用于运行机动车的以太网车载网络的方法、控制单元和以太网车载网络与流程

本发明涉及一种用于运行机动车的以太网车载网络的方法。此外，本发明涉及一种用于与此相应的以太网车载网络的控制单元和一种具有与此相应的控制单元的以太网车载网络。

背景技术：

车辆网络中的控制设备目前大多只能通过同类的连接实现。通常不存在线缆束方面的冗余。然而将来规定，出于故障安全的原因，控制设备配备有冗余的电流连接和数据连接，以便在故障情况下，例如在线缆断裂或插头中的接触故障时还能够通信。未来的汽车网络、尤其以太网车载网络类似于从信息技术的其他领域已知的网络更强地互相结合。

由此提出如下问题：控制单元之间的哪个连接路径对于哪个应用情况而言尤其鉴于时延、故障安全、emv（电磁兼容性）和电流传输是最好的。但是关于网络的拓扑结构和该拓扑结构的速度的信息至今不可用于控制设备中的软件或程序。但是程序将来将应用于非常多的不同的车载网络变型方案中。

技术实现要素：

本发明的任务是创建一种方法、一种控制单元以及一种以太网车载网络，在该方法的情况下或利用该控制单元或利用该以太网车载网络能够更可靠地运行以太网车载网络。

该任务通过根据独立权利要求所述的方法、控制设备和以太网车载网络来解决。

按照根据本发明的方法运行机动车的以太网车载网络。执行如下步骤：

-确定第一信号在以太网车载网络的第一控制单元和以太网车载网络的第二控制单元之间的尤其直接的第一连接路径上的传播时间或连接延迟；

-确定第一连接路径的最大速度；以及

-根据连接延迟和最大速度确定第一连接路径的传输介质的类型或物理介质。

本发明所基于的认识是：根据信号在连接路径上的传播时间或延迟可以确定连接路径的最大速度，并且根据连接延迟和最大速度又可以确定传输介质的类型或物理介质。利用关于传输介质的知识可以更可靠地运行以太网车载网络。

这样可以例如通知以太网车载网络的控制设备中的程序或软件：传输介质是以哪种类型或物理介质。据此，程序于是例如可以判定，选择哪个连接路径来传输数据，例如可以选择更可靠的路径或更快速的路径。例如也可以根据要发送的数据来判定，所述数据应经由更可靠的路径还是更快速的路径来发送。这样，例如利用机动车的摄像机现场（live）检测的图像信息与利用更可靠的连接相比宁可利用快速的连接传输，因为当前的图像信息在一定的时间之后不再是重要的或对于程序而言不再是感兴趣的。

尤其确定相应的连接路径的长度。传输介质的类型于是尤其附加地根据连接路径的长度来确定。

尤其通过将延迟时间和/或最大速度和/或长度与参考值、尤其与参考延迟时间和/或参考最大速度和/或参考长度比较来确定传输介质。

通过该方法可以更有效地进行数据传输。利用关于传输介质的类型或信道参数的知识，程序、尤其应用程序、操作系统或固件可以鉴于存储器消耗、实时能力和可能的安全水平被优化或为此被设计。如果例如识别出经由光学介质代替经由铜介质进行传输，则可以使用于满足安全要求的特有开销最小化，因为类别“光学的”关于电磁干扰具有更好的特性。这导致更低的电流消耗，因为在设计创建的时刻通常假定最差情况并且因此为安全起见将与所需相比更多的计算能力纳入计划。

另一优点是通过该方法更好地利用资源。根据传输介质和速度，如果例如识别出：新的传输由于速度在时间上将是可能的或不可能的，即新的传输由于较快的速度在限定的传播时间之内还将是可能的，则该程序可以保留或及早分配资源。相应的控制单元或控制器因此将可以根据介质甚至节约能量并且向下被时钟控制或也可以将资源提供用于其他应用或程序。如果例如识别出较高的传输速度，则例如也许可以如下优化例如摄像机传感器的算法：不进行压缩，因为这花费时间和质量，而是生成具有最佳质量的数据。因此例如原始数据传输在如下情况下是可能的：例如识别出10gbit/s的以太网连接。在压缩和解压缩时形成的可能的时延于是将被取消。

