Kleines Glossar der automobilen Datenübertragung

[BlackTM]

Nun, wenige Busse sind vorgestellt, einige werden noch folgen, jetzt fehlt noch so eine kleine Übersicht über diverse Begriffe die hier und da fallen. Deswegen hier das dazu passende Glossar:

Alle Begriffe im Umfeld der automobilen Datenübertragung!

Acknowledge

engl.: Bestätigung. Drückt aus das etwas bestätigt wird oder wurde (z.B. der korrekte Erhalt von Datenpaketen). Es beschreibt schlichtweg die Information, diese kann über eine separate Leitung oder als Informationsfeld übertragen werden.

Bus

So bezeichnet man die meisten automobile Netzwerke. Von Bus spricht man immer dann, wenn sich mehrere Teilnehmer die gleichen Leitungen (Leitungspotentiale) (ein-)teilen.

Buslast

Die Ausnutzung der Busressourcen (Zeit oder Daten pro Zeit) in Prozent. Also die relative Menge an Daten die übertragen werden im Verhältnis zu dem was übertragen werden könnte in einem bestimmten Zeitraum.

CRC

Cyclic Redundancy Check ist ein Verfahren um zu überprüfen ob die Nutzdaten auch fehlerfrei übertragen wurden. Dazu wird mit dem Datenpaket diese CRC-Information übertragen anhand derer überprüft werden kann ob sich im Datenfeld oder dem CRC-Feld etwas unbeabsichtigt (z.B. durch eine Störung) geändert hat. Ist das der Fall werden die Daten verworfen. Hier die Beschreibung.

Feld (im Frame)

ein benannter Bereich mit einer definierten Länge in einem Frame. Welche Information in welchem Feld zu übertragen ist bestimmt das Protokoll.

Frame

englische Bezeichnung für ein sog. Datagramm. So bezeichnet man einen Informationsverbund auf physikalischer Protokollebene (also direkt mit einem Oszilloskop sichtbar). Das enthält alle Informationen die für den reinen Betrieb des Netzwerks benötigt werden und wird in der jeweiligen Spezifikation beschrieben. Man kann das je nach Protokoll meist in Header (Kopfteil), Datenfeld und Kontrollfelder einteilen. Nur das Datenfeld enthält echte Nutzdaten (und ggf. noch Bits für Verfahren die die Störfestigkeit unterstützen; und sofern man das Auftreten eines Frames als Information mal weglässt). Ein Header enthält idR Daten die der oder die Empfänger zunächst auswerten um entscheiden zu können ob das folgende für sie interessant ist. Kontrollfelder steuern und verifizieren die Datenintegrität. Der Aufbau ist von Protokoll zu Protokoll aber immer unterschiedlich und den physikalischen Möglichkeiten angepasst.

Gateway

Ein Netzknoten bzw. Busteilnehmer der zwischen verschiedenen Netzwerken Datenpakete weiterleitet. Diese sind wichtige Bauteile die einerseits die Stabilität erhöhen (da sie das Fahrzeug in mehrere Bereiche aufteilen kann sich ein Ausfall der Kommunikation in einem Bereich nicht auf das ganze Fahrzeug gleichzeitig auswirken) und zudem unabhängig von der Datenübertragungsrate Datenpakete bereitstellen können. Es gibt zudem in jedem automobilen Netzwerk eine theoretische Obergrenze für Teilnehmer und Buslast in einem Netz. Mit Gateways können diese - zwar kaum angetasteten, aber vorhandenen - Grenzen umgangen werden, indem nur relevante Datenpakete weitergeleitet werden. Sie filtern sozusagen.

ID

Identifikation - also eine Nummer die aussagt wie mit dem folgenden umzugehen ist bzw. wie es zu interpretieren ist. Wird meist nur an eine höhere Protokollebene durchgereicht, welche dieses bearbeitet. Das muss vor dem Betrieb des Netzwerks vereinbart sein. Einer ID wird zudem (meistens) ein Name/eine Bezeichnung zugeordnet, damit man noch weiss worüber man redet.

Jitter

Eine zeitliche Abweichung.

Knoten (auch Netzknoten)

Teilnehmer (also Steuergerät mit höherer interner Logik) in einem Netzwerk, der das Protokoll implementiert hat und somit Daten empfangen oder übertragen kann. Je nach Netzauslegung kann er ein Anfangs-, Endpunkt, zentral in der Mitte oder schlichtweg durchgeschleift am Netzwerk angeschlossen sein.

