WO2011117239A1 - Verfahren und vorrichtung zur verarbeitung von daten in einem netzwerk eines fahrzeugs - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur verarbeitung von daten in einem netzwerk eines fahrzeugs Download PDF

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WO2011117239A1
WO2011117239A1 PCT/EP2011/054347 EP2011054347W WO2011117239A1 WO 2011117239 A1 WO2011117239 A1 WO 2011117239A1 EP 2011054347 W EP2011054347 W EP 2011054347W WO 2011117239 A1 WO2011117239 A1 WO 2011117239A1
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WO
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data packet
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PCT/EP2011/054347
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Michael Kaindl
Max Kicherer
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
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    • 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]
    • H04L12/46—Interconnection of networks
    • H04L12/4604—LAN interconnection over a backbone network, e.g. Internet, Frame Relay
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    • H04L12/4625—Single bridge functionality, e.g. connection of two networks over a single bridge
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    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/24—Traffic characterised by specific attributes, e.g. priority or QoS
    • H04L47/2475—Traffic characterised by specific attributes, e.g. priority or QoS for supporting traffic characterised by the type of applications

Definitions

  • the invention relates to a method for processing data in a network of a vehicle and to an associated device. Furthermore, a vehicle is proposed comprising at least one such device. In a vehicle there are different communication elements, e.g. over a network, e.g. an ethernet, are interconnected. Between
  • Communication elements may be data using known protocols and
  • Data streams e.g. Audio information and image information to be transmitted in separate data streams over the network.
  • one or more receivers must ensure that the output of the data streams (e.g., audio and video information) is synchronous, otherwise the sound will not match the displayed images.
  • Audio Video Bridging (AVB) technology enables the transport of time-synchronized audio and video data with little delay
  • An audiovisual data stream (A / V stream) is according to AVB by an identifier
  • This identifier includes a MAC address of an AVB source.
  • An Ethernet frame here comprises an IEEE P1722 data stream, wherein a packet of the data stream comprises a presentation time (also referred to as AVB TP time stamp or AVB TP Time Stamp).
  • AVB TP time stamp also referred to as AVB TP time stamp or AVB TP Time Stamp.
  • a digital filter is an electronic filter for manipulating a signal, such as blocking or passing a particular frequency range.
  • Digital filters are used e.g. with logic devices such as ASICs, FPGAs or in the form of a sequential program with one
  • Signal processor realized.
  • data of a signal source are processed offset in time, the data being stored at least temporarily in a memory (buffer, ring memory or first-in-first-out (FIFO) memory).
  • the staggered or sectional processing of the data can be done in different ways, e.g. normalization to mean values can be carried out or individual data can be provided with elaborately determined weightings.
  • the data is processed in particular one after the other.
  • Digital filters are used e.g. used for echo cancellation in telephones or voice input systems, for
  • Control unit need their own memory. This increases the of the
  • Control unit required space and the cost of the controller.
  • the object of the invention is to avoid the aforementioned drawbacks and in particular to provide a way to process data efficiently in a network of a vehicle. This object is achieved according to the features of the independent claims. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
  • the predetermined action comprises a modification or a
  • the memory of the node can be used to perform the specified action, in particular based on the received data
  • the individual memories of several nodes of the network can be used to perform a distributed processing of the data transmitted in the network. Based on the distributed processing, it is possible
  • the memory for such a function may be provided by the individual nodes of the network, the actual issuing component (e.g., an audio and / or video sink) may accordingly manage with less memory.
  • the actual issuing component e.g., an audio and / or video sink
  • each node may be e.g. is pre-configured or receives an instruction, what he should do with a particular data packet or a group of data packets.
  • a node may be configured to cache a data packet and forward three times at x millisecond intervals (or three packets of dafen packets generated therefrom)
  • a corresponding logic controller e.g. be provided centrally or distributed to the network or for multiple nodes.
  • nodes can be combined, their individual
  • Processing steps are complementary to a total functionality ⁇ eg signal processing, filtering, sound modification, image processing, etc.) over the network.
  • the overall functionality can thus be mapped accordingly by the topology or infrastructure of the network.
  • the network in the vehicle may do so
  • filtering and / or signal processing functionality may be at least partially appropriately distributed to nodes of the network.
  • the nodes can be dynamically (re) configured. This can be achieved, for example, by synchronizing the nodes of the network and obtaining control information for configuration in the form of a data packet which is also provided with a time stamp. This timestamp indicates when the new configuration is to be adopted in the node.
  • a plurality of nodes substantially simultaneously implement a change in the configuration and thus, e.g. implement a new or changed filter function.
  • the time stamp can be any time information that can be used in particular for synchronization.
  • the control information for the node may include data, parameters, and / or program (s).
  • a development is that the information is extracted from an application layer of the node from the data and processed.
  • the node preferably has an application layer containing the
  • This access can be cross-layered, i. the application layer can directly access data from underlying layers, extracting or determining the required information.
  • Another development is that the information is stored in a data field of a protocol layer below the application layer.
  • the protocol layers are based e.g. on the ISO / OSI model.
  • multiple data fields may be used, which may be stored in multiple protocol layers below the application layer of the node.
  • the information is stored in a time stamp and in a header field.
  • the information can be determined in an IEC 61883 header and / or on the basis of an AVB TP timestamp.
  • the node has an AVB protocol stack.
  • the node may have a protocol stack according to IEEE 802.1 or IEEE 1722 with a corresponding application layer comprising parts of the
  • the predetermined action comprises a repeated storage of the data packet for further processing.
  • a number of the repeated storage of the data packet is determined depending on the information, in particular a data field of a protocol layer arranged below the application layer.
