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Stand der
Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Übertragung
von Daten in Nachrichten auf einem Bussystem, wobei die Nachrichten
in Sendezeitschlitzen gesendet werden, gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
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Die Vernetzung von Steuergeräten, Sensorik und
Aktuatorik mit Hilfe eines Kommunikationssystems, eines Bussystems,
hat in den letzten Jahren beim Bau von modernen Kraftfahrzeugen
oder auch im Maschinenbau, insbesondere im Werkzeugmaschinenbereich,
als auch in der Automatisierung usw. drastisch zugenommen. Synergieeffekte
durch Verteilung von Funktionen auf mehrere Steuergeräte können dabei
erzielt werden. Man spricht hierbei von verteilten Systemen die
Kommunikation zwischen verschiedenen Stationen findet mehr und mehr über einen
Bus bzw. ein Bussystem statt. Der Kommunikationsverkehr auf dem
Bussystem, Zugriffs- und Empfangsmechanismen sowie Fehlerbehandlung
werden über
ein Protokoll geregelt. Als Protokoll im Kfz-Bereich etabliert ist
der CAN (Controller Area Network): Dies ist ein ereignisgesteuertes
Protokoll, d.h. Protokollaktivitäten
wie das Senden einer Nachricht werden durch Ereignisse initiiert,
die ihren Ursprung außerhalb
des Kommunikationssystems selbst haben. Der eindeutige Zugang zum
Kommunikationssystem bzw. Bussystem wird über eine prioritätsbasierte
Bitarbitrierung gelöst.
Eine Vorraussetzung dafür
ist, dass jeder Nachricht eine eindeutige Priorität zugewiesen
ist. Das CAN-Protokoll ist sehr flexibel. Ein Hinzufügen weiterer
Knoten und Nachrichten ist damit problemlos möglich, solange es noch freie
Prioritäten
gibt.
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Ein alternativer Ansatz zu einer
solchen ereignisgesteuerten Spontaninkommunikation ist der rein
zeitgesteuerte Ansatz. Alle Kommunikationsaktivitäten auf
dem Bus sind strikt periodisch. Protokollaktivitäten wie das Senden einer Nachricht
werden durch das Fortschreiten einer für das gesamte Bussystem gültigen Zeitausgelöst. Der
Zugang zum Medium basiert auf der Zuteilung von Zeitbereichen bzw. Sendezeitschlitzen,
in denen ein Sender exklusives Senderechts hat. Ein Hinzufügen von
neuen Knoten wird dann möglich,
wenn zuvor die entsprechenden Sendezeitschlitze freigelassen wurden.
Dieser Umstand erzwingt, die Nachrichtenreihenfolge schon vor Inbetriebnahme
festzusetzen, wobei ein Fahrplan erstellt wird, der den Anforderungen
der Nachrichten bezüglich
Wiederholrate, Redundanz, Deadlines usw. genügen muss.
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Neben dem ereignisgesteuerten Ansatz
und dem rein zeitgesteuerten Ansatz ist auch ein zeitgesteuerter
CAN-Ansatz, der sog. TTCAN (Time Triggered Controller Area Network)
bekannt. Dieser genügt
den oben skizzierten Forderungen nach zeitgesteuerter Kommunikation
sowie den Forderungen nach einem gewissen Maß an Flexibilität. Der TTCAN
erfüllt
dies durch den Aufbau der Kommunikationsrunde (Basic Cycle) in sog.
exklusive Zeitfenster bzw. Sendezeitschlitze für periodische Nachrichten bestimmter
Kommunikationsteilnehmer und in sog. arbitrierende Zeitfenster oder
arbitrierende Sendezeitschlitze für spontane Nachrichten mehrerer
Kommunikationsteilnehmer.
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Rein zeitgesteuerte Kommunikationssysteme
ebenso wie zeitgesteuerte Bussysteme wie der TTCAN gehen davon aus,
dass die Botschaften zyklisch in einem festen zeitlichen Schema
gesendet werden. Der Ablauf wird von einem freilaufenden Zeitgeber
abgeleitet (globale Zeit). Das zeitliche Schema (Kommunikationszyklus)
wird dabei in mehrere Sende-Slots oder Zeitschlitze aufgeteilt.
