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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Übertragen
von Kommunikationssignalen in einem Kommunikationsnetz mit direkter Fahrzeug-Fahrzeug
Kommunikation.
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In
Kommunikationsnetzen mit direkter Fahrzeug-Fahrzeug Kommunikation
können
Daten zwischen den Teilnehmern (Fahrzeugen) direkt, insbesondere
ohne indirekte Übertragung
von Kommunikationssignalen über
ortsfeste Basis- oder Relaisstationen, überfragen werden. Beispielsweise
sendet ein Teilnehmer Anfragen bezüglich Daten aus, die möglicherweise
von anderen Teilnehmern bereitstellbar sind. Diese Anfragen werden
dann von den anderen Teilnehmern beantwortet oder weitergeleitet.
Bei den Daten kann es sich z. B. um Daten zur Gewinnung von Verkehrsinformation
und zur dynamischen Routenoptimierung handeln. Beispiele für ein derartiges
Kommunikationsnetz bzw. für
die Gewinnung von Verkehrsinformation sind in der
DE 102 066 98 A1 und in
der
EP 1 151 428 B1 beschrieben.
Es können
aber auch sicherheitsrelevante Informationen, wie z. B. Informationen über den
Straßenzustand (beispielsweise
Glatteis) zwischen den Fahrzeugen ausgetauscht werden. Dabei kann
ein Fahrzeug, das über
solche Informationen verfügt,
ohne Anfragen von anderen Fahrzeugen die Informationen an die anderen
Fahrzeuge senden.
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Die
Kommunikation findet in der Regel durch Funksignale statt, die mittels
elektromagnetischer Wellen in bestimmten Frequenzbereichen übertragen
werden. Geeignet ist z. B. eine Kommunikation mit Eigenschaften
eines W-LAN (wireless Local Area Network).
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Auf
Grund der Bewegung der Fahrzeuge wird die Kommunikation zwischen
den Fahrzeugen insbesondere spontan oder „ad hoc" begonnen und beendet, je nach momentaner
Relativposition und Reichweite für
eine Übertragung
von Kommunikationssignalen. Fahrzeug-Fahrzeug Kommunikationsnetze
können
daher auch als Ad-Hoc-Netze bezeichnet werden. Allgemein können Ad-Hoc-Netze
auch durch andere Einrichtungen als Fahrzeuge gebildet werden.
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In
Fahrzeug-Fahrzeug Kommunikationsnetzen bilden beispielsweise jeweils
in einem Fahrzeug angeordnete Computer das Ad-Hoc-Netz, wobei die Computer
jeweils mit geeigneten Sende- und Empfangseinrichtungen zum Senden
und Empfangen von Funksignalen verbunden sind. Insbesondere kommen
die Computer kurzfristig bei einer gemeinsamen geografischen Position
zusammen und bilden das Ad-Hoc-Netz, um miteinander zu kommunizieren.
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In
Ad-Hoc-Netzen, in denen die Geschwindigkeit der teilnehmenden Fahrzeuge über einen
großen
Geschwindigkeitsbereich variieren kann (beispielsweise auf Autobahnen
bis zu Geschwindigkeiten von mehr als 200 km/h, die zu Geschwindigkeitsdifferenzen
von mehr 400 km/h führen),
kann die Kommunikation zwischen den Fahrzeugen und zu zentralen
Einrichtungen des Kommunikationsnetzes gestört sein oder plötzlich abbrechen.
Derartige Ad-Hoc-Netze sind daher schwierig zu verwalten und zu
betreiben.
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Es
sind bereits Lösungen
vorgeschlagen worden, bei denen jeder Knoten in Ad-Hoc-Netzen Mitteilungen
und/oder Signale an jeden anderen Knoten adressieren und zu dem
Knoten weiterleiten kann. Dabei können geografische Positionen
verwendet werden, um jedem Knoten in einem Ad-Hoc-Netz eine Adresse
zuzuweisen. Ferner kann beim Weiterleiten von Mitteilungen berücksichtigt werden,
welche Knoten am nächsten
bei dem Zielknoten der Mitteilung liegen, und eine Mitteilung nur an
diese nächstliegenden
Knoten gesendet werden. Die Verwendung der geografischen Position
für diese Zwecke
hat jedoch den Nachteil, dass bereits eine leichte Änderung
der geografischen Position die Adresse und damit die Information
zum Weiterleiten von Mitteilungen ändert. Insbesondere bei Fahrzeug-Fahrzeug
Kommunikationsnetzen treten permanent Änderungen der geografischen
Position auf, sodass sich die Adressen laufend ändern. Dies gilt in noch stärkerem Maße für den Verkehr
auf Autobahnen und Schnellstraßen.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine
Anordnung für
ein Kommunikationsnetz mit direkter Fahrzeug-Fahrzeug Kommunikation
anzugeben, mit denen die Zuverlässigkeit
bei der Kommunikation in Fahrzeug-Fahrzeug Kommunikationsnetzen
mit hoher Geschwindigkeitsvarianz erhöht werden kann. Außerdem soll
eine Mitteilung bzw. ein Kommunikationssignal zielgerichtet zu dem
Zielfahrzeug gesendet werden können
und soll ein Überschwemmen
des Netzes mit Kommunikationssignalen somit vermieden werden können.
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Es
wird vorgeschlagen, in einem Fahrzeug-Fahrzeug Kommunikationsnetz
eine Kommunikationskette zu bilden und/oder zu betreiben, wobei die
Kommunikationskette Fahrzeuge als Kettenglieder aufweist.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass selbst in Fahrsituationen,
in denen große
Geschwindigkeitsunterschiede zwischen den Fahrzeugen des Kommunikationsnetzes
bestehen, Kommunikationsketten aus zumindest einem Teil der Fahrzeuge
gebildet werden können,
wobei zumindest Teile einer Kommunikationskette deutlich länger bestehen
können
als Kommunikationsverbindungen zwischen beliebigen Fahrzeuge des
Kommunikationsnetzes im Durchschnitt. Somit ist es insbesondere möglich, die
Kettenglieder als Relaisstationen und/oder als Router zu verwenden. Über die
Kettenglieder kann über
einen größeren Zeitraum
zuverlässig
kommuniziert werden. Ferner treten in vielen Fahrsituationen und
bei geeigneter Zuordnung der anderen Fahrzeuge zu den Routern deutlich
geringere Geschwindigkeitsunterschiede zwischen den anderen Fahrzeugen
und den Routern auf als im Allgemeinen zwischen den Fahrzeugen.
Ferner ist es bei einer Kommunikationskette möglich, Kommunikationssignale
nur in eine der beiden Richtungen der Kette zu übertragen. Beispielsweise ist
es in bestimmten Fahrsituationen sinnvoll, sicherheitsrelevante
Informationen wie Informationen über
den Straßenzustand
nur an Fahrzeuge zu übermitteln, die
zwar etwa die gleiche Fahrtrichtung haben, jedoch die momentane
geografische Positionen des sendenden Fahrzeugs noch nicht erreicht
haben. Somit kann ein Überfluten
des gesamten Kommunikationsnetzes mit uninteressanten Informationen
vermieden werden. Dies ist insbesondere wichtig bei Kommunikationsnetzen,
wie beispielsweise dem W-LAN, bei denen nicht beliebig viele Informationen gleichzeitig über eine
Kommunikationsverbindung übertragen
werden können.
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Insbesondere
wird vorgeschlagen: ein Verfahren zum Übertragen von Kommunikationssignalen
in einem Kommunikationsnetz mit direkter Fahrzeug-Fahrzeug Kommunikation,
mit folgenden Merkmalen:
- – In dem Kommunikationsnetz
ist und/oder wird für
eine Mehrzahl von Fahrzeugen eine Netzstruktur gebildet, in der
eine direkte und/oder indirekte Kommunikation zwischen den Fahrzeugen
möglich
ist.