  • Processing a content of the data packet and / or includes a filter function Processing a content of the data packet and / or includes a filter function.
  • the node can act as part of an electronic or digital filter.
  • multiple nodes of the network can be almost any
  • Filter function on the data passed through the network it is possible that a corresponding suppression of noise or of intercommunication takes place by performing a corresponding function by the application layer on the data in each or in a part of the nodes.
  • the type of function can be determined per node, for example, by determining the information of the data, eg per data packet.
  • the information may contain an indication to the application layer which function should be performed for that particular data.
  • the predetermined action comprises a change of a time stamp in the data packet. This makes it possible to change a playback link point in such a way that a desired effect, for example a reverb effect or an echo, occurs for the data to be reproduced.
  • the network is on
  • it may be an Ethernet or an IP-based network.
  • a next embodiment is that the network comprises a wired network and / or a radio network.
  • the network may have a wireless network, e.g. a wireless LAN (WLAN) or at least a Bluetooth connection.
  • a wireless network e.g. a wireless LAN (WLAN) or at least a Bluetooth connection.
  • the data comprises data packets with audio information and / or video information. It is also a development that the audio information output via at least one speaker and the video information on at least one
  • Display unit are output.
  • the received data comprise data packets, each data packet containing a presentation time.
  • this may be data packets according to an AVB protocol! or based on an AVB protocol.
  • a next embodiment is that multiple components of the network are synchronized so that the output of the processed data is based on a common time base.
  • the common time base of the multiple components of the network can be achieved by means of a suitable protocol, eg a PTP (Precision Time Protocol, according to IEEE 1588 or IEEE 802.1 AS).
  • a suitable protocol eg a PTP (Precision Time Protocol, according to IEEE 1588 or IEEE 802.1 AS).
  • PTP Precision Time Protocol
  • the presentation time in different Components is interpreted the same way and thus the output can be time-synchronized in distributed components.
  • Method is executable.
  • the processing unit may e.g.
  • An analog or digital processing unit may be implemented as a processor and / or at least partially hard-wired circuitry arranged to perform the method as described herein.
  • the processor may be or include any type of processor or computer or computer with correspondingly necessary peripherals (memory, input / output interfaces, input / output devices, etc.). Furthermore, a hardwired circuit unit, e.g. an FPGA or an ASIC or other integrated circuit may be provided.
  • a hardwired circuit unit e.g. an FPGA or an ASIC or other integrated circuit may be provided.
  • the device comprises a control device or a part of a control device of a vehicle.
  • FIG. 1 shows schematically a network which connects by way of example a source with two depressions
  • Fig. 2 is a block diagram of a node of a network, e.g. an IP ⁇
  • AVB standards include the following specifications: IEEE 1722, IEEE 1722.1, IEEE 802.1AS, IEEE 802.1Qat, IEEE 802.1Qav, IEEE 802.1 BA.
  • the approach described here may be based on this specification as far as AVB standards are concerned. Accordingly, the approach may be used in conjunction with future AVB standards.
  • said AVB standards are at least partially able to synchronize signals temporally and / or store.
  • the signals for a possible prioritization can be buffered.
  • signals can be transmitted as data in the form of data packets via a network of the vehicle.
  • At least one of the following mechanisms can be provided or used in a node of the network (also referred to as a network element): a) A time stamp of a data packet is used as an address. b) A memory for the lower layers of the node is used by means of suitable configuration mechanisms for application tasks, ie for tasks of the higher layers of the node, in particular an application layer. c) A node can be modified so that a data packet of the lower
  • Layers (according to ISO / OSI model) are sent to the receiver not once or only in the case of a repetition based on a (transmission) error. Rather, the timestamp can be evaluated and the address contained therein can be used to create a
  • a repeated transmission of the data packet to the receiver can be initiated.
  • header information of the data packet may be evaluated, with the header information identifying a given application (e.g., generating an echo for a predetermined amount of time).
  • the node e.g. a
  • Application layer of the node determine the number of repetitions of the data packet based on the identified application.
  • the repeated Transmission of the data packet to the receiver can take place synchronously in a predetermined time scheme.
  • the number of repetitions can determine the duration of the echo.
  • the information concerning the number of repetitions or the duration of the echo may be included in the header information.
  • Timestamp is analyzed and the data packet is repeated, e.g. with different timestamp values in which nodes are processed for further processing
  • an IEEE P1722 data stream includes an IEEE P1722 data packet with an AVB TP timestamp and an IEC 61883 header.
  • the IEC 61883 header with the AVB TP timestamp can be used to create an association for a particular application as well as to obtain an assignment at a time.
  • 1 schematically shows a network 104, which for example connects a source 101 with two depressions 102, 103.
  • the network is preferably set up for packet-oriented data transmission, that is, for example, an Ethernet ⁇ not ⁇ 2), or the network uses an Internet protocol (IP, layer 3).
  • IP Internet protocol
  • the network is a wired network or a wireless network, e.g. a wireless LAN, may include.
  • a plurality of nodes 105 to 108 are included, which may be configured as a router, switch or bridge, for example.
  • source 101 is connected to node 105 and node 106
  • node 105 like node 106
  • node 107 is connected to both node 108 and sink 103 connected.
  • the node 108 is further connected to the sink 102.
  • An exemplary scenario for the topology shown in FIG. 1 is deployment in a vehicle, ie, the source 101, sinks 102, 03, and the network 104 with nodes 105 through 108 are located in the vehicle.
  • Source 101 may be to handle a (eg, central) controller (eg, a head unit) of the vehicle, which transmits the audio and / or video data to the troughs 102, 103.
