CN103685000A - 网关模块、通信系统和在用户之间传输数据的方法 - Google Patents

Abstract

网关模块、通信系统和在用户之间传输数据的方法。描述了用于连接至少两个子网的网关模块。在此所述至少两个子网的第一子网支持按照第一通信协议、尤其是CAN、FlexRay、LIN、MOST或以太网的数据传输并且至少两个子网的第二子网支持按照第二通信协议、尤其是CAN、FlexRay、LIN、MOST或以太网的数据传输。所述网关模块具有可配置的硬件电路，所述硬件电路被设立用于在考虑第一通信协议和第二通信协议的情况下对来自第一网络的数据进行加工并且转发给第二子网。

Description

网关模块、通信系统和在用户之间传输数据的方法

技术领域

本发明涉及一种用于耦合通信网络的至少两个子网的网关模块、通过这种方式示出的通信网络以及一种用于在这样的通信网络的用户之间传输数据的方法。

背景技术

用于在通信系统的用户站或者通信节点之间、例如在车辆的通信网络中的控制设备之间传输消息的不同总线系统是已知的。在所谓的CAN总线系统中，消息借助于CAN协议来传输，如在ISO11898中的CAN规范中所述的。用于这种总线系统的其他示例是FlexRay、LIN、MOST或者以太网。在很多情况下，标准化通过受条约约束的联盟（协会、协作）运行。常用总线系统的概览例如可以从Werner Zimmermann和Ralf Schmidgall的以下书籍中得出：“Bussysteme in der Fahrzeugtechnik-Protokolle, Standards und Softwarearchitektur”, Vieweg+Teubner, 第4版，2010。

此外，已知通信系统，其中消息借助于以太网标准来传输，所述以太网标准通过标准族IEEE 802来定义。

AUTOSAR（汽车开放系统架构（AUTomotive Open System ARchitecture））表示由汽车分支的不同企业组成的开发协作，所述开发协作追求的目标是，简化和统一在车辆的控制设备之间的数据通信和软件交换。相应的描述和通过Autosar所使用的术语例如可以从公共可用的Autosar规范3.2和4.0中得出。

在现代车辆中的生长的数据收益以及车辆在内部以及向外部日益增加的损伤使在车辆中需要新的通信技术和架构，以便胜任在安全性、舒适性和数据速率方面的要求并且同时保持车辆网络的复杂性可克制。通信系统的多个通信网络（也称为通信系统的子网）通过网关的耦合是常见的方案，以便克制数据收益。在此情况下，通常广泛地相互通信的通信节点被安置在共同的网络中并且网关使在不同网络中的确定的所选择的消息可用。大份额数据通过网关通常透明地、不经加工地被核算。

国际专利申请WO2009/156820 A1描述了一种用于在通信节点之间建立通信的方法，其中多个无线通信网络通过适当的网关被连接到称为骨干的连接网络上并且在网关之间通过骨干进行有线通信。通过这种方式，不同通信网络的通信节点可以相互通信。网关在此情况下具有进行消息或其有用数据的转发的任务并且为此介绍了各种可能性。

德国专利申请DE 10 2006 055 513 A1描述了多处理器网关，通过所述多处理器网关可以相互连接多个通信网络，其中为此所设置的计算单元或网关单元借助于特意为此所维持的总线系统确保在所连接的通信控制器之间的通信。

但是有问题的是，所述的网关技术通过其对已知计算机架构的使用而可能具有不充足的等待时间。另一方面只有当通过骨干在保持业务品质（服务质量-QoS）情况下能够无对处理器的太强负荷地、灵活地和透明地扩展子网的通信时，具有子网（此处指的是通信网络，所述通信网络的用户通过连续的介质和在使用共同的通信协议的情况下相互通信）和骨干（连接网络）的架构才能正确地展示其优点。

发明内容

本发明以根据独立权利要求所述的网关模块和用于传输数据的方法为出发点。

网关模块适用于连接通信系统的两个子网，所述子网分别支持通信协议（CAN、FlexRay、LIN、MOST或者以太网），优选地支持不同的通信协议。网关承担在子网之间的数据传输的功能并且为此具有可配置的硬件电路，所述硬件电路承担数据的转发和必要时在无对网关模块的处理器单元或上级网关单元加负荷的情况下向硬件的协议转换。

这样的网关架构在设计通信协议、尤其是车辆的控制设备联网时能够实现尽可能的自由度。经由这样的网关的相应的数据传输拥有对于连续的和结束的通信业务的非常好的抖动特性（尤其是非常低的系统特有的抖动），拥有对于连续的通信业务的非常高的吞吐量、低的功率消耗（因为对于协议处理的计算被减小到需要的最小值）和确定性系统行为。

用户站的有利其他扩展方案在从属权利要求中得到。

网关模块可以在灵活的设计中包括其他单元，诸如安全单元、中央处理单元、信号处理单元和反馈单元。于是数据不仅可以经由硬件电路被加工，而且可以被输送给用于加工的其他单元。由此以硬件实现的网关功能性的优点可以通过硬件电路来补充有在其他单元中的灵活的数据加工。将这些单元中的一个或多个与硬件电路和必要时通信控制器共同地集成在一个器件上，在此特别成本有利的和节省空间的。

网关模块可以在无处理器参与的情况下以硬件方式将有用数据从消息中解包（对应于去除消息的协议信息）并且相应地将有用数据封包在消息中（对应于去除消息的协议信息）并且这用于不同的通信协议。因此，提供在无处理器参与的情况下完成基础网关功能性和从而节省计算时间和效率。

在一种特别的扩展方案中，硬件电路允许经由具有另外的协议的通信网络（例如具有以太网协议的IP网络）对协议（例如CAN、LIN或FlexRay）的消息进行隧穿。因此，消息从一些效率高的通信系统中经由效率更高的网络（以太网）被隧穿。由此，可以表示通信系统，其中网关单元经由该效率更高的网络在广阔的路段上（例如在车辆中的不同的域之间）相互逻辑连接并且能够彼此间（和从而例如在车辆的域之间）交换来自子网的消息。

如果硬件电路可以通过中央处理单元（CPU）配置，尤其是通过由CPU利用配置数据写硬件电路的存储单元，可以特别灵活地使用硬件电路。

硬件电路优选地同样以硬件提供数据分类功能。根据消息的标志，确定应该如何加工所述消息。也就是说，通过硬件电路的加工和转发类型，而还有通过网关单元的其余处理单元的加工和转发类型在硬件电路中被确定。

