DE10118188A1 - Verfahren zum Leiten von Daten in einem mobilen Kommunikationsnetz und Kommunikationsnetz-Vorrichtung zum Duchführen eines solchen Verfahrens - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Leiten von Daten (d) in einem mobilen Kommunikationsnetz mit nicht ortsgebundenen Relaisstationen (MS2, MS3), bei dem von einer ersten Station (MS1) Daten (d) über einen Leitweg (V12-V23) zu einer Ziel-Station (MS3) übertragen werden und die Daten bei nicht direkter Übertragungsmöglichkeit von der ersten Station (MS1) zur Ziel-Station (MS3) während der Übertragung auf dem Leitweg von Relaisstation (MS2) empfangen und weiterversendet werden. DOLLAR A Vorteilhafterweise soll die Bestimmung des Leitwegs (V12-V23) in der ersten Station (MS1) und/oder in Relaisstationen (MS3) durchgeführt oder aktualisiert werden. Die Bestimmung des Leitwegs (V12-V23) kann insbesondere anhand von Karten mit Verkehrswegen, Besiedlungsangaben und/oder topographischen Informationen durchgeführt werden. Die Bestimmung des Leitwegs (V12-V23) kann auch oder alternativ anhand von Suchprogrammen zum insbesondere statistischen und/oder iterativen Ermitteln eines optimierten Leitweges durchgeführt werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Leiten von Daten in einem mobilen Kommunikationsnetz mit den oberbe­ grifflichen Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Kommunikati­ onsnetz-Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens.

Bei derzeitigen Kommunikationsnetzen mit mobilen Teilnehmern besteht das eigentliche Netz aus einer oder mehreren ortsfes­ ten Netz- bzw. Basisstationen, die in einem Bereich um sich herum eine Funkzelle aufbauen. Innerhalb dieser Funkzelle be­ findliche Teilnehmer-Stationen können über die Funkschnitt­ stelle mit der Netzstation kommunizieren, die ihrerseits die Verbindung zu anderen Netzeinrichtungen weitervermitteln kann.

Für die Zukunft werden Mobilfunksysteme diskutiert, bei denen das Kommunikationsnetz anstelle von ortsfesten Netzstationen mobile Endgeräte bzw. Stationen aufweist. Das bedeutet, dass ortsfeste Basisstationen nicht mehr benötigt werden, da In­ formationen und Daten direkt von Endgerät zu Endgerät weiter­ gegeben werden. Dabei sind Sprünge zur Weiterleitung der Da­ ten über mehrere, nicht direkt an der Kommunikation beteilig­ te Teilnehmer vorgesehen. Das Netz ist somit zeitlich variant und benötigt zum Übertragen von Daten zwischen zwei entfern­ ten Stationen eine Mindestanzahl an dazwischen befindlichen Stationen, die als Relaisstationen dienen. Im extremsten Fall sind die sendende Station, die Relaisstation(en) und die emp­ fangende Station alles mobile Stationen, die sich z. B. in Fahrzeugen befinden und mit diesen bewegen. Bei solchen mobi­ len Netzen besteht jedoch das Problem des Leitens der Daten bzw. Informationen über mehrere nicht ortsfeste Stationen.

Erste diskutierte Leitweg-Vermittlungsstrategien sehen Leit­ weg- bzw. Routingtabellen vor, in denen die besten Leitwege eingetragen werden. Solche Verfahren sind jedoch nachteil­ haft, da diese Tabellen jeder Station zur Verfügung gestellt werden müssten, was einen großen Signalisierungsaufwand er­ forderlich machen würde, der die Effizienz des gesamten Sys­ tems stark einschränken würde. Außerdem ändert sich das Netz im Falle sich schnell bewegender Stationen sehr schnell, so dass die Tabellen fortwährend an die neuen Bedingungen ange­ passt werden müssten, was ebenfalls Kapazitäten der Stationen binden würde. Weitere erörterte Routingalgorithmen gehen ins­ besondere von der Voraussetzung aus, dass zumindest bestimmte Stationen ortsfeste Netzstationen sind, sind also ebenfalls nicht anwendbar.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei mobilen Netzen ein alternatives Verfahren zum Leiten von Daten bzw. Informa­ tionen über mehrere nicht ortsfeste Stationen vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Leiten von Daten in einem mobilen Kommunikationsnetz mit den Merkmalen des An­ spruchs 1 bzw. durch Kommunikationsnetz-Vorrichtungen zum Durchführen eines solchen Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.

