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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen der Erreichbarkeit von Ethernet-Netzwerkknoten in einem heterogenen Netzwerk, insbesondere in einem Fahrzeugbordnetz, das sowohl ein Ethernet-Teilnetz als auch wenigstens ein weiteres Teilnetz, insbesondere anderer Art, aufweist. Dabei weist das Ethernet-Teilnetz zumindest einen ersten Ethernet-Netzwerkknoten auf, der außer über eine Ethernet-Verbindung zu einem anderen zweiten Ethernet-Netzwerkknoten des Ethernet-Teilnetzes zusätzlich auch über wenigstens ein Netzwerksegment über das weitere Teilnetz erreichbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung das heterogene Netzwerk selbst, sowie eine Testvorrichtung zum Testen desselben mittels des Verfahrens.
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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 über Fahrzeugbordnetze, insbesondere Feldbussysteme. Für die Implementierung solcher Kommunikationsverbindungen sind insbesondere Bussysteme bekannt, wie beispielsweise solche gemäß dem CAN(Controller Area Net-work)-Standard (ISO 11898), dem LIN(Local Interconnect Network)-Standard (ISO 17987-1), oder dem MOST(Media Oriented Systems Transport)-de-facto-Standard (durch die „MOST Co-operation“ definiert) für Multimedia- und Infotainment-Netzwerke in der Automobilindustrie.
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Daneben sind aus dem Bereich der Computertechnik und Netzwerktechnik auch weitere Kommunikationsnetzwerktechniken bekannt, insbesondere Ethernet (standardisiert v.a. als IEEE 802.3 mit entsprechenden Unterstandards) und die dem Internet zugrundeliegende IP(lnternet Protokoll)-Kommunikation mittels Datenpaketen (IP-Pakete). Inzwischen hat die Verwendung von Ethernet-basierter Kommunikationstechnik auch in der Fahrzeugtechnik 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 Paket-über-Ethernet-basierte Bordnetz-Kommunikation im Fahrzeug spezifiziert. Dabei werden mittels Ethernet-Kommunikation (Schichten 1 und 2 im OSI/ISO Schichtenmodell) IP-Pakete (Schichten 3 und 4 im OSI/ISO Schichtenmodell) im Sinne von IP-über-Ethernet Kommunikation übermittelt.
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Darüber hinaus ist es bekannt, die fehlerfreie Funktion von Kommunikationsnetzen, insbesondere von Fahrzeugbordnetzen, oder Teilbereichen bzw. einzelnen Funktionen davon mittels einer mit dem Kommunikationsnetz verbundenen Testvorrichtung zu überprüfen. Dazu weisen die Kommunikationsnetze typischerweise entsprechende Diagnoseschnittstellen zur insbesondere drahtgebundenen, drahtlosen oder optischen Verbindung mit der Testvorrichtung auf.
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Aufgrund historischer Entwicklungen, oder vor allem den verschiedenen technischen Vor- und Nachteilen verschiedener Netzwerktechnologien, kommen insbesondere in der Fahrzeugtechnik häufig Konstellationen vor, bei denen mehrere verschiedene Netzwerktechnologien zu einem gemeinsamen und somit heterogenen Gesamtnetzwerk kombiniert werden. Dabei besteht ein solches Netzwerk aus verschiedenen sogenannten Netzwerkknoten, die insbesondere durch Steuergeräte, Vermittlungs- oder Switch-Einheiten, Aktuatoren, Sensoren oder andere netzwerktaugliche Vorrichtungen gebildet werden können. Die einzelnen Netzwerkknoten sind über Kommunikationsverbindungen, sogenannte Netzwerksegmente, jeweils mit wenigstens einem weiteren Netzwerkknoten verbunden und somit Teil des Netzwerks. In einem heterogenen Netzwerk kommen dabei zugleich verschiedene Netzwerksegmente vor, die sich bezüglich der zur Signalübertragung über sie verwendeten Netzwerktechnologien unterscheiden. Dementsprechend müssen auch die über entsprechende Netzwerksegmente kommunizierenden Netzwerkknoten eingerichtet sein, die entsprechende Netzwerktechnologie zu nutzen. Im Folgenden soll stets davon ausgegangen werden, dass eine der im heterogenen Netzwerk eingesetzten Netzwerktechnologien auf dem Ethernet-Standard beruht, und das heterogene Netzwerk somit ein Ethernet-Teilnetz aufweist.
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Wenn in einem solchen heterogenen Netzwerk wenigstens ein Netzwerkknoten des Ethernet-Teilnetzes zugleich über Ethernet und über wenigstens eine weitere, insbesondere davon verschiedene, Netzwerktechnologie an das Netzwerk angebunden ist, kann beim Testen des Netzwerks der Fall auftreten, dass der entsprechende Netzwerkknoten auf Basis dieser anderen Netzwerktechnologie getestet und als fehlerfrei erkannt wird, ohne dass dabei auch seine möglicherweise mangelnde Funktionstüchtigkeit des Ethernet-Netzwerksegments, über das er an das Ethernet-Teilnetz angebunden ist, erkannt wird.
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Aus der
US 2006/0143309 A1 ist ein Verfahren zum Testen von Netzwerkverbindungen in einem auf der Ethernet-Technik beruhendem Netzwerk bekannt. Dabei wird eine Prüfung von einem zu prüfenden Ethernet-Knoten initiiert. Weiterhin werden Netzwerk-IP-Adressen in Nachrichten versendet und mit vorgegebenen Daten verglichen um eine Adresse zu identifizieren, die ein externes Netzwerkgerät in Antwort-Nachrichten zum Versenden vorsieht.
