AT17226U1

AT17226U1 - Network architecture for vehicles

Info

Publication number: AT17226U1
Application number: ATGM50039/2017U
Authority: AT
Inventors: Etter Mathias; Böck Gotthard
Original assignee: Iveco Magirus
Priority date: 2016-03-14
Filing date: 2017-03-13
Publication date: 2021-09-15
Also published as: ITUA20161643A1; DE202017101418U1; FR3048838A3; FR3048838B3

Abstract

Kommunikations-Netzwerkarchitektur für ein Rettungsfahrzeug, durch mehrere Gruppen von Knotenpunkten (12, 14, 16, 18, 20, 22; 28, 30, 32) gekennzeichnet, wobei jede Gruppe einem vorbestimmten Niveau an Sicherheitsrelevanz der Funktionalitäten ihrer Knotenpunkte zugeordnet ist und die unterschiedlichen Gruppen unterschiedliche Niveaus an Sicherheitsrelevanz darstellen, wobei die Knotenpunkte (12, 14, 16, 18, 20, 22; 28, 30, 32) von jeder Gruppe miteinander durch je ein Netzwerk (24, 26, 38) verbunden sind und mindestens zwei der unterschiedlichen Netzwerke (24, 26, 38) durch mindestens ein Gateway (34) verbunden sind.Communication network architecture for an emergency vehicle, characterized by several groups of nodes (12, 14, 16, 18, 20, 22; 28, 30, 32), each group being assigned to a predetermined level of safety relevance of the functionalities of its nodes and the different ones Groups represent different levels of security relevance, the nodes (12, 14, 16, 18, 20, 22; 28, 30, 32) of each group being connected to one another by a network (24, 26, 38) and at least two of the different networks (24, 26, 38) are connected by at least one gateway (34).

Description

description

„FAHRZEUGNETZWERKARCHITEKTUR“ "VEHICLE NETWORK ARCHITECTURE"

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kommunikations-Netzwerkarchitektur für ein Rettungsfahrzeug. The present invention relates to a communication network architecture for an ambulance.

[0002] In einem Rettungsfahrzeug, wie einem Feuerwehrfahrzeug, kommunizieren unterschiedliche Betriebseinheiten oder -vorrichtungen zum Datenaustausch über ein internes Fahrzeugnetzwerk. Zum Beispiel basiert eine sehr verbreitete Netzwerkarchitektur auf dem so genannten CANBus, der unterschiedliche Betriebseinheiten des Fahrzeugs verbindet. Im Folgenden sollen diese Einheiten als Knotenpunkte des Netzwerks bezeichnet werden, welche Datenpunkte des Netzwerks darstellen, zwischen denen Daten ausgetauscht werden. Durch Verwenden eines gemeinsamen Netzwerkes, welches alle durch Betriebseinheiten dargestellten Knotenpunkte verbindet, ist es möglich, auf der Grundlage einer relativ einfachen Netzwerkarchitektur zu kommunizieren. Zum Beispiel sind die Eingabe- und Steuervorrichtungen, die von einer Bedienungsperson betrieben werden, mit einem Aktuator, wie einem Aktuator für eine mechanische Vorrichtung wie eine drehbare Leiter, eine Löschmittelbumpe oder dergleichen, verbunden. In an emergency vehicle, such as a fire engine, different operating units or devices communicate for data exchange via an internal vehicle network. For example, a very widespread network architecture is based on the so-called CAN bus, which connects different operating units of the vehicle. In the following, these units will be referred to as nodes of the network, which represent data points of the network between which data is exchanged. By using a common network connecting all nodes represented by operating units, it is possible to communicate on the basis of a relatively simple network architecture. For example, the input and control devices operated by an operator are connected to an actuator such as an actuator for a mechanical device such as a rotatable ladder, an extinguishing agent pump or the like.

[0003] In der Regel sind alle Betriebseinheiten des Fahrzeugs durch ein gemeinsames Netzwerk verbunden, unabhängig von ihrer Funktion oder Relevanz für den Fahrzeugbetrieb. As a rule, all operating units of the vehicle are connected by a common network, regardless of their function or relevance for vehicle operation.

[0004] Eine gemeinsame Architektur, einschließlich aller Betriebseinheiten als Knotenpunkte, die zu einem Netzwerk gehören, vernachlässigt Sicherheitsaspekte des Fahrzeugbetriebs. In der Praxis haben unterschiedliche Betriebseinheiten unterschiedliche Sicherheitsrelevanzen. Während ein Systemausfall von einigen Einheiten bei der Verwendung des Rettungsfahrzeugs ausgeglichen oder vernachlässigt werden kann, kann ein Ausfall anderer zu schweren Schäden oder sogar Verletzungen von an einer Rettungssituation beteiligten Personen führen. Zum Beispiel stellt der Ausfall von Aktuatoren für das Bewegen einer drehbaren Leiter ein hohes Sicherheitsrisiko dar. Andererseits kann der Ausfall einer Anzeige oder Kommunikationsvorrichtung ohne Gefährdung des Rettungseinsatzes von anderen Einheiten ausgeglichen werden. Aus diesem Grunde ist es erwünscht, bestimmte Betriebseinheiten mit höherer Sicherheitsrelevanz vor einem Ausfall anderer Einheiten mit geringerer Sicherheitsrelevanz zu schützen. A common architecture, including all operating units as nodes that belong to a network, neglects safety aspects of vehicle operation. In practice, different operating units have different security relevance. While a system failure of some units can be compensated for or neglected when using the rescue vehicle, failure of others can lead to serious damage or even injuries to those involved in a rescue situation. For example, the failure of actuators for moving a rotatable ladder represents a high safety risk. On the other hand, the failure of a display or communication device can be compensated for by other units without endangering the rescue operation. For this reason, it is desirable to protect certain operating units with higher security relevance from failure of other units with less security relevance.

