扩展可接受的序列范围的制作方法

1.本说明书涉及时间敏感网络中的序列恢复方法。


背景技术：

2.在时间敏感网络tsn中，分组(或帧)被复制并通过网络中的多个路径发送到目的地节点。这确保所述分组被目的地节点安全地接收。在应用序列生成函数的网络中的节点处为每个分组指派序列号。当在网络的节点处接收到分组时，该节点可审查接收到的分组的序列号并且消除任何重复的或恶意的分组。这被称作序列恢复函数。
3.ieee 802.1cb标准定义了tsn中的帧复制和消除以实现可靠性(frame replication and elimination for reliability，frer)的现行标准。这包括当前标准序列恢复函数。此标准以全文引用的方式并入本文中。


技术实现要素：

4.在随附的独立权利要求和附属权利要求中阐述本公开的各方面。来自附属权利要求的特征的组合可在适当时与独立权利要求的特征组合，而不仅仅是按权利要求中明确地陈述的那样组合。
5.根据本公开的第一方面，提供一种由时间敏感网络中的节点执行并且被配置成发送和接收分组的序列恢复方法，所述方法包括：接收具有第一序列号的分组；确定所述第一序列号是否在参考序列号的预定范围内，其中所述参考序列号是所述节点接受的当前最新序列号，并且其中所述预定范围包括历史范围和未来范围，其中所述历史范围具有等于历史长度的长度并且包括所述参考序列号和紧接在所述参考序列号之前的预定数目的连续序列号，而所述未来范围具有等于未来长度的长度并且限定紧接在所述参考序列号之后的预定数目的连续序列号，其中所述未来长度大于所述历史长度。响应于所述第一序列号在所述预定范围之外，丢弃所述分组，以及响应于所述第一序列号在所述预定范围内，接受所述分组。
6.应了解，最新序列号可同等地被称作按时间顺序最新的序列号。应了解，最早序列号可同等地被称作按时间顺序最早的序列号。
7.如果第二分组具有比第一序列号晚的第二序列号，则这意味着第二序列号在比第一序列号晚的时间生成。这并不一定意味着第二序列号在比第一序列号晚的时间(即，在第一序列号之后)在节点处接收到，因为分组可能会无序地到达。因此，
‘
当前最新序列号’不一定是在节点处接收到的最新序列号。
8.最新序列号不一定是最高序列号。分组序列号通常使用模算术生成(标准实践即如此)。序列号空间具有固定大小(例如64k)，因此当发出最大(即最高)序列号(例如十六进制“ffff”)时，该序列号将滚动(rollover)到最低序列号(例如十六进制“0000”)。因此，序列号“0000”被认为比序列号“ffff”晚。如果序列号“0000”远离“ffff”(即序列号空间足够大)，这是可接受的。
9.因此，最新序列号可被称为最高序列号，其中由于上文详述的滚动过程，模序列恢复空间中的最低序列号可能被认为比最高序列号多一。历史范围可同等地包括参考序列号和紧邻参考序列号之下的预定数目的连续序列号。未来范围可同等地限定紧邻所述参考序列号之上的预定数目的连续序列号。
10.所述预定范围可同等地称作接受范围。
11.所述方法可包括响应于所述第一序列号在所述未来范围内而将所述参考序列号更新为所述第一序列号。
12.响应于所述第一序列号在所述未来范围内，所述方法可包括更新序列历史位向量以存储所述第一序列号，其中所述序列历史位向量具有等于所述历史长度的长度。在ieee 802.1cb标准中定义序列历史位向量。
13.响应于所述分组在所述历史范围内，所述方法可包括确定所述第一序列号是否已由所述节点接收。响应于确定所述第一序列号已由所述节点接收，所述方法可包括丢弃所述分组。因此，重复的分组可被丢弃。
14.响应于确定所述第一序列号尚未被所述节点接收，所述方法可包括更新所述序列历史位向量以存储所述第一序列号。
15.任选地，独立于历史长度来限定未来长度。
16.任选地，所述未来长度由用户设置。
17.所述方法可遵守ieee 802.1cb标准向量序列恢复方法。因此，本公开基于或增强了ieee 802.1cb标准。
18.参考序列号可由ieee 802.1cb标准中定义的recovseqnum变量限定。
19.历史范围可由ieee 802.1cb标准中定义的frerseqrcvyhistorylength变量限定。
