WO2013026857A1

WO2013026857A1 - Verfahren zum übertragen von botschaften in einem kommunikationsnetzwerk

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Publication number: WO2013026857A1
Application number: PCT/EP2012/066298
Authority: WO
Inventors: Werner Messner
Original assignee: Conti Temic Microelectronic Gmbh
Priority date: 2011-08-24
Filing date: 2012-08-22
Publication date: 2013-02-28
Also published as: DE102011081452B3; US20140247831A1; US9276822B2; CN103891198A; CN103891198B

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Übertragen von Botschaften in einem Kommunikationsnetzwerk mit mindestens drei Kommunikationsknoten (A, B, C) offenbart. Mindestens einer der Kommunikationsknoten (c) bleibt dabei immer aktiv und speichert (cacht) die Nachrichten, die von einem zweiten Kommunikationsknoten (A, B) ersendet werden. Wechselt der zweite Kommunikationsknoten in einen Ruhezustand, so wird der cachende Knoten durch ein Sleep-Event dadurch in Kenntnis gesetzt und übernimmt den Versand der Nachrichten für diesen Knoten. Durch ein Wakeup-Event erlangt der cachende Knoten Kenntnis vom Rückwechsel in den aktiven Zustand des zweiten Knotens und stellt den Versand der gespeicherten Nachrichten ein. Weitere Knoten (D, E, F, G), die ebenfalls jederzeit in den Ruhezustand wechseln können und möglicherweise Nachrichten, die vom zweiten Knoten während ihrer eigenen Ruhephase versendet werden, nicht erhalten, merken somit nichts vom Ruhezustand des zweiten Knotens und gehen zu jedem Zeitpunkt von einem aktuellen Status im Netzwerk aus.

Description

Beschreibung

Verfahren zum Übertragen von Botschaften in einem Kommunikationsnetzwerk; .

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Übertragen von Botschaften zur Sicherstellung der Aktualität der Botschaften in einem Kommunikationsnetzwerk mit mehreren Sendeknoten.

Insbesondere in Kraftfahrzeugen werden heutzutage viele Verschiedene Steuergeräte verwendet. Um diese einzelnen elektronischen Systemkomponenten zu verbinden kommen Bussysteme zum Einsatz, wie zum Beispiel CAN (Controller Area Network) oder FlexRay. In gängigen Bus-Systemen ist es möglich, die Steuergeräte, die an den Bus angeschlossen sind, in einen Ruhezustand mit reduzierter Stromaufnahme zu versetzen, wenn keines der Steuergeräte benötigt wird. Hierbei ist es jedoch nur möglich, jeweils alle Busse und Steuergeräte eines zusammenhängenden Systems gleichzeitig in den Ruhezustand oder wieder zurück in den aktiven Zustand zu bringen. Selbst wenn nur ein einzelnes beliebiges Steuergerät an einem beliebigen Bus für die Kommunikation angefordert wird, müssen alle anderen ebenfalls in einem aktiven Zustand sein. Somit verbrauchen auch die für die Kommunikation in diesem Zeitraum nicht benötigten Steuergeräte Strom.

Im Rahmen der Reduktion des C02-Ausstoßes von Fahrzeugen wurde deswegen ein so genannter Teilnetzbetrieb, auch partial net- working genannt, entwickelt. Dabei ist es möglich einzelne Steuergeräte (Knoten-Teilnetzbetrieb) oder Busse (Bus-Teilnetzbetrieb) nach Bedarf„schlafen" zu legen oder zu„wecken" . So kann zum Beispiel ein Anhänger-Steuergerät ausgeschaltet bleiben, solange sich kein Anhänger am Fahrzeug befindet, auch wenn andere Steuergeräte am Bus während dieser Zeit benötigt werden. Auf diese Weise verbrauchen Steuergeräte nur dann Strom, wenn sie auch wirklich gebraucht werden, und der Gesamtstromverbrauch im Fahrzeug und damit der C02-Ausstoß, kann reduziert werden.

EP 0 981 875 Bl beschreibt ein solches Bussystem mit mehreren Steuergeräten bei dem ein Teilnetzbetrieb möglich ist, um die durchschnittliche Stromaufnahme eines gesamten Bus-Systems mit 30 Steuergeräten von 2,5mA auf ca. 1,6mA zu reduzieren.

Ein Problem, welches sich mit der Einführung eines solchen Teilnetzbetriebs ergibt, ist, dass die Steuergeräte nur noch Botschaften oder Botschaftsänderungen sehen können, die gesendet werden während sie eingeschaltet sind. Die Werte lokal im schlafenden Steuergerät zwischenzuspeichern (cachen), also dort zum Beispiel in einem Pufferspeicher im Original oder als Kopie zwischenzuspeichern, wie es in der Datenverarbeitung generell häufig gemacht wird, ist in diesem Fall nicht möglich. Würden Botschaften von anderen Steuergeräten im System versendet während ein Steuergerät schläft, ginge das Steuergerät beim Aufwachen von dem in seinem Zwischenspeicher (Cache) gespei- cherten Zustand aus, welcher beim Aufwachen möglicherweise jedoch bereits veraltet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu liefern, bei welchem für jedes Steuergerät nach dem Aufwachen ein aktueller Stand sichergestellt wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und ein Netzwerk gemäß Anspruch 17 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von ab- hängigen Ansprüchen.

