WO2013171096A1 - Datenlogging bzw. stimulation in automotiven ethernet netzwerken unter verwendung der fahrzeug-infrastruktur - Google Patents

Datenlogging bzw. stimulation in automotiven ethernet netzwerken unter verwendung der fahrzeug-infrastruktur Download PDF

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WO2013171096A1
WO2013171096A1 PCT/EP2013/059470 EP2013059470W WO2013171096A1 WO 2013171096 A1 WO2013171096 A1 WO 2013171096A1 EP 2013059470 W EP2013059470 W EP 2013059470W WO 2013171096 A1 WO2013171096 A1 WO 2013171096A1
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WO
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data
component
logging
vehicle
ethernet
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PCT/EP2013/059470
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Thomas Königseder
Albrecht Neff
Thomas WÜRDINGER
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
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    • H04L43/50—Testing arrangements
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    • H04L2012/40267—Bus for use in transportation systems
    • H04L2012/40273—Bus for use in transportation systems the transportation system being a vehicle

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for recording
  • Transmission medium all data exchanged between the nodes of the bus system, for data logging (i.e., for recording) are available or can be fed to stimulation at any point of the bus system.
  • Examples of such bus systems are e.g. the fieldbus systems CAN (Controller Area Network) or MOST (Media Oriented Systems
  • switches i.e., network switches
  • control units that are not identical to the on-board network communicate with each other, and similar measurement technology is currently being used to send stimulation data to specific ECUs for stimulation.
  • a typically existing interface for data logging and / or pacing such as the OBD (On-Board Diagnostic) interface of the vehicle may not be used when the vehicle
  • Stimulation data to a SG in automotive Ethernet networks is Stimulation data to a SG in automotive Ethernet networks.
  • the present document describes a method which makes it possible to perform complete data logging of all SG data in the vehicle and / or to send stimulation data to all SGs of a vehicle without the use of additional measurement technology.
  • the data to be recorded is sent by a sender
  • the vehicle may be, for example, a motor vehicle or an automobile.
  • Communication system of the vehicle includes an Ethernet network.
  • the communication system may also include other bus systems, such as e.g. a controller area network (CAN), MOST (Media Oriented Systems Transport), LIN (Local Interconnect Network) and / or FlexRay bus system.
  • the various bus systems and the Ethernet network may be interconnected via one or more bridge components (e.g., one or more controllers).
  • bridge components e.g., one or more controllers
  • the different bus systems and the Ethernet network can be interconnected via a central gateway.
  • the one or more bridge components and / or the central gateway thus allow an exchange of data between the components connected to the different bus systems and the Ethernet network (e.g.
  • the data to be recorded is passed from a transmitting component to a receiving component of the Ethernet network via a transmission path.
  • the data to be recorded is typically in the form of Ethernet data (i.e., Ethernet packets or Ethernet frames) which are header data.
  • the transmitting component may comprise the transmitting controller or the transmitting component may be the transmitting controller.
  • the receiving component may comprise the receiving controller or the receiving component may be the receiving controller.
  • the transmitting component could also be a bridge component or the central gateway, which receives the data to be recorded via another bus system from the transmitting controller and as Ethernet
  • the receive component may be a bridge component or the central gateway that stores the data to be recorded as Ethernet data over the Ethernet network receives and sends to another via a different bus system
  • the data to be recorded should be recorded on a logging component of the Ethemet network that is not on the transmission path.
  • the Ethernet network is typically configured such that the
  • Transmission path between the transmitting component and the receiving component are.
  • the data to be recorded is generally not available. This is e.g. The fact that some or all components of the Ethernet network each include corresponding Ethernet switches that allow a targeted routing of the data to be recorded from the transmitting component to the receiving component through the Ethernet network.
  • the method includes configuring an intermediate component of the Ethernet network located on the transmission path, a copy of
  • the intermediate component comprises an Ethernet switch (also called Layer 2 switch). Configuring the intermediate component may then include configuring the Ethernet switch to make a copy of the data to be recorded. Furthermore, configuring the intermediate component may include configuring the Ethernet switch to provide the copy of the data with header data that enables the transmission of the copy of the data through the Ethernet network to the logging component.
  • the copy of the data can be created, for example, using a port-mirroring function of the Ethernet switch.
  • the header data may include, for example, one or more of: a MAC destination address of the logging component and / or a VLAN tag that identifies the copy of the data as logging data.
  • the method may further include recording the logging data at the logging component.
  • the logging component can be part of a
  • the information and communication system of the vehicle may include an internal storage medium (e.g., a hard disk and / or a random access memory).
  • the information and communication system of the vehicle may include an interface (e.g., a USB interface) for connecting an external storage medium (e.g., a USB stick).
  • the logging data can then be recorded on an (external or internal) storage medium of the information and communication system. This avoids the costly use of dedicated data logging. Instead, that can
  • Storage medium of the information and communication system can be used as a data logger.
  • the logging component can furthermore comprise a UMTS or a WLAN interface. Then the logging data can be sent via the UMTS or the WLAN interface to a data logger.
  • the method may further include configuring one or more other components of the Ethernet network that are on a logging transmission path from the intermediate component to the logging component.
  • the one or more other components can be configured to send the logging data to the logging component.
  • not only the branching intermediate component but also other components of the network can be configured to
  • the one or more further components may each comprise an Ethernet switch.
  • the method may further include configuring the Ethernet switch the Z ic component that sends the logging data to the logging component via a specific (first) port of the Ethernet switch. Furthermore, the method may include configuring the inter-component Ethernet switch to reserve a predetermined transmission bandwidth of the particular (first) port for transmission of the logging data.
  • a side channel departing from the intermediate component can be set up for logging data having a predetermined transmission bandwidth that matches the amount of logging data to the sese
  • the method may further include, configuring the intermediate component to save or send an error message if the logging
  • the intermediate component may e.g. recognize that the logging data to be transmitted exceed the predetermined transmission bandwidth of the side channel and then discard some of the logging data. To the discarding of
  • the intermediate component can store or send an error message, so that the absence of logging data can be noted on the datalogger.
  • Configuring the intermediate component may send a
  • configuration command to the intermediate component through the Ethernet network.
  • the configuration command can be used to configure the intermediate component's ethernet switch.
  • the configuration command may be a Universal Diagnostics Services (UDS) diagnostic command, such as the ISO 14229: 1998 standard.
  • UDS Universal Diagnostics Services
  • the configuration command may be sent from a data logger via an on-board diagnostic (OBD) interface of the vehicle; and / or from a data logger via a WLAN or a UMTS interface of
  • OBD on-board diagnostic
  • Vehicle to be sent ; and / or from a storage medium of a
  • the configuration command can be sent over the Ethernet network to the intermediate component, allowing a flexible and cost-effective adaptation of the Ethernet network to each
  • the configuration command can be sent to the intermediate component via another automotive bus system (eg CAN, MOST, FlexRay, LIN bus system) if the intermediate component is (also) connected to another automotive bus system is.
  • another automotive bus system eg CAN, MOST, FlexRay, LIN bus system
  • the method may include determining a logging scenario from a plurality of predefined logging scenarios.
  • Each of the predefined logging scenarios can e.g. identify at least one component of the Ethernet network as a logging component (multiple logging components are also possible, for example, to reduce traffic through the additional logging data).
  • a predefined logging scenario can identify one or more sending controllers and / or one or more receiving controllers whose exchanged data
  • a predefined logging scenario may specify configuration parameters for one or more intermediate components to configure the one or more intermediate components.
  • the configuration parameters may, for example, define a data channel reserved for the logging data (also called a side channel) through the Ethernet network with a predetermined transmission bandwidth.
  • the logging scenarios can be determined based on the topology of the Ethernet network and / or on the basis of the operational data streams through the Ethernet network. By using predefined logging scenarios, it can be ensured that the additional logging traffic does not disturb the operational data streams of the vehicle.
  • the method may further include detecting a predefined state of the vehicle. For example, a specific error condition can be detected.
  • the detection of this condition may e.g. by a control device of the vehicle or by a vehicle-external device.
  • a particular error condition may be based on a fault memory entry in a
  • Control unit can be determined.
  • the determination of the logging scenario can then take place on the basis of the detected state of the vehicle. This ensures that (only) logging data relevant to the state of the vehicle is recorded.
  • a condition-dependent selection of logging scenarios can cause the additional logging data caused by the logging data
  • the sending controller may be connected to a communication system bus system other than the Ethernet network.
  • the transmit component may be configured to send all (or a selection) from the sending controller via the other bus system
  • the method may then further include,
  • the transmit component may be configured to tunnel all or part of the data received from the sending controller through the Ethernet network.
  • the part of the data sent by the sending controller via the other bus system may be e.g. be specified in a logging scenario.
  • the method may further include sending a controller configuration command to the sending controller (or to another
  • the controller configuration command can be sent to the controller, for example in the form of a UDS command.
  • the method may further include configuring the sending controller (or a other control unit of the vehicle) on the basis of the ECU configuration command, internal status information of the transmitting ECU as status
  • the status data may e.g. on the bus system of the
  • Control unit are sent. Furthermore, the method may further include configuring the transmitting component (and / or another component of the Ethernet network) to send the status data to the logging component. It is thus also possible to record internal status information of the control unit via the Ethemet network to a specific logging component. In particular, this allows dedicated debugging interfaces to the
  • the stimulation data should be sent such that the receiving controller transmits the stimulation data as
  • the communication system includes an Ethernet network.
  • the Ethemet network is designed to be specific
  • Data is passed from the sending controller to the receiving controller from a sending component to a receiving component of the Ethernet network via a transmission path.
  • the stimulation is passed from the sending controller to the receiving controller from a sending component to a receiving component of the Ethernet network via a transmission path.
  • the method includes configuring an intermediate component of the Ethernet network that is on the transmission path to modify header data of the stimulation data received by the stimulation component.
  • the intermediate component may be e.g. to the last component of the Ethernet network on the transmission path before the
  • the original header data can be used to capture the stimulation data from the stimulation Component through the Ethernet network to the intermediate component.
  • this original header data is then modified to be viewed by the receiving component as data sent from the sending controller and / or from the sending component.
  • modifying the header data may include removing a VLAN tag that identifies the received stimulation data as stimulation data.
  • modifying the header data may include, for example, replacing a MAC source address with the MAC address of the sending component.
  • the intermediate component may be configured such that the intermediate component sends the modified stimulation data to the receiving component.
  • the intermediate component may include an Ethernet switch. Configuring the intermediate component may then include configuring the Ethernet switch to modify the header data of the stimulation data and sending the modified stimulation data to the receiving component.
  • the method may further include configuring the intermediate component to pass data sent by the sending controller to a logging component. Furthermore, the intermediate component can be configured by the data sent by the sending controller
  • the intermediate component may "intercept" the data sent by the sending controller and forward it to the logging component
  • the intercepted data may be replaced with pacing data which may then be substituted for the data sent by the sending controller Receive component and forwarded to the received control unit.
  • the method may further include configuring one or more other components of the Ethernet network that are based on a stimulation Transfer path from the stimulation component to the intermediate component lie.
  • the one or more other components may be configured to send the pacing data to the intermediate component.
  • not only the intermediate component but also other components of the network may be configured to send the stimulation data from the stimulation component to the intermediate component.
  • one or more other components of the Ethernet network may be configured to send the pacing data to the intermediate component.
  • Components each comprise an Ethernet switch.
  • the method may include configuring the inter-component Ethernet switch to reserve a predetermined transmission bandwidth of a particular (first) port of the inter-component Ethernet switch for receiving the stimulation data.
  • side channel stimulation data having a predetermined transmission bandwidth may be set up which limits the amount of stimulation data to the predetermined transmission bandwidth.
  • the logging component and the
  • Stimulation component is a common component of the Ethernet network.
  • a datalogger which records the logging data
  • a pacing unit which generates the pacing data
  • a common unit e.g., a common computer.
  • a plurality of data loggers and / or a plurality of stimulation units can also be used.
  • the use of a plurality of logging components and / or a plurality of stimulation components in the network can be advantageous to reduce the burden of logging data and / or pacing data.
  • the intermediate component may be configured for the purpose of transmitting stimulation data through one or more configuration commands.
  • configuring the intermediate component may include sending a configuration command to the intermediate component through the Ethernet network (or other bus system).
  • the configuration command can be used to configure the inter-component Ethernet switch.
  • the configuration command may be a Universal Diagnostics Services (UDS) diagnostic command, e.g. according to ISO 14229: 1998 standard.
  • UDS Universal Diagnostics Services
  • the configuration command may e.g. sent from a pacing unit via an OBD (On Board Diagnostics) interface of the vehicle;
  • OBD On Board Diagnostics
  • the configuration command can be sent over the Ethernet network to the intermediate component, allowing a flexible and cost-effective adaptation of the Ethernet network to the particular stimulation data to be sent.
  • the method may further include performing an access control.
  • the connection of a data logger or a stimulation unit to the OBD Ethernet interface or to a radio interface or to another interface can be controlled by a protection mechanism, so that the data communication via these interfaces (eg receiving logging data and / or sending stimulation data) will not be enabled until a special pinning is used in the OBD connector; and / or if a special authentication / legitimization (eg by cryptographic methods) has been performed.
  • This can be done by diagnosis ISO 14229 diagnostic commands and / or authentication in accordance with VPN (Virtual Private Network) connections, etc.
  • the method may include checking an authentication of a transmitter (eg, a datalogger or a pacing unit) of a configuration command. Sending the configuration command to an intermediate component may depend on whether the authentication was successful.
  • connection of a data logger or a stimulation unit to the OBD Ethernet interface or to a radio interface or to another interface can be controlled by a protection mechanism, so that the data communication via these interfaces (eg receiving logging Data and / or sending stimulation
  • this control mechanism may be implemented by the vehicle's interface-host controller sending certain Ethernet or IP messages to individual designated network addresses or as a broadcast in the vehicle's communications network to see if certain services are being offered on the network (eg DHCP service).
  • DHCP service a network of networks
  • the control mechanism outlined above may also be implemented by the vehicle's interface-host controller sending certain Ethernet or IP messages to individual addresses or as a broadcast in the vehicle's communication network to see if there are more Ethernet switches or routers in the vehicle Network exist (eg
  • Raceroute commands or messages that are not forwarded by switches
  • the communication is enabled or not.
  • the above-mentioned protection mechanisms can be implemented, for example, in the component of the network through which the respective interface for the network
  • Data logger and / or provided for the stimulation unit may be implemented in the datalogger or in the pacing unit.
  • part of the protection mechanism e.g., as a client
  • the data logger or the stimulation unit may be arranged to be determined by the
  • Interface-hosted control unit to answer sent messages.
  • the data logger or the stimulation unit can be set up to additionally or exclusively send corresponding messages in the network in order to check the presence of a secure network environment.
  • Control unit other components installed in the vehicle can perform the above-mentioned access control communication, so as to determine the release of the protection mechanism.
  • the stimulation component can be part of an information and
  • the stimulation data can then be stored on one (external or internal)
  • the stimulation component may also include a radio interface (e.g., UMTS or a WLAN).
  • the stimulation data can then be sent via the radio interface from a stimulation unit to the vehicle.
  • the method may include determining a stimulation scenario from a plurality of predefined stimulation scenarios.
  • each of the predefined pacing scenarios can identify at least one component of the Ethernet network as a pacing component (multiple pacing components are also possible, eg, to reduce traffic through the additional pacing data).
  • a pacing component multiple pacing components are also possible, eg, to reduce traffic through the additional pacing data.
  • Predefined stimulation scenario identify one or more sending ECUs and / or one or more receiving ECUs in the transmission path stimulation data to be fed.
  • a predefined pacing scenario may specify configuration parameters for one or more intermediate components to configure the one or more intermediate components.
  • the configuration parameters may e.g. a reserved for the stimulation data channel (also called side channel) through the Ethernet network with a predetermined
  • the stimulation scenarios may be based on the topology of the Ethernet network and / or based on the operational
  • Data streams are determined by the Ethernet network.
  • combined logging / stimulation scenarios can also be defined.
  • the methods described in this document may thus include algorithmically determining a logging and / or pacing scenario from a plurality of predefined frame parameters.
  • the frame parameters may include at least one
  • Component of the Ethernet network identified as a logging and / or pacing component; one or more sending controllers and one or more receiving controllers whose exchanged data
  • the configuration parameters for one or more intermediate components may be specified for configuring the one or more intermediate components. Furthermore, by selecting a particular scenario, the above-mentioned configuration commands for the one or more intermediate components can be machine-created.
  • An algorithm for determining the configuration commands for the one or more intermediate components may be provided.
  • This algorithm may e.g. determine the required bandwidth for the logging and / or stimulation on the respective data lines of the communication network of the vehicle and match with the respective available bandwidths on the respective data lines and then create the most suitable configuration, or give feedback that a corresponding configuration taking into account needed and available
  • Bandwidth is not possible or offers to discard a certain traffic in order to reconcile the required and available bandwidths.
