DE102014200471B4

DE102014200471B4 - Energy-saving data communication

Info

Publication number: DE102014200471B4
Application number: DE102014200471.3A
Authority: DE
Inventors: Helmut Kellermann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-01-14
Filing date: 2014-01-14
Publication date: 2022-09-29
Anticipated expiration: 2034-01-15
Also published as: DE102014200471A1

Abstract

Zugriffsverfahren für ein Kommunikationsnetzwerk (110) eines Fahrzeugs; wobei das Kommunikationsnetzwerk (110) den Austausch von Nachrichten zwischen einer Vielzahl von Steuergeräten (102) ermöglicht; wobei das Verfahren umfasst,- Unterteilen einer Übertragungszeit des Kommunikationsnetzwerks (110) in eine Sequenz von Zeitabschnitten;- Bereitstellen einer Vielzahl von Sessions (232); wobei in jeder der Vielzahl von Sessions (232) zumindest zeitweise CSMA als Zugriffsverfahren verwendet wird;- Zuweisen der Sequenz von Zeitabschnitten zu der Vielzahl von Sessions (232), so dass jeder Zeitabschnitt der Sequenz von Zeitabschnitten maximal nur einer Session (232) der Vielzahl von Sessions (232) zugewiesen ist; und- Zuweisen der Steuergeräte (102) der Vielzahl von Steuergeräten (102) zum Empfang von Nachrichten zu jeweils mindestens einer der Vielzahl von Sessions (232); wobei wenn ein erstes Steuergerät (102) der Vielzahl von Steuergeräten (102) einer ersten Session (232) nicht zugewiesen ist, dieses erste Steuergerät (102) in einem Zeitabschnitt, der der ersten Session (232) zugewiesen ist, keine Nachricht empfangen kann, wobei eine Empfangseinheit dieses ersten Steuergeräts (102) in diesem Zeitabschnitt deaktiviert wird, um den Energieverbrauch dieses ersten Steuergeräts (102) zu reduzieren.access method for a communication network (110) of a vehicle; wherein the communications network (110) enables the exchange of messages between a plurality of controllers (102); the method comprising,- dividing a transmission time of the communication network (110) into a sequence of time segments;- providing a plurality of sessions (232); wherein in each of the plurality of sessions (232) at least part of the time CSMA is used as the access method;- assigning the sequence of epochs to the plurality of sessions (232) such that each epoch of the sequence of epochs has a maximum of only one session (232) of the plurality assigned by sessions (232); and- assigning the controllers (102) of the plurality of controllers (102) to receive messages for at least one of the plurality of sessions (232); wherein if a first control device (102) of the plurality of control devices (102) is not assigned to a first session (232), this first control device (102) cannot receive a message in a period of time that is assigned to the first session (232), wherein a receiving unit of this first control device (102) is deactivated in this period of time in order to reduce the energy consumption of this first control device (102).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur energiesparenden Datenkommunikation in einem Netzwerk, insbesondere in einem Kommunikationsnetzwerk eines Fahrzeugs.The invention relates to a method and a corresponding device for energy-saving data communication in a network, in particular in a communication network of a vehicle.

In Fahrzeugen ist typischerweise eine Vielzahl von Steuergeräten verbaut, die über ein Kommunikationsnetzwerk des Fahrzeugs Daten austauschen. Bei dem Kommunikationsnetzwerk kann es sich beispielsweise um ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk (z.B. ein Wireless Local Area Network, WLAN, gemäß des IEEE 802.1 la,b,g,n ... Standards) oder um ein drahtgebundenes Kommunikationsnetzwerk (z.B. ein Power Line Communication (PLC) Netzwerk nach den IEEE1901, G.hn, HPAV und/oder HPGP Standards) handeln. Insbesondere kann es sich um ein Kommunikationsnetzwerk handeln, dass CSMA (Carrier Sense Multiple Access) als Zugriffsverfahren zu dem Übertragungsmedium verwendet.A large number of control devices are typically installed in vehicles, which exchange data via a communication network in the vehicle. The communication network can be, for example, a wireless communication network (e.g. a wireless local area network, WLAN, according to the IEEE 802.1 la,b,g,n ... standard) or a wired communication network (e.g. a power line communication (PLC ) network according to the IEEE1901, G.hn, HPAV and/or HPGP standards). In particular, it can be a communication network that uses CSMA (Carrier Sense Multiple Access) as the access method to the transmission medium.

Das CSMA Zugriffsverfahren setzt voraus, dass die Empfänger-Knoten in dem Kommunikationsnetzwerk immer aktiv sind und kontinuierlich auf dem Übertragungsmedium mithören, ob auf dem Kommunikationsnetzwerk eine für sie bestimmte Nachricht übertragen wird. Hierbei werden auf dem Physical Layer des Kommunikationsnetzwerks häufig sogenannten OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) oder andere ÜbertragungsVerfahren eingesetzt.
Diese Verfahren erfordern eine rechenintensive Demodulation der in dem Kommunikationsnetzwerk ausgetauschten Nachrichten. Insbesondere führen diese Demodulationsverfahren in der Signalverarbeitung eine rechenintensive FFT (Fast Fourier Transformation) des breitbandigen und auf viele parallele Kanäle aufgeteilten Signals durch. Zusätzlich werden die Signale zur sicheren Übertragung typischerweise rechenintensiv codiert, z.B. mittels eines Turbo-Codes. Dementsprechend weisen Halbleiterchips, die in
einem Knoten eines Kommunikationsnetzwerks verbaut werden, typischerweise eine hohe Verlustleistung auf.The CSMA access method presupposes that the recipient nodes are always active in the communication network and continuously monitor the transmission medium to determine whether a message intended for them is being transmitted on the communication network. In this case, so-called OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) or other transmission methods are often used on the physical layer of the communication network.
These methods require computation-intensive demodulation of the messages exchanged in the communication network. In particular, these demodulation methods carry out a computation-intensive FFT (Fast Fourier Transformation) of the broadband signal divided into many parallel channels in the signal processing. In addition, the signals for secure transmission are typically coded in a computationally intensive manner, for example by means of a turbo code. Accordingly, semiconductor chips in
installed in a node of a communication network typically have a high power loss.

Die in Fahrzeugen zu Verfügung stehende elektrische Energie ist typischerweise limitiert. Außerdem führt ein erhöhter Stromverbrauch der elektrischen Verbraucher eines Fahrzeugs zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch und damit zu einem erhöhten Ausstoß von Kohlendioxid. Andererseits steigt die Anzahl von kommunizierenden Steuergeräten in Fahrzeugen stetig an. Diese Steuergeräte können insbesondere über ein PLC Netzwerk (z.B. über ein elektrisches Bordnetz des Fahrzeugs) kommunizieren. Wie oben dargelegt kann das aufgrund des CSMA Zugriffsverfahrens derartiger Kommunikationsnetze zu einem signifikanten Stromverbrauch der Steuergeräte in derartigen Kommunikationsnetzen führen.The electrical energy available in vehicles is typically limited. In addition, increased power consumption by the electrical consumers of a vehicle leads to increased fuel consumption and thus to increased emissions of carbon dioxide. On the other hand, the number of communicating control devices in vehicles is constantly increasing. In particular, these control units can communicate via a PLC network (e.g. via an on-board electrical system of the vehicle). As explained above, due to the CSMA access method of such communication networks, this can lead to a significant power consumption of the control units in such communication networks.