- – Es
wird eine Kommunikationskette gebildet und/oder betrieben, wobei
die Kommunikationskette einen ersten Teil der Mehrzahl von Fahrzeugen
als Kettenglieder aufweist.
- – Es
werden Kommunikationssignale direkt zwischen Kettengliedern der
Kommunikationskette übertragen.
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Insbesondere
ist und/oder wird jedem der Kettenglieder eine Kommunikationsadresse
zugewiesen. In diesem Fall ist und/oder wird jedem der Kettenglieder – soweit
in der Kommunikationskette vorhanden – eine Kommunikationsadresse
eines in einer Reihenfolge der Kettenglieder vorgeordneten Fahrzeuges
verfügbar
gemacht. Ferner ist und/oder wird jedem der Kettenglieder – soweit
in der Kommunikationskette vorhanden – eine Kommunikationsadresse
eines in der Reihenfolge der Kettenglieder nachgeordneten Fahrzeuges
verfügbar
gemacht. Bei dieser Lösung
können
die Kettenglieder gezielt Kommunikationssignale an das vorgeordnete
und/oder nachgeordnete Kettenglied senden, wobei die ihnen bekannte
Kommunikationsadresse genutzt wird. Beispielsweise wird zumindest
ein Teil der Kommunikationsadresse zusammen mit dem eigentlichen
Inhalt der Kommunikationssignale übertragen und erkennt das empfangende
Kettenglied anhand seiner Kommunikationsadresse, dass die Kommunikationssignale
für es
bestimmt sind.
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Darüber hinaus
können
die Kommunikationsadressen jeweils eine Reihenfolgeinformation aufweisen
und/oder kann mit den Kommunikationsadressen jeweils eine Reihenfolgeinformation
verknüpft
sein. Zumindest ein Kettenglied der Kommunikationskette ist dabei
ausgestaltet, anhand der Reihenfolgeinformation zu ermitteln, ob
ein mit der Kommunikationsadresse bezeichnetes Kettenglied ein ihm
vorgeordnetes oder ein ihm nachgeordnetes Kettenglied der Kommunikationskette
ist. Alternativ kann die Reihenfolgeinformation dem jeweiligen Kettenglied
unabhängig
von den Kommunikationsadressen der vorgeordneten und nachgeordneten
Kettenglieder zur Verfügung
stehen. In jedem Fall steht dem Kettenglied durch die Reihenfolgeinformation
Information über
die Ordnung bzw. Reihenfolge der Kettenglieder zur Verfügung. Auf
den möglichen
Nutzen dieser Information wird noch näher eingegangen.
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Ein
bevorzugter Weg, die Reihenfolgeinformation anderen Kettengliedern
verfügbar
zu machen, besteht darin, dass zumindest eines der Kettenglieder
wiederholt zumindest einen Teil seiner Kommunikationsadresse sendet,
der die Reihenfolgeinformation aufweist.
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Insbesondere
kann zumindest ein erstes der Kettenglieder ein von einem Teilnehmer
des Kommunikationsnetzes empfangenes Kommunikationssignal auswerten
und abhängig
von einem Inhalt des Kommunikationssignals entscheiden, ob der Inhalt zumindest
teilweise zu einem dem ersten Kettenglied in einer Reihenfolge der
Kommunikationskette vorgeordneten Kettenglied und/oder zu einem
dem ersten Kettenglied in der Reihenfolge der Kommunikationskette
nachgeordneten Kettenglied gesendet wird. Mit dem Begriff "erstes Kettenglied" ist ein beliebiges oder
auch ein bestimmtes Kettenglied gemeint. Nur in einem Sonderfall
ist damit das erste Kettenglied in der Reihenfolge der Kettenglieder
bezeichnet. Ein Beispiel für
den Inhalt sind sicherheitsrelevante Informationen über den
Straßenzustand,
die an im Verkehr nachfolgende Fahrzeuge übermittelt werden sollen.
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Die
Erfindung ist insbesondere gut geeignet für Fahrzeuge, die wie auf Autobahnen
in die gleiche Fahrtrichtung fahren. Bei einer Ausgestaltung der
Erfindung fährt
zumindest ein erster Teil der Kettenglieder (und fahren vorzugsweise
alle Kettenglieder) auf einer Fahrstrecke in die gleiche Fahrtrichtung.
Dabei entspricht eine geordnete Reihenfolge der Kettenglieder den
Positionen der Kettenglieder auf der Fahrstrecke.
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Eine
bevorzugte Maßnahme
zur Aufrechterhaltung einer derartigen geordnete Reihenfolge besteht
darin, dass zumindest eines der Kettenglieder des ersten Teils der
Kettenglieder anhand von Informationen über seine geografische Position
feststellt, ob seine Einordnung in der geordneten Reihenfolge der
Kettenglieder seiner momentanen Position auf der Fahrstrecke entspricht.
Dabei kann das zumindest eine Kettenglied von anderen Kettengliedern, insbesondere
von dem ihm vorgeordneten und/oder dem ihm nachgeordneten Kettenglied,
dessen bzw. deren geografische Positionen) empfangen. Beispielsweise
stellen die Fahrzeuge ihre geografische Position unter Verwendung
eines Sensors fest, der die geografische Position in Kombination
mit geostationären
Satelliten ermittelt.
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Ferner
kann zumindest ein Subnetz in einem Fahrzeug-Fahrzeug Kommunikationsnetz
oder für ein
solches Kommunikationsnetz gebildet werden und/oder gebildet sein.
Das Subnetz weist eine zentrale Kommunikationsstation auf, wobei
der Begriff "zentral" nicht auf „geografisch
zentral" beschränkt ist.
Mögliche
Eigenschaften einer zentralen Kommunikationsstation werden noch
näher beschrieben.
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Unter
dem Begriff „Subnetz" wird ein Teil eines
gesamten Kommunikationsnetzes verstanden, in dem eine auf das Subnetz
begrenzte Netzstruktur vorhanden ist. Das Subnetz ist jedoch nicht
notwendigerweise autark. Insbesondere können verschiedene Subnetze
in dem Kommunikationsnetz vorhanden sein, wobei eine Kommunikation
zwischen den Subnetzen möglich
ist und wobei Teilnehmer der verschiedenen Subnetze in eine Netzstruktur
des gesamten Kommunikationsnetzes eingebunden sind. Die Subnetzstruktur
ist z. B. derart, dass alle Kommunikationsteilnehmer des Subnetzes
direkt und/oder indirekt miteinander kommunizieren können und dass
eine Kommunikation zu einem Teilnehmer außerhalb des Subnetzes nur über die
zentrale Kommunikationsstation möglich
ist. Alternativ oder zusätzlich
kann jedem der Teilnehmer des Subnetzes eine innerhalb des Subnetzes
nur einmal vergebende Kommunikationsadresse zugeordnet sein und kann
es den Teilnehmern des Subnetzes somit möglich sein, mit jedem anderen
Teilnehmer des Subnetzes direkt und/oder indirekt zu kommunizieren.
Unter einer nur einmal vergebenen Kommunikationsadresse wird auch
ein auf das Subnetz bezogener Teil einer Gesamtadresse verstanden,
wobei die Gesamtadresse beispielsweise für eine Kommunikation in dem
gesamten Kommunikationsnetz verwendet werden kann.
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Es
kann eine Hauptfunktion der zentralen Kommunikationsstation sein,
das Subnetz zu bilden, das Subnetz zu verwalten und/oder das Subnetz
aufzulösen.
