WO2013092385A1 - Kommunikationsvorrichtung für ein fahrzeugkommunikationsnetzwerk und fahrzeugkommunikationsnetzwerk - Google Patents

Kommunikationsvorrichtung für ein fahrzeugkommunikationsnetzwerk und fahrzeugkommunikationsnetzwerk Download PDF

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WO2013092385A1
WO2013092385A1 PCT/EP2012/075429 EP2012075429W WO2013092385A1 WO 2013092385 A1 WO2013092385 A1 WO 2013092385A1 EP 2012075429 W EP2012075429 W EP 2012075429W WO 2013092385 A1 WO2013092385 A1 WO 2013092385A1
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communication device
layer
interface
data
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PCT/EP2012/075429
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Andreas Schramm
Max Kicherer
Benjamin Krebs
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • H04L69/326—Intralayer communication protocols among peer entities or protocol data unit [PDU] definitions in the transport layer [OSI layer 4]

Definitions

  • the invention relates to a communication device for a vehicle communication network and the vehicle communication network, wherein the communication device can be signal-coupled via a first interface with the vehicle communication network.
  • Modern motor vehicles have a variety of embedded systems, for example control and / or monitoring devices, infotainment devices and / or
  • Ethernet and / or TCP / IP Transmission Control Protocol / Internet Protocol
  • TCP / IP Transmission Control Protocol / Internet Protocol
  • the evaluation of Ethernet and / or TCP / IP datagrams requires that the systems have additional components designed to generate, send, and send datagrams according to the Ethernet protocol or TCP / IP protocols as well as the Ethernet To receive and evaluate datagrams or TCP / IP datagrams.
  • the object underlying the invention is to provide a communication device for a vehicle communication network and a vehicle communication network, which contribute to simplifying data communication in the vehicle communication network, thereby enabling cost-effective data communication.
  • the object is solved by the features of the independent claims. Advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims.
  • the invention is characterized according to a first aspect by a communication device for affykoramunikations- network, which is technically coupled via a first interface with the vehicle communication network.
  • the communication device comprises a second interface and a digital logic circuit, the logic circuit being designed to evaluate a respective transport layer datagram for providing application data received via the first interface at the second interface and for transmitting application data provided at the second interface via the first interface or to generate, which comprises application data and having a format according to a predetermined transport layer data protocol, which is assigned to a transport layer of the open system interconnection layer model, wherein contents of predetermined fields of the transport layer datagram are given.
  • transport layer datagrams can be simplified in such a way that they can be evaluated by means of a hard-wired hardware circuit of low complexity. Specifying the contents of specific fields reduces the variability of transport layer datagrams. This makes it possible to dispense with a software-controlled arithmetic unit for an evaluation of the transport layer datagrams.
  • facilities in a vehicle can be equipped with the communication device and thus be connected to the motor vehicle network via different physical connections in different topologies, without the respective device requiring a software-controlled computing unit for this purpose.
  • Datagramro denotes a data unit which comprises header data which represents control information and which may also include follower data, for example for error-checking measures.
  • the header data is also called header and the trailer data trailer.
  • Datagrams each include payload data and log data, each divided into one or more fields of the datagram.
  • the evaluation of datagrams here is to be understood in the sense that payload data that is embedded in the datagrams are separated from the log data and provided for further processing and / or application.
  • the generation of datagrams here is to be understood in the sense that the user data, which are provided by the application and / or a preprocessing, are supplemented by predetermined protocol data.
  • the logic circuit is configured to evaluate or generate a respective network layer datagram which comprises at least part of one or more of the respective transport layer datagrams and has a format according to a predetermined network layer data protocol, that of a network layer of the open system Interconnection layer model is assigned, with contents of predetermined fields of the network layer datagram are given.
  • the logic circuit is configured to evaluate or generate a respective layer map comprising at least part of one or more of the respective network layer datagrams and having a format according to a predetermined link layer data protocol corresponding to a backup and / or or physical layer of the Open Sys tems interconnection layer model is assigned, with contents of predetermined fields of the data link layer datagram are given.
  • the logic circuit has a state machine.
  • the state machine may comprise, for example, logic gates, flip-flops and / or a register. Such a state machine allows a simple and thus cost-effective evaluation of the link layer datagrams, the transport layer datagrams, and / or the network layer datagrams.
  • the transport layer data protocol comprises a user
  • UDP User Datagram Protocol
  • the User Datagram Protocol is a minimal, connectionless network protocol that belongs to the transport layer of the Internet protocol family. Due to the simplicity of the protocol and the specification of the contents of the given fields, a simple evaluation and in particular a simple evaluation by means of a hard-wired hardware circuit is possible.
  • the network layer data protocol comprises an internet protocol.
  • the Internet Protocol is a very common protocol and is used for a variety of applications. A use of the Internet protocol thus allows a very flexible data exchange with a variety of facilities.
  • the expectation layer data protocol comprises
  • Ethernet protocol is a very common protocol and is used for a variety of applications. Use of the Ethernet protocol thus allows very flexible data exchange with a wide variety of devices.
  • the invention is characterized by a vehicle communication network which has at least one Communications device according to the first aspect and at least one network host, wherein the communication device and the network host are signal-technically coupled for the exchange of data.
  • the communication device may be electrically coupled to an embedded device, such as a display, such that application data may be transmitted from the network host to the embedded device communication device according to the transport layer data protocol and the communication device will only forward the application data to the embedded device, such that the embedded one of the embedded devices Device does not require a processor unit and / or software to evaluate the datagrams sent by the network host.
  • an embedded device such as a display
  • the network host includes, for example, a computing unit and is configured, for example, to provide information, services and / or application programs to a user or another network node in the vehicle communications network.
