DE10029645A1 - Verfahren zur Adressierung von Netzwerkkomponenten - Google Patents
Verfahren zur Adressierung von NetzwerkkomponentenInfo
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Abstract
Verfahren zur Adressierung von Komponenten (2 bis 6) eines ersten Netzwerks (1), insbesondere bei Datenbussystemen in Verkehrsmitteln, bei dem jeder Komponente (2 bis 6) eine erste Adresse für die gegenseitige Kommunikation innerhalb des Netzwerks (1) zugewiesen wird und die ersten Adressen in einem Zentralregister (10) abgespeichert werden, wobei zumindest eine bestimmte Komponente (4, 6) des ersten Netzwerks (1) mit einem anderen Netzwerk (15) kommuniziert, diese Komponente (4, 6) beim Einwählen ins zweite Netzwerk (15) von diesem eine zweite Adresse (IP-Adr) zugewiesen bekommt und innerhalb des ersten Netzwerks (1) eine Adressierung aufgrund von funktionsspezifischem Adressbestandteil (FunktionsAdr) erfolgt, wobei über gleiche funktionsspezifische Adressbestandteile (FunktionsAdr) gleiche Funktionsblöcke (8, 9, 11, 12) der Komponenten (2 bis 6) angesprochen werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adressierung von Kom
ponenten eines Netzwerks, insbesondere bei Datenbussystemen in
Verkehrsmitteln, bei dem jeder Komponente eine erste Adresse
für die gegenseitige Kommunikation innerhalb des Netzwerks zu
gewiesen wird und die ersten Adressen in einem Zentralregister
abgespeichert werden.
Elektronische Komponenten in Verkehrsmitteln, bspw. Flugzeugen,
Schiffen, Zügen oder Kraftfahrzeugen, werden heute nicht mehr
über eine Vielzahl einzelner Kabelstränge miteinander verbun
den, die zu Kabelbäumen zusammengefasst sind, sondern über ein
oder mehrere Netzwerke. Diese Netzwerke werden im Verkehrsmit
tel als Datenbus bezeichnet und können aus ringförmig oder
sternförmig mit den Komponenten verbundenen Metallleitern oder
beim optischen Datenbus aus Glasfaser- oder transparenten
Kunststoff-Datenbusleitungen bestehen.
Ein zentrales Thema bei Fahrzeugdatenbussen ist die Adressie
rung der einzelnen Komponenten. Da bei der Herstellung des
Fahrzeugs viele Varianten möglich sind, bringt dies auch eine
unterschiedliche Konfiguration des Datenbusses und dessen Kom
ponenten mit sich. So können einzelne Komponenten wegfallen
oder auch mehrfach vorgesehen sein. Um sicherzustellen, dass
jede einzelne Komponente des Datenbusses für den Datenverkehr
bekannt ist, und um jede Komponente auch definiert ansprechen
zu können, wird für jede Komponente eine Adresse vergeben.
Die DE 198 27 337 A1 zeigt einen Datenbus, wie er bevorzugt bei
der Unterhaltungselektronik eingesetzt wird. Dabei handelt es
sich um eine zeitsynchrone Datenübertragung, bei der die über
tragenen Daten durch die Verwendung eines Codewortes zu Beginn
jedes Datenframes synchronisiert werden. Die Adresse wird zu
sammen mit den zu übertragenden Daten über die Datenleitung
übertragen. Die Adressierung muss jedoch bei einer Umkonfigu
rierung des Systems jedesmal neu vergeben werden.
In der US 5,732,074 ist eine drahtlose Kommunikation zwischen
einem in einem Kraftfahrzeug eingebauten CAN-Datenbus und einem
mit dem Internet verbundenen Steuerrechner offenbart. Der Steu
errechner ist dabei über die im Internet übliche Internet-
Protokoll-Adressierung (IP-Adr) ansprechbar. Einer am CAN-
Datenbus vorgesehenen Komponente wird eine derartige IP-Adresse
zugewiesen, so dass diese vom Internet aus ansprechbar ist. In
nerhalb des CAN-Datenbusses werden die einzelnen Komponenten
jedoch nicht mit einer die Komponenten bezeichnenden Netz- oder
Geräteadresse angesprochen, sondern mit dem beim CAN-Protokoll
üblichen Identifier, der jeder Nachricht eine bestimmte Priori
tät zuordnet. Es ist beim CAN also keine Adresse für die Ziel
komponente vergeben, sondern die Nachricht selbst ist über den
Identifier gekennzeichnet und lässt sich dadurch von den ande
ren Nachrichten unterscheiden. Prinzipiell wird dann jede der
Nachrichten von jeder Komponente empfangen, wobei die Komponen
ten dann die einzelnen Nachrichten aufgrund der Identifier se
lektieren. Dabei muss jede Komponente eine Auflistung beinhal
ten, welche Nachricht mit welchem Identifier empfangen werden
soll. Die Nachrichten werden beim CAN also nicht mit Adressen
verkettet, die eine bestimmte Zielkomponente am Datenbus be
schreibt, sondern mit Identifiern, die eine bestimmte Nachricht
bezeichnet. Der CAN-Datenbus hat keine Adressierung in dem Sin
ne, dass Zieladressen vergeben werden.
Die DE 40 37 143 A1 zeigt ein Steuerungssystem mit einem zen
tralen Steuergerät und mehreren Komponenten, die zur gegensei
tigen Kommunikation mittels eines Datenbusses miteinander ver
netzt sind. Nach dem Einschalten des Systems ermittelt jede
Komponente ihre logische Geräteadresse über ein festgelegtes
Verfahren. Die Adressierung untereinander erfolgt dabei über
eine Datenleitung des Datenbusses. Wird das Gesamtsystem bspw.
