WO2012052270A2 - Netzwerk - Google Patents

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WO2012052270A2
WO2012052270A2 PCT/EP2011/066899 EP2011066899W WO2012052270A2 WO 2012052270 A2 WO2012052270 A2 WO 2012052270A2 EP 2011066899 W EP2011066899 W EP 2011066899W WO 2012052270 A2 WO2012052270 A2 WO 2012052270A2
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nodes
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Volker Blaschke
Juergen Schirmer
Timo Lothspeich
Tobias Lorenz
Clemens Schroff
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Robert Bosch GmbH
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    • H04L43/04—Processing captured monitoring data, e.g. for logfile generation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/40169—Flexible bus arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/40267—Bus for use in transportation systems
    • H04L2012/40273—Bus for use in transportation systems the transportation system being a vehicle

Definitions

  • the invention relates to a network and a method for exchanging information.
  • PRIOR ART Communication systems in motor vehicles generally comprise a plurality of different bus systems, such as, for example, CAN, LIN or FlexRay.
  • the communication systems are used to cyclically or event-controlled exchange a large number of short information, which are usually smaller than 8 bytes, depending on resolution, between connected control units. This information is summarized by a respective control unit into short messages. By combining individual information into messages, the bandwidth required for transmission is reduced, since a better ratio of metadata or control data to the actual user data is created.
  • the metadata is provided by a header and / or a trailer of the message.
  • the header comprises information about a source and / or destination address as well as about a type of a data packet to be transmitted.
  • a trailer (attachment) usually includes a checksum as well as control and administration information.
  • IP Internet Protocol
  • a common use here is the transmission of large-volume data packets, which have a large proportion of user data compared to individual information within data packets that are transmitted in the motor vehicle. These are typically files or streaming data that are transmitted with long data packets.
  • the metadata are pointing here compared to the payload on a smaller scale, so that there is a favorable ratio between the metadata and payload.
  • an increase in the efficiency of packet-based communication by combining individual information and thus of user data to larger messages that are transmitted as data packets can be achieved.
  • an optimal ratio between meta data and user data can be achieved.
  • the concept of the information node or information node is introduced.
  • the method described is generally suitable for IP communication or for any packet-based communication, in which an entire network or overall network is subdivided into subnetworks which form areas of the network, and thus a hierarchical structure with, for example, tree-like branched structure has.
  • all information is sent only to those information nodes that also need them. Sending information to information nodes that do not require certain information does not take place. This additionally saves a bandwidth of the information to be transmitted.
  • An information node is at least a typically central point within a plane of the network through which much information is passed and thus exchanged.
  • a network can comprise a plurality of information nodes.
  • An information node with one or more network interfaces, a memory, a computing unit and possibly a time base is provided.
  • the invention is in an embodiment for a technical device, which may be formed, for example.
  • a motor vehicle provided, which has at least one technical unit.
  • this technical device may also comprise a plurality of possibly spatially distributed and interconnected units.
  • the at least one unit can have at least one component designed as an information node, wherein the at least one unit can likewise be embodied as an information node.
  • All information nodes of the technical device form the usually hierarchically structured network.
  • an information node is associated with at least one level within the network.
  • one level comprises all the information nodes that are associated with it.
  • An assignment of an information node to a level can be made according to hierarchical, functional and / or local aspects, wherein the levels are usually arranged one above the other.
  • a layer is defined as a grouping of information nodes that may have functional similarities.
  • a top, first level generally has only one information node.
  • the number of information nodes per level in an embodiment of the invention is greater the lower it is located within a hierarchy of the network.
  • information nodes of a unit form one level of the network.
  • the network interfaces are used to exchange information, ie to send and / or receive information.
  • the memory is designed to store at least one piece of information, usually at least the most current piece of information in each case.
  • the arithmetic unit is designed to disassemble received messages into individual information or individual information and store it in memory.
  • the arithmetic unit is adapted to at least one piece of information, generally several pieces of information, from the memory in a new message and thus a new data package.
  • the summarized information forms the payload of the message. With the eventual time base, a necessary periodicity of periodic information can be guaranteed. Since each information node, ie also each device designed as an information node, knows which information is provided within a message for this information node, the information node can filter out this information directed to this information node from the message.
  • an information node for example, a router, d. H. a module for coupling networks or a switch, d. H. a module, typically a distributor, for connecting networks and / or areas of networks.
  • an information node is configured to connect and / or couple at least two subnetworks of the network.
  • these information nodes or similar components can be arranged in motor vehicles.
  • a hierarchical structure of the communication network is provided in the motor vehicle, in which the entire network is subdivided in a suitable form into subnetworks.
  • the network according to the invention is designed to carry out all the steps of the presented method. Individual steps of this method can also be carried out by individual components of the network. Furthermore, functions of the network or functions of individual components of the network may be implemented as steps of the method. In addition, it is possible that steps of the method are realized as functions of at least one component of the network or the entire network.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an example of a header area, as used in a version 4 Internet Protocol (IPv4) for the transmission of messages.
  • IPv4 Internet Protocol
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an example of a header area, as used in a version 6 Internet Protocol (IPv6) for transmitting messages.
  • IPv6 Internet Protocol
  • Figure 3 is a diagram illustrating a ratio of a length of payload data to the total length of the entire data packet sent over an Ethernet frame.
  • FIG. 4 shows a diagram for representing a ratio of a length of user data to the entire length of the data packet which is sent via a CAN frame.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of an embodiment of the network according to the invention.
  • IPv4 Version 4
  • IPv6 Version 6
  • FIG. 1 the structure of a header data area 1 and thus of a header 4, as used in a version 4 Internet Protocol (IPv4) as the introduction of a data packet (frame) to be sent as a message, is shown schematically.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the structure of a header data area 29
  • This header data area 1 with a width of 32 bits comprises an indication of a version 3 of the header data area 1 with a width of 4 bits, information on a length 5 of the data packet with a width of 4 bits, this length 5 also being referred to as IHL for IP Header Length is abbreviated, an information about a service type 7 (TOS) with an 8-bit width and information about a total length 9 of the data packet with a width of 16 bits.
  • TOS service type 7
  • the header data area 1 comprises a 16-bit-width ID 1 1, a 3-bit-width-wide flag 13, and a 13-bit-width fragment-offset information 15.
  • information about a lifetime 17 (Time to Live, TTL) of the data packet with a width of 8 bits information about the used in the embodiment of the invention Internet Protocol 19 with a width of 8 bits and a checksum 21 with a Width of 16 bits provided.
  • the header data area 1 shown here according to the Internet Protocol 19 version 4 also includes information about a source address 23, a destination address 25 and possibly at least one information on other options 27, each having a width of 32 bits.
  • Header comprises information about a version 33 with a width of 4 bits, information about a priority allocation 35 (Traffic Class) with a width of 8 bits, information about a flow value 37 (flow label) with a width of 20 bits, a Information about a length 39 of a content of the data packet formed as an IPv6 data packet with a width of 16 bits, information for the identification 41 of a subsequent header area with a broad 8 bits and information about a maximum number of intermediate steps 43 (Hop Limit), which may pass the associated data packet through a router, with a width of 8 bits.
