背景技术：
在具有有限资源的通信网络中，通常需要通信复杂度降低且功率和/或通信带宽有效利用的网络技术。例如，在其中电源和通信带宽可能受限并且网络组件的尺寸和成本通常也受限的车载网络(ivn)(例如，具有传感器节点，如相机、雷达和/或光检测与测距(lidar)传感器)中，通信复杂度降低且功率和带宽有效利用的网络技术可以延长网络寿命、减少功耗和/或提高通信效率。然而，典型的网络技术可能无法实现适于广泛各种应用的通信复杂度降低以及功率和带宽有效利用。例如，以太网是众所周知的网络技术，并且电气和电子工程师学会(ieee)802.3工作组正在提供一系列标准，这些标准定义了有线以太网的物理层和数据链路层媒体访问控制(mac)。然而，以太网帧包括报头，报头包含源和目的地mac地址，这会导致增加通信复杂度和包开销。因此，需要通信复杂度降低且功率和/或通信带宽有效利用的网络技术。
技术实现要素：
公开了一种装置和方法的实施例。在实施例中，一种通信方法涉及：将有线通信网络的通信装置分配到集群；将地址指配到所述集群，其中所述集群中的一个集群内的每一通信装置具有相同地址；以及基于指配到所述集群的所述地址而在所述通信装置之间进行通信。
在实施例中，分配到所述集群中的每一个的所述通信装置中的每一个根据唯一通信协议进行通信。
在实施例中，所述集群中的至少一个包括根据不同通信协议进行通信的所述通信装置中的至少两个。
在实施例中，所述集群中的至少一个包括电子控制单元(ecu)，并且所述有线通信网络是ivn。
在实施例中，将所述有线通信网络的所述通信装置分配到所述集群包括：针对在所述有线通信网络内使用的多个通信协议中的每一个，确定根据相同通信协议进行通信的所述有线通信网络内的一个或多个通信装置的总装置计数。
在实施例中，将所述有线通信网络的所述通信装置分配到所述集群另外包括：在所述总装置计数中选择最高装置计数作为所述有线通信网络的集群的数目。
在实施例中，将所述地址指配到所述集群包括将唯一标识号指配到所述集群中的每一个。
在实施例中，将所述有线通信网络的所述通信装置分配到所述集群另外包括：将根据具有所述最高装置计数的通信协议进行通信的一个通信装置分配到所述集群中的每一个。
在实施例中，将所述有线通信网络的所述通信装置分配到所述集群另外包括：将根据第二通信协议进行通信的第二通信装置分配到所述集群中的至少一个，并且所述第二通信协议与所述具有所述最高装置计数的通信协议不同。
在实施例中，基于指配到所述集群的所述地址而在所述通信装置之间进行通信包括：在所述通信装置中的一个通信装置的第一端口处从所述集群中的第一集群接收包，并且其中所述包的报头包括所述集群中的第二集群的地址和通信协议，所述第二集群中的目的地通信装置根据所述通信协议进行通信。
在实施例中，基于指配到所述集群的所述地址而在所述通信装置之间进行通信另外包括：基于所述通信协议和端口到协议查找表，将所述包或所述包内的有效负载从所述通信装置中的所述一个通信装置的所述第一端口传输到第二端口，所述目的地通信装置连接到所述第二端口。
在实施例中，基于指配到所述集群的所述地址而在所述通信装置之间进行通信包括：基于指配到所述集群的所述地址而在所述通信装置之间不对称地进行通信，使得在一个方向上的通信以第一速率进行，所述第一速率高于在相反方向上进行通信的第二速率。
在实施例中，一种通信装置包括端口和至少一个通信单元，所述至少一个通信单元被配置成：在所述端口中的第一端口处接收包，其中所述包的报头包括通信网络内的目的地集群的地址和通信协议，所述目的地集群中的目的地通信装置根据所述通信协议进行通信；并且，基于所述通信协议和端口到协议查找表，将所述包或所述包内的有效负载从所述端口中的所述第一端口传输到第二端口，所述目的地通信装置连接到所述第二端口。
在实施例中，所述至少一个通信单元另外被配置成提取所述包内的所述有效负载，并且使用所述有效负载根据所述通信协议创建第二包。
在实施例中，一种有线通信网络包括有线传输媒体以及被配置成经由所述有线传输媒体进行通信的通信装置。将所述通信装置分配到多个集群，其中分配到所述集群中的一个集群的所述通信装置中的每一个根据唯一通信协议进行通信，将地址指配到所述集群，所述集群中的每一个内的每一通信装置具有相同地址，并且基于指配到所述集群的所述地址而在所述通信装置之间进行通信。
在实施例中，所述集群中的至少一个包括根据不同通信协议进行通信的所述通信装置中的至少两个。
在实施例中，所述集群中的至少一个包括所述通信装置的ecu，并且所述有线通信网络是ivn。
在实施例中，所述通信装置中的至少一个被配置成在第一端口处从所述集群中的第一集群接收包，并且其中所述包的报头包括所述集群中的第二集群的地址和通信协议，所述第二集群中的目的地通信装置根据所述通信协议进行通信。
在实施例中，所述通信装置中的所述至少一个另外被配置成基于所述通信协议和端口到协议查找表，将所述包或所述包内的有效负载从所述通信装置中的所述至少一个的所述第一端口传输到第二端口，所述目的地通信装置连接到所述第二端口。
在实施例中，在所述有线通信网络中不对称地进行通信，使得在一个方向上的通信以第一速率进行，所述第一速率高于在相反方向上进行通信的第二速率。
根据以下结合附图进行的以本发明的原理为例示出的详细描述，本发明的其它方面将显而易见。
附图说明
图1描绘包括多个传感器节点、通信节点和电子控制单元(ecu)的通信网络。
图2描绘通信节点和osi参考模型。
图3示出图2所描绘的通信装置的隧道技术。
图4示出可由图2所描绘的通信装置使用图3所示出的隧道技术执行的包生成操作。
图5描绘具有点到点连接的通信网络。
图6描绘根据本发明的实施例的可在点到点连接中使用的包。
图7描绘具有广播连接的通信网络。