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Aus der
DE 10 2013 217 259 A1 ist ein Verfahren zur Modusumschaltung eines Steuergeräts zwischen zwei Verbindungen, nämlich einem Diagnosebus und einer externen Ethernetverbindung in einem Fahrzeug bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zuverlässigkeit von Funktionsprüfungen in heterogenen Netzwerken mit einem Ethernet-Teilnetz zu verbessern.
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Eine Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Im Rahmen der Erfindung kann insbesondere ein Verfahren zum Testen der Erreichbarkeit von Ethernet-Netzwerkknoten in einem heterogenen Netzwerk angegeben werden. Weiterhin können eine Testvorrichtung sowie ein heterogenes Netzwerk angegeben werden. Verschiedene Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen der Erreichbarkeit von Ethernet-Netzwerkknoten in einem heterogenen Netzwerk, insbesondere in einem Fahrzeugbordnetz, wobei das Netzwerk sowohl ein Ethernet-Teilnetz als auch wenigstens ein weiteres Teilnetz, insbesondere anderer Art, mit vom Ethernet-Teilnetz unabhängiger Adressierung aufweist. Dabei weist das Ethernet-Teilnetz zumindest einen ersten Ethernet-Netzwerkknoten auf, der außer über eine Ethernet-Verbindung zu einem anderen zweiten Ethernet-Netzwerkknoten des Ethernet-Teilnetzes zusätzlich auch über wenigstens ein Netzwerksegment an das weitere Teilnetz angebunden ist. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- Zurverfügungstellen eines Soll-Verzeichnisses von Ethernet-Netzwerkknoten des Ethernet-Teilnetzes, vorzugsweise auf Basis von deren innerhalb des Ethernet-Teilnetzes eindeutig dem jeweiligen Ethernet-Netzwerkknoten zugeordneten Ethernet-MAC-Adressen; Senden eines Prüfsignals über das Netzwerk an die Ethernet-Netzwerkknoten des Ethernet-Teilnetzes, deren Erreichbarkeit zu prüfen ist, wobei das Prüfsignal konfiguriert ist, diese ersten Ethernet-Netzwerkknoten zu veranlassen, jeweils ihre Ethernet-MAC-Adresse über eine entsprechende Ethernet-Verbindung an den jeweiligen mit ihnen dadurch, mittelbar oder unmittelbar, verbundenen zweiten Ethernet-Netzwerkknoten des Ethernet-Teilnetzes mittels einer Nachricht zu senden; Empfangen der Nachrichten dieser Ethernet-Netzwerkknoten am jeweiligen zweiten Ethernet- Netzwerkknoten und Speichern der darin mitgeteilten jeweiligen Ethernet-MAC-Adressen in wenigstens einem Datenspeicher; Prüfen, mittels eines Vergleichs der zu den so mitgeteilten Ethernet-MAC-Adressen gehörenden Ethernet-Netzwerkknoten mit den im Soll-Verzeichnis enthaltenen Ethernet-Netzwerkknoten, ob ein oder mehrere Ethernet-Netzwerkknoten existieren, die zwar im Soll-Verzeichnis aufgeführt, aber deren Ethernet-MAC-Adresse nicht erfolgreich dem jeweiligen zweiten Ethernet-Netzwerkknoten mitgeteilt wurden, um so auf einen Defekt des zu diesen Ethernet-MAC-Adressen gehörenden ersten Ethernet-Netzwerkknotens und/oder seiner Anbindung an das Ethernet-Teilnetz zu schließen; und Ausgeben eines Ergebnisses der Prüfung an einer Ausgabeschnittstelle. Das Senden des Prüfsignals über das Netzwerk kann dabei wahlweise insbesondere über das Ethernet-Teilnetz und/oder über wenigstens eines der weiteren Teilnetze erfolgen.
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Unter einem „Teilnetz“ ist im Sinne der Erfindung ein aus einer Untermenge von Netzwerkknoten und Netzwerksegmenten eines heterogenen Netzwerks aufgebautes Netzwerk zu verstehen, das über eine eigene und innerhalb des Teilnetzes gleiche Signalisierung und/oder Adressierung zum Zwecke der Kommunikation zwischen seinen Netzwerkknoten verfügt. Unter einem „Ethernet-Teilnetz“ ist im Sinne der Erfindung ein Teilnetz zu verstehen, dass konfiguriert ist, zu diesem Zweck die Ethernet-Technologie zu verwenden. Unter einem „Teilnetz anderer Art“ ist im Sinne der Erfindung dagegen ein Teilnetz zu verstehen, das konfiguriert ist, zu diesem Zweck anstelle der Ethernet-Technologie eine andere Netzwerktechnologie, bevorzugt eine der oben genannten Bustechnologien wie CAN, LIN oder MOST, zu verwenden.
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Unter einem „Soll-Verzeichnis von Ethernet-Netzwerkknoten des Ethernet-Teilnetzes“ oder kurz „Soll-Verzeichnis“ ist im Sinne der Erfindung eine Datenstruktur, wie etwa eine Datenliste oder -Tabelle, zu verstehen, in der Referenzdaten abgelegt sind, die einen oder mehrere gemäß einer vorausgegangenen Konfiguration der Datenstruktur oder einer vorausgegangenen, insbesondere messtechnischen, Ethernet-Netzwerkknoten-Erfassung zum Ethernet-Teilnetz gehöriger Ethernet-Netzwerkknoten zumindest mittels ihrer jeweiligen Ethernet-MAC-Adresse im Ethernet-Teilnetz kennzeichnen.