  • the method may further include providing a means for selecting a predefined logging / pacing scenario from a set of the aforementioned frame parameters predefined logging / pacing scenarios.
  • the method may further include placing a SW module on the intermediate components of the network that transmit data in the Ethernet network.
  • These SW modules may be arranged to communicate information to a higher-level unit, wherein the higher-level unit determines the configuration commands mentioned above.
  • the respective SW Modules Provide information about which MAC addresses of other components of the network are reachable through the various ports of the intermediate component (ie topology information). Based on this information, the parent can create a vehicle-wide Layer 2 Ethernet network topology to specify a configuration of the intermediate components in the network.
  • SW module can be placed on the intermediate components of the network that establishes the intermediate component to interpret, understand, and execute the configuration commands generated by the parent unit.
  • the o.g. SW modules may e.g. can be selectively updated as part of a SW update process of the vehicle or the host controller.
  • the higher-level unit that determines the configuration commands may have a direct or indirect database connection, which the higher-level unit for calculating the configuration commands, e.g. can provide the following topology knowledge:
  • Topology of the network links i.e., in particular information about which data line is connected to which port of the intermediate components of the network.
  • Non-Ethernet networks i.e., other bus systems
  • Gateways to the Ethernet network Gateways to the Ethernet network.
  • the parent unit that determines the configuration commands may be set up, by itself and / or by other entities, by sending network messages (eg, traceroute commands, ping commands, other appropriate messages) a network topology discovery To determine the structure of the network (placement of links and intermediate components in the Ethernet network) and position, MAC and IP addresses of the ECUs.
  • network messages eg, traceroute commands, ping commands, other appropriate messages
  • a network topology discovery To determine the structure of the network (placement of links and intermediate components in the Ethernet network) and position, MAC and IP addresses of the ECUs.
  • the higher-level unit can be set up, the determined configuration commands independently to all relevant intermediate components and / or
  • the higher-level unit can be set up to generate a configuration file or a sequence script that can be used to configure the intermediate components and / or the control units.
  • the method may further include configuring (e.g., by using configuration commands), certain application or operational
  • Discard traffic (eg, selectively by sending SG, receiving SG, message type, etc.). For example, it can be used as part of logging / Pacing scenarios are identified as requiring additional bandwidth for the logging and / or pacing data on particular data lines. This additional bandwidth can be created by the above-mentioned configuration of one or more intermediate components.
  • one or more sending controllers may be configured (by configuration commands) to selectively mute one or more message types to provide the bandwidth needed for pacing and / or logging.
  • the method may further include enabling ("waking up") one or more intermediate components in the Ethernet network Intermediate components may be disabled in certain subnet operating states of the vehicle (non-functional standby mode) however, for branching / transmitting logging data and / or inputting / transmitting stimulation data (eg, to transport the data to the logging component or from the stimulation component), the intermediate components (eg The activation can be triggered eg via ISO 14229 diagnostic commands either directly in the component in standby mode or via third components.
  • activation may be triggered via controller configuration commands, e.g. can be determined by the parent unit.
  • the method may further include “keeping active” (“keeping awake”) one or more intermediate components in the Ethernet network. This is to avoid that the intermediate components are not deactivated, although they would otherwise fall into a standby mode due to the subnetwork operation provided in the vehicle
  • Diagnostic commands either directly in the standby mode Component or via third components.
  • the "active hold" can be triggered via control unit configuration commands, which can be determined, for example, by the higher-level unit.
  • the method may also include disconnecting an Ethernet line, e.g. to loop a datalogger and / or pacing unit into the disconnected line.
  • an Ethernet line e.g. to loop a datalogger and / or pacing unit into the disconnected line.
  • the configuration of the intermediate components and / or the control devices can be (optionally) persistent (ie beyond a restart of the components / of the SGs) or volatile.
  • the configuration of the intermediate components and / or the control units (optionally) with immediate effect or until the next start of the vehicle or the
  • access to the vehicle communication system for logging / stimulation can be secured by protection mechanisms.
  • the configuration of the controllers and / or the intermediate components can also be performed by authentication measures (e.g.
  • short-term communication errors in the intermediate components are to be expected if these are switched during operation.
  • Such disturbances can e.g. be compensated by the following measures: the suppression of error reactions (in particular the suppression of automotive fault memory entries) at the time of switching the configuration to the expected at the switching time
  • the method may further include detecting a predefined state of the vehicle.
  • the determination of the stimulation scenario can then take place on the basis of the detected state of the vehicle. This will ensure that (only) pacing data relevant to the condition of the vehicle is sent.
  • a state-dependent selection of stimulation scenarios can be used by the
  • Stimulation data caused additional traffic to be reduced.
  • the receiving controller may be connected to a different bus system of the communication system than the Ethernet network.
  • the receive component may be configured to receive data from
  • the method may then further include configuring the receiving component to send the stimulation data (or portions thereof) received from the stimulation component to the receiving SG via the other bus system.
  • the portion of the pacing data to be sent to the receiving controller via the other bus system may be specified in a pacing scenario.
  • an Ethernet network for a vehicle which is used in accordance with the methods described in this document (e.g., the method of recording data to a logging component of the Ethemet network and / or the method of transmitting pacing signals).
  • SW software
  • the SW program can be set up to run on a processor and thereby perform the method described in this document.
  • the storage medium may include an SW program that is set up to be executed on a processor, and thereby perform the same in this
  • Figure 1 shows an exemplary communication system of a vehicle with a plurality of different bus systems
  • Figure 2 shows an exemplary Ethernet network of a vehicle with a plurality of switches
  • FIG. 3 shows the schematic structure of an exemplary Ethernet frame
  • FIG. 4 is a flowchart of an exemplary method for data logging in a vehicle.
  • the system 100 includes a central gateway 101 to which various bus systems 120, 130, 140 are connected.
  • the bus system 120 is e.g. around a synchronous FlexRay bus system
  • bus system 130 is e.g. an asynchronous CAN (Controller Area Network) bus system
  • the bus system 140 are e.g. a synchronous MOST (Media Oriented Systems Transport) bus system.
  • Different components of the vehicle such as sensors, actuators and / or electronic control units (ECU)
  • ECU electronice control units
  • the components 121 are connected to the bus 122 of the bus system 120, the components 131 to the bus 132 of the bus system 130 and the components 141 to the bus 142 of the bus system 140.
  • the components can according to the protocol of the respective bus system data as a transmitter on the bus or take data as a receiver from the bus.
  • a common bus 122, 132, 142 is used, whose transmission capacity of all the components 121, 131, 141 connected to the Bus 122, 132, 142 are connected, must be shared. This has the disadvantage that the transmission capacity available for each individual component 121, 131, 141 is reduced as the number of components 121, 131, 141 increases.
  • the data exchanged between the components 121, 131, 141 of a respective bus 122, 132, 142 can be tapped at any point on the bus 122, 132, 142 (e.g., also at the central gateway 101).
  • the Ethernet network 110 is also connected to the gateway 101.
  • the Ethernet network 110 also includes a plurality of components 111, which are connected to each other via buses 112.
  • some or all of the components 111 mostly comprise switches, which make it possible to direct data from a sending component 111 to a receiving component 111 in a targeted manner, so that these data are not usually transmitted on all buses 112, but only on buses 112 which are on the transmission path between the transmitting component 111 and the receiving component 111.
  • the use of switches leads to an increase in the available for each component 111
  • the data transmitted in the Ethernet network 110 can not be tapped at any point on the network 110. In particular, it can not be guaranteed that all
  • Data can be tapped at the central gateway 101.
  • Ethernet links 111 of the Ethernet network 110 are completely impossible, so that data only on this and no other link 111 are available, can not be recorded. Consequently, the traffic present on these links 111 is not visible in the logging records.
  • series vehicles eg at the factory or during maintenance
  • Data logging uses, so that in general no modifications to the vehicle are necessary and yet all relevant data of the automotive Ethernet network 110 can be recorded.
  • the method makes use of a specific configuration of the Ethernet switches in the components 111 (e.g., in the controllers 111) of the network 110. As already explained above, some or all of the components 111 (in particular to the
  • Nodes of the network 110 via such Ethernet switches, which make it possible to orientate Ethernet data targeted within the network 110.
  • Ethernet switches can be used to direct data to be logged over the existing Ethernet links 112 of the vehicle network 110 to a particular recording location (e.g., the vehicle's OBD interface). That It is proposed that the existing Ethernet network (i.e., in particular the Ethernet switches and the Ethernet links 112) not only for the
  • FIG. 2 shows an exemplary Ethernet network 200 (eg, the Ethernet network 110 of FIG. 1).
  • the Ethernet network 200 may be, for example, a Fast Ethernet (100 megabits / s) or a Gigabit Ethernet (1000 megabits / s).
  • the network 200 includes a plurality of components 210, 211, 220, 221, 222, 230, 231, 232, 233 (eg sensors, actuators and / or Controllers) which are interconnected via various Ethernet buses (or Ethernet links) 241, 242, 243, 244, 24S, 246, 247, 248.
  • Some of the components 210, 220, 230 communicate directly with a variety of other components of the network 200.
  • These components 210, 220, 230 typically include Ethernet switches to pass data between each of the directly connected components.
  • Components 210, 220, 230 are referred to in this document as node components.
  • Components 211, 221, 222, 231, 232, 233 which only act as transmitters or receivers but do not have a forwarding function, are referred to as end components. End components typically do not include Ethernet switches.
  • a data logger 260 connected to the node component 230 via an Ethernet interface 249 (e.g., via the vehicle OBD interface).
  • This data logger 260 should be allowed to access all data exchanged in the Ethernet network 200.
  • the node component 230 typically only the data exchanged between the directly connected components 220, 231, 232, 233 is available. Data containing e.g. are exchanged between the end components 211 and 222 (as represented by the lines 251, 252, 253), can not be tapped at the node component 230.
  • FIG. 3 shows the structure of an exemplary Ethernet frame 300.
  • the data transmitted in the Ethemet network 110, 200 typically has the frame structure shown in FIG.
  • the Ethernet frame includes header data 301, 302, 303, 304, payload data (also called payload) 305 and error correction data 306 (Frame Check Sequence, FCS).
  • the header data includes a destination address 301 (Media Access Control, MAC, Address) containing the
  • the header data includes a source address 302 identifying the transmit component (e.g., end component 211) in the Ethernet network 200.
  • the header data may include a so-called Virtual Local Area Network (VLAN) tag 303, which may be used to associate the Ethernet frame 300 with a particular class of data. For example, for the data class "Debugging
  • Ethernet frame 300 could be added to identify the data contained therein as "debug data.”
  • the header data may include a type field (called EtherType) 304.
  • EtherType indicates which protocol the next highest protocol layer is used by the payload data 305.
  • the Ethernet switches in the node components 210, 220, 230 of the Ethernet network 200 can be configured to receive data from selected components of the network 200 (eg from selected control units (SGs) of the vehicle) selected point (eg at the node component 230) of the network 200 to log.
  • the configuration of the Ethernet switches can be done by a diagnostic command (eg according to a Unified Diagnostic Services (UDS) standard like the ISO 14229 standard).
  • the one or more diagnostic commands can be sent to the Ethernet switches to be configured, eg via the OBD interface of the vehicle or via another diagnostic interface of the vehicle (eg diagnostic CA, telediagnosis, etc.).
  • the control units which contain the Ethernet switches to be configured are addressed via the system buses 112, 122, 132, 142 of the vehicle communication network 100.
  • the Ethernet switches can also be configured via Ethernet control commands through any of the vehicle's Ethernet interfaces (eg, the OBD interface, a Wireless Local Area Network (WLAN) interface, a Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) interface, etc.).
  • the Ethernet switches are pre-configured to ensure that the Ethernet control commands can be transported through the entire Ethernet network 200 (and especially to the configuring Ethernet switches).
  • the configuration of the Ethernet switches (ie the generation and sending of the configuration commands) can be made via external devices (eg via a laptop, a tester, or a data logger 260) or via in-vehicle control devices (eg via the head unit or the information - and communication system of the vehicle).
  • external devices eg via a laptop, a tester, or a data logger 260
  • in-vehicle control devices eg via the head unit or the information - and communication system of the vehicle.
  • the configuration of the Ethernet switches can take place both statically and specifically dynamically reacting to vehicle or fault conditions.
  • a static configuration of the Ethernet switches may be used to log the data of one or more particular controllers (ie, components of network 200).
  • the configuration of the Ethernet switches (and thus the selection of the branched and logged data) can be made dependent on a state of the vehicle or on the occurrence of a fault. For example, the detection of a specific error situation cause the Ethernet switches to be configured so that the
  • Data which are of importance for an analysis of the specific error situation, are diverted and routed to the data logger.
  • the configuration of the Ethernet switches for the branching and logging of certain data should be such that the exchange of data necessary for the operation of the vehicle is not disturbed. In other words, even using an extra side channel 255, 259 for data logging, it should be ensured that the required for the operation of the vehicle
  • Network traffic 200 (particularly on an Ethernet link 245 on which a page channel 255 is established) remains undisturbed. This typically requires cross-network planning that takes into account the topology of the network 200 and the operational data streams
  • Cross-network planning may e.g. lead to the definition of logging scenarios.
  • logging scenarios are e.g. a scenario in which all traffic from controller A 211 is sent to datalogger 260 at port B (e.g., to a particular port of the Ethernet switch in node component 230); or a scenario where the whole
  • Data traffic between SG A 211 and SG B 222 is sent to the datalogger 230 at port C; or a scenario where all data packets on Ethernet link A 241 are sent to datalogger 260 at port B. That it is possible to define scenarios which determine which data of the Ethernet network 200 should be diverted and to which point of the Ethernet network 200 this branched data should be sent for logging.
  • the scenarios may include the configuration commands for the individual Ethernet switches, which allow an implementation of the respective scenario.
  • the scenarios can be planned and defined in such a way that a disturbance of the operational data traffic by the
  • the predefined scenarios can be used as ready-made SW modules in the
  • Control devices are introduced, which contain Ethernet switches to be configured. These SW modules may e.g. by the vehicle manufacturer (i.e., with knowledge of the Ethernet network topology and knowledge of the operating environment
  • SW modules can be implemented as a SW unit in the sense of SW logistics and can be replaced independently in the context of a flash update process (for example, to take account of a change in the operational data traffic or to correct the error of the SW modules).
  • Configuring an Ethernet switch for a particular logging scenario is designed to ensure that the configured Ethernet switch generates a copy of specific data and / or specific data to one
  • configuration of such actions may e.g. explicitly by specifying register values of the Ethernet switch.
  • configuration can be done at the level of switch features (such as pointer mirroring).
  • Ethernet switches may be used to ensure that the additional logging / debugging traffic does not interfere with the on-board vehicle traffic.
  • the normal operating vehicle traffic may be affected by the Logging traffic can be avoided by reserving a fixed bandwidth for the data logging on the Ethernet link 245 (eg 10% of the bandwidth) or via a QoS (Quality of Service)
  • logging traffic By generating a page channel 255, it can be ensured that the logging traffic does not exceed a certain maximum transmission rate. If more logging data is generated than can be transmitted via the side channel 255, the excess logging data (by an Ethernet switch) can be discarded. If logging data (ie, logging packets) are discarded due to page channel 255 overflowing, this may be noted in the node component 220 hosting the page channel transmit switch 255 as an error in the memory of the switch and / or in the logging memory. Data traffic is sent as an additional (possibly cyclic) error status message. This ensures that the datalogger 260 is informed that certain logging data has been lost at some point in time.
  • Datalogger 260 is determined, in which direction the logging data packets are to be forwarded to get to the data logger 260. It is also possible to simultaneously connect a plurality of dataloggers 260 at different locations in the network 200. It can be achieved by configuring the Ethernet switches of the network 200 to pass logging data to each of the data loggers 260 in accordance with various criteria, to selectively record the logging data thereon. For example, a copy of the streaming traffic from cameras of the vehicle to the datalogger 260 could be sent to a free switch port of the iCam controller (i.e., the controller for an internal camera) while a copy of the control
  • the use of a plurality of data loggers at a corresponding plurality of points in the Ethernet network 200 and the selective transmission of logging data to each of the plurality of data loggers may be used to load the Ethernet network 200 through the additional logging traffic to reduce.
  • each switch can determine which data packets should be forwarded to one of the data loggers 260.
  • the selection of the data packets 300 in an Ethernet switch based on e.g. by one or a combination of several of the following criteria:
  • MAC address Destination address (MAC address) 301 of the packet / frame 300;
  • VLAN tag 303 of the packet / frame 300
  • EP address of the sender e.g., using Deep Packet Inspection (DPI) functionality of the Ethemet switch
  • IP address of the receiver for example, using Deep Packet Inspection (DPI) functionality of the Ethemet switch
  • Ether Type 304 of the packet / frame 300
  • DPI detectable properties of the packet / frame 300
  • Criteria can be those packages / frames 300 in one
  • the Ethernet switch may be configured to provide the identified packets / frames 300 with a "tag" (eg, VLAN tag) that can be evaluated by the Ethemet switches, so as to direct the logging packets / frames 300 through the Ethemet network 200 to simplify the data logger 260.