  • the shown IPv6 header area 29 includes a source address 45 and a destination address 47, each having a width of 128 bits.
  • the minimum length of an IP data packet transmitted over Ethernet is 64 bytes.
  • the efficiency of the transmission in IP-based networks therefore results from the ratio of the user data, which comprise the information actually to be transmitted, to the meta or control data which u. a. also include the header data area 1, 29 or header.
  • the diagram 50 from FIG. 3 comprises an abscissa 52 along which a size of useful data within a data packet in an Ethernet frame is indicated in the unit byte. Along an ordinate 54 is a
  • Ratio of the length of the payload of the data packet to a total length of the data packet the entire length of the data packet includes the length of the user data and the length of the metadata, which also includes, among other things, the length of the header data area or header of the data packet.
  • a portion of the payload data and thus of information bytes along the entire length of the data packet is represented by the curve 56 in the diagram 50 of FIG.
  • the efficiency of a data packet utilization is less than 44%.
  • FIG. 4 shows a diagram 58 with an abscissa 60 along which a length of the payload data of a data packet and thus of a message which is sent via a CAN standard frame or frame is plotted in the unit byte.
  • a ratio of a length of the payload data of the data packet to a total length of the data packet, which comprises the length of the payload data as well as the length of the metadata is plotted.
  • this ratio of the useful data and thus of information bytes over the entire length of the data packet or a proportion through the curve 64 is indicated.
  • the bits from the identifier (identifier) to the acknowledgment are taken into account, whereby an effective utilization of the data packet of 65% is achieved with 8 bytes of user data, as shown in the diagram 58 in FIG.
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of an embodiment of the network 70 according to the invention for IP-based networking, as it could be arranged in a motor vehicle.
  • This network 70 shown here has a hierarchically structured, tree-like structure and comprises three levels 72, 74, 76.
  • an information node embodied as a main node 80 is arranged in a top, first level 72.
  • a middle, second level 74 is arranged below the first level 72 and above a lower, here lowest, third level 76.
  • This second level 74 comprises a first information node, which is simultaneously designed as a first area node 82, a second information node, which is simultaneously designed as a second area node 84, and a third information node, which is simultaneously designed as a third area node 86.
  • the aforementioned information nodes of the second level 74, which are designed as area nodes 82, 84, 86, are subordinate or assigned to the one information node of the first level 72 configured as the main node 80.
  • the third level 76 arranged below the second level 74 comprises as the information node a first device 88, a second device 90, a third device 92, a fourth device 94, a fifth device 96, a sixth device 98, a seventh device 100, an eighth Device 102 and a ninth device 104.
  • three of these information devices formed as devices 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 of the third level 76 are each in the described embodiment as a range node 82, 84, 86th trained information node of the second level 74 under or assigned.
  • the main node 80 is assigned a cloud 106
  • the first area node 82 has a cloud 108
  • the second area node 84 has a cloud 110
  • the third area node 86 has a cloud 1 12 assigned to it.
  • Each device 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 is respectively a first cloud 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126, 128, 130 (left) and a second cloud 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148 (right) associated.
  • the network 70 is divided into three subnetworks 150, 152, 154.
  • the first device 88, the second device 90 and the third device 92 are assigned to the first range node 82 in a first subnetwork 150.
  • the second area node 84 is assigned the fourth device 94, the fifth device 96 and the sixth device 98.
  • the seventh device 100, the eighth device 102 and the ninth device 104 are assigned to the third area node 86.
  • the numbers and arrows on the lines between the information nodes symbolize in which direction which information 501, 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 51 1, 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520 flow.
  • communication channels to which the information nodes are connected shown schematically.
  • the division of the individual subnetworks 150, 152, 154 of the network 70, which are coupled and / or connected by the area nodes 82, 84, 86, is arbitrary and, for example, in the motor vehicle depending on an EE architecture. It is conceivable, for example, a local distribution of the devices to be networked 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 in the motor vehicle (rear, front, left, right, up, down, etc.) or a breakdown by functional Domains z. As the interior (body), the chassis (chassis), the powertrain, information devices (infotainment), etc.
  • the architecture and number of master nodes 80, span nodes 82, 84, 86 per master node 80 and devices 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 per span node 82, 84, 86 are shown in FIG purely arbitrary shown and in reality, taking into account the respective hardware or the desired architecture freely select. It is also conceivable to have a higher number of levels 72, 74, 76 for a finer granular subdivision of the entire network 70 into subnetworks 150, 152, 154. Main node 80 and / or area node 82, 84, 86 may also have functionalities for better hardware partitioning
  • Devices 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 take over. With meshed structures a higher reliability (redundancy) can be achieved.
  • the lowest third level which comprises the devices 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104, notifies the next higher second level 74, which information 501, 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 511, 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520 from the devices 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 and which information 501, 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 511, 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520 through the devices 88, 90,
  • the first device 88 notifies the first area node 82 that the first device 88 generates and thus generates the information 501, 502, and 503 and requires the information 504 and 508.
  • the first device 88 has subscribed to the information 504 and 508 at the first area node 82. Since it is located in the lowest level 74, the first area node 82 has implicitly subscribed to the information 501, 502 and 503 from the first device 88, since it is assumed that this information 501, 502 and 503 is received from another device 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 are needed in the network 70.
  • the first area node 82 It is now known to the first area node 82 that all the information 501, 504, 506, 507 and 508 required in the first subnetwork 150 are also generated in the first subnetwork 150. Thus, the first area node 82 need not subscribe to information 501, 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, and 509 at the top-level parent node 80 of the first level 72. The first area node 82 notifies the main node 80 that the information 501, 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, and 509 are available from it.
  • the eighth device 102 notifies the third area node 86 that the eighth device 102 is generating the information 518 and 519 and needs the information 505 and 516.
  • the eighth device 102 has subscribed to the information 505 and 516 at the third area node 86. Since the eighth device 102 is located in the lowest, third level 76, the third area node 82 has implicitly subscribed to the information 518 and 519 from the eighth device 102, since it is to be understood that this information 518 and 519 is from another device 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 104 in the network 70 are required. The same applies to the seventh device 100 and the ninth device 104 and the information 513, 514, 515, 516, 517 and 520 required or provided by these devices 100, 104.
  • the third area node 86 is now aware that the information 505, 513, 514 is not generated in the third subnet 154 and subscribes to it at
  • Main node 80 reports that the information 515, 516, 517, 518, 519 and 520 are generated in the third subnetwork 154 and are available from it.