图8描绘根据本发明的实施例的可在广播连接中使用的包。
图9描绘在图1所描绘的通信网络内进行不对称通信的例子。
图10描绘针对图1所描绘的通信网络的地址指配。
图11描绘针对通信网络的地址指配。
图12描绘可用于图11所描绘的通信网络中的包转发的端口到协议查找表。
图13是根据本发明的实施例的聚类方法的过程流程图。
图14描绘可在图11所描绘的通信网络中使用的包的包计数器字段的一些例子。
图15描绘图11所描绘的通信节点的实施例。
图16是根据本发明的实施例的通信方法的过程流程图。
图17是根据本发明的另一实施例的通信方法的过程流程图。
在通篇描述中，类似的附图标记可用于标识类似的元件。
具体实施方式
将容易理解，如本文中大体描述且在附图中示出的实施例的组件可以以各种不同配置来布置和设计。因此，以下如图中所表示的各种实施例的更详细描述并非旨在限制本公开的范围，而仅仅是表示各种实施例。尽管在图式中呈现了实施例的各个方面，但是除非特别地指示，否则图式不一定按比例绘制。
在不脱离本发明的精神或基本特征的情况下，可以以其它具体形式实施本发明。所描述的实施例在所有方面均被视为仅是说明性的而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求书指示，而非由此具体实施方式指示。在权利要求书等效物的含义和范围内出现的所有变化均涵盖在权利要求书的范围内。
本说明书通篇对特性、优点或类似语言的引用并不暗示可通过本发明实现的所有特性和优点应在或在本发明的任何单一实施例中。实际上，涉及特性和优点的语言应理解成意指结合实施例描述的具体特性、优点或特征是包括在本发明的至少一个实施例中的。因此，本说明书通篇对特性和优点以及类似语言的时论可能但不一定都指相同实施例。
此外，本发明的所描述的特性、优点和特征可以以任何合适的方式在一个或多个实施例中组合。鉴于本文中的描述，相关领域的技术人员应认识到，本发明可以在没有特定实施例的具体特性或优点中的一个或多个特性或优点的情况下实践。在其它情况下，可在某些实施例中辨识出可能不存在于本发明的所有实施例中的额外特性和优点。
本说明书通篇对“一个实施例”、“实施例”或类似语言的引用意味着结合所指示实施例描述的特定特性、结构或特征包括在本发明的至少一个实施例中。因此，本说明书通篇的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”和类似语言可能但不一定都指相同实施例。
图1描绘通信网络100，所述通信网络100包括一个或多个传感器节点104-1、104-2、......、104-18、一个或多个通信节点106-1、106-2、......、106-10以及一个或多个电子控制单元(ecu)108-1、108-2。通信网络可用于各种应用，例如汽车应用、通信应用、工业应用、医疗应用、计算机应用和/或消费者或家电应用。在一些实施例中，通信网络是有线通信网络，并且传感器节点、通信节点以及ecu通过由导电材料(例如，金属)制成的电缆或电线进行通信。例如，传感器节点、通信节点以及ecu通过一个或多个同轴电缆、双绞线电缆或光纤电缆进行通信。尽管所示的通信网络100在本文中以某些组件示出并且以某些功能性来描述，但是通信网络的其它实施例可以包括更少或更多的组件来实现相同、更少或更多的功能性。例如，通信网络可包括至少一个致动器和/或至少一个显示器。在另一例子中，在一些实施例中，通信网络可包括多于十八个传感器节点或少于十八个传感器节点、多于十个通信节点或少于十个通信节点和/或多于两个ecu或少于两个ecu。在另一例子中，虽然图1所示出的传感器节点、通信节点以及ecu以某些拓扑连接，但是通信网络的网络拓扑不限于图1所示的拓扑。也可由通信网络使用的网络拓扑的例子包括但不限于点到点、星型、总线型、环型或圆型、网状型、树型或混合型。例如，传感器节点、通信节点以及ecu可通过通信总线进行通信，所述通信总线承载模拟差分信号，并包括可在一个或多个电阻器之间连接的高压总线线路和低压总线线路。
在图1所描绘的实施例中，传感器节点104-1、104-2、......、104-18被配置成感测例如车辆内和/或车辆周围的环境或操作参数或数据。在一些实施例中，传感器节点被配置成感测汽车系统(例如，车辆)内和/或汽车系统周围的环境或操作参数或数据。由传感器节点获得的环境或操作参数或数据可以采用任何合适的格式。传感器节点的例子包括但不限于图像传感器/相机、视频传感器/相机、电容传感器、电感传感器、压力传感器、热传感器或温度传感器(例如，红外温度计)、位置传感器(例如，高度计、陀螺仪、lidar传感器)、接近或存在传感器(例如，运动检测器、雷达(例如，多普勒雷达))、振动传感器、声学传感器、光学传感器、湿气传感器、湿度传感器、流体特性传感器(例如流量传感器)、电压传感器、电流传感器以及化学传感器。在一些实施例中，传感器节点是汽车传感器，例如空气流量计、空燃比仪、盲点监视器、曲轴位置传感器、发动机冷却液温度传感器、霍尔效应传感器、轮速传感器、气囊传感器、自动变速器速度传感器、制动液压力传感器、凸轮轴或曲轴位置传感器、汽缸盖温度量表、发动机压力传感器、废气温度传感器、燃油油位传感器、燃油压力传感器、光传感器、机油油位传感器、氧气传感器、雷达、速度传感器、节气门位置传感器、胎压传感器、扭矩传感器、变速箱油温传感器、涡轮机速度传感器、可变磁阻传感器、轮速传感器、防抱死制动系统(abs)传感器和/或电池传感器。虽然传感器节点在图1中示出为某些类型的传感器(例如，相机c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7、c8和c9，以及雷达r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8和r9)，但是在其它实施例中，传感器节点被实施为其它类型的传感器。
