DE10118188B4 - Verfahren zum Leiten von Daten in einem mobilen Kommunikationsnetz und Kommunikationsnetz-Vorrichtung zum Duchführen eines solchen Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Leiten von Daten in einem mobilen Kommunikationsnetz und Kommunikationsnetz-Vorrichtung zum Duchführen eines solchen Verfahrens Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Leiten von Daten in einem Kommunikationsnetz mit nicht ortsgebundenen Relaisstationen (MS2, MS3), bei dem
– von einer ersten Station (MS1) Daten über einen Leitweg zu einer Ziel-Station (MS3; MS4) übertragen werden,
– die Daten bei nicht direkter Übertragungsmöglichkeit von der ersten Station (MS1) zur Ziel-Station (MS3; MS4) während der Übertragung auf dem Leitweg von mindestens einer Relaisstation (MS2; MS2, MS3) empfangen und weiterversendet werden und
– die Bestimmung des Leitwegs in der ersten Station (MS1) und/oder in der mindestens einen Relaisstation (MS2; MS2, MS3) durchgeführt oder aktualisiert wird,
dadurch gekennzeichnet,
– dass die Bestimmung des Leitwegs anhand von Karten mit Verkehrswegen, Besiedlungsangaben und/oder topographischen Informationen durchgeführt wird.

Description

  • Verfahren zum Leiten von Daten in einem mobilen Kommunikationsnetz und Kommunikationsnetz-Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Leiten von Daten in einem mobilen Kommunikationsnetz mit den oberbegrifflichen Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Kommunikationsnetz-Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens.
  • Bei derzeitigen Kommunikationsnetzen mit mobilen Teilnehmern besteht das eigentliche Netz aus einer oder mehreren ortsfesten Netz- bzw. Basisstationen, die in einem Bereich um sich herum eine Funkzelle aufbauen. Innerhalb dieser Funkzelle befindliche Teilnehmer-Stationen können über die Funkschnittstelle 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 Informationen und Daten direkt von Endgerät zu Endgerät weitergegeben werden. Dabei sind Sprünge zur Weiterleitung der Daten über mehrere, nicht direkt an der Kommunikation beteiligte Teilnehmer vorgesehen. Das Netz ist somit zeitlich variant und benötigt zum Übertragen von Daten zwischen zwei entfernten Stationen eine Mindestanzahl an dazwischen befindlichen Stationen, die als Relaisstationen dienen. Im extremsten Fall sind die sendende Station, die Relaisstation en) und die empfangende Station alles mobile Stationen, die sich z.B. in Fahrzeugen befinden und mit diesen bewegen. Bei solchen mobilen Netzen besteht jedoch das Problem des Leitens der Daten bzw. Informationen über mehrere nicht ortsfeste Stationen.
  • Erste diskutierte Leitweg-Vermittlungsstrategien sehen Leitweg- bzw. Routingtabellen vor, in denen die besten Leitwege eingetragen werden. Solche Verfahren sind jedoch nachteilhaft, da diese Tabellen jeder Station zur Verfügung gestellt werden müssten, was einen großen Signalisierungsaufwand erforderlich machen würde, der die Effizienz des gesamten Systems 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 angepasst werden müssten, was ebenfalls Kapazitäten der Stationen binden würde. Weitere erörterte Routingalgorithmen gehen insbesondere von der Voraussetzung aus, dass zumindest bestimmte Stationen ortsfeste Netzstationen sind, sind also ebenfalls nicht anwendbar.
  • Die DE 40 12 904 A1 beschreibt ein Verfahren für das adaptive Routing. Falls eine direkte Signalübertragung zwischen kommunizierenden Stationen nicht möglich ist, kann die Kommunikation über andere Stationen erfolgen, die als Relais fungieren. Hierzu wird das Kommunikationsnetz in Cluster eingeteilt. Jede Station verwaltet und aktualisiert für das Routing Informationen unter Verwendung von wissensbasierten Tabellen. Diese Wissenstabellen enthalten z.B. Informationen über den Routenstatus, d.h. ob eine Route zu einem Cluster momentan existiert. Um eine Verbindung zu einer Zielstation herzustellen, wird das Cluster der Zielstation festgestellt und entsprechend dieses Clusters die Adresse des nächsten Nachbarn festgestellt und das Datenpaket an diesen Nachbarn gesendet.
    •
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei mobilen Netzen ein alternatives Verfahren zum Leiten von Daten bzw. Informationen über mehrere nicht ortsfeste Stationen vorzuschlagen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Leiten von Daten in einem mobilen Kommunikationsnetz mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw, durch Kommunikationsnetz-Vorrichtungen zum Durchführen eines solchen Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
  • Das Verfahren zum Leiten von Daten in einem Kommunikationsnetz 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 Relaisstation empfangen und weiterversendet werden, ist besonders vorteilhaft, wenn die Bestimmung des Leitwegs in der ersten Station und/oder in Relaisstationen durchgeführt oder aktualisiert wird.