Das Verfahren zum Leiten von Daten in einem Kommunikations­ netz mit nicht ortsgebundenen Relaisstationen, bei dem von einer ersten Station Daten über einen Leitweg zu einer Ziel- Station übertragen werden, und die Daten bei nicht direkter Übertragungsmöglichkeit von der ersten Station zur Ziel- Station während der Übertragung auf dem Leitweg von Relais­ station empfangen und weiterversendet werden, ist besonders vorteilhaft, wenn die Bestimmung des Leitwegs in der ersten Station und/oder in Relaisstationen durchgeführt oder aktua­ lisiert wird.

Eine Kommunikationsnetz-Station zum Durchführen eines solchen Verfahrens ist mit einem Prozessor zum Verarbeiten von Infor­ mationen über die Ziel-Station und/oder Relaisstationen und von Leitweginformationen, mit einem Speicher zum Speichern von leitwegrelevanten Informationen, einer Sende- und Emp­ fangseinrichtung zum Senden und Empfangen von zu übertragen­ den Daten und einer Positionsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen der eigenen momentanen Position der Station ausges­ tattet und ist vorteilhafterweise baulich und funktionell als Sende-, Relais- und Ziel-Station zugleich ausgebildet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.

Die Bestimmung des Leitwegs anhand von Karten mit Verkehrswe­ gen, Besiedlungsangaben und/oder topographischen Informatio­ nen durchzuführen ermöglicht eine mobile Leitwegbestimmung unter Berücksichtigung favorisierbarer Strecken und Relais­ stationen. Die Bestimmung des Leitwegs anhand von Suchpro­ grammen zum insbesondere statistischen und/oder iterativen Ermitteln eines optimierten Leitweges durchzuführen ist beim Fehlen solcher Daten oder zu deren Ergänzung vorteilhaft.

Die Daten können gemäß diesem Verfahren vorteilhafterweise als Paketdaten von Station zu Station übertragen werden oder kontinuierlich nach dem Aufbau einer durchgehenden Verbindung über den Leitweg.

Die Stationen und/oder Relaisstationen, insbesondere die sen­ dende Station kennen zweckmäßigerweise ihren aktuellen Auf­ enthaltsort, so dass sie selber eine Leitwegplanung optimiert vornehmen können. Die Bestimmung des Leitwegs in der ersten Station und/oder in Relaisstationen mittels eines Verkehrs­ routen-Planungssystems und/oder eines Autonavigationssystems und/oder Verkehrsdichtedaten durchzuführen unterstützt diese Möglichkeit.

In den Stationen, die den Leitweg bestimmen, Informationen über zumindest die benachbarten Stationen, deren momentan und/oder geplante Bewegungsrichtungen, Übertragungskapazitä­ ten und/oder voraussichtlichen Enden der Einschaltzeiten zu verwenden, macht eine Anpassung an sich ändernde Leitwegbe­ dingungen auch in Relaisstationen möglich.

Den Daten Leitwegdaten über einen bevorzugten oder bestimmten Leitweg aufzuprägen oder beizufügen ermöglicht einerseits die Vorgabe von Leitwegen, so dass nicht in jeder Relaisstation eine erneute Bestimmung vorgenommen werden muss. Einen Ver­ fallszeitpunkt aufzuprägen oder beizufügen verhindert unnöti­ ge Netzbelastungen bei herumirrenden Daten, zu denen z. B. aufgrund geänderter Leitwegbedingungen, weder Absender noch Ziel-Station erreichbar sind.

In Leitwegdaten und/oder Stationen Informationen über direkt oder zeitlich versetzt zurückerhaltene Daten und/oder regio­ nale und/oder zeitliche priorisierte Leitwege abzuspeichern bietet den Vorteil, sackgassenartige Leitwege gar nicht oder zumindest nicht wiederholt zu verwenden oder für die Übertra­ gung besonders sichere Leitwege zu auszuwählen.