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Unter
Verwendung der zentralen Kommunikationsstation kann ferner insbesondere
eine Zugangskontrolle für
eine Kommunikation der Teilnehmer des Subnetzes durchgeführt werden.
Z. B. kann für
die Kommunikation der Teilnehmer des Subnetzes eine Autorisierung
und/oder Authentisierung erforderlich sein, wobei ohne eine erfolgreiche
Autorisierung und/oder Authentisierung eines Teilnehmers keine Kommunikation
möglich
ist oder nur eine eingeschränkte
Kommunikation möglich
ist. Beispielsweise prüft
die zentrale Kommunikationsstation, ob ein neuer zu dem Subnetz
hinzukommender Teilnehmer berechtigt ist, an der Kommunikation teilzunehmen,
und autorisiert bei entsprechendem Prüfungsergebnis die Kommunikation
mit diesem Teilnehmer.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann die zentrale Kommunikationsstation ein Verschlüsselungssystem für die Kommunikation
der Teilnehmer des Subnetzes verwalten, wobei das Verschlüsselungssystem beispielsweise
zumindest einen Schlüssel
aufweist, ohne den eine Kommunikation in dem und/oder mit dem Subnetz
nicht möglich
ist. Ein solcher Schlüssel weist
z. B. einen Code in digitaler Form auf.
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Insbesondere
kann es eine von der zentralen Kommunikationsstation ausgeübte Funktion
sein, eine Kommunikation zwischen Teilnehmern des Subnetzes und
anderen Teilen des Kommunikationsnetzes und/oder mit anderen Kommunikationsnetzen
zu ermöglichen.
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Beispielsweise
kann eine Kommunikation zwischen einem Teilnehmer des Subnetzes
und dem Internet über
die zentrale Kommunikationsstation durchgeführt werden. Z. B. empfängt die
zentrale Kommunikationsstation zu diesem Zweck Kommunikationssignale
von dem Teilnehmer (z. B. ein schnell fahrendes Fahrzeug) und überträgt die Kommunikationssignale
zu einer ortsfesten Station (im Folgenden: Hotspot).
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Die
zentrale Kommunikationsstation eignet sich insbesondere für die Erfüllung von
zwei verschiedenen Funktionen. Bei Ausführungsformen der Erfindung
kann die zentrale Kommunikationsstation die eine Funktion, die andere
Funktionen oder beide Funktionen erfüllen.
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Erstens
kann die zentrale Kommunikationsstation als Hauptzertifizierungsstelle
für das
Subnetz dienen, oder allgemeiner formuliert als zentrale Kommunikationsstation,
die die Kommunikation in dem Subnetz verwaltet, koordiniert, ermöglicht,
blockiert und/oder auf andere Weise steuert.
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Zweitens
kann die zentrale Kommunikationsstation als für das Subnetz zentraler Kommunikationsknoten
dienen, über
den die Kommunikation zwischen Teilnehmern des Subnetzes und Subnetz-externen
Kommunikationspartnern durchgeführt
wird. Z. B. leitet die zentrale Kommunikationsstation entsprechende
Kommunikationssignale weiter und/oder transformiert diese beispielsweise
in ein anderes Format oder gemäß einem
anderen Kommunikationsprotokoll.
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Insbesondere
kann eine Mehrzahl der Subnetze gebildet sein, wobei jeweils ein
Fahrzeug als zentrale Kommunikationsstation für die Kommunikation in dem
jeweiligen Subnetz genutzt wird. Beispielsweise sind die Fahrzeuge
(Teilnehmer) der Subnetze eindeutig einem der Subnetze zugeordnet und
ist eine direkte Kommunikation zwischen Teilnehmern verschiedener
Subnetze nicht möglich.
Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Vorzugsweise sind alle
zentralen Kommunikationsstationen der Subnetze Kettenglieder einer
Kommunikationskette.
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Besonders
bevorzugt wird, zumindest ein langsam fahrendes Fahrzeug – im Folgenden:
LFF – als
Kettenglied der Kommunikationskette zu nutzen, wobei das LFF insbesondere
die zentrale Kommunikationsstation für die Kommunikation in einem
Subnetz ist. Vorzugsweise ist die Mehrheit der Kettenglieder ein
LFF oder sind alle Kettenglieder ein LFF.
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Unter
einem LFF wird insbesondere ein Fahrzeug verstanden,
- – dessen
Fahrgeschwindigkeit niedriger als ein definierter Grenzwert ist
oder diesen Grenzwert nicht übersteigt
oder in der Regel nicht übersteigt, wobei
der Grenzwert z. B. derart gewählt
wird, dass eine Kommunikation zwischen dem LFF und einem Hotspot
zuverlässig
möglich
ist, solange es die Reichweite der Kommunikation erlaubt,
- – das,
unter Umständen
gezwungenermaßen,
auf einer Fahrspur einer Fahrbahn (z. B. einer Autobahn) mit mehreren
Fahrspuren für
dieselbe Richtung fährt,
wobei diese Fahrspur langsam fahrenden Fahrzeugen zugeordnet ist,
- – dessen
Fahrgeschwindigkeit bei freier Fahrt (d. h. ohne Verkehrsstau oder
andere Behinderungen) niedriger ist als die Fahrgeschwindigkeit
einer anderen Art (z. B. Personenkraftwagen) von potenziellen Kommunikationsteilnehmern und/oder
- – dessen
Fahrgeschwindigkeit in der Regel niedriger ist als die durchschnittliche
Fahrgeschwindigkeit aller potenziellen Kommunikationsteilnehmer.
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Unter
einer Autobahn wird eine Straße
mit mehr als einer Fahrspur für
dieselbe Richtung verstanden, wobei es dem Verkehr erlaubt ist,
schneller zu fahren als an anderen Orten oder auf anderen Straßen, beispielsweise
schneller als in geschlossenen Ortschaften.
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Bevorzugte
LFF sind Lastwagen, Busse und/oder Fahrzeuge mit Anhänger. Der
oben genannte Grenzwert kann insbesondere im Bereich von 70 bis
100 km/h liegen und beispielsweise 90 oder 80 km/h betragen.
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Die
Erfindung ist insbesondere für
Fahrsituationen auf Autobahnen oder Schnellstraßen geeignet. Auf derartigen
Straßen
können
besonders hohe Fahrgeschwindigkeiten erreicht werden. Bei ungehindertem
Verkehr sind zumindest einige LFF (beispielsweise mit Geschwindigkeiten
bis etwa 90 km/h) vorhanden, eine im Vergleich zu den LFF größere Anzahl
von Fahrzeugen mit mittlerer Geschwindigkeit (beispielsweise mit
Geschwindigkeiten bis etwa 130 km/h) vorhanden und eine im Vergleich
zu dieser Gruppe kleinere Anzahl von Fahrzeugen mit höherer Geschwindigkeit
(beispielsweise mit Geschwindigkeiten bis über 200 km/h) vorhanden. Nimmt
die Verkehrsdichte zu, vergrößert sich
die Anzahl der LFF und verschwindet die Gruppe von Fahrzeugen mit höherer Geschwindigkeit.
Auch in diesem Fall sind ausreichend viele LFF vorhanden. Nimmt
die Verkehrsdichte noch weiter zu verschwindet auch die Gruppe von
Fahrzeugen mit mittlerer Geschwindigkeit. In diesem Fall sind prinzipiell
alle Fahrzeuge als LFF geeignet. Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann
jedoch vorab oder nach einer Auswertung des Verhaltens der Fahrzeuge
festgelegt werden, welche Fahrzeuge grundsätzlich als LFF zur Verfügung stehen.
