WO2014090448A1 - Synchronisieren von datenpaketen in einem datenkommunikationssystem eines fahrzeugs - Google Patents

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WO2014090448A1
WO2014090448A1 PCT/EP2013/071585 EP2013071585W WO2014090448A1 WO 2014090448 A1 WO2014090448 A1 WO 2014090448A1 EP 2013071585 W EP2013071585 W EP 2013071585W WO 2014090448 A1 WO2014090448 A1 WO 2014090448A1
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WO
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data
clocked
clock
communication network
data packets
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Application number
PCT/EP2013/071585
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English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Nöbauer
Helge ZINNER
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive Gmbh filed Critical Continental Automotive Gmbh
Priority to EP13779200.8A priority Critical patent/EP2932663A1/de
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/40052—High-speed IEEE 1394 serial bus
    • H04L12/40091—Bus bridging

Definitions

  • the invention relates to a method for synchronizing data packets, or applications and systems, from an untagged, event-controlled or non-time-controlled data communication network with a clocked data communication network and a data communication system for
  • Electronic systems of a vehicle can be subdivided into subsystems. For example, engine and transmission control are assigned to the driveline (powertrain), the electronic brake to the chassis (chassis), and comfort functions such as air conditioning to the body area.
  • powertrain powertrain
  • chassis chassis
  • comfort functions such as air conditioning to the body area.
  • Subsystem-spanning functions typically require networking of electronic subsystems across subsystem boundaries; This can be realized by one or more system interfaces or gateways.
  • Ethernet can also be used in the vehicle.
  • High bandwidth Ethernet, high flexibility, and worldwide standardization will be an important system interface of an automobile and such a gateway controller over the next few years.
  • ether net-based data communication networks previously used only spora ⁇ disch in automobiles.
  • gateways can mediate between the above communication buses.
  • the quality and temporal assignability of the data are lost during data transport or data exchange from one communication bus to the other.
  • the challenge may be that the clock cycles of the clocked or timed bus system such as MOST should not be lost during transport via the gateway. If, for example, data from an Ethernet network is to be fed into a MOST network, this can mean a high outlay on memory and / or sample rate conversion. a. can lead to a latency of the data transport. As a result, the quality of the data may be worse and the data may no longer be usable in the event of a disaster.
  • gateways For vehicle data communication systems, there are implementations referred to as gateways, inter alia, equipped for switching between a clocked and an un-clocked data communication network.
  • the time information is lost, that is, while data originating in a timed data communication network is sent to an unpitched data communication network, and vice versa, the temporal synchronization of the data is lost.
  • a quality of service of data is not given by these implementations as soon as they leave a switched data communication network. For example, the mapping of data packets to fixed timestamps would have to be preserved. For example, parameters such as delay and jitter can be used to evaluate the quality of service of data.
  • Ethernet / Ethernet AVB is currently not used in the vehicle as a network technology, but the bus system MOST is used exclusively in this industry.
  • One aspect of the invention relates to a method for synchronizing data packets and a clock from an untimed data communication network to a switched data communication network.
  • the timed data communication network may be a MOST Net.
  • MOST 150 ie the third generation of MOST, can be used as such kommu ⁇ nikationsnetztechnik.
  • the untimed or non-timed data communication network may be an Ethernet Net.
  • Ethernet-AVB can be used as the protocol.
  • the method comprises the steps of: receiving clocked data packets from the timed data communication network in a gateway at timings of the timed data communication network;
  • (first) data from MOST data packets can be sent to the receiver node via Ethernet.
  • the receiver node then decodes the received Ethernet packets and reconstructs their clocks. It should be understood that a clock may periodically have clock cycles at which data packets are sent.
  • the receiver is to send (second) data into the MOST network, this data is then synchronized with the reconstructed data.
  • structured time clock from the receiver node (for first data), which in this case is a transmitter node (for second data). It is also possible to create data packets from this data synchronized to the reconstructed time cycle in the receiver node.
  • the receptions and seminars ⁇ ger node outgoing (second) data synchronized by means of the clock pulse of the received (first) data or data stream.
  • the time information may be transmitted from the timed data communication network to the untimed data communication network.
  • This time information can be used to send data from the non-clocked kommunika ⁇ tion network synchronous to the clocked data communication network, and then synchronized this data then fed into the clocked data communication ⁇ network.
  • the unscheduled data communications ⁇ network may operate so transparent that the quality of service scheduling data is not distorted.
  • an untimed data communications network such as MOST
  • an inherently untimed data communications network such as IEEE 802.3 Ethernet
  • the gateway or the interface between the two data communication networks can be regarded as a QoS gateway that can mediate between different clocked data communication networks and non-clocked data communication networks. Due to the nature of the data exchange, the quality of service of the respective transmitting data communication network (or of the data to be transmitted) is not violated during transport into the other data communication network.
  • the timing of the clocked data communication network for example, in the case of a MOST Net zwerkes be a MOST clock with 44.1 kHz or 48 kHz.
  • This time clock can be transmitted to the receiver node via a suitable transport protocol.
  • the time clock is recovered in the receiver node and is thus available to various services.
  • the reproduction of data from the MOST network in the Ethernet network can thus take place synchronously with the MOST network.
  • the method further comprises the step of: synchronizing a clock of the gateway and a clock of the receiver node via the Unmated data communications network.
  • synchronizing a clock of the gateway and a clock of the receiver node via the Unmated data communications network In order to transmit, for example, messages between MOST and Ethernet AVB while maintaining the quality of service, nor a synchronization of the clocks ( "Clock") and clock both network technologies may be necessary prior to data transmission.
  • the Mög ⁇ friendliness the MOST timing ( 44.1 kHz or 48 kHz) as a house clock in the AVB network and thus to clock the data streams.
  • the MOST clock cycle can be derived from the MOST network and then through an AVB transport protocol in the Ethernet Net zwerk be transferred.
  • the method further comprises the steps of: collecting a plurality of clocked data packets; Packaging the data of the collected data packets in an untimed data packet. It is not necessary that every non-synchronized data packet is exactly ordered a clocked data packet to ⁇ .
  • the transport volume of the non-synchronized data communication network may be larger than that of the kommuni ⁇ cation network, the data of several DA can tenvolutione from the clocked data communication network at the same time are transmitted via the unswitched data communications network.
  • the method further comprises the steps of: receiving the second non-clocked one
  • Data packets in the gateway Creating clocked data packets from data of the second uncatched data packets; Feeding the clocked data packets into the clocked data communication network at clocks that are synchronous at the time clock at which the second idle data packets were generated in the receiver node.
  • the method makes it possible for the data sent by the receiver node to be fed into the timed data communication network synchronously for transmission, without this data having to be buffered and / or that the data packets have to be recoded in a complicated manner.
  • data transported with the data packets is part of a stream of media data, for example audio and / or video data.
  • the reconstructed clock can then be used to clock the playback of audio and / or video streams.
  • this clock cycle can be used to clock audio and / or video streams of an Ethernet device (ie a device connected to the Ethernet node) and / or to feed it into the Ethernet network in synchronism with the MOST clocking.
  • the gateway and / or receiver node comprises a codec which generates (non-clocked and / or clocked) data packets of a stream of media data in synchronism with the clock of the clocked data communication network, or converts from analog to digital and vice versa ,
  • the analog media stream can be generated with a codec, using the reconstructed timing clock from the digital media stream.
  • the gateway comprises a codec which generates clocked data packets from the received clocked data packets which can be fed in synchronously with the timing without buffering.
  • Another aspect of the invention relates to a kommuni- cation system for a vehicle, such as a car, truck or bus.