über den Zündschlüssel eingeschaltet, so werden die Komponenten
mit Strom versorgt und jede Komponente ermittelt ihre logische
Geräteadresse. Die von einer Komponente vergebene Adresse wird
zusammen mit der Nachricht übertragen, um die Nachricht der
ausgewählten Komponente zuzuordnen. Die Konfiguration des Ge
samtsystems kann unabhängig von der Betriebsspannung in einem
zentralen Steuergerät und/oder den einzelnen Komponenten ge
speichert werden und muss nur bei der Erstinbetriebnahme
und/oder einem Komponentenaustausch neu abgefragt und/oder ab
gespeichert werden.
Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das eingangs ge
nannte Verfahren derart weiterzubilden, dass eine differenzier
te Adressierung der Komponenten, insbesondere bei komplexen
Netzwerken, durchgeführt werden kann. Dabei sollen ausgewählte
Komponenten auch von einem anderen Netzwerk, bspw. dem Inter
net, vereinfacht adressierbar sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An
spruchs 1 gelöst. Danach ist vorgesehen, dass zumindest eine
bestimmte Komponente des ersten Netzwerks mit einem anderen
Netzwerk kommuniziert, dass diese Komponente beim Einwählen ins
zweite Netzwerk von diesem eine zweite Adresse zugewiesen be
kommt und dass innerhalb des ersten Netzwerks eine Adressierung
aufgrund von funktionsspezifischen Adressbestandteil erfolgt,
wobei über gleiche funktionsspezifische Adressbestandteile
gleiche Funktionsblöcke der Komponenten angesprochen werden.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass bei komplexen Daten
bussystemen in Verkehrsmitteln die Adressierung der einzelnen
Komponenten entscheidend verbessert werden kann, wenn eine
Adressierung über einen funktionsspezifischen Bestandteil der
Adresse erfolgt. Ausgangspunkt für die Erfindung sind Datenbus
se in Kraftfahrzeugen, bei denen im Gegensatz zum CAN-
Protokoll, jeder Komponente am Datenbus eine Adresse zugewiesen
wird. Dabei besteht das Problem, dass sich bei Austausch der
Komponenten oder einer Störung die Zieladressen ändern können.
Der Vorteil bei einer funktionsspezifischen Adressierung ist,
dass eine Komponente über ihren Hauptfunktionsblock angespro
chen werden kann und sich beim Komponententausch zwar die Gerä
teadresse ändert, aber nicht die Funktion.
Ausgehend von optischen Datenbussen ist innerhalb des Datenbus
ses, neben der Standardkommunikation, bspw. D2B- oder MOST-
Protokoll, eine erste Adressierungsart vorgesehen, die die
funktionsspezifischen Adressbestandteile verwendet. Außerdem
können die ersten Adressen in der Art des Internet-Protokolls
aufgebaut sein, so dass innerhalb des Datenbusses die Möglich
keit besteht quasi wie beim Internet zu adressieren, wobei je
doch ein Teil dieser Adresse der funktionsspezifische Bestand
teil ist.
Unabhängig von dieser erfindungsgemäßen Adressierung innerhalb
des Datenbus ist eine der Komponenten am Datenbus vorgesehen,
um mit einem anderen Netzwerk, bspw. dem Internet, zu kommuni
zieren. Beim Aufbau der Kommunikation erhält dann diese Kompo
nente eine zweite Adresse, die ihr vom Internet zugewiesen
wird. Die erste Adresse der Komponente ist aus Sicherheitsgrün
den für das Internet nicht sichtbar. Vorteilhafterweise kann
dann eine Komponente eines Netzwerks von einem anderen Netzwerk
aus angesprochen werden, ohne dass dabei im anderen Netzwerk
die lokale Adresse oder Position der Komponente im ersten Netz
werk bekannt sein muss.
Die Komponente für die Kommunikation mit dem anderen Netzwerk
besitzt erfindungsgemäß zwei Adressen, nämlich die erste Adres
se für die Kommunikation innerhalb des Datenbusses und die
zweite Adresse des zweiten Netzwerks. Die Komponente die vom
zweiten Netzwerk aus ansprechbar sein soll, bspw. eine Kommuni
kationskomponente, ordnet die Adressen der Kommunikationsrich
tung zum einen oder anderen Netzwerk hin entsprechend zu.
Die Adressierung im einen Netzwerk, bspw. dem Datenbus, kann
einerseits über einen Adressbestandteil erfolgen, der die ört
liche Anordnung der Komponenten entlang des Datenbusses be
schreibt, wie dies bspw. beim D2B- oder MOST-Protokoll der Fall
sein kann, und/oder über einen funktionsspezifischen Adressbe
standteil der die Funktion einer Komponente oder deren unterge
ordneten Funktionsblöcke beschreibt. Die meisten Komponenten
sind als Steuergerät ausgeführt, wobei die Funktionsblöcke be
stimmte Einheiten bezeichnen, wie bspw. ein Verstärker oder ei
ne Einheit, die das Autotelefon steuert. Jeder Funktionsblock
kann aus Hardware und zugeordneter Software bestehen.
Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht nun
darin, dass jede anzusprechende Komponente des einen Netzwerks
über den funktionsspezifischen Adressbestandteil eines Funkti
onsblocks adressiert wird. Dadurch kann beispielsweise das
Steuergerät für die Internetkommunikation oder Satellitennavi
gation innerhalb des Datenbusses adressiert werden, indem die
funktionsspezifische Adresse für die Funktionsgruppe Internet
kommunikation bzw. Satellitennavigation verwendet wird.
