CN1550089A - 使用多条通信路径的车辆有源网络 - Google Patents

Abstract

一种车辆有源网络(12)通信地耦合车辆(10)内的设备(14－20)。设备操作独立于设备(14－20)与有源网络(12)的接口(22－28)。此外，有源网络(12)的体系结构使用多条路径来提供一级或多级冗余度。该结构提供用于车辆系统和功能的整体集成，并允许即插即用设备的集成和可升级性。

Description

使用多条通信路径的车辆有源网络

                      相关申请

本发明涉及转让给与本发明相同受让人的下列申请：

具有备用部分的车辆有源网络(Vehicle active network with reservedportions)，代理机构案卷号IA00002，2001年8月31日申请，序列号09/944,892。

具有数据冗余的车辆有源网络(Vehicle active network with dataredundancy)，代理机构案卷号IA00003，2001年8月31日申请，序列号09/943,908。

具有通信路径冗余的车辆有源网络(Vehicle active network withcommunication path redundancy)，代理机构案卷号IA00004，2001年8月31日申请，序列号09/943,870。

适合于传统结构的车辆有源网络(Vehicle active network adapted tolegacy architecture)，代理机构案卷号IA00005，2001年8月31日申请，序列号09/945,585。

具有容错设备的车辆有源网络(Vehicle active network with faulttolerant devices)，代理机构案卷号IA00006，2001年8月31日申请，序列号09/943,882。

链接的车辆有源网络(Linked vehicle active networks)，代理机构案卷号IA00007，2001年8月31日申请，序列号09/944,653。

具有数据加密的车辆有源网络(Vehicle active network with dataencryption)，代理机构案卷号IA00008，2001年8月31日申请，序列号09/944,883。

车辆有源网络及设备(Vehicle active network and device)，代理机构案卷号IA00009，2001年8月31日申请，序列号09/944,887。

具有主干结构的车辆有源网络(Vehicle active network with backbonestructure)，代理机构案卷号IA000010，2001年8月31日申请，序列号09/943,921。

车辆有源网络的拓扑结构(Vehicle active network topologies)，代理机构案卷号IA00011，2001年8月31日申请，序列号09/944,891。

用于车辆有源网络的数据分组(Data packet for a vehicle activenetwork)，代理机构案卷号IA00012，2001年8月31日申请，序列号09/943,914。

发明背景

1.技术领域

本发明一般涉及用于诸如汽车和卡车等车辆的通信系统的领域，更具体地说，涉及车辆内的通信耦合设备。

2.背景技术

微处理器技术已经大大地改善了汽车的效能、可靠性和安全性。微处理器设备已经实现了安全气囊、防锁死制动、牵引控制、自适应悬挂和传动系控制，仅举了几个例子，在这些领域内处理技术已经确实改变了汽车。制造商一开始仅在最豪华和高性能的汽车上提供这些系统，但现在在大多数经济车型上已经很普遍，甚至是标准设备。线路控制应用很快将变得同样很普遍。例如，已经在多个车辆平台上成功地实现线控油门。线控转向和线控刹车应用也会很快实现。其它的燃料车辆，包括燃料电池车辆、电和混合型车辆，将需要更复杂的控制应用，因此需要更强的处理能力。

同时，信息技术也在改善汽车。卫星导航系统、语音和数据通信和车辆遥测系统向驾驶员提供信息、给乘客提供娱乐方式和监视车辆的性能。这些系统可以提供驾驶方向、标识沿着驾驶路线的名胜古迹、远程诊断和/或预测车辆故障、打开车门、如果被盗则禁用车辆或者在出现事故时通知应急人员。

不断增加的面向车辆信息技术的复杂程度使汽车工程师面临着挑战，因为他们要通过有效方式实现和整合这些技术与现有的和新兴的车辆系统。当前设计的基本原理的核心在于用于互连车辆内的各种控制单元、传感器、致动器等的一条或多条车辆通信总线结构的设立。这些总线结构的设计通常要符合政府规定，例如第二代板上诊断(OBD-II)和联邦汽车安全标准(FMVSS)。这些结构经常会限制在车辆上采用新技术的能力。而且，假设车辆的典型的四年设计周期和十年使用期限，甚至在车辆还未进入市场之前车辆内所用的技术可能就已经很过时了，总线结构严重限制了所有者在车辆上采用新技术的能力。虽然存在这些限制，但总线结构提供了用于链接车辆内电子设备和系统的一般可靠的和较快的平台。