Vorzugsweise wird zusätzlich
jeweils geprüft,
ob ein Fahrzeug die Kriterien für
ein LFF erfüllt,
bevor es die Funktion einer zentralen Kommunikationsstation in einem
Subnetz übernimmt.
Auch kann z. B. nur in Fahrzeugen, die speziell als LFF geeignet
sind, eine Vorrichtung zum Betreiben von Subnetzen vorhanden sein,
die insbesondere zur Verwaltung eines oder mehrere Subnetze oder
für andere
Aufgaben im Zusammenhang mit dem Betrieb eines oder mehrerer Subnetze
ausgestaltet ist.
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Ein
wesentlicher Vorteil der Verwendung eines LFF besteht in der besonders
hohen Reduktion der maximal vorkommenden Geschwindigkeitsunterschiede
bei der Kommunikation in dem Kommunikationsnetz. Beispielsweise
kann ein schnell fahrendes Fahrzeug durch indirekte Kommunikation über das LFF
mit einem Hotspot kommunizieren. Dabei bestehen jeweils zwischen
dem schnell fahrenden Fahrzeug und dem LFF bzw. zwischen dem LFF
und dem Hotspot wesentlich geringere Geschwindigkeitsunterschiede
als zwischen dem schnell fahrenden Fahrzeug und dem Hotspot. Hierdurch
kann z. B. ein Zugang des schnell fahrenden Fahrzeugs zum Internet ermöglicht werden.
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Die
Kettenglieder der Kommunikationskette können beispielsweise hintereinander
fahren (sogenannter Konvoi) und/oder bei im Wesentlichen gleicher
Geschwindigkeit in gleicher Richtung (Kolonne), wobei die Kommunikationskette
auch aufrechterhalten werden kann, wenn Kettenglieder andere Kettenglieder überholen.
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Die
Kommunikationskette ist insbesondere derart ausgestaltet, dass Kommunikationssignale
zu und von allen Kettengliedern der Kommunikationskette übertragen
werden können.
Dabei findet die Kommunikation vorzugsweise ausschließlich von Kettenglied
zu einem nächst
benachbarten Kettenglied (dem vorgeordneten und/oder dem nachgeordneten
Kettenglied) statt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass insbesondere
eine Kommunikation von allen Fahrzeugen der an die Kettenglieder
angeschlossenen Subnetze und/oder zwischen jedem beliebigen Fahrzeug
der Subnetze einerseits und externen, nicht den Subnetzen angehörenden Kommunikationspartnern
andererseits möglich
ist.
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Ein
Fahrzeug kann durch Senden von Kommunikationssignalen wiederholt
Anfragen zur Aufnahme des Fahrzeugs in eine Kommunikationskette senden.
Auf Beispiele, wie eine Kommunikationskette gebildet und verändert werden
kann, wird noch näher
eingegangen.
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Ferner
wird eine Vorrichtung zum Übertragen
von Kommunikationssignalen in einem Kommunikationsnetz mit direkter
Fahrzeug-Fahrzeug Kommunikation vorgeschlagen. Dabei ist und/oder
wird in dem Kommunikationsnetz für
eine Mehrzahl von Fahrzeugen eine Netzstruktur gebildet, in der
eine direkte und/oder indirekte Kommunikation zwischen den Fahrzeugen
möglich
ist. Die Vorrichtung weist eine Kommunikationseinrichtung auf, die
für die Kommunikation
mit zumindest einem Fahrzeug in einer Kommunikationskette ausgestaltet
ist, wobei die Kommunikationskette einen ersten Teil der Mehrzahl von
Fahrzeugen als Kettenglieder aufweist. Sie weist ferner eine Erkennungseinrichtung
auf, die ausgestaltet ist, unter Verwendung von Kommunikationssignalen
der Kommunikationseinrichtung eine Ordnungsposition eines der Kettenglieder
in der Kommunikationskette zu erkennen. Die Kommunikationseinrichtung
und die Erkennungseinrichtung sind miteinander verbunden.
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Insbesondere
kann die Vorrichtung auch eine Steuereinrichtung aufweisen, die
beispielsweise durch entsprechend ausgestaltete Hardware und/oder
Software ausgestaltet ist, eine oder mehrere der Funktionen einer
zentralen Kommunikationsstation für ein Subnetz zu erfüllen, die
zuvor beschrieben sind. Weiterhin kann die Vorrichtung eine Kommunikationseinrichtung
aufweisen, die für
die Kommunikation mit zumindest einem Fahrzeug in dem Subnetz ausgestaltet
ist.
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Insbesondere
wird vorgeschlagen, die Vorrichtung in einem LFF zu verwenden.
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Die
Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
näher beschrieben.
Sie ist jedoch nicht auf die im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt.
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Die
einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:
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1 ein
Subnetz eines Fahrzeug-Kommunikationsnetzes mit direkter Fahrzeug-Fahrzeug Kommunikation,
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2 eine
Verkehrssituation auf einer Autobahn oder Schnellstraße mit zwei
Subnetzen, anhand derer eine besonders bevorzugte Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
erläutert wird,
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3 eine
besonders bevorzugte Ausgestaltung einer Vorrichtung zum Übertragen
von Kommunikationssignalen in einem Kommunikationsnetz mit direkter
Fahrzeug-Fahrzeug
Kommunikation,
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4 ein
Flussdiagramm, anhand dem eine Bildung einer Kolonne von Fahrzeugen
und eine Bildung eines Subnetzes erläutert wird, und
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5 ein
Flussdiagramm, anhand dem eine Vergrößerung einer Kolonne von Fahrzeugen
erläutert
wird.
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1 stellt
schematisch ein Subnetz in einem Fahrzeug-Fahrzeug Kommunikationsnetz
dar. Das Subnetz weist eine Mehrzahl von Fahrzeugen F1, F2, F3 auf,
die zumindest teilweise direkt miteinander kommunizieren können, wie
durch Pfeile angedeutet ist. Diese Fahrzeuge F1, F2, F3 sind schnell fahrende
Fahrzeuge und bewegen sich z. B. auf einer Autobahn oder auf einer
Schnellstraße
mit hoher Geschwindigkeit (z. B. mit mehr als 130 km/h). Daher ist die
Kommunikation der Fahrzeuge F1, F2, F3 mit fest am Straßenrand
angeordneten Basisstationen, die auch als Hotspots bezeichnet werden
können,
unter Umständen
zumindest zeitweise gestört
oder unmöglich.
Es können
laufend weitere Fahrzeuge Teilnehmer des Subnetzes werden und/oder
vorhandene Teilnehmer das Subnetz verlassen.
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Weiterhin
weist das Subnetz ein langsam fahrendes Fahrzeug 1 auf,
z. B. einen Lastwagen, der sich mit einer Geschwindigkeit von maximal
90 km/h bewegt. Das Fahrzeug 1 fährt auf einer von drei Fahrspuren
für dieselbe
Fahrtrichtung, nämlich
auf der außen
liegenden Fahrspur für
langsame Fahrzeuge (siehe 2). Solche
langsam fahrenden Fahrzeuge bewegen sich auf Autobahnen oder Schnellstraßen meist
mit konstanter Geschwindigkeit. Wenn weitere solcher langsam fahrenden
Fahrzeuge auf der Fahrspur unterwegs sind, bilden sie häufig eine
lineare Kette von Fahrzeugen und fahren außerdem meist mit gleicher Geschwindigkeit
und daher mit konstantem Abstand zueinander. Wenn die langsam fahrenden
Fahrzeuge einander überholen, dauert
der Überholvorgang
meist lange. Es besteht daher ausreichend Zeit, um eine Ordnungsfolge
oder Reihenfolge der langsam fahrenden Fahrzeuge in einer Kommunikationskette
an die tatsächlichen
geografischen Relativpositionen der langsam fahrenden Fahrzeuge
anzupassen. Beispielsweise ist in jedem Kettenglied der Kommunikationskette
eine Tabelle mit Informationen über
die Ordnungsfolge oder Reihenfolge abgelegt. Die Tabelle wird bei
Bedarf angepasst, beispielsweise wenn ein Fahrzeug zu der Kommunikationskette
hinzukommt, ein Fahrzeug die Kommunikationskette verlässt und/oder
sich die örtlichen
Relativpositionen der Fahrzeuge (beispielsweise beim Überholen)
verändern.
