-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein paketbasiertes Kommunikationsnetz, insbesondere ein derartiges Fahrzeugbordnetz. Dabei erfolgt die Kommunikation insbesondere mittels einer Sicherungsschicht („Data Link Layer“ bzw. Schicht 2) und einer Vermittlungsschicht („Network Layer“ bzw. Schicht 3) gemäß dem bekannten OSI/ISO Referenzmodell und in der Sicherungsschicht kommen lokal administrierte Netzwerkadressen, insbesondere „Media Access Control(MAC)“-Adressen zum Einsatz. Verschiedene Aspekte der Erfindung betreffen neben einem solchen Kommunikationsnetz insbesondere eine Adressadministrationsvorrichtung, einen Teilnehmer (d.h. eine Teilnehmervorrichtung) und eine Paketvermittlungsvorrichtung dafür, sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Kommunikationsnetz.
-
Mit dem Fortschritt der Elektronik, Steuerungs- und Kommunikationstechnik haben sich auch viele Arten von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeuge, von einer rein mechanischen oder elektromechanischen Ausstattung ausgehend zu Systemen entwickelt, in denen meist eine Vielzahl von Steuergeräten einschließlich Multimedia- und Infotainment-Geräten vorhanden ist. Diese Geräte kommunizieren in der Regel untereinander. Für die Implementierung solcher Kommunikationsverbindungen sind insbesondere Bussysteme bekannt, wie beispielsweise solche gemäß dem CAN – (Controller Area Network) – Standard (ISO 11898) oder dem MOST – Media Oriented Systems Transport – de-facto Standard (durch die „MOST Co-operation“ definiert) für Multimedia- und Infotainment-Netze in der Automobilindustrie.
-
Daneben sind aus dem Bereich der Computertechnik und Netzwerktechnik auch weitere Kommunikationsnetztechnologien bekannt, insbesondere Ethernet (standardisiert v.a. als IEEE 802.3 mit entsprechenden Unterstandards) und die dem Internet zugrundeliegende Kommunikation mittels Internet-Protokoll(IP)-Datenpaketen.
-
Inzwischen hat die Verwendung von Ethernet-basierter Kommunikationstechnik auch in Fahrzeugen Einzug gehalten. Ein Beispiel dafür ist das von einem Konsortium von Fahrzeugherstellern entwickelte Kommunikationsprotokoll „SOME/IP“ einschließlich „SOME/IP-Service Discovery“, das auch in den AUTOSAR-Standard aufgenommen wurde und eine Lösung für IP-über-Ethernet-basierte Bordnetz-Kommunikation im Fahrzeug spezifiziert. Dabei werden mittels Ethernet-Kommunikation (Schicht 2 gemäß OSI/ISO Referenzmodell) IP-Pakete (Schicht 3 im OSI/ISO Referenzmodell) im Sinne von IP-über-Ethernet-Kommunikation übermittelt. Die Ethernet-Kommunikation auf der Sicherungsschicht (Schicht 2 im OSI/ISO Referenzmodell) wird durch eine entsprechende Netzwerkadressierung geregelt, die insbesondere eine sogenannte „MAC“-Adressierung sein kann. Die MAC-Adresse (Media-Access-Control-Adresse) ist die Hardware-Adresse jedes einzelnen Netzwerkadapters (Netzwerkschnittstelle eines Geräts), die als eindeutiger Identifikator des Geräts in einem Rechner- bzw. Kommunikationsnetz dient. Andere übliche Bezeichnungen sind „Ethernet-ID“ und „Physikalische Adresse“. Daneben gibt es noch eine reihe firmenspezifischer Bezeichnungen.
-
Für Kommunikationsnetze, bei denen die Kommunikation zwischen Teilnehmern sowohl auf der Sicherungsschicht als auch der Vermittlungsschicht erfolgt, insbesondere bei IP-über-Ethernet Kommunikationsnetzen, ist das „Address Resolution Protocol (ARP)“ als Netzprotokoll bekannt, dass zu einer Netzadresse der Vermittlungsschicht die physikalische Adresse der Sicherungsschicht ermittelt und diese Zuordnung gegebenenfalls in den so genannten ARP-Tabellen der beteiligten Teilnehmer hingelegt (vgl. Internet-Standard RFC 826). Es wird insbesondere im Zusammenhang mit IPv4-Adressierung in Ethernet-Netzen zur Ermittlung von MAC-Adressen zu gegebenen IP-Adressen verwendet („IPv4“ steht dabei für Internet Protocol Version 4 gemäß Internet-Standard RFC 791).
-
Darüber hinaus ist es bekannt (vgl. Standard IEEE 802.1q), ein lokales Netz (Local Area Network, LAN) in mehrere logische Teilnetze (so genannte Virtual Local Area Networks, VLAN) zu unterteilen. Dabei wird das physikalische LAN dadurch in mehrere VLANs aufgeteilt, dass VLAN-fähige Switches die Datenpakete eines VLANs nicht in ein anderes VLAN weiterleiten, selbst wenn die Teilnetze an einem gemeinsamen Switch angeschlossen sein können. Die Unterscheidung der verschiedenen VLANs kann dabei insbesondere mithilfe so genannter „Tags“ („tagged VLAN“) erfolgen, wobei es sich um Kennzeichnungen handelt, die den Datenpaketen eines VLANs hinzugefügt werden, um deren Zugehörigkeit zu dem entsprechenden VLAN anzuzeigen.