  • the data communication system comprises a gateway for connecting a clocked data communication network and a non-synchronized data ⁇ communication network and a receiver node in unge ⁇ clocked data communication network, wherein the gateway and the receiver node are configured to perform the method as it is described above and below.
  • FIG. 1 shows schematically a data communication system according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a diagram explaining a method for synchronizing data packets according to an embodiment of the invention.
  • 3 schematically shows a data communication system according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a diagram explaining a method of synchronizing data packets according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 1 shows schematically a data communication system 10, which includes a MOST Net zwerk 12 as a clocked data communication network 12 and an Ethernet Net zwerk 14 as ungetaktetes kommu ⁇ nikationsnetztechnik 14.
  • the MOST Net zwerk 12 which has the topology of a ring is thereby operated with a MOST time clock, d. H.
  • MOST time clock d. H.
  • data packets are sent between the MOST nodes 16, which may each be part of a vehicle control unit 18.
  • the Ethernet Net zwerk 14 includes a plurality of nodes 20, which may include ⁇ example, a switch 22 or an Ethernet interface 24 of a vehicle control unit 26.
  • the two networks 12, 14 are connected by means of a gateway 28 which comprises both a MOST node 16 and an Ethernet node 20, for example in the form of a switch.
  • the MOST ring 12 is characterized by a temporal synchronicity with a clock rate of 44.1 kHz (audio clock rate a CD) or 48 kHz (clock rate of a DVD-Audio).
  • this clock is provided by a timing master and all participants of the MOST Net zwerkes 12 synchronize to this clock, ie all work in sync to this master clock. Therefore, it is possible to set up a synchronous data stream between source and sink, for example between two of the controllers 18.
  • the gateway 28 may be the master providing the master clock. However, if data streaming is to be performed by the controller 26 to one of the controllers 18, then synchrony issues may occur.
  • control unit 26 can also generate a working cycle of, for example, 44.1 kHz (eg by means of oscillator circuits, etc.), the cycle generally does not have to be synchronized with the MOST network 12, ie deviations may occur this clock and the
  • MOST network clock for example, MOST: 44.101 kHz, controller 44, 099 kHz.
  • MOST MOST: 44.101 kHz, controller 44, 099 kHz.
  • Fig. 2 is a diagram explaining a method for synchronizing data packets.
  • the gateway 28 receives MOST data packets from the clocked MOST network 12, each arriving at times defined by the MOST clock.
  • the MOST data packets may be based on a first audio or video data stream.
  • the gateway 28 then packages the data from the clocked data packets into Ethernet data packets and provides them with a time stamp from which the time at which the respective MOST data packet arrived at the gateway 28 can be reconstructed.
  • step 32 the Ethernet data packets are sent over the Ethernet network 14 to the receiver node 24.
  • the encoded in the Ethernet data packets MOST clock is transported over the Ethernet Net zwerk 14.
  • the receiver node reads the timestamps from the Ethernet data packets together with the transmission frequency of the Ethernet data, the number of packets received and the local clock and reconstructs the MOST clock of the MOST Net 12 zwerkes from this data, for example by means of Timestamp, the transmission frequency and / or the number of packets. In this way, the MOST clock in the controller 26 and in the receiver node 24 can be recovered.
  • the Ethernet node 24 In step 36, the Ethernet node 24 generates Ethernet data packets that are based for example on a further, second audio ⁇ or video data stream, which is for example sent from the controller 26 to a controller 18 which is connected to the MOST Net 12 zwerk. These second Ethernet data packets are provided with a time stamp which is based on the re ⁇ constructed MOST clock.
  • the second Ethernet data packets are synchronized based on a timing synchronous with the reconstructed MOST clock. In this way, the second Ethernet data packets are sent with a derived time clock that is synchronous to the MOST clock.
  • the gateway 38 receives the second Ethernet data packets and obtains the time clock of these data packets on the basis of their time stamp, transmission rate, number of packets and / or access time. help with his local tact.
  • the data contained in the second Ethernet data packets can be fed synchronously to the MOST clock of the MOST Net 12 zwerkes without caching in the MOST Net 12 zwerk.
  • Fig. 2 illustrates the transport of the MOST clock in the accounts 24 of the Ethernet Net zwerkes 14.
  • the MOST clock can be restored there and used there to synchronize wei ⁇ terer applications.
  • the data communication system 10 may be implemented in a MOST clock domain 40 and a
  • Ethernet clock domain 42 are divided.
  • the MOST clock domain 40 extends virtually over the MOST Net zwerk 12 to the receiving node 24. If, as just described, the timing of the MOST network 12 is transmitted via the gateway 28 to the controller 28 and the controller 28 this time clock used to generate the data streaming ⁇ works, the source (receiving node 24 and control unit 28) with the same time clock as the sink, or parts of the sink (control unit 18). Therefore, it is possible, without the use of mechanisms such as insertion or omission of audio data or a clock rate conversion, the data streaming of the controller 28 via the gateway 28 in the time-controlled MOST Net zwerk 12 bring and send to the sink.
  • Ethernet Net zwerk 14 for example, IEEE802.1AS in combination with IEEE1722 to synchronize the clock rates (the timer of the gateway and the node 24) and IEEE1722 to transfer the data.
  • the Ethernet data packets can be transmitted with the IEEE1722 protocol, which has a fixed transmission cycle. Audio data is typically transmitted in a regular 8 kHz cycle. These fixed transmission cycles allow a planning of the data transport. Fig. 3 shows parts of the data communication system 10 de ⁇ tailored. The statements made below regarding audio data also apply to video data or streamed data in general.
  • the MOST clock (for example 48 kHz) and the uncompressed audio data are transmitted to the A / V codec 52 of the gateway 28 via the I2S -BU S 50 of the MOST node 16 or MOST controller 16.
  • the MOST controller 16 of the gateway 28 as the I2S master before the clock to the A / V codec 52 and thus clocks it finally.
  • the audio data is packaged by a packetizer 54 in IEEE1722 data packets and sent via the Ethernet interface 20 in synchronism with the I2S-BU S 50 via an Ethernet clock (which originates from a system clock 56).
  • the controller 26 receives this data and regenerates the timing of the audio data.
  • the system clock 58 of the controller 26 previously synchronized with the gateway 28
  • the data from the audio stream are used.
  • the audio data of an application 62 can also be made available analogously via the DAC (Digital to Analog) converter and can be reproduced synchronously with the MOST clock.
  • the regenerated timing clock may now also be used to trigger audio data output from the controller 26. This data can in turn be transmitted back to the gateway 28 and fed into the MOST Net 12 zwerk.
  • An application 64 thereby generates analog audio data which are packaged by an audio codec 66 into data packets which are sent from the Ethernet interface 24 to the gateway 28.
  • the packaging and sending of the data packets is controlled by a clock module 68 which reconstructs 12 of the data packets with the data from the MOST Net 12 the MOST clock and has restored.
  • the clock module 68 thus provides the Ethernet data packets with a derived MOST clock.
  • Ethernet data packets are received in the Ethernet interface 20 in the gateway 28, and by means of the in the Ethernet-Da ⁇ tendigite encoded derived MOST clock processed ketene to MOST pa- (for example, with an IC codec 52) and in the MOST-Net zwerk 12 fed.
  • a clock module 70 evaluates the Ethernet data packets to determine the derived MOST clock and thus to control the IC codec.
