DE102023112245B3

DE102023112245B3 - Method for data transmission, transmission system for data transmission and vehicle

Info

Publication number: DE102023112245B3
Application number: DE102023112245.2A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Hansch
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2023-05-10
Filing date: 2023-05-10
Publication date: 2024-08-29
Anticipated expiration: 2043-05-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung, ein Übertragungssystem 10 zur Datenübertragung und ein Fahrzeug. Hierbei weist das Verfahren ein Bereitstellen eines Senders 30, ein Bereitstellen eines Empfängers 40 und ein Bereitstellen einer Datenverbindung 15 zwischen dem Sender 30 und dem Empfänger 40 auf. Ferner weist das Verfahren ein Bereitstellen von vorhergesagten Daten 13 in dem Sender 30 und ein Speichern der vorhergesagten Daten 13 in dem Sender 30 auf. Ferner weist das Verfahren ein Bereitstellen der vorhergesagten Daten 13 in dem Empfänger 40 und ein Speichern der vorhergesagten Daten 13 in dem Empfänger 40. Ferner weist das Verfahren ein Bereitstellen von zu übertragenden Daten 14 in dem Sender. Ferner wird ein Vergleichen der zu übertragenden Daten 14 mit den vorhergesagten Daten 13 in dem Sender 30 und ein Unterdrücken eines Sendens der zu übertragenden Daten 14 im Falle einer Gleichheit der zu übertragenden Daten 14 und den vorhergesagten Daten 13 vorgesehen.The invention relates to a method for data transmission, a transmission system 10 for data transmission and a vehicle. The method comprises providing a transmitter 30, providing a receiver 40 and providing a data connection 15 between the transmitter 30 and the receiver 40. The method also comprises providing predicted data 13 in the transmitter 30 and storing the predicted data 13 in the transmitter 30. The method also comprises providing the predicted data 13 in the receiver 40 and storing the predicted data 13 in the receiver 40. The method also comprises providing data 14 to be transmitted in the transmitter. Furthermore, a comparison of the data 14 to be transmitted with the predicted data 13 in the transmitter 30 and suppressing transmission of the data 14 to be transmitted in the event that the data 14 to be transmitted and the predicted data 13 are identical are provided.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung, ein Übertragungssystem und ein Fahrzeug.The invention relates to a method for data transmission, a transmission system and a vehicle.

In einem Übertragungssystem werden Daten von einem Sender zu einem Empfänger übertragen. Ein Problem moderner, netzwerkbasierter Kommunikation ist eine Überlastung bzw. ein hoher Overhead, insbesondere, wenn kleine Datenpakete verschlüsselt häufig übertragen werden sollen. Die in den Paketen enthaltenen Informationen müssen je nach Anwendung aufwendig komprimiert, verschlüsselt und entschlüsselt, immer jedoch an die für die Übertragung erforderlichen Protokollformate angepasst, und über die Netzwerke mit häufig begrenzter Bandbreite übertragen werden, wo sie von potenziellen Angreifern mitgehört und manipuliert werden können. Die dafür genutzten Rechen- und Netzwerkressourcen sind dauerhaft gebunden und stehen für andere Funktionalitäten nicht zur Verfügung.In a transmission system, data is transmitted from a sender to a receiver. One problem with modern, network-based communication is overloading or high overhead, especially when small data packets are to be transmitted frequently in encrypted form. Depending on the application, the information contained in the packets must be compressed, encrypted and decrypted at great expense, but always adapted to the protocol formats required for transmission, and transmitted over networks with often limited bandwidth, where they can be listened to and manipulated by potential attackers. The computing and network resources used for this are permanently tied up and are not available for other functions.

US 2017 / 0 359 194 A1 beschreibt ein Verfahren zum Übertragen von Daten, die von mindestens einem Sensor gesammelt werden, an eine Überwachungsvorrichtung. Das Verfahren umfasst bei der Erfassung eines neuen Datenelements durch den mindestens einen Sensor die Berechnung eines Abweichungsindikators, der eine Abweichung zwischen dem Wert des neuen Datenelements und einem Wert anzeigt, der für dieses Datenelement durch ein Vorhersagemodell vorher erfasster Daten vorhergesagt wurde. Ferner umfasst das Verfahren die Übertragung des neuen Datenelements an die Überwachungsvorrichtung, wenn der Abweichungsindikator höher als ein Schwellenwert ist. US 2017 / 0 359 194 A1 describes a method for transmitting data collected by at least one sensor to a monitoring device. The method comprises, upon detection of a new data element by the at least one sensor, calculating a deviation indicator indicating a deviation between the value of the new data element and a value predicted for that data element by a predictive model of previously detected data. The method further comprises transmitting the new data element to the monitoring device if the deviation indicator is higher than a threshold value.

US 2010 / 0 131 445 A1 beschreibt ein Datenverarbeitungsverfahren zur Kommunikation für ein Netzwerk mit mehreren Knoten und einem Datenerfassungsgerät. US 2010 / 0 131 445 A1 describes a data processing method for communication for a network with multiple nodes and a data acquisition device.

US 2023 / 0 013 544 A1 beschreibt ein Verfahren zum Erkennen abnormaler Betriebszustände eines Geräts einschließlich ein Erhalten von Modelldaten für das Gerät, die für zu erwartende Betriebszustände für mindestens eine Komponente des Gerätes repräsentativ sind. US 2023 / 0 013 544 A1 describes a method for detecting abnormal operating conditions of a device including obtaining model data for the device that is representative of expected operating conditions for at least one component of the device.

DE 10 2021 107 675 A1 beschreibt ein System und Verfahren zum Implementieren von intelligenten Fahrzeugfunktionen. Hierbei weist das System eine Vielzahl von ersten Modulen auf, wobei jedes erste Modul der Vielzahl von ersten Modulen eingerichtet ist, um Fahrzeugdaten mittels eines ersten lokalen Modells für eine Zustandsvorhersage zu verarbeiten und das erste lokale Modell basierend auf den Fahrzeugdaten zu aktualisieren, um ein zweites lokales Modell zu erzeugen, wenn sich eine Vorhersagegenauigkeit des ersten lokalen Modells für die Fahrzeugdaten um mehr als eine Schwelle ändert. Ferner weist das System wenigstens ein zweites Modul auf, das eingerichtet ist, um von der Vielzahl von ersten Modulen entsprechende zweite lokale Modelle zu empfangen und die empfangenen zweiten lokalen Modelle entsprechend einer Ähnlichkeit der zweiten lokalen Modelle zu gruppieren, wobei das wenigstens eine zweite Modul weiter eingerichtet ist, um eine Teilmenge von zweiten lokalen Modellen entsprechend der Gruppierung an eine zentrale Einheit zu übertragen. EN 10 2021 107 675 A1 describes a system and method for implementing intelligent vehicle functions. The system has a plurality of first modules, wherein each first module of the plurality of first modules is configured to process vehicle data using a first local model for a state prediction and to update the first local model based on the vehicle data in order to generate a second local model if a prediction accuracy of the first local model for the vehicle data changes by more than a threshold. The system also has at least one second module configured to receive corresponding second local models from the plurality of first modules and to group the received second local models according to a similarity of the second local models, wherein the at least one second module is further configured to transmit a subset of second local models according to the grouping to a central unit.

US 2019 / 0 149 562 A1 beschreibt ein Referenznachrichten-Entscheidungsverfahren, das bei der Erkennung von unerlaubter Kommunikation verwendet wird. Das Entscheidungsverfahren umfasst: ein Identifizieren eines Kommunikationsmusters aus Informationen, die sich auf eine Angriffsnachricht auf einem Bordnetzsystem beziehen, das Merkmale anzeigt, die sich auf eine Änderung von Datenwerten oder eines Kommunikationszeitpunkts einer Angriffsnachricht beziehen. US 2019 / 0 149 562 A1 describes a reference message decision method used in detecting unauthorized communication. The decision method includes: identifying a communication pattern from information related to an attack message on an on-board network system that indicates features related to a change in data values or a communication time of an attack message.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung Daten bei einer Datenübertragung zu reduzieren.It is an object of the present invention to reduce data during data transmission.