Zwei Aspekte sind hierbei besonders vorteilhaft. Der erste
Aspekt besteht darin, dass die erste Adresse zum Adressieren
einer Komponente im ersten Netzwerk den funktionsspezifischen
Adressbestandteils verwendet. Dadurch muss bei der Ansteuerung
ausgehend vom anderen Netzwerk, bspw. dem Internet, lediglich
die IP-Adresse der anzusprechenden Komponente und die gewünsch
te Funktion der Zielkomponente bekannt sein und nicht an wel
chem Ort genau eine Komponente oder Funktionsgruppe angeordnet
ist.
Der zweite vorteilhafte Aspekt besteht darin, dass eine Kompo
nente des ersten Netzwerks über ihren Hauptfunktionsblock ange
sprochen wird. Dadurch kann eine auf die örtliche Anordnung be
zogene Adresse vermieden werden. Infolgedessen verändert sich
die erste Adresse nicht bei einer Umkonfiguration im ersten
Netzwerk, solange der Hauptfunktionsblock mit der Komponente
verknüpft bleibt. Die Adressierung soll auch bei Austausch ein
zelner Komponenten, bspw. bei einem Wartungsvorgang der Fahr
zeugelektronik, die Datenversorgung mehrerer gleichartiger Kom
ponenten in unterschiedlichen Funktionsgruppen unterstützen.
Bevorzugt ist der Hauptfunktionsblock der für eine Komponente
charakteristische Funktionsblock.
Das erste Netzwerk wird vom zweiten Netzwerk, bspw. dem Inter
net, aus angesprochen. Dabei ist lediglich die Komponente mit
einer zugewiesenen zweiten Adresse, bspw. einer Internet-
Protokoll-Adresse sichtbar. Diese zweite Adresse kann bspw. von
einem Internet-Provider dynamisch vergeben werden, d. h. die
Komponente erhält vom Internet beim Verbindungsaufbau eine
Adresse zugewiesen.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die In
ternet-Protokoll-Adressierung auf das erste Netzwerk abgebil
det. Dadurch sind im ersten Netzwerk die Komponenten neben der
für das erste Netzwerk üblichen Standardadressierung auch über
die Internet-Protokoll-Adressierung anzusprechen. Bei der Kom
munikation mit dem zweiten Netzwerk wird dann die interne qua
si-IP-Adressierung des ersten Netzwerks innerhalb der Kommuni
kationskomponente auf die externe IP-Adressierung umgesetzt,
mit der das Internet angesprochen werden kann. Dadurch kann das
Internet-Protokoll im ersten Netzwerk, nach der Umsetzung in
der entsprechenden, mit dem Internet kommunizierenden Komponen
te, verwendet werden. Folglich können bspw. Internet-
Applikationen, Software und auch Internet-Browser die Komponen
ten des ersten Netzwerks ansprechen und deren Informationen
nutzen. Die internen Adressen des ersten Netzwerkes werden vom
Netzwerkmaster durch Platzhalter im Zentralregister vergeben
und werden beim Starten des Systems festgelegt.
Beim Hochfahren des Systems, insbesondere beim Starten des
Kraftfahrzeugs, werden nacheinander erste Adressen in ein Zen
tralregister einer Komponente geladen. Die Komponente mit dem
Zentralregister wird als Netzwerkmaster bezeichnet. Zunächst
wird die logische Adresse einer dem Netzwerkmaster am Netz be
nachbarten Komponente im Zentralregister abgelegt. Die nächste
logische Adresse die im Zentralregister abgespeichert wird, ist
die der bezogen auf das Netz örtlich folgenden Komponente. Auf
diese Weise werden nacheinander die logischen Adressen der Kom
ponenten derart abgelegt, das aufgrund dieser logischen Adresse
bekannt ist, an welchem Netzknoten eine Komponente am Datenbus
angeordnet ist. Dadurch lassen sich die einzelnen Komponenten
über den logischen Adressbestandteil der ersten Adressen an
sprechen. Vorteilhafterweise können die Netzkomponenten die im
Zentralregister gespeicherten ersten Adressen auswerten, um die
Konfiguration des gesamten Systems zu überprüfen.
Zusätzlich zu der logischen Adressierung der Komponenten/Geräte
ist noch die funktionale Adressierung vorgesehen. Dabei werden
die Komponenten in Funktionsblöcke untergliedert. Auf diese
Weise kann jeder Funktionsblock unabhängig von der logischen
Adresse der Komponente, der der Funktionsblock zugeordnet ist,
über den funktionsspezifischen Adressbestandteil angesprochen
werden. Ist ein Funktionsblock im System mehrfach vorhanden, so
ist ein zusätzlicher Identifikationsadressbestandteil vorgese
hen. Wenn eine Funktionsgruppe im System mehrfach vorhanden
ist, wird diese bei der Funktionsadressierung über den funkti
onsspezifischen und über den Identifikationsadressbestandteil
angesprochen.
Dadurch sind die Steuergeräte, elektrischen Schaltungen oder
die Funktionsblöcke über den Datenbus und damit die Daten
schnittstelle des betreffenden Steuergeräts alternativ zur oder
in Kombination mit der logischen Adressierung über die Funkti
onsadressierung ansprechbar. Es kann nun vorgesehen sein, dass
der Netzknoten, an dem eine Komponente angeordnet ist, über die
logische Adressierung angesprochen wird und der betreffende
Funktionsblock am Datenbus über den funktionsspezifischen
Adressbestandteil angesprochen wird.