为了结合车辆系统技术与车辆信息技术，已经建议在车辆内使用一种网络结构。例如，公开号为WO 00/77620 A2的PCT(专利合作条约)申请描述了一种基于以太网的本系结构，其中将车辆内的设备耦合到所述网络。该文献描述了这样一个网络，其中包括一条耦合到所述设备的电缆干线和一个用于控制网络上设备间通信的网络设备。很重要的应当指出的是所推荐的网络并未与车辆系统集成，而是适合于提供一个平台，用于向车辆添加信息技术，例如寻呼机、个人数字助理、导航等技术。诸如传动系、悬挂、刹车和安全气囊系统使用一条车辆总线进行数据通信，这些系统独立于上述文献中所描述的网络来工作。提供桥接器或网关来将车辆总线耦合到网络作为一个设备或客户机，允许在总线和网络之间共享数据，但是该网络并不提供车辆系统所需要的数据通信。设计这些系统使其独立于所述网络工作的原因在于它们具有对时间要求严格和对系统要求严格的数据需要，而这些是所述的网络结构不能满足的。此外，上述文献所描述的网络受故障的许多单点的影响，例如如果电缆干线中断或者网络设备故障。

因此，需要一种用于车辆电子系统的体系结构，便于车内电子技术的有效和可靠的集成以及即插即用的可升级性。

附图说明

下面参考附图通过多个优选实施例详细地描述本发明，在附图中相同的参考数字表示相同的单元。

图1是图示根据本发明的车辆有源网络的一种实施例的方框图。

图2是图示图1所示的车辆有源网络的方框图，用于说明车辆有源网络的多条通信路径的能力。

图3是图示车辆有源网络的替代实施例的方框图。

图4图示根据本发明的车辆有源网络的一种实施例。

图5图示图4所示的车辆有源网络的一部分，说明在这个网络内定时信息的传播。

图6图示三维车辆有源网络的替代实施例。

图7图示根据本发明的结合有禁区(No-Go zone)的车辆有源网络的替代实施例。

图8图示根据本发明的提供分组冗余性的车辆有源网络的一种实施例。

图9图示根据本发明的有源网络单元的一种实施例。

图10图示车辆有源网络的一种实施例，所述网络包括构成车辆有源网络一部分的一个设备。

图11图示车辆有源网络的一种替代实施例，所述网络包括构成车辆有源单元一部分的一个设备。

图12图示车辆有源网络的一种替代实施例，所述网络包括构成车辆有源单元一部分的一个设备。

图13图示车辆有源网络的一种替代实施例，所述网络包括构成车辆有源单元一部分的一个设备。

图14是图示根据本发明的一种替代实施例的链接有源网络的方框图。

图15是图示根据本发明的一种替代实施例的链接有源网络的方框图。

图16图示根据本发明的结合有一个核心部分的车辆有源网络的一种替代实施例。

图17图示车辆有源网络的一种替代实施例，说明可适应的可扩缩性。

图18图示车辆有源网络的一种替代实施例，说明可适应的可扩缩性。

图19是图示根据本发明优选实施例的车辆有源网络的拓扑结构的方框图。

图20是图示根据本发明的一种替代优选实施例的车辆有源网络的拓扑结构的方框图。

图21图示可以适用于根据本发明优选实施例的车辆有源网络的各种数据分组。

具体实施方式

根据本发明的汽车功能系统的体系结构以网络互连和计算原理为基础。此结构结合有一个车辆有源网络，用于通信地互连车辆内的设备。设备的操作独立于设备与有源网络的接口。此外，有源网络的体系结构提供一级或多级的通信冗余。该结构提供用于车辆系统和功能的总体集成，并允许即插即用的设备集成、可扩缩性和可升级性。

有源网络可以包括多个通信耦合有源单元，这些单元允许在没有网络设备或判定器的情况下在耦合到有源网络的设备之间的通信。有源单元能够在车辆内的设备之间实现多条同时通信路径。多条同时通信路径可以包括有源单元之间的各种潜在路径，例如包括响应于网络状态的替代路径、冗余路径或者环路数据速率不同于其它通信路径的路径数据速率的环路。

该有源网络可以基于分组数据原理，并实现任意合适的分组数据传输协议。合适的分组数据协议包括但并不限制于传输控制协议/网际协议(TCP/IP)、异步传输模式(ATM)、Infiniband和RapidIO。当在根据本发明各种实施例的有源网络内实现时，这些协议中的每种协议允许一级或多级的冗余通信能力来确保可靠的数据传输，同时允许有源系统诊断和容错。