Der Stand der Technik zeigt in der Schrift DE 100 00 305 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Austausch von Daten in Nachrichten zwischen wenigstens zwei Teilnehmern, welche mittels eines Bussystems verbunden sind, wobei die die Daten enthaltenden Nachrichten durch die Teilnehmer über das Bussystem übertragen werden und jede Nachricht eine, die enthaltenen Daten charakterisierende Kennung enthält, wobei jeder Teilnehmer anhand der Kennung entscheidet, ob er die Nachricht empfängt. Dabei werden die Nachrichten durch einen ersten Teilnehmer zeitlich derart gesteuert, dass der erste Teilnehmer wiederholt eine Referenznachricht in wenigstens einem vorgebbaren zeitlichen Abstand über den Bus überträgt und der zeitliche Abstand in Zeitfenster vorgebbarer Länge unterteilt wird, wobei die Nachrichten in den Zeitfenstern übertragen werden.The state of the art shows in the writing DE 100 00 305 A1 a method and a device for exchanging data in messages between at least two participants, which are connected by means of a bus system, the messages containing the data being transmitted by the participants via the bus system and each message containing an identifier characterizing the data contained, wherein each participant uses the identifier to decide whether to receive the message. The messages are time-controlled by a first participant in such a way that the first participant repeatedly transmits a reference message over the bus at least one specifiable time interval and the time interval is divided into time windows of a specifiable length, with the messages being transmitted in the time windows.

Weiterhin geht aus dem Dokument DE 10 2007 048 476 A1 hervor ein Feldgerät der Prozessautomatisierungstechnik, mit einer drahtgebundenen Kommunikationsschnittstelle und mit einer der Kommunikationsschnittstelle zugeordneten Funktionseinheit. Die Funktionseinheit ist derart ausgebildet, dass sie das Senden und/oder Empfangen von digitalen Signalen über die Kommunikationsschnittstelle durchführt. Das Feldgerät ist derart ausgebildet, dass die Funktionseinheit getaktet betreibbar ist, wobei sich in dem getakteten Betrieb jeweils aktivierte Zeiträume, in denen die Funktionseinheit aktiviert ist, mit ausgeschalteten Zeiträumen, in denen die Funktionseinheit ausgeschaltet ist, abwechseln.Further goes from the document DE 10 2007 048 476 A1 a field device for process automation technology, with a wired communication interface and with a functional unit assigned to the communication interface. The functional unit is designed in such a way that it sends and/or receives digital signals via the communication interface. The field device is designed in such a way that the functional unit can be operated in a clocked manner, activated time periods in which the functional unit is activated alternating with switched-off time periods in which the functional unit is switched off in the clocked operation.

Außerdem zeigt das Dokument US 6 483 846 B1 einen Middleware-Ansatz zur Implementierung von Echtzeit-Ethernet, der deterministische, d.h. vorhersagbare Kommunikationsdienste über das herkömmliche Ethernet-Netzwerk bereitstellt. Die Middleware befindet sich über dem Netzwerkschnittstellengerät und dem Gerätetreiber, jedoch unterhalb der Systemtransportdienste und/oder Benutzeranwendungen. Die Middleware plant und steuert die Aufnahme von Datenpaketen in das Netzwerk und garantiert die Echtzeitbeschränkungen der Datenpakete, sobald sie zugelassen werden. Kollisionen von Datenströmen sind während der Übertragung von Echtzeitdaten verboten, Kollisionen sind jedoch während der Übertragung von Soft- oder Nicht-Echtzeitdaten zulässig, um die Bandbreite besser zu nutzen. Die Bandbreitenauslastung wird weiter optimiert, indem eine Quality of Service-Definition in die Planungsbestimmung integriert wird.In addition, the document shows U.S. 6,483,846 B1 a middleware approach to implementing real-time Ethernet that provides deterministic, ie predictable, communication services over the traditional Ethernet network. The middleware resides above the network interface device and device driver, but below the system transport services and/or user applications. The middleware schedules and controls the ingestion of data packets into the network and guarantees the real-time throttling of the data packets as soon as they are admitted. Stream collisions are prohibited during the transmission of real-time data, but collisions are allowed during the transmission of soft or non-real-time data for better bandwidth utilization. Bandwidth utilization is further optimized by incorporating a Quality of Service definition into the scheduling determination.

Bekannt sind zusätzlich aus der Schrift US 6 111 888 A eine Vorrichtung und ein Verfahren zur deterministischen Kommunikation von Daten zwischen mehreren Knoten in einer Weise, die mit dem Kommunikationsprotokoll Controller Area Network („CAN“) übereinstimmt. Das System gilt für mehrere Knoten, die innerhalb einer Betriebssystemumgebung Funktionsblöcke sind, sowie für mehrere Knoten, die jeweils mit einem seriellen Bus verbunden sind. Das System verwendet Standard-CAN-Fehlerprüfung, Bus-Arbitration und Message-Formatierung und verwendet daher Standard-CAN-Controller und Transceiver. Ein Knoten auf dem Bus wird als Masterknoten ausgewählt. Der Masterknoten gibt ein periodisches Synchronisationssignal aus, das Zeiteinteilungen definiert, innerhalb derer der Betrieb jedes Knotens und die Kommunikation über den CAN-Bus organisiert sind. Daten, insbesondere Echtzeitdaten, werden während einer bekannten Zeitteilung zwischen Knoten auf dem CAN-Bus übertragen. Die Standard-CAN-Bus-Arbitrierung wird verwendet, um sicherzustellen, dass Echtzeitdaten vor der Übertragung von Nicht-Echtzeitdaten über den CAN-Bus übertragen werden. Dadurch wird sichergestellt, dass bei jeder Zeitteilung gegebenenfalls Echtzeitdaten übertragen werden.Are also known from the scriptures U.S. 6,111,888 A an apparatus and method for deterministic communication of data between multiple nodes in a manner consistent with the Controller Area Network ("CAN") communication protocol. The system applies to multiple nodes, which are functional blocks within an operating system environment, and multiple nodes, each connected to a serial bus. The system uses standard CAN error checking, bus arbitration and message formatting and therefore uses standard CAN controllers and transceivers. A node on the bus is selected as the master node. The master node emits a periodic synchronization signal that defines time divisions within which each node's operation and communication over the CAN bus is organized. Data, particularly real-time data, is transmitted during a known time sharing between nodes on the CAN bus. Standard CAN bus arbitration is used to ensure that real-time data is transmitted over the CAN bus before non-real-time data is transmitted. This ensures that, if necessary, real-time data is transmitted at each time division.

Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe einer energieeffizienten Kommunikation von Knoten in einem CSMA-basierten Kommunikationsnetz. Insbesondere befasst sich das vorliegende Dokument mit der technischen Aufgabe einer energieeffizienten Kommunikation von Steuergeräten eines Fahrzeugs in einem CSMA-basierten Kommunikationsnetz, z.B. in einem PLC-Netzwerk oder in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk.This document deals with the technical task of energy-efficient communication between nodes in a CSMA-based communication network. In particular, the present document deals with the technical task of energy-efficient communication between control units of a vehicle in a CSMA-based communication network, e.g. in a PLC network or in a wireless communication network.

Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The object is solved by the independent claims. Advantageous embodiments are described inter alia in the dependent claims.

