用于在车载以太网中控制音频/视频桥接流的方法和设备

摘要

本发明涉及用于在车载以太网中控制音频/视频桥接流的方法和设备。用于在车载以太网通信网络中控制音频/视频桥接(AVB)流的方法可以包括使用从上部应用层接收的音频/视频(AV)数据配置AVB帧、获取与配置的AVB帧对应的流子类型识别符(ID)、识别已经生成AVB帧的主机、识别包括识别的主机的域、识别AVB帧的流等级、基于获取的流子类型ID、识别的主机、识别的域和识别的流等级生成AVB流ID、以及在AVB帧中将生成的AVB流ID传输至下层。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年12月10日提交的韩国专利申请第10-2014-0177392号的优先权的权益，通过引证将其结合于此犹如在本文中完全阐释。

技术领域

本发明涉及车载以太网通信，更具体地涉及用于配置音频/视频桥接(AVB)流识别符(ID)以唯一识别AVB网络中的流的方法，以及用于该方法的设备。

背景技术

信息技术(IT)的当前迅速发展大大地影响汽车行业，并且各种IT技术被移用至车辆。

随着嵌入车辆的电子控制单元(ECU)的数量增加并且各种外部设备(例如，包括智能电话、可穿戴设备和蓝牙耳机)与车辆协作，车载通信网络超负荷。此外，用于连接ECU之间的通信线路的装配电路(wiringharness，线束)的成本正在迅速增加。

因此，汽车行业关注了作为下一代车载网络基础设施的最有前景的候选的以太网来作为控制器局域网(CAN)和FlexRay的继承者。

定义为IEEE标准并且被客户和行业使用最多的以太网的特征在于，部件、软件和工具的再用因子高并且驾驶员辅助系统(DAS)、信息娱乐系统等所需的带宽是能够提供的。

然而，为了成功地应用于车载通信，以太网应当在应用于车辆的各种方案的可扩展性、成本、电力和鲁棒性方面进行优化。

因为新的复杂的应用装入车辆中以加强安全性并且提供娱乐，所以对优化的通信设计和足够的带宽的需求日益增多。

具体地，虽然终端用户期望在车辆中体验与家中娱乐水平相同的娱乐，但是诸如本地互联网(LIN)、CAN或FlexRay的传统车载通信网络在带宽和可扩展性方面不足以提供各种类型的DAS和娱乐方案。

发明内容

因此，本发明旨在用于控制车载以太网通信网络中的音频//视频桥接(AVB)流的方法和设备，其充分地消除了由现有技术的局限性和缺点引起的一个或多个问题。

本发明的目标是提供一种用于配置车载以太网通信的音频/视频桥接(AVB)流识别符(ID)的方法。

本发明的另一个目标是提供一种适用于车载网络环境的音频/视频(AV)传输协议数据单元的帧结构。

本发明的又一目标是提供用于配置AVB流ID的方法，该方法能够定义被配置为AV流属性的组合的AVB流ID，以甚至在不存在针对流的单独数据库时能够直观检查流的属性。

本发明的额外的优势、目的和特征将在以下描述中被部分地阐述，并且在查看以下的描述之后部分对于本领域普通技术人员来说将变得显而易见或可以从本发明的实践中了解到。可以通过在所写的说明书和其权利要求以及所附附图中具体指出的结构来实现并且获得本发明的目标和其他优势。

如本文中体现并且广义描述的，为了实现这些目标和其他优势并且根据本发明的目的，一种用于控制车载以太网通信网络中的音频/视频桥接(AVB)流的方法包括：使用从上部应用层接收的音频/视频(AV)数据配置AVB帧；获取与所配置的AVB帧对应的流子类型识别符(ID)；识别已经生成AVB帧的主机；识别包括所识别的主机的域；识别AVB帧的流等级、基于获取的流子类型ID、识别的主机、识别的域和识别的流等级生成AVB流ID、以及在AVB帧中将生成的AVB流ID传输至下层。

