DE10150114A1 - Verfahren und Anordnung zum Datentransfer von großen Datenmengen, insbesondere für Kommunikationsteilnehmer mit mobilen Teilnehmersystemen - Google Patents

Description

• Aus dem Internet werden in den letzten Jahren immer größere Mengen an Informationen abgefordert. Nutznießer der großen Volumina im Internet sind aber nur Teilnehmer, die einen festen Breitbandanschluß an das Internet besitzen.
• Die Möglichkeiten, in einer mobilen Situation, wie sie beispielsweise während der Benutzung eines Fahrzeugs gegeben ist, an große Datensätze heranzukommen, ist zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht befriedigend.
• Momentan bieten die GSM-Netzbetreiber ihren Kunden eher ein mageres Angebot an Datendiensten an, die auch im mobilen Zustand vom Kunden genutzt werden können. Dazu gehören folgende Datendienste:
  
• - allgemeine Datenübertragungsdienste transparent und nichttransparent mit effektiv maximal 9600 bps,
• - Paketnetzzugang gemäß X.25,
• - Gruppe-3-Faxdienst,
• - Kurznachrichtendienste:
  Point-to-Point ("Short Message Service, SMS") mit maximal 160 Zeichen und Point-to-Multipoint ("Cell Broadcast") mit maximal 93 Zeichen Länge.
• Dieses Angebot ist für den heutigen Kommunikationsbedarf völlig unzufriedenstellend. Rund 75 Prozent aller Mobilfunkkunden wünschen sich bereits heute einen Dienst, der sowohl Sprache als auch Daten mit guter Qualität überträgt.
• Um diesen Bedürfnissen Rechnung zu tragen wurde im Herbst 1997 die Einführung der GSM-Phase 2+ beschlossen. Darin enthalten ist die Einführung neuer Datenraten durch den Einsatz von optimierten Kodierungs- und Fehlerkorrekturverfahren: 14,4 kbps für alle transparenten Datendienste (Fehlersicherung bleibt den höheren Anwendungsschichten selbst überlassen) und 13,2 kbps für alle nichttransparenten Dantendienste. Weiterhin wird über die Einführung weiterer Stufen verhandelt. Bei HSCSD ("High Speed Circuit Switched Data"), ein GSM 2+-Dienst (ab diesem Jahr verfügbar) wird durch Kanalbündelung eine Übertragungsrate von bis zu 115,2 kbps erzielt. Gleiches gilt auch für GPRS ("General Packet Radio System"). Neuerung hierbei ist allerdings, dass dieser Dienst die Daten paketorientiert vermittelt.
• Über eine deutlich größere Bandbreite von 5 MHz als bei GSM (200 kHz) und das CDMA-Übertragungsverfahren (Code Division Multiple Access) sollen sich beliebige Inhalte (Multimedia-Anwendungen, der Download aus dem Internet und Videokonferenzen) mit der hohen Übertragungsrate von max. 2 MBit/s übertragen lassen (Details siehe unten).
• Da sich das UMTS-Netz zur Zeit noch in der Aufbauphase befindet, hat man den Standard GPRS (General Paket Radio Service) als Zwischenformat entwickelt. Damit können in GSM-Systemen den Nutzern schon paketorientierte Übertragungsdienste angeboten werden. D. h., dass der Benutzer eines Handys durchaus die ganze Zeit mit dem Internet verbunden sein kann.
• Mit der Verfügbarkeit einer mobilen Multimedia-Plattform wird sich die Telekommunikationsindustrie wesentlich verändern: Netzbetreiber im traditionellen Sinne werden die Netzinfrastruktur betreiben. Service Provider werden (ähnlich wie heute für GSM z. B. in Deutschland und England) eine Kombination von Diensten für bestimmte Kundensegmente zusammenstellen und Vertrieb und Kundendienst übernehmen. Inhalteanbieter werden spezifische Inhalte wie News, Finanzinformationen, Online Shopping entwickeln und diese via Service Provider vertreiben. Selbstverständlich werden Anbieter auch verschiedene dieser Kategorien in sich vereinigen.
• Ausgehend von beschriebenen Stand der Technik ist eine der wichtigsten Veränderungen, die die Verbreitung von schneller Datenübertragung mit Mobilfunknetzen mit sich bringt, der Bedarf an immer größeren Datenmengen, die mobil benötigt werden. Weiterhin besteht eine dringende Notwendigkeit, auch in einer mobilen Situation diese großen Datenmengen stets auf aktuellem Stand zu halten.
• Damit ist ein ständig steigender Bedarf an mobil abfragbarem und gleichzeitig gesichert übertragbarem Breitband-Datentransfer zu erkennen. UMTS kann diesen Datenbedarf nur sehr beschränkt decken, aus folgenden Gründen:
• Das UMTS-Funknetz wird in Versorgungsebenen unterteilt, die in Abhängigkeit von der Bewegungsgeschwindigkeit des Empfängers unterschiedliche Transfergeschwindigkeiten zulassen:
  
