CN103109512A - 用于为至少一个设备提供通信的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于为至少一个设备提供通信的方法，所述设备被设置用于机动车并且经由机动车的网络与至少一个其他设备连接，其中在所述至少一个设备和所述至少一个其他设备之间经由因特网协议（39）交换数据。本发明此外涉及设备和网络。

Description

用于为至少一个设备提供通信的方法
技术领域
本发明涉及用于为至少一个设备提供通信的方法、设备和网络。
现有技术
在机动车中使用控制设备，所述控制设备按照功能域被排序。所述控制设备在使用共同的通信技术下彼此通信。这里作为总线系统通常使用CAN总线（控制器局域网（Controller Area Nework））或者FlexRay总线。在为机动车所使用的总线系统或总线布置情况下发生与分配给功能域的通信域的物理分离。但是为了能够实现在通信域彼此之间的通信，使用网关或协议转换器。
与此不同地，在IP（因特网协议）网络情况下通常仅仅可以进行逻辑分离。为此，可以将通信节点的IP地址的一部分标记为网络地址。具有相同网络地址的节点可以在由此产生的IP子网或分网之内执行通信。因此也可以实现在多个子网之间的通信。
发明内容
以此为背景，介绍具有独立权利要求的特征的方法、设备和网络。本发明的其他扩展方案从从属权利要求和说明书中得出。
利用该方法可以为布置到机动车中并且经由网络相互连接的设备确定域并且按照根据因特网协议（IP）的寻址执行所确定的域的IP子网映射或IP分网映射。在此尤其规定，将至少一个设备分配给至少一个分网。在此可以将网络的设备分配给多个功能组，其中将每个功能组分配给一个分网。如果将一个设备分配多个功能组并且从而分配给多个分网，则该设备对于每个分网具有IP地址。设备在网络和/或分网内也可以被称为节点或用户。
利用本发明此外可以考虑，在使用CAN或FlexRay总线的现有联网技术朝向以太网网络改变时进行设备的迄今的功能域向IP子网或分网的分配。
可替代地，也可以按照功能组进行分配。例如可以从而将作为传感器所构造的设备和作为执行器所构造的设备在考虑其功能的情况下分配给分开的分网。
在两种情况下，由此可以放弃迄今的网关或协议转化器。逻辑分离在分配器（开关）的通常使用情况下不导致在节点处和从而在网络的分网的设备处的提高的通信业务量。典型地，数据仅被发送给分配给相应的IP子网的节点和从而设备，由此将通信业务量限制于具有相应所分配的有关设备的有关分网。
在本发明的一种扩展方案中，设备可以被构造为控制设备（ECU），所述控制设备被构造用于监视和从而控制和/或从而调节机动车的至少一个组件的功能，并且被布置在机动车中。这种控制设备可以被分配给至少一个分网和从而也可以被分配给整个网络的多个分网。在此可能的是，给用于每个分网的控制设备分派自己的、通常被构造为IP地址的地址。
协议转换器的配置取消，因为网络的节点或用户可以合乎要求地获得其他分网的其他地址。在引入新的跨域的功能时，因此仅还要适配相应的通常被构造为控制设备的设备，而不附加地适配协议转换器。
所述的分配基于IP技术进行并且从而与按照OSI层或OSI参考模型的用于传送数据的第二层或安全层（数据链路层（Data Link Layer））所基于的协议无关。因此是否在网络中使用以太网、MOST（面向媒体的系统传输（Media Oriented Systems Transport））或者其他有IP能力的传输方法是无关紧要的。
因特网协议在ISO/OSI模型中被布置在第三层、也即交换层或网络层（Network Layer）中。通常所设置的第二层（数据链路层（Data Link Layer））是以太网、MOST和无线LAN。因特网协议（IP）一般地以两种版本使用。在版本4的因特网协议（IPv4）情况下，使用32比特长的地址。在版本6的因特网协议（IPv6）情况下，地址是128比特长。与此无关地，每个IP地址由两个部分、也即主机地址和网络地址组成。在同一分网中的所有节点或用户和从而设备可以相互经由网络地址通信。主机地址被使用用于标识设备。
在一种可能的扩展方案中，机动车拓扑和因此机动车网络可以包括四个域和从而功能组或分网，也即用于传动系（powertrain（动力系））、用于车盘（Chassis（底盘））、用于外壳以及内部空间（Body（本体）和Cabin（舱））和用于附加设备（Comfort（舒适））。如果在IP分网中实施该拓扑，则例如可以根据CIDR（Classless Inter-Domain Routing（无类别域间路由））进行在表格1中所示的分配。  
IP分网（CIDR注释） 域
10.0.0.0/8 用于机动车的整个网络的私人地址空间
10.1.0.0/16 用于传动系的分网的私人地址空间
10.2.0.0/16 用于车盘的分网的私人地址空间
10.3.0.0/16 用于外壳和内部空间的分网的私人地址空间
10.4.0.0/16 用于附加设备的分网的私人地址空间
