CN111988233A - 用于监控通信网络中的数据交换的方法和设备 - Google Patents

Abstract

用于监控通信网络中的数据交换的方法和设备。本发明涉及一种用于监控至少一个基于CAN的通信系统（100）中的数据交换的方法（200），所述通信系统具有至少一个用于根据至少一个转发规则转发数据的软件定义联网（SDN）基础设施组件（120，121）；其中所述SDN基础设施组件（120，121）的数据流存放在通信计划中，其中所述方法具有如下步骤：探测（330）至少一个经由所述通信系统（100）传输的数据流并且确定（340）所述数据流是否存放在所述通信计划中；其中根据确定（340）所述数据流未存放在所述通信计划中，推断出：所述数据流由另一通信组件（132，133）发送和/或转发。

Description

用于监控通信网络中的数据交换的方法和设备

技术领域

本公开涉及用于监控至少一个基于CAN的通信系统中的数据交换的方法和设备。

本公开涉及用于监控至少一个基于CAN的通信系统中的数据交换的设备和方法，所述通信系统具有至少一个软件定义联网（SDN）基础设施组件，用于根据至少一个转发规则转发数据，其中SDN基础设施组件的数据流存放在通信计划中。

背景技术

软件定义联网被理解为用于网络架构或通信架构的方案，其中两个主要的功能、即控制平面和数据平面彼此分离并且抽象化。

在这种通信基础设施中，转发规则明确地规定将数据从基于CAN的通信系统的SDN基础设施组件、尤其转发设备的输入端口转发到确定的输出端口。

软件定义联网架构实现对各个数据流的不同的处理并且因此实现数据交换的动态适配和控制，以及通信系统的全局视图和因此系统全局优化的决策。

在软件定义联网架构中，控制实体、尤其逻辑上集中化的软件定义联网控制器监控并分析通信系统的数据交换。逻辑上集中化的软件定义联网控制器可以进行数据交换的规划和/或重新规划并且将该规划或重新规划以转发规则的形式分派给参与的SDN基础设施组件，并且这样适配和/或控制数据交换。

SDN基础设施组件在基于CAN的通信系统的环境中有利地是所谓的转发设备（FD），所述转发设备被构成用于执行针对SDN基础设施组件所描述的功能。

发明内容

根据一种实施方式，用于监控至少一个基于CAN的通信系统中的数据交换的方法，所述通信系统具有用于根据至少一个转发规则转发数据的软件定义联网（SDN）基础设施组件；其中SDN基础设施组件的数据流存放在通信计划中，具有如下步骤：探测至少一个经由通信系统传输的数据流，并且确定：数据流是否存放在通信计划中；其中根据确定数据流未存放在通信计划中，推断出：所述数据流由另一通信组件发送和/或转发。

因此如果经由通信系统传输的数据流未存放在包括SDN基础设施组件的数据流的通信计划中，则推断出：所述数据流由另一通信组件发送和/或转发。所述数据流因此被分配给另一通信组件。

根据一种优选的实施方式，另一通信组件不具有SDN能力。尤其，不具有SDN能力的另一通信组件是所谓的传统组件（Legacy Komponente），所述传统组件并不具有SDN基础设施组件的功能，因此并不被构成用于根据转发规则转发数据。

根据一种优选的实施方式，该方法包括分析未存放在通信计划中的数据流。

根据一种优选的实施方式，该方法包括为通信系统创建通信计划。有利地，具有SDN能力的基础设施组件的所有数据流存放在通信计划中。

根据一种优选的实施方式，该方法包括：在确定未存放在通信计划中的数据流之后创建改变的或新的通信计划并且改变的或新的通信计划考虑所确定的和未存放在通信计划中的数据流。改变的或新的通信计划因此有利地附加地包括另外的尤其不具有SDN能力的通信组件的数据流。

