DE102010054093A1

DE102010054093A1 - Method for co-simulation of real and virtual networks of vehicle, involves coupling real network with virtual network by data transmission path, and identifying all real network components

Info

Publication number: DE102010054093A1
Application number: DE102010054093A
Authority: DE
Inventors: Andras Dipl.-Inf. 91154 Kern; Thilo Dr.-Ing. 71065 Streichert; Hongyan 75177 Zhang
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2011-08-25

Abstract

The method involves coupling the real network (1) with the virtual network (2) by a data transmission path (6), and identifying all real network components (3.1,3.2,3.3) and memory unit associated in the switch. The message throughput of the real and virtual network components is analyzed in a time-period. The generation of data transmission between the real network and the virtual network is identified for simulation of the real network components or the identified, virtual network components (9.1,9.2,9.3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Co-Simulation eines Netzwerkes eines Fahrzeuges, umfassend eine Anzahl von realen Netzwerkkomponenten und eine Weiche, mittels derer die realen Netzwerkkomponenten an ein virtuelles Netzwerk, welches eine Anzahl von virtuellen Netzwerkkomponenten sowie eine virtuelle Weiche aufweist, koppelbar sind.The invention relates to a method for co-simulation of a network of a vehicle, comprising a number of real network components and a switch, by means of which the real network components can be coupled to a virtual network comprising a number of virtual network components and a virtual switch.

Fahrerassistenzsysteme zur Unterstützung eines Fahrzeugführers und damit zur Steigerung der Sicherheit im Straßenverkehr werden seit den letzten Jahren verstärkt entwickelt.Driver assistance systems to support a vehicle driver and thus to increase road safety have been increasingly developed in recent years.

Üblicherweise wird zur Kommunikation der Fahrerassistenzsysteme untereinander und mit dem Fahrzeug ein als Bussystem ausgebildetes Netzwerk, wie beispielsweise Control Area Network (CAN), Local Interconnect Network (LIN) und/oder das Feldbussystem FlexRay, verwendet. Die an das Bussystem angeschlossenen Komponenten, also z. B. eine Anzahl von Steuergeräten der Fahrerassistenzsysteme des Fahrzeuges, werden auch als Netzwerkknoten bezeichnet und sind über einen gemeinsamen Übertragungsweg mit dem Bussystem verbunden. Dabei werden von dem Bussystem jedem Netzwerkknoten alle Daten zugestellt, die über den gemeinsamen Übertragungsweg übertragen werden.Usually, a network configured as a bus system, such as a control area network (CAN), a local interconnect network (LIN) and / or the fieldbus system FlexRay, is used to communicate the driver assistance systems with one another and with the vehicle. The components connected to the bus system, ie z. As a number of control devices of the driver assistance systems of the vehicle, are also referred to as network nodes and are connected via a common transmission path to the bus system. In this case, all data are sent from the bus system to each network node, which are transmitted via the common transmission path.

Für eine funktionale Entwicklung sicherer Fahrerassistenzsysteme sind geeignete Test-, Mess- und Bewertungsmethoden notwendig. Daher wird bei der Entwicklung der Fahrerassistenzsysteme auf computergestützte Simulation zurückgegriffen.Appropriate test, measurement and evaluation methods are necessary for the functional development of safe driver assistance systems. Therefore, in the development of driver assistance systems on computer-aided simulation is used.

Die computergestützte Simulation, auch Netzwerksimulation genannt, soll im Idealfall komplexe und realistische Verkehrsszenarien berechnen können. Dazu wird das Bussystem mit einer externen Software über eine beispielsweise Ethernet-basierte Netzwerkkommunikation gekoppelt.The computer-aided simulation, also called network simulation, should ideally be able to calculate complex and realistic traffic scenarios. For this purpose, the bus system is coupled with external software via, for example, Ethernet-based network communication.

Ethernet-basierte Netzwerke bestehen aus Weichen, auch Switches genannt, welche eine bestimmte Anzahl von Ports aufweisen, und Netzwerkknoten, die über Punkt-zu-Punkt Verbindungen miteinander kommunizieren. Die Ports sind dabei Anschlussbuchsen, welche die Netzwerkknoten untereinander und/oder mit einem Endgerät, beispielsweise einem Rechner, verbinden. Der Switch kann, sofern ihm die Zielports bekannt sind, entscheiden, an welche Netzwerkknoten Daten weitergeleitet werden.Ethernet-based networks consist of switches, also called switches, which have a certain number of ports, and network nodes that communicate with each other over point-to-point connections. The ports are connection sockets which connect the network nodes to one another and / or to a terminal, for example a computer. The switch can, if it knows the destination ports, decide to which network nodes data is forwarded.

Ein solches Ethernet-basiertes Netzwerk wird auch als Punkt-zu-Punkt-Netzwerk bezeichnet.Such an Ethernet-based network is also referred to as a point-to-point network.

Aus diesen grundlegenden Unterschieden zwischen einem Bussystem und einem Ethernet-basierten Netzwerk ergeben sich neue Herausforderungen im Bereich der Netzwerksimulation, dem Mitlesen von realen Datenströmen, auch Traffic Monitoring genannt und dem Einspeisen von Datenströmen, auch Traffic-Generierung genannt, in das reale Netzwerk.These fundamental differences between a bus system and an Ethernet-based network result in new challenges in the area of network simulation, the reading of real data streams, also called traffic monitoring and the feeding of data streams, also called traffic generation, into the real network.

