通信网络系统及其操作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2022年5月26日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2022-0064826的韩国专利申请的优先权的权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及一种通信网络系统及其操作方法，更具体地涉及一种能够减少数据路由延迟的技术。

背景技术

车载通信一般采用控制局域网络(CAN)通信方案，但近年来，车载通信有改为以太网通信的趋势。一种IP可扩展面向服务中间件(SOME/IP)通信方案被用来支持基于以太网的数据通信。

CAN消息的有效载荷(pay load)的信息位置是根据预先指定的位来确定的，而SOME/IP消息的有效载荷是以服务方式进行的。因此，为了使以太网控制器基于由CAN控制器生成的CAN消息执行特定的服务，必须修改CAN消息的有效载荷。

因此，为了将CAN消息转换为SOME/IP消息的形式，可能需要用于有效载荷的数据转换的附加算法，并且由于数据转换过程，路由(routing)可能被延迟。

发明内容

做出本公开以解决现有技术中出现的上述问题，同时保持由现有技术实现的优点。

本公开的一方面提供一种能够减少数据路由延迟的通信网络系统及其操作方法。

本公开的另一方面提供一种能够去除数据路由过程中的用于数据转换的处理过程的通信网络系统。本公开的另一方面提供一种该通信网络系统的操作方法。

本公开所要解决的技术问题不限于上述问题。本公开所属领域的普通技术人员应从以下描述中清楚理解本文未提及的任何其它技术问题。

根据本公开的一方面，一种通信网络系统包括：CAN控制器，其生成CAN消息；网关，其接收CAN消息，并基于包括在CAN消息中的预设的转换确定数据生成用于以太网通信的转换消息；以及以太网控制器，其接收转换消息。

根据实施例，通信网络系统可以进一步包括：数据库，其存储用于需要传送到以太网控制器的消息的转换确定数据。

根据实施例，网关可以搜索CAN消息的标识符(ID)是否与存储在数据库中的转换确定数据匹配。

根据实施例，网关可以基于SOME/IP通信协议标准生成转换消息。

根据实施例，网关可以生成包括报头的转换消息，该报头包括预设的转换因子和CAN消息的ID。

根据实施例，网关可以通过替换SOME/IP通信协议的服务ID和方法ID来将转换因子和CAN消息的ID包括在报头中。

根据实施例，网关可以将转换因子的长度设置为通过用SOME/IP通信协议的报头的长度减去CAN消息的ID的长度而得到的长度。

根据实施例，网关可以利用CAN消息的有效载荷来替换转换消息的有效载荷。

根据实施例，以太网控制器可以检查指示转换消息是从CAN消息转换的转换因子，并且基于在转换消息中包括转换因子，运行能够基于CAN消息的有效载荷执行特定服务的服务模型。

根据实施例，通信网络系统可以进一步包括：切换装置，对应于多个以太网控制器，从网关接收转换消息，并且根据转换消息的目的地设置转换消息的传送路由。

根据实施例，切换装置可以将多个转换消息分类为预设的两个或更多个组，并且可以基于分配给各转换消息组的不同目的地地址设置转换消息的传送路由。

根据本公开的另一方面，一种操作通信网络系统的方法包括：从CAN控制器接收CAN消息，基于包括在CAN消息中的预设的转换确定数据生成用于以太网通信的转换消息，以及将转换消息传送到以太网控制器。

根据实施例，生成转换消息可以包括：判断CAN消息的ID是否与预设的转换确定数据相对应。

根据实施例，生成转换消息可以包括：基于SOME/IP通信协议标准生成转换消息。

根据实施例，生成转换消息可以包括：生成包括预设的转换因子和CAN消息的ID的报头。

根据实施例，生成转换消息可以包括：通过替换SOME/IP通信协议的服务ID和方法ID来将转换因子和CAN消息的ID包括在报头中。

根据实施例，生成转换消息可以包括：使用转换因子，该转换因子的长度设置为通过用SOME/IP通信协议的报头的长度减去CAN消息的ID的长度而得到的长度。

根据实施例，生成转换消息可以包括：利用CAN消息的有效载荷替换转换消息的有效载荷。

根据实施例，该方法可以进一步包括：通过以太网控制器，基于转换消息，执行CAN消息请求的特定服务。

根据实施例，执行特定服务可以包括：通过以太网控制器，检查指示转换消息是从CAN消息转换的转换因子。执行特定服务还可以包括：基于转换消息中包括的转换因子，运行能够基于CAN消息的有效载荷执行特定服务的服务模型。

