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Die Erfindung betrifft einen sogenannten Switch für ein Datennetzwerk. Im Zusammenhang mit der Erfindung ist ein solcher Switch als Switchvorrichtung bezeichnet. Eine alternative Bezeichnung ist Verteiler oder Netzwerkweiche. Eine Switchvorrichtung weist mehrere Ports oder Porteinheiten, an die jeweils eine Netzwerkleitung angeschlossen werden kann. Des Weiteren ist eine Switchprozessoreinrichtung bereitgestellt, die Datenpakete zwischen den Porteinheiten übertragen kann, um hierdurch die Datenpakete gezielt aus der Netzwerkleitung eines Netzwerkzweigs in die Netzwerkleitung eines anderen Netzwerkzweigs zu übertragen, ohne hierdurch die übrigen Netzwerkzweige mit Datenverkehr zu belasten. Zu der Erfindung gehören auch ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Switchvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben dieses Kraftfahrzeugs, um ein sogenanntes Wake-Up-Signal in dem Kraftfahrzeug zu verteilen.
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Das besagte Datennetzwerk kann beispielsweise ein Paket basiertes Netzwerk, insbesondere ein Ethernet-Netzwerk sein. Ein Ethernet-Fahrzeugnetzwerk besteht aus einer beliebigen Anzahl von Steuergeräten, die jeweils über eine Netzwerkleitung mit einer Switchvorrichtung verschaltet oder gekoppelt sein können. Eine Verteilung einer Wake-Up-Nachricht in einem solchen Ethernet-Fahrzeugnetzwerk kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass eines der Steuergeräte diese Wake-Up-Nachricht an die Switchvorrichtung aussendet und diese die Wake-Up-Nachricht für das komplette Ethernet-Fahrzeugnetzwerk verteilt. Hierdurch werden aber auch nicht-benötigte Steuergeräte durch die pauschal verteilte Wake-Up-Nachricht in einem Bereitschaftsmodus versetzt. Sie müssen deshalb zum Einsparen von Energie wieder in einen Ruhezustand zurückgeschaltet oder abgeschaltet werden. Grund dafür ist, dass Switchvorrichtung ausschließlich über die Fähigkeit verfügen, eine Wake-Up-Nachricht an alle Porteinheiten zu verteilen.
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Dieser Vorgang ist insbesondere bei einem ausgeschalteten oder abgeschalteten Kraftfahrzeug kritisch, wenn dessen Fahrzeugbatterie nicht durch den Generator nachgeladen wird. Wird bei abgeschaltetem Kraftfahrzeug ein Teil der Steuergeräte benötigt, um beispielsweise eine Fernwartung oder ein ferngesteuertes Software-Update durchzuführen, so wird durch die beschriebene Wake-Up-Nachricht dafür gesorgt, dass die entsprechenden Steuergeräte zum Empfangen der Steuerdaten bereitstehen. Wird hierbei aber das komplette Ethernet-Fahrzeugnetzwerk hochgefahren, so ergeben sich erhöhte Anforderungen an die Steuergeräte und die Switchvorrichtung bezüglich Betriebsdauer und Robustheit, wie sie ansonsten im Betrieb des Kraftfahrzeugs nicht nötig wären.
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Außerdem resultiert eine unerwünscht lange Hochlaufzeit daraus, dass zuerst die Switchprozessoreinheit geweckt und hochgefahren werden muss, weil erst dort applikativ die Weckanforderung ausgewertet werden kann. In der Weckanforderung ist codiert, welche Porteinheiten des Switches eingeschaltet werden müssen. D.h. um zu entscheiden, welche Ports eingeschaltet werden müssen, muss zuerst die Switchprozessoreinheit starten und dann kann entschieden werden.
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Zusätzlich muss für den weiteren Betrieb des Ethernet-Fahrzeugnetzwerks die Switchprozessoreinrichtung der Switchvorrichtung selbst weiterbetrieben werden, um das weitere Durchleiten oder Übertragen von Datenpaketen zwischen den Porteinrichtungen durchzuführen.