Gemäß einem Aspekt wird ein Zugriffsverfahren für ein Kommunikationsnetzwerk eines Fahrzeugs beschrieben. Das Kommunikationsnetzwerk kann ein CSMA-basiertes Kommunikationsnetzwerk umfassen. Insbesondere kann das Kommunikationsnetzwerk ein PLC-Netzwerk über ein elektrisches Bordnetz des Fahrzeugs und/oder ein drahtloses Netzwerk umfassen. Dies ist vorteilhaft, da derartige Netzwerke den Kabelbaum im Fahrzeug entlasten bzw. reduzieren.According to one aspect, an access method for a communication network of a vehicle is described. The communication network may include a CSMA-based communication network. In particular, the communication network can include a PLC network via an on-board electrical system of the vehicle and/or a wireless network. This is advantageous since networks of this type relieve or reduce the load on the cable harness in the vehicle.

Das Kommunikationsnetzwerk kann den Austausch von Nachrichten zwischen einer Vielzahl von Steuergeräten ermöglichen. Die Vielzahl von Steuergeräte kann Steuergeräte für die Bereitstellung von unterschiedlichen Fahrzeugfunktionen (z.B. Beleuchtung, Klimatisierung, etc.) umfassen. Insbesondere kann es sich bei ein oder mehreren der Steuergeräte um Steuergeräte für Red/Green/Blue-LEDs im Fahrzeug (z.B. für die Bereitstellung einer steuerbaren Innenraumbeleuchtung) handeln. Derartige Steuergeräte haben einen relativ begrenzten Funktionsumfang, und sollten aufgrund der hohen verbauten Stückzahl im Fahrzeug einen möglichst geringen Energieverbrauch aufweisen.The communication network can enable the exchange of messages between a large number of control units. The large number of control units can include control units for providing different vehicle functions (e.g. lighting, air conditioning, etc.). In particular, one or more of the control devices can be control devices for red/green/blue LEDs in the vehicle (e.g. for providing controllable interior lighting). Such control devices have a relatively limited range of functions and should have the lowest possible energy consumption due to the large number installed in the vehicle.

Das Verfahren umfasst das Unterteilen einer Übertragungszeit des Kommunikationsnetzwerks in eine Sequenz von Zeitabschnitten. Die Zeitabschnitte können eine gleichmäßige zeitliche Länge aufweisen. Die Sequenz von Zeitabschnitten kann einem Rahmen einer übergeordneten CSMA Session entsprechen.The method includes dividing a transmission time of the communication network into a sequence of time segments. The time segments can have a uniform time length. The sequence of epochs may correspond to a frame of an overarching CSMA session.

Desweiteren umfasst das Verfahren das Bereitstellen einer Vielzahl von Sessions. In jeder der Vielzahl von Sessions kann zumindest zeitweise CSMA als Zugriffsverfahren verwendet werden. Aus diesem Grund werden diese Sessions in diesem Dokument auch als CSMA Sessions oder CSMA Unter-Sessions bezeichnet. Außerdem umfasst das Verfahren das Zuweisen der Sequenz von Zeitabschnitten zu der Vielzahl von Sessions, so dass jeder Zeitabschnitt der Sequenz von Zeitabschnitten maximal nur einer Session der Vielzahl von Sessions zugewiesen ist. Mit anderen Worten, es können eine Vielzahl von Sessions bereitgestellt werden, die jeweils zu unterschiedlichen Zeitabschnitten aktiv sind. Insbesondere kann der Rahmen einer übergeordneten CSMA Session in eine Vielzahl von CSMA Unter-Sessions unterteilt werden, wobei jeder CSMA Unter-Session ein Teil der Zeit des Rahmens der übergeordneten CSMA Session zugewiesen wird. In jeder CSMA Unter-Session kann zumindest zeitweise CSMA als Zugriffsverfahren verwendet werden.Furthermore, the method includes the provision of a large number of sessions. In each of the plurality of sessions, CSMA can be used as an access method, at least temporarily. For this reason, these sessions are also referred to as CSMA sessions or CSMA sub-sessions in this document. The method also includes assigning the sequence of epochs to the plurality of sessions such that each epoch of the sequence of epochs is assigned to at most only one session of the plurality of sessions. In other words, a large number of sessions can be provided, each of which is active at different time periods. In particular, the frame of a parent CSMA session can be divided into a plurality of CSMA sub-sessions, with each CSMA sub-session being allocated a portion of the time of the parent CSMA session frame. In each CSMA sub-session, CSMA can be used at least temporarily as an access method.

Das Verfahren umfasst weiter das Zuweisen der Steuergeräte der Vielzahl von Steuergeräten zum Empfang von Nachrichten zu jeweils mindestens einer der Vielzahl von Sessions. Insbesondere können einzelne Steuergeräte nur einer Untermenge der Vielzahl von Sessions zugewiesen werden. Die Steuergeräte können zur Bereitstellung von einer bestimmten Fahrzeugfunktion eingesetzt werden. Das Zuweisen der Steuergeräte zu mindestens einer Session kann in Abhängigkeit von der Funktion des jeweiligen Steuergeräts erfolgen. Dadurch können Sessions für dedizierte Fahrzeugfunktionen eingerichtet werden. Insbesondere können dadurch Steuergeräte in einer Session zusammengefasst werden, die einen relativ hohen Kommunikationsbedarf untereinander haben.The method further includes assigning the controllers of the plurality of controllers to receive messages for at least one of the plurality of sessions, respectively. In particular, individual control units can only be assigned to a subset of the multiplicity of sessions. The control units can be used to provide a specific vehicle function. The control devices can be assigned to at least one session depending on the function of the respective control device. This allows sessions to be set up for dedicated vehicle functions. In particular, this allows control units that have a relatively high communication requirement to be combined in one session.

Die Zeitabschnitte, die den einzelnen Sessions zugewiesen werden, können eine gleiche Länge aufweisen. Andererseits kann die zeitliche Länge der Zeitabschnitte der einzelnen Sessions an den Kommunikationsbedarf der Steuergeräte angepasst sein, die den einzelnen Sessions zugewiesen sind. Durch letztes wird sichergestellt, dass die zu Verfügung stehende Übertragungszeit möglichst effektiv an die einzelnen Sessions verteilt wird.The periods of time allocated to each session may be of equal length. On the other hand, the temporal The length of the time periods of the individual sessions can be adapted to the communication needs of the control units that are assigned to the individual sessions. The latter ensures that the available transmission time is distributed as effectively as possible to the individual sessions.

Die Zeitabschnitte der Sequenz von Zeitabschnitten können in periodischer Weise der Vielzahl von Sessions zugewiesen werden. Insbesondere können sequentiell den Sessions jeweils ein Zeitabschnitt zugewiesen werden. Diese sequentielle Zuweisung von Zeitabschnitten kann dann kontinuierlich wiederholt werden. Bei N Sessions, mit N>1, kann so jeder N-te Zeitabschnitt einer bestimmten Session zugewiesen werden.The epochs of the sequence of epochs may be assigned to the plurality of sessions in a periodic manner. In particular, a time slot can be assigned sequentially to the sessions. This sequential allocation of time periods can then be continuously repeated. In the case of N sessions, with N>1, every Nth time segment can be assigned to a specific session.