Zur Netzwerksimulation werden die realen Netzwerkomponenten, also beispielsweise die Steuergeräte der Fahrerassistenzsysteme, über einen oder mehrere Switches jeweils mit den virtuellen Netzwerkkomponenten, welche sich auf einem Rechner befinden, verbunden.For network simulation, the real network components, for example the control units of the driver assistance systems, are connected via one or more switches to the virtual network components which are located on a computer.

Das Traffic Monitoring dient dabei der Überwachung des Datenverkehrs im Netzwerk, also beispielsweise der Datenüberwachung im Bussystem des Fahrzeuges.The traffic monitoring serves to monitor the data traffic in the network, for example the data monitoring in the bus system of the vehicle.

Bekannt ist, dass bei Traffic Monitoring die Daten zur Überwachung des Netzwerkes mittels eines sogenannten Splitters, welcher ein Gerät zur Trennung von Datensignalen darstellt und für das Netzwerk transparent ist, an einen an das Netzwerk angeschlossenen Rechner übertragen werden.It is known that in traffic monitoring the data for monitoring the network by means of a so-called splitter, which is a device for separating data signals and is transparent to the network, are transmitted to a computer connected to the network.

Der Splitter ist in dem Übertragungsweg zwischen zwei realen Netzwerkkomponenten integriert. Mittels des Splitters wird das Datensignal zwischen den Netzwerkkomponenten in zwei Datensignale geteilt. Dabei verbleibt ein Datensignal auf dem ursprünglichen Übertragungsweg und das andere Datensignal wird über einen weiteren Übertragungsweg an ein an den Splitter angeschlossenes Prüfgerät gesendet, welcher das Datensignal entsprechend ausgibt. Allerdings muss hierbei die physikalische Schicht des Netzwerks, welches der Schicht 1 im OSI-Modell entspricht, entsprechend angepasst werden.The splitter is integrated in the transmission path between two real network components. The splitter divides the data signal between the network components into two data signals. In this case, a data signal remains on the original transmission path and the other data signal is sent via a further transmission path to a connected to the splitter tester, which outputs the data signal accordingly. However, in this case, the physical layer of the network, which is the layer 1 in the OSI model, to be adjusted accordingly.

Als eine zweite Möglichkeit zum Traffic Monitoring ist das sogenannte Port Mirroring bekannt.As a second possibility for traffic monitoring, so-called port mirroring is known.

Beim Port Mirroring werden alle eingehenden Daten definierbarer Ports des Switches kopiert und an einem Port, dem sogenannten Mirrorport ausgegeben. Der Switch ist dazu mit einem Prüfgerät verbunden, an welches die kopierten Daten weitergeleitet werden. Hierbei ist allerdings als problematisch anzusehen, dass alle auf den Ports ankommenden Daten, welche zum Teil auch gleichzeitig ankommen, sequentiell auf dem Mirrorport ausgegeben werden. Damit wird das zeitliche Verhalten des Netzwerkes verfälscht. Weiterhin korrespondiert die Bandbreite des Mirrorports nicht mit der Gesamtbandbreite der anderen Ports des Switches. Ferner ist das Port-Mirroring nicht in jedem Switch vorhanden.With port mirroring, all incoming data of definable ports of the switch are copied and output to a port, the so-called mirror port. The switch is connected to a test device, to which the copied data is forwarded. Here, however, is to be regarded as a problem that all incoming data on the ports, which sometimes arrive at the same time, are output sequentially on the mirror port. This falsifies the temporal behavior of the network. Furthermore, the bandwidth of the mirror port does not correspond to the total bandwidth of the other ports of the switch. Furthermore, port mirroring is not present in every switch.

Eine dritte Möglichkeit bietet das bereits bekannte EtherCap. Des EtherCap ist ein Werkzeug, das auf dem Prinzip des „Man in the Middle” basiert. Beim „Man in the Middle” wird der Übertragungsweg zwischen zwei Netzwerkkomponenten in zwei Übertragunswege aufgeteilt: ein Übertragungsweg zwischen einer Netzwerkkomponente und einem weiteren Rechner und ein Übertragungsweg zwischen dem weiteren Rechner und der anderen Netzwerkkomponente. Der weitere Rechner ist damit in der Lage, unbemerkt jegliche Kommunikation mitzulesen und zu manipulieren. Damit ist ein für das Netzwerk und für den Rechner transparentes Traffic Monitoring möglich, was allerdings auch zu nicht erwünschten Zwecken verwendet werden kann, beispielsweise eine unbeabsichtigte Manipulation des Netzwerkes.A third option is the already familiar EtherCap. The EtherCap is a tool based on the principle of "Man in the Middle". In the "Man in the Middle" the transmission path between two network components is divided into two transmission paths: a transmission path between a network component and another computer and a transmission path between the further computer and the other network component. The other computer is thus able to unnoticed read and manipulate any communication. This makes transparent traffic monitoring possible for the network and for the computer, although this can also be used for undesired purposes, for example an inadvertent manipulation of the network.

Wie bereits oben genannt, ist die Traffic Generierung ein weiteres wichtiges Werkzeug zur Netzwerksimulation.As mentioned above, traffic generation is another important tool for network simulation.

Bekannt dazu sind spezielle Systeme mit Hardware- und Softwarekomponenten, welche die Möglichkeit bieten, statischen Datentransfer zu generieren und damit das Netzwerk zu stimulieren. Beispiele dafür sind „Spirent Testcenter” und „IXIA IxNetwork”. Damit sind allerdings keine dynamischen Netzwerklastszenarien möglich, wie sie zur Simulation von realen Verkehrssituationen notwendig sind. Ferner sind Antwortnachrichten zwischen den Komponenten des Netzwerkes und dem an das Netzwerk angeschlossenen Rechner nicht generierbar und/oder können nicht verarbeitet werden.Known for this are special systems with hardware and software components, which offer the possibility to generate static data transfer and thus to stimulate the network. Examples are "Spirent Testcenter" and "IXIA IxNetwork". However, this does not allow any dynamic network load scenarios that are necessary for the simulation of real traffic situations. Furthermore, response messages between the components of the network and the computer connected to the network can not be generated and / or can not be processed.