附图说明

下面参照附图和根据实施例更详细地描述本发明。

图1示意性地示出本发明网关单元的优选变型的架构。

图2示意性示出本发明网关单元的优选扩展方案中的可能数据流。

图3示意性示出针对借助于SDU网关功能性传输的、本发明网关单元的优选扩展方案中的数据流。

图4示意性示出针对借助于信号网关功能性传输的、本发明网关单元的优选扩展方案中的数据流。

图5示意性示出针对借助于隧道网关功能性传输的、本发明网关单元的优选扩展方案中的数据流。图5(a)在此示出附加协议转化的情况，图5(b)示出纯隧道网关功能性。

图6示意性示出针对通过处理单元特定于应用地加工数据的情况并且接着经由网关功能性传输的、本发明网关单元的优选扩展方案中的数据流。

图7示例性地示出车辆架构，其中四个网关单元通过点对点连接彼此连接成所谓的菊链。

图8示例性地示出全网格化的网络架构。

图9示出车辆架构，其中两个网关单元连接到中央网关单元上。

图10示出较复杂的车辆架构，具有多个网关单元，所述网关单元部分地以菊链架构或环架构布置并且部分地分层地以树结构布置。

具体实施方式

首先应该阐述概念服务数据单元（SDU-service data unit）和协议数据单元（PDU-protocoll data unit）。SDU在此是PDU的有用数据，所述有用数据除了SDU之外还拥有协议信息。在特殊情况下，可以设置多层构建的消息，其中PDU的SDU又是PDU。示例：包括CAN协议信息在内的CAN消息被封包在包括以太网协议信息在内的以太网消息中。CAN消息从而是以太网消息的SDU并且本身是PDU，该PDU包含SDU，也即不具有CAN协议信息的有用数据。

特定于应用的功能性、信号网关功能性、SDU网关功能性和隧道功能性属于网关单元或网关控制单元（网关ECU）可以拥有的基本功能性。附加地，也可以设置诸如安全功能的其他功能。

特定于应用的功能性指的是电子控制单元（ECU-electronic control unit）的传统应用功能。车辆中的电子控制单元调节、监控（kontrollieren）、监视或者控制各种功能并且为此执行最不同的计算。这些特定于应用的计算或处理过程不与ECU的可能的网关功能性逻辑连接并且可以在一定程度上与之无关地被观察。在纯网关ECU或纯网关单元中也可以根本不设置这样的特定于应用的功能性。

信号网关功能性表示通过其处理信号的网关功能性，所述信号作为服务数据单元（SDU）以封装在协议数据单元（PDU）中的方式由网关单元的通信接口接收。信号网关可以以不同的方式组合、装入、复制、重格式化、产生或抛弃信号。在Autosar系统学中，信号网关功能性被安放在RTE（实时环境（real time environment））之上。信号网关按照现有技术以软件实现，例如在使用诸如在DE 10 2006 055 513 A1中所述的网关控制单元（Gateway Control Unit-GCU）的情况下。

SDU或I-PDU网关功能性处理信号群。信号群作为服务数据单元（SDU）以封装在协议数据单元（PDU）中的方式出现。I-PDU表示所谓的交互层协议数据单元，I-PDU可以与SDU可比地以封装在PDU中的方式出现。SDU网关从更高层接收I-PDU/信号群或者从诸如嵌入在PDU中的电子控制设备（ECU-electronic control unit）的接口的较低层接收SDU。SDU网关可以在不改变信号群内容的情况下抛弃、中间存储、排序（queneing）、发送（例如作为多播消息）和复制信号群。在Autosar系统学中，SDU网关功能性位于所谓PDU路由器（协议单元路由器）中的通信层中并且以软件实现。

隧道网关功能性通过诸如UDP（用户数据报协议）、TCP（传输控制协议）、IP（因特网协议）、AVB（音频视频桥接）等不同传输方法经由基于分组的通信隧道来对控制消息帧进行隧穿。隧道网关收集和封装消息帧，所述消息帧经由ECU接口以诸如CAN、FlexRay、LIN、MOST的格式被接收，以分组、优选以太网或TCP/UDP/IP分组被接收或者从由ECU接口接收的这样的分组（以太网、TCP/UDP/IP）中提取，再次为相应的消息帧（CAN、FlexRay、LIN、MOST）。

在已知的汽车网关单元中，所有这些网关功能性以软件实现。在此情况下，使用CPU（中央处理单元）、也即微处理器和微控制器的核以及诸如网关控制单元（Gateway Control Unit-GCU）或信号处理单元（Signal Processing Unit-SPU）的附加处理器。后者是针对信号处理优化的通常可编程的单元。为此，使用具有特定信号处理功能的标准化的或专门化的处理器。它们也可以在多核微处理器的固定分配的或通过配置可分派的核上实施。

安全功能作用于消息的有用数据并且例如创建校验和或其他校验数据用于检验有用户数据的完整性。所述安全功能可以优选地被实施为专门化的加密硬件。也可以设置多个安全单元。

与现有技术的基于软件的网关解决方案相反，根据本发明建议，使用特定硬件电路。特定硬件电路（数据引擎-EDE）是多层数据复用器解复用器，其支持不同的数据协议。硬件电路（EDE）以硬件实施数据传输。该硬件电路可以以集成网关组件或网关芯片根据下面所建议的架构来实现。特定硬件电路（EDE）拥有用于在硬件中处理数据、特别是信号化消息、将消息从一种网络协议转化成另一网络协议并且对数据进行流水线处理的装置。

所建议的网关架构在优选的实施方式中以硬件经由特定硬件电路（EDE）实施SDU网关功能性和隧道网关功能性。信号网关功能性在优选的扩展方案中由信号处理单元（SPU）支持。安全功能同样优选地经由特定的硬件单元实现。在进行处理的单元（CPU、SPU、安全硬件单元、特定硬件电路（EDE））和网关单元的通信控制器之间设立共同的通信基础结构。该共同的通信基础结构具有在通信控制器、处理过程和网关过程之间的全网格化连接以及在通信控制器之间在绕过软件实例情况下通过特定硬件电路（EDE）的直接连接。为了对于所有数据流能够完全监控所需要的业务品质（QoS，服务质量），实施中央排序和调度机制。隧道网关的基本功能，诸如数据分段和数据封装，在特定硬件电路（EDE）中以硬件实现。通过在特定硬件电路（EDE）中使用共同起作用的流水线方案来扩大硬件并行化。