Die Zuweisung der Steuergeräte zu einzelnen Sessions führt dazu, dass wenn ein erstes Steuergerät der Vielzahl von Steuergeräten einer ersten Session nicht zugewiesen ist, dieses erste Steuergerät in einem Zeitabschnitt, der der ersten Session zugewiesen ist, keine Nachricht empfangen und/oder senden kann, wobei eine Empfangseinheit dieses ersten Steuergeräts in diesem Zeitabschnitt deaktiviert wird. Anders herum ausgedrückt, aufgrund der Zuweisung zu einer Untermenge von Sessions kann das erste Steuergerät nur in einem Zeitabschnitt der Sequenz von Zeitabschnitten eine Nachricht empfangen und/oder, der einer Session zugewiesen ist, der das erste Steuergerät zugewiesen ist.The assignment of the control devices to individual sessions means that if a first control device of the plurality of control devices is not assigned to a first session, this first control device cannot receive and/or send a message in a time period that is assigned to the first session, wherein a receiving unit of this first control device is deactivated in this period of time. In other words, due to the assignment to a subset of sessions, the first control device can only receive a message in a epoch of the sequence of epochs and/or which is assigned a session to which the first control device is assigned.

Die Tatsache, dass ein Steuergerät in einem Zeitabschnitt von einer Session, der das Steuergerät nicht angehört, keine Nachrichten empfangen kann, führt dazu, dass das Steuergerät in diesem Zeitabschnitt nicht aktiv sein muss. Insbesondere kann eine Empfangseinheit des Steuergeräts in diesem Zeitabschnitt deaktiviert werden. Dadurch kann der Energieverbrauch des Steuergeräts reduziert werden.The fact that a control device cannot receive any messages from a session to which the control device does not belong means that the control device does not have to be active in this time period. In particular, a receiving unit of the control unit can be deactivated in this time segment. As a result, the energy consumption of the control device can be reduced.

Während eines Zeitabschnitts, der der ersten Session zugewiesenen ist, können zumindest zeitweise alle Steuergeräte, die der ersten Session zugewiesenen sind, eine Nachricht empfangen. Mit anderen Worten, innerhalb einer einzelnen Session der Vielzahl von Sessions gilt (zumindest zeitweise) das CSMA Zugriffsverfahren für die Steuergeräte, die der jeweiligen Session zugewiesen sind. Die Sessions werden daher in diesem Dokument auch als CSMA Sessions oder CSMA Unter-Sessions bezeichnet Damit wird sichergestellt, dass für die einzelnen Steuergeräte weiterhin eine ausreichende Übertragungsbandbreite zu Verfügung steht.During a period of time that is assigned to the first session, all control devices that are assigned to the first session can at least temporarily receive a message. In other words, within an individual session of the multiplicity of sessions, the CSMA access method applies (at least temporarily) to the control units that are assigned to the respective session. The sessions are therefore also referred to in this document as CSMA sessions or CSMA sub-sessions. This ensures that sufficient transmission bandwidth is still available for the individual control units.

Die erste Session (sowie ggf. jede der Vielzahl von Sessions) kann eine TDMA Sektion und eine CSMA Sektion umfassen. In der TDMA Sektion kann typischerweise nur eine Teilmenge der, der ersten Session zugewiesenen, Steuergeräte eine Nachricht senden und/oder empfangen. Insbesondere können in der TDMA Sektion einzelnen Steuergeräten exklusiv einzelne Zeitschlitze der TDMA Sektion zum Versand und/oder zum Empfang einer Nachricht zugewiesen werden. Die Nutzung einer TDMA Sektion ermöglicht die effiziente Übertragung von periodisch wiederkehrenden Nachrichten in einem CSMA-basierten Kommunikationsnetzwerk.The first session (and each of the plurality of sessions, if any) may include a TDMA section and a CSMA section. In the TDMA section, typically only a subset of the control units assigned to the first session can send and/or receive a message. In particular, individual control units in the TDMA section can be exclusively assigned individual time slots of the TDMA section for sending and/or receiving a message. The use of a TDMA section enables the efficient transmission of periodically recurring messages in a CSMA-based communication network.

Das Verfahren kann weiter das Zuweisen eines Kommunikations-Masters zu allen Sessions der Vielzahl von Sessions umfassen. Die Zuweisung eines Masters (z.B. eines Steuergeräts) zu allen Sessions ermöglicht es den Steuergeräten in effizienter Weise über die Grenzen einer Session hinaus miteinander zu kommunizieren. Zu diesem Zweck kann ein Steuergerät eine Nachricht über den Kommunikations-Master an ein anderes Steuergerät in einer anderen Session übertragen.The method may further include assigning a communications master to all sessions of the plurality of sessions. The assignment of a master (e.g. an ECU) to all sessions enables the ECUs to communicate with each other in an efficient manner beyond the boundaries of a session. For this purpose, a control unit can transmit a message via the communication master to another control unit in a different session.

Das Verfahren kann weiter das Ändern einer Zuweisung von Zeitschlitzen der TDMA Sektion zu einzelnen Steuergeräten umfassen. Alternativ oder ergänzend kann das Verfahren das Ändern einer Zuweisung der Sequenz von Zeitabschnitten zu der Vielzahl von Sessions umfassen. Alternativ oder ergänzend kann das Verfahren das Ändern einer Zuweisung von Steuergeräten zu der Vielzahl von Sessions und/oder zu einer CSMA Sektion umfassen. Die Änderung der Zuweisung kann insbesondere zwischen den periodischen Wiederholungen der Sequenz von Zeitabschnitten erfolgen.The method may further include changing an allocation of time slots of the TDMA section to individual controllers. Alternatively or additionally, the method can include changing an assignment of the sequence of time segments to the plurality of sessions. Alternatively or additionally, the method can include changing an assignment of control devices to the plurality of sessions and/or to a CSMA section. The assignment can be changed in particular between the periodic repetitions of the sequence of time segments.

Eine Sequenz von Zeitabschnitten kann durch sogenannte Beacons unterbrochen werden, wobei nach einem Beacon eine periodische Wiederholung der Sequenz von Zeitabschnitten erfolgt. Die Zuweisung von Zeitschlitzen und/oder Zeitabschnitten kann in sogenannten Schedules festgelegt sein, wobei die Schedules vordefiniert sein können. Alternativ oder ergänzend können die Schedules dynamisch, z.B. gemäß einem Kommunikationsbedarf der einzelnen Steuergeräte, erzeugt werden. Die Schedules können dann innerhalb der Beacons an die Steuergeräte kommuniziert werden. So können die einzelnen Steuergeräte darüber informiert werden, welchen Zeitabschnitten (für CSMA) und/oder Zeitschlitzen (für TDMA) sie zugewiesen wurden.A sequence of time segments can be interrupted by so-called beacons, with the sequence of time segments being repeated periodically after a beacon. The allocation of time slots and/or time periods can be specified in what are known as schedules, in which case the schedules can be predefined. Alternatively or additionally, the schedules can be generated dynamically, e.g. according to the communication needs of the individual control units. The schedules can then be communicated to the control units within the beacons. In this way, the individual control devices can be informed about which time periods (for CSMA) and/or time slots (for TDMA) they have been assigned.