Bei einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird ein
weiterer Adressbestandteil der Adresse durch den Netzwerkmaster
vergeben, aus dem eine von verschiedenen gleichartigen Kompo
nenten eindeutig bestimmt wird. Dieser sogenannte Identifikati
onsadressbestandteil ist bevorzugt ein Codewort, bspw. eine na
türliche Zahl, die in aufsteigender Reihenfolge jeweils gleiche
oder ähnliche Funktionsblöcke einer oder mehrerer Komponenten
zur gegenseitigen Unterscheidung kennzeichnet. Die Zahl "0"
wird an eine Funktionsgruppe bspw. dann vergeben, wenn diese im
gesamten System nur einmal vorkommt. Die nächsthöhere Zahl er
geht bspw. an den nächsten sich bei der zentralen Komponente
anmeldenden Funktionsblock, wenn mehrere dieser Funktionsblöcke
im System vorhanden sind.
Beim ersten Hochfahren des Systems werden die eine Komponente
betreffenden Adressen von dem Netzwerkmaster über den Datenbus
kopiert und in der abfragenden Komponente im dezentralen Spei
cher abgelegt. Ein System gemäß der vorliegenden Beschreibung
besteht bevorzugt aus einem Netzwerkmaster, der bei Neukonfigu
ration oder beim Hochfahren des Systems die Adressen aller Kom
ponenten erhält, und anderen Komponenten, die nur die jeweils
sie selbst betreffenden Adressen anderer Komponenten abspei
chern. Der Netzwerkmaster weist bevorzugt ein Zentralregister
im Speicherbereich auf, in das die Adressen aller Komponenten
übertragen werden. Diese Übertragung erfolgt beim Hochfahren
des Systems durch Übertragung der Adressen von den einzelnen
Komponenten an den Netzwerkmaster oder gegebenenfalls von einem
externen Computer über ein Interface zum Datenbus und dann zum
Netzwerkmaster oder direkt vom Computer über eine Schnittstelle
zum Netzwerkmaster.
Bei einer Neukonfiguration des Systems werden die von der zen
tralen Komponente über den Datenbus kopierten Adressen in einem
dezentralen Speichermittel der betreffenden Komponente abge
speichert. Immer dann, wenn das System in Betrieb genommen
wird, also nach Anlegen der Betriebsspannungen oder beim Star
ten des Fahrzeugs, fragen sämtliche Komponenten die sie betreffenden
Adressen vom Netzwerkmaster ab. Bei einer Neuzusammen
stellung des Systems oder bei einer Umkonfiguration werden die
Adressen vom Netzwerkmaster über den Datenbus kopiert und in
den dezentralen Registern in den Speichermitteln der anderen
Komponenten abgelegt. Wenn die zentral abgelegten Adressen der
Komponenten sich, bspw. bei Neustart eines Fahrzeugs, von den
Adressen im Zentralregister des Netzwerkmasters unterscheiden,
werden die entsprechenden Adressen über den Datenbus neu ermit
telt und kopiert.
Bei einer zweiten Weiterbildung der Erfindung ist die Bildungs
vorschrift der IP-Adressen lediglich einer zentralen Komponen
te, insbesondere dem Netzwerkmaster, bekannt. Die anderen Kom
ponenten müssen, falls eine IP-Kommunikation möglich sein soll,
diese IP-Adresse bei der zentralen Komponente abfragen. Um ei
nen Mißbrauch zu verhindern, wird erfindungsgemäß der
Hauptfunktionsblock bei der Abfrage von der abfragenden Kompo
nente an die zentrale Komponente mitübertragen. In der zentra
len Komponente ist eine Konfigurationsliste hinterlegt, in der
festgehalten ist, welcher Hauptfunktionsblock eine Intranet-
bzw. lokale IP-Adresse zugewiesen bekommt. Diese IP-Adresse
wird beim ersten Hochfahren des Systems aus den einzelnen
Adressbestandteilen, insbesondere dem Hauptfunktionsblock und
den anderen zur abfragenden Komponente in der Liste des Netz
werkmasters vorgesehenen Adressbestandteilen, gebildet. Die
zentrale Komponente überprüft den Hauptfunktionsblock der ab
fragenden Komponente anhand der zentralen Liste und weist bei
Berechtigung der abfragenden Komponente dieser die entsprechen
de IP-Adresse zu. Schließlich wird die zugewiesene IP-Adresse
an die abfragende Komponente zurückübertragen.
Es gibt nun verschiedenen Möglichkeiten, die Lehre der vorlie
genden Erfindung in vorteilhafter Weise weiterzubilden. Dazu
ist einerseits auf die untergeordneten Ansprüche und anderer
seits auf die nachfolgende Erläuterung einer Weiterbildung des
erfindungsgemäßen Verfahrens zu verweisen. Es zeigen jeweils in
schematischer Darstellung,
Fig. 1 eine Ansicht des Datenbusses mit mehreren Steuergerä
ten, denen das erfindungsgemäße Verfahren jeweils eine
zusätzliche Adresse zuweist, und
Fig. 2 eine Tabelle mit einer vereinfachten Darstellung einer
Zuordnung von Adressen an unterschiedliche Komponenten,
wie diese im Zentralregister abgespeichert sein kann.
In Fig. 1 ist ein System dargestellt, wie es bspw. bei Kraft
fahrzeugen zum Einsatz kommt. Über einen Datenbus 1 sind mehre
re Komponenten 2 bis 6 verbunden. Eine Komponente ist ein Netz
werkmaster 2, d. h. ein Steuergerät das über den Datenbus 1 mit
den anderen Komponenten, den Steuergeräten 3 bis 6, verbunden
ist. Der Netzwerkmaster 2 verwaltet die Adressen zum gegensei
tigen Ansprechen der einzelnen Komponenten 2 bis 6. Der Daten
bus 1 ist ein synchroner Datenbus, der die Übertragung von syn
chronen und asynchronen Daten zwischen den einzelnen Steuerge
räte 2 bis 6 untereinander ermöglicht. Dabei ist die Datenüber
tragung bspw. an eine übergeordnete Systemzeit gebunden, d. h.
jede Komponente schickt eine Nachricht in einem Zeitschlitz auf
den Datenbus 1. Bei Kollisionen wiederholt dann das Steuergerät
die Datenübertragung.
