EP4295543A1 - Netzwerkknoten für ein fahrzeug - Google Patents

Netzwerkknoten für ein fahrzeug

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Publication number
EP4295543A1
EP4295543A1 EP22707343.4A EP22707343A EP4295543A1 EP 4295543 A1 EP4295543 A1 EP 4295543A1 EP 22707343 A EP22707343 A EP 22707343A EP 4295543 A1 EP4295543 A1 EP 4295543A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
message
network node
time
messages
sending
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22707343.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Helge ZINNER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive Technologies GmbH filed Critical Continental Automotive Technologies GmbH
Publication of EP4295543A1 publication Critical patent/EP4295543A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/4013—Management of data rate on the bus
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    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/40267—Bus for use in transportation systems
    • H04L2012/40273—Bus for use in transportation systems the transportation system being a vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L43/00—Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/08—Monitoring or testing based on specific metrics, e.g. QoS, energy consumption or environmental parameters
    • H04L43/0852—Delays
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L43/00—Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/08—Monitoring or testing based on specific metrics, e.g. QoS, energy consumption or environmental parameters
    • H04L43/0876—Network utilisation, e.g. volume of load or congestion level
    • H04L43/0888—Throughput
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L43/00—Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/10—Active monitoring, e.g. heartbeat, ping or trace-route
    • H04L43/106—Active monitoring, e.g. heartbeat, ping or trace-route using time related information in packets, e.g. by adding timestamps

Definitions

  • the invention relates to a network arrangement for a vehicle, a first and a second network node, a method for detecting an asymmetric data transmission rate, and a vehicle.
  • Automotive Ethernet currently always offers the same speed for the outward and return direction. In the future, however, different data rates will be available for download and upload.
  • the PTP time synchronization protocol used in Automotive Ethernet for synchronizing the cameras, other ADAS functions and, in principle, all control units with an Ethernet connection cannot be used for synchronizing at different data rates.
  • Another core problem is, for example, the parallel transmission with electricity for low-frequency signal transmission. Today, this must be compensated for using a special circuit design. If there is knowledge of the inequality, this can be compensated for, for example when the power supply is started, in order to then be able to react dynamically and prevent EMC problems.
  • the object of the invention could therefore be to provide an arrangement and a method for detecting different data rates of a connection in a vehicle network.
  • the described embodiments relate in a similar way to the network arrangement for a vehicle, the first and the second network node, the method for detecting an asymmetric data transmission rate and the vehicle. Synergy effects may result from various combinations of embodiments, although they may not be described in detail.
  • a network node for a vehicle being a first network node and being set up to communicate with a further network node and to recognize a data transmission rate symmetry.
  • the first network node has a first communication unit and a first computing unit.
  • the first communication unit is set up to detect data transmission rate symmetry, with the steps:
  • S1 sending a first message N1 and storing a first time stamp t1, which indicates the sending time of the first message N1, by a first network node
  • S2 sending a second message N2 after sending the first message N1 and storing a second time stamp t2, which indicates the time of transmission of the second message N2, by the first network node
  • S3 receiving a third message N3 and storing a seventh time stamp t7, which indicates the time of transmission of the third message N3, by a first Network node
  • S4 receiving a fourth message N4, which was sent after the third message N3, and storing an eighth time stamp t8, which indicates the time at which the fourth message N4 was sent, by a first network node.
  • the messages N1, N2, N3, N4 have at least approximately the same data length or are projected onto approximately the same data length.
  • the first processing unit is set up to detect, S5, a data transmission rate symmetry using the first time stamp t1, the second time stamp t2, the seventh time stamp t7 and the eighth time stamp t8.
  • the first communication module is set up to use the mentioned time stamp to recognize whether a data rate in the transmission direction is the same or different from the data rate in the reception direction, ie whether there is a data transmission rate symmetry or not. This is achieved by two messages in the sending direction and two corresponding messages in the receiving direction.
  • the first communication module knows the times at which it sent the messages it sent to a remote station, for example a second communication module, and at which it received the messages it received. Furthermore, the first communication module is informed of the reception times when the first two messages were received from the remote station by the two messages that the remote station sends to the first communication module. It is important here that the messages are each sent immediately.
  • the received messages must also be messages that were generated immediately one after the other, because the time stamp is used to measure the time of the message length, i.e. according to the data rate multiplied by the number of message lengths in bits.
  • a distance interval between the respective messages sent on one side is at least for the determination of the Data rate symmetry irrelevant as long as it's the same on both sides. However, it must be taken into account for the data rate ratio described below. This can be done by estimation or iteratively if it depends on the data rate.
  • the time stamps are defined, for example, as sending or receiving times that relate to the sending or receiving of a specific bit of the message. For example, it refers to the first bit after a header.
  • the order of steps S1 to S4 can also be different.
  • the order can be S1, S3, S2, S4, so that after sending a message, e.g. N1, a response message, e.g. N3, is first received before the second message, e.g. N3, is sent.
  • a message e.g. N1
  • a response message e.g. N3
  • a reply message is received from the second network node.
  • the remarks on the distance interval must be observed here.
  • the data rate in the sending direction is higher, then the two messages N1 and N2 are sent faster than the response messages from the remote station. Correspondingly, the receipt of the messages N3 and N4 takes longer.
  • the data rate in the transmit direction is higher when the quotient Vdr ⁇ 1 and lower when the quotient Vdr > 1.
  • the quotient does not necessarily indicate the exact data transmission ratio due to latencies that can arise, for example, due to processing according to a transmission protocol, due to the hardware, etc. Any distance between, for example, the sending of the last bit of the message N1 and the first bit of the message N2 can also affect the quotient Vdr and can be taken into account for the data rate ratio by being subtracted from the differences.
  • the distance interval can be estimated or iteratively if it depends on the data rate. However, it is also possible, for example, to measure once under defined conditions and store the value or values for different data rates.
  • the periods of time d_a1 and d_a2 can be the same. They can also be 0, so that the messages N1 and N2 or N3 and N4 are sent one after the other. If d_a1 and d_a2 are close to zero, they can also be neglected.
  • the message sequence is N1, N2, N3 and N4 it could be that this does not conform to a standard that only provides for the sending of a response message in normal operation, i.e. the sequence N1, N3 and possibly also N5 and then N2, N4 and N6. Both types of sequence are possible by considering the time spans. In the non-standard case, you could briefly switch to another mode, eg a test mode.
  • an interval can also be specified that generally takes these possible delays into account.
  • Other variants are possible.
  • the transmission or reception data rate can also be determined with the quotient Vdr, which may contain the corrections described, if a reception or transmission rate is known. It would also be possible to compare the quotient with possible quotients of available data rates in order to infer both the transmission data rate and the reception data rate.
  • the first communication unit is also set up to receive messages N5 and N6 that contain the transmission time stamps t5 and t6 of the messages N3 and N4; and wherein at least one of the received messages N3, N4 has at least one reception time stamp t3, t4 of the sent messages N1, N2, and the first processing unit is set up to calculate a runtime of the messages N1, N2, N3 or N4 and/or a clock offset a clock determining the time stamps t3, t4, t5, t6 from the time stamps of one of the transmitted messages N1, N2 and one of the received messages N3, N4.
  • the reception time stamp indicates the times at which the messages were received at the remote station.
  • the running time and the clock offset of the clock determining the time stamps t3, t4, t5, t6, ie the clock of the remote station are thus calculated or estimated.
  • the clock on the remote station is usually synchronized using the calculated clock offset.
  • the detection of the data rate ratio before the calculation of the quotient Q includes the step of determining a clock deviation from the difference deltaC of the difference t2-11 of the time stamps t1, t2 and the difference t4-t3 of the reception time stamp of the transmitted messages N1, N2, and recognizing the data rate ratio takes into account the clock deviation.
  • clock deviation is understood to mean a deviation from a linear clock progression, e.g. due to a clock drift, a change in the clock drift or other random and/or systematic deviations.
  • the clock deviation is therefore a relative deviation of the clocks from one another and should not be confused with the absolute clock offset described above.