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Insgesamt erfordert also der Betrieb einiger der Steuergeräte zusammen mit dem Datennetzwerk des Kraftfahrzeugs einen unerwünscht hohen Energieaufwand, der insbesondere bei abgeschaltetem Kraftfahrzeug dessen Fahrzeugbatterie unnötig belastet.
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Aus der
DE 10 2013 208 004 B3 ist eine Wegschaltung für eine Buskomponente eines Fahrzeugbusses bekannt, die vorsieht, dass Porteinheiten einer Switchvorrichtung derart miteinander verschaltet sind, dass ein hochfrequentes Wechselspannungssignal an einer Porteinrichtung an die anderen Porteinrichtungen übertragen wird, ohne dass hierzu eine Vermittlung durch die Switchprozessoreinrichtung nötig ist. Hierdurch kann ein Aufwecksignal unter Umgehung der Switchprozessoreinrichtung an alle Porteinheiten verteilt werden. Dies weckt aber immer noch alle an die Porteinheiten angeschlossenen Steuergeräte unabhängig davon auf, ob sie benötigt werden oder nicht.
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Aus der
DE 10 2013 206 722 A1 ist ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug-Ethernet bekannt, dessen Hauptprozessor ausgeschaltet werden kann, ohne dass hierbei auch Porteinheiten oder auch Kommunikationsports ebenfalls funktionslos werden. Hierdurch kann über die Kommunikationsports einer Ringarchitektur an andere Steuergeräte weitergeleitet werden, ohne dass der Hauptprozessor aktiv oder im Betrieb sein muss.
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Aus der
DE 10 2010 008 818 A1 ist ein Verfahren zur Aktivierung einer Netzwerk-Komponente eines Kraftfahrzeug-Datennetzwerks bekannt. Von einer Switchvorrichtung kann an einer ihrer Porteinheiten ein Aktivierungssignal erzeugt werden, um hierdurch Steuergeräte, die über eine Netzwerkleitung an diese Porteinheit angeschlossen sind, in einem Bereitschaftszustand oder andersherum in einen Ruhezustand zu schalten.
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Aus der
DE 10 2014 003 184 A1 ist ein Netzwerk für ein Kraftfahrzeug bekannt, wobei in einer Switchvorrichtung ein Wecksignal an alle Ports der Switchvorrichtung verteilt werden kann und jeder Port entscheidet, ob der an den Port angeschlossene Netzwerkteilnehmer aus einem Schlafzustand aufgeweckt werden soll. Hierzu wird eine in dem Wecksignal enthaltene Netzwerkadresse mit der Netzwerkadresse des Ports verglichen.
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Aus der
US 2010/0262689 A1 ist eine Switchvorrichtung für ein Netzwerk mit Sterntopologie bekannt, die verhindert, dass ein unkontrolliert sendendes Steuergerät (sog. „Babbling Idiot“) andere Steuergeräte stören kann. Hierzu analysiert die Switchvorrichtung Nachrichten auf ein vorbestimmtes Muster hin.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Kraftfahrzeug, bei welchem mehrere Steuergeräte über eine Switchvorrichtung oder mehrere Switchvorrichtungen zu einem Datennetzwerk verschaltet sind, das gezielte Bereitschalten oder Einschalten oder Aktivieren nur einiger der Steuergeräte ohne Beteiligung der Switchprozessoreinrichtung zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren offenbart.