  • the main node 80 is in turn known from where it obtains which information 501, 502, 503, 504, 505, 506 , 507, 508, 509, 510, 51 1, 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520 and which area node 82, 84, 86 which information 501, 502, 503, 504 , 505, 506, 507, 508, 509, 510, 511, 512, 513, 514,
  • 515.516, 517, 518, 519, 520 are needed. It now subscribes to the information 501, 502, 503, 505, 509, 513, 514, 515, 518, 519, and 520 needed in the different subnetworks 150, 152, 154, but not generated in its own subnetwork 150, 152, 154 become. It subscribes to the information 501, 502, 503, 505 and 509 from the first area node 82, subscribes to the information 513 and 514 from the second area node 84 and subscribes to the information 515, 518, 519 and 520 from the third area node 86.
  • Each information node now has the possibility, in a suitable manner, of information 501, 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 51 1, 512, 513,
  • Subscribing to information 501, 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 51 1, 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520 may be performed in the network 70, for example . be realized by appropriate generation of multicast addresses.
  • information nodes formed as area nodes, main nodes and / or devices 80, 82, 84, 86, 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 also have at least one interface or interface Interface to others
  • CAN-capable sensors can be read directly from an information node.
  • a kind of gateway and thus a protocol converter can be implemented in the information node.
  • At least one of the illustrated devices 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 and thus an information node of the lowest level 76 is designed as a control unit (ECU) of at least one technical device, for example a motor vehicle , Usually, a mechanical method can be carried out with at least one such technical device.
  • ECU control unit
  • Controller trained device 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 is intended to control at least one component of the at least one technical device and thus to control and / or to regulate.
  • devices 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 may be configured as sensors for detecting states of operating parameters of the at least one technical device or as actuators for acting on components of the at least one technical device.
  • At least one device 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 described here is not designed as a control device but rather as a communication device, for example an antenna, radio or navigation device, which is set up for this purpose can, with the Exchange information and / or provide the driver with information that may be based on the exchanged data.
  • Each device is subordinate to an area node 82, 84, 86, which is a superordinate component, for example a superordinate control device which is at least one technical device, from the second level 74.
  • the area nodes 82, 84, 86 and thus components of the second level 74 are subordinate to the main node 80 of the first level 72.
  • This main node 80 is usually formed as a central component, for example.
  • As a central control unit the at least one technical device.
  • This network 70 comprises a multiplicity of devices 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104, typically sensors, actuators and / or control devices of the motor vehicle, which represent information nodes of the third, lowest level 76, and thus the Define lowest level 76.
  • These devices 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 are subdivided into groups, typically associated with subnetworks 150, 152, 154, e.g. B. takes place according to functional or local criteria within the motor vehicle.
  • Each device 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 of a group is connected to a common information node associated with that group, the respective area node 82, 84, 86.
  • the set of area nodes 82, 84, 86 of all groups forms the information nodes of the superordinate, here middle, second level 74 and thus defines the middle level 74. All area nodes 82, 84, 86 are connected to a common, higher-level information node, the main node 80. This main node 80 forms the information node of the top, first level 72 and thus defines the top level 72.

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  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Netzwerk mit mehreren Ebenen (72, 74, 76), wobei jede Ebene (72, 74, 76) mindestens einen Informationsknoten aufweist, wobei eine Anzahl Informationsknoten einer unteren k+1-ten Ebene (72, 74, 76) einem Informationsknoten einer darüber angeordneten k-ten Ebene (72, 74, 76) zugeordnet und mit diesem einen Informationsknoten verbunden sind, wobei ein Informationsknoten der unteren k+1-ten Ebene (72, 74, 76) dazu ausgebildet ist, dem Informationsknoten der darüber angeordneten k-ten Ebene (72, 74, 76) mitzuteilen, welche Informationen (501, 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 511, 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520) der Informationsknoten der k+1-ten Ebene (72, 74, 76) benötigt und welche Informationen (501, 502, 503, 504, 505, 06, 507, 508, 509, 510, 511, 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520) der Informationsknoten der k+1-ten Ebene (72, 74, 76) bereitstellt.

Description

Beschreibung
Titel
Netzwerk Die Erfindung betrifft ein Netzwerk und ein Verfahren zum Austausch von Informationen.
Stand der Technik Kommunikationssysteme in Kraftfahrzeugen umfassen in der Regel mehrere unterschiedliche Bussysteme, wie bspw. CAN, LIN oder FlexRay. Die Kommunikationssysteme werden dazu genutzt, eine Vielzahl kurzer Informationen, die je nach Auflösung meist kleiner als 8 Byte sind, zyklisch oder ereignisgesteuert zwischen angeschlossenen Steuergeräten auszutauschen. Diese Informationen werden von einem jeweiligen Steuergerät zu kurzen Nachrichten zusammenge- fasst. Durch das Zusammenfassen von einzelnen Informationen zu Nachrichten wird die zur Übertragung benötigte Bandbreite reduziert, da ein besseres Verhältnis von Metadaten bzw. Steuerdaten zu den tatsächlichen Nutzdaten geschaffen wird. Die Metadaten werden von einem Header und/oder einem Trailer der Nachricht bereitgestellt. In der Regel umfasst der Header (Kopf) Informationen zu einer Quell- und/oder Zieladresse sowie über einen Typ eines zu übertragenden Datenpakets. Ein Trailer (Anhang) umfasst in der Regel eine Prüfsumme sowie Steuerungs- und Verwaltungsinformationen. Das Internet Protokoll (IP) aus dem Bereich der Computernetzwerke hat verglichen mit Automotive-Kommunikationsprotokollen einen großen Bedarf an Steuerdaten. Ein üblicher Einsatz ist hier die Übertragung von großvolumigen Datenpaketen, die im Vergleich zu einzelnen Informationen innerhalb von Datenpaketen, die im Kraftfahrzeug übertragen werden, einen großen Anteil an Nutzdaten aufweisen. Dabei handelt es sich üblicherweise um Dateien oder Streamingdaten, die mit langen Datenpaketen übertragen werden. Die Metadaten weisen hier im Vergleich zu den Nutzdaten einen geringeren Umfang auf, so dass sich zwischen den Meta- und Nutzdaten ein günstiges Verhältnis ergibt.
Bei einem Einsatz der Internetprotokoll- bzw. IP-Technologie im Kraftfahrzeug führt ein Austausch der oben beschriebenen, kurzen Informationen zu einer ungünstigen Ausnutzung der Kommunikationskapazität. Aufgrund des systembedingten Protokoll-Overheads von Metadaten bei einer IP-Übertragung ist im Vergleich zu der Übertragung im Internet der Anteil an Metadaten innerhalb eines Datenpakets groß, so dass sich ein ungünstiges Verhältnis zwischen Meta- und Nutzdaten ergibt.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden ein Netzwerk und ein Verfahren mit den Merk- malen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung.
