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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung für den Zugriff auf wenigstens
eine Komponente eines vernetzten Systems von außen und/oder von wenigstens
einer Komponente eines solchen Systems nach außen, insbesondere auf bzw.
von einer Komponente in einem Kraftfahrzeug. Komponente bedeutet
in diesem Zusammenhang ein elektrisches oder elektronisches Gerät oder eine
Vorrichtung mit elektrischem oder elektronischem Steuerteil.
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Die
zunehmende Vernetzung von Komponenten, auch Steuergeräten, in
heutigen Systemen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, bietet immer
bessere Einwirkungsmöglichkeiten
auf die Funktionalitäten
dieser Komponenten, beispielsweise eine bessere Diagnosemöglichkeit
im Fehlerfall, Möglichkeiten zur
Fernbedienung von Funktionen und/oder Komponenten, zur Fernwartung
und -diagnose und/oder Möglichkeiten
zur Ergänzung/Änderung
des Funktionsumfangs der Komponente. Ferner können verschiedene Dienste (z.B.
Video-on-Demand, Navigationsdaten, etc.) oder Zugriffe in andere
Netze, z.B. das Internet, von einer vernetzen Komponente realisiert
werden. In diesem Zusammenhang bestehen Konzepte, mit Hilfe eines
funkgesteuerten Einwirkens zuverlässig und sicher über beliebige
Entfernungen hinweg zuzugreifen, beispielsweise über eine Ferndiagnose zuverlässige und
qualitativ hochwertige Fehleranalysen durch ein Service-Center bzw.
einen Ferndiagnose-Server, der eine entsprechende Diagnosendatenbank
umfasst, durchzuführen.
Ferner werden Systeme realisiert, mit denen von einer Komponente,
z.B. einer Bedienkonsole, Zugriffe aus dem vernetzten System heraus
z.B. ins Internet möglich
sind. Gemäß diesen
Ansätzen
werden für
die Anwendung im Kraftfahrzeug integrierte Kommunikationssysteme
wie beispielsweise Mobiltelefone und/oder GSM-gestützte Telematikendgeräte genutzt,
um eine Datenübertragung
zwischen den an ein Fahrzeugnetzwerk angeschlossenen Komponenten
und/oder Steuergeräten
und dem Server des Service-Centers oder andere außerhalb
des Fahrzeugs sich befindliche Einrichtungen durchzuführen. Einen Vorschlag
für ein
derartiges System beschreibt die
DE 100 26 754 A1 . Eine konkrete Realisierung
eines solchen Systems bzw. der betroffenen Einrichtungen im und
außerhalb
des Kraftfahrzeugs werden nicht angegeben.
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Von
besonderer Bedeutung in diesem Zusammenhang sind sogenannten Gateway-Einheiten, die in
dem vernetzten System, auf das von außen bzw. aus dem nach außen zugegriffen
wird, zur Verbindung des Systems mit der Außenwelt dienen. Derartige Gateways,
die für
den Zugriff von außen
auf ein Netzwerk, insbesondere ein Fahrzeugnetzwerk, dienen, werden
im Folgenden auch Service-Gateways (SG) genannt. Je nach Netzausprägung sind dabei
ein oder mehrere derartige Service-Gateways z.B. auch zur Verbindung
von Subnetzen, vorgesehen. Je nach Ausführung handelt es sich bei diesen Gateways
um Hardware-Einheiten mit einem als Software ausgeführten Applikationsrahmen
inklusive Basisfunktionen wie beispielsweise Nachrichten-Routing,
Konfigurationsmanagement, Life-Cycle-Management, Nutzer-Management,
Server-Funkionen
für verschiedene
Applikationen, etc. oder um Softwaremodule mit den oben skizzierten
Eigenschaften, die auf einer oder mehreren Hardwareplattformen verteilt
sind. In der Regel ist ein solches Service-Gateway plattformunabhängig, beispielsweise wird
es im Rahmen einer Java-Laufzeitumgebung betrieben, es ist dynamisch
konfigurierbar und um Software-Komponenten dynamisch erweiterbar.
Ferner kommuniziert das Service-Gateway
mit elektronischen Komponenten, die mit diesem Service-Gateway vernetzt
sind. Ein Service-Gateway stellt somit eine Plattform für viele,
auf Kommunkation zwischen Komponenten und Netze basierenden Dienste
dar, wobei aus der Sicht des zugeordneten Netzes bzw. Subnetzes
das Gateway das Tor zur Außenwelt
darstellt, bzw. für
die Außenwelt
das Tor zum Innern des Netzes darstellt.