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Die Erfindung sieht eine Switchvorrichtung vor, die zum Übertragen von Datenpaketen zwischen unterschiedlichen Netzwerkzweigen eines Datennetzwerks ausgestaltet ist. Die Switchvorrichtung weist mehrere Kommunikationsports oder Porteinheiten auf, welche jeweils einen physikalischen Anschluss zum Anschließen einer jeweiligen Netzwerkleitung eines der Netzwerkzweige aufweisen. Eine andere Bezeichnung für einen solchen physikalischen Anschluss ist auch PHY. Des Weiteren weist die Switchvorrichtung eine Switchprozessoreinrichtung auf, die mit den Porteinheiten verschaltet und dazu eingerichtet ist, im Betrieb, also im eingeschalteten Zustand, von den Porteinheiten jeweils Datenpakete entgegen zu nehmen, welche durch die jeweilige Porteinheit aus einer daran angeschlossenen Netzwerkleitung empfangen worden sind. Falls also eine Netzwerkleitung an die Porteinheit angeschlossen und die Switchprozessoreinrichtung im Betrieb ist, wird ein Datenpaket, das über die Netzwerkleitung an die Porteinheit ausgesendet wurde, von dieser empfangen und über die Switchprozessoreinrichtung weitergeleitet. Die Switchprozessoreinrichtung ist dazu eingerichtet, die Datenpakete an zumindest eine andere der Porteinheiten ausgeben, damit diese die Datenpakete über eine daran angeschlossene Netzwerkleitung aussenden. Das Auswählen dieser Ziel-Porteinheit kann beispielsweise in Abhängigkeit einer jeweiligen MAC-Adresse erfolgen, die in jedem Datenpaket enthalten sein kann. Die Switchprozessoreinrichtung kann im Betrieb eine Tabelle pflegen, in welcher zu jeder Porteinheit gespeichert ist, welche MAC-Adressen über diese Porteinheit zu erreichen sind.
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Falls nun die Switchprozessoreinrichtung ausgeschaltet ist, weil beispielsweise ein Kraftfahrzeug, in welchem die Switchvorrichtung eingebaut ist, geparkt und/oder ausgeschaltet ist, also die Zündung ausgeschaltet ist, soll erfindungsgemäß dennoch das Übertragen von Wecksignalen zwischen den Porteinheiten und hierbei auch eine Auswahl der Ziel-Porteinheiten möglich sein. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Porteinheiten unabhängig von der Switchprozessoreinrichtung über eine Konfigurationsleitung untereinander verbunden sind. Die Konfigurationsleitung kann einadrig oder mehradrig sein.
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Jede Porteinheit ist dazu eingerichtet, zumindest bei inaktiver Switchprozessoreinrichtung ein über eine an die Porteinheit angeschlossene Netzwerkleitung empfangenes Wecksignal über die Konfigurationsleitung an die übrigen Porteinheiten weiterzuleiten. Ist also die Switchprozessoreinrichtung inaktiv oder abgeschaltet und trifft an einer Porteinheit ein Wecksignal über eine Netzwerkleitung ein, so wird dieses Wecksignal über die Konfigurationsleitung an die übrigen Porteinheiten weitergeleitet. Jede der übrigen Porteinheiten, insbesondere jede Porteinheit, weist zusätzlich eine eigene Filterschaltung auf, die dazu eingerichtet ist, zumindest bei inaktiver Switchprozessoreinrichtung in dem über die Konfigurationsleitung empfangenen Wecksignal zumindest ein vorbestimmtes Nachrichtenmuster zu erkennen und bei erkanntem Nachrichtenmuster gegebenenfalls den physikalischen Anschluss zu aktivieren (also z.B. mit elektrischer Spannung zu versorgen) und das Wecksignal auszusenden. Mit anderen Worten wird ein Wecksignal, das über die eine Porteinheit empfangen wird, nicht pauschal an den übrigen Porteinheiten wieder in die dort angeschlossenen Netzwerkleitungen ausgesendet. Vielmehr entscheidet das in dem Wecksignal enthaltene Nachrichtenmuster, über welche der übrigen Porteinheiten das Wecksignal wieder in die jeweils angeschlossene Netzwerkleitung ausgesendet wird. Mit anderen Worten wird durch das Nachrichtenmuster also zumindest eine Ziel-Porteinheit festgelegt.