表格1。
在该例子中，使用由IANA（Internet Assigned Numbers Authority（互联网号码分配局））为私人网络设置的IP子网10.0.0.0/8。该网络被分成256个分网或子网，其中四个被用于与在表格1中所列举的功能组和从而分网相应的功能域。
在这些分网中的每一个中，因此还剩余16比特用于对相应的节点和从而设备进行寻址。因此，在每个域、通常是功能域中近似65536个IP地址是可能的。
设备按照需要在多个分网或子网中可以代表网络的节点并且从而可以具有多个IP地址。在一种扩展方案中，每个设备可以具有来自256个可能的IP分网的每一个中的IP地址。
每个设备为了通信需要至少一个IP地址。该IP地址是设备的每个所接收的或发送的数据分组（IP分组）的组成部分。此外，每个设备具有针对分网的IP地址。在机动车中在每种类型的IP网络情况下均可以使用本发明。
通过使用网络的IP或因特网协议，为了对设备进行寻址仅仅进行逻辑分离。为此可以将通信节点的IP地址的一部分标记为网络地址。具有相同网络地址的设备可以在由此产生的IP分网内执行通信。如果对于设备应该在多个分网中进行通信，则可以给该设备分派多个地址。
本发明网络可以具有至少一个本发明设备。该至少一个设备和从而该网络被构造用于执行所介绍的方法的所有步骤。在此，该方法的各个步骤也可以由网络的至少一个设备执行。此外，网络的功能或至少一个设备的功能可以被实施为方法的步骤。此外可能的是，将该方法的步骤实现为至少一个设备或整个网络的功能。
本发明的其他优点和扩展方案从说明书和附图中得出。
不言而喻，前述的和下面还要阐述的特征不仅可以以分别说明的组合、而且可以以其他组合或单独地被使用，而不偏离本发明的范围。
附图说明
图1以示意图示出按照版本4的因特网协议所构造的IPv4地址的结构的例子。
图2以示意图示出按照版本4的因特网协议所构造的头部数据区域的例子。
图3以示意图示出按照版本6的因特网协议所构造的头部数据区域的例子。
图4以示意图示出本发明网络的实施方式。
具体实施方式
本发明根据实施方式在附图中示意性地示出并且下面参照附图详细地予以描述。
图1以示意图示出不同地址1、3、5、7的划分的图表，所述地址这里被设置为按照版本4的因特网协议的IPv4地址并且分别包括子网或分网部分10和主机或数据供应器部分11。在此情况下规定按照无类别域间路由方法（简称CIDR）和从而按照用于跨域地传送消息的方法分配地址1、3、5、7。
在此情况下，在实施用于为机动车提供网络的本发明方法时将整个网络结构化或划分成四个分网13、15、17、19。
在此，第一网络12被划分为类别A的所谓私人网络并且获得具有每块从0至255的值域的地址1“10.0.0.0/8”。第二分网15在本发明的所述实施方式中被构造为类别B的私人网络，这里给其分配地址3“172.168.0.0/12”。第三分网17被构造为类别C的私人网络并且具有地址5“192.168.0.0/16”。给第二分网15和第三分网17同样每块分配0至255的值域。第四网络19被构造为类别D的私人网络并且具有地址7“224.0.0.0/4”以及每块从0至240的值域。
图2以示意图示出被构造为IPv4头部数据区域的头部数据区域21和从而头部的例子，如其在版本4的因特网协议（IPv4）情况下作为要发送的数据分组（帧）的序言所使用的。
具有32比特的宽度的该头部数据区域21包括关于具有4比特的宽度的头部数据区域21的版本23的说明、关于具有4比特的宽度的数据分组的长度25的信息（其中该长度25也被简称为用于IP头部长度的IHL）、关于具有8比特的宽度的服务类型27（TOS，Type of Service）的信息以及关于具有16比特的宽度的数据分组的总长度29的信息。
此外，头部数据区域21包括具有16比特的宽度的标识31、具有3比特的宽度的控制开关33（标志）和关于具有13比特的宽度的分段35（段偏移）的信息。此外，这里设置关于具有8比特的宽度的数据分组的寿命37（Time to Live，TTL）的信息、关于具有8比特的宽度的在本发明的扩展方案的范围中所使用的因特网协议39的信息和具有16比特的宽度的校验和41。按照版本4的因特网协议39的这里所示的头部数据区域21还包括关于源地址43、目的地址45的信息并且必要时包括至少一个关于其他选项47的信息，所述其他选项分别具有32比特的宽度。
在图3中示意性地示出用于版本6的因特网协议（IPv6）的数据分组（帧）的头部数据区域51。该作为IPv6头部数据区域所构造的头部数据区域51或头部包括关于具有4比特的宽度的版本53的信息、关于具有8比特的宽度的优先权分配55（Traffic Class（业务类别））的信息、关于具有20比特的宽度的流值57（Flow Label（流标签））的信息、关于具有16比特的宽度的被构造为IPv6数据分组的数据分组的内容的长度59的信息、关于具有8比特的宽度的接着的头部数据区域的标识61的信息和关于具有8比特的宽度的中间步骤63（Hop Limit（跃点限制））的最大数量的信息，所分配的数据分组允许经由路由器经历所述中间步骤。此外，所示的IPv6头部数据区域51包括分别具有128比特的宽度的源地址65和目的地址67。