Zur Restnetzwerksimulation, also die restliche Simulation des Netzwerkes exklusive des Traffic Monitorings und der Traffic Generierung sind ereignisgesteuerte Simulatoren, mittels welchen ein Netzwerk auf dem Rechner modelliert und simuliert werden kann, bekannt. Beispiele für solche ereignisgesteuerten Simulatoren sind NS2 oder Omnet++. Diese Simulatoren beinhalten allerdings keine Schnittstelle zur Kopplung mit einem realen Netzwerk.For residual network simulation, ie the rest of the simulation of the network, excluding traffic monitoring and traffic generation, event-controlled simulators, by means of which a network can be modeled and simulated on the computer, are known. Examples of such event-driven simulators are NS2 or Omnet ++. However, these simulators do not include an interface for coupling to a real network.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Simulation eines realen Netzwerkes eines Fahrzeuges anzugeben.The invention has for its object to provide a comparison with the prior art improved method for simulating a real network of a vehicle.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Simulation eines realen Netzwerkes eines Fahrzeuges möglich. Das reale Netzwerk umfasst dabei eine Anzahl von realen Netzwerkkomponenten, die über ein Datenübertragungssystem miteinander verbunden sind, und eine Weiche, mittels derer die realen Netzwerkkomponenten an ein virtuelles Netzwerk, welches eine Anzahl von virtuellen Netzwerkkomponenten sowie eine virtuelle Weiche aufweist, koppelbar sind.By means of the method according to the invention, the simulation of a real network of a vehicle is possible. In this case, the real network comprises a number of real network components, which are interconnected via a data transmission system, and a switch, by means of which the real network components can be coupled to a virtual network, which has a number of virtual network components as well as a virtual switch.

Erfindungsgemäß weist das Verfahren dazu folgende Schritte auf:

a) Kopplung des realen Netzwerkes mit dem virtuellen Netzwerk über einen Datenübertragungsweg,
b) Identifizierung aller der in der Weiche zugehörigen, realen Netzwerkkomponenten und Speichern dieser,
c) Identifizierung aller der in der virtuellen Weiche zugehörigen, virtuellen Netzwerkkomponenten und Speichern dieser,
d) Zeitgetreue Analyse des Nachrichtenaufkommens von realen und virtuellen Netzwerkkomponenten,
e) Generierung eines Datentransfers zwischen dem realen Netzwerk und dem virtuellen Netzwerk anhand der identifizierten, realen Netzwerkkomponenten und/oder der identifizierten, virtuellen Netzwerkkomponenten zur Simulation dieser.

According to the invention, the method has the following steps:

a) coupling of the real network with the virtual network via a data transmission path,
b) Identification of all the real network components associated with the switch and storing them,
c) identifying all of the virtual network components associated with the virtual switch and storing them,
d) Timely analysis of message traffic from real and virtual network components,
e) generating a data transfer between the real network and the virtual network based on the identified, real network components and / or the identified, virtual network components for the simulation of these.

Die realen Netzwerkkomponenten stellen beispielsweise fahrzeuginterne Steuergeräte von verschiedenen Fahrerassistenzsystemen dar, welche über ein Bussystem miteinander verbunden sind. Die virtuellen Netzwerkkomponenten stellen beispielsweise noch in der Entwicklung befindliche Steuergeräte des Fahrzeuges dar. Die Kopplung des virtuellen Netzwerkes mit dem realen Netzwerk ermöglicht somit eine Erweiterung des realen Netzwerkes mit Hilfe computergestützer Simulation.The real network components represent, for example, in-vehicle control units of various driver assistance systems, which are interconnected via a bus system. The virtual network components represent, for example, control units of the vehicle that are still under development. The coupling of the virtual network to the real network thus enables an expansion of the real network with the aid of computer-aided simulation.

Das Verfahren ermöglicht somit die Erweiterung eines fahrzeuginternen Netzwerkes von Fahrerassistenzsystemen, mittels dessen die Interaktion zwischen dem realen und dem virtuellen Netzwerk simulierbar ist, und die Überwachung des Datentransfers und die Generierung von statischem und dynamischem Datentransfer.The method thus enables the expansion of an in-vehicle network of driver assistance systems, by means of which the interaction between the real and the virtual network can be simulated, and the monitoring of the data transfer and the generation of static and dynamic data transfer.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 schematisch eine Vorrichtung mit Funktionseinheiten zur Durchführung eines Verfahrens zur Simulation eines realen Netzwerkes eines Fahrzeuges, 1 1 schematically a device with functional units for carrying out a method for simulating a real network of a vehicle,

2 schematisch einen Aufbau einer Weiche des Netzwerkes gemäß 1 und 2 schematically a structure of a switch of the network according to 1 and

3 schematisch die Vorrichtung gemäß 1 als beispielhafte Implementierung in einem Hardware-Software-System. 3 schematically the device according to 1 as an exemplary implementation in a hardware software system.

