Figure 6.4: Network Connection

1. Diagrammtyp & Architektur-Kontext

• Klassifikation: UML-Metamodell-Klassendiagramm (AUTOSAR Adaptive Platform, ARXML-Metamodell für System Description / Machine Design / Network Binding).
• Architektonische Einordnung: Definiert die Topologie der physikalischen und logischen Netzwerkankopplung einer Adaptive Machine (MachineDesign) an Ethernet-basierte Kommunikationscluster (CommunicationCluster).
• Funktionaler Zweck: Modelliert die statische Netzwerkkonfiguration (Ethernet-Schnittstellen, IP-Endpunkte, IPv4/IPv6-Adressierungsstrategien, MTU und PMTU-Parameter) als bindegliedartige Basis für das Service-Deployment (insb. SOME/IP über ara::com).

2. Komponenten, Entitäten & Schnittstellen

Metaklassen und Stereotypen

• MachineDesign («AtpStructureElement», «FibexElement», «UploadableDesignElement»): Repräsentiert den Hardware-/Rechnerknoten-Entwurf im Systemdesign; nun zusätzlich als hochladbares Entwurfselement klassifiziert.
  • Attribute: accessControl: AccessControlEnum [0..1], pncPrepareSleepTimer: TimeValue [0..1], pnResetTimer: TimeValue [0..1].
• CommunicationConnector («Identifiable», abstrakt): Abstrakte Schnittstelle zur Anbindung einer Machine an ein Netzwerk.
  • Attribute: createEcuWakeupSource: Boolean [0..1], pncFilterArrayMask: PositiveInteger [0..*] {ordered} (Partial Networking Cluster Maskierung).
• EthernetCommunicationConnector (Spezialisierung von CommunicationConnector): Konkreter Ethernet-Netzwerkadapter der Machine.
  • Attribute: maximumTransmissionUnit: PositiveInteger [0..1], neighborCacheSize: PositiveInteger [0..1], pathMtuEnabled: Boolean [0..1], pathMtuTimeout: TimeValue [0..1].
• CommunicationCluster («atpVariation», «FibexElement», «UploadableDesignElement»): Logische Repräsentation des Kommunikationsbusses mit Bindung [latestBindingTime = systemDesignTime]; neu als «UploadableDesignElement» typisiert.
  • Attribute: baudrate: PositiveUnlimitedInteger [0..1], protocolName: String [0..1], protocolVersion: String [0..1].
• PhysicalChannel («Identifiable», abstrakt) & EthernetPhysicalChannel (Spezialisierung): Physikalisches Übertragungsmedium/VLAN-Segment innerhalb des Clusters.
• NetworkEndpoint («Identifiable»): Logischer Netzwerk-Endpunkt (Interface-Bindung für Unicast/Multicast).
  • Attribute: fullyQualifiedDomainName: String [0..1], priority: PositiveInteger [0..1].
• NetworkEndpointAddress (abstrakt): Basisklasse für Protokoll-Adressstrukturen.
• Ipv4Configuration (Spezialisierung von NetworkEndpointAddress):
  • Attribute: assignmentPriority: PositiveInteger [0..1], defaultGateway: Ip4AddressString [0..1], dnsServerAddress: Ip4AddressString [0..*], ipAddressKeepBehavior: IpAddressKeepEnum [0..1], ipv4Address: Ip4AddressString [0..1], ipv4AddressSource: Ipv4AddressSourceEnum [0..1], networkMask: Ip4AddressString [0..1], ttl: PositiveInteger [0..1].
• Ipv6Configuration (Spezialisierung von NetworkEndpointAddress):
  • Attribute: assignmentPriority: PositiveInteger [0..1], defaultRouter: Ip6AddressString [0..1], dnsServerAddress: Ip6AddressString [0..*], enableAnycast: Boolean [0..1], hopCount: PositiveInteger [0..1], ipAddressKeepBehavior: IpAddressKeepEnum [0..1], ipAddressPrefixLength: PositiveInteger [0..1], ipv6Address: Ip6AddressString [0..1], ipv6AddressSource: Ipv6AddressSourceEnum [0..1].