Bei dem Datenbus 1 kann es sich um einen Zweidrahtbus in der
Form des asynchronen CAN-Bus oder um einen optischen Datenbus 1
handeln. Im Ausführungsbeispiel ist der Datenbus 1 ein opti
scher D2B- oder MOST-Datenbus mit grundsätzlich zeitsynchroner
Datenübertragung. Andererseits lässt sich die erfindungsgemäße
Adressierung auch bei jedem anderen Datenbus 1 durchführen, bei
dem die Adressierung der einzelnen Komponenten 2 bis 6 über
mindestens eine Datenleitung des Datenbus 1 erfolgt.
Der Datenbus 1 verbindet den Netzwerkmaster 2 mit den anderen
Komponenten 3 bis 6, die jeweils im Kraftfahrzeug erforderliche
Systemfunktionen in Hard- und Software beinhalten. Der Netz
werkmaster 2 kann als Standardsteuergerät mit einer speziellen
Funktion für die Adressbehandlung und/oder das Datenmanagement
ausgeführt sein. Die einzelnen Komponenten 3 bis 6 sind ent
sprechend ihrem Einsatz konfigurierte Steuergeräte. Ein Steuer
gerät 3 kann beispielsweise für die Funktion eines Fahrzeugte
lefons vorgesehen sein und über den Datenbus 1 in Verbindung
mit einem zweiten Steuergerät 4 stehen. Über den Datenbus 1
werden die Systemfunktionen der einzelnen Steuergeräte 2 bis 6
und anderer nicht dargestellter elektronischer Komponenten, die
mit dem Datenbus 1 direkt kommunizieren können, angemeldet. Am
Datenbus 1 können die Aufgaben bevorzugt verteilt in den ein
zelnen Komponenten vorgesehen werden. Die anderen Komponenten 3
bis 6 können weitere Masterfunktionen, z. B. eine Timing-
Masterfunktion für den Systemtakt und eine Verbindungsmaster
funktion für die logischen Verbindungen zwischen den Komponen
ten 2 bis 6, aufweisen.
Jedes Steuergerät 2 bis 6 und jede andere, mit dem Datenbus 1
in Verbindung stehende Komponente erhält dabei eine erste
Adresse zugewiesen, die einerseits den physikalischen Ort der
Komponente und andererseits auch deren funktionale Zugehörig
keit angeben kann. Zur Bezeichnung des physikalischen Orts des
Steuergeräts 3 wird innerhalb des Systems eine logische Adresse
7, im Beispiel 0 × 101, zugewiesen. Die Adresse 7 ist im Beispiel
eine in Hexadezimalcode abgespeicherte Adresse, wobei die zuge
wiesene Adresse vom System abhängt und hier lediglich beispiel
haft angegeben ist. Aufgrund der logischen Adressierung kann
der Netzwerkmaster 2 die Position der betreffenden Komponente 2
bis 6 aufgrund der zum Einsatz kommenden Adressbildung am Da
tenbus 1 oder der Anmeldereihenfolge am Datenbus 1 feststel
len.
Das Steuergerät 3 weist zwei Funktionsblöcke 8, 9 auf, die mit
tels eines funktionsspezifischen Adressbestandteils 0 × 51 bzw.
0 × 06 funktional adressiert werden. Über den funktionsspezifi
schen Adressbestandteil 0 × 51 kann der Funktionsblock 8 und über
den funktionsspezifischen Adressbestandteil 0 × 06 kann ein wei
terer Funktionsblock 9 angesprochen werden. Die Funktionalitäten
können auf einzelne Hardware-Komponenten mit der entspre
chenden Software beschränkt sein, können aber auch eine ganze
Hardware-Gruppe ansprechen. Eine Hardware-Gruppe kann aus Steu
ergeräten 3 bis 5 mit Routinen, Sensoren und Aktoren bestehen.
Nachdem das System bestehend aus Datenbus 1 und den Steuergerä
ten 2 bis 6 hochgefahren wurde und initialisiert ist, kann eine
Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten 2 bis 6 statt
finden. Beim Hochfahren des Systems, also vor der eigentlichen
Datenübertragung, werden die logischen Adressen 7 der Steuerge
räte 2 bis 6 ermittelt und im Speicherbereich in einem Zentral
register 10 des zentralen Steuergeräts 2 abgelegt. Der Netz
werkmaster 2 speichert in seinem Zentralregister 10 alle den
Komponenten 2 bis 6 zugewiesene Adressbestandteile bzw. Adres
sen, woraus die anderen Komponenten 3 bis 6 die Gesamtkonfigu
ration des Systems abfragen können. Alle anderen Steuergeräte 3
bis 6 sind dem Netzwerkmaster 2 in Bezug auf die Adressierung
hierarchisch untergeordnet und generieren ihre eigenen logi
schen Adressen beim ersten Hochfahren des Systems. Die Initia
lisierungsadressen werden bei einer Neukonfiguration vom Netz
werkmaster abgefragt und daraufhin zum Zentralregister 10 über
tragen, um den Aufbau des Systems über die Adressierung zu do
kumentieren. Alternativ dazu können die einzelnen Komponenten
ihre Initialisierungsadressen auch vom Netzwerkmaster erhalten.