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Unter einer „Ausgabeschnittstelle“ im Sinne der Erfindung ist eine beliebige Signalvorrichtung zu verstehen, die eingerichtet ist, ein Signal auszugeben, das ein Ergebnis des Prüfschritts kennzeichnet bzw. darstellt. Insbesondere können Mensch-Maschine-Schnittstellen, wie etwa Bildschirme oder andere optische Anzeigen sowie akustische Signalgeber Ausgabeschnittstellen im Sinne der Erfindung darstellen. Andererseits sind auch Maschine-Maschine-Schnittstellen, die insbesondere zum Austausch von Informationen zwischen dem Netzwerk und einem anderen Gerät, insbesondere eine Testvorrichtung, dienen, Ausgabeschnittstellen, im Sinne der Erfindung.
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Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Ethernet-Netzwerkknoten des Ethernet-Teilnetzes durch das Prüfsignal, das über das Ethernet-Teilnetz selbst oder aber über ein oder mehrere der weiteren Teilnetze an die damit verbundenen Ethernet-Netzwerkknoten gesendet wird, veranlasst werden, innerhalb des Ethernet-Teilnetzes mittels einer entsprechenden Nachricht ihre MAC-Adresse mitzuteilen. Diese mitgeteilten MAC-Adressen werden sodann gespeichert. Mittels eines Vergleichs dieser gespeicherten MAC-Adressen mit den im - als Referenz dienenden - Soll-Verzeichnis abgespeicherten MAC-Adressen kann festgestellt werden, ob eine Abweichung dahingehend auftritt, dass eine oder mehrere MAC-Adressen nur im Soll-Verzeichnis, aber nicht unter den gespeicherten MAC-Adressen auftreten und dort somit fehlen. Tritt eine solche Abweichung auf, kann daraus geschlossen werden, dass entweder der zu der jeweiligen fehlenden MAC-Adresse gehörende Ethernet-Netzwerkknoten selbst, oder das bzw. gegebenenfalls alle Ethernet-Netzwerksegmente mittels dessen er an dem Ethernet-Teilnetz angebunden ist, defekt sind, oder beides. Auf diese Weise ist ein solcher Defekt über die vorliegende Zuordnung zu einem Netzwerkknoten bzw. dessen zugehörigen wenigstens einem Ethernet-Netzwerksegment auch gut lokalisierbar.
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens und dessen 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.
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Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens weist das Ethernet-Teilnetz insgesamt eine schleifenfreie hierarchische Baumtopologie auf. Auf diese Weise wird vermieden, dass ein als erster Ethernet-Netzwerkknoten fungierender Ethernet-Netzwerkknoten in Reaktion auf das Prüfsignal seine Nachricht zur Mittteilung seiner MAC-Adresse über mehrere verschiedene Ethernet-Netzwerksegmente in gleicher Hierarchierichtung in das Ethernet-Teilnetz sendet, was zur Folge hätte, dass ein Defekt, der nur eines der dabei genutzten Ethernet-Netzwerksegmente betrifft, nicht erkannt werden könnte.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist wenigstens einer der zweiten Ethernet-Netzwerkknoten einen Ethernet-Switch auf, oder stellt insbesondere einen solchen dar. Auf diese Weise lässt sich insbesondere ein Ethernet-Teilnetz mit einer hierarchischen Baumstruktur gemäß der vorausgehenden Ausführungsform implementieren. Der Ethernet-Switch kann insbesondere auch wenigstens den bzw. einen der Datenspeicher zum Speichern der MAC-Adressen aufweisen, die er mittels der Nachrichten erhält, die von den an ihn angeschlossenen ersten Ethernet-Netzwerkknoten an ihn gesendet werden.
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Vorzugsweise erfolgt dabei das Speichern der in den Nachrichten der Ethernet-Netzwerkknoten mitgeteilten jeweiligen Ethernet-MAC-Adressen in dem wenigstens einen Datenspeicher zumindest teilweise mittels einer Ethernet-Address-Resolution-Lookup-Tabelle, ARL-Tabelle, in der hinterlegt ist, welche Ethernet-MAC-Adressen über welche Ports des Ethernet-Switchs erreichbar sind. Auf diese Weise kann eine in einem Ethernet-Switch regelmäßig schon aus anderen Gründen vorhandene Datenstruktur in Form der ARL-Tabelle ressourcenschonend zugleich für die Zwecke des vorliegenden Verfahrens verwendet werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Speichern der in den Nachrichten der Ethernet-Netzwerkknoten mitgeteilten jeweiligen Ethernet-MAC-Adressen in dem wenigstens einen Datenspeicher, zumindest teilweise mittels einer Ethernet-Address-Resolution-Protokoll-Tabelle, ARP-Tabelle, in der hinterlegt ist, welche Ethernet-MAC-Adressen zu welchen IP-Adressen von Ethernet-Netzwerkknoten korrespondieren. Diese Tabelle kann vorzugsweise in dem zweiten Ethernet-Netzwerkknoten abrufbar gespeichert werden, insbesondere, wenn dieser einen Ethernet-Switch aufweist oder darstellt. Auch auf diese Weise kann eine in dem Ethernet-Teilnetz, insbesondere an dem entsprechenden zweiten Ethernet-Netzwerkknoten regelmäßig schon aus anderen Gründen vorhandene, Datenstruktur in Form der ARP-Tabelle ressourcenschonend zugleich für die Zwecke des vorliegenden Verfahrens verwendet werden. Alternativ kann natürlich auch eine andere geeignete Datenstruktur verwendet werden, insbesondere, wenn keine ARP-Tabelle verfügbar ist oder diese durch das vorliegende Verfahren nicht beeinflussbar sein soll.