在图1所描绘的实施例中，通信节点106-1、106-2、......、106-10被配置成传输和接收数据。由通信节点传输和接收的数据可以采用任何合适的格式。在实施例中，所传输和所接收的数据是数据帧。除了通信之外，通信节点中的每一个还可被配置成执行例如汽车应用的应用。在一些实施例中，通信节点中的至少一个实施为交换机或菊花链节点，所述交换机或菊花链节点可以与其它菊花链节点串行连接以形成菊花链网络。在菊花链网络中，数据通过菊花链节点在上行链路或下行链路串行传输。例如，当第一菊花链节点从第二菊花链节点接收数据时，第一菊花链节点可将所接收的数据转发到第三菊花链节点。尽管在图1中将通信网络示出为包括十个通信节点，但是在其它实施例中，通信网络包括多于十个通信节点或少于十个通信节点。
在图1所描绘的实施例中，ecu108-1、108-2被配置成控制例如传感器节点104-1、104-2、......、104-18和/或通信节点106-1、106-2、......、106-10等一个或多个装置，和/或处理从例如传感器节点104-1、104-2、......、104-18和/或通信节点106-1、106-2、......、106-10等一个或多个装置接收的数据。ecu可用于各种应用，例如汽车应用、通信应用、工业应用、医疗应用、计算机应用和/或消费者或家电应用。在一些实施例中，ecu108-1、108-2被配置成控制例如车辆的汽车系统内的一个或多个电子组件。每一ecu可从一个或多个传感器节点收集数据、运行应用软件、控制一个或多个致动器和/或经由通信网络与其它ecu进行通信。在这些实施例中，ecu包括至少一个发动机控制模块(ecm)、至少一个动力传动系统控制模块(pcm)、至少一个气囊、至少一个防抱死制动器、至少一个巡航控制模块、至少一个电动转向模块、至少一个音频系统模块、至少一个窗口控制模块、至少一个车门控制模块、至少一个后视镜调节模块，和/或至少一个用于电动或混合动力汽车系统的电池和/或再充电系统。尽管在图1中将通信网络示为包括两个ecu，但是在其它实施例中，通信网络包括多于两个ecu或少于两个ecu。
图2示出可在通信网络100中使用的通信装置210。图2还描绘osi参考模型240的层以及物理层和数据链路层的展开图。图2所描绘的通信装置是图1所描绘的传感器节点104-1、104-2、......、104-18、通信节点106-1、106-2、......、106-10和/或ecu108-1、108-2的实施例。然而，图1所描绘的传感器节点、通信节点和/或ecu不限于图2所示出的实施例。如图2所示，osi参考模型包括物理层(也被称作层1或l1)、数据链路层(也被称作层2或l2)、网络层(也被称作层3或l3)、传输层(也被称作层4或l4)、会话层(也被称作层5或l5)、表示层(也被称作层6或l6)以及应用层(也被称作层7或l7)。物理层的展开图中的元件包括一个或多个传输媒体202的媒体相关子层、媒体相关接口(mdi)242、自动协商层(an2)244、物理媒体附加(pma)246、物理编码子层(pcs)248、和媒体无关接口(mii)250的媒体无关子层(例如，简化的媒体无关接口(rmii)、千兆位媒体无关接口(gmii)、简化的千兆位媒体无关接口(rgmii)、10千兆位媒体无关接口(xgmii)以及串行千兆位媒体无关接口(sgmii)等，统称为“xmii”)，以及协调子层252。在实施例中，元件pcs、pma和an2包括在物理层芯片中，通常被称为“phy芯片”和/或被简称为“phy”，如图2中所指示。数据链路层的展开图中的元件包括媒体访问控制(mac)层254、任选的mac控制层256和逻辑链路控制(llc)258层或其它mac客户端层。可在数据链路层上方实施较高层260。
图3示出图2所描绘的通信装置210的隧道技术。如图3所示，通过生成用于所有支持的协议格式的包，通信装置210内的适配层320允许不同协议格式的数据通过通信装置进行隧道传输。在一些实施例中，适配层按需要对每一接收到的数据帧或包进行分段，为每一分段指配协议类型，并且为每一协议类型指配包计数器字段的开始和结束值。在一些实施例中，适配层的功能性以硬件(例如，电路)、软件、固件或其组合来实施。可由适配层支持的协议格式的例子包括但不限于，相机串行接口(csi)、相机串行接口2(csi-2)、内部集成电路(i2c)协议、以太网、串行外围接口(spi)、通用输入/输出(gpio)以及显示器串行接口(dsi)。传输层322将包从适配层转发到数据链路层。数据链路层324检查接收到的包中的错误并且使用例如包开始(sop)和包结束(eop)信号与合作装置建立通信链路。物理层326传输并接收来自其它装置的数据。
图4示出可由图2所描绘的通信装置210使用图3所示出的隧道技术执行的包生成操作。如图4所示，根据某一协议(例如，以某一协议格式)传输、生成和/或编码的数据结构428的有效负载424(还包括报头422和尾部426)被封装到具有报头432和尾部436的包430中。可包括在报头或尾部中的信息的例子包括但不限于，协议类型信息、地址信息、包计数器、优先级信息和错误检测码(例如，循环冗余校验(crc))。例如，数据结构428(例如，根据csi-2、i2c、以太网、spi、gpio或dsi的帧)的每一有效负载片段(即有效负载_1、有效负载_2、有效负载_3、......、或有效负载_n(其中n为大于1的整数))通过适配层320与报头432和尾部436重新封装以生成包430。在数据链路层324处，将sop和eop值插入到由适配层生成的包430中。