• - In der so genannten Makroebene sind es mindestens 144 KBit/s bei einer maximalen Reisegeschwindigkeit von 500 km/h.
• - In der Microebene mindestens 384 KBit/s bei einer Geschwindigkeit von maximal 120 km/h.
• - In der so genannten Pikozone sind wie bereits erwähnt Transferraten von 2 MBit/s bei maximal 10 km/h möglich.
• Die technische Aufgabe, die gelöst werden soll, besteht darin, den Bedarf mobiler Kommunikationsteilnehmer am Datentransfer von großen Datenmengen besser zu befriedigen. Der Datentransfer soll unter Berücksichtigung der notwendigen Übertragungssicherheit erfolgen.
• Voraussetzung für die Nutzung der erfindungsgemäßen Lösung ist, dass der mobile Kommunikationsteilnehmer über einen Computer und ein internetfähiges Mobiltelefon verfügt, mit dem er eine Internet-Verbindung zu einem Diensteanbieter/Provider aufbauen kann.
• Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Internet-Verbindung zum Diensteanbieter- Provider über einen an Bord des Fahrzeuges befindlichen Rechner oder auch Laptop aufzubauen. Das Mobilfunkgerät ist in diesem Fall als Modem geschaltet für den Aufbau der Internet-Verbindung geschaltet. Über die Internet-Verbindung fordert der Kommunikationsteilnehmer die gewünschten Daten vom Datenanbieter ab. Gleichzeitig wählt er von einem Netz örtlich verteilter Datenanschaltepunkte den Datenanschaltepunkt aus, den er am besten erreichen kann und gibt die Adresse dieses Datenanschaltepunktes an den Datenanbieter zur bestimmungsgemäßen Übertragung des angeforderten Datensatz weiter. Von diesem Datenanschaltepunkt holt der Kommunikationsteilnehmer den für ihn bestimmten Datensatz sofort oder zu einem späteren Zeitpunkt ab. Die Übertragung des Datensatzes erfolgt von der Sendezentrale des Datenanbieters vorzugsweise über eine unidirektionale Breitbandverbindung, vorzugsweise eine Satellitenstrecke. Möglich ist auch eine Übertragung der angeforderten Daten vom Diensteanbieter zum Datenanschaltepunkt über eine Telefonleitung oder eine Datenleitung.
• Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
• Fig. 1 zeigt ein eine Ausführungsbeispiel bei dem die Datenanschaltepunkte Tankstellen zugeordnet sind und bei dem die Übertragung der Daten zu den Datenanschaltepunkten via Satellit erfolgt.
• Die am Verfahren beteiligten Kommunikationsteilnehmer verfügen jeweils über ein mobiles Teilnehmersystem, dessen eine Komponente ein Rechner/Computer ist. Im Ausführungsbeispiel ist der Rechner ein Laptop. Die für die Anforderung der Daten benötigte Internet Verbindung zum Diensteanbieter/Provider wird über eine zweite Komponente, wie beispielsweise ein internetfähiges Mobilfunkgerät aufgebaut. Dabei kann das Mobilfunkgerät jedoch wie im Ausführungsbeispiel abgebildet, auch als Modem für den Aufbau der Internet-Verbindung zwischen dem Laptop des Kommunikationsteilnehmers und der Datenzentrale des Diensteanbieters genutzt werden. Für das Teilnehmersystem des Kommunikationsteilnehmers eignen sich insbesondere jedoch spezielle in das KFZ eingebaute Rechner, die mit großen Speichern ausgerüstet sind. Diese Komponenten übernehmen die Aufgabe der Pufferung und Weitergabe der heruntergeladenen Daten beispielsweise an einen Laptop oder an Bordinformationssysteme wie beispielsweise ein GPS-System.
• Wünscht der Kommunikationsteilnehmer einen Datentransfer, so wählt er über sein internetfähiges Handy bzw. seinen Laptop die betreffende Service Nummer des Diensteanbieter an und fordert die gewünschten Daten ab. Gleichzeitig gibt er dem Diensteanbieter die Adresse des Datenanschaltepunktes an, zu dem der Datensatz übertragen werden soll. Im Ausführungsbeispiel ist die Zentrale des Diensteanbieters als SatellitenUplink-Headend ausgebildet. Der Rückkanal, also die Datenstrecke vom Diensteanbieter zum Datenanschaltepunkt erfolgt über eine unidirektionale Breitbandverbindung. Im Ausführungsbeispiel erfolgt die Übertragung über eine Satellitenstrecke mittels DVB. Sie kann jedoch auch über eine Telefonleitung oder aber eine Datenleitung realisiert werden. Im Datenanschaltepunkt sind die für den Aufbau der unidirektionalen Breitbandverbindung notwendigen Baugruppen, wie beispielsweise DVB-Receiver, LAN-Router oder File-Server integriert.
• Die Anschaltung des Kommunikationsteilnehmers an den Datenanschaltepunkt erfolgt über eine am Datenanschaltepunkt angeordnete Schnittstelle, auf die sich der Kommunikationsteilnehmer beispielsweise über eine Datenleitung anschalten kann. Der Datenanschaltepunkt ist im Ausführungsbeispiel mit einer Luftschnittstelle ausgerüstet. Die Luftschnittstelle kann über lokale drahtlose Kommunikationsstrecken wie beispielsweise IRDA-, Bluetooth- oder WLL realisiert werden. Wichtig dabei ist, das die Schnittstelle des Datenanschaltepunktes mit der Schnittstelle des mobilen Teilnehmersystems des betreffenden Kommunikationsteilnehmers kompatibel ist.
