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Die vorliegende Erfindung betrifft die Kommunikation zwischen unterschiedlichen Netzwerken an Bord eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung die Sicherung eines der Netzwerke gegenüber dem anderen Netzwerk.
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An Bord eines Kraftfahrzeugs ist ein Netzwerk vorgesehen, das insbesondere einen Datenbus wie den CAN-Bus umfassen kann. Das Netzwerk kann mehrere Steuergeräte umfassen, von denen eines oder mehrere dazu eingerichtet sind, eine Fahrfunktion des Kraftfahrzeugs zu steuern. Beispielsweise kann eines der Steuergeräte einen Antriebsmotor, ein anderes ein Brems- oder Lenksystem des Kraftfahrzeugs steuern. Das Netzwerk ist üblicherweise gegenüber einer Außenwelt geschlossen ausgeführt, sodass keine oder nur eine sehr eingeschränkte Kommunikation möglich ist. Ein Übertragungsstandard des Netzwerks kann offengelegt sein, jedoch sind üblicherweise die meisten auf dem Datenbus übertragbaren Nachrichten in ihrer Struktur oder Bedeutung nicht offengelegt. Das Auswerten einer nicht für die Öffentlichkeit bestimmten Nachricht oder das Einspielen einer Nachricht von dritter Seite können so erschwert sein.
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Eine Definition eines Teils der auf dem Datenbus übertragbaren Nachrichten kann offengelegt sein. Diese Nachrichten betreffen üblicherweise die Anzeige eines Zustands oder Ereignisses. So kann beispielsweise ein Diagnosegerät mit dem Datenbus verbunden werden, um eine technische Analyse von mit dem Datenbus verbundenen Steuergeräten durchzuführen, etwa um eine Abgasüberprüfung zu unterstützen. Das Einspielen einer Nachricht von einem fremden Steuergerät auf den Datenbus ist jedoch üblicherweise nicht vorgesehen. Sollte trotzdem eine Nachricht von dritter Seite eingespielt werden, so kann eine Funktionssicherheit eines Steuergeräts des Kraftfahrzeugs oder des gesamten Kraftfahrzeugs gefährdet sein. Jedes Steuergerät ist üblicherweise dazu eingerichtet, bei einer Störung einen sicheren Zustand einzunehmen; eine negative Beeinflussung der Fahrfunktion des Fahrzeugs durch eine eingespielte Nachricht kann jedoch nicht in allen Fällen vollständig verhindert werden.
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Mittels eines zweiten Netzwerks kann das Kraftfahrzeug mit einer zentralen Stelle oder einem anderen Kraftfahrzeug vernetzt sein. So können beispielsweise Informationen zwischen Kraftfahrzeugen direkt ausgetauscht werden (C2C: Car to Car; Fahrzeug-zu-Fahrzeug), oder eine Flotte mehrerer Fahrzeuge kann über die zentrale Stelle gesteuert werden. An Bord des Kraftfahrzeugs sind die beiden Netzwerke üblicherweise strikt voneinander getrennt. Es ist jedoch wünschenswert, Informationen zwischen den Netzwerken auszutauschen, um beispielsweise eine verbesserte Steuerung einer Fahrfunktion oder ein verbessertes Flottenmanagement zu ermöglichen. Eine Sicherheit der Netzwerke soll dabei gesichert bleiben. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
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Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein System zur Kommunikation zwischen einem ersten und einem zweiten Datenbus an Bord eines Kraftfahrzeugs einen Medienkonverter, der dazu eingerichtet ist, auf dem zweiten Datenbus bereitgestellte physikalische Signale unidirektional zu verzweigen; und ein Steuergerät mit einem ersten Anschluss zur Verbindung mit dem ersten Datenbus und einem zweiten Anschluss zur Verbindung mit dem Medienkonverter, um die verzweigten Signale zu erhalten. Dabei ist das Steuergerät dazu eingerichtet, eine auf dem zweiten Datenbus mittels Signalen übermittelte Nachricht zu rekonstruieren, die Nachricht auszuwerten und in Abhängigkeit eines Ergebnisses der Auswertung eine weitere Nachricht auf dem ersten Datenbus bereitzustellen.