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Durch die Erfindung ergibt sich somit der Vorteil, dass bei inaktiver Switchprozessoreinrichtung durch Einstellen oder Festlegen eines Nachrichtenmusters in einem Wecksignal dennoch eine Switch-Funktionalität erreicht werden kann, für die die Switchprozessoreinrichtung nicht nötig ist. Somit kann das Wecksignal weitergeleitet werden, während die Switchprozessoreinrichtung weiterhin inaktiv bleibt oder gerade selbst aktiviert wird. Die Steuergeräte, die an die übrigen Porteinheiten angeschlossen sind, können zudem weiterhin inaktiv bleiben.
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Bei zumindest einer Porteinheit ist ein Ruhezustand vorgesehen, in welchem ein Schaltungsteil der Porteinheit und/oder eine daran angeschlossene Netzwerkleitung spannungsfrei geschaltet ist. Mit anderen Worten ist bevorzugt der physikalische Anschluss PHY, an welchem die Netzwerkleitung anschließbar ist, spannungsfrei geschaltet. Die Porteinheit ist dazu eingerichtet, bei Erkennen eines Nachrichtenmusters in einen Bereitschaftszustand zu wechseln, in welchem der besagte Schaltungsteil mit elektrischer Spannung versorgt ist. Durch den Ruhezustand ergibt sich der Vorteil, dass diejenigen Porteinheiten, die keine Ziel-Porteinheit darstellen, in einem besonders verbrauchsarmen Zustand, nämlich dem Ruhezustand, betrieben werden können.
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Falls nun an einer Porteinheit über eine Netzwerkleitung ein Steuergerät oder eine weitere Switchvorrichtung angeschlossen ist, bei der ebenfalls deren Porteinheit in einen Ruhezustand geschaltet ist, kann das auszusendende Wecksignal nicht sofort ausgesendet werden, da dies durch die andere Porteinheit im Ruhezustand nicht erkannt werden könnte. Deshalb ist vorgesehen, dass zumindest eine Porteinheit dazu eingerichtet ist, nach dem Erkennen eines Nachrichtenmusters, wenn also ein auszusendendes Wecksignal über die Konfigurationsleitung bei der Porteinheit eintrifft, noch vor dem Aussenden des Wecksignals ein Aktivierungssignal in der angeschlossenen Netzwerkleitung zu erzeugen, um zumindest ein an die Netzwerkleitung angeschlossenes Steuergerät aus einem Ruhezustand in eine Bereitschaftszustand zu überführen. Hierdurch wird also die am anderen Ende der Netzwerkleitung angeschlossene Porteinheit ebenfalls in den Bereitschaftszustand versetzt.
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Zu der Erfindung gehören auch optionale Weiterbildungen, durch deren Merkmale sich zusätzliche Vorteile ergeben.
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Bevorzugt ist zumindest eine der Filterschaltungen als ein integrierter Schaltkreis mit fest eingestellter Schaltungslogik ausgestaltet. Mit anderen Worten weisen die Filterschaltungen jeweils keinen Mikroprozessor oder Mikrocontroller auf, der durch eine Steuersoftware betrieben werden müsste. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Switchvorrichtung mit geringer Zeitverzögerung, insbesondere instantan, das empfangene Wecksignal an die Ziel-Porteinheiten und von dort weiter in die angeschlossene Netzwerkleitung weiterleiten kann. Es ist keine sogenannte Hochfahrzeit oder Boot-Up-Zeit nötig.
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Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass bei zumindest einer der Filterschaltungen das zumindest eine durch die Filterschaltung erkennbare Nachrichtenmuster in einer ROM-Speichereinrichtung gespeichert (ROM - Read Only Memory). Eine solche ROM-Speichereinrichtung kann beispielsweise eine EPROM (Erasable Programmable Read-Only-Memory) insbesondere ein EEPROM (Electrically EPROM) sein. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die erkennbaren Nachrichtenmuster bei jeder Filterschaltung frei eingestellt werden können (beispielsweise beim Einbau der Switchvorrichtung in ein Kraftfahrzeug oder beim Zusammenbau oder der Herstellung der Switchvorrichtung).