  • a tag eg, VLAN tag
  • the identified packets / frames 300 are provided with a "debugging" VLAN tag which is sent by the Ethernet switches for forwarding to the
  • Datalogger 260 is used.
  • Data lines 241 are sent, are output from the SGs, and forwarded to the datalogger 260.
  • a specific mode in a relevant SG 211 (or in several SGs 211, 222), which is to output internal data, can be activated by a diagnostic command.
  • the relevant SG 211 then issues internal status information and sends it internal
  • This status information as Ethernet packets / frame 300 via the above-mentioned page channel 255 of the vehicle network 200 to the datalogger 260.
  • This status information may be identified as such (e.g., by VLAN, Ether Type, Protocol, etc.).
  • the data placed on the page channel 255 may optionally receive a "tag" evaluable by the switches (eg, a particular VLAN tag, a protocol, a destination address), thereby allowing the internal status information to be selectively routed through the network 200 and be indicated on the data logger 260 as "internal status information".
  • a "tag" evaluable by the switches eg, a particular VLAN tag, a protocol, a destination address
  • each switch can determine whether a particular logging packet 300 passing through multiple switches on network 200 should be copied once for each switch that happens. In this case, the entire path of the packet 300 through the network 200 is traceable since a copy of the logging packet 300 is sent from each Ethernet switch.
  • the switches may be configured such that the particular logging packet 300 is copied only once in the direction of the datalogger 260, resulting in a Bandwidth-efficient solution leads.
  • the vehicle network 100, 200 can be used such that the data logger 260 is connected via an Ethernet interface 249 in the OBD connector of the vehicle and the data traffic to be recorded is routed to the Etheroet interface 249 in the OBD connector. Thus, no further interface in the vehicle for the
  • the vehicle network 100, 200 may be used to facilitate the
  • Data logger 260 is connected via an existing wireless Ethernet interface in the vehicle (e.g., a WLAN and / or 3G and / or UTMS interface in an antenna module of the vehicle). The recorded
  • Traffic can be redirected to such a wireless Ethernet interface. This allows remote diagnostics to be enabled. In particular, diagnosis data during the normal operation of the vehicle on the road can be detected and sent to a data logger 260 in a timely manner.
  • the vehicle network 100, 200 can be used in such a way that the
  • Data logger 260 can be connected via a free switch port of any controller (e.g., the internal camera, iCAM, controller).
  • controller e.g., the internal camera, iCAM, controller.
  • the traffic to be recorded may be routed through the Ethernet network 200 to the selected switch port of the selected controller.
  • the vehicle network 100, 200 can be used in such a way that the
  • Data logger 260 can be connected via an additional measuring interface ("JLogging adapter") and the data traffic to be recorded is redirected to the additional measuring interface.
  • JLogging adapter the vehicle network 100, 200 can be used such that the data traffic to be recorded is diverted to a specific SG (ie, to a specific component 211 in the Ethemet network 200) in the vehicle (eg, to the head unit / to the information and
  • the particular SG may e.g. one
  • Storage medium include (e.g., a hard disk and / or a RAM memory).
  • the data to be logged can then be used without the requirement of a dedicated one
  • Data loggers 260 are recorded in the particular SG. In particular, today's information and communication systems have internal
  • Storage media for example, for storing audio / video / navigation data
  • Storage media for example, for storing audio / video / navigation data
  • USB interface for connecting external
  • Storage media The internal storage medium and / or via USB
  • a connected external storage medium could be used instead of a data logger 260 for recording the logging data.
  • the use of such a storage medium (internal or external) makes it possible to easily record diagnostic data during normal operation of the vehicle (for example, in the context of long-term studies).
  • the method for branching and redirecting logging data through the Ethemet network 200 described in this document can also be applied to the data of other bus systems 120, 130, 140 of the vehicle communication system 100.
  • an SG that is connected to Ethemet network 200 also has access to one or more other vehicle bus systems (eg a LIN (Local Interconnect Network) bus, a CAN bus, etc.)
  • the data, which are received by this SG via another vehicle bus system may also be copied to the logging side channel 255 of the Ethernet network 200.
  • the SG may be configured via a diagnostic command to copy certain data from one of the other vehicle bus systems to the Ethernet logging channel 255. By diagnostic command can be set which data should be copied and / or to which destination address the copied
  • Data should be sent. It can e.g. to be defined, to which the mglw. several data loggers 260 (data logger to OBD socket, data logger to WLAN antenna module, logging to head unit-internal memory, data logger via "logging adapter”, etc.) the data of another vehicle bus system to be sent If there are any relevant identified packets, they can optionally receive a "marking" that can be evaluated by the switches (eg VLAN tag, protocol, destination address).
  • the switches eg VLAN tag, protocol, destination address.
  • the components of the ethernet network 200 may be configured to tunnel data of another bus system 120, 130, 140 through the ethernet network 200.
  • certain components of the network 200 which also communicate with another bus system 120, 130, 140 (so-called gateway components), may be configured to receive all or selected data of the other
  • Bus system 120, 130, 140 as user data 305 in one or more Ethernet packets / frame 300 copy and identify the one or more Ethemet packets / frame 300 such (eg, based on the header data 301, 302, 303, 304) that they are routed through the Ethernet network 200 like logging data.
  • the gateway component 101 of the vehicle communications network 100 could be used to send selected data from the bus systems 120, 130, 140 over the Ethernet network 110, 200 to one
  • Tunnel datalogger 260
  • Stimulation purposes are used.
  • a device for stimulating instead of a (usually passive) data logger 260, a device for stimulating
  • Control units in the vehicle network can be connected (eg a notebook).
  • a stimulation eg a query of states of a SG or the calling of a website of a SG
  • the normal business traffic is thus not through Stimulation data influenced.
  • the stimulation In order for the traffic for stimulation to be recognized as such by the switches of the network 200, the stimulation
  • Data packets are marked accordingly (e.g., with a VLAN tag, and / or a particular protocol). If necessary, this marking can only be removed from the last switch before the target SG, so that the marking can be used in the network 200 for routing purposes.
  • FIG. 4 shows a flow chart of an exemplary method 400 for
  • Method 400 is directed to recording data sent from a sending controller to a receiving controller of a vehicle via a communication system 100, 200 of the vehicle.
  • the communication system 100 includes a
  • Ethernet network 110, 200 In such an Ethemet network, data from a transmit component 211 (which, for example, comprises the sending controller or the sending controller) may be sent to a receive component 222 (eg, including or receiving the receiving controller) Control unit corresponds) via a transmission path 241, 242, 243 are passed.
  • the use of switches in the Ethernet network 200 results in the data routed on the transmission path 241, 242, 243 being available (ie, tapped) only to those components 211, 210, 220, 222 of the network 200 that are on the transmission path lie. However, these data are not available on other components 230 of the network.
  • the method 400 is now directed to transferring the data to a logging component 230 of the Ethernet network 110, 200 that is not on the
  • the method 400 includes configuring an intermediate component 220 of the Ethernet network 110, 200 that is on the transmission path to create a copy of the data as logging data (step 401) and to the logging component 230 send (step 402). Furthermore, method 400 includes recording 403 of the logging data at the logging component 230.
  • This document describes a method of recording data in an automotive Ethernet network.
  • the method described utilizes the existing infrastructure of the automotive Ethernet network and thus enables cost-effective recording of data (for example, debugging data) in the vehicle.
  • data for example, debugging data
  • the cost and effort required to integrate a data logger infrastructure into a vehicle (during development, factory and maintenance) for data logging in automotive Ethernet networks can be reduced.
  • the installation of dedicated measuring technology for recording data from the automotive Ethernet network is completely avoided.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufzeichnen von Daten bzw. zum Senden von Stimulations-Daten, welche in Ethernet basierten Netzwerken von Fahrzeugen übertragen werden. Es wird ein Verfahren (400) zum Aufzeichnen von Daten beschrieben, wobei die Daten von einem sendenden Steuergerät an ein empfangendes Steuergerät eines Fahrzeugs über ein Kommunikationssystem (100) des Fahrzeugs gesendet werden. Das Kommunikationssystem (100) umfasst ein Ethernet-Netzwerk (110, 200), wobei die Daten von einer Sende-Komponente (211) an eine Empfangs-Komponente (222) des Ethernet-Netzwerks (110, 200) über einen Übertragungspfad geleitet werden, und wobei die Daten an einer Logging-Komponente (230) des Ethernet- Netzwerks (1 10, 200), die nicht auf dem Übertragungspfad liegt, aufgezeichnet werden sollen. Das Verfahren (400) umfasst das Konfigurieren (401, 402) einer Zwischen- Komponente (220) des Ethernet-Netzwerks (110, 200), welche auf dem Übertragungspfad liegt, eine Kopie der Daten als Logging-Daten an die Logging- Komponente (230) zu senden; und das Aufzeichnen (403) der Logging-Daten an der Logging-Komponente (230).

Description

Datenlogging bzw. Stimulation in Automotiven Ethernet Netzwerken unter Verwendung der Fahrzeug-Infrastruktur
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufzeichnen von
Daten von einem Steuergerät eines Fahrzeugs und/oder zum Stimulieren eines Steuergeräts des Fahrzeugs anhand von Daten, wobei die Daten in einem Ethernet basierten Netzwerk des Fahrzeugs übertragen werden.
Üblicherweise werden in Fahrzeugen (insbesondere in Automobilen) primär Bussysteme eingesetzt, bei denen jeweils an jeder Stelle des
Übertragungsmediums alle Daten, welche zwischen den Knoten des Bussystems ausgetauscht werden, für Datenlogging (d.h. zur Aufzeichnung) zu Verfügung stehen oder zur Stimulation an jeder beliebigen Stelle des Bussystems eingespeist werden können. Beispiele für derartige Bussysteme sind z.B. die Feldbussysteme CAN (Controller Area Network) oder MOST (Media Oriented Systems
Transport). Die Verfügbarkeit der Daten aller Knoten (d.h. aller Steuergeräte) an jedem beliebigen Punkt des Bussystems ermöglicht inhärent die Verwendung eines zentralen Datenloggers, mit dem alle Daten an jeder beliebigen Stelle des Bus-Kabels abgegriffen werden können.
Mit der Einführung von Ethernet im Automobil, d.h. mit der Einführung eines Netzwerksystems, welches Switches (d.h. Netzwerkweichen) umfasst, sind die
Daten der einzelnen über Ethernet verbundenen Steuergeräte (SG) nur noch auf denjenigen Ethernet-Links (d.h. denjenigen Ethernet-Datenstrecken oder Ethernet- Kabeln) vorhanden, die auf direktem Weg zwischen dem Sender-SG und dem Empfänger- SG der Daten (bzw. auf direktem Weg zwischen einer
Stimulationseinheit und einem zu stimulierenden SG) liegen. Somit ist ein
Datenlogging aller Daten in einem Ethernet-Netzwerk bislang nur möglich, in dem an jede einzelne Datenstrecke des Ethernet-Netzwerks aufwändig und kostenintensiv Messtechnik verbaut wird, welche es ermöglicht, die Daten auf der jeweiligen Datenstrecke abzugreifen und aufzuzeichnen. Desweiteren muss derzeit spezielle Messtechnik verbaut werden, um Daten über interne Zustände der Steuergeräte aufzuzeichnen. Diese Daten werden üblicherweise über spezielle
Datenschnittstellen („Debug-Interfaces") der Steuergeräte kommuniziert, die nicht mit dem Fahrzeugbordnetzwerk identisch sind. In ähnlicher Weise muss derzeit spezielle Messtechnik verbaut werden, um Stimulations-Daten zur Stimulation an spezifische Steuergeräte zu senden.
Der Einbau von geeigneter Messtechnik in ein Fahrzeug (z.B. zur Fehlerdiagnose während der Entwicklung eines Fahrzeugs oder während der Wartung eines Fahrzeugs) ist aufwändig, da ein Eingriff ins Fahrzeug vorgenommen werden muss (z.B. das Auftrennen vorhandener Leitungen und/oder das Verlegen zusätzlicher Leitungen. Außerdem kann eine typischerweise bereits vorhandene Schnittstelle für Datenlogging und/oder zur Stimulation (wie etwa die OBD (On- Board Diagnose) -Schnittstelle des Fahrzeugs) nicht genutzt werden, wenn der
Datenverkehr über spezielle Messtechnik abgegriffen oder eingespeist werden muss.
Die vorliegende Erfindung adressiert die oben angesprochenen technischen Probleme bei der Aufzeichnung von SG Daten bzw. beim Senden von
Stimulations-Daten an ein SG in automotiven Ethernet Netzwerken. Insbesondere beschreibt das vorliegende Dokument ein Verfahren, welches es ermöglicht, ohne Verwendung von zusätzlicher Messtechnik ein vollständiges Datenlogging aller SG Daten im Fahrzeug durchzuführen und/oder Stimulations-Daten an alle SGs eines Fahrzeugs zu senden.
Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zur Aufzeichnung von Daten
beschrieben. Die aufzuzeichnenden Daten werden von einem sendenden
Steuergerät an ein empfangendes Steuergerät eines Fahrzeugs über ein Kommunikationssystem des Fahrzeugs gesendet Bei dem Fahrzeug kann es sich z.B. um ein Kraftfahrzeug oder ein Automobil handeln. Das
Kommunikationssystem des Fahrzeugs umfasst ein Ethernet-Netzwerk. Darüber hinaus kann das Kommunikationssystem auch weitere Bussysteme, wie z.B. ein CAN (Controller Area Network), MOST (Media Oriented Systems Transport), LIN (Local Interconnect Network) und/oder FlexRay Bussystem, umfassen. Die verschiedenen Bussysteme und das Ethernet-Netzwerk können über ein oder mehrere Brücken-Komponenten (z.B. ein oder mehrere Steuergeräte) miteinander verbunden sein. Z.B. können die verschiedenen Bussysteme und das Ethernet- Netzwerk über einen zentralen Gateway miteinander verbunden sein. Die ein oder mehreren Brücken-Komponenten und/oder der zentrale Gateway ermöglichen so einen Austausch von Daten zwischen den an den verschiedenen Bussystemen und dem Ethernet-Netzwerk angeschlossenen Komponenten (z.B. Sensoren,
Aktuatoren und/oder Steuergeräten).
Die aufzuzeichnenden Daten werden von einer Sende-Komponente an eine Empfangs-Komponente des Ethernet-Netzwerks über einen Übertragungspfad geleitet Die aufzuzeichnenden Daten haben typischerweise die Form von Ethernet-Daten (d.h. Ethernet-Paketen oder Ethernet-Rahmen), welche Header-
Daten und Nutzdaten umfassen. Dabei kann die Sende-Komponente das sendende Steuergerät umfassen oder es kann sich bei der Sende-Komponente um das sendende Steuergerät handeln. In ähnlicher Weise, kann die Empfangs- Komponente das empfangende Steuergerät umfassen oder es kann sich bei der Empfangs-Komponente um das empfangende Steuergerät handeln. Andererseits könnte es sich bei der Sende-Komponente auch um eine Brücken-Komponente oder den zentralen Gateway handeln, der die aufzuzeichnenden Daten über ein anderes Bussystem von dem sendenden Steuergerät empfängt und als Ethernet-
Daten in das Ethernet-Netzwerk sendet. In ähnlicher Weise kann es sich bei der Empfangs-Komponente um eine Brücken-Komponente oder den zentralen Gateway handeln, der die aufzuzeichnenden Daten als Ethernet-Daten über das Ethernet-Netzwerk empfängt und über ein anderes Bussystem an das
empfangende Steuergerät weiterleitet.
Die aufzuzeichnenden Daten sollen an einer Logging-Komponente des Ethemet- Netzwerks, die nicht auf dem Übertragungspfad liegt, aufgezeichnet werden. Das Ethernet-Netzwerk ist typischerweise derart eingerichtet, dass die
aufzuzeichnenden Daten nur an Komponenten auftreten, welche auf dem
Übertragungspfad zwischen der Sende-Komponente und der Empfangs- Komponente liegen. An Komponenten, die nicht auf dem Übertragungspfad liegen, sind die aufzuzeichnenden Daten im Allgemeinen nicht verfügbar. Das liegt z.B. daran, dass einige oder alle Komponenten des Ethernet-Netzwerkes jeweils korrespondierende Ethernet-Switches umfassen, die eine gezielte Lenkung der aufzuzeichnenden Daten von der Sende-Komponente zur Empfangs- Komponente durch das Ethernet-Netzwerk ermöglichen.