Diese technische Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Datenübertragung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Hierbei weist das Verfahren ein Bereitstellen eines Senders, ein Bereitstellen eines Empfängers und ein Bereitstellen einer Datenverbindung zwischen dem Sender und dem Empfänger auf, wobei der Sender ein erstes Steuergerät ist und wobei der Empfänger ein zweites Steuergerät ist. Ferner weist das Verfahren ein Bereitstellen von ersten vorhergesagten Daten in dem Sender und ein Speichern der vorhergesagten Daten in dem Sender auf. Ferner weist das Verfahren ein Bereitstellen der vorhergesagten Daten in dem Empfänger und ein Speichern der vorhergesagten Daten in dem Empfänger auf. Ferner wird ein Bereitstellen von zu übertragenden Daten in dem Sender vorgesehen. Ferner wird ein Vergleichen der zu übertragenden Daten mit den vorhergesagten Daten in dem Sender vorgesehen. Ein Unterdrücken eines Sendens der zu übertragenden Daten wird im Falle einer Gleichheit der zu übertragenden Daten und der vorhergesagten Daten vorgesehen.This technical problem is solved with a method for data transmission according to claim 1. The method comprises providing a transmitter, providing a receiver and providing a data connection between the transmitter and the receiver, the transmitter being a first control device and the receiver being a second control device. The method also comprises providing first predicted data in the transmitter and storing the predicted data in the transmitter. The method also comprises providing the predicted data in the receiver and storing the predicted data in the receiver. Provision is also made for data to be transmitted in the transmitter. Provision is also made for comparing the data to be transmitted with the predicted data in the transmitter. Suppression of transmission of the data to be transmitted is provided if the data to be transmitted and the predicted data are identical.

Unter Daten bzw. Datensätze werden die in einem Takt zu übertragenden Informationen verstanden. Eine Sequenz wird als eine Folge von Daten bzw. Datensätzen verstanden. Diese Daten können auch als „Datum“ verstanden werden, wobei hier kein zeitliches Datum nach dem Kalender gemeint ist.Data or data records are understood to be the information that is to be transmitted in one cycle. A sequence is understood to be a series of data or data records. This data can also be understood as a "date", although this does not mean a specific date according to the calendar.

Das Verfahren ermöglicht es, den Bedarf an Datenübertragungen und den damit verbundenen Rechenaufwänden, sowie die Exposition gegenüber potenziellen Angreifern zu reduzieren. Hierfür wird die zu übermittelnde, unverschlüsselte Dateneinheit synchron auf der Sender- und Empfängerseite durch ein gemeinsames, trainiertes Modell vorhergesagt und nur bei Abweichungen von der Vorhersage übertragen.The method makes it possible to reduce the need for data transfers and the associated computational effort, as well as the exposure to potential attackers. To do this, the unencrypted data unit to be transmitted is predicted synchronously on the sender and receiver side by a common, trained model and only transmitted if there are deviations from the prediction.

Ein Bereitstellen der vorhergesagten Daten in dem Empfänger kann durch ein Senden von zu übertragenden Daten zu dem Empfänger vorgenommen werden. Die zu übertragenden Daten können verarbeitete vorhergesagte Daten oder empfangene Daten sein.Providing the predicted data in the receiver may be done by sending data to be transmitted to the receiver. The data to be transmitted may be processed predicted data or received data.

Es wird ein Verfahren zur Steuerung von Daten vorgeschlagen, die von einem Sender zu einem Empfänger übermittelt werden. Hierbei kann der Sender einen ersten Algorithmus aufweisen, der basierend auf zuvor übermittelte Daten trainiert ist, um weitere zu übermittelnde Daten des Senders als Orakel vorherzusagen. Ferner kann der Empfänger einen in gleicher Weise trainierten zweiten Algorithmus aufweisen, der dem Empfänger als Orakel dient, und wobei die weiteren zu übermittelnden Signale des Senders mit jenen seines Orakels verglichen werden und bei Abweichungen an den Empfänger übertragen werden oder bei Identität nicht an den Empfänger übertragen werden, der Empfänger stattdessen die von seinem Orakel erzeugten (identischen) Signale verwendet. Es wird demnach ein Vorhersagemodul bzw. ein Orakel auf der Senderseite und auf der Empfängerseite verwendet. Hierbei weist jedes Orakel eine Vorhersagefunktionalität auf.A method is proposed for controlling data that is transmitted from a sender to a receiver. The sender can have a first algorithm that is trained based on previously transmitted data in order to predict further data to be transmitted by the sender as an oracle. The receiver can also have a second algorithm that is trained in the same way and serves as an oracle for the receiver, and the further signals to be transmitted by the sender are compared with those of its oracle and, if there are discrepancies, are transmitted to the receiver or, if they are identical, are not transmitted to the receiver and the receiver uses the (identical) signals generated by its oracle instead. A prediction module or an oracle is therefore used on the sender side and on the receiver side. Each oracle has a prediction functionality.

Stark vereinfacht, lässt sich die Vorgehensweise als eingespieltes Team von Kommunikationspartnern (Sender und Empfänger bzw. Steuergeräte) beschreiben. Aufgrund der Erfahrung der beteiligten Kommunikationspartner wissen sie, was der Sender normalerweise sendet und was die Empfänger erwarten kann. Basierend auf dieser „Erfahrung“ werden vom Sender dann nur noch Abweichungen kommuniziert.To put it very simply, the procedure can be described as a well-coordinated team of communication partners (sender and receiver or control units). Due to the experience of the communication partners involved, they know what the sender normally sends and what the receiver can expect. Based on this "experience", the sender then only communicates deviations.

Für die technische Umsetzung kann hierzu eine Berechnungsmethode oder ein Algorithmus verwendet werden. Es wird der Algorithmus bzw. die Datensätze so trainiert, das zu übertragende Daten des Senders mit hoher Wahrscheinlichkeit vorhergesagt werden können, und zwar mit dem sogenannten Orakel. Mit Vorteil wird vorgesehen, das trainierte Orakel sowohl im Sender wie auch im Empfänger zu installieren. Es ist ein Vergleich eines neuen Datensatzes bzw. von zu übertragenden Daten beim Sender und seinem Orakel vorgesehen. Bei Gleichheit: Ein Datensatz bzw. eine Nachricht wird nicht erzeugt und auch nicht gesendet. Es wird hierbei Rechenaufwand und Buslast eingespart. Der Empfänger verwendet in diesem Fall die gespeicherten Daten des bei ihm installierten Orakels.A calculation method or algorithm can be used for the technical implementation. The algorithm or the data sets are trained so that the data to be transmitted by the sender can be predicted with a high degree of probability, using the so-called oracle. It is advantageous to install the trained oracle in both the sender and the receiver. A comparison of a new data set or data to be transmitted is planned between the sender and its oracle. If they are the same: a data set or message is neither created nor sent. This saves computing effort and bus load. In this case, the receiver uses the stored data of the oracle installed on its computer.

Bei einer Abweichung: Der Datensatz bzw. eine Nachricht wird wie bisher erzeugt, verschlüsselt, gesendet, entschlüsselt und ausgewertet. Der Empfänger verwirft die Nachricht seines Orakels. Auf diese Weise wird das Orakel im Empfänger kontinuierlich mit den relevanten Daten trainiert.In the event of a deviation: The data set or message is generated, encrypted, sent, decrypted and evaluated as before. The recipient discards the message from its oracle. In this way, the oracle in the recipient is continuously trained with the relevant data.

In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird ein Senden der zu übertragenden Daten im Falle einer Ungleichheit der zu übertragenden Daten und der vorhergesagten Daten vorgesehen.In one embodiment of the method, a transmission of the data to be transmitted is provided in the event of an inequality between the data to be transmitted and the predicted data.