-
Eine Ethernet-MAC-Adresse umfasst für Sender und Empfänger jeweils 48 Bit. und ist, in einer üblichen Darstellung wie in 1 dargestellt, strukturiert. Demnach besteht die MAC-Adresse aus 6 Bytes bzw. Bit-Oktetten. Beginnend mit dem Oktett der höchsten Signifikanz (MSB, 1. Oktett) bilden die ersten drei Oktette einen ersten Block. Im 1. Oktett sind insbesondere zwei 1-Bit-Flags enthalten, die als „I/G“ Flag bzw. „U/L“-Flag bezeichnet werden. Über das U/L-Flag wird geregelt, ob es sich bei der jeweiligen Nachricht um eine Unicast-Nachricht handelt (U/L = ’0’), bei der das Ziel der Nachricht ein einziger Teilnehmer ist, oder um eine Multicast- bzw. Broadcast-Nachricht (U/L = ’1’), bei der die Nachricht an mehrere bzw. alle Teilnehmer gleichzeitig gerichtet ist. Das I/G-Flag regelt dagegen, ob es sich bei der Ethernet-MAC-Adresse um eine globale eindeutige (I/G = ’0’) oder um eine lokal administrierte Ethernet-MAC-Adresse (I/G = ’1’) handelt. Dabei handelt es sich bei einer global eindeutigen Ethernet-MAC-Adresse um eine weltweit einzigartige Adresse, bei der die nach Abzug der beiden genannten Flags verbleibenden 22 Bit des ersten Blocks eine Kennung bilden, den sogenannten „Organizationally Unique Identifier (OUI)“, der eindeutig eine die Ethernet-MAC-Adresse vergebende Firma oder Organisation kennzeichnet. Der aus den zweiten drei Oktetten gebildete Block stellt eine zweite von dieser Firma bzw. Organisation vergebene eindeutige Kennung (Network Interface Controller (NIC)) spezifisch für einen zugeordneten Sicherungsschicht-Anschluss dar, beispielsweise in Form einer Seriennummer des sicherungsschicht-fähigen Gerätes. Dagegen können die 46 Bit (d.h. alle Bit außer den beiden Flags) einer lokal administrierten Ethernet-MAC-Adresse eines Gerätes frei gewählt werden, da diese nur innerhalb eines lokalen Netzes (z.B. LAN) definiert ist. Innerhalb dieses lokalen Netzes muss die lokal administrierte Ethernet-MAC-Adresse jedoch eindeutig sein. Zur Kommunikation des Gerätes mit Teilnehmern außerhalb dieses lokalen Netzes wird dagegen ein Router mit global eindeutiger Ethernet-MAC-Adresse benötigt, der dann eine Adressumwandlung vollzieht, bei der die lokale MAC-Adresse des Teilnehmers im Router durch die globale einzigartige Source-Adresse des Routers ersetzt wird, so dass der Teilnehmer über den Router mit der Welt kommunizieren kann. Die Übertragung kann im Kommunikationsnetz entweder so vereinbart bzw. konfiguriert werden, dass sie mit dem Bit der niedrigsten Signifikanz (LSB, rechts in 1) oder mit dem Bit der höchsten Signifikanz (MSB, links in 1) beginnt. Der erste Fall wird meistens als „kanonische Darstellung“ und der zweite Fall als „Bit-reversed“-Darstellung bezeichnet.
-
In der Regel werden die meisten Ethernet-fähigen Geräte mit einer global eindeutigen Adresse versehen, damit sie mit der Außenwelt ohne den Umweg über einen Router und dessen Ethernet-MAC-Adresse kommunizieren können. Dasselbe gilt insbesondere für Ethernet-fähige Steuergeräte von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen. Allerdings ist derzeit der verfügbare Adressraum für global eindeutige Adressen limitiert, und es ist zu erwarten, dass die Vergabe dieser Adressen in Zukunft strenger reglementiert werden wird, um eine Erschöpfung dieses Adressraums so lange wie möglich hinauszuzögern. Entsprechend ist auch davon auszugehen, dass in Ethernet-basierten Kommunikationsnetzen, insbesondere in derartigen Fahrzeugbordnetzen, zunehmend auch lokal administrierte Ethernet-MAC-Adressen zur Verwendung kommen.
-
Allerdings bringt die Verwendung lokaler administrierter Netzwerkadressen, insbesondere MAC-Adressen (bei Ethernet oder anderen Sicherungsschicht-Technologien bzw. -protokollen) auch einige Probleme mit sich, denn insbesondere baugleiche Geräte können somit werkseitig über dieselbe Netzwerk-Adresse verfügen und somit nicht mehr ohne Weiteres als verschiedene Teilnehmer eines Kommunikationsnetzes auf Ebene der Sicherungsschicht unterscheidbar sein. Speziell in einem Fahrzeugbordnetz können solche Teilnehmer regelmäßig Steuergeräte sein, etwa baugleiche Kameras, so dass diese bzw. deren räumliche Anordnung am Fahrzeug nicht mehr problemlos anhand der werkseitig vergebenen Netzwerk-Adresse unterschieden werden können. Darüber hinaus kann es bei einem Einbau oder Austausch eines Teilnehmers, insbesondere eines Steuergeräts in einem Fahrzeug, erforderlich werden, zur Erreichung einer eindeutigen Adressierung dessen lokale Netzwerk-Adresse neu zu programmieren, was zusätzlichen Aufwand bedeutet.
-
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein paketbasiertes Kommunikationsnetz mit einer Sicherungsschicht und einer Vermittlungsschicht anzugeben, bei dem bei Verwendung lokal administrierter Netzwerk-Adressen die Unterscheidbarkeit verschiedener Teilnehmer verbessert wird.
-
Eine Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht durch eine Adressadministrationsvorrichtung gemäß Anspruch 1, einen Teilnehmer (d.h. eine Teilnehmervorrichtung) gemäß Anspruch 8, eine Paketvermittlungsvorrichtung gemäß Anspruch 10, ein Kommunikationssystem gemäß Anspruch 13, jeweils für ein paketbasiertes Kommunikationsnetz mit einer Sicherungsschicht und einer Vermittlungsschicht, sowie ein Fahrzeug gemäß Anspruch 15 mit einem solchen Kommunikationssystem.
-
Verschiedene Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Adressadministrationsvorrichtung für ein paketbasiertes Kommunikationsnetz mit einer Sicherungsschicht und einer Vermittlungsschicht, insbesondere für ein derartiges Fahrzeugbordnetz. Die Adressadministrationsvorrichtung weist eine Sicherungsschicht-Schnittstelle zur Anbindung an ein paketbasiertes Kommunikationsnetz und eine Adressvergabeeinheit auf. Die Adressvergabeeinheit ist konfiguriert, über die Sicherungsschicht-Schnittstelle eine Nachricht eines Teilnehmers im Kommunikationsnetz zu empfangen, welche eine Verbindungsinformation bezüglich des Teilnehmers und eine Adressanforderungskennung enthält, und anhand der Adressanforderungskennung zu prüfen, ob es sich bei der Nachricht um eine Anmeldenachricht handelt. Des Weiteren ist die Adressvergabeeinheit konfiguriert, wenn es sich gemäß der Prüfung um eine Anmeldenachricht handelt, dem Teilnehmer eine lokale Sicherungsschicht-Netzwerk-Adresse zuzuweisen und über die Sicherungsschicht-Schnittstelle eine Broadcast-Nachricht in das Kommunikationsnetz zu senden, welche diese zugewiesene Sicherungsschicht-Netzwerk-Adresse und die Verbindungsinformation bezüglich des Teilnehmers enthält.
-
Unter einem „Fahrzeugbordnetz“ im Sinne der Erfindung ist die Gesamtheit aller miteinander zur Kommunikation verbundenen elektrischen Komponenten in Fahrzeugen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, zu verstehen. So ist insbesondere ein paketbasiertes Kommunikationsnetz für Fahrzeuge mit Steuergeräten des Fahrzeugs als Teilnehmern ein Fahrzeugbordnetz im Sinne der Erfindung.