Ein wiederholtes Senden einer Nachrichten im gleichen Kommunikationszyklus
ist im genannten Stand der Technik prinzipiell nicht vorgesehen.
Es soll dennoch Redundanz bezüglich
des Nachrichteninhalts erzielt werden, wird dem gleichen Nachrichteninhalt
ein weiterer Sendezeitschlitz und somit eine weitere Nachricht zugewiesen.
Dabei wird allerdings durch die redundanten Nachrichteninhalte der
Kommunikationszyklus verändert,
da ein weiterer Sendezeitschlitz vorgesehen werden muss.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung,
Redundanz bezüglich
des Nachrichteninhalts zu erzeugen, ohne den Kommunikationszyklus
dafür zu
verändern.
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Vorteile der
Endung
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Die Erfindung zeigt ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Übertragung
von Daten in Nachrichten auf einem Bussystem, wobei die Nachrichten
in Sendezeitstützen
mit einer bestimmten Übertragungsrate
gesendet werden, wobei die Übertragungsrate
innerhalb eines Sendezeitschlitzes derart veränderbar ist, dass die für diesen
Sendezeitschlitz vorgesehene Nachricht mehrfach innerhalb dieses Sendezeitschlitzes
gesendet werden kann. Durch dieses Mehrfachsenden durch Erhöhung des
Datendurchsatzes in einem Sendezeitschlitz kann eine Redundanz bezüglich der
Nachrichten erzielt werden, ohne einen weiteren Sendezeitschlitz
im Kommunikationszyklus für
die gleiche Nachricht belegen zu müssen, also ohne den Kommunikationszyklus
zu verändern.
Dabei bleibt vorteilhafterweise die zeitliche Dauer des Sendezeitschlitzes
unverändert.
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Weiterhin von Vorteil ist, dass wenigstens zwei
der mehrfach in einem Sendezeitschlitz übertragenen Nachrichten miteinander
verglichen werden, so dass bei Abweichungen bezüglich wenigstens Teilen der
Nachrichten auf Fehler erkannt werden kann.
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In einer besonderen Ausgestaltung
werden N aber wenigstens 3 der mehrfach in einem Sendezeitschlitz übertragenen
Nachrichten miteinander verglichen und im Rahmen einer M aus N-Abweichung
bezüglich
wenigstens Teilen der Nachrichten wenigstens eine Nachricht als
fehlerhaft erkannt, wobei als fehlerhaft erkannte Nachrichten verworfen werden,
mit ganzzahligem N > 2
und ganzzahligem M mit N/2 < M < N.
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Dabei wird zweckmäßigerweise eine Nachricht eindeutig
einem Sendezeitschlitz zugewiesen, womit die Nachricht eine bestimmte
Position in einem Kommunikationszyklus erhält.
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Weiterhin von Vorteil ist, dass die Übertragungsrate
innerhalb eines Sendezeitschlitzes zur redundanten Übertragung
der Nachrichten mit einem ganzzahligen Faktor vervielfacht wird,
so dass ohne Veränderung
der Nachrichten eine Redundanz entsprechend dem ganzzahligen Faktor
der Vervielfachung erzielt wird.
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Vorteilhafterweise werden die Nachrichten derart
aufgebaut, dass Anfang und Ende der Nachricht eindeutig erkennbar
sind, so dass die zeitlich redundanten Nachrichten in einem Sendezeitschlitz durch
die empfangenden Teilnehmer eindeutig unterschieden werden können. Insbesondere
kann dabei eine eindeutige erste Kennung für den Anfang der Nachricht
und eine eindeutige zweite Kennung für das Ende der Nachricht vorgesehen
sein.
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Dabei enthalten die Nachrichten insbesondere
eine Identifizierung und Daten, wobei die Identifizierung den Inhalt
der Daten kennzeichnet, wobei die innerhalb eines Sendezeitschlitzes
mehrfach übertragenen
Nachrichten wenigstens bezüglich
der Identifizierung und der Daten identisch sind. Damit wird vorteilhafterweise
sichergestellt, dass wenigstens der Nachrichteninhalt in Form von
Daten identisch ist, wenn auch die Nachrichtenrahmen u.U. voneinander
abweichen können,
wobei dies einer sehr speziellen Ausgestaltung entspricht.