1 zeigt eine Vorrichtung, umfassend ein reales Netzwerk 1 und ein virtuelles Netzwerk 2. 1 shows a device comprising a real network 1 and a virtual network 2 ,

Das reale Netzwerk 1 weist eine Anzahl von realen Netzwerkkomponenten 3.1, 3.2, 3.3 auf, welche jeweils über Datenleitungen 4.1, 4.2, 4.3 mit einer Weiche 5 verbunden sind. Die realen Netzwerkkomponenten 3.1, 3.2, 3.3 können damit Daten an die Weiche 5 senden und Daten von der Weiche 5 empfangen.The real network 1 has a number of real network components 3.1 . 3.2 . 3.3 on, which each via data lines 4.1 . 4.2 . 4.3 with a switch 5 are connected. The real network components 3.1 . 3.2 . 3.3 can transfer data to the switch 5 send and data from the turnout 5 receive.

Sowohl die Daten, die von den realen Netzwerkkomponenten 3.1, 3.2, 3.3 gesendet werden, als auch die Daten, die von den realen Netzwerkkomponenten 3.1, 3.2, 3.3 empfangen werden, enthalten eine Quelladresse und eine Zieladresse. Die Quell- und Zieladressen sind dabei als physikalische Adressen, auch Media Access Control (= MAC) Adressen, ausgebildet.Both the data provided by the real network components 3.1 . 3.2 . 3.3 are sent, as well as the data sent by the real network components 3.1 . 3.2 . 3.3 are received, contain a source address and a destination address. The source and destination addresses are designed as physical addresses, including media access control (= MAC) addresses.

Die Quelladresse verweist dabei auf die physikalische Adresse eines Datensenders und die Zieladresse auf die physikalische Adresse eines Datenempfängers.The source address refers to the physical address of a data transmitter and the destination address to the physical address of a data receiver.

Die realen Netzwerkkomponenten 3.1, 3.2, 3.3 sind beispielsweise als Steuergeräte verschiedener Fahrerassistenzsysteme eines nicht dargestellten Fahrzeuges ausgebildet, welche fahrzeugintern über Ethernet-basiertes Punkt-zu-Punkt-Netzwerk, miteinander verbunden sind.The real network components 3.1 . 3.2 . 3.3 For example, they are designed as control units of various driver assistance systems of a vehicle, not shown, which are interconnected in-vehicle via Ethernet-based point-to-point network.

Das reale Netzwerk 1 stellt somit beispielsweise ein bereits in einem Fahrzeug existierendes Netzwerk von Fahrerassistenzsystemen dar.The real network 1 thus represents, for example, an already existing in a vehicle network of driver assistance systems.

Um einen optimalen Datentransfer zu, von und zwischen den realen Netzwerkkomponenten 3.1, 3.2, 3.3 des realen Netzwerkes 1 zu ermöglichen, liegen diese jeweils an einer Anschlussbuchse 5.1, 5.2, 5.3 der Weiche 5 an.For optimal data transfer to, from and between the real network components 3.1 . 3.2 . 3.3 of the real network 1 to allow, they are each at a socket 5.1 . 5.2 . 5.3 the switch 5 at.

Dabei ist jeder Anschlussbuchse 5.1, 5.2, 5.3 eine reale Netzwerkkomponente 3.1, 3.2, 3.3 zugeordnet. So liegt die reale Netzwerkkomponente an der Anschlussbuchse 5.1 an, die Netzwerkkomponente 3.2 an der Anschlussbuchse 5.2 und die Netzwerkkomponente 3.3 an der Anschlussbuchse 5.3.There is every connection socket 5.1 . 5.2 . 5.3 a real network component 3.1 . 3.2 . 3.3 assigned. So, the real network component is at the socket 5.1 on, the network component 3.2 at the connection socket 5.2 and the network component 3.3 at the connection socket 5.3 ,

Zur Identifizierung der jeweiligen realen Netzwerkkomponente 3.1, 3.2, 3.3 ist in der Weiche 5 eine Datenstruktur in Form einer Tabelle 5.4 integriert. Die Tabelle 5.4 speichert dazu die physikalischen Adressen der realen Netzwerkkomponenten 3.1, 3.2, 3.2 und physikalische Adressen von Komponenten des virtuellen Netzwerkes 2, auf welche in der Beschreibung noch näher eingegangen wird.To identify the respective real network component 3.1 . 3.2 . 3.3 is in the switch 5 a data structure in the form of a table 5.4 integrated. The table 5.4 stores the physical addresses of the real network components 3.1 . 3.2 . 3.2 and physical addresses of components of the virtual network 2 , which will be discussed in more detail in the description.

Zum Weitersenden der Daten der realen Netzwerkkomponenten 3.1, 3.2, 3.3 an das virtuelle Netzwerk 2 ist an der Weiche 5 eine weitere Anschlussbuchse 5.5 angeordnet.For forwarding the data of the real network components 3.1 . 3.2 . 3.3 to the virtual network 2 is at the switch 5 another connection socket 5.5 arranged.

Alternativ dazu ist an der Weiche 5 eine Anzahl von Anschlussbuchsen 5.5 angeordnet.Alternatively, it is at the switch 5 a number of connection sockets 5.5 arranged.

Die Weiche 5 verbindet damit sowohl die realen Netzwerkkomponenten 3.1, 3.2, 3.3 untereinander als auch diese mit dem virtuellen Netzwerk 2.The soft 5 connects both the real network components 3.1 . 3.2 . 3.3 with each other as well as these with the virtual network 2 ,

Zum Datentransfer zwischen dem realen Netzwerk 1 und dem virtuellen Netzwerk 2 sind diese über einen Datenübertragungsweg 6 miteinander gekoppelt.For data transfer between the real network 1 and the virtual network 2 these are via a data transmission path 6 coupled together.