Das Verfahren umfasst das Konfigurieren einer Zwischen-Komponente des Ethernet-Netzwerks, welche auf dem Übertragungspfad liegt, eine Kopie der
Daten als Logging-Daten an die Logging-Komponente zu senden. In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Zwischen-Komponente einen Ethernet-Switch (auch Layer 2 - Switch genannt). Das Konfigurieren der Zwischen-Komponente kann dann das Konfigurieren des Ethernet-Switches umfassen, eine Kopie der aufzuzeichnenden Daten zu erstellen. Desweiteren kann das Konfigurieren der Zwischen-Komponente das Konfigurieren des Ethernet-Switches umfassen, die Kopie der Daten mit Header-Daten zu versehen, welche die Übertragung der Kopie der Daten durch das Ethernet-Netzwerk an die Logging-Komponente ermöglichen. Die Kopie der Daten kann z.B. anhand einer Port-Mirroring Funktion des Ethernet-Switches erstellt werden. Die Header-Daten können z.B. eines oder mehrere umfassen von: eine MAC - Zieladresse der Logging- Komponente und/oder einen VLAN - Tag, welcher die Kopie der Daten als Logging-Daten identifiziert. Das Verfahren kann weiter das Aufzeichnen der Logging-Daten an der Logging- Komponente umfassen. Die Logging-Komponente kann z.B. Teil eines
Informations- und Kommunikationssystems (auch Head Unit genannt) des Fahrzeugs sein. Das Informations- und Kommunikationssystem des Fahrzeugs kann ein internes Speichermedium (z.B. eine Festplatte und/oder einen RAM- Speicher) umfassen. Alternativ oder ergänzend kann das Informations- und Kommunikationssystem des Fahrzeugs eine Schnittstelle (z.B. eine USB- Schnittstelle) zum Anschluss eines externen Speichermediums (z.B. eines USB- Sticks) umfassen. Die Logging-Daten können dann auf einem (externen bzw. internen) Speichermedium des Informations- und Kommunikationssystems aufgezeichnet werden. Dadurch kann die kostenintensive Verwendung von dedizierten Datenloggem vermieden werden. Stattdessen kann das
Speichermedium des Informations- und Kommunikationssystems als Datenlogger verwendet werden. Die Logging-Komponente kann desweiteren eine UMTS oder eine WLAN Schnittstelle umfassen. Dann können die Logging-Daten über die UMTS oder die WLAN Schnittstelle an einen Datenlogger gesendet werden.
Dadurch wird eine zeitnahe Aufzeichnung und Auswerten von Logging-Daten im Betrieb des Fahrzeugs ermöglicht.
Das Verfahren kann weiter umfassen, das Konfigurieren einer oder mehrerer weiterer Komponenten des Ethernet-Netzwerks, welche auf einem Logging- Übertragungspfad von der Zwischen-Komponente zu der Logging-Komponente liegen. Die ein oder mehreren weiteren Komponenten können konfiguriert werden, die Logging-Daten an die Logging-Komponente zu senden. Mit anderen Worten, es können nicht nur die abzweigende Zwischen-Komponente sondern auch weitere Komponenten des Netzwerks dazu konfiguriert werden, die
Logging-Daten zur Logging-Komponente zu senden. Zu diesem Zweck können die ein oder mehreren weiteren Komponenten jeweils einen Ethernet- Switch umfassen.
Das Verfahren kann weiter umfassen, das Konfigurieren des Ethernet-Switches der Z ischen-Komponente, die Logging-Daten über einen bestimmten (ersten) Port des Ethernet-Switches an die Logging-Komponente zu senden. Desweiteren kann das Verfahren umfassen, das Konfigurieren des Ethernet-Switches der Zwischen-Komponente, eine vorbestimmte Übertragungsbandbreite des bestimmten (ersten) Ports für die Übertragung der Logging-Daten zu reservieren.
Dadurch kann ein von der Zwischen-Komponente abgehender Seitenkanal für Logging-Daten mit einer vorbestimmten Übertragungsbandbreite eingerichtet werden, der die Menge an Logging-Daten auf die voite stimmte
Übertragungsbandbreite begrenzt. Durch die Einrichtung eines solchen
Seitenkanals kann sichergestellt werden, dass der betriebliche Datenverkehr im Ethernet-Netzwerk nicht von der Übertragung der zusätzlichen Logging-Daten gestört wird.
Das Verfahren kann weiter umfassen, das Konfigurieren der Zwischen- Komponente eine Fehlernachricht zu speichern oder zu senden, falls die Logging-
Daten nicht an die Logging-Komponente gesendet werden können. Die Zwischen- Komponente kann z.B. erkennen, dass die zu sendenden Logging-Daten die vorbestimmte Übertragungsbandbreite des Seiternkanals überschreiten und daraufhin einzelne der Logging-Daten verwerfen. Um das Verwerfen von
Logging-Daten erkennen zu können, kann die Zwischen-Komponente eine Fehlernachricht speichern oder senden, so dass das Fehlen von Logging-Daten auf dem Datenlogger vermerkt werden kann.
Das Konfigurieren der Zwischen-Komponente kann das Senden eines
Konfigurations-Befehls an die Zwischen-Komponente durch das Ethernet- Netzwerk umfassen. Insbesondere kann durch den Konfigurations-Befehl der Ethemet-Switch der Zwischen-Komponente konfiguriert werden. Bei dem
Konfigurations-Befehl kann es sich um einen UDS (Universal Diagnostics Services>Diagnose-Befehl, z.B. gemäß dem ISO 14229:1998 Standard, handeln.
Der Konfigurations-Befehl kann z.B. von einem Datenlogger über eine OBD (On Board Diagnostics)-Schnittstelle des Fahrzeugs gesendet werden; und/oder von einem Datenlogger über eine WLAN- oder eine UMTS-Schnittstelle des
Fahrzeugs gesendet werden; und/oder von einem Speichermedium eines
Informations-und Kommunikationssystems des Fahrzeugs gesendet werden. Zusammenfassend kann der Konfigurations-Befehl über das Ethernet-Netzwerk an die Zwischen-Komponente gesendet werden, was eine flexible und kosteneffektive Anpassung des Ethernet-Netzwerks an die jeweils
aufzuzeichnenden Daten ermöglicht. Es ist zu beachten, dass der Konfigurations- Befehl an die Zwischen-Komponente über ein anderes automotives Bussystem (z.B. ein CAN, MOST, FlexRay, LIN Bussystem) gesendet werden kann, wenn die Zwischen-Komponente (auch) an ein anderes automotives Bussystem angeschlossen ist.
Das Verfahren kann umfassen, das Ermitteln eines Logging-Szenarios aus einer Vielzahl von vordefinierten Logging-Szenarien. Jedes der vordefinierten Logging Szenarien kann z.B. mindestens eine Komponente des Ethernet-Netzwerks als Logging-Komponente identifizieren (es sind auch mehrere Logging- Komponenten möglich, z.B. um das Verkehrsaufkommen durch die zusätzlichen Logging-Daten zu reduzieren). Desweiteren kann ein vordefiniertes Logging- Szenario ein oder mehrere sendende Steuergeräte und/oder ein oder mehrere empfangende Steuergeräte identifizieren, deren ausgetauschte Daten
aufgezeichnet werden sollen. Darüber hinaus kann ein vordefiniertes Logging- Szenario Konfigurationsparameter für ein oder mehrere Zwischen-Komponenten zum Konfigurieren der ein oder mehreren Zwischen-Komponenten spezifizieren.
Die Konfigurationsparameter können z.B. einen für die Logging-Daten reservierten Datenkanal (auch Seitenkanal genannt) durch das Ethernet-Netzwerk mit einer vorbestimmten Übertragungsbandbreite definieren. Die Logging- Szenarios können auf Basis der Topologie des Ethernet-Netzwerks und/oder auf Basis der betrieblichen Datenströme durch das Ethernet-Netzwerk bestimmt werden. Durch die Verwendung von vordefinierten Logging-Szenarien kann so sichergestellt werden, dass der zusätzliche Logging- Verkehr nicht die betrieblichen Datenströme des Fahrzeugs stört Das Verfahren kann weiter das Delektieren eines vordefinierten Zustands des Fahrzeugs umfassen. Z.B. kann ein bestimmter Fehlerzustand detektiert werden.
Das Detektieren dieses Zustands kann z.B. durch ein Steuergerät des Fahrzeugs oder durch eine Fahrzeug-fremde Vorrichtung erfolgen. Beispielsweise kann ein bestimmter Fehlerzustand auf Basis eines Fehlerspeichereintrags in einem
Steuergerät ermittelt werden. Das Ermitteln des Logging-Szenarios kann dann auf Basis des detektierten Zustands des Fahrzeugs erfolgen. So kann sichergestellt werden, dass (nur die) für den Zustand des Fahrzeugs relevante(n) Logging-Daten aufgezeichnet werden. Außerdem kann durch eine zustandsabhängige Auswahl von Logging-Szenarien der durch die Logging-Daten verursachte zusätzliche
Datenverkehr reduziert werden.
Wie bereits oben dargelegt, kann das sendende Steuergerät an ein anderes Bussystem des Kommunikationssystems als das Ethernet-Netzwerk angeschlossen sein. In diesem Fall, kann die Sende-Komponente eingerichtet sein, alle (oder eine Auswahl) von dem sendenden Steuergerät über das andere Bussystem gesendeten
Daten zu empfangen. Das Verfahren kann dann weiter umfassen, das
Konfigurieren der Sende-Komponente, eine Kopie zumindest eines Teils (oder aller) der von dem sendenden Steuergerät über das andere Bussystem gesendeten
Daten an die Logging-Komponente zu senden. Mit anderen Worten, kann die Sende-Komponente eingerichtet sein, alle oder einen Teil der von dem sendenden Steuergerät empfangen Daten durch das Ethernet-Netzwerk zu tunneln. Der zu kopierende Teil der von dem sendenden Steuergerät über das andere Bussystem gesendeten Daten kann z.B. in einem Logging-Szenario spezifiziert werden.
Das Verfahren kann weiter umfassen, das Senden eines Steuergeräte- Konfigurations-Befehls an das sendende Steuergerät (oder an ein anderes
Steuergerät des Fahrzeugs). Der Steuergeräte-Konfigurations-Befehl kann z.B. in Form eines UDS-Befehls an das Steuergerät gesendet werden. Das Verfahren kann weiter umfassen, das Konfigurieren des sendenden Steuergerätes (oder eines anderen Steuergerätes des Fahrzeugs) auf Basis des Steuergeräte-Konfigurations- Befehls, interne Statusinformationen des sendenden Steuergerätes als Status-
Daten zu senden. Die Status-Daten können z.B. auf das Bussystem des
Steuergerätes gesendet werden. Desweiteren kann das Verfahren weiter umfassen, das Konfigurieren der Sende-Komponente (und/oder einer anderen Komponente des Ethernet-Netzwerks), die Status-Daten an die Logging-Komponente zu senden. So ist es möglich auch interne Statusinformationen des Steuergerätes über das Ethemet-Netzwerk an einer bestimmten Logging-Komponente aufzuzeichnen. Insbesondere können dadurch dedizierte Debugging-Schnittstellen an den
Steuergeräten (und damit Kosten) vermieden werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Senden von Stimulations-
Daten über das Kommunikationssystem des Fahrzeugs an ein empfangendes Steuergerät des Fahrzeugs beschrieben. Die Stimulations-Daten sollen derart gesendet werden, dass das empfangende Steuergerät die Stimulations-Daten als
Daten erachtet, die von einem sendenden Steuergerät des Fahrzeugs gesendet wurden. Wie bereits oben dargelegt umfasst das Kommunikationssystem ein Ethernet-Netzwerk. Das Ethemet-Netzwerk ist derart ausgelegt, dass bestimmte
Daten von dem sendenden Steuergerät an das empfangende Steuergerät von einer Sende-Komponente an eine Empfangs-Komponente des Ethernet-Netzwerks über einen Übertragungspfad geleitet werden. Andererseits werden die Stimulations-
Daten von einer Stimulations-Komponente gesendet, welche nicht auf dem Übertragungspfad liegt.
Das Verfahren umfasst das Konfigurieren einer Zwischen-Komponente des Ethernet-Netzwerks, welche auf dem Übertragungspfad liegt, Header-Daten der von der Stimulations-Komponente empfangenden Stimulations-Daten zu modifizieren. Bei der Zwischen-Komponente kann es sich z.B. um die letzte Komponente des Ethernet-Netzwerks auf dem Übertragungspfad vor der
Empfangs-Komponente handeln. D.h., dass die ursprünglichen Header-Daten dazu verwendet werden können, die Stimulations-Daten von der Stimulations- Komponente bis zur Zwischen-Komponente durch das Ethernet-Netzwerk zu leiten. An der Zwischen-Komponente werden diese ursprünglichen Header-Daten dann derart modifiziert, dass sie von der Empfangs-Komponente als Daten angesehen werden, die von dem sendenden Steuergeräte und/oder von der Sende- Komponente gesendet wurden. Das Modi izieren der Header-Daten kann z.B. umfassen, ein VLAN-Tag, welcher die empfangenden Stimulations-Daten als Stimulations-Daten identifiziert, zu entfernen. Alternativ oder ergänzend kann das Modifizieren der Header-Daten z.B. umfassen, eine MAC - Ursprungsadresse durch die MAC - Adresse der Sende-Komponente zu ersetzen.
Außerdem kann die Zwischen-Komponente derart konfiguriert werden, dass die Zwischen-Komponente die modifizierten Stimulations-Daten an die Empfangs- Komponente sendet. Wie bereits oben dargelegt kann die Zwischen-Komponente einen Ethernet- Switch umfassen. Das Konfigurieren der Zwischen-Komponente kann dann das Konfigurieren des Ethernet-Switches umfassen, die Header-Daten der Stimulations-Daten zu modifizieren und die modifizierten Stimulations-Daten an die Empfangs-Komponente zu senden.
Das Verfahren kann weiter umfassen, das Konfigurieren der Zwischen- Komponente, von dem sendenden Steuergerät gesendete Daten an eine Logging- Komponente zu leiten. Desweiteren kann die Zwischen-Komponente konfiguriert werden, die von dem sendenden Steuergerät gesendeten Daten durch die
Stimulations-Daten zu ersetzen. Mit anderen Worten, die Zwischen-Komponente kann die von dem sendenden Steuergerät gesendete Daten„abfangen" und an die Logging-Komponente weiterleiten. Die abgefangenen Daten können durch Stimulations-Daten ersetzt werden, welche dann anstelle der von dem sendenden Steuergerät gesendete Daten an die Empfangs-Komponente und an das empfangene Steuergerät weitergeleitet werden.
Das Verfahren kann weiter umfassen, das Konfigurieren einer oder mehrerer weiterer Komponenten des Ethernet-Netzwerks, welche auf einem Stimulations- Übertragungspfad von der Stimulations-Komponente zu der Zwischen- Komponente liegen. Die ein oder mehreren weiteren Komponenten können konfiguriert werden, die Stimulations-Daten an die Zwischen-Komponente zu senden. Mit anderen Worten, es können nicht nur die Zwischen-Komponente sondern auch weitere Komponenten des Netzwerks dazu konfiguriert werden, die Stimulations-Daten von der Stimulations-Komponente zur Zwischen-Komponente zu senden. Zu diesem Zweck können die ein oder mehreren weiteren
Komponenten jeweils einen Ethernet-Switch umfassen.
Desweiteren kann das Verfahren umfassen, das Konfigurieren des Ethernet- Switches der Zwischen-Komponente, eine vorbestimmte Übertragungsbandbreite eines bestimmten (ersten) Ports des Ethernet-Switches der Zwischen-Komponente für den Empfang der Stimulations-Daten zu reservieren. Gleiches gilt für die weiteren Komponenten des Netzwerks auf dem Übertragungspfad zwischen Stimulations-Komponente und Zwischen-Komponente. Dadurch kann Seitenkanal für Stimulations-Daten mit einer vorbestimmten Übertragungsbandbreite eingerichtet werden, der die Menge an Stimulations-Daten auf die vorbestimmte Übertragungsbandbreite begrenzt. Durch die Einrichtung eines solchen
Seitenkanals kann sichergestellt werden, dass der betriebliche Datenverkehr im Ethernet-Netzwerk nicht von der Übertragung der zusätzlichen Stimulations-
Daten gestört wird.
In einem Ausfuhrungsbeispiel sind die Logging-Komponente und die
Stimulations-Komponente eine gemeinsame Komponente des Ethernet- Netzwerks. Außerdem können ein Datenlogger (welche die Logging-Daten aufzeichnet) und eine Stimulations-Einheit (welche die Stimulations-Daten erzeugt) als eine gemeinsame Einheit (z.B. ein gemeinsamer Computer) implementiert sein. Andererseits können auch eine Vielzahl von Datenloggern und/oder eine Vielzahl von Stimulations-Einheiten verwendet werden.
Insbesondere kann die Verwendung einer Vielzahl von Logging-Komponenten und/oder einer Vielzahl von Stimulations-Komponente im Netzwerk vorteilhaft sein, um die Belastung durch die Logging-Daten und/oder die Stimulations-Daten zu reduzieren.