附图说明

从以下结合附图的详细描述中，本公开的上述及其它目的、特征和优点将更加明显：

图1是示出应用了根据本公开的实施例的通信网络系统的车辆的配置的示图；

图2是示出根据本公开的实施例的车辆通信网络系统的配置的示图；

图3是示出根据本公开的实施例的网关的数据路由方法的示图；

图4是示出根据比较例的网关的数据路由方法的示图；

图5是示出根据本公开的实施例的基于车辆通信网络系统的数据路由方法的流程图；

图6是示出根据本公开的实施例的基于车辆通信网络系统的数据路由方法的示意图；

图7是示出根据本公开的实施例的转换消息的示图；

图8是示出根据比较例的IP面向服务中间件(SOME/IP)消息的结构的示图；

图9是示出根据本公开的实施例的用于执行以太网控制器的服务功能的过程的示图；

图10是示出根据本公开的实施例的由多个以太网控制器接收消息的方法的示图；

图11是示出根据本公开的另一实施例的由多个以太网控制器接收消息的方法的示图；以及

图12是示出根据本公开的实施例的计算系统的示图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本公开的一些实施例。在将附图标记添加到每个附图的组件时，应注意的是，相同或等同的组件即使显示在其它附图上也由相同的附图标记表示。此外，在描述本公开的实施例时，当相关的已知配置或功能的详细描述会干扰对本公开的实施例的理解时，省略了对其的详细描述。

在描述根据本公开的实施例的组件时，可以使用诸如“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(a)”、“(b)”等术语。这些术语仅旨在将组件与其它组件区分开，并且这些术语不限制组件的性质、顺序或次序。除非另有定义，否则本文中使用的包括技术术语或科学术语在内的所有术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。此外，诸如在通用词典中定义的术语之类的术语应该被解释为具有与相关领域中的上下文含义一致的含义，并且除非在本文中明确定义，否则不应以理想或过分正式的意义进行解释。

在下文中，参照图1-图12详细描述本公开的实施例。当本公开的部件、单元、组件、模块、控制器等被描述为具有某种目的或执行某种操作、功能等时，该部件、单元、组件、模块、控制器等应在此被视为“被配置为”满足该目的或执行该操作或功能。

图1是示出应用了根据本公开的实施例的通信网络系统的车辆的配置的示图。

参照图1，车辆1可以包括输入装置10、显示器20、主处理器30和通信网络100。

车辆1可以包括具有内部和外部的车体以及作为除车体以外的其余部分的底盘，驾驶所需的机械装置安装在该底盘上。车体的外部可以包括前面板、引擎盖、车顶面板、后面板、后备箱、前后左右车门和车窗玻璃。车辆1可以进一步包括侧后视镜，其为驾驶员提供车辆后方的视野。车体的内部可以包括乘员所坐的座椅、仪表盘、设置在仪表盘上并显示驾驶信息、状态信息等的仪表面板(即组合仪表)、用于向座椅提供热量的加热线以及用于在座椅上循环空气的通风装置。车体的内部可以进一步包括设置在中央仪表板上的主机单元(head unit)。主机单元可以连接到执行音频功能、无线电功能、空调功能和座椅加热功能、通风功能、导航功能、数字多媒体广播(DMB)功能和电话功能的各种负载，接收用于执行每种功能的操作命令，并且基于接收到的操作命令控制每种功能的操作，或者将操作命令传送到相应的负载。

车辆1可以进一步包括输入装置10，用于接收可以在车辆中执行的多种功能中的至少一种的操作命令。车辆1可以进一步包括显示器20，该显示器20显示关于正在执行的功能的信息、由用户输入的信息以及通信错误信息。

