DE102019210632A1

DE102019210632A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines CAN-basierten Kommunikationsnetzwerks

Info

Publication number: DE102019210632A1
Application number: DE102019210632.3A
Authority: DE
Inventors: Michael Ernst Doering; Marco Andreas Wagner; Dennis Grewe; Clemens Schroff
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-07-18
Filing date: 2019-07-18
Publication date: 2021-01-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (300) zum Betreiben eines CAN-basierten Kommunikationsnetzwerks (100), das wenigstens eine Software Defined Networking (SDN)-Kontrollinstanz (120) aufweist, und wenigstens eine Kommunikationskomponente (130; 140; 150; 230; 240; 250) zum Senden und/oder Empfangen von Nachrichten, die in dem CAN-basierten Kommunikationsnetzwerk (100) übertragen werden, wobei zum Anfordern von wenigstens einer Information über die Kommunikationskomponente (130; 140; 150; 230; 240; 250) wenigstens eine Nachricht über das CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk (100) übertragen (310) wird, die Kommunikationskomponente (130; 140; 150; 230; 240; 250) die Nachricht empfängt (320) und eine Antwort über das CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk (100) sendet (330), wobei die Antwort wenigstens eine Information über die Kommunikationskomponente (130; 140; 150; 230; 240; 250) umfasst; und die SDN-Kontrollinstanz (120) die Antwort empfängt (340), auswertet (350) und daraus Informationen über eine Topologie des CAN-basierten Kommunikationsnetzwerks (100) ableitet.

Description

Stand der Technik
Die Offenbarung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines CAN-basierten Kommunikationsnetzwerks.
Aus der DE10 2015 216 886 A1 ist ein Verfahren zum Auffinden von Diensten im Sinne einer Dienst-orientierten Architektur innerhalb eines CAN Netzwerks bekannt. Das Verfahren nutzt bestimmte Nachrichtentypen mit denen ein Knoten des Netzwerks gezielt nach einem bestimmten Dienst anfragen kann, und ein weiterer Knoten diese Anfragen mit einer Kurzbeschreibung der Eigenschaften dieses Dienstes antworten kann.
Offenbarung der Erfindung
Die Offenbarung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines CAN-basierten Kommunikationsnetzwerks, das wenigstens eine Software Defined Networking (SDN)-Kontrollinstanz aufweist, und wenigstens eine Kommunikationskomponente zum Senden und/oder Empfangen von Nachrichten, die in dem CAN-basierten Kommunikationsnetzwerk übertragen werden.
Unter Software Defined Networking wird ein Ansatz für eine Netzwerkarchitektur oder Kommunikationsarchitektur verstanden, in dem zwei wesentliche Funktionalitäten, eine control plane und eine data plane, voneinander getrennt und abstrahiert sind.
In einer derartigen Kommunikationsinfrastruktur legt eine Weiterleitungsregel eine Weiterleitung von Daten von Eingangsports zu bestimmten Ausgangsports einer Kommunikationskomponente, insbesondere einer SDN-Infrastrukturkomponente, insbesondere eines Forwarding Device, des CAN-basierten Kommunikationsnetzwerks eindeutig fest.
Software Defined Networking Architekturen ermöglichen unterschiedliche Behandlung einzelner Datenströme und damit eine dynamische Anpassung und Steuerung des Datenaustausches, sowie einen globalen Blick auf das Kommunikationsnetzwerk und damit systemglobal optimierte Entscheidungen.
In Software Defined Networking Architekturen überwacht und analysiert eine Kontrollinstanz, insbesondere ein logisch zentralisierter Software Defined Networking Controller, den Datenaustausch des Kommunikationssystems. Der logisch zentralisierte Software Defined Networking Controller kann eine Planung und/oder Neuplanung des Datenaustausches vornehmen und diese Planung beziehungsweise Neuplanung an beteiligte Kommunikationskomponenten, insbesondere SDN-Infrastrukturkomponenten, in Form der Weiterleitungsregeln verteilen und so den Datenaustausch anpassen und/oder steuern.
Bei den SDN-Infrastrukturkomponenten handelt es sich im Kontext des CAN-basierten Kommunikationsnetzwerks vorteilhafterweise um sogenannte Forwarding Devices (FD), die dazu ausgebildet sind, die für die SDN-Infrastrukturkomponenten beschriebenen Funktionen auszuführen.
Bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines CAN-basierten Kommunikationsnetzwerks, das wenigstens eine Software Defined Networking (SDN)-Kontrollinstanz aufweist, und wenigstens eine Kommunikationskomponente zum Senden und/oder Empfangen von Nachrichten, die in dem CAN-basierten Kommunikationsnetzwerk übertragen werden, wobei zum Anfordern von wenigstens einer Information über die Kommunikationskomponente wenigstens eine Nachricht über das CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk übertragen wird, die Kommunikationskomponente die Nachricht empfängt und eine Antwort über das CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk sendet, wobei die Antwort wenigstens eine Information über die Kommunikationskomponente umfasst; und die SDN-Kontrollinstanz die Antwort empfängt, auswertet und daraus Informationen über eine Topologie des CAN-basierten Kommunikationsnetzwerks ableitet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren dazu geeignet, Informationen über eine Topologie des CAN-basierten Kommunikationsnetzwerks zu ermitteln, wobei das CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk sowohl SDN-fähige als auch nicht SDN-fähige Kommunikationskomponenten umfasst. Das Verfahren ermöglicht erfindungsgemäß vorteilhafterweise eine automatische Detektion von Kommunikationskomponenten in einem CAN-basierten Kommunikationsnetzwerk.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Antwort eine Selbstbeschreibung der Kommunikationskomponenten umfasst. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Selbstbeschreibung Daten, die zur Identifikation der Kommunikationskomponente und/oder zur Identifikation des Knotens, welchem die Kommunikationskomponente zugeordnet ist, und/oder zur Identifikation des CAN -basierten Kommunikationsnetzwerkes, geeignet sind. Weiter umfasst die Selbstbeschreibung vorteilhafterweise Informationen über bereitstellbare Funktionalitäten wie beispielsweise Whitelisting/Blacklisting von Nachrichten, Bandbreiten-Budgetierung, Nachrichtenmanipulation, oder auch Drosselung von Datenverkehr und/oder Information über eine Implementierung des Verbindungsknotens.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Nachricht zum Anfordern von wenigstens einer Information über die Kommunikationskomponente von der SDN-Kontrollinstanz und/oder einer weiteren Komponente gesendet wird.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk ein erstes Teilnetzwerk und wenigstens ein weiteres, zweites Teilnetzwerk umfasst, wobei das erste und das zweite Teilnetzwerk über einen Verbindungsknoten miteinander verbunden sind, wobei der Verbindungsknoten die Nachricht und/oder die Antwort der Kommunikationskomponente von dem ersten in das zweite und/oder von dem zweiten in das erste Teilnetzwerk weiterleitet.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der Verbindungsknoten die Antworten der Kommunikationskomponenten zunächst speichert und anschließend an die SDN-Kontrollinstanz weiterleitet.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der Verbindungsknoten die Antworten der Kommunikationskomponenten zumindest teilweise auswertet und daraus Informationen über eine Topologie des CAN-basierten Kommunikationsnetzwerks ableitet, und anschließend diese Informationen an die SDN-Kontrollinstanz weiterleitet.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Antwort nach Ablauf einer ersten Zeitdauer T1, insbesondere ab dem Senden der Nachricht oder ab dem Empfangen einer Antwort von einer Kommunikationskomponente, ausgewertet wird.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass nach Ablauf einer zweiten Zeitdauer T2, insbesondere nach dem Senden der Nachricht zum Anfordern von wenigstens einer Information oder nach dem Empfangen einer Antwort, eine weitere Nachricht zum Anfordern von wenigstens einer Information über das CAN-basierte Kommunikationssystem übertragen wird.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Nachricht zum Anfordern von wenigstens einer Information an wenigstens eine bestimmte Kommunikationskomponente oder an mehrere bestimmte Kommunikationskomponenten adressiert ist.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass wenigstens zwei Kommunikationskomponenten zeitversetzt eine Antwort über das CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk senden.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein CAN-basiertes Kommunikationsnetzwerk, das wenigstens eine Software Defined Networking (SDN)-Kontrollinstanz aufweist und wenigstens eine Kommunikationskomponente zum Senden und/oder Empfangen von Nachrichten, die in dem CAN-basierten Kommunikationsnetzwerk übertragen werden, wobei das CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk zum Ausführen des Verfahrens gemäß den Ausführungsformen ausgebildet ist.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Kommunikationskomponente eine Software Defined Networking (SDN)-Infrastrukturkomponente zum Weiterleiten und/oder Verarbeiten von Daten gemäß wenigstens einer Weiterleitungs- und/oder Verarbeitungsregel umfasst.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk wenigsten ein erstes Teilnetzwerk und wenigstens ein weiteres, zweites Teilnetzwerk umfasst, wobei das erste und das zweite Teilnetzwerk über einen Verbindungsknoten miteinander verbunden sind.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Kommunikationskomponente, die zum Ausführen von wenigstens einem der Schritte des Verfahrens gemäß den Ausführungsformen ausgebildet ist.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Kommunikationskomponente eine Software Defined Networking (SDN)-Infrastrukturkomponente zum Weiterleiten und/oder Verarbeiten von Daten gemäß wenigstens einer Weiterleitungs- und/oder Verarbeitungsregel umfasst.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine SDN-Kontrollinstanz, die zum Ausführen von wenigstens einem der Schritte des Verfahrens gemäß den Ausführungsformen ausgebildet ist.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass insbesondere die SDN -Kontrollinstanz dazu ausgebildet ist, die Schritte Senden einer Nachricht zum Anfordern von wenigstens einer Information über die Kommunikationskomponente über das CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk, Empfangen einer Antwort der Kommunikationskomponente, Auswerten der Antwort und Ableiten von Informationen über eine Topologie des CAN-basierten Kommunikationsnetzwerks, auszuführen.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Computerprogramm, das computerlesbare Instruktionen umfasst, bei deren Ausführung durch einen Computer das Verfahren gemäß den Ausführungsformen abläuft.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Verwendung des Verfahrens gemäß den Ausführungsformen und/oder des CAN-basierten Kommunikationsnetzwerk gemäß den Ausführungsformen und/oder einer Kommunikationskomponente gemäß den Ausführungsformen und/oder der SDN-Kontrollinstanz gemäß den Ausführungsformen und/oder des Computerprogramms gemäß den Ausführungsformen zum Bestimmen der Topologie eines CAN-basierten Kommunikationsnetzwerks, insbesondere zum Bestimmen der Verteilung und Konfiguration von Kommunikationskomponenten des CAN-basierten Kommunikationsnetzwerkes.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
In der Zeichnung zeigt:

1 schematisch ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines CAN-basierten Kommunikationsnetzwerks;
2 schematisch ein Blockdiagramm von Teilen des CAN-basierten Kommunikationsnetzwerk gemäß 1;
3 schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens;
4 schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens;
5 schematisch ein Zeitdiagramm einer Ausführungsform, und
6 schematisch ein Zeitdiagramm einer weiteren Ausführungsform.

Bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Verfahren 300 zum Betreiben eines CAN-basierten Kommunikationsnetzwerks 100, das wenigstens eine Software Defined Networking (SDN)-Kontrollinstanz 120 aufweist, und wenigstens eine Kommunikationskomponente 130, 140, 150 zum Senden und/oder Empfangen von Nachrichten, die in dem CAN-basierten Kommunikationsnetzwerk 100 übertragen werden, das nachstehend unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben ist. Das mit dem Verfahren 300 betreibbare CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk 100 ist schematisch in den 1 dargestellt. Eine SDN-Kontrollinstanz ist schematisch in 2 dargestellt. 5 und 6 zeigen schematische zeitliche Abläufe von einzelnen Schritten des Verfahrens 300.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines CAN-basierten Kommunikationsnetzwerks 100, wobei Knoten des Kommunikationsnetzwerks 100 über einen CAN-Bus 110 verbunden sind. Ein erster Knoten des Kommunikationsnetzwerks 100 umfasst eine Software Defined Networking (SDN)-Kontrollinstanz 120, die einen Software Defined Networking Controller als logisch zentralisierte Instanz des Kommunikationsnetzwerks 100 umfasst. Der SDN-Controller verfügt als logisch zentralisierte Instanz, insbesondere bezüglich Topologie, Komponenten des Kommunikationsnetzwerks 100 und Kommunikationspfaden zwischen einzelnen Komponenten des Kommunikationsnetzwerks 100, wenigstens teilweise über eine globale Sicht auf das Kommunikationsnetzwerk 100. Der SDN-Controller kann sowohl zentral, als auch verteilt realisiert werden. Genauso kann der SDN-Controller als Teilkomponente einer anderen Komponente des Kommunikationsnetzwerks 100 realisiert werden.
Weiteren Knoten des Kommunikationsnetzwerks 100 sind beispielsweise Kommunikationskomponenten 130, 140 und 150, die zum Senden und/oder Empfangen von Nachrichten, die in dem CAN-basierten Kommunikationsnetzwerk übertragen werden, ausgebildet sind. Die Kommunikationskomponenten 130, 140, 150 sind gemäß der dargestellten Ausführungsform als physikalische Knoten, beispielsweise Steuergeräte, Sensoren oder Aktuatoren, des CAN-basierten Kommunikationsnetzwerk realisiert. Genauso könnte eine Kommunikationskomponente 130, 140. 150 aber auch als Teilkomponente eines Gateways oder als eigene Komponente realisiert werden. Die Kommunikationskomponenten sind beispielhaft zum Ausführen von Anwendungen 132, 142 und 153 ausgebildet.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Kommunikationskomponente 130 und die Kommunikationskomponente 140 eine Software Defined Networking (SDN)-Infrastrukturkomponente 131, 141 zum Weiterleiten und/oder Verarbeiten von Daten gemäß wenigstens einer Weiterleitungs- und/oder Verarbeitungsregel umfasst. Eine derartige SDN-Infrastrukturkomponente 131, 141 ist dazu ausgebildet, Daten gemäß wenigstens einer in der SDN-Infrastrukturkomponente 131, 141 hinterlegten Weiterleitungsregel weiterzuleiten. Die Weiterleitungsregel ordnet die an Kommunikationsports der SDN-Infrastrukturkomponente 131, 141 eintreffenden Datenströme (ingress) bestimmten weiteren Kommunikationsports der SDN-Infrastrukturkomponente 131, 141 zur Weiterleitung (egress) zu. Weiter ist eine SDN-Infrastrukturkomponente 131, 141 vorteilhafterweise dazu ausgebildet mit der Kontrollinstanz 120 zu kommunizieren, insbesondere um ihren Kommunikationsbedarf an die Kontrollinstanz 120 zu melden, sowie um Weiterleitungsregeln entgegenzunehmen.