  • the MOST clock transmitted to the Ethernet network 14 may be referred to as "house clock” and the audio systems and video systems within the Ethernet Net 12 as a driver of data processing and data transfer to the
  • a “sample clock” may indicate the sample rate used to convert an analog to the digital signal in codec 66 and also to recover the analog signal in DAC converter 60 after digital transmission.
  • FIG. 4 shows a diagram with data packets that can be sent in the two networks 12 and 14. In the diagram of FIG. 4, the time is plotted to the right.
  • the data packets 72 of the MOST network 12 are shown, which are each sent to a MOST clock 70.
  • the bus frequency or the time clock 70 and thus the transmission rate of the MOST network 12 is 48 kHz.
  • the clock of 48 kHz was chosen.
  • the second line of the diagram shows data packets 74 of the
  • the clock frequency 76 of the IEEE1722 protocol in the first version of the standard is 8 kHz, ie exactly six times slower than the MOST clock 70.
  • the data of six data packets 72 can thus be transmitted in an IEEE 1722 cycle in a data packet 74.
  • the third row of the diagram shows reconstructed data packets 78, which are generated in the control unit 26 from the Ethernet data packets 74 and which at the same time provide a reconstructed time clock 80.
  • the fourth row of the diagram shows data packets 82 which have a derived clock 84 which has been synchronized with the MOST clock 70 via the reconstructed clock 80.
  • the fifth line of the diagram shows data packets 88 having an asynchronous timing 90 that has not been synchronized with the MOST clock 70.
  • FIG. 4 also shows three data streams 92, 94, 96 which may be analog audio streams and which are explained below.
  • the data flow through the gateway 28 is shown in the first two lines.
  • the MOST data packets 72 are received by the gateway 28, and the data stream 92 is transmitted to the control unit 26 by the IEEE 1722 transport protocol into the Ethernet network 12, as explained above.
  • This data stream 72 is thus provided by means of QoS guarantees (provided by AVB)
  • the controller 26 restores the clock 70 of the MOST Net 12 and thus generates the reconstructed clock 80, with which the DAC converter 60 is operated to restore the data stream 92.
  • the data stream 92 restored in the control unit 26 is now synchronous with the original MOST clock 70.
  • the data packets 78 are delayed due to the processing and implementation in the gateway 28 in comparison to the data packets 72.
  • the clock 80 can now be used in the control unit 26 as already mentioned "house clock", in order to derive therefrom a clock 84 which controls the generation of the data stream 94.
  • the data stream 94 is then synchronous with the data stream 92 and thereby also synchronous with the MOST Clock 70.
  • the data stream 94 can now be transmitted to the gateway 28 and, after regeneration of its clock cycle synchronously fed into the MOST Net 12 zwerk. Due to its synchronism with the MOST clock 70, the quality is guaranteed. There are no sample rate converters or additional memory buffers in the gateway 28 necessary.
  • the data stream 96 is shown as an example of a data stream that is not in sync with the "house clock” and therefore the MOST clock 70.
  • the frequency 90 of the data stream 96 is almost 48 kHz, for example 47.9 kHz data stream
  • the gateway 28 Since the data stream 96 is not synchronous with the clock 70 and thus the transmission frequency of the IEEE1722 protocol, in part only five data packets 88 can be collected and transmitted in the cycle of 8 kHz (125 ps). As a result, a data packet 88 '(temporally) is lost, as shown by way of example. If the data stream 96 is an audio stream, this effect will be reflected in the streaming of the data

Abstract

Ein Verfahren zum Synchronisieren von Datenpaketen aus einem ungetakteten Datenkommunikationsnetzwerk (14) mit einem getakteten Datenkommunikationsnetzwerk (12) umfasst die Schritte von: Empfangen von getakteten Datenpaketen (72) aus dem getakteten Datenkommunikationsnetzwerk (12) in einem Gateway (28) zu Zeittakten (70) des getakteten Datenkommunikationsnetzwerkes (12); Verpacken von Daten aus den getakteten Datenpaketen (72) in erste ungetaktete Datenpakete (74) für das ungetaktete Datenkommunikationsnetzwerk (14) in dem Gateway (28); Versehen der ungetakteten Datenpakete (74) mit jeweils einem Zeitstempel, aus dem ein Zeittakt eines getakteten Datenpaketes (72), dessen Daten in ein jeweiliges erstes ungetaktetes Datenpaket (74) verpackt wurden, rekonstruierbar ist; Versenden der ersten ungetakteten Datenpakete (74) über das ungetaktete Datenkommunikationsnetzwerk (14) zu einem Empfänger-Knoten (24) des ungetakteten Datenkommunikationsnetzwerkes (14); Auslesen der Zeitstempel aus den ersten ungetakteten Datenpaketen (74) und Rekonstruieren des Zeittaktes (80) des getakteten Datenkommunikationsnetzwerkes (12) aus den Zeitstempeln, einer Sendefrequenz, einer Anzahl der getakteten Datenpakete und/oder einem lokalen Takt in dem Empfänger-Knoten (24); und Versenden von zweiten ungetakteten Datenpaketen in einem Zeittakt (84), der mit dem rekonstruierten Zeittakt (84) synchron ist.

Description

Beschreibung
Synchronisieren von Datenpaketen in einem Datenkommunikationssystem eines Fahrzeugs
Gebiet der Erfindung:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Synchronisieren von Datenpaketen, bzw. Anwendungen und Systemen, aus einem unge- takteten, ereignisgesteuertem bzw. nicht-zeitgesteuertem Da- tenkommunikationsnet zwerk mit einem getakteten Datenkommunikationsnetzwerk sowie ein Datenkommunikationssystem für
Fahrzeug .
Hintergrund der Erfindung:
Elektronische Systeme eines Fahrzeugs lassen sich in Subsysteme gliedern. So werden beispielsweise Motor- und Getriebesteuerung dem Antriebstrang (Powertrain) , die elektronische Bremse dem Fahrwerksbereich (Chassis), und Komfortfunktionen wie Klimaanlage dem Body-Bereich zugeordnet.
Aufgrund unterschiedlicher Anforderungen hinsichtlich Sicherheit, Bandbreite, Antwortzeit und Kosten sind diese Sub¬ systeme und die damit verbundenen Datenkommunikationsnetzwerke, wie etwa spezielle Kommunikationsbusse (CAN, LIN, MOST, FlexRay) häufig strikt voneinander getrennt.
Subsystemübergreifende Funktionen erfordern in der Regel eine Vernetzung der elektronischen Subsysteme über die Subsystemgrenzen hinweg; dies kann durch eine oder mehrere System- schnittstellen bzw. Gateways realisiert werden.
Neben typischen Kommunikationsbussystemen aus dem Automotivebereich kann auch Ethernet im Fahrzeug eingesetzt werden. Ethernet mit hoher Bandbreite, hohem Maße an Flexibilität und weltweiter Standardisierung wird in den nächsten Jahren eine wichtige Systemschnittstelle eines Automobils und eines solchen Gateways- Steuergerätes darstellen. Allerdings werden Ether- net-basierte Datenkommunikationsnetzwerke bislang nur spora¬ disch im Automobil eingesetzt.
Verschiedene Gateway-Typen können zwischen den oben genannten Kommunikationsbussen vermitteln. Jedoch gehen bei diesen Gateway-Typen beim Datentransport bzw. Datenaustausch von einem in den anderen Kommunikationsbus die Güte und zeitliche Zuorden- barkeit der Daten verloren. Bei Übertragen von MOST-Daten auf ein Ethernet-Net zwerk kann die Herausforderung bestehen, dass die Taktzyklen des getakteten bzw. zeitgesteuerten Bussystems wie MOST beim Transport über den Gateway nicht verloren gehen sollen. Sollen beispielsweise Daten eines Ethernet-Net zwerkes in ein MOST-Net zwerk eingespeist werden, kann dies andernfalls einen hohen Aufwand an Speicher und/oder Sampleraten-Konvertierung bedeuten was u. a. zu einer Latenz des Datentransportes führen kann. Dies kann zur Folge haben, dass die Qualität der Daten schlechter wird und damit die Daten im Schlechtfall nicht mehr verwertet werden können.