该有源网络可以结合一种与设备通信地耦合的有源网络单元的结构。该结构允许多个同时进行的对等通信。可以通过诸如阵列拓扑结构、多点拓扑结构或不对称拓扑结构来设置有源网络单元。此外，此体系结构可以合并一级或多级无线通信。例如，所述结构支持对等的、一对多广播、多对多广播、网络内和网络间通信、设备与网络、车辆与车辆和车辆与远端站的无线通信。

根据对各种优选实施例的描述，本发明的许多其它优点和特征将是显而易见的。在此应当指出以在车辆内或者更具体地说在汽车内实现的实施例来描述本发明。在此所使用的术语车辆和汽车可以包括汽车、卡车、公共汽车、拖车、船只、飞机和火车等。因此，提到车辆或汽车实际上同样可以应用于任意类型的在销售的车辆。

图1图示包括有源网络12的车辆10，所述有源网络12通过相应的接口22-28耦合到各种车辆设备14-20。这些设备可以是与各种车辆功能系统和子系统结合使用的传感器、致动器和处理器，例如但并不限制于用于油门、刹车和方向控制、自适应悬挂、功率辅助控制、通信和娱乐等的线控应用。

接口22-28可以是用于将特定设备耦合到有源网络12的任意合适的接口，可以是有线的、光的、无线的或其组合。连接的设备具体适合于提供一种或多种与车辆有关的功能。这些设备可以是诸如传感器的数据生成设备，诸如致动器的数据使用设备或者同时生成和使用数据的处理设备。当然，通常是数据使用设备的致动器也可以生成数据，例如致动器生成数据来表示它已经实现了所命令的状态，或者传感器可以使用数据，例如被提供用于功能方式的指令。设备生成的、提供给设备的和有源网络12所传送的数据与设备自身的功能无关。也就是说，接口22-28在耦合的设备和有源网络12之间提供与设备无关的数据交换。

有源网络12规定了设备之间的多条通信路径30。通信路径30允许设备14-20之间的多个同时的对等的、一对多或多对多等通信。如图1所示，可以在设备14和设备20之间形成粗箭头线所图示的通信路径32。这条路径并非可用于设备14和20之间通信的唯一通信路径。如图2所示，路径34也可以耦合设备14和20。在车辆10的操作过程中，设备14和20之间的数据交换可以使用路径32和34或者这两个设备之间的其它路径。在操作中，单条路径可以承载设备14和设备20之间的一个数据通信的全部，或者多条通信路径可以承载数据通信的各部分。随后的通信可以使用与有源网络12所示状态相同的路径或其它的路径。与提供设备之间的单条通信路径因而单条路径故障即无法工作的总线结构相比，这提供了可靠性和速度优势。而且，其它的设备14-20之间的通信可以使用通信路径30同时出现。

有源网络12可以符合传输控制协议/网际协议(TCP/IP)、异步传输模式(ATM)、Infiniband、RapidIO或其它分组数据协议。因此，有源网络12使用可应用的协议所规定的固定或可变长度的数据分组。例如，如果有源网络12使用异步传输模式(ATM)通信协议，则使用ATM标准数据信元。

设备14-20不必是单独设备。相反，设备可以是车辆的系统或子系统，并可以包括一个或多一个传统通信媒体，即传统总线结构，例如CAN、LIN、FLEXRAY或类似的总线结构。在这些实施例中，可以将相应的接口22-28配置成代理或网关，从而允许有源网络12和传统设备14-20之间的通信。可选择地，参见图3，车辆10的设备18通过接口35通信地耦合到总线结构33。然后，总线结构33通过接口26耦合到有源网络12。该总线结构可以是CAN、LIN、FLEXRAY或类似的总线结构。

参见图4，根据本发明一种替代实施例的有源网络36包括通过相应接口52-58通信地耦合多个设备44-50的有源网络单元40的结构38。连接媒体42互连有源网络单元40。连接媒体42可以是诸如线路或光纤的有界媒体、诸如自由光或射频的无界媒体或者其组合。此外，结合结构38的定义广义地使用术语“有源网络单元”，它包括用于在没有判定器或其它网络控制器的情况下在有源网络36内传输数据分组的任意数目的智能结构，并可以包括：交换机、智能交换机、路由器、桥接器和网关等。因而，以由有源单元40导引的数据分组形式通过网络36传送数据。