Es kann somit zwischen einem synchronen Fall und einem asynchronen Fall unterschieden werden. In einem synchronen Fall sind die zu übertragenden Daten identisch mit den Daten im Empfänger und müssen daher nicht übertragen werden. Im asynchronen Fall sind die zu übertragenden Daten nicht mit den gespeicherten Daten im Empfänger identisch. Daher werden in diesem Fall die zu übertragenden Daten von dem Sender an den Empfänger gesendet, d.h. übertragen.A distinction can therefore be made between a synchronous case and an asynchronous case. In a synchronous case, the data to be transmitted is identical to the data in the receiver and therefore does not need to be transmitted. In the asynchronous case, the data to be transmitted is not identical to the data stored in the receiver. Therefore, in this case, the data to be transmitted is sent from the sender to the receiver, i.e. transmitted.

In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird ein Erzeugen der vorhergesagten Daten in einem neuronalen Netz vorgesehen.In one embodiment of the method, generation of the predicted data in a neural network is provided.

Die vorhergesagten Daten können somit zeitlich vor dem Vergleichen der zu übertragenden Daten mit den vorhergesagten Daten in einem neuronalen Netz erzeugt werden.The predicted data can thus be generated in a neural network before the data to be transmitted is compared with the predicted data.

Es wird vorgeschlagen, einen sequenzgenerierenden Algorithmus zu verwenden, um eine Vorhersage von Daten auf Sender- und Empfängerseite zu ermöglichen. Unter einem sequenzgenerierenden Algorithmen ist hier ein speziell für die Erzeugung typischer Kommunikationssignale abgestimmtes, bzw. trainiertes Sprachmodell zu verstehen, das z.B. auf einem Zustandsautomaten, oder einem per Deep Learning trainierten neuronalen Netz, wie GPT (Generative Pre-Training Transformer), basiert.It is proposed to use a sequence-generating algorithm to enable a prediction of data on the sender and receiver side. A sequence-generating algorithm is understood here to be a language model that is specially tailored or trained to generate typical communication signals and is based, for example, on a state machine or a neural network trained using deep learning, such as GPT (Generative Pre-Training Transformer).

Ziel dabei ist eine Reduktion der tatsächlich zu übertragenden Daten, bei gleichbleibender Informationsmenge zu erreichen. Dazu wird ein neuronales Netz darauf trainiert, den Datenfluss vor Verschlüsselung und Serialisierung vorherzusagen. Sobald diese Vorhersagen eine ausreichende Qualität erreicht haben, wird das Modell in den bisherigen Sender und alle Empfänger so eingebracht, dass ein hoher Anteil der Daten korrekt vorausgesagt und somit nicht mehr (de)codiert, entschlüsselt und übertragen werden muss. Es ist vorgesehen, nur die von der Vorhersage abweichenden Daten zu übermitteln. Die Basis der Optimierung ist, die zu übertragenden Daten treffsicher vorherzusagen. Je treffender diese Vorhersage ist, desto mehr Daten lassen sich bei der Übertragung einsparen.The aim is to reduce the amount of data that actually needs to be transmitted while keeping the amount of information the same. To do this, a neural network is trained to predict the data flow before encryption and serialization. As soon as these predictions have reached a sufficient quality, the model is introduced into the existing sender and all receivers in such a way that a high proportion of the data is correctly predicted and therefore no longer needs to be (de)coded, decrypted and transmitted. The plan is to only transmit data that deviates from the prediction. The basis of the optimization is to accurately predict the data to be transmitted. The more accurate this prediction is, the more data can be saved during transmission.

Eine Methode, um Testdaten zu erzeugen, ist ein Training unter Nutzung eines neuronalen Netzes. In Kombination mit verstärktem Lernen, lässt sich so ein Modell darauf trainieren, geeignete Daten mit einer bestimmten Treffsicherheit bzw. Konfidenz vorherzusagen. Es können trainierte Sprachmodelle, die z.B. auf einem Entscheidungsbaum, oder einem per Deep Learning trainierten künstlichen neuronalen Netz basieren, benutzt werden.One method of generating test data is training using a neural network. In combination with reinforcement learning, a model can be trained to predict suitable data with a certain level of accuracy or confidence. Trained language models based on a decision tree or an artificial neural network trained using deep learning can be used.

Zunächst wird hierbei dem Algorithmus als Training eine Liste von (z.B. aufgezeichneten) Sequenzen präsentiert, anhand derer er ein mathematisches Modell erzeugt, aus dem er Vorhersagen ableiten kann. Neben dem Training mit aufgezeichneten Daten, kann das zu trainierende Orakel auch in den Sender integriert werden. Durch das „Belohnen“ des Algorithmus (auch reinforcement learning genannt), wann immer seine Vorhersage mit dem tatsächlichen Wert übereinstimmt, lässt sich so für geeignete Anwendungsfällen ein zunehmend besseres Vorhersageergebnis erreichen. Technisch werden die Gewichtungen innerhalb des Modells zunehmend besser abgestimmt und somit präziser.First, the algorithm is presented with a list of (e.g. recorded) sequences as training, which it uses to create a mathematical model from which it can derive predictions. In addition to training with recorded data, the oracle to be trained can also be integrated into the transmitter. By "rewarding" the algorithm (also called reinforcement learning) whenever its prediction matches the actual value, an increasingly better prediction result can be achieved for suitable use cases. Technically, the weightings within the model are increasingly better coordinated and thus more precise.

Um trotz limitierter Rechenleistung in Sender und Empfänger bzw. den kommunizierenden Steuergeräten ein geeignetes Modell zu erzeugen, kann die rechenintensive Trainingsphase auf Basis aufgezeichneter Daten durch einen leistungsfähigen Rechnerverbund erfolgen. Sobald eine ausreichende Treffsicherheit der Vorhersagen erreicht ist, wird die Lernphase beendet und das trainierte Model in den Sender und Empfänger integriert. Essenziel ist hier, das das Orakel im Sender und Empfänger immer zu denselben Vorhersagen kommen müssen.In order to generate a suitable model despite the limited computing power in the transmitter and receiver or the communicating control units, the computationally intensive training phase can be carried out on the basis of recorded data by a powerful computer network. As soon as the predictions are sufficiently accurate, the learning phase is ended and the trained model is integrated into the transmitter and receiver. The essential thing here is that the oracle in the transmitter and receiver must always come to the same predictions.

Ein kontinuierliches Weiterlernen des Orakels in der Betriebsphase kann einen zusätzlichen Synchronisationsmechanismus vorsehen. In limitierten Systemen kann je nach Vorhersagbarkeit auch ein optimales, statisches Modell erreicht und verwendet werden. Abhängig von ihrer Vorhersagbarkeit, kann der Anteil einsparbarer Datenpakete stark schwanken.Continuous learning of the oracle during the operational phase can provide an additional synchronization mechanism. In limited systems, an optimal, static model can also be achieved and used, depending on the predictability. Depending on the predictability, the proportion of data packets that can be saved can vary greatly.

In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird vorgesehen, dass der Sender als Empfänger arbeitet und der Empfänger als Sender arbeitet.In one embodiment of the method, it is provided that the transmitter works as a receiver and the receiver works as a transmitter.

Der Sender und der Empfänger können jeweils mit einer Vorhersagefunktionalität ausgestattet werden. Der Sender und der Empfänger sind bevorzugterweise während einer Trainingsphase und/oder während einer Betriebsphase vertauschbar. Von Vorteil ist hierbei, wenn der Sender und der Empfänger über eine bi-direktionale Datenverbindung verbunden sind.The transmitter and receiver can each be equipped with a prediction functionality. The transmitter and receiver can preferably be interchanged during a training phase and/or during an operating phase. It is advantageous if the transmitter and receiver are connected via a bi-directional data connection.

In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird vorgesehen, dass die Übertragung der vorhergesagten Daten und/oder die Übertragung der zu übertragenden Daten über die Datenverbindung mit eine Ende-zu-Ende Kommunikation oder mit einem Datensammler oder mit einer Multi-Cast-Kommunikation übertragen wird.In one embodiment of the method, it is provided that the transmission of the predicted data and/or the transmission of the data to be transmitted is transmitted via the data connection with an end-to-end communication or with a data collector or with a multi-cast communication.