  • the sinks 102, 103 may be display units and / or speaker units having an interface for connection to the network, and a processing unit for receiving the data from the network, suitably processing (eg, decoding, decompressing) and eg on a display and / or to be able to output a loudspeaker.
  • the source 101 may use a known data format and / or protocol when sending the data.
  • the transport protocol according to IEEE 1722 allows the allocation of a presentation time to which the audio ide data contained in the respective data packet is to be output.
  • the sink 102, 103 an evaluation of the presentation time and an output under
  • source 101 and the sinks 102, 103 can also be nodes of the network.
  • Fig. 2 shows a block diagram of a node 201 of a network, e.g. an IP network in a vehicle.
  • the node can be a router, switch, or bridge.
  • the network is preferably a packet-oriented network, so that data packets can be processed by the node 201.
  • Incoming data packets 202 are received by a classification unit 203 of the node 201. For example, based on information encoded in the data packet, it can be determined which action is to be performed on the data packet. Thus, the coded information in the IEC 61883 header and / or based on the AVB TP timestamp can be determined.
  • the coded information is determined, for example, in the node 201, in that an application layer specifically accesses the encoded information entered in the respective protocol identifiers, reads them out and carries out a suitable action.
  • the node 201 comprises a memory 204 in which data packets for a
  • timed communication are stored. Furthermore, a memory 205 provided in the data packets are stored for event-driven communication.
  • the memory 204, 205 may be in the form of a first-in-first-out (FIFO) memory; a data packet that is stored first is also read out or further processed first.
  • FIFO first-in-first-out
  • the output of the respective memory 204, 205 is connected to a control unit 206 (scheduler), e.g. time-synchronous or at predetermined times (determined by the data packets) times the data packets via the network forwards (see connection 207).
  • a control unit 206 switcheduler
  • the node 201 can thus time-based or event-dependent prioritization of
  • the node 201 is e.g. by means of a suitable application layer for evaluating the incoming data packets (implemented, for example, in the classification unit 203), the data packets are processed differently depending on the application.
  • a data packet is repeatedly written to the memory 204.
  • the values of the timestamps for the output of the data packet may be modified such that the source is time-delayed (e.g., consecutive presentation times) of these data packets, thus producing an echo effect.
  • it is advantageous that an echo effect can be generated by means of only a single data packet arriving at the node 201.
  • the memory 204, 205 of the node is efficiently used, so that according to the
  • Memory in the sink may be sized small or completely eliminated. Thus, it is possible to use the memory in the network elements or nodes of the network for signal processing.
  • an existing node of the network can be supplemented so that the time-synchronized and possibly prioritized data packets are sent again.
  • information of the data packet (type and / or time stamp) can be used.
  • a configurable counter may be provided by the
  • Application can be evaluated (eg by the classification unit 203) and determines how often a data packet (repeatedly) should be sent.
  • a data packet (repeatedly) should be sent.
  • an echo can be generated or it can be a
  • distributed nodes of the network can perform sub-functionalities comparable to individual stages (or multiple stages) of a digital filter and accordingly process or modify an input signal to the sink.
  • the sink can perform sub-functionalities comparable to individual stages (or multiple stages) of a digital filter and accordingly process or modify an input signal to the sink.
  • Processing steps of a digital filter are distributed to the nodes of a network and in particular to the memory available in the nodes.
  • a distributed computing power as well as a distributed memory of the nodes can be efficiently combined.
  • the approach presented here works in particular if there is sufficient free memory in the nodes of the network.
  • the bandwidth of the network is designed so that a resending of the data packet is possible.
  • the intervals between the time stamps are of an order of magnitude that allows use in the required filtering mechanism.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Verarbeitung von Daten in einem Netzwerk eines Fahrzeugs angegeben, bei dem die Daten in einem Knoten (201) des Netzwerks empfangen werden; bei dem eine Information der empfangenen Daten verarbeitet wird; und bei dem anhand der Information eine Anwendung identifiziert wird (203) und abhängig von der identifizierten Anwendung eine vorgegebene Aktion unter Ausnutzung eines Speichers (204, 205) des Knotens (201) durchgeführt wird. Weiterhin werden eine zugehörige Vorrichtung sowie ein Fahrzeug umfassend mindestens eine derartige Vorrichtung vorgeschlagen.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung von Daten in einem Netzwerk eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Daten in einem Netzwerk eines Fahrzeugs sowie eine zugehörige Vorrichtung. Weiterhin wird ein Fahrzeug vorgeschlagen umfassend mindestens eine derartige Vorrichtung. In einem Fahrzeug gibt es unterschiedliche Kommunikationselemente, die z.B. über ein Netzwerk, z.B. ein Ethernet, miteinander verbunden sind. Zwischen den
Kommunikationselementen können Daten mittels bekannter Protokolle und
Mechanismen ausgetauscht werden. Insbesondere werden in zunehmendem Maße Audio- und/oder Videoinhalte in dem Fahrzeug Ober ein solches Netzwerk übertragen. Hierbei besteht grundsätzlich das Problem, dass z.B. die Übertragung digitalisierter Daten (z.B. als Datenströme) in Form einzelner Datenpakete erfolgen kann und oftmals logisch zusammengehörige
Datenströme, z.B. Toninformation und Bildinformation, in separaten Datenströmen über das Netzwerk übertragen werden. Bei einem oder mehreren Empfängern ist aber sicherzustellen, dass die Ausgabe der Datenströme (z.B. der Ton- und Bildinformation) synchron erfolgt, da ansonsten der Ton nicht zu den dargestellten Bildern passt.