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Insbesondere
fahren die Fahrzeuge F1, F2, F3, die Teilnehmer des Subnetzes des
langsam fahrenden Fahrzeugs 1 sind, in die gleiche Fahrtrichtung.
Jedoch ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Vielmehr können zumindest
temporär
auch Fahrzeuge Teilnehmer eines Subnetzes werden, die sich im Vergleich
zu dem langsam fahrenden Fahrzeug 1 in die entgegengesetzte
Fahrtrichtung oder in eine andere Richtung bewegen. Dies gilt insbesondere
für Fahrsituationen
auf Autobahnen und Schnellstraßen.
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Wie 2 zeigt,
fährt eine
Vielzahl von Fahrzeugen auf einer Fahrbahn 7 mit den drei
genannten Fahrspuren für
dieselbe Fahrtrichtung. Am Rand der Fahrbahn 7 sind zwei
Hotspots 5a, 5b ortsfest angeordnet. Unter Hotspot
wird dabei eine Kommunikationseinrichtung verstanden, die eine externe
Kommunikation zu einem Netzwerk wie beispielsweise dem Internet
zur Verfügung
stellt. In Kommunikationsreichweite zu dem Hotspot 5a fährt das
langsam fahrendes Fahrzeug (im Folgenden kurz: LFF), das mit dem
Bezugszeichen 1 bezeichnet ist. Das LFF 1 bildet
eine zentrale Station für
ein Subnetz F1 von Fahrzeugen für
eine direkte Fahrzeug-Fahrzeug Kommunikation. Dem Subnetz S1 können momentan
die in 2 gezeigten Fahrzeuge F1–F6 als Kommunikationsteilnehmer
angehören.
In Kommunikationsreichweite zu dem zweiten Hotspot 5b fährt auf
der Fahrbahn 7 ein LFF 2, das beispielsweise ebenso
wie das LFF 1 ein Lastwagen ist. Das LFF 2 fungiert
als zentrale Kommunikationsstation für ein zweites Subnetz S2. Diesem
Subnetz können
momentan die Fahrzeuge F3–F11
als Kommunikationsteilnehmer angehören.
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Eine
Funktion der durch die LFF 1, 2 gebildeten zentralen
Stationen ist die Verbindung der Subnetze S1, S2 miteinander. Auf
diese Weise können die
Fahrzeuge der verschiedenen Subnetze miteinander kommunizieren,
obwohl unter Umständen
eine direkte Fahrzeug-Fahrzeug
Kommunikation nicht möglich
ist. Beispiele hierfür
sind in der in 2 dargestellten Verkehrssituation
die Fahrzeuge F1 und F11.
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Die
LFF 1, 2 und weitere LFF, wie das in 2 mit
dem Bezugszeichen 3 bezeichnete Fahrzeug mit Anhänger, bilden
die erfindungsgemäße Kommunikationskette.
Optional können
der Kommunikationskette auch Fahrzeuge angehören, die normalerweise den
schneller fahrenden Fahrzeuge zuzuordnen sind. In der in 2 dargestellten
Verkehrssituation sind dies beispielsweise die Fahrzeuge F4 und
F10, weil sie ebenfalls wie die LFF 1, 2, 3 auf
der äußeren Fahrspur
für langsam
fahrende Fahrzeuge fahren.
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Die
beispielsweise in 2 dargestellte Fahrsituation
verändert
sich laufend. Z. B. kann eines der LFF 1, 2 außer Funkreichweite
zu den Hotspots 5a, 5b geraten. Wenn noch eine
direkte oder indirekte Kommunikation des LFF 1, 2 zu
einem anderen als zentrale Station für ein Subnetz dienenden LFF
besteht (z. B. das andere LFF 1, 2), kann das
LFF 1, 2 über
das andere LFF 1, 2 eine Verbindung für sein Subnetz
zu anderen Teilen des gesamten Kommunikationsnetzes und/oder zu
anderen Kommunikationsnetzen wie beispielsweise das Internet herstellen, aufrechterhalten
und/oder abbrechen. Auch das LFF 3 kann für diese
Art von Kommunikation zu anderen Teilen des Kommunikationsnetzes
oder zu anderen Kommunikationsnetzen genutzt werden. Dies gilt auch
dann, wenn dieses LFF 3 selbst kein Subnetz verwaltet.
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Ferner
ist es möglich,
dass eine Gruppe von Fahrzeugen F, die einem gemeinsamen Netz angehören, ein
anderes LFF als bisher als zentrale Station zugeordnet bekommen.
Beispielsweise können
die Fahrzeuge F3 bis F6 in der in 2 dargestellten Fahrsituation
von Subnetz S1 zu Subnetz S2 wechseln. Auch ist es möglich, dass
ein Subnetz mehr als ein LFF aufweist, wobei die Aufgaben der zentralen Station
auf die verschiedenen LFF verteilt sind und/oder redundant ausgeübt werden.
Bei der in 2 dargestellten Fahrsituation
können
auch Fahrzeuge auf der Gegenfahrbahn 8 Teilnehmer der Subnetze
der Fahrzeuge auf der Fahrbahn 7 sein.
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Die
in 3 gezeigte Vorrichtung 11 weist eine
Kommunikationseinrichtung 12, eine Steuereinrichtung 14 und
eine Erkennungseinrichtung 13 auf. Die Kommunikationseinrichtung 12 ist
mit der Steuereinrichtung 14 und mit der Erkennungseinrichtung 13 verbunden.
Obwohl die Steuereinrichtung 14 und die Erkennungseinrichtung 13 in 3 als
separate Einheiten dargestellt sind, können diese auch Teil einer gemeinsamen
Einheit sein, beispielsweise Teil eines Steuerrechners zur Steuerung
der Kommunikation eines Fahrzeuges mit anderen Fahrzeugen.
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Die
Kommunikationseinrichtung 12 ist für die Kommunikation mit zumindest
einem Fahrzeug in einer Kommunikationskette ausgestaltet, wobei
die Kommunikationskette Fahrzeuge eines Fahrzeug-Fahrzeug Kommunikationsnetzes
als Kettenglieder aufweist. Die Kommunikationseinrichtung 12 kann
insbesondere auch für
eine Kommunikation mit Fahrzeugen ausgestaltet sein, die Teilnehmer
eines Subnetzes sind, welches durch die Vorrichtung 11 als zentrale
Kommunikationsstation verwaltet und/oder betrieben wird. Die Kommunikationseinrichtung 12 weist
beispielsweise eine Antenne und eine Einrichtung zum Verarbeiten
von Kommunikationssignalen auf, die über die Antenne gesendet werden
oder empfangen werden. Durch einen gezackten Pfeil ist angedeutet,
dass die Kommunikationseinrichtung 12 Funksignale zur Kommunikation
mit den anderen Fahrzeugen empfangen und/oder senden kann.
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Die
Steuereinrichtung 14 ist ausgestaltet, Steuerfunktionen
zur Steuerung eines Betrieb des Subnetzes (z. B. des in 2 dargestellten
Subnetzes S1) auszuführen.
