DE102005062540A1

DE102005062540A1 - Verfahren zur Adressierung

Info

Publication number: DE102005062540A1
Application number: DE102005062540A
Authority: DE
Inventors: Vasco Vollmer; Thomas Sonnenrein; Alexander Weber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2007-07-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adressierung von n Entitäten eines Kommunikationsnetzwerks, bei dem die n Entitäten durchgezählt werden und die sich dabei ergebenden Zahlenwerte jeweils als Adressen für die n Entitäten verwendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adressierung von n Entitäten eines Kommunikationsnetzwerks, eine Vorrichtung, ein Kommunikationsnetzwerk, ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt.

Stand der Technik

In Kommunikationsnetzen ist eine Adressierung von Kommunikationsteilnehmern ein wesentlicher Bestandteil der Kommunikationsprotokolle. Die Art der Adressierung bestimmt in maßgeblicher Weise die Leistungsfähigkeit des Kommunikationsnetzes. Adressierungsschemata sind durch nachfolgend angeführte Charakteristika festgelegt.

So wird durch einen Adressumfang eine Anzahl maximal adressierbarer Knoten festlegt, z.B. 2³² Knoten bei IPv4 (Internet Protocol Version 4) oder 2¹²⁸ Knoten bei IPv6 (Internet Protocol Version 6). Ein Adressaufbau kann hierarchisch sein, d.h. es können Ordnungsstrukturen existieren, die den zur Verfügung stehenden Adressraum untergliedern. Diese Untergliederung kann auch geschaltet und somit stark hierarchisch gegliedert sein. Ein Beispiel für ein hierarchisches Adressierungsschema ist im Internet Protocol v4 zu finden. Bei einem Fehlen derartiger Ordnungsstrukturen spricht man von flachen Adressierungsschemata. Ein weiteres Charakteristikum sind Zusatzfunktionen der Adresse, d.h. Funktionen die nicht unmittelbar der Adressierung dienen. Als Beispiel für ein Adressierungsschema mit Zusatzfunktionen gilt ein CAN (Controller Area Network)-Identifier oder Identifikator, der gleichzeitig auch eine Priorität und einen Inhalt einer zu übermittelnden Nachricht angibt.

Vor diesem Hintergrund wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9, ein Kommunikationsnetzwerk mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10, ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 und ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 vorgeschlagen.

Vorteile der Erfindung

Weitere Vorteile ergeben sich aus den unabhängigen Patentansprüchen.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine Adressierung von n Entitäten eines Kommunikationsnetzwerks durchzuführen und dabei diese n Entitäten durchzuzählen und die sich dabei ergebenden Zahlenwerte diesen n Entitäten jeweils als Adressen zuzuweisen.

Ein erfindungsgemäßes Kommunikationsnetzwerk weist n Entitäten auf und ist dazu ausgebildet, diese n Entitäten für eine Adressierung durchzuzählen und die sich dabei ergebenden Zahlenwerte jeweils als Adressen die n Entitäten zu verwenden.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder dem erfindungsgemäßen Netzwerk können sämtliche Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt werden. Des weiteren kann das erfindungsgemäße Netzwerk mindestens eine erfindungsgemäße Vorrichtung aufweisen.

Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm mit Programmcodemitteln ist zum Durchführen aller Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, ausgeführt wird.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um alle Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, ausgeführt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt in Abhängigkeit von einer Größe des zu adressierenden Kommunikationsnetzwerks bzw. Kommunikationsnetzes oder Netzes, d.h. in Abhängigkeit von einer Gesamtzahl der Entitäten bzw. Kommunikationsentitäten oder Kommunikationsteilnehmer innerhalb des Kommunikationsnetzwerks, eine Optimierung eines Adressschemas.

