Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung mittels Datenrahmen (Data frame) in einem Kommunikationsnetzwerk mit einer Mehrzahl von Stationen, insbesondere ein Zeitmultiplexverfahren (TDMA). Die Anzahl elektronischer Systeme in Kraftfahrzeugen hat in den letzten Jahrzehnten stark zugenommen. Daher weisend die technischen Einrichtungen des Kraftfahrzeugs inzwischen eine Vielzahl elektronischer Systeme auf, welche das Kraftfahrzeug steuern und welche teilweise mechanische Systeme ersetzen.

Da bei einer herkömmlichen Verkabelung für jede Information je eine Leitung benötigt wird, steigt mit zunehmendem Funktionsumfang der Kfz-Elektronik die Länge und das Gewicht des Kabelbaums sowie die Anzahl der Anschlüsse an den Steuergeräten. Abhilfe schaffte bisher ein Datenbus, insbesondere ein CAN-Bus (Controller Area Network), der sämtliche Informationen über zwei Leitungen überträgt. Ein solcher Datenbus verbindet eine Vielzahl von Steuergeräten miteinander, die in einem Fahrzeug zusammenarbeiten. Dabei können die angeschlossenen Steuergeräte über den Datenbus gegenseitig Informationen austauschen. Zur Datenübertragung sind die einzelnen Steuergeräte in dem Bussystem miteinander vernetzt. Überträgt eine Station bzw. ein Steuergerät Informationen mittels eines Datenrahmens (Data frame) in das Bussystem hinein, können andere Stationen bzw. Steuergeräte diese Informationen überwachen bzw. "mithören". Stationen, für welche die Information in dem Datenrahmen relevant ist, werden diese nutzen, andere Stationen ignorieren diese Datenrahmen.

Mit der fortschreitender Zunahme an Steuergeräten, welche über die im Kraftfahrzeug vorhandenen Bussysteme kommunizieren sollen, insbesondere aus den Bereichen Telematik, Media- und Audio und Automatisierung des Fahrzeugs, ergibt sich die Problematik, dass immer mehr Datenvolumen und damit Datenrahmen über die bestehenden Bussysteme übertragen werden sollen. Aufgrund der seriellen Übertragungsweise ergibt sich dabei oftmals eine Überlastung bzw. ein "Stau" im Datenverkehr eines solchen Kommunikationsnetzwerks Unabhängig hiervon besteht der Wunsch der Fahrzeughersteller, aus ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten heraus, insbesondere vor dem Hintergrund der zunehmenden Elektrifizierung des Antriebs der Kraftfahrzeuge, Gewicht der Kraftfahrzeuge einzusparen und bestehende Bussysteme zusammenzuführen oder gar die Stromleitungen, welche zur Stromversorgung der Stationen bzw. Steuergeräte dienen, als Bussystem zu nutzen, d.h. über diese Stromversorgung ein sogenanntes PowerLAN, auch dLAN (direct LAN) oder Powerline communication (PLC) genannt, insbesondere nach dem Standard IEEE 1901 , zu nutzen.

Dieser Standard benutzt beispielsweise als Zugriffsverfahren ein Mehrfachzugriff-mit- Trägerprüfung-und-Kollisionsvermeidungsverfahren (CSMA/CA). Bei diesem kann es zu Kollisionen beim Versenden von Datenrahmen kommen. Kommen dagegen Zeit- mulitplex-Verfahren (TDMA) zum Einsatz, besteht der Nachteil, dass diese aufgrund der festen Zuteilung der Zeitzugriffsschlitze an Stationen unflexibel sind, weil die Zuteilung der Zugriffsschlitze meist statisch oder zentral koordiniert erfolgt. DE 4 129 205 A1 betrifft ein Verfahren zum Aufbau von Botschaften für den Datenaustausch und/oder für die Synchronisation von Prozessen in Datenverarbeitungsanlagen, wobei eine Botschaft wenigstens ein Element bzw. Start-Bitfeld(SOF), Identifizierung und Daten umfasst, wobei ein wenigstens ein Bit aufweisendes Bitfeld (IDE- Feld, IDE- Bit) zur Kennzeichnung der Länge des Identifizierers vorgesehen ist. DE 69 807 235 T2 betrifft ein Verfahren zum Reduzieren der Zahl von Nachrichten, die für das Senden von Nachrichten in einer deterministischen Art und Weise zwischen mehreren Knoten erforderlich ist, die kommunikativ unter Verwendung des Controller Area Network (CAN)-Serienkommunikationsprotokolls durch einen Bus verbunden sind. Die DE 197 21 740 A1 betrifft ein Steuerungsverfahren bei einem seriellen Bus mit mehreren Teilnehmern. Die einzelnen Teilnehmer kommunizieren über Daten-Telegramme, die jeweils mindestens die Adresse des angesprochenen Teilnehmers als Zieladresse und die Adresse des sendenden Teilnehmers als Quelladresse enthalten. Um einzelne Teilnehmer zu bestimmten Zeitpunkten auf den Bus zugreifen zu lassen, werden von einem als Master ausgebildeten ersten Teilnehmer in zyklischer Folge Trigger-Telegramme gesendet. Die DE 100 00 305 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Austausch von Daten und Nachrichten zwischen wenigstens zwei Teilnehmern, welche mittels eines Bus-Systems verbunden sind, wobei die Daten enthaltenden Nachrichten durch die Teilnehmer durch das Bus-System übertragen werden und jede Nachricht eine, die enthaltenen Daten charakterisierende Kennung enthält, wobei jeder Teilnehmer anhand der Kennung entscheidet, ob er die Nachricht empfängt.