尽管图1所示的通信网络100的传感器节点104-1、104-2、......、104-18、通信节点106-1、106-2、......、106-10以及ecu108-1、108-2以网状类型的拓扑连接，但是通信网络100的网络拓扑不限于图1所示出的拓扑。在一些实施例中，传感器节点、通信节点和/或ecu中的两个在没有任何介入装置的情况下通过点到点连接进行连接。包的报头可包含指示其中使用包的网络连接的包类型信息。在一些实施例中，包的报头包含指示其中使用包的点到点连接的包类型信息。例如，包类型信息可指示包用于传感器节点和通信节点之间的通信。当包用于点到点连接中的通信时，源节点和目的地节点为彼此已知的。因此，在包的报头中不需要地址信息(例如，源地址和/或目的地地址)。当包的报头不包括地址信息(例如，源地址和/或目的地地址)时，包的大小和通信开销减小，且因此，包通信的功耗减少。
图5描绘通信网络500，所述通信网络500包括传感器节点504-1、504-2、504-3、504-4，以及通过点到点连接518-1、518-2、518-3、518-4连接到传感器节点的ecu508-1、508-2、508-3、508-4。在图5所描绘的实施例中，传感器节点504-1、504-2、504-3、504-4中的每一个分别通过点到点连接518-1、518-2、518-3或518-4连接到对应的ecu508-1、508-2、508-3或508-4。
图6描绘根据本发明的实施例的可在点到点连接中使用的包630。如图6所描绘的，包包括报头632、有效负载634和尾部636。在图6所描绘的实施例中，包的报头不包括地址信息(例如，源地址和/或目的地地址)，因为源节点和目的地节点为彼此已知的。因此，包的大小和通信开销减小，且因此，包通信的功耗减少。例如，包可用于传感器节点和对应的ecu之间的通信(例如，在图5所描绘的传感器节点504-1和ecu508-1之间的点到点连接518-1、传感器节点504-2和ecu508-2之间的点到点连接518-2、传感器节点504-3和ecu508-3之间的点到点连接518-3，或传感器节点504-4和ecu508-4之间的点到点连接518-4中使用)，并且源节点和目的地节点为彼此已知的。如图6所描绘的，报头包括指示其中使用包的网络连接的包类型数据字段640-1、指示包的优先级级别的优先级数据字段640-2、保留数据字段640-3、指示根据其传输包的协议的协议类型数据字段640-4，以及指示包计数器值或包序列值的包计数器数据字段640-5。在一些实施例中，包计数器数据字段可用作来自传输装置的时戳或用于确定特定包是否丢失。在图6所描绘的实施例中，包类型数据字段的大小为一个位。例如，包类型值0指示包在点到点连接中使用，而包类型值1指示包在点到多点连接或广播连接中使用。在另一例子中，包类型值1指示包在点到点连接中使用，而包类型值0指示包在点到多点连接或广播连接中使用。尽管图6所示的包类型数据字段的大小为一个位，但是在其它实施例中，包类型数据字段的大小大于一个位。有效负载包括m字节(m为大于一的整数)的有效负载数据，但也可能是一字节或更少的有效负载。尾部636包括一个或多个位的crc638。
在一些实施例中，包的报头包含指示其中使用包的广播连接或点到多点连接的包类型信息。例如，包类型信息可以指示包用于不同通信节点之间(例如，通信节点106-1和通信节点106-2之间)或通信节点和ecu之间(例如，通信节点106-2和通信节点108-1之间)的通信。当包用于广播连接或点到多点连接中的通信时，源节点和目的地节点彼此之间不是已知的，并且包的报头包括地址信息(例如，源地址和/或目的地地址)。
图7描绘通信网络700，所述通信网络700包括通过广播连接而连接的传感器节点704-1、704-2、......、704-7、通信节点706以及ecu708-1、708-2。在图7所描绘的实施例中，ecu708-1分别通过连接718-1、718-2、718-3、718-4连接到传感器节点704-1、704-2、通信节点706以及ecu708-2。ecu708-2分别通过连接718-4、718-5、718-6、718-7连接到传感器节点704-5、704-6、704-7和ecu708-1。
图8描绘根据本发明的实施例的可在广播连接或点到多点连接中使用的包830。如图8所描绘的，包830包括报头832、有效负载834和尾部836。在图8所描绘的实施例中，包的报头包括地址数据字段840-6，所述地址数据字段840-6包含指示包的源和/或目的地的地址信息(例如，源地址和/或目的地地址)。例如，包可以用于具有广播连接的网络中的通信(例如，在图7所描绘的连接718-1、718-2、......、718-7中)。如图8所描绘的，报头包括指示其中使用包的网络连接的包类型数据字段840-1、指示包的优先级的优先级数据字段840-2、保留数据字段840-3、指示根据其传输包的协议的协议类型数据字段840-4，以及指示包计数器值或包序列值的包计数器数据字段840-5。在一些实施例中，包计数器数据字段可用作来自传输装置的时戳或用于确定特定包是否丢失。在图8所描绘的实施例中，包类型数据字段的大小为一个位。例如，包类型值0指示包在点到点连接中使用，而包类型值1指示包在点到多点连接或广播连接中使用。在另一例子中，包类型值1指示包在点到点连接中使用，而包类型值0指示包在点到多点连接或广播连接中使用。尽管图8所示的包类型数据字段的大小为一个位，但是在其它实施例中，包类型数据字段的大小大于一个位。有效负载包括m字节(m为大于一的整数)的有效负载数据，但也可能是一字节或更少的有效负载。尾部836包括一个或多个位的crc638。