Eine Ende-zu-Ende Kommunikation (1:1 Kommunikation oder end-to-end communication) kann beispielweise für eine Kommunikation zweier leistungsschwacher Steuergeräte vorgesehen werden, bei der hohen Kosten für Übertragungsvolumen entstehen. Durch das Verfahren werden die Übertragungskosten gesenkt. Es kann eine Reduktion von gut vorhersagbaren Daten erreicht werden, z.B. anstelle einer zyklischen Übermittlung im 50 ms Takt (ms = Millisekunden) erfolgt eine Übertragung nur bei Auftreten einer seltenen Abweichung von der Vorhersage.End-to-end communication (1:1 communication or end-to-end communication) can be used, for example, for communication between two low-performance control units, which incurs high costs for transmission volume. The method reduces transmission costs. A reduction in easily predictable data can be achieved, e.g. instead of cyclical transmission at 50 ms intervals (ms = milliseconds), transmission only occurs when a rare deviation from the prediction occurs.

Ferner ist eine Kommunikation mit einem Datensammler (n:1) möglich. Zur Erkennung von Fehlern und Durchführung von Laufzeitmessungen können kontinuierlich Daten von mehreren Satellitensteuergeräten (n) (d.h. verteilte Steuergeräte innerhalb des Datennetzes, an einen gemeinsamen Aggregator (1) geschickt werden.Furthermore, communication with a data collector (n:1) is possible. To detect errors and carry out runtime measurements, data can be continuously sent from several satellite control units (n) (i.e. distributed control units within the data network) to a common aggregator (1).

Diese Daten weisen oft eine hohe Redundanz und eine gute Vorhersagbarkeit auf. Durch Anwendung des beidseitigen Orakels kann der Datenverkehr und die Rechenlast für Verschlüsselung, und Serialisierung deutlich gesenkt werden. Der Aggregator benötigt hier pro Verbindung zu einem senden Steuergerät ein verbindungsspezifisches Orakel. Da hierbei ein verbindungsloses Protokoll verwendet wird, ist ein ressourcenschonender Einsatz ohne Rückkanal durch die Einsparung von Bandbreite sowie Rechenzeit für Kryptographie Funktionen möglich.This data often has a high degree of redundancy and good predictability. By using the two-way oracle, the data traffic and the computing load for encryption and serialization can be significantly reduced. The aggregator requires a connection-specific oracle for each connection to a sending control unit. Since a connectionless protocol is used here, resource-saving use without a return channel is possible by saving bandwidth and computing time for cryptography functions.

Ferner ist eine Kommunikation als Multicast (1:n) möglich. Als verbindungsloses Protokoll kann ein Sender eine beliebige Menge an Empfängern adressieren (Multicast). Durch das hinzufügen des Orakels, wird hier von einem zyklischen Signal zu einem eventbasierten Signal (falsche Vorhersage) gewechselt.Furthermore, communication as multicast (1:n) is possible. As a connectionless protocol, a sender can address any number of receivers (multicast). By adding the oracle, the signal changes from a cyclic signal to an event-based signal (false prediction).

In einem Ausführungsbeispiel kann vorgesehen werden, dass ereignisorientiert oder zyklisch eine zeitliche Synchronisation zwischen den Orakeln, insbesondere zwischen dem ersten Orakel im Sender und dem zweiten Orakel im Empfänger, vorgesehen wird.In one embodiment, it can be provided that a temporal synchronization between the oracles, in particular between the first oracle in the transmitter and the second oracle in the receiver, is provided in an event-oriented or cyclical manner.

In der Praxis kann ohne Synchronisation eine potentielle Drift auftreten. Um diese zu vermeiden, kann eine Initialisierung und/oder eine Resynchronisation nach längeren Sequenzen ohne tatsächliche Übertragung vorgesehen werden.In practice, a potential drift can occur without synchronization. To avoid this, an initialization and/or a resynchronization sation after longer sequences without actual transmission.

In einem Ausführungsbeispiel kann vorgesehen werden, dass eine Empfangsbestätigung verwendet wird.In one embodiment, it may be provided that an acknowledgement of receipt is used.

Zunächst ist von einem verbindungslosen Protokoll auszugehen, da weder Sender noch Empfänger wissen, ob Daten bzw. ein Datenpaket oder ein Teil der Daten bzw. ein Teil des Datenpakets möglicherweise unterwegs verloren gegangen ist. Falls für einen spezifischen Anwendungsfall oder die Synchronisation der Orakel eine erfolgreiche Übermittlung sichergestellt werden soll, kann diese durch zusätzliche Mechanismen, wie eine Empfangsbestätigung (ACK) oder einen Watchdog ergänzt werden.First of all, a connectionless protocol can be assumed, since neither the sender nor the receiver knows whether data or a data packet or part of the data or a part of the data packet may have been lost en route. If successful transmission is to be ensured for a specific application or the synchronization of the oracles, this can be supplemented by additional mechanisms such as an acknowledgement of receipt (ACK) or a watchdog.

Für die Synchronisation kann auch ein Einschaltsignal genutzt werden. Damit sind längere Sequenzen ohne Übertragung denkbar.A switch-on signal can also be used for synchronization. This makes longer sequences without transmission possible.

Besonders bei automatisierten Funktionen, wie einem Überholassistenten, lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren und seine Ausführungsbeispiele nutzen. So ist mit hoher Konfidenz vorhersagbar, dass durch den Assistenten ein bestimmtes Muster an Lenk- und Beschleunigungsmanövern folgen wird. Auf Datenebene lassen sich darauf basierend zahlreiche Vorhersagen wie schrittweise zu- oder abnehmende Lenkwinkel, Brems- und Beschleunigungsanforderungen treffen.The method according to the invention and its embodiments can be used particularly for automated functions such as an overtaking assistant. It can be predicted with a high degree of confidence that the assistant will follow a certain pattern of steering and acceleration maneuvers. On the data level, numerous predictions can be made based on this, such as gradually increasing or decreasing steering angles, braking and acceleration requirements.

Die durch den Verzicht auf den Großteil der zu übermittelnden Pakete freiwerdenden Systemressourcen könnten dann andere Funktionen genutzt werden. Bei einem Richtungswechsel oder Fahrereingriff, der zu Abweichungen von der Vorhersage führt, erfolgt ein Rückgriff auf die klassische Übertragungskaskade.The system resources freed up by not transmitting the majority of the packets could then be used for other functions. If there is a change of direction or driver intervention that leads to deviations from the prediction, the classic transmission cascade is used.

In der Praxis können so Netzwerk- und Rechenleistung, die für die Verarbeitung von Steuerkommandos vorgehalten werden müssen, zur Verbesserung unterbrechbarer Operationen wie einer erweiterten Sensordatenaufbereitung oder Verbesserung der Audio/Video-Qualität genutzt werden.In practice, network and computing power that must be reserved for processing control commands can be used to improve interruptible operations such as advanced sensor data processing or improving audio/video quality.

Ferner wird die technische Aufgabe mit einem Übertragungssystem zur Datenübertragung gelöst. Hierbei weist das Übertragungssystem einen Sender, einen Empfänger und eine Datenverbindung zwischen dem Sender und dem Empfängers auf, wobei der Sender einen Speicher aufweist zum Speichern von vorhergesagten Daten und wobei der Sender eine Vergleichseinheit aufweist zum Vergleichen von zu übertragenden Daten mit den vorhergesagten Daten. Ferner ist vorgesehen, dass mit dem Sender ein Senden der zu übertragenden Daten unterdrückbar ist im Falle einer Gleichheit der zu übertragenden Daten und den vorhergesagten Daten. Ferner ist vorgesehen, dass der Sender ein erstes Steuergerät und der Empfänger ein zweites Steuergerät ist.Furthermore, the technical problem is solved with a transmission system for data transmission. The transmission system has a transmitter, a receiver and a data connection between the transmitter and the receiver, the transmitter having a memory for storing predicted data and the transmitter having a comparison unit for comparing data to be transmitted with the predicted data. It is also provided that the transmitter can suppress the transmission of the data to be transmitted if the data to be transmitted and the predicted data are the same. It is also provided that the transmitter is a first control unit and the receiver is a second control unit.

