基于车载以太网的网络管理方法及系统

技术领域

本申请涉及车辆领域，具体而言，涉及基于车载以太网的网络管理方法及系统、计算机可读存储介质及车辆。

背景技术

目前，车辆的车载功能不断增加，具有更高要求的通信数据量以及通信速率等通信需求。但是，车辆部署的以太网节点无法按需进行唤醒、运行或休眠(睡眠)，导致整车功耗较高，影响车辆用电。

发明内容

鉴于上述问题，本发明旨在提供基于车载以太网的网络管理方法及系统、计算机可读存储介质及车辆。

根据本申请的第一方面，提供一种基于车载以太网的网络管理方法。该网络划分有多个局部网络，每个局部网络包括一个或多个以太网节点，每个局部网络分配一个多播媒体访问控制MAC地址作为网络管理报文的目的MAC地址。该方法包括以下步骤：S1：唤醒所有以太网节点；S2：基于具有以太网通信需求的以太网节点的对应多播MAC地址，发送该具有以太网通信需求的以太网节点的网络管理报文到与该多播MAC地址对应的局部网络下的其他以太网节点；以及S3：使没有收到网络管理报文的以太网节点在经过第一时间段后进入睡眠状态。

根据本发明实施例的方法，其中，多个局部网络经由以太网交换机连接到网关，以太网节点配置有端口物理层PHY模块，以太网交换机配置有与每个以太网节点的PHY模块对应的PHY模块，步骤S1进一步包括：唤醒具有以太网通信需求的以太网节点；通过所唤醒的以太网节点的PHY模块，唤醒以太网交换机的PHY模块；通过所唤醒的以太网交换机的PHY模块，唤醒以太网交换机的其他PHY模块以及网关；通过所唤醒的以太网交换机的所有PHY模块，唤醒其他以太网节点。

根据本发明实施例的方法，其中，网关通过媒体独立接口MII连接到以太网交换机。

根据本发明实施例的方法，其中，多个局部网络是根据以下中的一项或两项来划分的：电气功能；以太网节点相似性。

根据本发明实施例的方法，其中，PHY模块之间通过以太网总线连接，且支持车载以太网休眠唤醒规范TC10。

根据本申请的第二方面，提供一种基于车载以太网的网络管理系统，网络管理系统包括：多个局部网络，每个局部网络包括一个或多个以太网节点，以太网节点配置有端口物理层PHY模块，每个局部网络分配一个多播媒体访问控制MAC地址作为网络管理报文的目的MAC地址；以太网交换机，其通过自身的PHY模块连接到每个以太网节点的PHY模块，并配置成根据多播MAC地址转发网络管理报文；以及网关，其连接到以太网交换机，其中，以太网节点配置成响应于经过第一时间段没有收到网络管理报文而进入睡眠状态。

根据本发明实施例的系统，其中，网关通过媒体独立接口MII连接到以太网交换机。

根据本发明实施例的系统，其中，多个局部网络是根据以下中的一项或两项来划分的：电气功能；以太网节点相似性。

根据本发明实施例的系统，其中，PHY模块之间通过以太网总线连接，且支持车载以太网休眠唤醒规范TC10。

根据本申请的第三方面，提供一种计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有指令，指令在由处理器执行时，实行根据前述任一个实施例描述的方法。

根据本申请的第四方面，提供一种车辆包括根据前述任一个实施例描述的网络管理系统。

本申请通过基于车载以太网的网络管理方法，通过利用多播MAC地址及转发机制，设计了一套新的唤醒/睡眠机制及对应的网络管理系统，能够使得没有通信需求的节点进入休眠，从而避免电池不必要的消耗并节省能源。

附图说明

从结合附图的以下详细说明中，将会使本申请的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。

图1示出了根据一些实施例的基于车载以太网的网络管理系统100的网络拓扑示意图。

图2示出了根据另一些实施例的图1的网络拓扑实现本申请的方法的部分或全部流程的示意图。

具体实施方式

以下具体实施方式的描述本质上仅仅是示例性的，并且不旨在限制所公开的技术或所公开的技术的应用和用途。此外，不意图受在前述技术领域、背景技术或以下具体实施方式中呈现的任何明示或暗示的理论的约束。

在实施例的以下详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对所公开技术的更透彻理解。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践所公开的技术。在其他实例中，没有详细描述公知的特征，以避免不必要地使描述复杂化。

诸如“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书中有直接和明确表述的单元和步骤以外，本发明的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元和步骤的情形。