Es wird ein Verfahren zum Übertragen von Botschaften in einem Kommunikationsnetzwerk mit mindestens drei Kommunikationsknoten beschrieben. Immer mindestens einer der Kommunikationsknoten wird in einem aktiven Zustand gehalten. Mindestens einer der Kommunikationsknoten wird aus dem aktiven Zustand in einen Ruhezustand versetzt, solange dieser für eine Kommunikation nicht benötigt wird. Ein aktiver Kommunikationsknoten wird mittels eines Sleep ( Schlaf ) -Events über den Wechsel eines anderen Kommunikationsknotens aus dem aktiven Zustand in den Ruhezustand, und mittels eines Wakeup (Aufwach) -Events über den Wechsel desselben Kommunikationsknotens aus dem Ruhezustand zurück in den aktiven Zustand in Kenntnis gesetzt. Ein aktiver Kommunikationsknoten weist einen internen Datenspeicher auf, in dem er Botschaften oder Kopien von Botschaften eines anderen Kommunikationsknotens speichert, und übernimmt das Senden dieser Botschaften oder Kopien von Botschaften, wenn er über einen Wechsel des anderen Knotens aus dem aktiven Zustand in den Ruhezustand in Kenntnis gesetzt wurde. Ein aktiver Kommunikationsknoten weist einen Hardware-Datenspeicher auf, in den er zu sendende Botschaften oder Kopien von Botschaften, die in seinem internen Datenspeicher gespeichert sind, überträgt und dort zum Versand bereit stellt. Der aktive Kommunikationsknoten stellt das Senden der gespeicherten Botschaften oder Kopien von Botschaften des anderen Kommunikationsknotens ein und löscht die Botschaften oder Kopien von Botschaften die in seinem Hardware-Datenspeicher zum Versand bereit liegen, wenn er über einen Wechsel des anderen Kommunikationsknotens aus dem Ruhezustand zurück in den aktiven Zustand in Kenntnis gesetzt wurde.

Es wird weiterhin ein Netzwerk mit mindestens drei Kommunikationsknoten, in welchem Botschaften übertragen werden beschrieben. Immer mindestens einer der Kommunikationsknoten wird in einem aktiven Zustand gehalten. Mindestens einer der Kommunikationsknoten wird aus dem aktiven Zustand in einen Ruhezustand versetzt, solange dieser für eine Kommunikation nicht benötigt wird. Ein aktiver Kommunikationsknoten wird mittels eines Sleep-Events über den Wechsel eines anderen Kommunika- tionsknotens aus dem aktiven Zustand in den Ruhezustand, und mittels eines Wakeup-Events über den Wechsel desselben Kommunikationsknotens aus dem Ruhezustand zurück in den aktiven Zustand in Kenntnis gesetzt. Ein aktiver Kommunikationsknoten weist einen internen Datenspeicher auf, in dem er Botschaften oder Kopien von Botschaften eines anderen Kommunikationsknotens speichert, und übernimmt das Senden dieser Botschaften oder Kopien von Botschaften, wenn er über einen Wechsel des anderen Knotens aus dem aktiven Zustand in den Ruhezustand in Kenntnis gesetzt wurde. Ein aktiver Kommunikationsknoten weist einen

Hardware-Datenspeicher auf, in den er zu sendende Botschaften oder Kopien von Botschaften, die in seinem internen Datenspeicher gespeichert sind, überträgt und dort zum Versand bereit stellt. Der aktive Kommunikationsknoten stellt das Senden der ge- speicherten Botschaften oder Kopien von Botschaften des anderen Kommunikationsknotens ein und löscht die Botschaften oder Kopien von Botschaften die in seinem Hardware-Datenspeicher zum Versand bereit liegen, wenn er über einen Wechsel des anderen Kommunikationsknotens aus dem Ruhezustand zurück in den aktiven Zustand in Kenntnis gesetzt wurde.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Es zeigt:

Figur 1 schematisch den Aufbau einer Busleitung mit mehreren

Knoten,

Figur 2a schematisch den Aufbau eines Bussystems mit mehreren

Bussen und Knoten im Bus-Teilnetzbetrieb,

Figur 2b schematisch den Aufbau eines Bussystems mit mehreren

Bussen und Knoten im Knoten-Teilnetzbetrieb, Figur 3 in einem Diagramm beispielhaft die möglichen Zustände zweier Knoten im Knoten-Teilnetzbetrieb über der Zeit,

Figur 4a schematisch ein erfindungsgemäßes Prinzip des Da- ten-Cachings beim Wechsel in den Ruhezustand eines

Knotens im Knoten-Teilnetzbetrieb,

Figur 4b schematisch ein erfindungsgemäßes Prinzip des Da- ten-Cachings während der Inaktivität eines Knotens im Knoten-Teilnetzbetrieb,

Figur 4c schematisch ein erfindungsgemäßes Prinzip des Da- ten-Cachings während der Inaktivität eines Knotens im Knoten-Teilnetzbetrieb,

Figur 4d schematisch ein erfindungsgemäßes Prinzip des Da- ten-Cachings beim Aufwachen eines Knotens im Knoten-Teilnetzbetrieb, Figur 4e schematisch ein erfindungsgemäßes Prinzip des Da- ten-Cachings beim Aufwachen eines Knotens im Knoten-Teilnetzbetrieb,

Figur 5 in einem Zustandsdiagramm den Übergang der möglichen

Zustände eines aktiven Knotens.