[0005] Ein weiteres Problem bei der Verwendung einer gemeinsamen Kommunikations-Netzwerkarchitektur sind die unterschiedlichen Datenaustauschraten zwischen unterschiedlichen Knotenpunkten sowie unterschiedliche Prioritäten beim Datenaustausch. Zum Beispiel benötigen Betriebseinheiten gleichwie Kommunikationsvorrichtungen, wie zum Beispiel Vorrichtungen für Video-Streaming, Bilderfassung, Bildübertragung, Telekommunikation, Diagnose oder dergleichen, im Einsatz hohe Bandbreite, obwohl ihre Sicherheitsrelevanz im Vergleich zu anderen Vorrichtungen, zum Beispiel Steuereinheiten für Aktuatoren mit hoher Sicherheitsrelevanz, aber geringen Anforderungen in Bezug auf die Bandbreite des Datenaustauschs, relativ gering ist. In gleicher Weise können Vorrichtungen mit einer relativ hohen Netzwerkpriorität den Datenaustausch zwischen Vorrichtungen mit geringerer Netzwerkpriorität, aber höherer Sicherheitsrelevanz, behindern. Das Verwalten der Datenübertragung unter Berücksichtigung unterschiedlicher Sicherheitsrelevanzen und Prioritäten der verschiedenen Betriebseinheiten einerseits und des ordnungsgemäßen Betriebs des Kommunikationsnetzwerkes in seiner Gesamtheit ist eine anspruchsvolle Aufgabe, die nicht jederzeit ordnungsgemäß gelöst werden kann. Another problem with the use of a common communication network architecture is the different data exchange rates between different nodes and different priorities in the data exchange. For example, operating units as well as communication devices, such as devices for video streaming, image acquisition, image transmission, telecommunications, diagnosis or the like, require high bandwidth in use, although their safety relevance compared to other devices, e.g. control units for actuators with high safety relevance, however low requirements in terms of the bandwidth of the data exchange, is relatively low. In the same way, devices with a relatively high network priority can impede the exchange of data between devices with a lower network priority but higher security relevance. The management of the data transmission, taking into account different security relevance and priorities of the different operating units on the one hand and the proper operation of the communication network in its entirety is a demanding task that cannot be properly solved at any time.

[0006] Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kommunikations-Netzwerkarchitektur für ein Rettungsfahrzeug bereitzustellen, welche die Schutzanforderungen von Knotenpunkten mit höherer Sicherheitsrelevanz erfüllt, und dennoch die ausreichende Kommunikation zwischen den verschiedenen Knotenpunkten sowie ein verbessertes Datenaustausch-Management unter Berücksichtigung von Prioritäten und Bandbreitenanforderungen von unterschiedlichen Knotenpunkten herstellt. It is therefore an object of the present invention to provide a communication network architecture for an ambulance, which meets the protection requirements of nodes with higher security relevance, and yet sufficient communication between the various nodes and an improved data exchange management taking into account priorities and makes bandwidth requests from different nodes.

[0007] Diese Aufgaben werden durch eine Kommunikations-Netzwerkarchitektur erreicht, welche die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist. These objects are achieved by a communication network architecture which has the features according to claim 1.

[0008] In der Kommunikations-Netzwerkarchitektur gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Knotenpunkte, die das Rettungsfahrzeug in sich aufweist, in unterschiedliche Gruppen eingeteilt, wobei jede Gruppe einem vorbestimmten Niveau an Sicherheitsrelevanz der Funktionalitäten der zu dieser Gruppe gehörenden Knotenpunkte zugeordnet ist. Dies bedeutet, dass Knotenpunkte eines vorbestimmten Niveaus an Sicherheitsrelevanz, zum Beispiel eines relativ geringen Niveaus an Sicherheitsrelevanz, innerhalb einer Gruppe gruppiert sind, während die Knotenpunkte mit einem höheren Niveau an Sicherheitsrelevanz in einer anderen Gruppe enthalten sind. Unterschiedliche Gruppen stellen unterschiedliche Niveaus an Sicherheitsrelevanz dar. Die Sicherheitsrelevanz könnte sich auf die Funktionalität eines Knotenpunktes unter verschiedenen Aspekten beziehen, zum Beispiel als die Relevanz für die allgemeine Funktion des in Betrieb befindlichen Rettungsfahrzeugs, der Einfluss eines Ausfalls dieses Knotenpunkts auf den Betrieb anderer Knotenpunkte usw. In the communication network architecture according to the present invention, the nodes that the rescue vehicle has in itself are divided into different groups, each group being assigned to a predetermined level of safety relevance of the functionalities of the nodes belonging to this group. This means that nodes of a predetermined level of security relevance, for example a relatively low level of security relevance, are grouped within one group, while the nodes with a higher level of security relevance are contained in another group. Different groups represent different levels of safety relevance. The safety relevance could refer to the functionality of a node under different aspects, for example as the relevance for the general function of the emergency vehicle in operation, the influence of a failure of this node on the operation of other nodes, etc. .