-
Unter einer „Adressadministrationsvorrichtung“ im Sinne der Erfindung ist eine Komponente eines paketbasierten Kommunikationsnetzes zu verstehen, die der Administration, insbesondere der Zuweisung von Netzwerkadressen an Knotenpunkte des Kommunikationsnetzes, etwa an Teilnehmer, dient. Insbesondere kann die Adressadministrationsvorrichtung zentral für das gesamte Kommunikationsnetz oder aber nur für ein Teilnetz davon zur Adressadministration von Adressen bzgl. einer oder mehrere Schichten des OSI/ISO-Referenzmodells ausgelegt sein.
-
Die Begriffe „Sicherungsschicht“ bzw. „Vermittlungsschicht“ beziehen sich auf Schicht 2 (Data Link Layer) bzw. Schicht 3 (Network Layer) des bekannten OSI/ISO-Referenzmodells und stellen übliche deutsche Bezeichnungen zu diesen Schichten dar. Die MAC-Adressierung ist Teil der Sicherungsschicht. Bekannte Protokolle für die Schicht 2 sind Ethernet (umfasst auch die physikalische Schicht 1) und für Schicht 3 Internet Protokoll (IP). Weitere Vertreter für Protokolle und Normen zu Schicht 2 sind insbesondere: IEEE 802.11 (WLAN), IEEE 802.4 (Token Bus), IEEE 802.5 (Token Ring), FDDI, HDLC, SDLC, DDCMP, IEEE 802.2 (LLC), ARP, RARP, STP, und „Shortest Path Bridging“; und zu Schicht 3: X.25, ISO 8208, ISO 8473 (CLNP), ISO 9542 (ESIS), IPsec, und ICMP.
-
Unter einer „Sicherungsschicht-Schnittstelle“ im Sinne der Erfindung ist eine Kommunikationsschnittstelle auf Ebene der Sicherungsschicht zum Austausch von Daten zu verstehen, wobei diese Kommunikationsschnittstelle über eine Sicherungsschicht-Adresse verfügt und über diese adressiert werden kann. Unter einer Kommunikationsschnittstelle ist dabei eine technischen Entität, insbesondere eines Steuerungssystems, zu verstehen, mittels derer unmittelbar, oder mittelbar über wenigstens eine dazwischengeschaltete Kommunikationseinrichtung (beispielsweise eine Funkschnittstelle oder ein Gateway), eine Kommunikationsverbindung mit wenigstens einer anderen technischen Entität bereitgestellt werden kann. Insbesondere kann eine Kommunikationsschnittstelle physikalisch durch eine Anschlussvorrichtung an eine elektrisch leitende oder optische oder drahtlose Verbindung gegeben sein. Darüber hinaus kann die Kommunikationsschnittstelle Mittel zur Datenverarbeitung oder Aufbereitung aufweisen, mittels derer Daten oder andere Informationen senderseitig auf vorbestimmte Art und Weise übermittelt bzw. empfangsseitig verarbeitet werden können. Dies kann insbesondere mithilfe so genannter Kommunikationsprotokolle erfolgen. Sicherungsschicht-Schnittstellen werden, insbesondere bei Ethernet-Netzen, auch regelmäßig als „Netzwerkadapter“ bezeichnet.
-
Unter einer „Verbindungsinformation bezüglich des Teilnehmers“, oder kurz „Verbindungsinformation“, im Sinne der Erfindung ist eine Information zu verstehen, die mittels einer Nachricht im Kommunikationsnetz übermittelt werden kann, insbesondere in Form einer Bitfolge, und die zumindest eine Komponente oder Teilmenge einer Adressierung oder Kennung darstellt, mittels welcher der Teilnehmer im Kommunikationsnetzwerk identifizierbar ist.
-
Unter einer „Adressanforderungskennung“ im Sinne der Erfindung ist eine Information, insbesondere ein charakteristisches Merkmal, Zeichen oder eine Gesamtheit charakteristischer Merkmale oder Zeichen zur eindeutigen Identifizierung davon zu verstehen, ob es sich bei einer die Adressanforderungskennung enthaltenden Nachricht um eine Anmeldenachricht handelt. Eine „Anmeldenachricht“ im Sinne der Erfindung ist dabei eine Nachricht, mit welcher der sie sendende Teilnehmer im Kommunikationsnetz, insbesondere gegenüber der Adressadministrationsvorrichtung, signalisiert, dass seine Sicherungsschicht-Netzwerk-Adresse neu konfiguriert werden soll.
-
Unter „konfiguriert“ im Sinne der Erfindung ist zu verstehen, dass die entsprechende Vorrichtung bereits eingerichtet ist oder einstellbar – d.h. konfigurierbar – ist, eine bestimmte Funktion zu erfüllen. Die Konfiguration kann dabei beispielsweise über eine entsprechende Einstellung von Parametern eines Prozessablaufs oder von Schaltern oder ähnlichem zur Aktivierung bzw. Deaktivierung von Funktionalitäten bzw. Einstellungen erfolgen.
-
Mithilfe der Adressadministrationsvorrichtung kann eine Adressverwaltung im Kommunikationsnetz bereitgestellt werden, die bei einer Erstinbetriebnahme, einer Neuinbetriebnahme nach einem Zurücksetzen (Reset), nach dem Austauschen eines Teilnehmers oder nach dem Hinzufügen eines neuen Teilnehmers über eine entsprechende Anmeldenachricht eines oder mehrerer Teilnehmer ausgelöst eine automatische Adressneuvergabe für die lokal administrierten Sicherungsschicht-Adressen dieser Teilnehmer durchführt.
-
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Adressadministrationsvorrichtung und deren Weiterbildungen beschrieben, die jeweils, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird, beliebig miteinander sowie mit den im Weiteren beschriebenen anderen Aspekten der Erfindung kombiniert werden können.
