[0001] Mobile Kommunikationssysteme spielen eine zunehmende Rolle, insbesondere im Bahnverkehr. Neben Sprachanwendungen wächst auch die Bedeutung der mobilen Datenübertragung zwischen Zügen und ortsfesten Einrichtungen. Für die Datenübertragung werden in steigendem Masse mobile Computersysteme in Zügen eingesetzt.
[0002] Ein Beispiel für die mobile Datenübertragung zwischen Zügen und ortsfesten Einrichtungen sind Systeme zur Zugbeeinflussung. Diese haben bei den Bahnen die Aufgabe, Zugfahrten automatisch zu sichern. Dazu überwachen diese Systeme kontinuierlich oder an bestimmten Orten oder Zeiten die Geschwindigkeit, mit der sich ein Zug bewegt.
Wird eine vorgegebene Sollgeschwindigkeit unzulässig überschritten, erfolgt eine Regulation automatisch durch das Zugbeeinflussungssystem.
[0003] Für Züge im europäischen grenzüberschreitenden Hochgeschwindigkeitsverkehr wurde mit dem ETCS (European Train Control System) ein europäischer Standard eines Zugbeeinflussungssystems auf der Basis des Mobilfunkstandards GSM geschaffen. Dieser Standard definiert neben den bahntypischen Applikationsfunktionen auch die zu verwendenden Übertragungsprotokolle und Sicherungsverfahren für die Funkdatenübertragung zwischen Fahrzeugen und ortsfesten Steuerzentralen.
Der Standard ist bindend für Hersteller und Bahnbetreiber und ermöglicht die Interoperabilität eines künftigen europaweit einsetzbaren Zugsicherungssystems.
[0004] In Zügen eingesetzte Computersysteme sind aufgrund der richtungsabhängigen Nutzung oft mehrfach vorhanden. So gibt es bei den Systemen zur Zugsicherung bei bestimmten Zugarten in jedem Triebkopf ein separates Rechnersystem. Der Begriff Triebkopf steht hier stellvertretend für einen Einbauort in einem Zug. Neben dem Bereich eines Führerstandes kann der Einbauort auch eine beliebige andere Stelle in einem Schienenfahrzeug sein. Abhängig von der jeweiligen Fahrtrichtung des Zuges wird jeweils ein Rechnersystem aktiviert und übernimmt die Zugsicherungsfunktion. Das Rechnersystem der Zugbeeinflussung ist an einen Kommunikationsrechner angeschlossen, welcher die Datenübertragung koordiniert.
Durch den Kommunikationsrechner erfolgt die Ansteuerung der Mobilfunkgeräte. Die Mobilfunkgeräte haben einen Antennenanschluss, der sich bei Zügen in der Regel auf dem Zugdach des Triebkopfes befindet.
[0005] Für die Mobilfunkgeräte in den Zügen und deren Antennen auf dem Zugdach existieren eine Reihe von Restriktionen, die Auswirkungen auf den Einbau und die Kabelführung haben. So gibt es beispielsweise Beschränkungen für die Anzahl der montierbaren Antennen auf einem Fahrzeugdach aufgrund des notwendigen Abstandes der Antennen untereinander, zum Pantographen und zu anderen Antennen und Bauteilen. Für die Antennenzuleitung gibt es Beschränkungen aufgrund der Länge der Leitung, des Kabelquerschnittes und der Biegeradien.
Weiterhin gibt es Beschränkungen für den Einbauort der Mobilfunkgeräte, zum Beispiel auf Grund des verfügbaren Platzes im Fahrzeug, der Spannungsversorgung, des Anschlusses an das mobile Rechnersystem, der Umweltverträglichkeit und der Wartung.
[0006] Die Restriktionen führen dazu, dass
nur wenige Mobilfunkantennen auf einem Zugdach installiert werden können,
die Antennenzuleitungen für die Mobilfunkgeräte möglichst kurz gehalten werden müssen und
die Mobilfunkgeräte in der Nähe der damit verbundenen Computersysteme untergebracht werden müssen.