Somit wird ein durch Verwaltungsinformationen entstehender Kommunikations-Mehraufwand, in der Fachsprache als Kommunikations-Overhead bezeichnet, reduziert. Dies verbessert die Leistungsfähigkeit des Netzes, da die zur Verfügung stehende Übertragungskapazität zu einem höheren Anteil für die Übertragung der eigentlichen Nutzdaten, in der Fachsprache als Payload bezeichnet, verwendet werden kann. Folglich lassen sich die Kosten für das Kommunikationsnetzwerk reduzieren, da es mit entsprechend niedrigeren Übertragungskapazitäten ausgelegt werden kann.

Die Erfindung basiert auf einem Kommunikationsnetzwerk mit einer Anzahl von n Entitäten. Für die Adressierung dieser n Entitäten wird ein flaches Adressierungsschema angewandt, d.h. es befinden sich keine weiteren Ordnungsstrukturen in den zum Einsatz kommenden Adressen.

Zur vereinfachten Darstellung werden die im Netz vorhandenen Entitäten bspw. von 0 bis n-1 durchgezählt und die sich dabei ergebenden Zahlenwerte jeweils als die Adresse bzw. Kommunikationsadresse von der Entität angenommen und/oder der Entität zugeordnet. Dies kann insbesondere auch bereits beim Durchzählen automatisch erfolgen. Wenn bspw. bei dem Durchzählen eine der n Entitäten als k-te Entität gezählt wird, kann der entsprechende Zahlenwert k als Adresse zugeteilt werden.

Im Gegensatz zu den heute bekannten Adressierungsschemata verwendet das erfindungsgemäße Verfahren keine feste Adresslänge, sondern reserviert für einen Verwaltungsteil der Nachricht, einen sog. Header, nur eine minimal benötigte Menge von Adressbits, die den zur Verfügung stehenden Adressraum nur so groß werden lässt, dass es für die Adressierung aller vorhandener n Entitäten ausreichend ist. In einem Netz aus 16 Entitäten werden in Ausgestaltung 4 Bit für die Adressierung jeder Entität von 0 bis 15 reserviert, in einem Netz aus 256 Entitäten hingegen werden 8-Bit-Adressen von 0 bis 255 verwendet.

Besonders vorteilhaft ist dieses Verfahren bei der Adressierung in heterogenen Netzen, d.h. solchen Gesamtnetzwerken, die aus verschiedenen Teilnetzen unterschiedlicher Ausprägung bestehen, wenn z.B. ein Netz nach dem CAN-Standard mit einem Netz nach den IEEE1394-Standard verknüpft wird. In diesen Fällen können häufig sehr große Unterschiede hinsichtlich jeweils maximal übertragbarer Datenraten, in diesem Beispiel bis zu 1 MBit/s bei CAN und bis zu 1600 MBit/s bei IEEE1394, einer Anzahl der maximal adressierbaren Entitäten oder Komponenten und/oder einer Größe des jeweiligen Adressraums bestehen.

Wegen eines zur tatsächlich transportierten Nutzlast durch die Adressierung entstehenden prozentual großen Overheads werden in langsamen Netzen heutzutage häufig sehr kurze Adressen verwendet und dadurch die Anzahl der möglichen Knoten im jeweiligen Netz stark eingeschränkt. Bei einem CAN-Bussystem wird beispielsweise im Normalfall eine Adresslänge von 11 Bit verwendet, so dass dieses auf 2¹¹ adressierbare Entitäten beschränkt ist. In sehr schnellen Netzen werden tendenziell eher lange Adressen verwenden, so werden in einem IEEE1394-System 64 Bit lange Adressen genutzt, womit eine weltweit eindeutige Adressierung aller entsprechenden Kommunikationsentitäten erreicht werden kann. Bei einer Verknüpfung beider Teilnetze tritt das Problem auf dass die langen Adressen des schnellen Teilnetzes die zur Verfügung stehende Kapazität des langsamen Teilnetzes so weit auslasten, dass nur noch sehr geringe Mengen Nutzdaten übertragen werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren betrachtet die tatsächlich in einem Gesamtnetzwerk, das aus beliebig vielen Teilnetzen unterschiedlicher Ausprägung bestehen kann, vorhandenen m Entitäten und verwendet ein für alle m Entitäten im Gesamtnetzwerk gültiges Adressierungsschema mit einer für die Anzahl der Entitäten optimalen Adresslänge. Der Wert m entspricht hierbei einer Summe aller Werte n für jeweilige Anzahlen der Entitäten der Teilnetzwerke. Die Abbildung dieser Adressen, insbesondere auf die jeweils netzwerkspezifischen Adressschemata, kann dabei in sogenannten Gateways, d.h. Übergangspunkten zwischen den Teilnetzen, erfolgen.