  • the network host includes a physical network node.
  • the network host is assigned a mediation layer address, and preferably the network host fully supports the network layer data protocol.
  • the communication device is signal-technically coupled with one or two network hosts for data exchange.
  • the at least one network host comprises an Internet Protocol host.
  • an Internet protocol address of the at least one network host and an Internet protocol address of the at least one communication device are specified.
  • the at least one communication device has a memory element in which the Internet Protocol address of the at least one network host and the Internet Protocol address of the communication device is stored.
  • the at least one network host has a memory in which the Internet Protocol address of the at least one communication device and the Internet Protocol address of the network host is stored. This easily makes it possible to determine the link layer's physical address (hardware address) associated with an Internet Protocol address and to store this association in the memory device of the communication device and in the memory of the network host.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a vehicle communication network
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a data link layer datagram
  • FIG. 3 shows an embodiment of a network layer diagram
  • FIG. 4 shows an embodiment of a transport layer date rainm.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a vehicle communication network.
  • the vehicle communication network 10 includes, for example, at least one communication device 20 and at least one network host 30, which are signal-technically coupled for the transmission of data.
  • the network host 30 includes, for example, a computing unit and is configured, for example, to provide information, services and / or application programs to a user or another network node in the vehicle communication network.
  • the communication device 20 has a first interface via which it is signal-wise coupled to the vehicle communication network 10. Furthermore, the communication device 20 has a second interface and is coupled via the second interface, for example electrically to an embedded system 40 of the vehicle, for example with a display for outputting optical signals and / or a touch-sensitive screen.
  • an embedded system 40 also referred to as a Bmbedded Device, for example, has only a minimal control interface. For example, today's displays arranged in a motor vehicle have a minimal control interface for writing registers, but no larger memory devices and / or computer units for storing or processing complex program codes for evaluating datagrams.
  • the communication device 20 is configured, for example, to send datagrams to the network host 30 during normal operation of the communication device 20 and of the network host 30 at predetermined time intervals and / or in the event of the occurrence of predetermined events.
  • the predetermined time intervals can be the same or different.
  • the network host 30 receiving the datagrams processes them without further flow control.
  • the network host 30 may, for example, send simple data packets to the communication device 20, for example to describe registers.
  • the communication device 20 comprises a digital logic circuit, wherein the logic circuit is designed to provide a respective application data received via the first interface at the second interface and for a transmission of application data provided at the second interface via the first interface Evaluate or generate Transport harshdatagramm comprising application data and having a format according to a predetermined Transport harshrasiprotokoll, which is assigned to a transport layer of the Open Systems Interconnection layer model, wherein contents of predetermined fields of the Transport harshdatagramms are given.
  • the logic circuit is further configured, for example, to evaluate a respective network layer datagram comprising at least a portion of one or more of the respective transport layer datagrams and having a format according to a predetermined switching layer data protocol associated with a network layer of the Open Systems Interconnection layer models, wherein contents of predetermined fields of the network layer datagram.
  • the logic circuit is configured, for example, to evaluate or generate a respective data link layer datagram comprising at least a portion of one or more of the respective network layer datagrams and having a format according to a predetermined data link layer protocol that corresponds to an environment system viewpoint and / or physical layer Interconnection layer model is assigned, whereby contents of given fields of the backup layer datagram are given.
  • the logic circuit can have, for example, a state machine.
  • FIG. 2 shows an embodiment example of a data link layer RAMAM that can be evaluated and / or generated by the logic circuit.
  • the data link layer datagram is designed as an Ethernet datagram in the exemplary embodiment shown.
  • the English proper names are used in the following, as long as no corresponding German names are used.
  • the Ethernet datagram includes, for example, the following fields according to the IEEE 802.3 and IEEE 802.1q standard:
  • the first subfield VLAN Priority of the field VLAN TAG is assigned the value 0.
  • the second subfield CFI of the field VLAN TAG is also assigned the value 0.
  • the third subfield VLAN ID is assigned the hexadecimal value 0x49.
  • the first subfield VLAN PRIORITY and the third subfield VLAN ID changed as needed can be.
  • the values for the first subfield VLAN PRIORITY and third subfield VLAN ID can therefore be stored respectively in the memory unit of the communication device 20 and in the memory of the network host 30.
  • the type field TYPE is assigned the hexadecimal value 0x0800 in the case of Internet protocol-based communication between the communication device 20 and the network host 30.
  • the type field TYPE is assigned the hexadecimal value 0x0806 in ARP-based (Address Resolution Protocol) communication between the communication device 20 and the network host 30.
  • the Address Resolution Protocol is assigned to the backup layer.
  • the ARP-based communication is performed, for example, at a restart of the communication device 20 and / or the network host 30.
  • the type field TYPE can be assigned the hexadecimal value 0x086DD.
  • the other fields of the respective datagrarame can have contents according to IEEE 802.3.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a switching layer datagram which can be evaluated and / or generated by the logic circuit.
  • the network layer datagram is embodied as an Internet protocol datagram in the embodiment shown.
  • the English proper names are used in the following, as far as no corresponding German names are in use.
  • the Internet Protocol Datagram includes the following fields:
  • the Version Field lP_Version field has the value 4.
  • the field Type of Service Field IP_TOS has the hexadecimal value 0x00.
  • Time To Live Field IP_TTL has the value 1.
  • the source address field IP_Source_Adress has a fixed address value that is stored.
  • the destination address field IP_Destination_Address has a fixed address value that is stored.
  • the IP_Data data field includes UDP datagrams.
  • Figure 4 shows an embodiment of a Transportschientda- tagramm that can be evaluated and / or generated by the logic circuit.
  • the transport layer datagram is formed in the embodiment shown as a UD datagram.