-
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform, die gleichermaßen auch auf die weiteren im Folgenden genannten Aspekte der Erfindung Anwendung finden kann, wird für die Vermittlungsschicht das bekannte Internet-Protokoll (IP) als Kommunikationstechnologie vorgesehen. Somit wird eine IP-über-Paket-Technologie verwendet. Dabei kommt gemäß einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform für die unter der Vermittlungsschicht liegende Sicherungsschicht Ethernet als Technologie zum Einsatz, so dass im Kommunikationsnetz eine IP-über-Ethernet-Kommunikation verwendet wird und insbesondere die Adressadministrationsvorrichtung diese unterstützt.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verbindungsinformation eine Vermittlungsschicht-Adresse des Teilnehmers, die insbesondere eine IP-Adresse sein kann. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Teilnehmer seine Vermittlungsschicht-Adresse bereits kennt und diese zusammen mit der Anmeldenachricht bzw. als Teil dieser an die Adressadministrationsvorrichtung sendet. Die Broadcast-Nachricht der Adressadministrationsvorrichtung enthält dann ebenfalls diese Vermittlungsschicht-Adresse des Teilnehmers, so dass alle Empfänger der Broadcast-Nachricht anhand dieser entscheiden können, ob die Nachricht für sie bestimmt ist oder nicht. Somit kann trotz Verwendung einer Broadcast-Nachricht die Rückantwort der Adressadministrationsvorrichtung zielgenau zum richtigen Teilnehmer gelangen, da dieser anhand der Verbindungsinformation erkennen kann, dass die Nachricht an ihn gerichtet ist. Aus der Broadcast-Nachricht kann er sodann die ihm von der Adressadministrationsvorrichtung neu zugewiesene Sicherungsschicht-Netzwerk-Adresse entnehmen und speichern, um sie für zukünftige Kommunikation zu verwenden.
-
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Verbindungsinformation ein VLAN-Tag eines ihm eindeutig zugeordneten VLANs innerhalb des Kommunikationsnetzes. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der sich anmeldende Teilnehmer auch seine Vermittlungsschicht-Adresse im Kommunikationsnetz noch nicht selber kennt und sie somit auch nicht mitteilen kann, weil sie etwa noch nicht definiert oder werkseitig zugeordnet wurde. Um dennoch eine eindeutige Adressierung für die Rückantwort der Adressadministrationsvorrichtung per Broadcast-Nachricht zu ermöglichen, kann das Kommunikationsnetz in verschiedene VLANs unterteilt sein, wobei die verschiedenen Teilnehmer anhand ihrer Zugehörigkeit zu verschiedenen VLANs unterschieden werden können, selbst wenn sie zunächst über keine oder aber dieselbe, insbesondere vorläufige Sicherungsschicht-MAC-Adresse oder Vermittlungsschicht-Adresse verfügen. Dies kann vor allem bei baugleichen Teilnehmern der Fall sein. Die Adressadministrationsvorrichtung entnimmt entsprechend das VLAN-Tag einer bei ihm eintreffenden Anmeldenachricht und fügt es in die als Broadcast-Nachricht gesendete Rückantwort darauf ein, so dass eine bzw. mehrere zwischen der Adressadministrationsvorrichtung und dem Teilnehmer liegende Paketvermittlungsvorrichtungen in der Lage sind, anhand des VLAN-Tags die Rückantwort zielgerichtet an den Teilnehmer weiterzuleiten.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Adressvergabeeinheit des Weiteren konfiguriert, wenn es sich gemäß der Prüfung um eine Anmeldenachricht handelt, dem Teilnehmer auch eine Vermittlungsschicht-Adresse zuzuweisen und diese mittels der Broadcast-Nachricht zu senden. Auf diese Weise ist es möglich, mittels der Adressadministrationsvorrichtung einen Teilnehmer mit seiner Netzwerkadresse sowohl auf der Sicherungsschichtebene als auch auf der Vermittlungsschichtebene zu versorgen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Teilnehmer von sich aus noch über keine eigene Vermittlungsschichtadresse verfügt, oder diese nachträglich geändert werden soll.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Adressanforderungskennung eine spezielle vorbestimmte Sicherungsschicht-Netzwerk-Adresse. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn das Nachrichtenformat der Anmeldenachricht regelmäßig ein Nutzdatenfeld aufweist, welches zur Übermittlung von Sicherungsschicht-Netzwerk-Adressen konfiguriert ist (Dies ist insbesondere beim ARP-Protokoll der Fall). Die Adressadministrationsvorrichtung kann dann aus einer erhaltenen Nachricht den Inhalt dieses Feldes entnehmen, dessen Position innerhalb des Nachrichtenformats vorab bekannt ist bzw. leicht bestimmt werden kann. Mittels eines einfachen Vergleichs kann die Adressadministrationsvorrichtung sodann feststellen, ob der Inhalt des Feldes bzw. die als Adressanforderungskennung verwendete Sicherungsschicht-Netzwerk-Adresse der vorbestimmten speziellen Adresse entspricht und somit eine Anmeldenachricht kennzeichnet.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Nachricht des Teilnehmers, die Broadcast-Nachricht der Adressvergabeeinheit, oder beide gemäß dem ARP-Protokollformat formatiert. Dies kann insbesondere vorteilhaft verwendet werden, um eine besonders effiziente Implementierung der Erfindung zu erreichen, etwa im Hinblick auf den Programmieraufwand oder den benötigte Speicherplatz im Falle einer entsprechende Softwareimplementierung, da das ARP-Protokoll, insbesondere in IP-über-Ethernet-Netzen, oftmals regelmäßig bereits implementiert ist und so für die Zwecke der Erfindung mit einer entsprechenden Erweiterung bzw. Anpassung wiederverwendet werden kann.
-
Gemäß einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform kann die Adressadministrationsvorrichtung die eine Anmeldenachricht kennzeichnende Adressanforderungskennung als spezielle Sicherungsschicht-Netzwerk-Adresse definieren; bei der Prüfung wird geprüft, ob in der Nachricht des Teilnehmers diese spezielle Sicherungsschicht-Netzwerk-Adresse im Feld der Quell-MAC-Adresse gemäß dem ARP-Protokollformat angegeben ist. Des Weiteren kann die Broadcast-Nachricht der Adressvergabeeinheit im Feld der MAC-Quelladresse gemäß dem ARP-Protokollformat die dem Teilnehmer zugewiesene Sicherungsschicht-Netzwerk-Adresse enthalten. Die Broadcast-Nachricht der Adressvergabeeinheit kann insbesondere im Feld der Vermittlungsschicht-Zieladresse gemäß dem ARP-Protokollformat eine Vermittlungsschicht-Adresse des Teilnehmers enthalten. Die Vermittlungsschicht-Adresse kann dabei durch die Adressadministrationsvorrichtung bei Bedarf geändert bzw. neu zugewiesen werden, oder andernfalls unverändert bleiben und somit der bereits in der Anmeldenachricht enthaltenen Vermittlungsschicht-Adresse entsprechen.