  • the clock deviation can be taken into account when defining the interval (1 + delta_x1 ) ... (1 - delta_x2). Furthermore, it can be determined that recognition of the symmetry is not possible if the clock deviation is too large.
  • the processing unit is also set up to determine the clock deviation, a statistical value d_s from additional time stamps of further messages sent and the corresponding reception time stamps of the further messages sent.
  • a statistical value or values are calculated from several clock deviation determinations, such as an average, a standard deviation, etc. For this, steps S1-S4 can be performed several times so that the statistics are made possible.
  • detecting the data rate mismatch includes determining that the data transmission rate is greater in the transmit direction than in the receive direction when: (t2-11) ⁇ ((t8+d_S)-(t7-d_S)); the data transmission rate in the sending direction is lower than in the receiving direction if the following applies: (t2 - d_S - 11) > ((t8 - d_S) - (t7 + d_S)); and otherwise the data transmission rates are the same in the sending direction and in the receiving direction.
  • This can be used as an alternative method to the symmetry detection described above, or as an additional condition.
  • the communication unit is set up to carry out steps S1 to S4 repeatedly, and the first arithmetic unit is set up, the time stamps t1, t2, t7 and t8 used to detect a data rate inequality are each a value averaged over the repetitions from the respective individual time stamps t1 , t2, t7 and t8 to be calculated.
  • the individual values are averaged in order, for example, to compensate for statistical clock deviations.
  • the network node is an Electronic Control Unit (ECU).
  • ECU Electronic Control Unit
  • Such a unit can be, for example, an antenna, a camera, a radar sensor or another corresponding unit for a vehicle known to those skilled in the art.
  • the transmission protocol is an Ethernet protocol.
  • messages N1 and N2 are Ethernet PDelay_Request messages and messages N3 and N4 are Ethernet PDelay_Response messages of the Ethernet protocol.
  • the computing unit is also set up to check, based on the calculated data transmission rate, whether power is being transmitted in the transmission direction at a sufficiently high frequency to avoid interference, and to adjust the frequency accordingly, and/or to supply power to the network node regulate.
  • a network arrangement for a vehicle has a first network node, as described herein, and a second network node with a second communication unit.
  • the second communication unit is set up to communicate with the first communication unit of the first network node and to receive the message N1 of the first communication unit of the first network node and to generate a reception time stamp t3, to receive the message N2 of the first communication unit of the first network node and a reception time stamp t4 to generate, provide and send the message N3 containing the generated reception timestamp t3, and to provide and transmit the message N4 containing the generated reception timestamp t4.
  • a second network node for a network arrangement is provided.
  • the second network node can be an ECU for a vehicle.
  • a method for detecting an asymmetric data transmission rate in a network arrangement (100) for a vehicle (500) is provided with the following steps:
  • S1 Sending a first message N1 and storing a first time stamp t1, which indicates the time when the first message N1 was sent, by a first network node;
  • S2 Sending a second message N2 immediately after sending the first message N1 and storing a second time stamp t2, which indicates the time at which the second message N2 was sent, by the first network node;
  • S3 receiving a third message N3 and storing a seventh time stamp t7, which indicates the time of transmission of the third message N3, by a first network node;
  • S4 Receiving a fourth message N4, which was sent immediately after the third message N3, and storing an eighth time stamp t8, which indicates the time when the fourth message N4 was sent, by a first network node; wherein the messages N1, N2, N3 N4 have at least approximately the same data length; and and wherein the network node further comprises a first computing unit which is set up for
  • a vehicle which has a network arrangement as described herein with a first and a second network node.
  • a computer program element can be set up, when it is executed on the processing unit of the first network node, to instruct the network node to carry out the steps of the method described here.
  • a computer-readable medium that is part of the network node or that can be accessed by the network node can contain the program element.
  • the computer program element can be part of a computer program, but it can also be an entire program in itself.
  • the computer program element can be used to update an already existing computer program in order to arrive at the present invention.
  • the computer-readable medium can be considered to be a storage medium, such as a thumb drive, CD, DVD, data storage device, hard drive, or any other medium on which a program element as described above can be stored.
  • the invention thus allows a data rate symmetry or asymmetry to be detected and different data rates to be determined in the transmission and reception directions in a computing unit of a first network node.
  • the processing unit of a second network node is not required.
  • An additional flardware is not required.
  • With knowledge of the inequality it can also be determined, for example, in which direction the supply current should flow.
  • the knowledge can be used to adapt the return channel in such a way that no interference occurs with a parallel power supply, eg in the case that the return channel is too slow.
  • the invention also offers the possibility of testing the media in order to also detect errors that occur during configuration or during cabling. These tests are not only invisible, but also do not require any additional resources.
  • the sending or receiving of standardized messages and the evaluation of the time stamp is sufficient.
  • the application can be optimized or designed with regard to memory consumption (ROM, RAM), real-time capability and any security levels.
  • ROM read-only memory
  • RAM random access memory
  • any security levels any security levels.
  • the software can be applied precisely. This improves the synchronization, which also increases the quality of the sensor data.
  • the invention also allows software developers and architects to be offered software/applications that can be tailored more flexibly and precisely to the requirements of the application, regardless of the data rate.
  • FIG. 3 shows a second timing diagram according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 5 shows a vehicle according to an exemplary embodiment.
  • Fig. 1 shows a network arrangement 100 for a vehicle according to a example.
  • the network arrangement 100 has a first network node 110 with a first communication unit 112 and a first processing unit 114, and a first network node 110 with a first communication unit 112 and a second processing unit 124.
  • the network nodes 110, 120 communicate with one another by means of the communication units 112 and 122 the connection 130.
  • the connection 130 From the point of view of the network node 110, the connection 130 has a sending direction and a receiving direction, whereby the data rates in these two directions can be the same or different, ie the data rates can be “symmetric” or “asymmetric”.
  • the reference numeral 210 designates the time axis of the first communication unit 110 with the time scale t' and the reference symbol 220 designates the time axis of the second communication unit 120 with the time scale t".
  • the communication unit 110 sends a message N1 211 to the second communication unit 120.
  • the first communication unit 110 generates a time stamp t1 which relates to the time of transmission of the first bit after the header of the message N1 211.
  • the other time stamps t2 to t8 relate in a corresponding manner to the transmission or reception time of the first bit after the header.
  • the arrows illustratively indicate the transmission of the bit associated with the timestamp; the entire message is only sent with the lower end of a data block, e.g.
  • the message N 1 211 is received by the second communication unit 120 with a time stamp t3.
  • a second message N2 212 is sent immediately after the first message N1 211, generating timestamps t2 and t3.
  • the second communication unit 120 then sends response messages N3 213 and N4 214 which contain the time stamps t3 and t4 and the time stamps t5 and t7 or t6 and t8 are generated.
  • the messages only serve to transmit the time stamp t5 or t6.
  • the time stamps t5 and t6 are sent from the second communication unit 122 to the first communication unit 112 with the messages N5215 and N6 216 . As can be seen in FIG.
  • the time stamps t3, t4, t5 and t6 can be evaluated.
  • the quotient of the two differences can also be formed, whereby a ratio of the data rates can be determined and thus also an absolute data rate if one of the two data rates is known to the first processing unit 124, or representative ratios for constellations of transmission and reception data rates are known.
  • Various corrections can be made when calculating the differences or quotients.
  • a distance interval d_a1 or d_a2 which is shown in FIG. 2 merely as an illustration for the transmission distance of the messages N1 and N2 or N3 or N4, can be taken into account.
  • the spacing interval may be different or the same for the first and second nodes.
  • statistics of the time scales t', t" can be created, which indicate the statistical or also systematic deviations of the clocks from each other, and which are taken into account, for example, by an interval in which the quotient for the recognition of an equality may vary.
  • latencies can be taken into account, which can arise, for example, when generating the time stamp due to the processing. Under certain circumstances, these latencies can also be dependent on the data rate.
  • the runtime of the messages and the clock offset of the two clocks can be determined, which can be used to synchronize the clocks. For this purpose, any pair can be formed from one of the transmitted messages N1, N2 and one of the received messages N3, N4 and their time stamp can be evaluated.