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Zweckmäßigerweise werden dann die
mehrfach in einem Sendezeitschlitz übertragenen Nachrichten miteinander
verglichen und wenigstens bei Abweichungen bezüglich Identifizierung und/oder Daten
auf Fehler erkannt, speziell im Rahmen einer M aus N-Abweichung bezüglich Identifizierung und/oder
Daten wie oben genannt.
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Vorteilhafterweise sind in der entsprechenden
Vorrichtung Speichermittel vorgesehen, in welchen die mehrfach innerhalb
des jeweiligen Sendezeitschlitzes übertragenen Nachrichten in
der zeitlichen Reihenfolge ihrer Übertragung gespeichert werden
können,
insbesondere um o.g. Vergleiche durchzuführen.
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Durch die Erfindung kann somit ein
entsprechendes Kommunikationssystem bzw. Bussystem in voller Auslastung
betrieben werden, ohne redundante Sendezeitschlitze vorzusehen,
ohne dass beispielsweise bei einer Anpassung eines Busschedule oder
einer Kommunikationsmatrix bezüglich
der genannten Redundanzen der Kommunikationszyklus umgestellt werden
muss. Desweiteren kann insbesondere bei sicherheitsrelevanten Systemen
in bestimmten Bereichen auf einen zweiten redundanten Kommunikationskanal
u.U. verzichtet werden.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
sowie den Merkmalen der Ansprüche.
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Zeichnung
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Die Erfindung wird im weiteren anhand
der nachstehend aufgeführten
Figuren näher
erläutert.
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Dabei zeigt 1 eine allgemeine Darstellung eines Bussystems
mit 2 Busteilnehmern.
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2 zeigt
eine erste Darstellung eines Kommunikationszyklus mit Nachrichten
innerhalb verschiedener Sendezeitschlitze.
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3 zeigt
in einer weiteren Darstellung eines Kommunikationszyklus Nachrichten
mit äquidistanten
Nachrichtenrahmen.
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In 4 ist
das erfindungsgemäße Mehrfachsenden
der Nachrichten in einem Sendezeitschlitz dargestellt.
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5 zeigt
in einer besonderen Implementierung, die Abspeicherung der redundanten
Nachrichten in Speichermitteln entsprechend ihrer zeitlichen Abfolge.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
ein Bussystem 113 mit einem ersten Teilnehmer 100 und
einem zweiten Teilnehmer 101, die über eine Kommunikationsverbindung bzw.
einen Bus 102 miteinander verbunden sind. In den Teilnehmern
ist mit 103 bzw. mit 108 jeweils ein Buskontrollbaustein, ein sog.
Bus-Controller, dargestellt. Die beiden Kommunikationsschnittstellen 106 und 111 als
Verbindung zur Kommunikationsverbindung bzw. zum Bus 102 sind
hier separat dargestellt, können
aber auch im Buscontroller 103 bzw. 108 untergebracht
sein bzw. deren Funktionalität
kann durch den Buscontroller 103 bzw. 108 übernommen werden.
Das Bussystem 113 zeigt also zwei Teilnehmer mit einem
Bus 102 in Form eines verteilten Systems. Da die Kommunikation
zum einen durch die Teilnehmer selbst bzw. darin enthaltener Recheneinheiten
oder Steuereinheiten sowie durch separate Steuereinheiten möglich ist,
beispielsweise den Buscontroller, der intern oder extern bezogen
auf den Teilnehmer gelagert sein kann, werden im Weiteren die Begriffe
des Bussystems und des verteilten Systems bzw. des Kommunikationssystems
gleichbedeutend verwendet. D.h., das Bussystem kann sowohl die reine
Kommunikationsverbindung mit Steuereinheiten zur Aufrechterhaltung
bzw. Bewerkstelligung der Kommunikation, als auch die Kommunikationsverbindung
mit angeschlossenen Teilnehmern, die Ihrerseits die Kommunikation
bewerkstelligen sowie aus beiden Varianten vermische Systeme sein. D.h.,
die dargestellten Funktionalitäten
können
alle in einem Baustein enthalten sein, der in einem Steuergerät einer
Steuereinheit untergebracht ist, oder dieser vorgelagert direkt
mit dem Bus in der Verbindung steht. Gleichermaßen sind weitere Varianten
durch Kombination von Funktionalität, wie bereits angedeutet,
durch Integration der Busschnittstelle 106 bzw. 111 in
den Buscontroller 108 bzw. 103 intern oder extern
bezüglich
der Steuereinheit möglich.