Figur 1 zeigt vereinfacht einen Datenbus 1 mit mehreren Knoten A, B, C. Ein Knoten kann dabei zum Beispiel ein Steuergerät oder eine andere Komponente darstellen. Die Knoten A, B, C nutzen den Bus 1 als gemeinsamen Übertragungsweg zum Übertragen von Daten. Dabei sind nicht zwangsläufig immer alle Knoten A, B, C an jeder Datenübertragung beteiligt. So kann beispielsweise Knoten A mit Knoten C kommunizieren, und Knoten B ist an dieser Kommunikation nicht beteiligt. Durch solche Datenbusse werden immer häufiger die einzelnen elektronischen Systemkomponenten eines Fahrzeugs miteinander verbunden. Aber auch in anderen Bereichen, wie z.B. der Computer- oder Gebäudetechnik, können Datenbusse zum Einsatz kommen .

Neben der Kommunikation mehrerer Knoten, zum Beispiel Steuergeräte in einem Fahrzeug, über einen einzigen Bus ist es zudem auch möglich, dass verschiedene solcher Busse untereinander kommunizieren. Hierfür kann zum Beispiel ein Gateway 4 zum Einsatz kommen, welches es Netzwerken erlaubt miteinander zu kommunizieren, auch wenn diese auf völlig unterschiedlichen Protokollen basieren. Figur 2a zeigt schematisch den Aufbau eines Bussystems mit einem Gateway 4 und drei verschiedenen Datenbussen 1, 2, 3. An einem ersten Datenbus 1 befinden sich beispielsweise die Knoten A, B, C, an einem zweiten Datenbus 2 die Knoten D, E und an einem dritten Datenbus 3 die Knoten F und G.

Findet in einem solchen Bussystem eine Datenkommunikation zwischen einzelnen Bussen 1, 2, 3 oder Knoten A, B, C, D, E, F, G statt, sind bei herkömmlichen Lösungen während dieses Zeitraums sämtliche an den Knoten A, B, C, D, E, F, G befindliche Komponenten im System aktiv und verbrauchen Strom. Lediglich zu Zeitpunkten, zu denen keinerlei Kommunikation im Bussystem stattfindet, können Komponenten wie zum Beispiel Steuergeräte in einen stromsparenden Ruhezustand versetzt werden. Wird nur eine einzige Botschaft von einem Knoten A, B, C, D, E, F, G im Bussystem versendet, während die Komponenten sich im Ruhezustand befinden, wechseln alle Komponenten wieder zurück in einen aktiven Zustand. Der Stromverbrauch eines solchen Systems ist aus diesem Grund nicht unerheblich.

Der Stromverbrauch einzelner Komponenten im Ruhezustand ist mei stens deutlich niedriger als im Leerlauf zustand (aktiver Zustand ohne Kommunikation) . Um den Gesamtstromverbrauch in einem solchen Kommunikationsnetzwerk; zu reduzieren, wurde darum der so genannte Teilnetzbetrieb entwickelt.

Ziel des Teilnetzbetriebs ist es, nur solche Komponenten in einem aktiven Zustand zu halten, die an einer Kommunikation im Netzwerk beteiligt sind. Komponenten, die zu einer Kommunikation nicht benötigt werden, können einzeln in den Ruhezustand versetzt werden. Figur 2a zeigt eine Möglichkeit eines solchen Teilnetzbetriebs, den so genannten Bus-Teilnetzbetrieb. Dabei ist es möglich, einen kompletten Bus, wenn dieser zur Kommunikation nicht benötigt wird, in den Ruhezustand zu versetzen. In Figur 2a befindet sich zum Beispiel Bus 1 mit den daran befindlichen Knoten A, B, C im Ruhezustand, während die Busse 2 und 3 mit den Knoten D, E, F und G weiterhin aktiv sind. Auch das Gateway 4 ist weiterhin aktiv, und ermöglicht weiterhin die Kommunikation zwischen den Bussen 1, 2, 3. Bus 1 würde erst wieder in einen aktiven Zustand versetzt werden, wenn das Gateway 4 oder einer der beiden anderen Busse 2, 3 eine Botschaft, welche für einen Knoten des Busses 1 bestimmt ist, versenden würde.