-
Ein zweiter Aspekt Erfindung betrifft einen Teilnehmer für ein paketbasiertes Kommunikationsnetz mit einer Sicherungsschicht und einer Vermittlungsschicht, insbesondere für ein derartiges Fahrzeugbordnetz. Der Teilnehmer weist eine Sicherungsschicht-Schnittstelle zur Anbindung an ein Sicherungsschicht/Vermittlungsschicht-Kommunikationsnetz und eine Kommunikationseinheit auf. Die Kommunikationseinheit ist konfiguriert, über die Sicherungsschicht-Schnittstelle eine Nachricht an eine Adressadministrationsvorrichtung des Kommunikationsnetzes zu senden, wobei die Nachricht eine spezielle Adressanforderungskennung enthält, welche die Nachricht als Anmeldenachricht kennzeichnet. Des Weiteren ist die Kommunikationseinheit konfiguriert, eine darauffolgende Broadcast-Nachricht der Adressadministrationsvorrichtung zu empfangen und daraus eine dem Teilnehmer von dieser zugewiesenen Sicherungsschicht-Netzwerk-Adresse zu extrahieren und als eine Sicherungsschicht-Netzwerk-Adresse des Teilnehmers zu übernehmen. Auf diese Weise wird der Teilnehmer in die Lage versetzt, einerseits eine neue Sicherungsschicht-Netzwerk-Adresse bei der Adressadministrationsvorrichtung anzufordern, und andererseits aus der als Broadcast-Nachricht gesendeten Rückantwort die ihm neu zugeteilte entsprechende Adresse zu entnehmen und für seine zukünftige Kommunikation innerhalb des Kommunikationsnetzes zu verwenden.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kommunikationseinheit des Weiteren konfiguriert, aus der Broadcast-Nachricht der Adressadministrationsvorrichtung eine dem Teilnehmer von dieser zugewiesene Vermittlungsschicht-Adresse zu extrahieren und als eine Vermittlungsschicht-Adresse des Teilnehmers zu übernehmen. Auf diese Weise kann neben der Sicherungsschicht-Netzwerk-Adresse auch eine Vermittlungsschicht-Adresse zunächst von der Adressadministrationsvorrichtung angefordert und sodann aus deren Rückantwort entnommen werden.
-
Bezüglich des Formats der Anmeldenachricht bzw. der Broadcast-Nachricht der Adressadministrationsvorrichtung stellen entsprechend dem Zusammenspiel des Teilnehmers mit Letzterer die bereits vorausgehend zum ersten Aspekt der Erfindung beschriebenen Ausführungsformen und Varianten bevorzugte Möglichkeiten zur Implementierung dar.
-
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Paketvermittlungsvorrichtung für ein paketbasiertes Kommunikationsnetz mit einer Sicherungsschicht und einer Vermittlungsschicht, insbesondere für ein derartiges Fahrzeugbordnetz. Die Paketvermittlungsvorrichtung weist eine Mehrzahl von Sicherungsschicht-Schnittstellen zur Verbindung mit Teilnehmern und einer Adressadministrationsvorrichtung eines Sicherungsschicht/Vermittlungsschicht-Kommunikationsnetzes und einer Vermittlungseinheit auf. Die Vermittlungseinheit ist konfiguriert, den Sicherungsschicht-Schnittstellen jeweils ein VLAN eindeutig zuzuordnen, an einer der Sicherungsschicht-Schnittstellen eine Broadcast-Nachricht der Adressadministrationsvorrichtung zu empfangen, einen in der Broadcast-Nachricht enthaltenen VLAN-Tag zu erkennen, und darauf beruhend die Broadcast-Nachricht selektiv nur über eine solche der Sicherungsschicht-Schnittstellen an einen Teilnehmer weiterzuleiten, die einem durch den erkannten VLAN-Tag gekennzeichnetes VLAN zugeordnet ist.
-
Die Paketvermittlungsvorrichtung, die gemäß einer bevorzugten Variante bei Verwendung von Ethernet als Sicherungsschicht-Technologie insbesondere ein Ethernet-Switch sein kann, ist somit im Zusammenhang mit den Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung zu betrachten, welche ebenfalls VLANs verwenden. Die Zuordnung von Teilnehmern zu einem jeweiligen VLAN erfolgt dabei entsprechend der Sicherungsschicht-Schnittstelle der Paketvermittlungsvorrichtung, über die der jeweilige Teilnehmer an diese angebunden ist. Auf diese Weise kann die Broadcast-Nachricht der Adressadministrationsvorrichtung selbst dann zielgenau an den eine neue Adresse anfordernden Teilnehmer zugestellt werden, wenn dieser sich in seiner Anmeldenachricht weder durch eine eigene Sicherungsschicht-Netzwerk-Adresse noch durch seine Vermittlungsschicht-Adresse identifizieren konnte.
-
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Paketvermittlungseinheit des Weiteren konfiguriert, an einer ersten der Sicherungsschicht-Schnittstellen eine Nachricht von einem Teilnehmer zu empfangen und der Nachricht ein VLAN-Tag hinzuzufügen, welches ein der ersten Sicherungsschicht-Schnittstelle eindeutig zugeordnetes VLAN kennzeichnet, und diese um das VLAN-Tag ergänzte Nachricht über eine andere der Sicherungsschicht-Schnittstellen an die Adressadministrationsvorrichtung zu senden. Insbesondere kann die Paketvermittlungseinheit so konfiguriert sein, dass jede empfangene Nachricht, die keinen VLAN-Tag aufweist, an die Adressadministrationsvorrichtung weitergeleitet wird. Der Teilnehmer muss somit auch keine Kenntnis davon haben, welchem VLAN er zugeordnet ist. Die Zuordnung mittels VLAN-Tagging erfolgt für die Anmeldenachricht eines Teilnehmers erst an einer auf dem Verbindungsweg zwischen dem Teilnehmer und der Adressadministrationsvorrichtung liegenden Paketvermittlungsvorrichtung anhand der Sicherungsschicht-Schnittstelle, an welcher der Teilnehmer an der Paketvermittlungsvorrichtung angebunden ist.
-
Gemäß einer noch weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Vermittlungseinheit des Weiteren konfiguriert, die von dem Teilnehmer empfangene Nachricht daraufhin zu prüfen, ob sie eine Vermittlungsschicht-Adresse des Teilnehmers als Verbindungsinformation enthält, um selektiv nur dann der Nachricht den VLAN-Tag hinzuzufügen, wenn dies nicht der Fall ist. Des Weiteren ist die Vermittlungseinheit gemäß dieser Weiterbildung konfiguriert, die Broadcast-Nachricht daraufhin zu prüfen, ob sie eine Vermittlungsschicht-Adresse des Teilnehmers als Verbindungsinformation enthält, und wenn dies der Fall ist, die Broadcast-Nachricht als Broadcast-Nachricht in das Kommunikationsnetz weiterzuleiten; und wenn dies nicht der Fall ist, die Broadcast-Nachricht selektiv nur über eine solche seiner Sicherungsschicht-Schnittstellen an den Teilnehmer weiterzuleiten, die einem VLAN zugeordnet ist, das durch einen in der Broadcast-Nachricht enthaltenen VLAN-Tag gekennzeichnet ist. Auf diese Weise kann VLAN-Tagging selektiv eingesetzt werden, um nur dann zum Tragen zu kommen, wenn eine Identifikation des Teilnehmers über dessen Vermittlungsschicht-Adresse nicht verfügbar ist. Somit sind auch gemischte Lösungen implementierbar, bei denen teilweise Vermittlungsschicht-Adressen und teilweise VLAN-Tagging zur Identifikation von Teilnehmern im Rahmen einer Adresszuweisung zum Einsatz kommen.