Mit der Erfindung kann eine Steigerung der Effizienz bei paket-basierter Kommu- nikation durch Zusammenfassen einzelner Informationen und somit von Nutzdaten zu größeren Nachrichten, die als Datenpakete übermittelt werden, erreicht werden. So kann ein optimales Verhältnis zwischen Meta- zu Nutzdaten erreicht werden. Hierfür wird das Konzept des Informationsknotens bzw. Information- Nodes eingeführt. Das beschriebene Verfahren eignet sich in der Regel für die IP-Kommunikation bzw. für jegliche paket-basierte Kommunikation, bei der ein gesamtes Netzwerk bzw. Gesamtnetzwerk in Teilnetzwerke, die Bereiche des Netzwerks bilden, unterteilt ist und somit einen hierarchischen Aufbau mit bspw. baumartig verzweigter Struktur aufweist. Zudem werden alle Informationen nur an diejenigen Informationsknoten gesendet, die diese auch benötigen. Ein Versenden von Informationen an Informationsknoten, die bestimmte Informationen nicht benötigen, findet nicht statt. Dadurch wird zusätzlich eine Bandbreite der zu übermittelnden Informationen eingespart. Ein Informationsknoten ist zumindest ein typischerweise zentraler Punkt innerhalb einer Ebene des Netzwerks, durch bzw. über den viele Informationen laufen und somit ausgetauscht werden. Dabei kann ein Netzwerk mehrere Informationsknoten umfassen. Ausgestattet ist ein Informationsknoten mit einer oder meh- reren Netzwerkschnittstellen, einem Speicher, einer Recheneinheit und eventuell einer Zeitbasis.
Die Erfindung ist in Ausgestaltung für eine technische Einrichtung, die bspw. als Kraftfahrzeug ausgebildet sein kann, vorgesehen, die mindestens eine technische Einheit aufweist. Demnach kann diese technische Einrichtung auch mehrere ggf. räumlich verteilte und miteinander verbundene Einheiten umfassen. Die mindestens eine Einheit kann mindestens eine als Informationsknoten ausgebildete Komponente aufweisen, wobei die mindestens eine Einheit ebenfalls als ein Informationsknoten ausgebildet sein kann. Sämtliche Informationsknoten der technischen Einrichtung bilden das üblicherweise hierarchisch aufgebaute Netzwerk. Innerhalb des Netzwerks ist ein Informationsknoten mindestens einer Ebene innerhalb des Netzwerks zugeordnet. Demnach umfasst eine Ebene sämtliche Informationsknoten, die ihr zugeordnet sind. Eine Zuordnung eines Informationsknotens zu einer Ebene kann nach hierarchischen, funktionellen und/oder lokalen Aspekten erfolgen, wobei die Ebenen in der Regel übereinander angeordnet sind. Innerhalb des Netzwerks ist eine Ebene als eine Gruppierung von Informationsknoten definiert, die funktionelle Gemeinsamkeiten aufweisen können. Hierbei weist eine oberste, erste Ebene in der Regel nur einen Informationsknoten auf. Die Anzahl an Informationsknoten pro Ebene ist in einer Ausgestaltung der Erfindung umso größer, je niedriger diese innerhalb einer Hierarchie des Netzwerks angeordnet ist. Weiterhin ist es bspw. möglich, dass innerhalb eines Netzwerks für eine technische Einrichtung, die auf mehrere Einheiten räumlich verteilt ist, Informationsknoten einer Einheit eine Ebene des Netzwerks bilden. Die Netzwerkschnittstellen werden dazu genutzt, um Informationen auszutauschen, d. h. zu senden und/oder zu empfangen. Der Speicher ist dazu ausgebildet, mindestens eine Information, in der Regel zumindest die jeweils aktuellste Information, zu speichern. Die Recheneinheit ist dazu ausgebildet, empfangene Nachrichten in Einzelinformationen bzw. einzelne Informationen zu zerlegen und im Speicher abzulegen. Weiterhin ist die Recheneinheit dazu ausgebildet, mindestens eine Information, in der Regel mehrere Informationen, aus dem Speicher in einer neuen Nachricht und somit einem neuen Datenpaket zusammenzufassen. Die zusammengefassten Informationen bilden die Nutzdaten der Nachricht. Mit der eventuellen Zeitbasis kann eine notwendige Periodizität von periodischen Informationen gewährleistet werden. Da jedem Informationsknoten, d. h. auch jedem als Informationsknoten ausgebildeten Gerät, bekannt ist, welche Informationen innerhalb einer Nachricht für diesen Informationsknoten vorgesehen sind, kann der Informationsknoten diese Informationen, die an diesen Informationsknoten gerichtet sind, aus der Nachricht herausfiltern.
Aus Sicht der Computervernetzung eignet sich als Informationsknoten bspw. ein Router, d. h. ein Modul zur Kopplung von Netzwerken bzw. ein Switch, d. h. ein Modul, typischerweise ein Verteiler, zum Verbinden von Netzwerken und/oder Bereichen von Netzwerken. Üblicherweise ist ein Informationsknoten zum Verbinden und/oder zum Koppeln von mindestens zwei Teilnetzwerken des Netzwerks ausgebildet. Mit dem Übergang der bestehenden Vernetzungsarchitektur im Kraftfahrzeug hin zu einer IP-basierten Vernetzung können diese Informationsknoten oder ähnliche Komponenten in Kraftfahrzeugen angeordnet werden. Damit ist im Kraftfahrzeug ein hierarchischer Aufbau des Kommunikationsnetzwerks vorgesehen, bei dem das gesamte Netzwerk in geeigneter Form in Teilnetzwerke untergliedert wird.
Das erfindungsgemäße Netzwerk ist dazu ausgebildet, sämtliche Schritte des vorgestellten Verfahrens durchzuführen. Dabei können einzelne Schritte dieses Verfahrens auch von einzelnen Komponenten des Netzwerks durchgeführt werden. Weiterhin können Funktionen des Netzwerks oder Funktionen von einzelnen Komponenten des Netzwerks als Schritte des Verfahrens umgesetzt werden. Außerdem ist es möglich, dass Schritte des Verfahrens als Funktionen wenigstens einer Komponente des Netzwerks oder des gesamten Netzwerks realisiert werden.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, son- dem auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel für einen Kopfdatenbereich, wie er bei einem Internetprotokoll der Version 4 (IPv4) zur Übertragung von Nachrichten verwendet wird.
Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel für einen Kopfdatenbereich, wie er bei einem Internetprotokoll der Version 6 (IPv6) zum Übermitteln von Nachrichten verwendet wird.
Figur 3 zeigt ein Diagramm zur Darstellung eines Verhältnisses einer Länge von Nutzdaten zu der gesamten Länge des gesamten Datenpakets, das über einen Ethernet-Rahmen versendet wird.
Figur 4 zeigt ein Diagramm zur Darstellung eines Verhältnisses einer Länge von Nutzdaten zu der gesamten Länge des Datenpakets, das über einen CAN- Rahmen versendet wird.
Figur 5 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Netzwerks.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Komponenten.