Eine weitere Variante des Teilnetzbetriebs ist der so genannte Knoten-Teilnetzbetrieb, welcher in Figur 2b schematisch dargestellt wird. Figur 2b zeigt erneut das Gateway 4, sowie die Busse 1 und 3 mit den Knoten A, B, C, F, G. Beide Busse 1 und 2 sind aktiv, nur die Knoten A und B des Busses 1 befinden sich im Ruhezustand. Sobald einer der Knoten A oder B wieder für eine Kommunikation benötigt wird, werden sie wieder zurück in den aktiven Zustand versetzt. Da selten alle Komponenten eines Bussystems gleichzeitig zur Kommunikation benötigt werden, befinden sich auf diese Weise häufig einzelne Komponenten im Ruhezustand mit gegenüber dem Leerlaufzustand reduziertem Stromverbrauch . Figur 3 zeigt beispielhaft ein mögliches zeitliches Verhalten der Knoten A und B im beschriebenen System des Knoten- Teilnetzbetriebs bezüglich ihrer Zustände. Dabei ist der aktive Zustand mit „wach" und der Ruhezustand mit „schlafend" bezeichnet. Zunächst sind beide Knoten A und B wach. Knoten A wechselt zum Zeitpunkt ti in den Ruhezustand, Knoten B wechselt zum Zeitpunkt t₂ in den Ruhezustand. Während der Knoten B bis zum Zeitpunkt t₅ im Ruhezustand verbleibt, geht Knoten A vom Zeitpunkt t₃ bis zum Zeitpunkt t₄ kurzzeitig in den aktiven Zustand über. Während dieses Zeitraums kann der Knoten A Botschaften an andere Knoten bzw. Komponenten im System senden, oder Botschaften von anderen Knoten bzw. Komponenten im System empfangen. Wenn Knoten B zum Zeitpunkt t₅ wieder in den aktiven Zustand wechselt, befindet sich Knoten A bereits wieder im Ruhezustand. Wurde von Knoten A während einer Ruhephase des Knotens B eine Botschaft versandt oder empfangen, ist der Knoten B über diese Botschaft bei seinem Aufwachen nicht informiert. Knoten B konnte keine Botschaften empfangen oder senden, die auf dem Bus versendet wurden während er selber im Ruhezustand war. Dadurch ist es möglich, dass Knoten B bei seinem Aufwachen von einem möglicherweise veralteten

Zustand ausgeht . In den meisten Fällen ist es jedoch wichtig, dass jeder Teilnehmer zu jedem Zeitpunkt den aktuellen Zustand kennt, es sei denn er befindet sich im Ruhezustand. Die Figuren 4a-e zeigen schematisch das erfindungsgemäße

Prinzip, um die beschriebene Problematik veralteter Zustände in Knoten nach dem Aufwachen aus dem Ruhezustand zu lösen. Die Figuren 4a-e zeigen dabei einen Datenbus 1 sowie drei Knoten A, B, C. Knoten C unterscheidet sich von den anderen Knoten im Netzwerk, und zwar dadurch, dass er Botschaften eines anderen Knotens A speichert (cacht), die auf dem Bus versendet werden. Der Knoten C speichert dabei vorzugsweise zu jedem Zeitpunkt alle Botschaften des entsprechenden Knotens A. Figur 4a zeigt das Kommunikationsnetzwerk; zu einem Zeitpunkt, zu dem Knoten B in den Ruhezustand wechselt. Knoten A ist zu diesem Zeitpunkt ebenso wie Knoten C aktiv. Die anderen Busteilnehmer werden über diesen Wechsel des Knotens B in den Ruhezustand mittels eines so genannten Sleep-Events Yl in Kenntnis gesetzt. Figur 4b zeigt, wie Knoten A die Botschaft X auf dem Bus versendet . Knoten B erhält diese Botschaft nicht, da er sich im Ruhezustand befindet. Der cachende Knoten C, der das Caching für den Knoten A übernimmt, erhält die von A gesendete Botschaft X und speichert diese zunächst in seinem internen Datenspeicher ab. Andere, in der Abbildung nicht gezeigte Busteilnehmer, die zu diesem Zeitpunkt auch aktiv sind, erhalten die Botschaft X ebenfalls, speichern diese jedoch nicht ab. Das Caching für einen Knoten A, sollte vorzugsweise jeweils nur ein anderer Knoten C übernehmen, wobei im System klar sein muss, welcher Knoten diese Rolle übernimmt .

Figur 4c zeigt, wie Knoten A nun ebenfalls in den Ruhezustand wechselt. Die Busteilnehmer erlangen wiederum durch ein

Sleep-Event Yl Kenntnis von diesem Wechsel. Für einen gewissen Zeitraum sind nun beide Knoten A und B im Ruhezustand und haben somit keine Möglichkeit, direkt miteinander zu kommunizieren. Wechselt als nächstes beispielsweise, wie in Figur 4d gezeigt, Knoten B wieder zurück in den aktiven Zustand, worüber die anderen Busteilnehmer durch ein Wakeup-Event Y2 Kenntnis erlangen, muss er zunächst von einem veralteten Zustand des Knotens A ausgehen. Knoten C, der den Wechsel des Knotens B zurück in den aktiven Zustand erkannt hat, entscheidet nun, ob sich Botschaften des Knotens A in seinem Speicher befinden.