根据一种优选的实施方式，通信计划或改变的通信计划或新的通信计划包括至少一个访问授权和/或带宽限制和/或优先级排列（Priorisierung）。

根据一种优选的实施方式，改变的通信计划或新的通信计划包括至少一个新的或改变的访问授权和/或新的或改变的带宽限制和/或新的或改变的优先级排列。

根据一种优选的实施方式，探测经由通信系统传输的数据流的步骤包括创建通信流程协议（Kommunikationsablaufprotokoll）并且从通信流程协议中导出数据流。

根据一种优选的实施方式，该方法包括：根据通信计划为SDN基础设施组件规定至少一个转发规则和/或将转发规则分派给SDN基础设施组件。

根据一种优选的实施方式，该方法包括至少临时阻断未存放在通信计划中的数据流的传输。

另外的优选的实施方式涉及一种用于至少一个通信系统的控制实体，其中控制实体具有处理器和存储器，该存储器具有指令，在通过处理器实施所述指令时可以实施根据实施方式的方法。

在具有至少一个软件定义联网（SDN）基础设施组件的基于CAN的通信系统中，控制实体可以访问SDN基础设施组件并且通过分派转发规则来配置所述SDN基础设施组件，并且这样监控和/或控制和/或适配数据交换。如果通信系统除了SDN基础设施组件之外也还具有另外的不具有SDN能力的通信组件，则所述不具有SDN能力的通信组件可以不像SDN基础设施组件那样来配置。通过所描述的方法也可以监控和/或控制另外的不具有SDN能力的通信组件的数据交换。

根据一种优选的实施方式，控制实体包括至少一个监控组件，所述监控组件被构成用于实施执行根据所述实施方式的方法的至少一个步骤。

根据另外的优选的实施方式，控制实体和监控组件具有共同的时间并且基于该时间同步地运行。

另外的优选的实施方式涉及一种通信系统，所述通信系统包括至少一个用于根据至少一个转发规则转发数据的SDN基础设施组件和至少一个根据所述实施方式的控制实体。

另外的优选的实施方式涉及一种计算机可读的存储介质，所述存储介质包括例如至少一个计算机程序形式的指令，所述指令在通过计算机实施时促使该计算机实施根据所述实施方式的方法。

另外的优选的实施方式涉及一种计算机程序，该计算机程序包括计算机可读的指令，在通过计算机实施所述指令时包括根据所述实施方式的方法。

另外的优选的实施方式涉及根据所述实施方式的方法和/或根据所述实施方式的控制实体和/或根据所述实施方式的计算机程序PRG的应用，用于监控和/或控制至少一个基于CAN的通信系统100和至少一个另外的与该基于CAN的通信系统连接的基于SDN的通信系统。

根据所述实施方式的方法有利地实现：确定数据流是否由不具有SDN能力的通信组件发送和/或转发。因此，可以识别出不能经由分派给SDN基础设施组件的转发规则控制的数据流。由此，有利地在新的或改变的通信计划中考虑所述数据流并且因此保护基于CAN的通信系统以免过载是可能的。此外，这样可以适配根据存放在SDN基础设施组件中的转发规则可控制的数据交换。

根据所述实施方式的原理可以使用在通信系统中，在所述通信系统中不具有SDN能力的通信组件和具有SDN能力的基础设施组件一起被使用在基于CAN的通信系统中。例如在现有的常规的基于CAN的通信系统被加装SDN基础设施组件时情况如此。这样的系统尤其被用作为车辆之内的通信系统，但是也被用作为工业制造中的通信系统。

附图说明

本发明的另外的特征、应用可能性和优点从对本发明的实施例的随后描述中得出，所述实施例在附图的图中示出。在此，所有所描述的或所示出的特征本身或以任意组合形成本发明的主题，与其在权利要求中的概述或其引用关系无关以及与其在说明书中或在附图中的表述或图示无关。

