【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于在网络中传输数据消息的方法以及用于执行该方法的计算单元和计算机程序。
技术介绍
1、在用于技术设备联网的网络中，例如在(机动)车辆的车载网络或机器或设施的工业网络中可能重要的是，在网络参与者之间实现实时数据传输。为此，“时间敏感网络”(tsn)提供了一系列标准，这些标准是ieee 802.3以太网标准的扩展，并且特别是致力于针对以太网中数据传输的网络参与者的同步，以满足实时性要求。例如，在“johnl.messenger.2018.time-sensitive networking:an introduction.ieeecommunications standards magazine 2,2(2018),29-33.https://doi.org/10.1109/mcomstd.2018.1700047”中对tsn标准进行了解释。
2、所谓的信息中心网络(英文“information centric networking”，icn)作为针对未来互联网的潜在解决方案受到了科学界和工业界的高度关注。通过转换到与位置无关和以数据为中心的方案，icn专注于重新检索所命名和受保护的数据，而不是向目标主机发送未经请求的互联网协议(ip)包。因此，icn直接在网络层(osi第3层)实现了松散耦合的通信模型，这种模型实现了诸如对称的包转发、移动性支持、网络内缓存或以数据为中心的安全性等新功能。然而，icn仅提供非常有限的对服务质量(qos)特征的提议(angebot)。而这又阻碍了诸如工业和车载联网这样的领
3、借助tsn，以太网正在成为一种融合网络技术，其涵盖从办公it应用到工业自动化(例如同步运动控制)和车辆系统(例如容错车辆设计)中的混合关键应用。各种应用领域将其通信中间件和协议(osi第5层及更高层)适配为基于tsn并利用其优势，例如针对汽车工业的数据分发服务(dds)或针对工业应用的opc统一架构(opc-ua)。虽然例如dds或opc-ua等解决方案遵循的是类似于icn的松散耦合的发布/订阅通信系统的设计原则，但只有在tsn的支持下才能满足弱表现的实时应用在其相应领域中的要求。
4、尽管有实时性要求和相关联的静态配置，但在网络中灵活安装和灵活运行tsn功能往往是一个挑战，诸如数据分发服务和opc-ua等发布/订阅技术越来越成熟，以支持灵活的应用。为了在实时关键领域中引进icn，重要的是icn的qos概念可以与tsn提供的各种机制集成，并与已经为了使用tsn而适配的其他域特定的通信中间件共存。值得期望的是，进一步填补这两种技术流之间的缺口。
技术实现思路
1、根据本专利技术，提出了一种具有独立专利权利要求的特征的用于在网络中传输数据消息的方法以及用于执行该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和以下描述的主题。
2、传统上，基于以太网标准的数据消息的传输通常是基于主机或以主机为中心的消息或数据传输。这种基于主机的消息传输基于的概念是：中央(数据)提供者或主机来提供数据。如果网络参与者想要访问特定数据，则该网络参与者对该主机进行寻址(基于主机或以主机为中心的寻址)，例如通过使用由互联网协议(ip)地址和可能的端口地址组成的元组，主机基于其而向该网络参与者传送数据。
3、相反，以数据为中心或基于数据的消息或数据传输则基于数据本身的特定命名法(nomenklatur)，例如基于分层名称结构，以便标识可以存储在任意网络参与者中的数据并访问所标识的数据。并非对其中存储有所述数据的特定主机进行寻址，而是基于数据的特定名称而在网络中对数据本身进行寻址(以数据为中心、基于数据的寻址)。
4、本专利技术提供了一种用于使用如下软件机制而通过以数据为中心的消息传输来传输数据消息的可能性，其中所述软件在网络中根据tsn标准而设置。
5、具体地，在网络中，大量的网络参与者通过至少一个分配器(verteiler)(或交换机(switch)或节点)而相互连接或联网以进行数据传输。特别是，这些网络参与者和分配器基于tsn标准相互联网。该网络特别基于以太网，例如ethercat、ttethernet等。在网络参与者之间特别是经由其中至少一个分配器而传输特别是具有数据报头或报头(header)以及有用数据或有效负载(nutzlast)的数据消息包括：将针对以数据为中心的消息传输的机制、特别是软件机制映射到针对基于tsn标准的消息传输的机制、特别是软件机制。在基于tsn标准的消息传输过程中，数据消息通过用于基于主机的消息传输的机制而进行传输。因此，本方法使得能够将以数据为中心的传输流(英文：“flow(流)”)映射到tsn功能，例如映射到有tsn能力的设备(例如，交换机)中的属性或配置(例如消息队列(message queue)、优先级排序队列(prioritized queue))。通过以这种方式将以数据为中心的传输流传输到tsn功能，适宜地完全消除了数据传输中以主机为中心的部分(anteil)。
6、所谓的信息中心网络(英文“information centric networking”，icn)提供了针对以数据为中心的消息传输的范例。这种icn原则采用与位置无关的方法来检索(abrufen)以特定方式命名和密码保护的数据，而不是将internet协议(ip)包转发到目标主机。因此，与基于主机的传输不同，数据不会分配到唯一的或特定的物理存储位置。例如，可以通过所谓的“命名数据网络(英文：“named data networking”，ndn)”来进行该icn架构的实现，其基于根据分层名称结构和最长前缀匹配(英文：“longest prefix matching”)的名称。
7、在相对应地配置的icn网络中，为了访问特定数据，进行请求的网络参与者可以发出请求消息(“兴趣(interest)包”)，以便在网络中搜索所述数据。该请求消息在icn网络中在事先未预给定或未预定义的消息路径上被转发，直到该请求消息到达事先未预给定或未预定义的进行响应的如下网络参与者，在所述网络参与者中存储有所请求的特定数据。然后，由所述进行响应的网络参与者通过相同的消息路径以相反的方向将包含所请求的特定数据的响应消息(“数据(data)包”)转发到进行请求的网络参与者(对称包转发)。