  • the English proper names are used in the following, as far as no corresponding German names are in use.
  • the ODP datagram includes the following fields:
  • the source port ü_Source_Port field is assigned the value 0.
  • the field destination port ü_Destination_Port is assigned the value 1.
  • the field comprises data U_Data coded data having a type length value format.
  • a variable number of attributes is transmitted in a message.
  • An attribute is conveyed by the following triple, type, length and value.
  • the at least one communication device 20 has, for example, a memory element, for example an EEPROM, in which the Internet Protocol address of the at least one network host 30 and the Internet Protocol address of the communication device 20 are stored.
  • the at least one network host 30 has, for example, a memory in which the Internet Protocol address of the at least one communication device 20 and the Internet Protocol address of the network host 30 is stored.
  • the communication device 20 may know a priori the Internet Protocol address of the network host 30 and the network host 30 to know the Internet Protocol address of the communication device 20. It may be provided that at the beginning of the operation of the vehicle communication network, for example at a Restart of the vehicle communication network, the physical addresses, such as the MAC addresses (Media Access Control) of the network host 30 is not known and that the network host 30 is not known whether the communication device 20 is actually active in the vehicle communication network 10. For this reason, it may be provided, for example, that the communication device 20 is designed such that it can determine the physical address, for example the MAC address, of the network host 30 on the basis of the Internet Protocol address of the network host stored by it 30.
  • the physical addresses such as the MAC addresses (Media Access Control) of the network host 30
  • the network host 30 is not known whether the communication device 20 is actually active in the vehicle communication network 10. For this reason, it may be provided, for example, that the communication device 20 is designed such that it can determine the physical address, for example the MAC address, of the network host 30 on
  • Oer network host 30 may be configured such that it can determine the physical address of the communication device 20 based on the Internet protocol address of the communication device 20 stored by it.
  • the respective network host 30 is designed, for example, to generate datagrams according to an Address Resolution Protocol (US Pat. ARP) to a multiple or broadcast address.
  • the communication device 20 is configured to evaluate this ARP datagram having the Internet Protocol address of the respective network host 30 to evaluate.
  • the communication device 20 receives the ARP datagram and compares the physical source address, e.g. As the source MAC address, with a previously stored physical source address, which has stored, for example, in the memory unit. Once the received physical address deviates from the stored physical address, the new physical address associated with the respective network host 30 is stored.

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Abstract

Eine Kommunikationsvorrichtung (20) für ein Fahrzeugkommunikationsnetzwerk (10) ist signaltechnisch über eine erste Schnittstelle koppelbar mit dem Fahrzeugkommunikat ionsnetzwerk (10). Die Kommunikationsvorrichtung (20) umfasst eine zweite Schnittstelle sowie eine digitale Logikschaltung, wobei die Logikschaltung ausgebildet ist, für eine Bereitstellung von über die erste Schnittstelle empfangenen Anwendungsdaten an der zweiten Schnittstelle und für eine Übertragung von an der zweiten Schnittstelle bereitgestellten Anwendungsdaten über die erste Schnittstelle ein jeweiliges Transportschichtdatagramm auszuwerten beziehungsweise zu erzeugen, das Anwendungsdaten umfasst und das ein Format gemäß einem vorgegebenen TransportSchichtdatenprotokoll aufweist, das einer Transportschicht des Open Systems Interconnection Schichtenmodells zugeordnet ist, wobei Inhalte vorgegebener Felder des Transportschichtdatagramms vorgegeben sind.

Description

Beschreibung
Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeugkommunikationsnetz- werk und Fahrzeugkommunikationsnetzwerk
Die Erfindung betrifft eine Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeugkommunikationenetzwerk und das Fahrzeugkommunikations- netzwerk, wobei die Kommunikationsvorrichtung signaltechnisch über eine erste Schnittstelle koppelbar ist mit dem Fahrzeugkommunikationsnetzwerk .
Moderne Kraftfahrzeuge weisen eine Vielzahl von eingebetteten Systemen auf, zum Beispiel Steuer- und/oder Überwachungseinrichtungen, Infotainmenteinrichtungen und/oder
Telematikeinrichtungen . Für einen Datenaustausch zwischen den Systemen werden aufgrund der zunehmenden Komplexität Ethernet und/oder TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Proto- col) basierte Kommunikationsverbindungen genutzt. Die Auswertung von Ethernet- und/oder TCP/IP-Datagrammen erfordert jedoch, dass die Systeme zusatzliche Komponenten aufweisen, die ausgebildet sind, Datagramme gemäß dem Ethernet-Protkoll bezie hungsweise den TCP/IP-Protokollen zu erzeugen, zu versenden so wie die Ethernet-Datagramme beziehungsweise TCP/IP-Datagramme zu empfangen und auszuwerten.
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, eine Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeugkommunikationenetzwerk und ein Fahrzeugkommunikationsnetzwerk zu schaffen, die beziehungsweise das einen Beitrag leisten, eine Datenkommunika tion in dem Fahrzeugkommunikationsnetzwerk zu vereinfachen und damit eine kostengünstige Datenkommunikation ermöglichen. Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich gemäß einem ersten Aspekt aus durch eine KommunikationsVorrichtung für ein Fahrzeugkoramunikations- netzwerk, die signaltechnisch über eine erste Schnittstelle koppelbar ist mit dem Fahrzeugkommunikationenetzwerk. Die Kommunikationsvorrichtung umfasst eine zweite Schnittstelle sowie eine digitale Logikschaltung, wobei die Logikschaltung ausgebildet ist, für eine Bereitstellung von über die erste Schnittstelle empfangenen Anwendungsdaten an der zweiten Schnittstelle und für eine Übertragung von an der zweiten Schnittstelle bereitgestellten Anwendungsdaten über die erste Schnittstelle ein jeweiliges Transportschichtdatagramm auszuwerten beziehungsweise zu erzeugen, das Anwendungsdaten umfasst und das ein Format gemäß einem vorgegebenen TransportSchichtdatenprotokoll aufweist, das einer Transportschicht des Open Systems Interconnec- tion Schichtenmodells zugeordnet ist, wobei Inhalte vorgegebener Felder des Transportschichtdatagramms vorgegeben sind.