Neben dem funktionsspezifischen Adressbestandteil 0 × 06, 0 × 51
für die Adressierung der Funktionsblöcke 8, 9 wird in dem Zen
tralregister 10 auch die Zahl der übereinstimmenden Funktions
blöcke im System durch einen Identifikationsadressbestandteil
festgehalten. Bei mehrfachem Auftreten übereinstimmender Funk
tionsblöcke 9, 11, 12 gibt der Identifikationsadressbestandteil
der Adresse an, wieviele gleiche Funktionsblöcke 9, 11, 12 am
Datenbus 1 vorhanden sind. Es kann auch bei jedem neuen Funkti
onsblock entsprechend seines Auftretens bei der Anmeldung am
Datenbus 1 der Identifikationsadressbestandteil hochgezählt
werden.
Der Identifikationsadressbestandteil der Adresse wird dynamisch
entsprechend dem Eintreffen der Statusmeldung bei der Initiali
sierung des Systems vom Netzwerkmaster 2 gebildet. Der Identi
fikationsadressbestandteil ist im einfachsten Fall als Kennzahl
ausgebildet und wird jeweils entsprechend der Reihenfolge auf
steigend vergeben, in der die Statusmeldung beim Initialisieren
von den einzelnen Komponenten 3 bis 6 über den Datenbus 1 beim
Steuergerät 2 ankommen. Sollte ein Funktionsblock nur einmal im
System vorhanden sein, so ist als Kennzahl beispielsweise eine
"0" vorgesehen. Sind mehrere Komponenten oder Funktionsblöcke
gleichartiger Funktionstypen im System vorhanden, so wird der
Identifikationsadressbestandteil in Form von natürlichen Zahlen
in aufsteigender Reihenfolge festgelegt, wobei die bei der In
itialisierung zuerst erfasste Komponente mit einer "1" gekenn
zeichnet wird. Im Ausführungsbeispiel ist der Wertebereich für
den Identifikationsadressbestandteil der Adresse zwischen 1 und
254 vorgesehen ist.
In dem Zentralregister 10 ist jeweils die erste Adresse in Form
der quasi-Internet-Protokoll-Adresse (IP-Adresse) 13 für jede
Komponente abgelegt, die von einem zweiten Netzwerk, insbeson
dere dem Internet 15, aufgerufen werden soll. Die IP-Adresse
13 besteht dabei aus einem Netzwerk-Adressbestandteil, wodurch
jedem Netzwerk eine bestimmte Adresse zugeordnet wird und aus
dem funktionsspezifischen Adressbestandteil, wodurch aus der
Sicht des zweiten Netzwerks, insbesondere des Internets 15, die
Komponente 4 bzw. 6 direkt angesprochen wird. In der Komponente
4 bzw. 6 werden die externen IP-Adressen in interne IP-
Adressen, d. h. in die ersten Adressen, umgesetzt, wobei beide
nach dem Internet-Protokoll gebildet werden. Soweit in der Be
schreibung von quasi-IP-Adressierung gesprochen wird, ist die
interne IP-Adressierung bzw erste Adresse innerhalb des ersten
Netzwerks gemeint. Der funktionsspezifische Adressbestandteil
der quasi-IP-Adressierung stimmt bevorzugt mit dem funktions
spezifischen Adressbestandteil überein, der zur Adressierung
der Funktionsblöcke beim Datenbus 1 verwendet wird.
Nach der Erstellung der Adressbestandteile 14 im Zentralregi
ster 10 sendet das Steuergerät 2 ein Statussignal über den Da
tenbus 1 an die verschiedenen Komponenten 3 bis 6, wobei das
Statussignal angibt, dass die Konfiguration des Zentralregi
sters 10 erfolgt ist. Die Komponenten 3 bis 6 im System fordern
vom Netzwerkmaster 2 daraufhin eine Kopie des Zentralregisters
10 an, wobei in den Komponenten 3 bis 6 entweder die gesamte
Information des Zentralregisters 10 oder lediglich die die Kom
ponente 3 bis 6 selbst betreffenden Informationen im dezentra
len Speicher abgelegt werden.
Sollte sich die Konfiguration des Systems seit dem letzten
Start des Systems, bspw. durch einen Masseschluss oder durch
Hinzufügen bzw. Herausnehmen einer Komponente 3 bis 6 geändert
haben, so sendet das Steuergerät 2 nach der Überprüfung der
Konfiguration eine Nachricht über den Datenbus 1 an die anderen
Komponenten 3 bis 6, die eine nicht ordnungsgemäße Konfigurati
on des Systems beschreibt. Dies führt dazu, dass die Komponen
ten 3 bis 6 ihre dezentrale Abspeicherung der Adressen verwer
fen, eine neue Kopie vom Netzwerkmaster 2 anfordern und die
Adressen dann im eigenen dezentralen Speicherbereich erneut ab
legen.
Einer Komponente 4 bzw. 6 des Systems, bspw. ein Kommunikati
onssteuergerät, erhält neben der businternen ersten Adresse 13,
die mindestens einen funktionsspezifischen Bestandteil 11 auf
weist, noch eine weitere zweite externe IP-Adresse zugewiesen.
Die Komponente 4 bzw. 6 weist dann erfindungsgemäß zwei Adres
sen auf. Die businterne erste Adresse 13 wird aufgrund der Sy
stemkonfiguration im ersten Netzwerk vergeben und die zweite,
externe IP-Adresse, wird aufgrund der Internet-Adresse durch
den Provider vergeben. Dadurch ist die erste Adresse 13 abhän
gig von der Funktionalität einer Komponente 2 bis 6 und nicht
von deren später im Kraftfahrzeug zugewiesenen Ort am Datenbus.