Die in 1 mit SDN-Infrastrukturkomponenten 131, 141 bezeichneten Kommunikationskomponenten sind in diesem Fall beispielsweise Forwarding Devices, welche gemäß CAN Protokoll kommunizieren und die für die SDN-Infrastrukturkomponenten beschriebene Funktion übernehmen können. Ein Forwarding Device regelt beispielsweise den Zugriff einer Anwendung 132, 142 des jeweiligen Knotens 130, 140 auf den CAN-Bus 110.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die SDN-Kontrollinstanz 120 eine SDN-Infrastrukturkomponente 121, insbesondere ein Forwarding Device umfasst.
Die SDN-Infrastrukturkomponenten 121, 131, 141 sind dabei entweder in Software, in Hardware oder in einer beliebigen Kombination aus Software und Hardware umgesetzt.
Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist die Anwendung 132 der Kommunikationskomponente 130 eine SDN-fähige Anwendung (SDN aware application). Das Sendeverhalten einer derartigen Anwendung bezüglich des CAN-Bus 110 kann, insbesondere durch die SDN-Kontrollinstanz 120 gesteuert, angepasst werden. Beispielsweise kann eine erzeugte Buslast variiert und/oder einzelne Nachrichten unterdrückt werden.
Die Kommunikationskomponente 150 umfasst gemäß der dargestellten Ausführungsform weder eine SDN-Infrastrukturkomponente, insbesondere Forwarding Device, noch eine SDN-fähige Anwendung.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk 100 wenigsten ein erstes Teilnetzwerk 160 und wenigstens ein weiteres, zweites Teilnetzwerk 200 umfasst, wobei das erste 160 und das zweite Teilnetzwerk 200 über einen Verbindungsknoten 220 miteinander verbunden sind.
Der Verbindungsknoten 220 ist gemäß der dargestellten Ausführungsform ein Gateway, das die Teilnetzwerke 160 und 200 miteinander verbindet. Der Verbindungsknoten 220 umfasst gemäß der dargestellten Ausführungsform Software Defined Networking (SDN)-Infrastrukturkomponenten 221, 222, insbesondere Forwarding Devices, und ist ferner zum Weiterleiten von Nachrichten zwischen den Teilnetzwerken 160, 200 ausgebildet.
Gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform umfasst das Teilnetzwerk 160 die SDN-Kontrollinstanz 120 sowie die Kommunikationskomponenten 130, 140 und 150 und den Verbindungsknoten 220. Das Teilnetzwerk 200 umfasst den Verbindungsknoten 220 sowie Kommunikationskomponenten 230, 240 und 250.
Gemäß der dargestellten Ausführungsform sind die Kommunikationskomponenten 230, 240 und 250 beispielhaft analog zu vorhergehend beschriebenen Kommunikationskomponenten 130, 140 und 150 ausgebildet. Die Kommunikationskomponenten 230, 240 und 250 umfassen beispielhaft analog die vorstehend beschriebenen SDN-Infrastrukturkomponenten 231, 241 und Anwendungen 232, 242 und 252.
Knoten des Teilnetzes 200, insbesondere die Kommunikationskomponenten 230, 240 und 250 und der Verbindungsknoten 220, sind über einen CAN-Bus 210 verbunden.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Kommunikationskomponente 130, 140, 150, 230, 240, 250, die zum Ausführen von wenigstens einem der Schritte des Verfahrens gemäß den Ausführungsformen ausgebildet ist.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Kommunikationskomponente 130, 140, 230, 240 eine Software Defined Networking (SDN)-Infrastrukturkomponente 131, 141, 231, 241 zum Weiterleiten und/oder Verarbeiten von Daten gemäß wenigstens einer Weiterleitungs- und/oder Verarbeitungsregel umfasst.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine SDN-Kontrollinstanz 120, die zum Ausführen von wenigstens einem der Schritte des Verfahrens gemäß den Ausführungsformen ausgebildet ist.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen umfasst die SDN-Kontrollinstanz 120 einen Prozessor 122 und einen Speicher 123, vgl. 2, zur zumindest zeitweisen Speicherung eines Computerprogramms PRG umfassend Instruktionen, bei deren Ausführung durch den Prozessor 122 das im Weiteren beschriebene und in 3 und 4 schematisch dargestellte Verfahren 300 ausführbar ist.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Computerprogramm PRG, das computerlesbare Instruktionen umfasst, bei deren Ausführung durch einen Computer, insbesondere durch den Prozessor 122 der Kontrollinstanz 120 das Verfahren 300 gemäß den Ausführungsformen abläuft.