此外有利的是故障安全的通信。根据介质，可以适配软件或程序的冗余性或也可以适配数据传输。如果例如识别出经由铜的慢的、例如100mbit/s的以太网，则将可以激活其他用于冗余的方法，以便提高成功的数据传输的概率。如果例如识别出10gbit/s的以太网而不是100mbit/s的以太网，则也许不需要经由冗余路径的双重传输，因为在错误情况下可以重新传输数据。这意味着，必须在网络中维持较小的带宽，即也能够节约电流。

此外优点是，例如可以使用与平台无关的软件。通过该方法例如可以更灵活地且更精确地为应用情况的要求设置程序。如果目前例如针对100mbit/s开发应用，则该应用也可以被使用在具有更高的数据率的以太网车载网络中，因为该程序可以按照根据本发明的方法来适配。

优选地规定，将传输介质的类型或物理介质通知给以太网车载网络中的程序并且根据传输介质的类型适配程序的连接路径选择。可以将传输介质的类型通知给程序，或者该程序通过根据本发明的方法自己查明传输介质的类型。利用关于传输介质的知识，该程序于是可以适配先前作出的连接路径选择或首次确定该连接路径选择。该程序在此例如在第一控制单元中、在第二控制单元中或以多样的方式在以太网车载网络中运行。

此外优选地规定，将传输介质的类型确定为光学的、铜的或无线的。通过将传输介质确定为光学的、铜的或无线的，将传输介质分配给预定类别。所述类别中的每个类别于是例如可以被分配至少一种预定特性。因此“光学的”例如可以代表低时延或高速度。类别“无线的”例如可以被分配与另外两种类别相比更高的时延。

此外优选地规定，根据传输介质的类型给第一连接路径分配传输安全值，所述传输安全值描述经由第一连接路径传输的数据的损失概率。通过所传输的安全值，避免使程序自己确定传输介质具有哪种特性。因此，例如除了传输介质的类型之外也可以将传输安全值通知给程序并且该程序可以立即继续处理传输安全值并且适配连接路径选择，而不必评估传输介质的类型。

此外优选地规定，确定多个信号在第一连接路径上的延迟并且选择多个信号的最短的延迟，其中第一连接路径的最大速度根据最短的延迟来确定。替代地或附加地，可以确定多个信号在第一连接路径上的传播时间并且选择多个信号的最快的传播时间，其中第一连接路径的最大速度根据最快的传播时间来确定。多个信号的延迟或传播时间具有如下优点：多次测量导致提高的可靠性。因此例如可能的是，利用唯一的信号的仅仅唯一的测量导致，有错误地确定传输介质的类型。通过多个信号可以再次更可靠地确定最大速度和因此确定传输介质的类型或物理介质。

此外优选地规定，确定第二信号在与第一连接路径不同的在第一控制单元与第二控制单元之间的尤其直接的第二连接路径上的延迟时间或传播时间，并且确定第二连接路径的最大速度，其中根据第二连接路径的延迟时间或传播时间和最大速度来确定第二连接路径的传输介质的类型。第二连接路径在此优选地是对第一连接路径的替代连接路径。有利的是，现在从第一连接路径和第二连接路径分别确定传输介质的类型或物理介质。传输介质的相应的类型于是又被通知给程序并且该程序可以根据传输介质的类型或物理介质选择第一连接路径和/或第二连接路径用于数据传输。也可能的是，该程序在数据传输期间变换连接路径或添加或删去另一连接路径。

此外优选地规定，在第一控制单元和/或第二控制单元从正常运行模式变换到节能模式中和/或从节能模式变换到正常运行模式中之后尤其重新实施该方法。正好在不同运行模式中、即当前在正常运行模式中和在节能模式中出现，相应的连接路径的最大速度被改变。因此例如可能的是，最大速度在节能模式中低于在正常运行模式中。

此外规定，利用第一控制单元确定第一信号的传播时间或连接延迟并且利用第三控制单元确定第三信号在仅仅间接地与第一控制单元连接的在以太网车载网络的第三控制单元和第二控制单元之间的第三连接路径上的传播时间或连接延迟，其中通过从第一控制单元发送给第三控制单元的业务消息来触发第三信号的连接延迟或传播时间的确定。因此有利的是，第三控制单元因此可以由第一控制单元请求来确定连接延迟。第三控制单元因此不必自己被设立用于在确定的时刻或根据确定的标准发起或触发连接延迟的确定。也有利的是，以太网车载网络中的多个控制单元被设立用于确定连接延迟。连接延迟由此可以更可靠地确定。