Für Fahrzeug-Datenkommunikationssysteme gibt es Realisierungen, die als Gateways bezeichnet werden, die unter anderem zur Vermittlung zwischen einem getakteten und einem ungetakteten Datenkommunikationsnetzwerk ausgestattet sind. Allerdings gehen bei diesen Realisierungen die ZeitInformationen verloren, d. h. es werden zwar Daten, die in einem getakteten Datenkommunikationsnetzwerk entstanden sind, in ein ungetaktetes Datenkommunikationsnetzwerk versendet und umgekehrt, aber die zeitliche Synchronisierung der Daten geht dabei verloren. Eine Dienstgüte von Daten ist durch diese Realisierungen nicht gegeben, sobald sie ein getaktetes Datenkommunikationsnetzwerk verlassen. Beispielsweise müsste die Zuordnung von Datenpaketen zu fixen Zeitmarken beibehalten werden. Für die Bewertung der Dienstgüte von Daten können beispielsweise Parameter wie Ver- zögerung und Jitter herangezogen werden. Für ungetaktete Datenkommunikationsnetzwerke ist bekannt, eine gemeinsame Zeitbasis beispielsweise mittels PTP (Precision Time Protocol) herzustellen. Spezielle Ausführungen hiervon sind standardisiert beispielsweise über IEEE1588, IEEE1588v2 und IEEE802.1AS. Auf Basis dieser zeitlichen Synchronität werden diese ZeitInformationen in Protokollen wie IEEE1722 und IEEE1733 genutzt, um den dazugehörigen Daten einen fixen absoluten Zeitstempel im Datenkommunikationsnetzwerk mitzugeben. Der Bedarf einer zeitlichen Synchronität in einem ungetakteten Datenkommunikationsnetzwerk ist bekannt und daher gibt es hierfür verschiedene Verfahren, die beispielsweise zu ver¬ schiedenen Echt zeit-Ethernet-Varianten geführt haben. Eine spezielle Variante ist hierbei Ethernet-AVB (Audio Video Bridging) .
Ethernet /Ethernet AVB wird im Moment als Netzwerktechnologie noch nicht im Fahrzeug eingesetzt, das Bussystem MOST aber ausschließlich in diesem Industriezweig.
Zusammenfassung der Erfindung:
Es ist Aufgabe der Erfindung, Daten hoher Güte zwischen verschiedenen Datenkommunikationssystemen eines Fahrzeugs bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen An¬ sprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung .
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Synchronisieren von Datenpaketen und eines Taktes aus einem ungetakteten Datenkommunikationsnetzwerk mit einem getakteten Datenkommunikationsnetzwerk .
Das getaktete bzw. zeitgesteuerte Datenkommunikationsnetzwerk kann ein MOST-Net zwerk sein. Beispielsweise MOST 150, d. h. die dritte Generation von MOST, kann als derartiges Datenkommu¬ nikationsnetzwerk verwendet werden.
Das ungetaktete bzw. nicht-zeitgesteuerte Datenkommunikati- onsnetzwerk kann ein Ethernet-Net zwerk sein. Dabei kann beispielsweise als Protokoll Ethernet-AVB verwendet werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren die Schritte von: Empfangen von getakteten Datenpaketen aus dem getakteten Datenkommunikationsnetzwerk in einem Gateway zu Zeittakten des getakteten Datenkommunikationsnetzwerkes;
Verpacken von Daten aus den getakteten Datenpaketen in erste ungetaktete Datenpakete für das ungetaktete Datenkommunika¬ tionsnetzwerk in dem Gateway; Versehen der ungetakteten Da- tenpakete mit jeweils einem Zeitstempel, aus dem aufsynchro¬ nisierten Takt des ungetakteten Netzwerkes auf Basis getakteten Netzwerks, dessen Daten in ein jeweiliges erstes ungetaktetes Datenpaket verpackt wurden, rekonstruierbar ist; Versenden der ersten ungetakteten Datenpakete über das ungetaktete Daten- kommunikationsnet zwerk zu einem Empfänger-Knoten des unge¬ takteten Datenkommunikationsnetzwerkes; Auslesen der Zeit¬ stempel und weiterer Protokollinformationen aus den ersten ungetakteten Datenpaketen und Rekonstruieren des Zeittaktes des getakteten Datenkommunikationsnetzwerkes aus den Zeitstempeln, Senderate und Anzahl der Pakete in dem Empfänger-Knoten; und Versenden von zweiten ungetakteten Datenpaketen in einem Zeittakt, der mit dem rekonstruierten Zeittakt synchron ist.
Beispielsweise können (erste) Daten aus MOST-Datenpaketen über Ethernet an den Empfänger-Knoten geschickt werden. Der Empfänger-Knoten decodiert dann die empfangenen Ethernet-Pakete und rekonstruiert deren Zeittakte. Dabei ist zu verstehen, dass ein Zeittakt regelmäßig Taktzyklen aufweisen kann, zu denen Datenpakete verschickt werden.
Wenn der Empfänger (zweite) Daten in das MOST-Net zwerk schicken soll, werden diese Daten dann synchronisiert zu dem rekon- struierten Zeittakt von dem Empfänger-Knoten (für erste Daten) versendet, der in diesem Fall ein Sender-Knoten (für zweite Daten) ist. Es können auch Datenpakete aus diesen Daten synchronisiert zu dem rekonstruierten Zeittakt im Empfänger-Knoten erstellt werden. Auf diese Weise synchronisiert der Empfän¬ ger-Knoten die ausgehenden (zweiten) Daten mittels des Zeittakts der empfangenen (ersten) Daten bzw. Datenstromes.
Mit dem Verfahren können die ZeitInformation aus dem getakteten Datenkommunikationsnetzwerk in das ungetaktete Datenkommunikationsnetzwerk übertragen werden. Diese ZeitInformation kann dazu genutzt werden, um aus dem ungetakteten Datenkommunika¬ tionsnetzwerk synchron zum getakteten Datenkommunikationsnetzwerk Daten zu verschicken, und diese Daten dadurch dann wieder synchronisiert in das getaktete Datenkommunikations¬ netzwerk einzuspeisen. Das ungetaktete Datenkommunikations¬ netzwerk kann dabei so transparent arbeiten, dass die Dienstgüte der zeitgesteuerten Daten nicht verfälscht wird. Mit dieser Erfindung kann das Problem eines Datenaustausches zwischen einem ungetakteten Datenkommunikationsnetzwerk (wie etwa MOST) und einem an sich ungetakteten Datenkommunikationsnetzwerk (wie etwa Ethernet nach IEEE 802.3) unter Bewahrung der zeitlichen Synchronität adressiert werden.