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Für die Administration
eines oder mehrerer Service-Gateways sind ferner Module, sogenannte Gateway-Operatoren
(GO), vorgesehen, welche die Bereitstellung und Vermittlung von
Diensten für
die einzelnen Service-Gateways kontrollieren. Diese Aufgabe umfasst
den Download, die Aktivierung, die Deaktivierung, das Updating oder das
Upgrading von Applikationssoftware, die sich auf dem Service-Gateway
befindet, das Verwalten von Zugriffsrechten, etc. Mit anderen Worten
betreibt der Gateway Operator das oder die ihm zugeordneten Service-Gateways und
dessen Dienste und hält
diese aufrecht. Die Funktion eines Gateway-Operators wird dabei
durch Software und Hardware realisiert.
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Mittels
solcher Systeme wird der Zugriff von außen über wenigstens eines dieser
Service-Gateways auf einen Klienten (eine oder mehrere Komponenten)
ermöglicht,
mit dem Ziel, die wenigstens eine Komponente zu administrieren und/oder
wenigstens einen Dienst bzw. wenigstens eine Anwendung zu kontrollieren
und/oder bereitzustellen.
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Im
Rahmen der OSGi (Open Service Gateway Initiative) wird ein offenes
Service-Gateway-System
(Service-Gateway und Gateway Operator) standardisiert.
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Hinweise
auf eine konkrete Ausgestaltung eines solchen Service-Gateway-Systems
in einem komplexeren Netzwerk, z.B. in einem Netzwerk mit wenigstens
einem Subnetzwerk, insbesondere in einem Fahrzeugnetzwerk, sind
aus dem genannten Stand der Technik nicht bekannt. Im besonderen
sind keine Hinweise auf ein Service-Gateway-System in einem Netzwerk mit Komponenten
zu erkennen, die über
eine Netzinfrastruktur (Domänen)
miteinander verbunden sind, mit dem Ziel, Komponenten der einzelnen
Domänen
zu administrieren und/oder Dienstanwendungen bereitzustellen.
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Der
Zugriff von außen
umfasst dabei sowohl den Zugriff aus der Ferne (beispielsweise im
Rahmen einer Ferndiagnose von einem zentralen Serversystem) oder
lokal, beispielsweise aus Laptops, Diagnosegeräten, etc. Entsprechendes gilt
für die
Definition des Zugriffs nach außen
aus dem Netz hinaus.
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Vorteile der Erfindung
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Durch
einen hierarchischen Aufbau mehrerer Service-Gateways und die Anordnung
der Gateway-Operatoren für
eine untere Hierarchieebene in einer höheren Hierarchieebene wird
eine zentrale Kontrolle der Systeme und Funktionalitäten im Netzwerk,
insbesondere im Kraftfahrzeug, von einem (Haupt-)Service-Gateway
einer höheren
Hierarchieebene aus ermöglicht.
Dies ist besonders vorteilhaft bei Multimedia- und/oder Telematik-Anwendungen. Bei
einem System mit zwei Hierarchieebenen stellt das zentrale Haupt-Service-Gateway
die höchste Hierarchieebene
im Netzwerk dar.
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Da
die Gateway-Operatoren der unteren Hierarchieebenen im Haupt-Service-Gateway
angeordnet sind, lassen sich die Gateway-Operatoren der angeschlossenen
Service-Gateways
auf einfache Weise konfigurieren und ersetzen, so dass das gesamte
System sehr flexibel und ausbaufähig
ist. Dies hat besondere Bedeutung für den praktisch relevanten
Fall, wenn neue Komponenten oder Dienste in das Netzwerk eingebracht
werden. Dies ist insbesondere bei Kraftfahrzeugen von Vorteil, da
sowohl in der Entwicklungs- als auch in der Produktions- oder Feldphase
neue oder veränderte
Komponenten (auch Softwaremodule) und/oder Dienste im Fahrzeug eingeführt werden
können.
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Besonders
vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang die Verwendung eines standardisierten Service-Gateway-Systems
(beispielsweise OSGI), wodurch die Produktentwicklung erleichtert
wird.
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In
vorteilhafter Weise wird eine statische und/oder dynamische (d.h.
während
des Betriebs) Konfiguration der Systemfunktionalitäten ermöglicht, wobei
die Tiefe des Zugriffs von außen
nur durch die Anzahl der eingeführten
Hierarchieebenen der Service-Gateways
beschränkt
wird. Ferner wird eine Umverteilung von Softwarekomponenten ermöglicht, so
dass gegebenenfalls eine Reduzierung der Anzahl von Netzelementen,
beispielsweise Steuergeräten,
möglich
wird. Dies dann, wenn Softwaremodule in das Service-Gateway dieser
oder einer höheren Hierarchieebene
ausgelagert werden.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw.
aus den abhängigen
Patentansprüchen.
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Zeichnung
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsformen verdeutlicht.