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird auf den wenigstens einen Datenspeicher zum Speichern und nachfolgenden Auslesen der in den Nachrichten der ersten Ethernet-Netzwerkknoten mitgeteilten jeweiligen Ethernet-MAC-Adressen über den bzw. einen der zweiten Ethernet-Netzwerkknoten zugegriffen. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass der Datenspeicher selbst Teil des jeweiligen zweiten Ethernet-Netzwerkknotens ist, oder indem der Datenspeicher separat von diesem ausgeführt, aber über den entsprechenden zweiten Netzwerkknoten zugreifbar ist, etwa in Form eines an diesen angeschlossenen Speichermediums. Zusätzlich oder alternativ dazu kann wenigstens einer der Datenspeicher an anderer Stelle im Netzwerk oder in einer netzwerkexternen Testvorrichtung vorgesehen werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Verfahren des Weiteren einen Initialisierungsschritt auf, der dem Schritt des Empfangens der Nachrichten der ersten Ethernet-Netzwerkknoten vorgelagert ist. Mittels des Initialisierungsschritts wird das Ethernet-Teilnetz oder zumindest ein zu prüfender Bereich davon in einen initialisierten Zustand versetzt. Dies erfolgt, indem entweder die in dem wenigstens einen Datenspeicher gespeicherten Informationen über die Ethernet-MAC-Adressen der Ethernet-Netzwerkknoten des Ethernet-Teilnetzes bzw. des zu prüfenden Bereichs davon zurückgesetzt werden, oder indem die Informationen auf Basis einer Aktualitätsprüfung als aktuell erkannt und, ohne zurückgesetzt zu werden, als aktuelle Informationen gespeichert bleiben. Das Zurücksetzen der gespeicherten Informationen über die Ethernet-MAC-Adressen der Ethernet-Netzwerkknoten des Ethernet-Teilnetzes bzw. des zu prüfenden Bereichs erfolgt bevorzugt, indem diese gespeicherten Informationen in dem wenigstens einen Datenspeicher bzw. der zum Speichern darin verwendeten Datenstruktur, insbesondere Tabelle, gelöscht oder als ungültig festgelegt werden. Mittels des Initialisierungsschritts kann sichergestellt werden, dass zu Beginn des Verfahrens keine veralteten oder unrichtigen Informationen über Ethernet-MAC-Adressen von Ethernet-Netzwerkknoten des Ethernet-Teilnetzes bzw. des zu prüfenden Bereichs vorliegen, die das Ergebnis der Prüfung verfälschen könnten.
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Vorzugsweise erfolgt das Zurücksetzen der gespeicherten Informationen über die Ethernet-MAC-Adressen der Ethernet-Netzwerkknoten des Ethernet-Teilnetzes bzw. des zu prüfenden Bereichs, indem zumindest einer der folgenden Teilschritte durchgeführt wird: (i) jede Datenstruktur, die verwendet wird, um die Informationen über die Ethernet-MAC-Adressen der Ethernet-Netzwerkknoten des Ethernet-Teilnetzes bzw. des zu prüfenden Bereichs zu speichern, wird zurückgesetzt; (ii) sämtliche zweite Ethernet-Netzwerkknoten des Ethernet-Teilnetzes bzw. des zu prüfenden Bereichs davon, die zum Speichern der Informationen eingerichtet sind, werden zurückgesetzt; (iii) sämtliche Ethernet-Netzwerkknoten des Ethernet-Teilnetzes bzw. des zu prüfenden Bereichs davon werden zurückgesetzt. Auf diese Weise ist es möglich, insbesondere abhängig von der Topologie des Ethernet-Teilnetzes sowie der Auswahl des zu prüfenden Bereichs davon, selektiv relevante Bereiche des Ethernet-Teilnetzes zu initialisieren.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die zusätzlich zu dem Initialisierungsschritt eingesetzt werden kann, weist das Verfahren des Weiteren einen dem Initialisierungsschritt vorgelagerten Verifizierungsschritt auf, bei dem verifiziert wird, dass (i) die Ethernet-Netzwerkknoten des Ethernet-Teilnetzes bzw. des zu prüfenden Bereichs davon noch keine Nachrichten zur Mitteilung ihrer jeweiligen Ethernet-MAC-Adresse versendet haben, und/oder (ii) dass zwischen dem zuletzt erfolgten Speichern von durch die Ethernet-Netzwerkknoten mitgeteilten Ethernet-MAC-Adressen und dem erneuten Durchführen des Verfahrens zum Testen der Erreichbarkeit von Ethernet-Netzwerkknoten in dem Ethernet-Teilnetz bzw. dem zu prüfenden Bereich davon keine Veränderungen durch Hinzufügung, Wegnahme oder Umordnung von Ethernet-Netzwerkknoten erfolgt sind. Wenn diese Verifikation das Vorliegen der entsprechenden zu verifizierenden Situation nicht bestätigt, wird der Initialisierungsschritt ausgeführt, andernfalls aber unterlassen. Auf diese Weise kann zusätzlich oder alternativ zu der unmittelbar vorausgehend beschriebenen Ausführungsform sichergestellt werden, dass zu Beginn des Verfahrens in dem wenigstens einen Datenspeicher und/oder im Soll-Verzeichnis keine veralteten oder unrichtigen Informationen über Ethernet-MAC-Adressen von Ethernet-Netzwerkknoten des Ethernet-Teilnetzes bzw. des zu prüfenden Bereichs vorliegen, die das Ergebnis der Prüfung verfälschen könnten.