传感器节点104-1、104-2、......、104-18、通信节点106-1、106-2、......、106-10以及ecu108-1、108-2之间的通信可以表征为“对称”或“不对称”。在对称通信中，两个通信装置都以相同数据速率传输和接收数据。例如，在基于以太网的点到点网络中，两个通信装置都例如以10gbps进行传输和接收。在不对称通信中，在一个方向上(例如，在前向信道上)的通信以比在另一方向上(例如，在后向信道上)的速率高的速率进行。例如，从传感器节点中的一个到对应的通信节点或对应的ecu(例如，前向信道)需要高数据速率，但是从对应的通信节点或对应的ecu到传感器节点中的一个(例如，后向信道)需要低得多的数据速率。用于ivn中的不对称通信的示例性使用范例可以是相机(例如，备份相机)，其中从相机到控制/显示器ecu(例如，前向信道)需要高数据速率，但是从控制/显示器ecu到相机(例如，后向信道)需要低得多的数据速率。例如，从相机c1到通信节点106-1(例如，通信链路118-1的前向信道)需要高数据速率，但从通信节点106-1到相机c1(例如，通信链路118-1的后向信道)需要低得多的数据速率，并且从通信节点106-2到ecu108-1(例如，通信链路118-2的前向信道)需要高数据速率，但是从ecu108-1到通信节点106-2(例如，通信链路118-2的后向信道)需要低得多的数据速率。用于ivn中的不对称通信的另一示例性使用范例可以是lidar传感器或雷达，其中从lidar传感器或雷达到控制/显示器ecu(例如，前向信道)需要高数据速率，但是从控制/显示器ecu到lidar传感器或雷达(例如，后向信道)需要低得多的数据速率。例如，从雷达r1到通信节点106-3(例如，通信链路118-3的前向信道)需要高数据速率，但是从通信节点106-3到雷达r1(例如，通信链路118-3的后向信道)需要低得多的数据速率，并且从通信节点106-3到ecu108-3(例如，通信链路118-4的前向信道)需要高数据速率，但是从ecu108-2到通信节点106-3(例如，通信链路118-4的后向信道)需要低得多的数据速率。
图9描绘在通信装置910a、910b之间的传输媒体902上进行不对称通信的例子。图9所描绘的通信装置910a、910b是图1所描绘的传感器节点104-1、104-2、......、104-18、通信节点106-1、106-2、......、106-10和/或ecu108-1、108-2的实施例。然而，图1所描绘的传感器节点、通信节点和/或ecu不限于图9所示出的实施例。在图9所描绘的实施例中，通信装置910a包括包生成单元916a、传输器912a以及接收器914a，而通信装置910b包括包生成单元916b、传输器912b以及接收器914b。在一些实施例中，包生成单元916a、916b以硬件(例如，电路)、软件、固件或其组合来实施。在实施例中，包生成单元916a、916b中的至少一个在例如微控制器、主机处理器、主机、数字信号处理器(dsp)或中央处理单元(cpu)的处理器内实施。在一些实施例中，传输器912b、912a和接收器914a、914b中的至少一个包括在通信装置910a或910b的phy层模块内。尽管图9中将通信装置910a、910b描绘为用于不对称通信，但是在其它实施例中，通信装置910a、910b或通信装置910a、910b的至少一些组件(例如，包生成单元916a、916b、传输器912b、912a和/或接收器914a、914b)可用于对称通信。在图9的例子中，前向信道以比后向信道更高的数据速率进行通信，例如，在前向信道上为1gbps，而在后向信道上为50mbps。在图9的例子中，通信装置910a、910b的传输器912b、912a和接收器914a、914b在数据速率方面的能力由传输器和接收器的不同相对大小表示。具体地，支持前向信道的传输器912a和接收器914b是第一大小，而支持后向信道的传输器912b和接收器914a是第二较小的大小。在图9所示的示例性配置中，通常情况下低速接收器(例如，接收器914a)不及高速接收器(例如，接收器914b)复杂。例如，不那么复杂的接收器可以包括不那么复杂的信号处理块，和/或信号处理块的尺度可以更小以支持较低的数据速率。在实施例中，接收器复杂度可由例如以下的因素表征：1)均衡器和/或回声消除器的抽头的数目(例如，随着数据速率增加，抽头的数目也增加，这导致硬件复杂度接近指数级的增加)；2)较高的数据速率通常需要用于模拟数字转换器(adc)的高采样时钟速率，这需要更大的硅面积和更多的功耗；3)较高的数据速率通常对应于更容易受到噪声和干扰的影响，这通常需要额外的处理能力来实施错误校正；和/或4)较高的数据速率通常需要更复杂的数字信号处理块以可接受的位出错率来恢复数据。
在一些实施例中，包生成单元916a、916b中的每一个被配置成生成用于有线通信网络中的通信的数据包。数据包可包括报头和有效负载，并且报头可包括指示其中使用包的有线通信网络内的网络连接(例如，前向信道或后向信道)的包类型信息。在这些实施例中，传输器912b、912a被配置成通过网络连接传输已生成的包。包类型信息可指示包在有线通信网络内的点到点网络连接或有线通信网络内的点到多点连接中使用。在一些实施例中，包类型信息指示包在有线通信网络内的点到点网络连接中使用，并且报头不包括与包相关联的地址信息。在一些其它实施例中，包类型信息指示包在有线通信网络内的点到多点网络连接中使用，并且报头包括与包相关联的地址信息。例如，与包相关联的地址信息包括包的源地址和/或包的目的地地址。在一些实施例中，包类型信息存储在报头的包类型数据字段中，并且包类型数据字段的大小为单个位。报头可另外包括指示根据其传输包的通信协议的协议类型信息、指示包的优先级级别的优先级信息，和/或指示包所传输到的有线通信网络内的网络集群的网络集群信息(例如，分配到网络集群的每一通信装置根据唯一通信协议进行通信)。在一些实施例中，网络连接是不对称连接，使得网络连接的第一方向(例如，前向信道)上的通信以第一速率进行，所述第一速率高于在网络连接的第二方向(例如，后向信道)上进行通信的第二速率，并且第一方向和第二方向相反。
