Verfahren zur Übertragung von Daten in einem paketorientierten Kommunikationsnetzwerk und entsprechend eingerichtetes Teilnehmergerät an dem Kommunikationsnetzwerk

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Daten in einem paketorientierten Kommunikationsnetzwerk insbesondere eines Kraftfahrzeugs, in dem Datenpakete ohne eine garantierte Übertragungszeit der Datenpakete, auch Hintergrunddatenverkehr genannt, und mit einer garantierten maximalen Übertragungszeit der Datenpakete in dem Kommunikationsnetzwerk übertragen werden können. Bei dem paketorientierten Kommunikationsnetzwerk kann es sich insbesondere um ein Netz- werk nach dem Ethernet-AVB-Standard handeln.

Das Verfahren mit einer garantierten maximalen Übertragungszeit der Datenpakete sieht vor, dass vor der Datenübertragung mittels einer Reservierungsanfrage von dem Sender der Daten an den Empfänger der Daten eine gewisse Dienstgüte, insbesondere eine maximale Übertragungszeit, entlang der Kommunikationsverbindung, d. h. der Route der Datenpakete in dem Kommunikationsnetzwerk, reserviert wird. Diese Dienstgüte ist erst nach einer Bestätigung der Reservierungsanfrage für den auf der Kommunikationsverbindung übertragenen Datenstroms zwischen Sender und Empfänger in dem Netzwerk garantiert, so dass die Datenübertragung mit garantierter Übertragungszeit der Datenpakete erst nach Erhalt der Bestätigung der Reservierungsanfrage durch den Sender gestartet wird. Die positive Bestätigung der Reservierungsanfrage wird, nach Weiterleitung der Reservierungsanfrage über in der Kommunikationsverbindung zwischen dem Sender und dem Empfänger vorgesehene Switches, letztlich durch den für die Daten vorgesehenen Empfänger ausgesendet .

Die Reservierungsanfrage umfasst als Parameter der angeforderten Dienstgüte vorzugsweise die Datenrate des Datenstroms, die der Sender für die Übersendung der Daten vorsehen möchte, und die Latenz, d. h. die maximale Übertragungszeit, beispielsweise in Form einer Dienstgüte-Klasse, welche u. a. die maximale Übertragungszeit vorgibt.

Der ohne eine garantierte Übertragungs zeit der Datenpakete versendete Hintergrunddatenverkehr erfordert keine Vorabreservierung. Für derart versendete Datenpakete wird also vorab keine Reservierungsanfrage in dem paketorientierten Kommunikationsnetzwerk ausgesendet.

In einem Kraftfahrzeug spielt neben einer zeitlich garantierten Übertragungszeit für Datenpakete im Rahmen vieler Anwendungen auch die Aufstartzeit des Netzwerks eine wichtige Rolle. Als AufStartzeit wird die Zeit bezeichnet, die benötigt wird, bis es möglich ist, über dieses Netzwerk nach einem Starten des Netzwerks Daten zu versenden. Dabei wird von einem Zustand ausgegangen, bei dem Netzwerk vorher inaktiv war. Alle erforderlichen Konfigurationen, Synchronisationen und weitere Startmechanismen müssen dann abgeschlossen sein. Zum Aufstart eines Netzwerks gehören also neben dem Start des jeweiligen Steuergeräts auch der Start des für das Netzwerk zuständigen Netzwerkcontrollers und der Aufbau bzw. die Initialisierung einer Kommunikation mit den weiteren Netzwerkteilnehmern in dem paketorientierten Kommunikationsnetzwerk (kurz auch als Netzwerk bezeichnet). Ein wichtiger kritischer Punkt ist dabei die zeitliche Synchronisation der Netzwerkteilnehmer, welche erst eine Kommunikation eines zeitgesteuerten Netzwerks, wie MOST, FlexRay und beispielsweise Ethernet nach dem AVB-Standard, ermöglicht .

Klassische Kraftfahrzeug-Kommunikationsnetzwerke sind beispielsweise MOST und FlexRay. Diese ermöglichen eine Aufstartzeit von ca. 100 ms. Bei FlexRay bedeutet dies, dass nach 100 ms bereits applikative Nachrichten verschickt werden können. Bei MOST folgt dann typischerweise noch eine Ermittlung der Netzkonfiguration, so dass die applikativen Nach- richten erst typischerweise nach 500 ms verschickt werden können. Erst dann ist der Versand von Daten, beispielsweise eines synchronisierten Datenstroms im Rahmen eines Daten- streams, möglich.

Bei einer üblichen Nutzung des Kommunikationsnetzwerks in einem Kraftfahrzeug kann mit dem Aufstart des Netzwerks meist schon begonnen werden, wenn das abgestellte Fahrzeug über die Fernbedienung (Keyless Entry) aufgeschlossen wird, da davon auszugehen ist, dass der Fahrer nach dem Einsteigen des Fahrzeugs entweder losfährt oder sonstwie auf die Netzwerkkommunikation benötigende Funktionen des Kraftfahrzeugs zugreift. Aufgrund der Einstiegszeit ist in diesem Fall auch eine verlängerte Aufstartzeit aufgrund der genannten Reservierungsan- fragen in dem Netzwerk kein größeres Problem.