有源单元40和连接媒体42的组合定义了通信地耦合到有源网络36的设备44-50之间的多条通信路径。例如，路由器60定义从设备44到设备50的通信路径。如果沿着路径60存在中断61而禁止从设备44到设备50数据分组的传输，例如，如果一个或有源的单元工作容量已满或者已经故障，或者在连接沿着路径60的有源单元的连接媒体中存在中断，则可以使用图示为路径62的新路径。可以动态地生成或者作为可能的通信路径预先定义路径62，从而确保设备44和设备50之间的通信。

在一些应用中，可能必需提供同步的动作，这需要在有源网络内可以利用定时信息。图5图示有源网络的一部分80，它包括有源单元84的结构82。连接媒体86互连有源单元84。将有源单元88定义为根节点或根单元。可以与有源网络结合使用生成树算法来定义在该有源网络内可以使用的多条通信路径。可以在初始化配置过程中通过生成树算法来定义多条通信路径，或者可以通过在每次加电周期过程中运行生成树算法或通过生成树算法的其它定期运行来定义。可以以定时消息90的形式从根节点单元88传播定时，从根节点即有源单元88通过多条通信路径到每个有源单元84。从根节点开始，每个有源单元84之间连接媒体86的跨距是已知的，因此可以获知在这些跨距内时钟周期的任何延迟，因而在每个有源单元84上以及类似地在耦合到有源网络的每个设备上可以建立与根结点的精确定时。有源网络内的定时可以是绝对的，或者可以是差分的。

差分或相对定时可以基于有源网络和数据分组的结构。有源网络内点到点的连接允许准确地计算遍历网络的时间。因而，能够根据分组在网络内的始发点、采用的路径和它到达当前点的时间来获知分组的生成时间。分组的生成时间因此是“当前时间”减去x个单位时间，其中x个单位时间是根据路径获知的时间。在这种定时的情况下，可以不需要中央或根结点。

例如因为时钟偏移，网络内的定时信息可能会劣化。根节点发送定期定时信息来刷新定时信息。在有源网络内传送的数据分组也可以包含定时信息，这些信息允许各个设备及时地更新定时信息。当然，数据分组还可以包含定时信息来表示某些动作发生的时间或者表示信息的刷新度。也可以使用除了根节点的概念之外的在有源网络内建立定时的其它方法。

图6图示一个有源网络100，包括以三维结构设置的有源网络单元104的结构102。连接媒体106通信地耦合有源网络单元104。通信媒体可以是线路的、光的、射频或其组合。三维配置结构102实际上可以与根据本发明的有源网络的任一实施例结合使用，并证明了这样的有源网络的灵活性和可扩缩性。

图7图示被修改以包括禁区64的有源网络36(图4)。禁区64专门预留了一部分构造38，即禁区64内包含的有源单元和连接媒体，用于设备46和设备48之间的数据通信。禁区64可以预留足够的构造部分38来提供设备46和设备48之间的多条可能通信路径，或者可以预留单条通信路径。禁区64可以被配置以从设备46向设备48传送数据分组或者以相反的方向传送数据分组以排除任何其它的数据分组。可选择地，禁区64可以用于传送到/来自任何设备的数据分组，但是到/来自设备46和48的数据分组具有传输优先级。而且，可以建立与使用禁区64来传送到/来自除了设备46和48之外的设备的数据有关的标准。例如，交换机构造内的故障要求使用禁区64或者禁区64的非排他性的使用并不超过禁区总容量的阈值百分比。

禁区64提供禁区64的相关设备之间可靠的通信能力。例如，如果设备46和48与一个线控转向应用相关，则适当的车辆功能要求将用于此应用的数据传送给适当的设备。给线控转向应用的相关数据分组提供优先级并在交换构造38内予以传输通常不能足以保证及时地发送数据分组。然而，预留一部分交换构造38即禁区64提供了设备之间的硬连接优势，同时保留了使用整个交换构造38的灵活性，这是有必要的，如果在禁区64内出现故障的话。虽然结合图4所示的有源网络36进行描述，但是禁区的概念同样可以应用于本发明设想的任一有源网络结构，包括图1和图2所示实施例中图示的结构。此外，虽然在图7中将禁区64图示为二维的，但禁区64在维数上可以对应于有源网络单元的构造。而且，在车辆操作过程中可以动态地重新定义禁区64。