[0007] Fig. 1 zeigt eine mögliche Struktur der fahrzeugseitigen Kommunikationskomponenten eines Zugbeeinflussungssystems nach dem Stand der Technik.
[0008] Diese Struktur bringt eine Reihe von Nachteilen mit sich:
Für ein Zugbeeinflussungssystem können in einem Triebkopf gegebenenfalls nicht genügend Mobilfunkgeräte montiert werden. Damit können Funktionseinschränkungen für das Zugbeeinflussungssystem verbunden sein. Zum Beispiel sind Verfahren, die zeitweise zwei unabhängige Funkverbindungen zu verschiedenen ortsfesten Steuerstellen benötigen, nicht unterbrechungsfrei realisierbar, wenn nicht mindestens zwei Mobilfunkgeräte je Triebkopf vorhanden sind.
Bei Vorhandensein von zwei Mobilfunkgeräten je Triebkopf führt der Ausfall von einem Mobilfunkgerät zu Einschränkungen für das Zugbeeinflussungssystem und der Ausfall von beiden Mobilfunkgeräten zum Ausfall des Zugbeeinflussungssystems.
Bei Vorhandensein von einem Mobilfunkgerät je Triebkopf führt der Ausfall des Mobilfunkgerätes zum Ausfall des Zugbeeinflussungssystems.
Der Bedarf an zusätzlichen Mobilfunkgeräten für weitere mobile Bahnanwendungen kann gegebenenfalls nicht oder nur mit Einschränkung realisiert werden.
Die Computersysteme eines Triebkopfes können vorhandene Mobilfunkgeräte und Kommunikationsrechner des anderen Triebkopfes eines Zuges nicht benutzen.
Funkabschattungen und andere lokale Probleme der Funkausleuchtung können nicht durch Nutzung verschiedener ausreichend weit voneinander entfernter Mobilfunkgeräte kompensiert werden.
[0009] Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und ein Kommunikationssystem anzugeben, bei dem die mobilen Applikationen mit den in einem Schienenfahrzeug vorhandenen Mobilfunkgeräten auskommen.
[0010] Erfindungsgemäss wird die Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
[0011] Die mobile Vermittlung von Bahnapplikationen basiert auf der Vermittlung von Verbindungen zwischen Applikationen durch mindestens zwei auf einem Schienenfahrzeug vorhandene Kommunikationsrechner. Dazu ist eine Kopplung der beteiligten Kommunikationsrechner notwendig. Die gekoppelten Kommunikationsrechner im Schienenfahrzeug sind weiterhin mit einer variablen Anzahl von Applikationsrechnern und Mobilfunkgeräten verbunden. Unter Applikationsrechner sind hier ausschliesslich mobile Applikationsrechner in Schienenfahrzeugen zu verstehen.
Diese Applikationsrechner können sowohl signaltechnisch sichere Mehrfachrechner als auch nichtsichere Einzelrechner sein. In einem Applikationsrechner können beliebig viele verschiedene Applikationen mit Datenübertragungsbedarf untergebracht sein.
[0012] Die für das Verfahren erforderlichen gekoppelten Kommunikationsrechner erhalten neben der direkten Ansteuerung von einem oder mehreren lokalen Mobilfunkgeräten und Applikationsrechnern die zusätzliche Funktion der Vermittlung von Verbindungen zwischen den gekoppelten Kommunikationsrechnern.
[0013] Die Vermittlungsfunktion des Kommunikationsrechners leitet die über einen Protokollstack einlaufenden Verbindungsanforderungen an einen weiteren Protokollstack als abgehende Verbindungsanforderungen.
Im Ergebnis der Vermittlung werden die Protokollstacks für die Dauer der Verbindung zusammengeschlossen, so dass eine Datenübertragung möglich ist - Gatewayfunktion.