Als problematisch erweisen sich jedoch Fälle, in denen der Fahrer eines Fahrzeugs über längere Zeit völlig inaktiv in einem abgeschalteten Fahrzeug sitzt, beispielsweise weil er schläft, und dann plötzlich das Fahrzeug startet und losfährt. Vor dem Starten des Fahrzeugs waren alle Steuergeräte aufgrund der längeren Inaktivitätszeit nicht mehr aktiv. Nach dem Start des Autos müssen entsprechend den üblichen Anforderungen beispielsweise der Warnton der Einparkhilfe in weniger als zwei Sekunden hörbar und/oder das Videobild der Rückfahrkamera in weniger als zwei Sekunden sichtbar sein.

Bei der Übertragung von Audio- und/oder Videosignalen als auch Kontrolldaten, ist eine synchronisierte Übertragung in dem Datennetz wichtig, die beispielsweise mit dem gerade für die Audio- und Videodatenübertragung vorgesehene Übertragung über das Ethernet nach dem AVB-Standard möglich ist. Aufgrund der weitreichenden Standardisierung und flexiblen Gestaltung des Ethernet-AVB-Standards erweckt dieser auch zunehmend In- teresse zum Einsatz in Kraftfahrzeugen, in denen es nach einer Standardisierung im Jahre 2011 derzeit aber noch nicht in nennenswertem Umfang eingesetzt wird. Ein wesentlicher Vor- teil des Ethernet-AVB-Standards ist die Zusicherung von Dienstgüte (QoS - Quality of Service) für die zu übertragenden Daten, wenn diese als Streaming-Daten übertragen werden sollen. Durch das Stream-Reservierungsprotokoll MSRP (Multiple Stream Reservation Protocol) des Standards IEEE 802.1Qat müssen daher vorab Ressourcen des Kommunikationsnetzwerks und insbesondere der die einzelnen Datenpakete von dem Sender zu dem Empfänger weiterleitenden Switches reserviert werden. Durch eine derartige Reservierung kann zugesichert werden, dass die mit dem IEEE 1722- oder IEEE 1733-Transportprotokoll übertragenen Daten mit einer garantierten maximalen Verzögerung bei dem Empfänger ankommen.

Diese Garantie ist Teil des Quality of Service. Die vorgenannten Transportprotokolle sichern also eine maximale Verzögerung der Datenpakete beim Transport der Daten bzw. Streamingdaten über das Kommunikationsnetzwerk zu. Ohne Verwendung dieser oder gleichwertiger Protokolle kann die Ankunftszeit nicht bestimmt werden. Diese Ankunftszeit ist beispielsweise für Audio- und Videodaten besonders wichtig. Bei Hintergrunddatenverkehr bzw. unwichtigeren, nicht zeitkritischen oder nicht in einer zeitlichen Relation zu mittels anderer Datenpakete übertragenen Daten stehende Daten spielt dies keine nennenswerte Rolle, so dass für diese Daten keine Reservierung notwendig ist. Entsprechend werden für diese Daten auch keine Reservierungsanfragen gesendet.

Sofern dagegen Daten gesendet werden, die in einer garantierten Übertragungszeit übertragen werden sollen, um bestimmte Anwendungen erst zu ermöglichen oder sicherzustellen, lässt sich der gemäß dem Ethernet-AVB-Standard ablaufende Vorgang weder umgehen noch nennenswert beschleunigen. Sofern eine Reservierungsanfrage sogar fehlschlägt, können im Rahmen des Ethernet-AVB-Standards zunächst gar keine Daten übertagen werden, bis die Übertragung mit der gewünschten Dienstgüte reserviert ist. Mit dieser im Vergleich zu anderen Kommunikationsnetzwerken vergleichsweise aufwendigen Dienstgüte-Garantie einer Datenübertragung wird dem Umstand Rechnung getragen, dass das Ethernet als solches ein sehr flexibles und daher in der Anwendung für eine Vielzahl von Kommunikationsarten gut geeignetes Netzwerk ist. Im Gegensatz zu den gängigen Netzwerken in Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise FlexRay oder MOST, ist der Aufstart des Netzwerks, d. h. die Zeit bis zu einer möglichen Datenübertragung von Daten mit einer garantierten Dienstgüte (QOS) aber wesentlich langsamer. Außerdem kann die durch die Reservierungsanfrage dynamisch ausgestaltete Anfrage nach Ressourcen in dem Kommunikationsnetzwerk entlang einer gewünschten Kommunikationsverbindung auch zu einer Ablehnung führen, wenn die gewünschte Dienstgüte nicht erreichbar ist. Dies ist gleichbedeutend damit, dass eine Datenübertragung nicht möglich ist.