在本文中，“连接”，即可包括直接连接、也可以包括间接连接、通信连接、电连接，特别说明除外。

在下文中，将参考附图详细地描述根据本发明的各示例性实施例。

本申请提供根据一些实施例的一种基于车载以太网的网络管理方法，该网络划分有多个局部网络，每个局部网络包括一个或多个以太网节点，每个局部网络分配一个多播媒体访问控制MAC地址作为网络管理报文的目的MAC地址。在此基础上，网络管理方法可以包括以下步骤。

在步骤S1，唤醒所有以太网节点。例如，通过已被唤醒的以太网节点的PHY模块(芯片或收发器)来唤醒所有以太网节点。以太网节点可以例如是实现车辆功能(例如电气功能)的电子控制单元ECU。在一些示例中，在唤醒所有以太网节点之后或同时，可以唤醒这些以太网节点共同连接的交换机以及网关，从而使得由以太网节点、交换机以及网关开始进行初始化，各链路的连接建立。

在步骤S2，基于具有以太网通信需求的以太网节点的对应多播MAC地址，发送该具有以太网通信需求的以太网节点的网络管理报文到与该多播MAC地址对应的局部网络下的其他以太网节点。例如，可以配置以太网节点以使得其在具有通信需求(例如需要开始运行以实现某些功能或执行指令、通信交互)时被唤醒或自身唤醒，并基于其配置的多播MAC地址来发送网络管理报文。该网络管理报文可以例如经由交换机转发到与该多播MAC地址对应的局部网络和网关，以使得该局部网络下的其他在步骤S1中被唤醒的以太网节点开始进行与交换机和/或网关的通信流程。

在步骤S3，使没有收到网络管理报文的以太网节点在经过第一时间段后进入睡眠状态。在步骤S1中，所有以太网节点被唤醒，但是只有部分以太网节点(例如某个局部网络下的以太网节点)有通信需求。于是，可以配置某个预设时间段T(第一时间段)，使得被唤醒的以太网节点在经历该T后如果仍未接收到网络管理报文，则可以使得该以太网节点进入睡眠/休眠。并且，可以认为收到网络管理报文的以太网节点位于同一局部网络下并实现同一电气功能或具备某种共同性质，可以仅该局部网络开始使用以太网通信的功能和资源，其可以例如在某个时间段后继续通信交互流程，例如继续发送应用相关的报文。

因此，可以在一些示例中配置使得同一个局部网络内的节点均满足睡眠条件(即例如均在第一时间段内未收到网络管理报文)，则该局部网络内的以太网节点可以执行协同睡眠程序，以同步进入休眠。

可以理解，即使新的唤醒事件发生(即可能另一局部网络的以太网节点开始需要以太网通信)，仍可以同步开始以上方法的步骤，使得新的局部网络下的以太网节点开始被唤醒并开始通信交互，而其他以太网节点仍经过上述方法的流程而进入睡眠/休眠。

在一些示例中，可以基于同一多播MAC地址(或同一局部网络)下的某个以太网节点具备进入睡眠的条件(即例如该某个节点经过第一时间段仍没有收到网络管理报文)，可以直接使得该局部网络下的所有以太网节点都进入睡眠，而无需该局部网络下的所有以太网节点都在第一时间段内没有接收到网络管理报文，如此，可以加快这些不需要通信的以太网节点进入睡眠的进程。

如此，可以通过设定多播MAC地址及以太网节点定时睡眠机制来实现仅需要进行通信的以太网节点保持唤醒状态，而其他未收到网络管理报文的以太网节点则可以认为没有通信需求，而在特定时间段后进入休眠。由此，可以实现网络管理流程的能源消耗，并且节约通信资源，缓解通信带宽占用，并相应地提升了被唤醒以太网节点的通信实现效率(例如通信速率更快)。

此外，以太网网络管理报文使用多播发送方式，且以太网交换机只将多播报文转发到多播组内的节点的特性，实现了一种更为高效的以太网总线的局部网络管理方式。

对应地，本申请还提供一种基于车载以太网的网络管理系统。图1示例性示出了根据一个实施例的网络管理系统100，包括多个局部网络110、以太网交换机120以及网关130。

多个局部网络110(图例示为2个，但不限于此)。每个局部网络110包括一个或多个以太网节点(图例示为2个ECU，ECU1和ECU2，以及ECU3和ECU4，但不限于此)，以太网节点配置有端口物理层PHY模块，每个局部网络110分配一个多播媒体访问控制MAC地址作为网络管理报文的目的MAC地址。以太网交换机120通过自身的(一个或多个)PHY模块连接到每个以太网节点的PHY模块，并配置成根据多播MAC地址转发网络管理报文。网关130连接到以太网交换机120。其中，以太网节点配置成响应于经过第一时间段没有收到网络管理报文而进入睡眠状态。