Mit 104 bzw. 109 sind Übertragungseinheiten je Teilnehmer dargestellt,
durch welche eine bestimmte Übertragungsrate
auf den Bus sichergestellt werden kann, bzw. durch welche eine Veränderung
dieser Übertragungsrate,
also das Auslesen oder Einlesen der Daten über die Busschnittstellen 106 bzw. 111 bzw.
die Übertragungsrate,
mit der das geschieht, verändert werden
kann. Dazu ist optional in jedem Teilnehmer bzw. in jedem Buscontroller
mit 105 bzw. 110 eine lokale Zeitbasis enthalten, aus welcher lokale
oder globale Zeiten entsprechend der Protokolle von TTCAN oder auch
FlexRay gebildet werden können
und durch welche dann der Kommunikationszyklus mit den einzelnen
Sendezeitstützen
darstellbar ist. Dabei ist aber auch denkbar, dass eine solche benötigte Zeitinformation
nicht aus einer jedem Teilnehmer inhärenten Zeitbasis eventl. durch
einen äußeren Trigger
wie eine Referenznachricht angestoßen und korrekturgerechnet
dargestellt wird, sondern ausschließlich durch eine von außen zugeführte Zeitinformation
bewerkstelligt wird. Desweiteren sind Verarbeitungseinheiten 107 bzw. 112 vorgesehen,
welche den erfindungsgemäßen Nachrichtenvergleich bzw.
das Ein- und Auslesen der Nachrichten oder der entsprechenden Daten
bzw. Nachrichteninhalte in die Speichermittel 114 bzw.
115 bewerkstelligen. Diese Verarbeitungseinheiten und/oder diese
Speichermittel können
sowohl im Teilnehmer selbst untergebracht sein, und zwar wie hier
dargestellt separat vom Buscontroller, aber auch Teil des Buscontrollers sein.
Der dargestellte Teilnehmer 100 bzw. 101 kann zum
einen als Baustein einem Steuergerät vorgelagert oder in diesem
enthalten sein, wobei die beschriebenen Funktionalitäten bzw.
die Bausteine 108, 112, 115 und 111 gemeinsam
integriert sein können,
oder auch je nach Kapazität
die Funktion der Verarbeitungseinheit durch die Übertragungseinheit 109 bzw. 104 mit übernommen
werden kann und umgekehrt. Ebenso ist aber auch denkbar, dass die
angesprochenen Funktionen von Bausteinen innerhalb des Steuergerätes übernommen
werden und so nur eine einfache Schnittstelle des Steuergeräts zum Bussystem
vorhanden ist. Das heißt,
die Erfindung bzw. die dazu nötigen
Funktionen können
von unterschiedlichen Baugruppen eines Teilnehmers, einer Steuereinheit
oder dem Verbindungselement zum Bus, insbesondere der Busschnittstelle
oder daraus gebildeten Kombinationen entsprechend der jeweiligen
Anwendungsvariante, also von verschiedenen Mitteln, ausgeführt werden.
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Die Kommunikation auf dem Bus 102 erfolgt nun
gemäß einem
Kommunikationszyklus, wie in 2, 3 und 4 dargestellt, mit den Zahlen 1, 2, 3 und 4.
Diese Zahlen 1, 2, 3 und 4 bezeichnen
dabei die Sendezeitschlitze oder Sendeslots innerhalb eines Kommunikationszyklus.