[0014] Die Kopplung der Kommunikationsrechner kann mittels Punkt-zu-Punkt-Verbindung, z.B. RS 422, oder Busverbindung, z.B. LAN, erfolgen. Alternativ kann für die Kopplung der Kommunikationsrechner auch eine Funkverbindung, z.B. DECT, benutzt werden.
[0015] Für die Kopplung der Kommunikationsrechner wird ein Übertragungsprotokollstack eingesetzt, der vom eingesetzten Koppelmedium und von der Spezifik der Applikationsanforderungen abhängt.
Der für die Rechnerkopplung verwendete Übertragungsprotokollstack tunnelt die Kommandos zur Verbindungssteuerung - Signalisierung - und die Applikationsdaten für alle über die gekoppelten Kommunikationsrechner geführten Verbindungen.
[0016] Die in den Kommunikationsrechnern erforderliche Gatewayfunktion zur mobilen Vermittlung von Verbindungen benötigt ein geeignetes Verfahren zum Adressmanagement. Für ETCS-Anwendungen wird das in der DE-Anmeldung mit dem Aktenzeichen 10 225 547.4 genannte Adressierungsverfahren eingesetzt, um die Interoperabilität der Adressierung zu gewährleisten.
[0017] Verbindungsanforderungen, die über ein Mobilfunkgerät bei einem angekoppelten Kommunikationsrechner eintreffen, werden in Abhängigkeit der Zieladresse vermittelt. Ist eine direkt erreichbare Applikation das Rufziel, wird der Ruf direkt an die Applikation vermittelt.
Ist eine nicht direkt erreichbare Applikation das Rufziel, wird vom Kommunikationsrechner der Ruf an den nächsten Kommunikationsrechner vermittelt. Im nächsten Kommunikationsrechner kann daraufhin eine Vermittlung zur gerufenen Applikation erfolgen. Bei Bedarf können auch mehr als zwei Kommunikationsrechner an der Vermittlung von kommenden Rufen beteiligt sein.
[0018] Jede mobile Applikation kann mittels der mobilen Vermittlung alle Mobilfunkgeräte der gekoppelten Kommunikationsstruktur unabhängig von deren Einbauplatz erreichen.
[0019] Jeder Kommunikationsrechner verwaltet Informationen über die direkt angekoppelten Mobilfunkgeräte, die angekoppelten Kommunikationsrechner, die angekoppelten Applikationsrechner und die erreichbaren Applikationen. Er verwaltet weiterhin Informationen über die Zustände von allen über den Kommunikationsrechner geführten Verbindungen.
Damit ist eine zielgerichtete Auswahl von angekoppelten Mobilfunkgeräten, Kommunikationsrechnern, Applikationsrechnern und Applikationen bei neuen Verbindungsanforderungen möglich.
[0020] Bei gescheiterten Verbindungsaufbauversuchen können durch den Kommunikationsrechner selbsttätig weitere Verbindungsaufbauversuche vorgenommen werden. Dabei können alternative Mobilfunkgeräte oder alternative gekoppelte Kommunikationsrechner benutzt werden.
[0021] Durch die Kommunikationsrechner kann weiterhin eine Protokollierung der erfolgreichen und erfolglosen Verbindungsaufbauversuche erfolgen.
Anhand dieser Informationen ist es möglich, eine Optimierung der Verbindungssteuerung durch Benutzung eines Mobilfunkgerätes mit der besten Erfolgsaussicht zu erreichen.
[0022] In einem Kommunikationsrechner kann der Zustand eines angekoppelten Kommunikationsrechners durch Anwendung eines geeigneten Übertragungsprotokolls zwischen den gekoppelten Kommunikationsrechnern bestimmt werden, so dass zum Beispiel der Ausfall eines entfernten Kommunikationsrechners erkannt werden kann.
Ausgefallene Kommunikationsrechner können damit von der weiteren Datenübertragung suspendiert werden.