In ähnlicher Weise wie zum Zweck des Aufzeichnens, kann die Zwischen- Komponente zum Zweck des Sendens von Stimulations-Daten durch einen oder mehrere Konfigurations-Befehle konfiguriert werden. Mit anderen Worten, das Konfigurieren der Zwischen-Komponente kann das Senden eines Konfigurations- Befehls an die Zwischen-Komponente durch das Ethernet-Netzwerk (oder eine anderes Bussystem) umfassen. Insbesondere kann durch den Konfigurations- Befehl der Ethernet-Switch der Zwischen-Komponente konfiguriert werden. Bei dem Konfigurations-Befehl kann es sich um einen UDS (Universal Diagnostics Services)-Diagnose-Befehl, z.B. gemäß dem ISO 14229:1998 Standard, handeln.
Der Konfigurations-Befehl kann z.B. von einer Stimulations-Einheit über eine OBD (On Board Diagnostics)-Schnittsteüe des Fahrzeugs gesendet werden;
und/oder von einer Stimulations-Einheit über Funk-Schnittstelle (WLAN, UMTS, GPRS, EDGE, LTE, Bluetooth) des Fahrzeugs gesendet werden; und/oder von einem Speichermedium eines Informations-und Kommunikationssystems des Fahrzeugs gesendet werden. Zusammenfassend kann der Konfigurations-Befehl über das Ethernet-Netzwerk an die Zwischen-Komponente gesendet werden, was eine flexible und kosteneffektive Anpassung des Ethernet-Netzwerks an die jeweils zu sendenden Stimulations-Daten ermöglicht.
Das Verfahren kann weiter das Durchfuhren einer Zugangskontrolle umfassen. Insbesondere kann der Anschluss eines Datenloggers oder einer Stimulations- Einheit an die OBD-Ethernet-Schnittstelle oder an eine Funk-Schnittstelle oder an eine sonstige Schnittstelle durch einen Schutzmechanismus kontrolliert werden, so dass die Datenkommunikation über diese Schnittstellen (z.B. das Empfangen von Logging-Daten und/oder das Senden von Stimulations-Daten) erst dann freigeschaltet wird, wenn ein besonderes Pinning im OBD- Stecker verwendet wird; und/oder wenn eine besondere Authentisierung / Legitimierung (z.B. durch kryptographische Methoden) durchgeführt wurde. Dies kann z.B. per Diagnose ISO 14229 Diagnosebefehle und/oder Authentisierung gemäß VPN (Virtual Private Network) -Verbindungen, etc. erfolgen. Mit anderen Worten, das Verfahren kann umfassen, das Überprüfen einer Authentisierung eines Senders (z.B. eines Datenloggers oder einer Stimulations-Einheit) eines Konfigurations- Befehls. Das Senden des Konfigurations-Befehls an eine Zwischen-Komponente kann davon abhängig gemacht werden, ob die Authentisierung erfolgreich war.
Alternativ oder ergänzend kann der Anschluss eines Datenloggers oder einer Stimulations-Einheit an die OBD-Ethernet-Schnittstelle oder an eine Funk- Schnittstelle oder an eine sonstige Schnittstelle durch einen Schutzmechanismus kontrolliert werden, so dass die Datenkommunikation über diese Schnittstellen (z.B. das Empfangen von Logging-Daten und/oder das Senden von Stimulations-
Daten) erst dann freigeschaltet wird, wenn die jeweilige Schnittstelle zum Zeitpunkt der Datenkommunikation mit dem Datenlogger und/oder mit der Stimulations-Einheit nicht an bestimmte Datennetzwerke-Netzwerke (die insb. durch derartige Logging-Daten und/oder Stimulations-Daten gestört werden können) angeschlossen ist. Dieser Kontroll- Mechanismus kann insbesondere dadurch realisiert sein, dass das die Schnittstelle beherbergende Steuergerät des Fahrzeugs bestimmte Ethernet- oder IP-Botschaften an einzelne bestimmte Netzwerk-Adressen oder als Broadcast im Kommunikationsnetzwerk des Fahrzeugs versendet, um herauszufinden, ob bestimmte Dienste im Netzwerk angeboten werden (z.B. DHCP-Dienst). Abhängig davon welche Netzwerk-
Dienste entdeckt werden, wird die Kommunikation freigeschaltet oder nicht. Der oben dargestellte Kontroll- Mechanismus kann auch dadurch realisiert sein, dass das die Schnittstelle beherbergende Steuergerät des Fahrzeugs bestimmte Ethernet- oder IP-Botschaften an einzelne Adressen oder als Broadcast im Kommunikationsnetzwerk des Fahrzeugs versendet, um herauszufinden, ob weitere Ethernet-Switches oder Router im Netzwerk vorhanden sind (z.B.
„Traceroute" Befehle oder Nachrichten), die von Switches nicht weitergeleitet werden). In Abhängigkeit davon, wird die Kommunikation freigeschaltet oder nicht. Die oben genannten Schutzmechanismen können z.B. in der Komponente des Netzwerks implementiert werden, durch die die jeweilige Schnittstelle für den
Datenlogger und/oder für die Stimulations-Einheit bereitgestellt wird. Außerdem kann ein Teil des Schutzmechanismus (z.B. als Client) im Datenlogger oder in der Stimulations-Einheit umgesetzt werden. Insbesondere können der Datenlogger oder die Stimulations-Einheit eingerichtet sein, bestimmte durch das die
Schnittstelle beherbergende Steuergerät versandte Nachrichten zu beantworten.
Desweiteren können der Datenlogger oder die Stimulations-Einheit eingerichtet sein, zusätzlich oder ausschließlich entsprechende Nachrichten im Netzwerk zu versenden, um so das Vorliegen einer sicheren Netzwerk-Umgebung zu überprüfen.
Es ist darauf verwiesen, das statt dem die Schnittstelle beherbergenden
Steuergerät andere im Fahrzeug verbaute Komponenten die oben genannte Kommunikation zur Zugangskontrolle durchfuhren können, um so die Freigabe des Schutzmechanismus zu ermitteln.
Die Stimulations-Komponente kann Teil eines Informations- und
Kommunikationssystems (auch Head Unit genannt) des Fahrzeugs sein. Die Stimulations-Daten können dann auf einem (externen bzw. internen)
Speichermedium des Informations- und Kommunikationssystems gespeichert sein, und von diesem versendet werden. Dadurch kann die kostenintensive Verwendung von dedizierten Stimulations-Einheiten vermieden werden. Die Stimulations-Komponente kann auch eine Funk-Schnittstelle (z.B. UMTS oder eine WLAN) umfassen. Dann können die Stimulations-Daten über die Funk- Schnittstelle von einer Stimulations-Einheit an das Fahrzeug gesendet werden.
Dadurch wird ein zeitnahes Senden von Stimulations-Daten im Betrieb des Fahrzeugs ermöglicht. Das Verfahren kann umfassen, das Ermitteln eines Stimulations-Szenarios aus einer Vielzahl von vordefinierten Stimulations-Szenarien. Jedes der vordefinierten Stimulations-Szenarien kann z.B. mindestens eine Komponente des Ethernet- Netzwerks als Stimulations-Komponente identifizieren (es sind auch mehrere Stimulations-Komponenten möglich, z.B. um das Verkehrsaufkommen durch die zusätzlichen Stimulations-Daten zu reduzieren). Desweiteren kann ein
vordefiniertes Stimulations-Szenario ein oder mehrere sendende Steuergeräte und/oder ein oder mehrere empfangende Steuergeräte identifizieren, in deren Übertragungspfad Stimulations-Daten eingespeist werden sollen. Darüber hinaus kann ein vordefiniertes Stimulations-Szenario Konfigurationsparameter für ein oder mehrere Zwischen-Komponenten zum Konfigurieren der ein oder mehreren Zwischen-Komponenten spezifizieren. Die Konfigurationsparameter können z.B. einen für die Stimulations-Daten reservierten Datenkanal (auch Seitenkanal genannt) durch das Ethernet-Netzwerk mit einer vorbestimmten
Übertragungsbandbreite definieren. Die Stimulations-Szenarios können auf Basis der Topologie des Ethernet-Netzwerks und/oder auf Basis der betrieblichen
Datenströme durch das Ethernet-Netzwerk bestimmt werden. Durch die
Verwendung von vordefinierten Stimulations-Szenarien kann sichergestellt werden, dass der zusätzliche Stimulations-Verkehr nicht die betrieblichen
Datenströme des Fahrzeugs stört.
Es sei daraufhingewiesen, dass auch kombinierte Logging / Stimulations- Szenarien definiert werden können. Die in diesem Dokument beschriebene Verfahren können somit umfassen, dass algorithmische Ermitteln eines Logging- und/oder Stimulations-Szenarios aus einer Vielzahl von vordefinierter Rahmen- Parametern. Die Rahmen-Parameter können umfassen, mindestens eine
Komponente des Ethernet-Netzwerks, die als Logging- und/oder Stimulations- Komponente identifiziert wird; ein oder mehrere sendende Steuergeräte und ein oder mehrere empfangende Steuergeräte, deren ausgetauschte Daten
aufgezeichnet werden sollen, und/oder ein oder mehrere empfangende SGs, an die die Stimulations-Daten von der Stimulations-Komponente (anstelle von ein oder mehreren sendenden SGs) gesendet werden sollen; Nachrichten-Typen aus denen sich die ausgetauschten Daten zusammensetzen; Header-Daten, anhand die Logging-Daten und/oder die Stimulations-Daten selektiert bzw. identifiziert werden. In den Szenarien können die Konfigurationsparameter für ein oder mehrere Zwischen-Komponenten zum Konfigurieren der ein oder mehreren Zwischen-Komponenten spezifiziert sein. Desweiteren können anhand der Auswahl eines bestimmten Szenarios, die oben genannten Konfigurations-Befehle für die ein oder mehreren Zwischen-Komponenten maschinell erstellt werden.
Es kann ein Algorithmus zum Ermitteln der Konfigurations-Befehle für die ein oder mehreren Zwischen-Komponenten zu Verfügung gestellt werden. Dieser Algorithmus kann z.B. die für das Logging und/oder die Stimulation benötigten Bandbreiten auf den jeweiligen Datenleitungen des Kommunikationsnetzwerks des Fahrzeugs ermittelt und mit den jeweils verfügbaren Bandbreiten auf den jeweiligen Datenleitungen abgleichen und daraufhin eine möglichst geeignete Konfiguration erstellen, oder Rückmeldung geben, dass eine entsprechende Konfiguration unter Berücksichtigung der benötigten und verfügbaren
Bandbreiten nicht möglich ist oder anbietet einen bestimmten Datenverkehr zu verwerfen, um die benötigten und verfügbaren Bandbreiten in Einklang zu bringen.
Das Verfahren kann weiter umfassen, eine Möglichkeit zur Auswahl eines vordefinierten Logging/Stimulations-Szenarios aus einer Menge der oben genannten Rahmen-Parameter vordefinierten Logging/Stimulations-Szenarien anzubieten.
Das Verfahren kann weiter das Platzieren eines SW-Moduls auf den Zwischen- Komponenten des Netzwerks, die Daten im Ethernet-Netzwerk übermitteln. Diese SW-Module können eingerichtet sein, Informationen an eine übergeordnete Einheit zu übermitteln, wobei die übergeordnete Einheit die oben erwähnten Konfigurations-Befehle ermittelt. Insbesondere können die jeweiligen SW- Module Informationen darüber bereitstellen, welche MAC -Adressen anderer Komponenten des Netzwerks über die verschiedenen Ports der Zwischen- Komponente erreichbar sind (d.h. Topologie-Informationen). Die übergeordnete Einheit kann auf Basis dieser Informationen eine fahrzeugweite Layer-2 Ethernet- Netzwerktopologie erstellen, um eine Konfiguration der Zwischen-Komponenten im Netzwerk festlegen zu können.
Desweiteren kann ein SW-Modul auf den Zwischen-Komponenten des Netzwerks platziert werden, die die Zwischen-Komponente einrichtet, die von der übergeordneten Einheit erstellten Konfigurations-Befehle zu interpretieren, zu verstehen und auszuführen. Die o.g. SW-Module können z.B. im Rahmen eines SW-Updateprozess des Fahrzeugs bzw. des beherbergenden Steuergeräts selektiv aktualisiert werden kann.
Die übergeordnete Einheit, die die Konfigurations-Befehle ermittelt, kann eine direkte oder indirekte Datenbankanbindung besitzen, welche der übergeordneten Einheit zur Berechnung der Konfigurations-Befehle z.B. folgendes Topologie- Wissen zu Verfügung stellen kann:
• Topologie der Netzwerk-Links (d.h. insbesondere Informationen darüber welche Datenleitung an welchem Anschluss der Zwischen-Komponenten des Netzwerks angeschlossen ist); und/oder
• Steuergeräte und deren Platzierung im Netzwerk; und/oder
• Nachrichten-Typen, die im Netzwerk übertragen werden: und/oder
• Informationen darüber, welcher Nachrichten-Typ mit welchen Header-
Daten (z.B. VLANs, Ethertype, Protokoll) von welchen sendenden SG an welches empfangende Steuergerät gesendet wird; und/oder
• Nicht-Ethernet-Netzwerke (d.h. andere Bussysteme) und deren
Verknüpfungs-Punkte (Gateways) mit dem Ethernet-Netzwerk; und/oder
• Nachrichten-Typen auf den Nicht-Ethernet-Netzwerken (d.h. auf anderen Bussystemen); und/oder • Steuergeräte und deren Platzierung in den Nicht-Ethernet-Netzwerken; und/oder
• Informationen darüber, welcher Nachrichten-Typ mit welchen Header-
Daten von welchem sendenden SG an welches empfangende Steuergerät in den Nicht-Ethernet-Netzwerken gesendet wird; und/oder
• mögliche Anschlusspunkte für Datenlogger und/oder Stimulations- Einheiten; und/oder
• für Logging und/oder Stimulation verfügbare Bandbreiten pro
Übertragungsleitung; und/oder
• belegte Bandbreite pro Übertragungsleitung und/oder pro Nachrichten- Typ.
Die übergeordnete Einheit, die die Konfigurations-Befehle ermittelt, kann eingerichtet sein, selber und/oder mit Hilfe anderer Einheiten, durch Senden von Netzwerk-Nachrichten (z.B. Traceroute-Befehle, Ping-Befehle, andere geeignete Nachrichten) eine Netzwerk-Topolopie-Discovery auszuführen, um so die Struktur des Netzwerkes (Platzierung der Links und Zwischen-Komponenten im Ethernet-Netzwerk) sowie Position, MAC- sowie IP-Adressen der Steuergeräte zu ermitteln.
Die übergeordnete Einheit kann eingerichtet sein, die ermittelten Konfigurations- Befehle selbständig an alle relevanten Zwischen-Komponenten und/oder
Steuergeräte zu versenden. Alternativ oder ergänzend kann die übergeordnete Einheit eingerichtet sein, eine Konfigurationsdatei oder ein Ablaufskript zu erzeugen, das zur Konfiguration der Zwischen-Komponenten und/oder der Steuergeräte benutzt werden kann.
Das Verfahren kann weiter umfassen, das Konfigurieren (z.B. anhand von Konfigurations-Befehlen), bestimmten applikativen oder betrieblichen
Datenverkehr zu verwerfen (z.B. selektiv nach sendendem SG, empfangenden SG, Nachrichtentyp, etc.). Es kann z.B. bei im Rahmen eines Logging / Stimulations-Szenarios ermittelt werden, dass zusätzliche Bandbreite für die Logging- und/oder Stimulations-Daten auf bestimmten Datenleitungen benötigt wird. Diese zusätzliche Bandbreite kann durch das o.g. Konfigurieren von ein oder mehreren Zwischen-Komponenten geschaffen werden. In ähnlicher Weise können ein oder mehrere sendende Steuergeräte (durch Konfigurations-Befehle) zum gezielten Stummschalten eines oder mehrerer Nachrichtentypen konfiguriert werden, um die benötigte Bandbreite für die Stimulations- und/oder Logging-
Daten zu schaffen.
Das Verfahren kann weiter umfassen, das Aktivieren („Aufwecken") einer oder mehrerer Zwischen-Komponenten im Ethernet-Netzwerk. Zwischen- Komponenten können in bestimmten Teilnetzbetriebs-Zuständen des Fahrzeugs abgeschaltet sein (nicht funktionaler Standby-Modus). Wenn solche Zwischen- Komponenten jedoch für das Abzweigen/Übertragen von Logging-Daten und/oder das Einspeisen/Übertragen von Stimulation-Daten benötigt werden (z.B. um die Daten zur Logging-Komponente oder von der Stimulations-Komponente zu transportieren), können die Zwischen-Komponenten (z.B. anhand eines entsprechenden Konfigurations-Befehls aktiviert werden). Das Aktivieren kann z.B. über ISO 14229 Diagnosebefehle entweder direkt in der im Standby-Modus befindlichen Komponente oder über dritte Komponenten ausgelöst werden.
Alternativ oder ergänzend kann das Aktivieren über Steuergeräte-Konfigurations- Befehle ausgelöst werden, die z.B. von der übergeordneten Einheit ermittelt werden können.