有源网络12和有源网络36的多路径结构允许通过数据流复制轻易地实现容错和故障诊断。可以使用沿着相同的通信路径或多条数据路径发送的复制数据分组来提供容错。图8图示一个实施例，其中复制并沿着冗余路径发送数据分组，图8再次图示了有源网络36。设备46通过接口54通信地耦合到构造38。在交换单元66上，复制从设备44接收到的数据分组，构成两个数据分组流(数据流)。当然，可以生成两个以上数据流，附加的数据流增加了附加级别的冗余度。该数据流从设备44通过不同的通信路径发送到设备50，路径68和70是在交换结构38内可以构成的从设备46到设备50的多条可能路径中的两条路径。并非所有的数据分组都需要在同一路径上传送，路径68和70仅仅说明了冗余路径的概念。两条数据流(复制数据分组)提供的冗余度提高了可靠性，因为数据流之一的故障或中断不会完全中断设备之间的数据传输。此外，通过在设备50上监视数据流的接收，可以确定在构造38内是否存在故障，并将此故障隔离到构造38的一个区域内。也就是说，故障将定位在相应数据流传输出错的两条路径68和70中的一条路径上。此外，根据两个数据流数据的抵达时间可以度量构造38的性能。

图9图示可以与构造38结合使用的有源单元110。为了说明有源单元110的功能和可适应性，将其图示为包括多个输入端口112、输出端口114和输入/输出端口116和118。可以根据应用在有源网络内使用具有更多或更少端口的有源单元110的各种结构。有源单元110还可以包括与存储器122耦合的处理器120。处理器120包括合适的控制程序，用于执行有源单元110的操作，以将输入耦合到输出，从而在构造38内传送数据分组。

单工输入端口112和输出端口114可以适用于光媒体，而双工输入/输出端口116和118可以适用于电媒体。此外，有源单元110可以包括射频(RF)收发信机124，用于将数据分组射频传送给交换构造38内的其它交换单元以及其它有源网络的交换单元，例如位于附近车辆内的有源网络。交换单元110可以是电路组件的组合，或者可以由单个集成电路设备构成。

图10图示提供容错和故障检测的可选实施例。如图8所示，单个接口52将设备44耦合到构造38。接口52的故障将导致无法从构造38耦合到设备44。然后参见图10，诸如构造38的一个构造的一部分130包括通过连接媒体134通信地耦合的多个有源单元132。设备136通信地耦合到部分130。设备136包括集成到设备内并提供多个输入/输出端口的有源单元138。多个输入/输出端口，在图10中图示了其中三个，耦合到接口140、142和144。接口140、142和144分别通信地耦合到部分130的交换单元146、148和150。以这种方式，设备136通过多条通信路径通信地耦合到所述构造的部分130。数据流可以沿着每条通信路径传送到目的设备。这通过提供从设备136到所述构造的冗余路径提高了可靠性。还可以通过监视在沿着多条通信路径中每条通信路径目的设备对数据流的接收来确定故障的存在和位置以及构造性能。

在图11中，已经用子系统152替代了图10的设备136。子系统152包括分别通过接口160-164耦合到设备136内的有源单元166的多个设备154-158。然后，有源单元166耦合到所述构造的部分130。有源单元166可以将数据流从一个或多个设备160-164耦合到部分130。而且，数据流可以在多条通信路径140-144上耦合到部分130。

在图12中，设备170包括冗余单元172和174。也就是说，每个单元172和174被设计来提供设备170所需要的功能。除了提供车辆相关功能之外，设备170还包括设备单元176和178，即有源网络单元集成在设备170内，构成有源网络的一部分。设备单元176和178耦合到部分130的有源单元146和148。设备单元172和174也通过连接媒体184连接到设备170内的每个有源单元176和178。通过这种配置提供了设备170到构造的冗余功能和冗余耦合，确保设备单元172或174的故障和/或有源单元176和178和/或有源单元146和148的故障将不会导致设备170功能的损失。

在图13中，系统180包括设备182、184和186。每个设备182-186可以被设计来提供相同的功能，即三重冗余，或者可以提供独立的功能。系统180还包括设备单元188-192。设备单元188-192分别耦合到部分130的有源单元146-150。设备单元188-192还通过连接媒体183-187互相耦合。因而，提供了三重冗余功能和耦合。

图14图示在车辆间有源网络的无线耦合。第一车辆200包括有源网络202，它包括多个有源单元，将其中的两个标识为204和206。所有的有源单元包括单元204和206通过媒体208通信地耦合。第二车辆210包括有源网络212，它包括多个有源单元，将其中的两个标识为214和216。所有的有源单元包括单元214和216通过媒体218通信地耦合。每个有源单元204和206都具有无线通信能力，类似地，每个有源单元214和126都具有无线通信能力。例如，有源单元204、206和214、216可以包括一个射频收发信机，允许这些设备通过射频传输进行通信。