Die einzige Figur zeigt dabei ein hierarchisch angeordnetes Service-Gateway-System
in einem Netzwerk, vorzugsweise einem Fahrzeugnetzwerk, welches über eine
Luftschnittstelle mit der Außenwelt,
hier mit einer zentralen Einheit, beispielsweise einer Servereinheit,
in Verbindung steht.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Die
Figur zeigt ein Netzwerk 10, welches im bevorzugten Ausführungsbeispiel
das Netzwerk eines Fahrzeugs ist. Dieses verfügt unter anderem nach außen über eine
Verbindung 12 zu einer Luftschnittstelle 14, welche
in der Figur durch die Antenne 16 symbolisiert ist. Das
Fahrzeugnetzwerk verfügt in
der darstellten Ausführung über drei
Domänen oder
Subnetzwerke 18, 20, 22. An diese sind
jeweils verschiedene Komponenten 24 bis 34 angeschlossen.
Die Domänen
sind dabei in der gleichen Hierarchieebene angeordnet. Jedem Subnetzwerk
ist ein Service-Gateway zugeordnet (SG1, SG2, SGN). Diese Service-Gateways
sind über
einen ersten Ein-/Ausgang mit einem Kommunikationssystem 36 verbunden,
welches die Service-Gateways einer Hierarchieebene untereinander
und mit einem Service-Gateway 38 einer höheren Hierarchieebene (hier
Haupt-Service-Gateway) verbindet. Ferner weist jedes Service-Gateway über wenigstens
einen zweiten Ein-/Ausgang auf, über
den das jeweilige Service-Gateway mit dem Subnetz und dort enthaltenen
Komponenten verbunden ist. Das Haupt-Service-Gateway 38 ist über einen
ersten Ein-/Ausgang mit dem Kommunikationssystem 36, über einen zweiten
Ein-/Ausgang mit der Verbindung 12 zur Luftschnittstelle 14 verbunden.
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Außerhalb
des Netzwerkes 10 befindet sich weitere Infrastruktur 40,
beispielsweise Einrichtungen von Dienste- oder Contentprovidern.
Diese Einrichtungen sind ihrerseits an die Luftschnittstelle 14 angebunden,
im dargestellten Ausführungsbeispiel symbolisiert
durch eine Antenne 44. Die Einrichtungen 40 treten über die
Luftschnittstelle, beispielsweise mittels Funk, mit dem Fahrzeugnetzwerk
in Verbindung, dort mit dem in der obersten Hierarchieebene angeordneten
Haupt-Service-Gateway. Auf diese Weise wird ein Zugriff von außen auf
das Fahrzeugnetzwerk bereitgestellt. Umgekehrt erlaubt diese Anordnung
eine Kommunikation vom Netzwerk hinaus in die Innfrastruktur.
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Wie
eingangs erwähnt
sind zum Administrieren und Kontrollieren der jeweiligen Service-Gateways sogenannte
Gateway-Operatoren vorgesehen, die in der Regel Module darstellen,
deren Funktion durch Software und Hardware realisiert wird. Wesentlich
im Rahmen der vorliegenden Vorgehensweise ist es, dass die Gateway-Operatoren
für Service-Gateways
in einer ersten Hierarchieebene in wenigstens einem Service-Gateway einer
höheren Hierarchieebene
angeordnet sind. Im gezeigten Beispiel sind also die Gateway-Operatoren
der die Subnetzwerke verbindenden Service-Gateways SG1, SG2 und
SGN im Haupt-Service-Gateway realisiert (vgl. GO1, GO2, GON). Entsprechend
ist der Gateway-Operator (HGO) des Haupt-Service-Gateways nicht
im Fahrzeugnetzwerk angeordnet, sondern Teil der externen Infrastruktur.
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Wie
in der Figur darstellt basiert die Vorgehensweise also auf einer
hierarchischen Vernetzung mehrerer Service-Gateways. Wesentliche
Komponenten hierbei sind das Haupt-Service-Gateway 38, welches
sich im Fahrzeug befindet und dessen zugehöriger Gateway-Operator, der
sich in der externen Infrastruktur, welches beispielsweise das Internet darstellt,
befindet und welcher durch eine drahtlose Funkverbindung an das
Fahrzeugnetzwerk angebunden ist. Ferner sind weitere Service-Gateways
im Fahrzeug vorhanden, welche hierarchisch unter dem Haupt-Service-Gateway
stehen und deren zugehörige
Gateway-Operatoren Bestandteil des Haupt-Service-Gateways sind.
Somit kontrolliert das Haupt-Service-Gateway die Gateway-Operatoren der
Service-Gateways der unteren Hierarchiebene.