Aus diesem Grunde werden in Netzwerken eines Kraftfahrzeugs für Datenübertagungen, die eine gewisse Güte benötigen, die Kommunikationsnetzwerke MOST und FlexRay verwendet, die insofern aufgrund ihrer starren Netzwerktopologie, die in dem Kraftfahrzeug fest vorgegeben ist, mit wesentlich schnelleren Reaktionszeiten für die Garantie einer Dienstgüte bei der Übertragung zeitkritischer, beispielsweise echtzeitkritischer, Daten realisierbar sind. Der Ethernet-AVB-Standard, der aufgrund seiner Flexibilität auch für einen Einsatz im Kraftfahrzeug wünschenswert ist, steht in Konkurrenz zu diesen beiden üblicherweise in Kraftfahrzeugen eingesetzten Kommunikationsnetzwerken und sollte bei einem Einsatz im Kraftfahrzeug, beispielsweise dem Ersatz der Kommunikationsnetzwerke MOST und/oder FlexRay, auch mindestens deren Güteanforderungen hinsichtlich der Latenzzeiten und des Nachrichten- jitters für den Datentransport unterstützen.

Der Datentransport beispielsweise eines FlexRay-Netzwerkes ist in dessen statischen Teil vollständig geplant, bevor das Netzwerk gestartet wird, d. h., der Datentransport wird be- reits zur Designzeit festgelegt. Dadurch ist die Kommunikation in dem FlexRay-Netzwerk jederzeit vorhersehbar. Dies wird vor der Produktion eines Automobils, beispielsweise dessen Linie oder speziellen Modells, einmalig festgelegt und hat Bestand über die Lebensdauer des Fahrzeugs, zumindest aber bis zu einem Software-Update aller Netzwerkteilnehmer in dem Kommunikationsnetz des Fahrzeugs.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen schnelleren Start des Datentransportes für insbesondere echtzeitkritische Daten und/oder für bei dem AufStart des Kommunikationsnetzwerks übertragene Daten in einem Kommunikationsnetzwerk zu erreichen, das nach dem Ethernet-AVB-Standard oder einem daran angelehnten Standard funktioniert und bei dem zur Garantie einer bestimmten Dienstgüte insbesondere Reservierungsanfragen gesendet werden müssen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass ausgewählte Daten, insbesondere echtzeitkritische Daten und/oder bei dem AufStart des Kommunikationsnetzwerks gesendete Daten, die insbesondere für eine schnelle Kommunikationsfähigkeit des Kommunikationsnetzwerks nach dem Start notwendig sind, unmittelbar, d. h. ohne Aus- senden einer Reservierungsanfrage und Abwarten einer Bestätigung der Reservierungsanfrage, als Datenstrom von Datenpaketen ohne garantierte Übertragungs zeit ausgesendet werden, obwohl es sich bei den ausgewählten Daten erfindungsgemäß um Daten handelt, die in einer garantierten Übertragungs zeit übertragen werden sollen. Eine Reservierungsanfrage für diese Daten wird dann erfindungsgemäß erst nach dem Start des Datenstroms nachgesendet.

Die Erfindung schlägt also vor, Datenströme ausgewählter Da- ten sofort bei Vorliegen dieser Daten auszusenden, ohne auf eine Bestätigung der Reservierungsanfrage (Reservierungsantwort) zu warten, die mehrere 100 ms bis hin zu einigen Sekun- den dauern kann. Diese Wartezeit wird also erfindungsgemäß eingespart, wobei aufgrund dieser Vorgabe die an sich gewünschte Dienstgüte im Rahmen des Transportprotokolls nicht garantiert wird. Dies wird dann für den Datenstrom aber durch das Nachsenden einer Reservierungsanfrage nachgeholt, so dass die garantierte Übertragungs zeit zumindest für eine Vielzahl von Datenpaketen des Datenstroms doch erreicht werden kann.

Auch wenn die ersten Datenpakete dieses Datenstroms ohne die garantierte Übertragungszeit ausgesendet werden, ist die Gesamtübertragung in der Praxis häufig schneller, als wenn zunächst eine Reservierungsanfrage ausgesendet und eine Bestätigung hierauf abgewartet wird. Daher eignet sich das Verfahren insbesondere für besonders zeitkritische Daten, die mög- liehst in Echtzeit übertragen werden sollen. Mit dieser Lösung wird der Ethernet-AVB- oder ein vergleichbar arbeitender Standard der Funktionsweise der in Kraftfahrzeugen häufig eingesetzten Netzwerke MOST und FlexRay ähnlicher. Erfindungsgemäß kann das Versenden von echtzeitkritischen Daten also deutlich beschleunigt werden, so dass spezielle Anforderungen aus dem Automobilbereich durch diese erfindungsgemäße Variante der Verwendung eines Ethernet-AVB-Transportproto- kolls nachträglich erfüllt werden, auch wenn die fehlende Dienstgütegarantie zunächst vermuten ließe, dass das Initiie- ren eines Datenstroms ohne Vorliegen der Dienstgütegarantie nicht zu dem gewünschten Ergebnis führt.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass das vorgeschlagene Verfahren, auch wenn es speziell für den Einsatz in Kommunika- tionsnetzwerken in Kraftfahrzeugen besonders geeignet ist, nicht auf diesen Anwendungsfall beschränkt ist, sondern allgemein Anwendung finden kann, wenn Ethernet-AVB-Transportpro- tokolle gemäß den vorgenannten Standards eingesetzt werden sollen und besonders zeitkritische Daten zu übertragen sind. Ein typischer Anwendungsfall kann hier auch die Automatisierungstechnik in Produktionsanlagen sein. Erfindungsgemäß kann die spätere Nachreservierung auch verwendet werden, wenn beispielsweise ein vorhandener Datenstrom eine veränderte Dienstgüte bekommen soll, ohne dass der Da- tenstrom dabei unterbrochen wird.

