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QUERVERWEIS ZU VERWANDTER ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht von der am 16. April 2015 eingereichten
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2015-0053721 , welche hiermit durch Bezugnahme einbezogen ist.
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Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Fahrzeugethernet-Kommunikationsverfahren und insbesondere ein Verfahren und ein System zum Bereitstellen eines optimierten Ethernetkommunikationsverfahrens für ein Fahrzeug, über welches eine Fahrzeugethernet-Softwarestapelarchitektur zum Bereitstellen einer für Fahrzeugumgebungen optimierten Ethernetkommunikation bereitgestellt wird, wodurch Verbesserungen in einer Systemverarbeitungsgeschwindigkeit und eine Kostenreduktion erreicht werden.
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HINTERGRUND
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Die Aussagen in den diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen betreffend die vorliegende Offenbarung bereit und sollen keinen Stand der Technik bilden.
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In der Automobilindustrie ist Forschung zum Anwenden von konventioneller Ethernettechnologie auf Fahrzeuge auf dem Weg.
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In aktuellen Fahrzeugnetzwerken erhöht sich die Anzahl von elektronischen Fahrzeugsteuereinheiten (Electronic Control Units-ECU) und eine Komplexität der ECUs und eine hohe Bandbreite und eine Zusammenführung ist aufgrund einer Nachfrage nach verbesserten Fahrerassistenzsystemen (Advanced Driver Assistance Systems-ADASs), Infotainment und Diagnosevorrichtungen notwendig.
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Daher schlagen Fahrzeughersteller, Fahrzeugteilehersteller und Fahrzeughalbleiterfirmen Voraussetzungen für neue Netzwerke vor, welche die konventionellen Fahrzeugnetzwerke ersetzen können.
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Entsprechend ist eine Forschung zum Anwenden einer Ethernettechnologie, welche in Datenkommunikationsnetzwerken weitverbreitet verwendet wird, auf ein Fahrzeugnetzwerk auf dem Weg.
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Falls eine Ethernettechnologie als ein Fahrzeugnetzwerk verwendet wird, kann eine hohe Bandbreite bereitgestellt werden und die Anzahl von ECUs und eine Systemkomplexität kann reduziert werden.
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Weiter, falls Ethernet auf ein Fahrzeugnetzwerk angewendet wird, kann ein konventionelles schweres Kabel mit einem Ethernet-Kabel ersetzt werden, wodurch ein Fahrzeuggewicht und Teilegesamtkosten reduziert werden.
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Aus diesen Gründen führen große internationale Fahrzeugfirmen Forschung und Entwicklung von kommerziellen Produkten durch Anwenden von Ethernettechnologie auf Fahrzeuge durch und Standardorganisationen arbeiten aktiv an Ethernet-Standards für Fahrzeugnetzwerke.
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Internationale Standardorganisationen, umfassend OPENSOG und ähnliche, führen eine Standardisierung einer Fahrzeugethernettechnologie insbesondere von physischen Ebenen nun durch und Fahrzeughersteller definieren von sich aus Softwarestapelarchitekturen für Anwendungen eines Fahrzeugethernets.
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Allerdings sind konventionell verwendete Ethernettechnologie und eine Ethernettechnologie, welche in AUTomotive Open System Architecture (AUTOSAR) definiert ist, nicht für Fahrzeugumgebungen optimiert.
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Insbesondere weist eine in AUTOSAR definierte Fahrzeugethernet-Softwarestapelarchitektur Elemente auf, welche nicht auf Fahrzeugumgebungen angepasst sind. Somit kann eine Netzwerk Verarbeitungsgeschwindigkeit verringert werden und eine Verwendung von einem Speicher in einer ECU wird erhöht, wodurch eine Gesamtsystembelastung und Kosten erhöht werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Offenbarung ist auf Verfahren und Systeme zum Bereitstellen eines optimierten Ethernetkommunikationsverfahrens für ein Fahrzeug gerichtet, welche eines oder mehrere Probleme aufgrund von Beschränkungen und Nachteilen des Standes der Technik wesentlich angehen.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es Verfahren und Systeme zum Bereitstellen eines optimierten Ethernetkommunikationsverfahrens für ein Fahrzeug bereitzustellen.
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Eine andere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es eine hierarchische Softwarestruktur zum Unterstützen einer für Fahrzeugumgebungen optimierten Ethernetkommunikation bereitzustellen.
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Eine andere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es Verfahren und Systeme zum Bereitstellen eines optimierten Ethernetkommunikationsverfahrens für ein Fahrzeug bereitzustellen, durch welches Netzwerk-Verwaltung/Steuerung/Diagnose-Nachrichten-Übertragungsfunktionen in einem konventionellen Steuerbereichsnetzwerk (Controller Area Network-CAN) für Ethernet-Umgebungen bereitgestellt werden können.
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Eine andere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es eine auf Fahrzeugumgebungen angepasste Ethernet-Middleware-Struktur bereitzustellen.
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Eine andere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es Verfahren und Systeme zum Bereitstellen eines optimierten Ethernetkommunikationsverfahrens für ein Fahrzeug bereitzustellen, durch welches eine Netzwerkinitialisierungsgeschwindigkeit durch Anwenden einer statischen IP-Zuordnungsstrategie auf jede ECU in dem Fahrzeug verbessert werden kann.
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Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, Verfahren und Systeme zum Bereitstellen eines optimierten Ethernetkommunikationsverfahrens für ein Fahrzeug bereitzustellen, durch welches eine Systemverarbeitungsgeschwindigkeit und eine Komplexität durch Löschen und/oder Integrieren von unnötigen Modulen und Funktionen in einer konventionellen Internet-Software-Architektur verbessert werden können.
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Zusätzliche Vorteile, Aufgaben und Merkmale werden teilweise in der Beschreibung, welche nachfolgt, dargestellt werden und werden teilweise dem Fachmann auf eine Überprüfung des nachfolgenden deutlich werden oder können durch Ausführen der Erfindung erlernt werden. Die Aufgaben und andere Vorteile können durch die in der schriftlichen Beschreibung und den Ansprüchen dazu, ebenso wie aus den beigefügten Figuren, realisiert und erhalten werden.
