用于确定应用对通信负载的影响的方法与流程

1.本发明涉及一种用于确定应用对车辆中的通信系统的通信负载的影响的方法以及一种用于执行所述方法的计算单元和计算机程序。


背景技术：

2.在现代的车辆中，通信系统设置有不同的计算单元或者说控制器，所述计算单元或者说控制器通过所述通信系统或者说在那里存在的通信介质（通常是所谓的总线如例如can总线）来交换消息、即彼此通信。


技术实现要素：

3.按照本发明提出具有独立权利要求的特征的用于确定应用对通信负载的影响的方法以及用于执行所述方法的计算单元和计算机程序。有利的设计方案是从属权利要求以及下文中的说明的主题。
4.本发明涉及确定应用对在车辆中的带有至少两个计算单元的通信系统的通信负载的影响。在车辆的开发期间能够对传输信道又或者所述通信系统的很大部分的性能实行评价。因此例如能够判断，在计算单元上是否还能够或者允许使用特定的应用，从而进一步满足对例如在通信系统中的延迟时间的特定的要求。这样的评价和因此所述通信负载（也或者总线负载）在所述开发期间也能够通过例如对具体的传输信道的模拟和/或测量来实现。
5.由于将新的功能或者应用引入到在现场中的车辆中、也就是说引入到被最终客户所使用的车辆上的可能性能够导致，在所述开发期间所执行的评价或者所求取的通信负载不再有效。
6.在本发明的范围中提出了，确定应用对处在运行中的车辆中的——即尤其在现场中的车辆或者说在尤其对所述通信系统的开发已经结束的车辆中的——带有至少两个计算单元的通信系统的通信负载的影响。在此，确定所述通信系统的通信负载的增加，所述通信负载的增加通过所述应用（所述应用的影响应该被检验）引起，其中，在考虑到所述通信负载的增加的情况下确定，是否还能够满足对所述通信系统的至少一个预先给定的要求。
7.这样的要求例如能够是在通过所述应用本身、但是也通过其它的已经存在的且在必要时重要的应用来提供服务时的特定的延迟时间。在这方面也提到“服务质量”（quality-of-service，qos）（也称为业务质量，并且代表从用户的角度的通信服务的质量，也就是说所述服务的质量与其要求一致的程度；形式上，qos是大量的对多个对象的共同的特性或说共同作用的质量要求）。如果不是这种情况，也就是说当使用该应用时如果所述要求不能够被满足，则对所述通信负载的影响进行响应，例如不使用相关的应用或者解除激活例如应用其它的部分。
8.通过车辆又或者机器与远程应用（也被称为应用程序）的耦接，即例如远程被布置的且通过例如无线的通信连接来连接的服务器（“云”），在车辆中使用安全系统如例如所谓
的“入侵检测系统（intrusion detection system，ids）”是有意义的，以便能够识别出到车辆上的攻击并且在需求时作出响应。这样的ids主要能够实现，分析所述总线负载或者说通信负载并且部分地也为了分析目的而记录消息或者数据包。这能够被使用，以便从网络通信（在所述通信系统中）中识别出攻击模式，报告可疑的活动并且在需求时采取对策。
9.这能够在本发明的范围中使用，其中，能够如此扩大本来就被执行的分析，从而在现场中执行对当前的总线负载的或者说通信负载的评估或者在下载应用之前能够（例如在车辆本身中或者在外部）估计，以便确定：所述应用的通信需求对通信负载具有哪些影响。但是不言而喻的是，相应的系统也能够完全地重新设置。
10.根据所述通信负载的测量的或者说评估的结果或者说具有应用和不具有应用的差异能够作为响应而在必要时解除激活应用、改变信号的消息优先级，以便确保目标特性，或者甚至完全不执行应用的下载。
11.优选地，确定所述通信负载的增加，其方式为：当未实施应用时，确定针对车辆的一种或者多种不同的运行状态——适宜地也能够是所有运行状态，在所述运行状态中所述应用具有或可能具有影响——的通信负载。相应地，也就是说在相同的运行状态下，当实施所述应用时，确定通信负载。以这种方式能够形成在必要时根据运行状态被分配的差值。这而后允许具体的评价：当所述应用被实施或者说被使用时，所提到的要求是否还能够被满足或者不能够被满足。为此适宜的是，分别确定所述通信负载，其方式为：针对每个运行状态将至少一个信号从一个计算单元传送到至少一个其它的计算单元（在必要时也多个其它的计算单元）并且分别求取从发送直至接收所述信号所配属的持续时间。对于从发送直至接收的所述持续时间而言尤其考虑到处理信号在计算单元中的持续时间本身以及所述信号在通信路径上传送的持续时间。
12.对通信负载的确定的这种方式尤其适用于这样的情况，在所述情况中所述应用——所述应用对所述通信负载的影响应该被确定或者说被检验——已经存在在所述车辆上，也就是例如已经从远程源被下载或者以其他方式被施加或者被加载。当所述要求不能够被满足时，于是适宜的是，解除激活或者说不再使用所述应用或者至少所述应用的部分。这也能够附加地或者替代地针对其它的应用而在所述计算单元中的一个计算单元上进行。作为附加方案或者替代方案，但是也能够适配应该在通信系统上被传送的（例如特别重要的）消息的优先级、尤其置于后方（也就是说设有更低的优先级）。这不仅适用于来自相关的应用的消息而且也适用于其它的（当前没有被研究的）应用。在此，必须确保或者应该确保，对在必要时所要求的整体系统特性和为此必要的qos进行遵守。