Derzeit existieren zwei unterschiedliche Versionen des Internetprotokolls, d. h. eine Version 4 (IPv4) und eine Version 6 (IPv6), die sich unter anderem in der Feld-Anzahl und Länge eines Headers bzw. Kopfdatenbereichs eines Datenpa- kets und somit einer zu versendenden Nachricht unterscheiden. In Figur 1 ist der Aufbau eines Kopfdatenbereichs 1 und somit eines Headers 4, wie er bei einem Internetprotokoll der Version 4 (IPv4) als Einleitung eines zu versendenden Datenpakets (Frame) als Nachricht verwendet wird, schematisch dargestellt. Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung die Struktur eines Kopfdatenbereichs 29 nach
Version 6 des Internetprotokolls.
Dieser Kopfdatenbereich 1 mit einer Breite von 32 Bit umfasst eine Angabe über eine Version 3 des Kopfdatenbereichs 1 mit einer Breite von 4 Bit, eine Information zu einer Länge 5 des Datenpakets mit einer Breite von 4 Bit, wobei diese Länge 5 auch als IHL für IP Header Length abgekürzt wird, eine Information über einen Servicetyp 7 (TOS, Type of Service) mit einer Breite von 8 Bit sowie eine Information über eine Gesamtlänge 9 des Datenpakets mit einer Breite von 16 Bit.
Weiterhin umfasst der Kopfdatenbereich 1 eine Identifikation 1 1 mit einer Breite von 16 Bit, einen Kontrollschalter 13 (Flag) mit einer Breite von 3 Bit und eine Information über eine Fragmentierung 15 (Fragment Offset) mit einer Breite von 13 Bit. Außerdem ist hier eine Information über eine Lebensdauer 17 (Time to Live, TTL) des Datenpakets mit einer Breite von 8 Bit, eine Information über das im Rahmen der Ausgestaltung der Erfindung verwendete Internetprotokoll 19 mit einer Breite von 8 Bit und eine Prüfsumme 21 mit einer Breite von 16 Bit vorgesehen. Der hier dargestellte Kopfdatenbereich 1 nach dem Internetprotokoll 19 der Version 4 umfasst auch eine Information über eine Quelladresse 23, eine Zieladresse 25 und ggf. mindestens eine Information zu weiteren Optionen 27, die jeweils eine Breite von 32 Bit aufweisen.
Ein Kopfdatenbereich 29 für ein Datenpaket (Frame) und somit eine Nachricht eines Internetprotokolls der Version 6 (IPv6) ist in Figur 2 schematisch darge- stellt. Dieser als IPv6-Kopfdatenbereich ausgebildete Kopfdatenbereich 29 bzw.
Header umfasst eine Information über eine Version 33 mit einer Breite von 4 Bit, eine Information über eine Prioritätsvergabe 35 (Traffic Class) mit einer Breite von 8 Bit, eine Information zu einem Fließwert 37 (Flow Label) mit einer Breite von 20 Bit, eine Information über eine Länge 39 eines Inhalts des als IPv6- Datenpaket ausgebildeten Datenpakets mit einer Breite von 16 Bit, eine Information zur Identifizierung 41 eines nachfolgenden Kopfdatenbereichs mit einer Brei- te von 8 Bit und eine Information über eine maximale Anzahl an Zwischenschritten 43 (Hop Limit), die das zugeordnete Datenpaket über einen Router zurücklegen darf, mit einer Breite von 8 Bit. Außerdem umfasst der gezeigte IPv6- Kopfdatenbereich 29 eine Quelladresse 45 und eine Zieladresse 47, die jeweils eine Breite von 128 Bit aufweisen.
Aufgrund der minimal zulässigen Länge eines Ethernet-Rahmens beträgt die minimale Länge eines IP-Datenpakets, das über Ethernet übertragen wird, 64 Byte. Die Effizienz der Übertragung in IP-basierten Netzwerken resultiert daher aus dem Verhältnis der Nutzdaten, die die eigentlich zu übertragenden Informationen umfassen, zu den Meta- bzw. Kontrolldaten, die u. a. auch den Kopfdatenbereich 1 , 29 bzw. Header umfassen.
Beispiele für Verhältnisse der Metadaten zu den Nutzdaten innerhalb eines Da- tenpakets, mit dem eine Nachricht versendet wird, sind in den Diagrammen aus den Figuren 3 und 4 dargestellt.
Das Diagramm 50 aus Figur 3 umfasst eine Abszisse 52, entlang der in der Einheit Byte eine Größe von Nutzdaten innerhalb eines Datenpakets in einem Ethernet-Frame bzw. Rahmen angegeben ist. Entlang einer Ordinate 54 ist ein
Verhältnis der Länge der Nutzdaten (Payload) des Datenpakets zu einer Gesamtlänge des Datenpakets aufgetragen. Dabei umfasst die gesamte Länge des Datenpakets die Länge der Nutzdaten sowie die Länge der Metadaten, die unter anderem auch die Länge des Kopfdatenbereichs bzw. Headers des Datenpakets beinhaltet.
Ein Anteil der Nutzdaten und somit von Informationsbytes an der gesamten Länge des Datenpakets ist durch die Kurve 56 in dem Diagramm 50 aus Figur 3 dargestellt.
Bei einem Nutzdatum bzw. einer Payload von 8 Byte in einem Ethernet- und/oder IP-Rahmen liegt die Effizienz einer Auslastung des Datenpakets bei unter 44%.
Figur 4 zeigt ein Diagramm 58 mit einer Abszisse 60, entlang der in der Einheit Byte eine Länge der Nutzdaten eines Datenpakets und somit einer Nachricht, die über einen CAN-Standard-Rahmen bzw. -Frame versendet wird, aufgetragen ist. Entlang einer Ordinate 62 des Diagramms 58 ist ein Verhältnis einer Länge der Nutzdaten des Datenpakets zu einer gesamten Länge des Datenpakets, die die Länge der Nutzdaten sowie die Länge der Metadaten umfasst, aufgetragen. Innerhalb des Diagramms 58 ist dieses Verhältnis der Nutzdaten und somit von Informationsbytes an der gesamten Länge des Datenpakets bzw. ein Anteil durch die Kurve 64 angedeutet.
Bei einem Standard CAN-Frame werden hier die Bits vom Identifier (Identifizierer) bis zur Bestätigung (Acknowledge) berücksichtigt, dabei wird bei 8 Byte Nutzdaten eine effektive Auslastung des Datenpakets von 65% erreicht, wie in dem Diagramm 58 in Figur 4 dargestellt.