In ähnlicher Weise kann das Verfahren weiter umfassen, das„Aktiv Halten" („Wachhalten") einer oder mehrerer Zwischen-Komponenten im Ethernet- Netzwerk. Dadurch soll vermieden werden, dass die Zwischen-Komponenten nicht deaktiviert werden, obwohl diese sonst aufgrund des im Fahrzeug vorgesehenen Teilnetzbetriebs in einen Standby-Modus verfallen würden
(„Einschlafen der Steuergeräte"). Das„Aktiv Halten" kann z.B. über ISO 14229
Diagnosebefehle entweder direkt in der vom Standby-Modus bedrohten Komponente oder über dritte Komponenten ausgelöst werden. Alternativ oder ergänzend kann das„Aktiv Halten" über Steuergeräte-Konfigurations-Befehle ausgelöst werden, die z.B. von der übergeordneten Einheit ermittelt werden können.
Das Verfahren kann auch das Auftrennen einer Ethernet-Leitung umfassen, z.B. um einen Datenlogger und/oder eine Stimulations-Einheit in die aufgetrennte Leitung einzuschleifen.
Die Konfiguration der Zwischen-Komponenten und/oder der Steuergeräte kann (wahlweise) persistent (also über einen Neustart der Komponenten/des SGs hinaus) oder flüchtig durchgeführt werden. Außerdem kann die Konfiguration der Zwischen-Komponenten und/oder der Steuergeräte (wahlweise) mit sofortiger Wirkung oder erst beim nächsten Aufstarten des Fahrzeugs bzw. der
Komponenten / SGs erfolgen.
Wie oben dargelegt, kann der Zugriff zum Kommunikationssystem des Fahrzeugs für Logging / Stimulation durch Schutzmechanismen abgesichert werden. In ähnlicher Weise kann auch die Konfiguration der Steuergeräte und/oder der Zwischen-Komponenten durch Authentisierungsmaßnahmen (z.B. durch
ISO 14229 Diagnosebefehle) gesichert werden.
Zum Zeitpunkt des Umschaltens einer Konfiguration in den Zwischen- Komponenten können besondere Aktionen im Fahrzeug ausgelöst werden.
Insbesondere ist mit kurzzeitigen Kommunikationsstörungen in den Zwischen- Komponenten zu rechnen, wenn diese im laufenden Betrieb umgeschaltet werden.
Derartige Störungen können z.B. durch folgende Maßnahmen kompensiert werden: Die Unterdrückung von Fehlerreaktionen (insb. die Unterdrückung von automotiven Fehlerspeichereinträgen) zum Zeitpunkt der Umschaltung der Konfiguration, um die zum Umschaltzeitpunkt zu erwartenden
Nachrichtenausfälle (welche typischerweise in den Fehlerspeichern eingetragen werden) in den Zwischen-Komponenten zu ignorieren. Eine weitere Maßnahme ist das Senden einer Nachricht an alle Kommunikationsteilnehmer (Steuergeräte), die diese über die bevorstehende Umschaltung der Zwischen-Komponenten informiert und damit über die bevorstehenden Kommunikationsausfälle benachrichtigt
Wie bereits oben dargelegt, kann das Verfahren weiter das Detektieren eines vordefinierten Zustande des Fahrzeugs umfassen. Das Ermitteln des Stimulations- Szenarios kann dann auf Basis des detektierten Zustande des Fahrzeugs erfolgen. So kann sichergestellt werden, dass (nur die) für den Zustand des Fahrzeugs relevante(n) Stimulations-Daten gesendet werden. Außerdem kann durch eine zustandsabhängige Auswahl von Stimulations-Szenarien der durch die
Stimulations-Daten verursachte zusätzliche Datenverkehr reduziert werden.
Wie bereits oben dargelegt, kann das empfangende Steuergerät an ein anderes Bussystem des Kommunikationssystems angeschlossen sein als das Ethernet- Netzwerk. Die Empfangs-Komponente kann eingerichtet sein, Daten vom
Ethernet-Netzwerk zu dem empfangenden Steuergerät über das andere Bussystem zu senden. Das Verfahren kann dann weiter umfassen, das Konfigurieren der Empfangs-Komponente, die von der Stimulation-Komponente empfangenen Stimulations-Daten (oder Teile davon) über das andere Bussystem an das empfangende SG zu senden. Der Teil der Stimulations-Daten, der an das empfangende Steuergerät über das andere Bussystem gesendet werden soll, kann in einem Stimulations-Szenario spezifiziert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Ethernet-Netzwerk für ein Fahrzeug beschrieben, welches gemäß den in diesem Dokument beschriebenen Verfahren (z.B. dem Verfahren zum Aufzeichnen von Daten an einer Logging-Komponente des Ethemet-Netzwerks und/oder dem Verfahren zum Senden von Stimulations-
Daten von einer Stimulations-Komponente) konfiguriert worden ist Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben.
Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem
Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem
Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfaltiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von AusfQhrungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigt
Figur 1 ein beispielhaftes Kommunikationssystem eines Fahrzeugs mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Bussystemen;
Figur 2 ein beispielhaftes Ethernet Netzwerk eines Fahrzeugs mit einer Vielzahl von Switches;
Figur 3 die schematische Struktur eines beispielhaften Ethernet Rahmens; und Figur 4 ein Flussdiagram eines beispielhaften Verfahrens zum Datenlogging in einem Fahrzeug.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschrankt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
Fig. 1 zeigt ein beispielhaftes Kommunikationssystem 100 für ein Fahrzeug (z.B. ein Kraftfahrzeug oder Automobil). Das System 100 umfasst einen zentralen Gateway 101, an dem verschiedene Bussysteme 120, 130, 140 angeschlossen sind. Bei dem Bussystem 120 handelt es sich z.B. um ein synchrones FlexRay Bussystem, bei dem Bussystem 130 handelt es sich z.B. um ein asynchrones CAN (Controller Area Network) Bussystem und bei dem Bussystem 140 handelt es sich z.B. um ein synchrones MOST (Media Oriented Systems Transport) Bussystem. An die jeweiligen Bussysteme sind unterschiedliche Komponenten des Fahrzeugs (wie z.B. Sensoren, Aktuatoren und/oder Steuergeräte (auf Englisch Electronic Control Units, ECU)) angeschlossen. So sind an den Bus 122 des Bussystems 120 die Komponenten 121, an den Bus 132 des Bussystems 130 die Komponenten 131 und an den Bus 142 des Bussystems 140 die Komponenten 141 angeschlossen.
Die Komponenten können gemäß dem Protokoll des jeweiligen Bussystems Daten als Sender auf den Bus geben bzw. Daten als Empfanger vom Bus nehmen. Wie in Fig. 1 dargestellt, wird dabei im Falle des FlexRay Bussystems 120, des CAN Bussystem 130 und des MOST Bussystems 140 jeweils ein gemeinsamer Bus 122, 132, 142 verwendet, dessen Übertragungskapazität von allen Komponenten 121, 131, 141, welche an den Bus 122, 132, 142 angeschlossen sind, geteilt werden muss. Dies hat den Nachteil, dass die für jede einzelne Komponenten 121, 131 , 141 zu Verfügung stehende Übertragungskapazität mit steigender Anzahl von Komponenten 121, 131, 141 reduziert wird. Andererseits sind die zwischen den Komponenten 121, 131, 141 eines jeweiligen Busses 122, 132, 142 ausgetauschten Daten an jedem beliebigen Punkt des Busses 122, 132, 142 abgreifbar (z.B. auch am zentralen Gateway 101).
An den Gateway 101 ist auch ein Ethernet-Netzwerk 110 angeschlossen. Das Ethernet-Netzwerk 110 umfasst ebenfalls eine Vielzahl von Komponenten 111, welche über Busse 112 miteinander verbunden sind. Im Falle des Ethernet- Netzwerks 110 umfassen einige oder alle der Komponenten 111 jedoch meist Switches, welche es ermöglichen, Daten gezielt von einer sendenden Komponente 111 zu einer empfangenden Komponente 111 zu lenken, so dass diese Daten meist nicht auf allen Bussen 112 übertragen werden, sondern nur auf Bussen 112, welche auf dem Übertragungspfad zwischen der sendenden Komponente 111 und der empfangenden Komponente 111 liegen. Die Verwendung von Switches führt zu einer Erhöhung der für jede einzelne Komponente 111 verfügbaren
Übertragungskapazität. Andererseits können die im Ethernet-Netzwerk 110 übertragenen Daten nicht an jedem beliebigen Punkt des Netzwerks 110 abgegriffen werden. Insbesondere kann nicht sichergestellt werden, dass alle
Daten an dem zentralen Gateway 101 abgegriffen werden können.
Wie bereits in der Einleitung dargelegt, könnte zum Datenlogging zusätzliche Messtechnik im Fahrzeug verbaut werden. Dies führt jedoch zu einer Vielzahl von Nachteilen: Durch den Verbau von Messtechnik in jedem Ethernet-Bus (oder Ethernet-Link) 111 des automotiven Ethernet-Netzwerks 110 werden hohe Kosten für die Messtechnik selbst und für deren aufwändigen Verbau in jedem Ethernet- Link 111 verursacht. Außerdem können bei der Verwendung von Messtechnik meist nicht die vorhandenen Schnittstellen für Datenlogging (wie z.B. die OBD- Schnittstelle) verwendet werden, was weitere Kosten und Aufwände (z.B. Einbau und Zugriff auf den Kabelbaum des Fahrzeugs) verursacht. Außerdem verursacht zusätzliche Messtechnik für interne SG-Zustände an Debug-Schnittstellen der SGs Kosten in den Steuergeräten (Bereitstellung eines Debug-Interfaces für das Steuergerät), sowie Kosten bzgl. Logging-Hardware und deren Verbau in
Versuchsträgern. Desweiteren wird der Datenverkehr auf den zu messenden Ethernet-Datenstrecken 111 durch die Messtechnik bzgl. des Zeitverhaltens des
Datenverkehrs beeinflusst. Darüber hinaus kann aufgrund technischer Gründe, wie z.B. fehlender Bauraum oder erforderliche EMV (Elektromagnetische Verträglichkeit), das Einbringen von Messtechnik an bestimmten Ethernet-Links 111 des Ethernet-Netzwerks 110 gänzlich unmöglich sein, so dass Daten die nur auf diesem und keinem anderen Link 111 verfügbar sind, nicht aufgezeichnet werden können. Folglich ist der auf diesen Links 111 vorhandene Verkehr nicht in den Logging-Aufzeichnungen sichtbar. Schließlich können Serienfahrzeuge (z.B. im Werk oder bei der Wartung) meist nicht mit vertretbarem Aufwand umgebaut werden, um alle Daten loggen zu können, so dass ein umfassendes Datenlogging in Ethernet-Netzwerken 110 meist nicht möglich ist.
In Anbetracht der oben genannten Nachteile bei der Verwendung von spezifischer Messtechnik für das Datenlogging in einem Fahrzeug, beschreibt das vorliegende
Dokument ein Verfahren, welches die vorhandene Fahrzeug-Infrastruktur für
Datenlogging nutzt, so dass im Allgemeinen keine Umbauten am Fahrzeug notwendig sind und dennoch alle relevanten Daten des automotiven Ethernet- Netzwerks 110 aufgezeichnet werden können. Das Verfahren greift auf eine spezielle Konfiguration der Ethernet- Switches in den Komponenten 111 (z.B. in den Steuergeräten 111) des Netzwerks 110 zurück. Wie bereits oben dargelegt, verfügen einige oder alle der Komponenten 111 (insbesondere an den
Knotenpunkten des Netzwerks 110) über derartige Ethernet-Switches, welche es ermöglichen, Ethernet-Daten gezielt innerhalb des Netzwerks 110 zu orientieren.
Diese Ethernet-Switches können dazu verwendet werden, zu loggende Daten über die vorhandenen Ethernet-Links 112 des Fahrzeug-Netzwerks 110 an einen bestimmten Aufzeichnungsort (z.B. an die OBD-Schnittstelle des Fahrzeugs) zu lenken. D.h. es wird vorgeschlagen, das vorhandene Ethernet-Netzwerk (d.h. insbesondere die Ethernet-Switches und die Ethernet Links 112) nicht nur für den
Datenverkehr im Fahrzeug, sondern gleichzeitig auch für Logging- und
Debugging-Zwecke zu nutzen.
Figur 2 zeigt ein beispielhaftes Ethernet-Netzwerk 200 (z.B. das Ethernet- Netzwerk 110 aus Figur 1). Bei dem Ethernet-Netzwerk 200 kann es sich z.B. um ein Fast Ethernet (100Megabit/s) oder um ein Gigabit-Ethernet (1000Megabit/s) handeln. Das Netzwerk 200 umfasst eine Vielzahl von Komponenten 210, 211 , 220, 221, 222, 230, 231, 232, 233 (z.B. Sensoren, Aktuatoren und/oder Steuergeräte), welche über verschiedene Ethernet Busse (oder Ethernet-Links) 241, 242, 243, 244, 24S, 246, 247, 248 miteinander verbunden sind. Einige der Komponenten 210, 220, 230 kommunizieren direkt mit einer Vielzahl von anderen Komponenten des Netzwerks 200. Diese Komponenten 210, 220, 230 umfassen typischerweise Ethernet-Switches, um Daten zwischen den jeweils direkt angeschlossenen Komponenten weiterleiten zu können. Diese
Komponenten 210, 220, 230 werden in diesem Dokument als Knoten- Komponenten bezeichnet. Komponenten 211, 221, 222, 231, 232, 233, welche nur als Sender bzw. Empfanger auftreten, jedoch keine weiterleitende Funktion haben, werden als End-Komponenten bezeichnet. End-Komponenten umfassen typischerweise keine Ethernet-Switches.
Desweiteren ist in Figur 2 ein Datenlogger 260 gezeigt, der über eine Ethernet- Schnittstelle 249 (z.B. über die OBD-Schnittstelle des Fahrzeugs) an die Knoten- Komponente 230 angeschlossen ist. Diesem Datenlogger 260 soll es ermöglicht werden, auf alle im Ethernet-Netzwerk 200 ausgetauschten Daten zuzugreifen. An der Knoten-Komponente 230 sind jedoch typischerweise nur die zwischen den direkt angeschlossenen Komponenten 220, 231, 232, 233 ausgetauschten Daten verfügbar. Daten, welche z.B. zwischen den End-Komponenten 211 und 222 ausgetauscht werden (wie durch die Linien 251, 252, 253 dargestellt), sind an der Knoten-Komponente 230 nicht abgreifbar.
Es wird vorgeschlagen, die in den Knoten-Komponenten 210, 220, 230 enthaltenen Ethernet- S witche so zu konfigurieren, dass eine Kopie der Daten, welche z.B. von der End-Komponente 211 an die End-Komponente 222 (und/oder umgekehrt) geschickt werden, durch das Ethernet-Netzwerk 200 an die Knoten- Komponente 230 geleitet wird und so mit dem Datenlogger 260 erfasst werden kann. Dies ist in Fig. 2 durch die strichelten Pfeile 255, 259 dargestellt, welche einen Seitenkanal für Logging-Daten darstellen sollen. Dieser Seitenkanal wird auf Basis der existierenden Infrastruktur im Netzwerk 200, d.h. auf Basis der bestehenden Ethernet-Links 255, 259 und der bestehenden Switches in den Knoten-Komponenten 210, 220, 230 bereitgestellt. So ist es möglich, alle im Ethernet-Netzwerk 200 ausgetauschten Daten an einer beliebigen Stelle im Netzwerk 200 bereitzustellen und zu loggen.
Figur 3 zeigt die Struktur eines beispielhaften Ethernet-Rahmens 300. Die im Ethemet-Netzwerk 110, 200 übertragenen Daten haben typischerweise die in Figur 3 dargestellte Rahmenstruktur. Der Ethernet-Rahmen umfasst Header-Daten 301, 302, 303, 304, Payload-Daten (auch Nutzdaten genannt) 305 und Fehler- Korrektur-Daten 306 (Frame Check Sequence, FCS). Die Header-Daten umfassen eine Zieladresse 301 (Media Access Control, MAC, Adresse), welche die
Empfangs-Komponente (z.B. die End-Komponente 222) im Ethernet-Netzwerk 200 identifiziert. Desweiteren umfassen die Header-Daten eine Quell-Adresse 302, welche die Sende-Komponente (z.B. die End-Komponente 211) im Ethernet- Netzwerk 200 identifiziert. Desweiteren können die Header-Daten einen sogenannten VLAN-Tag (Virtual Local Area Network-Tag) 303 umfassen, der dazu verwendet werden kann, den Ethernet-Rahmen 300 einer bestimmten Klasse von Daten zuzuordnen. Beispielsweise könnte für die Datenklasse„Debugging-
Daten" ein bestimmter Debugging- VLAN-Tag definiert werden, welcher
Ethernet-Rahmen 300 zugefügt werden könnte, um die darin enthaltenen Daten als„Debugging-Daten" zu identifizieren. Schließlich können die Header-Daten ein Typ-Feld (den sogenannten EtherType) 304 umfassen. Das Typ-Feld gibt Auskunft darüber, welches Protokoll der nächsthöheren Protokollschicht von den Nutzdaten 305 verwendet wird.