在一些实施例中，为图1所描绘的传感器节点104-1、104-2、......、104-18和ecu108-1、108-2中的每一个指配唯一地址。然而，在这些实施例中，没有为通信节点106-1、106-2、......、106-10指配地址，因为通信节点是通信中的媒介节点而不是通信中的目的地节点。图10描绘用于图1所描绘的通信网络100的此类地址指配。在图10所描绘的实施例中，十八个传感器节点104-1、104-2、......、104-18根据例如通用串行总线(usb)、xmii、csi、高清多媒体接口(hdmi)的各种通信协议进行通信，并且被指配了十八个唯一地址。ecu108-1、108-2根据xmii协议和dsi协议进行通信并且被指配了两个唯一地址。然而，传感器节点和ecu根据其进行通信的协议不限于图10所示的协议。总的来说，通信网络具有二十个唯一地址adr-1、adr-2、......、adr-20，且因此，每一数据包在报头中需要至少五个位的地址字段。
减小包报头中地址字段的大小可减少通信开销，并且因此可减少通信网络中的功耗。例如，在电源和通信带宽受限的通信网络(例如，ivn)中，减小包报头中的地址字段对于通信网络的操作是重要的。在一些实施例中，将通信网络的传感器节点、通信节点和/或ecu指配到不同集群，其中每一集群具有唯一地址。例如，将通信网络的传感器节点和ecu指配到不同集群，其中每一集群具有唯一地址。与其中每一传感器节点或ecu被指配了唯一地址的地址指配方案相比，将传感器节点和ecu聚类到不同集群可减少通信所需的唯一地址的数目并且可减少通信网络中的功耗。图11描绘用于通信网络1100的地址指配。在图11所描绘的实施例中，通信网络1100包括传感器节点c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7、c8、c9、c9、r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8和r9、通信节点1106-1、1106-2、......、1106-10以及ecu1108-1、1108-2。传感器节点c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7、c8、c9、c9、r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8和r9根据例如usb、xmii、csi、hdmi的各种通信协议进行通信，并且被指配到六个不同集群1180-1、1180-2、1180-3、1180-6、1180-7、1180-8，其中每一集群中的传感器节点具有相同的唯一地址。在图11所描绘的实施例中，这些集群中的每一个包含根据不同协议进行通信的传感器节点，并且每一集群不包含根据相同协议进行通信的两个或更多个传感器。例如，集群1180-1具有地址x10并且包含分别根据usb、hdmi、xmii和csi协议进行通信的传感器节点c2、c3、r1、r3，集群1180-2具有地址x20并且包含分别根据xmii、hdmi和csi协议进行通信的传感器节点c1、c4、r2，集群1180-3具有地址x30并且包含分别根据csi和hdmi协议进行通信的传感器节点c5、r8，集群1180-6具有地址x60并且包含分别根据xmii和csi协议进行通信的传感器节点c7、r7，集群1180-7具有地址x70并且包含分别根据csi、xmii、hdmi和usb协议进行通信的传感器节点c6、c8、r4、r6，并且集群1180-8具有地址x10并且包含分别根据xmii、usb和csi协议进行通信的传感器节点c9、r5、r9。在一些实施例中，集群可仅包含一个传感器节点。在一些实施例中，如果传感器节点不属于集群，则为传感器节点指配唯一地址。ecu1108-1、1108-2根据xmii和csi协议进行通信并且被指配到两个集群。例如，ecu1108-1包括在集群1180-4中且具有地址x40并且通过不同端口根据xmii和csi协议进行通信，并且ecu1108-2包括在集群1180-5中且具有地址x50并且通过不同端口根据xmii和csi协议进行通信。然而，传感器节点和ecu根据其进行通信的协议以及传感器节点c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7、c8、c9、c9、r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8和r9以及ecu1108-1、1108-2的集群指配不限于图11所示的协议和集群指配。在图11所描绘的实施例中，通信网络包括具有八个唯一地址的八个集群，并且因此，每一数据包在报头中需要至少三个位的地址字段。在参考图10所描述的地址指配方案中，每一数据包在报头中需要至少五个位的地址字段。与将唯一地址指配到每一传感器节点和每一ecu的地址技术相比，将传感器节点和ecu聚类到不同集群中并且将唯一地址指配到集群中可以减小每一数据包中的地址字段的大小。因此，将传感器节点和ecu聚类到不同集群中，并且将唯一地址指配到集群可以减少通信网络中的功耗。