[0023] Das Koppelprotokoll für die Kopplung von redundanten Kommunikationsrechnern mit redundanten Applikationsrechnersystemen - internes Koppelprotokoll - und für die Kopplung der redundanten Kommunikationsrechner untereinander - externes Koppelprotokoll - kann dabei gemäss der DE-Anmeldung mit dem Aktenzeichen 10 149 986.8 realisiert werden.
[0024] Gegenüber dem Stand der Technik bietet das Verfahren der mobilen Vermittlung folgende Vorteile:
Einsparung von Mobilfunkgeräten und Funkantennen in Zügen,
Verringerung von Einbauproblemen und Aufwänden bei Mobilfunkgeräten, Antennenzuleitungen und Antennen durch geringere Gesamtanzahl von Mobilfunkgeräten und Flexibilität bei der Auswahl des Einbauortes für die Mobilfunkgeräte,
Verbesserung der Störsicherheit der Datenübertragung zwischen Kommunikationsrechner und Mobilfunkgerät durch Verkürzung des Leitungsweges. Beispielsweise ist in der Signalisierungsphase eines Hayes-Mobilfunkgerätes die Kommunikationsstrecke protokolltechnisch ungeschützt,
Redundanzverbesserung durch alternative Nutzung von Mobilfunkgeräten,
Optimierung der Verbindungssteuerung durch Nutzung diversitärer Mobilfunkgeräte und Antennen,
in Verbindung mit redundanten Kommunikationsrechnern und redundanter Kopplung nutzbar.
Dadurch kann zusätzlich skalierbare Ausfallsicherheit erreicht werden. Ausfälle von sicheren Applikationsrechnern, Kommunikationsrechnern, Mobilfunkgeräten und Koppelmedien können toleriert werden.
Verschiedene Applikationen in Schienenfahrzeugen können sowohl miteinander als auch unabhängig voneinander mit streckenseitigen Applikationen kommunizieren. Dadurch können neben Mobilfunkgeräten auch Applikationsrechner eingespart werden. Ein Beispiel hierfür sind Applikationen, die fahrtrichtungsunabhängig arbeiten, aber aufgrund von Kommunikation mit fahrtrichtungsabhängigen Applikationen doppelt vorhanden sind.
[0025] Nachfolgend wird die Erfindung anhand figürlicher Darstellungen näher beschrieben. Es zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>eine Kommunikationsstruktur nach dem Stand der Technik und
<tb>Fig. 2 bis 6<sep>Ausführungsformen der erfindungsgemässen Kommunikationsstruktur.
[0026] Verbindungsanforderungen einer mobilen Applikation werden zunächst an einen mit dem Applikationsrechner 1 bzw. 1.1 und 1.2 in Fig. 4 verbundenen Kommunikationsrechner 2 in den Fig. 2 bis 4 bzw. in der redundanten Ausführungsform gemäss Fig. 5 an die Kommunikationsrechner 2.1 und 2.2 geleitet. Im Kommunikationsrechner 2, 2.1, 2.2 erfolgt daraufhin eine Vermittlung in Abhängigkeit der Zieladresse des Rufes und des Kommunikationszustandes der gekoppelten Anordnung von weiteren Kommunikationsrechnern 3 bzw. 3.1 und 3.2. Die Vermittlung führt im fehlerfreien Fall zu einer Weiterleitung der Verbindungsanforderung mit nachfolgendem Aufbau einer Datenverbindung.
Die Verbindungsanforderung kann dabei
a) : zu einem direkt angeschlossenen Mobilfunkgerät 4 bzw. 4.1, 4.2 oder
b) : zu einem weiteren gekoppelten Kommunikationsrechner 3 bzw. 3.1, 3.2 weitergeleitet werden.
[0027] Im Fall b) erfolgt eine erneute Vermittlung im nächsten Kommunikationsrechner 3; 3.1, 3.2. Die erneute Vermittlung kann neben den Ergebnissen a) oder b) zusätzlich das Ergebnis c) liefern, welches in der Weiterleitung der Anforderungen zu einem weiteren Applikationsrechner 5 besteht.