在已知的汽车网关情况下每个单元处理有用数据以及控制数据，而在所建议的网关架构情况下分离数据层面和控制层面。数据层面通过特定硬件电路（EDE）和必要时其他单元（诸如安全硬件单元和SPU）表示，其被实现为从机。特定硬件电路（EDE）和必要时其他从机单元完成有用数据通信业务和以软件由主机单元（CPU）来监控，所述主机单元从而 是控制层面。

特定硬件电路（EDE）是所建议的网关单元的数据层面的核部件。所述特定硬件电路从网关单元的其余单元接收数据并且向所述其余单元传输数据。至所述其余单元的接口对于所有所使用的通信协议或通信控制器是相同的并且是与应用无关的。特定硬件电路（EDE）当在特定硬件电路的输入端处对数据进行串行化或优先化时相对于接口和数据层面的其他单元用作主机功能，所述接口和数据层面的其他单元就此而言相对于特定硬件电路（EDE）作为从机来表现。这意味着对于例如同时到达的数据而言，特定硬件电路（EDE）可以决定首要采用哪些数据。但是在优选的实现中，通过特定硬件电路（EDE）处理数据的第一步骤被并行化使得处理或接纳容量（带宽）至少对应于接口（也即通信控制器）方向的最大数据接收速率。在该情况下，输入串行化仅具有次要意义。而输出数据的串行化或优先化是特定硬件电路（EDE）的中央功能性，其决定性地保证业务品质（QoS）。在总架构中存在着主机从机关系（CPU相对其他单元），而在数据层面中设置数据流控制的架构。

图1示意性地示出了本发明网关单元的优选变型的架构。特定硬件电路（EDE）101与其他单元连接：中央处理单元102、信号处理单元103、安全单元104以及通信控制器105（与每个通信控制器，这里示意性地仅示出一个连接；多个通信控制器用105表示）。中央处理单元（CPU）102经由CPU总线106作为主机监控从机：特定硬件电路（EDE）101、信号处理单元103、安全单元104、通信控制器105。通信控制器105与多个子网（这里例如107和108）连接，优选地分别一个通信控制器与一个子网连接。

在网关单元的可替换实施方式中，例如可以取消信号处理单元103和/或安全单元104，其中所属的功能性于是可以被取消或者可以由其他单元、例如由中央处理单元102基于软件地或者由特定硬件电路（EDE）基于硬件地来承担。也可以补充其他单元，用以实现附加功能性，例如稍后还要描述的反馈单元。

经由中央处理单元102不仅监控、而且也配置特定硬件电路（EDE）101。中央处理单元102对于可配置性拥有诸如寄存器、存储器映像或者查找表的存储单元，在所述存储单元中存放有配置信息。基于这些信息，消息根据其消息标志通过特定硬件电路（EDE）101被分类。分类就此而言例如意味着，对于消息根据其标志和配置信息决定，所述消息应该经历哪些处理步骤，其加工和发送具有哪种优先级并且数据应该向哪里发送。特定硬件电路（EDE）101的存储器中的配置信息可以通过中央处理单元102改变，由此发生配置。该过程优选地在特定硬件电路（EDE）101的运行之外进行。在可替换的扩展方案中，网关单元也可以在无中央处理单元102的情况下实现。在该情况下，该网关单元不仅将会作为控制实例省去而且也需要静态配置，例如在使用网关单元之前利用来自闪存的配置信息对特定硬件电路（EDE）101的相应的存储单元的描述。

特定硬件电路（EDE）提供在具有应用软件的中央处理单元（CPU）、信号网关（SPU）、SDU网关（特定硬件电路（EDE））和安全单元（安全硬件单元）之间的全网格化连接。特定硬件电路（EDE）的连接功能性包含所有需要的机制以便能够确保业务品质（QoS）。信号网关的功能性和安全性通过特定单元（SPU或安全硬件单元）来支持。SDU网关和隧道网关功能性通过特定硬件电路（EDE）独立地实施。

通信控制器（CC）105作为单元与特定硬件电路（EDE）101连接。所述通信控制器以特定于接口的格式来发送和接收消息帧。所述通信控制器特别匹配于此，以便与特定硬件电路（EDE）101一起工作。从而在CC105中可以简化消息的中间存储并且可以将数据通信业务的优先化派遣给特定硬件电路（EDE）101。

信号处理单元（SPU）103和安全单元104同样作为单元与特定硬件电路（EDE）101连接。它们在使用共同的数据接口的情况下向特定硬件电路（EDE）101发送信号或者从所述特定硬件电路接收信号。为此不需要对CPU总线或SPU总线106的访问控制。

特定硬件电路（EDE）101包括可以存放数据本身的本地数据存储器并且在很大程度上基于至数据的逻辑连接工作。例如，如果PDU例如应该通过通信网络隧穿，则根据应用情况可以在中央存储器中存放该PDU，或者如果SDU应该被嵌入到新的PDU中，则存放该SDU。这使得数据通信业务能够对于特定通信层多次经历特定硬件电路（EDE）（例如经由下面更详细描述的反馈单元），而不是对于每个层均需要自己的数据存储器，总体需要的存储空间得以减小。在多次经历时，例如SDU在第一次经历特定硬件电路（EDE）101时被存放到本地存储器中，逻辑连接被再现（例如向反馈单元），并且在第二次经历时，逻辑连接经历特定硬件电路（EDE）101并且在向例如通信控制器105再现之前再次从本地存储器中读取SDU。

中央处理单元（CPU）102履行三个基本功能。首先是应用处理：这里，CPU 102根据网关ECU的应用功能处理数据。纯网关单元或网关ECU不必拥有相应的应用功能；应用ECU、也即例如车辆中的控制单元，其监控和控制车辆中的确定的功能和过程，但是其附加地作为网关单元起作用，包括相应的应用功能。关于作为应用单元的该功能，CPU 102作为数据层面的正常单元（诸如SPU 103，安全硬件单元104或通信控制器105）来表现。此外，CPU 102履行系统控制和管理单元的任务。这是控制层面的功能并且在该功能中，CPU 102作为CPU总线的主机来表现。所述CPU在该功能中监控作为从机起作用的所有其他实例或者单元。配置的第三功能在上面已经予以了描述。这里CPU 102也作为主机出现。

安全功能优选地实现为专门化的安全或加密硬件单元104，特定硬件电路（EDE）101显现为另外的单元。在特定硬件电路（EDE）101之外实施安全功能避免消极的块效应，所述块效应否则可能由于耗费的加密和解码计算而出现。不过这由于对于安全或加密功能应该使用的数据必须经历特定硬件电路（EDE）101两次而变为必要的。一次在未加密状态下并且一次在加密状态下。