Dies hat den Vorteil, dass die Transportschichtdatagramme derart vereinfacht werden können, dass sie mittels einer fest verdrahteten Hardware-Schaltung geringer Komplexität ausgewertet werden können. Durch die Vorgabe der Inhalte bestimmter Felder wird eine Variabilität der Transportschichtdatagramme reduziert. Dies ermöglicht, dass für eine Auswertung der Transportschichtdatagramme auf eine softwaregesteuerte Recheneinheit verzichtet werden kann. Damit können Einrichtungen in einem Fahrzeug mit der Kommunikationsvorrichtung ausgestattet werden und so über unterschiedliche physikalische Verbindungen in unterschiedlichen Topologien an das Kraftfahrzeugnetzwerk angebunden werden, ohne dass die jeweilige Einrichtung hierfür eine softwaregesteuerte Recheneinheit erfordert.
Der Begriff Datagramro bezeichnet hierbei eine Dateneinheit, die Kopfdaten umfasst, die SteuerInformationen repräsentieren, und die auch Nachläuferdaten umfassen kann beispielsweise für fehlerprüfende Maßnahmen. Die Kopfdaten werden auch Header genannt und die Nachläuferdaten Trailer. Datagramme umfassen jeweils Nutzdaten und Protokolldaten, die jeweils auf ein oder mehrere Felder des Datagramms aufgeteilt sind. Das Auswerten von Datagrammen ist hierbei in dem Sinne zu verstehen, dass Nutzdaten, die in den Datagrammen eingebettet sind, von den Protokolldaten getrennt werden und für eine weitere Verarbeitung und/oder Anwendung bereitgestellt werden. Das Erzeugen von Datagrammen ist hierbei in dem Sinne zu verstehen, dass die Nutzdaten, die von der Anwendung und/oder von einer Vorverarbeitung bereitgestellt werden, um vorgegebene Protokolldaten ergänzt werden. in einer vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts ist die Logikschaltung ausgebildet, ein jeweiliges Vermittlungsschicht- datagramm auszuwerten beziehungsweise zu erzeugen, das zumindest ein Teil eines oder mehrerer der jeweiligen Transport- schichtdatagramme umfasst und ein Format gemäß einem vorgegebenen Vermittlungsschichtdatenprotokoll aufweist, das einer Vermittlungsschicht des Open Systems Interconnection Schichtenmodells zugeordnet ist, wobei Inhalte vorgegebener Felder des Vermittlungsschichtdatagramms vorgegeben sind. Dies hat den Vorteil, dass die Vermittlungsschichtdatagramme derart vereinfacht werden können, dass sie mittels einer Hardware-Schaltung geringer Komplexität ausgewertet werden können. Durch die Vorgabe der Inhalte bestimmter Felder wird eine Variabilität der Vermittlungsschichtdatagrainme reduziert, sodass für eine Auswertung der Vermittlungsschichtdatagrainme auf eine softwarege- steuerte Recheneinheiten verzichtet werden kann. Ferner ermöglicht dies eine kostengünstige Herstellung, da die Schaltungsfunktionen zur Auswertung der Transportschichtdatagramme und der Vermittlungsschichtdatagrainme in einer integrierten Schaltung auf einem Chip einfach realisiert werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts ist die Logikschaltung ausgebildet, ein jeweiliges Siehe rungsschichtdatagramm auszuwerten beziehungsweise zu erzeugen, das zumindest ein Teil eines oder mehrerer der jeweiligen Vermittlungsschichtdatagrainme umfasst und das ein Format gemäß ei nem vorgegebenen Sicherungsschichtdatenprotokoll aufweist, das einer Sicherungs- und/oder Bitübertragungsschicht des Open Sys tems Interconnection Schichtenmodells zugeordnet ist, wobei In halte vorgegebener Felder des Sicherungsschichtdatagramms vorgegeben sind. Dies ermöglicht eine kostengünstige Herstellung, da die Schaltungsfunktionen zur Auswertung der Sicherungs- schichtdatagrarame, der Transportschichtdatagramme und/oder der Vermittlungsschichtdatagrainme in einer integrierten Schaltung in einem Chip einfach realisiert werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts weist die Logikschaltung eine Zustandsmaschine auf. Die Zustandsmaschine kann beispielsweise logische Gatter, Flip- Flops und/oder ein Register umfassen. Solch eine Zustandsmaschine ermöglicht eine einfache und damit kostengünstige Aus- wertung der Sicherungsschichtdatagramme, der Transportschicht- datagramme und/oder der Vermittlungsschichtdatagramme .