• Dem Datenanschaltepunkt ist optional ein Monitor bzw ein Anzeigedisplay zugeordnet. Der Monitor oder das Anzeigedisplay ist so plaziert, dass sich der Bildschirm beim Herunterladen der Daten vom Datenanschaltepunkt im Sichtfeld des Kommunikationsteilnehmers befindet. Eine Ausführungsmöglichkeit wäre zum Beispiel ein Display, das durch eine Autoscheibe betrachtet werden kann. Für die Anforderung und das Herunterladen von Daten sind zwei Szenarien denkbar. Bei der ersten Variante befindet sich der Kommunikationsteilnehmer bereits am Datenanschaltepunkt. Er kann nun über die bereits aufgebaute Internet-Verbindung beliebig im Internet surfen und sich auf Anforderung gleichzeitig große Dateien (z. B. aktuelle GPS-Karteninformationen, Lieferadressen, Ortsinformationen aller Art, E-Mails mit Attachments) von seinem Diensteanbieter zum Datenanschaltepunkt übertragen lassen und sofort vom Datenanschaltpunkt auf sein mobiles Teilnehmersystem herunterladen.
• Bei der zweiten Variante läßt der Kommunikationsteilnehmer sich die gewünschten Daten vorab zu einem oder mehreren auf seiner Fahrstrecke liegenden Datenanschaltepunkten übertragen. Dabei gibt er seinem Diensteanbieter ein Zeitlimit vor bis zu dem die angeforderten Daten auf dem bestimmungsgemäßen Anschaltepunkt vorliegen müssen. Der Kommunikationsteilnehmer lädt sich die Daten dann zu einem späteren Zeitpunkt nach Erreichen des Datenanschaltepunktes auf sein mobiles Teilnehmersystem herunter. Bei entsprechenden Zeitvorgaben ermöglicht diese Variante dem Datenanbieter die Übertragung von größeren Datenmengen in verkehrsschwache Zeiten zu verlegen. Denkbar ist auch, dass sich der Kommunikationsteilnehmer die Daten von seinem Diensteanbieter zeitgestaffelt an mehrere Datenanschaltepunkte liefern läßt, die an seiner Fahrstrecke liegen
• Eine weitere mögliche Ausgestaltung besteht darin allgemein interessierende Daten oder Daten, die für eine Gruppe von Teilnehmern bestimmt sind, entweder an alle Datenanschaltepunkte des Netzes von Datenanschaltepunkten oder an von der betreffenden Gruppe voradressierte Datenanschaltepunkte zu übertragen. Die Übertragung identischer Daten erfolgt dabei vorzugsweise über eine Multicast- Verbindung, beispielsweise über DVB.
• Zur Realisierung der Abrechnungsprozesse und zum Schutz vor mißbräuchlicher Benutzung muß sich der Kommunikationsteilnehmer sowohl bei der Anforderung der Daten von seinem Diensteanbieter, als auch vor dem Herunterladen der Daten vom Datenanschaltepunkt gegenüber dem System ausweisen (PIN), oder er wird vom System anhand seiner IP-Adresse identifiziert. Die Abrechnung der in Anspruch genommenen Dienstleistungen kann dann über die Handy-Rechnung des Kommunikationsteilnehmers erfolgen. Die Übertragung der Daten wird überwiegend unter Nutzung der bekannten Verschlüsselungsverfahren vorgenommen. Das betrifft insbesondere solche Daten, die für einzelne Kommunikationsteilnehmer oder für eine Gruppe von Kommunikationsteilnehmern bestimmt sind.
• Das erfindungsgemäße Verfahren wird mittels einer Software realisiert, die sichert, dass auch bei einer Unterbrechung der Verbindung beim Herunterladen der Daten von einem Datenanschaltepunkt über eine Luftschnittstelle eine gesicherte Datenübertragung aller Daten erreicht wird. Damit ist auch die Möglichkeit gegeben, die Daten in mehreren Schritten herunter zu laden. Der Kommunikationsteilnehmer kann sich die Daten über die Luftschnittstelle des Datenanschaltepunktes beispielsweise herunterladen, indem er mit seinem Fahrzeug ein- oder mehrere Male am Datenanschaltepunkt vorbeifährt und den für ihn bereitgestellten Datensatz in Form von einzelnen Datenblöcken nach und nach auf sein mobiles Teilnehmersystem herunterlädt.
• Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung beruht auf der Kombination der Erfindung mit dem Zahlungssystem eines Handels-oder Bankhauses zu einem Payment-System
• Diese Variante erlaubt die Abrechnung aller in Anspruch genommenen Dienstleistungen per Mobilfunk- und/oder Internet.
• Nachfolgend wird eine denkbare Variante für die Ausgestaltung der Schnittstelle für das Herunterladen der Daten von einem Datenanschaltepunkt, der einer Tankstelle zugeordnet ist näher erläutert.
• - Mitführung eines Lichtwellenleiterkabels in dem Zuführungsschlauch für Kraftstoffe an einer Tankstelle, optische Verbindung zu einem im Wagen installierten Lichtwellenleitersystems;
• - Identifikation dieses Kunden mittels Authentifizierung über seinen Bordcomputer und die Lichtwellenleiterverbindung zum Tankstellenrechner, wichtig für Tankauthorisierung und gleichzeitig die korrekte Ablieferung der Daten;
• - Übertragung von an der Tankstelle für diesen Kunden bereitgehaltenen Informationen auf das Bordcomputersystem mit hoher Geschwindigkeit, so dass der Tankkunde innerhalb der Tankfüllzeit (ca. 1 Minute) die für ihn bestimmten Daten erhält (dem Stand der Technik entspricht heute etwa eine Datenmenge von bis zu 650 Mbyte pro Tankfüllzeit-Durchsatz 90 Mbit/s);
• - vorheriges Zusammensetzen dieses für den Kunden vorbereiteten Datensets an der Tankstelle aus langlebigen Informationen, die wiederkehrend in verkehrsschwachen Zeiten zur Tankstelle übertragen werden (z. B. topographische Informationen, Baustellen) und aktuellen Informationen, die direkt nach Entstehung mit hoher Priorität zur Tankstelle übertragen werden (z. B. Staumeldungen, Tagesbaustelleninfos, kundeneigene aktuelle Daten).
• Durch die Erfindung lassen sich Datenübertragungsraten in der Größenordnung des 20-fachen der erwarteten UMTS-Technik erreichen