Durch die Änderung der Zuweisung von Zeitschlitzen und/oder Zeitabschnitten kann eine verbesserte und flexiblere Nutzung der verfügbaren Übertragungsbandbreite erzielt werden.By changing the assignment of time slots and/or time segments, improved and more flexible use of the available transmission bandwidth can be achieved.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Zugriffsverfahren für ein Kommunikationsnetzwerk eines Fahrzeugs beschrieben. Das Kommunikationsnetzwerk ermöglicht den Austausch von Nachrichten zwischen einer Vielzahl von Steuergeräten. Das Verfahren umfasst, das Unterteilen einer Übertragungszeit des Kommunikationsnetzwerks in eine Sequenz von Zeitabschnitten und das Bereitstellen einer Vielzahl von Sessions. Desweiteren umfasst das Verfahren das Zuweisen der Sequenz von Zeitabschnitten zu der Vielzahl von Sessions, so dass jeder Zeitabschnitt der Sequenz von Zeitabschnitten maximal nur einer Session der Vielzahl von Sessions zugewiesen ist. Außerdem umfasst das Verfahren das Zuweisen der Steuergeräte der Vielzahl von Steuergeräten zum Empfang von Nachrichten zu jeweils mindestens einer der Vielzahl von Sessions, wobei wenn ein erstes Steuergerät der Vielzahl von Steuergeräten einer ersten Session nicht zugewiesen ist, dieses erste Steuergerät in einem Zeitabschnitt, der der ersten Session zugewiesen ist, keine Nachricht empfangen kann, wobei eine Empfangseinheit dieses ersten Steuergeräts in diesem Zeitabschnitt deaktiviert wird, um den Energieverbrauch dieses Steuergeräts zu reduzieren. Die erste Session (sowie ggf. auch die anderen der Vielzahl von Sessions) umfasst eine TDMA Sektion und eine CSMA Sektion. Durch die Kombination von TDMA und CSMA kann ein optimaler Kompromiss zwischen effektiver Ausnutzung der verfügbaren Übertragungskapazität und Energieverbrauch der Steuergeräte erzielt werden.According to a further aspect, an access method for a communication network of a vehicle is described. The communication network enables the exchange of Nach set up between a variety of control units. The method includes dividing a transmission time of the communication network into a sequence of time segments and providing a plurality of sessions. Furthermore, the method includes assigning the sequence of time slots to the plurality of sessions, such that each time slot of the sequence of time slots is assigned to a maximum of only one session of the plurality of sessions. The method also includes assigning the control devices of the plurality of control devices to receive messages for at least one of the plurality of sessions, wherein if a first control device of the plurality of control devices is not assigned to a first session, this first control device in a period of time that is assigned to the first session, cannot receive a message, a receiving unit of this first control device being deactivated in this period of time in order to reduce the energy consumption of this control device. The first session (and possibly also the other of the plurality of sessions) includes a TDMA section and a CSMA section. By combining TDMA and CSMA, an optimal compromise can be achieved between effective utilization of the available transmission capacity and the energy consumption of the control units.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Steuergerät für ein Fahrzeug beschrieben. Das Steuergerät umfasst eine Empfangseinheit. Die Empfangseinheit kann eingerichtet sein, eine OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) -modulierte Nachricht zu demodulieren. Dieses Modulationsverfahren kann insbesondere in PLC-basierten und/oder drahtlosen Netzwerken verwendet werden. Die Empfangseinheit ist eingerichtet, über ein Kommunikationsnetzwerk (z.B. über eine PLC-basiertes und/oder ein drahtloses Netzwerk) des Fahrzeugs eine Nachricht zu empfangen.According to a further aspect, a control device for a vehicle is described. The control unit includes a receiving unit. The receiving unit can be set up to demodulate an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)-modulated message. This modulation method can be used in particular in PLC-based and/or wireless networks. The receiving unit is set up to receive a message via a communication network (e.g. via a PLC-based and/or a wireless network) of the vehicle.

Eine Übertragungszeit des Kommunikationsnetzwerks ist in eine Sequenz von Zeitabschnitten unterteilt, wobei die Sequenz von Zeitabschnitten einer Vielzahl von Sessions zugewiesen ist, so dass jeder Zeitabschnitt der Sequenz von Zeitabschnitten maximal nur einer Session der Vielzahl von Sessions zugewiesen ist. Das Kommunikationsnetzwerk ermöglicht somit die Bereitstellung einer Vielzahl von Sessions, die in exklusiver Weise zu unterschiedlichen Zeitabschnitten aktiv sind.A transmission time of the communication network is divided into a sequence of time slots, the sequence of time slots being assigned to a plurality of sessions, such that each time slot of the sequence of time slots is assigned to a maximum of only one session of the plurality of sessions. The communication network thus makes it possible to provide a large number of sessions that are active in an exclusive manner at different time periods.

Das Steuergerät ist eingerichtet, zum Empfang von Nachrichten mindestens einer der Vielzahl von Sessions zugewiesen zu werden. Insbesondere kann das Steuergerät einer Untermenge der Vielzahl von Sessions zugewiesen werden. Desweiteren ist die Steuereinheit eingerichtet, wenn das Steuergerät einer ersten Session nicht zugewiesen ist, in einem Zeitabschnitt, der der ersten Session zugewiesen ist, die Empfangseinheit zu deaktivieren. Insbesondere kann die Empfangseinheit ausschließlich in Zeitabschnitten von ein oder mehreren Sessions aktiviert werden, denen das Steuergerät zugewiesen ist. Somit kann der Energieverbrauch des Steuergeräts reduziert werden.The control device is set up to be assigned to at least one of the plurality of sessions for receiving messages. In particular, the control device can be assigned to a subset of the plurality of sessions. Furthermore, if the control device is not assigned to a first session, the control unit is set up to deactivate the receiving unit in a time period that is assigned to the first session. In particular, the receiving unit can be activated exclusively in time segments of one or more sessions to which the control unit is assigned. The energy consumption of the control device can thus be reduced.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kommunikationsnetzwerk für ein Fahrzeug beschrieben. Das Kommunikationsnetzwerk umfasst eine Vielzahl von Steuergeräten. Die Steuergeräte umfassen ein oder alle der in diesem Dokument beschriebenen Merkmale. Das Kommunikationsnetzwerk kann das in diesem Dokument beschriebene Zugriffsverfahren verwenden.According to a further aspect, a communication network for a vehicle is described. The communication network includes a large number of control units. The control units include one or all of the features described in this document. The communication network can use the access method described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (z.B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Motorrad) beschrieben, das ein in diesem Dokument beschriebenes Kommunikationsnetzwerk umfasst.According to a further aspect, a vehicle (e.g. a passenger car, a truck or a motorcycle) is described that comprises a communication network as described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.According to a further aspect, a software (SW) program is described. The SW program can be set up to run on a processor (e.g. on a controller) and thereby perform the method described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.According to a further aspect, a storage medium is described. The storage medium can comprise a SW program which is set up to be executed on a processor and thereby to carry out the method described in this document.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.It should be noted that the methods, devices and systems described in this document can be used both alone and in combination with other methods, devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the methods, devices and systems described in this document can be combined with one another in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined with one another in many different ways.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigt

1 ein Blockdiagram eines beispielhaften Kommunikationsnetzwerks in einem Fahrzeug; und
2 beispielhafte Zugriffsverfahren auf das Übertragungsmedium eines Kommunikationsnetzwerks.