In einer weiteren vorteilhaften Auegestaltung des ersten Aspekts umfasst das Transportschichtdatenprotokoll ein User
Datagram Protocol. Das User Datagram Protocol, abgekürzt UDP, ist ein minimales, verbindungsloses Netzwerkprotokoll, das zur Transportschicht der Internetprotokollfamilie gehört. Aufgrund der Einfachheit des Protokolls und der Vorgabe der Inhalte der vorgegebenen Felder ist eine einfach Auswertung und insbesondere eine einfache Auswertung mittels einer fest verdrahteten Hardwareschaltung möglich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts umfasst das Vermittlungsschichtdatenprotokoll ein Inter- netprotokoll . Das Internetprotokoll ist ein sehr weit verbreitetes Protokoll und wird für eine Vielzahl von Anwendungen genutzt. Ein Einsatz des Internetprotokolls ermöglicht somit einen sehr flexiblen Datenaustausch mit unterschiedlichsten Einrichtungen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts umfasst das Sieherungsschichtdatenprotokoll ein
Ethernetprotokoll. Das Ethernetprotokoll ist ein sehr weit verbreitetes Protokoll und wird für eine Vielzahl von Anwendungen genutzt. Ein Einsatz des Ethernetprotokolls ermöglicht somit einen sehr flexiblen Datenaustausch mit unterschiedlichsten Einrichtungen .
Gemäß einem zweiten Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Fahrzeugkommunikationsnetzwerk, das zumindest eine Kommunikationsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt und zumindest einen Netzwerkhost umfasst, wobei die Kommunikationsvorrichtung und der Netzwerkhost signaltechnisch zum Austausch von Daten gekoppelt sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts gelten hierbei auch für den zweiten Aspekt.
Vorteilhafterweise ermöglicht dies einen flexiblen Austausch von Anwendungsdaten zwischen verschiedenen Einrichtungen in einem Fahrzeug. Die Kommunikationsvorrichtung kann mit einem eingebetteten Gerät, zum Beispiel einem Display, elektrisch gekoppelt sein, so dass Anwendungsdaten von dem Netzwerkhost gemäß dem Transportschichtdatenprotokoll an die Kommunikationsvorrichtung des eingebetteten Gerätes übertragen werden können und die Kommunikationsvorrichtung nur die Anwendungsdaten an das eingebettete Gerät weiterreicht, sodass das eingebettete Gerät keine Prozessoreinheit und/oder Software benötigt, um die von dem Netzwerkhost gesendeten Datagramme auszuwerten.
Der Netzwerkhost umfasst beispielsweise eine Recheneinheit und ist beispielsweise ausgebildet Informationen, Dienste und/oder Anwendungsprogramme einem Nutzer oder einem anderen Netzwerkknoten in dem Fahrzeugkommunikationsnetzwerk zur Verfügung zu stellen. Der Netzwerkhost umfasst einen physikalischen Netzwerkknoten. Dem Netzwerkhost ist eine Vermittlungeschicht- Adresse zugeordnet und vorzugsweise unterstützt der Netzwerk- host das Vermittlungsschichtdatenprotokoll in vollem umfang. Vorzugweise ist die Kommunikationsvorrichtung mit einem oder zwei Netzwerkhosts zum Datenaustausch signaltechnisch gekoppelt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des zweiten Aspekte um- fasst der zumindest eine Netzwerkhost einen Internet-Protokoll- Host.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des zweiten Aspekts ist eine Internet-Protokoll-Adresse des zumindest einen Netzwerkhosts und eine Internet-Protokoll-Adresse der zumindest einen Kommunikationsvorrichtung vorgegeben. Die zumindest eine Kommunikationsvorrichtung weist ein Speicherelement auf, in dem die Internet-Protokoll-Adresse des zumindest einen Netzwerkhosts und die Internet-Protokoll-Adresse der Kommunikationsvorrichtung gespeichert ist. Der zumindest eine Netzwerkhost weist einen Speicher auf, in dem die Internet-Protokoll-Adresse der zumindest einen Kommunikationsvorrichtung und die Internet- Protokoll-Adresse des Netzwerkhosts gespeichert ist. Diese ermöglicht in einfacher Weise, die zu einer Internet- Protokolladresse zugehörige physikalische Adresse (Hardwareadresse) der Sicherungsschicht zu ermitteln und diese Zuordnung in der Speichereinheit der Kommunikationsvorrichtung und in dem Speicher des Netzwerkhosts zu speichern.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert.
Es zeigen: Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugkommunikations- netzwerks,
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel eines Sicherungsschichtdatag- ramms,
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel eines Vermittlungsschichtda- tagramms und
Figur 4 ein Ausführungsbeispiel eines Transportschichtdatag- rainms .
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugkommunikationsnetzwerks. Das Fahrzeugkommunikationsnetzwerk 10 umfasst beispielsweise zumindest eine Kommunikationsvorrichtung 20 und zumindest einen Netzwerkhost 30, die zur Übertragung von Daten signaltechnisch gekoppelt sind. Der Netzwerkhost 30 umfasst beispielsweise eine Recheneinheit und ist beispielsweise ausgebildet, Informationen, Dienste und/oder Anwendungsprogramme einem Nutzer oder einem anderen Netzwerkknoten in dem Fahrzeugkommunikationsnetz zur Verfügung zu stellen.
Die Kommunikationsvorrichtung 20 weist eine erste Schnittstelle auf über die sie Signaltechnisch gekoppelt ist mit dem Fahrzeugkommunikationsnetzwerk 10. Ferner weist die Kommunikationsvorrichtung 20 eine zweite Schnittstelle auf und ist über die zweite Schnittstelle beispielsweise elektrisch mit einem eingebetteten System 40 des Fahrzeugs gekoppelt, beispielsweise mit einem Display zur Ausgabe von optischen Signalen und/oder einem berührungssensitiven Bildschirm. Solch ein eingebettetes System 40, das auch als Bmbedded Device bezeichnet wird, «»eist beispielsweise nur eine minimale Steuerschnittstelle auf. Beispielsweise besitzen heutige Displays, die in einem Kraftfahrzeug angeordnet sind, eine minimale Steuerschnittstelle zum Schreiben von Registern, aber keine größere Speichereinrichtungen und/oder Rechnereinheiten zur Speicherung beziehungsweise zur Verarbeitung von komplexen Programmkodes zur Auswertung von Datagrammen .