Claims (8)

1. Verfahren zum Datentransfer von großen Datenmengen, insbesondere für Kommunikationsteilnehmer mit mobilen Teilnehmersystemen, bei dem der Kommunikationsteilnehmer über ein Mobilfunktelefon eine Verbindung zum Internet aufbauen kann, dadurch gekennzeichnet,
dass vom Kommunikationsteilnehmer nach Aufbau einer Internet-Verbindung zur Zentrale eines Datenanbieters/Providers die Übertragung der gewünschten Daten zu mindestens einem Datenanschaltepunkt eines Netzes örtlich verteilter Datenanschaltepunkte ausgelöst wird,
dass die vom Kommunikationsteilnehmer angeforderten Daten von der Zentrale des Datenanbieters über eine unidirektionale Breitbandverbindung, vorzugsweise über Satellit, zu dem/den vom Teilnehmer adressierten Datenanschaltepunkt/en übertragen werden, und
dass der Kommunikationsteilnehmer nach Erreichen eines von ihm mittels der Adresse vorgegebenen Datenanschaltepunktes die für ihn im Datenanschaltepunkt gespeicherten Datensätze über ein High Speed Übertragungsmedium auf sein mobiles Teilnehmersystem herunterladen kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Daten, die von allgemeiner Bedeutung sind, an alle Datenanschaltepunkte des Netzes übertragen werden und dass Daten, die für eine definierte Gruppe von Kommunikationsteilnehmern bestimmt sind, an für die betreffende Gruppe nach örtlichen Kriterien ausgewählte Datenanschaltepunkte übertragen werden, und dass die Daten in Form von Multicast-Informationen, beispielsweise über das TCP/IP- Netz (Multicast ist in das neue Internet-Protokoll Ipv6 integriert) oder DVB/DAB, übertragen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Anforderung der Daten vom Kommunikationsteilnehmer, der Übertragung der Daten vom Diensteanbieter zu dem vom Kommunikationsteilnehmer bestimmten Datenanschaltepunkt und dem Herunterladen der Daten durch den bestimmungsgemäßen Kommunikationsteilnehmer ein zeitlicher Versatz liegt, welcher von Kommunikationsteilnehmer bei der Anforderung der Daten vom Diensteanbieter definiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Daten vom Diensteanbieter zu den einzelnen Datenanschaltepunkte verschlüsselt erfolgt und das sich jeder Kommunikationsteilnehmer sowohl bei der Anforderung der Daten vom Diensteanbieter als auch beim Herunterladen der Daten vom Datenanschaltepunkt gegenüber dem System mit seiner PIN ausweisen muss, bzw. vom System anhand seiner IP-Adresse automatisch identifiziert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezahlung der in Anspruch genommenen Dienstleistungen über die Handy-Rechnung des betreffenden Kommunikationsteilnehmers erfolgt.