根据网关单元的优选扩展方案的另一单元是所谓的反馈单元。该反馈单元提供在特定硬件电路（EDE）101的输出端和特定硬件电路（EDE）101的输入端之间的数据路径。由此对于必须经历特定硬件电路（EDE）101两次的数据提供数据路径。例如当两个协议层的工作步骤不能在通过特定硬件电路（EDE）101的一次经历中被执行时，这被需要。对此的示例针对图5（a）的隧道功能性来描述。反馈单元可以作为另外的硬件单元、优选地与特定硬件电路（EDE）集成地来实现。

图2示意性地示出本发明网关单元的优选扩展方案中的可能数据流。子网的数据由网关单元的通信控制器205接收。数据从通信控制器205被传输给特定硬件电路（EDE）201。在那里，数据在硬件中、也即基于硬件被加工，例如被转化成新的数据格式并且能够从特定硬件电路（EDE）201的输出端直接再次经由通信控制器205被传输给希望的子网。除了通过特定硬件电路（EDE）201加工之外，该特定硬件电路在输入数据时也承担数据的串行化或优先化以及分类的上面已经描述的功能。

如果安全功能（加密或解密，校验和检验等）应该应用于数据，则可替换地将数据从特定硬件电路（EDE）201的输出端传输给安全单元204。在可选地经历安全单元204之后，数据再次被传输给特定硬件电路（EDE）201的输入端。

同样可选地数据也可以从特定硬件电路（EDE）201的输出端被传输给信号处理单元（SPU）203。这在应该通过信号处理单元203的处理器单元经由其软件功能或固件功能被加工的数据情况下发生。在这样经历信号处理单元203之后，数据再次被传输给特定硬件电路（EDE）201的输入端。

同样可选地数据也可以从特定硬件电路（EDE）201的输出端被传输给中央处理单元（CPU）202。这在应该通过中央处理单元的处理器单元经由软件功能或固件功能被加工的数据情况下发生，例如用于特定于应用的处理。在这样经历中央处理单元202之后，数据再次被传输给特定硬件电路（EDE）201的输入端。

同样可选地数据也可以从特定硬件电路（EDE）201的输出端被传输给反馈单元206。这在应该从特定硬件电路（EDE）201的输出端无加工地再次引导给特定硬件电路（EDE）的输入端的数据的情况下发生，因为所述数据应该经历所述特定硬件电路两次。在这样经历反馈单元之后，数据相应地被传输给特定硬件电路（EDE）201的输入端。

如果数据已经经历了特定硬件电路（EDE）201一次或多次并且必要时经历了一个或多个其他单元（202-204，206），所述数据可以从特定硬件电路（EDE）201的输出端被传输给通信控制器205，所述数据从所述通信控制器205被发送给通信系统的子网。

下面尤其是根据数据流描述如何通过所建议的网关架构提供中央网关功能性。

SDU网关功能性：

协议数据单元由通信控制器接收。数据单元的头部或协议信息被去除并且所得出的服务数据单元在单播传输情况下以标准队列存储并且在多播传输情况下被分派给多播群，所述多播群与要操作的标准队列的列表逻辑连接。队列调度单元根据输出接口的要求异步地清空队列。在SDU（从而作为PDU）离开系统之前，特定于接口的头部被附加到该SDU上。该过程完全地在特定硬件电路（EDE）中被揭示。CPU为此不作为处理单元被加负荷，而是仅作为监控或配置实例伴随该网关功能性。

所建议的网关架构从而优选地拥有特定硬件电路（EDE），所述特定硬件电路被设立用于作为数据层面的主机基于硬件根据第一数据协议从协议数据单元中对服务数据单元进行解包并且根据第二数据协议将所述服务数据单元封包在协议数据单元中。因此，协议数据单元可以根据第一数据协议从第一子网通过网关单元的通信控制器接收，经由特定硬件电路（EDE）根据第二协议被转换成协议数据单元并且经由网关单元的通信控制器被发送给第二子网。这适用于以下情况：协议数据单元的服务数据单元应该未经改变地和未经处理地通过网关单元传递，也即仅仅控制数据或协议数据或者信息或消息的格式应该被改变而不是其有用数据内容被改变。子网例如是CAN、FlexRay、MOST、LIN或者以太网通信系统。

在图3中以优选网关架构为例示意性地示出了针对SDU网关功能性的情况的数据流。第一子网（例如CAN总线）的数据应该经由网关单元被传输到第二子网（例如FlexRay总线）上，而不必加工要传输的消息的消息内容。为此，该要传输的消息（或者这些要传输的消息）经由通信控制器205的相应的通信控制器（在本示例中以CAN格式）被接收。消息被传输给特定硬件电路（EDE）201。这里对消息内容进行解包，也即去除特定于协议的信息或者从协议数据单元中提取服务数据单元。这在特定硬件电路（EDE）201中发生，而处理单元不参与（也即中央处理单元202或信号处理单元203不参与）。必要时，（与图3中的示图相反）还可以应用安全单元204的安全功能。反馈单元206在该所述的网关情况下不被使用。新的消息（协议数据单元）（在本示例中具有FlexRay协议信息）从特定硬件电路（EDE）201的输出端传输给通信控制器205的相应的通信控制器并且从那里被发送给希望的子网（在本示例中FlexRay子网）。如果子网的消息应该被传输给使用相同通信协议的子网（例如CAN上的CAN），则要么消息可以直接作为PDU被拖过特定硬件电路（EDE）201要么根据上面的描述协议信令被交换。如果为了优先级控制或仲裁在子网中所使用的协议信息应该被改变，则可以优选地使用协议信息。

信号网关功能性：

协议数据单元由通信控制器接收。如在SDU网关情况下那样，通过特定硬件单元从协议数据单元中提取服务数据单元。不过现在信号网关描述以下情况：其中信息或消息的有用数据内容、也即服务数据单元应该被改变或加工。为此在微处理器的CPU中或者例如在专门化SPU中（在网关中也称为GCU、网关控制单元）需要软件或者固件。由特定硬件电路（EDE）解包的服务数据单元为此在优选的实施中被发送给信号处理单元SPU，所述信号处理单元执行所希望的信号处理过程。可替换地，向CPU的转发和通过该CPU的相应加工将会是可能的。这将会导致专门的SPU的节省，不过CPU附加地被加负荷。因为在优选的扩展方案中，SPU布置在特定硬件电路（EDE）之外，所以处理不影响特定硬件电路（EDE）的运行。输出数据、也即在通过SPU处理之后得出的服务数据单元不直接被发送给输出接口，而是再次经过特定的硬件电路（EDE）。在该过程时，例如所加工的服务数据单元通过特定硬件电路（EDE）再次被封包或者转换到所设置的协议数据单元中，也即将正确的协议信息添加到SDU。消息调度功能将消息帧转交给所希望的输出接口。