Ein aktiver Knoten (C) weist typischerweise eine Hardwareunterstützung für die Kommunikation auf, um die Kommunikation möglichst reibungslos umsetzen zu können. Diese Hardwareunterstützung umfasst typischerweise eine Sendeeinheit, welche die eigentlichen Daten versendet, und einen Hardware-Datenspeicher, welcher für den Versand bestimmte Daten aufnimmt um diese bei Verfügbarkeit des Kommunikationskanals nachgelagert zu versenden. Liegt also eine Botschaft im internen Datenspeicher vor, so überträgt Knoten C diese Botschaft zunächst aus dem internen Datenspeicher in einen Hardware-Datenspeicher und legt sie dort für den Versand bereit . Anschließend versendet der Knoten C diese Botschaft auf dem Bus, so dass unter anderem der Knoten B die Botschaft erhält, wie in Figur 4e gezeigt. Dabei werden Bot- schaffen X aus dem Hardware-Datenspeicher des Knotens C versandt, sobald der Bus frei ist. Somit kann der Knoten B die Botschaft X möglicherweise auch erst nach einer gewissen Verzögerungszeit erhalten, wenn der Bus zunächst noch belegt ist. In Figur 4e, wird anstatt der Original-Botschaft des Knotens A, eine Kopie dieser Botschaft X' gesendet, was in diesem Fall einen adäguaten Ersatz für die Original-Botschaft X darstellt. Die anderen Busteilnehmer, in diesem Fall insbesondere Knoten B, merken somit nichts von der Abwesenheit des Knotens A, da der Knoten C dessen Aufgaben übernimmt, solange sich Knoten A im Ruhezustand befindet. Durch das Versenden einer Botschaft X oder dessen Kopie X' des Knotens A durch den Knoten C, ist der Knoten B auch in Abwesenheit des Knotens A über Veränderungen informiert, die während seiner eigenen Ruhephase aufgetreten sind.

Kehrt Knoten A in den aktiven Zustand zurück, so würden die anderen Busteilnehmer wiederum mittels eines Wakeup-Events Y2 davon in Kenntnis gesetzt. In den Abbildungen ist dieser Schritt nicht mehr explizit dargestellt, da er in Figur 4d bereits am Beispiel des Wechsels von Knoten B zurück in den aktiven Zustand dargestellt wurde. Ab dem Zeitpunkt, zu dem Knoten C von dem Wechsel von Knoten A aus dem Ruhezustand zurück in den aktiven Zustand Kenntnis erlangt, stellt dieser das Senden von Botschaften X oder von Kopien von Botschaften X' des Knotens A ein und Knoten A übernimmt diese Aufgaben wieder selber. Der Knoten C stellt jedoch ab diesem Zeitpunkt vorzugsweise lediglich das Senden der Botschaften des Knotens A ein, speichert neue Botschaften oder Kopien der Botschaften des Knotens A aber weiterhin ab.

Eine Kopie X' kann sowohl eine vollständige Kopie der Originalbotschaft X, als auch eine Kopie von einzelnen Inhalten der Botschaft X sein. So ist es beispielsweise möglich nur relevante Inhalte der Botschaft X zu speichern, wobei bestimmte Umgebungsinformationen bei Bedarf durch den cachenden Knoten C angepasst werden können. Durch das Anpassen von Informationen ist die Kopie X' in ihren Inhalten nicht zwangsläufig identisch mit der Original-Botschaft X, sondern kann sich teilweise oder ganz von der Botschaft X unterscheiden. Angepasste Inhalte könnten zum Beispiel ein durch den cachenden Knoten aktualisierter Botschaftszähler, eine Checksumme oder der Cachingstatus sein. Über eine Checksumme, oder auch Prüfsumme, kann festgestellt werden, ob ein Übertragungsfehler vorliegt oder nicht. Der Cachingstatus kann ebenfalls Informationen über mögliche Fehler oder Störungen enthalten .

Der Kopie X' einer Botschaft X wird dabei eine unterschiedliche ID zugewiesen als der Originalbotschaft X. Dadurch ist für die anderen Knoten ersichtlich, dass es sich um eine Kopie und nicht um die Original-Botschaft handelt. Eine Kopie X' und ihr Original X dürfen nie beide gleichzeitig auf einem Bus versendet werden. Anstatt einer Kopie X' besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Originalbotschaft X zu speichern und diese anschließend wieder, mit derselben ID, zu versenden. Dabei kann eine absolut identische Botschaft gespeichert werden, oder es können wiederum einzelne Inhalte der Botschaft, wie z.B. Botschaftszähler, Checksumme oder Cachingstatus angepasst werden. In beiden Fällen merken die anderen Knoten nicht, dass diese Botschaft nicht durch den Original-Knoten, sondern durch den cachenden Knoten versandt wurde .