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Der Medienkonverter kann auf einer physikalischen Schicht eines Kommunikationsmodells zwischen den Datenbussen arbeiten. Die Datenbusse können unterschiedliche physikalische Signale zur Nachrichtenübermittlung verwenden, beispielsweise Strom und Licht, wobei der Medienkonverter dazu eingerichtet sein kann, Signale entsprechend umzusetzen. Jedenfalls ist der Medienkonverter dazu eingerichtet, Informationen ausschließlich in eine vorbestimmte Richtung zu übermitteln, im vorliegenden Zusammenhang insbesondere vom zweiten Datenbus zum ersten Datenbus. Der Medienkonverter kann das informationstechnische Äquivalent einer Diode darstellen und wird gelegentlich auch Datendiode genannt. Eine als Datendiode bekannt Vorrichtung kann zu diesem Zweck verwendet werden. Die nur einseitige Datenübernahme kann auch Mitlesen oder Nur-Lesen-Zugriff („read only access“) genannt werden.
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Zur Kopplung zweier Datenbusse, die mit elektrischen Strömen oder Spannungen arbeiten, kann eine Diode oder ein ähnlicher Halbleiter eingesetzt werden. Werden auf den Datenbussen unterschiedliche physikalische Signale eingesetzt, beispielsweise Strom und Licht, so kann der Medienkonverter die gesuchte Unidirektionalität durch eine passende Umwandlung der physischen Signale sicher stellen. In einer weiteren Ausführungsform kann ein Signal zwischen den Datenbussen auch mehrfach umgewandelt werden. Beispielsweise kann ein elektrisches Signal mittels eines Optokopplers zuerst in ein optisches Signal und dann wieder in ein elektrisches umgewandelt werden.
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Mittels des Systems können Informationen vom zweiten auf den ersten Datenbus übermittelt werden, ohne dass eine unmittelbare Rückkopplung entsteht. Durch den Medienkonverter kann der erste Datenbus nur lesend an den zweiten und dieser nur schreibend an den ersten angebunden sein. Für den ersten Datenbus kann der zweite Datenbus transparent angebunden sein; Komponenten am ersten Datenbus müssen vom zweiten Datenbus oder einer mit ihm verbundenen Komponente keine Kenntnis haben. Umgekehrt kann auch der zweite Datenbus transparent für den ersten Datenbus angebunden sein.
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Die Datenbusse haben üblicherweise unterschiedliche Bedeutungen an Bord des Kraftfahrzeugs. Insbesondere kann der erste Datenbus mit einem Steuergerät zur Steuerung des Kraftfahrzeugs verbunden sein. Das Steuergerät kann insbesondere eine Bewegung des Kraftfahrzeugs in Längs- und/oder Querrichtung beeinflussen und beispielsweise eine Komponente eines Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs steuern, etwa ein Getriebe oder einen Antriebsmotor. Der erste Datenbus kann insbesondere als gesichert und/oder vertrauenswürdig gelten. Aus dem ersten Datenbus übermittelte Informationen können vor einer unkontrollierten Verbreitung an den zweiten Datenbus geschützt werden.
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Der zweite Datenbus ist üblicherweise weniger gut gesichert, kann als weniger vertrauenswürdig gelten und ist häufig mit einem anderen Netzwerk verbunden, dessen Sicherheit oder Vertrauenswürdigkeit allgemein nicht garantiert werden kann. Insbesondere kann der zweite Datenbus mit einer drahtlosen Schnittstelle zur Verbindung mit einer entfernten Einrichtung verbunden sein. Die drahtlose Schnittstelle kann beispielsweise eine Mobilfunk- oder WLAN-Verbindung umfassen. Über die drahtlose Schnittstelle kann der zweite Datenbus Teil eines Netzwerks sein, über das Nachrichten des ersten Datenbusses nicht ungeschätzt übermittelt werden sollen. Dieses Netzwerk kann beliebig groß und/oder komplex sein und beispielsweise das Internet umfassen oder mit diesem verbunden sein.