Die Vergabe der Adressen und demnach eine Zuweisung einer Adresse zu einer bestimmten Kommunikationsentität kann je nach Einsatzzweck statisch oder dynamisch geschehen. Die statische Zuweisung erfolgt dabei üblicherweise zu einem Entwicklungs- oder Integrationszeitpunkt. Sie ist immer dann vorteilhaft, wenn zu erwarten ist, dass sich die Anzahl und Ausprägung der vorhandenen Kommunikationsentitäten während des Betriebs nicht ändern wird. Die dynamische Zuweisung erfolgt jeweils zu einem Betriebsbeginn des Kommunikationsnetzwerks oder während einer besonderen Konfigurationsphase, bspw. bei einer Bandende-Konfiguration oder beim Einbringen von neuen Komponenten zur Laufzeit in das Kommunikationsnetzwerk. Dabei ermittelt eine zentrale Instanz, bspw. die als Adressserver ausgebildete erfindungsgemäße Vorrichtung, die Anzahl n der im Kommunikationsnetzwerk insgesamt vorhandenen Entitäten und leitet daraus durch geeignete Berechnung eine optimale Länge der Adressen ab. Anschließend weist dieser Adressserver jeder Kommunikationsentität eine Adresse aus diesem Bereich zu. Diese Vorrichtung kann als ein Modul einer ggf. übergeordneten Entität des Kommunikationsnetzwerks ausgebildet sein.