Die Anzahl der an der Vermittlung abgehender Rufe beteiligten Kommunikationsrechner ist variabel.
[0028] Die Anwendung des erfindungsgemässen Kommunikationssystems zur mobilen Vermittlung auf Schienenfahrzeugen kann mit unterschiedlichen Zielstellungen erfolgen:
(a) : Einsparung von Mobilfunkgeräten und Funkantennen,
(b) : Antennenmontage auf nur einem Triebkopf,
(c) : Verbesserung der Ausfallsicherheit durch Redundanz und
(d) : Nutzung diversitärer Funk-Antennen bei Problemen der Funkausleuchtung.
[0029] Die genannten Ziele können auch kombiniert werden.
[0030] Eine beispielhafte Kommunikationsanordnung zum Erreichen von (a) zeigt Fig. 3.
Das ETCS-System eines Triebkopfes kann in dieser Anordnung mit je einem Mobilfunkgerät 4 und 6 je Triebkopf die volle Funktionalität zweier paralleler Funkverbindungen nutzen.
[0031] Fig. 3 ist gleichzeitig eine für das Erreichen von (d) geeignete Anordnung. Falls das Mobilfunkgerät 4 oder 6 eines Triebkopfes aufgrund einer Funkabschattung keine Funkverbindung aufbauen kann, z.B. bei Stillstand des Zuges in einem "Funkloch", kann eine automatische Umleitung der Verbindungsaufbauanforderung auf ein alternatives Funkgerät 6 bzw. 4 des anderen Triebkopfes erfolgen.
[0032] Ist eine Antennenmontage auf einem Triebkopf nicht realisierbar, besteht die Möglichkeit, alle Mobilfunkgeräte und -antennen auf dem alternativen Triebkopf zu montieren und mittels der mobilen Vermittlung diese Anordnung transparent für die Applikationen zu halten.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel für ein Kommunikationssystem mit der Zielstellung (b), bei der zwei Applikationsrechner 1.1 und 1.2 mittels der mobilen Vermittlung durch die gekoppelten Kommunikationsrechner 2 und 3 die Mobilfunkgeräte 6.1 und 6.2 eines Triebkopfes gemeinsam nutzen.
[0033] Für (c) sind verschiedene Ausbauformen möglich. Sowohl Applikationsrechner als auch Kommunikationsrechner können je Triebkopf einfach oder redundant vorhanden sein. Die Anzahl der verwendeten Kommunikationsrechner und deren Einbauorte im Schienenfahrzeug sind flexibel. Möglich sind mehr als nur zwei Einbauorte für mobile Kommunikationsrechner in einem Schienenfahrzeug. Daneben können auch mehrere gekoppelte Kommunikationsrechner an einem Einbauort untergebracht werden.
Weiterhin kann die Kopplung zwischen Applikationsrechner und Kommunikationsrechnern sowie die Kopplung zwischen unterschiedlichen Kommunikationsrechnern einfach oder redundant erfolgen.
[0034] Die Fig. 5 und 6 zeigen verschiedene Beispiele für ein Kommunikationssystem mit redundanten sicheren Mehrfachrechnern, 2*2 von 2 und 2 von 3 Applikationsrechner 1, redundanten Kommunikationsrechnern 2.1, 2.2; 3.1, 3.2, redundanten Mobilfunkgeräten 4.1, 4.2; 6.1, 6.2 und redundanten Kopplungen. Die Anordnungen in den Fig. 5 und 6 können auch zur Erfüllung von Zielstellung (d) genutzt werden.
In Fig. 6 ist zusätzlich die prinzipielle Anordnung der Protokollstacks und Vermittlungsfunktion der eingesetzten Kommunikationsrechner für die mobile Vermittlung dargestellt.
[0035] Die Beispiele der Fig. 2 bis 6 verdeutlichen die Flexibilität der Ausbauvarianten von Kommunikationsstrukturen in Zügen durch Einführung einer mobilen Vermittlung.