Der Datenübertragungsweg 6 liegt dabei auf der Seite des realen Netzwerkes 1 an der Anschlussbuchse 5.5 der Weiche 5 an und auf der Seite des virtuellen Netzwerkes an einer Schnittstelle 12.The data transmission path 6 lies on the side of the real network 1 at the connection socket 5.5 the switch 5 at and on the side of the virtual network at an interface 12 ,

Die Schnittstelle 12 ist dabei als eine Programmierschnittstelle ausgebildet, welche den Datentransfer des virtuellen Netzwerkes 2 an den Datentransfer des realen Netzwerkes 1 und umgekehrt anbindet.the interface 12 is designed as a programming interface, which the data transfer of the virtual network 2 to the data transfer of the real network 1 and vice versa.

Das virtuelle Netzwerk 2 wird von einem Programm, insbesondere von einer entsprechenden Software generiert, welche auf einer in 3 dargestellten Rechnereinheit R, wie beispielsweise einem Laptop, installiert ist.The virtual network 2 is generated by a program, in particular by an appropriate software, which is based on an in 3 computer unit R, such as a laptop, is installed.

Das virtuelle Netzwerk 2 kann dabei eine virtuelle Weiche 8 umfassen, in welcher analog zur Weiche 5 eine Datenstruktur in Form einer Tabelle 8.1 integriert ist. Die Tabelle 8.1 speichert sowohl die physikalischen Adressen der realen Netzwerkkomponenten 3.1, 3.2, 3.3 des realen Netzwerkes 1 als auch physikalische Adressen von virtuellen Netzwerkkomponenten 9.1, 9.2, 9.3.The virtual network 2 can be a virtual switch 8th include, in which analog to the switch 5 a data structure in the form of a table 8.1 is integrated. The table 8.1 stores both the physical addresses of the real network components 3.1 . 3.2 . 3.3 of the real network 1 as well as physical addresses of virtual network components 9.1 . 9.2 . 9.3 ,

Die virtuellen Netzwerkkomponenten 9.1, 9.2, 9.3 stellen erweiterte Komponenten des realen Netzwerkes 1 dar.The virtual network components 9.1 . 9.2 . 9.3 make advanced components of the real network 1 represents.

Beispielsweise sollen ein oder mehrere Fahrerassistenzsysteme dem Fahrzeug hinzugefügt werden. Zur Entwicklung von neuen Fahrerassistenzsystemen wird das virtuelle Netzwerk 2 generiert, welches die neuen Fahrerassistenzsysteme als reale Fahrerassistenzsysteme simuliert. Um eine Interaktion der neuen Fahrerassistenzsysteme mit den realen Fahrerassistenzsystemen zu testen, werden dazu die neuen Fahrerassistenzsysteme mit den realen Fahrerassistenzsystemen verbunden.For example, one or more driver assistance systems are to be added to the vehicle. The development of new driver assistance systems becomes the virtual network 2 generated, which simulates the new driver assistance systems as real driver assistance systems. In order to test an interaction of the new driver assistance systems with the real driver assistance systems, the new driver assistance systems are connected to the real driver assistance systems.

Damit ein optimaler Datentransfer zwischen dem virtuellen Netzwerk 2 und dem realen Netzwerk 1 sichergestellt werden kann, ist die Tabelle 5.4 der Weiche 5 mit der Tabelle 8.1 der virtuellen Weiche 8 synchronisiert.Thus an optimal data transfer between the virtual network 2 and the real network 1 can be ensured is the table 5.4 the switch 5 with the table 8.1 the virtual switch 8th synchronized.

Vorzugsweise ist die Weiche 5 des realen Netzwerkes 1 in der Lage, nach der Kopplung des realen Netzwerkes 1 mit dem virtuellen Netzwerk 2 die in der Tabelle 8.1 der virtuellen Weiche 8 gespeicherten physikalischen Adressen der virtuellen Netzwerkkomponenten 9.1, 9.2, 9.3 herunterzuladen und die in der eigenen Tabelle 5.4 gespeicherten physikalischen Adressen der realen Netzwerkkomponenten 3.1, 3.2, 3.3 dem virtuellen Netzwerk 2 zur Verfügung zu stellen, welche diese Daten in die Tabelle 8.1 einpflegt. Damit korrespondieren die in den Tabellen 5.4, 8.1 gespeicherten Daten in gewinnbringender Weise miteinander.Preferably, the switch is 5 of the real network 1 able, after the coupling of the real network 1 with the virtual network 2 the in the table 8.1 the virtual switch 8th stored physical addresses of the virtual network components 9.1 . 9.2 . 9.3 download and in their own table 5.4 stored physical addresses of the real network components 3.1 . 3.2 . 3.3 the virtual network 2 to provide this data in the table 8.1 einpflegt. This corresponds to those in the tables 5.4 . 8.1 stored data in a profitable manner with each other.

Beispielsweise läuft ein Datentransfer von dem realen Netzwerk 1 zum virtuellen Netzwerk 2 folgendermaßen ab:
Die reale Netzwerkkomponente 3.1 möchte ein Datenpaket zur virtuellen Netzwerkkomponente 9.3 senden.For example, a data transfer from the real network is running 1 to the virtual network 2 as follows:
The real network component 3.1 want a data packet to the virtual network component 9.3 send.