[0009] Die Knotenpunkte jeder Gruppe sind miteinander durch jeweils ein Netzwerk verbunden, so dass die innerhalb einer Gruppe aufgewiesenen Knotenpunkte über dieses Netzwerk direkt miteinander kommunizieren und Daten austauschen können. Die Anzahl der Netzwerke innerhalb dieser Kommunikations-Netzwerkarchitektur entspricht der Anzahl der Gruppen. Mindestens zwei der unterschiedlichen Netzwerke sind untereinander durch mindestens ein Gateway verbunden. Gemäß einer verbreiteten allgemeinen Definition verbinden die Gateways verschiedene Netzwerke untereinander, um eine Kommunikation und einen Datenaustausch zwischen ihnen herzustellen. Insbesondere ist es möglich, eine Verbindung zwischen technisch auf unterschiedlicher Grundlage, zum Beispiel mit unterschiedlichen Protokollen, Bandbreiten, Prioritäten usw., arbeitenden Netzwerken herzustellen. Das Gateway kann durch eine physikalische Einheit, wie eine Hardware-Einheit, oder durch eine Softwarefunktionalität dargestellt werden. The nodes of each group are connected to one another by a network, so that the nodes shown within a group can communicate directly with one another and exchange data via this network. The number of networks within this communication network architecture corresponds to the number of groups. At least two of the different networks are connected to one another by at least one gateway. According to a common general definition, the gateways connect different networks to one another in order to establish communication and data exchange between them. In particular, it is possible to establish a connection between networks that work technically on different bases, for example with different protocols, bandwidths, priorities, etc. The gateway can be represented by a physical unit, such as a hardware unit, or by a software functionality.

[0010] In der vorliegenden Kommunikations-Netzwerkarchitektur gibt es einen gewissen Grad an Trennung zwischen unterschiedlichen Netzwerken, welcher den Datenaustausch über die Gateways ermöglicht, aber die Beeinflussung zwischen den unterschiedlichen Netzen begrenzt. Zum Beispiel muss ein vollständiger oder teilweiser Systemausfall eines Netzwerkes von niedrigerer Sicherheitsrelevanz nicht notwendigerweise den ordnungsgemäßen Betrieb des Netzes mit h6herer Sicherheitsrelevanz beeinflussen. Somit ist es möglich, Knotenpunkte eines höheren Niveaus an Sicherheitsrelevanz innerhalb eines Netzwerks vor einem Systemausfall eines anderen Netzwerks oder seiner Knotenpunkte zu schützen. Höhere Niveaus an Netzwerkschutz können innerhalb dieser Kommunikations-Netzwerksarchitektur ausgeführt werden. In the present communication network architecture, there is a certain degree of separation between different networks, which enables the exchange of data via the gateways, but limits the influence between the different networks. For example, a complete or partial system failure of a network with a lower security relevance does not necessarily have to affect the proper operation of the network with a higher security relevance. It is thus possible to protect nodes with a higher level of security relevance within a network from a system failure of another network or its nodes. Higher levels of network protection can be implemented within this communication network architecture.

[0011] Ein weiterer Vorteil der Kommunikations-Netzwerkarchitektur gemäß der vorliegenden Erfindung liegt in der Möglichkeit, unterschiedliche Netzwerk-Architekturen für die unterschiedlichen Niveaus an Sicherheitsrelevanz zu verwenden. Zum Beispiel können Knotenpunkte mit relativ geringer Sicherheitsrelevanz, aber hoher Anforderung an die Bandbreite, für den Datenaustausch von anderen Knotenpunkten mit Funktionalitäten höherer Sicherheitsrelevanz getrennt werden, so dass Knotenpunkte höherer Sicherheitsrelevanz, unbeeinflusst von den Bedürfnissen und Anforderungen anderer Komponenten an die Bandbreite, Daten untereinander austauschen können. Another advantage of the communication network architecture according to the present invention lies in the possibility of using different network architectures for the different levels of security relevance. For example, nodes with relatively low security relevance but high bandwidth requirements can be separated from other nodes with functionalities of higher security relevance for data exchange, so that nodes with higher security relevance can exchange data with one another, unaffected by the needs and requirements of other components in terms of bandwidth can.

[0012] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die mehreren Gruppen von Knotenpunkten eine erste, einem ersten Niveau an Sicherheitsrelevanz zugeordnete und durch ein erstes Netzwerk verbundene, Gruppe von Knotenpunkten und eine zweite, einem zweiten Niveau an Sicherheitsrelevanz, das niedriger als das erste Niveau an Sicherheitsrelevanz ist, zugeordnete und durch ein zweites Netzwerk verbundene, Gruppe von Knotenpunkten auf, wobei das erste Netzwerk und das zweite Netzwerk durch mindestens ein Gateway verbunden sind. According to a preferred embodiment of the present invention, the plurality of groups of nodes have a first, a first level of security relevance assigned and connected by a first network, group of nodes and a second, a second level of security relevance that is lower than the first The level of security relevance is assigned and connected by a second network, group of nodes, the first network and the second network being connected by at least one gateway.

[0013] Vorzugsweise weisen die Knotenpunkte des ersten Netzwerks mindestens eines von Folgendem auf: einen Motor; eine Pumpe; einen Aktuator und eine Steuereinheit zum Steuern von mindestens einem von dem Vorstehenden. Alle diese Einheiten sind Beispiele für Knotenpunkte mit einem erhöhten Niveau an Sicherheitsrelevanz beim Betrieb eines Rettungsfahrzeugs. Bevorzugt ist die Pumpe eine Löschwasserpumpe oder eine Löschmittelpbumpe. Preferably, the nodes of the first network comprise at least one of the following: a motor; a pump; an actuator and a control unit for controlling at least one of the above. All of these units are examples of nodes with an increased level of safety relevance when operating an emergency vehicle. The pump is preferably an extinguishing water pump or an extinguishing agent pump.

[0014] Mehr bevorzugt ist die mechanische Vorrichtung eine drehbare Leiter. More preferably the mechanical device is a rotatable ladder.

[0015] Mehr bevorzugt weisen die Knotenpunkte des zweiten Netzwerks mindestens eines von Folgendem auf: eine Daten- oder Bildvisualisierungsvorrichtung; eine Bilderfassungsvorrichtung; eine Sprachkommunikationsvorrichtung; eine Telekommunikationsvorrichtung; eine Videobild Streaming-Vorrichtung; eine Diagnosevorrichtung; eine Steuereinheit zum Steuern von mindestens einem von dem Vorstehenden. More preferably, the nodes of the second network comprise at least one of the following: a data or image visualization device; an image capture device; a voice communication device; a telecommunication device; a video image streaming device; a diagnostic device; a control unit for controlling at least one of the above.