Insbesondere in einer Übergangszeit können die Netzwerktech¬ nologien MOST und Ethernet-AVB parallel eingesetzt werden. Weiterhin kann ein Bedarf nach Migrationszenarien von MOST zu Ethernet bestehen. Mit dem Verfahren können diese Szenarien ohne Verlust von Dienstgüte (im Speziellen einer Audio/Video-Quali¬ tät) und ohne zusätzliche kostenverursachende Komponenten wie zusätzlichem Speicher bzw. einem Sampleratenkonverter, oder einer spürbaren Zeitverzögerung umgesetzt werden. Insgesamt können mit dem Verfahren unterschiedliche Netz¬ werktechnologien vereinheitlicht werden. Dies kann zu einer insgesamt kostengünstigeren Vernetzung aufgrund von Skalen- effekten führen. Auf einen Sampleratenkonverter und einen größeren Speicherpuffer für die Daten kann verzichtet werden. Die Qualität der Daten bei der Übertragung kann erhalten bleiben. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, auf eine Vereinheitlichung der verwendeten Vernetzungstechnologien hinzuarbeiten, d. h. bestehende Netzwerke sukzessive durch ein einheitliches Netzwerk zu ersetzen.
Das Gateway bzw. die Schnittstelle zwischen den beiden Da- tenkommunikationsnet zwerken kann als QoS-Gateway aufgefasst werden, das zwischen verschiedenen getakteten Datenkommunikationsnetzwerken und ungetakteten Datenkommunikationsnetzwerken vermitteln kann. Durch die Art des Datenaustausches wird die Dienstgüte des jeweiligen sendenden Datenkommunikations- netzwerkes (bzw. der zu übertragenden Daten) nicht beim Transport in das andere Datenkommunikationsnetzwerk verletzt.
Der Zeittakt des getakteten Datenkommunikationsnetzwerkes kann beispielsweise im Falle eines MOST-Net zwerkes ein MOST-Takt mit 44,1 kHz oder 48 kHz sein. Dieser Zeittakt kann über ein geeignetes Transportprotokoll zum Empfänger-Knoten übertragen werden. Dabei wird der Zeittakt im Empfänger-Knoten zurückgewonnen und steht somit verschiedenen Diensten zur Verfügung. Die Wiedergabe von Daten aus dem MOST-Net zwerk im Ethernet- Netzwerk kann somit synchron zum MOST-Net zwerk erfolgen. Weiter ist es möglich, Anwendungen, die auf dem Ethernet-basierenden Empfänger-Knoten laufen, mit diesem Zeittakt zu betreiben und deren Daten dann über ein geeignetes Transportprotokoll über das Gateway in das MOST-Net zwerk einzuspeisen. Da sich der Ur- sprungszeittakt dieser Anwendung bzw. der transportierten Daten auf das MOST-Net zwerk zurückführen lässt und zu diesem synchron ist, können die Daten ohne QoS-Verlust in dem MOST-Net zwerk verwendet werden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren weiter den Schritt von: Synchronisieren eines Taktgebers des Gateways und eines Taktgebers des Empfänger-Knotens über das ungetaktete Datenkommunikationsnetzwerk. Um beispielsweise Nachrichten zwischen MOST und Ethernet-AVB unter Beibehaltung der Dienstgüte zu übertragen, kann vor der Datenübertragung noch eine Synchronisation der Uhren („Clock") bzw. Taktgeber beider Netzwerktechnologien nötig sein. Hierbei besteht die Mög¬ lichkeit, den MOST-Zeittakt (beispielsweise 44,1 kHz oder 48 kHz) als House-Taktgeber in das AVB-Netzwerk zu überführen und damit die Datenströme zu takten. Dazu kann der MOST-Zeittakt aus dem MOST-Net zwerk abgeleitet und dann durch ein AVB-Transportpro- tokoll in das Ethernet-Net zwerk übertragen werden.
Durch eine genaue ZeitSynchronisation (z. B. durch Verwendung von IEEE802.1AS) der Ethernet-Knoten untereinander und somit auch der Gateways, ist es möglich, einen zum MOST synchronen Zeittakt im Ethernet-Net zwerk bzw . im Empfänger-Knoten zurückzugewinnen, der einen Jitter kleiner als 1 ps aufweist.
Es ist zu verstehen, dass es nicht notwendig ist, die Systemtakte beider Netzwerke miteinander zu synchronisieren, was einen hohen Aufwand verursachen kann. Mit dem Verfahren wird lediglich ein Anwendungstakt transportiert. Dieser kann dem Ethernet-Net zwerk bzw. dem Empfänger-Knoten zur Verfügung gestellt werden und kann zum synchronen Übertragen von Daten zum MOST-Net zwerk genutzt werden. Weiterhin steht dem Ethernet-Net zwerk völlig offen, einen eigenen Zeittakt zu generieren. Die beiden Systeme können unabhängig voneinander arbeiten.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Zeitstempel und die dazugehörige Frequenz der Datenübertragung, mit dem ein ungetaktetes Datenpaket versehen wird, einen Zeittakt des getakteten Datenpaketes, dessen Daten in das ungetaktete Da¬ tenpaket verpackt werden. Mit anderen Worten kann der Wert des Zeittaktes bzw. der Zeitpunkt des Zeittaktes direkt in das ungetaktete Datenpaket kodiert werden. Beispielsweise ist es möglich, dass das im Gateway umgesetzte Transportprotokoll den MOST-Takt am Gateway digitalisiert und beim Empfänger-Knoten der MOST-Takt daraus zurückgewonnen wird. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren weiter die Schritte von: Sammeln mehrerer getakteter Datenpakete; Verpacken der Daten der gesammelten Datenpakete in einem ungetakteten Datenpaket. Es ist nicht notwendig, dass jedem ungetakteten Datenpaket genau ein getaktetes Datenpaket zu¬ geordnet wird. Da das Transportvolumen des ungetakteten Datenkommunikationsnetzwerkes größer als das des Datenkommuni¬ kationsnetzwerkes sein kann, können die Daten mehrerer Da- tenpakete aus dem getakteten Datenkommunikationsnetzwerk gleichzeitig über das ungetaktete Datenkommunikationsnetzwerk übertragen werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren weiter die Schritte von: Empfang der zweiten ungetakteten
Datenpakete in dem Gateway; Erstellen von getakteten Datenpaketen aus Daten der zweiten ungetakteten Datenpakete; Einspeisen der getakteten Datenpakete in das getaktete Datenkommunikationsnetzwerk zu Zeittakten, die zu dem Zeittakt, mit denen die zweiten ungetakteten Datenpakete im Empfänger-Knoten erzeugt wurden, synchron sind. Mit dem Verfahren ist möglich, dass die vom Empfänger-Knoten versendeten Daten synchron zum Versenden in das getaktete Datenkommunikationsnetzwerk eingespeist werden, ohne dass diese Daten zwischengespeichert werden müssen und/oder dass die Datenpakete in komplizierter Art und Weise umcodiert werden müssen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind mit den Datenpaketen transportierte Daten Teil eines Stroms von Me- diendaten, beispielsweise von Audio- und/oder Videodaten. Der rekonstruierte Zeittakt kann dann zur Taktung der Wiedergabe von Audio- und/oder Videoströmen verwendet werden. Weiterhin kann dieser Zeittakt dazu genutzt werden, um Audio- und/oder Videoströme eines Ethernet-Gerätes (d. h. eines mit dem Ether- net-Knoten verbundenen Geräts) zu takten und/oder synchron zur MOST-Taktung ins Ethernet-Net zwerk einzuspeisen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Gateway und/oder Empfänger-Knoten einen Codec, das (ungetaktete und/oder getaktete) Datenpakete eines Stroms von Mediendaten synchron zu dem Zeittakt des getakteten Datenkommunikationsnetzwerkes er- zeugt, bzw. von analog nach digital wandelt und umgekehrt. Im Empfänger-Knoten kann der analoge Medienstrom mit einem Codec erzeugt werden, unter Zuhilfenahme desrekonstruierten Zeittaktes aus dem digitalen Medienstrom. Weiter ist es möglich, dass das Gateway einen Codec umfasst, das aus den empfangenen un- getakteten Datenpaketen getaktete Datenpakete erzeugt, die synchron zum Zeittakt ohne Zwischenspeicherung eingespeist werden können.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Datenkommuni- kationssystem für ein Fahrzeug, beispielsweise einen Pkw, Lkw oder Bus .