The invention is described in more detail below using exemplary embodiments. while showing

1 FIG. 12 is a block diagram of an exemplary communication network in a vehicle; and
2 exemplary access method to the transmission medium of a communication network.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der energieeffizienten Kommunikation von Knoten in einem Kommunikationsnetzwerk. 1 zeigt ein Netzwerk 100 einer Vielzahl von Steuergeräten 102 (d.h. einer Vielzahl von Netzwerk-Knoten), die über einen Kommunikationskanal oder Bussystem oder Kommunikationsnetzwerk 110 des Fahrzeugs miteinander und mit einem Kommunikations-Master 101 (z.B. mit einem Master-Steuergerät) verbunden sind. Der Kommunikationskanal bzw. das Kommunikationsnetzwerk kann auf diversen physikalischen Übertragungsmedien basieren, wie z.B. Mehrdrahtleitungen, Twisted-Pair-Leitungen oder Eindrahtleitungen mit Masserückführung und/oder drahtlose Verbindungen. In einem Beispiel können die Steuergeräte 102 und der Master 101 über ein PLC-Verfahren über ein elektrisches Bordnetz 110 kommunizieren. Es ist somit kein dediziertes physikalisches Netzwerk (z.B. kein dedizierter LIN- (Local Interconnect Network) Bus) für die Ansteuerung der Steuergeräte 102 erforderlich. Die Verwendung des elektrischen Bordnetzes 110 eines Fahrzeugs ist vorteilhaft, da die Steuergeräte 102 bereits über einen Versorgungsanschluss an das elektrische Bordnetz 110 angeschlossen sind. Somit können zusätzliche Kosten, Platzbedarf und Gewicht für ein dediziertes Kommunikationsnetzwerk eingespart werden.As explained at the outset, this document deals with the energy-efficient communication of nodes in a communication network. 1 1 shows a network 100 of a large number of control units 102 (ie a large number of network nodes) which are connected to one another and to a communication master 101 (eg to a master control unit) via a communication channel or bus system or communication network 110 of the vehicle. The communication channel or the communication network can be based on various physical transmission media, such as multi-wire lines, twisted pair lines or single-wire lines with ground return and/or wireless connections. In one example, the control devices 102 and the master 101 can communicate via a PLC method via an electrical system 110 . A dedicated physical network (for example no dedicated LIN (Local Interconnect Network) bus) is therefore not required for controlling control units 102 . The use of the on-board electrical system 110 of a vehicle is advantageous since the control units 102 are already connected to the on-board electrical system 110 via a supply connection. Thus, additional costs, space requirements and weight for a dedicated communication network can be saved.

Bussysteme wie Ethernet, WLAN und PLC nutzen meist CSMA als Zugriffsverfahren zum Übertragungsmedium. Dieses Zugriffverfahren verwendet meist eine OFDM Modulation auf dem physikalischen Layer, was rechenintensive Modulations- und Demodulationsoperationen durch einen Sender bzw. einen Empfänger auf dem Kommunikationsnetzwerk 110 erfordert.Bus systems such as Ethernet, WLAN and PLC usually use CSMA as the access method for the transmission medium. This access method mostly uses an OFDM modulation on the physical layer, which requires computationally intensive modulation and demodulation operations by a transmitter or a receiver on the communication network 110 .

2 zeigt einen beispielhaften Rahmen (oder Frame) 200 eines CSMA-basierten Kommunikationsnetzwerks 110. Der Rahmen 200 wird typischerweise durch sogenannte Beacons 201 abgegrenzt. Innerhalb des Rahmens 200 haben alle Knoten 102 des Kommunikationsnetzwerks Zugriff auf das Übertragungsmedium. Insbesondere muss jeder Knoten 102 alle auf dem Übertragungsmedium übertragenen Nachrichten auswerten und prüfen, ob die Nachrichten für ihn bestimmt sind. Somit muss jeder Knoten 102 für jede Nachricht rechenaufwändige Demodulationsoperationen durchführen, auch wenn die Nachricht nicht für diesen Knoten 102 bestimmt ist. Da bei einem Netzwerk 100 mit einer hohen Anzahl von Knoten 102 (z.B. bei einem Netzwerk 100 mit Steuergeräten für LED-Lichter für die Innenraumbeleuchtung eines Fahrzeugs) nur ein kleiner Bruchteil der Nachrichten für einen bestimmten Knoten 102 bestimmt ist, führt das CSMA Zugriffverfahren in solchen Fällen zu einem ineffizienten Energieverbrauch. 2 12 shows an exemplary framework (or frame) 200 of a CSMA-based communication network 110. The framework 200 is typically delimited by so-called beacons 201. FIG. Within the framework 200, all nodes 102 of the communication network have access to the transmission medium. In particular, each node 102 must evaluate all messages transmitted on the transmission medium and check whether the messages are intended for it. Thus, each node 102 must perform computationally expensive demodulation operations for each message, even if the message is not intended for that node 102. Since in a network 100 with a high number of nodes 102 (e.g. in a network 100 with control units for LED lights for the interior lighting of a vehicle) only a small fraction of the messages are intended for a specific node 102, the CSMA access method in such Cases of inefficient energy consumption.

Um den Energieverbrauch zu senken kann TDMA (Time Division Multiple Access) als alternatives Zugriffsverfahren verwendet werden. Bei TDMA wird jedem Knoten 102 ein bestimmter Zeitschlitz (Time Slot) zugewiesen. Jeder Knoten 102 weiß somit, zu welchem Zeitpunkt eine an ihn gerichtete Nachricht gesendet wird. Damit kann die Einschaltzeit (d.h. der Duty Cycle) des Knotens 102 signifikant verkürzt und die Energieaufnahme signifikant reduziert werden.
Bei TDMA sind Zeitschlitze für das Senden von Nachrichten von einzelnen Knoten 102 exklusiv festgelegt. Die Nachrichten können von mehreren Knoten 102 (ggf. auch von allen Knoten 102), die am physikalischen Medium 110 angebunden sind, empfangen werden. Dazu wird ein Knoten 102 eingerichtet, Nachrichten in bestimmten ein oder mehreren Zeitschlitzen zu empfangen. Die exklusive Zuweisung von Zeitschlitzen für das Senden von Nachrichten führt dazu, dass falls keine Nachricht von einem Knoten 102 gesendet wird, der Zeitschlitz nicht anderweitig genutzt werden kann, sondern leer bleibt. Dadurch reduziert sich bei einer Event-getriebenen Kommunikation die Übertragungsbandbreite bzw. die Anzahl der Nachrichten/Knoten.To reduce energy consumption, TDMA (Time Division Multiple Access) can be used as an alternative access method. With TDMA, each node 102 is assigned a specific time slot. Each node 102 thus knows at which point in time a message addressed to it is sent. The switch-on time (ie the duty cycle) of the node 102 can thus be significantly shortened and the energy consumption can be significantly reduced.
In TDMA, time slots for sending messages from individual nodes 102 are exclusively fixed. The messages can be received by multiple nodes 102 (possibly also by all nodes 102) that are connected to the physical medium 110. To this end, a node 102 is set up to receive messages in specific one or more time slots. The exclusive allocation of time slots for sending messages means that if no message is sent by a node 102, the time slot cannot be used for any other purpose, but remains empty. This reduces the transmission bandwidth or the number of messages/nodes in event-driven communication.

2 zeigt einen Rahmen 210 für ein TDMA-Zugriffsverfahren. Der Rahmen kann wiederum durch Beacons 211 abgegrenzt sein. Desweiteren ist der Zeitraum zwischen den Beacons 211 in Zeitschlitze 212 aufgeteilt, die jeweils einem Knoten 102 des Netzwerks 100 zugeordnet sind. 2 shows a frame 210 for a TDMA access method. The frame can in turn be delimited by beacons 211 . Furthermore, the period between the beacons 211 is divided into time slots 212 which are each assigned to a node 102 of the network 100 .