本发明也包括用于以太网车载网络的控制单元。控制单元被构成为第一控制单元，以便执行如下步骤：

-将信号发送给以太网车载网络的第二控制单元并且从第二控制单元接收该信号；

-确定所述信号在尤其直接的到第二控制单元的连接路径上的传播时间或延迟；

-确定所述连接路径的最大速度；以及

-根据所述连接延迟和最大速度确定所述连接路径的传输介质。

所述控制单元在此可以被构成为机动车的以太网车载网络的多样的控制单元。因此，控制单元例如可以至少部分地承担机动车的驾驶员辅助装置的功能或者构成用于控制执行器或者也可以仅仅构成为网络转接设备。该控制单元例如也可以是通信控制单元，其被构成用于车辆内部的通信或者也被构成用于车辆外部的通信。

此外，本发明包括用于机动车的以太网车载网络，所述以太网车载网络具有第一控制单元和第二控制单元，其中所述控制单元经由至少一个连接路径、尤其至少在一个连接路径上直接地彼此连接，并且第一控制单元按照根据本发明的控制单元构成。

“直接地”当前意味着：在第一控制单元和第二控制单元之间没有布置其他控制单元。

以太网车载网络尤其布置在机动车中。经由以太网车载网络可以将数据从以太网车载网络中的第一控制设备传输到以太网车载网络中的第二控制设备。因此，以太网车载网络在机动车中尤其构成用于机动车中的数据传输。

优选地规定，以太网车载网络具有第三控制单元，该第三控制单元仅仅间接地与第一控制单元连接并且经由第三连接路径直接地与第二控制单元连接，其中第三控制单元构成用于确定第三信号在第三连接路径上的延迟或传播时间，其中第一控制单元构成用于通过给第三控制单元的业务消息触发第三信号的连接延迟的确定。

关于根据本发明的方法介绍的优选的实施方式及其优点相应地适用于根据本发明的控制单元和根据本发明的以太网车载网络。控制单元和以太网车载网络的具体的（gegenständlich）特征构成用于在实施根据本发明的方法时协作。

本发明的其他优点从从属权利要求、说明书和附图中得到。

附图说明

本发明的实施例随后借助示意性附图更详细地解释。

图1示出具有根据本发明的以太网车载网络的实施例的机动车的示意性俯视图；

图2示出具有第一控制单元、第二控制单元和第三控制单元的以太网车载网络的示意图，所述第一控制单元、第二控制单元和第三控制单元利用第一连接路径、第二连接路径和第三连接路径连接；

图3示出用于确定相应的连接路径的传输介质的类型的流程图；

图4示出用于适配以太网车载网络中的程序的流程图；

图5示出用于确定和存储信号的传播时间或连接延迟的流程图；

图6示出用于创建传播时间或连接延迟的参考值列表的流程图；以及

图7示出用于示例性地适配以太网车载网络中的程序的流程图。

在所述图中，相同的或功能相同的元件配备有相同的附图标记。

具体实施方式

图1以俯视图示出机动车1。机动车1具有以太网车载网络2。以太网车载网络2根据该实施例又具有多个控制单元，所述控制单元也可以被称为控制装置或控制设备。控制单元在此利用连接路径彼此连接。基于在该实施例中的以太网车载网络2的现有的拓扑结构，在控制单元之间存在多个并行的通信路径。连接路径例如可以由不同的介质类型或材料构成。

随着以太网变型方案的数量增加，例如也将使用连接速度的动态改变。这例如意味着，可以相对于传播时间改变速度。例如，可以将10gbit/s的连接路径改变到100mbit/s，以便节约能量。因为在此涉及动态功能，因此可能的是，车载网络在交付之后或在首次安装在机动车中之后与例如在软件更新之后或在故障情形中不同地构成。

以太网车载网络2具有第一控制单元3、第二控制单元4和第三控制单元5。第一控制单元3通过第一连接路径6与第二控制单元4连接。此外，第一控制单元3根据该实施例也通过第二连接路径7与第二控制单元4连接。