Das Verfahren 300 zum Betreiben eines CAN-basierten Kommunikationsnetzwerks 100, umfasst gemäß bevorzugten Ausführungsformen die folgenden Schritte, vgl. 3: Übertragen 310 wenigstens einer Nachricht über das CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk 100, insbesondere über den CAN-Bus 110, zum Anfordern von wenigstens einer Information über wenigstens eine Kommunikationskomponente 130, 140, 150; Empfangen 320 der Nachricht durch die Kommunikationskomponente 130, 140, 150; Senden 330 einer Antwort über das CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk 100, insbesondere CAN-Bus 110, wobei die Antwort wenigstens eine Information über die Kommunikationskomponente 130, 140, 150 umfasst; Empfangen 340 der Antwort durch die SDN-Kontrollinstanz 120, Auswerten 350 der Antwort und Ableiten von Informationen über die Topologie des CAN-basierten Kommunikationsnetzwerks 100.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass in einem Schritt 305eine Nachricht, insbesondere zum Anfordern von wenigstens einer Information über wenigstens eine Kommunikationskomponente 130, 140, 150, von der SDN-Kontrollinstanz 120 und/oder einer weiteren Komponente gesendet wird.
4 zeigt die Schritte des Verfahrens 300 die gemäß bevorzugten Ausführungsformen durch die SDN-Kontrollinstanz 120 ausgeführt werden: In einem Schritt 305 sendet die SDN-Kontrollinstanz die Nachricht, insbesondere zum Anfordern von wenigstens einer Information über wenigstens eine Kommunikationskomponente 130, 140, 150, über das CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk 100, insbesondere über den CAN-Bus 110. Die Nachricht ist vorteilhafterweise eine vordefinierte CAN-Nachricht. Das Übertragen 310 der Nachricht über das CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk 100, insbesondere über den CAN-Bus 110, insbesondere das Senden 305 der Nachricht startet eine sogenannte Detektionsphase, in dem die Kommunikationskomponenten 130, 140, 150 ihrerseits auf die Nachricht antworten, wobei die Antwort wenigstens eine Information über die Kommunikationskomponente 130, 140, 150 umfasst. Vorteilhafterweise umfasst die Antwort eine Selbstbeschreibung der Kommunikationskomponenten 130, 140, 150. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Selbstbeschreibung Daten, die zur Identifikation der Kommunikationskomponente 130, 140, 150 und/oder zur Identifikation des Knotens, welchem die Kommunikationskomponente zugeordnet ist, und/oder zur Identifikation des CAN -basierten Kommunikationsnetzwerkes 100, geeignet sind. Weiter umfasst die Selbstbeschreibung vorteilhafterweise Informationen über bereitstellbare Funktionalitäten wie beispielsweise Whitelisting/Blacklisting von Nachrichten, Bandbreiten-Budgetierung, Nachrichtenmanipulation, oder auch Drosselung von Datenverkehr und/oder Information über eine Implementierung des Verbindungsknotens 220.
In einem Schritt 330 empfängt die SDN-Kontrollinstanz 120 eine Antwort der Kommunikationskomponente 130, 140, 150. In einem Schritt 350 wertet die SDN-Kontrollinstanz 120 die Antwort aus und leitet daraus Informationen über die Topologie des CAN-basierten Kommunikationsnetzwerks 100 ab.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk 100 das erste Teilnetzwerk 160 und wenigstens das weitere, zweite Teilnetzwerk 200 umfasst, wobei das erste und das zweite Teilnetzwerk 160, 200 über den Verbindungsknoten 220 miteinander verbunden sind, vgl. 1. Der Verbindungsknoten 220 ist vorteilhafterweise zum Weiterleiten von Nachrichten zwischen den Teilnetzwerken 160, 200 ausgebildet.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der Verbindungsknoten 220 die Nachricht und/oder die Antwort der Kommunikationskomponente 130, 140, 150, 230, 240, 250 von dem ersten in das zweite und/oder von dem zweiten in das erste Teilnetzwerk 160, 200 weiterleitet.
Gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform umfasst das Teilnetzwerk 160 die SDN-Kontrollinstanz 120. Vorteilhafterweise leitet der Verbindungsknoten 220 in einem Schritt 315 die in dem Schritt 310 über das CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk 100 übertragene, insbesondere die von der SDN-Kontrollinstanz 120 in dem Schritt 305 gesendete Nachricht, in das zweite Teilnetzwerk 200, insbesondere über den CAN-Bus 210 weiter. Die Kommunikationskomponenten 230, 240, 250 des Teilnetzwerks 200 empfangen in dem Schritt 320 die Nachricht und antworten ihrerseits auf die Nachricht, wobei die Antwort wenigstens eine Information über die Kommunikationskomponenten 230, 240, 250 umfasst. Vorteilhafterweise leitet der Verbindungsknoten in einem Schritt 335 die Antwort in das erste Teilnetzwerk 160, insbesondere an die SDN-Kontrollinstanz 120 weiter.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Antwort nach Ablauf einer ersten Zeitdauer T1, insbesondere ab dem Senden der Nachricht oder ab dem Empfangen einer Antwort von einer Kommunikationskomponente 130, 140, 150, 230, 240. 250, insbesondere durch die SDN-Kontrollinstanz 120, ausgewertet wird.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass nach Ablauf einer zweiten Zeitdauer T2, insbesondere nach dem Senden der Nachricht zum Anfordern von wenigstens einer Information oder nach dem Empfangen einer Antwort, eine weitere Nachricht zum Anfordern von wenigstens einer Information über das CAN-basierte Kommunikationssystem 100 übertragen wird.