Die Kommunikationsvorrichtung 20 ist beispielsweise ausgebildet, während eines Normalbetriebs der Kommunikationsvorrichtung 20 und des Netzwerkhosts 30 in vorgegebenen Zeitabständen und/oder im Falle des Auftretens von vorgegebenen Ereignissen Datagramme an den Netzwerkhost 30 zu senden. Die vorgegebenen Zeitabstände können jeweils gleich sein oder unterschiedlich. Der Netzwerkhost 30, der die Datagramme empfängt, verarbeitet diese beispielsweise ohne weitere Flusskontrollmaßnahmen. Sobald der Netzwerkhost 30 das erste Datagramm und der Kommunikationsvorrichtung 20 empfangen und ausgewertet hat, kann der Netzwerkhost 30 beispielsweise einfache Datenpakete an die Kommunikationsvorrichtung 20 senden, beispielsweise um Register zu beschreiben .
Die Kommunikationsvorrichtung 20 umfasst hierzu eine digitale Logikschaltung, wobei die Logikechaltung ausgebildet ist, für eine Bereitstellung von über die erste Schnittstelle empfangenen Anwendungsdaten an der zweiten Schnittstelle und für eine Übertragung von an der zweiten Schnittstelle bereitgestellten Anwendungsdaten über die erste Schnittstelle ein jeweiliges Transportschichtdatagramm auszuwerten beziehungsweise zu erzeugen, das Anwendungsdaten umfasst und das ein Format gemäß einem vorgegebenen Transportschichtdatenprotokoll aufweist, das einer Transportschicht des Open Systems Interconnection Schichtenmodells zugeordnet ist, wobei Inhalte vorgegebener Felder des Transportschichtdatagramms vorgegeben sind.
Die Logikschaltung ist beispielsweise ferner ausgebildet, ein jeweiliges Vermittlungsschichtdatagramm auszuwerten beziehungsweise zu erzeugen, das zumindest ein Teil eines oder mehrerer der jeweiligen Transportschichtdatagramme umfasst und ein Format gemäß einem vorgegebenen vermittlungeschichtdatenprotokoll aufweist, das einer Vermittlungsschicht des Open Systems Interconnection Schichtenmodelle zugeordnet ist, wobei Inhalte vorgegebener Felder des Vermittlungsschichtdatagramms vorgegeben sind.
Des weiteren ist die Logikschaltung beispielsweise ausgebildet, ein jeweiliges Sicherungsschichtdatagramm auszuwerten beziehungsweise zu erzeugen, das zumindest ein Teil eines oder mehrerer der jeweiligen Vermittlungsschichtdatagramme umfasst und das ein Format gemäß einem vorgegebenen Sicherungsschichtdaten- protokoll aufweist, das einer Sieherungs- und/oder Bitübertragungsschicht des Open Systems Interconnection Schichtenmodells zugeordnet ist, wobei Inhalte vorgegebener Felder des Siche- rungsschichtdatagramms vorgegeben sind.
Die Logikschaltung kann hierzu beispielsweise eine Zustandsma- schine aufweisen. Figur 2 ein Ausführungebeispiel eines Sicherungsschichtdatag- ramras, das von der Logikschaltung ausgewertet und/oder erzeugt werden kann. Das Sicherungsschichtdatagramm ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Ethernet-Datagramm ausgebildet. Für einige Bezeichnungen der Felder werden im Folgenden die englischen Eigennamen genutzt, insofern keine korrespondierenden deutschen Namen gebrauchlich sind.
Das Ethernet-Datagramm umfasst beispielsweise folgende Felder gemäß dem IEEE 802.3 und IEEE 802.1q Standard:
- Präambel PREAMBLE
- Start Frame Delimiter SPD
- Ziel-MAC-Adresse DA
- Quell-MAC-Adresse SA
- VLAN-Tag TAG mit einem ersten Unterfeld VLAN PRIORITY
zweiten Unterfeld CFI und dritter Unterfeld VLAN ID
- Typ-Feld TYPE
- Daten Feld DATA
- PÄD-Feld PÄD
- Frame Check Sequence Field CRC
Hierbei werden beispielsweise die Inhalte der folgenden Felder wie folgt vorgegeben:
Dem ersten Unterfeld VLAN Priority des Feldes VLAN TAG wird der Wert 0 zugeordnet. Dem zweiten Unterfeld CFI des Feldes VLAN TAG wird ebenfalls der Wert 0 zugeordnet. Dem dritten Unterfeld VLAN ID wird der hexadezimale Wert 0x49 zugeordnet.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass das erste Unterfeld VLAN PRIORITY und das dritte Unterfeld VLAN ID bei Bedarf geändert werden kann. Die Werte für das erste Unterfeld VLAN PRIORITY und dritte Unterfeld VLAN ID können daher jeweils in der Speichereinheit der Kommunikationsvorrichtung 20 und in dem Speicher des Netzwerkhosts 30 gespeichert werden.
Dem Typ-Feld TYPE wird bei einer internet-protokoll-basierten Kommunikation zwischen der Kommunikationsvorrichtung 20 und dem Netzwerkhost 30 der hexadezimale Wert 0x0800 zugeordnet. Dem Typ-Feld TYPE wird bei einer ARP-basierten (Address Resolution Protocol) Kommunikation zwischen der Kommunikationsvorrichtung 20 und dem Netzwerkhost 30 der hexadezimale Wert 0x0806 zugeordnet. Das Adress Resolution Protocol ist der Sicherungs- schicht zugeordnet. Die ARP-basierte Kommunikation wird beispielsweise bei einem Neustart der Kommunikationsvorrichtung 20 und/oder des Netzwerkhost 30 ausgeführt.