可以通过读取包括在配置的AVB帧的子类型数据区域中的子类型字段值获取流子类型ID。

可以参考基于每个AVB流的属性先前输入的AVB流属性表，来生成AVB流ID。

AVB流属性表可以被配置为包括至少一个记录，并且该记录可以被配置为包括以下至少一个：序列号，指示在AVB流属性表中记录相应AVB流的记录的顺序；虚拟局域网(VLAN)ID，用于识别相应AVB流归属的VLAN；主机ID，用于识别相应AVB流的主机；流等级，用于识别分配给相应AVB流的优先级；以及流子类型ID，用于识别应用于相应AVB流的传输协议。

序列号可以以记录的升序记录在AVB流属性表中，并且可以具有4字节的长度。

AVB流ID可以是通过将VLANID、主机ID、流等级、流子类型ID、和序列号顺次组合所获得的唯一ID。

AVB流ID可以是通过结合具有1字节大小的VLANID、具有1字大小的主机ID、具有1字节大小的流等级、具有1字节大小的流子类型ID、以及具有4字节大小的序列号所获得的8字节唯一ID。

VLANID可以被定义为识别包括在车载以太网通信网络中的域。

VLANID可以被定义为识别包括在车载以太网通信网络中的域并且识别包括在识别的域中的至少一个VLAN。

域可以包括主体域、音响主体域(headunitdomain)、动力系统域(powertraindomain)、多媒体域、以及底盘域中的至少一个。

下层可以是媒体存取控制(MAC)层。

在本发明的另一方面中，计算机可读记录介质记录有用于执行以上方法的计算机程序。

在本发明的另一方面中，用于在车载以太网通信网络中控制音频/视频桥接(AVB)流的设备包括：用于使用从上部应用层接收的音频/视频(AV)数据配置AVB帧的装置、用于获取与配置的AVB帧对应的流子类型识别符(ID)的装置、用于识别已经生成AVB帧的主机的装置、用于识别包括识别的主机的域的装置、用于识别AVB帧的流等级的装置、用于基于获取的流子类型ID、识别的主机、识别的域和识别的流等级生成AVB流ID的装置、以及用于在AVB帧中将生成的AVB流ID传输至下层的装置。

应当理解，本发明的以上概述和以下具体描述都是示例性的并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步说明。

附图说明

包括以提供对本发明的进一步了解并且结合入并组成本申请的一部分的附图示出了本发明的实施方式，并且连同说明书一起用来解释本发明的原理。在附图中：

图1示出了在IEEE1722a中定义的音频/视频桥接传输协议(AVBTP)帧格式；

图2是用于描述在IEEE1722a中定义的音频/视频桥接(AVB)流识别符(ID)的构造的示图；

图3是用于描述根据本发明实施方式的车载网络的架构的示图；

图4是用于描述根据本发明实施方式的用于配置AVB流ID的方法的示图；

图5示出了根据本发明实施方式的AVB流ID的数据结构；

图6示出了根据本发明实施方式的域-VLAN映射表的示例；

图7示出了根据本发明实施方式的流等级-优先级映射表的示例；

图8示出了根据本发明实施方式的针对AVB流的子类型映射表；

图9示出了根据本发明实施方式的主机ID映射表；

图10示出了根据本发明实施方式的AVB流属性表；并且

图11是用于描述根据本发明实施方式的协议层结构的示图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的优选实施方式，在附图中示出的示例。本文中的元件的后缀“模块”和“单元”是用来便于说明，并且因此能可互换地使用并且没有任何可区别的含义或功能。

虽然组成本发明实施方式的所有元件被描述为集成为单个元件或被操作为单个元件，但是本发明不必限于这类实施方式。根据实施方式，在本发明的目标和范围内，所有元件可以选择性地集成为一个或多个元件以及可以被操作为一个或多个元件。每个元件可以被实施为独立的硬件。可替代地，一些或所有元件可以被选择性地结合为具有程序模块的计算机程序，该程序模块执行结合在一个或多个硬件中的一些或所有功能。本发明所属领域的技术人员可以容易地推理出组成计算机程序的代码和代码段。计算机程序可被存储在计算机可读介质中，使得计算机程序由计算机读取和执行以实施本发明的实施方式。计算机程序存储介质可包括磁记录介质、光学记录介质和载波介质。