Ein Ausführungsbeispiel ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch ein mobiles Netz mit mehreren mobilen Stationen, über die Daten übertragen werden.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht ein mobiles bzw. offenes Netz aus einer Vielzahl von Stationen MSi (i = 1, 2, 3, . . .), die miteinander kommunizieren. Jede der Stationen MSi bildet dabei um sich herum eine eigene Funkzelle Zi (i = 1, 2, 3, . . .) aus. Verbindungen zwischen Stationen MSi, MSj können über ei­ ne Funkschnittstelle Vij (1 = 1, 2, 3, . . .; j = 1, 2, 3, . . .) aufgebaut werden, wenn sich eine erste Station MS1 in der Funk­ zelle Z2 einer zweiten Station MS2 befindet.

Natürlich müssen die einzelnen Stationen nicht zwangsweise alle mobil sein, sondern können auch stationär betrieben wer­ den. Weiterhin ist auch der Datenaustausch im vorstehenden Sinne über einzelne Schnittstellen möglich, die z. B. aufgrund lokaler Gegebenheiten, wie größeren nicht befahrbaren bzw. befahrenen Bereichen, nicht als Funkschnittstelle sondern als z. B. verkabelte Schnittstelle zwischen zwei stationären Sta­ tionen ausgebildet sind, sofern diese stationären Stationen mit den mobilen Stationen nach den entsprechenden Standards kommunizieren können.

Sollen Daten, insbesondere Datenpakete d von einer ersten Station MS1 zu einer entfernten dritten Station MS3 übertra­ gen werden, deren Funkzellen 21 bzw. 23 nicht zu der jeweils anderen Station MS3 bzw. MS1 reichen, so können die Daten d auch über Relaisstationen übertragen werden. Im vorliegenden Beispiel befindet sich die erste Station MS1 im Bereich der Funkzelle 22, kann also eine Funkschnittstelle V12 aufbauen und darüber mit dieser zweiten Station MS2 kommunizieren.

Daraufhin baut die zweite Station MS2, in deren Funkzelle 22 sich auch die dritte Station MS3 befindet, eine Funkschnitt­ stelle V23 auf, sofern diese nicht bereits eingerichtet ist.

Die Übertragung der Daten d von der ersten Station MS1 zur dritten Station MS3 erfolgt dann unter Zwischenschaltung der zweiten Station MS2 als Relaisstation über die Funkschnitt­ stellen V12 und V23. Dabei können die Daten wahlweise zeit­ lich versetzt als Block von Station zu Station übertragen werden oder aber auch direkt über beide Funkschnittstellen V12 und V23 nach dem Aufbau einer durchgehenden Verbindung. In letzterem Fall ist im Extremfall sogar eine kontinuierli­ che Übertragung in zwei Richtungen möglich.

Um ein Informations- bzw. Datenpaket korrekt zu übertragen, sollten vorzugsweise folgende Bedingungen erfüllt sein. Die an der Übertragung beteiligten Stationen MS1 - MS3, zumindest aber die sendende und die abschließend empfangenden Stationen MS1 bzw. MS3, sollten ihren aktuellen Aufenthaltsort kennen. Dazu weisen die Stationen MS1 vorzugsweise ein Verkehrsrou­ ten-Planungssystem mit GPS-Ankopplung (GPS: Global Positio­ ning System). Für den Fall des Einsatzes einer mobilen Stati­ on MSi in einem Kraftfahrzeug kann darin vorteilhafterweise eine Anbindung der zentralen Rechnereinrichtung P an ein im Kraftfahrzeug eingesetztes Autonavigationssystem N erfolgen.

Ferner sollten in allen Stationen MSi Informationen über die momentan oder in absehbarer Zeit benachbarten Stationen MSi vorliegen oder für diese mittels z. B. eines Rundrufs auf ei­ nem Suchkanal (Paging) beschaffbar sein. Solche Informationen können z. B. Daten über Aufenthaltsort, momentan und/oder ge­ plante Fahrtroute/Bewegungsrichtung, Übertragungskapazität oder voraussichtliches Ende der Einschaltzeit sein. In der bevorzugtesten Ausführungsform kennt die sendende oder ver­ bindungsanfordernde Station MS1 auch die Daten, insbesondere Position der empfangenden bzw. gerufenen Ziel-Station MS3.