Die US 61 1 888 betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum deterministischen Kommunizieren zwischen mehreren Knoten in einer Weise, welche mit dem Controller Area Network (CAN)-Kommunikationsprotokoll entspricht. Das System benutzt Standard-CAN-Fehlerprüfung, Busarbitrierung und Nachrichtenformatierung. Ein Knoten auf dem Bus wird als Masterknoten ausgewählt. Der Masterknoten gibt periodische Synchronisationssignale aus, welche die Zeitunterteilung (time divisions) definieren, während welchen der Betrieb von jedem Knoten und Kommunikation über den CAN-Bus organisiert werden. Die DE 10 2012 204 536 A1 betrifft ein Netzwerk und ein Verfahren zur Übertragung von Daten über ein gemeinsames Übertragungsmedium mit mehreren Teilnehmern. Die Datenübertragung erfolgt in wenigstens einem Übertragungszyklus mit einstellbarer Zeitdauer, wobei jeder Übertragungszyklus wenigstens einen ersten Zeitbereich mit synchronem Medienzugriffsverfahren und wenigstens einem zweiten Zeitbereich mit asynchronem Medienzugriffsverfahren unterteilt ist. Im ersten Zeitbereich ist jedem im zweiten Zeitbereich sendenden berechtigten Teilnehmer ein Zeitschlitz zugeordnet, in welchem er bei Bedarf einen Medienzugriffswunsch für eine im zweiten Zeitbereich zu sendende Nachricht überträgt.

Die DE 10 2012 200 475 A1 betrifft einen Sende-/Empfangsknoten mit einer Schnitt- stelle zum Herstellen einer Verbindung mit einem Flex-RAY- oder Ling-Datenbus, wobei der Sende-/Empfangsknoten ausgebildet ist, um bei einer Abfolge von Zeitabschnitten das Auftreten einer ersten Bedingung und einer zweiten Bedingung zu erfassen, und, falls die erste und die zweite Bedingung für ein zugeordneten Zeitabschnitt erfüllt sind, um den Flex-RAY- oder Ling-Datenbus während des zugeordneten Zeitabschnitts einen Rahmen einer verfügbaren Nachricht über die Schnittstelle bereitzustellen. Vor dem Hintergrund dieses Stands der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes, insbesondere flexibles, kollisionsfreies und deterministisches Zugriffsverfahren zur seriellen Datenübertragung anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausge- staltungen werden in den Unteransprüchen beansprucht.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur seriellen Datenübertragung mittels Datenrahmen (data frame) in einem Kommunikationsnetzwerk mit einer Mehrzahl von Stationen, insbesondere ein Zeitmultiplex-Verfahren, welches bei einer Kommunikation der Mehrzahl von Stationen vorzugsweise folgende Arbeitsschritte auf- weist: Ausführen einer ersten Prioritätsauflösung für durch die Mehrzahl von Stationen auf einem Kommunikationskanal zu übertragenden Botschaften, welche einem ersten Präfix zugeordnet sind; Übertragen eines ersten Datenrahmens durch eine Station der Mehrzahl von Stationen, welche eine erste Botschaft des ersten Präfixes und der höchsten Priorität zu übertragen hat, während einer Dauer eines vordefinier- ten ersten Zugriffschlitzes; Ausführen einer zweiten Prioritätsauflösung von auf dem Kommunikationskanal durch die Mehrzahl von Stationen zu übertragenden Botschaften, welche einem zweiten Präfix zugeordnet sind; und Übertragen eines zweiten Datenrahmens durch eine Station der Mehrzahl von Stationen, welche eine zweite Botschaft des zweiten Präfixes und der höchsten Priorität der zweiten Prioritätsauflösung zu übertragen hat, während einer Dauer eines vordefinierten zweiten Zugriffschlitzes, wobei ein Zeitpunkt eines Beginns der ersten Prioritätsauflösung in dem Zeitpunkt eines Beginns der zweiten Prioritätsauflösung vorbestimmt sind.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur seriellen Datenübertragung mittels Datenrahmen in einem Kommunikationsnetzwerk mit einer Mehrzahl von Sta- tionen, insbesondere ein Zeitmultiplex-Verfahren (TDMA) und weist vorzugsweise die folgenden Arbeitsschritte auf: Ausführen einer ersten Prioritätsauflösung für durch die Mehrzahl von Stationen auf einem Kommunikationskanal zu übertragenden Botschaften; Übertragen eines ersten Datenrahmens durch eine erste Station, welche eine erste Botschaft mit der höchsten Priorität zu übertragen hat, während einer Dauer eines vordefinierten ersten Zugriffsschlitzes; und Ausführen einer zweiten Prioritätsauflösung von auf dem Kommunikationskanal zu übertragenden Botschaften durch die Mehrzahl von Stationen, wobei der Zeitpunkt eines Beginns der ersten Prioritätsauflösung und eines Beginns der zweiten Prioritätsauflösung vorbestimmt ist.