Beziehungen und Kardinalitäten

• MachineDesign $\blacklozenge\xrightarrow{\text{+communicationConnector [0..*]}}$ CommunicationConnector («atpSplitable»): Komposition zur Anbindung von Netzwerk-Connectors an die Maschine.
• CommunicationConnector $\xleftarrow{\text{spezialisiert}}$ EthernetCommunicationConnector: Generalisierung zum Ethernet-Interface.
• EthernetCommunicationConnector $\xrightarrow{\text{+unicastNetworkEndpoint [0..*]}}$ NetworkEndpoint: Assoziation auf Unicast-Endpunkte.
• CommunicationCluster $\blacklozenge\xrightarrow{\text{+physicalChannel [0..*]}}$ PhysicalChannel («atpVariation,atpSplitable»): Komposition physischer Kanäle; Kardinalität auf 0..* gelockert.
• PhysicalChannel $\xleftarrow{\text{spezialisiert}}$ EthernetPhysicalChannel: Generalisierung zum Ethernet-Kanal.
• EthernetPhysicalChannel $\blacklozenge\xrightarrow{\text{+networkEndpoint [0..*]}}$ NetworkEndpoint («atpSplitable»): Komposition logischer IP-Endpunkte.
• NetworkEndpoint $\blacklozenge\xrightarrow{\text{+networkEndpointAddress [0..*]}}$ NetworkEndpointAddress: Komposition von Adresskonfigurationen; Kardinalität auf 0..* gelockert.
• NetworkEndpointAddress $\xleftarrow{\text{spezialisiert}}$ Ipv4Configuration: Generalisierung für IPv4.
• NetworkEndpointAddress $\xleftarrow{\text{spezialisiert}}$ Ipv6Configuration: Generalisierung für IPv6.

3. Dynamisches Verhalten & Sequenzablauf

Da es sich um ein strukturelles Metamodell handelt, leitet sich das dynamische Verhalten aus der Initialisierungs- und Protokollabwicklung des Stacks ab:

1. Initialisierung des IP-Stacks:
   • Auswertung von ipv4AddressSource / ipv6AddressSource beim Booten der Machine (statische Vergabe vs. Anstoßen des DHCPv4/DHCPv6- bzw. SLAAC-Clients).
   • Bei Multihoming/mehrfachen Zuweisungen bestimmt assignmentPriority die Reihenfolge der Adressübernahme.
2. Path MTU Discovery (PMTU):
   • Falls pathMtuEnabled == true, löst der POSIX/TCP/IP-Stack bei ICMP Fragmentation Needed Messages eine dynamische Reduzierung der MSS/MTU aus.
   • Nach Ablauf von pathMtuTimeout erfolgt eine periodische Rückstellung auf die maximumTransmissionUnit, um geänderte Routenbedingungen zu prüfen.
3. Power Management / Partial Networking (PN):
   • Treffen Ethernet-Frames ein, die der pncFilterArrayMask entsprechen, fungiert der Connector als Wakeup-Quelle (createEcuWakeupSource == true).
   • Herunterfahren/Sleep wird verzögert gesteuert über pncPrepareSleepTimer und pnResetTimer auf MachineDesign-Ebene.

4. Normative Relevanz & Entwickler-Hinweise

• Kardinalitätslockerung: Die Multiplizitäten für CommunicationCluster.physicalChannel und NetworkEndpoint.networkEndpointAddress wurden jeweils von 1..* auf 0..* herabgesetzt. Damit wird die unvollständige oder inkrementelle Systembeschreibung normativ zulässig (z. B. Deklaration von Clustern vor Zuordnung physischer Kanäle oder Endpunkten vor Adressvergabe).
• Einführung von «UploadableDesignElement»: MachineDesign und CommunicationCluster implementieren nun UploadableDesignElement. Dies ermöglicht deren gezielte Paketierung und Verteilung im Rahmen von Update- und Konfigurationsmechanismen (UCM) auf der Adaptive Platform.
• Variations- und Splitting-Integrität: Die Bindungszeit (systemDesignTime) an CommunicationCluster sowie die Splitbarkeit («atpSplitable») bleiben unverändert normativ verbindlich.