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Datenkommunikationssystem ein Gateway zum Verbinden eines getakteten Datenkommunikationsnetzwerkes und eines ungetakteten Daten¬ kommunikationsnetzwerkes und einen Empfänger-Knoten im unge¬ takteten Datenkommunikationsnetzwerk, wobei das Gateway und der Empfänger-Knoten dazu ausgeführt sind, das Verfahren durchzuführen, so wie es obenstehend und untenstehend beschrieben ist.
Es ist zu verstehen, dass Merkmale des Verfahrens so wie obenstehend und untenstehend beschrieben auch Merkmale des Datenkommunikationssystems sein können und umgekehrt. Kurze Beschreibung der Figuren:
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Datenkommunikationssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Fig. 2 zeigt ein Diagramm, dass ein Verfahren zum Synchronisieren von Datenpaketen gemäß einer Ausfüh rungsform der Erfindung erläutert. Fig. 3 zeigt schematisch ein Datenkommunikationssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm, dass ein Verfahren zum Synchronisieren von Datenpaketen gemäß einer Ausfüh rungsform der Erfindung erläutert.
Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen:
Fig. 1 zeigt schematisch ein Datenkommunikationssystem 10, das ein MOST-Net zwerk 12 als getaktetes Datenkommunikationsnetzwerk 12 und ein Ethernet-Net zwerk 14 als ungetaktetes Datenkommu¬ nikationsnetzwerk 14 umfasst.
Das MOST-Net zwerk 12, das die Topologie eines Rings aufweist, wird dabei mit einem MOST-Zeittakt betrieben, d. h. zu jedem regelmäßigem Zeitpunkt, den der MOST-Zeittakt vorgibt, werden zwischen den MOST-Knoten 16, die jeweils Bestandteil eines Fahrzeug-Steuergeräts 18 sein können, Datenpakete versendet.
Das Ethernet-Net zwerk 14 umfasst mehrere Knoten 20, die bei¬ spielsweise einen Switch 22 oder eine Ethernet-Schnittstelle 24 eines Fahrzeug-Steuergeräts 26 umfassen können.
Die beiden Netzwerke 12, 14 sind mittels eines Gateways 28 verbunden, der sowohl einen MOST-Knoten 16, als auch einen Ethernet-Knoten 20 beispielsweise in der Form eines Switches umfasst .
Der MOST-Ring 12 ist gekennzeichnet durch eine zeitliche Synchronität mit einer Taktrate von 44,1 kHz (Audio-Taktrate einer CD) bzw. 48 kHz (Taktrate einer DVD-Audio) . Bei MOST wird dieser Takt von einem Timing-Master zur Verfügung gestellt und alle Teilnehmer des MOST-Net zwerkes 12 synchronisieren sich auf diesen Takt, d. h. alle arbeiten synchron zu diesem Master-Takt . Daher besteht die Möglichkeit, ein synchrones Datenstreaming zwischen Quelle und Senke aufzusetzen, beispielsweise zwischen zwei der Steuergeräte 18. Beispielsweise kann der Gateway 28 der Master sein, der den Master-Takt bereitstellt. Wenn nun ein Datenstreaming von dem Steuergerät 26 zu einem der Steuergeräte 18 durchgeführt werden soll, können allerdings Synchronitätsprobleme auftreten. Das Steuergerät 26 kann zwar auch einen Arbeitstakt von beispielsweise 44,1 kHz generieren (z. B. durch Oszillatorschaltungen, usw.), der Takt muss in der Regel aber nicht zeitlich synchron zum MOST-Net zwerk 12 sein, d. h. es kann Abweichungen zwischen diesem Takt und dem
MOST-Netzwerk-Takt geben (Beispielsweise MOST: 44,101 kHz, Steuergerät 44, 099 kHz) . Falls nun ein Datenstreaming vom Steuergerät 26 zu einem der Steuergeräte 18 durchgeführt wird, ist es in diesem Fall notwendig, Taktraten in dem Gateway 28 anzugleichen. Dies kann beispielsweise durch das Einfügen bzw. Weglassen von Audiodaten oder durch eine aufwendige Konvertierung der Taktraten geschehen. Beide Verfahren haben Auswirkungen auf die Audio-Qualität aufweisen und/oder erzeugen zusätzliche Kosten für das Gateway 28. Diese Probleme können mit einem Verfahren, wie es etwa in Bezug auf die Fig. 2 beschrieben wird, umgangen werden.
Fig. 2 zeigt ein Diagramm, das ein Verfahren zum Synchronisieren von Datenpaketen erläutert.
Im Schritt 30 empfängt das Gateway 28 MOST-Datenpakete aus dem getakteten MOST-Net zwerk 12, die jeweils zu Zeitpunkten eintreffen, die durch den MOST-Takt definiert sind. Die MOST-Da- tenpakete können beispielsweise auf einem ersten Audio- oder Videodatenstrom beruhen. Der Gateway 28 verpackt dann die Daten aus den getakteten Datenpaketen in Ethernet-Datenpakete und versieht diese mit einem Zeitstempel, aus dem der Zeitpunkt rekonstruiert werden kann, an dem das jeweilige MOST-Datenpaket am Gateway 28 eingetroffen ist.
Im Schritt 32 werden die Ethernet-Datenpakete über das Ether- net-Netzwerk 14 zu dem Empfänger-Knoten 24 gesendet. Der in den Ethernet-Datenpaketen kodierte MOST-Takt wird dabei über das Ethernet-Net zwerk 14 transportiert.
Im Schritt 34 liest der Empfänger-Knoten die Zeitstempel aus den Ethernet-Datenpaketen zusammen mit der Sendefrequenz der Ethernetdaten, der Anzahl der empfangenen Pakete und des lokalen Taktes und rekonstruiert den MOST-Takt des MOST-Net zwerkes 12 aus diesen Daten, beispielsweise mittels der Zeitstempel, der Sendefrequenz und/oder der Anzahl der Pakete. Auf diese Weise kann der MOST-Takt im Steuergerät 26 bzw. im Empfänger-Knoten 24 zurückgewonnen werden.
Im Schritt 36 erzeugt der Ethernet-Knoten 24 Ethernet-Datenpakete, die beispielsweise auf einem weiteren, zweiten Audio¬ oder Videodatenstrom beruhen, der beispielsweise von dem Steuergerät 26 an ein Steuergerät 18 gesendet wird, das mit dem MOST-Net zwerk 12 verbunden ist. Diese zweiten Ethernet-Datenpakete werden mit einem Zeitstempel versehen, der auf dem re¬ konstruierten MOST-Takt beruht.
Im Schritt 38 werden die zweiten Ethernet-Datenpakete auf Basis eines Zeittakts synchron versendet, der mit dem rekonstruierten MOST-Takt synchron ist. Auf diese Weise werden die zweiten Ethernet-Datenpakete mit einem abgeleiteten Zeittakt, der zum MOST-Takt synchron ist, versendet. Im Schritt 40 empfängt das Gateway 38 die zweiten Ethernet- Datenpakete und gewinnt den Zeittakt dieser Datenpakete auf Basis deren Zeitstempel, Senderate, Anzahl der Pakete und/oder Zu- hilfenahme seines lokalen Taktes zurück. Die in den zweiten Ethernet-Datenpaketen enthaltenen Daten können synchron zum MOST-Takt des MOST-Net zwerkes 12 ohne Zwischenspeicherung in das MOST-Net zwerk 12 eingespeist werden.