Diesbezüglich ermöglicht eine Audio Video Bridging (AVB) Technologie den Transport von zeitsynchronen Audio- und Videodaten mit geringer Verzögerung unter
Ausnutzung einer Dienstgüte (Quality of Service, QoS) über eine Ethernet-Verbindung. Ein audiovisueller Datenstrom (A/V-Strom) ist gemäß AVB durch eine Kennung
(StreamlD) identifizierbar. Diese Kennung umfasst eine MAC-Adresse einer AVB- Quelle.
Weiterhin ist ein Transportprotokoll gemäß IEEE 1722 bekannt ("AVB Transport Protocol"). Ein Ethernet-Rahmen umfasst hierbei einen IEEE P1722 Datenstrom, wobei ein Paket des Datenstroms eine Präsentationszeit (auch bezeichnet als AVB TP Zeitstempel oder AVB TP Time Stamp) umfasst. Mittels der AVB-Technologie kann bereits auf Schicht-2 durch Analyse des sogenannten Ether-Typs festgestellt werden, ob es sich bei dem IEEE 1722 Paket um A V-Daten oder um andere Informationen (z.B. sonstige IP-Daten) handelt. Daher muss das IEEE 1722 Paket nicht erst aufwändig über mehrere Schichten eines Protokoll-Stapels analysiert werden, bevor der Typ des Dateninhalts bestimmt werden kann. Die erwähnte Präsentationszeit wird von der AVB-Quelle bestimmt. Das IEEE 1722 Paket urnfasst Nutzdaten (Payload), z.B. in Form eines IEC 61883 Pakets. Entsprechend können andere A/V-Formate genutzt werden.
Weiterhin sind digitale Filter bekannt. Ein digitales Filter ist ein elektronisches Filter zur Manipulation eines Signals, beispielsweise ein Sperren oder ein Durchlassen eines bestimmten Frequenzbereiches. Digitale Filter werden z.B. mit Logikbausteinen wie ASICs, FPGAs oder in Form eines sequentiellen Programmes mit einem
Signalprozessor realisiert. Vorzugsweise werden Daten einer Signalquelle zeitlich versetzt verarbeitet, wobei die Daten zumindest vorübergehend in einem Speicher (Puffer, Ringspeicher oder First-ln-First-Out (FIFO) Speicher) abgelegt werden. Die versetzte oder abschnittsweise Verarbeitung der Daten kann auf unterschiedliche Arten erfolgen, z.B. kann eine Normalisierung auf Mittelwerte erfolgen oder es können einzelne Daten mit aufwändig bestimmten Gewichtungen versehen werden. Die Daten werden insbesondere nacheinander verarbeitet. Digitale Filter werden z.B. eingesetzt zur Echounterdrückung bei Telefonen oder Spracheingabesystemen, zur
Klangmanipulation von Audioquellen, zur Bildbearbeitung von Videosignalen oder zur Filterung von Messwerten oder Sensordaten.
Hierbei ist es von Nachteil, dass die digitalen Filter pro Applikation in jedem
Steuergerät einen eigenen Speicher benötigen. Dadurch steigen der von dem
Steuergerät benötigte Bauraum als auch die Kosten des Steuergeräts.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere eine Möglichkeit zu schaffen, Daten effizient in einem Netzwerk eines Fahrzeugs zu verarbeiten. Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Verarbeitung von Daten in einem Netzwerk eines Fahrzeugs angegeben,
- bei dem die Daten in einem Knoten des Netzwerks empfangen werden;
- bei dem eine Information der empfangenen Daten verarbeitet wird; - bei dem anhand der Information eine Anwendung identifiziert wird und abhängig von der identifizierten Anwendung eine vorgegebene Aktion unter Ausnutzung eines Speichers des Knotens durchgeführt wird. Somit ist es möglich, dass abhängig von der Anwendung unterschiedliche Aktionen durchgeführt werden, wobei die Art der Aktion anhand der Information in den empfangenen Daten identifizierbar ist.
Vorzugsweise umfasst die vorgegebene Aktion eine Modifikation oder eine
Verarbeitung der empfangenen Daten oder eines Teils der empfangenen Daten.
Hierbei ist es von Vorteil, dass der Speicher des Knotens genutzt werden kann, um die vorgegebene Aktion insbesondere basierend auf den empfangenen Daten
durchzuführen. So können die einzelnen Speicher mehrerer Knoten des Netzwerks genutzt werden, um eine verteilte Verarbeitung der in dem Netzwerk übermittelten Daten durchzuführen. Anhand der verteilten Verarbeitung ist es möglich,
unterschiediiche Funktionen, z.B. eine Echo-Funktionalität oder eine Filter- Funktionalität, auf diesen Daten durchzuführen. Der Speicher für eine derartige Funktion kann von den einzelnen Knoten des Netzwerks bereitgestellt werden, die tatsächlich ausgebende Komponente (z.B. eine Audio und/oder Video-Senke) kann entsprechend mit weniger Speicher auskommen.
Insbesondere ist es möglich, dass jeder Knoten z.B. vorab konfiguriert wird bzw. eine Anweisung erhält, was er mit einem bestimmten Datenpaket bzw. einer Gruppe von Datenpaketen machen soll. Beispielsweise kann ein Knoten so konfiguriert sein, dass er ein Datenpaket zwischenspeichert und dreimal im Abstand von x Millisekunden weiterleitet (bzw. daraus drei Dafenpakete erzeugt mit entsprechenden
Präsentationszeiten). Diesbezüglich, z.B. zur Konfiguration der einzelnen Knoten als verteiltes Filter oder als verteilte Verarbeitungsfunktionalität für die Datenpakete, kann eine entsprechend Logiksteuerung, z.B. zentral oder verteilt für das Netzwerk bzw. für mehrere Knoten vorgesehen sein.