Eine solche Möglichkeit, Kopien X' anstatt Original-Botschaften X durch den cachenden Knoten zu versenden, kann in solchen Fällen gewählt werden, wenn eine doppelte Versendung der Botschaft X nicht gewünscht ist. Dies kann beispielsweise in CAN-Bus Systemen der Fall sein. Vorzugsweise wird eine Entscheidung, ob die Original-Botschaft X oder deren Kopie X' durch den cachenden Knoten versendet werden soll beim Aufsetzen des Systems getroffen. Auf diese Weise ist in einem System immer nur entweder die eine, oder die andere Möglichkeit implementiert, jedoch keine Mischung aus beiden Möglichkeiten. Durch das so beschriebene Caching wird sichergestellt, dass jeder Knoten beim Aufwachen aus einem Ruhezustand über versendete Botschaften informiert wird und nicht von veralteten Werten ausgehen muss. Da ein Knoten der in den Ruhezustand wechselt das Caching nicht selber übernehmen kann, muss sichergestellt sein, dass immer jeweils einer der Knoten eines Systems in einem aktiven Zustand verbleibt und das Caching übernehmen kann.

Der aktive Knoten C speichert vorzugsweise zu jedem Zeitpunkt Botschaften des Knotens A, übernimmt das Senden dieser Bot- schaffen jedoch nur, wenn er über einen Wechsel des Knotens A aus dem aktiven Zustand in den Ruhezustand Kenntnis erlangt hat. Der aktive Knoten C übernimmt das Senden von im System versendeter Botschaften X, sobald er ein entsprechendes Sleep-Event Yl des Knotens A erhalten hat. Kehrt der Knoten A aus dem Ruhezustand wieder zurück in einen aktiven Zustand, so wird der aktive Knoten C erneut über sein Aufwachen mittels eines Wakeup-Events Y2 in Kenntnis gesetzt. Ab dem Erhalt der Information über einen Wechsel zurück in den aktiven Zustand, bzw. kurz nach Erhalt dieser Information, werden vom Knoten C keine weiteren Bot- Schäften eines Knotens A für den er das Caching übernimmt mehr versendet .

Dieses Prinzip kann nicht nur in Systemen mit nur einem Bus, sondern auch in Systemen mit mehreren Bussen angewendet werden. Generell können in einem System mehrere Knoten zum Caching von Botschaften verwendet werden, wobei jede der versendeten Botschaften immer nur von einem Knoten gecacht wird. Es übernimmt somit für jede gesendete Botschaft exakt ein Knoten das Caching. Ein Knoten kann dabei sowohl ein Steuergerät, als auch zum Beispiel ein Gateway sein.

Figur 5 zeigt die möglichen Zustände cachender Knoten. So kann sich ein cachender Knoten entweder in einem so genannten

Silent ( Still ) -Modus , oder einem so genannten Caching-Modus befinden. Im Caching-Modus übernimmt der Knoten sowohl das Speichern (Caching) als auch das Senden von Botschaften eines anderen Knotens, im Silent-Modus speichert (cacht) er zwar Botschaften von anderen Knoten, versendet diese Botschaften jedoch nicht weiter. Ein cachender Knoten verwaltet dabei für jeden von ihm gecachten Originalknoten einen eigenen Zustand Silent/Caching . Auslöser um von dem einem in den anderen Zustand zu wechseln ist entweder ein Sleep-Event Yl, oder ein Wakeup-Event Y2. Wobei ein Sleep-Event Yl von einem Knoten ausgeht, der in den Ruhezustand wechselt und ein Wakeup-Event Y2 von einem Knoten ausgeht, wenn dieser zurück in den aktiven Zustand wechselt.

Ein Sleep-Event Yl oder ein Wakeup-Event Y2 kann dabei jede nutzbare, irgendwie geartete Information sein, aus der sich der Wunsch eines Knotens erkennen lässt in den Ruhezustand bzw. in den aktiven Zustand zu wechseln. Der Informationsfluss kann zum Beispiel durch Übermittlung einer oder mehrerer Botschaften über denselben, oder auch einen anderen Bus erfolgen. Eine weitere Möglichkeit ist zum Beispiel, dass der Informationsfluss durch eine messbare Änderung in der Umgebung dargestellt wird. Eine solche messbare Änderung kann beispielsweise eine Änderung im Stromverbrauchsverhalten eines Knotens beim Wechsel von einem aktiven in einen inaktiven Zustand (Ruhezustand) oder umgekehrt sein. Auch das Festlegen eines bestimmten Zeitpunktes wäre eine weitere Möglichkeit. Handelt es sich um einen CAN-Bus, so kann ein Sleep- oder Wakeup-Event beispielsweise auch eine Netzwerkmanagement-Botschaft sein. Solche Netzwerkmanagement- Botschaften enthalten in der Regel mehrere Bits, in denen unter anderem die Netzwerkmanagement-Addresse eines Teilnehmers, ein Netzwerkstatus, ein Botschaftszähler oder auch ein Status, das heißt ein Hinweis auf den Zustand (aktiv/inaktiv) eines Teilnehmers gespeichert sein können. Es ist jedoch als Sleep- bzw. Wakeup-Event auch jede weitere Information denkbar, die im Bussystem auf beliebige Art und Weise übermittelt werden kann . Diese Information muss dabei nicht zwangsläufig direkt an den cachenden Knoten gerichtet sein.