Dabei können
die Sendezeitschlitze 1, 2, 3 und 4 äquidistanten
ausgelegt sein, oder beispielsweise gemäß eines vorgegebenen Planes
auch unterschiedliche Länge
bzw. Zeitdauer aufweisen. Wie in den 2, 3 und 4 ersichtlich, sind einzelnen Sendezeitschlitzen
Nachrichten eindeutig zugewiesen. D.h., eine Nachricht hat eine bestimmte
Position in dem Kommunikationszyklus, so dass sichergestellt ist,
dass ein Sendezeitschlitz immer nur von einem Sender, also für eine eindeutige Nachricht,
genutzt wird. Durch die oben beschriebene Möglichkeit von äquidistanten
Sendezeitschlitzen oder unterschiedlich langen Sendezeitschlitzen
besteht nun die Möglichkeit,
die Länge
des Sendeslots dem Nachrichteninhalt anzupassen oder die Nachrichtenlänge entsprechend
der gewünschten
Länge für alle Sendezeiten
anzupassen. In all diesen Fällen wird
aber pro Sendezeitschlitz nur eine eindeutige Nachricht versendet.
Wie zu Beginn angemerkt, wird eben im Stand der Technik eine Nachricht
genau 1× pro
Sendezeitschlitz versendet, was für den Redundanzwunsch die Notwendigkeit
eines zusätzlichen Sendezeitschlitzes
für die
redundante Nachricht im Stand der Technik notwendig macht oder zwingend einen
zweiten Kommunikationskanal zur parallelen Sendung erforderlich
macht. Wie bereits erwähnt, entstehen
dabei die Schwierigkeiten dadurch, dass ein einmal festgelegter
und geplanter Kommunikationszyklus, wenn überhaupt nur sehr aufwändig durch
Neuorganisation mit weiteren Sendezeitschlitzen nachträglich angepasst
werden kann.
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Im 2 ist
ein Kommunikationszyklus mit den Sendezeitschlitzen 1, 2, 3 und 4 dargestellt,
dabei reicht Sendezeitschlitz 1 von T01 bis T11, Sendezeitschlitz 2 von
T11 bis T21, Sendezeitschlitz 3 von T21 bis T31 und Sendezeitschlitz 4 von
T31 bis T02, wobei dann bei T02 ein neuer Kommunikationszyklus wieder
mit Sendezeitschlitz 1 beginnt. In diesen Sendezeitschlitzen
werden Nachrichten A bis D jeweils zugeordnet den Zeitschlitzen 1 bis 4 übertragen.
Die Nachrichtenrahmen sind dabei mit 200, 205, 206 und 207
bezeichnet und im Beispiel von 2 besitzen sie
unterschiedliche Länge.
Gleichermaßen
ist aber denkbar, wie in 3,
Nachrichtenrahmen 300 bis 303 äquidistant auszuführen und
beispielsweise durch Nachrichteninhalte nicht genutzte Bereiche
im Nachrichtenrahmen anderweitig zu füllen oder auch leer zu lassen.
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In 2 ist
der Nachrichtenrahmen 205 von TB1 bis TB2 , der Nachrichtenrahmen 206 von
TC1 bis TC2 und der Nachrichtenrahmen 207 von TD1 bis TD2.
Dabei ist hier beispielhaft der Nachrichtenrahmen 200,
also Nachricht A, vollständig
in den Sendezeitschlitz 1 eingepasst. Die Nachricht ist
aufgebaut mit einem Anteil 201, insbesondere einem Identifier und
einem Teil 202, der insbesondere die Daten enthält. Der
Kennzeichenteil kann dabei einerseits den sendenden Teilnehmer identifizieren
und/oder die im Teil 202 enthaltenen Daten kennzeichnen.
Optional sind Blöcke 203 und 204 vorgesehen,
welche eindeutig Beginn und Ende einer Nachricht kennzeichnen. Dabei
ist zu beachten, dass bei Verwendung eindeutiger Kennzeichen bzgl.
der Blöcke 201 auch
dieses Kennzeichen bzw. dieser Identifier am Beginn der Nachricht
zur Identifizierung des Nachrichtenbeginns verwendet werden kann.