  • FIG. 3 shows a further time diagram according to an exemplary embodiment, which differs from the time diagram in the message sequence, which is N1, N3, N5, N2, N4, N6 here.
  • the distance intervals d_a1 and d_a2 change accordingly. In Fig. 3, these are also drawn in different sizes.
  • the designations of the messages and the associated time stamps correspond to the messages in FIG. 2.
  • the distance intervals d_a1 and d_a2 must be taken into account, for example by subtracting them from the differences will.
  • a first message N1 is sent to a second network node 120 by a first network node 110 and a first time stamp t1 is stored, which indicates the time at which the first message N1 was sent.
  • a second message N2 is sent by the first network node 110 immediately after the sending of the first message N1 and a second time stamp t2, which indicates the sending time of the second message N2, is generated.
  • a third message N3 is received by a first network node and a seventh time stamp t7 is generated, which indicates the time at which the third message N3 was received.
  • the received message N3 was sent by the second network node 120 . Furthermore, the second network node 120 generated a time stamp t5. In a fourth step S4, 408, a fourth message N4, which was sent immediately after the third message N3, is received by a first network node, and an eighth time stamp t8 is stored, which indicates the time at which the fourth message N4 was sent. In this case, the received message N4 was sent by the second network node 120 . Furthermore, a time stamp t6 was generated by the second network node 120 for the message N4. The messages N1, N2, N3, N4 have at least approximately the same data length or an unequal data length is taken into account by a factor, for example.
  • the first computing unit 114 of the first Network node 110 also carries out step S5, 410, in which a data rate symmetry is detected by means of the first time stamp t1, the second time stamp t2, the seventh time stamp t7 and the eighth time stamp t8.
  • FIG. 5 shows a vehicle 500 according to an exemplary embodiment with a network arrangement 100 which has a first network node 110 and a second network node 120 .
  • a computer program may be stored/distributed on any suitable medium, such as an optical storage medium or a semiconductor medium, supplied with or as part of other flardware, but may also be distributed in other forms, such as over the Internet or other wired or wireless telecommunications systems be. Any reference signs in the claims should not be construed to limit the scope of the claims.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen ersten Netzwerkknoten (110) für ein Fahrzeug (500), der eingerichtet ist, mit einem zweiten Netzwerkknoten (120) zu kommunizieren und eine Datenübertragungsratensymmetrie zu erkennen. Der Netzwerkknoten (110) weist eine erste Kommunikationseinheit (112) und eine erste Recheneinheit (114) auf. Die erste Kommunikationseinheit (112) ist eingerichtet, eine Datenübertragungsratensymmetrie zu erkennen, mit den Schritten: S1: Senden (402) einer ersten Nachricht (N1) und speichern eines ersten Zeitstempels (t1), der den Sendezeitpunkt der ersten Nachricht (N1) angibt, S2: Senden (404) einer zweiten Nachricht (N2) unmittelbar nach dem Senden der ersten Nachricht (N1) und Speichern eines zweiten Zeitstempels (t2), der den Sendezeitpunkt der zweiten Nachricht (N2) angibt, S3: Empfangen (406) einer dritten Nachricht (N3) und Speichern eines siebten Zeitstempels (t7), der den Sendezeitpunkt der dritten Nachricht (N3) angibt, S4: Empfangen (408) einer vierten Nachricht (N4), die unmittelbar nach der dritten Nachricht (N3) gesendet worden ist, und Speichern eines achten Zeitstempels (t8), der den Sendezeitpunkt der vierten Nachricht (N4) angibt. Hierbei weisen die Nachrichten (N1, N2, N3, N4) zumindest annährend eine gleiche Datenlänge auf oder werden auf eine annähernd gleiche Datenlänge projiziert. Die erste Recheneinheit ist eingerichtet zum Erkennen (410), S5: einer Datenübertragungsratensymmetrie mittels des ersten Zeitstempels (t1), des zweiten Zeitstempels (t2), des siebten Zeitstempels (t7) und des achten Zeitstempels (t8).

Description

Beschreibung
Netzwerkknoten für ein Fahrzeug
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Netzwerkanordnung für ein Fahrzeug, einen ersten und einen zweiten Netzwerkknoten, ein Verfahren zur Erkennung einer asymmetrischen Datenübertragungsrate sowie ein Fahrzeug.
Stand der Technik
Automotive Ethernet bietet aktuell, wie auch die IT Ethernet Standards, stets die gleiche Geschwindigkeit für die Hin- und Rückrichtung. Zukünftig werden aber unterschiedliche Datenraten für Download und Upload verfügbar sein. Das in Automotive Ethernet verwendete Zeitsynchronisationsprotokoll PTP, zur Synchronisation der Kameras, weiteren ADAS Funktionen und prinzipiell aller Steuergeräte mit Ethernet-Anschluss, kann jedoch nicht zur Synchronisierung bei unterschiedlichen Datenraten angewendet werden. Ein weiteres Kernproblem ist bspw. die parallele Übertragung mit Strom bei niederfrequenter Signalübertragung. Dies muss heute überein spezielles Schaltungsdesign ausgeglichen werden. Wenn Kenntnis über die Ungleichheit vorliegt kann bspw. beim Start der Stromversorgung dies ausgeglichen werden um dann dynamisch reagieren zu können und EMV Problemen Vorbeugen zu können.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung könnte daher sein, eine Anordnung und ein Verfahren für die Erkennung unterschiedlicher Datenraten einer Verbindung in einem Fahrzeugnetzwerk bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der folgenden Beschreibung, sowie der Figuren.
Die beschriebenen Ausführungsformen betreffen in ähnlicher Weise die Netzwerkanordnung für ein Fahrzeug, den ersten und den zweiten Netzwerkknoten, das Verfahren zur Erkennung einer asymmetrischen Datenübertragungsrate sowie das Fahrzeug. Synergieeffekte können sich aus verschiedenen Kombinationen der Ausführungsformen ergeben, obwohl sie möglicherweise nicht im Detail beschrieben werden.
Ferner ist zu beachten, dass alle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die ein Verfahren betreffen, in der beschriebenen Reihenfolge der Schritte ausgeführt werden können, jedoch muss dies nicht die einzige und wesentliche Reihenfolge der Schritte des Verfahrens sein. Die hier vorgestellten Verfahren können mit einer anderen Reihenfolge der offenbarten Schritte ausgeführt werden, ohne von der jeweiligen Verfahrensausführungsform abzuweichen, sofern im Folgenden nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
Fachbegriffe werden mit der dem Fachmann bekannten Bedeutung verwendet. Wenn bestimmten Begriffen eine bestimmte Bedeutung verliehen wird, werden im Folgenden Definitionen von Begriffen gegeben, in deren Zusammenhang die Begriffe verwendet werden. In dieser Offenbarung ist der Begriff „Datenübertragungsratensymmetrie“ gleichbedeutend mit „Datenratensymmetrie“.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Netzwerkknoten für ein Fahrzeug bereitgestellt, wobei der Netzwerkknoten ein erster Netzwerknoten ist und der eingerichtet ist, mit einem weiteren Netzwerkknoten zu kommunizieren und eine Datenübertragungsratensymmetrie zu erkennen. Der erste Netzwerkknoten weist eine erste Kommunikationseinheit und eine erste Recheneinheit auf. Die erste Kommunikationseinheit ist eingerichtet, eine Datenübertragungsratensymmetrie zu erkennen, mit den Schritten:
S1 : Senden einer ersten Nachricht N1 und speichern eines ersten Zeitstempels t1 , der den Sendezeitpunkt der ersten Nachricht N1 angibt, durch einen ersten Netzwerkknoten, S2: Senden einer zweiten Nachricht N2 nach dem Senden der ersten Nachricht N1 und Speichern eines zweiten Zeitstempels t2, der den Sendezeitpunkt der zweiten Nachricht N2 angibt, durch den ersten Netzwerkknoten, S3: Empfangen einer dritten Nachricht N3 und Speichern eines siebten Zeitstempels t7, der den Sendezeitpunkt der dritten Nachricht N3 angibt, durch einen ersten Netzwerkknoten, S4: Empfangen einer vierten Nachricht N4, die nach der dritten Nachricht N3 gesendet worden ist, und Speichern eines achten Zeitstempels t8, der den Sendezeitpunkt der vierten Nachricht N4 angibt, durch einen ersten Netzwerkknoten. Hierbei weisen die Nachrichten N1 , N2, N3, N4 zumindest annährend eine gleiche Datenlänge auf oder werden auf eine annähernd gleiche Datenlänge projiziert. Die erste Recheneinheit ist eingerichtet zum Erkennen, S5, einer Datenübertragungsratensymmetrie mittels des ersten Zeitstempels t1 , des zweiten Zeitstempels t2, des siebten Zeitstempels t7 und des achten Zeitstempels t8.