如图13所示，有源单元204通过射频传输220与有源单元214通信地耦合，有源单元206通过射频传输222与有源单元216通信地耦合。以这种方式，多辆车辆可以通过在有源网络内设置的有源单元相互链接。以这种方式链接有源网络有效地扩展了两个车辆的有源网络，因此增加了在任一链接车辆内链接设备可用的通信路径数量。汽车可以通信地耦合到正在拖引它的拖车。可以链接在一起行驶的两辆车辆从而交换消息、车辆功能数据、娱乐节目等。例如，被链接的车辆内的乘客可以共同玩电子游戏或观看视频节目。因为一个或多个设备的故障导致不能行驶的车辆可以通过与救援车辆级联来提供可操作性，通过与救援车辆链接来使用救援车辆内的功能设备，从而向两者提供功能。类似地，如果因为一部分有源网络的故障导致一个设备在车辆内被隔离，可以使用一个链接的代替车辆来重新建立到此设备的通信，从而提供到被隔离设备的通信路径。

虽然构成有源网络的所有有源单元可以具有射频传输能力，与有源单元的车辆内链接不同，对于有源网络的车辆间链接来说，可以将链接限制于选定的多个有源单元。这些选定的多个有源单元可以具有安全、鉴证、加密等能力。因而，虽然车辆内的有源单元实际上可以无线地链接到有源网络内的任何其它有源单元，但有源网络可以被限制于通过特定的有源单元来链接。而且，还可以限制所交换数据的类型和数量。对于安全性低和不加密的链接有源网络来说，链路可以被限制于非标识车辆操作数据的传输。例如，在一对多的广播应用中，可以调整车辆的前灯向过往车辆通知交通事件。在这种情况下，发信号的车辆的前灯是第一无线接口，接收车辆上的光电二极管或类似设备是第二无线接口。许多车辆都可以通过这种或类似的方式报告事件，许多其它车辆可以接收所报告的信息，从而建立多对多组播。

链接有源网络的多种应用之一是在车辆不返回修理厂的情况下通过升级车辆内的软件来更新系统的能力。车辆可以通过有源网络的链接来识别出升级的软件，并请求将所述升级软件的一个复本传送给有源网络。虽然这一过程可以是无缝地，并且对于车辆驾驶员来说是透明的，可以包括安全措施以允许车辆驾驶员授权这种升级软件的任何共享和执行。可以通过有源网络的车辆间链接来共享导航、娱乐和其它类似的程序数据。

图15图示在车辆间有源网络的无线耦合的替代配置。第一车辆240包括有源网络242，它包含多个有源单元。耦合到有源网络242的是无线接口244。第二车辆246包括有源网络248，它包括多个有源单元。第二车辆246还包括无线接口250。每个无线接口244和250包括一个合适的收发信机，例如光或射频收发信机，并且每个无线接口还包括处理能力和存储器。无线接口244和250控制有源网络242和248的无线链接，提供所需要的鉴权、安全性和加密。

现在参见图16，修改有源网络36(图4)以包括核心网部分260。核心网部分260包括多个核心有源单元262。核心有源单元262仅通信地耦合到其它有源单元，核心有源单元262或其它的外围有源单元40构成有源网络36的外围部分。高度媒体264提供核心有源单元262之间的互连。以这种方式，可以在第一高数据速率上通过核心网络部分260传送数据，在第二较低的数据速率上向/从耦合到有源网络36的设备传输数据。可选择地，可以使用多条通信链路进行核心有源单元的互连，提供更高的通信容量。设备通过外围有源单元耦合到有源网络。

图17图示被修改以包括“粗管线”组件270和272的有源网络36。粗管线组件270和272分别提供有源单元274到有源单元276和有源单元278到有源单元280的直接耦合。粗管线组件270和272可以是，并且通常是适合于特定应用的高速数据承载组件，可以特别地适应在售后结构中提供可扩缩性，例如将DVD播放器耦合到视频显示器。在这一方面上，可以使用能够处理粗管线组件270和282的较高数据容量的有源单元274-280替换原先的设备有源单元。可选择地，粗管线组件270和272可以在原先的设备应用中提供可扩缩性。例如，构造38可以被配置用于基本级别的车辆选项，而通过添加粗管线组件270和272来提供高级选项。