在图11所描绘的实施例中，通信节点1106-1、1106-2、......、1106-10中的每一个包括多个端口(a)、(b)、(c)、(d)，所述多个端口通过不同协议(例如，csi、xmii、hdmi和usb)连接到对应的传感器节点。每当在通信节点处通过特定端口接收到包时，通信节点决定将接收到的包转发到哪个端口。在一些实施例中，通信节点使用端口到协议查找表决定将接收到的包转发到哪个端口。
图12描绘可用于图11所描绘的通信网络1100中的包转发的端口到协议查找表1200。例如，图11所描绘的通信节点1106-1可使用端口到协议查找表。如图12所描绘的，端口到协议查找表包含用于四个通信端口(即端口(a)、端口(b)、端口(c)、端口(d))的协议条目。具体地，通过端口(a)传输数据所依据的通信协议是csi，通过端口(b)传输数据所依据的通信协议是usb，并且通过端口(c)传输数据所依据的通信协议是hdmi。端口(d)连接到其它通信节点(例如，图12中的通信节点1106-2)。
在图11所描绘的通信网络1100的操作的例子中，集群1180-4中的ecu1108-1将数据包传输到集群1180-1中的传感器节点r3。具体地，ecu1108-1发送在包的报头内的地址字段中具有目的地地址x10并且在包的报头内的包协议数据字段中具有csi的协议类型的包。ecu1108-1检查其端口到协议查找表并且从端口(b)传输包。数据到达通信节点1106-2的端口(c)。通信节点1106-1、1106-2基于其端口到协议查找表(例如，图12所描绘的端口到协议查找表1200)知道哪些协议附接到哪些端口。因此，通信节点1106-2将包转发到通信节点1106-1。通信节点1106-1通过端口(a)将包转发到集群1180-1中的传感器节点r3。
图13是根据本发明的实施例的聚类或网络分区的方法的过程流程图。根据所述方法，在框1302，针对在通信网络内使用的每一通信协议，确定根据相同通信协议进行通信的通信网络内的一个或多个通信装置的总装置计数。例如，在图11所描绘的通信网络1100中，根据hdmi进行通信的通信装置的总数为四个，根据csi进行通信的通信装置的总数为八个，根据usb进行通信的通信装置的总数为三个，并且根据xmii进行通信的通信装置的总数为七个。在框1304，在总装置计数中选择最高装置计数作为通信网络的集群的数目。例如，在图11所描绘的通信网络1100中，根据csi进行通信的通信装置的总数为八个，这高于根据hdmi进行通信的通信装置的总数、根据usb进行通信的通信装置的总数以及根据xmii进行通信的通信装置的总数，并且集群的总数为八个。将根据具有最高装置计数的通信协议进行通信的一个通信装置分配到集群中的每一个。例如，在图11所描绘的通信网络1100中，将传感器节点r3、r2、c5、r7、c6和r9分别分配到集群1180-1、1180-2、1180-3、1180-6、1180-7、1180-8，而将ecu1108-1、1108-2分别分配到集群1180-4、1180-5。在框1006，将其它协议的装置分配或指配到每一集群，使得相同协议不能在相同集群中被指配两次。例如，在图11所描绘的通信网络1100中，每一集群包括根据不同协议进行通信的装置。在框1308，将唯一标识号指配到每一集群，并且可以将所述唯一标识号用作集群的地址。
在一些实施例中，为了将相同协议的流与多个集群区分开来，为包的包计数器字段指配唯一包计数器字段范围。图14描绘可在图14所描绘的通信网络1100中使用的包的包计数器字段pcf_1、pcf-2、pcf-3的一些例子。例如，集群1180-1具有从0开始到10的包计数器字段pcf-1，集群1180-2具有从11开始到20的包计数器字段pcf-2，并且集群1180-3具有从21开始到30的包计数器字段pcf-3。一旦通信节点接收到包，通信节点将调查包计数器字段以标识从中接收包的集群。使用包类型、包计数器和地址的组合，通信节点可以标识数据流的来源和目的地。
图15描绘通信节点1506，所述通信节点1506是图11所描绘的通信节点1106-1、1106-2、......、1106-10的实施例。然而，图11所描绘的通信节点1106-1、1106-2、......、1106-10不限于图15所示出的实施例。在图15所描绘的实施例中，通信节点1506包括三个端口a、b、c和用于三个端口a、b、c的三个通信单元1590-1、1590-2、1590-3。然而，通信节点的端口的数目不限于三个。在一些实施例中，通信单元以硬件(例如，电路)、软件、固件或其组合来实施。在图15所描绘的实施例中，通信单元1590-1包括被配置成将不同协议的数据适配成通用格式的适配层1520和具有端口到集群查找表1592的传输层1532。通信单元1590-2包括接收器1514a、传输器1512a、物理媒体附加(pma)1546a、物理编码子层(pcs)1548a以及被配置成执行数据链路层功能的数据链路单元1568a。通信单元1590-3包括接收器1514b、传输器1512b、pma1546b、pcs1548b以及被配置成执行数据链路层功能的数据链路单元1568b。在一些实施例中，通信单元1590-2或1590-3被配置成在第一端口处接收包，其中包的报头包括通信网络内的目的地集群的地址和通信协议，目的地集群中的目的地通信装置根据所述通信协议进行通信；并基于通信协议和端口到协议查找表，将包或包内的有效负载从第一端口传输到第二端口，目的地通信装置连接到所述第二端口。在一些实施例中，通信单元1590-1被配置成提取包内的有效负载，并且使用所述有效负载根据通信协议创建第二包。