Bei der Kommunikation mit dem externen anderen Netzwerk, bspw.
dem Internet 15, ist im Ausführungsbeispiel nur eine Komponente
4 bzw. 6 sichtbar, nämlich diejenige, die eine interne und eine
externe TP-Adressen aufweist. Die Umsetzung von der internen
auf die externe IP-Adressierung erfolgt zur Abschirmung des er
sten Netzwerks. Das Internet 15 kann mit dem Datenbus 1 über
eine Funkübertragungsstrecke 16, bspw. über ein Mobiltelefon,
verbunden sein.
Im Zentralregister 10 werden alle gerätespezifischen Informa
tionen in Form von Adressbestandteilen (logische Adresse, Iden
tifikations- und/oder funktionsspezifischer Adressbestandteil
etc.) abgelegt, so dass schon aufgrund der abgelegten Adressen
14 eine Aussage über die Gesamtkonfiguration des Systems beste
hend aus den einzelnen Komponenten 1 bis 6, 8, 9, 11, 12 erfol
gen kann. Mindestens eine der Komponenten 2 bis 6 weist dabei
ausführbare Funktionen auf, um die notwendigen Informationen
von den anderen. Komponenten 3 bis 6 abzufragen. Im Netzwerkma
ster 2 ist bevorzugt eine Zuordnung abgelegt, welche Komponen
ten 2 bis 6 Hauptfunktionsblöcke 17 aufweisen und welche Kompo
nenten 2 bis 6 eine quasi-IP-Adresse bzw. erste Adresse 13 er
halten.
In der Fig. 2 ist in vereinfachter, schematischer Darstellung
eine auf dem Zentralregister 10 abgelegte Liste mit Adressbe
standteilen 14 gezeigt. In diesem Beispiel werden die ersten
zwei Spalten vom Netzwerkmaster 2 bei der Initialisierung des
Systems abgefragt. In der dritten und vierten Spalte sind die
vom Netzwerkmaster 2 selbst berechneten möglichen Adressbe
standteile, bspw. der Identifikationsadressbestandteil und/oder
die quasi-IP-Adressen bzw. ersten Adressen 13, abgelegt. Über
die quasi-IP-Adressen 13 kann dann die jeweilige Komponente 4
bzw. 6 des Systems von jeder Komponemte 2 bis 6 des ersten
Netzwerk 1 angesprochen werden.
Jede IP-Adresse 13 besteht aus einem statischen und einem dyna
mischen Anteil. Der statische Anteil umfasst den Netzwerkbe
standteil, der das jeweilige Netzwerk 1, 15 bezeichnet, das an
gesprochen werden soll. Dieser Teil der Adresse kann auch schon
bei der Herstellung der Komponenten 2 bis 6 programmiert werden.
Die einzelnen Adressbestandteile werden entsprechend einer
Adressbildungsvorschrift aneinander gehängt. Die beiden vom
Netzwerkmaster 2 zu bestimmenden dynamischen Adressbestandteile
setzen sich aus dem funktionsspezifischen und dem Identifikati
onsadressbestandteil zusammen. Die Adressbildungsvorschrift zur
Erstellung einer vollständigen IP-Adresse 13 für die Internet-
Protokoll-basierte Datenübertragung zwischen einer Quellkompo
nente und einer Zielkomponente lautet folgendermaßen:
IP-Adresse = NetzwerkAdr . FunktionsAdr . InstAdr + 1
Dabei ist die IP-Adresse die zweite Adresse 13, NetzwerkAdr be
zeichnet den Netzwerk-Adressbestandteil, FunktionsAdr den funk
tionsspezifischen Adressbestandteil, bspw. von einem Hauptfunk
tionsblock einer Komponente 2 bis 6, und InstAdr bezeichnet den
Identifikationsadressbestandteil. Um einen unberechtigten Zu
griff durch eine Kommunikation vom zweiten Netzwerk 15 auf den
Datenbus 1 zu verhindern, ist im Zentralregister 10 des Netz
werkmasters 2 abgelegt, welche Hauptfunktionsbestandteile 17
eine Adresse erhalten können. Auf diese Weise kann bei einge
henden Nachrichten deren Zugriffsberechtigung und deren Syntax
überprüft werden. Nach dem Internet-Protokoll-Standard ist für
den Netzwerkadressbestandteil innerhalb lokaler Netzwerke, wie
ein Datenbus 1, beispielsweise die Adresse 10.0.n.n reserviert,
wobei n jeweils ein beliebig zu vergebender Adressbestandteil
ohne 0 und 255 ist.
Wie in Fig. 2 ersichtlich, weist die Komponente 2 mit der lo
gischen Adresse 0 × 100 die Funktionsblöcke mit den funktionsspe
zifischen Adressbestandteilen 0 × 22, 0 × 06, 0 × 08 und 0 × 40 auf,
über die die einzelnen Funktionsblöcke innerhalb des Datenbus 1
angesprochen werden. Der Funktionsblock mit der Adresse 0 × 22
ist im gesamten System lediglich einmal vorhanden, so dass er
mit dem Identifikationsadressbestandteil 0 der Adresse bezeich
net wird. Der Funktionsblock 0 × 22 ist im Ausführungsbeispiel
ein der Komponente 2 zugeordneter Verstärker. Die anderen Funk
tionsblöcke sind mehrfach im gesamten System vorhanden und erhalten,
wenn sie sich beim Hochlaufen als erstes beim Netzwerk
master 2 angemeldet haben oder als Funktionsblock des Netzwerk
masters 2 selbst den Identifikationsadressbestandteil InstAdr =
1.
Der Identifikationsadressbestandteil InstAdr gibt an, wieviel
gleiche Funktionsblöcke im System vorhanden sind und welcher
dieser mehrfach vorhandenen Funktionsblöcke angesprochen werden
soll. Bedingt durch den Adressbestandteil des Funktionsblocks
0 × 22 wird der betreffende Funktionsblock als Verstärker identi
fiziert und entsprechend in das Zentralregister 10 oder in die
dezentralen Register der anderen Komponenten 3 bis 6 eingetra
gen.