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Eine Filterschaltung, bei welcher über die Konfigurationsleitung ein Wecksignal eintrifft, dessen Nachrichtenmuster unerkannt bleibt, also durch die Filterschaltung nicht erkannt wird, ignoriert dieses Wecksignal. Hierdurch wird die Porteinheit dieser Filterschaltung im Ruhezustand gehalten, also nicht in den Bereitschaftszustand geschaltet.
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Das besagte Nachrichtenmuster in dem Wecksignal ist bevorzugt ein Bitmuster. Entsprechend sind die von jeder Filterschaltung erkennbaren Nachrichtenmuster ebenfalls Bitmuster. Hierdurch können die Nachrichtenmuster als Bestandteil des digitalen Datenverkehrs in dem Datennetzwerk ausgestaltet sein. Es sind also keine besonderen Spannungspegel oder Frequenzen nötig, die sich vom Datenverkehr des Datennetzwerks unterscheiden müssten.
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Die besagte Switchprozessoreinrichtung weist insbesondere eine MAC-Einrichtung für die Porteinheiten auf (MAC - Media Access Control). Mit anderen Worten ist durch die Switchprozessoreinrichtung eine Sicherungsschicht oder Layer-2 gemäß dem ISO/OSI-Referenzmodell (ISO - International Organisation for Standardization, OSI - Open Systems Interconnection). Mit anderen Worten wird durch die jeweiligen Filterschaltungen ein Datenaustausch auf der darunterliegenden Layer-1 oder Schicht 1 (physical layer) durchgeführt.
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Die erfindungsgemäße Switchvorrichtung wird bevorzugt in einem Kraftfahrzeug verwendet. Entsprechend sieht die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit mehreren Steuergeräten vor, die über eine jeweilige Netzwerkleitung an eine jeweilige Porteinheit zumindest einer Switchvorrichtung gemäß der Erfindung angeschlossen sind. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist den Vorteil auf, dass mittels eines Wecksignals mit entsprechendem Nachrichtenmuster auch bei inaktiver oder ausgeschalteter Switchprozessoreinrichtung der Switchvorrichtung dieses Wecksignal an eine ausgewählte Teilmenge der Steuergeräte verteilt werden kann.
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Entsprechend sieht die Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs vor, wobei bei ausgeschaltetem Kraftfahrzeug, also beispielsweise in geparktem Zustand oder bei abgeschalteter oder ausgeschalteter Zündung, zumindest einige der Steuergeräte jeweils in einem Ruhezustand betrieben werden, in welchem ähnlich wie bei der Switchvorrichtung zumindest eine Teilschaltung spannungsfrei geschaltet ist. Mit anderen Worten ist ein Leistungsverbrauch der Steuergeräte im Vergleich zum Fahrbetrieb reduziert.