[0016] Bevorzugt verwenden die unterschiedlichen Netzwerke unterschiedliche Bus-Technologien. The different networks preferably use different bus technologies.

[0017] Mehr bevorzugt verwenden die unterschiedlichen Netzwerke Bus-Technologien mit unterschiedlichen Datenaustauschraten. More preferably, the different networks use bus technologies with different data exchange rates.

[0018] Gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet das erste Netzwerk CAN-Bus-Technologie, während das zweite Netzwerk Ethernet-Technologie verwendet. According to the present invention, the first network uses CAN bus technology, while the second network uses Ethernet technology.

[0019] Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist jedes der Netzwerke mit jedem anderen Netzwerk verbunden. Dies entspricht einer vollständig verbundenen Topologie, gemäß welcher jedes Element (in diesem Fall: jedes einzelne Netzwerk) mit allen anderen Netzwerken mittels Gateways verbunden ist. According to one embodiment of the present invention, each of the networks is connected to every other network. This corresponds to a fully connected topology, according to which each element (in this case: each individual network) is connected to all other networks by means of gateways.

[0020] Gemäß einer noch anderen Ausführungsform werden die Netzwerke hierarchisch gemäß einer Linientopologie verbunden, wobei jedes Netzwerk mit benachbarten Netzwerken innerhalb der Linie, jedoch nicht mit anderen Netzen verbunden ist. Die Hierarchie kann gemäß der Niveaus an Sicherheitsrelevanz der Netzwerke bestimmt werden. Zum Beispiel ist in einem beispielhaften Fall von drei vorhandenen Netzwerken ein erstes Netzwerk, welches das höchste Niveau an Sicherheitsrelevanz hat, mit einem zweiten Netzwerk, welches ein mittleres Niveau an Sicherheitsrelevanz hat, durch mindestens ein erstes Gateway verbunden und das zweite Netzwerk und ein drittes Netzwerk, welches das niedrigste Niveau an Sicherheitsrelevanz hat, sind durch mindestens ein zweites Gateway ohne Verbindung zwischen dem ersten Netzwerk und dem dritten Netzwerk verbunden. Diese Architektur kann auf eine höhere Anzahl an Netzwerken erweitert werden. According to yet another embodiment, the networks are connected hierarchically according to a line topology, each network being connected to neighboring networks within the line, but not to other networks. The hierarchy can be determined according to the levels of security relevance of the networks. For example, in an exemplary case of three existing networks, a first network, which has the highest level of security relevance, is connected to a second network, which has an intermediate level of security relevance, through at least one first gateway, and the second network and a third network , which has the lowest level of security relevance, are connected by at least one second gateway without a connection between the first network and the third network. This architecture can be extended to a larger number of networks.

[0021] Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Rettungsfahrzeug, welches eine Kommunikations-Netzwerkarchitektur der beschriebenen Art aufweist. The present invention also relates to an ambulance which has a communication network architecture of the type described.

[0022] Die vorliegende Erfindung wird deutlicher mit Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, die nachstehend mit Hilfe der folgenden Figuren beschrieben werden. Es zeigen: The present invention will be explained more clearly with reference to a preferred embodiment of the present invention, which are described below with the aid of the following figures. Show it:

[0023] Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Kommunikations-Netzwerkarchitektur für ein Rettungsfahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 1 is a schematic view of a communication network architecture for an ambulance according to a first embodiment of the present invention;

[0024] Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Kommunikations-Netzwerkarchitektur für ein Rettungsfahrzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche eine vollständig verbundene Topologie der Verbindung zwischen drei unterschiedlichen Netzwerken darstellt; und Fig. 2 is a schematic view of a communication network architecture for an ambulance according to a second embodiment of the present invention, showing a fully connected topology of the connection between three different networks; and

[0025] Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Kommunikations-Netzwerkarchitektur für ein Rettungsfahrzeug gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche eine Linientopologie der Verbindung zwischen drei unterschiedlichen Netzwerken darstellt. 3 shows a schematic view of a communication network architecture for an emergency vehicle according to a third embodiment of the present invention, which shows a line topology of the connection between three different networks.

[0026] Die in Fig. 1 gezeigte Kommunikations-Netzwerkarchitektur 10 ist in einem Rettungsfahrzeug, wie einem Feuerwehrfahrzeug, enthalten, welches nicht weiter in der Figur gezeigt ist. Es ist anzumerken, dass ein Feuerwehrfahrzeug lediglich als ein nicht einschränkendes Beispiel für ein Rettungsfahrzeug im Sinne der vorliegenden Erfindung genommen wird. The communication network architecture 10 shown in Fig. 1 is contained in an emergency vehicle, such as a fire engine, which is not shown further in the figure. It should be noted that a fire engine is only taken as a non-limiting example of an emergency vehicle in the sense of the present invention.