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Um diese Aufgaben und andere Vorteile zu erzielen, wie hierin ausgebildet und in der Breite beschrieben, umfasst ein Verfahren zum Zuordnen einer Adresse zu einer elektronischen Steuereinheit (Electronic Control Unit-ECU) in einem Fahrzeugethernetnetzwerk ein Zuordnen eines ersten Adresswerts zum identifizieren des Fahrzeugethernetnetzwerks, ein Zuordnen eines zweiten Adresswerts zum Identifizieren einer zu der ECU gehörenden Domain, ein Zuordnen eines dritten Adresswerts zum Identifizieren einer Gruppe von ECUs in der zugeordneten Domain, ein Zuordnen eines vierten Adresswerts zum Identifizieren der ECU in der Gruppe und ein Erzeugen einer IP-Adresse, welche die zugeordneten ersten bis vierten Adresswerte umfasst, wobei die erzeugte IP-Adresse als eine feste IP-Adresse der ECU eingestellt wird.
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Eine Zwischenverbindungsstruktur von zumindest einer in der Gruppe umfassten ECU kann durch Verwenden des vierten Adresswerts identifiziert werden.
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Weiter kann die IP-Adresse ein Internet-Protocol-Version-4(IPv4)-Adresssystem aufweisen.
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Weiter kann die IP-Adresse innerhalb des Bereichs einer Klasse A von privaten Internetadressen, definiert im Request-for-Comment 1918 (RFC-1918), zugeordnet werden.
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Weiter kann ein Multicasting auf dem Fahrzeugethernetnetzwerk durch Verwenden der ersten bis vierten Adresswerte eines zu übertragenden IP-Pakets gesteuert werden.
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Ein Rundfunk in einer Gatewayeinheit kann durch Verwenden des ersten und des zweiten Adresswerts, welche in einer IP-Zieladresse umfasst sind, gesteuert werden.
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Weiter kann ein Rundfunk in einer Domaineinheit durch Verwenden des ersten und des dritten Adresswerts, welche in einer IP-Zieladresse umfasst, gesteuert werden.
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Weiter kann ein Rundfunk in einer Gruppeneinheit durch Verwenden des ersten und des vierten Adresswerts, welche in einer IP-Zieladresse umfasst sind, gesteuert werden.
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Weiter kann die Gruppe zumindest eine dasselbe Sicherheitsniveau anfordernde ECU umfassen.
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Weiter kann die Domain zumindest eine Karosseriedomain und/oder eine Antriebsstrangdomain und/oder eine Multimediadomain und/oder eine Fahrgestelldomain umfassen.
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In einem anderen Aspekt der Offenbarung umfasst eine Vorrichtung zum Zuordnen einer Adresse zu einer elektronischen Steuereinheit (Electronic Control Unit-ECU), welche mit einem Fahrzeugethernetnetzwerk verbunden ist, eine Einheit zum Empfangen einer ersten Information zum Identifizieren einer mit einem Gateway verbundenen Domain, eine Einheit zum Empfangen einer zweiten Information zum Identifizieren der ECU in der Domain, eine Einheit zum Erzeugen einer zu der ersten und der zweiten Information gehörenden IP-Adresse mit Bezug zu einer vorbestimmten IP-Adressen-Zuordnungsregeln, und eine Einheit zum Zuordnen der erzeugten IP-Adresse zu der ECU.
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Hier kann die Domain zumindest eine Karosseriedomain und/oder eine Antriebsstrangdomain und/oder eine Multimediadomain und/oder eine Fahrgestelldomain umfassen.
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Weiter kann die zweite Information eine dritte Information zum Identifizieren einer Gruppe in der Domain und eine vierte Information zum Identifizieren einer Zwischenverbindungsstruktur der ECUs in der Gruppe und eines ECU-Typs umfassen.
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Weiter kann die Gruppe zumindest dasselbe Sicherheitsniveau anfragende ECU umfassen.
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Die Vorrichtung kann weiter eine Einheit zum Übertragen der der ECU zugeordneten IP-Adresse zu dem Gateway umfassen und das Gateway kann die zugeordnete IP-Adresse als eine feste IP-Adresse der ECU einstellen.
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Die Vorrichtung kann weiter eine Einheit zum Erzeugen einer Fahrzeugethernet-Routingtabelle, in welcher IP-Adressen entsprechend Domains und Gruppen aufgezeichnet sind, und eine Einheit zum Übertragen der erzeugten Fahrzeugethernet-Routingtabelle zu dem Gateway umfassen.
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In einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Gateway zum Zuordnen einer Adresse zu einer elektronischen Steuereinheit (Electronic Control Unit-ECU), welche mit einem Fahrzeugethernetnetzwerk durch Zusammenarbeiten mit einer externen Vorrichtung verbunden ist, eine Einheit zum Empfangen einer Fahrzeugethernet-Routingtabelle, in welcher zu dieser ECU zugeordneten IP-Adressen gemäß Domains und Gruppen des Fahrzeugethernetnetzwerks aufgezeichnet sind, von der externen Vorrichtung, eine Einheit zum Einstellen einer zu der ECU zugeordneten IP-Adresse unter Verwenden der Fahrzeugethernet-Routingtabelle und eine Einheit zum Übertragen der Fahrzeugethernet-Routingtabelle an die ECU durch Verwenden der eingestellten IP-Adresse, wobei das Gateway und die ECU eine Übertragung und einen Empfang eines IP-Pakets durch Verwenden der Fahrzeugethernet-Routingtabelle steuern.
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Wenn das IP-Paket empfangen wird, kann ein Multicasting auf dem Fahrzeugethernetnetzwerk durch Verwenden einer IP-Zieladresse, welche in dem IP-Paket umfasst ist, und der Fahrzeugethernet-Routingtabelle gesteuert werden.