在附图中：

图1示出根据优选的实施方式的基于CAN的通信系统的示意图；

图2a示出根据另外的优选实施方式的方法的示意图；

图2b示出根据另外的优选实施方式的方法的一部分的示意图；以及

图3示出根据另外的优选实施方式的设备的简化的框图的示意图。

具体实施方式

图1示出基于CAN的通信系统100的示意图。通信系统100包括控制实体110，所述控制实体包括软件定义联网控制器作为通信系统100的逻辑上集中化的实体。SDN控制器作为逻辑上集中化的实体尤其在拓扑结构、通信系统100的组件和在通信系统100的各个组件之间的通信路径方面具有通信系统100的全局视野。SDN控制器不仅可以集中式地而且可以分布式地实现。完全一样地，SDN控制器可以被实现为通信系统100的另一组件的子组件。

控制实体110经由逻辑连接（在图1中示出为虚线）与第一SDN基础设施组件120和第二SDN基础设施组件121连接。这种SDN基础设施组件120、121被构成用于根据至少一个存放在SDN基础设施组件中的转发规则转发数据。转发规则将在SDN基础设施组件120、121的输入端口处施加的数据流分配给SDN基础设施组件120、121的确定的输出端口。此外，SDN基础设施组件120、121被构成用于与控制实体110通信，尤其以便将其通信需求通知给控制实体110以及以便接收转发规则。

通信系统100被构成为根据ISO 11898的控制器局域网CAN。在图1中用SDN基础设施组件120、121表示的组件在此情况下例如是转发设备，所述转发设备可以根据CAN协议通信并且承担针对SDN基础设施组件所描述的功能。

SDN基础设施组件120、121根据所示出的实施方式被实现为物理节点130和131的子组件、例如控制设备、传感器或致动器。但是SDN基础设施组件120、121也可以完全一样地被实现为网关的子组件或特有的组件。SDN基础设施组件120、121在此要么以软件、以硬件要么以由软件和硬件构成的任意组合实现。

控制实体110包括通信计划，所述通信计划有利地基于SDN基础设施组件120、121的通信需求。通信计划有利地存放在控制实体110可以访问的合适的存储器上。通信计划例如包括关于SDN基础设施组件120、121的数据流、尤其关于各个数据流的准许和/或拒绝和/或其优先级和/或带宽限制的信息。

此外，基于CAN的通信系统100包括另外的通信组件132、133。通信组件132、133根据所示出的实施方式是物理端节点、例如控制设备、传感器或致动器，其经由通信系统100交换数据。通信组件132、133为此包括根据已知的标准ISO 11898的控制器局域网CAN接口并且这样可以经由基于CAN的通信系统100根据CAN协议交换数据。在本公开的意义上，另外的通信组件132、133被理解为如下组件，所述组件不具有SDN能力，所述组件尤其不具有SDN基础设施组件、诸如转发设备。这种通信组件132、133也可以被称为传统组件。

端节点130、131、132、133尤其被构成用于经由包括至少一个数据线的通信介质140传输数据，所述通信介质根据所示出的实施方式被构成为CAN总线系统。

用于监控基于CAN的通信系统100的方法200在下文中借助在图2a中示意性示出的方法200予以解释。

有利地，控制实体110包括处理器150和用于至少临时存储计算机程序PRG的存储器151，所述计算机程序包括指令，在通过处理器150实施所述指令时能够实施在下文中所描述的并且在图2a中示意性示出的方法200。

在步骤330中，探测至少一个经由通信系统100传输的数据流并且在步骤340中确定，该数据流是否存放在通信计划中。

探测330至少一个数据流的步骤有利地包括创建通信流程协议。所述通信流程协议有利地包括所有经由通信系统传输的数据。例如，所述通信流程协议是所有在CAN总线140上传输的消息，其中所述通信流程协议有利地包括消息的附加特性、尤其CAN标识符和/或消息大小和/或时间戳。

有利地，通信系统100根据所示出的实施方式具有监控组件160。监控组件160被构成用于观测通信系统100的实际数据交换。有利地，监控组件160被构成用于创建通信流程协议。监控组件160可以被构成为控制实体110的子组件或被构成为外部的特有的组件，其被构成用于与控制实体110交换数据、尤其通信流程协议。