[0027] Das Rettungsfahrzeug weist mehrere Betriebseinheiten auf, von denen einige als Beispiele in der Figur gezeigt sind. Bezugszeichen 12 bezeichnet eine elektronische Steuereinheit (im Folgenden auch als ECU, engl. electronic control unit, abgekürzt), welche eine zentrale The rescue vehicle has several operating units, some of which are shown as examples in the figure. Reference numeral 12 designates an electronic control unit (hereinafter also referred to as ECU, electronic control unit, abbreviated), which is a central

Verarbeitungseinheit, andere elektronische Bauteile, Speicher oder dergleichen aufweisen kann, so dass die ECU 12 eine erste Steuereinheit zum Steuern anderer, nicht gezeigter Betriebseinheiten des Rettungsfahrzeugs darstellt, zum Beispiel eines Motors oder einer Pumpe, wie einer Pumpe als eine Löschwasserpumpe oder eine Löschmittelbumpe. Eine andere ECU 14 kann zum Steuern der gleichen oder anderer Betriebseinheiten bereitgestellt werden. Jede ECU 12, 14 ist mit einer Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle oder E-/A-Schnittstelle 16, 18 zum Datenaustausch mit externen Quellen, welche nicht Teil des Rettungsfahrzeugs sind, ausgestattet. Außerdem sind Steuereingabevorrichtungen 20, 22 bereitgestellt, um Befehlseingaben von einer Bedienerperson zu empfangen. Processing unit, other electronic components, memory or the like, so that the ECU 12 represents a first control unit for controlling other, not shown operating units of the rescue vehicle, for example a motor or a pump, such as a pump as an extinguishing water pump or an extinguishing agent pump. Another ECU 14 may be provided to control the same or different operating units. Each ECU 12, 14 is equipped with an input / output interface or I / O interface 16, 18 for exchanging data with external sources that are not part of the rescue vehicle. Control input devices 20, 22 are also provided to receive command inputs from an operator.

[0028] Die beschriebenen Betriebseinheiten 12, 14, 16, 18, 20, 22 sind miteinander durch ein Netzwerk verbunden. Diese Verbindung ist nur schematisch in der Figur gezeigt. Die Architektur dieses Netzwerks, welches im Folgenden als ein erstes Netzwerk 24 bezeichnet wird, kann gemäß den Bedürfnissen für den Betrieb und die Datenübertragung zwischen den verschiedenen Betriebseinheiten 12, 14, 16, 18, 20, 22 ausgewählt werden. Innerhalb der Funktionalität dieses ersten Netzwerks 24 stellen die Betriebseinheiten 12, 14, 16, 18, 20, 22 Knotenpunkte 12, 14, 16, 18, 20, 22 dar, die für den Datenaustausch über das erste Netzwerk 24 untereinander verbunden sind. Jeder Knotenpunkt 12, 14, 16, 18, 20, 22 kann Daten mit irgendeinem anderen Knotenpunkt innerhalb dieses ersten Netzwerks 24 austauschen. Die Verbindung zwischen den verschiedenen Knotenpunkten 12, 14, 16, 18, 20, 22 kann über eine bekannte Bus-Technologie hergestellt werden, beispielsweise die CAN-Bus-Technologie. Jeder der Knotenpunkte 12, 14, 16, 18, 20, 22, kann eine Steuereinheit zum Steuern einer anderen, nicht in der Figur gezeigten, Einheit, wie zum Beispiel eines Motors, einer Pumpe, eines Aktuators, wie einer drehbaren Leiter oder dergleichen darstellen. Es ist anzumerken, dass eine solche Vorrichtung innerhalb des ersten Netzwerks 24 für sich selbst als Knotenpunkt arbeiten kann. Für den Zweck der vorliegenden Erfindung ist es unerheblich, ob eine Vorrichtung selbst oder eine Steuereinheit für eine solche Vorrichtung als ein Knotenpunkt 12, 14, 16, 18, 20, 22 im Sinne der Netzwerkarchitektur arbeitet. The operating units 12, 14, 16, 18, 20, 22 described are connected to one another by a network. This connection is only shown schematically in the figure. The architecture of this network, which is referred to below as a first network 24, can be selected according to the needs for the operation and the data transmission between the various operating units 12, 14, 16, 18, 20, 22. Within the functionality of this first network 24, the operating units 12, 14, 16, 18, 20, 22 represent nodes 12, 14, 16, 18, 20, 22 which are interconnected for data exchange via the first network 24. Each node 12, 14, 16, 18, 20, 22 can exchange data with any other node within this first network 24. The connection between the various nodes 12, 14, 16, 18, 20, 22 can be established using known bus technology, for example CAN bus technology. Each of the nodes 12, 14, 16, 18, 20, 22 can represent a control unit for controlling another unit, not shown in the figure, such as a motor, a pump, an actuator, such as a rotatable ladder or the like . It should be noted that such a device can function as a node within the first network 24 for itself. For the purpose of the present invention, it is irrelevant whether a device itself or a control unit for such a device operates as a node 12, 14, 16, 18, 20, 22 in the sense of the network architecture.

[0029] Alle Knotenpunkte 12, 14, 16, 18, 20, 22 haben gemeinsam, dass ihre Funktionalität innerhalb des Betriebes des Rettungsfahrzeuges ein vorbestimmtes Niveau an Sicherheitsrelevanz darstellt. In der vorliegenden Ausführungsform stellen alle Knotenpunkte 12, 14, 16, 18, 20, 22 eine Gruppe von Knotenpunkten dar, die einem ersten Niveau an Sicherheitsrelevanz zugeordnet sind, welches ein relativ hohes Niveau in der vorliegenden Ausführungsform ist. Mit anderen Worten, die Knotenpunkte 12, 14, 16, 18, 20, 22 stellen Betriebseinheiten dar, die gruppiert sind, um über das erste Netzwerk 24 von relativ hoher Sicherheitsrelevanz verbunden zu werden. Daher können Knotenpunkte 12, 14, 16, 18, 20, 22 von hoher Sicherheitsrelevanz untereinander über ihr eigenes Netzwerk 24 kommunizieren. All nodes 12, 14, 16, 18, 20, 22 have in common that their functionality within the operation of the rescue vehicle represents a predetermined level of safety relevance. In the present embodiment, all nodes 12, 14, 16, 18, 20, 22 represent a group of nodes which are assigned to a first level of safety relevance, which is a relatively high level in the present embodiment. In other words, the nodes 12, 14, 16, 18, 20, 22 represent operating units which are grouped in order to be connected via the first network 24 of relatively high security relevance. Therefore, nodes 12, 14, 16, 18, 20, 22 of high security relevance can communicate with one another via their own network 24.