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Weiter kann die IP-Adresse einen ersten Adresswert zum Identifizieren des Gateways, einen zweiten Wert zum Identifizieren einer mit dem Gateway verbundenen Domain, einen dritten Wert zum Identifizieren einer Gruppe in der Domain und einen vierten Wert zum Identifizieren eines ECU-Typs in der Gruppe umfassen.
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Weiter kann ein Rundfunk in einer Gatewayeinheit durch Verwenden des ersten und des zweiten Adresswerts, umfasst in der IP-Zieladresse, gesteuert werden.
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Weiter kann ein Rundfunk in einer Domain durch Verwenden des ersten und des dritten Adresswerts, umfasst in der IP-Zieladresse, gesteuert.
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Weiter kann ein Rundfunk einer Gruppeneinheit durch Verwenden des ersten und des vierten Adresswerts, umfasst in der IP-Zieladresse, gesteuert werden.
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Weitere Anwendbarkeitsbereiche werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung deutlich werden. Es sollte verstanden werden, dass die Beschreibung und bestimmte Beispiele nur zu Illustrationszwecken gedacht sind und nicht zum beschränken des Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung gedacht sind.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Damit die Offenbarung gut verstanden wird, werden nun verschiedene Formen davon beschrieben werden, welche beispielhaft angegeben werden, wobei auf die beigefügten Figuren Bezug genommen wird, wobei:
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1 ein Blockdiagramm ist, welches eine hierarchische Softwarestruktur einer in einem Fahrzeug angebracht elektronischen Steuereinheit darstellt;
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2 ein Blockdiagramm ist, welches eine Protokollstruktur einer IP-Middleware darstellt;
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3 eine Fahrzeugethernet-Routingtabelle ist, welche eine IP-Adressen-Zuordnungsregel in Fahrzeugethernet-Umgebungen darstellt;
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4 ein Blockdiagramm ist, welches eine hierarchische Struktur eines Fahrzeugethernetsystems darstellt;
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5 eine Ansicht ist, welche ein Verfahren zum Zuordnen einer Adresse basierend auf zwischen Verbindungsbeziehungen zwischen elektronischen Steuereinheiten in einer Gruppe darstellt;
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6 eine Ansicht ist, welche ein Adresszuordnungsverfahren in einem Fahrzeugethernetnetzwerk darstellt;
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7 ein Flussdiagramm ist, welches ein IP-Adresszuordnungsverfahren in einer Adresszuordnungsvorrichtung darstellt;
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8 ein Flussdiagramm ist, welches ein IP-Paket Überwachungsverfahren in einem mit einem Gateway verbundenen OBD-Endgerät darstellt; und
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9 eine Rundfunk-IP-Adress-Tabelle ist, welche ein IP-Adresseinstellverfahren für einen Rundfunk darstellt.
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Die hierin beschriebenen Figuren sind nur zu Illustrationszwecken und sind nicht gedacht, den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise einzuschränken.
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DETAILBESCHREIBUNG
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Die nachfolgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und ist nicht gedacht, die vorliegende Offenbarung, Anmeldung oder Verwendungen zu beschränken. Es sollte verstanden werden, dass in den Figuren korrespondierende Bezugszeichen gleiche oder korrespondierende Teile und Merkmale angeben.
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Nun wird genau Bezug genommen auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wobei Beispiele davon in den beigefügten Figuren dargestellt sind. Die in der nachfolgenden Beschreibung verwendeten Endungen „Modul“ und „Einheit“ bei Elementen sind nur zusammen unter Berücksichtigung einer Einfachheit bei der Erstellung der Beschreibung vergeben oder verwendet und weisen keine unterscheidenden Bedeutungen oder Funktionen auf.
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Obwohl die beschriebenen Ausführungsformen alle Elemente als in einer Einheit zusammengefasst oder als eine Einheit betrieben umfassen, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Das heißt alle Elemente können selektiv in eine oder mehrere Einheiten kombiniert werden und somit innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung betrieben werden. Weiter können, obwohl alle Elemente als unabhängige Hardwarekomponenten umgesetzt werden können, manche oder alle der entsprechenden Elemente selektiv kombiniert und als ein Computerprogramm mit einem Programmmodul umgesetzt werden, bei welchem eine oder eine Vielzahl von Hardwarekomponenten die Funktionen der kombinierten Elemente ausführt. Codes und Codesegmente von einem solchen Computerprogramm können einfach durch den Fachmann abgeleitet werden. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Medium gespeichert werden und durch einen Computer ausgelesen und ausgeführt werden. Computerlesbare Speichermedien können magnetische Speichermedien, optische Speichermedien, Trägerwellen-Medien und Ähnliches umfassen.
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In der nachfolgenden Beschreibung wird verstanden werden, dass die Begriffe „umfassen“, „enthalten“ und „aufweisen“ ein Vorhandensein von zugehörigen Elementen bedeuten, es sei denn eine gegenteilige Aussage ist angegeben, und schließt ein Vorhandensein von einem oder mehreren anderen Elementen nicht aus. Alle Begriffe, umfassend technische oder wissenschaftliche Begriffe, weisen dieselben Bedeutungen wie diejenigen auf, welche im Allgemeinen vom Fachmann verstanden werden, es sei denn diese sind als unterschiedliche Bedeutungen aufweisend definiert. Die Begriffe, welche im Allgemeinen verwendet werden, wie beispielsweise in Wörterbüchern definierte Begriffe, werden so interpretiert, dass diese dieselben Bedeutungen wie in den textabhängigen Bedeutungen im Stand der Technik aufweisen, und sollten nicht als ideelle oder übermäßig formale Bedeutungen aufweisend interpretiert werden, es sei denn diese sind deutlich in der Beschreibung definiert.