Insbesondere können mehrere Knoten kombiniert werden, deren einzelne
Verarbeitungsschritte sich zu einer Gesamtfunktionalität {z.B. Signalverarbeitung, Filterung, Klangmodifikation, Bildverarbeitung, etc.) über das Netzwerk ergänzen. Die Gesamtfunktionalität kann somit entsprechend durch die Topologie bzw. Infrastruktur des Netzwerks abgebildet sein. Beispielsweise kann das Netzwerk in dem Fahrzeug so geplant werden, dass eine Filter- und/oder Signalverarbeitungsfunktionalität zumindest teilweise geeignet auf Knoten des Netzwerks verteilt werden kann. So können die Verarbeitungskapazität sowie die Speicherkapazität der einzelnen Knoten des
Netzwerks synergetisch kombiniert werden.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Knoten dynamisch (um-)konfiguriert werden. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem die Knoten des Netzwerk synchronisiert sind und Steuerinformation zur Konfiguration in Form eines Datenpakets erhalten, das ebenfalls mit einem Zeitstempel versehen ist. Dieser Zeitstempel gibt an, wann die neue Konfiguration in dem Knoten übernommen werden soll. So kann erreicht werden, dass eine Vielzahl von Knoten im Wesentlichen gleichzeitig eine Veränderung der Konfiguration umsetzen und somit z.B. eine neue oder geänderte Filterfunktion realisieren. Grundsätzlich kann es sich bei dem Zeitstempel um eine beliebige Zeit-Information handeln, die insbesondere zur Synchronisation genutzt werden kann. Die Steuerinformation für den Knoten kann Daten, Parameter und/oder Programm(teil)e umfassen.
Eine Weiterbildung ist es, dass die Information von einer Anwendungsschicht des Knotens aus den Daten extrahiert und verarbeitet wird.
Somit weist der Knoten vorzugsweise eine Anwendungsschicht auf, die die
Informationen aus den Daten extrahieren kann. Vorzugsweise ist dazu die
Anwendungsschicht derart ausgestaltet, dass diese gezielt auf die benötigten
Informationen, z.B. in den Datenfeldern der Daten, zugreifen kann. Dieser Zugriff kann schichtenübergreifend erfolgen, d.h. die Anwendungsschicht kann direkt auf Daten darunterliegender Schichten zugreifen und so die benötigte Information extrahieren bzw. bestimmen.
Eine andere Weiterbildung ist es, dass die Information in einem Datenfeld einer Protokollschicht unterhalb der Anwendungsschicht gespeichert ist.
Die Protokollschichten basieren z.B. auf dem ISO/OSI Modell. Insbesondere können mehrere Datenfelder verwendet werden, die ggf. in mehreren Protokollschichten unterhalb der Anwendungsschicht des Knotens gespeichert sind.
Insbesondere ist es eine Weiterbildung, dass die Information in einem Zeitstempel und in einem Header-Feld gespeichert ist. Beispielsweise kann die Information in einem IEC 61883 Header und/oder anhand eines AVB TP Zeitstempels bestimmt werden. Auch ist es eine Weiterbildung, dass der Knoten einen AVB-Protokollstack aufweist.
Insbesondere kann der Knoten einen Protokollstack aufweisen gemäß IEEE 802.1 oder IEEE 1722 mit einer entsprechenden Anwendungsschicht, die Teile der
Informationen der Datenfelder des Protokollstacks auswerten kann.
Ferner ist es eine Weiterbildung, dass die vorgegebene Aktion eine wiederholte Speicherung des Datenpakets zur weiteren Verarbeitung umfasst.
Somit kann ein Echo-Effekt von dem Knoten generiert werden.
Im Rahmen einer zusätzlichen Weiterbildung wird eine Anzahl der wiederholten Speicherungen des Datenpakets abhängig von der Information, insbesondere einem Datenfeld einer unterhalb der Anwendungsschicht angeordneten Protokollschicht, bestimmt.
Eine nächste Weiterbildung besteht darin, dass die vorgegebene Aktion eine
Verarbeitung eines Inhalts des Datenpakets und/oder eine Filterfunktion umfasst.
Somit kann der Knoten als Teil eines elektronischen oder digitalen Filters agieren. Insbesondere können mehrere Knoten des Netzwerks eine nahezu beliebige
Filterfunktion auf den durch das Netzwerk geführten Daten durchführen. So ist es beispielsweise möglich, dass eine entsprechende Unterdrückung von Störgeräuschen oder von Gegensprechen erfolgt, indem in jedem oder in einem Teil der Knoten eine entsprechend Funktion durch die Anwendungsschicht auf den Daten ausgeführt wird. Die Art der Funktion kann z.B. pro Knoten festgestellt werden, indem die Information der Daten, z.B. pro Datenpaket bestimmt wird. Die Information kann einen Hinweis für die Anwendungsschicht enthalten, welche Funktion für diese speziellen Daten durchgeführt werden soll. Eine Ausgestaltung ist es, dass die vorgegebene Aktion eine Veränderung eines Zeitstempels in dem Datenpakets umfasst. Damit ist es möglich, einen Wiedergabezettpunkt gezielt so zu verändern, dass ein gewünschter Effekt, z.B. ein Halleffekt oder ein Echo, für die wiederzugebenden Daten eintritt. Eine alternative Ausführungsform besteht darin, dass das Netzwerk ein
paketorientiertes Netzwerk ist.
Insbesondere kann es sich um ein Ethernet oder um ein IP-basiertes Netzwerk handeln.
Eine nächste Ausgestaltung ist es, dass das Netzwerk ein drahtgebundenes Netzwerk und/oder ein Funknetzwerk umfasst.
Somit kann das Netzwerk beispielsweise ein drahtloses Netzwerk, z.B. ein Wireless LAN (WLAN) oder mindestens eine Bluetooth-Verbindung umfassen.