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In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist das Steuergerät auf dem zweiten Datenbus nicht adressierbar. Eine Nachricht kann so auf dem zweiten Datenbus nicht direkt an das Steuergerät gesandt werden. Dazu kann das Steuergerät auf dem zweiten Datenbus nicht erkannt werden bzw. nicht bekannt sein. Eine Empfängeradresse für das Steuergerät kann nicht existieren oder nicht gesetzt sein. Die Nachricht kann auf dem ersten Datenbus an einen beliebigen Empfänger übermittelt werden, der sich vom zweiten Datenbus unterscheidet. Auf dem zweiten Datenbus kann ein Protokoll verwendet werden, das eine adresslose Kommunikation, beispielsweise mittels Broadcast, unterstützt. Das Steuergerät kann Informationen vom zweiten Datenbus erhalten, indem es diesen „belauscht“.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Steuergerät dazu eingerichtet, einen Typ einer rekonstruierten Nachricht zu bestimmen und die Nachricht zu verwerfen, falls der Typ nicht einem vorbestimmten Typ entspricht. So können nur vorbestimmte Nachrichten vom ersten an den zweiten Datenbus gelangen. Insbesondere kann eine abschließende Liste von Nachrichtentypen vorgesehen sein, wobei eine Nachricht, die nicht einem Typ der Liste entspricht, verworfen wird. Der Nachrichtentyp kann in einer Spezifikation eines auf dem zweiten Datenbus eingesetzten Protokolls definiert sein. So kann verhindert werden, dass eine Nachricht ausgewertet wird, welche die Sicherheit des ersten Datenbusses kompromittieren könnte. Beispielsweise kann ein Nachrichtentyp, der eine Anforderung zur Bereitstellung von Informationen betrifft, verworfen werden. In einer Ausführungsform ist eine vorbestimmte Anzahl Nachrichten definiert, die durch das Steuergerät ausgewertet wird; alle anderen Nachrichten können verworfen werden. So können insbesondere defekte oder unvollständige Nachrichten ebenfalls verworfen werden. Das Steuergerät übermittelt üblicherweise keine Empfangsbestätigung an den zweiten Datenbus und kann auch keine erneute Übertragung einer verworfenen Nachricht anfordern.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Steuergerät dazu eingerichtet, den Inhalt einer rekonstruierten Nachricht zu plausibilisieren. Dazu kann die Nachricht auf einer höheren Kommunikationsschicht als der physischen Übertragungsschicht behandelt werden. Im OSI-Modell kann die Plausibilisierung insbesondere auf der Anwendungsschicht (Schicht 7) erfolgen. Sollte der Inhalt der rekonstruierten Nachricht nicht plausibel sein, so kann die Nachricht verworfen werden. Andernfalls kann mit der Auswertung fortgefahren werden.
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Das Plausibilisieren kann gegenüber einer Information erfolgen, die über den ersten Datenbus empfangen wurde. Das Steuergerät kann diese Information über den ersten Datenbus entgegennehmen, wenn die Information übertragen wird, oder ihre Übertragung eigens anfordern. Die Information kann beispielsweise von einem Sensor oder einem Steuergerät am ersten Datenbus bereitgestellt sein.
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Zur Bereitstellung von Informationen in der entgegengesetzten Richtung, vom ersten Datenbus an den zweiten Datenbus, kann eine entsprechende Technik eingesetzt werden. Dabei umfasst ein korrespondierendes System einen weiteren Medienkonverter, der dazu eingerichtet ist, ein auf dem ersten Datenbus bereitgestelltes physikalisches Signal unidirektional an den zweiten Datenbus zu verzweigen. So kann der zweite Datenbus am ersten Datenbus „lauschen“, ohne eine Nachricht auf den ersten Datenbus einspielen zu können. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform durchlaufen Daten vom ersten Datenbus zunächst das Steuergerät und dann den weiteren Medienkonverter, um im zweiten Datenbus rekonstruiert und ausgewertet werden zu können. Das Steuergerät kann nur vorbestimmte Nachrichten, insbesondere nur Nachrichten eines vorbestimmten Nachrichtentyps, an den zweiten Datenbus weiterleiten.
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Das Steuergerät kann dazu eingerichtet sein, ein weiteres mit dem ersten Datenbus verbundenes Gerät zur Übermittlung einer vorbestimmten Information auf dem ersten Datenbus zu veranlassen. Das Steuergerät kann so dafür sorgen, dass die Information auf dem ersten Datenbus übermittelt wird, sodass es auf dem zweiten Datenbus gelesen werden kann. Das Steuergerät kann die Übermittlung der Information bevorzugt zeitgesteuert, insbesondere periodisch veranlassen. So kann beispielsweise ein Status oder ein Betriebsparameter eines vorbestimmten Geräts an den zweiten Datenbus publiziert werden, ohne dass ein Gerät des zweiten Datenbusses eine entsprechende Anfrage auf den ersten Datenbus schickt. Beispielsweise kann auf der Basis von übermittelten Informationen ein Zeitpunkt für eine erforderliche Wartung einer Komponente an Bord des Kraftfahrzeugs bestimmt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform kann mit dem zweiten Datenbus eine Vielzahl Steuergeräte verbunden sein, die keinen direkten Einfluss auf eine Fahrfunktion des Kraftfahrzeugs haben. Derartige Steuergeräte können beispielsweise eine Einrichtung zur Bestimmung einer geographischen Position des Kraftfahrzeugs, eine Kamera an Bord des Kraftfahrzeugs, einen Betriebsstundenzähler oder eine durch einen Fahrer oder Passagier des Kraftfahrzeugs steuerbare Eingabeeinrichtung umfassen. Die weiteren Steuergeräte können Informationen nach einem vorbestimmten Protokoll oder in einem vorbestimmten Datenformat bereitstellen. Insbesondere kann eine offene Schnittstelle verwendet werden, für die eine Spezifikation für die Übermittlung von Informationen bekannt ist („offene Schnittstelle“).
