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»): Repräsentiert den Hardware-/Rechnerknoten-Entwurf im Systemdesign.
  • 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»): Logische Repräsentation des Kommunikationsbusses. Definiert den Variationspunkt [latestBindingTime = systemDesignTime].
  • 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] (z. B. DHCP, Static, Auto-IP), 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»).
• CommunicationCluster $\blacklozenge\xrightarrow{\text{+physicalChannel [1..*]}}$ PhysicalChannel («atpVariation», «atpSplitable»).
• EthernetPhysicalChannel $\blacklozenge\xrightarrow{\text{+networkEndpoint [0..*]}}$ NetworkEndpoint («atpSplitable»).
• EthernetCommunicationConnector $\xrightarrow{\text{+unicastNetworkEndpoint [0..*]}}$ NetworkEndpoint (Unicast-Referenzierung zur Interface-Zuordnung).
• NetworkEndpoint $\blacklozenge\xrightarrow{\text{+networkEndpointAddress [1..]}}$ NetworkEndpointAddress (Aufnahme von 1.. konkreten IPv4-/IPv6-Konfigurationen).

3. Dynamisches Verhalten & Sequenzablauf (Konfigurations- & Laufzeitimplikation)

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

• System- und Manifest-Generierung: Das Modell ist die normative Quelle für Generatoren zur Erzeugung der POSIX-/OS-Netzwerkkonfiguration (z. B. systemd-networkd, Linux iproute2, Routing-Tabellen, /etc/resolv.conf).
• Mapping für SOME/IP-Binding: Service-Instanzen in ara::com (ProvidedSomeipServiceInstance, ConsumedSomeipServiceInstance) referenzieren über Deployment-Elemente (SomeipServiceInstanceToMachineMapping) genau jene NetworkEndpoint-Instanzen, die am EthernetCommunicationConnector der jeweiligen Machine als unicastNetworkEndpoint hängen.
• Modell-Splitting («atpSplitable»): Maschinen-spezifische Konnektoren (Machine Manifest) und Topologie-Elemente des Clusters (System Description) können in getrennten ARXML-Dateien gepflegt und zur Build-Zeit aggregiert werden.
• Variantenbindung: CommunicationCluster bindet Variationen spätestens zur systemDesignTime; Laufzeitvariationen (z. B. Post-Build-Umschaltung von Baudrate/Protokoll) sind auf dieser Clusterebene unzulässig.