Figur 5 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Netzwerks 70 für eine IP-basierte Vernetzung, wie es in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein könnte. Dieses hier gezeigte Netzwerk 70 weist eine hierarchisch gegliederte, baumartige Struktur auf und umfasst drei Ebenen 72, 74, 76. Dabei ist in einer obersten, ersten Ebene 72 ein als Hauptknoten 80 ausgebildeter Informationsknoten angeordnet. Eine mittlere, zweite Ebene 74 ist unterhalb der ersten Ebene 72 und über einer unteren, hier untersten, dritten Ebene 76 angeordnet. Diese zweite Ebene 74 umfasst einen ersten Informationsknoten, der gleichzeitig als erster Bereichsknoten 82 ausgebildet ist, einen zweiten Informationsknoten, der gleichzeitig als zweiter Bereichsknoten 84 ausgebildet ist, sowie einen dritten Informationsknoten, der gleichzeitig als dritter Bereichsknoten 86 ausgebildet ist. Die genannten, als Bereichsknoten 82, 84, 86 ausgebildeten Informationsknoten der zweiten Ebene 74 sind dem einen, als Hauptknoten 80 ausgebildeten Informationsknoten der ersten Ebene 72 unter- bzw. zugeordnet. Die unterhalb der zweiten Ebene 74 angeordnete dritte Ebene 76 umfasst als Informationsknoten ein erstes Gerät 88, ein zweites Gerät 90, ein drittes Gerät 92, ein viertes Gerät 94, ein fünftes Gerät 96, ein sechstes Gerät 98, ein siebtes Gerät 100, ein achtes Gerät 102 sowie ein neuntes Gerät 104. Jeweils drei dieser als Geräte 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 ausgebildeten Informationsknoten der dritten Ebene 76 sind in der beschriebenen Ausführungsform jeweils einem als Bereichsknoten 82, 84, 86 ausgebildeten Informationsknoten der zweiten Ebene 74 unter- bzw. zugeordnet. Weiterhin ist dem Hauptknoten 80 eine Wolke 106, dem ersten Bereichsknoten 82 eine Wolke 108 dem zweiten Bereichsknoten 84 eine Wolke 1 10 und dem dritten Bereichsknoten 86 eine Wolke 1 12 zugeordnet. Jedem Gerät 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 ist jeweils eine erste Wolke 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126, 128, 130 (links) und eine zweite Wolke 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148 (rechts) zugeordnet.
Außerdem ist das Netzwerk 70 in drei Teilnetzwerke 150, 152, 154 aufgeteilt. Dabei sind in einem ersten Teilnetzwerk 150 dem ersten Bereichsknoten 82 das erste Gerät 88, das zweite Gerät 90 und das dritte Gerät 92 zugeordnet. In einem zweiten Teilnetzwerk 152 sind dem zweiten Bereichsknoten 84 das vierte Gerät 94, das fünfte Gerät 96 und das sechste Gerät 98 zugeordnet. Innerhalb eines dritten Teilnetzwerks 154 sind das siebte Gerät 100, das achte Gerät 102 und das neunte Gerät 104 dem dritten Bereichsknoten 86 zugeordnet.
In den Wolken 106, 108, 1 10, 1 12, 1 14, 1 16, 118, 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148 sind Informationen 501 , 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 51 1 , 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520 eingetragen, die von dem jeweiligen Informationsknoten gespeichert werden und für einen Austausch bestimmt sind.
Im Fall der Geräte 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 wird unterschieden, ob Informationen 501 , 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 511 , 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520 von einem Gerät 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 benötigt werden. Diese sind jeweils in einer zweiten Wolke 132, 134,
136, 138, 140, 142, 144, 146, 148 (rechts) eingetragen oder ob die Informationen 501 , 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 511 , 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520 von dem Gerät 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 bereitgestellt werden. Diese bereitgestellten Informationen 501 , 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 51 1 , 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520 sind jeweils in einer ersten Wolke 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126, 128, 130 (links) eingetragen.
Die Ziffern und Pfeile auf den Linien zwischen den Informationsknoten symbolisieren, in welche Richtung welche Informationen 501 , 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 51 1 , 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520 fließen. Durch die Linien werden Kommunikationskanäle, mit denen die Informationsknoten verbunden sind, schematisch dargestellt.
Die Aufteilung der einzelnen Teilnetzwerke 150, 152, 154 des Netzwerkes 70, die durch die Bereichsknoten 82, 84, 86 gekoppelt und/oder verbunden sind, ist frei wählbar und bspw. im Kraftfahrzeug abhängig von einer EE-Architektur vorzunehmen. Denkbar ist bspw. eine örtliche Aufteilung der zu vernetzenden Geräte 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 im Kraftfahrzeug (hinten, vorne, links, rechts, oben, unten usw.) oder eine Aufteilung nach funktionellen Domänen z. B. dem Innenraum (Body), dem Fahrgestell (Chassis), dem Antriebsstrang (Powertrain), Informationsgeräten (Infotainment) usw.
Die Architektur und die Anzahl der Hauptknoten 80, Bereichsknoten 82, 84, 86 pro Hauptknoten 80 und Geräten 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 pro Be- reichsknoten 82, 84, 86 sind in Figur 5 rein willkürlich gezeigt und in der Realität unter Berücksichtigung der jeweiligen Hardware bzw. der gewünschten Architektur frei auszuwählen. Ebenfalls denkbar ist eine höhere Anzahl von Ebenen 72, 74, 76 für eine feingranularere Unterteilung des gesamten Netzwerks 70 in Teilnetzwerke 150, 152, 154. Hauptknoten 80 und/oder Bereichsknoten 82, 84, 86 können für eine bessere Hardwarepartitionierung ebenfalls Funktionalitäten von
Geräten 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 übernehmen. Mit vermaschten Strukturen kann eine höhere Ausfallsicherheit (Redundanz) erreicht werden.
In der gezeigten Ausführungsform des Netzwerks 70 ist vorgesehen, dass die unterste dritte Ebene, die die Geräte 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 um- fasst, der nächst höheren zweiten Ebene 74 mitteilt, welche Informationen 501 , 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 511 , 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520 von den Geräten 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 benötigt werden und welche Informationen 501 , 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 511 , 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520 durch die Geräte 88, 90,
92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 bereitgestellt werden.
Diesbezüglich werden zwei mögliche Beispiele, die bei der gezeigten Ausführungsform des Verfahrens durchführbar sind, beschrieben. Bei einem ersten Beispiel ist vorgesehen, dass das erste Gerät 88 dem ersten Bereichsknoten 82 mitteilt, dass das erste Gerät 88 die Informationen 501 , 502, und 503 erzeugt bzw. generiert und somit bereitstellt und die Informationen 504 und 508 benötigt. Somit hat das erste Gerät 88 die Informationen 504 und 508 bei dem ersten Bereichsknoten 82 abonniert. Da es in der untersten Ebene 74 angeordnet ist, hat der erste Bereichsknoten 82 implizit die Informationen 501 , 502 und 503 vom ersten Gerät 88 abonniert, da davon auszugehen ist, dass diese Informationen 501 , 502 und 503 von einem anderen Gerät 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 im Netzwerk 70 benötigt werden. Gleiches gilt äquivalent für das zweite Gerät 90 und das dritte Gerät 92 sowie den von diesen Geräten 90, 92 benötigten bzw. bereitgestellten Informationen 501 , 504, 505, 506, 507, 508 und 509.