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Weiter wird verstanden werden, dass die Begriffe erste, zweite, A, B, (a), (b), etc. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente der vorliegenden Erfindung zu beschreiben. Diese Begriffe sind nur verwendet, um ein Element von anderen Elementen zu unterscheiden und die Natur, Reihenfolge oder Sequenz des zugehörigen Elements ist nicht durch diese Begriffe beschränkt. Falls angegeben ist, dass ein Element „verbunden mit“, „kombiniert mit“ oder „gekoppelt mit“ einem anderen Element ist, wird verstanden werden, dass das vorherige direkt mit dem letzteren verbunden oder kombiniert werden kann oder andere Elemente zwischen den zwei Elementen eingeschoben werden können.
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1 ist ein Blockdiagramm, welches eine hierarchische Softwarestruktur einer in einem Fahrzeug angebrachten elektronischen Steuereinheit darstellt.
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Mit Bezug zu 1 kann eine hierarchische Softwarestruktur eine Anwendungsebene 10, eine Anwendungsschnittstellenebene 20, eine Middlewareebene 30, eine Ethernet-Hardware-Abstraktionsebene 40 und eine Ethernethardware- und Basisbandsignal-Verarbeitungssoftwareebene 50 umfassen.
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Die Anwendungsebene 10 kann eine Anwendungssoftware 11, einen Talker 12 zum Übertragen eines Audio-Video(AV)-Datenstroms in einem Audio-Video-Brücken(AVB)-Protokoll und einen Listener 13 zum Empfangen des AV-Datenstroms umfassen.
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Die Anwendungsschnittstellenebene 20 kann zwischen der Anwendungsebene 10 und der Middlewareebene 30 übertragene und empfangene Steuersignale und Subroutinen oder Funktionen zum Verarbeiten von Anwenderdaten bereitstellen. Beispielsweise kann die Anwendungsschnittstellenebene 20 einen Servicemanager 21, welcher eine Anwendungsprogrammschnittstelle (API) zum Verarbeiten von Steuersignalen und von zu verschiedenen Diensten betreffend zugehörige Anwendungssoftware zugehörige Daten bereitstellt, und ein Mediaframework 22, welches Echtzeitumgebungen zum Steuern eines Containerformats, eines Übertragungsprotokolls und Ähnliches notwendig für eine Übertragung und einen Empfang des AV-Datenstroms bereitstellt, umfassen. Hierbei kann das Mediaframework als ein von der Anwendungssoftware 11 getrennter Thread umgesetzt werden und Umgebungen bereitstellen, in welchen Multimediadaten in Echtzeit verarbeitet werden können.
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Hier kann die Anwendungssoftware 11 einen Mediaplayer, einen Audio/Video-Editor, ein Navigationssystem und Ähnliches umfassen. Die Middlewareebene 30 kann eine Internet-Protocol(IP)-Middleware 31 und eine Audio-Video-Brücken(AVB)-Middleware 32 umfassen. Hierbei ist AVB ein zum Verbessern einer Übertragungsqualität eines zeitsensitiven Servicedatenstroms, wie beispielsweise Audio/Video, eingerichtetes Standardprotokoll in Fahrzeugethernetumgebungen.
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Die IP-Middleware 31 kann eine Funktion einer Synchronisation und ein Verwalten des Fahrzeugethernet-Gesamtzustands über Netzwerkverwaltungsnachrichten zwischen zu einem Fahrzeugethernetnetzwerk verbundenen Knoten, nachfolgend als NM-Nachrichten bezeichnet, Kommunikation und einer Funktion einer Verarbeitung von IP-Paketen zum Steuern von Operationen und Zuständen der entsprechenden Knoten, nachfolgend als Befehl- und Steuer(Command-and-Control-CC)-Nachrichten bezeichnet, ausführen.
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Weiter kann die IP-Middleware 31 eine Funktion zum Diagnostizieren der Zustände der Knoten über eine IP-Paket Kommunikation ausführen.
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Weiter kann die IP-Middleware 31 eine Funktion zum Abtasten und Verarbeiten eines Übertragungsfehlers des IP-Pakets an dem Fahrzeugethernetnetzwerk, nachfolgend ein Internet-Control-Message-Protocol (ICMP), ausführen. Im Allgemeinen stellt ein IP-Protokoll einen nicht verlässlichen und verbindungslosen Datagramm-Übertragungsdienst bereit. Daher kann die IP-Middleware 31 eine Funktion zum Erzeugen einer zugeordneten Fehlerberichtsnachricht und Übertragen der Fehlerberichtsnachricht zu einer Quelle, wenn ein Fehler des empfangenen IP-Pakets bemerkt wird, oder Erzeugen einer zu einer Anfragenachricht gehörenden Antwortnachricht und Übertragen der Antwortnachricht an ein externes Endgerät, beispielsweise das Endgerät eines Netzwerkmanagers, wenn die Anfragenachricht von dem externen Endgerät empfangen wird, ausführen.
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Weiter kann die IP-Middleware 31 ein Adress-Resolution-Protocol (ASP) zum Erfassen einer Media-Access-Control(MAC)-Adresse von einer IP-Adresse bereitstellen. Beispielsweise, um die MAC-Adresse eines Knotens B zu erfassen, kann ein Knoten A eine zugeordnete ARP-Anfragenachricht, umfassend die Adresse des Knotens B, an ein Fahrzeugethernetnetzwerk als Rundfunk ausstrahlen. Hierbei ignorieren die verbleibenden Knoten mit Ausnahme des Knotens B die empfangene ARP-Anfragenachricht und der Knoten B überträgt eine ARP-Antwortnachricht, umfassend die MAC-Adresse davon, an den Knoten A.
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Weiter kann die IP-Middleware 31 ein Transmission-Control-Protocol (TCP) und ein User-Data-Protocol (UDP) bereitstellen. Eine TCP-Ebene ist eine höhere Ebene als eine IP-Ebene und kann Funktionen ausführen, welche nicht durch die IP-Ebene bereitgestellt werden, das heißt Funktionen betreffend eine Datenkorrektur, wie beispielsweise einen Datenauslassungstest, einen Paketempfang-Reihenfolge-Test und Ähnliches. Andererseits ist eine UDP-Ebene eine höhere Ebene als die IP-Ebene, allerdings überprüft diese eine Paketempfangsreihenfolge im Unterschied zu der TCP-Ebene nicht.