Die reale Netzwerkkomponente 3.1 sendet dazu das Datenpaket über die Datenleitung 4.1 an die Anschlussbuchse 5.1 der Weiche 5. Die Weiche 5 verarbeitet bei Erhalt des Datenpakets die darin enthaltene physikalische Quelladresse der sendenden realen Netzwerkkomponente 3.1 und legt einen Eintrag in der Tabelle 5.4 ab, in der neben der physikalischen Adresse auch die entsprechende Anschlussbuchse 5.1, an der das Datenpaket empfangen wurde, gespeichert wird.The real network component 3.1 sends the data packet over the data line 4.1 to the connection socket 5.1 the switch 5 , The soft 5 Upon receipt of the data packet, it processes the physical source address of the sending real network component contained therein 3.1 and puts an entry in the table 5.4 in addition to the physical address and the corresponding socket 5.1 at which the data packet was received is stored.

Als Zieladresse, welche ebenfalls in dem Datenpaket enthalten ist, erkennt die Weiche 5 anhand der Tabelle 5.4, dass es sich um eine physikalische Adresse der virtuellen Netzwerkkomponente 9.3 handelt und schickt das Datenpaket an die Anschlussbuchse 5.5.As the destination address, which is also included in the data packet, recognizes the switch 5 based on the table 5.4 in that it is a physical address of the virtual network component 9.3 acts and sends the data packet to the socket 5.5 ,

Das Datenpaket wird dann von der Anschlussbuchse 5.5 über den Datenübertragungsweg 6 an die Schnittstelle 12 gesendet. Die Schnittstelle 12 bereitet das Datenpaket entsprechend in ein mit dem virtuellen Netzwerk 2 kompatibles Datenpaket auf. Das Datenpaket wird dann an die virtuelle Weiche 8 weitergeleitet. Die virtuelle Weiche 8 erkennt anhand der Tabelle 8.1 die Zieladresse und sendet das Datenpaket an die virtuelle Netzwerkkomponente 9.3.The data packet is then removed from the socket 5.5 over the data transmission path 6 to the interface 12 Posted. the interface 12 prepares the data packet accordingly with the virtual network 2 compatible data package. The data packet is then sent to the virtual switch 8th forwarded. The virtual switch 8th recognizes by the table 8.1 the destination address and sends the data packet to the virtual network component 9.3 ,

Im umgekehrten Fall, beispielsweise möchte die virtuelle Netzwerkkomponente 9.2 ein Datenpaket zur Netzwerkkomponente 3.3 senden, erkennt die virtuelle Weiche 8 die Zieladresse als die physikalische Adresse der Netzwerkkomponente 3.3 und schickt das Datenpaket über die Schnittstelle 12, welche das Datenpaket entsprechend aufbereitet, und den Datenübertragungsweg 6 zur Anschlussbuchse 5.5 der Weiche 5.Conversely, for example, the virtual network component wants 9.2 a data packet to the network component 3.3 send, detects the virtual switch 8th the destination address as the physical address of the network component 3.3 and sends the data packet over the interface 12 which prepares the data packet accordingly, and the data transmission path 6 to the connection socket 5.5 the switch 5 ,

Das Datenpaket enthält ebenfalls die Zieladresse, welche die physikalische Adresse der Netzwerkkomponente 3.3 darstellt. Die Weiche 5 erkennt anhand der Tabelle 5.4 die Zieladresse als die physikalische Adresse der Netzwerkkomponente 3.3 und sendet das Datenpaket über die ebenfalls in der Tabelle 5.4 gespeicherte Anschlussbuchse 5.3 an die Netzwerkkomponente 3.3.The data packet also contains the destination address, which is the physical address of the network component 3.3 represents. The soft 5 recognizes by the table 5.4 the destination address as the physical address of the network component 3.3 and sends the data packet via the also in the table 5.4 stored connection socket 5.3 to the network component 3.3 ,

Für den Fall, dass es sich bei dem Datenpaket um Daten mit niedrigem Informationsgehalt handelt, also ein Datenpaket mit statischen Informationen, ist in der Weiche 5 ein in 3 dargestellter Datengenerator 10 integriert, welcher Datenpakete generieren kann und an die Anschlussbuchse 5.5 sendet. Der Generator dient der Entlastung der Kommunikationsverbindung zwischen Schnittstelle 12 und Anschlußbuchse 5.5.In the event that the data packet is low information content data, ie a static information data packet, it is in the switch 5 a in 3 illustrated data generator 10 integrated, which can generate data packets and to the connection socket 5.5 sends. The generator is used to relieve the communication connection between interface 12 and socket 5.5 ,

Der Datengenerator 10 ist beispielsweise als ein System von Hardware- und Softwarekomponenten ausgebildet.The data generator 10 For example, it is designed as a system of hardware and software components.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Weiche 5 für jede Anschlussbuchse 5.1, 5.2, 5.3 einen Datengenerator 10 auf. Damit ist es beispielweise möglich, künstlich fehlerhafte Datenpakete in das reale Netzwerk 1 einzuschleusen. Weiterhin wird dadurch ein Parallelbetrieb und ein automatisches Umschalten zwischen der Funktion der Weiche 5 als Datenvermittlung und der Funktion der Weiche 5 als Datengenerator 10 ermöglicht. Ferner ist es damit möglich, benutzerdefinierbare Kopfdaten und Nutzdaten im Datenpaket zu generieren, welche beispielsweise auf Ethernet, Internet Protokoll, Transmission Control Protocol/User Datagram Protokoll basieren.In a preferred embodiment, the switch 5 for each connection socket 5.1 . 5.2 . 5.3 a data generator 10 on. This makes it possible, for example, artificially faulty data packets in the real network 1 infiltrate. Furthermore, this is a parallel operation and an automatic switching between the function of the switch 5 as a data exchange and the function of the switch 5 as data generator 10 allows. Furthermore, it is thus possible to generate user-definable header data and user data in the data packet, which are based, for example, on Ethernet, Internet Protocol, Transmission Control Protocol / User Datagram Protocol.