5 zeigt schematisch ein Zeitdiagramm, das ein Timeout zwischen dem Senden 305 der Nachricht und dem Auswerten 350 durch die SDN-Kontrollinstanz 120 veranschaulicht. Zu einem Zeitpunkt t0 sendet die SDN-Kontrollinstanz 120 die Nachricht. Daraufhin senden die Kommunikationskomponenten 130, 140, 150, 230, 240, 250 eine Antwort. Die SDN-Kontrollinstanz empfängt 340 die Antworten der Kommunikationskomponenten 130, 140, 150, 230, 240, 250. Nach Ablauf der Zeitdauer T1, also zum Zeitpunkt t1 wertet die SDN-Kontrollinstanz 120 die empfangenen Antworten aus.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die SDN-Kontrollinstanz 120 die empfangenen Antworten der Kommunikationskomponenten 130, 140, 150, 230, 240, 250, insbesondere in dem Speicher 123 oder in einem weiteren nicht dargestellten Speicher, speichert und anschließend, insbesondere nach Ablauf der Zeitdauer T1, auswertet 350.
5 veranschaulicht ferner ein Timeout zwischen dem Senden 305 der Nachricht und dem Übertragen, insbesondere Senden 3051, einer weiteren Nachricht zum Anfordern von wenigstens einer Information über das CAN-basierte Kommunikationssystem 100. Nach Ablauf der Zeitdauer T2, also zum Zeitpunkt t2, sendet 3051 die SDN-Kontrollinstanz 120, eine weitere Nachricht.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Senden der Nachricht 305 wenigstens einmal, insbesondere mehrmals, wiederholt wird 3015.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Nachricht zum Anfordern von wenigstens einer Information an wenigstens eine bestimmte Kommunikationskomponente 130, 140, 150, 230, 240, 250 oder an mehrere bestimmte Kommunikationskomponenten 130, 140, 150, 230, 240, 250 adressiert ist.
Die SDN-Kontrollinstanz 120 kann die Nachricht zum Anfordern von Informationen an eine bestimmte Kommunikationskomponente 130, 140, 150, 230, 240, 250 senden, insbesondere adressieren (Unicast). In diesem Zusammenhang kann es sich als vorteilhaft erweisen, dass die SDN-Kontrollinstanz zu dem Zeitpunkt t0 eine Nachricht sendet 305, die an eine Kommunikationskomponente, beispielsweise die Kommunikationskomponente 130, adressiert ist und zum Zeitpunkt t2, insbesondere nach Ablauf der Zeitdauer T2, eine Nachricht sendet 3051, die an eine weitere, beispielsweise die Kommunikationskomponente 140, adressiert ist. Ebenfalls ist es denkbar, dass die SDN-Kontrollinstanz zu weiteren Zeitpunkten Nachrichten sendet, die an die weiteren Kommunikationskomponenten 150, 230, 240, 250 adressiert sind.
Es kann sich ebenfalls als vorteilhaft erweisen, dass die Nachricht zum Anfordern von Informationen an alle Kommunikationskomponenten 130, 140, 150, 230, 240, 250 des CAN-basierten Kommunikationsnetzwerk 100 gesendet, insbesondere adressiert wird. Ebenfalls kann es sich als vorteilhaft erweisen, dass die Nachricht zum Anfordern von Informationen an mehrere bestimmte Kommunikationskomponenten 130, 140, 150, 230, 240, 250, insbesondere an eine bestimmte Gruppe der Kommunikationskomponenten 130, 140, 150, 230, 240, 250 gesendet, insbesondere adressiert wird (Multicast).
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass wenigstens zwei Kommunikationskomponenten 130, 140, 150, 230, 240, 250 zeitversetzt eine Antwort über das CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk 100 senden.
6 zeigt schematisch ein Zeitdiagramm, das ein Timeout zwischen dem Empfangen 340 einer Antwort durch die SDN-Kontrollinstanz 120 und dem Auswerten 350 durch die SDN-Kontrollinstanz 120 veranschaulicht. Zu einem Zeitpunkt t3 empfängt die SDN-Kontrollinstanz 120 die Antwort einer Kommunikationskomponente 130, 140, 150, 230, 240, 250. Nach Ablauf der Zeitdauer T1, also zum Zeitpunkt t4, wertet die SDN-Kontrollinstanz 120 die empfangene Antwort aus. Vorteilhafterweise empfängt die SDN-Kontrollinstanz 120 zwischen dem Zeitpunkt t3 und dem Zeitpunkt t4 Antworten von weiteren Kommunikationskomponenten 130, 140, 150, 230, 240, 250 des CAN-basierten Kommunikationsnetzwerks 100.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass den Kommunikationskomponenten 130, 140, 150, 230, 240, 250 eine bestimmte, insbesondere unterschiedliche, Wartezeit bis zum Senden 330 einer Antwort vorgegeben wird, so dass die Antworten der jeweiligen Kommunikationskomponenten zu unterschiedlichen Zeitpunkten von der SDN-Kontrollinstanz 120 empfangen werden, vgl. 6. Insbesondere kann sich eine explizite Zuweisung von echten oder virtuellen Timeslots an die Kommunikationskomponente 130, 140, 150, 230, 240, 250 als vorteilhaft erweisen.