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Es ist weiterhin bevorzugt, dass wenigstens einer der Datenbusse einen CAN-Bus umfasst. Der CAN-Bus kann insbesondere für den ersten Datenbus verwendet werden. Alternative Techniken für wenigstens einen der Datenbusse umfassen beispielsweise K-Line, FlexRay, Lin oder Ethernet. Verwenden die Datenbusse unterschiedliche Protokolle, so kann das Steuergerät dazu eingerichtet sein, Nachrichten entsprechend zu konvertieren.
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Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Kraftfahrzeug ein hierin beschriebenes System. Das Kraftfahrzeug kann insbesondere ein Nutzfahrzeug umfassen, das weiter bevorzugt zum Personentransport eingerichtet ist. Insbesondere kann das Kraftfahrzeug einen Stadtbus umfassen, der beispielsweise im Linienverkehr eingesetzt ist.
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Nach wieder einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Kommunikation zwischen einem ersten und einem zweiten Datenbus an Bord eines Kraftfahrzeugs Schritte des unidirektionalen Verzweigens von auf dem zweiten Datenbus bereitgestellten physikalischen Signalen; des Rekonstruierens einer mittels Signalen auf dem zweiten Datenbus übermittelten Nachricht auf der Basis der verzweigten Signale; des Auswertens der rekonstruierten Nachricht; und des Bereitstellens einer weiteren Nachricht auf dem ersten Datenbus in Abhängigkeit eines Ergebnisses der Auswertung.
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Das Verfahren kann mittels einer Verarbeitungseinrichtung ausgeführt werden, die insbesondere von einem hierin beschriebenen Steuergerät umfasst sein kann. Die Verarbeitungseinrichtung kann einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen, und das Verfahren kann in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcodemitteln vorliegen. Das Computerprogrammprodukt kann auch auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert sein. Merkmale oder Vorteile des Verfahrens können auf eine entsprechende Vorrichtung, insbesondere ein hierin beschriebenes Steuergerät oder ein hierin beschriebenes System, übertragen werden oder umgekehrt.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben, in denen:
- 1 ein System;
- 2 ein Ablaufdiagramm eines ersten Verfahrens; und
- 3 ein Ablaufdiagramm eines zweiten Verfahrens
illustriert.
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1 zeigt ein System 100, das ein Kraftfahrzeug 102 umfasst, an dessen Bord ein erster Datenbus 104 und ein zweiter Datenbus 106 angebracht sind. Die Datenbusse 104, 106 sind als Kreise dargestellt, obwohl eine Topologie der Datenbusse 104, 106 jeweils sternförmig, busförmig oder beliebig anders gewählt sein kann. Die Datenbusse 104 und 106 bilden kommunikationstechnisch unterschiedliche Domänen, zwischen denen Informationen nur unter bestimmten Voraussetzungen ausgetauscht werden können. Eine Domänengrenze 108 trennt eine erste Domäne 110, die den ersten Datenbus 104 umfasst, von einer zweiten Domäne 112, die den zweiten Datenbus 106 umfasst.
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Der erste Datenbus 104 ist bevorzugt mit einem oder mehreren Steuergeräten verbunden, die eine Fahrfunktion des Kraftfahrzeugs 102 steuern können. Der erste Datenbus 104 kann auch DriveLine genannt werden und ist häufig als CAN-Bus realisiert. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug 102 einen Antriebsstrang 114 umfassen, der einen Antriebsmotor 116, ein Getriebe 118 und/oder ein Antriebsrad 120 umfassen kann. Der erste Datenbus 104 kann mit Steuergeräten verbunden sein, die beispielsweise auf den Antriebsmotor 116 oder das Getriebe 118 einwirken. Andere mögliche Steuergeräte, die eine Fahrfunktion des Kraftfahrzeugs 102 steuern können, umfassen beispielsweise Steuergeräte für eine Radbremse, einen Retarder, einen Rekuperator oder eine Lenkung.