-
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem für ein paketbasiertes Kommunikationsnetz mit einer Sicherungsschicht und einer Vermittlungsschicht. Das Kommunikationssystem weist eine Adressadministrationsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, insbesondere gemäß einer seiner Ausführungsformen, und eine Mehrzahl von Teilnehmern gemäß und dem zweiten Aspekt Erfindung, insbesondere gemäß einer seiner Ausführungsformen auf.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kommunikationssystem des Weiteren eine Paketvermittlungsvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung auf, insbesondere gemäß einer seiner Ausführungsformen auf.
-
So ergibt sich insgesamt ein Kommunikationssystem, das die Adressadministrationsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, mehrere Teilnehmer gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, sowie gegebenenfalls eine oder mehrere Paketvermittlungsvorrichtungen gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung als Komponenten enthält, die zusammenwirken können, um insgesamt die oben genannte Aufgabe zu lösen. Das erfindungsgemäße Kommunikationssystem kann insbesondere vorteilhaft im Rahmen eines Fahrzeugbordnetzes eingesetzt werden.
-
Entsprechend betrifft ein fünfter Aspekt der Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einem Kommunikationssystem gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.
-
Dabei zeigen
-
1 schematisch die Struktur einer Ethernet-MAC-Adresse gemäß dem Stand der Technik;
-
2 den Ablauf zur Adresszuordnung gemäß dem aus dem Stand der Technik bekannten ARP-Protokoll zum Ermitteln der MAC-Adresse der Sicherungsschicht zu einer Netzadresse der Vermittlungsschicht in einem einfachen beispielhaften Kommunikationsnetz sowie die dazu verwendete Adressierung;
-
3 schematisch die Struktur eines Kommunikationsnetzes in Form eines Fahrzeugbordnetzes, gemäß bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung;
-
4 schematisch einen beispielhaften Ablauf einer Adresszuordnung beim Kommunikationssystem aus 3 unter Verwendung einer IP-Adresse des Teilnehmers als Verbindungsinformation, sowie die dazu verwendete Adressierung; und
-
5 schematisch einen beispielhaften Ablauf einer Adresszuordnung beim Kommunikationssystem aus 3 unter Verwendung eines VLAN-Tags als Verbindungsinformation, sowie die dazu verwendete Adressierung.
-
Der Aufbau einer Ethernet-MAC-Adresse gemäß 1 wurde bereits vorausgehend beschrieben. In den nachfolgenden anhand der 2, 4 und 5 beispielhaften Abläufen wird auf der Vermittlungsschicht jeweils das IP – Protokoll gemäß seiner Version 4 (IPv4) eingesetzt. Dies ist jedoch nicht einschränkend. Genauso gut können in anderen bevorzugten Ausführungsformen andere Technologien für die Vermittlungsschicht zum Einsatzkommen, insbesondere auch andere Versionen von IP wie etwa IPv6.
-
Zunächst wird auf 2 Bezug genommen, anhand derer die Adresszuordnung gemäß dem ARP-Protokoll beispielhaft illustriert werden soll. Dies dient als Ausgangspunkt zur Erläuterung von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Dazu wird ein einfaches exemplarisches IP-über-Ethernet-Netzwerk betrachtet, bei dem an einen Ethernet-Switch 3 drei Teilnehmer 2, 4 bzw. 5 angeschlossen sind. Teilnehmer 5 möchte nun eine Nachricht an den Teilnehmer 2 senden, kennt aber dessen MAC-Adresse nicht, sondern nur dessen IP-Adresse. Teilnehmer 5 sendet daher eine Adressanforderungsnachricht R gemäß dem ARP-Protokoll in das Netzwerk. Die Tabelle aus 2 zeigt die dazu verwendete Adressierung. Die Nachricht wird als Broadcast-Nachricht ausgesendet (Typ = BC). Dementsprechend werden für die Adressierung auf der Sicherungsschicht-Ebene als MAC-Quelladresse (SRC) die MAC-Adresse MAC-5 des Teilnehmers 5 sowie als MAC-Zieladresse (DST) die für Broadcast-Nachrichten netzwerkweit vorgesehene MAC-Adresse MAC-BCST (in der Regel hat diese den numerischen Wert FF:FF:FF:FF:FF:FF) verwendet. Gemäß dem ARP-Protokoll enthält die Nachricht vier Felder, die als MAC-Quelle, MAC-Ziel, IP-Quelle und IP-Ziel bezeichnet werden. Das Feld MAC-Quelle gibt die MAC-Adresse MAC-5 des sendenden Teilnehmers 5 an und das Feld MAC-Ziel gibt die Broadcast-Adresse MAC-BCST, in alternativen Ausführungen kann stattdessen in diesem Feld jedoch auch der Nullwert 0.0.0.0 vorgesehen sein. an. Entsprechend finden sich in den Feldern IP-Quelle und IP-Ziel die jeweiligen IP-Adresse IP-5 des Senders (Teilnehmer 5) bzw. bzw. IP-2 des gewünschten Empfängers (Teilnehmer 2) wieder. Am Switch 3 wird die Nachricht R vervielfältigt und jeweils an alle anderen Teilnehmer 2 und 4 des Netzwerks weitergeleitet.
-
Die Empfänger der Nachricht R prüfen jeweils, ob die darin angegebene IP-Zieladresse mit ihrer eigenen IP-Adresse übereinstimmt. Ist dies der Fall, so antworten sie mit einer weiteren Nachricht A. Andernfalls verwerfen Sie die empfangene Nachricht R. Im Beispielsfall erkennt der Teilnehmer 2, das seine IP-Adresse mit der in der Nachricht R angegebenen IP-Zieladresse übereinstimmt und er sendet somit eine Antwortnachricht A zurück. Teilnehmer 4 dagegen verwirft die empfangene Nachricht R, da sie ihn nicht betrifft. In der Antwort A gibt der Teilnehmer 2 im Feld MAC-Quelle nun seine eigene ihm selbst bekannte MAC-Adresse MAC-2 an, und sendet die Nachricht als Unicast-Nachricht (Typ = UC) direkt an den Teilnehmer 5 zurück. Dies ist möglich, so dass es keiner Broadcast-Nachricht bedarf, da die MAC-Adresse des Teilnehmers 5 ja in der Nachricht R im Feld MAC-Quelle mitgeteilt wurde. Der Teilnehmer 5 erhält nun aus der Nachricht A die ihm bislang fehlenden MAC-Adresse des Teilnehmers 2 und kann somit nachfolgend mit diesem direkt über Unicast-Nachrichten unter Verwendung der jeweiligen MAC-Adressen kommunizieren (vgl. Nachrichten M1 bzw. M2). Das ARP-Protokoll wird für solche nachfolgenden Nachrichten nicht mehr benötigt.