Folgende Elemente in der Kommunikationsstruktur von Fahrzeugen sind bei Verwendung des erfindungsgemässen Verfahrens konfigurierbar:
1. : Einbauort und Anzahl der verwendeten Applikationsrechner
2. : Einbauort und Anzahl der verwendeten Kommunikationsrechner
3. : Art und Anzahl der Kopplungen zwischen Kommunikationsrechnern und Applikationsrechnern
4. : Art und Anzahl der Kopplungen zwischen den Kommunikationsrechnern
5. : Einbauort und Anzahl der je Kommunikationsrechner angeschlossenen Mobilfunkgeräte.
[0036] Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung von den Merkmalen der Erfindung Gebrauch machen.
Mobile communication systems are playing an increasing role, especially in rail traffic. In addition to voice applications, the importance of mobile data transmission between trains and fixed facilities is also growing. For data transmission mobile computer systems are increasingly being used in trains.
An example of the mobile data transmission between trains and fixed facilities are systems for train control. These have the task of the railways to automatically secure train journeys. To do this, these systems continuously or at certain locations or times monitor the speed with which a train moves.
If a predetermined target speed is exceeded inadmissibly, regulation is automatically carried out by the train control system.
For trains in the European cross-border high-speed traffic with the ETCS (European Train Control System) a European standard of a train control system based on the mobile radio standard GSM was created. In addition to the typical application functions, this standard also defines the transmission protocols and backup procedures to be used for the transmission of radio data between vehicles and stationary control centers.
The standard is binding on manufacturers and railway operators and enables the interoperability of a future Europe-wide train protection system.
Computer systems used in trains are often present several times due to the directional use. Thus, in the train control systems for certain types of trains in each power train there is a separate computer system. The term power head is here representative of a place of installation in a train. In addition to the area of a driver's cab, the installation location can also be any other location in a rail vehicle. Depending on the respective direction of travel of the train, a computer system is activated in each case and takes over the train safety function. The computer system of the train control is connected to a communication computer, which coordinates the data transmission.
The communication computer controls the mobile devices. The mobile devices have an antenna connection, which is located on trains usually on the train roof of the power car.
For the mobile devices in the trains and their antennas on the train roof there are a number of restrictions that affect the installation and cable management. For example, there are restrictions on the number of mountable antennas on a vehicle roof due to the necessary distance between the antennas, pantographs, and other antennas and components. There are restrictions for the antenna feed line due to the length of the cable, the cable cross-section and the bending radii.
Furthermore, there are restrictions on the location of the mobile devices, for example due to the available space in the vehicle, the power supply, the connection to the mobile computer system, environmental compatibility and maintenance.
The restrictions cause that
only a few mobile radio antennas can be installed on a train roof,
the antenna leads for the mobile devices must be kept as short as possible and
the mobile devices must be located in the vicinity of the associated computer systems.
Fig. 1 shows a possible structure of the vehicle-side communication components of a train control system according to the prior art.
This structure has a number of disadvantages:
For a train control system may not be enough mobile devices mounted in a power car. This can be associated with functional restrictions for the train control system. For example, methods that temporarily require two independent radio links to different fixed control points, not uninterrupted feasible, if not at least two mobile devices per power car are available.
In the presence of two mobile devices per power train, the failure of one mobile device leads to restrictions on the train control system and the failure of both mobile devices to the failure of the train control system.
In the presence of a mobile device per power train failure of the mobile device leads to the failure of the train control system.
The need for additional mobile devices for other mobile rail applications may not be realized or only with restrictions.
The computer systems of a power car can not use existing mobile devices and communication computer of the other power train of a train.
Radio shading and other local problems of radio coverage can not be compensated by using different mobile devices that are sufficiently far apart from each other.
The
The invention has for its object to avoid these disadvantages and to provide a communication system in which the mobile applications get along with the existing in a rail vehicle mobile devices.
According to the invention the object is achieved with the characterizing features of claim 1.