第一控制单元3、第二控制单元4和/或第三控制单元5例如可以被构成为控制设备或网络转接设备（netzwerkweiche）。

第二控制单元4和第三控制单元5通过第三连接路径8彼此连接。

根据图1的实施例，第一控制单元3和第二控制单元4直接经由第一连接支路6彼此连接，而第一控制单元3和第二控制单元4利用第二连接路径7仅仅间接连接，因为第二连接路径7通过另一控制单元被分为两个部分。但是根据另一实施例，第二连接路径7也可以将第一控制单元3和第二控制单元4直接彼此连接。

图2示出以太网车载网络2的另一实施例。以太网车载网络2具有第一控制单元3、第二控制单元4和第三控制单元5。此外，以太网车载网络2也具有第一连接路径6、第二连接路径7和第三连接路径8。

根据该实施例，确定第一信号10在第一连接路径6上的传播时间或延迟9。通过传播时间或延迟9描述第一信号10经由第一连接路径6从第一控制单元3到第二控制单元4或相反经过多长时间。

根据第一信号10的传播时间或延迟9确定第一连接路径6的最大速度11。第一连接路径6的最大速度11在此例如根据线缆的长度、传输的速度和/或介质类型或传输介质的类型而变化。

根据最大速度11确定第一连接路径6的传输介质12的类型。

根据该实施例，将传输介质12的类型确定为光学的、铜的或无线的。在光学的情况下，第一连接路径6例如构成为玻璃纤维连接。在铜的情况下，第一连接路径例如通过具有双绞线的线缆、例如具有非屏蔽双绞线（utp-unshieldedtwistedpair）的线缆构成。在无线的情况下，第一连接路径6基本上构成为无线电路径，并且第一控制单元3和/或第二控制单元4具有无线电接收器和/或无线电发送器或与无线电接收器和/或无线电发送器连接。

传输介质12的类型或物理介质被通知给以太网车载网络2中的程序13。该程序13例如可以存在于以太网车载网络2的第一控制单元3、第二控制单元4或第三控制单元5或另一控制单元中。根据传输介质12的类型或物理介质适配连接路径选择14。这样，程序13例如可以通过连接路径选择14经由与连接路径选择之前不同的连接路径发送数据。但是，程序13例如也可以通过连接路径选择14中断并且在以后的时刻又开始数据的发送。

根据该实施例，根据传输介质12将传输安全值15分配给第一连接路径6。通过传输安全值来描述经由连接路径传输的数据的损失概率。传输安全值15因此允许关于数据能够多么可靠地经由第一连接路径传输的陈述。如果例如低于安全极限值并且数据只能不安全地传输，则可以预期，数据延迟地到达其目的地或者，如果由于数据的所需的现实性不值得再次发送，则甚至不到达其目的地。根据另一实施例，确定多个信号在第一连接路径6上的延迟并且选择多个信号的最短延迟。第一连接路径6的最大速度11于是根据最短延迟来确定。

类似于上述处理方式也可以确定用于第二连接路径7和/或第三连接路径8的传输介质12的类型或物理介质。

因此也可以规定，确定第二信号17在第二连接路径7上的传播时间或延迟16。于是根据第二信号17的传播时间或延迟16确定第二连接路径7的最大速度18。根据第二连接路径7的最大速度18又确定第二连接路径7的传输介质19。

不仅第一控制单元3而且第二控制单元4以及第三控制单元5也可以在正常运行模式中或在节能模式中运行。在节能模式中，相应的控制单元与在正常运行模式中相比消耗更少能量。例如在节能模式中可以相对于在正常运行模式中的速度降低相应的控制单元的端口的速度。端口的被降低的速度于是也对相应的连接路径的相应的最大速度有影响。

根据另一实施例，可以由第一控制单元3将业务消息20发送给第三控制单元8。通过业务消息20于是触发第三信号22的传播时间或延迟21的确定。第三信号22在第二控制单元4与第三控制单元5之间发送。第三信号22的传播时间或延迟21根据该实施例通过第三控制单元5确定。

图3一般地描述该方法。在步骤s1中，确定第一信号10的传播时间或延迟9。在步骤s2中，确定传输介质12的类型。在步骤s3中，最后适配程序13。

图4示出用于计算相应的参数或分配给传输介质12的相应的参数的流程图。在步骤s4中，确定第一信号10的传播时间或延迟9。由此在步骤s5中可以确定传输介质12的类型或物理介质。传输介质12的类型又可以包括如下参数：速度23、介质24、线缆长度25、功率传输26、误比特率27。在步骤s6中于是最后接着程序13的适配和连接路径选择14。