输入装置10可以包括至少一个物理按钮，例如用于操作各种功能的开启/关闭按钮、用于改变各种功能的设置值的按钮等，并且输入装置10可以设置在主机单元或中央仪表板上。输入装置10可以被实现为用于输入用于移动显示器上显示的光标的命令和选择命令的拨盘(jog dail)(未示出)或触摸板。接收用户输入的输入装置10可以接收对应于用户输入的输入信息或用于传送/接收消息的命令。

显示器20可以显示电子装置的操作信息和关于电子装置之间的消息的传送/接收的信息，并且可以显示电子装置或通信的错误信息。显示器20可以被实现为平板显示装置，例如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管显示器(OLED)等，并且通过将触摸面板与平板显示装置相结合而以触摸显示器的形式实现。

车辆1可以进一步包括设置在内部的车辆终端(AVN)。当从导航功能、DMB功能、音频功能、视频功能、电话功能和无线电功能中选择至少一种功能时，车辆终端可以执行至少一种选择的功能并且显示正被执行的功能的操作信息。

车辆1可以包括用于控制诸如座椅位置调节装置、座椅加热和通风装置、车窗玻璃打开/关闭装置、车门打开/关闭和锁定装置、侧后视镜角度调节装置、组合仪表、主机单元、显示器、车辆终端等电子装置的电子控制单元(ECU)。

车辆1的底盘可以进一步包括动力产生装置、动力传递装置、驾驶装置、转向装置、制动装置、悬架装置、变速装置、燃料装置、前后左右车轮等。

车辆1可以包括用于控制诸如动力产生装置、动力传递装置、驾驶装置、转向装置、制动装置、悬架装置、变速装置、燃料装置、各种安全装置以及各种传感器等电子装置的驱动的电子控制单元(ECU)。

车辆1可以包括通信网络100，用于在车辆中的各种电子装置之间执行通信。通信网络100可以通过有线方式分别连接到用于控制车辆的各种负载的多个控制器，并且还可以连接到主处理器30。

用于连接电子控制装置的通信网络100将在下文中详细描述。

图2是示出根据本公开的实施例的车辆通信网络系统的配置的示图。

参照图2，根据本公开的实施例的车辆通信网络系统可以包括控制局域网络(CAN)控制器111、112和113、网关150以及以太网控制器170。

CAN控制器111、112和113中的每一个可以是一个ECU。例如，CAN控制器111、112和113中的每一个可以是发动机控制装置、防抱死系统(ABS)制动控制装置、灯光控制装置、空调控制装置、电动门锁控制装置、自动变速器控制装置、主动悬架控制装置、电动窗控制装置、电动座椅控制装置、安全气囊控制装置和仪表盘中的一个。

CAN控制器111、112和113可以基于CAN通信而连接。CAN通信可以是在没有主机(host)的情况下为使微控制器或装置在车辆中相互通信而设计的标准通信协议。

CAN通信可以通过包括高线(high line)和低线(low line)的通信线路向CAN控制器111、112和113传送控制信号。根据用于传送和接收控制信号的通信速度，CAN通信可以被分类为低速CAN通信和高速CAN通信。低速CAN通信可以是通信速度小于参考速度的CAN通信，而高速CAN通信可以是通信速度大于或等于参考速度的CAN通信。低速CAN通信可以包括用于传送和接收用于操作各种电子装置的信号的多媒体控制局域网络(M-CAN)通信和车体控制局域网络(B-CAN)通信。

高速CAN通信可以包括用于传送和接收用于实时控制动力传动系、稳定性控制(例如ABS、主动悬架等)和变速功能的信号的动力传动系CAN(P-CAN)通信、底盘控制局域网络(C-CAN)通信以及用于诊断错误的诊断CAN(D-CAN)通信。

CAN消息可以包括报头(header)和有效载荷(payload)。

CAN通信协议的标准可以根据包括在CAN消息中的标识符(CAN消息ID)来分类。标准CAN可以包括11位的标识符，而扩展CAN可以包括29位的标识符。

网关150可以接收CAN消息，并且可以基于接收到的CAN消息生成转换消息。转换消息可以是基于以太网的通信消息，即基于IP面向服务中间件(SOME/IP)通信协议的通信消息。另外，网关150可以将转换消息传送到以太网控制器170。