Alternativ ist eine dezentrale Vergabe der Adressen möglich, bei der jede oder einzelne ausgewählte Entitäten die optimale Adresslänge nach dem oben beschriebenen Vorgehen ermitteln und dann bspw. selbsttätig oder automatisch eine Adresszuweisung vornehmen. Dabei auftretende Konflikte können durch einen einfachen Abgleich der Kommunikationsentitäten so lange untereinander erkannt und aufgelöst werden, bis jede Entität eine im betrachteten Gesamtnetzwerk eindeutige Adresse besitzt.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
1 zeigt ein schematisches Diagramm zu einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Kommunikationsnetzwerks.
Ein Ausführungsbeispiel wird anhand des in 1 dargestellten Diagramms beschrieben. Es ist vorgesehen, ein Teilnetz nach den CAN-Standard und ein Teilnetz nach dem IEEE1394-Standard über ein Gateway miteinander zu verbinden. Die beiden Teilnetze verwenden zur physikalischen Kommunikation ihre jeweiligen standardisierten Adressen, d.h. innerhalb des CAN-Netzes werden 11-bit lange Identifikatoren oder Identifier verwendet, in dem IEEE1394-Netz werden Adressen mit einer Länge von 64 bit verwendet, ein derartiges Adressierungslevel wird allgemein auch als MAC-Adressierung, nach einer Schicht eines ISO/OSI-Referenzmodells, auf der sie üblicherweise stattfindet, bezeichnet. Zusätzlich erhält jede Kommunikationsentität nach dem vorliegenden Verfahren eine dynamisch anpassbare und in einem gesamten bereitzustellendem heterogenen Gesamtnetzwerk gültige Adresse.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Teil- bzw. Subnetz nach dem CAN-Standard sechsundzwanzig Kommunikationsentitäten in siebzehn Steuergeräten auf, das Teil- bzw. Subnetz nach dem IEEE1394-Standard weist sechsunddreißig Kommunikationsentitäten oder -einheiten in zwölf Steuergeräten auf, d.h. ein Steuergerät enthält ein oder mehrere separat adressierbare Kommunikationsentitäten. In einer Summe sind innerhalb des Gesamtnetzes zweiundsechzig separat adressierbare Kommunikationsentitäten enthalten.
Das Diagramm in 1 verdeutlicht eine mögliche Ausführung des Verfahrens. Ausgehend von einem Startzustand bei einer Aufstartphase 10 wird eine Anzahl der angeschlossenen Kommunikationsentitäten bestimmt bzw. ermittelt (Schritt 12). Anschließend erfolgt auf Basis der Anzahl der Kommunikationsentitäten die Festlegung der Adresslänge sowie eine in diesem Ausführungsbeispiel direkte Vergabe der Adressen (Schritt 14). Die optimale Adresslänge ist in diesem Ausführungsbeispiel 6, d.h. den Kommunikationsentitäten werden für dieses Gesamtnetz eindeutige Adressen mit einer Länge von 6 Bit zugewiesen.
Danach kann eine eigentliche Kommunikation zwischen den Kommunikationsentitäten innerhalb des Gesamtnetzwerks unter Nutzung der Adressen abgewickelt werden (Schritt 16). Bei Hinzuschalten eines weiteren Teilnetzwerks, Hinzufügen bzw. Abschalten von Kommunikationsentitäten oder Neustart des Gesamtnetzwerks erfolgt ein Zustandsübergang 18 in die Aufstartphase 10.
2 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Kommunikationsnetzwerks 40. Dieses weist eine Anzahl Entitäten 42 sowie eine als Adressserver ausgebildete Vorrichtung 44 auf. Die Vorrichtung 44 für eine Adressierung der Entitäten 42 des Kommunikationsnetzwerks 40 ist dazu ausgebildet, diese Entitäten 42 durchzuzählen und Zahlenwerte, die sich bei einem derartigen Durchzählen für die Entitäten 42 ergeben, diesen Entitäten 42 jeweils als Adressen zuzuweisen.

Claims

Verfahren zur Adressierung von n Entitäten (42) eines Kommunikationsnetzwerks (40), bei dem die n Entitäten (42) durchgezählt werden und die sich dabei ergebenden Zahlenwerte jeweils als Adressen für die n Entitäten (42) verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem für die Adressen der n Entitäten (42) eine minimal benötigte Länge an Adressbits verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das für ein Kommunikationsnetzwerk (40), bei dem mindestens zwei Teilnetzwerke mit insgesamt m Entitäten (42) miteinander zu verknüpfen sind, durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Adressen in Übergangspunkten zwischen den Teilnetzwerken abgebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das statisch durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das dynamisch durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Adressen dezentral vergeben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die n Entitäten (42) von 0 bis n-1 durchgezählt werden und als Adressen Zahlenwerte von 0 bis n-1 verwendet werden.
Vorrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine Adressierung von n Entitäten (42) eines Kommunikationsnetzwerks (40) durchzuführen und dabei diese n Entitäten durchzuzählen und die sich dabei ergebenden Zahlenwerte diesen n Entitäten (42) als Adressen zuzuweisen.
Kommunikationsnetzwerk, das n Entitäten (42) aufweist, und das dazu ausgebildet ist, diese n Entitäten (42) für eine Adressierung durchzuzählen und die sich dabei ergebenden Zahlenwerte jeweils als Adressen für die n Entitäten (42) zu verwenden.
Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einer Vorrichtung (44) nach Anspruch 9, ausgeführt wird.
Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einer Vorrichtung (44) nach Anspruch 9, ausgeführt wird.