信号处理功能因此从特定硬件电路（EDE）接收信号群。信号处理单元对于特定硬件电路（EDE）显现为其他单元。在所建议的架构中多个信号处理单元也是可能的。在特定硬件电路（EDE）之外实施信号处理功能防止由于耗费的信号处理计算而引起的阻塞效应。不过由此需要，数据分组经历特定硬件电路（EDE）两次，一次作为未经处理的或未被加工的数据并且一次在信号处理之后。

所建议的网关架构因此优选地拥有特定硬件电路（EDE），其被设立用于作为数据层面的主机基于硬件地根据第一数据协议从协议数据单元中对服务数据单元进行解包，将服务数据单元发送给处理单元（处理器，诸如CPU或SPU）用于以软件、固件或硬件方式实施的进一步处理，在通过处理单元加工之后从所述处理单元接收输出服务数据单元并且在硬件中根据第二数据协议将经加工的服务数据单元根据第二数据协议封包到协议数据单元中。因此，协议数据单元可以根据第一数据协议从第一子网通过网关单元的通信控制器接收，经由特定硬件电路（EDE）根据第二协议转换成协议数据单元并且经由网关单元的通信控制器被发送给第二子网，其中服务数据单元在通过处理器的中间处理步骤中以软件被操纵。这因此适用于以下情况：协议数据单元的服务数据单元应该不仅通过网关单元被传递而且被改变，也即不仅控制数据或协议数据或者信息或消息的格式应该被改变，而且同样其有用数据内容应该被改变。子网例如是CAN、FlexRay、MOST、LIN或者以太网通信系统。

在图4中以优选网关架构为例示意性示出针对信号网关功能性的情况的数据流。子网的数据由通信控制器205的相应的通信控制器接收。例如，LIN子网的数据被接收。LIN消息被传输给特定硬件电路（EDE）201。因此未经加工的数据经历特定硬件电路（201）。在此例如可以如已经所述的那样从协议数据单元中对服务数据单元进行解包。从特定硬件电路（EDE）的输出端将服务数据单元传输给信号处理单元203，其优选地通过专门化SPU、具有专门化固件的处理器实现。通过信号处理单元203加工或处理数据并且再次传输给特定硬件电路（EDE）201的输入端。在那里，现在经加工的或经处理的数据经历特定硬件电路（EDE）。在那里，例如经加工的服务数据单元被封包到所希望的协议数据单元中（例如CAN协议数据单元中）。然后从特定硬件电路（EDE）201的输出端将协议数据单元经由通信控制器205的相应的通信控制器传输给所希望的子网（在本示例中CAN子网）。

隧道网关功能性：

隧道网关能够将来自多个通信控制器的数据嵌入到唯一的会话中。在优选的扩展方案中，在此情况下一个或多个子网的消息以共同的或不同的数据格式被嵌入到以太网消息中（例如根据P1722(a) 为AVB）或者例如经由UDP、TCP或IP网络传输。在隧道网关情况下原则上不必从经由通信控制器所接收的协议数据单元中对相应的服务数据单元进行解包，因为完整的协议数据单元（也根据多个通信协议也为多个协议数据单元）可以被封包到所发送的隧道消息中。不过可以规定，消息根据第一协议在隧穿之前应该首先被转化成第二协议，例如当这些数据应该与第二协议的其他数据共同地经由隧道网关功能性被发送时。例如可以规定，将CAN子网的数据与FlexRay子网的数据一起嵌入到隧道消息中。为此于是可以例如从CAN协议数据单元中在特定硬件电路（EDE）中对服务数据单元进行解包并且封包到FlexRay协议数据单元中并且在继续经历特定硬件电路（EDE）时将该FlexRay协议数据单元与其他所接收的FlexRay协议数据单元共同地嵌入在以太网或IP消息中。适当的协议信息、例如P1722(a)信息在特定硬件电路（EDE）中被添加。于是通信控制器作为目的地址添加AVB多播以太网群地址并且网关单元的MAC地址作为源地址被添加到该分组。

所建议的网关架构因此优选地拥有特定硬件电路（EDE），其被设立用于作为数据层面的主机将（由一个或多个通信控制器从一个或多个子网接收的）协议数据单元根据至少一个第一数据协议基于硬件地封包或嵌入到第二数据协议的隧穿消息中。隧穿消息优选地根据以太网协议、尤其是AVB协议被构成并且经由相应的接口被发送，优选地经由AVB、UDP、TCP或IP网络。在需要时协议数据单元可以事先根据第一数据协议从第一子网通过网关单元的通信控制器接收，经由特定硬件电路（EDE）根据第二数据协议转换成协议数据单元并且这些协议数据单元（必要时与其他协议数据单元一起）被封包或嵌入到第三数据协议的隧穿消息中。子网例如是CAN、FlexRay、MOST、LIN或以太网通信系统。

在图5中以优选的网关架构为例示意性地示出针对隧道网关功能性的情况的数据流。在图5(a)的情况下，在此消息从第一子网和第二子网（例如CAN子网和FlexRay子网）由通信控制器205的相应的通信控制器接收并且传输给特定硬件电路（EDE）201。如果现在希望两个子网的数据应该共同地在一个消息中隧穿第三网络，则数据中的至少一部分将必须经历特定硬件电路（EDE）两次。如果在上述示例中两个子网的消息应该以CAN格式被嵌入到隧穿消息中，则FlexRay消息必须首先经历特定硬件电路（EDE）201，以便遭受从FlexRay至CAN的协议转换。然后从特定硬件电路（EDE）的输出端将数据经由反馈电路206传输回特定硬件电路（EDE）201的输入端。在那里，所述数据现在可以与来自其他子网（在本示例中CAN子网）的数据共同地被嵌入到隧穿消息中。优选地这里嵌入到以太网消息中。该消息于是从特定硬件电路（EDE）201被传输给通信控制器205的相应的通信控制器并且可以从那里被传输给希望的子网。在优选的示例中，子网根据以太网通信协议是TCP、IP、AVB、UDP网络，使CAN消息隧穿通过该网络。