Auch ist es eine Ausgestaltung, dass die Daten Datenpakete mit Audioinformationen und/oder Videoinformationen umfassen. Auch ist es eine Weiterbildung, dass die Audioinformationen über mindestens einen Lautsprecher ausgegeben und die Videoinformationen über mindestens eine
Anzeigeeinheit ausgegeben werden.
Eine nächste Weiterbildung besteht darin, dass die empfangenen Daten Datenpakete umfassen, wobei jedes Datenpaket eine Präsentationszeit enthält. Insbesondere kann es sich hierbei um Datenpakete nach einem AVB-Protokol! oder basierend auf einem AVB-Protokoll handein.
Eine nächste Ausgestaltung ist es, dass mehrere Komponenten des Netzwerks synchronisiert sind, so dass die Ausgabe der verarbeiteten Daten auf einer gemeinsamen Zeitbasis basiert.
Die gemeinsame Zeitbasis der mehreren Komponenten des Netzwerks kann mittels eines geeigneten Protokolls, z.B. eines PTP (Precision Time Protocol, gemäß IEEE 1588 oder IEEE 802.1 AS) erreicht werden. Anhand der synchronisierten Komponenten des Netzwerks ist es möglich, dass die Präsentationszeit in verschiedenen Komponenten gleich interpretiert wird und somit die Ausgabe zeitsynchron in verteilten Komponenten erfolgen kann.
Die oben genannte Aufgabe wird auch gelöst mittels einer Vorrichtung umfassend eine Verarbeitungseinheit, die derart eingerichtet ist, dass das hierin beschriebene
Verfahren ausführbar ist.
Die Verarbeitungseinheit kann z.B. eine analoge oder digitale Verarbeitungseinheit sein, sie kann als ein Prozessor und/oder eine zumindest teilweise festverdrahtete Schaltungsanordnung ausgeführt sein, die derart eingerichtet ist, dass das Verfahren wie hierin beschrieben durchführbar ist.
Der Prozessor kann jede Art von Prozessor oder Rechner oder Computer mit entsprechend notwendiger Peripherie (Speicher, Input/Output-Schnittstelien, Ein- Ausgabe-Geräte, etc.) sein oder einen solchen umfassen. Weiterhin kann eine festverdrahtete Schaltungseinheit, z.B. ein FPGA oder ein ASIC oder eine sonstige integrierte Schaltung, vorgesehen sein.
Eine nächste Ausgestaltung ist es, dass die Vorrichtung ein Steuergerät oder einen Teil eines Steuergeräts eines Fahrzeugs umfasst.
Auch wird die oben genannte Aufgabe gelöst mittels eines Fahrzeugs umfassend mindestens eine der hierin beschriebenen Vorrichtungen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen dargestellt und erläutert.
Es zeigen: Fig.1 schematisch ein Netzwerk, das beispielhaft eine Quelle mit zwei Senken verbindet;
Fig.2 ein Biockdiagramm eines Knotens eines Netzwerks, z.B. eines IP~
Netzwerks in einem Fahrzeug, anhand dessen Datenpakete verarbeitet werden können. AVB Standards umfassen u.a. die folgenden Spezifikationen: IEEE 1722, IEEE 1722.1 , IEEE 802.1AS, IEEE 802.1Qat, IEEE 802.1Qav, IEEE 802.1 BA. Der hier beschriebene Ansatz kann, soweit AVB Standards betroffen sind, auf diesen Spezifikation basieren. Entsprechend kann der Ansatz in Verbindung mit zukünftigen AVB Standards eingesetzt werden.
Beispielsweise sind die genannten AVB Standards zumindest teilweise in der Lage, Signale zeitlich zu synchronisieren und/oder zu speichern. Insbesondere können die Signale für eine mögliche Priorisierung zwischengespeichert werden.
Hierbei sei angemerkt, dass allgemein Signale als Daten in Form von Datenpaketen über ein Netzwerk des Fahrzeugs übertragen werden können.
Insbesondere kann mindestens einer der folgenden Mechanismen in einem Knoten des Netzwerks (auch bezeichnet als Netzelement) vorgesehen bzw. eingesetzt werden: a) Ein Zeitstempel eines Datenpakets wird als Adresse genutzt. b) Ein Speicher für die unteren Schichten des Knotens wird mittels geeigneter Konfigurationsmechanismen für Applikationsaufgaben, also für Aufgaben der höheren Schichten des Knotens, insbesondere einer Anwendungsschicht, verwendet. c) Ein Knoten kann so modifiziert werden, dass ein Datenpaket der unteren
Schichten (gemäß ISO/OSI Modell) nicht nur einmal oder nicht nur im Falle einer auf einem (Übertragungs)Fehler beruhenden Wiederholung zu dem Empfänger gesendet bzw. weitergeleitet wird. Vielmehr kann der Zeitstempel ausgewertet und die darin enthaltene Adresse genutzt werden, um eine
(wiederholte) Adressierung des Empfängers zu veranlassen. Entsprechend kann anwendungsabhängig eine wiederholte Übertragung des Datenpakets zu dem Empfänger veranlasst werden. Beispielsweise kann eine Header- Information des Datenpakets ausgewertet werden, wobei die Header- Information eine vorgegebene Applikation (z.B. ein Echo für eine vorgegebene Zeitdauer zu generieren) identifiziert. Somit kann der Knoten, z.B. eine
Anwendungsschicht des Knotens, anhand der identifizierten Applikation die Anzahl der Wiederholungen des Datenpakets bestimmen. Die wiederholte Übertragung des Datenpakets zu dem Empfänger kann synchron in einem vorgegebenen Zeitschema erfolgen.