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Die
Erkennungseinrichtung 13 ist ausgestaltet, unter Verwendung
von Kommunikationssignalen der Kommunikationseinrichtung eine Ordnungsposition
eines der Kettenglieder (insbesondere des Fahrzeuges, in dem die
Vorrichtung 11 angeordnet ist) in der Kommunikationskette
zu erkennen. Auf Beispiele, anhand welcher Informationen die Erkennungseinrichtung 13 die
Ordnungsposition zumindest relativ zu anderen Kettengliedern feststellen
kann, wird noch unter Bezugnahme auf 4 und 5 näher eingegangen.
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Beim
Betrieb der Vorrichtung 11, die beispielsweise in dem LFF 1 gemäß 2 angeordnet ist,
können
z. B. Funksignale von einem Teilnehmer des Subnetzes über die
Kommunikationseinrichtung 12 empfangen werden, können aus
den Funksignalen ermittelte Kommunikationssignale zu der Steuereinrichtung 14 übertragen
werden und kann die Steuereinrichtung 14 feststellen, ob
die Kommunikationssignale für
eine Weiterleitung zu einem subnetz-externen Kommunikationsteilnehmer
bestimmt sind. Wenn dies der Fall ist, leitet die Steuereinrichtung 14 die
Kommunikationssignale (unter Umständen nach einer Veränderung
des Signalformats) an ein in der Kommunikationskette vorgeordnetes
und/oder nachgeordnetes Fahrzeug weiter. In entsprechender Weise
können
Signale von dem vorgeordneten und/oder nachgeordneten Fahrzeug empfangen
werden und nach Verarbeitung durch die Steuereinrichtung 14 über die
Kommunikationseinrichtung 12 an einen Teilnehmer des eigenen
Subnetzes weitergeleitet werden. In beiden Fällen kann die Steuereinrichtung 14 außerdem prüfen, ob
eine Berechtigung zur Weiterleitung der Kommunikationssignale besteht und/oder
ob die Kommunikationssignale schädliche Daten
enthalten (z. B. einen Virus). Insbesondere kann die Steuereinrichtung 14 die
Weiterleitung blockieren.
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Die
Erkennungseinrichtung 13 kann außer der Erkennung der Ordnungsposition
auch eine Adresse des Fahrzeuges, in dem die Vorrichtung 11 angeordnet
ist, anlegen, verändern und/oder
stornieren. Auf die Verwaltung der Adresse wird ebenfalls noch unter
Bezugnahme auf 4 und 5 näher eingegangen.
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Unter
Bezugnahme auf 4 wird nun die Bildung einer
der Struktur für
eine Kolonne von Fahrzeugen beschrieben.
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Schritt
M1: Beispielsweise wenn ein langsam fahrendes Fahrzeug A auf eine
Autobahn oder eine Schnellstraße
auffährt
oder in sonstiger Weise ein Gebiet erreicht, auf dem bereits eine
Kommunikationskette vorhanden sein kann, versucht das Fahrzeug A
vorzugsweise Informationen darüber
zu erhalten, ob innerhalb seiner Funkreichweite bereits eine Kolonne
von Fahrzeugen mit einer Kommunikationskette existiert. Beispielsweise
kann das Fahrzeug A wiederholt oder periodisch Anfragesignale aussenden
und feststellen, ob eine Kommunikationskette (insbesondere ein Fahrzeug
der Kommunikationskette) auf die Anfrage antwortet.
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Schritt
M2: Das Fahrzeug A prüft,
ob eine geeignete Kommunikationskette gefunden wurde, der es beitreten
kann. Wenn dies der Fall ist, kann auf Schritt M2 unmittelbar Schritt
M5 folgen, in dem Fahrzeug A mit der Bildung eines Subnetzes beginnt.
Die Eingliederung eines Fahrzeuges in eine bereits vorhandene Kommunikationskette
wird noch unter Bezugnahme auf 5 näher beschrieben.
Wenn Fahrzeug A keine geeignete Kommunikationskette findet (und
optional eine Zeitspanne vorgegebener Länge darauf gewartet hat), beginnt
es in dem folgenden Schritt M3 mit der Bildung einer eigenen Kommunikationskette.
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Schritt
M3: Die Kommunikationskette und damit eine Fahrzeugkolonne, deren
Fahrzeuge (zukünftig)
an die Kommunikationskette angeschlossen werden, erhalten eine bei
der Kommunikation in dem Kommunikationsnetz verwendbare Kolonnenadresse
C_ADD. Die Kolonnenadresse C_ADD kann beispielsweise unter Verwendung
der momentanen geografischen Position des Fahrzeugs A festgelegt werden.
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Schritt
M4: Vorzugsweise sendet das Fahrzeug A nun die Kolonnenadresse C_ADD
wiederholt oder periodisch über
Kommunikationssignale aus, um andere langsam fahrende Fahrzeuge
oder andere für
eine Bildung einer Kommunikationskette geeignete Fahrzeuge zu informieren.
Diese Fahrzeuge können
sich dann der Kommunikationskette anschließen.
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Schritt
M5: Vor, während
und/oder nach der Ausführung
der Schritte M3, M4 kann das Fahrzeug A mit der Bildung eines Subnetzes
beginnen, für
das das Fahrzeug A als zentrale Kommunikationsstation zur Verfügung steht.
Das Fahrzeug A kann auch bereits ein solches Subnetz verwalten und/oder
betreiben, wenn es auf eine Autobahn oder Schnellstraße auffährt. Vorzugsweise
erhält
das Subnetz eine eigene einzigartige Subnetzadresse, die in dem
gesamten Kommunikationsnetz oder zumindest in der Kommunikationskette
des Fahrzeugs A nur einmal vergeben wird. Die Struktur einer Gesamtadresse
zur Bezeichnung des Subnetzes kann hierarchisch gegliedert sein.
Beispielsweise weist eine obere Ordnungsebene der hierarchischen
Gliederung die Kolonnenadresse auf und weist die nächst niedrigere
Ordnungsebene die Subnetzadresse auf. Im Folgenden wird eine solche
hierarchisch gegliederte Gesamtadresse durch „C_ADD.s1" bezeichnet. Dabei ist „s1" die Subnetzadresse
eines ersten Subnetzes, beispielsweise des Subnetzes S1 gemäß 2.
Die Subnetzadresse kann z. B. unter Verwendung eines Zufallszahlen-Generators
oder Pseudo-Zufallszahlen-Generators erzeugt werden. Die Generierung
der Subnetzadresse erfolgt in Schritt M5.
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Schritt
M6: Fahrzeug A lädt
insbesondere schneller fahrende Fahrzeuge auf anderen Fahrspuren
für dieselbe
Fahrtrichtung ein, in sein Subnetz aufgenommen zu werden. Hierzu
kann es beispielsweise seine momentane geografische Position ermitteln
und dann wiederholt oder periodisch seine Subnetzadresse an alle
Fahrzeuge innerhalb eines bestimmten Radius um seine momentane geografischen
Position senden.
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Schritt
M7: Fahrzeug A empfängt
Kommunikationssignale mit einer Anfrage von einem Fahrzeug, das
in das Subnetz aufgenommen werden möchte. Optional kann das Fahrzeug
außerdem
eine Empfehlung zur Authentisierung (authentication credential)
zu dem Fahrzeug A senden und/oder das Fahrzeug A kann auf andere
Weise eine derartige Empfehlung erhalten und/oder bereits vorliegen
haben. Eine derartige Empfehlung kann unterschiedlicher Art sein.