图4以示意图示出机动车71，其包括本发明网络73的实施方式。该网络73具有本发明设备75、77、79、81的多个相互关联的实施方式，所述设备布置在机动车71中，其中这些设备75、77、79、81中的至少一个被构造为用于机动车71的至少一个这里未示出的组件的控制设备（ECU）。在网络73内，所示的设备75、77、79、81交换数据并且从而交换关于因特网协议的信息。
此外，设备75、77、79、81可以被构造为用于检测机动车的运行参数的状态的传感器或用于对机动车的组件进行加载的执行器。也可能的是，至少一个这里所述的设备75、77、79、81不仅被构造为控制设备而且被构造为通信设备例如天线、无线电或导航设备，其可以被构造用于与外界交换数据和/或给驾驶员提供必要时基于所交换的数据的信息。
在此，给第一设备75分配被构造为因特网地址的第一地址83以及至少一个被构造为因特网地址的第n地址85。同样给第二设备77分配被构造为因特网地址的第一地址87以及至少一个被构造为因特网地址的第n地址89。给第三设备79分配被构造为因特网地址的第一地址91以及至少一个被构造为因特网地址的第n地址93。给第四设备81分配被构造为因特网地址的第一地址95以及被构造为因特网地址的第n地址97。
通过在本发明方法的实施方式的范围中所设置的为设备75、77、79、81对多个地址83、85、87、89、91、93、95、97的分配可以给每个设备75、77、79、81分配不同的分网和从而整个网络73的功能组。根据在哪个分网中在设备75、77、79、81之间交换数据分组，将相应的设备75、77、79、81的给相应的分网所分配的地址83、85、87、89、91、93、95、97用作源地址和/或目的地址。在设备75、77、79、81到不同的分网和从而功能组的分配情况下考虑设备75、77、79、81的功能特性。

Claims (10)

1.用于为至少一个设备（75,77,79,81）提供通信的方法，所述设备被设置用于机动车（71）并且经由机动车（71）的网络（73）与至少一个其他设备（75,77,79,81）连接，其中在所述至少一个设备（75,77,79,81）和所述至少一个其他设备（75,77,79,81）之间经由因特网协议（39）交换数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其中给至少一个设备（75,77,79，81）分配至少一个地址（83,85,87,89,91,93,95,97），其中将至少一个设备（75,77,79,81）的至少一个地址（83,85,87,89,91,93,95,97）分成至少一个主机地址和至少一个网络地址。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中将所述网络（73）分成多个分网，其中将所述至少一个设备（75,77,79,81）分配给至少一个分网。
4.根据权利要求3所述的方法，其中给针对每个分网的至少一个设备（75,77,79,81）分配域。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中将至少一个设备（75,77,79,81）分配给至少一个功能组，其中将每个功能组分配给一个分网。
6.根据权利要求3至5之一所述的方法，其中将仅对于分网所设置的数据仅传送给被分配给相应的分网的至少一个设备（75,77,79,81）。
7.根据前述权利要求之一所述的方法，该方法对于至少一个被构造为控制设备的设备（75,77,79,81）来执行，其中所述至少一个设备（75,77,79,81）被构造用于控制机动车（71）的至少一个组件。
8.根据前述权利要求之一所述的方法，利用所述方法运行机动车（71）用的网络（73），其中为机动车（71）所设置的至少两个设备（75,77,79,81）经由所述网络（72）相互连接。
9.设备，所述设备被设置用于机动车（71）并且可以经由机动车（71）的网络（73）与被设置用于机动车（71）的至少一个其他设备（75,77,79,81）连接，其中所述设备（75,77,79,81）被构造用于经由因特网协议（39）与所述至少一个其他设备（75,77,79,81）交换数据。
10.用于机动车（71）的网络，所述网络被构造用于将根据权利要求9所述的被设置用于机动车（71）的至少一个设备（75,77,79,81）与被设置用于机动车（71）的至少一个其他设备（75,77,79,81）连接，其中所述设备（75,77,79,81）被构造用于经由因特网协议（39）交换数据。
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