相反地，图5(b)示出以下情况：特定硬件电路（EDE）201即使在隧穿功能性情况下也只须被经历一次。如果只有相同协议类型的消息应该经由另外协议类型的子网被隧穿，或者不同协议类型的消息应该无协议类型补偿地经由另外协议类型的子网被隧穿，则这例如可以是这种情况。

相应的消息帧在经历特定硬件电路（EDE）201时可以被嵌入到相应的隧穿消息中。如相对于图5(a)所述的那样进行进一步传输。

在图6中以优选网关架构为例示意性地示出针对通过CPU对服务数据单元的组合式特定于应用的加工和通过特定硬件单元将经加工的服务数据单元向另外的子系统的网关传递的情况的数据流。子网的消息由通信控制器205的相应的通信控制器接收并且被传输给特定硬件电路（EDE）201。在那里，服务数据单元可以从协议数据单元中被解包。经解包的服务数据单元于是从特定硬件电路（EDE）201被传输给中央处理单元202并且可以在那里特定于应用地被处理（根据网关ECU的特定的控制、调节和监控任务）。经处理的服务数据单元然后再次经历特定硬件电路（EDE），在该特定硬件电路中可以被转换成希望的协议数据单元并且经由通信控制器205的相应的通信控制器被传输给希望的子网。

基本上可以在优选的网关架构中除了所述的功能之外实现安全功能（尤其是密码功能），其方式是数据附加地被引导通过安全单元204。在 图3至6中于是将会存在从特定硬件电路（EDE）201至安全单元204的附加数据环路，如在图b中所示。同样基本上可以在所建议的网关架构中对不同子网的多个消息或还对相同子网的多个消息共同地进行加工、封包或处理。

对应于所建议的架构、尤其是包括所述的特定硬件电路（EDE）的所述网关单元可以集成在标准应用ECU中或者作为专门化的网关ECU实现。

在具有例如分布在不同的车辆域上的多个子网的通信系统中，子网或域可以具有对应于所述架构的网关单元。子网的消息经由通信控制器被接收并且被转发给特定硬件电路（EDE）。通过对特定硬件电路（EDE）分类，根据相应的消息标志识别出，可以如何对待消息或者消息在经历特定硬件电路（EDE）之后必须被继续发送给何种处理单元、也即例如信号处理单元、中央处理单元或者安全单元（参见上面用于对消息分类的注解）。如果消息应该被加工，则特定于应用的功能性或网关单元的信号网关功能性被使用，由此使用诸如CPU或SPU的处理器。对于纯网关功能性（SDU网关）和隧道网关功能性，处理器、尤其是主CPU不被加负荷，特定硬件电路（EDE）承担包括协议转化的消息传输。特定硬件电路（EDE）也为信号网关功能性和隧道网关功能性提供这些（部分）功能。

通过特定硬件电路（EDE）的所示架构，能够在很大程度上无延迟地、无抖动地和无等待时间地再现至少高优先的数据。由此产生用于根据对冗余的要求、允许的线缆敷设耗费、成本和其他边界条件设计和优化车辆网络的新可能性。

图7示例性地示出车辆架构，其中四个网关单元700、710、720、730通过点对点连接750相互连接成所谓的菊链。经由这些连接优选地根据可用的物理传输层按照以太网标准例如以100Mbit/s、1Gbit/s、10Gbit/s的速度进行通信。每个网关单元为此在所示的示例中包含具有至少三个端口的以太网交换机SWT，用于表示链式布置。两个端口在此情况下用于与链的最近的用户连接，第三端口连接至相应的通信节点。也可以在 网关单元上存在多于三个的端口，以便建立其他以太网连接。经由点对点连接750的通信可以此外例如使用根据标准IEEE 802.1Q或标准IEEE 1722或者TCP或UDP的音频视频桥接。

此外虚线绘出在网关单元710和720之间的可选的其他点对点连接760，其可选地可以将网关连接成闭合圈。这能够实现非常灵活的负载分布（数据可以围绕左侧或围绕右侧被发送）以及有利的冗余（例如在部分连接失效情况下是重要的。在网关单元上分别经由相应的连接单元（例如用于FlexRay的FLX，用于CAN的CAN）连接子网，所述子网例如可以是具有用户站5C的CAN网络、具有用户站5F的FlexRay网络、LIN网络、无线网络或其他网络。所连接的以太网用户5E也可以形成子网，如这例如在图7中针对网关单元730所示。

在使用传统网关时，可能出现问题：由于为了尤其是越过多个传统网关单元将数据从一个子网传输到另一子网出现的等待时间，在物理上彼此远离的通信节点必须布置在相同的子网中。

例如，可能需要当车轮转速传感器必须彼此间和/或与制动控制设备和/或与纵向调节控制设备通信时，所述车轮转速传感器必须所有均被分配给同一子网。向将会通过传统网关单元连接的不同子网的分配可能由于出现的等待时间和/或消息中的抖动而是有问题的。由于需要在车辆的拐角中布置车轮，因此将会需要扩展的通信子网。确定向子网的分配在此情况下遵循数据通信业务收益或者控制设备的逻辑分群，而不是其物理布置。这导致高的线缆敷设耗费、较高的重量和易于出错的线缆敷设。

由于其中明显减少等待时间的上述网关单元的可用性，子网可以定向于物理布置，这随之带来在线缆敷设时的相应的节省。在所说明的示例中可以在车辆的四个拐角的每一个中大致各布置一个CAN子网。车轮转速传感器之一将会被分配给这些子网中的每一个并且四个子网可以通过本发明网关单元连接到宽带以太网网络上（以太网骨干），而不会在通信中出现过大的等待时间或干扰性抖动。

通过使菊链闭合成闭合环可以在所述示例中此外建立通信的冗余，使得在网关单元之间的宽带连接之一中断时在子网之间的数据通信业务能够至少对于高优先数据几乎无延迟地、也即对延迟时间或等待时间或抖动无消极作用地经由剩余的通信连接来展开。