Durch die wiederholte Übertragung des Datenpakets ist es möglich, einen Echo-Effekt zu generieren. Die Anzahl der Wiederholungen kann die Dauer des Echos bestimmen. Beispielsweise kann die Information betreffend die Anzahl der Wiederholungen bzw. die Dauer des Echos in der Header-Information enthalten sein.
So ist es möglich, in dem Knoten ein Datenpaket zu verarbeiten, in dem der
Zeitstempel analysiert wird und das Datenpaket wiederholt, z.B. mit verschiedenen Werten des Zeitstempels, in dem Knoten zur weiteren Verarbeitung
zwischengespeichert wird. Somit kann der in dem Knoten verfügbare Speicher effizient genutzt werden, um ein Echo zu generieren. Beispielsweise umfasst ein IEEE P1722 Datenstrom ein IEEE P1722 Datenpacket mit einem AVB TP Zeitstempel und einem IEC 61883 Header. Der IEC 61883 Header mit dem AVB TP Zeitstempel können genutzt werden, um eine Zuordnung für eine bestimmte Applikation herzustellen als auch eine Zuordnung zu einer Zeit zu erhalten. Fig.1 zeigt schematisch ein Netzwerk 104, das beispielhaft eine Quelle 101 mit zwei Senken 102, 103 verbindet. Das Netzwerk ist vorzugsweise zur paketorientierten Datenübertragung eingerichtet, also beispielsweise ein Ethernet {Scnicht~2) bzw. nutzt das Netzwerk ein Internet Protokoll (IP, Schicht-3). Hierbei sei angemerkt, dass das Netzwerk ein drahtgebundenes Netzwerk oder ein Funknetzwerk, z.B. ein Wireless LAN, umfassen kann.
In dem Netzwerk 104 sind mehrere Knoten 105 bis 108 enthalten, die z.B. als Router, Switch oder Bridge ausgeführt sein können. Beispielsweise ist in Fig.1 die Quelle 101 mit dem Knoten 105 und dem Knoten 106 verbunden, der Knoten 105 ist ebenso wie der Knoten 106 auch mit dem Knoten 107 verbunden und der Knoten 107 ist sowohl mit dem Knoten 108 als auch mit der Senke 103 verbunden. Der Knoten 108 ist weiterhin mit der Senke 102 verbunden. Ein beispielhaftes Szenario für die in Fig.1 gezeigte Topologie ist der Einsatz in einem Fahrzeug, d.h. die Quelle 101, Senken 102, 03 sowie das Netzwerk 104 mit den Knoten 105 bis 108 sind in dem Fahrzeug angeordnet. Bei der Quelle 101 kann es sich um ein (z.B. zentrales) Steuergerät (z.B. eine Headunit) des Fahrzeugs handein, das die Audio- und/oder Videodaten an die Senken 102, 103 überträgt. Die Senken 102, 103 können Anzeigeeinheiten und/oder Lautsprechereinheiten sein, die über eine Schnittstelle zur Verbindung mit dem Netzwerk sowie eine Verarbeitungseinheit verfügen, um die Daten von dem Netzwerk empfangen, geeignet zu verarbeiten (z.B. dekodieren, dekomprimieren) und z.B. auf einem Display und/oder einem Lautsprecher ausgeben zu können.
Die Quelle 101 kann beim Versenden der Daten ein bekanntes Datenformat und/oder Protokoll nutzen. Beispielsweise ermöglicht das Transportprotokoll gemäß IEEE 1722 die Vergabe einer Präsentationszeit, zu der die in dem jeweiligen Datenpaket enthaltenen Audio-A ideodaten ausgegeben werden sollen. In der Senke 102, 103 kann eine Auswertung der Präsentationszeit erfolgen und eine Ausgabe unter
Berücksichtigung dieser Präsentationszeit erfolgen.
Ergänzend sei angemerkt, dass es sich bei der Quelle 101 und bei den Senken 102, 103 auch um Knoten des Netzwerks handeln kann.
Fig.2 zeigt ein Blockdiagramm eines Knotens 201 eines Netzwerks, z.B. eines IP- Netzwerks in einem Fahrzeug. Bei dem Knoten kann es sich um einen Router, einen Switch oder eine Bridge handeln. Bei dem Netzwerk handelt es sich vorzugsweise um ein paketorientiertes Netzwerk, so dass Datenpakete von dem Knoten 201 verarbeitet werden können. Eingehende Datenpakete 202 werden von einer Klassifikationseinheit 203 des Knotens 201 empfangen. Beispielsweise kann anhand einer in dem Datenpaket codierten Information bestimmt werden, welche Aktion für das Datenpaket durchzuführen ist. So kann die codierte Information in dem IEC 61883 Header und/oder anhand des AVB TP Zeitstempels bestimmt werden.
Die codierte Information wird beispielsweise in dem Knoten 201 bestimmt, indem eine Applikationsschicht gezielt auf die in den jeweiligen Protokollfeidern eingetragene codierte Information zugreift, diese ausliest und eine geeignete Aktion durchführt. Der Knoten 201 umfasst einen Speicher 204, in dem Datenpakete für eine
zeitgesteuerte Kommunikation abgelegt werden. Weiterhin ist ein Speicher 205 vorgesehen, in dem Datenpakete für eine ereignisgesteuerte Kommunikation abgelegt werden.
Der Speicher 204, 205 kann in Form eines First-In-First-Out (FIFO) Speichers ausgeführt sein; ein Datenpaket, das zuerst gespeichert wird, wird auch als erstes wieder ausgelesen bzw. weiterverarbeitet.