Um die Nachteile von CSMA und TDMA zu umgehen, wird vorgeschlagen, die einzelne CSMA Session 202 (auch als CSMA Sitzung bezeichnet) eines CSMA Rahmens 200 in eine Vielzahl von CSMA Unter-Sessions (oder CSMA Unter-Sitzungen) aufzuteilen. Die Knoten 102 im Netzwerk 100 können dann den verschiedenen CSMA Unter-Sessions entsprechend ihrer Kommunikationsanforderungen zugewiesen werden. Wenn ein Knoten 102 Ansprechpartner in mehreren Gruppen hat, so kann dieser Knoten 102 auch mehreren CSMA Unter-Sessions angehören. Alternativ oder ergänzend kann mit dem Knoten 102 einer anderen Gruppe auch über den Kommunikations-Master 101 kommuniziert werden. Zu diesem Zweck kann der Kommunikations-Master 101 allen CSMA Unter-Sessions angehören.In order to circumvent the disadvantages of CSMA and TDMA, it is proposed to divide the individual CSMA session 202 (also referred to as CSMA session) of a CSMA frame 200 into a large number of CSMA sub-sessions (or CSMA sub-sessions). The nodes 102 in the network 100 can then be assigned to the various CSMA sub-sessions according to their communication needs. If a node 102 has contact persons in several groups, this node 102 can also belong to several CSMA sub-sessions. As an alternative or in addition, communication with the node 102 of another group can also take place via the communication master 101 . For this purpose, the communication master 101 can belong to all CSMA sub-sessions.

2 zeigt einen Rahmen 230 der in N CSMA Unter-Sessions 232-1, 232-2, 232-3, ..., 232-N (kurz 232), mit N>1 aufgeteilt ist. Insbesondere ist die Zeit zur Kommunikation auf dem Übertragungsmedium zwischen den Knoten 102 in N CSMA Unter-Sessions aufgeteilt. Wie oben dargelegt, wird in einer CSMA Unter-Session zumindest zeitweise CSMA als Zugriffsverfahren verwendet. Die Knoten 102 des Netzwerks 100 werden ein oder mehreren der CSMA Unter-Sessions zugewiesen und müssen somit nur in den Zeitintervallen aktiv sein, die den ein oder mehreren CSMA Unter-Sessions des Knotens 102 entsprechen. In anderen Zeitintervallen kann ein Knoten 102 inaktiv sein. Der Kommunikations-Master 101 kann allen CSMA Unter-Sessions angehören, und kann somit einen Transfer von Nachrichten von einer CSMA Unter-Session auf eine andere CSMA Unter-Session ermöglichen. 2 Figure 12 shows a frame 230 divided into N CSMA sub-sessions 232-1, 232-2, 232-3, ..., 232-N (232 for short), with N>1. In particular, the time for communication on the transmission medium between nodes 102 is divided into N CSMA sub-sessions. As explained above, in a CSMA sub-session, CSMA is used at least temporarily as the access method. The nodes 102 of the network 100 are assigned to one or more of the CSMA sub-sessions and must thus, only be active in the time intervals corresponding to the one or more CSMA sub-sessions of the node 102. At other time intervals, a node 102 may be inactive. The communication master 101 can belong to all CSMA sub-sessions and can thus enable a transfer of messages from one CSMA sub-session to another CSMA sub-session.

Durch die Aufteilung einer CSMA Session 202 in eine Vielzahl von CSMA Unter-Sessions 232 kann der Duty Cycle der Knoten 102 signifikant reduziert werden. Desweiteren muss nicht (wie bei TDMA) für jede Event-getriggerte Nachricht ein eigener exklusiver Zeitschlitz 212 vorgehalten werden. Die Bandbreite einer CSMA Unter-Session steht allen, der CSMA Unter-Session zugewiesenen, Knoten 102 zu Verfügung. So kann die Limitierung bzgl. der Anzahl der Nachrichten und Anzahl von Knoten umgangen werden.By dividing a CSMA session 202 into a large number of CSMA sub-sessions 232, the duty cycle of the nodes 102 can be significantly reduced. Furthermore, it is not necessary (as with TDMA) to reserve a separate exclusive time slot 212 for each event-triggered message. The bandwidth of a CSMA sub-session is available to all nodes 102 assigned to the CSMA sub-session. In this way, the limitation regarding the number of messages and number of nodes can be circumvented.

Ein CSMA Unter-Session 232 der Vielzahl von CSMA Unter-Sessions 232 kann für Nachrichten reserviert werden, die an alle Knoten 102 des Netzwerks 100 gesendet werden sollen. Mit anderen Worten, einer CSMA Unter-Session 232 können alle Knoten 102 des Netzwerks 100 zugewiesen sein.A CSMA sub-session 232 of the plurality of CSMA sub-sessions 232 can be reserved for messages to be sent to all nodes 102 of the network 100 . In other words, all nodes 102 of the network 100 can be assigned to a CSMA sub-session 232 .

Zur Übertragung von periodischen Nachrichten, z.B. im Rahmen einer Regelschleife, kann es sinnvoll sein, eine CSMA Unter-Session 232 nochmals in eine TDMA Sektion 241 und eine CSMA Sektion 242 zu unterteilen. Dies ist in dem Rahmen 240 in 2 dargestellt. Die Bereitstellung einer TDMA Sektion 241 ermöglicht es in effizienter Weise, periodische Nachrichten an bestimmte Knoten 102 einer CSMA Unter-Session 232 zu senden. Andererseits ermöglicht die Bereitstellung einer CSMA Sektion 242 die flexible Bereitstellung einer Vielzahl von Nachrichten für eine Vielzahl von Knoten 102 einer CSMA Unter-Session 232.For the transmission of periodic messages, for example within the framework of a control loop, it can be useful to subdivide a CSMA sub-session 232 again into a TDMA section 241 and a CSMA section 242 . This is in the frame 240 in 2 shown. The provision of a TDMA section 241 enables periodic messages to be sent to specific nodes 102 of a CSMA sub-session 232 in an efficient manner. On the other hand, the provision of a CSMA section 242 allows the flexible provision of a large number of messages for a large number of nodes 102 of a CSMA sub-session 232.

Die Zuweisung der einzelnen Zeitschlitze 212 und/oder der einzelnen Zeitabschnitte zu einzelnen Knoten 102 und/oder zu einzelnen Gruppen von Knoten 102 kann anhand von dynamischen oder festen Schedules (oder Zeitplänen) verändert werden. Insbesondere kann die Zuweisung der Zeitschlitze 212 zu einzelnen Knoten 102 in einer TDMA Sektion 241 gemäß unterschiedlicher Schedules verändert werden. Desweiteren können Gruppen von Knoten 102 unterschiedlichen Zeitabschnitten zugewiesen werden. Mit anderen Worten, die Zuweisung der Zeitabschnitte zu unterschiedlichen Sessions 232 zwischen zwei Beacons 211 kann dynamisch anhand von Schedules verändert werden.The assignment of the individual time slots 212 and/or the individual time sections to individual nodes 102 and/or to individual groups of nodes 102 can be changed using dynamic or fixed schedules (or time plans). In particular, the assignment of the time slots 212 to individual nodes 102 in a TDMA section 241 can be changed according to different schedules. Furthermore, groups of nodes 102 can be assigned to different time periods. In other words, the assignment of the time slots to different sessions 232 between two beacons 211 can be changed dynamically using schedules.

Die Schedules können z.B. innerhalb ein oder mehrerer Beacons 211 an die Knoten 102 eines Netzwerks 100 kommuniziert werden. Beispielsweise können die Schedules aufgrund von Ereignissen von dem Master-Knoten 101 erstellt und an die anderen Knoten 102 des Netzwerks 100 kommuniziert werden. Alternativ oder ergänzend kann eine vordefinierte Sequenz von Schedules in periodischer Weise durchlaufen werden. Die Sequenz von Schedules kann den einzelnen Knoten 102 im Vorfeld (z.B. über ein oder mehrere Beacons 211) mitgeteilt werden.The schedules can be communicated to the nodes 102 of a network 100 within one or more beacons 211, for example. For example, the schedules can be created by the master node 101 on the basis of events and communicated to the other nodes 102 in the network 100 . Alternatively or additionally, a predefined sequence of schedules can be run through periodically. The sequence of schedules can be communicated to the individual nodes 102 in advance (e.g. via one or more beacons 211).