Das erste Steuergerät kann eine ECU sein. Ferner kann das zweite Steuergerät eine ECU sein.The first control unit may be an ECU. Furthermore, the second control unit may be an ECU.

In einem Ausführungsbeispiel des Übertragungssystems weist das Übertragungssystem ferner ein Senderegister, ein Vergleichsregister, ein Empfangsregister und/oder ein Zielregister auf.In one embodiment of the transmission system, the transmission system further comprises a transmit register, a compare register, a receive register and/or a destination register.

Ein Register wird in diesem Zusammenhang als ein gesonderter Speicherbereich verstanden. In einem Ausführungsbeispiel werden vier Register genutzt: ein Senderegister, ein Vergleichsregister, ein Empfangsregister und ein Zielregister.In this context, a register is understood as a separate memory area. In one embodiment, four registers are used: a transmit register, a compare register, a receive register and a destination register.

Ein Senderegister wird als ein Register verstanden, in dem das sendende Steuergeräte das tatsächliche zu sendende Signal als Datensatz zwischenspeichert. Dieses Register wird nach dem Versand des Datensatzes durch den Folgedatensatz überschrieben.A transmission register is understood as a register in which the sending control unit temporarily stores the actual signal to be sent as a data set. This register is overwritten by the subsequent data set after the data set has been sent.

Ein Vergleichsregister wird als ein Register verstanden, in dem das im Sender, beispielsweise in einem sendenden Steuergerät, platzierte Orakel eine synchrone Vorhersage speichert.A comparison register is understood as a register in which the oracle placed in the transmitter, for example in a transmitting control unit, stores a synchronous prediction.

Ein Empfangsregister, wird als ein Register verstanden, in dem das empfangende Steuergerät die über das Netzwerk empfangenen Datensätze zur Aufbereitung zwischenspeichert.A receiving register is understood as a register in which the receiving control unit temporarily stores the data records received via the network for processing.

Ein Zielregister, wird als ein Register verstanden, dessen Inhalt im Empfänger, beispielsweise in einem empfangenden Steuergerät, zur weiteren Verarbeitung genutzt wird.A destination register is understood as a register whose contents are used in the receiver, for example in a receiving control unit, for further processing.

In einem Ausführungsbeispiel des Übertragungssystems ist vorgesehen, dass die Datenverbindung ein Bussystem in einem Fahrzeug ist.In one embodiment of the transmission system, the data connection is a bus system in a vehicle.

Ferner wird die technische Aufgabe mit einem Kraftfahrzeug gelöst, das ein erfindungsgemäßes Übertragungssystem zur Datenübertragung aufweist.Furthermore, the technical problem is solved with a motor vehicle which has a transmission system according to the invention for data transmission.

Die Vorhersage von Sequenzen bei assistiertem und autonomem Fahren sind praktische Anwendungsfälle. Unter Sequenzen sind hier Steuer- und/oder Regelungsbefehle während des Betriebs (z.B. während der Fahrt) zu verstehen. Hierbei ist eine Unterstützung des Fahrzeugs durch Datenreduktion bzw. Paketreduktion der Daten bei wiederkehrenden Fahrmanövern bzw. den diesen zugrundeliegenden Datenflüssen von Vorteil.Predicting sequences in assisted and autonomous driving are practical applications. Sequences here are control and/or regulation commands during operation (e.g. while driving). Supporting the vehicle by reducing data or packet reduction of the data during recurring driving maneuvers or the data flows underlying them is advantageous here.

Für Anwendungsfälle oder Anwendungssituationen, die sich bei dem Verfahren ergeben können und die hier nicht explizit beschrieben sind, kann vorgesehen sein, dass gemäß dem Verfahren eine Fehlermeldung und/oder eine Aufforderung zur Eingabe einer Nutzerrückmeldung ausgegeben und/oder eine Standardeinstellung und/oder ein vorbestimmter Initialzustand eingestellt wird.For use cases or application situations that may arise during the method and which are not explicitly described here, it may be provided that, in accordance with the method, an error message and/or a request to enter user feedback is issued and/or a default setting and/or a predetermined initial state is set.

Zu der Erfindung gehört auch die Steuervorrichtung für das Kraftfahrzeug. Die Steuervorrichtung kann eine Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine Prozessoreinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein. Eine Prozessorschaltung der Prozessoreinrichtung kann z.B. zumindest eine Schaltungsplatine und/oder zumindest ein SoC (System on Chip) aufweisen.The invention also includes the control device for the motor vehicle. The control device can have a data processing device or a processor device that is set up to carry out an embodiment of the method according to the invention. For this purpose, the processor device can have at least one microprocessor and/or at least one microcontroller and/or at least one FPGA (Field Programmable Gate Array) and/or at least one DSP (Digital Signal Processor). Furthermore, the processor device can have program code that is set up to carry out the embodiment of the method according to the invention when executed by the processor device. The program code can be stored in a data memory of the processor device. A processor circuit of the processor device can, for example, have at least one circuit board and/or at least one SoC (System on Chip).

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Übertragungssystems, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Übertragungssystems hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes further developments of the transmission system according to the invention, which have features as have already been described in connection with the further developments of the method according to the invention. For this reason, the corresponding further developments of the transmission system according to the invention are not described again here.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.The motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car or truck, or as a passenger bus or motorcycle.

Als eine weitere Lösung umfasst die Erfindung auch ein computerlesbares Speichermedium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer oder einen Computerverbund diesen veranlassen, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Das Speichermedium kann z.B. zumindest teilweise als ein nicht-flüchtiger Datenspeicher (z.B. als eine Flash-Speicher und/oder als SSD - solid state drive) und/oder zumindest teilweise als ein flüchtiger Datenspeicher (z.B. als ein RAM - random access memory) ausgestaltet sein. Das Speichermedium kann aber auch beispielsweise als sogenannter Appstore-Server im Internet betrieben sein. Durch den Computer oder Computerverbund kann eine Prozessorschaltung mit zumindest einem Mikroprozessor bereitgestellt sein. Die Befehle können als Binärcode oder Assembler und/oder als Quellcode einer Programmiersprache (z.B. C) bereitgestellt sein.As a further solution, the invention also includes a computer-readable storage medium, comprising commands which, when executed by a computer or a computer network, cause it to carry out an embodiment of the method according to the invention. The storage medium can, for example, be designed at least partially as a non-volatile data memory (e.g. as a flash memory and/or as an SSD - solid state drive) and/or at least partially as a volatile data memory (e.g. as a RAM - random access memory). The storage medium can also, for example, be operated as a so-called app store server on the Internet. The computer or computer network can provide a processor circuit with at least one microprocessor. The commands can be provided as binary code or assembler and/or as source code of a programming language (e.g. C).

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.The invention also includes combinations of the features of the described embodiments. The invention therefore also includes implementations that each have a combination of the features of several of the described embodiments, provided that the embodiments have not been described as mutually exclusive.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Übertragungssystems in einer Trainingsphase gemäß der Erfindung;
2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Übertragungssystems in einer Betriebsphase gemäß der Erfindung;
3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Übertragungssystems gemäß der Erfindung; und
4 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Übertragungssystems gemäß der Erfindung.

Embodiments of the invention are described below.

