werden. Der Begriff „Modul“ kann sich beziehen auf, ein Teil sein von oder umfassen: eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischte analoge/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischte analoge/digitale integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein anwenderprogrammierbares Verknüpfungsfeld (FPGA); eine Prozessorschaltung (gemeinsam genutzt, zweckgebunden oder Gruppe), die einen Code ausführt; eine Speicherschaltung (gemeinsam genutzt, zweckgebunden oder Gruppe), die einen Code speichert, der durch die Prozessorschaltung ausgeführt wird; andere geeignete Hardware-Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination von einigen oder allen der Obigen, wie z. B. in einem System auf einem Chip.
Das Modul kann eine oder mehrere Schnittstellenschaltungen umfassen. In einigen Beispielen können die Schnittstellenschaltungen verdrahtete oder drahtlose Schnittstellen umfassen, die mit einem lokalen Netz (LAN), dem Internet, einem weiträumigen Netz (WAN) oder Kombinationen davon verbunden sind. Die Funktionalität von irgendeinem gegebenen Modul der vorliegenden Offenbarung kann unter mehreren Modulen verteilt sein, die über Schnittstellenschaltungen verbunden sind. Mehrere Module können beispielsweise einen Lastausgleich ermöglichen. In einem weiteren Beispiel kann ein Servermodul (auch als entferntes oder Cloud-Modul bekannt) eine gewisse Funktionalität im Namen eines Client-Moduls bewerkstelligen.
Der Begriff Code, wie vorstehend verwendet, kann Software, Firmware und/oder einen Mikrocode umfassen und kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen, Datenstrukturen und/oder Objekte beziehen. Der Begriff gemeinsam genutzte Prozessorschaltung umfasst eine einzelne Prozessorschaltung, die einen gewissen oder den ganze Code von mehreren Modulen ausführt. Der Begriff Gruppenprozessorschaltung umfasst eine Prozessorschaltung, die in Kombination mit zusätzlichen Prozessorschaltungen einen gewissen oder den ganzen Code von einem oder mehreren Modulen ausführt. Bezugnahmen auf mehrere Prozessorschaltungen umfassen mehrere Prozessorschaltungen auf diskreten Chips, mehrere Prozessorschaltungen auf einem einzelnen Chip, mehrere Kerne einer einzelnen Prozessorschaltung, mehrere Threads einer einzelnen Prozessorschaltung oder eine Kombination der Obigen. Der Begriff gemeinsam genutzte Speicherschaltung umfasst eine einzelne Speicherschaltung, die einen gewissen oder den ganzen Code von mehreren Modulen speichert. Der Begriff Gruppenspeicherschaltung umfasst eine Speicherschaltung, die in Kombination mit zusätzlichen Speichern einen gewissen oder den ganzen Code von einem oder mehreren Modulen speichert.
Der Begriff Speicherschaltung ist eine Teilmenge des Begriffs computerlesbares Medium. Der Begriff computerlesbares Medium, wie hier verwendet, umfasst keine transitorischen elektrischen oder elektromagnetischen Signale, die sich durch ein Medium (wie z. B. auf einer Trägerwelle) ausbreiten; der Begriff computerlesbares Medium kann daher als konkret und nichttransitorisch betrachtet werden. Nicht begrenzende Beispiele eines nichttransitorischen, konkreten computerlesbaren Mediums sind nichtflüchtige Speicherschaltungen (wie z. B. eine Flash-Speicherschaltung, eine löschbare programmierbare Festwertspeicherschaltung oder eine Maskenfestwertspeicherschaltung), flüchtige Speicherschaltungen (wie z. B. eine statische Direktzugriffsspeicherschaltung oder eine dynamische Direktzugriffsspeicherschaltung), magnetische Speichermedien (wie z. B. ein analoges oder digitales Magnetband oder ein Festplattenlaufwerk) und optische Speichermedien (wie z. B. eine CD, DVD oder eine Blu-ray-Disk).
Die Einrichtungen und Verfahren, die in dieser Anmeldung beschrieben sind, können teilweise oder vollständig durch einen Spezialcomputer implementiert werden, der durch Konfigurieren eines Universalcomputers erzeugt wird, um eine oder mehrere spezielle Funktionen auszuführen, die in Computerprogrammen verkörpert sind. Die Funktionsblöcke, Ablaufplankomponenten und andere Elemente, die vorstehend beschrieben sind, dienen als Software-Spezifikationen, die durch die Routinearbeit eines erfahrenen Technikers oder Programmierers in Computerprogramme übersetzt werden können.
Die Computerprogramme umfassen prozessorausführbare Befehle, die auf mindestens einem nichttransitorischen, konkreten computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten umfassen oder auf diesen beruhen. Die Computerprogramme können ein Basis-Eingabe/- Ausgabe-System (BIOS), das mit Hardware des Spezialcomputers zusammenwirkt, Vorrichtungstreiber, die mit speziellen Vorrichtungen des Spezialcomputers zusammenwirken, ein oder mehrere Betriebssysteme, Benutzeranwendungen, Hintergrunddienste, Hintergrundanwendungen usw. umfassen.