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt der Schritt des Zurverfügungstellens eines Soll-Verzeichnisses von Ethernet-Netzwerkknoten im Netzwerk, indem (i) die Ethernet-MAC-Adressen zumindest derjenigen Ethernet-Netzwerkknoten, deren Erreichbarkeit zu prüfen ist, aus diesen ausgelesen oder von diesen empfangen und in dem Soll-Verzeichnis gespeichert werden, oder (ii) eine bei Herstellung des Netzwerks mit den Ethernet-MAC-Adressen der im hergestellten Netzwerk vorhandenen Ethernet-Netzwerkknoten initialisierte Datenstruktur ausgelesen wird. Im Fall (i) kann vorteilhaft, etwa über einen entsprechenden Diagnoseaufruf, zu jeder Zeit der Inhalt des Soll-Verzeichnisses neu erfasst und festgelegt werden. Dies kann insbesondere mittels einer Testvorrichtung erfolgen, der den entsprechenden Diagnoseaufruf an die Ethernet-Netzwerkknoten des Ethernet-Teilnetzes oder aber des zu prüfenden Teilbereichs davon sendet, um diese zu veranlassen, ihre entsprechenden Ethernet-MAC-Adressen zum Auslesen durch die Testvorrichtung bereitzustellen oder diese selbst zu senden. Diese Variante für die Erstellung des Soll-Verzeichnisses ist insbesondere dann vorteilhaft einsetzbar, wenn bereits bekannt ist, dass zu diesem Zeitpunkt das Ethernet-Teilnetz fehlerfrei funktioniert, sodass eine sichere Erfassung aller vorhandenen Ethernet-Netzwerkknoten zu erwarten ist. Vorzugsweise erfolgt der Diagnoseaufruf so, dass dabei die einzelnen Ethernet-Netzwerkknoten jeweils mittels einer ihnen jeweils zugeordneten netzwerktechnologieunabhängigen Diagnose-Adresse aufgerufen werden, die über einen als Gateway agierenden Netzwerkknoten in eine entsprechende Adressierung innerhalb wenigstens eines der Teilnetze umgesetzt wird. Dass Soll-verzeichnis kann also zunächst nur die Diagnoseadressen enthalten, und dann durch die zurückgemeldeten Ethernet-MAC-Adressen ergänzt werden, wobei dann optional die Diagnoseadressen im Soll-Verzeichnis behalten oder gelöscht werden können. Die Variante gemäß Fall (ii) hat den Vorteil, dass bereits zum Zeitpunkt der Herstellung des Netzwerks, wenn dessen fehlerfreie Funktion sowieso regelmäßig getestet wird und, etwa aufgrund von Ausstattungslisten, die Anzahl und Identität der Ethernet-Netzwerkknoten a priori bekannt ist, das Soll-Verzeichnis auf sichere Art und Weise erstellt und zur späteren Verwendung im Rahmen des vorliegenden Testverfahrens gespeichert werden kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Prüfsignal des Weiteren konfiguriert, die ersten Ethernet-Netzwerkknoten, an die es gerichtet ist, zu veranlassen, jeweils ihre Ethernet-MAC-Adresse über eine entsprechende Verbindung zu einem anderen Teilnetz, soweit eine solche Verbindung vorhanden ist, mittels einer Nachricht zu senden. Auf diese Weise kann, wenn der entsprechende erste Ethernet-Netzwerkknoten nicht defekt ist, seine so gesendete Ethernet-MAC-Adresse auch dann empfangen und im Rahmen des Vergleichs ausgewertet werden, wenn sie nur über das andere Teilnetz, und nicht auch über das Ethernet-Teilnetz, erfolgreich übertragen wird. Dies ermöglicht es, die Fehlerursache weiter einzugrenzen, da in einem solchen Fall auf einen Defekt des entsprechenden Ethernet-Netzwerksegments geschlossen werden kann. Wird dagegen trotzdem von dem ersten Ethernet-Netzwerkknoten nach Aufforderung durch das Prüfsignal keine Ethernet-MAC-Adresse empfangen, so lässt dies zumindest mit großer Wahrscheinlichkeit darauf schließen, dass der entsprechende erste Ethernet-Netzwerkknoten selbst defekt ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens einer der Ethernet-Netzwerkknoten Teil eines Steuergeräts für ein Fahrzeug. Auf diese Weise ist es möglich, das Verfahren auf heterogene Netzwerke mit einem Ethernet-Teilnetz, das wenigstens ein Steuergerät eines Fahrzeugs anbindet, zum Einsatz zu bringen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird wenigstens einer der Schritte des Verfahrens mittels einer temporär mit einer Testschnittstelle des Netzwerks verbundenen Testvorrichtung ausgeführt. Dieser wenigstens eine Schritt kann insbesondere sein: (i) Das Auslösen und oder Steuern des Initialisierungsschritts, (ii) das Zurverfügungstellen eines Soll-Verzeichnisses, insbesondere mittels Auslesen desselben von dessen Inhalten aus wenigstens einem Datenspeicher, bzw. einer Datenstruktur; (iii) das senden des Prüfsignals; (iv) das Prüfen mittels des Vergleichs der Ethernet-MAC-Adressen aus dem Soll-Verzeichnis und den von den ersten Ethernet-Netzwerknoten per Nachricht mitgeteilten und gespeicherten Ethernet-MAC-Adressen und (v) das Ausgeben der Ergebnisse der Prüfung an einer Ausgabeschnittstelle sein.