Erfindungsgemäß ist insbesondere vorgesehen, dass der Datenstrom der ausgewählten Daten nach Erhalt einer Bestätigung auf die nachgesendete Reservierungsanfrage als Datenstrom mit einer garantierten Übertragungszeit der Datenpakete umdeklariert wird. Durch das Umdeklarieren sozusagen "on the flight" wird die garantierte Übertragungs zeit für Datenpakete des Datenstroms ab diesem Zeitpunkt dann garantiert und also auch verlässlich eingehalten. Zu diesem Zeitpunkt, bei dem ent- sprechend dem normalen Ethernet-AVB-Standard erst mit der

Übertragung der Daten begonnen werden könnte, sind jedoch bereits eine Vielzahl der Daten als Datenpakete des Datenstroms ausgesendet, die möglicherweise jedes für sich genommen die garantierte Dienstgüte nicht einhält (obwohl dies natürlich genauso möglich ist), jedoch in typischen Anwendungen gerade in überschaubaren Kommunikationsnetzwerken wie denen eines Kraftfahrzeugs einer begrenzten Anzahl von Teilnehmern üblicherweise insgesamt schneller ankommen im Vergleich zu einem Fall, in dem die Bestätigung der Reservierungsanfrage erst abgewartet wird. Einfacher Weise kann das Umdeklarieren erfindungsgemäß beispielsweise im Header der Datenpakete des Datenstroms erfolgen, wobei noch nicht ausgesendete Datenpakete des Datenstroms vorzugsweise schon im Sender umdeklariert werden, so dass nach Erhalt der Bestätigung des Daten- paketes durch den Sender nur noch ein Datenstrom von Datenpaketen mit garantierter Übertragungszeit übertagen werden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung dieses vorgeschlagenen Verfahrens kann ferner vorgesehen sein, dass die Daten- pakete des Datenstroms entlang der Kommunikationsverbindung (Kommunikationsroute bzw. Kommunikationsweg) in Switches umdeklariert werden, in denen die Datenpakete empfangen und zum Empfanger hin entlang der Kommunikationsverbindung wieder ausgesendet werden. Da ein Switch üblicher Weise Teile des Headers eines Datenpaketes des Datenstroms ohnehin auswerten muss, hat der Switch beispielsweise mit seiner Steuereinrichtung Zugriff auf den Header und kann in dem Header eine Erkennung des Datenpakets des Datenstroms entsprechend umstellen. Dies kann sinnvollerweise erfindungsgemäß bereits dann erfolgen, wenn der Switch eine Reservierungsanfrage von dem Sender für Datenpakete dieses Datenstroms erhält, da dem Switch bereits dann bekannt, dass diese Daten eigentlich mit der gewünschten garantierten Übertragungszeit bzw. Dienstgüte übertragen werden sollen. Spätestens kann dies jedoch dann erfolgen, wenn der Switch durch den Empfänger die Bestätigung der Reservierungsanfrage erhält, weil dann in dem Kommunikationsnetzwerk bekannt ist, dass die Ressourcen für eine Übertragung mit der entsprechenden Dienstgüte in jedem Fall vorhanden sind.

In diesem Zusammenhang ist es erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, wenn die Datenpakete eine Kennung des Datenstroms enthalten, die auch in der nachgesandten Reservierungsanfrage und der Bestätigung der Reservierungsanfrage enthalten ist, so dass jeder Switch ein Datenpaket des Datenstroms als zu dieser Reservierungsanfrage bzw. Bestätigung zugehörig erkennen kann .

Um in einem entsprechenden Standard den Datenstrom auch ohne Empfang einer Bestätigungsnachricht aussenden zu können, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Datenstrom der ausgewählten Daten zunächst als Daten ohne garantierte Übertragungszeit der Datenpakete deklariert wird. Dies ermöglicht die Umsetzung der vorgeschlagenen Erfindung auch in einem standardisierten Netzwerk, insbesondere dem Ethernet-AVB- Netzwerk, in dem die Datenübertragung von Daten mit einer garantierten Übertragungs zeit erst nach Erhalt einer Bestätigung auf eine Reservierungsanfrage gestartet werden kann. Hierdurch ist eine Umsetzung der Erfindung also ohne Eingriff oder Verletzung des Standards möglich.

In einer besonders einfachen Ausführungsform dieser erfin- dungsgemäßen Idee kann im Rahmen des Ethernet-AVB-Standards ein anderes Transportprotokoll verwendet werden, das keine Übertragungszeit der Datenpakete garantiert, im Falle des Ethernet-AVB-Standards also beispielsweise keine Transportprotokolle nach den Normen IEEE 1722 oder IEEE 1733 bzw. ver- gleichbare Transportprotokolle.