[0030] Die Kommunikations-Netzwerkarchitektur 10 weist darüber hinaus ein zweites Netzwerk 26 auf, welches Knotenpunkte 28, 30, 32 von geringerer Sicherheitsrelevanz verbindet. Diese Knotenpunkte 28, 30, 32 stellen eine zweite Gruppe von Knotenpunkten dar, die einem zweiten Niveau an Sicherheitsrelevanz zugeordnet sind, welches niedriger als das erste Niveau an Sicherheitsrelevanz der ersten Gruppe von Knotenpunkten 12, 14, 16, 18, 20, 22 des ersten Netzwerks 24 ist. Die Knotenpunkte 28, 30, 32 der zweiten Gruppe sind durch Kommunikation betreffende Betriebseinheiten, zum Beispiel Anzeigevorrichtungen oder andere Daten- oder Bildvisualisierungsvorrichtungen oder Videobild Streaming-Vorrichtungen, Bilderfassungsvorrichtungen, Sprachkommunikationsvorrichtungen, Telekommunikationsvorrichtungen, Diagnosevorrichtungen oder Steuereinheiten zum Steuern solcher Vorrichtungen, dargestellt. Alle diese Vorrichtungen haben gemeinsam, dass sie relativ hohe Anforderungen in Bezug auf die Bandbreite der Datenübertragung innerhalb des zweiten Netzwerks 26, welches die, durch diese Knoten, 28, 30, 32 dargestellten, Vorrichtungen verbindet, haben. The communication network architecture 10 also has a second network 26, which connects nodes 28, 30, 32 of less security relevance. These nodes 28, 30, 32 represent a second group of nodes that are assigned to a second level of security relevance, which is lower than the first level of security relevance of the first group of nodes 12, 14, 16, 18, 20, 22 of the first Network 24 is. The nodes 28, 30, 32 of the second group are represented by operating units relating to communication, for example display devices or other data or image visualization devices or video image streaming devices, image capture devices, voice communication devices, telecommunication devices, diagnostic devices or control units for controlling such devices. All of these devices have in common that they have relatively high requirements with regard to the bandwidth of the data transmission within the second network 26 which connects the devices represented by these nodes 28, 30, 32.

[0031] Das Vorstehende kann so zusammengefasst werden, dass alle durch Betriebseinheiten des Rettungsfahrzeugs dargestellten Knotenpunkte des Rettungsfahrzeugs in zwei verschiedene Gruppen von Knotenpunkten unterteilt sind, nämlich eine erste Gruppe 12, 14, 16, 18, 20, 22 von Knotenpunkten eines ersten Niveaus an Sicherheitsrelevanz, welche durch ein erstes Netzwerk 24 miteinander verbunden sind, während eine zweite Gruppe von Knotenpunkten 28, 30, 32 The above can be summarized in such a way that all nodes of the rescue vehicle represented by operating units of the rescue vehicle are divided into two different groups of nodes, namely a first group 12, 14, 16, 18, 20, 22 of nodes of a first level Security relevance, which are connected to one another by a first network 24, while a second group of nodes 28, 30, 32

Knotenpunkte eines zweiten Niveaus an Sicherheitsrelevanz aufweist, welches niedriger als das erste Niveau an Sicherheitsrelevanz ist, welche durch ein zweites Netzwerk 26 verbunden sind, um miteinander zu kommunizieren. Das zweite Netzwerk 26 kann eine Kommunikation mit einer im Vergleich zum ersten Netzwerk 24 höheren Datenaustauschbandbreite herstellen. Zum Beispiel kann die dem zweiten Netzwerk 26 zugrunde liegende Technologie Ethernet-Technologie sein. Has nodes of a second level of security relevance, which is lower than the first level of security relevance, which are connected by a second network 26 in order to communicate with one another. The second network 26 can establish communication with a data exchange bandwidth that is higher than that of the first network 24. For example, the technology on which the second network 26 is based can be Ethernet technology.

[0032] Das erste Netzwerk 24 und das zweite Netzwerk 26 sind durch ein Gateway 34 verbunden, um einen Datenaustausch und eine Kommunikation zwischen dem ersten Netzwerk 24 und dem zweiten Netzwerk 26 zu ermöglichen. The first network 24 and the second network 26 are connected by a gateway 34 in order to enable data exchange and communication between the first network 24 and the second network 26.

[0033] Ungeachtet der Möglichkeit des Datenaustauschs zwischen den verschiedenen Netzwerken 24, 26, kann jedes des ersten Netzwerks 24 und des zweiten Netzwerks 26 eigenständig, unabhängig von der gegenwärtigen Funktionsfähigkeit des jeweils anderen Netzwerks, betrieben werden. Zum Beispiel kann das erste Netzwerk 24 mit höherem Niveau an Sicherheitsrelevanz im Falle eines Ausfalls des zweiten Netzwerks 26 oder eines Systemausfalls eines Knotenpunktes 28, 30, 32 innerhalb der zweiten Gruppe von Knotenpunkten, die durch das zweite Netzwerk 26 verbunden sind, immer noch weiterbetrieben werden. Mit anderen Worten, das Gateway 34 stellt einen Datenaustausch zwischen Netzwerken 24, 26 her, welche sogar eine unterschiedliche Netzwerkarchitektur haben können, ohne die allgemeine Funktionsfähigkeit jedes Netzwerks 24, 26 zu beeinflussen. Es ist anzumerken, dass das Gateway 34 durch eine physikalische Hardwareeinheit oder durch eine Softwareeinheit oder Softwarefunktionalität dargestellt werden kann, um die vorstehend beschriebenen Funktionen auszuführen. In dieser Hinsicht ist die vorliegende Erfindung nicht auf irgendeine spezielle Ausführungsform einer Einheit oder Verkörperung eines solchen Gateways 34 beschränkt. Regardless of the possibility of data exchange between the various networks 24, 26, each of the first network 24 and the second network 26 can be operated independently, regardless of the current functionality of the respective other network. For example, the first network 24 with a higher level of security relevance can still be operated in the event of a failure of the second network 26 or a system failure of a node 28, 30, 32 within the second group of nodes that are connected by the second network 26 . In other words, the gateway 34 establishes an exchange of data between networks 24, 26, which can even have a different network architecture without affecting the general functionality of each network 24, 26. It should be noted that the gateway 34 can be represented by a physical hardware unit or by a software unit or software functionality in order to carry out the functions described above. In this regard, the present invention is not limited to any particular embodiment of a unit or embodiment of such a gateway 34.