以太网控制器170可以通过利用存储在存储装置180中的服务模型基于转换消息执行特定服务。以太网控制器170可以是车辆终端(AVN)、主机单元、摄像头、组合仪表、平视显示器(HUD)和驾驶辅助系统(ADAS)中的一种。

存储装置180可以设置在以太网控制器170中，并且可以是单独的存储器。因此，存储装置180可以包括诸如硬盘驱动器、闪存、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、静态RAM(SRAM)、铁电RAM(FRAM)、相变RAM(PRAM)和磁性RAM(MRAM)等非易失性存储器，诸如动态随机存取存储器(DRAM)、同步动态随机存取存储器(SDRAM)和双倍速率-SDRAM(DDR-SDRAM)等易失性存储器，和/或非易失性存储器和易失性存储器的组合。

根据本公开的一个实施例的、网关150生成转换消息并传送该转换消息的数据路由方法的特征将被简要地描述如下。

图3是示出根据本公开的实施例的网关的数据路由方法的示图。图4是示出根据比较例的网关的数据路由方法的示图。

参照图3，根据本公开的实施例的网关150可以在不修改或不转换CAN消息的有效载荷的情况下生成转换消息。根据本公开的实施例的网关150可以基于直接路由算法方案将CAN消息转换成SOME/IP消息。

相反，如图4，根据比较例的网关可以基于间接路由算法转换CAN消息的有效载荷。这是因为CAN消息的有效载荷规范与SOME/IP消息的有效载荷规范不同。CAN消息的有效载荷的数据位置是以功能为单位预先确定的，而SOME/IP消息是基于服务的消息，因此SOME/IP消息的数据位置则不确定。因此，如在比较例中，现有的网关需要用于将CAN消息的有效载荷改变为SOME/IP中的有效载荷的过程。因此，根据比较例的网关需要用于解析基于消息信号的CAN消息的有效载荷以改变为基于服务接口的有效载荷的过程。

因为如图3所示的本公开的实施例在不改变CAN消息的有效载荷的情况下生成转换消息，所以可以改善数据路由过程中的传送时间延迟或网关性能下降。

在下文中，根据本公开的实施例的基于车辆通信网络系统的数据路方法将被更详细地描述如下。

图5是示出根据本公开的实施例的基于车辆通信网络系统的数据路由方法的流程图。图6是示出根据本公开的实施例的基于车辆通信网络系统的数据路由方法的示意图。

将参照图5和图6描述根据本公开的另一实施例的基于车辆通信网络系统的数据路由方法。

在S510中，网关150可以接收CAN消息。

CAN消息可以是由CAN控制器111、112和113中的一个生成的消息。如图6所示，该CAN消息可以包括CAN报头和CAN有效载荷。

在S520中，网关150可以基于在接收到的CAN消息中预设的转换确定数据生成用于以太网通信的转换消息。

转换确定数据可以被包括在CAN消息的报头中。根据实施例，转换确定数据可以是包括在CAN消息报头中的消息ID。为此，可以将CAN消息中的需要被转换为SOME/IP消息的消息的ID预先存储在数据库中。

网关150可以搜索数据库，并且当在数据库中检测到接收到的CAN消息的消息ID时，网关150可以生成转换消息。

转换消息的报头结构具有SOME/IP通信协议的标准，并且有效载荷可以由CAN有效载荷组成。换言之，因为根据本公开的实施例的网关150在生成基于SOME/IP通信的转换消息的过程中不修改CAN有效载荷，所以可以提高数据路由速度。

在S530中，网关150可以向以太网控制器170传送消息。

以太网控制器170可以检查接收到的转换消息，并且可以执行通过转换消息请求的特定服务。

图7是示出根据本公开的实施例的转换消息的示图。

参照图7，根据本公开的实施例的转换消息可以包括报头和有效载荷。

报头可以包括转换因子120和CAN消息ID。

转换因子120可以是指示基于CAN消息生成符合SOME/IP消息协议的规范的转换消息的信息。

CAN消息ID可以是CAN消息的标识符，其识别消息的内容并赋予消息优先级。CAN消息ID的长度可以根据标准CAN和扩展CAN而变化。即，标准CAN可以有11位的标识符，而扩展CAN可以通过29位的标识符来区分。