6 veranschaulicht ferner ein Timeout zwischen dem Empfangen 340 der Antwort und dem Übertragen, insbesondere Senden 3051, einer weiteren Nachricht zum Anfordern von wenigstens einer Information über das CAN-basierte Kommunikationssystem 100. Nach Ablauf der Zeitdauer T2, also zum Zeitpunkt t5, sendet 3051 die SDN-Kontrollinstanz 120, eine weitere Nachricht. Beispielsweise wird mit dem Empfangen 340 einer Antwort der Timeout bis zum erneuten Senden 3051 einer Nachricht zum Anfordern von Informationen zurückgesetzt.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf die Verwendung des Verfahrens 300 gemäß den Ausführungsformen und/oder des CAN-basierten Kommunikationsnetzwerk 100 gemäß den Ausführungsformen und/oder einer Kommunikationskomponente 130, 140, 150,. 230, 240, 250 gemäß den Ausführungsformen und/oder der SDN-Kontrollinstanz 120 gemäß den Ausführungsformen und/oder des Computerprogramms PRG gemäß den Ausführungsformen zum Bestimmen der Topologie eines CAN-basierten Kommunikationsnetzwerks 100, insbesondere zum Bestimmen der Verteilung und Konfiguration von Kommunikationskomponenten 130, 140, 150,. 230, 240, 250 des CAN-basierten Kommunikationsnetzwerkes 100.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass jedes Teilnetzwerk 160, 200 eine SDN-Kontrollinstanz 120 umfasst.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der Verbindungsknoten 220 die Antworten der Kommunikationskomponenten 130, 140, 150, 230, 240, 250 zunächst speichert (in einem in den Figuren nicht dargestellten Speicher) und anschließend an die SDN-Kontrollinstanz 120 weiterleitet 335.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der Verbindungsknoten 220 die Antworten der Kommunikationskomponenten 130, 140, 150, 230, 240, 250 zumindest teilweise auswertet und daraus Informationen über eine Topologie des CAN-basierten Kommunikationsnetzwerks 100 ableitet, und anschließend diese Informationen an die SDN-Kontrollinstanz 120 weiterleitet.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann das Verfahren 300 und/oder das CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk 100 und/oder die SDN-Kontrollinstanz 120 gemäß den Ausführungsformen in einem Fahrzeugnetzwerk oder in einem industriellen Netzwerk, insbesondere zur automatischen Detektion von Kommunikationskomponenten 130, 140, 150, 230, 240, 250 des Netzwerks verwendet werden.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ermöglicht das Verfahren 300 und/oder das CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk 100 und/oder die SDN-Kontrollinstanz 120 gemäß den Ausführungsformen vorteilhafterweise, dass die Kontrollinstanz 120 durch Analyse des Datenverkehrs des CAN-basierten Kommunikationsnetzwerks100 und anhand der empfangenen, insbesondere ausgewerteten, Informationen über die Kommunikationskomponente 130, 140, 230, 240, auf Eigenschaften von weiteren Kommunikationskomponenten 150, 250 schließt, ohne dass die Kommunikationskomponenten 150, 250 eine Antwort auf die Nachricht zum Anfordern von wenigstens einer Information über die Kommunikationskomponente 130, 140, 150, 230, 240, 250 über das CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk 100 gesendet haben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015216886 A1 [0002]

Claims

Verfahren (300) zum Betreiben eines CAN-basierten Kommunikationsnetzwerks (100), das wenigstens eine Software Defined Networking (SDN)-Kontrollinstanz (120) aufweist, und wenigstens eine Kommunikationskomponente (130; 140; 150; 230; 240; 250) zum Senden und/oder Empfangen von Nachrichten, die in dem CAN-basierten Kommunikationsnetzwerk (100) übertragen werden, wobei zum Anfordern von wenigstens einer Information über die Kommunikationskomponente (130; 140; 150; 230; 240; 250) wenigstens eine Nachricht über das CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk (100) übertragen (310) wird, die Kommunikationskomponente (130; 140; 150; 230; 240; 250) die Nachricht empfängt (320) und eine Antwort über das CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk (100) sendet (330), wobei die Antwort wenigstens eine Information über die Kommunikationskomponente (130; 140; 150; 230; 240; 250) umfasst; und die SDN-Kontrollinstanz (120) die Antwort empfängt (340), auswertet (350) und daraus Informationen über eine Topologie des CAN-basierten Kommunikationsnetzwerks (100) ableitet.