  • Eine Kommunikationsnetz-Station zum Durchführen eines solchen Verfahrens ist mit einem Prozessor zum Verarbeiten von Informationen über die Ziel-Station und/oder Relaisstationen und von Leitweginformationen, mit einem Speicher zum Speichern von leitwegrelevanten Informationen, einer Sende- und Empfangseinrichtung zum Senden und Empfangen von zu übertragenden Daten und einer Positionsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen der eigenen momentanen Position der Station ausgestattet 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 Verkehrswegen, Besiedlungsangaben und/oder topographischen Informationen durchzuführen ermöglicht eine mobile Leitwegbestimmung unter Berücksichtigung favorisierbarer Strecken und Relaisstationen. Die Bestimmung des Leitwegs anhand von Suchprogrammen 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 sendende Station kennen zweckmäßigerweise ihren aktuellen Aufenthaltsort, so dass sie selber eine Leitwegplanung optimiert vornehmen können. Die Bestimmung des Leitwegs in der ersten Station und/oder in Relaisstationen mittels eines Verkehrsrouten-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, Übertragungskapazitäten und/oder voraussichtlichen Enden der Einschaltzeiten zu verwenden, macht eine Anpassung an sich ändernde Leitwegbedingungen 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 Verfallszeitpunkt aufzuprägen oder beizufügen verhindert unnötige 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 regionale und/oder zeitliche priorisierte Leitwege abzuspeichern bietet den Vorteil, sackgassenartige Leitwege gar nicht oder zumindest nicht wiederholt zu verwenden oder für die Übertragung besonders sichere Leitwege zu auszuwählen.
    •
  • Ein Ausführungsbeispiel ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
  • 1 schematisch ein mobiles Netz mit mehreren mobilen Stationen, über die Daten übertragen werden.
  • Wie aus 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 eine Funkschnittstelle Vij (i = 1,2,3,...; j = 1,2,3,...) auf gebaut werden, wenn sich eine erste Station MS1 in der Funkzelle Z2 einer zweiten Station MS2 befindet.
  • Natürlich müssen die einzelnen Stationen nicht zwangsweise alle mobil sein, sondern können auch stationär betrieben werden. Weiterhin ist auch der Datenaustausch im vorstehenden Sinne über einzelne Schnittstellenmöglich, 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 Stationen 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 übertragen werden, deren Funkzellen Z1 bzw. Z3 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 Z2, kann also eine Funkschnittstelle V12 aufbauen und darüber mit dieser zweiten Station MS2 kommunizieren.
  • Daraufhin baut die zweite Station MS2, in deren Funkzelle Z2 sich auch die dritte Station MS3 befindet, eine Funkschnittstelle 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 Funkschnittstellen V12 und V23. Dabei können die Daten wahlweise zeitlich 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 kontinuierliche 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 MSi vorzugsweise ein Verkehrsrouten-Planungssystem mit GPS-Ankopplung (GPS: Global Positioning System). Für den Fall des Einsatzes einer mobilen Station 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 einem Suchkanal (Paging) beschaffbar sein. Solche Informationen können z.B. Daten über Aufenthaltsort, momentan und/oder geplante Fahrtroute/Bewegungsrichtung, Übertragungskapazität oder voraussichtliches Ende der Einschaltzeit sein. In der bevorzugtesten Ausführungsform kennt die sendende oder verbindungsanfordernde 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 Weiterlei tung 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 Relaisstation MS2 in bevorzugter Ausführungsform einen neuen idealen Leitweg berechnen und anstelle der bisherigen Daten in den Kopfabschnitt einsetzen. Möglich ist auch das Aufprägen alternativer 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 Verfallszeitpunkt aufgeprägt sein, zu dem diese Daten d verfallen bzw. gelöscht werden.
  • Insbesondere ist auch die Weiterleitung der Daten d in Richtungen sinnvoll, die zwar nicht dem kür zest möglichen Leitweg entsprechen, dafür aber einem sicheren Leitweg. Dadurch kann vermieden werden, dass die Daten d durch eine Region übertragen werden, in der sich nur selten oder in nicht ausreichender 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 zurückerhaltene Daten abgespeichert werden. Als Speicher kann in der Station MSi insbesondere ein Speicher S verwendet werden, in dem auch die erforderlichen Systemdaten hinterlegt sind. Alternativ oder zusätzlich können auch den Daten d selber entsprechende Informationen über vergeblich zurückgelegte Strecken aufgeprägt werden.