其中，多个局部网络经由以太网交换机连接到网关，以太网节点配置有端口物理层PHY模块，以太网交换机配置有与每个以太网节点的PHY模块对应的PHY模块。在一些实施例中，上述步骤S1进一步包括以下步骤来进行部分/全体唤醒或初始化：唤醒具有以太网通信需求的以太网节点；通过所唤醒的以太网节点的PHY模块，唤醒以太网交换机的PHY模块；通过所唤醒的以太网交换机的PHY模块，唤醒以太网交换机的其他PHY模块以及网关；通过所唤醒的以太网交换机的所有PHY模块，唤醒其他以太网节点。

举例而言，参考图2，其示出了根据某些实施例的图1中网络管理系统100的唤醒、初始化过程。在步骤①，当某个以太网节点(例如图1中的ECU3)需要进行以太网通信时，ECU3会进行自身唤醒，并再例如唤醒自身微控制单元MCU和PHY模块(例如包括PHY收发器或集成有PHY收发器的PHY芯片)。在步骤②，ECU3的PHY模块唤醒，唤醒ECU3对端以太网交换机的PHY模块，例如，若所有PHY模块是满足TC10要求的模块，则可以令ECU3的PHY模块发送满足TC10要求的脉冲信号到以太网交换机的PHY模块。在步骤③，以太网交换机上被唤醒的PHY模块可以唤醒该以太网交换机上所有PHY模块(例如经由硬线或以太网数据线/总线)。在步骤④，被唤醒的以太网交换机的PHY模块可以例如通过同样的方法来唤醒对端节点PHY模块(例如ECU4的PHY模块)。在步骤⑤，ECU4的PHY模块可以唤醒其自身对应的ECU，例如通过抑制/禁止INH引脚控制唤醒自身的微控制单元MCU(如ECU4)。在步骤⑥，与步骤⑤同时，当以太网交换机的PHY模块被唤醒时，可以例如通过INH引脚控制唤醒网关及其MCU。最后，可以在步骤⑦使得网关MCU控制以太网交换机的供电电路以为以太网交换机上电。如此，可以利用如图1所示的以太网连接机制实现整个网络管理系统的快速唤醒和初始化。

在一些实施例中，上述的网关可以例如通过媒体独立接口MII(xMII)连接到以太网交换机的端口，以实现更好的以太网通信兼容性并适应PHY模块交互的要求。在一些实施例中，PHY模块之间通过以太网总线连接，且支持车载以太网休眠唤醒规范TC10。如此，可以在交换机还未上电时便实现全部或部分的PHY模块唤醒，并由此可以唤醒对应的以太网节点及网关，尽早实现整个网络管理系统的唤醒及初始化操作，进一步提升系统流程效率。

在一些实施例中，多个局部网络是根据以下中的一项或两项来划分的：电气功能；以太网节点相似性。例如，根据电气功能而将部分或全部的以太网节点划分为多个局部网络，每个局部网络针对同一个电气功能的实现，或者，可以依据以太网节点的相似性，例如同一子设备的ECU可以划分为一个虚拟局部网络下的以太网节点。由此，基于电气功能和/或以太网节点相似性的局部网络划分有利于实现本申请的方法的部分唤醒维持及无需唤醒节点的休眠操作，且各局部网络独立实现休眠/睡眠唤醒功能，互不影响。

在本文中，举例而言，可以设置如下表1的功能划分和对应的节点范围及多播MAC地址，其中，功能1和2例如可以是车载空调功能、氛围灯功能、高精度地图功能等：

表1：功能划分及多播MAC地址设置示例

在本文中，以太网网络管理报文可以例如是常规的互联网协议IP报文，使用的传输层协议例如可以是用户数据报协议UDP。其中，可以理解，以太网报文使用的目的IP地址也可以使用和多播MAC地址匹配的多播IP地址；多播组(对应于多个局部网络)的划分也可以例如不和虚拟局域网VLAN的划分冲突。在一些示例中，可以不对网络管理报文的有效载荷进行定义，但是网络管理报文的长度需要满足以太网帧长度的要求，等等。

根据本申请的另一方面，提供一种计算机可读存储介质，其中存储有指令，当所述指令由处理器执行时，使得所述处理器执行如上文所述的任意一种方法。本申请中所称的计算机可读介质(以及存储器)包括各种类型的计算机存储介质，可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。举例而言，计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EPROM、E

根据本申请的又一方面，提供一种车辆，该车辆可以包括根据前述任一实施例的网络管理系统。车辆一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此。本领域的技术人员可以根据本申请所披露的技术范围想到其他可行的变化或替换，此等变化或替换皆涵盖于本申请的保护范围之中。在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征还可以相互组合。本申请的保护范围以权利要求的记载为准。