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Sämtliche Steuergeräte und die zumindest eine Switchvorrichtung bilden ein Datennetzwerk des Kraftfahrzeugs. In zumindest einem der Steuergeräte ist ein Nachrichtenmuster gespeichert, welches jeweils eine nur einige der übrigen Steuergeräte umfassende Teilmenge beschreibt. Mit anderen Worten ist durch dieses Nachrichtenmuster ein Sub-Netzwerk oder Teilnetzwerk des Datennetzwerks des Kraftfahrzeugs identifiziert. Um nun eines der Teilnetzwerke in einem Bereitschaftszustand zu schalten, um beispielsweise in dem ausgeschalteten Kraftfahrzeug eine Fernwartung oder ein Software-Update durchzuführen, sendet das Steuergerät zunächst das Nachrichtenmuster dieser Teilmenge als Wecksignal über seine Netzwerkleitung an die Switchvorrichtung aus. Das Steuergerät sendet dieses Wecksignal aus, um in jedem Steuergerät der Teilmenge einen Bereitschaftszustand einzustellen, in welchem jeweils die Teilschaltung des Steuergeräte mit elektrischer Spannung versorgt ist. Indem das Wecksignal das Nachrichtenmuster beinhaltet, wird durch die Switchvorrichtung das Wecksignal nur an diejenigen Porteinheiten weitergeleitet, die durch das Nachrichtenmuster identifiziert sind. Die Steuergeräte, die an die übrigen Porteinheiten angeschlossen sind, bleiben weiter im Ruhezustand.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs bei Eintreffen eines Wecksignals in einer Steuervorrichtung des Kraftfahrzeugs; und
- 2 eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugs von 1, während das Wecksignal innerhalb der Switchvorrichtung an zumindest eine Ziel-Porteinheit weitergeleitet wird.
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Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1, bei dem es sich beispielsweise um einen Kraftwagen, insbesondere einem Personenkraftwagen handeln kann. Das Kraftfahrzeug 1 kann mehrere Steuergeräte 2, 3, 4 und eine Switchvorrichtung 5 aufweisen. Die Steuergeräte 2, 3, 4 und die Switchvorrichtung 5 können über Netzwerkleitungen 6 zu einem Datennetzwerk 7 verschaltet sein.
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Die Switchvorrichtung 5 kann ebenfalls in einem Steuergerät ECU angeordnet sein. Dieses Steuergerät ECU kann eine eigene zentrale Prozessoreinrichtung CPU aufweisen. Die Prozessoreinrichtung CPU kann unter anderem der Konfiguration der Switchvorrichtung 12 und der Porteinheiten 8, 9, 10 dienen. Die Prozessoreinrichtung CPU kann in einem Ruhezustand des Steuergeräts ECU ausgeschaltet sein.
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An der Switchvorrichtung 5 ist jede Netzwerkleitung 6 an eine Porteinheit 8, 9, 10 angeschlossen, die jeweils einen physikalischen Anschluss PHY und eine Filterschaltung 11 aufweisen kann. Jede Netzwerkleitung 6 mit dem daran jeweils angeschlossenen Steuergerät 2, 3, 4 stellt jeweils einen Netzwerkzweig des Datennetzwerks 7 dar. Im Betrieb des Kraftfahrzeugs 1 können Datenpakete zwischen den Porteinheiten 8, 9, 10 durch eine Switchprozessoreinrichtung 12 übertragen werden. Die Switchprozessoreinrichtung 12 kann beispielsweise ein Mikroprozessor oder ein Mikrocontroller sein. Zusätzlich können die Porteinheiten 8, 9, 10 über eine Konfigurationsleitung 13 untereinander verschaltet oder gekoppelt sein. Es kann sich bei der Konfigurationsleitung 13 beispielsweise um einen Datenbus handeln, beispielsweise einen MDIO (Management Data Input/Output). Eine andere Bezeichnung hierfür ist SMI-Bus (Serial Management Interface) oder MIIM (Media Independent Interface Management). Es kann aber auch eine andere Konfigurationsleitung vorgesehen sein.
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Im ausgeschalteten Zustand des Kraftfahrzeugs 1 können die Steuergeräte 2, 3, 4 und CPU in einem Ruhezustand geschaltet sein, also ausgeschaltet sein oder in einem Stand-By-Modus betrieben werden.