  • Im Fall der gezielten Leitwegplanung, z.B. längs stark befahrener Straßen, kann in einem Verkehrsplaner, der nicht notwendig ein Straßenverkehrsplaner sein muss, auch eine Klassifizierung der Straßen hinsichtlich der mittleren oder zeitabhängigen Verkehrsdichte vorgenommen werden. Diese Informationen können dann bei der Planung oder der Neuplanung eines Leitwegs berücksichtigt werden. Im Idealfall können sogar aktuell ermittelte Verkehrsdichtewerte der Region für die Planung eingesetzt werden.
  • Falls die Leitweginformation zu lang ist, um sie den Daten d direkt vollständig aufzuprägen, kann auch ein reduzierter Informationssatz 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 Aktualisierung 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, Besiedlungsangaben und/oder topographischen Informationen zugänglich.
  • In allgemeinster Ausführungsform können die Daten d von der ersten Station MS1 sogar ohne deren Kenntnis über den Aufenthaltsort der Ziel-Station MS3 versendet werden. In einem sol chen 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. statistischen oder iterativen Ermitteln eines idealen Leitweges.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Leiten von Daten in einem Kommunikationsnetz mit nicht ortsgebundenen Relaisstationen (MS2, MS3), bei dem – von einer ersten Station (MS1) Daten über einen Leitweg zu einer Ziel-Station (MS3; MS4) übertragen werden, – die Daten bei nicht direkter Übertragungsmöglichkeit von der ersten Station (MS1) zur Ziel-Station (MS3; MS4) während der Übertragung auf dem Leitweg von mindestens einer Relaisstation (MS2; MS2, MS3) empfangen und weiterversendet werden und – die Bestimmung des Leitwegs in der ersten Station (MS1) und/oder in der mindestens einen Relaisstation (MS2; MS2, MS3) durchgeführt oder aktualisiert wird, dadurch gekennzeichnet, – dass die Bestimmung des Leitwegs anhand von Karten mit Verkehrswegen, Besiedlungsangaben und/oder topographischen Informationen durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Bestimmung des Leitwegs anhand von Suchprogrammen zum insbesondere statistischen und/oder iterativen Ermitteln eines optimierten Leitweges durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem die Daten als Paketdaten von Station (Ms1; MS2; MS3) zu Station (MS2; MS3; MS4) übertragen werden oder kontinuierlich nach dem Aufbau einer durchgehenden Verbindung über den Leitweg.
  4. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem die erste Station (MS1) und/oder die Zielstation (MS3; MS4) und/oder die mindestens eine Relaisstation (MS2; MS2, MS3), insbesondere die sendende Station (MS1), ihren aktuellen Aufenthaltsort kennt.
  5. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem die Bestimmung des Leitwegs in der ersten Station (MS1) und/oder in der mindestens einen Relaisstation (MS2; MS2, MS3) mittels eines Verkehrsrouten-Planungssystems und/oder eines Autonavigationssystems (N) und/oder Verkehrsdichtedaten durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem in der oder den Stationen (MS1, MS2, MS3), die den Leitweg bestimmen, Informationen über zumindest die benachbarten Stationen (MS1, MS2, MS3), deren momentan und/oder geplante Bewegungsrichtungen, Übertragungskapazitäten und/oder voraussichtlichen Enden der Einschaltzeiten verwendet werden.
  7. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem den Daten Leitwegdaten über einen bevorzugten oder bestimmten Leitweg und/oder ein Verfallszeitpunkt aufgeprägt oder beigefügt werden.
  8. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem in Leitwegdaten und/oder Stationen (Ms1, MS2, MS3, MS4) Informationen über direkt oder zeitlich versetzt zurückerhaltene Daten und/oder regionale und/oder zeitliche priorisierte Leitwege abgespeichert werden.
  9. Kommunikationsnetz-Station (Ms1; MS2; MS3; MS4) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem vorstehenden Anspruch, mit – einem Prozessor zum Verarbeiten von Informationen über die Ziel-Station (MS3; MS4) und/oder Relaisstationen (MS2; MS2, MS3) und von Leitweginformationen, – einem Speicher (S) zum Speichern von leitwegrelevanten Informationen, – einer Sende- und Empfangseinrichtung zum Senden und Empfangen von zu übertragenden Daten , – einer Positionsbestimmungseinrichtung (P) zum Bestimmen der eigenen momentanen Position der Station (Ms1; MS2; MS3; MS4), und – einem Zugang zu Karten mit Verkehrswegen, Besiedlungsangaben und/oder topographischen Informationen.
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