Ein Datenrahmen (data frame) im Sinne der Erfindung ist eine Dateneinheit eines Protokolls. Ein Datenrahmen besteht vorzugsweise aus Ziel- und Quelladressen, Steuerinformationen zur Datenflusskontrolle, Nutzdaten eines Datenpakets und/oder einer Prüfsumme zur Gewährleistung der Datenintegrität.

Eine Prioritätsauflösung im Sinne der Erfindung umfasst das Untersuchen einzelner Botschaften in Bezug auf eine vordefinierte Priorität des mit dieser Botschaft zu übertragenden Datenrahmens und die Identifikation des Datenrahmens mit der höchsten Priorität bzw. vorzugsweise die Prioritätsabstufung zwischen einer Mehrzahl an Datenrahmen bzw. der Botschaften, welche jeweils einen Datenrahmen aufweisen.

Eine Station im Sinne der Erfindung ist ein Teilnehmer einer Kommunikation in einem Kommunikationsnetzwerk.

Ein Kommunikationskanal im Sinne der Erfindung ist ein Übertragungsmedium, wel- ches gemeinsam von einer Mehrzahl an Stationen genutzt werden kann.

Die Erfindung basiert insbesondere auf dem Ansatz, bei einem Kommunikationsverfahren zeitlich vordefinierte Zugriffsschlitze, wie diese im Zeitmultiplex- Verfahren zum Einsatz kommen, und einer Prioritätsauflösung, wie diese bei Mehrfachzugriff mit Trägerprüfung und Kollisionsauflösungs-Verfahren (CSMA/CR) zum Einsatz kommen, die Zugriffsschlitze zusätzlich mit einem Präfix zu versehen, welches insbesondere ein Subsystem des Kommunikationsnetzwerks bezeichnet, und die Botschaften, welche von den einzelnen Stationen versendet werden sollen, jeweils wenigstens einer der möglichen Präfixe bzw. einem der Subsysteme zuzuordnen.

Das Präfix ist vorzugsweise eine Eigenschaft einer Botschaft, welche der die Bot- schaft versendenden Station bekannt ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Präfix vorzugsweise durch die Art der jeweiligen Botschaft bestimmt sein, d.h. intrinsisch festgelegt sein oder auch mittels Metadaten angegeben werden, welche jedoch nicht Teil der Botschaft und/oder des zu übertragenden Datenrahmens sind. Alternativ wer- den Präfixe vorzugsweise von einem oder mehreren Bits gebildet, welche der Prioritätsauflösung einer Botschaft vorangestellt sind und insbesondere am Anfang des Prioritätsauflösungsraums (logisch) angeordnet sind. Hierbei können Botschaften mit einem definierten Präfix nur in Zeitschlitzen bzw. Subsystemen mit demselben Präfix übertragen werden.

Werden Zeitschlitze verschiedener Subsysteme zum Beispiel abwechselnd übertragen, und gibt es insgesamt zwei Präfixe bzw. Subsysteme, so kann eine Botschaft mit einem definierten Präfix beispielsweise nur in jedem zweiten Zeitschlitz übertragen werden. Für Botschaften, welche dieselbe Präfix aufweisen und gleichzeitig von einer oder mehreren Stationen zur Übertragung anstehen, wird dann jeweils zusätzlich noch eine Prioritätsauflösung ausgeführt. Durch das Einführen der Präfixe bzw. Subsysteme bei der erfindungsgemäßen seriellen Datenübertragung wird die Dauer der Prioritätsauflösung verkürzt. Wird beispielsweise ein Bit eines Prioritätsauflösungs-Raums einer Botschaft durch ein Präfix ersetzt, treten statistisch gesehen nur noch die Hälfte der Botschaften während der Kommunikation Prioritätsauflösungen an, verglichen mit einer Kommunikation ohne den Einsatz von Präfixen bzw. von Subsystemen.