13.同样优选地是，所述通信负载的增加根据所述应用的接口规范相对于在通信系统上有待传送的数据量和配属的持续时间来确定。对于应用即通常确定，在哪些时间（应当有规律地或者无规律地）必须传送哪种类型和数量的数据。因此至少能够估计：当应该使用所述应用时，这会对通信负载具有哪些影响。对所述通信负载的确定的这种方式尤其适用于这样的情况，在这种情况中所述应用还未被施加到、尤其被下载到所述计算单元中的一个计算单元或者说所述车辆上。所述通信负载的增加也就是说以预测的方式来确定。如果不能够满足或者说无法满足所述要求，则以适宜的方式甚至完全不会将所述应用施加到或者说下载到所述计算单元上。
14.因此，所提出的处理方式能够实现：在实际运行中检测附加地在现场中被装载到
所述车辆中或者说到所述车辆上的应用或者说应用程序（app）对车辆中的总线负载或者说通信负载的影响，并且在需求时对应用解除激活，以及基于所规定的优先级或者标准来执行所述消息的优先级确定（在此则例如考虑到所谓的软件定义网络（software-defined networking，sdn）），也就是说通过改变不同的消息优先级并且将该值传送到所参与的应用处来确保，在对时间要求严格的消息的情况下遵守要求、如所要求的延迟。但是同样地，应用也能够被告知可能的服务质量（qos）、也就是说车辆中的实际的延迟。所述应用而后能够决定：当例如不再得到qos目标值或者所保证的特性时，所述应用如何对该消息作出响应。
15.因此，所述所提出的处理方式还能够实现，在下载之前评估附加地在现场中被装载到所述车辆中或者说到所述车辆上的应用对总线或者说通信负载的影响，也就是确定被该应用所需的通信负载对在车辆中的整个的通信负载具有哪些影响。这不仅能够在车辆中而且也能够在外部、例如在所谓的后端（即例如云服务器）中进行。在后者的情况下，具体的车辆系统配置的建模能够在外部例如借助于数字双胞胎（在此是相关的组件的数字仿真模型，尤其涉及所述车辆的通信系统）来进行。
16.尤其所有种类的陆基车辆、如乘用车、商用车辆、农业的机器然而工地或者工程机器也都适合作为能够使用所提出的方法的车辆。
17.按照本发明的计算单元、例如机动车辆的控制器尤其在程序技术方面被设定用于执行按照本发明的方法。
18.按照本发明的方法的以带有用于执行所有方法步骤的程序代码的计算机程序或者计算机程序产品的形式的实现方式也是有利的，因为这引起特别低的成本，尤其当实施的控制器还用于另外的任务并且因此本来就存在时。用于提供所述计算机程序的合适的数据载体是尤其磁性的、光学的和电气的存储器，如例如硬盘、闪存、eeprom、dvd等。通过计算机网络（互联网、内联网等）也能够下载程序。
附图说明
19.本发明的另外的优点和设计方案由说明书和附图来得到。
20.本发明根据实施例在附图中被示意性地示出并且在下文中参考所述附图来说明。其中：图1示意性地示出了车辆的通信系统，在所述通信系统中能够执行按照本发明的方法；图2示意性地示出了通信系统的计算单元；图3示意性地示出了在一种优选的实施方式中的按照本发明的方法的过程。
具体实施方式
21.在图1示意性地示出了车辆190的通信系统100，在所述通信系统中能够执行按照本发明的方法。所述通信系统100示例性地包括多个构造为控制器的计算单元110、120至123、130至135以及140至143。这些控制器利用示例性地通过三个不同的通信介质或者总线151、152和153以数据传输的方式彼此连接，以便能够交换消息或者说信息。各个通信介质以不同的线条（151：双线，152：单线，153：虚线）来示出。此外，示例性地示出了在各个控制器之间的几个通信路径或者传输信道160。所述车辆190以通信的方式与外部的计算单元
192（例如服务器、云等）连接。
22.图2示意性地示出了通信系统的计算单元，所述计算单元例如能够是按照图1的所述控制器110。在此，尤其示出了不同的层或者说层次，所述层或者说层次示出了逻辑的结构。在应用层200中实施示例性地以260至263来标记的应用。在应用层下方跟随着不同的抽象层面的不同的层，例如运行时间层210、用于软件层面上的通信服务的层220、用于硬件层面上的通信服务的层230，用于通信服务的驱动器的层240以及微控制器250。
23.在此是通信介质上的信号的消息270——所述消息例如被所述应用262接收——应该被处理并且再次发送，为此必须运转经过各个层，这需要一定的持续时间。