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Die Testvorrichtung kann dabei im Falle eines Fahrzeugbordnetzes selbst Teil des Fahrzeugs sein, oder aber ein zu diesem externes Gerät darstellen, das nur zu Testzwecken mit dem Fahrzeug bzw. dessen zu prüfenden heterogenen Netzwerk verbunden wird. Gemäß dieser Ausführungsform ist es möglich, die bei der Ausführung des vorliegenden Verfahrens vorzunehmenden Schritte zwischen dem Netzwerk und der Testvorrichtung, sowie gegebenenfalls einer oder mehreren weiteren Einheiten, aufzuteilen. Das zu prüfende Netzwerk bzw. gegebenenfalls das mit diesem Netzwerk ausgestattete Fahrzeug muss dann nicht selbst sämtliche Einrichtungen zum Durchführen des Verfahrens aufweisen.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft demgemäß eine Testvorrichtung zum Testen der Erreichbarkeit von Ethernet-Netzwerkknoten in einem heterogenen Netzwerk, insbesondere einem Fahrzeugbordnetz, wobei das Netzwerk sowohl ein Ethernet-Teilnetz als auch wenigstens ein weiteres Teilnetz, insbesondere anderer Art, mit vom Ethernet-Teilnetz unabhängiger Signalisierung und/oder Adressierung aufweist, und das Ethernet-Teilnetz zumindest einen ersten Ethernet-Netzwerkknoten aufweist, der außer über eine Ethernet-Verbindung zu einem anderen zweiten Ethernet-Netzwerkknoten des Ethernet-Teilnetzes zusätzlich auch über wenigstens ein Netzwerksegment an das weitere Teilnetz angebunden ist. Die Testvorrichtung ist eingerichtet, im Zusammenwirken mit dem Netzwerk das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, insbesondere gemäß einer oder mehrerer seiner hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen, auszuführen.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein heterogenes Netzwerk, insbesondere ein Fahrzeugbordnetz. Das Netzwerk weist sowohl ein Ethernet-Teilnetz als auch wenigstens ein weiteres Teilnetz, insbesondere anderer Art, mit vom Ethernet-Teilnetz unabhängiger Signalisierung und/oder Adressierung auf. Das Ethernet-Teilnetz weist zumindest einen ersten Ethernet-Netzwerkknoten auf, der außer über eine Ethernet-Verbindung zu einem anderen zweiten Ethernet-Netzwerkknoten des Ethernet-Teilnetzes zusätzlich auch über wenigstens ein Netzwerksegment an das weitere Teilnetz angebunden ist. Das Netzwerk ist dazu konfiguriert, selbstständig das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, insbesondere gemäß einer oder mehrerer seiner hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen, auszuführen. Zusätzlich oder alternativ ist das Netzwerk konfiguriert, im Zusammenwirken mit einem Testvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, insbesondere gemäß einer oder mehrerer seiner hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen auszuführen, wobei wenigstens einer der Schritte des Verfahrens nicht durch das Netzwerk, sondern mittels der temporär mit einer Testschnittstelle des Netzwerks verbundenen Testvorrichtung ausgeführt wird.
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Unter „konfiguriert“ ist im Sinne der Erfindung zu verstehen, dass die entsprechende Vorrichtung, hier das Netzwerk, 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.
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Das vorausgehend jeweils für das Verfahren Gesagte trifft, soweit anwendbar, entsprechend gleichermaßen auf die Testvorrichtung und das Netzwerk gemäß dem zweiten bzw. dritten Aspekt der Erfindung zu.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.
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Dabei zeigt
- 1 schematisch einen Ethernet-Netzwerknoten;
- 2 schematisch ein heterogenes Netzwerk mit einer daran angeschlossenen Testvorrichtung, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
- 3 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In den nachfolgenden Figuren werden durchgängig dieselben Bezugszeichen für dieselben oder einander entsprechende Elemente der Erfindung verwendet.
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Zunächst wird zur Erläuterung des grundsätzlichen Aufbaus eines Ethernet-Netzwerkknotens auf 1 Bezug genommen, die einen beispielhaften Aufbau zeigt. Der Ethernet-Netzwerknoten kann insbesondere ein Steuergerät eines Fahrzeugs oder ein Teil eines solchen Steuergeräts sein. Der Ethernet-Netzwerkknoten bzw. jedes Ethernet-Steuergerät weist eine physische Schnittstelle PHY 13 auf, an der über eine optionale Filterschaltung 14 und einen Anschluss 15, insbesondere einen Stecker/Konnektor, die physikalische Leitung (Netzwerksegment) des Ethernet-Netzwerks angebunden wird. Der PHY 13 ist ebenfalls mit einem Ethernet-Media-Access-Controller MAC 12 des Netzwerkknotens verbunden, welcher zu sendende bzw. empfangene Netzwerkdaten verarbeitet und an wenigstens eine CPU 11 bzw. eine darauf ablauffähige Applikation/Steuergerätesoftware angebunden ist. Die CPU 11 und der MAC 12 können dabei insbesondere in einem Mikrocontroller-Baustein 10 zusammengefasst sein. Ein Datenspeicher 16, der insbesondere als Halbleiterspeicher (z.B. Flash-Speicher) ausgeführt sein kann, ist mit dem Mikrocontroller 10 verbunden, sodass dieser auf dem Datenspeicher 16 Daten speichern, lesen und löschen kann.
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Der Ethernet-Netzwerkknoten hat mindestens eine im Netzwerk eindeutige MAC-Adresse. Falls er über mehrere solche MAC-Adressen verfügt, ist eine davon als primäre MAC-Adresse definiert, verfügt er nur über eine Ethernet-MAC-Adresse, so stellt diese seine primäre Ethernet-MAC-Adresse dar. Die Steuergerätesoftware ist also aus logischer Sicht über den MAC an das Ethernet-Netzwerk angebunden.