Auch das Senden einer Botschaft X oder deren Kopie X' kann beispielsweise ein Wakeup-Event Y2 darstellen, durch welches der cachende Knoten in den Silent-Modus wechselt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren müssen jedoch nicht zwangsläufig alle Botschaften gecacht werden. Einzelne Botschaften können vom Caching ausgenommen sein, falls diese für den inaktiven Knoten zum Beispiel nicht relevant sind. Für diese Botschaften besteht jedoch wiederum das anfangs beschriebene Problem, dass der inaktive Knoten beim Aufwachen nicht darüber informiert ist, bzw. dass diese Botschaft am Bus nicht mehr verfügbar ist .

Der Übergang eines Knotens A von einem Ruhezustand in einen aktiven Zustand kann auf verschiedene Arten realisiert werden. Bei allen Realisierungsmöglichkeiten sollte zunächst der cachende Knoten C durch ein Wakeup-Event Y2 vom Wechsel des Knotens A in den aktiven Zustand Kenntnis erlangt haben.

Eine Möglichkeit der weiteren Realisierung liegt darin, dass der Knoten A, der in den aktiven Zustand zurück wechselt, für eine kurze Zeit nach dem Versenden des Wakeup-Events Y2 keine anderen Botschaften sendet. In dieser Zeit kann der cachende Knoten C gespeicherte Botschaften X, X' des Knotens A noch weiter versenden. Auf diese Weise könnte beispielsweise die Übertragung einer Botschaft X, X' die bereits begonnen wurde und mit Zugang des

Wakeup-Events Y2 noch nicht abgeschlossen ist noch zu Ende geführt werden, ohne dass die Knoten A und C gleichzeitig Botschaften auf dem Bus versenden. In Figur 3 beginnt dieser Zeitraum zum Beispiel bei t₅ und endet bei t₆. Diese Zeit kann beispielsweise 10ms betragen. Der Knoten C muss jedoch eindeutig feststellen, ab welchem Zeitpunkt t₆ er keine Botschaften mehr versenden soll. Zu diesem Zeitpunkt t₆ müssen alle Botschaften, die im Datenspeicher zum Versand bereits bereitgelegt wurden gelöscht werden, um den weiteren Versand zu verhindern.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, keine derartige zeitliche Überlappung zuzulassen. Der Knoten A, der in den aktiven Zustand zurück wechselt, kann hierbei sofort nach dem Versenden des Wakeup-Events Y2 wieder selber weitere Botschaften versenden. Der cachende Knoten C muss dabei sicherstellen, dass die gespeicherten Botschaften X, X' die im Datenspeicher zum Versand bereits bereitgelegt wurden mit minimaler Verzögerung aus seinem Datenspeicher gelöscht und keine weiteren Botschaften des Knotens A mehr versendet werden. Eine möglicherweise bereits begonnene Übertragung von Botschaften X, X' durch den Knoten C müsste in diesem Fall sofort nach Zugang des Wakeup-Events unterbrochen werden. Der Knoten A darf bei dieser Art der Umsetzung jedoch vor dem Senden des Wakeup-Events Y2 keine anderen Botschaften versenden . Bezugszeichenliste

1 Datenbus

2 Datenbus

3 Datenbus

4 Gateway

A Kommunikationsknoten

B Kommunikationsknoten

C Kommunikationsknoten

D Kommunikationsknoten

E Kommunikationsknoten

F Kommunikationsknoten

G Kommunikationsknoten

Yl Sleep-Event

Y2 Wakeup-Event

X Botschaft

X' Kopie der Botschaft

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Übertragen von Botschaften in einem Kommunikationsnetzwerk; mit mindestens drei Kommunikationsknoten (A, B, C) , bei dem immer mindestens einer der Kommunikationsknoten (A, B, C) in einem aktiven Zustand gehalten wird, mindestens einer der Kommunikationsknoten (A, B, C) aus dem aktiven Zustand in einen Ruhezustand versetzt wird, solange dieser für eine Kommunikation nicht benötigt wird, ein aktiver Kommunikationsknoten (C) mittels eines Sleep-Events (Yl) über den Wechsel eines Kommunikationsknotens (A, B) aus dem aktiven Zustand in den Ruhezustand, und mittels eines

Wakeup-Events (Y2) über den Wechsel desselben Kommunikationsknotens (A, B) aus dem Ruhezustand zurück in den aktiven Zustand in Kenntnis gesetzt wird, ein aktiver Kommunikationsknoten (C) einen internen Datenspeicher aufweist, in dem er Botschaften (X) oder Kopien von Botschaften (Χ') des Kommunikationsknotens (A, B) speichert, und das Senden dieser Botschaften (X) oder Kopien von Botschaften (Χ') übernimmt, wenn er über einen Wechsel des Kommunikationsknotens (A, B) aus dem aktiven Zustand in den Ruhezustand in Kenntnis gesetzt wurde, ein aktiver Kommunikationsknoten (C) einen Hardware-Daten- Speicher aufweist, in den er zu sendende Botschaften (X) oder Kopien von Botschaften (X' ) , die in seinem internen Datenspeicher gespeichert sind, überträgt und dort zum Versand bereit stellt, und der aktive Kommunikationsknoten (C) das Senden der gespeicherten Botschaften (X) oder Kopien von Botschaften (Χ') des Kommunikationsknotens (A, B) einstellt und die Botschaften (X) oder Kopien von Botschaften (Χ') die in seinem Hardware-Datenspeicher zum Versand bereit liegen löscht, wenn er über einen Wechsel des Kommunikationsknotens (A, B) aus dem Ruhezustand zurück in den aktiven Zustand in Kenntnis gesetzt wurde.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Kommunikationsnetzwerk ein Fahrzeug-Bus ist.