根据该实施例提出：在所连接的控制单元或控制器之间测量信号的连接延迟。为了测量延迟9、16和21，例如可以利用标准ieee1588或ieee802.1as（那里称作“linkdelay（链路延迟）”）的方法。也可以通过ttethernet（timetriggeredethernet（时间触发以太网））例如提供方法，以便确定相应的传播时间或延迟9、16和21。

图5示出相应的传播时间或延迟9、16和21的确定。描述连接延迟的本地查询和非本地查询。尤其在至少一个控制单元上实施的程序13优选地首次本地地确定本地延迟或如果直接连接有多于一个控制设备，则确定多个延迟。此后优选地经由面向服务的方法、例如some/ip（scalableservice-orientedmiddlewareoverip（基于ip的可扩展的面向服务的中间件））向其他控制单元查询其至邻居的连接延迟。这可以要么集中地要么分散地实现。查询要么可以在系统启动、定义时或在软件更新之后执行一次，要么周期性地实施，以便识别动态改变。这些数据于是尤其包括控制单元的地址在内在首次时被存储和分配。

在步骤s7中，确定到直接连接的控制单元的相应的连接延迟。在步骤s8中，查询其他连接路径的相应的延迟。在步骤s9中存储相应的连接延迟和其相关的连接伙伴。

图6示出用于基于参考测量导出其他速度的另一方法。如果例如当前温度非常高或使用差的线缆，则预先存储的值也许可能是太不精确的。因此提出：尤其在知晓自己的参数和于是可以由此导出和计算的其他速度的情况下，应用或程序13在其自己的控制单元本身处执行测量。

在步骤s10中针对每个本地以太网端口执行分析。在步骤s11中查询：信道参数是否是已知的。如果情况不是如此，则接着步骤s12并且该方法结束。如果情况如此，则接着步骤s13，在该步骤s13中确定相应的传播时间或延迟9、16和21。在步骤s14中，进行存储并且关于信道参数设置所确定的传播时间或延迟。在步骤s15中创建参考值列表。

图7示出通过关于传输介质12、19的类型的知识的可能的优化。在步骤s16中判定：传输介质12、19的类型或物理介质是否是铜。如果情况如此，则接着步骤s17，在该步骤s17中确认：podl（poweroverdatalines（数据线供电））、即经由以太网的供电是可能的。

如果在步骤s16中判定：介质不是铜，则接着步骤s18。在步骤s18中检验：传输介质12是否是光学的。如果情况如此，则接着步骤s19。在步骤s19中确定：由此存在更小的误比特率并且由此存在该连接路径的更高的可靠性。在步骤s20中提供如下可能性：如果不需要控制单元3、4、5的rx（接收单元）或tx（发送单元），则停用控制单元3、4、5的rx（接收单元）或tx（发送单元）。

如果在步骤s18中判定：传输介质12的介质或类型不是光学的，则在步骤s21中假定：作为有关的连接路径的相应的连接路径构成为直接的mii连接（mediaindependentinterface（介质无关接口））。在此情况下，相应的控制单元例如适合于ieeep802.1cb（framereplicationandeliminationforredundancy（帧复制和消除冗余））。

其他可能性从关于传输速度的知识中得出。与当前数据流组合地，例如可以有针对性地经由高带宽的连接传输数据并且因此停用其他不需要的连接路径，由此能够节约能量。

此外，在高带宽的连接的情况下存在使用冗余机制（例如ieee802.1cb）的可能性。由于在此情况下连续地冗余地传输数据，所以为此需要高带宽。也可设想根据传输路径的速度适配应用。摄像机例如可以根据链路或连接路径6、7、8的速度适配要传输的图像数据的分辨率。

附图标记列表

1机动车

2以太网车载网络

3第一控制单元

4第二控制单元

5第三控制单元

6第一连接路径

7第二连接路径

8第三连接路径

9第一信号的延迟

10第一信号

11第一连接路径的最大速度

12第一连接路径的传输介质的类型

13程序

14连接路径选择

15传输安全值

16第二信号的延迟

17第二信号

18第二连接路径的最大速度

19第二连接路径的传输介质的类型

20业务消息

21第三信号的延迟

22第三信号

23速度

24介质

25线缆长度

26功率传输

27误比特率。