Latenz

Eine Zeitdifferenz zwischen zwei Ereignissen (Events). Das kann z.B. Empfang und Weiterleitung oder Empfang und Reaktion auf ein Datenpaket sein.

LVDS

Low Voltage Differential Signaling - (grob übersetzt) Differentielle Signalisierung bei geringer Spannung

Gemeint ist das auf 2 Leitungen ein jeweils invertiertes Signal übertragen wird. Also Leitung A hat z.B. ein Spannungspotential von +5V und Leitung B zum gleichen Zeitpunkt -5V. Ändert sich der Zustand des Signals kann Leitung A z.B. +2,5V und Leitung B -2,5V einnehmen. Wichtig ist, das sich beide Potentiale um die gleiche Grundspannung (sog. Offset) bewegen und die Leitungen parallel (bzw. verdrillt und parallel) geführt werden. Damit treffen die meisten Störungen immer beide Leitungen, die Differenz zwischen Leitung A und B bleibt aber immer gleich und nur die wird ausgewertet.

Siehe auch die Erklärung auf Wikipedia.

Master

In Netzwerken in denen ein Teilnehmer bestimmt wann andere Teilnehmer was tun sollen nennt man diesen Teilnehmer Master. Das kann sich auch nur auf bestimmte Funktionen beziehen oder auf mehrere Teilnehmer zutreffen (Redundanz). Die interne Logik dieses Teilnehmers übernimmt dann idR die Verarbeitung von Funktionen, während andere nur Information zuliefern oder Steuerbefehle ausführen.

Netzwerk

Ein Zusammenschluss von Teilnehmern.

OSI-Schicht / OSI-Layer / Protokollebene

Open Systems Interconnection

Siehe z.B. die Definition hier.

Overhead

Kontrollinformationen, die zusammen mit den Nutzdaten übertragen werden. Ist nötig, verwendet jedoch Ressourcen des Netzwerks die nicht durch Nutzdaten verwendet werden können. Damit ergibt sich abseits der Datenübertragungsrate ein Nutzdatendurchsatz der eigentlich zählt. Das reine Vorhandensein bestimmter Header kann ebenso als Information dienen, wird aber selten angewendet.

Paket

Ein Paket ist meistens die Summe aller Informationen eines Frames abzüglich der Protokollinformationen die nur die Übertragung sichern (Overhead, darunter z.B. das CRC-Feld). Sozusagen ein gefilterter Teil eines Frames, der weiter verarbeitet wird. Auch dieses kann man wieder in Header und Nutzdaten unterteilen. Höhere Protokollschichten können zudem die Aufteilung sehr langer Informationen auf mehrere Pakete bzw. Frames steuern.

Protokoll

Regelt den Aufbau und die Regeln für das Zusammenspiel von Netzteilnehmern. Es wird in der jeweiligen Spezifikation genau beschrieben.

Ring

Wenn ein Bus kein Anfang und kein Ende hat, sondern eben ringförmig aneinandergereiht ist, spricht man von einem Ring.

Schedule

Eine Tabelle die zeitlich bzw. ereignisorientiert festlegt in welcher Reihenfolge Datenpakete gesendet bzw. angefordert werden.

Slave

Ein Netzteilnehmer der auf Anforderungen des Masters reagiert.

Slot

Bei seriellen Bussen ein definierter Zeitbereich in dem eine Aktion erfolgen soll oder ausbleibt. Oft einfach nur der Zeitbereich in dem ein (Daten-)Feld übertragen wird.

Standby

Ruhezustand eines Netzwerks (ohne aktive Datenübertragung). IdR die häufigste Phase sobald man ein Fahrzeug abgeschlossen parkt, nur gelegentlich unterbrochen durch regelmässige Abfragen und Standardfunktionen (wie z.B. Öffnen des Fahrzeugs).

Stern

Im Gegensatz zu einem Ring die sternförmige Auslegung eines Netzwerks. Zumeist ein Master sitzt in der Mitte und hat ggf. zu jedem anderen eine einzelne Schnittstelle oder sitzt nahe dem Verbindungspunkt der Leitungsabschnitte. Es gibt natürlich auch Mischformen.

Terminierung

Gemeint ist eine (ohmsche) Last (also ein Widerstand) am Anfang bzw. Ende eines Busses. Dieser sorgt dafür das Störungen so wenig Einfluss wie möglich haben kann und das Signal nicht am Ende der Leitung reflektieren.

Erweiterungsvorschläge und Klarstellungen sind herzlich willkommen. Nutzt dazu die Kommentarfunktion!

MfG BlackTM