-
Nun wird auf 3 Bezug genommen, in der schematisch die Struktur eines Kommunikationsnetzes in Form eines Fahrzeugbordnetzes eines Kraftfahrzeugs F gemäß bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dargestellt ist. Zur besseren Vergleichbarkeit wurde die Struktur aus 2 übernommen, so dass in dem Fahrzeugbordnetz ein Kommunikationssystem 1 mit einem Switch 3 und zwei damit verbundenen Teilnehmern 2, 4 und 5 vorgesehen sind, die insbesondere Steuergeräte des Fahrzeugs sein können. Der Teilnehmer 2 ist zugleich eine Adressadministrationsvorrichung des Kommunikationssystems. Das Kommunikationsnetz ist wieder ein IP-über-Ethernet-Netzwerk. Jeder der Teilnehmer 2, 4 und 5 verfügt über eine Sicherungsschicht-Schnittstelle 2b, 4b bzw. 5b sowie über eine Kommunikationseinheit 2a, 4a bzw. 5a, die jeweils mit der zugehörigen Sicherungsschicht-Schnittstelle in Kommunikationsverbindung steht. Die Kommunikationseinheit 2a der Adressadministrationsvorrichtung 2 ist zugleich eine Adressvergabeeinheit. Der Ethernet-Switch 3 stellt eine Paketvermittlungsvorrichtung mit einer Vermittlungseinheit 3a auf Sicherungsschicht-Ebene dar und ist über seine entsprechenden Sicherungsschicht-Schnittstellen 3b, 3c bzw. 3d mit den Teilnehmern 2, 4 und 5 verbunden. Die Teilnehmer können insbesondere auch Sensoren, etwa Kameras, Park-Abstandssensoren (PDC), Temperaturfühler, Luftdruckfühler oder beliebige andere Fahrzeugsensoren oder auch -aktoren sein.
-
In 4 sind gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein beispielhafter Ablauf einer Adresszuordnung beim Kommunikationssystem aus 3 unter Verwendung einer IP-Adresse eines Teilnehmers als Verbindungsinformation, sowie die dazu verwendete Adressierung gezeigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass der Teilnehmer 5 neu in das Kommunikationsnetz eingefügt wird, und ihm noch keine lokale Sicherungsschicht-Netzwerkadresse zugeordnet ist. Teilnehmer 5 ist somit noch nicht in der Lage auf herkömmlichem Wege über Ethernet-MAC-Adressierung mit anderen Teilnehmern im Netzwerk zu kommunizieren. Die Vergabe von Netzwerkadressen an den Teilnehmer 5 erfolgt mittels einer abgewandelten Form des ARP-Protokolls. Dazu sendet Teilnehmer 5 zunächst wieder eine Anforderungsnachricht als Broadcast-Nachricht R (Typ = BC) in das Kommunikationsnetz. Da er jedoch seine eigene MAC-Adresse noch nicht kennt, kann er diese in der Nachricht R auch noch nicht angeben. Stattdessen füllt er in die Felder SRC und MAC-Quelle eine spezielle MAC-Adresse MAC-A ein, die netzwerkweit als Adressanforderungskennung definiert ist. Da die Nachricht R auch nicht an einen konkreten bekannten Empfänger gerichtet ist, wird im Feld IP-Ziel der Nullwert 0.0.0.0 eingetragen. Im Feld IP-Quelle gibt der Teilnehmer 5 seine, etwa durch werkseitige Zuordnung bekannte, IP-Adresse IP-5 an.
-
Am Switch 3 wird die Nachricht R wieder vervielfacht und an alle weiteren Teilnehmer 2 und 4 des Netzwerks weitergeleitet. Der Teilnehmer 2 spielt in dem Netzwerk eine besondere Rolle, denn er ist als Adressadministrationsvorrichtung ausgebildet und insbesondere für die Vergabe neuer MAC-Adressen innerhalb des Netzwerks vorgesehen und angepasst. Wenn die Adressadministrationsvorrichtung 2 die Nachricht R erhält, erkennt sie anhand der darin enthaltenen Adressanforderungskennung MAC-A, dass es sich um eine Adressanforderungsnachricht handelt, während Teilnehmer 4 die an ihn gehende Nachricht R aufgrund mangelnder Zuständigkeit für die Adressadministration verwirft. Die Adressadministrationsvorrichtung 2 sendet sodann eine Antwort Nachricht A wiederum als Broadcast-Nachricht (Typ = BC), in der aber im Feld IP-Ziel der Teilnehmer 5 als Empfänger mittels seiner als Verbindungsinformation dienender IP-Adresse IP-5 identifiziert ist. Im Feld MAC-Quelle findet sich jedoch nicht wie üblich die MAC-Adresse des Absenders (d.h. MAC-2), sondern stattdessen die dem Teilnehmer 5 auf dessen Anforderungsnachricht R hin neu zugewiesene MAC-Adresse MAC-5.
-
Am Switch 3 wird die Nachricht A wieder vervielfacht und an alle weiteren Teilnehmer 4 und 5 weitergeleitet. Der Teilnehmer 4 erkennt anhand einer Überprüfung der Verbindungsinformation im Feld IP-Ziel, dass die Nachricht nicht für ihn bestimmt ist, und verwirft diese. Der Teilnehmer 5 jedoch erkennt anhand einer ebensolchen Überprüfung, dass sich im Feld IP-Ziel seine eigene IP-Adresse als Verbindungsinformation befindet, und dass deshalb die Nachricht A an ihn selbst gerichtet ist. Aus dem Feld MAC-Quelle entnimmt er sodann die ihm neu zugewiesene MAC-Adresse MAC-5 und übernimmt diese als seine eigene und kann somit nachfolgend mittels dieser direkt über Unicast-Nachrichten unter Verwendung der jeweiligen MAC-Adressen kommunizieren (vgl. Nachrichten M1 bzw. M2). Soweit dazu die MAC-Adresse des Empfängers (hier konkret für Nachricht M1 die MAC-Adresse von Teilnehmer 4) beim Sender noch nicht bekannt ist, kann diese über das reguläre ARP-Protokoll ermittelt werden. Danach wird das ARP-Protokoll für solche nachfolgenden Unicast-Nachrichten nicht mehr benötigt.