3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, bei dem der aktive Kommunikationsknoten ein Steuergerät oder Gateway (4) ist.

4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Sleep-Event (Yl) und/oder das Wakeup-Event (Y2) eine Netzwerkmanagement-Botschaft ist, aus der sich der Status des Knotens (A, B) erschließen lässt, dessen Botschaften der aktive Knoten (C) speichert.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Sleep-Event (Yl) und/oder das Wakeup-Event (Y2) eine beliebige Information darstellt, die dafür geeignet ist, den Zustands- wechsel eines Knotens (A, B) zu erkennen.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, bei dem das Sleep-Event (Yl) und/oder das Wakeup-Event (Y2) einen Informationsflus s darstellt, welcher durch messbare Änderungen in der Umgebung erfolgt .

7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem einzelne Botschaften von einer Speicherung im ständig aktiven Kommunikationsknoten ausgenommen sind.

8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Kopie (Χ') eine Kopie einzelner Inhalte der Botschaft (X) darstellt.

9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem eine vom aktiven Knoten (C) versandte Kopie einer Botschaft (Χ') eine andere ID als die Original-Botschaft (X) aufweist.

10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das Senden einer gespeicherten Botschaft (X) durch einen Kommunikationsknoten (A, B) ein Wakeup-Event (Y2) darstellt.

11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem nie eine Botschaft (X) und deren Kopie (Χ') gleichzeitig im Kommunikationsnetzwerk versendet werden.

12. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem ein Kommunikationsknoten (A, B) für einen bestimmten Zeitraum (t₅ bis t₆), nachdem er ein Wakeup-Event (Y2) versendet hat keine weiteren Botschaften versendet.

13. Verfahren gemäß Anspruch 12, bei dem der aktive Kommunikationsknoten (C) ab dem Zeitpunkt t₆ das Senden der von ihm gespeicherten Botschaften einstellt.

14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem ein Kommunikationsknoten (A, B) direkt nach dem Senden eines

Wakeup-Events (Y2) wieder selber Botschaften senden kann.

15. Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem der aktive Kommunikationsknoten (C) direkt nach Erhalt eines Wakeup-Events (Y2) keine gespeicherten Botschaften des entsprechenden Kommunikationsknotens (A, B) mehr versendet.

16. Verfahren gemäß Anspruch 15, bei dem der aktive Kommuni- kationsknoten (C) sofort nach Erhalt des Wakeup-Events (Y2) die Botschaften des entsprechenden Kommunikationsknotens (A, B) die in seinem Hardware-Datenspeicher zum Versand bereit liegen entfernt .

17. Netzwerk mit mindestens drei Kommunikationsknoten (A, B, C), in welchem Botschaften übertragen werden, in dem immer mindestens einer der Kommunikationsknoten (A, B, C) in einem aktiven Zustand gehalten wird, mindestens einer der Kommunikationsknoten (A, B, C) aus dem aktiven Zustand in einen Ruhezustand versetzt wird, solange dieser für eine Kommunikation nicht benötigt wird, ein aktiver Kommunikationsknoten (C) mittels eines Sleep-Events (Yl) über den Wechsel eines Kommunikationsknotens (A, B) aus dem aktiven Zustand in den Ruhezustand, und mittels eines

Wakeup-Events (Y2) über den Wechsel des selben Kommunikationsknotens (A, B) aus dem Ruhezustand zurück in den aktiven Zustand in Kenntnis gesetzt wird, ein aktiver Kommunikationsknoten (C) einen internen Datenspeicher aufweist, in dem er Botschaften (X) oder Kopien von Botschaften (Χ') des Kommunikationsknotens (A, B) speichert, und das Senden dieser Botschaften (X) oder Kopien von Botschaften (Χ') übernimmt, wenn er über einen Wechsel des Kommunikationsknotens (A, B) aus dem aktiven Zustand in den Ruhezustand in Kenntnis gesetzt wurde, ein aktiver Kommunikationsknoten (C) einen Hardware-Datenspeicher aufweist, in den er zu sendende Botschaften (X) oder Kopien von Botschaften (Χ'), die in seinem internen Datenspeicher gespeichert sind, überträgt und dort zum Versand bereit stellt, und der aktive Kommunikationsknoten (C) das Senden der gespeicherten Botschaften (X) oder Kopien von Botschaften (Χ') des Kommunikationsknotens (A, B) einstellt und die Botschaften (X) oder Kopien von Botschaften (Χ') die in seinem Hardware-Datenspeicher zum Versand bereit liegen löscht, wenn er über einen Wechsel des Kommunikationsknotens (A, B) aus dem Ruhezustand zurück in den aktiven Zustand in Kenntnis gesetzt wurde.