Ferner kann vorgesehen sein, das für zukünftige Anwendungen dem Typ-Feld TYPE der hexadezimale Wert 0x086DD zugeordnet werden kann.
Die weiteren Felder der jeweiligen Datagrarame können Inhalte gemäß IEEE 802.3 aufweisen.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Vermittlungs- schichtdatagramms, das von der Logikschaltung ausgewertet und/oder erzeugt werden kann. Das Vermittlungsschichtdatagramm ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Internet- Protokoll-Datagramm ausgebildet. Für einige Bezeichnungen der Felder werden im Folgenden die englischen Eigennamen genutzt, insofern keine korrespondierenden deutschen Namen gebräuchlich sind. Das Internet -Protokoll-Datagramm umfasst beispielsweise folgen de Felder:
- Versionsfeld IP_Version
- IP Header Length Field IP_IHL
- Type of Service Field IP_TOS
- Total Length Field IP_Total_Length
- Indentification Field IP_Identification
- Flag Field IP_Flags
- Fragment Offset Field IP_Fragment_Offset
- Time To Live Field IP_TTL
- Protocol Field IP_Protocol
- Checksum Field IP_Header_Checksum
- Quelladressfeld IP_Source_Adress
- Zieladressfeld IP_Destination_Adress
- Options and Padding Field IP_Options_and_Padding
- Datenfeld IP_Data
Hierbei werden beispielsweise die Inhalte der folgenden Felder wie folgt vorgegeben:
- Das Feld Version Field lP_Version weist den Wert 4 auf.
- Das Feld Type of Service Field IP_TOS weist den hexadezimalen Wert 0x00 auf.
- Das Feld Flag Field IP_Flags weist den Wert 0 auf.
- Das Feld Fragment Offset Field IP_Fragment_Offset weist den Wert 0 auf.
- Das Feld Time To Live Field IP_TTL weist den Wert 1 auf.
- Das Feld Protocol Field IP_Protocol weist den Wert 17 auf
- Das Quelladressfeld IP_Source_Adress weist einen festen Adresswert auf, der gespeichert wird. - Das Zieladressfeld IP_Destination_Adress, weist einen festen Adresswert auf, der gespeichert wird.
- Das Feld Options and Padding Field IP_Options_and_Padding wird nicht genutzt.
- Das Datenfeld IP_Data umfasst UDP-Datagramme .
Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Transportschientda- tagramms, das von der Logikschaltung ausgewertet und/oder erzeugt werden kann. Das Transportschichtdatagramm ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als UD -Datagramm ausgebildet. Für einige Bezeichnungen der Felder werden im Folgenden die englischen Eigennamen genutzt, insofern keine korrespondierenden deutschen Namen gebräuchlich sind.
Das ODP-Datagramm umfasst beispielsweise folgende Felder:
- Quell-Port ü_Source_Port
- Ziel-Port ü_Destination_Port
- Lange U_Length
- Prüfsumme U_Checksum
- Daten UJData
Dem Feld Quell-Port ü_Source_Port ist der Wert 0 zugeordnet. Dem Feld Ziel-Port ü_Destination_Port wird der Wert 1 zugeordnet.
Bezüglich der Anwendung in dem Fahrzeugkommunikationsnetzwerks kann vorgesehen sein, dass das Feld Daten U_Data kodierte Daten umfasst, die ein Type-Length-Value-Format aufweisen. Hierbei wird eine variable Anzahl von Attributen in einer Nachricht übertragen. Ein Attribut wird durch folgendes Tripel, Typ, Lange und Wert, übermittelt. Beispielsweise kann, um eine vereinfachte Kommunikation zwischen der Kommunikationsvorrichtung 20 und dem Netzwerkhost 30 zu ermöglichen, vorgesehen sein, dass die Internet-Protokoll- Adresse des zumindest einen Netzwerkhosts 30 und eine Internet- Protokoll-Adresse der zumindest einen Kommunikationsvorrichtung 20 vorgegeben sind. Die zumindest eine Kommunikationsvorrichtung 20 weist beispielsweise einen Speicherelement auf, zum Beispiel ein EEPROM, in dem die Internet-Protokoll-Adresse des zumindest einen Netzwerkhosts 30 und die Internet-Protokoll- Adresse der Kommunikationsvorrichtung 20 gespeichert sind. Der zumindest eine Netzwerkhost 30 weist beispielsweise einen Speicher auf, in dem die Internet-Protokoll-Adresse der zumindest einen Kotnmunikationsvorrichtung 20 und die Internet-Protokoll- Adresse des Netzwerkhosts 30 gespeichert ist.