Beispielsweise kann in dem Kommunikationsnetz allgemein verfügbare Information über ein
Vertrauen vorhanden sein, das dem Fahrzeug entgegengebracht werden
kann. Das Vertrauen und/oder der Vertrauensgrad kann insbesondere
auf dem früheren
Verhalten des Fahrzeuges in einem Fahrzeug-Fahrzeugkommunikationsnetz
basieren.
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Es
wird vorgeschlagen, Vertrauensinformation zu verwenden, die es ermöglicht festzustellen,
ob von einem sendenden Fahrzeug gesendete Daten vertrauenswürdig sind
und/oder wie vertrauenswürdig
von dem sendenden Fahrzeug gesendete Daten sind. Mit einer entsprechenden
Methodik für
die Vertrauensbewertung der Kommunikationsteilnehmer kann Sicherheit
für die
Kommunikation geschaffen werden. Insbesondere kann die Vertrauensinformation
jeweils einem bestimmten Teilnehmer bzw. Fahrzeug zugeordnet werden,
sodass sich eine Reputation des Teilnehmers bzw. Fahrzeugs ergibt.
Folglich kann die Vertrauensinformation auch zur Authentifizierung
und/oder zur Zugangskontrolle bei der Kommunikation in dem Netz
verwendet werden.
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Insbesondere
kann die Vertrauensinformation selbst, wie an Beispielen noch näher ausgeführt wird,
die vollständige
Information darüber
aufweisen, ob von einem sendenden Fahrzeug gesendete Daten vertrauenswürdig sind
und/oder wie (z. B. mit welchem Grad) vertrauenswürdig von
dem sendenden Fahrzeug gesendete Daten sind. Ein Beispiel für solche
Vertrauensinformation ist ein einzelner Wert auf einer Vertrauensskala.
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Prinzipiell
ist es möglich,
dass eine zentrale Instanz innerhalb des Kommunikationsnetzes vorgesehen
ist (z. B. ein zentraler Server), auf der die Vertrauensinformation
zum Abruf verfügbar
ist. Bei direkter Fahrzeug-Fahrzeug Kommunikation besteht jedoch
die Schwierigkeit, dass die Kommunikation mit einer zentralen Instanz
wegen der Bewegung der Fahrzeuge unter Umständen nicht zu Verfügung steht.
Aus dem gleichen Grund und auch weil Entscheidungen über die
Vertrauenswürdigkeit
eines Teilnehmers unter Umständen
schnell getroffen werden müssen,
wird vorgeschlagen, dass ein empfangendes Fahrzeug Kommunikationssignale
von einem sendenden Fahrzeug empfängt, das empfangende Fahrzeug
eine Vertrauensinformation ermittelt oder eine etwaig bereits vorhandene
Vertrauensinformation aktualisiert und die Vertrauensinformation
für eine weitere
Fahrzeug-Fahrzeugkommunikation
bereitstellt.
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Ferner
kann das Fahrzeug Identifizierungsinformation (z.B. Zertifikate)
und/oder einen Schlüssel (z.
B. einen PIN, Personal Identifier, und/oder eine TAN, Transaction
Number) an das Fahrzeug A übermitteln.
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Schritt
M8: Fahrzeug A entscheidet, ob das Fahrzeug in das Subnetz aufgenommen
wird. Wenn dies der Fall ist, weist das Fahrzeug A dem aufzunehmenden
Fahrzeug eine Fahrzeugadresse zu, die vorzugsweise innerhalb des
Subnetzes nur einmal vergeben wird. Somit kann eine Gesamtadresse
für das Fahrzeug
gebildet werden, die insbesondere entsprechend wie oben beschrieben
hierarchisch geordnet ist. In der Ordnungsebene unter der Subnetzadresse
erhält
das Fahrzeug in diesem Fall z. B. die Fahrzeugadresse „x", sodass die Gesamtadresse lautet: „C_ADD.s1.x". Auf diese Weise
kann das Fahrzeug mit jedem anderen Fahrzeug in dem gesamten Kommunikationsnetz
und/oder in der gesamten Kolonne von Fahrzeugen kommunizieren. Dabei können die
Kommunikationssignale direkt und/oder indirekt zu dem anderen Fahrzeug übertragen
werden, insbesondere indirekt über
das Fahrzeug A und über
ein weiteres langsam fahrendes Fahrzeug in der Kommunikationskette.
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In
entsprechender Weise können
weitere Fahrzeuge in das Subnetz des Fahrzeugs A aufgenommen werden.
Für die
Kommunikation der Fahrzeuge in dem Subnetz untereinander kann die
Beschränkung
gelten, dass die Kommunikation nur indirekt über das Fahrzeug A möglich ist.
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Unter
Bezugnahme auf 5 wird nun die Vergrößerung einer
Kolonne von Fahrzeugen durch Aufnahme eines weiteren langsam fahrenden
Fahrzeuges (oder eines anderen geeigneten Fahrzeuges) in eine bestehende
Kommunikationskette beschrieben.
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Schritt
M11: Wenn ein solches Fahrzeug, z. B. Fahrzeug B, in Funkreichweite
zu einem Fahrzeug der Kommunikationskette gelangt, beispielsweise Fahrzeug
A, kann es die von Fahrzeug A gesendete Kolonnenadresse empfangen.
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Schritt
M12: Wenn sich Fahrzeug B entscheidet, sich der Fahrzeugkolonne
anzuschließen,
informiert es Fahrzeug A durch Senden entsprechender Kommunikationssignale
darüber.
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Schritt
M13: Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung überträgt Fahrzeug
B außerdem
Information über
seine momentane geografischen Position zu Fahrzeug A. auf dieser
Grundlage kann Fahrzeug B an der richtigen Stelle der Kommunikationskette
eingeordnet werden. Schritt M13 kann vor, während und/oder nach Schritt
M12 ausgeführt werden.
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Schritt
M14: Insbesondere kann Fahrzeug A in entsprechender Weise wie oben
beschrieben eine Empfehlung zur Authentisierung erhalten und/oder berücksichtigen.
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Schritt
M15: Fahrzeug A entscheidet, ob Fahrzeug B in die Kommunikationskette
aufgenommen wird. Wenn Fahrzeug B nicht aufgenommen wird, kann das
beschriebene Verfahren zur Aufnahme weiterer Fahrzeuge in die Kommunikationskette wieder
bei Schritt M11 beginnen.
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Schritt
M16: Zur Aufnahme von Fahrzeug B in die Kommunikationskette sendet
Fahrzeug A zumindest die Subnetzadresse an Fahrzeug B, die ein von
dem Fahrzeug B verwaltetes und/oder betriebenes Subnetz in der Kommunikationskette
enthält.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Subnetze der Kommunikationskette mit einer geordneten Reihenfolge
von Zahlen, z. B. ganzen Zahlen, bezeichnet. Dabei ist die Reihenfolge
der Zahlen gleich der Reihenfolge der Subnetze bzw. der Kettenglieder (Fahrzeuge)
in der Kommunikationskette. Weiterhin entspricht die Reihenfolge
der Kettenglieder den örtlichen
bzw. geografischen Positionen der Kettenglieder auf der gemeinsamen
Fahrstrecke. In der folgenden Beschreibung wird der Einfachheit
halber davon ausgegangen, dass die Subnetze mit ganzen Zahlen bezeichnet
werden. Fährt
das Fahrzeug B in der Kommunikationskette direkt hinter Fahrzeug
A, erhält es
daher z. B. die Subnetzadresse s2 = s1 – 1. Fährt das Fahrzeug B in der Kommunikationskette
direkt vor Fahrzeug A, erhält
es daher z. B. die Subnetzadresse s2 = s1 + 1. Anders ausgedrückt erhält das Fahrzeug
B bzw. sein Subnetz die Subnetzadresse, die in der Reihenfolge der
Zahlen unmittelbar hinter der Subnetzadresse des vorausfahrenden
Fahrzeuges steht. Durch den Vergleich zweier Subnetzadressen kann
daher festgestellt werden, welches Fahrzeug weiter vorne in der
Kommunikationskette fährt und
ob die Fahrzeuge unmittelbar hintereinander fahren.