Zusammenfassend verdeutlicht Fig. 2 den Transport des MOST- Taktes in den Konten 24 des Ethernet-Net zwerkes 14. Der MOST-Takt kann dort wiederhergestellt und dort zum Synchronisieren wei¬ terer Anwendungen verwendet werden. Somit kann das Datenkom- munikationssystem 10 in eine MOST-Taktdomäne 40 und eine
Ethernet-Taktdomäne 42 eingeteilt werden. Die MOST-Taktdomäne 40 reicht dabei virtuell über das MOST-Net zwerk 12 bis in den Empfangsknoten 24. Wenn, wie eben beschrieben, der Zeittakt des MOST-Netzwerkes 12 über den Gateway 28 an das Steuergerät 28 übertragen wird und das Steuergerät 28 diesen Zeittakt dazu verwendet, um das Daten¬ streaming zu generieren, arbeitet die Quelle (Empfangsknoten 24 bzw. Steuergerät 28) mit demselben Zeittakt wie die Senke, bzw. Teile der Senke (Steuergerät 18) . Daher ist es möglich, das Datenstreaming des Steuergerät 28, ohne Verwendung von Mechanismen wie Einfügen bzw. Weglassen von Audiodaten oder einer Taktraten-Konvertierung, über den Gateway 28 in das zeitgesteuerte MOST-Net zwerk 12 einzubringen und an die Senke zu schicken.
Die hierbei im Ethernet-Net zwerk 14 verwendeten Protokolle sind beispielsweise IEEE802.1AS in Kombination mit IEEE1722 zur Synchronisierung der Taktraten (der Zeitgeber des Gateways und des Knotens 24) und IEEE1722 zur Übertragung der Daten.
Die Ethernet-Datenpakete können mit dem IEEE1722-Protokoll übertragen werden, was einen fixen Sendezyklus aufweist. Audiodaten werden typischerweise in einem regulären 8 kHz Zyklus übertragen. Diese fixen Sendezyklen erlauben eine Planung des Datentransports . Die Fig. 3 zeigt Teile des Datenkommunikationssystems 10 de¬ taillierter. Die im Folgenden gemachten Aussagen über Audiodaten gelten auch für Videodaten bzw. gestreamte Daten im Allgemeinen . Über den I2S -BU S 50 des MOST- Knotens 16 bzw. MOST-Controllers 16 werden der MOST-Takt (z. B . 48 kHz) und die unkomprimierten Audiodaten an den A/V-Codec 52 des Gateways 28 übertragen. Hierbei gibt der MOST-Controller 16 des Gateways 28 als I2S- Master den Zeittakt dem A/V-Codec 52 vor und taktet diesen damit schließlich.
Die Audiodaten werden durch einen Packetizer 54 in IEEE1722- Datenpakete verpackt und mithilfe eines Ethernet-Taktgebers (welcher von einem Systemtaktgeber 56 ausgeht) synchron zum I2S -BU S 50 über die Ethernet-Schnittstelle 20 versendet.
Das Steuergerät 26 empfängt diese Daten und regeneriert den Zeittakt der Audiodaten. Hierfür werden der Systemtaktgeber 58 des Steuergeräts 26 (der vorher mit dem Gateway 28 synchronisiert wurde) und die Daten aus dem Audiostrom verwendet. Über den DAC (Digital zu Analog) -Konverter können letztendlich die Audiodaten einer Anwendung 62 auch analog zur Verfügung gestellt werden und synchron zum MOST-Takt wiedergegeben werden. Der regenerierte bzw. rekonstruierte Zeittakt kann nun auch verwendet werden, um Audiodaten zu triggern, die von dem Steuergerät 26 ausgegeben werden. Diese Daten können wiederum zurück zum Gateway 28 übertragen werden und in das MOST-Net zwerk 12 eingespeist werden.
Eine Anwendung 64 erzeugt dabei analoge Audiodaten, die von einem Audio-Codec 66 in Datenpakete verpackt werden, die von der Ethernet-Schnittstelle 24 an den Gateway 28 gesendet werden. Das Verpacken und Versenden der Datenpakete wird dabei von einem Taktgeber-Modul 68 gesteuert, das aus den Datenpaketen mit den Daten aus dem MOST-Net zwerk 12 den MOST-Takt rekonstruiert und wiederhergestellt hat. Das Taktgeber-Modul 68 versieht die Ethernet-Datenpakete somit mit einem abgeleiteten MOST-Takt .
Die Ethernet-Datenpakete werden in der Ethernet-Schnittstelle 20 im Gateway 28 empfangen, und mittels des in die Ethernet-Da¬ tenpakete kodierten abgeleiteten MOST-Takts zu MOST-Datenpa- keten verarbeitet (beispielsweise mit einem IC-Codec 52) und in das MOST-Net zwerk 12 eingespeist. Ein Taktgeber-Modul 70 wertet dabei die Ethernet-Datenpakete aus, um den abgeleiteten MOST- Takt zu ermitteln und damit das IC-Codec zu steuern.
Es ist zu verstehen, dass der MOST-Takt, der in das Ether- net-Netzwerk 14 übertragen wird, als „House Clock" bezeichnet werden kann und den Audiosystemen und Videosystemen innerhalb des Ethernet-Net zwerkes 14 als Treiber der Datenverarbeitung und Datenübertragung zur Verfügung steht . Im Gegensatz dazu kann eine „Sample Clock" die Samplerate kennzeichnen, die zum Konvertieren eines analogen in das digitale Signal im Codec 66 und auch zum Wiederherstellen des analogen Signales im DAC-Konverter 60 nach der digitalen Übertragung dient.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm mit Datenpaketen, die in den beiden Netzwerken 12 und 14 versendet werden können. In dem Diagramm der Fig. 4 ist die Zeit nach rechts aufgetragen.
In der ersten Zeile des Diagramms sind die Datenpakete 72 des MOST-Netzwerkes 12 dargestellt, die jeweils zu einem MOST-Takt 70 versendet werden. Die Busfrequenz bzw. der Zeittakt 70 und damit die Senderate des MOST-Netzwerkes 12, beträgt 48 kHz. Zur besseren Darstellung und im Hinblick auf MOST150 wurde der Takt von 48 kHz gewählt.
Die zweite Zeile des Diagramms zeigt Datenpakete 74 des
Ethernet-Net zwerkes 14. Die Taktfrequenz 76 des IEEE1722-Pro- tokolls beträgt in der ersten Version des Standardes 8 kHz, d. h. exakt sechsmal langsamer als der MOST-Takt 70. Die Daten von sechs Datenpaketen 72 können so in einem IEEE1722-Zyklus in einem Datenpaket 74 übertragen werden. Die dritte Zeile des Diagramms zeigt rekonstruierte Datenpakete 78, die im Steuergerät 26 aus den Ethernet-Datenpaketen 74 erzeugt werden und die gleichzeitig einen rekonstruierten Zeittakt 80 liefern. Die vierte Zeile des Diagramms zeigt Datenpakete 82, die einen abgeleiteten Zeittakt 84 aufweisen, der über den rekonstruierten Zeittakt 80 mit dem MOST-Takt 70 synchronisiert wurde.