Verfahren (300) nach Anspruch 1, wobei die Nachricht zum Anfordern von wenigstens einer Information über die Kommunikationskomponente (130; 140; 150; 230; 240; 250) von der SDN-Kontrollinstanz (120) und/oder einer weiteren Komponente (130; 140; 150; 230; 240; 250) gesendet (305) wird.
Verfahren (300) nach wenigsten einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk (100) ein erstes Teilnetzwerk (160) und wenigstens ein weiteres, zweites Teilnetzwerk (200) umfasst, wobei das erste und das zweite Teilnetzwerk (160, 200) über einen Verbindungsknoten (220) miteinander verbunden sind, wobei der Verbindungsknoten (220) die Nachricht und/oder die Antwort der Kommunikationskomponente (130; 140; 150; 230; 240; 250) von dem ersten in das zweite und/oder von dem zweiten in das erste Teilnetzwerk (160; 200) weiterleitet (315, 335).
Verfahren (300) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antwort nach Ablauf einer ersten Zeitdauer T1, insbesondere ab dem Senden (305) der Nachricht oder ab dem Empfangen (340) einer Antwort von einer Kommunikationskomponente (130; 140; 150; 230; 240; 250), ausgewertet (350) wird.
Verfahren (300) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach Ablauf einer zweiten Zeitdauer T2, insbesondere nach dem Senden (305) der Nachricht zum Anfordern von wenigstens einer Information oder nach dem Empfangen (340) einer Antwort, eine weitere Nachricht zum Anfordern von wenigstens einer Information über das CAN-basierte Kommunikationssystem (100) übertragen (3051) wird.
Verfahren (300) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nachricht zum Anfordern von wenigstens einer Information an wenigstens eine bestimmte Kommunikationskomponente (130; 140; 150; 230; 240; 250) oder an mehrere bestimmte Kommunikationskomponenten (130; 140; 150; 230; 240; 250) adressiert ist.
Verfahren (300) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens zwei Kommunikationskomponenten (130; 140; 150; 230; 240; 250) zeitversetzt eine Antwort über das CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk (100) senden (330).
CAN-basiertes Kommunikationsnetzwerk (100), das wenigstens eine Software Defined Networking (SDN)-Kontrollinstanz (120) aufweist und wenigstens eine Kommunikationskomponente (130; 140; 150; 230; 240; 250) zum Senden und/oder Empfangen von Nachrichten, die in dem CAN-basierten Kommunikationsnetzwerk (100) übertragen werden, wobei das CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk (100) zum Ausführen des Verfahrens (300) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.
CAN-basiertes Kommunikationsnetzwerk (100) nach Anspruch 8, wobei die Kommunikationskomponente (130; 140; 230; 240) eine Software Defined Networking (SDN)-Infrastrukturkomponente (131; 141; 231; 241) zum Weiterleiten und/oder Verarbeiten von Daten gemäß wenigstens einer Weiterleitungs- und/oder Verarbeitungsregel umfasst.
CAN-basiertes Kommunikationsnetzwerk (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei das CAN-basierte Kommunikationsnetzwerk wenigsten ein erstes Teilnetzwerk (160) und wenigstens ein weiteres, zweites Teilnetzwerk (200) umfasst, wobei das erste und das zweite Teilnetzwerk (160; 200) über einen Verbindungsknoten (220) miteinander verbunden sind.
Kommunikationskomponente (140; 150; 240; 250), die zum Ausführen von wenigstens einem der Schritte des Verfahrens (300) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.
Kommunikationskomponente (130, 140; 230; 240) nach Anspruch 11, wobei die Kommunikationskomponente eine Software Defined Networking (SDN)-Infrastrukturkomponente (131; 141; 231; 241) zum Weiterleiten und/oder Verarbeiten von Daten gemäß wenigstens einer Weiterleitungs- und/oder Verarbeitungsregel umfasst.
SDN-Kontrollinstanz (120), die zum Ausführen von wenigstens einem der Schritte des Verfahrens (300) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.
Computerprogramm (PRG), das computerlesbare Instruktionen umfasst, bei deren Ausführung durch einen Computer das Verfahren (300) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7 abläuft.
Verwendung des Verfahrens (300) gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder des CAN-basierten Kommunikationsnetzwerks (100) gemäß wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 10 und/oder einer Kommunikationskomponente (130; 140; 230; 240) gemäß wenigstens einem der Ansprüche 11 oder 12 und/oder der SDN-Kontrollinstanz (120) gemäß Anspruch 13 und/oder des Computerprogramms (PRG) gemäß Anspruch 14 zum Bestimmen der Topologie eines CAN-basierten Kommunikationsnetzwerks (100), insbesondere zum Bestimmen der Verteilung und Konfiguration von Kommunikationskomponenten (130; 140; 150; 230; 240; 250) des CAN-basierten Kommunikationsnetzwerkes (100).