图16是根据本发明的实施例的通信方法的过程流程图。根据所述方法，在框1602，将有线通信网络的通信装置分配到集群。在框1604，将地址指配到集群，其中集群中的一个集群内的每一通信装置具有相同地址。在框1606，基于指配到集群的地址在通信装置之间进行通信。通信装置可以类似于、相同于或是图1所描绘的传感器节点104-1、104-2、......、104-18和/或ecu108-1、108-2、图2所描绘的通信装置210、图9所描绘的通信装置910a、910b和/或图11所描绘的传感器节点c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7、c8、c9、c9、r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8和r9和/或ecu1108-1、1108-2的组件。
图17是根据本发明的另一实施例的通信方法的过程流程图。根据所述方法，在框1702，生成用于有线通信网络中的通信的包，其中所述包包括报头和有效负载，并且其中报头包括指示其中使用包的有线通信网络内的网络连接的包类型信息。在框1704，通过网络连接传输包。有线通信网络可以类似于、相同于或是图1所描绘的通信网络100和/或图11所描绘的通信网络1100的组件。
尽管在此以特定次序示出和描述了方法的操作，但是可以更改每一方法的操作次序，使得可以以逆序执行某些操作，或使得可以至少部分地与其它操作同时执行某些操作。在另一实施例中，可以以间断和/或交替的方式实施不同操作的指令或子操作。
还应注意，可以使用存储在计算机可用存储媒体上以供计算机执行的软件指令来实施本文中所描述的方法的至少一些操作。作为例子，计算机程序产品的实施例包括用于存储计算机可读程序的计算机可用存储媒体。
计算机可用或计算机可读存储媒体可以是电子、磁性、光学、电磁、红外线或半导体系统(或设备或装置)。非暂时性计算机可用和计算机可读存储媒体的例子包括半导体或固态存储器、磁带、可拆卸计算机磁盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、硬磁盘和光盘。光盘的当前例子包括具有只读存储器的高密度磁盘(cd-rom)、具有读/写的高密度磁盘(cd-r/w)以及数字视频光盘(dvd)。
可替换的是，本发明的实施例可以全部以硬件或包含硬件元件和软件元件两者的实施方案实施。在使用软件的实施例中，软件可以包括但不限于固件、驻存软件、微码等。
虽然已描述和示出本发明的具体实施例，但本发明不限于如此描述和示出的部分的具体形式或布置。本发明的范围将由本文所附的权利要求书及其等效物限定。
1.一种通信方法，其特征在于，所述方法包括：
将有线通信网络的多个通信装置分配到多个集群；
将多个地址指配到所述集群，其中所述集群中的一个集群内的每一通信装置具有相同地址；以及
基于指配到所述集群的所述地址而在所述通信装置之间进行通信。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分配到所述集群中的每一个的所述通信装置中的每一个根据唯一通信协议进行通信。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述集群中的至少一个包括根据不同通信协议进行通信的所述通信装置中的至少两个。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述集群中的至少一个包括电子控制单元(ecu)，并且其中所述有线通信网络是车载网络(ivn)。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述有线通信网络的所述通信装置分配到所述集群包括：针对在所述有线通信网络内使用的多个通信协议中的每一个，确定根据相同通信协议进行通信的所述有线通信网络内的一个或多个通信装置的总装置计数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述有线通信网络的所述通信装置分配到所述集群另外包括：在所述总装置计数中选择最高装置计数作为所述有线通信网络的集群的数目。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述地址指配到所述集群包括将唯一标识号指配到所述集群中的每一个。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述有线通信网络的所述通信装置分配到所述集群另外包括：将根据具有所述最高装置计数的通信协议进行通信的一个通信装置分配到所述集群中的每一个。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将所述有线通信网络的所述通信装置分配到所述集群另外包括：将根据第二通信协议进行通信的第二通信装置分配到所述集群中的至少一个，并且其中所述第二通信协议与所述具有所述最高装置计数的通信协议不同。
10.一种有线通信网络，其特征在于，包括：
有线传输媒体；以及
多个通信装置，所述多个通信装置被配置成经由所述有线传输媒体进行通信，其中将所述通信装置分配到多个集群，其中分配到所述集群中的一个集群的所述通信装置中的每一个根据唯一通信协议进行通信，其中将多个地址指配到所述集群，其中所述集群中的每一个内的每一通信装置具有相同地址，并且其中基于指配到所述集群的所述地址而在所述通信装置之间进行通信。
技术总结