Die Funktionsblöcke werden bei Bedarf über den jeweilige funk
tionsspezifischen Adressbestandteil angesprochen, sofern eine
Kommunikation über den Datenbus 1 vorgesehen sein soll. Jede
für die Kommunikation mit dem anderen Netzwerk 15 vorgesehene
Komponente 4 bzw. 6 erhält von einem Adresserzeugungsmittel au
tomatisch eine zweite IP-Adresse 13 zugewiesen. Üblicherweise
wird nicht für jede Komponente, die über ihren Hauptfunktions
block 17 angesprochen wird, oder für jeden Funktionsblock eine
Kommunikation mit dem anderen Netzwerk vorgesehen werden. Im
Beispiel weist die Komponente 6 den Hauptfunktionsblock 17,
bspw. 0 × 60 auf, und wird über diesen Hauptfunktionsblock 17
adressiert. Die IP-Adresse 13 der Komponente 6 lautet im Aus
führungsbeispiel IP-Adr = 10.0.60.1, wodurch das Steuergerät 6
des Systems vom externen Internet 15 aus angesprochen werden
kann. Die dieser Komponente zugehörigen Funktionsblöcke 12 kön
nen dann bspw. über den funktionsspezifischen Adressbestandteil
oder ein anderes Verfahren ausgewählt werden.
Claims (10)
1. Verfahren zur Adressierung von Komponenten (2 bis 6) eines
ersten Netzwerks (1), insbesondere bei Datenbussystemen in Ver
kehrsmitteln, bei dem jeder Komponente (2 bis 6) eine erste
Adresse für die gegenseitige Kommunikation innerhalb des Netz
werks (1) zugewiesen wird und die ersten Adressen in einem Zen
tralregister (10) abspeichert werden,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ei
ne bestimmte Komponente (4, 6) des ersten Netzwerks (1) mit ei
nem anderen Netzwerk (15) kommuniziert, diese Komponente (4, 6)
beim Einwählen ins zweite Netzwerk (15) von diesem eine zweite
Adresse (IP-Adr) zugewiesen bekommt und dass innerhalb des er
sten Netzwerks (1) eine Adressierung aufgrund von funktionsspe
zifischen Adressbestandteil (FunktionsAdr) erfolgt, wobei über
gleiche funktionsspezifische Adressbestandteile (FunktionsAdr)
gleiche Funktionsblöcke (8, 9, 11, 12) der Komponenten (2 bis
6) angesprochen werden.
2. Verfahren zur Adressierung von Komponenten (2 bis 6) eines
Netzwerks (1), insbesondere bei Datenbussystemen in Verkehrs
mitteln, bei dem jeder Komponente (2 bis 6) eine erste Adresse
für die gegenseitige Kommunikation innerhalb des Netzwerks (1)
zugewiesen wird und die ersten Adressen in einem Zentralregi
ster (10) abspeichert werden,
dadurch gekennzeichnet, dass externe IP-
Adressen an Komponenten (4 bzw. 6) vergeben werden, die auf
grund eines Eintrags in einer Konfigurationsliste in einer zen
tralen Komponente (2) berechtigt sind und dass der Nachweis
über die Berechtigung über den mit der Anfrage übertragenen
Hauptfunktionsblock geführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Hauptfunktionsblock bei der Abfrage von der abfragenden Kompo
nente (2 bis 6) an die zentrale Komponente (2) mitübertragen
wird und die IP-Adresse aus dem Hauptfunktionsblock und anderen
Adressbestandteilen der abfragenden Komponente gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Komponente des ersten Netzwerks (1) eine Kommunikati
on mit dem zweiten Netzwerk (15) bei der von außen sichtbaren
Komponente (4, 6) anmeldet, worauf die Komponente (4, 6) der
anmeldenden Komponente mit der internen Adresse aus dem ersten
Netzwerk (1) die Kommunikation mit der externen IP-Adresse (IP-
Adr) ermöglicht und daraufhin eine Kommunikation mit dem zwei
ten Netzwerk (15) aufbaut.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Komponenten (2 bis 6) die im Zentralregister (10) ge
speicherten ersten Adressen auswerten, um die Konfiguration des
gesamten Systems zu überprüfen.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass beim Hochfahren des Systems die eine Komponente (2 bis 6)
betreffenden Adressen/Adressbestandteile (14) vom Zentralregi
ster (10) über den Datenbus (1) kopiert werden und in der Kom
ponente (2 bis 6) mit den im jeweiligen dezentralen Speicher
abgelegten Adressinformationen verglichen werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass bei einer Neukonfiguration des Systems die von der zentra
len Komponente (2) über den Datenbus (1) kopierten Adressen in
einem Speichermittel der betreffenden Komponente (2 bis 6) ab
gespeichert werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Daten über einen optischen Datenbus (1), insbesondere
eine sogenannten D2B- oder MOST-Datenbus, übertragen werden.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass vor der eigentlichen Datenübertragung über den Datenbus
(1), insbesondere beim Hochfahren des Systems bzw. nach Empfang
eines Statussignals, der Abgleich der gespeicherten Adressen
bzw. Adressbestandteile (14) in den Registern (10) der Kompo
nenten (2 bis 6) und/oder Funktionsgruppen (8, 9, 11, 12) ent
sprechend den gespeicherten Adressen der zentralen Komponente
(2) erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass im System mittels eines besonderen Befehls die IP-Adresse
der anfragenden Komponente (2 bis 6) aus der zentralen Liste
abgefragt werden kann.
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