Wenn Daten d versendet werden sollen, ermittelt insbesondere die sendende Station MS1 den kürzesten Leitweg (Route) für die erforderlichen Datenverbindungen. In erster Näherung ist dies die kürzeste Fahrtstrecke. Dieser Leitweg wird den Daten z. B. in einem Kopfabschnitt (Header) aufgeprägt, woraufhin die Daten d bzw. das Datenpaket von der sendenden Station MS1 auf den Weg geschickt wird. Im vorliegenden Beispiel erfolgt die Sendung von der ersten Station MS1 aus über die erste Schnittstelle V12 zur zweiten Station MS2. Von der zweiten Station MS2, die als Relaisstation dient, werden diese Daten d dann über die zweite Schnittstelle V23 zur dritten Station MS3 weitergeleitet, die hier zugleich die Ziel-Station ist. Im Falle weiter entfernter Stationen MS4 kann die Weiterleitung auch über eine Vielzahl von Relaisstationen erfolgen, bis die Daten d an ihrem Ziel eintreffen.

Falls eine Relaisstation feststellt, dass eine Weiterleitung entlang dem ursprünglich besten Leitweg z. B. durch einen Richtungswechsel der Station MS3 nicht möglich oder z. B. aus Kapazitätsgründen nicht sinnvoll ist, kann diese Relaisstati­ on MS2 in bevorzugter Ausführungsform einen neuen idealen Leitweg berechnen und anstelle der bisherigen Daten in den Kopfabschnitt einsetzen. Möglich ist auch das Aufprägen al­ ternativer Leitwege.

Dadurch können die Daten d bei Bedarf umgeleitet werden, so dass eine Rücksendung oder gar ein Totalverlust vermieden werden können. Zur Vermeidung von Netzüberbelastungen von "ziellos" weitergeleiteten Daten, zu denen weder Empfänger noch Ansender ermittelbar sind, kann auch ein Verfallszeit­ punkt aufgeprägt sein, zu dem diese Daten d verfallen bzw. gelöscht werden.

Insbesondere ist auch die Weiterleitung der Daten d in Rich­ tungen sinnvoll, die zwar nicht dem kürztest möglichen Leit­ weg entsprechen, dafür aber einem sicheren Leitweg. Dadurch kann vermieden werden, dass die Daten d durch eine Region ü­ bertragen werden, in der sich nur selten oder in nicht aus­ reichender Überdeckung Stationen MSi befinden. Dadurch können "Sackgassen", die eine Rücksendung zur Folge hätten, oder Verluste durch plötzlich in alle Richtungen abgeschnittene Relaisstationen vermieden werden. Bevorzugte Leitwege können durch dicht besiedelte Bereiche oder längs stark befahrener Straßen priorisiert eingeplant werden.

Zur Vermeidung des wiederholten Weiterleitens der Daten d in Sackgassen hinein, können in den Stationen MSi entsprechende Informationen über direkt oder zeitlich versetzt zurückerhal­ tene Daten abgespeichert werden. Als Speicher kann in der Station MSi insbesondere ein Speicher S verwendet werden, in dem auch die erforderlichen Systemdaten hinterlegt sind. Al­ ternativ oder zusätzlich können auch den Daten d selber ent­ sprechende Informationen über vergeblich zurückgelegte Stre­ cken aufgeprägt werden.

Im Fall der gezielten Leitwegplanung, z. B. längs stark befah­ rener Straßen, kann in einem Verkehrsplaner, der nicht not­ wendig ein Straßenverkehrsplaner sein muss, auch eine Klassi­ fizierung der Straßen hinsichtlich der mittleren oder zeitab­ hängigen Verkehrsdichte vorgenommen werden. Diese Informatio­ nen können dann bei der Planung oder der Neuplanung eines Leitwegs berücksichtigt werden. Im Idealfall können sogar ak­ tuell ermittelte Verkehrsdichtewerte der Region für die Pla­ nung eingesetzt werden.

Falls die Leitweginformation zu lang ist, um sie den Daten d direkt vollständig aufzuprägen, kann auch ein reduzierter In­ formationssatz aufgeprägt werden, der insbesondere die Ziel- Station MS3 und z. B. eine Richtungsinformation enthält. Die Relaisstationen MS2 ermitteln dann, sofern sie baulich und programmtechnisch entsprechend ausgestattet sind, jeweils den von ihrem momentanen Standort günstigsten weiteren Leitweg zum Weiterversand. Diese Funktion kann natürlich auch zur Ak­ tualisierung eines vollständig abgespeicherten Leitwegs (V12- V23) verwendet werden. Ebenfalls möglich ist das Aufprägen von Abschnitten eines Leitweges, so dass nur z. B. jede dritte Station MSi eine Berechnung des weiteren Leitweges vornehmen braucht, um dadurch Berechnungskapazitäten zu sparen.