Dies hat allerdings zur Folge, dass der Datenstrom der ausgewählten Daten zunächst als reiner Hintergrunddatenverkehr behandelt wird. Daher kann gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung vorteilhafter Weise auch vorgesehen werden, dass für das Übertragen des Datenstroms der ausgewählten Daten ein Transportprotokoll verwendet wird, welches auch eine Übertragung von Daten mit einer garantierten Übertragungszeit der Datenpakete ermöglicht, wobei durch Setzen von Flags in dem Header der Datenpakete des Datenstroms bestimmt wird, dass es sich (zunächst) um nicht reservierungsbedürftige Daten handelt, d. h. Daten, die nicht in einer garantierten Übertragungszeit der Datenpakete übertragen werden müssen, und/oder Daten, die nicht erst nach dem Aussenden einer Reservierungs- anfrage und Empfang einer zugehörigen Bestätigung auf die Reservierungsanfrage ausgesendet werden dürfen.

Datenpakete mit derartigen Flags im Header können dann in den Switches aber schon eine bevorzugte Behandlung erhalten, bei- spielsweise wie Daten, die nach einer entsprechenden Reservierung mit der Dienstgütegarantie ausgesendet werden. Dies kann zumindest solange erfolgen, solange in dem Kommunikationsnetzwerk hierfür noch Ressourcen zur Verfügung stehen. Außerdem vereinfacht die Verwendung eines Transportprotokolls, das neben der Übertragung von Daten mit garantierter Übertragungszeit der Datenpakete auch die Übertagung von Daten ohne garantierte Übertragungszeit der Datenpakete erlaubt, eine einfachere Umwandlung bzw. Umdeklarierung der Datenpakete des Datenstroms der ausgewählten Daten in einen Datenstrom mit garantierter Übertragungszeit der Datenpakete. Erfindungsgemäß kann der Datenstrom der ausgewählten Daten im Rahmen des Ethernet-AVB-Standards , insbesondere unter Verwendung der Transportprotokolle nach IEEE 1722 oder IEEE 1733 oder entsprechenden Transportprotokollen, durch Definition einer speziellen VLAN-ID oder einer Multicast-Absenderadresse im Header der Datenpakete gekennzeichnet werden, die einerseits eine Aussendung der Daten ohne vorherigen Erhalt einer Bestätigung auf die Reservierungsanfrage erlaubt und andererseits in Switches als Indikator dafür verwendet werden kann, diese Daten mit hoher Priorität zu behandeln und weiterzulei- ten, etwa entsprechend Datenpaketen, die mit einer garantierten Übertragungszeit übertragen werden. Hierdurch wird die reibungslose und schnelle Datenübertragung auch zu Beginn des Datenstroms der ausgewählten Datenpakete verbessert, solange die Dienstgüte für diesen Datenstrom noch nicht garantiert ist.

Eine weitere Beschleunigung der Datenübertragung von insbesondere echtzeitkritischen Daten lässt sich dadurch erreichen, dass das Kommunikationsnetzwerk beispielsweise bei der Produktion und/oder Inbetriebnahme, statisch vorkonfiguriert wird, ähnlich wie dies bei den FlexRay-Netzwerken der Fall ist. Auch hierdurch lässt sich die vorangehende Reservierungsanfrage für derartige Daten umgehen. Datenströme, die nach dem Systemstart schnell zur Verfügung stehen müssen, sind dem Systemhersteller eines vorzugsweise in sich geschlossenen oder nur definiert erweiterbaren Kommunikationsnetzwerks, beispielsweise einem Ethernet-Netzwerk in einem Kraftfahrzeug nach dem AVB-Standard, bekannt, so dass die elektronischen Steuereinheiten (ECU - Electronic Control Unit), vor allem die Switches zur Weiterleitung der Datenpakete entlang der Kommunikationsverbindung, geeignet vorkonfi- guriert werden können und diesen speziellen Datenstromen von vornherein die entsprechende Dienstgüte gewähren.

Zusätzlich zu dieser Einstellung kann das erfindungsgemäße Kommunikationsnetzwerk so konfiguriert werden bzw. so betrie ben werden, dass ein nicht vorkonfigurierter (eingeplanter) Datenverkehr beim Aufstart des Systems durch die elektronischen Steuergeräte (ECU) überhaupt nicht übertragen wird. Dies sichert die Ressourcen für eine besonders schnelle Über tragung der für den Aufstart des Systems notwendigen Datenpa kete .

Dies kann erfindungsgemäß also dadurch realisiert werden, dass insbesondere bei dem Aufstart des Kommunikationsnetzwerks beispielsweise in einer statischen Vorkonfiguration nicht eingeplanter Datenverkehr nicht übertragen wird, bis das Kommunikationsnetzwerk konfiguriert und für die allgemei ne Kommunikation freigegeben wird.

Entsprechend bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf ein Teilnehmergerät an einem Kommunikationsnetzwerk insbeson dere eines Kraftfahrzeugs, insbesondere also einen Sender, einen Empfänger und/oder einen Switch des Kommunikationsnetz werks, mit einer Sende-Empfangseinrichtung und einer Recheneinheit, wobei die Recheneinheit zur Durchführung einer Kommunikation auf dem Kommunikationsnetzwerk nach einem Kommuni kationsprotokoll eingerichtet ist. Ergänzend ist die Recheneinheit erfindungsgemäß durch Programmcodemittel zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens oder Teilen hiervon eingerichtet .