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In dem in 1 veranschaulichten Beispiel soll bei ausgeschalteter Zündung des Kraftfahrzeugs 1, also bei inaktivem Kraftfahrzeug 1, beispielsweise eine Fernwartung durchgeführt werden. Hierzu können Wartungsdaten 14, beispielsweise ein Software-Update, über eine Kommunikationseinrichtung 15, beispielsweise ein Mobilfunkmodul, empfangen und beispielsweise in dem Steuergerät 2 bereitgestellt werden. Das Steuergerät 2 kann hierzu beispielsweise durch die Kommunikationseinrichtung 15 in einen aktiven Zustand oder Bereitschaftszustand geschaltet werden. Die übrigen Steuergeräte 3, 4 und die Switchvorrichtung 5 können weiterhin in einem Ruhezustand betrieben werden, in welchem die Switchprozessoreinrichtung 12 und die Prozessoreinheit CPU sowie die Steuergeräte 3, 4 zumindest teilweise spannungsfrei geschaltet sind. Das Steuergerät 2 erkennt anhand der Wartungsdaten 14 beispielsweise, dass das Steuergerät 4 geweckt oder in Bereitschaft geschaltet werden muss, um darin beispielsweise die Wartung mittels der Wartungsdaten 14 durchzuführen. Hierbei sollen aber zum Schonen eines Ladezustands einer (nicht dargestellten) Fahrzeugbatterie des Kraftfahrzeugs 1 weder die Prozessoreinrichtung CPU noch das nicht-benötigte Steuergerät 3 ebenfalls in einen Bereitschaftszustand geschaltet werden. Das Steuergerät 2 kann hierzu ein Wecksignal 16 über die Netzwerkleitung 6 an die Steuervorrichtung 5 aussenden. Das Wecksignal 16 kann ein Nachrichtenmuster 17 (zum Beispiel 00101) enthalten. Die Porteinheit 8 empfängt aus der Netzwerkleitung 6 das Wecksignal 16 und leitet dieses über die Konfigurationsleitung 13 an die übrigen Porteinheiten 9, 10 weiter. Jede Filterschaltung 11 der Porteinheiten 9, 10 vergleicht das Nachrichtenmuster 17 mit zumindest ein in der Filterschaltung 11 bereitgestellten, von der Filterschaltung erkennbaren Nachrichtenmuster 19.
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2 veranschaulicht das Ergebnis des Vergleiches. In der Filterschaltung 11 der Porteinheit 9 ergibt sich keine Übereinstimmung des Nachrichtenmusters 17 mit den erkennbaren Nachrichtenmustern 19. Dagegen ergibt sich in der Filterschaltung 11 der Porteinheit 10 eine Übereinstimmung, sodass das Wecksignal 16 an das Steuergerät 4 weitergeleitet wird. Das Steuergerät 4 ist dazu eingerichtet, bei Empfangen des Wecksignals 16 von dem Ruhezustand in den Bereitschaftszustand zu wechseln, in welchem es für den Empfang der Wartungsdaten 14 oder weiterer Datenpakete allgemein bereit ist. Das Steuergerät 3 bleibt dagegen weiter im Ruhezustand, da es nicht das Wecksignal 16 empfängt. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Porteinheit 10 vor dem Weiterleiten des Wecksignals 16 ein Aktivierungssignal auf der angeschlossenen Netzwerkleitung 6 erzeugt.
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Das Wake-Up-Handling in der Switchvorrichtung 5 erfolgt somit ohne Einfluss der eigentlichen Switchprozessoreinrichtung 12 oder der Prozessoreinrichtung CPU und kann komplett auf Grundlage der Filterschaltung 11 in Hardware realisiert werden. Das Wecken einzelner Netzwerkteilnehmer, das heißt der Steuergeräte 3, 4 und einem möglichen weiteren Steuergerät mit einer weiteren Switchvorrichtung (nicht dargestellt) kann über ein dezentrales Weiterleiten des Wecksignals 16 innerhalb der Porteinheiten der Switchvorrichtung 5 realisiert werden.