图18图示使用附加的有源单元290和292和将有源单元290和292耦合到有源网络36的连接媒体294-302修改的有源网络36。图18图示通过根据需要向构造添加链接媒体和附加有源单元可以扩展根据本发明的有源网络的方式。如果需要，可以使用具有足够数量的端口因而能够添加连接媒体294-302的有源单元来替换现有的有源单元。此外，连接媒体294-302可以具有比现有连接媒体294-302更高的数据容量。如根据图17和图18所图示的实施例可以理解的，包括“粗管线”组件或附加有源单元的构造并不需要具有一致的结构，并可以具有不对称的结构。

图19和图20图示替代的有源网络结构。在图19中，有源网络310包括互连有源网络单元(未图示)的环路312。多个设备314-322在多点结构中分别通过接口324-332通信地耦合到环路312。此外，通过通信链路334耦合设备320和322以进行对等通信。通信链路334可以由任意合适的媒体构成，包括有线的、光的、射频或者其组合。因此，设备320可以通过网络312或者直接地通过对等通信链路334与设备322通信。

在图20中，有源网络340包括互连有源单元的主干342，多个设备344-352在多点结构中分别通过接口354-362通信地耦合到所述主干。此外，通过通信链路364来耦合设备348和352以执行对等通信。通信链路364可以由任意合适的媒体构成，包括有线的、光的、射频或者其组合。因此，设备348可以通过网络340或者直接地通过对等通信链路364与设备352通信。

图21图示可以结合根据本发明实施例的有源网络使用的若干数据分组的结构。如上所述，可以配置有源网络以根据TCP/IP、ATM、RapidIO、Infiniband和其它适当的通信协议来操作。这些数据分组包括符合所需标准的结构。一个典型的数据分组，例如数据分组400，包括首部402、净荷部分404和尾部406。如在此所描述的，有源网络和构成有源网络的网络单元可以包含处理能力。在这一方面上，除了首部412、净荷部分414和尾部416之外，数据分组410包括活动部分418。根据活动部分的内容，活动部分可以使网络单元执行一些特定动作，例如提供数据分组的替代路由选择、数据分组的重新配置、网络单元的重新配置或者其它动作。数据分组420包括和首部422结合在一起的活动部分428以及净荷部分424和尾部426。数据分组430包括首部432、净荷部分434和尾部436。在净荷部分434和尾部436之间也提供和设置有活动部分438。可选择地，如用数据分组440所图示的，活动部分442可以与尾部444结合在一起，并包括净荷部分446和首部448。数据分组450图示第一活动部分460和第二活动部分458，其中第一活动部分460与首部452结合在一起，第二活动部分458与尾部456结合在一起。数据分组450还包括净荷部分454。当然可以预见到用于本发明的数据分组的各种其它结构。

可以加密在有源网络内发送的数据，具体而言是数据分组。可以通过设备到有源网络的接口，例如接口22-28(图1)，或者通过设备耦合到的有源网络的有源网络单元来提供加密功能。可以加密数据以确保当它在有源网络内传输时不会改变，这对于车辆的各种安全系统的适当功能或者确保符合政府规定来说可能很重要。可以采用合适的公用或专用密钥加密算法，可以在分组化之前加密数据，或者可以在分组化之后加密各个数据分组。此外，一旦加密之后通过检测数据内的错误可以提供导致数据分组错误的沿着数据分组所使用的路径在有源网络内的错误或故障状态的指示。

数据分组的活动部分可以代表一个分组状态。例如，活动部分可以根据迟滞时间来反映数据分组的优先级。即，一开始生成的分组可以具有正常状态，但是因为各种原因，没有被迅速地发送。当数据分组沿着有源网络择路发送而使时间迟滞时，活动部分可以监视自从数据分组生成之后的时间或者需要数据分组的时间，并相应地改变数据分组的优先级。分组状态还可以代表数据分组或有源网络的一个或多个单元的出错状态。还可以使用活动部分来传送与网络内的净荷无关的数据、跟踪数据分组通过网络的通信路径、向有源网络的有源单元提供配置信息(路由、定时等等)、向耦合到有源网络的一个或多个设备提供功能数据或提供接收确认。

已经通过包括多个特征和功能的若干实施例描述了本发明。并非本发明的每个实施例都需要所有的特征和功能，并且以这种方式，本发明提供用于车辆应用的可适应的、容错的有源网络结构。在此所公开的特征将用于说明那些可以实现的特征；然而，这些特征应当不被视为可以在根据本发明实施例配置的系统内实现的所有可能特征的穷举。