In einem speziellen Fall sind in den Blöcken 203 bzw. 204 eindeutige
Bitmuster hinterlegt aufgrund dessen Anfang und Ende einer Nachricht
bzw. eines Nachrichtenrahmens für
die Busteilnehmer erkennbar ist. Wie Nachricht A können alle,
im Kommunikationszyklus verwendeten, Nachrichten aufgebaut sein
und eben eine Identifizierung 201 (wenn eine Anfangskennung 203 vorhanden
ist dann die um dieses Bitmuster gekürzte Länge) und einen Anteil 202,
in diem die Daten enthalten sind (auch hier gekürzt, wenn Bitmuster für Enderkennung 204 enthalten
ist) enthalten. 3 zeigt ebenfalls
einen Kommunikationszyklus mit Sendezeitschlitzen 1 bis 4,
bei welchen aber wie schon erwähnt
die Nachrichtenrahmen der Nachrichten A, B, C, D 300 bis 303 äquidistant
aufgebaut sind, also die Zeitdauern T01 bis TA, T11 bis TB, T2 bis
TC und T31 bis TD gleich sind. Zwischen dem Ende eines Nachrichtenrahmens
und dem folgenden Sendezeitschlitz, also hier TA bis T11, TB bis
T21, TC bis T31 und TD bis T02 ist immer eine ideal time vorgesehen.
Die hier beschriebenen Kommunikationszyklen und die entsprechenden
Nachrichten sollen nur beispielhaft die Vielzahl der erfindungsgemäß möglichen
Kommunikationsabfolgen mit Sendezeitschlitzen verdeutlichen. Ziel
der Erfindung ist es, den jeweils gewählten Kommunikationszyklus
unverändert
zu belassen, aber trotzdem bestimmte oder auch alle Nachrichten auf
einem oder auf einem zweiten Kommunikationskanal mehrfach zu übertragen.
Wie in 4 dargestellt
und im weiteren erläutert,
wird also kein weiterer Sendezeitschlitz für eine insbesondere redundante Nachricht
zu einem späteren
Zeitpunkt im Kommunikationszyklus eingeführt. Erfindungsgemäß wird durch
die Erhöhung
des Datendurchsatzes, beispielsweise durch Verdoppelung, Verdreifachung, Vervierfachung,
z.B. von 5 Mbit/s auf 10 Mbit/s, oder auf 15 Mbit/s oder auch auf
20 Mbit/s eine Nachricht in dem dieser ursprünglich zugeordneten Sendezeitschlitz
mehrmals zu senden. D.h., die zeitliche Dauer, also die Länge des
Sendeslots, bleibt unverändert. Es
wird aber das mehrfache Senden der Nachricht im Sendeslot ausdrücklich zugelassen:
Dies ist in 4 durch
das Mehrfachsenden der Nachrichten A und D dargestellt. Dabei werden
in den Sendezeitschlitzen 1 bis 4 von T01 bis
T11, von T11 bis T21 und T31 bis T02 wie vorher die diesen eindeutig
zugewiesenen Nachrichten A, B, C und D übertragen. Die redundanten
Nachrichtenrahmen 400 bis 403 der Nachricht A werden
dann von T01 bis TA1, TA2 bis TA3, TA4 bis TA5 und TA6 bis TA7 im
Sendezeitschlitz 1 zu übertragen.
Je nach Redundanzgrad kann eine unterschiedliche Zahl von gleichen
Nachrichtenrahmen bzw. gleichen Nachrichten A in einem Sendezeitschlitz übermittelt
werden. In diesem Beispiel von 4 werden
die Nachrichten B und C, also die Nachrichtenrahmen 404 von
T11 bis TB und Nachrichtenrahmen 405 von T21 bis TC nicht
redundant übertragen.