In anderen Worten ist das erste Kommunikationsmodul anhand der genannten Zeitstempel eingerichtet zu erkennen, ob eine Datenrate in Senderichtung gleich oder ungleich der Datenrate in Empfangsrichtung ist, d.h., ob eine Datenübertragungsratensymmetrie vorhanden ist oder nicht. Dies wird durch zwei Nachrichten in Senderichtung und zwei entsprechende Nachricht in Empfangsrichtung erreicht. Dem ersten Kommunikationsmodul sind die Zeitpunkte bekannt, zu denen er die von ihm an z.B. eine Gegenstelle, z.B. einem zweiten Kommunikationsmodul, gesendeten Nachrichten gesendet hat und zu denen er die von ihm empfangen Nachrichten empfangen hat. Weiterhin werden dem ersten Kommunikationsmodul die Empfangszeitpunkte, wann die ersten beiden Nachrichten von der Gegenstelle empfangen wurden, durch die beiden Nachrichten, die die Gegenstelle an das erste Kommunikationsmodul sendet, mitgeteilt. Von Bedeutung hierbei ist, dass die Nachrichten jeweils unmittelbar gesendet werden. Auch die empfangenen Nachrichten müssen Nachrichten sein, die unmittelbar nacheinander generiert worden sind, denn damit wird mittels der Zeitstempel erreicht, dass eine Zeitmessung der Nachrichtenlänge, also entsprechend Datenrate multipliziert mit der Anzahl der Nachrichtenlänge in Bits durchgeführt werden kann. Ein Abstandsintervall zwischen den jeweils gesendeten Nachrichten auf einer Seite ist zumindest für die Bestimmung der Datenratensymmetrie irrelevant, solange es auf beiden Seiten gleich ist. Für das nachfolgend beschriebene Datenratenverhältnis muss es jedoch berücksichtigt werden. Dies kann durch eine Abschätzung erfolgen oder iterativ, falls dies von der Datenrate abhängt.
Die Zeitstempel sind beispielsweise als Sende- oder Empfangszeitpunkte definiert, die sich auf das Senden oder Empfangen eines bestimmten Bits der Nachricht beziehen. Beispielsweise bezieht es sich auf das erste Bit nach einem Header.
Die Reihenfolge der Schritte S1 bis S4 kann auch eine andere sein. Beispielsweise kann die Reihfolge S1 , S3, S2, S4 sein, so dass nach dem Senden einer Nachricht, z.B. N1 , erst eine Antwortnachricht, z.B. N3 empfangen wird, bevor die zweite Nachricht, z.B. N3, gesendet wird. Das heißt, dass in diesem Fall z.B. weiterhin das Senden einer zweiten Nachricht N2 nach dem Senden der ersten Nachricht N1 erfolgt, jedoch zwischendurch eine Antwortnachricht vom zweiten Netzwerkknoten erhalten wird. Hierbei sind die Bemerkungen zum Abstandsintervall zu beachten.
Es sei angemerkt, dass in dieser Offenbarung der Übersichtlichkeit halber zwar der Fall beschrieben wird, dass die Nachrichten N 1 , N2, N3 und N4 die gleiche Länge in Bit haben. Jedoch ist es für einen Fachmann selbstverständlich, ein Längenverhältnis N1/N3 bzw. N2/N4 unterschiedlich von 1 z.B. durch einen Faktor zu berücksichtigen. Dieser Fall wird durch die Formulierung „oder auf eine annähernd gleiche Datenlänge projiziert“ abgedeckt, aber im Folgenden nicht weiter explizit mitgeführt.
Gemäß einer Ausführungsform liegt zwischen dem Ende des Sendens der ersten Nachricht N1 und dem Beginn des Sendens der Nachricht N2 eine Zeitspanne d_a1 , und zwischen dem Ende des Sendens der dritten Nachricht N3 und dem Beginn des Sendens der Nachricht N4 eine Zeitspanne d_a2. Das Erkennen des Datenratenverhältnisses beinhaltet das Berechnen des Quotienten Q aus der Differenz t2 - 11 zwischen dem ersten t1 und dem zweiten Zeitstempel t2 und dem siebten t7 und dem achten Zeitstempel t8: Vdr = (t2 - 11 ) / (t8 - 17) unter Berücksichtigung derZeitspannen d_a1 und d_a2. Hierdurch kann nicht nur erkannt werden, ob eine Datenratensymmetrie vorliegt, sondern auch, in welcher Richtung die Datenrate höher bzw. niedriger ist. Ist die Datenrate in Senderichtung höher, dann werden die beiden Nachrichten N1 und N2 schneller gesendet als die Antwortnachrichten von der Gegenstelle. Entsprechend dauert der Empfang der Nachrichten N3 und N4 länger. Somit ist die Datenrate in Senderichtung höher, wenn der Quotient Vdr < 1 ist, und niedriger, wenn der Quotient Vdr > 1 ist. Durch Latenzen, die z.B. durch die Verarbeitung gemäß einem Übertragungsprotokoll, durch die Hardware, etc. entstehen können, gibt der Quotient nicht unbedingt das genaue Datenübertragungsverhältnis an. Auch ein eventuell vorhandenes Abstandsintervall zwischen z.B. dem Absenden des letzten Bits der Nachricht N1 und dem ersten Bit der Nachricht N2 kann den Quotienten Vdr beeinflussen und kann für das Datenratenverhältnis berücksichtigt werden, indem es von den Differenzen abgezogen wird. Das Abstandsintervall kann durch eine Abschätzung erfolgen oder iterativ, falls dies von der Datenrate abhängt. Es kann aber zum Beispiel auch unter definierten Bedingungen einmalig gemessen werden und der Wert oder die Werte für unterschiedliche Datenraten gespeichert werden. Die Zeitspannen d_a1 und d_a2 können gleich sein. Sie können auch 0 sein, so dass die Nachrichten N1 und N2 bzw. N3 und N4 unmittelbar nacheinander gesendet werden. Sind d_a1 und d_a2 annähernd null, können sie auch vernachlässigt werden. Im Falle, dass die Nachrichtenabfolge N1 , N2, N3 und N4 ist, könnte es sein, dass dieser nicht konform zu einem Standard ist, der im normalen Betriebsfall erst das Senden einer Antwortnachricht vorsieht, also die Reihenfolge N1 , N3 und evtl auch N5 und danach N2, N4 und N6. Durch Berücksichtigung der Zeitspannen sind beide Arten der Reihenfolge möglich. Im nicht standardkonformen Fall könnte kurzzeitig in einen anderen Modus gewechselt werden, z.B. einen Testmodus.
Für die Entscheidung, ob eine Symmetrie vorliegt, kann auch ein Intervall angegeben werden, das diese möglichen Verzögerungen pauschal berücksichtigt. Anstatt einzelne Faktoren zu ermitteln oder abzuschätzen, kann das Unsicherheitsintervall des Quotienten, d.h. Vdr liegt in einem Intervall (1 + delta_x1 ) ... (1 - delta_x2) mit den Unsicherheiten delta_x1 , delta_x2, für das eine Symmetrie angenommen wird, so gewählt werden, dass dessen Grenzen jeweils in der Mitte zweier möglichen Quotienten von Datenübertragungsraten liegt, beispielsweise 1 GBit/s / 0,75 GBit/s = 1 ,333, so dass delta_x1 = 0,15 bzw. im umgekehrten Fall: 0,75 GBit/s / 1 GBit/s = 0,75, so dass delta_x2 = 0,125. Andere Varianten sind möglich.