Zur Überwachung des Datentransfers im realen Netzwerk 1 ist in der Weiche 5 ein ebenfalls in 3 dargestellter Datenmonitor 11 integriert. Der Datenmonitor 11 liest die auf den Anschlussbuchsen 5.1, 5.2, 5.3 ankommenden Daten aus. Hierfür werden die eingehenden Daten an den Ports 5.1, 5.2, 5.3 mit Zeitstempeln versehen, so dass eine zeitliche Reihenfolge im virtuellen Netzwerk wieder hergestellt werden kann.For monitoring the data transfer in the real network 1 is in the switch 5 a likewise in 3 illustrated data monitor 11 integrated. The data monitor 11 read those on the connection sockets 5.1 . 5.2 . 5.3 incoming data. For this, the incoming data at the ports 5.1 . 5.2 . 5.3 timestamped so that a temporal order in the virtual network can be restored.

Mittels des beschriebenen Verfahrens ist somit eine Erweiterung eines bereits existierenden, fahrzeuginternen Netzwerkes von Fahrerassistenzsystem möglich. Das Verfahren ermöglicht die Kopplung eines virtuellen Netzwerkes mit dem bereits existierenden, fahrzeuginternen Netzwerk und damit eine Simulation der Interaktion zwischen dem fahrzeuginternen Netzwerk und einem das Fahrzeug zu erweiternden Netzwerk. Damit ist eine sogenannte Restnetzwerksimulation, die Überwachung des Datentransfers, auch Traffic Monitoring genannt und die Generierung von Datenpaketen, mittels welchem sowohl statischer Datentransfer als auch dynamische Lastszenarien generierbar sind, möglich.By means of the method described, an extension of an existing, in-vehicle network of driver assistance system is thus possible. The method enables the coupling of a virtual network with the existing, in-vehicle network and thus a simulation of the interaction between the in-vehicle network and a network to be expanded the vehicle. Thus, a so-called residual network simulation, the monitoring of data transfer, also called traffic monitoring and the generation of data packets by means of which both static data transfer and dynamic load scenarios can be generated, possible.

2 zeigt einen Aufbau der in 1 beschriebenen Weiche 5. 2 shows a structure of in 1 described switch 5 ,

Die Weiche 5 weist eine Anzahl von identischen Tabellen 5.4 auf, welche jeweils mittels einer Steuereinheit 5.6 gesteuert werden. Die Anzahl der Tabellen 5.4 ist dabei abhängig von der Implementierung der Weiche 5. Üblicherweise weist die Weiche 5 eine Tabelle 5.4 auf.The soft 5 has a number of identical tables 5.4 on, each by means of a control unit 5.6 to be controlled. The number of tables 5.4 depends on the implementation of the switch 5 , Usually, the switch points 5 a table 5.4 on.

Die Anzahl der Tabellen 5.4 korrespondiert dabei mit der Anzahl der an der Weiche 5 angeschlossenen realen Netzwerkkomponenten 3.1, 3.2, 3.3, usw.The number of tables 5.4 corresponds to the number of points on the switch 5 connected real network components 3.1 . 3.2 . 3.3 , etc.

Weiterhin ist die Anzahl von Tabellen 5.4 mit einer Kontrolleinheit 5.7 verbunden, mittels welcher die Synchronisation der Tabellen 5.4 untereinander möglich ist.Furthermore, the number of tables 5.4 with a control unit 5.7 connected by means of which the synchronization of the tables 5.4 is possible with each other.

Ferner weist die Weiche an ihrer den Anschlussbuchsen 5.1, 5.2, 5.3, 5.x zugewandten Seite ein Koppelfeld 5.8 auf, welches als ein Kreuzschienenverteilungssystem ausgebildet ist und mittels welchem eine transparente Vermittlung und Durchschaltung von Datenpaketen, d. h. die Vermittlung und Durchschaltung der Datenpakete ohne Änderungen oder Verfälschungen, zwischen den realen Anschlussbuchsen 5.1, 5.2, 5.3 usw. sichergestellt wird.Furthermore, the switch has at her the connection sockets 5.1 . 5.2 . 5.3 . 5.x facing side a coupling field 5.8 on, which is designed as a crossbar distribution system and by means of which a transparent switching and switching of data packets, ie the switching and switching of the data packets without changes or distortions, between the real connection sockets 5.1 . 5.2 . 5.3 etc. is ensured.

Der Datentransfer von einer der Anschlussbuchsen 5.1, 5.2, 5.3 und zu einer anderen Anschlussbuchsen 5.1, 5.2, 5.3 ist jeweils schematisch als doppelter Pfeil dargestellt. Der Datentransfer kann dabei sowohl mittels des Datengenerators 10 generiert als auch mittels des Datenmonitors 11 ausgelesen werden.The data transfer from one of the connection sockets 5.1 . 5.2 . 5.3 and to another connection sockets 5.1 . 5.2 . 5.3 is shown schematically as a double arrow. The data transfer can be done both by means of the data generator 10 generated as well as by means of the data monitor 11 be read out.

Mittels des Datenmonitors 11 kann von jeder in 2 dargestellten Anschlussbuchse 5.1, 5.2, 5.3, 5.x eine Datenübertragungsrate, eine Paketwiederholfrequenz, ein Datenzählstand und ein Paketzählstand ausgelesen werden.By means of the data monitor 11 can be of everyone in 2 illustrated connection socket 5.1 . 5.2 . 5.3 . 5.x a data transmission rate, a packet repetition frequency, a data count and a packet count are read out.