Der Ausgang des jeweiligen Speichers 204, 205 ist mit einer Steuereinheit 206 (Scheduler) verbunden, der z.B. zeitsynchron oder zu vorgegebenen (anhand der Datenpakete bestimmten) Zeitpunkten die Datenpakete über das Netzwerk weiterleitet (siehe Verbindung 207).
Der Knoten 201 kann somit zeit- oder ereignisabhängig eine Priorisierung der
Datenpakete vornehmen. Insbesondere kann erreicht werden, dass der Knoten 201 z.B. mittels einer geeigneten Anwendungsschicht zur Auswertung der eingehenden Datenpakete (implementiert z.B. in der Klassifikationseinheit 203) applikationsabhängig die Datenpakete unterschiedlich verarbeitet. So kann z.B. zum Erzeugen eines Echos ein Datenpaket wiederholt in den Speicher 204 geschrieben werden. Insbesondere können die Werte der Zeitstempel für die Ausgabe des Datenpakets so modifiziert werden, dass bei der Quelle ein zeitversetztes Ausgeben (z.B. aufeinanderfolgende Präsentationszeitpunkte) dieser Datenpakete erfolgt und so ein Echo-Effekt entsteht. Hierbei ist es von Vorteil, dass mittels nur eines einzigen an dem Knoten 201 eingehenden Datenpakets ein Echo-Effekt erzeugt werden kann. Es müssen also bis zu diesem Knoten nicht mehrere Datenpakete zur Realisierung des Echos übertragen werden. Andererseits wird effizient der Speicher 204, 205 des Knotens (bzw. die Speicher mehrerer Knoten des Netzwerks) genutzt, so dass entsprechend der
Speicher in der Senke gering bemessen sein oder ganz entfallen kann. Somit ist es möglich, den Speicher in den Netzwerkelementen oder Knoten des Netzwerks zur Signalverarbeitung zu verwenden.
Beispielsweise kann ein bestehender Knoten des Netzwerks so ergänzt werden, dass die zeitsynchronisierten und ggf. priorisierten Datenpakete erneut versendet werden. Als Kriterium für die Art der Verarbeitung bzw. das erneute Versenden kann eine Information des Datenpakets (Typ und/oder Zeitstempel) verwendet werden.
Beispielsweise kann ein konfigurierbarer Zähler vorgesehen sein, der von der
Applikation ausgewertet werden kann (z.B. von der Klassifikationseinheit 203) und festlegt, wie oft ein Datenpaket (wiederholt) verschickt werden soll. Ergänzend sei angemerkt, dass auf diese Art unterschiedliche Verarbeitungen möglich sind. Beispielsweise kann ein Echo erzeugt werden oder es kann eine
Geräuschunterdrückung durchgeführt werden. So können verteilte Knoten des Netzwerks Teilfunktionalitäten vergleichbar mit einzelnen Stufen (oder mehreren Stufen) eines digitalen Filters durchführen und entsprechend ein Eingangssignal bis zur Senke verarbeiten bzw. modifizieren. Mit anderen Worten können die
Verarbeitungsschritte eines digitalen Filters auf die Knoten eines Netzwerks und insbesondere auf die in den Knoten verfügbaren Speicher verteilt werden. Somit können eine verteilte Rechenleistung sowie ein verteilter Speicher der Knoten effizient kombiniert werden.
Der hier vorgestellte Ansatz funktioniert insbesondere, wenn ausreichend freier Speicher in den Knoten des Netzwerks vorhanden ist. Vorzugsweise ist die Bandbreite des Netzwerks so ausgelegt, dass ein erneuter Versand des Datenpakets möglich ist. Weiterhin sind vorzugsweise die Abstände zwischen den Zeitstempeln in einer Größenordnung, die einen Einsatz in dem benötigten Filtermechanismus erlaubt.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Verarbeitung von Daten in einem Netzwerk eines Fahrzeugs,
- bei dem die Daten in einem Knoten des Netzwerks empfangen werden;
- bei dem eine Information der empfangenen Daten verarbeitet wird;
- bei dem anhand der Information eine Anwendung identifiziert wird und
abhängig von der identifizierten Anwendung eine vorgegebene Aktion unter Ausnutzung eines Speichers des Knotens durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die Information von einer
Anwendungsschicht des Knotens aus den Daten extrahiert und verarbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Information in einem Datenfeld einer Protokollschicht unterhalb der Anwendungsschicht gespeichert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Information in einem Zeitstempel und in einem Header-Feld gespeichert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Knoten einen AVB-Protokollstack aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die
vorgegebene Aktion eine wiederholte Speicherung des Datenpakets zur weiteren Verarbeitung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem eine Anzahl der wiederholten
Speicherungen des Datenpakets abhängig von der Information, insbesondere einem Datenfeld einer unterhalb der Anwendungsschicht angeordneten
Protokollschicht, bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die
vorgegebene Aktion eine Verarbeitung eines Inhalts des Datenpakets und/oder eine Filterfunktion umfasst. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die
vorgegebene Aktion eine Veränderung eines Zeitstempels in dem Datenpaket umfasst.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Netzwerk ein paketorientiertes Netzwerk ist. 1 1. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Netzwerk ein drahtgebundenes Netzwerk und/oder ein Funknetzwerk umfasst.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Daten Datenpakete mit Audioinformationen und/oder Videoinformationen umfassen.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mehrere Komponenten des Netzwerk synchronisiert sind, so dass die Ausgabe der verarbeiteten Daten auf einer gemeinsamen Zeitbasis basiert. 14. Vorrichtung mit einer Verarbeitungseinheit, die derart eingerichtet ist, dass das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausführbar ist.
15. Fahrzeug mit mindestens einer Vorrichtung gemäß Anspruch 4.
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