本文中描述的术语“包括”、“包含”或“具有”应当被解释为不排除其他元件，而是进一步包括这种其他元件，这是因为相应的元件可以是固有的，除非另有描述。术语(包括技术或科学术语)具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义，除非另有描述。通常使用的术语(诸如在字典中定义的术语)根据上下文应当被解释为与现有技术的意义一致。除非在本发明中明显地限定，否则此类术语不被解释为理想的或过于正式的含义。

应当理解，虽然可以在本文中使用术语“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(a)”、“(b)”等来描述本发明的各种元件，但是这些术语仅用于将一个元件与另一个元件进行区分并且这些术语不限制相应元件的本质、顺序或序列。应当理解，虽然一个元件可以直接连接至或耦接至另一个元件，但是当一个元件称为被“连接至”、“与……结合”、或者“耦接至”另一个元件时，一个元件可以经由另外的元件“连接至”、“与……结合”、或者“耦接至”另一个元件。

现在给出用于IEEE1722和音频/视频桥接(AVB)网络的术语的简要描述。

IEEE1722定义了使用针对音频/视频(AV)流的数据的音频/视频桥传输协议(AVBTP)能够传输媒体帧格式、用于同步的时间信息、控制数据信息等的结构，其中音频/视频(AV)流的数据应当通过以太网实时传输。AVBTP被分为用于传输实时AV用户数据的结构和用于传输控制信号的结构，并且用于传输AV用户数据的帧结构包括能够传输同步时间信息的字段。

AVB域(或AVB云)是指一组互连的网络节点和用于将网络节点互连的通信线路。

AVB流是指特定AVB域中的数据包流并且可以包括用于数据传输的至少一个物理/逻辑信道。AVB流在AVB网络中具有唯一的ID并且能够使用在IEEE802.1Qat中定义的流预留协议分配。

发送器(或播讲器)是指用于在AVB域中传输流的实体，并且接收器(或收听器)是指用于在AVB域中接收流的实体。

AVBTP帧可以直接或经由桥接器从发送器传输至接收器。

AVB流是时间敏感的数据并且在多播通信中通过多个接收器同时接收。因此，基于网络传输时间来指示媒体播放时间的呈现时间戳信息包含在流数据包中。因此，接收器可以基于包含在所接收的数据包中的呈现时间戳信息确定媒体播放时间。AVB网络中的时间敏感应用的计时和同步获取方法在IEEE802.1AS中定义。

图1示出了在IEEE1722a中定义的AVBTP帧格式100。

IEEE1722a是IEEE1722的修正，并且包括针对从IEEE1722排除的格式的额外考虑事项和字段构建更新信息。

虽然以下将基于IEEE1722a的定义描述根据本发明的用于控制车载以太网的AVB流的方法和设备，但是应注意，IEEE1722a仅仅对应于一个实施方式并且本发明的构思可等同地应用于IEEE1722的最新版本和其他车载通信标准。

AVBTP帧(或数据包)可以被封装在以太网数据包中。以太网数据包可以被配置为主要包括IEEE802.3媒体存取控制(MAC)报头区域、虚拟局域网(VLAN)标记区域、AVBTP类型区域、AVBTP数据包区域、循环冗余校验(CRC)区域等。

参考图1，AVBTP帧格式100可以被配置为主要包括子类型数据区域110、流ID区域120、报头数据区域130以及样本数据区域140。

在此，应注意，报头数据区域130和样本数据区域140的大小根据包括在子类型数据区域110中的字段值是动态可变的。

子类型数据区域110包括控制/数据(CD)字段111、子类型字段113、流_id有效(SV)字段115、版本字段117、以及子类型特定数据字段119。

CD字段111是用于识别对应帧是控制帧还是用户数据帧的指示符，并且具有1位的长度。例如，CD字段111可以使用0值表示控制帧，并且使用1值表示用户数据帧。

子类型字段113包括用于识别流协议的类型的信息，并且具有8位的长度。在此，子类型字段113可以被定义为对应于在IEC61883中定义的各种流协议的子类型(0x00)、对应于供应商特定流协议的子类型(0x6F)、以及专有/实验性的子类型(0x7F)。例如，在IEC61883中定义的流协议可以包括在IEC61883-2中定义的SD-DVCR协议、在IEC61883-4中定义的MPEG2-TS压缩视频协议、在IEC61883-6中定义的未压缩音频协议、在IEC61883-7中定义的卫星TVMPEG协议、以及在IEC61883-8dp中定义的BT.601/656视频协议等。