此外，探测330至少一个数据流有利地包括从通信流程协议中导出332至少一个数据流。

在步骤340中紧接着例如通过将从通信流程协议中导出的数据流与在通信计划中存放的数据流比较来确定：所探测到的数据流是否存放在通信计划中。

当该数据流存放在通信计划中时，可以根据通信计划将该数据流分配给确定的SDN基础设施组件120、121。

当该数据流未存放在通信计划中时，推断出：该数据流由另外的通信组件132、133发送和/或转发。

有利地，该方法200根据在图2中所示出的实施方式还包括另外的步骤：

在步骤300中，控制实体110为通信系统100创建通信计划。有利地，控制实体110确定290 SDN基础设施组件120、121的通信需求。这例如通过将关于SDN基础设施组件120、121的通信需求的信息传输给通信实体110来进行。

基于通信计划，在步骤310中为SDN基础设施组件120、121规定转发规则。

这些转发规则在步骤320中被分派给SDN基础设施组件120、121。

在通信系统100运行期间，于是根据所描述的方法200在步骤330中探测经由通信系统100传输的数据流，并且进一步在步骤340中确定，所探测到的数据流是否存放在通信计划中。

有利地，未存放在通信计划中的数据流在步骤360中进一步被分析，例如在所述数据流出现的频率方面和/或在由所述数据流利用的带宽方面被分析。

有利地，根据通过分析360获得的信息创建这些数据流的描述。

基于至少一个另外的通信组件的以这种方式所探测到的数据流和/或所述数据流的描述，现在可以在另一步骤370中创建改变的或新的通信计划，其中改变的或新的通信计划考虑所确定的和至今还未存放在通信计划中的数据流。

基于新的或改变的通信计划，于是可以如以上述方式所描述的那样导出新的或改变的转发规则并且分派给SDN基础设施组件120、121。新的或改变的通信计划例如可以包括新的或改变的访问授权和/或带宽限制和/或优先级排列。

另外的优选的实施方式涉及一种计算机可读的存储介质SM（图3），所述存储介质包括尤其一种或该计算机程序PRG形式的指令，所述指令在通过计算单元、尤其计算机实施时促使该计算单元实施根据所述实施方式的方法200。尤其，存储介质SM是控制实体110的存储器151或控制实体110可以访问的另外的存储器。

另外的优选的实施方式涉及一种监控组件160，该监控组件集成到SDN基础设施组件120、121中。

根据另外的优选的实施方式，控制实体110可以被用于监控和/或控制至少一个基于CAN的通信系统100和至少一个另外的与该通信系统连接的基于SDN的通信系统。另外的总线系统尤其可以是基于以太网的通信系统。

根据另外的优选的实施方式，可以设置多个监控组件160，其中控制实体110可以与多个监控组件160结合地监控和/或控制多个彼此连接的通信系统100。

根据另外的优选的实施方式，多个彼此连接的通信系统100不仅可以是基于CAN的通信系统而且可以是基于以太网的通信系统。

根据另外的优选的实施方式，可以通过外部组件、例如通过控制设备或在云中进行通信计划的创建和/或转发规则的导出。

根据另外的优选的实施方式，可以设置多个控制实体110，所述多个控制实体尤其通过组合所述多个控制实体110来实施控制实体110的功能，以便这样例如提高通信系统100的可用性。

在另外的优选的实施方式中，可以设置多个监控组件160，其中多个监控组件160尤其通过组合所述多个监控组件160来实施监控组件160的功能，以便这样例如提高通信系统100的可用性。

根据另外的优选的实施方式，控制实体110可以被构成用于通过直接访问通信介质140尤其临时阻断未存放在通信计划中的数据流的传输。这例如通过经由通信介质140传输的数据的有针对性的破坏和与此相联系的传输错误计数器的递增来进行，这最后导致经由通信介质140传输相应数据的节点132、133转变到所谓的总线关闭状态中。

根据另外的优选的实施方式，阻断可以通过由监控组件160确定的事件、例如由节点发送的数据的突然强烈上升的数量来触发。事件在此例如可以经由所传输的数据的特性的逻辑表达和/或统计评估来定义。