Erst Nachricht D wird in diesem Beispiel wieder von T31 bis TD1
von TD2 bis TD3 von TD4 bis TDS und TD6 bis TD7 mit den Nachrichtenrahmen 406 bis 409 redundant
mehrfach, hier vierfach, gesendet. Wie in 5 dargestellt, können diese redundant gesendeten
Nachrichten dann durch Speichermittel, wie hier 500, mit Speicherplätzen 501 bis 504 insbesondere
in ihrer zeitlichen Reihenfolge abgelegt werden. Je nach Verfahren
können
alle oder nur ein Teil der redundanzgesendeten Nachrichten übernommen
bzw. abgespeichert werden. Ebenso ist es möglich, in unterschiedlichen
Sendezeitschlitzen unterschiedliche Redundanzgrade der Nachrichtenübertragung
vorzusehen, so dass beispielsweise wie in 4 in Sendezeitschlitz 1 die
Nachricht A vielfach aber in Sendezeitschlitz 4 die Nachricht
D nur 2- oder 3-fach übertragen
würde.
Dabei ist dann durch Vergleich der redundanten Nachrichten eine
Fehlererkennung leicht möglich.
Bei höheren
Redundanzgeraden ist sogar eine M aus N-Sicherheit möglich, also eine
M aus N-Abweichung feststellbar, wobei N ganzzahlig und N > 2 und M ebenfalls
ganzzahlig und in halbe < M < N. D.h., im Beispiel
von 4 bzw. 5 ist beispielsweise
eine 3 aus 4-Sicherheit möglich.
Bei einer Dreifachübertragung,
also einer Dreierredundanz ist somit eine 2 aus 3-Sicherheit oder
bei einer 5-fach-Redundanz eine 3 aus 5 oder 4 aus 5-Sicherheit
usw. möglich.
Dabei können
die zeitlich redundanten Nachrichten in einem Sendeslot durch die Empfangseinheiten,
also die empfangenden Teilnehmer, eindeutig unterschieden werden,
da jede Nachricht einen eindeutigen Aufbau besitzt und somit Ende
bzw. Anfang einer Nachricht erkennbar ist. Dies kann zum einen durch
Identifizierung bzw. Datenteil geschehen, oder aber durch explizit
vorhandene Anfangs- und/oder Enderkennungen. Die Protokollschicht
des Bussystems im jeweiligen Teilnehmer kann nun entscheiden, ob
jede einzelne Nachricht gespeichert wird und für die weitere Analyse zur Verfügung steht
oder ob die zuletzt gültige
Nachricht gespeichert wird, oder eben eine bestimmte Anzahl der redundant übertragenen
Nachrichten. Dabei unterscheiden sich die übertragenen Daten im Datenteil und
die Nachrichtenkennung, insbesondere die Identifizierung dieser
redundanten Nachrichten nicht, wohingegen weitere Teile der Nachrichten
gleich oder auch unterschiedlich sein können. Die eindeutige Zuordnung
der Nachricht in einen Sendezeitschlitz, also der in diesem Sendezeitschlitz übertragenen
Daten, bleibt also erhalten.
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Insbesondere im Fahrzeugbereich spielt
die Planung der Kommunikation und somit der Kommunikationszyklen
eine zentrale Rolle im zukünftigen Fahrzeugdesign.
Dabei kann leicht eine maximale Auslastung des Kommunikationszyklus
und damit der Sendeslotdauer erzielt werden, was z.B. bei einer Daten-
oder Übertragungsrate
von 2 Mbit/s bis eventl. 5 Mbit/s und einer durchschnittlichen Nachrichtenlänge von
32 Byte bis ca. 128 Byte. Im Zuge nun der Weiterentwicklung von
Fahrzeugplattformen, aber auch der Fahrzeug- bzw. Produktpflege
und der damit verbundenen Anpassung der Kommunikationszyklen bzw.
der Kommunikationsmatrix werden u.U. weitere Redundanzen in der
Nachrichtenübertragung
notwendig, z.B. auch eine zeitliche Redundanz. Ebenso kann bezüglich Redundanz
der Nachrichten eine Übertragung über wenigstens
zwei Kommunikationskanäle
vorgesehen sein, welche oftmals nicht notwendig ist bzw. durch die
Weiterentwicklung oder Umstellung obsolet wird. Eine solche Umstellung
des gesamten Kommunikationszyklus, also insbesondere der Zuweisung
der Sendeslots an bestimmte Applikationen/Knoten bzw. Nachrichten
zu einer festen Position im Kommunikationszyklus wird erfindungsgemäß für solche
funktionalen Erweiterungen bzw. Umstellungen weitestgehend vermieden.