Bei Präfixen mit mehr Bits verringert sich die Anzahl der eine Prioritätsauflösung an- tretenden Botschaften jeweils im Verhältnis 2 ⁿ . Dadurch können Stationen ihren Transceiver in jenen Zeitabschnitten bzw. Zeitschlitzen abschalten, die zu Subsystemen gehören bzw. Präfixe aufweisen, für welche die Stationen keine Botschaften bzw. Frames zu übermitteln haben oder für die sie keine Botschaft bzw. Frames erwarten. Auf diese Weise kann erfindungsgemäß mit der Einführung von Subsystemen bzw. Präfixen der Energieverbrauch gesenkt und die Dauer der Prioritätsauflösung verkürzt werden.

Ist das Präfix kein Teil der zu versendenden Botschaft, so wird zusätzlich die Bitlänge der Botschaft reduziert, so dass auch die effektiv zu übertragende Datenmenge in dem Kommunikationsnetzwerk verringert werden kann. Das erfindungsgemäße Zugriffsverfahren ermöglicht insbesondere einerseits einen kollisionsfreien und deterministischen Zugriff auf einen Kommunikationskanal, so dass ein erfolgreicher Empfang nicht durch eine Bestätigung (ACK) quittiert werden muss. Bei vergleichbarem Overhead zu einem CSMA-Verfahren ist der Verkehr auf dem Kommunikationskanal dadurch wesentlich verringert, da keine ACK- Botschaften übertragen werden müssen. Gleichzeitig kann aber das Bedürfnis einer Station, viele Datenrahmen in einer kurzen Zeit zu versenden, berücksichtigt werden, indem eine entsprechend hohe Priorität für die Übertragung dieses/dieser Datenrahmen gewählt wird. Durch die Prioritätsauflösung wird dabei sichergestellt, dass immer nur genau eine Station auf den Kommunikationskanal zugreift.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Zugriffsverfahrens besteht darin, dass eine dynamische Zuweisung der anstehenden Übertragung, beispielsweise durch eine/einen Master-Station oder -Knoten, wegfällt und damit Kommunikation über den Kommunikationskanal und daher Übertragungskapazität eingespart wird. Auch kann eine Botschaft, sollte diese eine besondere Dringlichkeit aufweisen, flexibel mit einer neuen Präfix versehen werden, um eine möglichst baldige Übertragung zu gewährleisten. Hierfür ist keine Neukonfiguration des Kommunikationsnetzwerks, beispielsweise durch die/den Master-Station oder einen -Knoten, notwendig.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist dieses des Weiteren die folgenden Arbeitsschritte auf: Ausführen wenigstens einer weiteren Prioritätsauflösung durch die Mehrzahl von Stationen von auf den Kommunikationskanal zu übertragende Botschaften, welche einem dritten Präfix oder vierten Präfix zugeordnet sind; und Übertragen eines weiteren Datenrahmens durch eine Station der Mehrzahl von Stationen, welche eine weitere Botschaft des dritten Präfixes oder des vierten Präfixes und der höchsten Priorität der weiteren Prioritätsauflösung zu übertragen hat, während der Dauer eines vordefinierten weiteren Zugriffsschlitzes, wobei der Zeitpunkt eines Beginns der weiteren Prioritätsauflösung vorbestimmt ist.

Durch das Vorsehen weiterer Präfixe und Subsysteme kann die Anzahl an Botschaften, für welche eine Prioritätsauflösung ausgeführt wird, weiter reduziert werden. Auch kann die Zeitdauer, in welcher Stationen die aktiviert sind, die keine Botschaft mit entsprechenden Präfixen bzw. in den entsprechenden Subsystemen zu übertragen haben, verlängert werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens weist dieses des Weiteren die Arbeitsschritte des Übertragens eines zweiten Datenrahmens durch eine zweite Station, welche eine zweite Botschaft mit der höchsten Priorität der zweiten Prioritätsauflösung zu übertragen hat, während einer Dauer eines vordefinier- ten zweiten Zugriffsschlitzes auf. Des Weiteren weist das Verfahren vorzugsweise den Arbeitsschritt des Ausführens wenigstens einer weiteren Prioritätsauflösung von auf den Kommunikationskanal zu übertragenden Botschaften durch die Mehrzahl von Stationen auf, wobei der Zeitpunkt des Beginns einer zweiten Prioritätsauflösung und des Beginns einer weiteren Prioritätsauflösung vorbestimmt ist. Die Arbeitsschritte des Verfahrens können prinzipiell so lange ausgeführt werden, wie eine Kommunikation zwischen der Mehrzahl von Stationen anhält und/oder der Kommunikationskanal aktiviert ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Zeitpunkte des Beginns der jeweiligen Prioritätsauflösung als absolute Zeit- punkte vorbestimmt.