另外，报头可以进一步包括长度(Length)和请求ID(Request ID)。长度指的是有效载荷长度，并且可以是32位。请求ID可以包括客户端ID(Client ID)和会话ID(SessionID)，并且可以被设置为32位。客户端ID可以是用于在ECU内调用客户端的唯一标识符。会话ID可以是用于会话处理的标识符。

协议版本(Protocol Version)可以是用于区分协议的信息，并且可以被设置为8位。

接口版本(Interface Version)可以是用于区分主要服务接口版本的信息，并且可以被设置为8位。

消息类型(Message Type)可以用于区分消息类型。

返回代码(Return Code)可以用于区分返回代码。

有效载荷(Payload)可以对应于由网关150接收的CAN消息的有效载荷。因为根据本公开的实施例的转换消息的有效载荷不将CAN消息的有效载荷转换为SOME/IP通信协议标准，所以与比较例相比，数据路由速度可以提高。

图8是示出根据比较例的SOME/IP消息的结构的示图。图8可以是通过基于图5所示的方案转换CAN消息而得到的SOME/IP消息。

参照图8，根据比较例的SOME/IP消息的报头可以包括消息ID，该消息ID包括服务ID(Service ID)和方法ID(Method ID)。服务ID可以指每个服务的唯一标识符。

另外，根据比较例的SOME/IP消息的报头可以进一步包括长度(Length)和请求ID(Request ID)。

另外，根据比较例的SOME/IP消息可以包括用于区分协议的协议版本(ProtocolVersion)、用于区分服务接口版本的接口版本(Interface Version)、用于区分消息类型的消息类型(Interface Version)和用于区分返回代码的返回代码(Return Code)。

根据比较例的SOME/IP消息可以包括序列化数据，并且可以基于CAN消息的有效载荷进行转换。根据比较例，由于CAN消息的有效载荷以SOME/IP消息协议方案被转换，所以与图7所示的本公开的实施例相比，数据路由可能被延迟。

图9是示出根据本公开的实施例的用于执行以太网控制器的服务功能的过程的示图。

参照图9，根据本公开的实施例的以太网控制器170可以确认特定服务是基于由传送器130传送的消息请求的。传送器130可以是CAN控制器或另一个以太网控制器。

以太网控制器170可以确认接收到的消息，并运行用于执行通过接收到的消息请求的服务的服务模型。

服务模型可以包括第一服务模型和第二服务模型。

第一服务模型可以是能够基于CAN消息的有效载荷执行特定服务的算法。第一服务模型可以基于根据图7所示的本公开的实施例的由网关150生成的转换消息执行特定服务。

根据实施例，以太网控制器170可以基于对转换因子120的确认来选择存储装置180的第一服务模型。

第二服务模型可以基于SOME/IP消息的有效载荷执行特定服务。第二服务模型可以基于由网关150转换的转换消息以外的基于服务的消息的有效载荷执行特定服务。

根据本公开的实施例的以太网控制器170可以通过利用第一服务模型和第二服务模型来执行由传送器130请求的服务，而不考虑消息的有效载荷类型。特别地，根据本公开的实施例的以太网控制器170可以利用第一服务模型基于包括由网关150生成的CAN消息的有效载荷的SOME/IP消息执行特定服务。

在下文中，由多个以太网控制器从网关150接收消息的方法将被描述如下。

图10是示出根据本公开的实施例的由多个以太网控制器接收消息的方法的示图。

参照图10，为了传送多个转换消息，网关150可以接收多个CAN消息，并且基于接收到的多个CAN消息，根据SOME/IP通信协议规范来生成转换消息。网关150可以将目的地址与转换消息一起传送到切换装置160。目的地地址可以是第一以太网控制器171至第三以太网控制器173的IP信息中的一个。图9示出多个转换消息的目的地址是第一以太网控制器171的IP信息的示例。