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Schritt
M17: Es werden Fahrzeuge in das Subnetz von Fahrzeug B aufgenommen,
beispielsweise entsprechend wie anhand von 4 beschrieben.
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In
entsprechender Weise können
weitere Fahrzeuge in die Subnetze und/oder in die Kommunikationskette
der Fahrzeugkolonne aufgenommen werden. Im Folgenden wird nun auf
die Anpassung von Adressen eingegangen, die bei Veränderungen in
der Fahrzeugkolonne u. U. vorgenommen werden müssen.
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Wenn
eines der Kettenglieder die Kommunikationskette verlässt, werden
die Subnetzadressen so angepasst, dass keine Lücke in der Reihenfolge der
Zahlen entsteht, die die vorhandenen Subnetze bzw. Kettenglieder
bezeichnen. Dabei muss nicht jedes Kettenglied tatsächlich ein
Subnetz verwalten und/oder betreiben. Auch kann das Subnetz leer sein,
d. h. zusätzlich
zu dem Kettenglied momentan kein weiteres Fahrzeug in dem Subnetz
vorhanden sein. Beispielsweise verlässt das Kettenglied mit der Subnetzadresse
s2 die Kommunikationskette. In diesem Fall erhält entweder das unmittelbar
hinter dem ausscheidenden Kettenglied fahrende Kettenglied die Subnetzadresse
s2, erhält
das wiederum dahinter fahrende Kettenglied dessen Subnetzadresse
usw. Oder es erhält
das unmittelbar vor dem ausscheidenden Kettenglied fahrende Kettenglied
die Subnetzadresse s2, erhält
das wiederum davor fahrende Kettenglied dessen Subnetzadresse usw.
Es ist ein Vorteil des beschriebenen Systems von Adressen, dass die
Fahrzeugadressen und die Kolonnenadresse einer Fahrzeugkolonne,
mit Ausnahme der Fahrzeuge in dem Subnetz des ausscheidenden Kettenglieds, nicht
verändert
werden müssen.
Insbesondere werden die Fahrzeuge des Subnetzes anderen Subnetzen
der Fahrzeugkolonne zugeteilt. Dabei kann das Verfahren zur Aufnahme
der Fahrzeuge in die Subnetze gegenüber dem oben beschriebenen
Verfahren vereinfacht werden, wenn das ausscheidende Fahrzeug entsprechende
Informationen (z. B. über die
Vertrauenswürdigkeit
und/oder die Identität
der Fahrzeuge) an andere Kettenglieder übermittelt. Es ist jedoch auch
möglich,
dass das ausscheidende Kettenglied zumindest einen Teil der Fahrzeuge
seines Subnetzes mitnimmt.
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Wenn
eines der Kettenglieder ein anderes Kettenglied überholt, müssen die Subnetzadressen angepasst
werden. Zum Beispiel kann, wie zuvor beschrieben, jedes der Kettenglieder
wiederholt oder periodisch seine Subnetzadresse aussenden. Anhand
dessen kann jedes Kettenglied, das die Subnetzadresse empfängt (z.
B. das dahinter fahrende Kettenglied und/oder das davor fahrende
Kettenglied), überprüfen, ob
die Ordnung in der Reihenfolge der Kettenglieder mit den Positionen
auf der Fahrstrecke übereinstimmt
(s. o.). Dabei kann insbesondere die momentane geografische Position
des jeweiligen Kettengliedes berücksichtigt
werden. Ein Kettenglied, das eine solche Überprüfung vornimmt, ermittelt vorzugsweise
seine eigene geografische Position (z. B. unter Verwendung eines
satellitengestützten
Systems). Weiterhin wird bevorzugt, dass die Kettenglieder zusätzlich zu
Ihrer Subnetzadresse auch Informationen über ihre momentane geografische
Position an andere Kettenglieder senden. Aus dem Vergleich der verschiedenen
geografischen Positionen kann besonders einfach ermittelt werden,
ob die Ordnung der Kettenglieder angepasst werden muss. Dabei kann
die Anpassung von jedem der Kettenglieder einzeln für sich vorgenommen
werden, können
die Kettenglieder sich durch Übertragen
von Kommunikationssignale miteinander über eine Anpassung verständigen und/oder
kann die Anpassung zentral für
einen Teil der Kette oder für
die gesamte Kette von einem der Kettenglieder vorgenommen werden.
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Wenn
ein Fahrzeug, das Teilnehmer eines der Subnetze der Fahrzeugkolonne
ist, sich relativ zu den Kettenglieder bewegt (insbesondere nach
vorne in der Fahrzeugkolonne) kann es sinnvoll oder notwendig sein,
dass das Fahrzeug einem anderen der Subnetze zugeordnet wird. Der
Wechsel der Subnetze kann insbesondere dadurch beschleunigt werden, dass
die Kettenglieder entsprechende Informationen an andere Kettenglieder übermittelt.
Beispielsweise kann das Kettenglied, das bisher die zentrale Kommunikationsstation
für das
wechselnde Fahrzeug ist oder war, diese Informationen gezielt an
das vor ihm fahrende Kettenglied übermitteln. Dadurch kann der Wechsel
der Subnetze für
dieses Fahrzeug schon vorbereitet werden; bevor der Wechsel durchgeführt werden
muss. Die Informationen können
insbesondere von der oben beschriebenen Art sein, z. B. die genannte
Empfehlung enthalten. Auch kann die Empfehlung durch das bisher
zuständige
Kettenglied aktualisiert werden, wobei das Verhalten des Fahrzeugs
in dem Subnetz berücksichtigt
werden kann. Auch kann ein Kettenglied gezielt bei hinter ihm fahrenden
Kettengliedern anfragen, ob Informationen über ein Fahrzeug vorliegen,
das in das Subnetz des Kettengliedes aufgenommen werden möchte. Bei
der Übergabe
(Handover) von Fahrzeugen zwischen den Subnetzen können beispielsweise
Verfahrensweisen angewendet werden, wie sie aus Mobiltelefonnetzen bekannt
sind.
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Das
beschriebene System zum Aufbau und zur Erhaltung einer Netzstruktur
verbindet die Vorteile von Systemen, die die geografischen Positionen der
teilnehmenden Fahrzeuge berücksichtigen,
mit der Einfachheit einer geordneten Kette von Kommunikationsteilnehmern.
Der Aufwand für
die Verwaltung des Systems ist gering. Auch kann ein Überschwemmen
des Kommunikationsnetzes mit Meldungen vermieden werden. Insbesondere
können Mitteilungen
nur an Kettenglieder gesendet werden, die hinter oder vor dem sendenden
Kettenglied fahren. Auch kann jedes Kettenglied Mitteilungen gezielt nur
an die Fahrzeuge seines Subnetzes senden oder von diesen empfangen.
Weiterhin kann auf Grund der hierarchischen Netzstruktur (Kettenglieder
mit daran angeschlossenen Subnetzen) ein verhältnismäßig kurzer Übertragungsweg bei der indirekten Übermittlung
von Nachrichten erzielt werden. Insbesondere sicherheitsrelevante
Nachrichten können daher
schnell und zuverlässig übermittelt
werden. Bei der speziellen, oben beschriebenen Adressenstruktur
sind darüber
hinaus nur geringfügige
und schnell durchführbare
Anpassungen erforderlich, wenn sich die geografischen Relativpositionen
von Fahrzeugen ändern.