Durch das Vorbestimmen des Zeitpunktes der jeweiligen Prioritätsauflösung weiß jede Station, wann mit einer Prioritätsauflösung zu beginnen ist, ohne dass hierfür eine Botschaft zur Koordinierung über den Kommunikationskanal gesendet werden muss. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Zeitdauer zwischen dem Beginn einer vorherigen Prioritätsauflösung und einer nachfolgenden Prioritätsauflösung vorbestimmt und entspricht insbesondere der Länge des jeweiligen Zugriffsschlitzes.

Durch das Bestimmen der Zeitdauer zwischen den jeweiligen Prioritätsauflösungen, beispielsweise durch eine Information, welche in einem Zugriffsschlitz enthalten ist, lässt sich die Länge der Zugriffsschlitze je nach Bedarf verändern.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens weisen alle Zugriffsschlitze die gleiche Länge auf. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass, selbst wenn Stationen der Kommunikation nicht folgen, d.h. die Kommunikation nicht mithören, identifizieren können, wann die nächste Prioritätsauflösung startet, auch wenn keine absoluten Zeitpunkte vorgegeben sind. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens weisen Botschaften im Sinne der Erfindung, insbesondere die erste Botschaft, einen Prioritätsauflösungs-Raum und einen Datenrahmen auf, wobei der Datenrahmen vorzugsweise nach dem Prioritätsauflösungs-Raum angeordnet ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsmäßen Verfahrens ist die Datenmenge des Datenrahmens so gewählt, dass die Übertragung der Botschaft kürzer als der erste Zugriffsschlitz ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens weisen Zugriffsschlitze einen Zwischenrahmen-Raum (interframe space) auf, während welchem keine Station sendet, wobei der Zwischenrahmen-Raum nach dem Da- tenrahmen oder vor dem Prioritätauflösungs-Raum angeordnet ist und genügend Zeit verschafft, dass an der Kommunikation teilnehmende Stationen von Empfangen auf Senden umschalten können und ggf. interne Verarbeitungen in den Stationen vorgenommen werden können.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens weist dieses des Weiteren den Arbeitsschritt des Eintretens der übrigen der Mehrzahl von Stationen in einem Wartezustand auf, in welchem diese vorzugsweise nicht senden.

Durch das Eintreten in den Wartezustand können die Stationen Energie sparen, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn diese mit einem Akkubetrieb betrieben wer- den.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens überwacht wenigstens eine Station der übrigen der Mehrzahl von Stationen in dem Wartezustand die Kommunikation auf dem Kommunikationskanal nicht. Auch hierdurch kann bei Stationen, welche bei der Übertragung nicht zum Zug gekommen sind, welche an der Kommunikation jedoch nicht interessiert sind, Energie eingespart werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens weist dieses des Weiteren den Arbeitsschritt des Beendens des Wartezustands der übrigen der Mehrzahl von Stationen vor Beginn der Prioritätsauflösung des nachfolgenden Zugriffschlitzes auf.

Hierdurch wird gewährleistet, dass, sofern Botschaften der Stationen, welche sich im Wartezustand befinden, zu übertragen sind, die jeweiligen Stationen an der nächsten Prioritätsauflösung teilnehmen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens weist der Prioritätsauflösungsraum Prioritätsauflösungsschlitze auf, insbesondere dominante oder rezessive Signale, vorzugsweise Bits, auf, und das Verfahren weist des Weiteren den Arbeitsschritt des Ermitteins der Anzahl an zu übertragenden Botschaf- ten in dem Kommunikationsnetzwerk auf. Weiter vorzugsweise weist das Verfahren den Arbeitsschritt des Festlegens der Anzahl der Prioritätsauflösungsschlitze auf der Grundlage der maximalen Anzahl an zu übertragenden Botschaften auf.