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Der Aufbau eines Ethernet-Netzwerkknoten mit Ethernet-Switch ist vergleichbar, jedoch verteilt hier ein separater Switch-Baustein den Datenverkehr zwischen mehreren vorhandenen Schnittstellen (Ports), so dass der Ethernet-Switch an eine entsprechende Mehrzahl von verschiedenen Ethernet-Netzwerksegmenten gekoppelt und somit mit einer entsprechenden Mehrzahl anderer Ethernet-Netzwerknoten verbunden sein kann. Insbesondere die Funktion des PHY 13 ist hier entsprechend erweitert. Jeder Ethernet-Switch 5 kann insbesondere über eine sogenannte Ethernet-Address-Resolution-Lookup-Tabelle, ARL-Tabelle, verfügen, die in einem zugehörigen Datenspeicher des Ethernet-Switchs 5 abgelegt sein kann und in der hinterlegt ist, welche Ethernet-MAC-Adressen über welche Ports des Ethernet-Switchs 5 erreichbar sind. Der Datenspeicher zur Speicherung der ARL-Tabelle ist dabei bevorzugt ein Datenspeicher 17 des PHY 13 des Ethernet-Switchs 5. Es jedoch auch denkbar, den Datenspeicher 16 des Mikrokontrollers dafür zu nutzen. Auch der Datenspeicher 17 kann insbesondere als Halbleiterspeicher (z.B. Flash-Speicher) ausgeführt und so mit dem PHY 13 verbunden oder in diesen integriert sein, dass dieser auf dem Datenspeicher 17 Daten speichern, lesen und löschen kann.
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Das in 2 beispielhaft dargestellte heterogenen Netzwerk 8 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist eine schleifenfreie Baumtopologie auf, bei der die einzelnen Ethernet-Netzwerknoten 1 hierarchisch geordnet miteinander verbunden sind. Dabei weisen einige der Netzwerkknoten 1 jeweils einen Ethernet-Switch 5 auf, an dem ein oder mehrere weitere Ethernet-Netzwerknoten 1, jeweils über ein zugehöriges Ethernet-Netzwerksegment 3 und einen diesem zugeordneten Ethernet-Port 4 des Ethernet-Switchs 5, angebunden sind. Die Gesamtheit der Ethernet-Netzwerknoten 1 und der Ethernet-Netzwerksegmente 3 bildet ein Ethernet-Teilnetz des heterogenen Netzwerks 8. Außerdem sind zumindest einige der Ethernet-Netzwerknoten 1 zusätzlich über entsprechend zugeordnete weitere Netzwerksegmente 6 an ein weiteres nicht-Ethernet-basiertes Teilnetz des heterogenen Netzwerks 8 angeschlossen. Dieses Teilnetz kann insbesondere als CAN-Bus oder LIN-Bus ausgebildet sein. Auf diese Weise sind diejenigen Ethernet-Netzwerknoten 1, die zugleich zu dem weiteren Teilnetz gehören, auf mehrfache Weise über die jeweiligen Netzwerksegmente 3 und 6 an das heterogene Netzwerk 8 angebunden. Eine Testvorrichtung 2 ist über einen Diagnoseanschluss 7 mit dem Wurzel-Ethernet-Netzwerknoten 1a der Baumstruktur des Ethernet-Teilnetzes zum Zwecke der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest temporär verbunden. Optional kann die Testvorrichtung 2 auch selbst Teil des heterogenen Netzwerks 8 sein und damit insbesondere über einen Schalter temporär verbindbar sein.
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Zur Erläuterung des in 3 illustrierten Verfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird auf den Aufbau des heterogenen Netzwerks aus 2 Bezug genommen.
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Das Verfahren beginnt optional mit einem Schritt S1, in dem verifiziert wird, dass in dem Netzwerk 8 insgesamt, oder zumindest seit dessen letzten Zurücksetzen, noch keine Nachrichten zur Mitteilung von Ethernet-MAC-Adressen einzelner Ethernet-Netzwerknoten 1 versendet wurden und/oder dass zumindest seit dem letzten Speichern derartiger Nachrichten in dem Netzwerk 8 keine Veränderungen am Aufbau des Ethernet-Teilnetzes des Netzwerks 8 vorgenommen wurden, sodass von einer unveränderten Konstellation des Ethernet-Teilnetzes ausgegangen werden kann.
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Stattdessen kann der Schritt S1 optional auch unterbleiben und das Verfahren unmittelbar mit Schritt S2 begonnen werden, in dem das Ethernet-Teilnetz mittels Zurücksetzen aller seiner Ethernet-Switches 5 initialisiert wird. Dabei wird an jedem der Ethernet-Switches 5 seine in dem jeweils zugehörigen Datenspeicher 17 des Ethernet-Switchs 5 abgelegte ARL-Tabelle geleert oder gelöscht, um in den nachfolgenden Verfahrensschritten die unerwünschte Verwendung von gegebenenfalls veralteten Informationen auszuschließen.
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In einem Schritt S3, der insbesondere - aber nicht zwingend - nachfolgend erfolgen kann, wird aus einem in dem Netzwerk 8 vorhandenen Datenspeicher ein Soll-Verzeichnis ausgelesen, das dort in einer Datenstruktur abgelegt ist, die bei der Herstellung des Netzwerks erstellt wurde. Die Datenstruktur enthält Informationen, welche die zum Herstellungszeitpunkt im Ethernet-Teilnetz des Netzwerks 8 angebundenen Ethernet-Netzwerknoten 1 mittels derer, gegebenenfalls primären, Ethernet-MAC-Adresse kennzeichnet.