1 a first embodiment of a transmission system in a training phase according to the invention;
2 a second embodiment of a transmission system in an operating phase according to the invention;
3 a third embodiment of a transmission system according to the invention; and
4 a fourth embodiment of a transmission system according to the invention.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the components of the embodiments described each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another and which also develop the invention independently of one another. Therefore, the disclosure should also include combinations of the features of the embodiments other than those shown. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by other features of the invention already described.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.In the figures, identical reference symbols designate functionally identical elements.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Übertragungssystems 10 gemäß der Erfindung. Das Übertragungssystem 10 weist einen Sender 30 auf, der ein Steuergerät ist, beispielsweise eine ECU. Ferner weist das Übertragungssystem 10 einen Empfänger 40 auf, der ebenfalls ein Steuergerät ist, beispielsweise eine ECU. Der Sender 30 weist eine Sendeeinheit 11 auf, der Empfänger weist eine Empfängereinheit 12 auf, wobei diese mit einer Datenverbindung 15 zwischen dem Sender 11 und dem Empfänger 12 verbunden sind. Die Datenverbindung 15 weist ferner eine oder mehrere Verbindungseinheiten 19 auf, wie ein Gateway, ein Router oder ein eigenes Netzwerk, z.B. ein Fahrzeugnetzwerk, ein Mobilfunknetz oder das Internet. 1 shows a first embodiment of a transmission system 10 according to the invention. The transmission system 10 has a transmitter 30, which is a control unit, for example an ECU. Furthermore, the transmission system 10 has a receiver 40, which is also a control unit, for example an ECU. The transmitter 30 has a transmitting unit 11, the receiver has a receiving unit 12, these being connected to a data connection 15 between the transmitter 11 and the receiver 12. The data connection 15 also has one or more connection units 19, such as a gateway, a router or a separate network, e.g. a vehicle network, a mobile network or the Internet.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel soll vom Sender 30 zum Empfänger 40 eine Dateneinheit 14 übertragen werden. Die Dateneinheit 14 wird auch als Datum verstanden und weist im vorliegenden Beispiel die Daten A, B, C auf.In the present embodiment, a data unit 14 is to be transmitted from the transmitter 30 to the receiver 40. The data unit 14 is also understood as a datum and in the present example has the data A, B, C.

Es wird zwischen einer Trainingsphase und einer Betriebsphase unterschieden. In der Trainingsphase werden Trainingsdaten 13 generiert, die in der späteren Betriebsphase zur Anwendung kommen.A distinction is made between a training phase and an operating phase. In the training phase, training data 13 is generated, which is then used in the later operating phase.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Trainingsphase. Während der Trainingsphase sendet der Sender 30 Daten „A, B, C“ aus einem Speicher des Senders 16 an den Empfänger 40. Die Daten sind in einem ersten Orakel 31 gespeichert. Mit diesen Daten wird von dem ersten Orakel 31 ein digitaler Zwilling als zweites Orakel trainiert. Sobald der digitale Zwilling die Daten des Senders 30 zuverlässig vorhersagen kann, wird er als Orakel 41 in dem Empfänger 40 installiert. Hierzu weist der Empfänger eine Speichereinheit 17 auf. 1 shows an embodiment of a training phase. During the training phase, the transmitter 30 sends data "A, B, C" from a memory of the transmitter 16 to the receiver 40. The data is stored in a first oracle 31. The first oracle 31 uses this data to train a digital twin as a second oracle. As soon as the digital twin can reliably predict the data of the transmitter 30, it is installed as an oracle 41 in the receiver 40. For this purpose, the receiver has a storage unit 17.

In der Betriebsphase können folgende Situationen unterschieden werden. Situation 1) Keine Übertagung, wenn eine Vorhersage zutrifft.

- Die Sendeeinheit 11 und das erste Orakel 31 generieren den selben Output 13, 14.
- Es erfolgt keine Übertragung über die Datenverbindung 15. Die Empfangseinheit 12 verwendet den Output 13 ihres lokalen Orakels 41. Dies ist möglich, da der Inhalt des ersten Orakels 31, des zweiten Orakels 41 und der Output 14 der Sendeeinheit 11 identisch sind.
- Für Datenvergleiche weisen Sender 30 und Empfänger 40 jeweils eine Vergleichseinheit 18 auf. So können Daten zwischen Sendeeinheit 11 und erstem Orakel 31 sowie Daten zwischen Empfangseinheit 12 und zweiten Orakel 41 verglichen werden.

In the operational phase, the following situations can be distinguished: Situation 1) No transmission if a prediction is correct.

- The sending unit 11 and the first oracle 31 generate the same output 13, 14.
- There is no transmission via the data connection 15. The receiving unit 12 uses the output 13 of its local oracle 41. This is possible because the contents of the first oracle 31, the second oracle 41 and the output 14 of the transmitting unit 11 are identical.
- For data comparisons, the transmitter 30 and the receiver 40 each have a comparison unit 18. In this way, data between the transmitting unit 11 and the first oracle 31 and data between the receiving unit 12 and the second oracle 41 can be compared.

Situation 2) Übertagung bei Abweichungen von der Vorhersage. 2 zeigt eine Betriebsphase in Situation 2.

- Es sollen die Daten 14 A, B, D von dem Sender 30 an den Empfänger 40 gesendet werden.
- Die Sendeeinheit 11 und das Orakel 31 widersprechen sich, d.h. ihre Daten stimmen nicht überein (A, B, D ungleich A, B, C). Dieser Vergleich wird mit der Einheit 18 in dem Sender 30 durchgeführt.
- Der Output 14 der Sendeeinheit 11 wird über die Datenverbindung übertragen.
- Der Output 13 des zweiten Orakels 41 wird bei der Empfängereinheit 12 verworfen.
- Die Empfängereinheit 12 verwendet den Output 14 der Sendeeinheit 11.

Situation 2) Transfer in case of deviations from the forecast. 2 shows an operating phase in situation 2.

- The data 14 A, B, D are to be sent from the transmitter 30 to the receiver 40.
- The transmitting unit 11 and the oracle 31 contradict each other, ie their data do not match (A, B, D not equal to A, B, C). This comparison is carried out with the unit 18 in the transmitter 30.
- The output 14 of the transmitting unit 11 is transmitted via the data connection.
- The output 13 of the second oracle 41 is discarded at the receiving unit 12.
- The receiver unit 12 uses the output 14 of the transmitter unit 11.

Ferner kann vorgesehen werden, dass das Übertragungssystem 10 bidirektional ausgeführt ist. Bei einer bidirektionalen Ausführung des Übertragungssystems 10 wird der Empfänger 40 zum Sender und der ursprüngliche Sender 30 zum Empfänger. In diesem Fall kann vorgesehen werden, dass auch vorhergesagte Daten 13 des neuen Senders 40 im Speicher 17 hinterlegt werden und eine identische Kopie dieser vorhergesagten Daten 13 in dem Speicher 16 des neuen Empfängers 30 abgespeichert werden. Der neue Sender 40 hat dann ebenso eine Vergleichseinheit 18 und arbeitet wie beschrieben als Sender. Vorhandene Prozessoren in den jeweiligen Einheiten 30, 40, 19 wurden nicht dargestellt, sind jedoch für die Bearbeitung der Daten und für die Koordination der Verfahrensabläufe, wie Senden, Empfangen und Vergleichen vorgesehen.Furthermore, it can be provided that the transmission system 10 is bidirectional. In a bidirectional design of the transmission system 10, the receiver 40 becomes the transmitter and the original transmitter 30 becomes the receiver. In this case, it can be provided that predicted data 13 of the new transmitter 40 are also stored in the memory 17 and an identical copy of this predicted data 13 is stored in the memory 16 of the new receiver 30. The new transmitter 40 then also has a comparison unit 18 and works as a transmitter as described. Existing processors in the respective units 30, 40, 19 were not shown, but are provided for processing the data and for coordinating the process sequences, such as sending, receiving and comparing.

Ferner kann auch vorgesehen sein, dass es sich bei dem Übertragungssystems 10 um ein verzweigtes Übertragungssystem 10 handelt, das mehrere Sender 30 und/oder mehrere Empfänger 40 aufweist.Furthermore, it can also be provided that the transmission system 10 is a branched transmission system 10 which has a plurality of transmitters 30 and/or a plurality of receivers 40.