Hierdurch kann gewährleistet werden, dass der Prioritätsauflösungs-Raum nur so groß wie unbedingt nötig ist und mithin nicht zu viel Zeit auf dem Kommunikationska- nal belegt wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist jeder Zugriffsschlitz in einer vorab festgelegten Reihenfolge einem Subsystem einer Mehrzahl von Subsystemen zugeordnet, wobei jedem Subsystem der Mehrzahl von Subsystemen wiederum wenigstens ein Präfix einer Mehrzahl von Präfixen zu- geordnet ist und wobei nur jene Botschaften während einem Zeitschlitz übertragen werden dürfen, welche dem Präfix des Subsystems des Zeitschlitzes zugeordnet sind.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist das jeweilige Präfix eine Eigenschaft einer Botschaft, welche ausschließlich der einen Station der Mehrzahl von Stationen, welche die Botschaft zu übertragen hat, bekannt ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist das jeweilige Präfix eine intrinsische Eigenschaft der Botschaft.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist eine Botschaft das jeweilige Präfix auf, insbesondere belegt das jeweilige Präfix wenigstens ein Bit der Botschaft und ist vorzugsweise vor dem Prioritätsauflösungs-Raum angeordnet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens existieren 2 ⁿ Subsysteme und/oder Präfixe, wobei n eine natürliche Zahl ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Anzahl der Subsysteme vor der Ausführung der ersten Prioritätsauflösung, insbesondere in Abhängigkeit von der Anzahl an Stationen, welche an der Kommunikation teilnehmen, festgelegt.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen

Figur 1 eine teilweise schematische Darstellung eines Kommunikationsnetzwerks, in welchem das erfindungsgemäße Verfahren Anwendung findet;

Figur 2 eine teilweise schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Kommunikationsprotokolls des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Datenübertragung;

Figur 3 eine teilweise schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Kommunikationsprotokolls des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Datenübertragung; und

Figur 4 ein teilweise schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Datenübertragung. In Fig. 1 ist ein Beispiel für ein Kommunikationsnetzwerk gezeigt, in welchem das erfindungsgemäße Verfahren zur seriellen Datenübertragung vorzugsweise zum Einsatz kommt. Dieses Kommunikationsnetzwerk weist vorzugsweise eine erste Station 2a, eine zweite Station 2b und weitere Stationen 2c und 2d auf. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Kommunikationsnetzwerk um ein Kommunikationsnetzwerk eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, und die Stationen 2a, 2b, 2c, 2d sind Steuergeräte, welche verschiedene Funktionen für den Fahrbetrieb oder sonstige Funktionen des Fahrzeugs steuern. Die einzelnen Stationen 2a, 2b, 2c, 2d sind über einen Kommunikationskanal 5 zur Datenübertragung vorzugsweise verbunden. Bei dem Kommunikationsnetzwerk handelt es sich vorzugsweise um ein WLAN-Netz- werk, ein CAN-Netzwerk, ein Power-LAN-Netzwerk, ein Funknetzwerk oder ähnliches, so dass der Kommunikationskanal auf der physischen Ebene drahtgebunden, per Funk, optisch oder auch akustisch sein kann.

Fig. 2 stellt einen zeitlichen Ablauf einer ersten Ausführungsform eines Kommunika- tionsprotokolls des erfindungsgemäßen Verfahrens zur seriellen Datenübertragung dar. Eine Kommunikation wird hierbei vorzugsweise jeweils durch ein Beacon eingeleitet und abgeschlossen.

Zwischen diesen Beacons sind zeitlich nacheinander Zugriffsschlitze 4 angeordnet, in Fig. 2 ist dabei ein erster Zugriffsschlitz 4a, ein zweiter Zugriffsschlitz 4b und ein dritter Zugriffsschlitz 4c dargestellt. Zugriffsschlitze 4 enthalten dabei vorzugsweise jeweils einen Prioritätsauflösungs-Raum, welcher wiederum in Prioritätsauflösungs- schlitze pr1 , pr2, pr3... aufgeteilt ist, welche insbesondere durch wenigstens ein Bit gebildet werden. Der Prioritätsauflösungs-Raum dient zur Prioritätsauflösung zwischen Botschaften von verschiedenen Stationen 2a, 2b, 2c, 2d, deren Übertragung gleichzeitig auf dem Kommunikationskanal 5 begonnen werden soll.

Über dominante und rezessive Signale, welche jeweils einem Prioritätsauflösungs- schlitz pr1 , pr2, pr3, ... zugeordnet sind, erkennt vorzugsweise jede einzelne Station 2a, 2b, 2c, 2d, ob sie ihren jeweiligen Datenrahmen (frame) übertragen darf.

Stellt eine Station 2a, 2b, 2c, 2d in einem der Prioritätsschlitze pr1 , pr2, pr3, ... fest, dass es die Botschaft einer anderen Station 2a, 2b, 2c, 2d mit höherer Priorität gibt, so bricht die erste Station 2a die Übertragung vorzugsweise ab und überwacht den Kommunikationskanal 5 weiter. Vorzugsweise kann diese auch in einen Ruhezustand fallen und erst vorzugsweise zur nächsten relevanten Prioritätsauflösung wieder erwachen.