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Die AVB-Middleware 32 kann eine Mediastreaming-Funktion gemäß IEEE 802.1AS generalized-Precision-Time-Protocol (gPTP) und IEEE 802.1AS bereitstellen, in welchen ein Ablauf zum Erfassen einer genaueren Zeitinformation zwischen Knoten definiert ist.
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Die Ebene 40 kann eine Funktion zum Bereitstellen von verschiedenen Funktionen, das heißt ein Kernel-Programming-Interface (KPI), für den Programmierer der Middlewareebene 30 bereitstellen, sodass eine Ethernethardwarevorrichtung ein unabhängiges Programm erzeugen kann, durch Bereitstellen einer virtuellen Hardwareplattform für die Middlewareebene 30.
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Die Ethernethardware- und Basisbandsignal-Verarbeitungssoftwareebene 50 kann eine Ethernet-MAC-Ebene 51 und eine physische Ethernetebene 52 umfassen.
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Beispielsweise kann die Ethernet-MAC-Ebene 51 eine durch IEEE 802.3 definierte MAC-Ebene und eine durch die EEE 802.1 definierte MAC-Ebene umfassen. Die durch IEEE 802.1 definierte MAC-Ebene kann eine durch IEEE 802.1AS definierte Zeitstempelfunktion und ein Stream-Reservation-Protocol (SP) und einen durch IEEE 802.1Q definierte Verkehrsformungsfunktion umfassen.
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2 ist ein Blockdiagramm, welches eine Protokollstruktur einer IP-Middleware darstellt.
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Mit Bezug zu 2, kann die IP-Middleware 31 eine Verwaltungsebene, welche einen Diagnostic-Communication-over-Internet (DoIP) 210, Ethernet-Command-and-Control (EthCC) 220 und Ethernet-Network-Management (EthNM) 230 umfasst, eine Übertragungssteuerungsebene, welche eine Kommunikation durch Verwenden von TCP 240 und UDP 250 bereitstellt, und eine Übertragungsebene, welche eine IPv4-Kommunikation, umfassend Internet-Control-Message-Protocol (ICMP) 261 und Adress-Resolution-Protocol (ARP) 260, bereitstellt, umfassen.
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Wie beispielhaft in 2 gezeigt, hängen IP-Adressen, welche zu jeweiligen Knoten in dem Fahrzeugethernetnetzwerk zugeordnet werden, von einem IPv4-Adresssystem ab und ein IPv6 wird nicht verwendet. Weiter können die zu den jeweiligen Knoten in Übereinstimmung mit einer Erfindung zugeordneten IP-Adressen derart definiert werden, sodass aus privaten Internetadressen, definiert in RFC-1918, nur Klasse A verwendet werden können.
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Weiter kann bei den zu jeweiligen Knoten zugeordneten IP-Adressen eine zu einer Domain und einer Gruppe gehörige IP-Adresszuordnungsregel vorab definiert werden und eine zu einer zugehörigen elektronischen Steuereinheit zugehörige feste IP-Adresse kann entsprechend der vordefinierten Regel automatisch zugeordnet werden. Daher benötigt ein Fahrzeugethernet-Kommunikationssystem keinen separaten Server für eine dynamische Adresszuordnung.
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Weiter kann, da feste IP-Adressen zu jeweiligen elektronischen Steuereinheiten durch eine statische IP-Adresszuordnung zugeordnet werden, eine Fahrzeugethernetnetzwerk-Initialisierungszeit gekürzt werden.
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3 ist eine Fahrzeugethernet-Routingtabelle 300, welche eine IP-Adresszuordnungsregel in Fahrzeugethernetumgebungen darstellt.
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Mit Bezug zu 3 kann eine IP-Adresse 350 erste bis vierte Adresswerte 310 bis 340 in Abhängigkeit von dem IPv4-Adresssystem umfassen.
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Der erste Adresswert 310 kann ein Adresswert zum Identifizieren einer zugehörigen IP-Adresse, welche zu einer mit dem Fahrzeugethernetnetzwerk verbundenen elektronischen Steuereinheit zugeordnet ist, sein. Als ein Beispiel kann der erste Adresswert 310 zum Identifizieren eines Fahrzeugethernet-IP-Pakets als 10 definiert werden, wie beispielhaft in der Fahrzeugethernet-Routingtabelle 300 gezeigt.
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Ein weiteres Beispiel des ersten Adresswerts 310 kann ein Adresswert zum Identifizieren eines bestimmten Gateways, umfasst in einem zugehörigen Fahrzeugethernetnetzwerk, sein. Beispielsweise, falls es zwei Gateways in einem bestimmten Fahrzeugethernetnetzwerk gibt, können die ersten Adresswerte 310 zum Identifizieren der entsprechenden Gateways als 10 und 20 definiert sein.
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Der zweite Adresswert 320 kann ein Adresswert zum Identifizieren einer mit dem zugehörigen Gateway verbundenen Domain sein, das heißt ein Virtual-Local-Area-Netzwerk (VLAN). Hierbei kann die Domain eine Antriebsstrangdomain, eine Multimediadomain, eine Karosseriedomain oder eine Fahrgestelldomain sein und Domains können entsprechend Fahrzeugtypen und Optionen hinzugefügt oder gelöscht werden.
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Der dritte Adresswert 330 kann ein Adresswert zum Identifizieren einer Gruppe von in der zugehörigen Domain umfassten elektronischen Steuereinheiten sein. Hierbei kann die Gruppe basierend auf der Funktion von elektronischen Steuereinheiten in der zugehörigen Domain, eine Zwischenverbindungsbeziehung, einem geforderten Sicherheitsniveau und Ähnlichem der elektronischen Steuereinheiten definiert werden.
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Der vierte Adresswert 340 kann eine Information zum besonderen Identifizieren einer jeden elektronischen Steuereinheit in der zugehörigen Gruppe sein, das heißt eine ECU-Typ-Identifikationsinformation. Weiter kann der vierte Adresswert 340 derart definiert werden, dass Zwischenverbindungsstrukturen zwischen den elektronischen Steuereinheiten in den zugehörigen Gruppen identifiziert werden können.