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Der zweite Datenbus 106 kann üblicherweise mit Geräten verbunden werden, die eine Fahrfunktion des Kraftfahrzeugs 102 nicht oder nicht unmittelbar betreffen. Beispielsweise können eine durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs 102 bedienbare Konsole 122, eine auf einen Innenraum oder ein Umfeld des Kraftfahrzeugs 102 gerichtete Kamera 124 oder eine drahtlose Schnittstelle 126 mit dem zweiten Datenbus 106 verbunden sein. Die Schnittstelle 126 ist bevorzugt dazu eingerichtet, mittels eines Netzwerks 128 mit einer entfernten Einrichtung 130 zu kommunizieren. Die externe Einrichtung 130 kann eine drahtlose Schnittstelle 132 zur Kommunikation mit der drahtlosen Schnittstelle 126 an Bord des Kraftfahrzeugs 102, eine Verarbeitungseinrichtung 134 und eine optionale Speichervorrichtung 136 umfassen. Üblicherweise ist die externe Einrichtung 130 zur Verarbeitung von Informationen eingerichtet, die von einer Vielzahl Kraftfahrzeugen 102 bezogen sind. Auch ein an Bord des Kraftfahrzeugs 102 befindliches Gerät kann mit der Schnittstelle 126 kommunizieren.
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Die Schnittstelle kann 126 eine Sicherheitskomponente wie eine Firewall umfassen, die insbesondere als Paketfilter ausgebildet sein kann, die übermittelte Daten an sich („stateless inspection“) oder im Zusammenhang eines Übermittlungsstatus analysieren kann („stateful inspection“). Die entfernte Einrichtung 130 kann insbesondere eine zentrale Einrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, mit einer Vielzahl Kraftfahrzeuge 102 zu kommunizieren. Alternativ kann die entfernte Einrichtung 130 auch an Bord eines anderen Kraftfahrzeugs 102 oder an einer Verkehrsinfrastruktur angebracht sein. Über das Netzwerk 128 kann eine Vielzahl Geräte kommunikativ miteinander verbunden sein. Insbesondere kann das Netzwerk 128 über eines der Geräte mit einem Weitverkehrsnetz wie dem Internet verbunden sein.
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Der zweite Datenbus 106 kann Informationen transportieren, die beispielsweise für eine bedarfsgesteuerte oder vorbeugende Wartung des Kraftfahrzeugs 102, ein Flottenmanagement, ein Verkehrsmanagement, eine Fahrplanüberwachung, eine Positionsübertragung oder eine ähnliche Funktion erforderlich sind. Insbesondere dann, wenn der zweite Datenbus 106 mit einem anderen Netzwerk 128 verbunden ist, besteht die Gefahr, dass ein Angreifer oder ein falsch konfiguriertes Gerät auf ein mit dem zweiten Datenbus 106 verbundenes Gerät einwirkt. Solange die Domänen 110, 112 datentechnisch voneinander getrennt sind, kann eine Fahrfunktion des Kraftfahrzeugs 102 dadurch nicht beeinflusst werden. Eine Betriebssicherheit des Kraftfahrzeugs 102 kann dadurch sichergestellt sein. Insbesondere kann ein Personenschaden an einer Person im Kraftfahrzeug 102 oder dessen Umfeld üblicherweise nicht durch ein mit dem Netzwerk 128 verbundenes Gerät verursacht werden.
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Zur Überwindung der Domänengrenze 108 für bestimmte Informationen werden verschiedene Schutzmaßnahmen vorgeschlagen, die dazu beitragen können, dass mit dem ersten Datenbus 104 verbundene Geräte möglichst nicht von einem mit dem zweiten Datenbus 106 verbundenen Gerät gesteuert werden können.
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Allgemein wird davon ausgegangen, dass auf beiden Datenbussen 104, 106 jeweils eine Nachricht übermittelt werden kann, indem physikalische Signale, beispielsweise Strom, Spannung oder Licht, auf dem jeweiligen Datenbus 104, 106 von einem Gerät zum anderen übersandt werden. Ein erster Medienkonverter 138 ist dazu eingerichtet, auf dem zweiten Datenbus 106 bereitgestellte physikalische Signale unidirektional zu verzweigen. Dabei soll sich der erste Medienkonverter 138 im Wesentlichen nach Art einer Diode verhalten, sodass er ein Weiterleiten der physikalischen Signale an eine andere Einrichtung erlaubt, den umgekehrten Weg aber verhindert. Ein physikalisches Signal kann dementsprechend nicht über den ersten Medienkonverter 138 in den zweiten Datenbus 106 eingespeist werden. Der Medienkonverter 138 kann beispielsweise als Halbleiter, Lichtwellenleiter oder Optokoppler ausgeführt sein. Sein Ausgang ist bevorzugt mit einem Steuergerät 140 verbunden, welches dazu eingerichtet ist, die vom Medienkonverter 138 bereitgestellten physikalischen Signale entgegenzunehmen und auf ihrer Basis eine auf dem zweiten Datenbus 106 übermittelte Nachricht zu rekonstruieren. Auf diese Weise kann eine Nachricht vom zweiten Datenbus 106 rückwirkungsfrei in das Steuergerät 140 übernommen werden. Dabei ist das Steuergerät 140 bevorzugt kein dedizierter Kommunikationspartner für ein Gerät am zweiten Datenbus 106. Das Steuergerät 140 kann beispielsweise nicht vom zweiten Datenbus 106 aus adressiert werden, jedoch kann es bevorzugt über den zweiten Datenbus 106 übertragene Nachrichten rekonstruieren. Das Steuergerät 140 kann als Gateway ausgeführt sein.