Das erste Bit PX des Prioritätsauflösungs-Raums PR1 , PR2, PR3 ist vorzugsweise einem Präfix 0,1 ; 00, 01 , 10, 1 1 vorbehalten, welches ein Subsystem von Zeitschlitzen 4a, 4b, 4c,... bezeichnet, während welchem/welcher die entsprechende Botschaft übertragen werden kann. Alternativ zu einem Bit PX kann das Präfix 0,1 ; 00, 01 , 10, 1 1 einer jeweiligen zu sendenden Botschaft auch lediglich der absendenden Station bekannt sein, eine intrinsische Eigenschaft der Botschaft sein oder dieser als Meta- daten, welche nicht gesendet werden, zugordnet sein.

Das erfindungsgemäße Kommunikationsverfahren kann hierbei vorzugsweise 2 ⁿ Subsysteme aufweisen, wobei n eine natürliche Zahl ist und die Anzahl der Bits PX des Präfixes 0,1 ; 00, 01 , 10, 1 1 angibt. Ist ein Bit PX vorgesehen (n=1 ), so kann das Präfix vorzugsweise die Werte 0 und 1 annehmen. Sind zwei Bits vorgesehen (n=2), so kann das Präfix vorzugsweise die Werte 00, 01 , 10 und 1 1 annehmen.

Die dem jeweiligen Subsystem zugeordneten Zeitschlitze 4a, 4b, 4c,... können hierbei in einer beliebigen Reihenfolge, zum Beispiel abwechselnd während des Kommunikationsverfahrens angeordnet sein. Vorzugsweise wird die Reihenfolge der Subsysteme vor einer Kommunikation festgelegt, weiter vorzugsweise in Abhängigkeit der Anzahl an einer Kommunikation teilnehmenden Stationen.

Nach dem Prioritätsauflösungs-Raum PR1 , PR2, PR3,... ist in den Botschaften der Stationen 2a, 2b, 2c, 2d vorzugsweise wenigstens jeweils ein Datenrahmen (frame) 3a, 3b, 3c angeordnet. Dieser Datenrahmen (frame) 3a, 3b, 3c enthält ein Datenpaket, welches über den Kommunikationskanal 5 gesendet werden soll. Die kumulative Dauer des Prioritätsauflösungs-Raums und des Rahmens muss hierbei kürzer sein als ein Zeitschlitz 4a, 4b, 4c, wobei in einem Zeitschlitz vorzugsweise ein weiterer Zwischenrahmenraum (IFS) vorhanden ist, welcher vorzugsweise eine Prüfsumme enthält und/oder dazu dient, dass die Stationen 2a, 2b, 2c, 2d vom Empfangsbetrieb zur Überwachung des Kommunikationskanals 5 auf einen Sendebetrieb zum Ausfüh- ren einer neuerlichen Prioritätsauflösung, d.h. zum Übermitteln der dominanten oder rezessiven Signale überzugehen. Die in Fig. 2 dargestellte Reihenfolge der Zeitschlitze 4a, 4b ist ein abwechselnder Modus, wobei auf einen ersten Zeitschlitz 4a, ein zweiter Zeitschlitz 4b und daraufhin wieder ein dritter Zeitschlitz 4a folgt, welcher wiederum dem ersten Subsystem, wie der erste Zeitschlitz 4a, zugeordnet ist. Es sind aber auch beliebige andere Reihen- folgen möglich.

Fig. 3 stellt einen zeitlichen Ablauf einer zweiten Ausführungsform eines Kommunikationsprotokolls des erfindungsgemäßen Verfahrens zur seriellen Datenübertragung dar. Auch hier wird eine Kommunikation vorzugsweise durch ein Beacon eingeleitet und abgeschlossen. Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von jener in Fig. 2 im Wesentlichen dadurch, dass nicht zwei sondern wenigstens drei Subsysteme mit Präfixen 00, 01 und 1 1 zum Einsatz kommen, welchen jeweils einem der Zeitschlitze 4a, 4b, 4c zugeordnet ist.

Fig. 4 zeigt ein teilweise schematisches Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zur seriellen Datenübertragung. Vorzugsweise sind optionale Arbeits- schritte der vorteilhaften Ausgestaltungen gestrichelt dargestellt. Die Reihenfolge ist dabei vorzugsweise wie dargestellt, kann aber auch von dieser abweichen.