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Beispielsweise können, wie beispielhaft in 3 gezeigt, erste bis vierte Adresswerte 310 bis 340, welche zu einer in einer Motorgruppe in einer Antriebsstrangdomain des Fahrzeugethernetnetzwerks umfassten Motor-ECU gehören, jeweils als 10, 50, 120 definiert werden. Beispielsweise kann eine zu der zugehörigen Motor-ECU zugeordnete statische IP-Adresse 10.50.100.20 sein.
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4 ist ein Blockdiagramm, welches eine hierarchische Struktur eines Fahrzeugethernetsystems darstellt.
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Mit Bezug zu 4, kann das Fahrzeugethernetsystem eine hierarchische Struktur aufweisen, welche ein Gateway 400, mit dem Gateway verbundene erste bis k-te Domains 410 bis 440, jeweils in den Domains 410 bis 440 umfasste erste bis n-te ECU-Gruppen 431 bis 435, und zumindest eine in jeder der ECU-Gruppen 431 bis 435 umfasste elektronische Steuereinheit. Hierbei können Typen und die Anzahl von mit dem Gateway 400 verbundene Domains entsprechend Fahrzeugtypen und Optionen, Typen und die Anzahl von Gruppen entsprechend Domains und Typen und die Anzahl von elektronischen Steuereinheiten gemäß Gruppen unterschiedlich sein.
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Weiter kann ein On-Board-Diagnostics(OBD)-Endgerät 450 mit dem Gateway 400 über ein zugeordnetes Verbindungendgerät verbunden werden. In diesem Fall kann das OBD-Endgerät 450 ein über das Gateway 400 passierendes IP-Paket überwachen oder verschiedene Zustände der mit einem zugehörigen Fahrzeugethernetnetzwerk über das Gateway 400 verbundenen elektronischen Steuereinheit diagnostizieren. Beispielsweise kann das OBD-Endgerät 450 Routingpfade aller IP-Pakete oder eines bestimmten über das Gateway 400 passierenden IP-Pakets überwachen und ein Ergebnis einer Überwachung über den Bildschirm oder eine an dem OBD-Endgerät 450 vorgesehenen oder mit dem OBD-Endgerät 450 verbundenen Anzeige ausgeben. Hierbei kann das Ergebnis der Überwachung auf einem tatsächlichen Ethernet-Verbindung-Anordnungsplan eines zugehörigen Fahrzeugs aufgezeichnet und auf dem Bildschirm der Anzeige angezeigt werden.
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Weiter kann das OBD-Endgerät 450 IP-Pakete in einer Domaineinheit, einer Gruppeneinheit oder einer jeden ECU-Einheit durch eine IP-Adresseinblendung entsprechend einer Anwendermenüauswahl durch eine Zusammenarbeit mit dem Gateway 400 nachverfolgen.
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5 ist eine Ansicht, welche ein Verfahren für ein Zuordnen einer Adresse basierend auf Zwischenverbindungsbeziehungen zwischen elektronischen Steuereinheiten in einer Gruppe darstellt.
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Mit Bezug zu 5, falls ein zu einem Gateway 510 zugehöriger erster Adresswert 310 als 10 definiert ist und ein zu einer ersten Domain 520, verbunden mit dem Gateway 510, zugehöriger zweiter Adresswert 320 als 150 definiert ist, kann 100, 110 und 120 als ein dritter Adresswert 330 der ersten bis dritten Gruppe 530 bis 550 jeweils zugeordnet werden, welche in der ersten Domain 520 umfasst sind.
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Wie beispielhaft in 5 gezeigt, können eine ECU #a1 531 bis eine ECU #a3 535 sequenzielle Verbindungsbeziehungen in der Form einer Daisy-Chain aufweisen.
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In diesem Fall kann basierend auf einer ECU-Verbindungsreihenfolge, das heißt einer Reihenfolge bei einem Routing eines IP-Pakets, 000,010 und 100 als vierte Adresswerte 340 der ECU #a1 531 bis zu der ECU #a3 535 jeweils zugeordnet werden. Das heißt, die Tatsache, dass das IP-Paket, geroutet zu der ersten Gruppe 530, an die ECU #a3 535 sequenziell über die ECU #a1 531 und die ECU #a2 533 übertragen wird, kann nur durch eine IP-Adresse bestätigt werden.
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Als ein weiteres Beispiel können, falls eine ECU #b1 143 und eine ECU #b2 545 zu einer ECU #b1 541 der zweiten Gruppe 540 parallel verbunden sind, 000, 010 und 020 als vierte Adresswerte 340 zu der ECU #b1 bis zu der ECU #b3 541 bis 545 jeweils zugeordnet werden.
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Als noch ein weiteres Beispiel können, falls eine ECU #c1 551 bis zu einer ECU #c3 555 der dritten Gruppe 550 parallel verbunden sind, 000, 001 und 002 als vierte Adresswerte 340 zu der ECU #c1 551 bis zu der ECU #c3 555 jeweils zugeordnet werden.
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Daher kann, falls das OBD-Endgerät 500 ein IP-Paket durch Zusammenarbeit mit dem Gateway 510 überwacht, das OBD-Endgerät 500 Verbindungsbeziehungen zwischen ECUs innerhalb einer zugehörigen Gruppe durch Analysieren von vierten Adresswerten 340, umfasst in dem IP-Paket, bestätigen.
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6 ist eine Ansicht, welche ein Adresszuordnungsverfahren in einem Fahrzeugethernetnetzwerk darstellt.
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Genauer stellt 6 ein Beispiel einer statischen IP-Adresszuordnung von in einer Multimediadomain 600 umfassten ECUs dar.
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Die Multimediadomain 600 kann zumindest eine von einer Klangausgabe-Steuereinheit 610 und/oder einer Telematikeinheit 620 und/oder einer integrierten Antenne 630 und/oder einer integrierten Anzeige 640 und/oder einer Rücksitz-Unterhaltungseinheit 650 und/oder einer Kamerasteuereinheit 660 und/oder eines integrierten Media-Players 670 umfassen.