[0034] Die Anzahl von Knotenpunkten innerhalb jeder der ersten und zweiten Gruppe von Knotenpunkten, die in der vorliegenden Ausführungsform dargestellt sind, kann innerhalb jeder Gruppe variieren, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf irgendeine Anzahl von Knotenpunkten beschränkt, welche die jeweiligen Gruppen aufweisen. Außerdem können, auch wenn in dieser Ausführungsform nur zwei Netzwerke mit zwei unterschiedlichen Niveaus an Sicherheitsrelevanz dargestellt sind, weitere Netzwerke in der Kommunikations-Netzwerkarchitektur 10 enthalten sein, die weitere Gruppen von Knotenpunkten weiterer Niveaus an Sicherheitsrelevanz verbinden, und mit dem ersten Netzwerk 24 und/oder zweiten Netzwerk 26 durch das in dieser Ausführungsform gezeigte Gateway 34 oder durch andere hier nicht gezeigte Gateways verbunden werden. Es ist auch möglich, weitere Gateways parallel zum Gateway 34 für die Verbindung zwischen den beiden in dieser Ausführungsform gezeigten Netzwerken 24, 26 bereitzustellen. The number of nodes within each of the first and second groups of nodes illustrated in the present embodiment may vary within each group, and the present invention is not limited to any number of nodes that the respective groups have. In addition, even if only two networks with two different levels of security relevance are shown in this embodiment, further networks can be contained in the communication network architecture 10, which connect further groups of nodes of further levels of security relevance, and with the first network 24 and / or second network 26 through the gateway 34 shown in this embodiment or through other gateways not shown here. It is also possible to provide further gateways parallel to the gateway 34 for the connection between the two networks 24, 26 shown in this embodiment.

[0035] Es ist ferner anzumerken, dass die Anordnung von Knotenpunkten innerhalb ihres jeweiligen Netzwerks 24, 26 unabhängig von ihrer räumlichen Position innerhalb des Rettungsfahrzeugs ist. Insbesondere können Knotenpunkte, die verschiedenen Gruppen angehören, an der gleichen Position im Fahrzeug angeordnet sein. Um nur ein Beispiel zu nennen, It should also be noted that the arrangement of nodes within their respective network 24, 26 is independent of their spatial position within the rescue vehicle. In particular, nodes belonging to different groups can be arranged at the same position in the vehicle. To give just one example

[0036] können die Knotenpunkte 12, 16, 20, die eine ECU 12, eine E-/A-Schnittstelle 16 und eine Steuereingabevorrichtung 20 darstellen, in einem Führerstand des Fahrzeugs angeordnet sein, der auch eine Anzeige 28 aufweist, welche der zweiten Gruppe von Knotenpunkten angehört, die durch das zweite Netzwerk 26 verbunden sind. Ein weiterer Führerstand, zum Beispiel ein Pumpenführerstand oder ein Führerstand einer drehbaren Leiter, kann die ECU 14, die Schnittstelle 18 und die Steuereingangsvorrichtung 22 sowie eine weitere Anzeige 32 aufweisen, welche ein Knotenpunkt der zweiten Gruppe ist, und so weiter. The nodes 12, 16, 20, which represent an ECU 12, an I / O interface 16 and a control input device 20, can be arranged in a driver's cab of the vehicle, which also has a display 28, which of the second group of nodes connected by the second network 26. A further driver's cab, for example a pump driver's cab or a driver's cab of a rotatable ladder, can have the ECU 14, the interface 18 and the control input device 22 as well as a further display 32 which is a node of the second group, and so on.

[0037] Gemäß Fig. 2 und 3 können mehr als zwei Netzwerke 24, 26 durch mehrere Gateways 34 verbunden sein. Gemäß eines zweiten in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels können drei nur schematisch gezeigte Netzwerke 24, 26 und 38 vorhanden sein, welche ein erstes Netzwerk 24, ein zweites Netzwerk 26 und ein drittes Netzwerk 38 aufweisen, wobei jedes dieser drei Netzwerke 24, 26, 38 mit beiden verbleibenden zwei Netzwerken verbunden ist, d. h. das erste Netzwerk 24 und das zweite Netzwerk 26 sind durch mindestens ein erstes Gateway 34 verbunden, das erste Netzwerk 24 und das dritte Netzwerk 38 sind durch mindestens ein zweites According to FIGS. 2 and 3, more than two networks 24, 26 can be connected by a plurality of gateways 34. According to a second exemplary embodiment shown in FIG. 2, there may be three networks 24, 26 and 38, shown only schematically, which have a first network 24, a second network 26 and a third network 38, each of these three networks 24, 26, 38 connected to both remaining two networks, d. H. the first network 24 and the second network 26 are connected by at least one first gateway 34, the first network 24 and the third network 38 are connected by at least a second

Gateway 34 verbunden und das zweite Netzwerk 26 und das dritte Netzwerk 38 sind durch mindestens ein drittes Gateway 34 verbunden. Dies entspricht einer vollständig verbundenen Topologie, in welcher alle Netzwerke 24, 26, 38 miteinander verbunden sind und welche auch auf mehr als drei Netzwerke erweitert werden kann. Obwohl hier nicht dargestellt, kann jede Verbindung zwischen jeweils zwei Netzwerken mehr als ein Gateway 34 aufweisen. Gateway 34 connected and the second network 26 and the third network 38 are connected by at least one third gateway 34. This corresponds to a completely connected topology in which all networks 24, 26, 38 are connected to one another and which can also be expanded to more than three networks. Although not shown here, each connection between any two networks can have more than one gateway 34.