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Eine rekonstruierte Nachricht kann weiter ausgewertet werden und insbesondere kann auf ihrer Basis eine weitere Nachricht bestimmt werden, die das Steuergerät 140 auf den ersten Datenbus 104 übertragen kann. Diese Nachricht kann auf der Basis der rekonstruierten Nachricht neu erstellt sein. Alternativ kann die versandte Nachricht auch aus der rekonstruierten Nachricht abgeleitet sein, beispielsweise indem Teile der rekonstruierten Nachricht gelöscht oder verändert werden. Die Behandlung rekonstruierter und ausgesandter Nachrichten wird hierin mit Bezug auf ein Verfahren noch genauer beschrieben.
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Ein zweiter Medienkonverter 142 kann vorgesehen sein, um in umgekehrter Richtung eine Übermittlung von Informationen vom ersten Datenbus 104 zum zweiten Datenbus 106 zu ermöglichen. Der zweite Medienkonverter 142 arbeitet auf die gleiche Weise, die oben bezüglich des ersten Medienkonverters 138 beschrieben ist. Allerdings nimmt der zweite Medienkonverter 142 physikalische Signale entweder direkt vom ersten Datenbus 104 oder von dem mit dem ersten Datenbus 104 verbundenen Steuergerät 140 entgegen und verzweigt diese unidirektional an den zweiten Datenbus 106 oder ein mit ihm verbundenes Gerät.
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Ist der zweite Medienkonverter 142 unmittelbar mit dem ersten Datenbus 104 verbunden, so kann seitens des zweiten Datenbusses 106 der gesamte Datenverkehr des ersten Datenbusses 104 mitgelesen werden. Ist das Steuergerät 140 zwischen den ersten Datenbus 104 und den zweiten Medienkonverter 142 geschaltet, so kann es nur vorbestimmte Nachrichten durchlassen und andere ausfiltern. Eine durchgelassene Nachricht kann auch verändert werden, beispielsweise indem ein Teil gelöscht oder verändert wird. Ferner kann eine vom ersten Datenbus 104 gelesene Nachricht als Grundlage für eine neue Nachricht dienen, die vom Steuergerät 140 an den zweiten Medienkonverter 142 ausgegeben wird.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines ersten Verfahrens 200, das die Übermittlung von Informationen vom zweiten Datenbus 106 zum ersten Datenbus 104 an Bord eines Kraftfahrzeugs 102 illustriert. Zur leichteren Orientierung ist die Domänengrenze 108 eingezeichnet. Oberhalb der Domänengrenze 108 dargestellte Verfahrensschritte beziehen sich im Wesentlichen auf die zweite Domäne 112, darunter dargestellte Verfahrensschritte auf die erste Domäne 110. So wird verdeutlicht, zwischen welchen Verfahrensschritten der Übergang über die Domänengrenze 108 erfolgt.
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In der Darstellung von 2 wird in einem Schritt 205 eine Nachricht auf dem zweiten Datenbus 106 versandt. Das Versenden erfolgt mittels eines mit dem zweiten Datenbus 106 verbundenen Geräts und die Nachricht wird üblicherweise an ein anderes mit dem zweiten Datenbus 106 verbundenes Gerät übermittelt. Die Nachricht kann in einem Schritt 210 von diesem Gerät empfangen werden. Für das vorliegende Verfahren ist es jedoch nicht erforderlich, dass das zweite Gerät die Nachricht empfängt oder überhaupt existiert, solange die Nachricht über den zweiten Datenbus 106 übermittelt wird. In einem Schritt 215 wird die auf dem zweiten Datenbus 106 erfolgende Kommunikation verzweigt. Dabei werden physikalische Signale, die die Nachricht repräsentieren, möglichst rückwirkungsfrei vom zweiten Datenbus 106 an das Steuergerät 140 abgeleitet.
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Die Kommunikation auf dem zweiten Datenbus 106 wird dadurch bevorzugt nicht beei nträchti gt.