Mit dem Quotienten Vdr, der evtl die beschriebenen Korrekturen beinhaltet, kann schließlich auch die Sende- oder Empfangsdatenrate bestimmt werden, falls eine Empfangs- bzw. Senderate bekannt ist. Es wäre auch möglich, den Quotienten mit möglichen Quotienten verfügbarer Datenraten zu vergleichen, um sowohl auf die Sende- als auch auf die Empfangsdatenrate zu schließen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Kommunikationseinheit weiterhin eingerichtet, Nachrichten N5 und N6 zu empfangen, die die Sendezeitstempel t5 und t6 der Nachrichten N3 und N4 enthalten; und wobei mindestens eine der empfangenen Nachrichten N3, N4 mindestens einen Empfangszeitstempel t3, t4 der gesendeten Nachrichten N1 , N2 aufweist, und die erste Recheneinheit eingerichtet ist, eine Laufzeit der Nachrichten N1 , N2, N3 bzw. N4 zu berechnen und/oder einen Uhrenoffset einer die Zeitstempel t3, t4, t5, t6 bestimmenden Uhr aus den Zeitstempeln einer der gesendeten Nachrichten N1 , N2 und einer der empfangen Nachrichten N3, N4 zu berechnen. Die Empfangszeitstempel geben die Zeitpunkte an, zu denen die Nachrichten in der Gegenstelle empfangen worden sind. Da eine Nachricht z.B. in den hier betrachteten Fällen nicht ihren eigenen Sende-Zeitstempel enthalten kann, wird dieser in einer nachfolgenden Nachricht gesendet. Diese kann eine in einem Standard dafür vorgesehene Nachricht sein. Da die Sendezeitpunkte der Nachrichten N1 und N2 dem ersten Kommunikationsmodul selbst bekannt sind, und bei der Gegenstelle keinerlei Berechnungen durchgeführt werden, brauchen die Zeitstempel t1 und t2 nicht an die Gegenstelle übertragen werden.
Die Laufzeit sowie der Uhrenoffset der die Zeitstempel t3, t4, t5, t6 bestimmenden Uhr, d.h. die Uhr der Gegenstelle, werden somit berechnet oder abgeschätzt. Die Laufzeit kann z.B. unter Verwendung der Nachrichten N1 , N3 gemäß der dem Fachmann bekannten Formel d = ((t3 - 11 ) + (t7 - 15)) / 2 berechnet werden, oder entsprechend unter Verwendung anderer Kombinationen aus Sende- und Empfangsnachrichten. Der Uhrenoffset ergibt sich sodann aus z.B. t1 = (t3 - Uhrenoffset) - d. Üblicherweise wird die Uhr der Gegenstelle mittels dem berechneten Uhrenoffset synchronisiert.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Erkennen des Datenratenverhältnisses vor dem Berechnen des Quotienten Q den Schritt Bestimmen einer Uhrabweichung aus dem Unterschied deltaC der Differenz t2 - 11 der Zeitstempel t1 , t2 und der der Differenz t4 -t3 der Empfangszeitstempel der gesendeten Nachrichten N1 , N2 auf, und das Erkennen des Datenratenverhältnisses unter Berücksichtigung der Uhrabweichung erfolgt. Unter „Uhrabweichung“ ist hierbei eine Abweichung, die z.B. durch einen Uhrdrift, eine Änderung des Uhrdrifts oder sonstigen zufälligen und/oder systematischen Abweichungen von einem linearen Uhrenverlauf zu verstehen. Die Uhrabweichung ist also eine relative Abweichung der Uhren zueinander und ist nicht zu verwechseln mit dem oben beschriebenen absoluten Uhrenoffset. Die Uhrabweichung kann in der Festlegung des Intervalls (1 + delta_x1 ) ... (1 - delta_x2) berücksichtigt werden. Weiterhin kann bestimmt werden, dass eine Erkennung der Symmetrie nicht möglich ist, wenn die Uhrabweichung zu groß ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Recheneinheit weiterhin eingerichtet, die Uhrabweichung einen statistischer Wert d_s aus zusätzlichen Zeitstempeln weiterer gesendeten Nachrichten und den entsprechenden Empfangszeitstempeln der weiteren gesendeten Nachrichten zu bestimmen. In anderen Worten, wird ein statistischer Wert oder werden statistische Werte aus mehreren Uhrabweichungsbestimmungen berechnet, wie zum Beispiel ein Mittelwert, eine Standardabweichung, etc. Hierzu können mehrmals die Schritte S1-S4 durchgeführt werden, so dass die Statistik ermöglicht wird.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Erkennen der Datenratenungleichheit, dass bestimmt wird, dass die Datenübertragungsrate in Senderichtung größer als in Empfangsrichtung ist wenn gilt: (t2 - 11 ) < ((t8 + d_S) - (t7 - d_S)); die Datenübertragungsrate in Senderichtung kleiner als in Empfangsrichtung ist wenn gilt: (t2 - d_S - 11) > ((t8 - d_S) - (t7 + d_S)); und andernfalls die Datenübertragungsraten in Senderichtung und Empfangsrichtung gleich sind. Dies kann als alternative Methode zu oben beschriebener Erkennung der Symmetrie verwendet werden, oder als zusätzliche Bedingung.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Kommunikationseinheit eingerichtet, die Schritte S1 bis S4 wiederholt durchzuführen, und die erste Recheneinheit ist eingerichtet, die für die Erkennung einer Datenratenungleichheit verwendeten Zeitstempel t1 , t2, t7 und t8 jeweils ein über die Wiederholungen gemittelter Wert aus den jeweiligen einzelnen Zeitstempeln t1 , t2, t7 bzw. t8 zu berechnen. Das heißt, gemäß einer Ausführungsform wird über die einzelnen Werte gemittelt um, z.B. statistische Uhrabweichungen auszugleichen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Netzwerkknoten eine elektronische Steuereinheit (ECU, Electronic Control Unit). Eine solche Einheit kann beispielsweise eine Antenne, eine Kamera, ein Radarsensor oder eine sonstige dem Fachmann bekannte, entsprechende Einheit für ein Fahrzeug sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Übertragungsprotokoll ein Ethernet-Protokoll.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Nachrichten N1 und N2 Ethernet-PDelay_Request-Nachrichten und die Nachrichten N3 und N4 Ethernet-PDelay_Response-Nachrichten des Ethernet-Protokolls.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Recheneinheit weiterhin eingerichtet, auf Grundlage der berechneten Datenübertragungsrate zu überprüfen ob ein Übertragen von Strom in die Senderichtung mit ausreichend hoher Frequenz betrieben wird, um Störungen zu vermeiden, und die Frequenz entsprechend anzupassen, und/oder eine Stromversorgung des Netzwerkknotens zu regulieren.
Gemäß einem Aspekt wird eine Netzwerkanordnung für ein Fahrzeug bereitgestellt. Die Netzwerkanordnung weist einen hierin beschriebenen ersten Netzwerkknoten auf, sowie einen zweiten Netzwerknoten mit einer zweiten Kommunikationseinheit. Die zweite Kommunikationseinheit ist eingerichtet, mit der ersten Kommunikationseinheit des ersten Netzwerkknotens zu kommunizieren, und die Nachricht N1 der ersten Kommunikationseinheit des ersten Netzwerkknotens zu empfangen und einen Empfangszeitstempel t3 zu erzeugen, die Nachricht N2 der ersten Kommunikationseinheit des ersten Netzwerkknotens zu empfangen und einen Empfangszeitstempel t4 zu erzeugen, die Nachricht N3 bereitzustellen und zu senden, die den erzeugten Empfangszeitstempel t3 enthält, und die Nachricht N4 bereitzustellen und zu senden, die den erzeugten Empfangszeitstempel t4 enthält.