同样的情况适用于全网格化的网络架构，如在图8中所示。在该示例中，每个网关单元800、810、820、830包含具有至少四个端口的以太网交换机SWT并且每个网关单元经由连接850与每个其他网关单元连接。对于具有五个网关单元的全网格化的网络架构，例如在每个网关单元中每交换机SWT相应地需要5个端口，等等。当然也可以设想部分网格化的架构，其中相对于全网格化删去一些连接。在每种情况下可以可选地设置其他端口，以便建立至以太网用户5E的附加以太网连接。如已经在图7情况下那样，经由连接850根据可用的物理传输层按照以太网标准例如以100Mbit/s、1Gbit/s、10Gbit/s的速度进行通信。可以再次使用例如AVB（IEEE 802.1Q或者IEEE 1722）、TCP或者UDP。

通过所述的部分或完全网格化可以建立通信的增加的冗余，使得即使在网关单元之间的宽带连接中的多个中断时在子网之间的数据通信业务也能够几乎无延迟地、也即对延迟时间或等待时间或抖动无消极作用地经由剩余的通信连接来展开。这里可以通过使用本发明网关单元根据对通信系统的要求而灵活地表示来自冗余和线缆敷设耗费的最佳值。

图9示出另外的车辆架构，所述车辆架构在使用本发明网关单元的情况下变得可能的是：两个网关单元920和930经由以太网连接950连接到中央网关单元900上，所述连接是至所连接的子网、例如CAN或FlexRay网络的连接。在图9中示范性地分别示出在单元920和930中每一个处具有用户5C的CAN网络。在所示的示例中，网关单元920和930不包含以太网交换机，而是仅仅包含以太网连接单元MAC，其能够实现经由连接950接收和发送基于以太网的消息。此外，两个其他子网直接经由FlexRay连接单元FLX或CAN连接单元CAN（这里例如为具有用户5F的FlexRay子网以及具有用户5C的CAN子网）连接到中央网关单元上。最后，从中央网关单元900至传统的以太网交换机910存在其他以太网连接950，其中六个以太网用户5E、例如相机系统连接到所述以太网交换机910上。如已经在图7情况下那样，经由连接950根据可用的物理传输层按照以太网标准例如以100Mbit/s、1Gbit/s、10Gbit/s的速度进行通信。可以再次使用例如AVB（IEEE 802.1Q或者IEEE 1722）、TCP、IP或者UDP。

在图9中所示的架构相对成本低并且已经充分利用本发明网关单元的主要优点，其方式是在子网之间的通信至少对于高优先数据可以在很大程度上无延迟地和无抖动地进行。所示架构不具有在图8中所示的网格化架构的可定标的冗余。

图10示出较复杂的车辆架构，其总共包含至少六个本发明网关单元1100、1110、1120、1130、1140、1150，所示网关单元部分地以菊链或者环架构布置并且部分地分层地以树结构布置。网关单元1100在此情况下通过点对点连接1050与网关单元1110、1120、1130和1140连接。此外，两个其他子网直接经由FlexRay连接单元FLX或CAN连接单元CAN（这里为具有用户5F的FlexRay子网以及具有用户5C的CAN子网）连接到网关单元1100上。除了一个CAN子网和两个以太网用户6E之外，另外的网关单元1150经由连接1060连接到网关单元1130上。网关单元1150在其方面形成至CAN子网和其他以太网用户7E的连接。此外，具有用户5E的交换式以太网网络连接到网关单元1110上。具有用户5E的交换式以太网网络和CAN子网连接到网关单元1140上。最后具有CAN用户5C的两个CAN子网连接到网关单元1120上。用于至网关单元1100的以太网连接的连接单元MAC形成以太网端接节点。这里不需要交换机。

在图10中所示的示例处，应该示范性地表明开启相应网关架构的可能性。一个确定的车辆域的CAN子网和FlexRay子网的控制设备的数据应该被传输给另一车辆域的CAN子网的控制设备。两个车辆域现在拥有域控制单元（DCU-domain control unit）,在所示的示例中例如用于第一车辆域的单元1100和用于第二车辆域的单元1120，其分别具有根据上述描述的带有特定硬件电路（EDE）的网关单元。相应地如相对图5(a)所述，FlexRay消息经历特定硬件电路（EDE）并且在硬件中被转换成CAN消息帧。第一CAN总线的原始CAN消息和第二总线的从FlexRay格式转换成CAN格式的消息于是通过特定硬件电路（EDE）被嵌入到以太网或IP数据帧中。两个域控制单元1100和1120经由以太网或IP通信结构相互（和必要时与其他域控制单元）连接。CAN消息帧从而以嵌入到以太网或IP消息中的方式经由域控制单元之间的该连接被隧穿。在进行接收的域控制单元中，CAN消息再次通过特定硬件电路（EDE）从以太网消息中被解包并且经由相应的通信接口被传输给第二域的CAN子网。因此，CAN消息和FlexRay消息的内容以CAN格式经由域之间的以太网连接被隧穿。通过所述的网关架构（其对应于以太网骨干），这可以在不对处理器加负荷的情况下、尤其是在不对域控制单元的主CPU加负荷的情况下进行。

在图10中所示的情况下，连接到单元1150的CAN子网上的控制设备也可以以相同的方式与连接到单元1120上的CAN网络之一处的控制单元通信。CAN消息经由网关单元1150、1130、1100和1120被隧穿，而不显著地生成等待问题或抖动问题。

Claims (22)

1.用于连接至少两个子网（107,108）的网关模块，其中所述至少两个子网（107，108）的第一子网（107）支持按照第一通信协议、尤其是CAN、FlexRay、LIN、MOST或以太网的数据传输并且所述至少两个子网（107,108）的第二子网（108）支持按照第二通信协议、尤其是CAN、FlexRay、LIN、MOST或以太网的数据传输，

其特征在于，所述网关模块具有可配置的硬件电路（101），所述硬件电路被设立用于在考虑第一通信协议和第二通信协议的情况下对来自第一子网（107）的数据进行加工并且转发给第二子网（108）。

2.根据权利要求1所述的网关模块，所述网关模块除了所述硬件电路（101）之外包括如下单元中的至少一个其他单元（102,103,104）：安全单元（104）、中央处理单元（102）、信号处理单元（103）和反馈单元。

3.根据权利要求1所述的网关模块，其中所述硬件电路（101）与如下单元中的至少一个其他单元（102,103,104）一起集成在共同的半导体组件上：安全单元（104）、中央处理单元（102）、信号处理单元（103）和反馈单元。

4.根据权利要求2或3所述的网关模块，其中所述硬件电路（101）与用于将网关模块连接到所述子网（107,108）上的连接单元（105）一起集成在共同的半导体组件上。