Durch die Verwendung von veränderbaren Schedules können Einschränkungen (insbesondere hinsichtlich der verfügbaren Anzahl von Nachrichten bzw. der Knotenanzahl), die sich aus einer festen Zuordnung von Zeitabschnitten zu unterschiedlichen Sessions 232 ergeben, reduziert werden.Restrictions (in particular with regard to the available number of messages or the number of nodes) resulting from a fixed assignment of time segments to different sessions 232 can be reduced by using changeable schedules.

Die in diesem Dokument beschriebene Aufteilung eines Übertragungsmediums 110 in eine Vielzahl von CSMA Unter-Sessions 232, und die Zuweisung der Knoten 102 eines Netzwerks 100 zu einzelnen der CSMA Unter-Sessions 232 ermöglicht eine signifikante Energieeinsparung bei der Kommunikation über Drahtlosnetze und/oder über PLC-basierte Netze. Gleichzeitig führt die weiterhin vorliegende Nutzung von CSMA als Zugriffsverfahren dazu, dass die den Knoten 102 zu Verfügung stehende Anzahl von Nachrichten bzw. die Knotenanzahl nur unwesentlich reduziert wird.The division of a transmission medium 110 into a plurality of CSMA sub-sessions 232, as described in this document, and the assignment of the nodes 102 of a network 100 to individual CSMA sub-sessions 232 enables significant energy savings when communicating via wireless networks and/or via PLC -based networks. At the same time, the continued use of CSMA as an access method means that the number of messages available to the node 102 or the number of nodes is reduced only insignificantly.

Das in diesem Dokument beschriebene Zugriffsverfahren eignet sich insbesondere für Netzwerke 100 im Fahrzeugbereich mit einer hohen Anzahl von Steuergeräten 102, wobei das einzelne Steuergerät 102 typischerweise nur einen relativ kleinen Funktionsumfang und/oder Kommunikationsbedarf aufweist. Die Steuergeräte 102 können einzelnen der Vielzahl von CSMA Unter-Sessions 232 gemäß unterschiedlicher Fahrzeugfunktionen zugewiesen werden. Beispielhafte Fahrzeugfunktionen sind Beleuchtung, Fensterheber, Zentralverriegelung und Klimatisierung. Steuergeräte 102, die zu einer bestimmten Fahrzeugfunktion beitragen, können einer gemeinsamen CSMA Unter-Session 232 zugewiesen werden, da davon ausgegangen werden kann, dass zwischen den Steuergeräten 102 für eine bestimmte Fahrzeugfunktion ein erhöhter Kommunikationsbedarf besteht.The access method described in this document is suitable in particular for networks 100 in the vehicle sector with a large number of control units 102, with the individual control unit 102 typically only having a relatively small range of functions and/or communication requirements. The controllers 102 may be assigned to ones of the plurality of CSMA sub-sessions 232 according to different vehicle functions. Exemplary vehicle functions are lighting, power windows, central locking and air conditioning. Control units 102 that contribute to a specific vehicle function can be assigned to a common CSMA sub-session 232 since it can be assumed that there is an increased need for communication between control units 102 for a specific vehicle function.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.The present invention is not limited to the exemplary embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and the figures are only intended to illustrate the principle of the proposed methods, devices and systems.

Claims

access method for a communication network (110) of a vehicle; wherein the communications network (110) enables the exchange of messages between a plurality of controllers (102); the method comprising - dividing a transmission time of the communication network (110) into a sequence of time segments; - providing a plurality of sessions (232); wherein in each of the plurality of sessions (232), at least part of the time, CSMA is used as the access method; - assigning the sequence of epochs to the plurality of sessions (232) such that each epoch of the sequence of epochs is assigned at most to only one session (232) of the plurality of sessions (232); and - Assigning the control devices (102) of the plurality of control devices (102) to receive messages for at least one of the plurality of sessions (232); wherein if a first control device (102) of the plurality of control devices (102) is not assigned to a first session (232), this first control device (102) cannot receive a message in a period of time that is assigned to the first session (232), wherein a receiving unit of this first control device (102) is deactivated in this period of time in order to reduce the energy consumption of this first control device (102).

Access procedure according to claim 1 , wherein the first controller (102) can only receive a message in a epoch of the sequence of epochs that is assigned to a session (232) to which the first controller (102) is assigned.

Access method according to any preceding claim, wherein during a time period allocated to the first session (232), at least part of the time all control devices (102) allocated to the first session (232) can receive a message.

Access method according to any preceding claim, wherein - the first session (232) comprises a TDMA section (241) and a CSMA section (242); and - In the TDMA section (241) only a subset of the first session (232) assigned control devices (102) can receive and/or send a message.

Access procedure according to claim 4 , wherein the method comprises - changing an allocation of time slots (212) of the TDMA section (241) to individual control devices (102); and/or - changing an allocation of the sequence of time slots to the plurality of sessions (232); and/or - changing an assignment of control devices (102) to the plurality of sessions (232) and/or to a CSMA section (242).

An access method according to any preceding claim, wherein the epochs of the sequence of epochs are allocated to the plurality of sessions (232) in a periodic manner.

An access method according to any preceding claim, further comprising assigning a communication master (101) to all sessions (232) of the plurality of sessions (232).

Access method according to any preceding claim, wherein - The method further comprises determining a function of the first control unit (102); and - The first control device (102) is assigned to at least one session (232) as a function of the function of the first control device (102).

access method for a communication network (110) of a vehicle; wherein the communications network (110) enables the exchange of messages between a plurality of controllers (102); the method comprising - dividing a transmission time of the communication network (110) into a sequence of time segments; - providing a plurality of sessions (232); - assigning the sequence of epochs to the plurality of sessions (232) such that each epoch of the sequence of epochs is assigned at most to only one session (232) of the plurality of sessions (232); and - Assigning the control devices (102) of the plurality of control devices (102) to receive messages for at least one of the plurality of sessions (232); wherein if a first control device (102) of the plurality of control devices (102) is not assigned to a first session (232), this first control device (102) cannot receive a message in a period of time that is assigned to the first session (232), wherein a receiving unit of this first control device (102) is deactivated in this period of time in order to reduce the energy consumption of this first control device (102); wherein the first session (232) comprises a TDMA section (241) and a CSMA section (242).

Controller (102) for a vehicle; - the control device (102) comprises a receiving unit; - the receiving unit is set up to receive a message via a communication network (110) of the vehicle; - a transmission time of the communication network (110) is divided into a sequence of time segments; - the sequence of epochs is assigned to a plurality of sessions (232), such that each epoch of the sequence of epochs is assigned to a maximum of only one session (232) of the plurality of sessions (232); wherein in each of the plurality of sessions (232), at least part of the time, CSMA is used as the access method; - The control unit (102) is set up to be assigned to receive messages at least one of the plurality of sessions (232); and - the control unit (102) is set up, if the control unit (102) is not assigned to a first session (232), in a period of time that is assigned to the first session (232), to deactivate the receiving unit in order to reduce the power consumption of the control unit (102) to reduce.