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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energieversorgung in einem heterogenen Rechnernetz. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus eine entsprechende Vorrichtung, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Speichermedium.
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Stand der Technik
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In der elektrischen Energieverteilung sind verschiedene Verfahren zur Energieversorgung Ethernet-fähiger Geräte über verdrillte Leitungen (twisted pair) bekannt, wie sie im Rahmen der Mediensysteme 10BASE-T, 100BASE-TX sowie 1000BASE-T zum Einsatz kommen. Einschlägige, den Standards IEEE 802.3af-2003, IEEE 802.3at-2009 und künftig IEEE 802.3bt genügende Verfahren werden in Fachkreisen unter dem Sammelbegriff „Power over Ethernet“ (PoE, PoE+, 4PPoE) zusammengefasst.
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Der neuere Standard IEEE 802.3bu erlaubt eine Energieversorgung über die Mediensysteme 100BASE-T1 und 1000BASE-T1. Derartige auf einem einzigen ungeschirmten Adernpaar basierenden Systeme werden vorrangig für Datenleitungen in Kraftfahrzeugtechnik, Transportindustrie oder industrieller Steuerung eingesetzt, wo sich die resultierende Gewichtseinsparung gegenüber vier- oder achtadrigen Leitungen als besonders vorteilhaft erweist. Dieser Ansatz ist dem Fachmann unter der Bezeichnung „Power over Data Lines“ (PoDL) vertraut.
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DE102013211655B4 offenbart ein Steuergerät für ein Fahrzeug mit einem Schnittstellenelement zur Anbindung des Steuergerätes an ein physikalisches Daten-Übertragungsmedium, wobei an das Schnittstellenelement Energie unter Verwendung des physikalischen Daten-Übertragungsmediums übertragbar ist, das Schnittstellenelement eingerichtet ist, unter Verwendung der durch das physikalische Daten-Übertragungsmedium übertragenen Energie versorgt werden zu können, sodass die Funktionalität des Schnittstellenelementes, die Aufrechterhaltung einer Verbindung zur Übertragung von Daten über das physikalische Daten-Übertragungsmedium im Falle, dass sich das Steuergerät in einem inaktiven oder nicht mit Energie versorgten Zustand befindet, erhalten bleibt, ein Schaltelement vorgesehen ist, wobei das Schaltelement eingerichtet ist, sowohl vom Steuergerät als auch vom physikalischen Daten-Übertragungsmedium Energie zum Betrieb des Schnittstellenelementes zu erhalten, dem Schnittstellenelement aus zumindest einer Quelle von Steuergerät und physikalischem Daten-Übertragungsmedium Energie bereitzustellen, sodass ein Betrieb des Schnittstellenelementes auch für den Fall sichergestellt ist, dass nur eine Quelle Energie bereitstellt und Energie vom Steuergerät an das physikalische Daten-Übertragungsmedium für die Versorgung von zumindest einem entfernten Steuergerät bereitzustellen, das an das Steuergerät unter Verwendung des physikalischen Daten-Übertragungsmediums angebunden ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Energieversorgung in einem heterogenen Rechnernetz, eine entsprechende Vorrichtung, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Speichermedium gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereit.
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Ein Vorzug dieser Lösung liegt in der ermöglichten Übertragung von Energie von PoE- zu PoDL-Netzwerken (im Folgenden: Datenleitungen) und von PoDL- zu PoE-Netzwerken (im Folgenden: Ethernet). Erfindungswesentlich ist hierbei eine automatische Erkennung der Übertragungsrichtung, d. h. die Übertragung erfolgt automatisch in die jeweils benötigte Richtung.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Grundgedankens möglich. So kann vorgesehen sein, dass die elektrische Belastung der Energieversorger (power sourcing equipment, PSE) durch die Energieverbraucher (powered devices, PDs) verbrauchsabhängig unter ersteren verteilt wird. Eine derartige Unterstützung mehrerer PSEs eröffnet die Möglichkeit einer dynamischen Lastverteilung im Betrieb.
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Gemäß einem weiteren Aspekt kann vorgesehen sein, dass die elektrische Belastung solchermaßen optimiert wird, dass sich den Energieversorgern eine größtmögliche elektrische Leistung entnehmen lässt. Geeignete Verfahren zur Leistungsanpassung (maximum power point, MPP) sind etwa auf dem Gebiet der Fotovoltaik bekannt.