6. Anordnung zum Datentransfer von großen Datenmengen, insbesondere für Teilnehmer mit mobilen Teilnehmersystemen, bei dem der Kommunikationsteilnehmer über ein Mobilfunknetz ein Verbindung zum Internet aufbauen kann, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem System örtlich verteilter Datenanschaltepunkte besteht, wobei jeder Datenanschaltepunkt aus einem Datenübertragungsrechner mit hoher Speicherkapazität besteht, welcher zum Empfang von Daten eine unidirektionale Breitbandverbindung, vorzugsweise eine Satellitenverbindung, mit mindestens einer Zentrale eines Datenanbieters verbunden werden kann, und dass an jedem Datenanschaltepunkt

a) mindestens eine Schnittstelle zur Anschaltung des mobilen Teilnehmersystems eines Kommunikationsteilnehmers angeordnet ist, und dass

b) am Datenanschaltepunkt mindestens ein Monitor bzw. ein so angeschaltet ist, dass der Kommunikationsteilnehmer beim Herunterladen der Daten den Bildschirm in seinem Sichtfeld hat.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenanschaltepunkte vorzugsweise Tankstellen zugeordnet sind und als ein örtlich verteiltes Netz von Datenanschaltepunkten konfiguriert sind.

8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Datenanschaltepunkt zugeordneten Schnittstellen als Luftschnittstellen ausgebildet sind, und dass die mobilen Teilnehmersysteme der am Verfahren beteiligen Kommunikationsteilnehmer ebenfalls mit einer äquivalenten Luftschnittstelle zum Herunterladen der Daten ausgerüstet sind.