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Sodann wird in einem weiteren Schritt S4 ein Prüfsignal an alle Ethernet-Netzwerknoten des Ethernet-Teilnetzes ausgesendet, wobei das Prüfsignal sowohl über das Ethernet-Teilnetz als auch über das andere Teilnetz übermittelt wird. Das Prüfsignal ist konfiguriert, die Ethernet-Netzwerkknoten beim Empfang des Prüfsignals zu veranlassen, ihre (primäre) Ethernet-MAC-Adresse zumindest an den ihnen jeweils im Ethernet-Teilnetz hierarchisch übergeordneten und damit zugeordneten Ethernet-Switch 5 mittels einer Nachricht zu senden. Dies kann bevorzugt mittels einer an alle oder jedenfalls eine Mehrzahl der Ethernet-Netzwerkknoten im Ethernet-Teilnetz gerichtete Broadcast-Nachricht geschehen, etwa in Form eines sogenannten „Gratuitous Address Resolution Protocol (ARP) Reply“. Optional kann das Prüfsignal auch nur an eine Untermenge der Ethernet-Netzwerknoten 1 des Ethernet-Teilnetzes ausgesendet werden, die somit einen zu prüfenden Bereich des Ethernet-Teilnetzes bilden, während andere Ethernet-Netzwerknoten 1 bei der Prüfung dann nicht berücksichtigt werden. Der zu prüfende Bereich kann insbesondere als ein von einem bestimmten Ethernet-Switch 5 (als Wurzel) ausgehender Unterbaum des Ethernet-Teilnetzes festgelegt werden. Der Schritt S4 kann insbesondere mittels einer von der Testvorrichtung 2 ausgehenden Diagnoseanforderung ausgelöst werden.
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In einem weiteren Schritt S5 werden sodann an den jeweiligen Ethernet-Switches 5, die gemäß Schritt S4 von den entsprechenden Ethernet-Netzwerknoten 1 gesendeten Nachrichten empfangen und optional auch als Ganzes gespeichert. Jedenfalls werden die in diesen Nachrichten mitgeteilten Ethernet-MAC-Adressen der als Absender der Nachrichten fungierenden Ethernet-Netzwerknoten 1 in dem jeweiligen Datenspeicher 17 des jeweiligen Ethernet-Switches 5 in dessen ARL-Tabelle abgelegt.
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In einem weiteren Schritt S6 werden sodann die ARL-Tabellen sämtlicher in die Prüfung einbezogenen Ethernet-Switches 5 ausgelesen, um ein konsolidiertes Vergleichsverzeichnis zu erhalten, in dem alle von den zu prüfenden Ethernet-Netzwerknoten 1 mitgeteilten Ethernet-MAC-Adressen verzeichnet sind. Der Schritt S6 kann insbesondere wieder mittels einer von der Testvorrichtung 2 ausgehenden Diagnoseanforderung ausgelöst werden.
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Sodann erfolgt in einem weiteren Schritt S7, der insbesondere in der Testvorrichtung 2 ausgeführt werden kann, ein Vergleich der in dem Soll-Verzeichnis und dem Vergleichsverzeichnis jeweils vorhandenen Ethernet-MAC-Adressen. Dabei wird festgestellt, ob und gegebenenfalls welche Ethernet-MAC-Adressen aus dem Soll-Verzeichnis in dem Vergleichsverzeichnis fehlen.
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Zu jeder der im Schritt S7 als in dem Vergleichsverzeichnis fehlend erkannten Ethernet-MAC-Adressen wird in einem weiteren Schritt S8 geprüft, ob dennoch über das weitere Teilnetz eine gemäß Schritt S4 angeforderte Nachricht von dem der fehlenden Ethernet-MAC-Adresse zugeordneten Ethernet-Netzwerknoten 1 empfangen wurde. Abhängig vom Ausgang dieser Prüfung und dem Vergleich aus Schritt S7 werden sodann die Prüfergebnisse des Verfahrens wie folgt festgelegt:
- (a) für alle Ethernet-Netzwerknoten 1 bzw. deren zugeordneten (primären) Ethernet-MAC-Adressen, die gemäß dem Vergleich aus Schritt S7 sowohl in dem Soll-Verzeichnis als auch in dem Vergleichsverzeichnis enthalten sind, wird als Prüfergebnis „kein Fehler“ festgesetzt.
- (b) Für alle im Schritt S7 als fehlend erkannten Ethernet-Netzwerknoten 1 bzw. (primären) Ethernet-MAC-Adressen, die dennoch über das weitere Teilnetz mittels einer gemäß Schritt S4 angeforderten Nachricht übermittelt wurden, wird als Prüfergebnis „Ethernet-Netzwerksegment defekt“ festgesetzt.
- (c) Für alle im Schritt S7 als fehlend erkannten Ethernet-Netzwerknoten 1 bzw. (primären) Ethernet-MAC-Adressen, die auch nicht über das weitere Teilnetz mittels einer gemäß Schritt S4 angeforderten Nachricht übermittelt wurden, wird als Prüfergebnis „Ethernet-Netzwerkknoten defekt“ festgesetzt.
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In einem abschließenden Schritt S9 wird das gemäß Schritt S8 festgesetzte Prüfungsergebnis an einer Schnittstelle, die insbesondere mittels einer Anzeige an der Testvorrichtung 2 implementiert sein kann, ausgegeben. Dies kann insbesondere für jeden Netzwerknoten einzeln, oder in einer zusammengefassten Form, bei der beispielsweise nur aufgetretene Fehler mitgeteilt werden, erfolgen.
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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.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ethernet-Netzwerknoten, insbesondere Steuergerät
- 2
- Testvorrichtung
- 3
- Ethernet -Netzwerksegment
- 4
- Ethernet-Ports
- 5
- Ethernet-Switch
- 6
- Netzwerksegment des weiteren Teilnetzes
- 7
- Diagnoseanschluss des Netzwerks
- 8
- Heterogenes Netzwerk
- 10
- Mikrocontroller
- 11
- CPU
- 12
- MAC
- 13
- PHY
- 14
- Filter
- 15
- Anschluss, insbesondere Steckverbinder
- 16
- Datenspeicher des Mikrocontrollers
- 17
- Datenspeicher des Ethernet-Switchs