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Falls sich die Konfiguration des Rechnernetzes - beispielsweise durch das Hinzufügen weiterer Energieversorger oder Energieverbraucher - maßgeblich verändert, so wird die Belastung hierbei vorzugsweise der geänderten Konfiguration angepasst. Vergleichbare Mechanismen werden in der Computertechnologie mit den Schlagworten „Plug and Play“ oder „Plug & Play“ (PnP) bezeichnet.
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Falls einer der Energieversorger ausfällt, so lässt sich die Belastung auf diese Weise nahtlos auf die übrigen Energieversorger umverteilen. Eine solch redundante Versorgung vermag in hohem Maße zur Ausfallsicherheit des Rechnernetzes beizutragen, wie sie beispielsweise in Fahrerassistenzsystemen (advanced driver assistance systems, ADAS) erforderlich ist.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 das Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform.
- 2 exemplarisch ein heterogenes Rechnernetz mit einer Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 illustriert die grundlegenden Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens (10) zur Energieversorgung in einem heterogenen Rechnernetz, welches zumindest ein handelsübliches Ethernet-Mediensystem des Typs 10BASE-T, 100BASE-TX oder 1000BASE-T sowie eine Datenleitung des Typs 100BASE-T1 oder 1000BASE-T1 umfasst. Erfindungsgemäß werden zunächst die an das Rechnernetz angeschlossenen Geräte erkannt und abhängig von ihrer Leistungsaufnahme bzw. -abgabe wahlweise als Energieversorger oder Energieverbraucher eingestuft (Prozess 11). Anhand der solchermaßen vorgenommenen Situationsbewertung wird nun die Richtung der benötigten Energieübertragung gewählt (Entscheidung 12) und - abhängig von der gewählten Übertragungsrichtung - Energie entweder vom Ethernet auf die Datenleitung (Prozess 13) oder von der Datenleitung ins Ethernet (Prozess 14) übertragen.
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2 verdeutlicht diesen Vorgang anhand eines exemplarischen Rechnernetzes (20). Das erfindungsgemäße Verfahren (10) ist hier in Gestalt einer sogenannten LLC-Bridge (30) implementiert, welche das 100BASE-T1-Segment (21) des Rechnernetzes (20) auf der Sicherungsschicht (data link layer, DLL) mit dessen 100BASE-TX-Segment (22) verbindet. Die - abbildungsgemäß durch ihre Leistungsverteilungsmatrix schematisierte - Bridge (30) ist hierzu in einer Sterntopologie einerseits mit fünf Energieverbrauchern (24) und andererseits mit vier Energieversorgern (23) vernetzt. Während die Energieverbraucher (24) im vorliegenden Anwendungsfall ihrerseits an die zweiadrige Datenleitung (22) angeschlossen sind, bilden die Energieversorger (23) das Standard-Ethernet (21); zur Entkopplung (25) finden jeweils die dem Fachmann hinlänglich bekannten induktiven Tiefpassfilter Verwendung.
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Es versteht sich, dass die beschriebene Funktionalität gleichermaßen in einem Netzwerkrouter oder einem mit mehreren Ports ausgestatteten Switch verkörpert sein mag, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Denkbar ist auch die Umsetzung in Form eines Steuergerätes zur Diagnosekommunikation über das Internet-Protokoll (diagnostic communication over Internet Protocol, DolP) gemäß ISO 13400-1:2011-10. In diesem Fall kann selbst bei funktionsuntüchtigem oder abgeschaltetem Gateway-Steuergerät des betreffenden Straßenfahrzeuges eine Stromversorgung über dessen Diagnoseschnittstelle per PoDL erfolgen. Im Zuge der Applikation des Steuergerätes gestattet diese Konfiguration beispielsweise eine Messdatenerfassung während Einschaltvorgang (power-on) und Ruhezustand (sleep). Das Steuergerät ist hierzu vorzugsweise mit zwei getrennten Netzwerkschnittstellen (network interface controllers, NICs) zur Medienzugriffssteuerung (media access control, MAC) ausgerüstet. In Betracht kommt insbesondere die Integration in einen sogenannten System-Basis-Chip (SBC), in welchem mehrere für die Realisierung einer Steuergeräteplattform notwendige Funktionen zusammengefasst sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013211655 B4 [0004]