Dem ersten Bereichsknoten 82 ist nun bekannt, dass alle im ersten Teilnetzwerk 150 benötigten Informationen 501 , 504, 506, 507 und 508 auch im ersten Teilnetzwerk 150 generiert werden. Somit muss der erste Bereichsknoten 82 keine Informationen 501 , 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508 und 509 beim übergeordneten Hauptknoten 80 der ersten Ebene 72 abonnieren. Der erste Bereichsknoten 82 meldet dem Hauptknoten 80, dass die Informationen 501 , 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508 und 509 von ihm verfügbar sind.
Bei einem zweiten Beispiel teilt das achte Gerät 102 dem dritten Bereichsknoten 86 mit, dass das achte Gerät 102 die Informationen 518 und 519 generiert und die Informationen 505 und 516 benötigt. Somit hat das achte Gerät 102 die In- formationen 505 und 516 beim dritten Bereichsknoten 86 abonniert. Da das achte Gerät 102 in der untersten, dritten Ebene 76 angeordnet ist, hat der dritte Bereichsknoten 82 implizit die Informationen 518 und 519 von dem achten Gerät 102 abonniert, da davon auszugehen ist, dass diese Informationen 518 und 519 von einem anderen Gerät 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 104 im Netzwerk 70 benö- tigt werden. Gleiches gilt äquivalent für das siebte Gerät 100 und das neunte Gerät 104 und den von diesen Geräten 100, 104 benötigten bzw. bereitgestellten Informationen 513, 514, 515, 516, 517 und 520.
Dem dritten Bereichsknoten 86 ist nun bekannt, dass die Informationen 505, 513, 514 nicht im dritten Teilnetzwerk 154 generiert werden und abonniert diese beim
Hauptknoten 80. Gleichzeitig meldet der Hauptknoten 80, dass die Informationen 515, 516, 517, 518, 519 und 520 im dritten Teilnetzwerk 154 generiert werden und diese von ihm verfügbar sind.
Gleiches gilt entsprechend für das erste und zweite Teilnetzwerk 150, 152 und den von ihnen benötigten bzw. bereitgestellten Informationen 501 , 502, 503, 504,
505, 506, 507, 508, 509, 510, 511 , 512, 513, 514, 515, 518, 519 und 520. Dem Hauptknoten 80 ist wiederum bekannt, woher er welche Informationen 501 , 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 51 1 , 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520 beziehen kann und welcher Bereichsknoten 82, 84, 86 welche Informa- tionen 501 , 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 511 , 512, 513, 514,
515,516, 517, 518, 519, 520 benötigt. Er abonniert nun die Informationen 501 , 502, 503, 505, 509, 513, 514, 515, 518, 519 und 520 die in den unterschiedlichen Teilnetzwerken 150, 152, 154 benötigt werden, aber nicht im eigenen Teilnetzwerk 150, 152, 154 erzeugt werden. Vom ersten Bereichsknoten 82 abonniert er die Informationen 501 , 502, 503, 505 und 509, vom zweiten Bereichsknoten 84 abonniert er die Informationen 513 und 514 und vom dritten Bereichsknoten 86 abonniert er die Informationen 515, 518, 519 und 520.
Jeder Informationsknoten hat nun die Möglichkeit, in geeigneter Art und Weise Informationen 501 , 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 51 1 , 512, 513,
514, 515, 516, 517, 518, 519, 520 zu Nachrichten zusammenzufassen, ohne die Anforderungen bzgl. Timing, Periodizität, maximalem Delay usw., zu verletzen, wenn die Anforderungen bzgl. Timing, Periodizität, maximalem Delay usw. bekannt sind bzw. ausgetauscht werden.
Das Abonnieren von Informationen 501 , 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 51 1 , 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520 kann in dem Netzwerk 70 bspw. durch entsprechende Generierung von Multicast-Adressen realisiert werden.
Das im Rahmen der hier gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Netzwerks 70 vorgestellte Prinzip kann statisch implementiert oder auch automatisiert werden. Dazu werden zusätzliche Daten über die jeweilige Information 501 , 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 511 , 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520 benötigt, bspw. für die Länge, ob es eine periodische oder eine ereignis- bzw. eventbasierte Information 501 , 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 511 , 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520 ist oder gegebenenfalls zu der Periodizität der Information 501 , 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 51 1 , 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520. Diese Daten sind in jedem Gerät 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 abgelegt und können bei Bedarf von der untersten dritten Ebene 76 an die oberen, höheren Ebenen
72, 74 durchgereicht werden. Es ist hierfür vorgesehen, dass in den Informationsknoten als Speicher ausgebildete Ressourcen zur Verfügung stehen.
Bei einem vermaschten Netzwerk 70 ist als zusätzliche Maßnahme ein soge- nanntes Load Balancing möglich. Dadurch wird erreicht, dass alle Wege zwischen zwei Punkten und somit Informationsknoten gleich stark ausgelastet sind.
Denkbar ist ebenfalls, dass als Bereichsknoten, Hauptknoten und/oder Geräte 80, 82, 84, 86, 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 ausgebildete Informations- knoten auch über mindestens eine Schnittstelle bzw. ein Interface zu anderen
Kommunikationssytemen bzw. Kommunikationsanordnungen verfügen. Somit können bspw. CAN-fähige Sensoren direkt von einem Informationsknoten ausgelesen werden. Dafür kann im Informationsknoten zusätzlich eine Art Gateway und somit ein Protokollumsetzer implementiert werden.
In der Regel ist mindestens eines der dargestellten Geräte 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 und somit ein Informationsknoten der untersten Ebene 76 als Steuergerät (ECU) mindestens einer technischen Einrichtung, bspw. einem Kraftfahrzeug, ausgebildet. Üblicherweise kann mit mindestens einer derartigen tech- nischen Einrichtung ein mechanisches Verfahren durchgeführt werden. Ein als
Steuergerät ausgebildetes Gerät 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 ist dazu vorgesehen, mindestens eine Komponente der mindestens einen technischen Einrichtung zu kontrollieren und somit zu steuern und/oder zu regeln. Weiterhin können Geräte 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 als Sensoren zum Erfassen von Zuständen von Betriebsparameter der mindestens einen technischen Einrichtung oder als Aktuatoren zum Beaufschlagen von Komponenten der mindestens einen technischen Einrichtung ausgebildet sein. Es ist auch möglich, dass zumindest ein hier beschriebenes Gerät 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 nicht als Steuergerät sondern als Kommunikationsgerät, bspw. Antenne, Radio oder Navigationsgerät, ausgebildet ist, das dazu eingerichtet sein kann, mit der Außenwelt Daten auszutauschen und/oder dem Fahrer Informationen, die ggf. auf den ausgetauschten Daten beruhen, bereitzustellen.