Die 3 und 4 zeigen Ausführungsbeispiele eines Übertragungssystems 10 gemäß der Erfindung für den Fall. 3 zeigt den Fall, dass keine Übertragung der Daten stattfindet. 4 zeigt den Fall, dass eine Übertragung der Daten stattfindet. Das Übertragungssystem 10 weist einen Sender 30, einen Empfänger 40 und ein Gateway 19 auf, die über eine Datenverbindung 15 miteinander verbunden sind. Der Sender 30 weist ein erstes Orakel 31 und der Empfänger 40 weist ein zweites Orakel 41 auf. Der Sender 30 weist ein Senderegister und ein Vergleichsregister und eine Vergleichseinheit 18 auf. Der Empfänger 40 weist ein Empfangsregister und ein Zielregister zur Verarbeitung der übermittelten Daten auf.The 3 and 4 show embodiments of a transmission system 10 according to the invention for the case. 3 shows the case where no data transfer takes place. 4 shows the case where a transmission of data takes place. The transmission system 10 has a transmitter 30, a receiver 40 and a gateway 19, which are connected to one another via a data connection 15. The transmitter 30 has a first oracle 31 and the receiver 40 has a second oracle 41. The transmitter 30 has a transmission register and a comparison register and a comparison unit 18. The receiver 40 has a reception register and a destination register for processing the transmitted data.

In 3 wird der Fall einer potentiellen Übertragung geprüft mit dem Ergebnis, dass keine Übertragung stattfinden soll. Die Boxen in 4 repräsentieren folgende Schritte. Die Pfeile zwischen den Boxen zeigen eine Ablaufreihenfolge an.In 3 the case of a potential transmission is checked with the result that no transmission should take place. The boxes in 4 represent the following steps. The arrows between the boxes indicate a sequence of operations.

Verfahren im Sender 30 der 3:

101:: Der Sender generiert die zu versendenden Daten bzw. den Datensatz.
102:: Die Daten werden im Senderegister abgelegt.
103:: Das erste Orakel generiert eine Vorhersage.
104:: Die Vorhersage des ersten Orakels wird in dem Vergleichsregister abgelegt.
105:: In der Vergleichseinheit 18 wird der Inhalt des Senderegisters mit dem Inhalt des Versandregisters verglichen.
106:: Der Vergleich ergibt, dass die Inhalte identisch sind. Es wird keine Übertragung durchgeführt.

Procedure in transmitter 30 of the 3 :

101:: The sender generates the data or data set to be sent.
102:: The data is stored in the transmission register.
103:: The first oracle generates a prediction.
104:: The prediction of the first oracle is stored in the comparison register.
105:: In the comparison unit 18, the contents of the sending register are compared with the contents of the shipping register.
106:: The comparison shows that the contents are identical. No transfer is carried out.

Da keine Übertragung der Daten in 3 stattfindet, werden im Gateway 19 keine Schritte ausgeführt.Since no data transfer in 3 takes place, no steps are executed in Gateway 19.

Verfahren im Empfänger 40 der 3:

201:: Das zweite Orakel 41 generiert eine Vorhersage in Bezug auf die zu versendenden Daten.
202:: Die Vorhersage des zweiten Orakels wird in dem Empfangsregister abgelegt.
205:: Der Empfänger verarbeitet die empfangenen Daten bzw. die Daten, die das zweite Orakel in dem Empfangsregister bereitgestellt hat.

Procedure in receiver 40 of the 3 :

201:: The second oracle 41 generates a prediction regarding the data to be sent.
202:: The prediction of the second oracle is stored in the receiving register.
205:: The receiver processes the received data or the data that the second oracle has provided in the receiving register.

In 4 wird der Falle einer potentiellen Übertragung geprüft mit dem Ergebnis, dass eine Übertragung stattfinden soll. Die Boxen in 4 repräsentieren folgende Schritte. Die Pfeile zwischen den Boxen zeigen eine Ablaufreihenfolge an.In 4 the case of a potential transmission is checked with the result that a transmission should take place. The boxes in 4 represent the following steps. The arrows between the boxes indicate a sequence of operations.

Verfahren im Sender 30 der 4:

101:: Der Sender 30 generiert die zu versendenden Daten.
102:: Die Daten werden im Senderegister abgelegt.
103:: Das erste Orakel 31 generiert eine Vorhersage.
104:: Die Vorhersage des ersten Orakels wird in dem Vergleichsregister abgelegt.
105:: In der Vergleichseinheit wird der Inhalt des Senderegisters mit dem Inhalt des Versandregisters verglichen.
107:: Der Vergleich ergibt, dass die Inhalte nicht identisch sind. Es wird eine Übertragung eines Paketes durchgeführt und in Schritt 107 versendet.

Procedure in transmitter 30 of the 4 :

101:: The transmitter 30 generates the data to be sent.
102:: The data is stored in the transmission register.
103:: The first oracle 31 generates a prediction.
104:: The prediction of the first oracle is stored in the comparison register.
105:: In the comparison unit, the contents of the sending register are compared with the contents of the shipping register.
107:: The comparison shows that the contents are not identical. A packet is transmitted and sent in step 107.

Verfahren im Gateway 19 der 4:

190:: Die Daten in Form eines Paketes werden empfangen und an den nächsten Zielpunkt weitergeleitet.

Procedure in Gateway 19 of the 4 :

190:: The data in the form of a packet is received and forwarded to the next destination.

Verfahren im Empfänger 40 der 4:

203:: Die Daten in Form eines Paketes werden vom Empfänger 40 empfangen.
204:: Die empfangenen Daten werden geprüft, aufbereitet und der Inhalt des Empfangsregisters damit überschrieben.
205:: Der Empfänger 40 verarbeitet die empfangenen Daten, die in dem Empfangsregister bereitgestellt wurden.

Procedure in receiver 40 of the 4 :

203:: The data in the form of a packet is received by the receiver 40.
204:: The received data is checked, processed and the contents of the receiving register are overwritten.
205:: The receiver 40 processes the received data provided in the receiving register.

Die empfangenen Daten werden von Schritt 203 bis Schritt 204 bearbeitet, wobei Schritt 203 ein Paket empfangen ist und Schritt 204 ein Datensatz im Empfangsregister überschreiben ist. Dazwischenliegende Schritte sind beispielsweise einen Datensatz entschlüsseln, ein Paket prüfen, eventuell Paket nach Prüfung verwerfen, bei positiver Prüfung Schritt 204 durchführen.The received data is processed from step 203 to step 204, whereby step 203 is when a packet is received and step 204 is when a data record in the receive register is overwritten. Intermediate steps include, for example, decrypting a data record, checking a packet, possibly discarding the packet after checking, and if the check is positive, executing step 204.

Es ergeben sich bei dem erfindungsgemäßen Lösungen und deren Ausführungsbeispielen zahlreiche Vorteile, wie beispielsweise:

- Es wird die Buslast bei der Datenübertragung zwischen vernetzten Systemen verringert. Insbesondere entsteht eine Reduktion der Buslast bei der Datenübertragungen im Fahrzeug und zum/im Backend.
- Es können zahlreiche repetitive, lernbare und somit weitgehend vorhersagbare Sequenzen genutzt werden.
- Der Schutz für übertragene Informationen durch Redundanz, Signatur und Verschlüsselung kann weniger aufwändig ausgestaltet werden.
- Es entsteht eine höhere Verfügbarkeit, Integrität, Authentizität und Vertraulichkeit durch das verwendete Übertragungssystem.
- Es kann eine schnelle Bereitstellung lokal generierter/vorhergesagter Signale erfolgen.
- Es entsteht kein Bandbreitenbedarf. Ferner ist keine Priorisierung/Arbitrierung der Daten notwendig.
- Ein installiertes Orakel in einem Steuergerät des Fahrzeuges kann als vertrauenswürdig eingestuft werden. Eine Verschlüsselung bzw. eine Signatur ist nur bei übertragenen Daten erforderlich.
- Einige Datenübertragungen können langfristig vollständig entfallen.

The solutions according to the invention and their embodiments result in numerous advantages, such as:

- The bus load during data transfer between networked systems is reduced. In particular, the bus load during data transfer in the vehicle and to/in the backend is reduced.
- Numerous repetitive, learnable and therefore largely predictable sequences can be used.
- The protection of transmitted information through redundancy, signature and encryption can be designed with less effort.
- The transmission system used provides greater availability, integrity, authenticity and confidentiality.
- Locally generated/predicted signals can be delivered quickly.
- There is no need for bandwidth. Furthermore, no prioritization/arbitration of data is necessary.
- An oracle installed in a vehicle control unit can be classified as trustworthy. Encryption or a signature is only required for transmitted data.
- Some data transfers may no longer be necessary in the long term.