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Mit Bezug zu 6, kann die Klangausgabe-Steuereinheit 610 erste bis vierte Lautsprecher 611 bis 614 steuern und die Kamerasteuereinheit 660 kann erste bis vierte Kameras 661 bis 664 steuern. Weiter kann die Rücksitz-Unterhaltungseinheit 650 erste und zweite Monitore 651 und 652 steuern.
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Wie in 6 gezeigt, kann beispielsweise eine zu den jeweiligen ECUs gehörige IP-Adresse definiert und zugeordnet werden, um nicht nur Domains und Gruppen zu identifizieren, sondern ebenso Verbindungsstrukturen zwischen ECUs innerhalb der Gruppe, das heißt hierarchische Strukturen, zu identifizieren.
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7 ist ein Flussdiagramm, welches ein IP-Adresszuordnungsverfahren in einer Adresszuordnungsvorrichtung darstellt.
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Als ein Beispiel kann die Adresszuordnungsvorrichtung das mit dem Gateway 400 ineinandergreifende OBD-Endgerät 450 sein. Als ein weiteres Beispiel kann die Adresszuordnungsvorrichtung eine separate Computervorrichtung oder ein Smartphone sein, bei welchem ein Adresszuordnungsprogramm oder eine -Anwendung geladen ist.
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Mit Bezug zu 7, kann die Adresszuordnungsvorrichtung die Domain oder eine VLAN-Identifikationsinformation und eine ECU-Identifikationsinformation einer ECU, zu welcher eine IP-Adresse zugeordnet werden wird, über einen zugeordneten Anwenderschnittstellenbildschirm empfangen (Operationen S701 und S703). Hierbei kann die ECU-Identifikationsinformation eine ECU-Gruppen-Identifikationsinformation und jeweils eine ECU-Typ-Information umfassen.
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Danach kann die Adresszuordnungsvorrichtung einen zu der Eingabeinformation gehörende IP-Adresse mit Bezug zu einer vorbestimmten Adresszuordnungsregel erzeugen (Operation S705).
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Die Adresszuordnungsvorrichtung kann die erzeugte IP-Adresse zu einer Fahrzeugethernet-Routingtabelle hinzufügen (Operation S707).
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Die Adresszuordnungsvorrichtung kann die erzeugte IP-Adresse der zugehörigen ECU einstellen und dann die Fahrzeugethernet-Routingtabelle an das Gateway übertragen (Operationen S709 bis S711).
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Hierbei kann das Gateway die empfangene Fahrzeugethernet-Routingtabelle zu verbundenen Domains im Rundfunk ausstrahlen. Daher können alle mit dem Fahrzeugethernetnetzwerk verbundenen Knoten synchronisieren und die Fahrzeugethernet-Routingtabelle verwalten.
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8 ist ein Flussdiagramm, welches ein IP-Paket-Überwachungsverfahren in einem mit einem Gateway verbundenen OBD-Endgerät darstellt.
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Mit Bezug zu 8 kann das OBD-Endgerät ein durch das Gateway geroutetes IP-Paket erfassen und eine IP-Quelladresse und eine IP-Zieladresse aus dem erfassten IP-Paket extrahieren (Operationen S801 und S803).
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Das OBD-Endgerät kann die Domain, eine Gruppe und einen ECU-Typ einer zu der extrahierten IP-Quelladresse und einer IP-Zieladresse mit Bezug zu einer vorbestimmten Adresszuordnungsregel gehörenden ECU identifizieren (Operation S805).
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Das OBD-Endgerät kann einen Übertragungspfad des zugehörigen IP-Pakets auf einem Fahrzeugethernetnetzwerk mit Bezug zu der identifizierten Domain/Gruppe/ECU-Typ berechnen (Operation S807).
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Danach kann das OBD-Endgerät den berechneten Übertragungspfad auf einem Fahrzeugethernet-Anordnungsplan aufzeichnen und den berechneten Übertragungspfad auf dem Bildschirm einer Anzeige anzeigen (Operation S809).
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Weiter kann das OBD-Endgerät ein zugeordnetes IP-Paket-Einblendungsanfragesignal zum Steuern der Art des IP-Pakets, welches ein zu überwachendes Objekt ist, an das Gateway vor der Operation S801 übertragen. Das heißt, das IP-Paket-Einblendungsanfragesignal kann zumindest eine Domainidentifikationsinformation und/oder eine Gruppenidentifikationsinformation eine ECU-Typ-Identifikationsinformation zum Angeben eines IP-Pakets, welches durch das Gateway eingeblendet werden wird, umfassen. Beispielsweise, falls das IP-Paket-Einblendungsanfragesignal eine bestimmte Gruppenidentifikationsinformation umfasst, kann das Gateway das IP-Paket filtern, welches durch alle ECUs korrespondierend zu der zugehörigen Gruppenidentifikationsinformation übertragen oder davon empfangen wird und das gefilterte IP-Paket an das OBD-Endgerät übertragen.
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9 ist eine Rundfunk-IP-Adresstabelle 900, welche ein IP-Adresseinstellverfahren für einen Rundfunk darstellt.
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Ein mit einem Fahrzeugethernetnetzwerk entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbundener Knoten kann einen Rundfunk in einer Gateway/Domain/Gruppeneinheit mit Bezug zu der ausgestrahlten IP-Adresstabelle 900 steuern. Von einem unterschiedlichen Standpunkt kann eine Steuerung eines Rundfunks in der Gateway/Domain/Gruppeneinheit an dem Fahrzeugethernetnetzwerk als eine Steuerung eines Multicasting an dem Fahrzeugethernet-Gesamtsystem interpretiert werden.