Mehrere bspw. als Steuergeräte ausgebildete Geräte 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 aus der untersten, dritten Ebene 76 der mindestens einen technischen
Einrichtung sind jeweils einem Bereichsknoten 82, 84, 86, bei dem es sich um eine übergeordnete Komponente, bspw. ein übergeordnetes Steuergerät, der mindestens einen technischen Einrichtung handelt, aus der zweiten Ebene 74 untergeordnet. Die Bereichsknoten 82, 84, 86 und somit Komponenten der zwei- ten Ebene 74 sind dem Hauptknoten 80 der ersten Ebene 72 untergeordnet. Dieser Hauptknoten 80 ist üblicherweise als zentrale Komponente, bspw. als zentrales Steuergerät, der mindestens einen technischen Einrichtung ausgebildet.
Die beschriebene Erfindung kann in weiterer Ausgestaltung auch für Netzwerke, die in anderen technischen Einrichtungen und/oder Anordnungen mit mehreren technischen Einrichtungen angeordnet sein können, verwendet werden, bspw. in Einrichtungen und/oder Anordnungen für Sicherheitstechnik, Automatisierungstechnik, Haus-Automatisierungstechnik usw. In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein hierarchisches Netzwerk 70 mit n=3 Ebenen 72, 74, 76 für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt. Dieses Netzwerk 70 umfasst eine Vielzahl von Geräten 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104, typischerweise Sensoren, Aktoren und/oder Steuergeräte des Kraftfahrzeugs, die Informationsknoten der hier dritten, untersten Ebene 76 darstellen und damit die unterste Ebene 76 definieren. Diese Geräte 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 werden in Gruppen unterteilt und dabei üblicherweise Teilnetzwerken 150, 152, 154 zugeordnet, was z. B. nach funktionellen oder lokalen Kriterien innerhalb des Kraftfahrzeugs erfolgt. Jedes Gerät 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 einer Gruppe ist mit einem gemeinsamen, dieser Gruppe über- bzw. zugeordneten In- formationsknoten, dem jeweiligen Bereichsknoten 82, 84, 86, verbunden. Die
Menge der Bereichsknoten 82, 84, 86 aller Gruppen bildet die Informationsknoten der übergeordneten, hier mittleren, zweiten Ebene 74 und definiert damit die mittlere Ebene 74. Alle Bereichsknoten 82, 84, 86 sind mit einem gemeinsamen, übergeordneten Informationsknoten, dem Hauptknoten 80 verbunden. Dieser Hauptknoten 80 bildet den Informationsknoten der obersten, ersten Ebene 72 und definiert damit die oberste Ebene 72.

Claims

Ansprüche
Netzwerk mit mehreren Ebenen (72, 74, 76), wobei jede Ebene (72, 74, 76) mindestens einen Informationsknoten aufweist, wobei eine Anzahl Informationsknoten einer unteren k+1-ten Ebene (72, 74, 76) einem Informationsknoten einer darüber angeordneten k-ten Ebene (72, 74, 76) zugeordnet und mit diesem einen Informationsknoten verbunden sind, wobei ein Informationsknoten der unteren k+1-ten Ebene (72, 74, 76) dazu ausgebildet ist, dem Informationsknoten der darüber angeordneten k-ten Ebene (72, 74, 76) mitzuteilen, welche Informationen (501 , 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 51 1 , 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520) der Informationsknoten der k+1-ten Ebene (72, 74, 76) benötigt und welche Informationen (501 , 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 51 1 , 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520) der Informationsknoten der k+1-ten Ebene (72, 74, 76) bereitstellt.
Netzwerk nach Anspruch 1 , bei dem ein Informationsknoten dazu ausgebildet ist, Teilnetzwerke (150, 152, 154) des Netzwerks (70) miteinander zu verbinden.
Netzwerk nach Anspruch 1 oder 2, bei dem in einer untersten Ebene (76) Geräte (88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104) angeordnet sind, wobei ein Gerät mit einem Informationsknoten einer darüber angeordneten Ebene (72, 74) verbunden ist.
Netzwerk nach Anspruch 3, bei dem ein Gerät (88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104) des Netzwerks (70) einen Informationsknoten aufweist.
5. Netzwerk nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem ein Informationsknoten mindestens eine Netzwerkschnittstelle, einen Speicher, eine Recheneinheit und eine Zeitbasis umfasst. Netzwerk nach einem der voranstehenden Ansprüche, das hierarchisch aufgebaut und in einer technischen Einrichtung, bspw. in einem Kraftfahrzeug, angeordnet ist, dabei umfasst das Netzwerk (70) n Ebenen (72, 74, 76) und eine Vielzahl von Geräten (88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104), typischerweise Sensoren, Aktoren und/oder Steuergeräte des Kraftfahrzeugs, die als Informationsknoten ausgebildet sind und eine unterste Ebene (76) bilden, wobei diese Geräte (88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104) in Gruppen unterteilt und dabei üblicherweise Teilnetzwerken (150, 152, 154) zugeordnet werden, was z. B. nach funktionellen oder lokalen Kriterien innerhalb der Einrichtung erfolgt, wobei jedes Gerät (88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104) einer Gruppe mit einem gemeinsamen, dieser Gruppe übergeordneten Bereichsknoten (82, 84, 86), der als Informationsknoten ausgebildet ist, verbunden ist, wobei die Menge der Bereichsknoten (82, 84, 86) aller Gruppen eine mittlere Ebene (74) bilden, und wobei alle Bereichsknoten (82, 84, 86) mit einem gemeinsamen, übergeordneten Hauptknoten (80) verbunden sind, der als Informationsknoten ausgebildet ist und eine oberste Ebene (72) des Netzwerks (70) bildet.
Verfahren zum Austausch von Informationen (501 , 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 51 1 , 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520) in einem Netzwerk (70) mit mehreren Ebenen (72, 74, 76), wobei jede Ebene (72, 74, 76) mindestens einen Informationsknoten aufweist, wobei eine Anzahl Informationsknoten einer unteren k+1-ten Ebene (72, 74, 76) einem Informationsknoten einer darüber angeordneten k-ten Ebene (72, 74, 76) zugeordnet und mit diesem einen Informationsknoten verbunden sind, wobei ein Informationsknoten der unteren k+1-ten Ebene (72, 74, 76) dazu ausgebildet ist, dem Informationsknoten der darüber angeordneten k-ten Ebene (72, 74, 76) mitzuteilen, welche Informationen (501 , 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 511 , 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520) der Informationsknoten der k+1-ten Ebene (72, 74, 76) benötigt und welche Informationen (501 , 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 51 1 , 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520) der Informationsknoten der k+1-ten Ebene (72, 74, 76) bereitstellt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem mehrere zwischen zwei Ebenen (72, 74, 76) zu versendende Informationen (501 , 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 51 1 , 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520) als Nutzdaten in einer Nachricht zusammengefasst werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem zumindest eine Informationen (501 , 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 511 , 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520) nur an mindestens einen Informationsknoten gesendet wird, der diese zumindest eine Informationen (501 , 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 51 1 , 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520) benötigt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem die Informationen (501 , 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 510, 511 , 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520) über ein Internetprotokoll gesendet werden.
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