24.图3示意性地示出了在一种优选的实施方式中的按照本发明的方法的过程，如在下文中应该更详细地阐释的那样。在此，尤其也应该参考图1和图2。
25.首先，在没有所述具体的应用或者说所述应用的使用的情况下对车辆在运行中的实际上的通信负载进行确定。在步骤304中，在不使用所述应用的情况下，使用合适的功能以用于检测车辆的在不同的运行状态、如例如在商用车辆中行驶或者工作下的通信负载。该功能例如能够依据用于实现“入侵监测系统”（ids）的功能。例如按照图1的控制器110、120、130和/或140适合于容纳用于检测实际通信负载的该功能。
26.附加地能够有针对性地求取针对通信系统（所述通信系统示出了e/e-架构）中的所规定的通信路径的延迟特性。为此，能够由控制器发出带有合适的时间戳的信号300，所述信号按照步骤302被接收式的控制器接收。确定所述信号在哪个时间点在一个或者说多个相关的控制器中被接收。在此，例如由所述控制器123来发送信号。由所述控制器120、110、130和132记录该消息的接收时间点。连同发送时间点一起能够通过所挑选的通信路径来估计所述信号的运行时间306。
27.此外可行的并且也适宜的是，对在控制器之内的、即在基础软件、中间件和基本设施的不同的层或者说组件之内的所述运行时间进行求取，其方式为：在所述层中同样地添加合适的时间戳，如在图2中所表明的那样。这例如是有益的，以便能够评价在网关功能之内出现哪些延迟。
28.该测量多次地且针对所述车辆的不同的运行状态来执行，从而例如能够确定平均值和“最坏情况场景（worst-case-szenarien）”，即在未使用所述应用情况下的通信负载308。
29.该处理方式以相同的方式针对带有激活的或者说被使用的应用的情况按照步骤310至316（该步骤对应于步骤300至306）来进行，从而最终能够针对该情况来确定例如平均值和“最坏情况场景”。因此，在激活的应用的情况下也对所述通信负载318和所述延迟特性进行求取。
30.通过该所求取的通信负载308和318、尤其也通过“最坏情况场景”和所述延迟特性能够求取所述应用对车辆中的通信介质的传输特性的影响、即所述通信负载的增加320。在此，能够针对所挑选的参量、如在提供服务或者所述应用的服务中的延迟来检验要求322、如例如实际上可能的服务质量（qos）。这不仅适用于新添加的应用而且也适用于在控制器上已经存在的应用。基于该值能够确定：可能的服务质量是否对应于对于各个功能而言所要求的目标值或者说要求322。
31.如果这种情况未出现，则能够决定如何处理对所述要求的违反或者说未满足。这
将发起响应324。如果例如不应该或者不能够接受更差的qos条件，即不能够满足要求，则能够解除激活一个或者多个应用又或者所述应用的部分功能，以便降低通信总量。如果进行解除激活，则能够按照所述步骤310至318重新执行测量。此后能够重新检验所述通信负载的增加320以及要求322。即检验所执行的响应324是否是足够的。
32.如果进一步违反或者说未满足要求322，则能够或者必须解除激活另外的应用或者说部分功能。如果得到了所需的总的通信负载，但是不能够遵守特定的qos如例如针对各个信号的延迟要求，则能够替代地例如对总线帧或者数据包的优先级进行适配，以便再次确保该信号的qos。
33.所述通信负载的增加320也能够如已经提到的那样以预测的方式来求取。为此，基于应该被重新加载到车辆中的所述应用的接口规范330来估计所需的通信负载。这按照步骤332在使用由所述应用的服务所提供的数据以及所确定的时间特性、例如所确定的循环时间的情况下进行，就该循环时间而言提供所述服务。这应该针对所有由应用来提供的服务的所有数据元素来执行。如果所述数据不是周期性由服务来提供，则代替所述循环时间例如能够使用在所述服务的两次调用之间的最小的时间段。
34.因此，能够求取所述通信负载的增加320，利用所述增加能够已经在准备阶段中估计：应用是否能够引起或者将会引起如前面所阐释的对所述要求322的违反，并且在必要时尽管如此还能够满足哪些要求。
35.如果出现明显超过可能的通信负载或者说所述要求322或者所述要求中的至少一个要求没有被满足，那么相应的应用例如甚至完全可能不会被加载到车辆中，或者只有当在准备阶段中解除激活一个或者多个其它的应用或者所述应用的部分时才被加载。如果在不违反所要求的条件的情况下能够下载应用，则能够利用前面说明的处理方式来检查：是否以预测的方式的评估是足够精确的，并且在需要时改善该评估。
36.对有待预期的通信负载和所述要求或者说所述要求的满足的预测能够在车辆190中按照图1在那里例如在控制器110、120、130或者140中的一个控制器中进行。但是也可行的是，该预测在按照图1的云192中执行。为此，例如能够利用位于所述云中（所谓的数字双胞胎）的、在所述车辆中的真实的控制器的数字表示及其网络化。而后，基于所述数字表示对所述通信介质的特性进行模拟并且对所述通信负载以及出现的延迟进行确定。