The mobile switching of rail applications is based on the switching of connections between applications by at least two existing on a rail vehicle communication computer. For this purpose, a coupling of the participating communication computer is necessary. The coupled communication computer in the rail vehicle are still connected to a variable number of application computers and mobile devices. Application computers here are to be understood as exclusively mobile application computers in rail vehicles.
These application computers can be both fail-safe multiple computers as well as non-secure individual computers. An arbitrary number of different applications with data transmission requirements can be accommodated in an application computer.
The required for the process coupled communication computer obtained in addition to the direct control of one or more local mobile devices and application computers, the additional function of switching connections between the coupled communication computers.
The switching function of the communication computer forwards the incoming via a protocol stack connection requests to another protocol stack as outgoing connection requests.
As a result of the switching, the protocol stacks are combined for the duration of the connection so that data transmission is possible - gateway function.
The coupling of the communication computers can be carried out by means of a point-to-point connection, e.g. RS 422, or bus connection, e.g. LAN, done. Alternatively, for the coupling of the communication computers, a radio connection, e.g. DECT, to be used.
For the coupling of the communication computer, a transmission protocol stack is used, which depends on the coupling medium used and on the specifics of the application requirements.
The transmission protocol stack used for the computer coupling tunnels the commands for connection control - signaling - and the application data for all over the coupled communication computer guided connections.
The gateway function required for the mobile switching of connections in the communication computers requires a suitable method for address management. For ETCS applications, the addressing method mentioned in the DE application with the file reference 10 225 547.4 is used in order to ensure the interoperability of the addressing.
Connection requests that arrive via a mobile device in a coupled communication computer are switched depending on the destination address. If a directly accessible application is the call destination, the call is transferred directly to the application.
If a non-directly accessible application is the call destination, the call is forwarded to the next communication computer by the communication computer. In the next communication computer can then take place mediation to the called application. If required, more than two communication computers can be involved in the switching of incoming calls.
Each mobile application can reach all mobile devices of the coupled communication structure regardless of their slot by means of the mobile exchange.
Each communication computer manages information about the directly coupled mobile devices, the coupled communication computer, the coupled application computer and the achievable applications. It also manages information about the states of all connections routed through the communication computer.
For a targeted selection of coupled mobile devices, communication computers, application computers and applications in new connection requirements is possible.
In case of failed connection attempts can be carried out by the communication computer automatically further connection attempts. In this case, alternative mobile devices or alternative coupled communication computer can be used.
Through the communication computer can continue to log the successful and unsuccessful connection attempts.
Based on this information, it is possible to optimize the connection control by using a mobile device with the best chance of success.
In a communication computer, the state of a coupled communication computer can be determined by applying a suitable transmission protocol between the coupled communication computers, so that, for example, the failure of a remote communication computer can be detected.
Failed communication computers can thus be suspended from further data transmission.
The coupling protocol for the coupling of redundant communication computers with redundant application computer systems - internal coupling protocol - and for the coupling of the redundant communication computer with each other - external coupling protocol - can be realized according to the DE application with the file number 10 149 986.8.
Compared to the prior art, the method of mobile switching offers the following advantages:
Saving of mobile devices and radio antennas in trains,
Reduction of installation problems and expenses for mobile devices, antenna feeders and antennas due to lower total number of mobile devices and flexibility in the selection of the installation location for mobile devices,
Improvement of the immunity to interference of the data transmission between the communication computer and the mobile device by shortening the conduction path. For example, in the signaling phase of a Hayes mobile device, the communication path is unprotected by protocol,
Redundancy improvement through alternative use of mobile devices,
Optimizing the connection control by using diverse mobile devices and antennas,
usable in conjunction with redundant communication computers and redundant coupling.
As a result, scalable failure safety can be achieved in addition. Failures of secure application computers, communication computers, mobile devices and coupling media can be tolerated.
Various applications in rail vehicles can communicate with trackside applications both independently of each other and independently. As a result, in addition to mobile devices and application computers can be saved. An example of this are applications that operate independently of the direction of travel, but are duplicated due to communication with direction-dependent applications.
