[发明专利]一种用于智能网联汽车TSN网络偶发性消息的带宽预留方法

说明书

本发明公开了一种用于智能网联汽车TSN网络偶发性消息的带宽预留方法，是针对智能网联汽车TSN网络各类消息，构建消息分类的实时频度耦合公式，建立偶发性实时消息、非偶发性实时消息模型；以TSN交换机内时间关键数据队列可调度性为条件，求取偶发性实时消息可预留带宽的边界域；以该边界域为搜索区，以交换机内各类消息总传输时间最小为目标，遍历寻找偶发性实时消息、非偶发性消息的最优预留带宽值。本发明不仅能够满足TSN网络偶发性实时消息的强实时随机传输要求，而且使得TSN网络具有良好的综合传输时间，能够确保智能网联汽车各关键系统的安全高可靠运行。

技术领域

本发明涉及智能网联汽车车载TSN网络技术领域，尤其是一种用于智能网联汽车TSN网络偶发性消息的带宽预留方法。

背景技术

随着近几年汽车智能化，网联化的快速发展，高级驾驶辅助系统，自动泊车系统等电子系统逐渐应用到整车之中。同时电子控制单元、超声波传感器，图像传感器，雷达等汽车电子元器件数量显著增加。传统的CAN、FlexRay总线难以满足高带宽，高扩展性、低成本的网络发展需求，因此车载TSN网络应运而生。

TSN网络前身为以太网AVB网络，用于传输高带宽需求的音视频流。然而，随着音视频流消息的实时性要求越来越高，以太网AVB网络通过改进IEEE802.1Qat、IEEE802.1Qav、IEEE802.1As等协议，逐步变更为TSN网络，使音视频流消息和控制类消息、普通以太网消息可以同时传输，并保障其实时性。其中偶发性实时消息为一种重要的安全关键消息，实时性和带宽要求较高的，具有非周期性，传输要求严格的特点。该类消息传输的信息重要性高，具有安全关键的特征。例如：紧急制动相关信息，故障避让相关信息等。

IEEE802.1Qat规定TSN网络根据需求为各类消息预留一定的带宽，分别满足各类型消息的不同实时性需求。对于强实时以及高随机性的偶发性实时消息，该类消息一般用于传输重要程度极高的安全关键消息，而其产生时间随机。为了满足其传输需求，故需要为其预留一定的带宽。若预留带宽过高，则容易造成带宽浪费，消息总传输时间较长。若分配带宽过小，则其实时性，可调度性无法保证，影响正常安全平稳运行。

发明内容

本发明为克服现有技术中的不足之处，提出一种用于智能网联汽车TSN网络偶发性消息的带宽预留方法，以期能在保证偶发性实时消息实时性的基础上，为偶发性实时消息进行带宽资源的分配，使其带宽预留率最低，节约带宽资源，保障网络中其它类型消息的传输，从而实现整车网络的稳定和可调度。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明一种用于智能网联汽车TSN网络偶发性消息的带宽预留方法的特点是按如下步骤进行：

步骤1、获取车载TSN网络消息；

采集智能网联汽车TSN网络中所有消息的集合M，其中任意第s条消息m_s∈M，并用六元组(F_s,C_s,T_s,D_s,P_s,Q_s)表示；其中，F_s为第s条消息m_s的字节长度，C_s为第s条消息m_s在交换机内传输时间，T_s为第s条消息m_s的发送周期，D_s为第s条消息m_s被交换机发送的截止期，P_s为第s条消息m_s的重要度并由式(1)获得，Q_s为第s条消息m_s的发送频度并由式(2)获得，s∈[1,2,..,w]，w为消息集合M内消息的数量；