20.根据第二方面，本公开提供一种用于时间敏感网络并且被配置成发送和接收分组的节点，所述节点包括接收器、处理器和被配置成存储一组序列号、未来长度和历史长度的存储器，其中所述处理器被配置成：响应于所述接收器接收具有第一序列号的分组，确定所述第一序列号是否在参考序列号的预定范围内，其中所述参考序列号是存储在所述存储器中的当前最新序列号，并且其中所述预定范围包括历史范围和未来范围，其中所述历史范围具有等于所述历史长度的长度并且包括所述参考序列号和紧接在所述参考序列号之前的预定数目的连续序列号，而所述未来范围具有等于所述未来长度的长度并且限定紧接在所述参考序列号之后的预定数目的连续序列号，其中所述未来长度大于所述历史长度；响应于所述第一序列号在所述预定范围之外，丢弃所述分组；以及响应于所述第一序列号在所述预定范围内，接受所述分组。
21.存储在存储器中的该组序列号可被存储为长度等于历史长度的sequencehistory位向量。在ieee 802.1cb标准中定义sequencehistory位向量。
22.处理器可被配置成执行根据本公开的第一方面的任何实施例或例子的序列恢复方法。
23.任选地，所述节点是联网装置或网桥。
24.根据第三方面，本公开提供一种时间敏感网络(tsn)，所述时间敏感网络(tsn)包括如本公开的第二方面的任何实施例或例子中所描述的多个互连节点。
25.任选地，所述时间敏感网络(tsn)是车载网络。
26.根据第四方面，本公开提供一种车辆，所述车辆包括如本公开的第三方面中所描述的车载网络。
附图说明
27.下文将仅借助于例子参考附图来描述本公开的实施例，在附图中相同的附图标记涉及相同的元件，并且其中：
28.图1示出在广播模式下转发分组的tsn的现有技术表示；
29.图2示出在单播模式下转发分组的tsn的现有技术表示；
30.图3是示出根据现有技术的以太网帧中的组件的图；
31.图4是根据现有技术的序列恢复方法的逻辑表示；
32.图5是根据本公开的实施例的序列恢复方法的逻辑表示；
33.图6是根据本公开的实施例的序列恢复方法的逻辑表示；以及
34.图7是示出根据本公开的实施例的序列恢复方法的一部分的流程图。
具体实施方式
35.下文参考附图描述本公开的实施例。
36.图1示出在广播模式下转发的分组的时间敏感网络(tsn)的现有技术表示。例如，tsn可以是以太网环。所述网络包括通过多个网桥(或网桥端口)b连接到多个收听者l1、l2、l3、l4的讲话者或主机节点t。每个网桥b是tsn中的节点。
37.与讲话者t直接通信的网桥b执行序列生成函数1，所述序列生成函数1被配置成复制由讲话者t发送的分组，并且将序列号分配给每个分组(或帧)。根据帧复制和消除以实现可靠性(frer)的ieee 802.1cb标准，网桥通过网络中的多个不相交路径发送每个分组的重复副本。这确保了可靠性，因为即使沿着网络的一个路径存在故障，分组仍应被收听者l1、l2、l3、l4安全地接收。
38.连接到收听者l1、l2、l3、l4中的一个收听者的每个网桥b被配置成执行序列恢复函数2。在广播模式中，分组被发送到每个收听者，因此所有序列恢复函数2得以使用。分配给分组的序列号实际上是标识号。序列恢复函数2使用接收到的分组的序列号来丢弃重复分组。
39.图3是示出(根据现有技术的)以太网帧中的组件的图。如所示，序列号(seqnum)被包含在帧的冗余标签(r标签)中。
40.图2示出与图1中相同的tsn网络，但用于在单播模式下转发的分组。在此示例中，仅连接到收听者l3的网桥执行序列恢复函数2。其它网桥仅沿着网络转发接收到的分组。
41.在ieee 802.1cb标准中，节点的序列恢复函数假定在无分组丢失条件下节点从生成序列号的给定源接收到所有分组。这是由目的地地址标识的流的情况。然而，对于由源地址标识的序列生成和恢复函数，这种情况无法得到保证。这使得序列恢复函数不当地将分组作为恶意分组标识和丢弃，即使网络中不存在分组丢失也是如此。因此，当源地址用于标识ieee 802.1cb标准序列恢复和生成函数时，限定的序列恢复函数被过度约束而可能导致不必要的分组丢弃。
42.用户可能想要利用源地址(而非目的地地址)来标识序列恢复和生成函数的主要
原因是出于可扩展性和可管理性原因。在图1和2中所示的例子中，假设每个节点可为收听者和讲话者两者，则每个网桥b将需要一个序列生成函数1和四个序列恢复函数2。将连接到现有网桥的新网络装置(即，讲话者/收听者)添加到网络或将网桥添加到网络将仅需要tsn管理系统将一个额外序列生成函数配置到新装置驻存的网桥，并且将一个额外序列恢复函数配置到每个网桥。相比之下，如果序列生成和恢复函数基于目的地地址，则每个网桥将需要每个目的地地址一个序列生成函数(例如，每个网桥n个序列生成函数)。在图1和2中所示的网络中，n＝5(4个收听者地址 1个广播地址)，因此网络在每个网桥处将需要n(n-1)＝20个序列恢复函数。