在此，供应商特定流协议是指车辆制造商预定的流协议。

SV字段115是用于识别包括在以下描述的流ID区域120中的流ID是否是有效值，并且具有1位的长度。例如，SV字段115可以使用0值指示流ID字段的值不是有效的，并且使用1值指示流ID字段的值是有效的。

版本字段117用于识别IEEE1722的版本，并且具有3位的长度。通常，当更新标准文档时，包括在每个帧中的字段的帧规范和定义可以相应地发生改变。如此，优选地，应用于相应帧的标准的版本信息包括在帧一侧以保持与先前版本的兼容性等。

子类型特定数据字段119可以被配置为根据对应帧是控制帧还是数据帧而包括不同的字段。例如，如果对应数据包帧是控制帧，则子类型特定数据字段119可以包括协议特定数据字段、状态标志字段、控制帧长度字段等。另外，如果对应数据包帧是数据帧，则子类型特定数据字段119可以包括用于识别媒体时钟的源是否改变或是否重新启动媒体时钟(或发动机)的mr字段、用于识别有效网关信息是否存在的gv字段、用于识别用于同步的有效AVBTP时间戳值是否存在于网络的tv字段、与在从发送器传输的流上的数据帧对应的序列号字段等。

在此，AVBTP时间戳字段、网关字段等可以包括在报头数据区域130中。

流ID区域120是用于唯一识别AVB网络中的对应流的流ID记录所在的区域，并且具有64位的长度。

报头数据区域130可以根据包括在子类型数据区域110中的字段值具有可变长度。例如，如果AVBTP帧是数据帧，则报头数据区域130可以包括AVBTP时间戳字段、网关信息字段、流数据长度字段、协议特定数据包报头字段等。

样本数据区域140具有可变长度并且可以包括实际用户数据(净荷)和填充符。

图2是用于描述在IEEE1722a中定义的流ID200的构造的示图。

参考图2，在IEEE1722a中当前论述的流ID200包括具有48位长度的控制器源MAC地址字段210和具有16位长度的唯一索引(index)字段220。

通常，车载网络环境具有封闭和固定的网络特征，并且能够预测网络中的数据流，即，流(stream)。

具体地，在车载网络的情况下，因为各种控制器需要迅速启动以保证安全性，所以网络中的数据包的快速处理是必要的。

然而，在传统情况下，因为每个流的区域被动态分配，所以车载网络的性能可能未被优化。

此外，如果车载网络中的电子控制单元(ECU)由于故障等替换，则新ECU的MAC地址应当在路由表中反映。具体地，如果ECU在相应的车辆制造商所管理的A/S中心处替换，则可能不容易管理路由表。

因此，本发明提出用于配置AVB流ID的方法，该方法通过在车载网络中分配基于AVB流的属性预定义的流ID并且以表的形式保持该流ID，能够迅速路由和直观识别车载网络中的AVB流。

此外，本发明提出用于配置AVB流ID的方法，该方法在替换ECU时不需要单独更新路由表。

图3是用于描述根据本发明实施方式的车载网络的架构的示图。

参考图3，车载网络可以包括基于ECU的特性和功能成组的多个域。例如，包括在车载网络中的域可以被配置为包括主体域、音响本体域、驾驶员辅助系统(DAS)域、环视全景域、底盘域等。在此，这些域可以通过以太网骨干网络互相通信，并且每个域可以用作包括在域中的ECU的交换式集线器。此外，每个域可以用作用于在不同网络之间传输数据包的路由器。