Weiterhin ist ein Füllstand von Speichern in der Weiche 5, die nicht dargestellt sind, nachvollziehbar.Furthermore, a level of storage in the switch 5 , which are not shown, comprehensible.

Ferner ist ein Paket-Monitoring mittels eines nicht dargestellten Hardware-Filters möglich. Der Hardware-Filter bestimmt über welche Pakete Informationen gesammelt werden. Die Filterung erfolgt auf Basis von beispielsweise physikalischen Adressen, Virtual Local Area Network (= VLAN), Adressen die auf dem Internet Protokoll basieren (= IP Adressen), zum Datentransfer verwendete Protokolle, der Größe eines Datenpakets und der Anschlussbuchsen 5.1, 5.2, 5.3, 5.5.Furthermore, a packet monitoring by means of a hardware filter, not shown, is possible. The hardware filter determines which packets are used to collect information. The filtering is based on, for example, physical addresses, virtual local area network (= VLAN), addresses based on the Internet Protocol (= IP addresses), protocols used for data transfer, the size of a data packet and the connection sockets 5.1 . 5.2 . 5.3 . 5.5 ,

Abschließend ist als Eigenschaft der Weiche 5 zu nennen, dass diese die Datenübertragung entweder zyklisch oder in einem sogenannten Burst-Modus, d. h. die Übertragung vieler Datenpakete ohne Unterbrechung, ermöglicht.Finally, as a property of the switch 5 to mention that this allows the data transmission either cyclically or in a so-called burst mode, ie the transmission of many data packets without interruption.

3 zeigt die Vorrichtung gemäß 1 in einer weiteren Darstellung. 3 shows the device according to 1 in another illustration.

Die Schnittstelle 7 dient dabei der Informations- und/oder Konfigurationsübertragung zwischen Rechner R und Weiche 5. Die Komponente 14 hängt von der physikalischen Verbindung 6 zwischen Rechner R und Weiche 5 ab. Die Komponente 14 kann zum Beispiel ein Ethernet-Interface sein.the interface 7 serves the information and / or configuration transfer between computer R and switch 5 , The component 14 depends on the physical connection 6 between computer R and switch 5 from. The component 14 For example, it can be an Ethernet interface.

Die Rechnereinheit R weist eine weitere Schnittstelle 12 auf, mittels welcher der Datentransfer zwischen der Weiche 5, dem Datenmonitor 11, dem Datengenerator 10 und der Rechnereinheit R auf einer graphischen Bedienoberfläche 13 darstellbar ist.The computer unit R has a further interface 12 on, by means of which the data transfer between the switch 5 , the data monitor 11 , the data generator 10 and the computer unit R on a graphical user interface 13 is representable.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: reales Netzwerkreal network
22: virtuelles Netzwerkvirtual network
3.1, 3.2, 3.3, 3.43.1, 3.2, 3.3, 3.4: reale Netzwerkkomponentereal network component
4.1, 4.2, 4.34.1, 4.2, 4.3: Datenleitungdata line
55: Weicheswitch
5.1, 5.2, 5.3, 5.55.1, 5.2, 5.3, 5.5: Anschlussbuchsesocket
5.45.4: Tabelletable
5.65.6: Steuereinheitcontrol unit
5.75.7: Kontrolleinheitcontrol unit
5.85.8: Koppelfeldswitching matrix
66: Datenübertragungswegdata transmission
77: Schnittstelleinterface
88th: virtuelle Weichevirtual switch
8.18.1: Tabelletable
9.1, 9.2, 9.39.1, 9.2, 9.3: virtuelle Netzwerkkomponentevirtual network component
1010: Datengeneratordata generator
1111: Datenmonitordata monitor
1212: Schnittstelleinterface
1313: graphische Bedienoberflächegraphical user interface
1414: Informations- und/oder KonfigurationsübertragungInformation and / or configuration transfer
RR: Rechnereinheitcomputer unit

Claims

Method for co-simulation of a real and virtual network ( 1 ) of a vehicle comprising a number of real network components ( 3.1 . 3.2 . 3.3 ) and a switch ( 5 ), by means of which the real network components ( 3.1 . 3.2 . 3.3 ) to a virtual network ( 2 ), which is a number of virtual network components ( 9.1 . 9.2 . 9.3 ) as well as a virtual switch ( 8th ), can be coupled, characterized by the following steps: a) coupling of the real network ( 1 ) with the virtual network ( 2 ) via a data transmission path ( 6 ), b) Identification of all those in the switch ( 5 ), real network components ( 3.1 . 3.2 . 3.3 ) and storing these, c) identifying all of them in the virtual switch ( 8th ), virtual network components ( 9.1 . 9.2 . 9.3 ) and storing these, d) Timely analysis of the message traffic of real and virtual network components e) Generation of a data transfer between the real network ( 1 ) and the virtual network ( 2 ) based on the identified, real network components ( 3.1 . 3.2 . 3.3 ) and / or the identified virtual network components ( 9.1 . 9.2 . 9.3 ) to simulate this.

A method according to claim 1, characterized in that at the switch ( 5 ) the data transfer of the real network is detected and transmitted according to step e).

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the data transfer in the virtual network ( 1 ) is generated.

Method according to claim 1 to 3, characterized in that the data transfer in the switch ( 5 ) of the in-vehicle network ( 1 ) is generated.