The invention will be described in more detail with reference to figurative representations. Show it:
<Tb> FIG. 1 <sep> a communication structure according to the prior art and
<Tb> FIG. 2 to 6 <sep> embodiments of the inventive communication structure.
Connection requirements of a mobile application are first to a connected to the application computer 1 or 1.1 and 1.2 in Fig. 4 communication computer 2 in Figs. 2 to 4 or in the redundant embodiment of FIG. 5 to the communication computer 2.1 and 2.2 directed. In the communication computer 2, 2.1, 2.2 there is then a switch depending on the destination address of the call and the communication state of the coupled arrangement of further communication computers 3 and 3.1 and 3.2. In the error-free case, the exchange leads to a forwarding of the connection request with subsequent establishment of a data connection.
The connection request can be
a): to a directly connected mobile device 4 or 4.1, 4.2 or
b): be forwarded to another coupled communication computer 3 or 3.1, 3.2.
In case b) a new mediation takes place in the next communication computer 3; 3.1, 3.2. In addition to the results a) or b), the renewed mediation can additionally provide the result c), which consists in forwarding the requirements to a further application computer 5.
The number of communication processors involved in switching outgoing calls is variable.
The application of the inventive communication system for mobile switching on rail vehicles can be done with different objectives:
(a): savings on mobile and wireless antennas,
(b): antenna mounting on only one power train,
(c): Improvement of reliability through redundancy and
(d): use of diverse radio antennas in problems of radio coverage.
The stated goals can also be combined.
An exemplary communication arrangement for achieving (a) is shown in FIG. 3.
The ETCS system of a power car can use the full functionality of two parallel radio links in this arrangement, each with a mobile device 4 and 6 per power car.
Fig. 3 is at the same time an arrangement suitable for achieving (d). If the mobile device 4 or 6 of a power train can not establish a radio connection due to radio shading, e.g. at standstill of the train in a "radio hole", an automatic diversion of the connection setup request can be made to an alternative radio 6 or 4 of the other power car.
If an antenna assembly on a power car can not be realized, it is possible to mount all mobile devices and antennas on the alternative power car and to keep this arrangement transparent to the applications by means of the mobile switching.
4 shows an example of a communication system with the objective (b), in which two application computers 1.1 and 1.2 share the mobile devices 6.1 and 6.2 of a powerhead by means of the mobile exchange through the coupled communication computers 2 and 3.
For (c) different design forms are possible. Both application computer and communication computer can be simple or redundant per power car. The number of communication computers used and their installation locations in the rail vehicle are flexible. More than just two installation locations for mobile communication computers in a rail vehicle are possible. In addition, several coupled communication computers can be accommodated at a mounting location.
Furthermore, the coupling between the application computer and the communication computers as well as the coupling between different communication computers can be simple or redundant.
5 and 6 show different examples of a communication system with redundant secure multiple computers, 2 * 2 of 2 and 2 of 3 application computer 1, redundant communication computers 2.1, 2.2; 3.1, 3.2, redundant mobile devices 4.1, 4.2; 6.1, 6.2 and redundant couplings. The arrangements in FIGS. 5 and 6 can also be used to fulfill target position (d).
In Fig. 6 the basic arrangement of the protocol stacks and switching function of the communication computer used for the mobile exchange is additionally shown.
The examples of Figs. 2 to 6 illustrate the flexibility of the expansion variants of communication structures in trains by introducing a mobile exchange.
The following elements in the communication structure of vehicles can be configured using the method according to the invention:
1.: Location and number of application computers used
2.: Installation location and number of communication computers used
3.: Type and number of couplings between communication computers and application computers
4.: Type and number of couplings between the communication computers
5.: Installation location and number of mobile devices connected per communication computer.
The invention is not limited to the embodiments given above. Rather, a number of variants are conceivable, which make use of the features of the invention even with fundamentally different type of execution.