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In einem Schritt 220 kann die verzweigte Nachricht rekonstruiert werden. Kommunikationstechnisch kann dies ein Auswerten der bereitgestellten physikalischen Signale, ein Vergleichen mit Schwellenwerten, ein Bestimmen einer Datenintegrität und/oder ein Aufteilen in unterschiedliche Datenfelder umfassen. Eines der Datenfelder kann einen Nachrichtentyp betreffen. Unterschiedliche Nachrichten bzw. Nachrichtentypen könnten unterschiedliche Längen aufweisen. Die Nachricht kann mit einer Prüfsumme versehen sein. Eine nicht vollständige oder nicht korrekt empfangene Nachricht kann verworfen werden.
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In einem Schritt 225 kann geprüft werden, ob ein Nachrichtentyp der rekonstruierten Nachricht bekannt bzw. für die Weiterleitung zugelassen ist. Ist die rekonstruierte Nachricht nicht von einem zugelassenen Nachrichtentyp, so kann sie ebenfalls verworfen werden. In einer weiteren Ausführungsform ist eine abschließende Liste zugelassener Nachrichten oder Nachrichtentypen vorgegeben, wobei alle rekonstruierten Nachrichten, die nicht zu einem Eintrag der Liste korrespondieren, verworfen werden können.
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In einem Schritt 230 kann geprüft werden, ob die rekonstruierte Nachricht eine Anforderung umfasst. Eine Anforderung ist dazu eingerichtet, ein empfangendes, mit dem ersten Datenbus 104 verbundenes Gerät zur Bereitstellung von Informationen auf dem ersten Datenbus 104 zu veranlassen. Die Informationen können ein Quittieren der erhaltenen Nachricht umfassen. Eine derartige Nachricht kann ebenfalls verworfen werden.
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In einem Schritt 235 kann ein Inhalt der rekonstruierten Nachricht auf Plausibilität überprüft werden. Dazu kann in einem Schritt 240 ein Vergleichswert bestimmt werden. Der Vergleichswert kann insbesondere von einem mit dem ersten Datenbus 104 verbundenen Gerät stammen. In unterschiedlichen Ausführungsformen kann das Steuergerät 140 eine entsprechende, auf den ersten Datenbus 104 übertragene Information mitlesen. In einer zweiten Ausführungsform kann das Steuergerät 140 die Übermittlung der Information auf den ersten Datenbus 104 auch gezielt veranlassen.
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Beispielsweise kann die rekonstruierte Nachricht eine Geschwindigkeitsbeschränkung auf einer Fahrstraßen an einer geographischen Position des Kraftfahrzeugs 102 betreffen, und im Schritt 240 kann eine positionsabhängige Geschwindigkeitsbeschränkung aus einem mit dem ersten Datenbus 104 verbundenen Kartenspeicher abgelesen werden. Weichen die beiden Geschwindigkeitsbeschränkungen um mehr als ein vorbestimmtes Maß voneinander ab, so kann die rekonstruierte Nachricht verworfen werden. Erscheint der Nachrichteninhalt hingegen plausibel, so kann das Verfahren 200 fortfahren.
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In einem Schritt 245 kann auf der Basis der rekonstruierten Nachricht eine weitere Nachricht erzeugt werden. Die weitere Nachricht kann der rekonstruierten Nachricht im Wesentlichen entsprechen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Datenbusse 104 und 106 gleiche Technologien verwenden, beispielsweise einen CAN-Bus. Die weitere Nachricht kann nur einen Teil der Informationen der rekonstruierten Nachricht umfassen. Der weiteren Nachricht können andere Informationen hinzugefügt werden, die beispielsweise im Schritt 240 bestimmt wurden.
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In einem Schritt 250 kann die weitere Nachricht auf dem ersten Datenbus 104 ausgesandt werden. Dabei kann die Nachricht an ein spezifisches Gerät, mit dem ersten Datenbus 104 verbundenes Gerät gerichtet sein, oder ohne dedizierten Empfänger ausgesandt werden.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines zweiten Verfahrens 300, das im Rahmen eines Systems 100 an Bord eines Kraftfahrzeugs 102 ausgeführt werden kann. Das Verfahren 300 kann insbesondere mit dem Verfahren 200 kombiniert werden. Zum leichteren Verständnis sind wie in 2 die Domänengrenze 108 und die Domänen 110 und 112 bezüglich der gezeigten Schritte schematisch eingezeichnet. Das Verfahren 300 beginnt in der ersten Domäne 110 mit dem ersten Datenbus 104.