5.根据权利要求1至4之一所述的网关模块，其特征在于，所述硬件电路（101）被设立用于基于硬件地根据所述第一通信协议从协议数据单元对服务数据单元进行解包并且根据所述第二通信协议将所述服务数据单元封包到协议数据单元中。

6.根据权利要求1至4之一所述的网关模块，其特征在于，所述硬件电路（101）被设立用于基于硬件地将由一个或多个通信控制器（105）从第一和/或第二子网（107,108）接收的和对应于第一通信协议和/或第二通信协议的协议数据单元根据第三通信协议封包或嵌入到至少一个隧穿消息中。

7.根据权利要求6之一所述的网关模块，其特征在于，所述至少一个隧穿消息根据以太网协议、尤其是根据AVB协议来构成。

8.网关单元，包括根据权利要求1至4之一所述的网关模块。

9.根据权利要求8所述的网关单元，其特征在于，所述网关单元包括中央处理单元（202），所述中央处理单元被设立用于配置硬件电路（201）。

10.根据权利要求9所述的网关单元，其特征在于，所述中央处理单元（202）被设立用于实施特定应用程序。

11.根据权利要求9或10之一所述的网关单元，其特征在于，所述硬件电路（201）被设立用于基于硬件地根据第一通信协议从协议数据单元对服务数据单元进行解包，将所述服务数据单元发送给所述中央处理单元（202）用于以软件实施的进一步处理，在通过所述中央处理单元（202）加工之后从所述中央处理单元接收输出服务数据单元并且基于硬件地根据第二通信协议将所述输出服务数据单元封包到协议数据单元中。

12.根据权利要求8所述的网关单元，其特征在于，所述网关单元包括信号处理单元（203），其中所述硬件电路（201）被设立用于基于硬件地根据所述第一通信协议从协议数据单元对服务数据单元进行解包，将所述服务数据单元发送给信号处理单元（203）用于以软件、固件或硬件实施的进一步处理，在通过所述信号处理单元（203）加工之后从所述信号处理单元接收输出服务数据单元并且基于硬件地根据第二通信协议将所述输出服务数据单元封包到协议数据单元中。

13.根据权利要求8所述的网关单元，其特征在于，所述网关单元包括安全单元（204），其中所述硬件电路（201）被设立用于基于硬件地根据所述第一通信协议从协议数据单元对服务数据单元进行解包，将所述服务数据单元发送给安全单元（204）用于以软件、固件或硬件实施的进一步处理，在通过所述安全单元（204）加工之后从所述安全单元接收输出服务数据单元并且基于硬件地根据第二通信协议将所加工的服务数据单元封包到协议数据单元中。

14.根据权利要求8所述的网关单元，其特征在于，所述网关单元此外包括反馈单元（206），其中所述硬件电路（201）被设立用于基于硬件地根据所述第一数据协议从第一协议数据单元对服务数据单元进行解包，根据第二数据协议将所述服务数据单元封包到第二协议数据单元中，将所述第二协议数据单元发送给所述反馈单元（206）并且从所述反馈单元（206）接收未经改变的第二协议数据单元。

15.根据权利要求8所述的网关单元，其特征在于，所述网关单元具有根据借助于数据的标志对所获得的数据的分类来确定在所述硬件电路（201）中进行数据的哪种处理的装置。

16.根据权利要求8所述的网关单元，所述网关单元除了所述硬件电路（201）之外还具有如下单元中的至少一个其他单元（202-204,206）：安全单元（204）、中央处理单元（202）、信号处理单元（203）和反馈单元（206），其特征在于，所述网关单元具有根据借助于数据的标志对所获得的数据的分类来确定在所述硬件电路（201）和所述至少一个其他单元（202-204,206）中进行处理的顺序的装置。

17.根据权利要求15或16之一所述的网关单元，其特征在于，用于对数据分类的装置集成在所述硬件电路（201）中。

18.用于连接用户站的通信网络，包括：

-具有根据权利要求1-4之一所述的网关模块的至少一个网关单元，

-第一子网，所述第一子网支持按照第一通信协议的数据传输并且所述网关单元和至少一个第一用户站连接到所述第一子网上，其中所述第一用户站具有用于连接到所述第一子网的连接单元和用于在使用第一通信协议的情况下传输数据的装置，

-第二子网，所述第二子网支持按照第二通信协议的数据传输并且所述网关单元和至少一个第二用户站连接到所述第二子网上，其中所述第二用户站具有用于连接到所述第二子网的连接单元和用于在使用第二通信协议的情况下传输数据的装置。

19.用于连接用户站的通信网络，包括：

-分别具有根据权利要求1-4之一所述的网关模块的至少一个第一和至少一个第二网关单元，

-第一子网，所述第一子网支持按照第一通信协议的数据传输并且所述第一网关单元和至少一个第一用户站连接到所述第一子网上，其中所述第一用户站具有用于连接到所述第一子网的连接单元和用于在使用第一通信协议的情况下传输数据的装置，

-第二子网，所述第二子网支持按照第二通信协议的数据传输并且所述第二网关单元和至少一个第二用户站连接到所述第二子网上，其中所述第二用户站具有用于连接到所述第二子网的连接单元和用于在使用第二通信协议的情况下传输数据的装置，

-第三子网，所述第三子网支持按照第三通信协议的数据传输并且所述第一网关单元和所述第二网关单元连接到所述第三子网上。

20.根据权利要求19所述的通信网络，其特征在于，所述第一通信协议被实施为CAN、FlexRay、LIN、MOST或以太网协议，所述第二通信协议被实施为CAN、FlexRay、LIN、MOST或以太网协议并且所述第三通信协议被实施为以太网协议，尤其是AVB协议。

21.根据权利要求19或20之一所述的通信网络，其特征在于，所述第一和所述第二网关单元在尤其是具有其他网关单元的第三子网中以菊链、环部分网格化地或全网格化地布置。

22.用于将数据从通信系统的第一子网传输到通信系统的第二子网中的方法，其中给所述第一子网分配第一通信协议并且给第二子网分配第二通信协议，所述方法具有以下步骤：

（a）由网关单元从所述第一子网接收数据，其中所述数据包含在根据第一通信协议的第一消息中，

（b）将具有所述数据的第一消息转发给所述网关单元的可配置的硬件电路，

（c）所述可配置的硬件电路基于硬件地从所述第一消息中对数据进行解包并且基于硬件地根据第二通信协议将所述数据封包到至少一个第二消息中，

（d）由所述可配置的硬件电路转发数据，

（e）由所述网关单元向所述第二子网发送数据。

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