Dies ermöglicht, dass die Kommunikationsvorrichtung 20 a priori die Internet-Protokoll-Adresse des Netzwerkhosts 30 kennt und der Netzwerkhost 30 die Internet-Protokoll-Adresse der Kotnmunikationsvorrichtung 20. Es kann vorgesehen sein, dass zu Beginn des Betriebs des Fahrzeugkommunikationsnetzwerks, zum Beispiel bei einem Neustart des Fahrzeugkommunikationsnetzwerkes, die physikalischen Adressen, beispielsweise die MAC-Adressen (Media Access Control) des Netzwerkhosts 30 nicht bekannt ist und dass dem Netzwerkhost 30 nicht bekannt ist, ob die Kommunikations- vorrichtung 20 im Fahrzeugkommunikationsnetzwerk 10 tatsächlich aktiv ist. Aus diesem Grund kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Kommunikationsvorrichtung 20 derart ausgebildet ist, dass sie die physikalische Adresse, zum Beispiel die MAC- Adresse, des Netzwerkhosts 30 ermitteln kann auf Basis der von ihr gespeicherten Internet-Protokoll-Adresse des Netzwerkhosts 30. Oer Netzwerkhost 30 kann derart ausgebildet sein, dass er die physikalische Adresse der Kommunikationsvorrichtung 20 ermitteln kann auf Basis der von ihm gespeicherten Internet- Protokoll-Adresse der Kommunikationsvorrichtung 20. Der jeweilige Netzwerkhost 30 ist beispielsweise ausgebildet, Datagramme gemäß einem Address Resolution Protocol (ARP) an eine Mehrfachoder Rundrufadresse zu senden. Die Kommunikationsvorrichtung 20 ist ausgebildet, dieses ARP-Datagramm auszuwerten, das die Internet-Protokoll-Adresse des jeweiligen Netzwerkhost 30 aufweist, auszuwerten. Die Kommunikationsvorrichtung 20 empfängt das ARP-Datagramm und vergleicht die physikalische Quelladresse, z. B. die Quell-MAC-Adresse, mit einer zuvor gespeicherten physikalische Quelladresse, die sie beispielsweise in der Speichereinheit gespeichert hat. Sobald die empfangene physikalische Adresse von der gespeicherten physikalischen Adresse abweicht, wird die neue physikalische Adresse, die dem jeweiligen Netzwerkhost 30 zugeordnet ist, gespeichert.
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Claims

Patentansprüche
1. Kommunikationsvorrichtving (20) für ein Fahrzeugkommunikationsnetzwerk (10) , die signaltechnisch über eine erste Schnittstelle koppelbar ist mit dem Fahrzeugkommunikati- onsnetzwerk (10) und die eine zweite Schnittstelle sowie eine digitale Logikschaltung aufweist, bei der die Logikschaltung ausgebildet ist, für eine Bereitstellung von über die erste Schnittstelle empfangenen Anwendungsdaten an der zweiten Schnittstelle und für eine Übertragung von an der zweiten Schnittstelle bereitgestellten Anwendungsdaten über die erste Schnittstelle ein jeweiliges Trans- portschichtdatagramm auszuwerten beziehungsweise zu erzeugen, das Anwendungsdaten umfasst und das ein Format gemäß einem vorgegebenen Transportschichtdatenprotokoll aufweist, das einer Transportschicht des Open Systems Inter- connection Schichtenmodells zugeordnet ist, wobei Inhalte vorgegebener Felder des Transportschichtdatagramms vorgegeben sind.
2. Kommunikationsvorrichtung (20) nach Anspruch 1,
bei der die Logikschaltung ausgebildet ist, ein jeweiliges Vermittlungsschichtdatagramm auszuwerten beziehungsweise zu erzeugen, das zumindest ein Teil eines oder mehrerer der jeweiligen Transportschichtdatagramme umfasst und ein Format gemäß einem vorgegeben Vermittlungsschichtdatenpro- tokoll aufweist, das einer Vermittlungsschicht des Open Systems Interconnection Schichtenmodells zugeordnet ist, wobei Inhalte vorgegebener Felder des Vermittlungsschicht- datagramms vorgegeben sind. Kommunikationsvorrichtung (20) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Logikschaltung ausgebildet ist, ein jeweiliges Sicherungsschichtdatagramm auszuwerten beziehungsweise zu erzeugen, das zumindest ein Teil eines oder mehrerer der jeweiligen Vermittlungsschichtdatagramme umfasst und das ein Format gemäß einem vorgegebenen Sicherungsschichtda- tenprotokoll aufweist, das einer Sieherungs- und/oder Bit- übertragungsschicht des Open Systems Interconnection
Schichtenmodells zugeordnet ist, wobei Inhalte vorgegebener Felder des Sicherungsschichtdatagramms vorgegeben sind.
Kommunikationsvorrichtung (20) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3,
bei der die Logikschaltung eine Zustandsmaschine aufweist.
Kommunikationsvorrichtung (20) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4,
bei der das Transportschichtdatenprotokoll ein User
Datagram Protocol umfasst.
Kommunikationsvorrichtung (20) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5,
bei der das Vermittlungsschichtdatenprotokoll ein Internetprotokoll umfasst.
Kommunikationsvorrichtung (20) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6,
bei der das Sicherungsschichtdatenprotokoll ein
Ethernetprotokoll umfasst . Fahrzeugkommunikationsnetzwerk (10), das umfasst:
- zumindest eine Kommunikationsvorrichtung (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, und
- zumindest einen Netzwerkhost (30) , wobei die Kommunikationsvorrichtung (20) und der Netzwerkhost (30) Signal- technisch zum Austausch von Daten gekoppelt sind. Fahrzeugkommunikationsnetzwerk (10) nach Anspruch 8, bei dem der zumindest eine Netzwerkhost (30) einen Internet-Protokoll-Host umfasst . Fahrzeugkommunikationsnetzwerk (10) nach Anspruch 8 oder 9,
bei dem eine Internet-Protokoll-Adresse des zumindest einen Netzwerkhosts (30) und eine Internet-Protokoll-Adresse der zumindest einen Kommunikationsvorrichtung (20) vorgegeben ist und
- die zumindest eine Kommunikationsvorrichtung (20) ein Speicherelement aufweist, in dem die Internet-Protokoll- Adresse des zumindest einen Netzwerkhosts (30) und die Internet-Protokoll-Adresse der Kommunikationsvorrichtung (20) gespeichert ist, und
- der zumindest eine Netzwerkhost (30) einen Speicher aufweist, in dem die Internet-Protokoll-Adresse der zumindest einen Kommunikationsvorrichtung (20) und die Internet- Protokoll-Adresse des Netzwerkhosts (30) gespeichert ist.
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