Ferner betrifft die Erfindung auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die dazu geeignet sind, bei Ausführung auf einer Recheneinheit die Recheneinheit zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens oder Teilen hiervon einzurichten. Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dar- gestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rück- bezügen. Es zeigen: Fig. 1 den Kommunikationsablauf einer Kommunikation auf einem Kommunikationsnetzwerk mit garantierter Übertragungszeit der Datenpakete nach dem Ethernet-AVB- Standard und Fig. 2 einen entsprechenden Ablauf für das erfindungsgemäße Verfahren, in dem der Datenstrom unmittelbar ohne das Abwarten einer entsprechenden Reservierungsbestätigung ausgesendet wird. In Fig. 1 ist erfindungsgemäß ein paketorientiertes Kommunikationsnetzwerk 1 schematisch dargestellt, das insbesondere nach dem Ethernet-AVB-Standard arbeiten kann. Verschiedene auch als Knoten bezeichnete Netzwerkteilnehmer 2 sind über geeignete Datenleitungen 3 derart miteinander verbunden, dass sie untereinander Daten austauschen können.

Eine Kommunikation läuft grundsätzlich so ab, dass ein mit T bezeichneter Knoten 2 (Teller) im Rahmen des Ethernet-AVB- Standards einen Datenstrom (Stream) an einen anderen, mit L gekennzeichneten Knoten 2 (Listener) aussenden will, wozu der Datenstrom durch die Datenleitung 3 über zwischen dem Sender T und dem Empfänger L angeordnete Switches Sx weitergeleitet wird, die auch einen Knoten 2 des Kommunikationsnetzwerks 1 bilden. Die Kommunikation kann über keinen, einen oder mehre- re zwischengeschaltete Switches erfolgen. Im Rahmen des Ethernet-AVB-Standards wird ein Verfahren zur Übertragung von Daten realisiert, in dem Datenpakete ohne garantierte Übertragungszeit der Datenpakete und mit einer garantierten Übertragungs zeit der Datenpakete in dem Kommunika- tionsnetzwerk 1 übertragen werden können, abhängig davon, ob der normale Ethernet-Standard oder der Ethernet-AVB-Standard für die Datenübertragung genutzt wird.

In Fig. 1 ist durch die unter dem Knoten 2 dargestellten, ge- strichelten Achsen in Richtung der Zeit der Verfahrensablauf für die Datenübertragung mit garantierter Übertragungszeit von dem Sender T der Daten zu dem Empfänger L der Daten entsprechend dem Ethernet-AVB-Standard nach dem Transportprotokoll IEEE 1722 oder IEEE 1733 schematisch vereinfacht darge- stellt.

Wenn ein Netzwerkteilnehmer bzw. Knoten 2 als Sender T Daten, die eine bestimmte Güte erfordern, an einen anderen Netzwerkteilnehmer bzw. Knoten 2 als Empfänger L senden möchten, muss vorher durch das Austauschen von sogenannten MSRP-Nachrichten überprüft werden, ob in dem Kommunikationsnetzwerk 1 genügend Ressourcen, wie beispielsweise Datenrate zur Verfügung stehen, um die bestimmte Güte der Datenübertragung sicherstellen zu können. Dazu sendet der Sender T, wenn er einen Datenstrom mit garantierter Übertragungszeit der Datenpakete übertragen will, vor der eigentlichen Datenübertragung eine Reservierungsanfrage 4 aus, die durch den nächsten Teilnehmer, im dargestellten Beispiel den Switch Sx empfangen, wird. Die Reservierungsanfrage 4 enthält als Parameter insbesondere die angeforderte Dienstgüte und die Datenrate des Datenstroms. Auf Grundlage dieser Information überprüft der Switch Sx, ob er in der Lage ist, einen derartigen Datenstrom in der geforderten Güte zu verarbeiten. Kann der Switch Sx die ge- forderten Ressourcen in dem Kommunikationsnetzwerk 1 zur Verfügung stellen, leitet er die Reservierungsanfrage 4 an den nächsten Teilnehmer im Kommunikationsnetzwerk 1 weiter, der ein anderer Switch Sx oder aber, wie hier die Kommunikationsverbindung verkürzend darstellend, der durch den Sender T angesprochene Empfänger L des Datenstroms sein kann. Empfängt der potenzielle Empfänger L die Reservierungsanfrage

4 und möchte er auch den Datenstrom 6 empfangen, generiert er eine Bestätigung 5 der Reservierungsanfrage 4, die er über das Kommunikationsnetzwerk 1, mithin den Switch Sx, an den Sender T zurücksendet. Erst wenn der Sender T diese Bestäti- gung 5 erhalten hat, darf er entsprechend dem AVB-Standard

802.1Qat das Senden des Datenstroms 6 als AVB-Datenstrom mit garantierter Übertragungszeit der Datenpakete beginnen. Das Aussenden des Datenstroms 6 schließt sich zeitlich als an das Aussenden der Reservierungsanfrage 4 und das Empfangen der Bestätigung 5 der Reservierungsanfrage 4 an. Dies ist in Fig.

5 entsprechend der durch den Pfeil angedeuteten zeitlichen Richtung dargestellt.