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Mit Bezug zu 9 kann, falls ein Übertragungsknoten wünscht ein IP-Paket an alle mit einem bestimmten Gateway verbundenen Domains im Rundfunk auszustrahlen, kann der Übertragungsknoten einen ersten Adresswert 910 einer IP-Zieladresse 950 korrespondierend zu dem zugehörigen Gateway einstellen, einen einen Rundfunk angegebenen zugeordneten Adresswert, beispielsweise 255, als einen zweiten Adresswert 920 einstellen und ein IP-Paket, umfassend die eingestellte IP-Zieladresse 950, übertragen.
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Weiter kann, falls der Übertragungsknoten ein IP-Paket an alle in einer bestimmten Domain umfassten Gruppen im Rundfunk ausstrahlen möchte, der Übertragungsknoten Adresswerte korrespondierend zu einem zugehörigen Gateway und die zugehörige Domain als den ersten Adresswert 910 und den zweiten Adresswert 920 der IP-Zieladresse 950 einstellen, einen einen Rundfunk angebenden zugeordneten Adresswert, beispielsweise 255, als einen dritten Adresswert 930 einstellen und ein die eingestellte IP-Zieladresse 950 umfassendes IP-Paket übertragen.
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Ähnlich kann, falls der Übertragungsknoten ein IP-Paket an alle in einer bestimmten Gruppe umfassten ECUs im Rundfunk ausstrahlen möchte, der Übertragungsknoten Adresswerte korrespondierend zu einem zugehörigen Gateway, eine zugehörigen Domain und der zugehörigen Gruppe als den ersten Adresswert 910, den zweiten Adresswert 920 und den dritten Adresswert 930 der IP-Zieladresse 950 einstellen, einen einen Rundfunk angebenden zugeordneten Adresswert, beispielsweise 255, als einen vierten Adresswert 940 einstellen und ein die eingestellte IP-Zieladresse 950 umfassendes IP-Paket übertragen.
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In der Rundfunk-IP-Adresstabelle 900 umfasste Informationen können in einer Fahrzeugethernet-Routingtabelle umfasst sein. In diesem Fall können mit dem Fahrzeugethernetnetzwerk verbundene jeweilige Knoten ein Multicasting und einen Rundfunk in der Gateway/Domain/Gruppeneinheit mit Bezug zu der Fahrzeugethernet-Routingtabelle ausführen.
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In dem Betrieb eines Multicasting kann zumindest eine IP-Zieladresse in einem IP-Paket umfasst sein. Beispielsweise, falls ein Übertragungsknoten ein zu einer Antriebsstrangdomain und einer Multimediadomain zu multicastendes IP-Paket übertragen muss, wie in den 3 und 9 gezeigt, kann der zugehörige Übertragungsknoten das zugehörige IP-Paket, umfassend zwei IP-Zieladressen für einen Rundfunk in der Domaineinheit, übertragen. In diesem Fall können die zwei IP-Zieladressen auf 10.50.255.0 und 10.100.255.0 eingestellt werden.
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Ähnlich dem obigen Verfahren kann, falls ein IP-Paket zu einer Vielzahl von Gruppen derselben Domain zu multicasten oder zu einer Vielzahl von in unterschiedlichen Domains umfassten Gruppen zu multicasten ist, der Übertragungsknoten einen Multicast durch Einstellen einer Vielzahl von IP-Zieladressen für einen Rundfunk in der Gruppeneinheit ausführen.
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Wie aus der obigen Beschreibung offensichtlich werden Effekte von Verfahren und Systemen entsprechend Ausführungen der vorliegenden Erfindung wie folgt beschrieben werden.
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Erstens stellen Ausführungen der vorliegenden Erfindung Verfahren und Systeme zum Bereitstellen eines optimierten Ethernetkommunikationsverfahrens für ein Fahrzeug bereit.
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Zweitens stellen Ausführungen der vorliegenden Erfindung eine für Fahrzeugumgebungen optimierte Ethernetkommunikation bereit.
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Drittens stellen Ausführungen der vorliegenden Erfindung eine auf Fahrzeugumgebungen angepasste Ethernet-Middleware-Architektur bereit.
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Viertens stellen Ausführungen der vorliegenden Erfindung Verfahren und Systeme zum Bereitstellen eines optimierten Ethernetkommunikationsverfahrens für ein Fahrzeug bereit, durch welches eine Netzwerkinitialisierungsgeschwindigkeit durch Anwenden einer statischen IP-Zuordnungsstrategie auf jedes ECU in dem Fahrzeug verbessert werden kann.
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Fünftens stellen Ausführungen der vorliegenden Erfindung Verfahren und Systeme zum Bereitstellen eines optimierten Ethernetkommunikationsverfahrens für ein Fahrzeug bereit, durch welches eine Systemverarbeitungsgeschwindigkeit und Komplexität durch Entfernen und/oder Integrieren von Modulen und Funktionen in einer konventionellen Ethernet-Softwarearchitektur verbessert werden kann.
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Sechstens stellen Ausführungen der vorliegenden Erfindung Fahrzeugethernet-Kommunikationsverfahren und -Systeme bereit, welche eine einfache und leichtgewichtige hierarchische Ethernet-Softwarestruktur bereitstellen und somit eine hohe Erweiterbarkeit und Portabilität aufweisen.
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Siebtens stellen Ausführungen der vorliegenden Erfindung Netzwerk-Verwaltung/Steuerung/Diagnose-Nachrichten-Übertragungsfunktionen eines konventionellen Fahrzeug-Controller-Area-Networks (CAN) für Ethernetumgebungen bereit.
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Die Beschreibung dieser Offenbarung ist rein beispielhaft in ihrer Natur und somit werden Variationen, welche nicht von der Substanz der Offenbarung abweichen, als innerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung angenommen. Solche Variationen sind nicht als eine Abweichung von dem Geist und Schutzbereich der Offenbarung anzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2015-0053721 [0001]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- RFC-1918 [0025]
- IEEE 802.1AS [0071]
- IEEE 802.3 [0074]
- IEEE 802.1 [0074]
- IEEE 802.1AS [0074]
- IEEE 802.1Q [0074]
- RFC-1918 [0077]