Der Zugriffsmechanismus des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 implementiert eine Kollisionsauflösung basierend auf Prioritäten. Der Mechanismus ist dabei mit dem Zugriffsverfahren des CAN-Buses, einem CSMA- Verfahren, insbesondere CSMA-CR-Verfahren, vergleichbar. Ein Unterschied besteht jedoch darin, dass die Übertragungszeit, wie bei einem TDMA-Verfahren, zusätzlich in feste Zugriffsschlitze eingeteilt ist. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass Präfixe 0,1 ; 00, 01 , 10, 1 1 vorgesehen sind, welche zur Reduzierung der an einer Prioritätsauflösung teilnehmenden Stationen dienen. Die Stationen dürfen vorzugsweise eine Übertragung jeweils immer nur am Anfang eines Zugriffsschlitzes 4a, 4b, 4c beginnen, wobei die Anfangszeiten t1 , t2, t3 ... der jeweiligen Zugriffsschlitze 4a, 4b, 4c vorzugsweise entweder fest als absolute Zeiten festgelegt sind oder jeweils in Bezug auf den vorherigen Anfang eines Zugriffschlitzes 4a, 4b, 4c definiert werden. Dies ist notwendig, da alle Stationen, die einen Datenrah- men übertragen wollen, gleichzeitig mit dem Ausführen 103 einer Prioritätsauflösung starten müssen. Das Ausführen 103 einer Prioritätsauflösung wird vorzugsweise von der Übertragung 104 eines Datenrahmens durch eine der Stationen 2a, 2b, 2c, 2d, gefolgt. Durch die Prioritätsauflösung wird dabei sichergestellt, dass immer nur genau eine Station, z.B. die erste Station 2a auf den Kommunikationskanal 5 zugreift, um einen Datenrahmen, beispielsweise den ersten Datenrahmen 3a, zu senden. Um die Anzahl der Prioritäts- auflösungsschlitze festzulegen 102, kann vorzugweise vorgesehen sein, die Anzahl an Stationen 2a, 2b, 2c, 2d in dem Kommunikationsnetzwerk 5 vorab zu ermitteln 101 .

Während der Übertragung des Datenrahmens können jene Stationen, welche nicht an der Kommunikation beteiligt sind, vorzugsweise in einen Wartezustand treten 105. Dieser wird vorzugsweise vor dem Beginn der Prioritätsauflösung des nachfolgenden Zugriffsschlitzes 4a, 4b, 4c beendet 106. Stationen mit zu sendende Botschaften mit anderen Präfixen 0,1 ; 00, 01 , 10, 1 1 wie des gerade anstehenden Präfixes 0,1 ; 00, 01 , 10, 1 1 können vorzugweise schon vor der Prioritätsauflösung in einen Ruhezu- stand treten oder brauchen nicht aus diesem zu erwachen.

Nach einem Zwischenrahmen-Raum (interframespace, IFS) beginnt eine neuerliche zweite Prioritätsauflösung 107 zwischen den Stationen 2a, 2b, 2c, 2d, welche auf den Kommunikationskanal 5 zugreifen. Diese Schritte werden so lange wiederholt, wie eine Kommunikation zwischen den Stationen 2a, 2b, 2c, 2d auf den Kommunikations- kanal 5 andauert.

Die Zeitpunkte des Beginns der ersten und der zweiten Prioritätsauflösung sowie weitere Prioritätsauflösungen t1 , t2, t3 ... sind vorzugsweise vorbestimmt, so dass stets alle Stationen 2a, 2b, 2c, 2d zum gleichen Zeitpunkt mit einer Prioritätsauflösung beginnen. Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße Verfahren auch die Arbeitsschritte des Ermitteins 101 der einzelnen Stationen im Kommunikationsnetzwerk und des Festlegens 102 der Anzahl der Prioritätsauf lösungsschlitze pr1 , pr2, pr3, ... auf der Grundlage der maximalen Anzahl an zu übertragenden Nachrichten auf. Vorzugsweise im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Übertragen 104 eines ersten Datenrahmens durch die erste Station 2a treten die Übrigen der Mehrzahl von Stationen 2b, 2c, 2d, ... in einen Wartezustand, in welchem diese nicht senden. Weiter vorzugsweise überwacht diese Mehrzahl von Stationen 2b, 2c, 2d, ... im Wartezustand die Kommunikation auf dem Kommunikationskanal nicht. Dieser Wartezustand wird vorzugsweise beendet 106, bevor eine neuerliche Prioritätsauflösung am Beginn des nachfolgenden Zugriffschlitzes ausgeführt wird.

Bezugszeichenliste

Kommunikationsnetzwerk 1

Stationen 2a, 2b, 2c, 2d erster Datenrahmen 3a

zweiter Datenrahmen 3b

dritter Datenrahmen 3c

erster Zugriffsschlitz 4a

zweiter Zugriffsschlitz 4b

dritter Zugriffsschlitz 4c

Kommunikationskanal 5

Zeitpunkt einer ersten Prioritätsauflösung t1

Zeitpunkt einer zweiten Prioritätsauflösung t2

Zeitpunkt einer dritten Prioritätsauflösung t3

Prioritätsauflösungs-Raum PR

Zwischenrahmen-Raum IFS

Prioritätsauflösungsschlitz pr1 , pr2, pr3

Präfix 0,1 ; 00, 01 , 10, 1 1

Präfix-Bit PX