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Die
Aktivitäten
und die Konfiguration des Haupt-Service-Gateways (38) wird
also vom Haupt-Gateway-Operator (HGO) in der Infrastruktur gesteuert,
während
die Aktivitäten
und Konfigurationen der in der zweiten Hierarchieebene sich befindenden
Service-Gateways
durch die im Haupt-Service-Gateway vorgesehen Gateway-Operatoren
gesteuert wird. Dadurch ist eine bequeme Administration und Steuerung
der einzelnen Komponenten in den Subsysteme, insbesondere von Fahrzeugkomponenten,
möglich
und es wird eine Bereitstellung von Diensten und Anwendungen für alle Service-Gateways
von außen
ermöglicht.
Der extern angeordnete Haupt-Gateway-Operator kontrolliert also über das Haupt-Service-Gateway
die Gateway-Operatoren der darunter befindlichen Domänen. Die
Gateway-Operatoren selbst werden auf diese Weise von außen konfiguriert
und ggf. ausgetauscht bzw. ergänzt
werden, wenn beispielsweise neue Komponenten oder Dienste ins Fahrzeug
eingebracht werden sollen. Der Haupt-Gateway-Operator fungiert in der Regel
als Auftraggeber für
die Gateway-Operatoren der angeschlossenen Service-Gateways.
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Mit
anderen Worten wird durch entsprechende Befehle in der Infrastruktur,
z.B. bei einem Provider, einem Service-Center eines Fahrzeugherstellers,
etc., bei Austausch, Ergänzung
oder Veränderung
von Komponenten im Fahrzeug eine entsprechende Anweisung an den
Haupt-Gateway-Operator (HGO) zum Austausch der Software in einer
oder mehreren Komponenten abgegeben. Der Haupt-Gateway-Operator
sendet an einen oder mehrere nachgeordneten Gateway-Operatoren Software-Module
zur Ergänzung
oder zum Austausch der Software in der oder den betroffenen Kompoenten.
In einem anderen Beispiel ist diese Software Software der Gateway-Operatoren.
Der Haupt-Gateway-Operator
konfiguriert über
die Funkschnittstelle die Kompoenten und/oder Gateway-Operatoren der betroffenen
Service-Gateways im Haupt-Service-Gateway des Fahrzeugnetzwerks
und tauscht oder ergänzt z.B.
Softwaremodule des betroffenen Gateway-Operators aus.
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Beim
einem solchen Zugriff von außen
wird aufgrund des Befehls vom Provider (Server oder Bedienperson)
entsprechende Befehlsfolgen und/oder Daten vom Haupt-Gateway-Operator über die
Funkschnittstelle an die einzelnen Gateway-Operatoren im Haupt-Service-Gateway des
Fahrzeugnetzwerkes abgegeben, die dann dort durch entsprechende Steuerung
der Service-Gateways weiter verteilt werden oder entsprechend der
Konfiguration der Gateway-Operatoren durch entsprechende Steuerung
der Service-Gateways
ausgeführt
werden.
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Die
Service-Gateways im Kraftfahrzeug werden zur Kontrolle und Steuerung
von vernetzten elektronischen Komponenten aus verschiedenen Domänen wie
Karosserie, Antriebsstrang, Telematik, Multimedia, etc. verwendet.
Das Service-Gateway ist dabei integraler Bestandteil von Applikations-Gateways,
die zur Kopplung von unterschiedlichen lokalen Netzen oder Bussystemen
im Kraftfahrzeug, wie beispielsweise CAN, MOST, Bluetooth, WLAN,
etc. eingesetzt werden. Ferner ermöglicht das Service-Gateway die Auslagerung
von Applikationen oder Applikationsteilen, die Bestandteil von angeschlossenen
elektronischen Komponenten sind, auf das Service-Gateway.
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Oben
wurde dargestellt, dass der externe Gateway-Operator sich in der
Infrastruktur, beispielsweise im Internet, befindet. In anderen
Ausführungsbeispielen
befindet er sich in einer Werkstatt, beispielsweise in Form eines
Werkstattgerätes
oder eines Diagnosegerätes
oder im Heimbereich, beispielsweise in Gestalt eines Laptops oder
eines PCs.
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Neben
der dargestellten zweistufigen Hierarchie ist in anderen Ausführungsbeispielen
eine mehrstufige Hierarchie, das heißt eine erweiterte Kaskade mit
weiteren Service- Gateway-Unterebenen
vorgesehen. In diesem Fall wird der Gateway-Operator der unteren
Ebene in einem Service-Gateway einer höheren Ebene sich befinden,
welches wiederum vom Gateway-Operator aus einer darüber liegenden
Ebene gesteuert wird.
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Neben
der Anwendung auf ein Fahrzeugnetzwerk wird die dargestellte Vorgehensweise
auch bei anderen Netzwerken mit mehreren Subnetzwerken verwendet.