In der bevorzugtesten Ausführungsform sind in den Leitwege berechnenden Stationen MSi Karten mit Verkehrswegen, Besied­ lungsangaben und/oder topographischen Informationen zugäng­ lich.

In allgemeinster Ausführungsform können die Daten d von der ersten Station MS1 sogar ohne deren Kenntnis über den Aufent­ haltsort der Ziel-Station MS3 versendet werden. In einem solchen Fall sollten eine Rückadresse oder eine Löschanweisung mit einem Verfallsdatum gekoppelt werden. Insbesondere sollte eine Startrichtung vorgegeben werden oder eine Relaisstation, die eine zielgerichtete Leitwegbestimmung durchführen kann. Möglich ist auch der Einsatz von Suchprogrammen zum z. B. sta­ tistischen oder iterativen Ermitteln eines idealen Leitweges.

Claims (11)

1. Verfahren zum Leiten von Daten (d) in einem Kommunikati­ onsnetz mit nicht ortsgebundenen Relaisstationen (MS2, MS3), bei dem
von einer ersten Station (MS1) Daten (d) über einen Leitweg (V12-V23) zu einer Ziel-Station (MS3) übertragen werden,
die Daten bei nicht direkter Übertragungsmöglichkeit von der ersten Station (MS1) zur Ziel-Station (MS3) während der Übertragung auf dem Leitweg von Relaisstation (MS2) empfangen und weiterversendet werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bestimmung des Leitwegs (V12-V23) in der ersten Station (MS1) und/oder in Relaisstationen (MS3) durchgeführt oder ak­ tualisiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Bestimmung des Leitwegs (V12-V23) anhand von Karten mit Verkehrswegen, Besiedlungsangaben und/oder topographischen Informationen durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Bestimmung des Leitwegs (V12-V23) anhand von Suchprogram­ men zum insbesondere statistischen und/oder iterativen Ermit­ teln eines optimierten Leitweges durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem die Daten (d) als Paketdaten von Station (MS1) zu Station (MS1 + 1) übertragen werden oder kontinuierlich nach dem Aufbau einer durchgehenden Verbindung über den Leitweg (V12-V23).

5. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem die Stationen und/oder Relaisstationen (MS1-MS4), insbeson­ dere die sendende Station (MS1) ihren aktuellen Aufenthalts­ ort kennt.

6. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem die Bestimmung des Leitwegs (V12-V23) in der ersten Station (MS1) und/oder in Relaisstationen (MS3) mittels eines Ver­ kehrsrouten-Planungssystems und/oder eines Autonavigations- systems (N) und/oder Verkehrsdichtedaten durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem in den Stationen (MS2), die den Leitweg (V12-V23) bestimmen, Informationen über zumindest die benachbarten Stationen (MS1, MS3), deren momentan und/oder geplante Bewegungsrichtungen, Übertragungskapazitäten und/oder voraussichtlichen Enden der Einschaltzeiten verwendet werden.

8. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem den Daten (d) Leitwegdaten über einen bevorzugten oder be­ stimmten Leitweg (V12-V23) und/oder ein Verfallszeitpunkt aufgeprägt oder beigefügt werden.

9. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem in Leitwegdaten und/oder Stationen (MSi) Informationen über direkt oder zeitlich versetzt zurückerhaltene Daten (d) und/oder regionale und/oder zeitliche priorisierte Leitwege abgespeichert werden.

10. Kommunikationsnetz-Station (MSi) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem vorstehenden Anspruch, mit
einem Prozessor zum Verarbeiten von Informationen über die Ziel-Station (MS3) und/oder Relaisstationen (MS2) und von Leitweginformationen,
einem Speicher (5) zum Speichern von leitwegrelevanten In­ formationen,
einer Sende- und Empfangseinrichtung zum Senden und Empfan­ gen von zu übertragenden Daten (d) und
einer Positionsbestimmungseinrichtung (P) zum Bestimmen der eigenen momentanen Position der Station (MSi).

11. Kommunikationsnetz-Station (MSi) nach Anspruch 10, die als Sende-, Relais- und/oder Ziel-Station (MS1, MS2, MS3, MS4) ausgebildet ist.