CN114788197B 用于优化经由通信网络连接的网络设备之间的时间同步的方法 （大陆汽车有限责任公司）

2022.06.09PCT/EP2020/08468320WO2021/115962DE2021.06.17用于优化经由通信网络连接的网络设备之本发明涉及一种用于在经由第一网络或多个第一子网络彼此联网的控制设备(200，220，钟的方法(300)，这些联网的控制设备中的至少一个是基于服务器的控制设备(200)，该基于服务器的控制设备在一个物理单元中组合多个适理单元经由一个或多个网络接口连接到第一网络或多个第一子网络，该方法包括确定(302)整务器的控制设备中，则该方法还包括确定(306-2)适合作为最高级时钟的源的选定的功能单元与将基于服务器的控制设备(200)连接到第一网一个确定(306-3)到所有选定的网络接口的平均选定的功能单元被定义(310)为第一网络或第一2的控制设备中的至少一个是基于服务器的控制设备（200该基于服务器的控制设备在一确定适合作为最高级时钟的源的选定的功能单元与将基于服务器的控制设备连接到针对这些选定的功能单元中的每一个，确定该功能单元到所将到所有选定的主动网络接口的平均距离最小的选定的功能单元定义为第一网络或2.根据权利要求1所述的方法（300其中，选定的功能单元是基于服务器的控制设备3.根据权利要求1所述的方法（300其中，选定的功能单元是基于服务器的控制设备4.根据权利要求1所述的方法（300其中，选定的功能单元是基于服务器的控制设备是基于服务器的控制设备的与连接至执行对时间要求严格的应用的控制设备的第一子网8.根据权利要求7所述的方法（300其中，该定义的最高级时钟从在基于服务器的控接收到的时间同步消息转发到第一网络或第一子网络中之前将包含在这些时间同步消息3该功能单元被配置为执行根据权利要求1至9中任一13.一种基于服务器的控制设备（200其具有多个经由第二网络相互通信地连接的根的两个或更多个被配置为执行根据权利要求1至9中任一项4待时间或延迟也可能对单位时间内实际能够传输的数据量以及从发射器到接收器的传输可能尤其取决于数据分组的长度以及网络的带宽[0006]信号传播时间或传播延迟表示发射器通过通信连接发送的信号到达接收器所需5端口的一对一流量或者所有流量争用输出端口的完全网状流量)对等待时间有很大的影间尤其强烈依赖于一次有待经由某个物理网络接口传输的数据的量、可能地优先级和时[0021]IEEE802.1AS标准提供了一种这样的时间同步协议，该时间同步协议也被称为6[0022]图1示出了广义精确时间协议的三个基本功能：最佳时钟的确定、时间信息的交[0023]该最高级计时装置通过所谓的最佳主时钟算法(BMCA)来确定并在网络内被宣在图1a)中以示例的方式展示。这种宣告消息的接收者将随着其自身的内部时钟的特征接收的信息与已经从另一端口随着关于其他网络设备的时钟的信息接收的任何消息进行比[0024]基于最高级计时装置，通过网络来广播时间同步消息。图1b)中示意性展示的Sync_Follow_Up机制用于此目的。主端口周期性地向相应的相邻链路伙伴传输同步和定的连接(该网络设备通过该连接从直接连接的网络设备接收时间同步消息)上的传播时Request消息并生成具有时间t1的初始时间戳来开始测量线路延迟。该初始时间戳表示在而生成时间戳t3，该时间戳在紧随其后的Delay_[0027]由于连接路线上的传播时间可能因方向而异，因此Delay_Request消息由两个通7几乎所有网络设备都由提供最高级计时装置现的时间延迟不能以合理的方式确定，或者只能通过很大的努力才能以合理的方式确定，这意味着经由这种交换机路由的时间同步消息中的时间信息表现出相[0033]图2a)示出了根据IEEE802.1AS同步的网络设备中时间信息的可能偏差的变化的出了时序图，该时序图展示了网络设备100发出的时间以及每次进一步传输之后的可能偏已经由左边和右边的另外的破折号补充。这些附加破折号表明在校正中可能存在某种偏最高级时钟中实际存在的时间的可能偏差(该可能偏差再次增加)由更宽的可能偏差范围8链中最后一个网络设备中的时间比位于更靠近最高级时钟的位置的网络设备中的时间更步消息的较少数量的转发操作可能比具有(即使只是稍微)客观上更好的属性的时钟具有[0037]在许多工业领域中引入的新的基于服务器的电气和电子架构正在将越来越多的逻辑和控制功能集中在越来越少的控制单元中。这些控制单元(也被称为服务器或中央计算机)不再像传统控制计算机那样仅包括单个微控制器或微处理器，而是具有被布置在共控制单元在下文中被称为基于服务器的控制设备。可以提供具有适当交换机的以太网网不需要经由以太网线路根据需要转换信号电平以及在形成到物理层的连接的所谓的PHY模块中进行其他信号处理。