切换装置160可以保留第一以太网控制器171至第三以太网控制器173的IP信息。切换装置160可以基于消息和对应于IP信息的目的地地址生成路由，并且可以根据生成的路由来传送接收到的转换消息。

第一以太网控制器171可以订阅目的地地址以用于执行基于由CAN控制器传送的消息的服务，并且可以接收多个转换消息。另外，第一以太网控制器171可以仅从多个转换消息中选择必要的消息，并且将必要的消息传送到应用程序。

如图10所示，网关150可以以多播方案向以太网控制器传送转换消息。

图11是示出根据本公开的另一实施例的由多个以太网控制器接收消息的方法的示图。

参照图11，为了传送多个转换消息，网关150可以接收多个CAN消息，并且基于接收到的多个CAN消息，根据SOME/IP通信协议规范来生成转换消息。网关150可以将目的地址与转换消息一起传送到切换装置160。该目的地址可以是第一以太网控制器171至第三以太网控制器173的IP信息中的一个。根据实施例，网关150可以将多个转换消息划分成两个或更多组，并可以分别向各个组分配不同的目的地地址。根据实施例，第一组转换消息可以具有第一以太网控制器170的目的地地址。可以预先设置转换消息被划分成的组的数量和每个组的目的地地址。所设置的组的数量和目的地地址可以存储在数据库中。

切换装置160可以保留第一以太网控制器171至第三以太网控制器173的IP信息。切换装置160可以基于消息和目的地地址生成路由，并且根据生成的路由来传送接收到的转换消息。

第一以太网控制器171可以接收由CAN控制器传送的第一组转换消息。另外，第一以太网控制器171可以仅从多个转换消息中选择必要的消息，并且可以将必要的消息传送到应用程序。

如图11所述，网关150可以以多播方案向以太网控制器传送转换消息。

图12示出根据本公开的实施例的计算系统。

参照图12，计算系统1000可以包括通过总线1200连接的至少一个处理器1100、存储器1300、用户接口输入装置1400、用户接口输出装置1500、存储装置1600和网络接口1700。

处理器1100可以是中央处理单元(CPU)或处理存储在存储器1300和/或存储装置1600中的指令的半导体装置。存储器1300和存储装置1600可以包括各种类型的易失性或非易失性存储介质。例如，存储器1300可以包括ROM(只读存储器)和RAM(随机存取存储器)。

因此，结合本公开的实施例描述的方法或算法的过程可以直接实施为硬件或由处理器1100执行的硬件、软件模块或硬件和软件模块的组合。软件模块可以驻留在诸如RAM、闪存、ROM、EPROM、EEPROM、寄存器、硬盘、可移除磁盘或CD-ROM的存储介质(即，存储器1300和/或存储装置1600)中。

存储介质可以联接到处理器1100，并且处理器1100可以从存储介质中读取信息并且可以将信息写入存储介质中。在另一方法中，存储介质可以与处理器1100集成。处理器和存储介质可以驻留在专用集成电路(ASIC)中。ASIC可以驻留在用户终端内。在另一方法中，处理器和存储介质可以作为单独的组件驻留在用户终端中。

根据本公开的实施例，因为转换消息是在不改变CAN消息的有效载荷的情况下生成的，所以可以在数据路由过程中改善传送时间延迟或网关性能的劣化。

根据本公开的实施例，因为在将CAN消息传送到以太网控制器的过程中不需要改变CAN消息的有效载荷，所以可以不需要用于将有效载荷的数据改变为服务消息的附加算法。

另外，可以提供通过本公开应直接或间接理解的各种效果。

尽管为说明目的描述了本公开的实施例，但本领域的技术人员应理解的是，在不脱离本公开的范围和宗旨的情况下，各种修改、补充和替换是可能的。

因此，本公开中公开的实施例是为了描述而提供的，而不是限制本公开的技术概念。因此，应当理解的是，这种实施例并不旨在限制本公开的技术概念的范围。本公开的保护范围应通过所附的权利要求书来理解，并且在等同范围内的所有技术概念应被解释为在本公开的权利范围内。