Claims (36)

1.在一种包括第一设备和第二设备的车辆内，一种通信地耦合第一和第二设备的有源网络，

其中所述有源网络包括多个耦合的有源网络单元，用于提供第一设备和第二设备之间的多条通信路径。

2.权利要求1的车辆，其中所述有源网路包括有源网络单元构造，和其中第一和第二设备耦合到所述构造。

3.权利要求1的车辆，其中有源网络包括分组数据网络。

4.权利要求1的车辆，其中有源网络符合网际协议标准。

5.权利要求1的车辆，其中有源车辆符合异步传输模式协议。

6.权利要求1的车辆，其中至少一个有源网络单元包括一个交换机。

7.权利要求1的车辆，其中至少一个有源网络单元包括一个桥接器。

8.权利要求1的车辆，其中至少一个有源网络单元包括一个路由器。

9.权利要求1的车辆，其中一部分有源网络单元被电链接。

10.权利要求1的车辆，其中一部分有源网络单元被光链接。

11.权利要求1的车辆，其中一部分有源网络单元通过射频链接。

12.权利要求1的车辆，其中一部分有源网络单元通过有界媒体链接。

13.权利要求1的车辆，其中一部分有源网络单元通过无界媒体链接。

14.权利要求1的车辆，其中第一设备生成将通过有源网络传送的数据，和其中第一设备的操作独立于第一设备到有源网络的用于传送数据的接口。

15.权利要求1的车辆，其中第二设备使用通过有源网络接收的数据，和其中第二设备的操作独立于第二设备到有源网络的用于接收数据的接口。

16.权利要求1的车辆，其中以阵列拓扑结构来设置有源网络单元。

17.权利要求1的车辆，其中以多点拓扑结构来设置有源网络单元。

18.权利要求1的车辆，其中以不对称的拓扑结构来设置有源网络单元。

19.权利要求1的车辆，其中有源网络支持第一设备和第二设备之间的多条同时通信路径。

20.在一辆车辆内，一种用于在车辆内的第一设备和第二设备之间传送数据的有源网络，所述有源网络包括：

到第一设备和第二设备中每个设备的数据接口，用于分别将第一设备和第二设备耦合到有源网络，其中该数据接口独立于相应设备的功能从相应的设备接收数据或向其发送数据；和

通过多条通信路径通信地耦合所述接口的数据传输媒体。

21.权利要求20的有源网络，其中数据传输媒体包括多个耦合的有源网络单元。

22.权利要求20的有源网络，其中数据传输媒体包括耦合有源网络单元的构造。

23.权利要求20的有源网络，其中数据传输媒体包括至少一个交换机。

24.权利要求20的有源网络，其中数据传输媒体包括至少一个桥接器。

25.权利要求20的有源网络，其中数据传输媒体包括至少一个路由器。

26.权利要求20的有源网络，其中数据传输媒体包括一个分组数据网络。

27.权利要求20的有源网络，其中数据传输媒体符合网际协议标准。

28.权利要求20的有源网络，其中数据传输媒体符合异步传输模式协议。

29.权利要求20的有源网络，其中数据传输媒体包括以阵列拓扑结构设置的多个有源网络单元。

30.权利要求20的有源网络，其中数据传输媒体包括以多点拓扑结构设置的多个有源网络单元。

31.权利要求20的有源网络，其中数据传输媒体包括以非对称拓扑结构设置的多个有源网络单元。

32.权利要求20的有源网络，其中数据传输媒体支持第一设备和第二设备之间的多条同时通信路径。

33.在一辆车辆内，一种用于在车辆内的第一设备和第二设备之间传送数据的方法，所述方法包括：

利用数据传输媒体通信地耦合所述设备，该数据传输媒体确定第一设备与第二设备之间多个可能的通信路径；

在数据传输媒体内从所述多个可能的通信路径中识别一条可用来互连第一设备和第二设备的通信路径；和

利用该通信路径在第一设备和第二设备之间传输数据。

34.权利要求33的方法，其中数据传输媒体包括一种结构，以及其中识别通信路径的步骤包括从该结构内识别通信路径。

35.权利要求33的方法，其中在数据传输媒体内识别通信路径的步骤包括在数据传输媒体内识别多条通信路径。

36.权利要求35的方法，其中利用通信路径在第一设备和第二设备之间传输数据的步骤包括利用所述多条通信路径同时传输数据。

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