此外，可以基于包括在域中的ECU的特性和功能在每个域中配置至少一个VLAN。例如，参考图3，主体域可以包括VLAN1至VLAN4。

VLAN基于包括在域中的ECU的特性和功能形成通信组，而与ECU之间的物理连接无关。然而，也可以基于物理连接配置VLAN。例如，对延迟敏感的ECU可以被分配给相同的VLAN。另外，需要大带宽的ECU可以被分配给相同的VLAN。即，可以基于包括在具体域中的每个ECU需要的服务质量参数分配VLAN。在此，服务质量参数可以包括实时特性、带宽、传输延迟、错误率等。

图3的车载网络中的域的名称和构造仅仅对应于一个实施方式，并且不同的制造商和款式可以具有不同的构造。例如，根据本发明的实施方式的域可以被配置为包括主体域、音响主体域、底盘域、动力系统域、多媒体域等。

此外，虽然通过图3中的以太网骨干网络将域彼此连接，但是应注意，以太网骨干网络仅仅对应于一个实施方式，并且根据本发明的另一实施方式可以通过车辆网关使域互相连接并且通信。在这种情况下，车辆网关可以被识别为车载通信系统中的一个节点。

此外，虽然节点被识别并且表示为图3中的域，但是域仅仅对应于一个实施方式，并且可以使用VLAN来逻辑地对节点进行分组而与域无关。

图4是用于描述根据本发明实施方式的用于配置AVB流ID的方法的示图。

参考图4，网络管理者可以预定义并且配置域-VLAN映射表410、流等级-优先级映射表420、以及主机ID映射表430。

此后，网络管理者参考配置的三个表410～430基于对AVB流的使用将每个AVB流的属性信息输入至流属性表440。

在这种情况下，网络管理者输入的每个AVB流的属性信息可以包括VLANID、主机ID、流等级、流子类型等。

此外，网络管理者可以基于输入每个AVB流的属性信息的顺序将具有4字节长度的序列号输入流属性表440。例如，针对首先输入的记录的序列号可以是0x000000，针对其次输入的记录的序列号可以是0x000001，并且针对第三输入的记录的序列号可以是0x000002。

参考图4的参考标号4a，根据本发明的实施方式，具有64位长度的AVB流ID可以被配置为包括具有1字节长度的VLANID451、具有1字节长度的主机ID452、具有1字节长度的优先级453、以及具有4字节长度的序列号455。

应注意，可以部分地改变配置AVB流ID的顺序。例如，可以以序列号455位于AVB流ID的最高有效位(MSB)处的方式配置AVB流ID。

具体地，可以从包括在对应AVB帧的子类型数据区域110中的子类型字段113的值复制流子类型454。

图5示出了根据本发明实施方式的AVB流ID500的数据结构。

参考图5，AVBTP帧100的流ID区域120可以被配置为包括具有1字节长度的VLANID字段501、具有1字节长度的主机ID字段502、具有1字节长度的流等级字段503、具有1字节长度的流子类型字段504、以及具有4字节长度的序列号字段505。

图6示出了根据本发明实施方式的域VLAN映射表600的示例。

如图6所示，域-VLAN映射表600可以包括域字段610、VLAN类型字段620、以及VLANID字段630。

例如，分配给VLANID字段630的值可以被配置为使用4个最高有效位(MSB)来识别域，并且可以被配置为使用4个最低有效位(LSB)来识别域中的VLAN类型。

因此，根据本发明的VLANID可以被定义为不仅识别包括在车载以太网通信网络中的域而且还识别包括在该域中的至少一个VLAN。

图7示出了根据本发明实施方式的流等级-优先级映射表700的示例。

如图7所示，流等级-优先级映射表700可以被配置为包括流等级字段710、值字段720、以及优先级字段730。

在此，可以以按字母顺序(例如，以A、B、C……的顺序)向等级赋予更高的优先级的方式定义流等级字段710。另一方面，可以以更高的优先级被赋予更小值的方式定义值字段720。