Im Folgenden wird dargelegt, wie die Ethernet-Switches in den Knoten- Komponenten 210, 220, 230 des Ethernet-Netzwerks 200 konfiguriert werden können, um Daten von ausgewählten Komponenten des Netzwerks 200 (z.B. von ausgewählten Steuergeräten (SGs) des Fahrzeugs) an einem ausgewählten Punkt (z.B. an der Knoten-Komponente 230) des Netzwerks 200 loggen zu können. Die Konfiguration der Ethernet-Switches kann per Diagnose-Befehl (z.B. gemäß einem Unified Diagnostic Services (UDS) Standard wie dem ISO 14229 Standard) erfolgen. Die ein oder mehreren Diagnose-Befehle können z.B. über die OBD- Schnittstelle des Fahrzeugs oder über eine andere Diagnose-Schnittstelle des Fahrzeugs (z.B. Diagnose-CA , Telediagnose, ...) an die zu konfigurierenden Ethernet-Switches gesendet werden. Dabei werden die Steuergeräte, die die zu konfigurierenden Ethernet-Switches enthalten, über die Systembusse 112, 122, 132, 142 des Fahrzeug-Kommunikationsnetzes 100 angesprochen.
Die Konfiguration der Ethernet-Switches kann auch über Ethernet-Steuer-Befehle über beliebige Ethernet-Interfaces des Fahrzeugs (z.B. die OBD-Schnittstelle, eine WLAN (Wireless Local Area Network)-Schnittstelle, eine UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)-Schnittstelle, etc.) erfolgen. Die Ethernet- Switches werden derart vor-konfiguriert, dass gewährleistet ist, dass die Ethernet- Steuer-Befehle durch das gesamte Ethernet-Netzwerk 200 (und insbesondere bis zu den konfigurierenden Ethernet-Switches) transportiert werden können.
Die Konfiguration der Ethernet-Switches (d.h. das Generieren und das Senden der Konfigurations-Befehle) kann über externe Geräte (z.B. über einen Laptop, einen Tester, oder einen Datenlogger 260) oder über fahrzeuginterne Steuergeräte (z.B. über die Head Unit bzw. das Informations- und Kommunikationssystem des Fahrzeugs) erfolgen.
Die Konfiguration der Ethernet-Switches kann sowohl statisch als auch spezifisch auf Fahrzeug- oder Fehlerzustände dynamisch reagierend erfolgen. Eine statische Konfiguration der Ethernet-Switches kann z.B. für das Logging der Daten einer oder mehrerer bestimmter Steuergeräte (d.h. Komponenten des Netzwerks 200) verwendet werden. Andererseits kann die Konfiguration der Ethernet-Switches (und damit die Auswahl der abgezweigten und geloggten Daten) von einem Zustand des Fahrzeugs bzw. von dem Auftreten eines Fehlers abhängig gemacht werden. Beispielsweise könnte das Detektieren einer bestimmten Fehlersituation dazu führen, dass die Ethernet- Switches derart konfiguriert werden, dass die
Daten, welche für eine Analyse der bestimmten Fehlersituation von Belang sind, abgezweigt und an den Datenlogger geleitet werden.
Die Konfiguration der Ethernet-Switches für das Abzweigen und Loggen bestimmter Daten sollte derart erfolgen, dass der für den Betrieb des Fahrzeugs erforderliche Austausch von Daten nicht gestört wird. Mit anderen Worten, auch bei Verwendung eines extra Seitenkanals 255, 259 für Daten-Logging sollte sichergestellt sein, dass der für den Betrieb des Fahrzeugs erforderliche
Datenverkehr im Netzwerk 200 (insbesondere auf einem Ethernet-Link 245 auf dem ein Seitenkanal 255 eingerichtet wird) ungestört bleibt. Dies erfordert typischerweise eine netzübergreifende Planung, welche die Topologie des Netzwerks 200 und die betrieblichen Datenströme berücksichtigt
Eine netzübergreifende Planung kann z.B. zu der Definition von Logging- Szenarien führen. Beispiele für Logging-Szenarien sind z.B. ein Szenario bei dem der gesamte Datenverkehr eines Steuergerätes A 211 zum Datenlogger 260 an Anschluss B (z.B. an einen bestimmten Port des Ethernet-Switches in der Knoten- Komponente 230) gesendet wird; oder ein Szenario bei dem der gesamte
Datenverkehr zwischen SG A 211 und SG B 222 zum Datenlogger 230 an Anschluss C gesendet wird; oder ein Szenario bei dem alle Datenpakete auf Ethernet-Link A 241 zum Datenlogger 260 an Anschluss B gesendet werden. D.h. es können Szenarien definiert werden, welche festlegen, welche Daten des Ethernet-Netzwerks 200 abgezweigt werden sollen, und an welchen Punkt des Ethernet-Netzwerks 200 diese abgezweigten Daten zum Logging gesendet werden sollen. Die Szenarien können die Konfigurations-Befehle für die einzelnen Ethernet-Switches umfassen, welche eine Implementierung des jeweiligen Szenarios ermöglichen. Die Szenarien können derart geplant und definiert werden, dass eine Störung des betrieblichen Datenverkehrs durch das
Datenlogging vermieden wird. Die vordefinierten Szenarien können als vorgefertigte SW-Module in die
Steuergeräte eingebracht werden, welche zu konfigurierende Ethernet-Switches enthalten. Diese SW-Module können z.B. durch den Fahrzeughersteller (d.h. in Kenntnis der Ethernet-Netztopologie und in Kenntnis des betrieblichen
Datenverkehrs) erstellt werden. Diese SW-Module können als eine SW-Einheit im Sinne der SW-Logistik realisiert werden und im Rahmen eines Flash- Updateprozesses eigenständig ersetzt werden (z.B. zur Berücksichtigung einer Änderung des betrieblichen Datenverkehrs oder zur Fehlerkorrektur der SW- Module).
Durch die Konfiguration eines Ethernet-Switches für ein bestimmtes Logging- Szenario soll sichergestellt werden, dass der konfigurierte Ethernet-Switch eine Kopie spezifischer Daten erzeugt und/oder spezifische Daten an einen
spezifischen Port des Switches weiterleitet. Die Konfiguration derartiger Aktionen kann z.B. explizit durch Angabe von Register- Werten des Ethernet-Switches erfolgen. Desweiteren kann die Konfiguration durch Konfiguration auf Ebene von Switch-Features (wie z.B. Poit-Mirroring) erfolgen.
Wie bereits erläutert, müssen sich auf einem Ethernet-Link 245 typischerweise der normale betriebliche Fahrzeug-Datenverkehr und der zusätzliche Logging- /Debugging-Verkehr die vorhandene Bandbreite des Ethernet-Links 245 teilen. Eine Szenarien-basierte Konfiguration der Ethernet-Switches des Netzes 200 kann dazu verwendet werden, sicherzustellen, dass der zusätzliche Logging- /Debugging- Verkehr den betrieblichen Fahrzeug-Datenverkehr nicht stört Alternativ oder ergänzend, kann eine Beeinflussung des normalen betrieblichen Fahrzeug-Datenverkehrs durch den Logging- Verkehr vermieden werden, indem für Datenlogging eine feste Bandbreite auf dem Ethernet-Link 245 (z.B. 10% der Bandbreite) reserviert wird bzw. über einen QoS (Quality of Service)
Mechanismus sichergestellt wird, dass die beiden Verkehrsarten (d.h. der Logging- Verkehr und der betriebliche Fahrzeug-Datenverkehr) sich nicht stören.
Die Unterscheidung zwischen normalem betrieblichem Fahrzeug-Datenverkehr und Logging-Verkehr kann anhand verschiedener Ethernet-Mechanismen geschehen (z.B. VLAN-Tagging, Double-Taggjng, Addressierung). Es kann somit ein logischer paralleler Seitenkanal 255 nur für Logging-Zwecke reserviert werden.
Durch die Generierung eines Seitenkanals 255 kann sichergestellt werden, dass der Logging-Verkehr eine bestimmte maximale Übertragungsrate nicht überschreitet. Falls mehr Logging-Daten anfallen als über den Seitenkanal 255 übertragen werden können, können die überschüssigen Logging-Daten (durch einen Ethernet- Switch) verworfen werden. Falls Logging-Daten (d.h. Logging- Pakete) wegen Überflillung des Seitenkanals 255 verworfen werden, kann dies in der Knoten-Komponente 220, welche den sendenden Switch des Seitenkanals 255 beherbergt, als Fehler im Speicher des Switches vermerkt werden und/oder im Logging-Datenverkehr als zusätzliche (ggf. zyklische) Fehlerstatus-Botschaft gesendet werden. Dadurch wird sichergestellt, dass der Datenlogger 260 darüber informiert wird, dass bestimmte Logging-Daten zu einem bestimmten Zeitpunkt verloren gegangen sind.
Durch die Konfiguration wird in jedem Ethernet-Switch, der auf dem
Übertragungspfad zwischen dem Ursprung der Logging-Daten und dem
Datenlogger 260 liegt, festgelegt, in welche Richtung die Logging-Datenpakete weitergeleitet werden sollen, um zum Datenlogger 260 zu gelangen. Es können auch gleichzeitig mehrere Datenlogger 260 an verschiedenen Stellen im Netzwerk 200 angeschlossen werden. Es kann durch die Konfiguration der Ethernet- Switches des Netzwerks 200 erreicht werden, dass Logging-Daten gemäß verschiedener Kriterien an jeweils einen der Datenlogger 260 geleitet werden, um dort die Logging-Daten selektiv aufzuzeichnen. Beispielsweise könnte eine Kopie des Streaming- Verkehrs von Kameras des Fahrzeugs zum Datenlogger 260 an einen freien Switch-Port des iCam-Steuergerätes (d.h. des Steuergerätes für eine interne Kamera) gesendet werden, während eine Kopie des Kontroll-
Datenverkehrs des gesamten Fahrzeugs an einen Datenlogger an der OBD- Schnittschnelle geleitet wird, und/oder wahrend eine Kopie des internen Status der Head Unit an einen Datenlogger über eine WLAN-Schnittstelle gesendet wird.
Die Verwendung einer Vielzahl von Datenloggern an einer korrespondierenden Vielzahl von Punkten im Ethernet-Netzwerk 200 und das selektive Senden von Logging-Daten an jeweils einen der Vielzahl von Datenloggern kann dazu verwendet werden, die Belastung des Ethernet-Netzwerks 200 durch den zusätzlichen Logging-Datenverkehr zu reduzieren.
Anhand der Switch-Konfiguration kann in jedem Switch festgelegt werden, welche Datenpakete zu einem der Datenlogger 260 weitergeleitet weiden sollen.
Dabei kann die Auswahl der Datenpakete 300 in einem Ethernet-Switch auf Basis z.B. von einem oder einer Kombination mehrerer der folgenden Kriterien erfolgen:
• Ziel-Adresse (MAC-Adresse) 301 des Pakets/Rahmens 300;
• Absender-Adresse (MAC-Adresse) 302 des Pakets/Rahmens 300;
• VLAN-Tag 303 des Pakets/Rahmens 300;
• EP-Adresse des Absenders (z.B. durch Verwendung einer Deep Packet Inspection (DPI) Funktionalität des Ethemet-Switches);
• IP-Adresse des Empfängers (z.B. durch Verwendung einer Deep Packet Inspection (DPI) Funktionalität des Ethemet-Switches);
• Ether-Type 304 des Pakets/Rahmens 300;
• Protocol der im Paket/Rahmen 300 enthaltenen Nutzdaten 305;
• Auswahl eines oder mehrerer kompletter Ethemet-Links 241 ;
• mit DPI erfassbare Eigenschaften des Pakets/Rahmens 300;
Durch die o.g. Kriterien können diejenigen Pakete/Rahmen 300 in einem
Ethernet-Switch identifiziert werden, welche für das Logging relevant sind. Der Ethernet-Switch kann eingerichtet sein, die identifizierten Pakete/Rahmen 300 mit einer durch die Ethemet-Switches auswertbare„Markierung " (z.B. VLAN-Tag) zu versehen, um so das Lenken der Logging-Pakete/Rahmen 300 durch das Ethemet-Netzwerk 200 bis zum Datenlogger 260 zu vereinfachen. Z.B. können die identifizierten Pakete/Rahmen 300 mit einem„Debugging" VLAN-Tag versehen werden, der von den Ethernet-Switches zur Weiterleitung an den
Datenlogger 260 verwendet wird.
Alternativ oder ergänzend zum normalen betrieblichen Datenverkehr im Ethernet- Netzwerk 200, können auch SG-interne Daten, die sonst nicht auf den Ethernet-
Datenleitungen 241 versendet werden, von den SGs ausgegeben werden, und an den Datenlogger 260 weitergeleitet werden. Dazu kann per Diagnose-Befehl ein bestimmter Modus in einem relevanten SG 211 (oder in mehreren SGs 211, 222), das interne Daten ausgeben soll, aktiviert werden. Das relevante SG 211 gibt daraufhin interne Statusinformationen aus und sendet diese internen
Statusinformationen als Ethernet-Pakete/Rahmen 300 über den oben genannten Seitenkanal 255 des Fahrzeug-Netzwerks 200 an den Datenlogger 260. Diese Statusinformationen können als solche kenntlich gemacht werden (z.B. durch VLAN, Ether-Type, Protocol, etc.). Die auf den Seitenkanal 255 gelegten Daten können optional eine durch die Switches auswertbare„Markierung" (z.B. einen bestimmten VLAN-Tag, ein Protocol, eine Ziel-Adresse) erhalten. Dadurch ist es möglich die internen Statusinformationen gezielt durch das Netzwerk 200 zu leiten und an dem Datenlogger 260 als„interne Statusinformationen" kenntlich zu machen. Durch die Versendung von SG-internen Statusinformationen über das Ethernet-Netzwerk 200 des Fahrzeugs kann auf dedizierte Diagnose-Schnittstellen an den SGs verzichtet werden, was die Kosten für die SGs reduziert.
Anhand der Switch-Konfiguration kann in jedem Switch festgelegt werden, ob ein bestimmtes Logging-Paket 300, das mehrere Switches des Netzwerks 200 passiert, pro passiertem Switch einmal kopiert werden soll. In diesem Fall ist der gesamte Weg des Pakets 300 durch das Netzwerk 200 verfolgbar, da von jedem Ethernet-Switch eine Kopie des Logging-Pakets 300 versendet wird. Andererseits können die Switches derart konfiguriert sein, dass das bestimmte Logging-Paket 300 insgesamt nur einmal in Richtung Datenlogger 260 kopiert wird, was zu einer Bandbreiten-effizienteren Lösung führt. Diese Optionen können über
Konfiguration der Ingress/Egress-Queues der Switches implementiert werden.
Im Folgenden werden verschiedene Optionen für das Aufzeichnen (d.h. das Logging) der abgezweigten Daten beschrieben. Das Fahrzeug-Netzwerk 100, 200 kann derart genutzt werden, dass der Datenlogger 260 über eine Ethernet- Schnittstelle 249 im OBD- Stecker des Fahrzeugs angeschlossen wird und der aufzuzeichnende Datenverkehr an die Etheroet-Schnittstelle 249 im OBD-Stecker geleitet wird. Somit ist keine weitere Schnittstelle im Fahrzeug für die
Aufzeichnung von Logging-Daten erforderlich.
Das Fahrzeug-Netzwerk 100, 200 kann dazu verwendet werden, dass der
Datenlogger 260 über eine vorhandene drahtlose Ethernet-Schnittstelle im Fahrzeug angeschlossen wird (z.B. eine WLAN und/oder 3G und/oder UTMS- Schnittstelle in einem Antennenmodul des Fahrzeugs). Der aufzuzeichnende
Datenverkehr kann an eine solche drahtlose Ethernet-Schnittstelle umgeleitet werden. Dadurch kann eine Fern-Diagnose ermöglicht werden. Insbesondere können dadurch Diagnose-Daten während des normalen Betriebs des Fahrzeugs auf der Straße erfasst werden und zeitnah an einen Datenlogger 260 gesendet werden.
Das Fahrzeug-Netzwerk 100, 200 kann derart genutzt werden, dass der
Datenlogger 260 über einen freien Switch-Port eines beliebigen Steuergerätes (z.B. des internen Kamera, iCAM, Steuergerätes) angeschlossen werden kann.
Der aufzuzeichnende Datenverkehr kann durch das Ethernet-Netzwerk 200 zu dem ausgewählten Switch-Port des ausgewählten Steuergerätes geleitet werden.
Das Fahrzeug-Netzwerk 100, 200 kann derart genutzt werden, dass der
Datenlogger 260 über eine zusätzliche Mess-Schnittstelle (, JLogging- Adapter") angeschlossen werden kann und der aufzuzeichnende Datenverkehr zu der zusätzlichen Mess-Schnittstelle umgeleitet wird. Altemativ oder ergänzend kann das Fahrzeug-Netzwerk 100, 200 derart genutzt werden, dass der aufzuzeichnende Datenverkehr zu einem bestimmten SG (d.h. zu einer bestimmten Komponente 211 im Ethemet-Netzwerk 200) im Fahrzeug umgeleitet wird (z.B. zur Head Unit / zum Informations-und
Kommunikationssystem des Fahrzeugs). Das bestimmte SG kann z.B. ein
Speichermedium umfassen (z.B. eine Festplatte und/oder einen RAM-Speicher).