根据另外的优选的实施方式，控制实体110和监控组件160具有共同的时间并且基于该时间同步地运行。该共同的时间可以被称为全局有效的时间并且例如可以通过通信系统中的时间服务器或时间服务而可用。全局有效的时间也可以通过附加算法和/或基于协议的数据交换由参与的组件自己规定。

Claims (16)

1.一种用于监控至少一个基于CAN的通信系统（100）中的数据交换的方法（200），所述通信系统具有至少一个用于根据至少一个转发规则转发数据的软件定义联网（SDN）基础设施组件（120，121）；其中所述SDN基础设施组件（120，121）的数据流存放在通信计划中，其中所述方法具有如下步骤：

探测（330）至少一个经由所述通信系统（100）传输的数据流，并且

确定（340）所述数据流是否存放在所述通信计划中；

其中根据确定（340）所述数据流未存放在所述通信计划中，推断出：所述数据流由另一通信组件（132，133）发送和/或转发。

2.根据权利要求1所述的方法（200），其中所述另一通信组件（132，133）是不具有SDN能力的通信组件（132，133）。

3.根据权利要求1或2所述的方法（200），其中所述方法包括另一步骤：分析（360）未存放在所述通信计划中的数据流。

4.根据上述权利要求中至少一项所述的方法（200），其中所述方法包括另一步骤：为所述通信系统（100）创建（300）所述通信计划。

5.根据上述权利要求中至少一项所述的方法（200），其中在确定（340）未存放在所述通信计划中的数据流之后创建（300）改变的或新的通信计划并且所述改变的或新的通信计划考虑所确定的和未存放在所述通信计划中的数据流。

6.根据权利要求4或5中任一项所述的方法（200），其中所述通信计划或所述改变的通信计划或所述新的通信计划包括至少一个访问授权和/或带宽限制和/或优先级排列。

7.根据上述权利要求中至少一项所述的方法（200），其中探测（330）经由所述基于CAN的通信系统（100）传输的数据流的步骤包括：创建（331）通信流程协议并且从所述通信流程协议中导出（332）所述数据流。

8.根据上述权利要求中至少一项所述的方法（200），其中所述方法（200）包括如下另外的步骤中的至少一个：根据所述通信计划为所述SDN基础设施组件规定（310）至少一个转发规则和/或将所述转发规则分派（320）给所述SDN基础设施组件（120，121）。

9.根据上述权利要求中至少一项所述的方法（200），其中所述方法包括另一步骤：至少临时阻断未存放在所述通信计划中的数据流的传输。

10.一种用于至少一个基于CAN的通信系统（100）的控制实体（110），其中所述控制实体（110）具有处理器（150）和存储器（151），所述存储器具有指令，在通过所述处理器（150）实施所述指令时能够实施根据权利要求1至9中至少一项所述的方法（200）。

11.根据权利要求10所述的控制实体（110），其中所述控制实体（110）包括至少一个监控组件（160），所述监控组件被构成用于实施根据权利要求1至9中至少一项所述的方法（200）的至少一个步骤。

12.根据权利要求11所述的控制实体（110），其中所述控制实体（110）和所述监控组件（160）具有共同的时间并且基于所述时间同步地运行。

13.一种基于CAN的通信系统（100），该通信系统具有至少一个用于根据至少一个转发规则转发数据的SDN基础设施组件（120，121）和至少一个根据权利要求10至12中任一项所述的控制实体（110）。

14.一种计算机可读的存储介质（SM），包括尤其计算机程序（PRG）形式的指令，所述指令在通过计算机实施时促使所述计算机实施根据权利要求1至9中至少一项所述的方法（200）。

15.一种计算机程序（PRG），该计算机程序包括计算机可读的指令，在通过计算机实施所述指令时进行根据权利要求1至9中至少一项所述的方法（200）。

16.根据权利要求1至9中至少一项所述的方法（200）和/或根据权利要求10至12中至少一项所述的控制实体（110）和/或根据权利要求15所述的计算机程序（PRG）的应用，用于监控和/或控制至少一个基于CAN的通信系统（100）和至少一个另外的与所述基于CAN的通信系统连接的基于SDN的通信系统。

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