Die fünfte Zeile des Diagramms zeigt Datenpakete 88, die einen asynchronen Zeittakt 90 aufweisen, der nicht mit dem MOST-Takt 70 synchronisiert wurde.
In der Fig. 4 sind darüber hinaus drei Datenströme 92, 94, 96 dargestellt, die analoge Audioströme sein können und die im Folgenden erläutert werden.
In den beiden ersten Zeilen ist der Datenfluss durch das Gateway 28 gezeigt. Für den ersten Datenstrom 92 werden die MOST-Da- tenpakete 72 vom Gateway 28 empfangen und der Datenstrom 92 wird durch das IEEE1722-Transportprotokoll in das Ethernet-Net zwerk 14, so wie weiter oben erläutert, bis zum Steuergerät 26 übertragen. Dieser Datenstrom 72 wird somit mittels QoS-Ga- rantien (die durch AVB bereitgestellt werden) durch das
Ethernet-Net zwerk 14 übertragen.
Das Steuergerät 26 stellt den Zeittakt 70 des MOST-Net zwerkes 12 wieder her und erzeugt so den rekonstruierten Zeittakt 80, mit dem der DAC-Konverter 60 betrieben wird, um den Datenstrom 92 wieder herzustellen. Der im Steuergerät 26 wieder hergestellte Datenstrom 92 ist nun synchron zum originalen MOST-Takt 70. Die Datenpakete 78 sind bedingt durch die Verarbeitung und Umsetzung im Gateway 28 im Vergleich zu den Datenpaketen 72 verzögert. Der Zeittakt 80 kann nun im Steuergerät 26 als bereits erwähnte „House Clock" genutzt werden, um daraus einen Zeittakt 84 abzuleiten, mit dem das Erzeugen des Datenstroms 94 gesteuert wird. Der Datenstrom 94 ist dann synchron zum Datenstrom 92 und dadurch auch synchron zum MOST-Takt 70.
Der Datenstrom 94 kann nun zum Gateway 28 übertragen werden und nach Regeneration seines Zeittakts synchron in das MOST-Net zwerk 12 eingespeist werden. Durch seine Synchronität zum MOST-Takt 70 ist hierbei die Beibehaltung der Qualität garantiert. Es sind keine Sampleratekonverter oder zusätzlicher Speicherpuffer im Gateway 28 notwendig.
Der Datenstrom 96 ist als Beispiel für einen Datenstrom gezeigt, der nicht synchron zur „House Clock" und damit zum MOST-Takt 70 ist. Die Frequenz 90 des Datenstroms 96 beträgt nahezu 48 kHz, beispielsweise 47,9 kHz . Der Datenstrom 96 wird analog Datenstrom
95 in IEEE1722-Datenpakete verpackt und durch das Ethernet- Netzwerk 14 an den Gateway 28 übertragen. Da der Datenstrom 96 nicht synchron zum Zeittakt 70 und damit der Sendefrequenz des IEEE1722-Protokolls ist, können teilweise nur fünf Datenpakete 88 im Zyklus von 8 kHz (125 ps) eingesammelt und versendet werden. Dadurch geht ein Datenpaket 88' (zeitlich) verloren, wie exemplarisch dargestellt ist. Ist der Datenstrom 96 ein Audiostrom, wird dieser Effekt bei der Wiedergabe des Datenstroms
96 im MOST-Net zwerk 12 deutlich hörbar, da der Audiostrom aussetzt. Im gezeigten Fall ist die Frequenz des Datenstroms 96 kleiner als die des MOST-Net zwerkes 70. Im umgekehrten Fall müsste das MOST-Net zwerk 12 Datenpakete 88 verwerfen, was auch zu ähnlich hörbaren Effekten führen würde.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine" oder „ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass
Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombi- nation mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen .

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Synchronisieren von Datenpaketen aus einem ungetakteten Datenkommunikationsnetzwerk (14) mit einem getakteten Datenkommunikationsnet zwerk (12), das Verfahren umfassend die Schritte:
Empfangen von getakteten Datenpaketen (72) aus dem getakteten Datenkommunikationsnetzwerk (12) in einem Gateway (28) zu Zeittakten (70) des getakteten Datenkommunika¬ tionsnetzwerkes (12);
Verpacken von Daten aus den getakteten Datenpaketen (72) in erste ungetaktete Datenpakete (74) für das ungetaktete Datenkommunikationsnetzwerk (14) in dem Gateway (28); Versehen der ungetakteten Datenpakete (74) mit jeweils einem Zeitstempel, aus dem ein Zeittakt eines getakteten Datenpaketes (72), dessen Daten in ein jeweiliges erstes ungetaktetes Datenpaket (74) verpackt wurden, rekon¬ struierbar ist;
Versenden der ersten ungetakteten Datenpakete (74) über das ungetaktete Datenkommunikationsnetzwerk (14) zu einem Empfänger-Knoten (24) des ungetakteten Datenkommunikationsnetzwerkes (14);
Auslesen der Zeitstempel aus den ersten ungetakteten Datenpaketen (74) und Rekonstruieren des Zeittaktes (80) des getakteten Datenkommunikationsnetzwerkes (12) aus den Zeitstempeln, einem Sendezyklus, einer Anzahl der get- kateten Datenpakete und/oder einem lokalen Takt in dem Empfänger-Knoten (24);
Versenden von zweiten ungetakteten Datenpaketen in einem Zeittakt (84), der mit dem rekonstruierten Zeittakt (84) synchron ist .
Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend den Schritt: Synchronisieren eines Taktgebers (56) des Gateways (28) und eines Taktgebers (68) des Empfänger-Knotens (24) über das ungetaktete Datenkommunikationsnetzwerk (14). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Zeitstempel, mit dem die ungetakteten Datenpakete (74) versehen werden, synchron zu einen Zeittakt (70) eines getakteten Datenpaketes (72) umfasst, dessen Daten in das ungetaktete Datenpaket verpackt wurden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend die Schritte:
Sammeln mehrerer getakteter Datenpakete (70, 82);
Verpacken der Daten der gesammelten Datenpakete in einem ungetakteten Datenpaket (74).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend die Schritte:
Empfang der zweiten ungetakteten Datenpakete in dem Gateway (28) ;
Erstellen von getakteten Datenpaketen aus Daten der zweiten ungetakteten Datenpakete;
Einspeisen der getakteten Datenpakete in das getaktete Datenkommunikationsnetzwerk (12) zu Zeittakten (84), die zu dem Zeittakt (80), mit dem die zweiten ungetakteten Datenpakete im Empfänger-Knoten (24) erzeugt wurden, synchron sind .
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mit den Datenpaketen transportierte Daten Teil eines
Stroms (92, 94) von Mediendaten sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gateway (28) und/oder Empfänger-Knoten (24) ein Codec (52, 66) umfassen, das Datenpakete eines Stroms von Mediendaten synchron zu dem Zeittakt des getakteten Datenkommunikationsnetzwerkes erzeugt .
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das getaktete Datenkommunikationsnetzwerk (12) ein
MOST-Netzwerk ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das ungetaktete Datenkommunikationsnetzwerk (14) ein Ethernet-Net zwerk ist.
10. Datenkommunikationssystem (10) für ein Fahrzeug, das
DatenkommunikationsSystem umfassend :
ein Gateway (28) zum Verbinden eines getakteten Datenkommunikationsnetzwerkes (12) und eines ungetakteten Datenkommunikationsnetzwerkes (14) ;
einen Empfänger-Knoten (24) im ungetakteten Datenkommunikationsnetzwerk ;
wobei das Gateway (28) und der Empfänger-Knoten (24) dazu ausgeführt sind, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.
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