Die Computerprogramme können umfassen: (i) zu analysierenden beschreibenden Text, wie z. B. HTML (Hypertext-Auszeichnungssprache), XML (erweiterbare Auszeichnungssprache) oder JSON (JavaScript-Objektnotation), (ii) einen Assembler-Code, (iii) einen Objektcode, der aus einem Quellencode durch einen Kompilierer erzeugt wird, (iv) einen Quellencode für die Ausführung durch einen Interpreter, (v) einen Quellencode für die Kompilierung und Ausführung durch einen Just-in-Time-Kompilierer, usw. Nur als Beispiele kann der Quellencode unter Verwendung einer Syntax von Sprachen geschrieben werden, einschließlich C, C++, C#, Objektive-C, Swift, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, JavaScriptⓇ, HTML5 (Hypertext-Auszeichnungssprache, 5. Überarbeitung), Ada, ASP (Active Server Pages), PHP (PHP: Hypertext-Vorprozessor), Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua, MAT-LAM, SIMULINK und PythonⓇ.

Claims

System zum Übertragen eines Rahmens innerhalb eines Ethernet-Netzes eines Fahrzeugs, wobei das System umfasst: eine erste Ethernet-Weiche mit mehreren Anschlüssen, wobei die mehreren Anschlüsse einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss umfassen, wobei der erste Anschluss mehrere Warteschlangen umfasst; eine zweite Ethernet-Weiche, die mit dem ersten Anschluss verbunden ist; ein erstes Merkmalsmodul, das mit dem zweiten Anschluss oder der zweiten Ethernet-Weiche verbunden ist; und ein Netzzugangsmodul, das dazu konfiguriert ist: eine Prioritätsanforderungsnachricht vom ersten Merkmalsmodul innerhalb des Fahrzeugs zu empfangen, eine Prioritätsantwortnachricht zu erzeugen, die Informationen für das erste Merkmalsmodul angibt, um ein Prioritätsniveau des Rahmens festzulegen, und die Prioritätsantwortnachricht zum ersten Merkmalsmodul zu übertragen, wobei die erste Ethernet-Weiche dazu konfiguriert ist, den Rahmen vom ersten Merkmalsmodul am ersten Anschluss zu empfangen, wobei der Rahmen ein oder mehrere erste Bits, die das Prioritätsniveau angeben, und ein oder mehrere zweite Bits, die einen Anschluss eines zweiten Merkmalsmoduls angeben, aufweist, und den Rahmen auf der Basis des einen oder der mehreren ersten Bits und des einen oder der mehreren zweiten Bits zu einer entsprechenden der mehreren Warteschlangen mit dem Prioritätsniveau und zur Übertragung zum Anschluss des zweiten Merkmalsmoduls weiterzuleiten.
System nach Anspruch 1, wobei das Netzzugangsmodul dazu konfiguriert ist, einen Typ des Rahmens zu bestimmen, und das Prioritätsniveau des Rahmens auf der Basis eines Verkehrsniveaus von Daten im ersten Anschluss ändert.
System nach Anspruch 1, wobei das Netzzugangsmodul dazu konfiguriert ist, einen Typ des Rahmens zu bestimmen, und das Prioritätsniveau des Rahmens auf der Basis eines Füllniveaus von einer oder mehreren der mehreren Warteschlangen ändert.
System nach Anspruch 1, wobei das Netzzugangsmodul dazu konfiguriert ist, einen Typ des Rahmens zu bestimmen, und das Prioritätsniveau des Rahmens auf der Basis eines Geschäftskriteriums ändert.
System nach Anspruch 1, wobei das Netzzugangsmodul dazu konfiguriert ist, einen Typ des Rahmens zu bestimmen, und ein Prioritätsniveau des Rahmens auf der Basis einer Fahrzeugbedingung und/oder einer Betriebsumgebung des Fahrzeugs ändert.
System nach Anspruch 1, wobei: das erste Merkmalsmodul mit dem zweiten Anschluss verbunden ist; und der Anschluss des zweiten Merkmalsmoduls ein Anschluss der zweiten Ethernet-Weiche ist.
System nach Anspruch 1, wobei: das erste Merkmalsmodul mit der zweiten Ethernet-Weiche verbunden ist; und der Anschluss des zweiten Merkmalsmoduls ein Anschluss der ersten Ethernet-Weiche ist.
System nach Anspruch 1, wobei: die erste Ethernet-Weiche einen dritten Anschluss umfasst; und das Netzzugangsmodul mit dem dritten Anschluss verbunden ist.
System nach Anspruch 1, wobei das Netzzugangsmodul durch das erste Merkmalsmodul, das zweite Merkmalsmodul, die erste Ethernet-Weiche oder die zweite Ethernet-Weiche implementiert ist.