Die zu loggenden Daten können dann ohne das Erfordernis eines dedizierten
Datenloggers 260 in dem bestimmten SG aufgezeichnet werden. Insbesondere verfügen heutige Informations-und Kommunikationssysteme über interne
Speichermedien (z.B. zur Speicherung von Audio / Video / Navigations-Daten) und/oder über eine USB-Schnittstelle zum Anschluss von externen
Speichermedien. Das interne Speichermedium und/oder ein über USB
angeschlossenes externes Speichermedium könnten anstelle eines Datenloggers 260 zur Aufzeichnung der Logging-Daten verwendet werden. Dies führt zu einer signifikanten Reduzierung der Kosten für das Logging von Diagnose-Daten in einem Fahrzeug. Außerdem ermöglicht die Nutzung eines solchen (internen oder externen) Speichermediums die Möglichkeit, in einfacher Weise Diagnose-Daten während des normalen Betriebs des Fahrzeugs aufzuzeichnen (z.B. im Rahmen von Langzeit-Untersuchungen).
Das in diesem Dokument beschrieben Verfahren zur Abzweigung und Umleitung von Logging-Daten durch das Ethemet-Netzwerk 200 kann auch auf die Daten anderer Bussysteme 120, 130, 140 des Fahrzeug-Kommunikationssystems 100 angewendet werden. Hat ein SG, das am Ethemet-Netzwerk 200 angeschlossen ist, zusätzlich auch Zugriff auf ein oder mehrere andere Fahrzeug-Bussysteme (z.B. einen LIN (Local Interconnect Network)-Bus, einen CAN-Bus, etc.), so können die Daten, welche von diesem SG über ein anderes Fahrzeug-Bussystem empfangen werden, auch in den Logging-Seitenkanal 255 des Ethernet-Netzwerks 200 kopiert werden. Das SG kann per Diagnose-Befehl konfiguriert werden, bestimmte Daten von einem der anderen Fahrzeug-Bussysteme auf den Ethernet- Logging-Kanal 255 zu kopieren. Per Diagnose-Befehl kann festgelegt werden, welche Daten kopiert werden sollen und/oder an welche Zieladresse die kopierten
Daten gesendet werden sollen. Es kann z.B. definiert werden, an welchen der mglw. mehreren Datenlogger 260 (Datenlogger an OBD-Dose, Datenlogger an WLAN Antennenmodul, Logging auf Head Unit-intemem Speicher, Datenlogger über„Logging-Adapter", etc.) die Daten eines anderen Fahrzeug-Bussystems gesendet werden sollen. Die für das Logging als relevant identifizierten Pakete können optional eine durch die Switches auswertbare„Markierung " (z.B. VLAN- Tag, Protocol, Ziel-Adresse) erhalten.
Mit anderen Worten, können die Komponenten des Ethemet-Netzwerks 200 derart konfiguriert werden, dass sie Daten eines anderen Bussystems 120, 130, 140 durch das Ethernet-Netzwerk 200 tunneln können. Dazu können bestimmte Komponenten des Netzwerks 200, welche auch mit einem anderen Bussystem 120, 130, 140 kommunizieren (sogenannte Gateway-Komponenten), derart konfiguriert werden, dass sie alle oder ausgewählte Daten des anderen
Bussystems 120, 130, 140 als Nutzdaten 305 in ein oder mehrere Ethernet- Pakete/Rahmen 300 kopieren und die ein oder mehreren Ethemet-Pakete/Rahmen 300 derart kennzeichnen (z.B. anhand der Header-Daten 301, 302, 303, 304), dass sie wie Logging-Daten durch das Ethernet-Netzwerk 200 geleitet werden.
Beispielsweise könnte die Gateway-Komponente 101 des Fahrzeug- Kommunikationsnetzwerks 100 dazu verwendet werden, ausgewählte Daten aus den Bussystemen 120, 130, 140 über das Ethernet-Netzwerk 110, 200 an einen
Datenlogger 260 zu tunneln.
Das in diesem Dokument beschrieben Verfahren kann auch für
Stimulationszwecke genutzt werden. Für Stimulationszwecke kann an Stelle eines (in der Regel passiven) Datenloggers 260 ein Gerät zur Stimulation von
Steuergeräten im Fahrzeug-Netzwerk angeschlossen werden (z.B. ein Notebook). Eine Stimulation (z.B. eine Abfrage von Stati eines SGs oder das Aufrufen einer Webseite eines SG) kann dann ebenfalls über den reservierten Seitenkanal 255 erfolgen. Der normale betriebliche Datenverkehr wird somit nicht durch Stimulations-Daten beeinflusst. Damit der Datenverkehr zur Stimulation von den Switches des Netzwerks 200 als solcher erkannt wird, können die Stimulations-
Datenpakete entsprechend markiert werden (z.B. mit einem VLAN-Tag, und/oder einem bestimmten Protokoll). Diese Markierung kann ggf. erst von dem letzten Switch vor dem Ziel-SG entfernt werden, sodass die Markierung im Netz 200 für Leitzwecke genutzt werden kann.
Fig. 4 zeigt ein Flussdiagram eines beispielhaften Verfahrens 400 zum
Datenlogging in einem Fahrzeug. Insbesondere ist das in Fig. 4 gezeigte
Verfahren 400 auf das Aufzeichnen von Daten gerichtet, welche von einem sendenden Steuergerät an ein empfangendes Steuergerät eines Fahrzeugs über ein Kommunikationssystem 100, 200 des Fahrzeugs gesendet werden. Wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, umfasst das Kommunikationssystem 100 ein
Ethernet-Netzwerk 110, 200. Iii einem solchen Ethemet-Netzwerk können Daten von einer Sende-Komponente 211 (welche z.B. das sendende Steuergerät umfasst oder dem sendenden Steuergerät entspricht) an eine Empfangs-Komponente 222 (welche z.B. das empfangende Steuergerät umfasst oder dem empfangenden Steuergerät entspricht) über einen Übertragungspfad 241, 242, 243 geleitet werden. Die Verwendung von Switches in dem Ethernet-Netzwerk 200 führt dazu, dass die auf dem Übertragungspfad 241, 242, 243 geleiteten Daten nur an solchen Komponenten 211, 210, 220, 222 des Netzwerks 200 verfügbar (d.h. abgreifbar) sind, die auf dem Übertragungspfad liegen. An anderen Komponenten 230 des Netzwerks sind diese Daten jedoch nicht verfügbar.
Das Verfahren 400 ist nun darauf gerichtet, die Daten an einer Logging- Komponente 230 des Ethernet-Netzwerks 110, 200, die nicht auf dem
Übertragungspfad liegt, zu Verfügung zu stellen. Dazu umfasst das Verfahren 400 das Konfigurieren einer Zwischen-Komponente 220 des Ethernet-Netzwerks 110, 200, welche auf dem Übertragungspfad liegt, dazu, eine Kopie der Daten als Logging-Daten zu erstellen (Schritt 401) und an die Logging-Komponente 230 zu senden (Schritt 402). Desweiteren umfasst das Verfahren 400 das Aufzeichnen 403 der Logging-Daten an der Logging-Komponente 230.
In diesem Dokument wurde ein Verfahren zur Aufzeichnung von Daten in einem automotiven Ethernet-Netzwerk beschrieben. Das beschriebene Verfahren nutzt die vorhandene Infrastruktur des automotiven Ethernet-Netzwerks und ermöglicht so die kostengünstige Aufzeichnung von Daten (z.B. von Debugging-Daten) im Fahrzeug. Insbesondere können Kosten und Aufwände reduziert werden, welche zur Integration einer Infrastruktur für Datenlogger in ein Fahrzeug (während der Entwicklung, im Werk und für die Wartung) für Datenaufzeichnungen in automotiven Ethernet-Netzwerken erforderlich wären. So kann z.B. der Verbau dedizierter Messtechnik zur Aufzeichnung von Daten des automotiven Ethernet- Netzwerks gänzlich vermieden werden.

Claims

Ansprüche 1) Verfahren (400) zum Aufzeichnen von Daten, welche von einem sendenden Steuergerät an ein empfangendes Steuergerät eines Fahrzeugs über ein Kommunikationssystem (100) des Fahrzeugs gesendet werden, wobei das Kommunikationssystem (100) ein Ethernet-Netzwerk (110, 200) umfasst, wobei die Daten von einer Sende-Komponente (211) an eine Empfangs- Komponente (222) des Ethernet-Netzwerks (110, 200) über einen
Übertragungspfad geleitet werden, wobei die Daten an einer Logging- Komponente (230) des Ethernet-Netzwerks (110, 200), die nicht auf dem Übertragungspfad liegt, aufgezeichnet werden sollen; wobei das Verfahren (400) umfasst:
- Konfigurieren (401 , 402) einer Zwischen-Komponente (220) des Ethernet-Netzwerks (110, 200), welche auf dem Übertragungspfad liegt, eine Kopie der Daten als Logging-Daten an die Logging- Komponente (230) zu senden; und
- Aufzeichnen (403) der Logging-Daten an der Logging-Komponente (230).
2) Das Verfahren (400) gemäß Anspruch 1, weiter umfassend
- Konfigurieren einer oder mehrerer weiterer Komponenten (230) des Ethernet-Netzwerks (110, 200), welche auf einem Logging- Übertragungspfad von der Zwischen-Komponente (220) zu der Logging-Komponente (230) liegen, die Logging-Daten an die Logging-Komponente (230) zu senden.
3) Das Verfahren (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zwischen-Komponente (220) einen Ethernet- Switch umfasst und wobei das Konfigurieren (401. 402) das Konfigurieren des Ethernet-Switches umfasst,
- eine Kopie der Daten zu erstellen; und - die Kopie der Daten mit Header-Daten zu versehen, welche die Übertragung der Kopie der Daten durch das Ethernet-Netzwerk (110, 200) an die Logging-Komponente (230) ermöglichen. 4) Das Verfahren (400) gemäß Anspruch 3, wobei die Header-Daten eines oder mehrere umfassen von:
- eine MAC - Zieladresse der Logging-Komponente (230); und
- ein VLAN - Tag, welcher die Kopie der Daten als Logging-Daten identifiziert. 5) Das Verfahren (400) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 4, wobei die Kopie der
Daten anhand einer Port-Mirroring Funktion des Ethernet-Switches erstellt wird. 6) Das Verfahren (400) gemäß einem der Ansprüche 3 bis S, wobei das
Verfahren weiter umfasst:
- Konfigurieren (402) des Ethernet-Switches, die Logging-Daten über einen bestimmten Port an die Logging-Komponente (230) zu senden;
- Konfigurieren (402) des Ethernet-Switches, eine vorbestimmte
Übertragungsbandbreite des bestimmten Ports für die Übertragung der Logging-Daten zu reservieren. 7) Das Verfahren (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Konfigurieren das Senden eines Konfigurations-Befehls an die Zwischen- Komponente (220) durch das Ethernet-Netzwerk (110, 200) und/oder durch ein anderes Bussystem (120, 130, 140) des Kommunikationssystems (100) umfasst. 8) Das Verfahren (400) gemäß Anspruch 7, wobei der Konfigurations-Befehl ein automotiver Diagnose Befehl ist, z.B. gemäß dem ISO 14229 Standard. 9) Das Verfahren (400) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei der
Konfigurations-Befehl von
- einem Datenlogger über eine OBD-Schnittstelle des Fahrzeugs
gesendet wird oder
- einem Datenlogger über einen Port einer Komponente des Ethernet- Netzwerks (110, 200) gesendet wird; oder
- einem Datenlogger über eine Funkschnittstelle, z.B. eine WLAN, eine UMTS, eine LTE, eine GPRS, eine EDGE, oder eine Bluetooth Schnittstelle, des Fahrzeugs gesendet wird; oder
- einem Informations-und Kommunikationssystems des Fahrzeugs gesendet wird. 10) Das Verfahren (400) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das
Verfahren weiter umfasst:
- Überprüfen einer Authentisierung eines Senders des Konfigurations- Befehls. 11) Das Verfahren (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- die Logging-Komponente (230) Teil eines Informations- und
Kommunikationssystems des Fahrzeugs ist; und
- die Logging-Daten auf einem Speichermedium des Informations- und Kommunikationssystems aufgezeichnet werden. 12) Das Verfahren (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- die Logging-Komponente (230) eine Funkschnittstelle, z.B. eine WLAN, eine UMTS, eine LTE, eine GPRS, eine EDGE, oder eine Bluetooth Schnittstelle, umfasst; und
- die Logging-Daten über die Funkschnittstelle an einen Datenlogger gesendet werden. 13) Das Verfahren (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren weiter umfasst: Ermitteln eines Logging-Szenarios; wobei das Logging-Szenario
- mindestens eine Komponente des Ethernet-Netzwerks (110, 200) als Lo gging-Komponente (230) identifiziert;
- ein oder mehrere sendende Steuergeräte identifiziert;
- optional ein oder mehrere empfangende Steuergeräte identifiziert;
- optional aufzuzeichnende Nachrichten-Typen an Hand von Header-
Daten identifiziert; und
- Konfigurationsparameter für ein oder mehrere Zwischen- Komponenten (220) spezifiziert. 14) Das Verfahren (400) gemäß Anspruch 13, wobei
- das Verfahren weiter das Detektieren eines vordefinierten Zustande des Fahrzeugs umfasst; und
- das Ermitteln des Logging-Szenarios auf Basis des detektierten
Zustande des Fahrzeugs erfolgt. 15) Das Verfahren (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren weiter umfasst:
- Konfigurieren der Zwischen-Komponente (220) eine Fehlernachricht zu speichern oder zu senden, falls die Logging-Daten nicht an die Lo gging-Komponente (230) gesendet werden können. 16) Das Verfahren (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das sendende Steuergerät an ein anderes Bussystem (120, 130, 140) des Kommunikationssystems (100) als das Ethernet-Netzwerk (110,
200) angeschlossen ist; - die Sende-Komponente (211) eingerichtet ist, alle von dem sendenden Steuergerät über das andere Bussystem (120, 130, 140) gesendeten
Daten zu empfangen; und
- das Verfahren weiter umfasst, das Konfigurieren der Sende- Komponente (210), eine Kopie zumindest eines Teils der von dem sendenden Steuergerät über das andere Bussystem (120, 130, 140) gesendeten Daten an die Logging-Komponente (230) zu senden. 17) Das Verfahren (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren (400) weiter umfasst
- Senden eines Steuergeräte-Konfigurations-Befehls an das sendende Steuergerät;
- Konfigurieren des sendenden Steuergerätes auf Basis des Steuergeräte- Konfigurations-Befehls, interne Statusinformationen des sendenden Steuergerätes als Status-Daten zu senden; und
- Konfigurieren der Sende-Komponente (211), die Status-Daten an die Logging-Komponente (230) zu senden. 18) Ein Verfahren zum Senden von Stimulations-Daten über ein
Kommunikationssystem (100) eines Fahrzeugs an ein empfangendes
Steuergerät des Fahrzeugs, derart, dass das empfangende Steuergerät die Stimulations-Daten als Daten erachtet, die von einem sendenden Steuergerät des Fahrzeugs gesendet wurden, wobei das Kommunikationssystem (100) ein Ethernet-Netzwerk (110, 200) umfasst, wobei Daten von dem sendenden Steuergerät an das empfangende Steuergerät von einer Sende-Komponente (211) an eine Empfangs-Komponente (222) des Ethernet-Netzwerks (110, 200) über einen Übertragungspfad geleitet werden, wobei die Stimulations-
Daten von einer Stimulations-Komponente (230) gesendet werden; wobei das Verfahren umfasst:
- Konfigurieren einer Zwischen-Komponente (220) des Ethernet- Netzwerks (110, 200), welche auf dem Übertragungspfad liegt, Header-Daten der von der Stimulations-Komponente (230) empfangenden Stimulations-Daten zu modifizieren und die
modifizierten Stimulations-Daten an die Empfangs-Komponente (222) senden. 19) Das Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei das Modifizieren der Header-Daten umfasst:
- ein VLAN-Tag, welcher die empfangenden Stimulations-Daten als Stimulations-Daten identifiziert, zu entfernen oder zu modifizieren; und/oder
- eine MAC - Ursprungsadresse durch die MAC - Adresse der Sende- Komponente zu ersetzen. 20) Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 18 bis 19, wobei das Verfahren umfasst:
- Konfigurieren der Zwischen-Komponenten (220), von dem sendenden Steuergerät gesendete Daten an eine Logging-Komponente (230) zu leiten; und
- Konfigurieren der Zwischen-Komponenten (220), die von dem
sendenden Steuergerät gesendeten Daten durch die Stimulations-Daten zu ersetzen.
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