Der durch einen Doppelstrich charakterisierte Datenstrom 6 wird in dem punktierten Feld 6 genauer dargestellt. Dieser

Datenstrom ist aus einzelnen Datenpaketen 7 aufgebaut, die in einer bestimmten zeitlichen Folge, beispielsweise 125 s , ausgesendet werden. In dem den Datenstrom 6 repräsentierenden Kasten sind die Datenpakete des Senders T mit den Zahlen 1, 2 , 3 bis n durch- nummeriert . Der Übertragungsweg des Datenstroms 6 (d . h . die KommunikationsVerbindung des Datenstroms ) erfolgt über genau den Switch Sx, der auch die Reservierungsanfrage 4 an den Empfänger L weitergeleitet und dabei die für die Übertragung gewünschte Güte zur Verfügung stehenden Res sourcen bestätigt hat .

Daher werden die Datenpakete 7 als Datenpakete mit einer ga- rantierten Übertragungs zeit (AVB-Datenpakete ) gesendet und stehen nach der garantierten Übertragungszeit im Empfänger L zur Verfügung . Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Kommunika- tionsnetzwerk 1 ist durchaus in der Lage, auch dieses Stan- dardverfahren durchzuführen .

Wie Fig . 1 zu entnehmen ist, vergeht allerdings eine nicht unbeträchtliche Zeit von typischerweise mehr als 100 ms bis hin zu einigen Sekunden, bis nach dem Starten einer Reservierungsanfrage 4 das Aussenden des eigentlichen Datenstroms 6 begonnen wird, da erst die Übertragung der Reservierungsanfrage 4 über einen oder mehrere Switches SX hin zu dem Emp- fänger L abgewartet werden muss, der dann seinerseits bei durch die Switches Sx positiv beschiedenen Ressourcen zusagt und in dem Kommunikationsnetzwerk 1 die entsprechende Bestätigung 5 der Reservierungsanfrage 4 über das Netzwerk an den Sender T zurücksendet, bevor dieser mit der eigentlichen Da- tenübertragung beginnt .

Dies ist bei echtzeitkritischen Daten und/oder auch beim Auf- Start des Kommunikationsnetzwerks 1 , bei dem diese echtzeitkritischen Daten als Konfigurationsdaten zum Aufbau des Netz- werks übertragen werden müssen, insofern nachteilig, als der Aufbau des Kommunikationsnetzes 1 bis zur Betriebsbereitschaft zur Datenübertragung eine Weile dauert, die beispielsweise bei Anwendung in einem Kraftfahrzeug in dieser Form nicht immer zur Verfügung steht .

Daher schlägt die vorliegende Erfindung ergänzend ein Verfahren zur Übertragung von Daten vor , welches bei ausgewählten, insbesondere echtzeitkritischen, Daten angewendet werden kann . Dieses Verfahren wird nachfolgend mit Bezug auf Fig . 2 näher erläutert .

Das zugrundeliegende, paketorientierte Kommunikationsnetzwerk 1 ist dasselbe Kommunikationsnetzwerk 1 , das mit Bezug auf Fig . 1 bereits erläutert wurde, so das s hier auf erneute Be- Schreibung der Netzwerkteilnehmer 2 (Sender T, Switch SX, Empfänger L ) verzichtet werden kann . Abgesehen von dem vorbesehriebenen Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen 7 mit einer garantierten Übertragungszeit kann in einem Ethernet-AVB-Netzwerk jederzeit sogenannter Hintergrunddatenverkehr gesendet werden, d . h . , dass die übertragenen Datenpakete 8 ohne eine garantierte Übertragungszeit der Datenpakete 8 ausgesendet werden . Diese Möglichkeit macht sich die Erfindung zu Nutze und schlägt vor , für ausgewählte Daten, die besonders schnell übertragen werden müssen, den Datenstrom 6 als Datenpakte 8 ohne garantier- te Übertragungszeit ( Hintergrunddatenpakte ) zu markieren, auch wenn aufgrund der besonders schnell angestrebten Datenübertragung an sich die Vereinbarung einer besonderen Güte erforderlich wäre . Hierfür kann anstelle des IEEE 1722- oder IEEE 1733-Trans- portprotokolls beispielsweise ein anderes Transportprotokoll für die Daten bestimmt werden . Alternativ kann auch durch Setzen bestimmter Flags (Markierungen ) im Rahmen des IEEE 1722/IEEE 1733-Transportprotokolls im Header des Datenpakets 8 bestimmt werden, dass es sich nicht um einen reservierungsbedürftigen AVB-Datenverkehr handelt, d . h . keine Übertragung mit einer garantierten Übertragungszeit der Datenpakete 7. Unter Beibehaltung des Ethernet-AVB-Standards kann dies durch Definition einer speziellen VLAN ID oder beispielsweise einer Multicast-Absenderadresse erfolgen .