Gemäß einem Aspekt wird ein zweiter Netzwerkknoten für eine Netzwerkanordnung bereitgestellt. Der zweite Netzwerkknoten kann wie der erste Netzwerkknoten eine ECU für ein Fahrzeug sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt Verfahren zur Erkennung einer asymmetrischen Datenübertragungsrate in einer Netzwerkanordnung (100) für ein Fahrzeug (500) mit den folgenden Schritten bereitgestellt:
S1 : Senden einer ersten Nachricht N1 und speichern eines ersten Zeitstempels t1 , der den Sendezeitpunkt der ersten Nachricht N1 angibt, durch einen ersten Netzwerkknoten;
S2: Senden einer zweiten Nachricht N2 unmittelbar nach dem Senden der ersten Nachricht N1 und Speichern eines zweiten Zeitstempels t2, der den Sendezeitpunkt der zweiten Nachricht N2 angibt, durch den ersten Netzwerkknoten;
S3: Empfangen einer dritten Nachricht N3 und Speichern eines siebten Zeitstempels t7, der den Sendezeitpunkt der dritten Nachricht N3 angibt, durch einen ersten Netzwerkknoten;
S4: Empfangen einer vierten Nachricht N4, die unmittelbar nach der dritten Nachricht N3 gesendet worden ist, und Speichern eines achten Zeitstempels t8, der den Sendezeitpunkt der vierten Nachricht N4 angibt, durch einen ersten Netzwerkknoten; wobei die Nachrichten N1 , N2, N3 N4 zumindest annährend eine gleiche Datenlänge aufweisen; und und wobei der Netzwerkknoten weiterhin eine erste Recheneinheit aufweist, die eingerichtet ist zum
S5: Erkennen einer Datenratensymmetrie mittels des ersten t1 , zweiten t2, siebten t7 und achten t8 Zeitstempels.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das eine hierein beschriebene Netzwerkanordnung mit einem ersten und einem zweiten Netzwerknoten aufweist.
Weiterhin kann ein Computerprogrammelement eingerichtet sein, wenn es auf der Recheneinheit des ersten Netzwerkknotens ausgeführt wird, den Netzwerkknoten anzuweisen, die Schritte es hier beschriebenen Verfahrens durchzuführen. Ein computerlesbares Medium, das Teil des Netzwerkknotens ist oder auf das der Netzwerkknoten zugreifen kann, kann das Programmelement enthalten. Das Computerprogrammelement kann Teil eines Computerprogramms sein, es kann jedoch auch ein ganzes Programm für sich sein. Beispielsweise kann das Computerprogrammelement verwendet werden, um ein bereits vorhandenes Computerprogramm zu aktualisieren, um zur vorliegenden Erfindung zu gelangen. Das computerlesbare Medium kann als ein Speichermedium angesehen werden, wie beispielsweise ein USB-Stick, eine CD, eine DVD, ein Datenspeichergerät, eine Festplatte oder ein beliebiges anderes Medium, auf dem sich ein Programmelement wie oben beschrieben befinden kann gelagert.
Die Erfindung erlaubt somit die Erkennung einer Datenratensymmetrie bzw. -Asymmetrie und das Bestimmen unterschiedlicher Datenraten in Sende- und Empfangsrichtung in einer Recheneinheit eines ersten Netzwerkknotens. Die Recheneinheit eines zweiten Netzwerkknotens wird nicht benötigt. Eine zusätzliche Flardware wird nicht benötigt. Mit Kenntnis über die Ungleichheit kann weiterhin beispielsweise bestimmt werden, in welche Richtung der Versorgungsstrom fließen soll. Zusätzlich dazu kann die Kenntnis genutzt werden, um den Rückkanal so anzupassen, dass mit einer parallelen Stromversorgung keine Störungen auftreten, z.B. in dem Fall, dass der Rückkanal zu langsam ist. Die Erfindung bietet zusätzlich die Möglichkeit, die Medien zu testen, um auch Fehler, die bei der Konfiguration oder bei der Verkabelung entstehen, zu erkennen. Diese Tests sind nicht nur unsichtbar, sondern benötigen auch keinerlei zusätzliche Ressourcen.
Weiterhin genügt das Senden bzw. Empfangen von standardisierten Nachrichten und die Auswertung der Zeitstempel. Mit Kenntnis der Geschwindigkeit kann die Anwendung im Hinblick auf Speicherverbrauch, (ROM, RAM), Echtzeitfähigkeit und etwaigen Sicherheitsleveln optimiert bzw. dafür ausgelegt werden. Mit der dynamischen Anpassung der Software an die Datenrate kann die Software passgenau appliziert werden. Damit wird die Synchronisation verbessert, wodurch auch die Qualität der Sensordaten steigt.
Die Erfindung erlaubt es ferner, Softwareentwicklern und -Architekten eine Software/Anwendung anzubieten, welche flexibler und präziser auf die Anforderungen des Anwendungsfalles unabhängig von der Datenrate zugeschnitten werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt
Fig. 1 eine Netzwerkanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 ein erstes Zeitdiagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 ein zweites Zeitdiagramm gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
Fig. 5 ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Detaillierte Beschreibung der Figuren:
Fig. 1 zeigt eine Netzwerkanordnung 100 für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Netzwerkanordnung 100 weist einen ersten Netzwerkknoten 110 mit einer ersten Kommunikationseinheit 112 und einer ersten Recheneinheit 114 auf, sowie einen ersten Netzwerkknoten 110 mit einer ersten Kommunikationseinheit 112 und einer zweiten Recheneinheit 124. Die Netzwerknoten 110, 120 kommunizieren mittels der Kommunikationseinheiten 112 und 122 miteinander über die Verbindung 130. Aus Sicht des Netzwerkknotens 110 weist die Verbindung 130 eine Senderichtung und eine Empfangsrichtung auf, wobei die Datenraten in diese beiden Richtungen gleich oder unterschiedlich sein kann, d.h. , die Datenraten können „symmetrisch“ sein oder „asymmetrisch“.
Fig. 2 zeigt ein Zeitdiagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel. Mit dem Bezugszeichen 210 ist die Zeitachse der ersten Kommunikationseinheit 110 mit der Zeitskala t‘ bezeichnet und mit dem Bezugszeichen 220 die Zeitachse der zweiten Kommunikationseinheit 120 mit der Zeitskala t“. Die Kommunikationseinheit 110 sendet eine Nachricht N1 211 an die zweite Kommunikationseinheit 120. Beim Senden der Nachricht N 1 211 wird von der ersten Kommunikationseinheit 110 ein Zeitstempel t1 generiert, der sich auf den Sendezeitpunkt des ersten Bits nach dem Header der Nachricht N1 211 bezieht. Die weiteren Zeitstempel t2 bis t8 werden beziehen sich in entsprechender weise auf den Sende- bzw. Empfangszeitpunkt des ersten Bits nach dem Header. Die Pfeile zeigen illustrativ die Übertragung des Bits an, das dem Zeitstempel zugeordnet ist; die gesamte Nachricht ist erst mit dem unteren Ende eines Datenblocks z.B. 211 gesendet und ist um die Laufzeit später von der ersten Kommunikationseinheit 110 vollständig empfangen.