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In einem Schritt 305 kann durch das Steuergerät 140 eine Nachricht auf dem ersten Datenbus 104 an ein mit diesem verbundenes Gerät übermittelt werden. Der Schritt 305 wird bevorzugt zeitgesteuert ausgeführt, beispielsweise periodisch oder periodisch solange eine bestimmte Bedingung erfüllt ist, die insbesondere einen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs 102 umfassen kann. Beispielsweise kann die Nachricht alle n Sekunden übermittelt werden, falls sich das Kraftfahrzeug 102 in einem betriebsbereiten Zustand befindet, insbesondere während der Antriebsmotor 116 läuft.
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Die übermittelte Nachricht umfasst eine Anforderung zur Bereitstellung einer vorbestimmten Information durch das adressierte Gerät. Diese vorbestimmten Informationen sind üblicherweise nicht schon standardmäßig auf dem Datenbus 104 abgefragt, sondern können zusätzlich durch das Steuergerät 140 bereitgestellt werden. Hierzu kann auf dem Steuergerät 140 insbesondere eine Liste mit auszutauschenden Informationen definiert sein. Beispiele für solche Informationen sind spezielle Anfragen zum Fehlerspeicher. In einem Schritt 310 kann das Gerät die Nachricht mit der Aufforderung empfangen. Bevorzugt reagiert das Gerät auf die Anforderung und sendet in einem Schritt 315 eine Nachricht mit den angeforderten Informationen auf dem ersten Datenbus 104. Diese Nachricht kann an das Steuergerät 140, ein anderes mit dem ersten Datenbus 104 verbundenes Gerät, ein nicht existierendes Gerät oder keinen spezifischen Empfänger gerichtet sein. Ein Schritt 320, in dem die Nachricht empfangen wird, ist optional.
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In einer Ausführungsform wird die Nachricht vom Steuergerät 140 empfangen und optional aufbereitet. Insbesondere kann das Steuergerät 140 eine weitere Nachricht auf der Basis der empfangenen Nachricht erstellen. Die erstellte Nachricht kann nur einen Teil der Informationen der im Schritt 315 bereitgestellten Nachricht umfassen. Die erstellte Nachricht kann auch zusätzliche Informationen umfassen. Das Steuergerät 140 kann die Nachricht dann nach Art des Schritts 315 auf dem ersten Datenbus 104 aussenden.
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In einem Schritt 325 wird die ausgesandte Nachricht vom ersten Datenbus 104 oder vom Steuergerät 140 in einem Schritt 325 mittels des zweiten Medienkonverters 142 verzweigt. Dabei werden physikalische Signale, die die Nachricht repräsentieren, in Richtung des zweiten Datenbusses 106 bereitgestellt, ohne die Quelle der physikalischen Signale nennenswert zu belasten und insbesondere ohne die Möglichkeit, physikalische Signale in der umgekehrten Richtung zu übertragen.
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In einem Schritt 330 kann die Nachricht in der zweiten Domäne 112 von einem mit dem zweiten Datenbus 106 verbundenen Gerät rekonstruiert werden. Anschließend kann die Nachricht aufbereitet und mittels der drahtlosen Schnittstelle 126 außerhalb des Kraftfahrzeugs 102 übermittelt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- System
- 102
- Kraftfahrzeug
- 104
- erster Datenbus
- 106
- zweiter Datenbus
- 108
- Domänengrenze
- 110
- erste Domäne
- 112
- zweite Domäne
- 114
- Antriebsstrang
- 116
- Antriebsmotor
- 118
- Getriebe
- 120
- Antriebsrad
- 122
- Konsole
- 124
- Kamera
- 126
- drahtlose Schnittstelle
- 128
- Netzwerk
- 130
- entfernte Einrichtung
- 132
- drahtlose Schnittstelle
- 134
- Verarbeitungseinrichtung
- 136
- Speichervorrichtung
- 138
- erster Medienkonverter
- 140
- Steuergerät
- 142
- zweiter Medienkonverter
- 200
- erstes Verfahren
- 205
- Nachricht senden
- 210
- Nachricht empfangen
- 215
- Verzweigen
- 220
- Nachricht rekonstruieren
- 225
- Nachrichtentyp bekannt?
- 230
- Nachricht betrifft Anforderung?
- 235
- Nachrichteninhalt plausibel?
- 240
- Vergleichswert bestimmen
- 245
- weitere Nachricht erzeugen
- 250
- weitere Nachricht senden
- 300
- zweites Verfahren
- 305
- Nachricht senden
- 310
- Nachricht empfangen
- 315
- Nachricht senden
- 320
- Nachricht empfangen
- 325
- Verzweigen
- 330
- Nachricht rekonstruieren