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Somit ergibt sich ein schneller Hochlauf eines Teilsystems eines Datennetzwerks 7 des Kraftfahrzeugs 1. Ein solches Datennetzwerk 7 kann beispielsweise als Ethernet-Netzwerk realisiert sein. Das Wake-Up-Verhalten ist durch Einstellen der erkennbaren Nachrichtenmuster 19 konfigurierbar. In einem Kraftfahrzeug ist somit eine einfache Skalier- und Modellierbarkeit durch diesen dezentralen Ansatz ermöglicht. Auch ergibt sich eine Reduzierung der Betriebsdaueranforderungen der Steuergeräte, da diese sich stets vollständig abschalten können, falls sie nicht benötigt werden.
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Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel besteht die Aufgabe darin, möglichst schnell und robust eine bestimmte Teilmenge der Steuergeräte 3, 4 zu wecken, beispielsweise das Steuergerät 4 vom Steuergerät 2 aus. Die Switchvorrichtung 5 muss hierzu das Wecksignal 16 gezielt zu einzelnen Porteinheiten weiterleiten, in dem Beispiel von der Porteinheit 8 zur Porteinheit 10, ohne dass hierbei die Porteinheit 9 ebenfalls das Wecksignal 16 weiterleitet.
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Die Konfigurationsleitung 13 stellt eine Wake-Up-Backbone-Leitung dar, die alle physikalischen Anschlüsse PHY unabhängig von der Switchprozessoreinrichtung 12 und der Prozessoreinrichtung CPU verbindet. Das Wecksignal 16 wird zwischen den physikalischen Anschlüssen PHY verteilt - über die Konfigurationsleitung 13 ohne Teilhabe einer MAC-Schicht, eines Controllers und anderen Schichten des ISO-OSI-Referenzmodells, wie es durch die Switchprozessoreinrichtung 12 und die Prozessoreinrichtung CPU umgesetzt oder realisiert werden kann.
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Die Porteinheit 8, welche über die angeschlossene Netzwerkleitung 6 das Wecksignal 16 erhält, gibt diese über die Konfigurationsleitung 13 an die übrigen Porteinheiten 9, 10 weiter. Jede Porteinheit 9, 10 weist die Filterschaltung 11 auf, die jeweils auf bestimmte Nachrichtenmuster kodiert ist, wobei jedes Nachrichtenmuster hierdurch ein Teilnetzwerk in dem Datennetzwerk 7 identifiziert oder auswählt. Die Porteinheiten 9, 10 setzen bei Übereinstimmung des erkennbaren Nachrichtenmusters 19 mit dem Nachrichtenmuster 17 das Wecksignal 16 ab an die angeschlossene Netzwerkleitung 6 oder wecken zuvor über die Netzwerkleitung 6 das angeschlossene Steuergerät 4 und leiten dann das Wecksignal 16 weiter. Das Wecken bedeutet hierbei das Einschalten einer Betriebsspannung auf der Netzwerkleitung 6 und/oder das Aussenden eines Spannungssignals zum Aktivieren des Bereitschaftszustands in dem Steuergerät 4.
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Bei nicht übereinstimmender Kodierung, das heißt bei einem Unterschied des Nachrichtenmusters 17 zum erkennbaren Muster 19, wird dagegen das Wecksignal durch die Filterschaltung 11 ignoriert.
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Bei aktiver Switchprozessoreinrichtung 12 können die Filterschaltungen 11 deaktivert sein. Es kann dann vorgesehen sein, dass Wecksignale und Datenpakete nicht über die Konfigurationsleitung 13 geleitet werden, sondern über die Switchprozessoreinrichtung 12, so dass der aus dem Stand der Technik bekannte Datenpfad 20 entsteht. Die Switchprozessoreinrichtung 12 kann hierzu durch die Porteinheit 8 bei Empfangen des Wecksignals 16 aktiviert werden, wobei dies nicht die beschriebene Weiterleitung des Wecksignals über den beschriebenen Weckpfad 21 verzögert.
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Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung ein dezentrales Wake-up-Forwarding (Forwarding - Weiterleitung) in Switches in Ethernet-Fahrzeugnetzen bereitgestellt werden kann.