Entsprechendes gilt für die alle eingezeichneten Nachrichten. Die Nachricht N 1 211 wird mit Zeitstempel t3 von der zweiten Kommunikationseinheit 120 empfangen. Eine zweite Nachricht N2 212 wird unmittelbar nach der ersten Nachricht N1 211 gesendet, wobei die Zeitstempel t2 und t3 generiert werden. Die zweite Kommunikationseinheit 120 sendet daraufhin Antwortnachrichten N3 213 und N4 214, die die Zeitstempel t3 und t4 enthalten und wobei die Zeitstempel t5 und t7 bzw. t6 und t8 erzeugt werden. Die Nachrichten dienen lediglich der Übertragung der Zeitstempel t5 bzw. t6. Mit den Nachrichten N5215 und N6 216 werden die Zeitstempel t5 bzw. t6 von der zweiten Kommunikationseinheit 122 an die erste Kommunikationseinheit 112 gesendet. Wie in Fig. 2 zu sehen ist, sind die Nachrichten N1 und N2 auf den Zeitskalen t‘ bzw. t“ kürzer als die Nachrichten N3 213 bzw. N4214. Es sei hier angenommen, dass sie jedoch die gleiche Bitanzahl aufweisen. Im Falle unterschiedlicher Bitzahlen kann durch Anwendung eines entsprechenden Faktors eine virtuelle Gleichheit geschaffen werden. Sind die Nachrichten aus Sicht der ersten Kommunikationseinheit 112 in Senderichtung auf den Zeitskalen kürzer als in Empfangsrichtung, wird dies von der ersten Recheneinheit 124 als eine höhere Datenübertragungsrate in Senderichtung erkannt. Flierzu wertet die erste Recheneinheit 124 die Zeitstempel t1 , t2, t7 und t8 aus, indem z.B. die Differenz t8-t7 mit der Differenz t2-t1 verglichen wird. Alternativ oder zusätzlich können die Zeitstempel t3, t4, t5 und t6 ausgewertet werden. Es kann jedoch auch der Quotient aus den beiden Differenzen gebildet werden, wodurch ein Verhältnis der Datenraten bestimmt werden kann und damit auch eine absolute Datenrate, wenn der ersten Recheneinheit 124 einer der beiden Datenraten bekannt ist, oder repräsentative Verhältnisse für Konstellationen an Sende- und Empfangsdatenraten bekannt sind. Bei der Berechnung der Differenzen oder Quotienten können verschiedene Korrekturen angebracht werden. Beispielsweise kann ein Abstandsintervall d_a1 bzw. d_a2, das in Fig. 2 lediglich illustrativ für den Sende-Abstand der Nachrichten N1 und N2 bzw. N3 bzw. N4 eingezeichnet ist, berücksichtigt werden. Das Abstandsintervall kann für den ersten und zweiten Knoten unterschiedlich oder gleich sein. Weiterhin kann eine Statistik der Zeitskalen t‘, t“ erstellt werden, die die statistischen oder aber auch systematischen Abweichungen der Uhren voneinander angibt, und die beispielsweise durch ein Intervall, in dem sich der Quotient für die Erkennung einer Gleichheit bewegen darf, berücksichtigt werden. Weiterhin können beispielsweise Latenzen berücksichtigt werden, die z.B. bei der Generierung der Zeitstempel aufgrund der Prozessierung entstehen können. Diese Latenzen können unter Umständen auch datenratenabhängig sein. Weiterhin können die Laufzeit der Nachrichten und der Uhrenoffset der beiden Uhren bestimmt werden, der zur Synchronisation der Uhren verwendet werden kann. Hierzu kann ein beliebiges Paar aus einer der gesendeten Nachrichten N1 , N2 und einer der empfangenen Nachrichten N3, N4 gebildet werden und deren Zeitstempel ausgewertet werden. Aufgrund der Redundanz kann auch ein statistischer Wert ermittelt werden. Fig. 3 zeigt ein weiteres Zeitdiagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel, das sich von dem Zeitdiagramm in der Nachrichtenfolge unterscheidet, die hier N1 , N3, N5, N2, N4, N6 lautet. Das heißt, es wird zunächst die Nachricht N1 und die Antwortnachrichten gesendet, bevor die zweite Nachricht mit den Antwortnachrichten N4 und N6 gesendet werden. Entsprechend ändern sich die Abstandsintervalle d_a1 und d_a2. In Fig. 3 sind diese ferner unterschiedlich groß eingezeichnet. Die Bezeichnungen der Nachrichten und die zugeordneten Zeitstempel entsprechen den Nachrichten in Fig. 2. Damit der Quotient aus der Differenz t8-t7 und der Differenz t2-t1 aussagekräftig ist, müssen die Abstandsintervalle d_a1 und d_a2 berücksichtigt werden, indem sie z.B. von den Differenzen subtrahiert werden.
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel. In einem ersten Schritt S1 , 402, wird durch einen ersten Netzwerkknoten 110 eine erste Nachricht N1 an einen zweiten Netzwerkknoten 120 gesendet und ein erster Zeitstempel t1 gespeichert, der den Sendezeitpunkt der ersten Nachricht N1 angibt. In Schritt S2, 404, wird durch den ersten Netzwerkknoten 110 eine zweite Nachricht N2 unmittelbar nach dem Senden der ersten Nachricht N1 gesendet und ein zweiter Zeitstempel t2, der den Sendezeitpunkt der zweiten Nachricht N2 angibt erzeugt. In einem dritten Schritt S3, 406, wird eine dritte Nachricht N3 durch einen ersten Netzwerkknoten empfangen und ein siebter Zeitstempel t7 erzeugt, der den Empfangszeitpunkt der dritten Nachricht N3 angibt. Die empfangene Nachricht N3 wurde hierbei von dem zweiten Netzwerkknoten 120 gesendet. Weiterhin wurde von dem zweiten Netzwerkknoten 120 ein Zeitstempel t5 erzeugt. In einem vierten Schritt S4, 408 wird durch einen ersten Netzwerkknoten eine vierte Nachricht N4 empfangen, die unmittelbar nach der dritten Nachricht N3 gesendet worden ist, und ein achter Zeitstempel t8 gespeichert, der den Sendezeitpunkt der vierten Nachricht N4 angibt. Die empfangene Nachricht N4 wurde hierbei von dem zweiten Netzwerkknoten 120 gesendet. Weiterhin wurde von dem zweiten Netzwerkknoten 120 für die Nachricht N4 ein Zeitstempel t6 erzeugt. Die Nachrichten N1 , N2, N3 N4 weisen zumindest annährend eine gleiche Datenlänge auf oder es wird eine ungleiche Datenlänge durch z.B. einen Faktor berücksichtigt. Die erste Recheneinheit 114 des ersten Netzwerkknotens 110 führt weiterhin den Schritt S5, 410, aus, in dem eine Datenratensymmetrie mittels des ersten Zeitstempels t1 , des zweiten Zeitstempels t2, des siebten Zeitstempels t7 und des achten Zeitstempels t8 erkannt wird.
Fig. 5 zeigt ein Fahrzeug 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einer Netzwerkanordnung 100, die einen ersten Netzwerkknoten 110 und einen zweiten Netzwerkknoten 120 aufweist.
Andere Variationen der offenbarten Ausführungsformen können vom Fachmann bei der Durchführung der beanspruchten Erfindung durch das Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche verstanden und ausgeführt werden. In den Ansprüchen schließt das Wort "umfassend" andere Elemente oder Schritte nicht aus, und der unbestimmte Artikel "ein" oder "eine" schließt eine Vielzahl nicht aus. Ein einzelner Prozessor oder eine andere Einheit kann die Funktionen mehrerer Gegenstände oder Schritte erfüllen, die in den Ansprüchen aufgeführt sind. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in voneinander abhängigen Ansprüchen angegeben sind, bedeutet nicht, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht vorteilhaft genutzt werden kann. Ein Computerprogramm kann auf einem geeigneten Medium wie einem optischen Speichermedium oder einem Flalbleitermedium, das zusammen mit oder als Teil einer anderen Flardware geliefert wird, gespeichert/ verteilt werden, kann aber auch in anderen Formen, beispielsweise über das Internet oder andere drahtgebundene oder drahtlose Telekommunikationssysteme verteilt sein. Bezugszeichen in den Ansprüchen sollten nicht so ausgelegt werden, dass sie den Umfang der Ansprüche begrenzen.

Claims

Patentansprüche
1. Netzwerkknoten (110) für ein Fahrzeug (500), wobei der Netzwerkknoten (110) ein erster Netzwerknoten (110) ist, der eingerichtet ist, mit einem zweiten Netzwerkknoten (120) zu kommunizieren und eine Datenübertragungsratensymmetrie zu erkennen, aufweisend eine erste Kommunikationseinheit (112), die eingerichtet ist folgende Schritte auszuführen:
51 Senden einer ersten Nachricht N1 (211 ) und speichern eines ersten Zeitstempels t1 , der den Sendezeitpunkt der ersten Nachricht N1 angibt;
52 Senden einer zweiten Nachricht N2 (212) nach dem Senden der ersten Nachricht N1 und Speichern eines zweiten Zeitstempels t2, der den Sendezeitpunkt der zweiten Nachricht N2 angibt;
S3: Empfangen einer dritten Nachricht N3 (213) und Speichern eines siebten Zeitstempels t7, der den Sendezeitpunkt der dritten Nachricht N3 angibt;
S4: Empfangen einer vierten Nachricht N4 (214), die nach der dritten Nachricht N3 gesendet worden ist, und Speichern eines achten Zeitstempels t8, der den Sendezeitpunkt der vierten Nachricht N4 angibt; wobei die Nachrichten N1 , N2, N3, N4 zumindest annährend eine gleiche Datenlänge aufweisen oder auf eine annähernd gleiche Datenlänge projiziert werden; und und wobei der Netzwerkknoten weiterhin eine erste Recheneinheit (114) aufweist, die eingerichtet ist zum
S5: Erkennen einer Datenübertragungsratensymmetrie mittels des ersten t1 , zweiten t2, siebten t7 und achten t8 Zeitstempels.