Gegenüber einer herkömmlichen klassischen Übertragungskaskade kann der Aufwand durch Anwendung eines trainierten Orakels deutlich reduziert werden. Unter der Annahme, dass das Schreiben der Vorhersage parallel zum Schreiben des Senders in sein Senderegister erfolgt, ist hier auf Senderseite eine nur zusätzliche Vergleichsoperation zwischen Sendungsinhalt und Vorhersage erforderlich. Die Übertragungskaskade mit Orakel stellt sich folgendermaßen dar:

1. Der Sender schreibt den Datensatz/ die Daten in sein Senderegister, parallel schreibt
1. a. Das beim Sender installierte Orakel die Vorhersage in das Vergleichsregister
2. b. Das beim Empfänger installierte Orakel dieselbe Vorhersage in dessen Zielregister
2. Der Sender vergleicht die Inhalte von Senderegister und Vergleichsregister.
1. a. Bei Abweichung: Übertragungskaskade (d.h. Schritte zum Übertragen der Daten) durchführen.
2. b. Bei Gleichheit: Maximale Übertragungsdauer abwarten.
3. Empfänger verarbeitet Inhalt des Zielregisters.

Compared to a conventional classical transmission cascade, the effort can be significantly reduced by using a trained oracle. Assuming that the writing of the prediction is parallel to the writing of the sender into its transmission register, only an additional comparison operation between the transmission content and the prediction is required on the sender side. The transmission cascade with oracle is as follows:

1. The sender writes the data record/data into its transmit register, in parallel
1. a. The oracle installed at the sender enters the prediction into the comparison register
2. b. The oracle installed at the receiver enters the same prediction into its target register
2. The transmitter compares the contents of the transmit register and the compare register.
1. a. If there is a discrepancy: perform a transfer cascade (i.e. steps to transfer the data).
2. b. If equal: Wait for maximum transmission time.
3. Receiver processes contents of the target register.

Da der Empfänger nicht weiß, welchen Pfad der Orakel-Übertragungskaskade der Sender nutzt, ist es vorteilhaft, wenn er den Inhalt des Zielregisters erst verarbeitet, wenn die Dauer der potenziell laufenden Übertragungskaskade abgeschlossen ist. Bei zeitscheibenbasierten (z.B. FlexRay), oder echtzeitfähigen Übertragungsverfahren (z.B. RTP, RTP = Real-Time Transport Protocol) ist dieses Zeitfenster bekannt. In geschlossenen Systemen, wie einem Fahrzeug ist das Zeitfenster berechenbar.Since the receiver does not know which path of the oracle transmission cascade the sender is using, it is advantageous if it only processes the content of the destination register once the duration of the potentially running transmission cascade has ended. In time-slice-based (e.g. FlexRay) or real-time capable transmission methods (e.g. RTP, RTP = Real-Time Transport Protocol), this time window is known. In closed systems, such as a vehicle, the time window is calculable.

Mit den erfindungsgemäßen Lösungen wird erreicht, die Anzahl zu übermittelnden Nachrichten bzw. Datenpakete bei gleicher Größe, ohne Informationsverlust, zu reduzieren.The solutions according to the invention achieve a reduction in the number of messages or data packets to be transmitted while maintaining the same size and without any loss of information.

Für die erfindungsgemäßen Lösungen ergeben sich zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten. Ein Vorteil liegt beim Datenschutz und Manipulationsschutz. Nicht übertragene Sequenzanteile können weder abgehört noch manipuliert werden. Folglich kann der Angreifer den Datenfluss schlechter beobachten und so keine oder weniger, für Angriffe auf die Verschlüsselung erforderlichen, Datenpakete aufzeichnen.There are numerous possible applications for the solutions according to the invention. One advantage is data protection and protection against manipulation. Parts of the sequence that are not transmitted cannot be intercepted or manipulated. As a result, the attacker has a harder time observing the data flow and thus cannot record any or fewer data packets that are required for attacks on the encryption.

Insgesamt zeigen die Beispiele, wie eine Methode zur Reduktion von Bus- und Rechenlast durch Verwendung eines Vorhersagemoduls bzw. eines Orakels, insbesondere eines beidseitigen Vorhersagemoduls bzw. zwei miteinander in Verbindung stehenden Orakel, bereitgestellt werden kann.Overall, the examples show how a method for reducing bus and computational load can be provided by using a prediction module or an oracle, in particular a two-sided prediction module or two interconnected oracles.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: ÜbertragungssystemTransmission system
1111: SendeeinheitTransmitter unit
1212: EmpfangseinheitReceiving unit
1313: vorhergesagte Datenpredicted data
1414: zu übertragende DatenData to be transferred
1515: DatenverbindungData connection
1616: Speicher des SendersTransmitter memory
1717: Speicher des EmpfängersReceiver memory
1818: VergleichseinheitComparison unit
1919: Gateway, Router oder weiteres NetzwerkGateway, router or other network
2020: erstes Orakelfirst oracle
2121: SenderegisterTransmission register
2222: VergleichsregisterComparison register
2323: keine Übertragungno transmission
2424: zweites Orakelsecond oracle
2525: EmpfangsregisterReceiving register
2626: Zielregister zur Verarbeitung der übermittelten Daten Target register for processing the transmitted data
3030: Sender bzw. sendendes SteuergerätTransmitter or transmitting control unit
3131: OrakelmodulOracle module
4040: Empfänger bzw. empfangendes SteuergerätReceiver or receiving control unit
4141: Orakelmodul Oracle module
190190: VerfahrensschritteProcess steps
101 - 107101 - 107: VerfahrensschritteProcess steps
201 - 205201 - 205: VerfahrensschritteProcess steps

Claims

Method for data transmission, comprising providing a transmitter (30), wherein the transmitter (30) is a first control device; providing a receiver (40), wherein the receiver (40) is a second control device; providing a data connection (15) between the transmitter (30) and the receiver (40); providing predicted data (13) in the transmitter (30); storing the predicted data (13) in the transmitter (30); providing the predicted data (13) in the receiver (40); storing the predicted data (13) in the receiver (40); providing data to be transmitted (14) in the transmitter (30); comparing the data to be transmitted (14) with the predicted data (13) in the transmitter (30); suppressing transmission of the data to be transmitted (14) in the event of equality of the data to be transmitted. available data (14) and predicted data (13).

Procedure according to Claim 1 , further comprising sending the data to be transmitted (14) in case of inequality of the data to be transmitted (14) and the predicted data (13).

Procedure according to Claim 1 or Claim 2 , further comprising generating the predicted data (13) in a neural network.

Method according to at least one of the preceding claims, wherein the transmitter (30) operates as a receiver and the receiver (40) operates as a transmitter (30).

Method according to at least one of the preceding claims, wherein the transmission of the predicted data (13) and/or the transmission of the data to be transmitted (14) is transmitted via the data connection (15) with an end-to-end communication or with a data collector or with a multi-cast communication.

Transmission system (10) for data transmission, comprising a transmitter (30), the transmitter (30) being a first control device; a receiver (40), the receiver (40) being a second control device; a data connection (15) between the transmitter (30) and the receiver (40); the transmitter (30) having a memory (16) for storing predicted data (13); the transmitter (13) having a comparison unit (18) for comparing data (14) to be transmitted with the predicted data (13); the transmitter (30) can suppress transmission of the data (14) to be transmitted if the data (14) to be transmitted and the predicted data (13) are identical.

Transmission system (10) for data transmission to Claim 6 , further comprising a transmit register, a compare register, a receive register and/or a destination register.

Transmission system according to Claim 6 or Claim 7 , wherein the data connection (15) is a bus system in a vehicle.

Motor vehicle comprising a transmission system (10) for data transmission according to at least one of the Claims 6 until 8 .