图8示出了根据本发明实施方式的针对AVB流的子类型映射表800。

参考图8，子类型映射表800可以被配置为包括功能字段810、值字段820、以及描述字段830。

可以基于应用于AVB流的传输协议定义唯一的子类型ID。

例如，对应于在IEC61883中定义的各种流媒体协议的子类型ID可以被定义为0x00。此外，与用于车载网络分析和实验的传输协议对应的子类型ID可以被定义为0x7F。

具体地，针对未来定义的保留值可以由车辆制造商定义和使用。例如，车辆制造商可以将对应于IEEE1722a-D8传输协议的子类型ID定义为0x6F并且使用该子类型ID。

图9示出了根据本发明实施方式的主机ID映射表900。

参考图9，主机ID映射表900可以被配置为包括主机类型字段910和值字段920。

例如，对应于音响主体的主机ID可以被定义为0x4A，并且对应于后视摄像机的主机ID可以被定义为0x7D。

图10示出了根据本发明实施方式的AVB流属性表1000。

参考图10，AVB流属性表1000可以被配置为包括序列号字段1010、VLANID字段1020、主机ID字段1030、流等级字段1040、以及子类型ID字段1050。

例如，假设AVB流是底盘域中具有等级A优先级的基于IEEE1722a-D8的供应商-特定流，并且用于传输AVB流的主机是音响主体。在这种情况下，也假定AVB流的属性信息其次输入至AVB流属性表1000。

根据以上示例的AVB流ID可以是通过组合序列号(0x00000001)、分配给底盘域的VLANID(0x40)、对应于音响主体的主机ID(0x4A)、对应于等级A的流等级(0x00)、以及分配给基于IEEE1722a-D8的供应商-特定流的子类型ID(0x6F)所获得的0x404A006F00000001。

图11是用于描述根据本发明的实施方式的协议层结构的示图。

参考图11，通过应用层1110生成的AV流通过流媒体应用协议接口1120被传输至IEEE1722AVB传输协议层1130。在此，IEEE1722AVB传输协议层1130可以位于OSI7层2上，并且可以将经处理的AVB帧传输至例如MAC层的下层。IEEE1722AVB传输协议层1130配置AVB帧并且将AVB帧传输至IEEE802.1Qav成型层1140。

在这种情况下，参考网络管理者输入的AVB流属性表1000，IEEE1722AVB传输协议层1130可以生成AVB流ID并且配置插入有所生成的AVB流ID的AVB帧。

随后，IEEE802.1Qav成型层1140将必要报头信息(例如VLAN标记信息)增加至所接收的AVB帧，并且将AVB帧传输至IEEE802以太网驱动器层1150。在此，VLAN标记信息可以包括传输协议ID、VLANID等。

IEEE802以太网驱动器层1150增加了源和目的地MAC地址并且将AVB帧传输至以太网骨干网络。

从以上描述显而易见的是，根据本发明的方法和设备具有以下效果。

第一，本发明可以提供一种用于配置针对车载以太网通信的音频/视频桥接器(AVB)流识别符(ID)的方法。

第二，本发明可以提供一种适用于车载网络环境的音频/视频(AV)传输协议数据单元的帧结构。

第三，本发明可以定义被配置为AV流属性的组合的AVB流ID以甚至在不存在针对该流的单独数据库时直观检查流属性。

第四，本发明可以有效地提供车载以太网通信，而不管替换电子控制单元(ECU)时媒体存取控制(MAC)地址是否改变。

第五，本发明可以传承传统车载网络管理系统从而最小化额外的管理成本。

本领域技术人员将理解到，通过本发明能够实现的效果并不限于上文中具体描述的内容并且从上述详细描述中可以更清楚地理解本发明的其他优势。

本领域中的技术人员将理解，在不背离本发明的精神和本质特征的情况下，可以以不同于本文中阐述的其他特定方法实现本发明。

因此，以上示例性实施方式在所有方面被解释为说明性的而非限制性的。本发明的范围应当通过所附权利要求和其合法等同物确定，而不是由以上描述确定，并且属于所附权利要求的含义和等同范围内的所有变化旨在涵盖在其中。