这种连接可以例如经由所谓的背板或者经由适当的电缆组来实[0040]布置在控制单元的壳体中的功能单元(每个功能单元可以具有独立于其他功能单元执行的软件或固件)通过局域网以上文所描述的方式相互连接并且可以具有公共电源。在这种情况下，在各个功能单元中没有可以用于直接确定其是否经由PHY模块连接到网络9备同步的数据获取对于协作处理(也被称为传感器融合)的结[0043]因此本发明的目的是，通过权利要求1中指定的方法和权利要求13中指定的基于[0044]在经由第一网络或多个第一子网络彼此联网的控制设备的系统中执行的用于定包括确定适合作为最高级时钟的源的选定的功能单元与将基于服务器的控制设备连接到[0047]例如，可以通过分析PTP协议的宣告消息来确定作为最高级时钟的源的基本适用性。另一种选项是向相应的相邻组件发送PDelay消息或者开始测量连接的传播时间延迟。[0048]选定的功能单元可以包括基于服务器的控制设备的适合作为最高级时钟的源的[0049]选定的主动网络接口可以包括基于服务器的控制设备到第一网络或第一子网络[0050]选定的功能单元与选定的网络接口之间的距离可以例如通过经由中间功能单元内的功能单元之间的距离通常明显短于网络接口到经由网络电缆连接到第一网络或第一络的控制设备也可以使用直接互连的端口之间的传播时间的测量结果来确定其是否是基[0052]根据本发明的方法还包括针对选定的功能单元中的每一个确定到所有选定的网[0053]最小平均距离可以例如通过将到选定的网络接口的距离相加并将总和除以选定以将根据IEEE802.1AS标准的最高级时钟的域号0用于第一网络或第一子网络并传输其自身的标识。由于基于服务器的控制设备的所有功能单元都具有容许或支持该过程的软件，所以第一网络或第一子网络仍然与标准化时间同步方法和[0055]被配置为至少执行上文所描述的方法的部分的基于服务器的控制设备的功能单能单元或交换机的网络接口将第二网络连接到位于基于服务器的控制设备外部的第一网机中的两个或更多个被配置为至少执行上文所描述的方法的部的准确性提出特别高需求的控制设备。将最高级时钟分派给网络设备104然后导致将时间[0058]即使在子网络可以被动态激活或停用的联网系统中——由BMCA确定的最高级时钟在其他情况下保持不变——将最高级时钟重新定位到更靠近基于服务器的控制设备到务器的控制设备内的最高级时钟重新定位到接另一个仍然活跃的子网络)可以为该子网络提供更好的时间同步准确性。如果在连接在不同子网络中的控制设备之间移动对时间同步准确性有高需求的应用或功能，这同样适对网络关闭并且作为单元开发并且其软件组件可以在开发期间适当地调整和测试的控制[0060]重新定位还具有降低由位于基于服务器的控制设备内的最高级时钟进行的时间[0061]通过对连接到特定子网络或由此提供的功能或应用的控制设备进行适当的优先[0062]在执行本方法时获得的知识，例如关于服务器单元的哪些功能单元(其行为类似于网络中的其他控制设备)位于壳体内并且经由电缆连接而连接的信息，也可以用于高效[0063]基于服务器的控制设备的功能单元的端口与建立到外部网络的连接的网络接口或网络接口可以被分派距离0，而位于基于服务器的控制设备内更远处的端口或接口被分[0066]图2示出根据IEEE802.1AS同步的网络设备中时间信息的可能偏差的变化的示意[0069]图5示出了根据本发明的第一方面的在基于服务器的控制设备内创造性地重新定[0070]图6示出了根据本发明的第二方面的在基于服务器的控制设备内创造性地重新定框图。基于服务器的控制设备200包括连接到网络交换机202、204和206的多个功能单元[0077]一个或多个网络交换机可以具有将内部子网络连接到位于基于服务器的控制设[0080]图4示出了在已经执行BMCA之后的来自图3的系统。功能单元208提供系统的由时206在向功能单元214传输时间同步消息之前第二次校正时间信息。功能单元214在向控制设备220传输时间同步消息之前第三次校正时间信息。控制设备220在向控制设备222传输据本发明确定基于服务器的控制设备200内的另一个功能单元或交换机是否适合作为最高[0082]图5示出了根据本发明的第一实施例的在确定基于服务器的控制设备200内的满足条件的功能单元并遵循基于服务器的控制设备200内的最高级时钟的重新定位之后的来[0083]图6示出了根据本发明的第二实施例的在基于服务器的控制设备200内创造性地时间同步需求。网络交换机206本身适合于提供最高级时钟。相对于提出高需求的控制设为最高级时钟并且距所有选定的网络接口平均距离最小的功能单元。如果在步骤302中确[0086]步骤306可以包括涉及选择可以作为最高级时钟移动的候选的功能单元的步骤306-1。这可以包括检查所讨论的功能单元的时钟参数以及与时钟参数的最小需求进行比[0087]步骤306还可以包括涉及确定从选定的功能单元到将基于服务器的控制设备连接接口408以及可同步计时器410。网络设备的元件经由一