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Das heißt in einer Standardkonfiguration, beispielsweise
wie 2 oder 3, gibt es lediglich eine
1:1-Beziehung zwischen Nachrichtenslot, also Sendezeitschlitz, und
Nachricht. Bei einer gegebenen Übertragungsrate
oder Übertragungsgeschwindigkeit
wie beispielsweise 2 Megabit/s. Die Nachricht ist so aufgebaut,
dass Anfang und Ende der Nachricht eindeutig erkannt werden können, insbesondere durch
Verwendung einer eindeutigen Kennung für Beginn und Ende, womit die
sog. Bitcodierung/Bitdecodierung eines Kommunikationsdecodierung
eines Kommunikationscontrollers oder Buscontrollers, eine Nachricht
eindeutig aus einem Bitmuster am Kommunikationskanal zusammenstellen
kann. Dies kann dann prinzipiell auch unabhängig von einer geplanten Anzahl
von Nachrichten innerhalb eines Sendeslots geschehen, so dass auch
jedem Sendeslot eine unterschiedliche Übertragungsgeschwindigkeit
zugeordnet werden kann. Wird wie in unserem Beispiel die Übertragungsrate
oder Übertragungsgeschwindigkeit, beispielsweise
vervierfach, also z.B. von 2 Megabit/s auf 8 Megabit/s können 4 aufeinanderfolgende
gleiche Nachrichten (also zumindest gleich bezüglich Identifizierung und Daten)
innerhalb des unverändert
belassenen Sendezeitschlitzes übertragen
werden. Die Nachrichtenkennung, also Identifizierung bleibt dabei
für alle
vier Nachrichten dieselbe. SO kann beispielsweise die Erfindung
auch dazu genutzt werden, beispielsweise bei einem Sensor, der sehr
häufig
Daten aufnimmt, für
Nachrichten mit der gleichen Kennung zu übermitteln, aber eben Sensorinformationen
von vier verschiedenen Zeitpunkten nacheinander zu übertragen,
wobei dann die aktuellste Sensorinformation bzw. die zum eigenen
Berechnungsvorgang passende Sensorinformation aufgenommen werden
kann: Dann wird in diesem speziellen Fall eine Überwachung bezüglich des
Vergleichs der Identifizierungen möglich und gleichermaßen Daten
unterschiedlicher Aktualität übertragen.
Eine Mischung, also beispielsweise Übertragung von Daten unterschiedlicher
Aktualität
auch noch mit Redundanz ist natürlich
möglich.
Der Overhead bezüglich
eines Sendeslots, vor allem eine ideal phase am Ende eines Sendeslots,
wird durch diese Methode nicht erhöht, da es ja nur einen Sendeslotanfang
und ein Sendeslotende gibt. Die Codiereinheit, bzw. Decodiereinheit
im Buscontroller oder Kommunikationscontroller kann alle vier Nachrichten bzw.
Nachritenrahmen eindeutig voneinander senden bzw. empfangen. Im
fehlerfreien Fall kommt es zu vier gültig empfangenen Nachrichten
eines Slots, wie dies im Beispiel gemäß 4 oder 5 dargestellt
ist. Der Sendezeitpunkt bzw. der erwartete Empfangszeitpunkt bei
zeitgesteuerten Bussystemen für
den kontrollierten Zugriff auf den Kommunikationskanal und für die Zeitmessung
sehr wichtig, bezieht sich nach wie vor auf den Sendezeitschlitz. Es
ist somit keine Änderung
im Kommunikationszyklus notwendig. Je nach Implementierung bzw.
Kundenwunsch, können
nun alle 4 Nachrichten in getrennte Nachrichtenbereiche kopiert
werden oder die zuletzt gültige
Nachricht wird im Nachrichtenbereich gehalten. Ist beispielsweise
die dritte und vierte Nachricht fehlerbehaftet, steht die zuletzt
fehlerfrei empfangene Nachricht, also die zweite Nachricht des Sendeslots,
zur Verfügung.
Darauf ergeben sich die vorgenannt in der Beschreibung nochmals
verdeutlichten Vorteile der Erfindung.