-
In 5 sind gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein beispielhafter Ablauf einer Adresszuordnung beim Kommunikationssystem aus 3 unter Verwendung eines VLAN-Tags als Verbindungsinformation, sowie die dazu verwendete Adressierung gezeigt. Diese Variante der Erfindung ist insbesondere dann vorteilhaft einsetzbar, wenn die IP-Adresse des anfragenden Teilnehmers diesem selbst zunächst noch nicht bekannt ist. Das lokale Netzwerk, bei dem es sich wiederum um ein IP-über-Ethernet-Kommunikationsnetz handelt, ist in diesem Falle so konfiguriert, dass es mehrere VLANs aufweist, die mittels eines entsprechenden VLAN-Tagging in den Nachrichten unterschieden werden können. Im Beispiel ist der Teilnehmer 4 dem VLAN V1 und der Teilnehmer 5 dem VLAN V2 zugeordnet. Die Adressadministrationsvorrichtung 2 ist allen definierten VLANs zugeordnet. Darüber hinaus gibt es noch ein VLAN V49, dem alle Teilnehmer zugeordnet sind. Wiederum wurde Teilnehmer 5 neu hinzugefügt. Er kennt weder seine MAC-Adresse noch seine IP-Adresse. Teilnehmer 5 sendet nun eine Adressanforderung Nachricht R5 als Broadcast-Nachricht (Typ = BC) in das Netzwerk. Diese Nachricht enthält keinen VLAN-Tag, denn dem Teilnehmer 5 ist seine Zugehörigkeit zu VLANs nicht bekannt. Da dem Teilnehmer 5 auch seine IP-Adresse nicht bekannt ist, wird in der Nachricht R5 nicht nur wie in 4 das Feld IP-Ziel sondern auch das Feld IP-Quelle mit dem Nullwert „0.0.0.0“ besetzt. In den Feldern SRC und MAC-Quelle der Nachricht R ist wiederum jeweils die spezielle Adressanforderungskennung MAC-A enthalten.
-
Am Ethernet-Switch 3, der die Zuordnung der an seinen Schnittstellen 3b bis 3d angeschlossenen einzelnen Teilnehmer zu den verschiedenen VLANs kennt, wird der Nachricht R5 ein VLAN-Tag für das VLAN V1 hinzugefügt (Typ = BCT), bevor sie als Nachricht R5-V1 weitergeleitet wird. Die Adressadministrationsvorrichtung 2 erkennt wiederum die Adressanforderungsnachricht R5-V1 als solche anhand der darin enthaltenen Adressanforderungskennung MAC-A, und sendet wie im Falle der 4 eine entsprechende Antwortnachricht A5-V1 zurück, die jedoch den Tag des VLAN V1 als Verbindungsinformation trägt. Im Feld MAC-Quelle ist wiederum die dem Teilnehmer 5 von der Adressadministrationsvorrichtung 2 neu zugewiesene MAC-Adresse MAC-5 enthalten. Zusätzlich ist im Feld IP-Ziel die dem Teilnehmer 5 von der Adressadministrationsvorrichtung 2 ebenfalls neu zugewiesene IP-Adresse IP-5 enthalten. Am Switch 3 wird aus der Nachricht A5-V1 der auf das VLAN V1 verweisende Tag entfernt, so dass sich die ansonsten unveränderte Nachricht A5 ergibt, die an den Teilnehmer 5 weitergeleitet wird. Dabei erkennt der Switch 3 anhand des als Verbindungsinformation dienenden VLAN-Tags, an welches VLAN die Nachricht gerichtet ist. Über die bekannte physikalische Schnittstellenzuordnung am Switch 3 zu den verschiedenen VLANs wird darauf beruhend die richtige Schnittstelle 3c für die Weiterleitung der Nachricht A5 ausgewählt, ohne dass es zu Mehrdeutigkeiten und somit Nachrichtenkollisionsgefahr kommt. Der Teilnehmer 5 entnimmt sodann der empfangenen Nachricht A5 seine ihm neu zugewiesenen MAC- und IP Adressen, übernimmt diese als seine eigenen und verwendet sie sodann für die nachfolgende Kommunikation.
-
Auf gleiche Weise werden dem weiteren Teilnehmer 4 mittels entsprechender Nachrichten R4, R4-V2, A4-V2 seine MAC- und IP-Adressen zugeordnet. Sobald und soweit dann die Teilnehmer ihre Adressen kennen, können Sie unter Nutzung ihrer MAC-Adressen untereinander insbesondere mittels Unicast-Nachrichten (Typ = UC) kommunizieren. Über das allen gemeinsame VLAN V49 ist dies auch VLAN-übergreifend möglich (vergleiche beispielhafte Nachrichten M1-V49, M2-V49, M3-V49).
-
Während vorausgehend wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurde, ist zu bemerken, dass eine große Anzahl von Variationen dazu existiert. Es ist dabei auch zu beachten, dass die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen nur nichtlimitierende Beispiele darstellen, und es nicht beabsichtigt ist, dadurch den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren zu beschränken. Vielmehr wird die vorausgehende Beschreibung dem Fachmann eine Anleitung zu Implementierung mindestens einer beispielhaften Ausführungsform liefern, wobei sich versteht, dass verschiedene Änderungen in der Funktionsweise und der Anordnung der in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elemente vorgenommen werden können, ohne dass dabei von dem in den angehängten Ansprüchen jeweils festgelegten Gegenstand sowie seinen rechtlichen Äquivalenten abgewichen wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- F
- Fahrzeug
- 1
- Kommunikationssystem
- 2
- Teilnehmer, insbesondere zugleich Adressadministrationsvorrichtung
- 2a
- Kommunikationseinheit, insbesondere zugleich Adressvergabeeinheit
- 2b
- Sicherungsschicht-Schnittstelle des Teilnehmers 2
- 3
- Paketvermittlungsvorrichtung, insbesondere Ethernet-Switch
- 3a
- Vermittlungseinheit
- 3b–d
- Sicherungsschicht-Schnittstelle der Paketvermittlungsvorrichtung
- 4,5
- Teilnehmer
- 4a, 5a
- Kommunikationseinheit des jeweiligen Teilnehmers 4 bzw. 5
- 4b, 5b
- Sicherungsschicht-Schnittstelle des jeweiligen Teilnehmers 4 bzw. 5
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- Standard (ISO 11898) [0002]
- IEEE 802.3 [0003]
- Internet-Standard RFC 826 [0005]
- Internet-Standard RFC 791 [0005]
- Standard IEEE 802.1q [0006]
- IEEE 802.11 [0016]
- IEEE 802.4 [0016]
- IEEE 802.5 [0016]
- IEEE 802.2 [0016]
- ISO 8208 [0016]
- ISO 8473 [0016]
- ISO 9542 [0016]