43.图1和2是示例tsn网络，其中序列生成函数1和恢复函数2由讲话者(t)的源地址标识。仅由收听者lx接收的那些分组通过序列恢复函数2。如上文所解释，图2示出在单播模式下操作的网络，其中仅l3从源(t)接收分组。例如，如果在源序列生成函数1处生成具有序列号s、s 1
…
s n的分组，则每个序列恢复函数2将预期接收到这些序列号中的每个序列号。然而，如果这些分组在单播模式下从讲话者t发送到收听者l3(参见图2)，则连接到l1、l2和l4的序列恢复函数将接收不到这些分组并且最终会将这些遗漏序列号(s、s 1和s 2)计为丢失分组。
44.另外，如果在例如l1接收帧之前将过多的单播帧(或分组)发送到l2、l3和l4，则l1可能会无意中丢弃其分组，因为接收到的序列号在l1预期接收的序列号的范围之外。这将在下文更详细地描述。
45.图4示出具有2
16
的模序列恢复空间的序列恢复函数的逻辑视图。序列恢复函数可由tsn网络中的节点(例如，图1或2中的一个网桥)执行。ieee 802.1cb标准序列恢复函数限定相对于参考序列号s的可接受序列号的预定范围10、12。下部范围10被称为历史范围。历史范围10具有等于历史长度的长度并且包括参考序列号s和早于参考序列号s的预定数目的连续序列号。这被称为历史范围，因为早于参考序列号s的序列号在比参考序列号s更早的时间发布(生成)。上部范围12被称为未来范围，因为该范围限定了在比参考序列号s稍晚的时间发布的预定数目的序列号。
46.未被预定范围10、12占据的序列恢复空间的其余部分通常被称作恶意范围14。
47.参考序列号s是在节点处接收到的当前最新序列号(不包括任何恶意丢弃的序列号)。序列生成和恢复函数通常使用模算术，使得在最大序列号处存在序列号的滚动。因此，初始化(或最小)序列号被认为比最大可能序列号晚。因此，最高序列号可能不会始终是最新序列号。
48.当前最新序列号由recovseqnum变量标识。ieee 802.1cb标准对recovseqnum变量的定义如下：如果自序列恢复函数复位后未接收到序列号，则recovseqnum变量保存接收到的最新序列号值(以模recovseqspace表示)，或值(recovseqspace-1)。变量是0到(recovseqspace-1)范围内的无符号整数。recovseqspace的定义见ieee802.1cb标准的第7.4.3.2.1节。每当函数复位时，recovseqnum被初始化为(recovseqspace-1)(见所述标准的第7.4.3.3节)。当recovseqnum递增超过其最大值时，新值为0。因此，预定范围10、12不是固定的，而是随着参考序列号s移动。
49.根据所述标准，仅限定了历史范围10的历史长度(hlen)。未来范围12的长度被限定为等于历史长度(hlen)。历史长度(hlen)是本领域的本领域技术人员将理解的众所周知
802.1cb标准更新(即，将该序列号存储在节点的存储器中)。
60.如果序列号在历史范围20内，则节点确定该序列号是否已在节点处被接收(步骤107)。如果已在节点处接收到所述序列号，则所述分组作为重复分组被丢弃(步骤108)。否则，保留接受的分组(步骤109)，并根据ieee 802.1cb标准更新序列历史位向量。
61.然后对节点上接收到的所有后续分组重复此过程，直到序列生成函数复位。
62.由于历史范围20的长度等于历史长度(hlen)，如在ieee 802.1cb标准中一样，因此本公开与处理无次序到达的分组(即，具有更早或更低序列号的分组在更晚的序列号已被接收到之后到达节点)的标准具有相同的容限。然而，由于未来范围22大于标准中限定的范围，因此本公开为接收序列号比预期晚的分组提供了更大的容限。如上文所描述，在基于源地址标识序列生成和恢复函数的网络中，这种容限尤为重要。
63.因此，描述了一种由时间敏感网络中的节点执行并且被配置成发送和接收分组的序列恢复方法，所述方法包括：接收具有序列号的分组；确定所述序列号是否在参考序列号的预定范围内，其中所述参考序列号是所述节点处接受的当前最新序列号，并且其中所述预定范围包括历史范围和未来范围，其中所述历史范围具有等于历史长度的长度并且包括所述参考序列号和紧接在所述参考序列号之前的预定数目的连续序列号，而所述未来范围具有等于未来长度的长度并且限定紧接在所述参考序列号之后的预定数目的连续序列号，其中所述未来长度大于所述历史长度。如果所述序列号在预定范围之外，则丢弃所述分组。如果所述序列号在预定范围内，则接受所述分组。
64.尽管已描述了本公开的特定实施例，但应了解，可在权利要求书的范围内作出许多修改/添加和/或取代。