[0038] Gemäß einer dritten in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform sind die drei Netzwerke 24, 26, 38 in einer Weise verbunden, dass das erste Netzwerk 24 und das zweite Netzwerk 26 durch mindestens ein erstes Gateway 34 verbunden sind, und das zweite Netzwerk 26 und das dritte Netzwerk 38 durch mindestens ein zweites Gateway 34 verbunden sind, wobei keine Verbindung zwischen dem ersten Netzwerk 24 und dem dritten Netzwerk 38 besteht. Bei dieser Ausführungsform kann eine hierarchische Architektur der Verbindung zwischen den Netzwerken 24, 26, 38 gemäß unterschiedlichen Sicherheitsniveaus gemäß einer Zeilentopologie ausgeführt werden, wobei das erste Netzwerk 24 Knotenpunkte mit dem höchsten Niveau an Sicherheitsrelevanz aufweist, das zweite Netzwerk 26 Knotenpunkte eines mittleren Niveaus an Sicherheitsrelevanz aufweist und das dritte Netzwerk 38 Knotenpunkte des niedrigsten Niveaus an Sicherheitsrelevanz aufweist, wobei eine Kommunikation zwischen benachbarten Netzwerken 24, 26 sowie bzw. 26, 38 ermöglicht wird, eine direkte Kommunikation zwischen dem ersten Netzwerk 24 und dem dritten Netzwerk 38 jedoch verhindert wird. Wie bei der ersten und zweiten Ausführungsform kann jede Verbindung zwischen jeweils zwei Netzwerken mehr als ein Gateway 34 aufweisen. According to a third embodiment shown in FIG. 3, the three networks 24, 26, 38 are connected in such a way that the first network 24 and the second network 26 are connected by at least one first gateway 34, and the second network 26 and the third network 38 are connected by at least one second gateway 34, there being no connection between the first network 24 and the third network 38. In this embodiment, a hierarchical architecture of the connection between the networks 24, 26, 38 according to different security levels according to a row topology can be implemented, the first network 24 having nodes with the highest level of security relevance, the second network 26 nodes having a medium level of security relevance and the third network 38 has nodes of the lowest level of security relevance, communication between neighboring networks 24, 26 and 26, 38 being enabled, but direct communication between the first network 24 and the third network 38 being prevented. As in the first and second embodiment, each connection between any two networks can have more than one gateway 34.

Claims

Expectations

1. Communication network architecture for an emergency vehicle, which has several groups of nodes (12, 14, 16, 18, 20, 22; 28, 30, 32), the nodes (12, 14, 16, 18, 20, 22 ; 28, 30, 32) of each group are connected to one another by a network (24, 26, 38) and at least two of the different networks (24, 26, 38) are connected by at least one gateway (34), characterized in that each group of nodes (12, 14, 16, 18, 20, 22; 28, 30, 32) a predetermined level of security relevance of the functionalities of the nodes (12, 14, 16, 18, 20, 22; 28, 30, 32 ) is assigned to the respective group of nodes (12, 14, 16, 18, 20, 22; 28, 30, 32), so that the different groups of nodes (12, 14, 16, 18, 20, 22; 28, 30, 32) represent different levels of security relevance, with the multiple groups of nodes having a first, a first level of security relevance assigned and through a first network rk (24) connected group of nodes (12, 14, 16, 18, 20, 22) and a second, a second level of security relevance, which is lower than the first level of security relevance, assigned and through a second network (26) connected group of nodes (28, 30, 32), wherein the first network (24) and the second network (26) are connected by at least one gateway (34) and wherein the first network (24) uses CAN bus technology and the second network (26) uses Ethernet technology.

2. Communication network architecture according to claim 1, characterized in that the nodes (12, 14, 16, 18, 20, 22) of the first network (24) have at least one of the following:

- an engine

- a pump

- an actuator

a control unit for controlling at least one of the foregoing.

3. Communication network architecture according to claim 2, characterized in that the pump is an extinguishing water pump or an extinguishing agent pump.

4. Communication network architecture according to claim 2 or 3, characterized in that the actuator is for a mechanical device such as a rotatable ladder.

5. Communication network architecture according to one of claims 1 to 4, characterized in that the nodes (28, 30, 32) of the second network (26) have at least one of the following:

- a data or image visualization device

- an image capture device

- a voice communication device

- a telecommunication device

- a video image streaming device

- a diagnostic device

a control unit for controlling at least one of the foregoing.

6. Communication network architecture according to one of the preceding claims, characterized in that the different networks (24, 26) use different bus technologies.

7. Communication network architecture according to claim 6, characterized in that the different networks (24, 26) use bus technologies with different data exchange rates.

8. Communication network architecture according to one of the preceding claims, characterized in that each of the networks (24, 26, 38) is connected to every other network.

9. Communication network architecture according to one of claims 1 to 7, characterized

characterized in that the networks (24, 26, 38) are hierarchically connected according to a line topology, each network (24, 26, 38) being connected to neighboring networks within the line, but not to other networks.

10. Ambulance, which has a communication network architecture according to one of the preceding claims.

For this purpose 2 sheets of drawings

> Aeterzeichischer AT 17 226 U1 2021-09-15

34

34 34

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Fig. 2

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Fig. 3