Es wird den elektronischen Steuergeräten (ECU) , die als Netz- werkteilnehmer oder Knoten 2 in das Kommunikationsnetzwerk 1 eingebunden sind, vorzugsweise durch eine statische Vorkonfi- guration bekannt gegeben, dass für Datenpakte 8 mit dieser

Flag in ihrem Header keine Reservierung notwendig ist , um den Datenverkehr weiterleiten bzw . zu senden oder zu empfangen . Hierzu werden vorher definierte Flags in einem Netzwerkteil- nehmer 2 , insbesondere einem Switch Sx, beispielsweise in ei- ner Tabelle oder einem sonstigen geeigneten Speicherbereich abgelegt und eine Aktion definiert . Die Sender T können Datenströme mit derartig markierten Datenpaketen 8 also sofort übertragen bzw. aussenden, wobei diese Datenpakete durch die Switches Sx der Kommunikations erbindung auch sofort hin zu dem Empfänger L weitergeleitet werden . Da bei dieser Übertragung keine garantierte Übertragungszeit der Datenpakete 8 vereinbart ist, kann die Übertragung beispielsweise mit einer gewissen Verzögerung beginnen und der zeitliche Abstand der Datenpakte 8 ohne garantierte Übertra- gungszeit im Laufe der Übertragung auch variieren . Dies ist in Fig . 2 durch den vergleichsweise großen Abstand des ersten Datenpakets 8 unter dem Anstoßen des Datenstroms 6 dargestellt . Zu diesen Verzögerungen kann es auch kommen, wenn die Switches Sx die Flag in den Daten erkennen und die entsprechend gekennzeichneten Datenpakete bevorzugt weiterleiten .

Um diese Unsicherheit zu beseitigen und die Vorteile des Ethernet-AVB-Standards bzw . eines vergleichbaren Standards zu nutzen, bei dem die Datenpakete 7 mit einer garantierten Übertragungszeit übersendet werden, wird zeitlich nachfolgend auf das Anstoßen des Datenstroms 6 eine Reservierungsanfrage 4 durch den Sender nachgesendet, die entsprechend einer regulären Reservierungsanfrage 4 durch den Switch Sx empfangen, überprüft und im Falle eines möglichen Zur-Verfügung-Stellens der angeforderten Ressourcen an den Empfänger L weitergelei- tet wird . Dieser prüft, ob er den Datenstrom empfangen will, und sendet nach einer positiv abgeschlossenen Prüfung die Bestätigung 5 der Reservierungsanfrage 4 zurück . Diese wird in dem Switch Sx empfangen, der aufgrund des unmittelbar angestoßenen Datenstroms 6 bereits Datenpakte 8 ohne garantier- te Übertragungszeit vorliegen hat und an den Empfänger L weiterleitet , wobei eine Identifikation der Datenpakete 8 des Datenstrom 6 und der Bestätigung 5 der Reservierungsanfrage vorzugsweise über eine dem Datenstrom 6 zugeordnete Identifikation erkennbar ist .

Daher geht der Switch Sx dazu über, ein noch ohne garantierte Übertragungszeit empfangenes Datenpaket 8 in ein Datenpaket 7 mit garantierter Übertragungszeit um zu deklarieren, sobald die entsprechende Bestätigung 5 der Reservierungsanfrage 4 im Switch Sx vorliegt . In Fig . 2 ist dieser Vorgang für das von dem Sender T noch als Datenpaket ohne garantierte Übertra- gungszeit ausgesendete zweite Datenpaket der Fall .

Ferner leitet der Switch SX die Bestätigung 5 der Reservierungsanfrage 2 an den Empfänger T weiter, der diese vor Aussendung des dritten Datenpakets des Datenstroms 6 erhält . Da- her wird dieses gleich als Datenpaket 7 mit garantierter

Übertragungszeit ausgesendet . Ab diesem Zeitpunkt läuft die Übertragung wieder analog dem normalen Ethernet-AVB--Standard, wobei die Übertragung der Daten mit dem vorgeschlagenen Verfahren insgesamt schneller ist, da die in Fig . 1 dargestellte Wartezeit bis zum Beginn des Aussendens des Datenstroms 6 entfällt .

Alternativ kann erfindungsgemäß natürlich vorgesehen sein, den Ethernet-AVB-Standard derart anzupassen, das s die Daten gleich als Datenpakete 8 mit garantierter Übertragungszeit gekennzeichnet werden und die Aus Sendung der Daten trotzdem vor Erhalt der Bestätigungsnachricht 5 auf die Reservierungsanfrage 4 erfolgen kann . Entsprechend dem vorbeschriebenen Fall wird dann nach Erhalt der Bestätigung 5 der Reservie- rungsanfrage 4 die Datengüte auf dem gesamtem Übertragungsweg garantiert .

Hierdurch lassen sich zeitkritische Daten, insbesondere bei einem Neustart (AufStart ) des Kommunikationsnetzwerks 1 , be- sonders schnell übertragen, wobei die Übertragung der Daten und das Reservieren der an sich angestrebten Dienstgüte zu Beginn des ÜbertragungsVorgangs erfindungsgemäß parallel verläuft . Hierfür ist es besonders vorteilhaft , wenn das Kommunikationsnetzwerk 1 zumindest für in solchen Fällen häufig auftretende Kommunikationswege statisch vorkonfiguriert ist , weil dann eine bevorzugte Behandlung der Datenpakete 8 ohne garantierte Übertragungszeit auch einfach möglich ist , wenn die Dienstgüte noch nicht garantiert werden kann .