2. Netzwerkknoten (110) nach Anspruch 1 , wobei zwischen dem Ende des Sendens der ersten Nachricht N1 und dem Beginn des Sendens der Nachricht N2 eine Zeitspanne d_a1 liegt; zwischen dem Ende des Sendens der dritten Nachricht N3 und dem Beginn des Sendens der Nachricht N4 eine Zeitspanne d_a2 liegt; das Erkennen des Datenratenverhältnisses das Berechnen des Quotienten Q aus der Differenz t2 - 11 zwischen dem ersten t1 und dem zweiten Zeitstempel t2 und dem siebten t7 und dem achten Zeitstempel t8: Vdr = (t2 - 11 ) / (t8 - 17) unter Berücksichtigung der Zeitspannen d_a1 und d_a2 beinhaltet.
3. Netzwerkknoten (110) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Kommunikationseinheit (112) weiterhin eingerichtet ist, Nachrichten N5 (215) und N6 (216) zu empfangen, die die Empfangszeitstempel t3 und t4 der Nachrichten N3 und N4 enthalten; und wobei mindestens eine der empfangenen Nachrichten N3, N4 mindestens einen Empfangszeitstempel t3, t4 der gesendeten Nachrichten N1 , N2 aufweist, und die erste Recheneinheit (114) eingerichtet ist, eine Laufzeit der Nachrichten N1, N2, N3 bzw. N4 zu berechnen und/oder einen Uhrenoffset einer die Zeitstempel t3, t4, t5, t6 bestimmenden Uhr aus den Zeitstempeln einer der gesendeten Nachrichten N1 , N2 und einer der empfangen Nachrichten N3, N4 zu berechnen.
4. Netzwerkknoten (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Erkennen des Datenratenverhältnisses vor dem Berechnen des Quotienten Q den Schritt Bestimmen einer Uhrabweichung aus dem Unterschied deltaC der Differenz t2 - 11 der Zeitstempel t1 , t2 und der der Differenz t4 - 13 der Empfangszeitstempel der gesendeten Nachrichten N1, N2 aufweist und das Erkennen des Datenratenverhältnisses unter Berücksichtigung der Uhrabweichung erfolgt.
5. Netzwerkknoten (110) nach Anspruch 4, wobei die Recheneinheit (114) eingerichtet ist, die Uhrabweichung als einen statistischer Wert d_s aus zusätzlichen Zeitstempeln weiterer gesendeten Nachrichten und den entsprechenden Empfangszeitstempeln der weiteren gesendeten Nachrichten zu bestimmen.
6. Netzwerkknoten (110) nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Erkennen der Datenratenungleichheit beinhaltet, dass bestimmt wird, dass die Datenübertragungsrate in Senderichtung größer als in Empfangsrichtung ist wenn gilt: (t2 - 11 ) < ((t8 + d_S) - (t7 - d_S)); die Datenübertragungsrate in Senderichtung kleiner als in Empfangsrichtung ist wenn gilt: (t2 - d_S - 11) > ((t8 - d_S) - (t7 + d_S)); und andernfalls die Datenübertragungsraten in Senderichtung und Empfangsrichtung gleich sind.
7. Netzwerkknoten (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Kommunikationseinheit (112) eingerichtet ist, die Schritte S1 bis S4 wiederholt durchzuführen, und die Recheneinheit (114) eingerichtet ist, die für die Erkennung einer Datenratenungleichheit verwendeten Zeitstempel t1 , t2, t7 und t8 jeweils ein über die Wiederholungen gemittelter Wert aus den jeweiligen einzelnen Zeitstempeln t1 , t2, t7 bzw. t8 zu berechnen.
8. Netzwerkknoten (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Netzwerkknoten (110) eine elektronische Steuereinheit (ECU, Electronic Control Unit) ist.
9. Netzwerkknoten (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Übertragungsprotokoll ein Ethernetprotokoll ist.
10. Netzwerkknoten (110) nach Anspruch 9, wobei die Nachrichten N1 und N2 Ethernet-PDelay_Request-Nachrichten sind und die Nachrichten N3 und N4 Ethernet-PDelay_Response-Nachrichten sind.
11 .Netzwerkknoten (110) nach Anspruch 10, wobei die Recheneinheit weiterhin eingerichtet ist, auf Grundlage der berechneten Datenübertragungsrate zu überprüfen ob ein Übertragen von Strom in die Senderichtung mit ausreichend hoher Frequenz betrieben wird, um Störungen zu vermeiden, und die Frequenz entsprechend anzupassen; und/oder eine Stromversorgung des Netzwerkknotens zu regulieren.
12. Netzwerkanordnung (100) für ein Fahrzeug (500), aufweisend einen ersten Netzwerkknoten (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ; und einen zweiten Netzwerknoten (120) aufweisend eine zweite Kommunikationseinheit (122), wobei die zweite Kommunikationseinheit (122) eingerichtet ist, mit der ersten Kommunikationseinheit (112) des ersten Netzwerkknotens (110) zu kommunizieren, und die Nachricht N1 der ersten Kommunikationseinheit (112) des ersten Netzwerkknotens (110) zu empfangen und einen Empfangszeitstempel t3 zu erzeugen; die Nachricht N2 der ersten Kommunikationseinheit (112) des ersten Netzwerkknotens (110) zu empfangen und einen Empfangszeitstempel t4 zu erzeugen; die Nachricht N3 bereitzustellen und zu senden, die den erzeugten Empfangszeitstempel t3 enthält; und die Nachricht N4 bereitzustellen und zu senden, die den erzeugten Empfangszeitstempel t4 enthält.
13. Zweiter Netzwerkknoten (120) für eine Netzwerkanordnung (100) nach Anspruch 12.
14. Verfahren (400) zur Erkennung einer asymmetrischen Datenübertragungsrate in einer Netzwerkanordnung (100) für ein Fahrzeug (500) mit den Schritten:
S1 : Senden (402) einer ersten Nachricht N1 und speichern eines ersten Zeitstempels t1 , der den Sendezeitpunkt der ersten Nachricht N1 angibt, durch einen ersten Netzwerkknoten;
S2: Senden (404) einer zweiten Nachricht N2 unmittelbar nach dem Senden der ersten Nachricht N1 und Speichern eines zweiten Zeitstempels t2, der den Sendezeitpunkt der zweiten Nachricht N2 angibt, durch einen ersten Netzwerkknoten;
S3: Empfangen (406) einer dritten Nachricht N3 und Speichern eines siebten Zeitstempels t7, der den Sendezeitpunkt der dritten Nachricht N3 angibt, durch den ersten Netzwerkknoten;
S4: Empfangen (408) einer vierten Nachricht N4, die nach der dritten Nachricht N3 gesendet worden ist, und Speichern eines achten Zeitstempels t8, der den Sendezeitpunkt der vierten Nachricht N4 angibt, durch den ersten Netzwerkknoten; wobei die Nachrichten N1 , N2, N3, N4 zumindest annährend eine gleiche Datenlänge aufweisen; und
S5: Erkennen (410) einer Datenratensymmetrie mittels des ersten t1, zweiten t2, siebten t7 und achten t8 Zeitstempels, durch den ersten Netzwerkknoten.
15. Fahrzeug (500) aufweisend eine Netzwerkanordnung (100) nach Anspruch 12.
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