8、请求消息和响应消息的转发可以借助基于ndn的转发单元(英文：“ndn forwarder(ndn转发器)”或“data networking forwarding daemon(命名数据网络转发守护程序)”，nfd)而进行，所述转发单元可以在icn网络中在每个分配器中设置。这样的ndn转发器可以将相应的数据请求存储在表(英文：“pending interest table(待处理兴趣表)”，pit)中，以便能够将请求与响应进行对照(abgleichen)。对相同内容的请求可以由转发单元本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于在网络(100)中传输数据消息(300)的方法，在所述网络中，大量网络参与者(110)经由至少一个分配器(120)而相互联网，其中，在多个网络参与者(110)之间传输数据消息(300)包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将针对以数据为中心的消息传输的机制映射到针对基于TSN标准的消息传输的机制包括：
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述数据消息(300)包括数据报头，其中在所述数据报头中设置字段(342、344)，并且其中将针对以数据为中心的消息传输的机制映射到针对基于TSN标准的消息传输的机制包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其中在所述分配器(120)之一中的输入端口(211)处接收到所述数据消息之后进行：在所述分配器中分配所述值，并且其中分配所述值包括：设定所述数据消息(300)被传送到的所述分配器(120)的输出缓冲器(222)和/或输出端口(221)。
5.根据权利要求2和4所述的方法，其中在所述分配器(120)中，使用用于请求消息的第一数量的输出缓冲器(222)和用于响应消息的第二数量的输出缓冲器
6.根据权利要求4或5所述的方法，所述方法还包括：根据信用计数器将数据消息从所分配的输出缓冲器(222)转发到另一网络参与者(110)，其中所述信用计数器根据所述数据消息(300)在所述输出缓冲器(222)中花费的等待时间而增加。
7.根据从属于权利要求3时的前述权利要求中任一项所述的方法，其中将针对以数据为中心的消息传输的机制映射到针对基于TSN标准的消息传输的机制包括：将根据以数据为中心的消息传输所基于的分层名称结构的名称(361)映射到所述数据消息(300)的数据报头中的字段(342、344)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中将所述名称(361)映射到所述数据报头中的字段(342、344)包括：
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述网络(100)特别是基于TSN标准被划分为多个虚拟局域网，并且其中将针对以数据为中心的消息传输的机制映射到针对基于TSN标准的消息传输的机制包括：
10.根据从属于权利要求3时的权利要求9所述的方法，其中所述数据报头中的字段(342、344)被设置为用于将网络划分为多个虚拟局域网的机制。
11.根据从属于权利要求3时的前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述字段(342、344)是所述数据报头的802.1Q标签(340)中的字段，特别是PCP字段(342)和/或VID字段(344)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述网络(100)是机器或设施中的工业网络或者是车辆中的汽车网络。
13.计算单元(120)，其被设置为执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的所有方法步骤。
14.计算机程序，当所述计算机程序在计算单元(120)上被执行时，所述计算机程序使得所述计算单元(120)执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法的所有方法步骤。
15.机器可读存储介质，其上存储有根据权利要求14所述的计算机程序。
...【技术特征摘要】
1.用于在网络(100)中传输数据消息(300)的方法，在所述网络中，大量网络参与者(110)经由至少一个分配器(120)而相互联网，其中，在多个网络参与者(110)之间传输数据消息(300)包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将针对以数据为中心的消息传输的机制映射到针对基于tsn标准的消息传输的机制包括：
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述数据消息(300)包括数据报头，其中在所述数据报头中设置字段(342、344)，并且其中将针对以数据为中心的消息传输的机制映射到针对基于tsn标准的消息传输的机制包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其中在所述分配器(120)之一中的输入端口(211)处接收到所述数据消息之后进行：在所述分配器中分配所述值，并且其中分配所述值包括：设定所述数据消息(300)被传送到的所述分配器(120)的输出缓冲器(222)和/或输出端口(221)。
5.根据权利要求2和4所述的方法，其中在所述分配器(120)中，使用用于请求消息的第一数量的输出缓冲器(222)和用于响应消息的第二数量的输出缓冲器(222)，并且其中所述分配器(120)的所述输出缓冲器(222)的设定取决于所述数据消息(300)是请求消息还是响应消息而进行。
6.根据权利要求4或5所述的方法，所述方法还包括：根据信用计数器将数据消息从所分配的输出缓冲器(222)转发到另一网络参与者(110)，其中所述信用计数器根据所述数据消息(300)在所述输出缓冲器(222)中花费的等待时间而增加。
7.根据从属于权利要求3时的前述权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·格莱维，N·G·纳亚克，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。