-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Daten-Netzwerk zum Austausch von Daten zwischen mindestens einem Benutzer-Endgerät und einem Server eines paketvermittelnden Netzwerks. Das Daten-Netzwerk umfasst:
- – das mindestens eine Benutzer-Endgerät,
- – das paketvermittelnde Netzwerk mit dem Server,
- – mindestens ein Funk-Kommunikationsnetzwerk zum Übertragen von Daten zwischen dem mindestens einen Benutzer-Endgerät und dem paketvermittelnden Netzwerk,
- – eine erste Splitter-/Combiner-Einheit, die zwischen dem mindestens einen Benutzer-Endgerät und dem mindestens einen Funk-Kommunikationsnetzwerk angeordnet ist, und
- – eine zweite Splitter-/Combiner-Einheit, die zwischen dem mindestens einen Funk-Kommunikationsnetzwerk und dem Server angeordnet ist,
- – wobei die Splitter-/Combiner-Einheiten über das mindestens eine Funk-Kommunikationsnetzwerk zu übertragende Daten eines Datenstromes auf mindestens zwei separate Funkverbindungen aufteilen bzw. die über die mindestens zwei Funkverbindungen des mindestens einen Funk-Kommunikationsnetzwerks übertragenen Daten zu einem einzigen Datenstrom bündeln.
-
Die Erfindung betrifft außerdem eine Splitter-/Combiner-Einheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9 für den Einsatz in einem solchen Daten-Netzwerk zum Austausch von Daten zwischen mindestens einem Benutzer-Endgerät und einem Server eines paketvermittelnden Netzwerks.
-
In einem paketvermittelnden Netzwerk werden die zu übertragenden Daten in Datenpaketen übertragen. Das paketvermittelnde Netzwerk ist bspw. das Internet. Es ist üblicherweise als ein Client-Server-Netzwerk ausgebildet. Als Client wird im Internet ein Computer bezeichnet, der auf die von einem anderen Computer (sog. Server) bereitgestellten, gemeinsam genutzten Netzwerk-Ressourcen zugreift. Bei einem downlink befinden sich auf dem Server die angeforderten Informationen. Bei einem uplink werden die Informationen an den Server übertragen. Der Client kann auch als Benutzer-Endgerät bezeichnet werden. Das Internet umfasst eine Vielzahl von Computern und Computer-Netzwerken, die über Kommunikationsverbindungen miteinander in Verbindung stehen. Die Computer tauschen untereinander mit Hilfe verschiedener Protokolle Informationen aus, indem sie bspw. elektronische Post (electronic mail; e-mail) oder das World Wide Web (WWW) nutzen. Der WWW-Service erlaubt es einem Server, graphische Netzwerk-Seiten (sog. web pages) mit Informationen an einen entfernten Client zu senden. Der Client kann den Inhalt der Netzwerk-Seiten ausgeben. Jede Netzwerk-Seite des WWW ist eindeutig identifizierbar über eine Netzwerk- und eine Seitenadresse (sog. Uniform Resource Locator; URL).
-
Um eine bestimmte Netzwerk-Seite betrachten zu können, generiert der Client eine Anfrage, die die URL der gewünschten Netzwerk-Seite enthält. Die Anfrage wird an einen Server geleitet, der diese Netzwerk-Seite liefert. Wenn der Server die Anfrage empfängt, übersendet er die auf der Netzwerk-Seite enthaltenen Informationen über das paketvermittelnde Netzwerk und das Funk-Kommunikationsnetzwerk an den Client. Wenn der Client die Informationen empfängt, gibt er sie typischerweise mittels eines Browsers auf einem Ausgabegerät des Client aus. Als Ausgabegeräte kommen bspw. ein Bildschirm zur Ausgabe optischer Informationen und/oder ein Lautsprecher zur Ausgabe akustischer Informationen in Betracht. Ein Browser ist eine Client-Anwendung, die Audio- und Videoinformationen von Netzwerk-Seiten des WWW ausgeben, Querverbindungen (sog. Hyperlinks) zu anderen Netzwerk-Seiten ausführen und sogar kleine Computerprogramme (z. B. Java Applets, ActiveX-Steuerelemente), die in den Informationen der Netzwerk-Seiten eingebettet sein können, ausführen kann.
-
Eine Möglichkeit, Netzwerk-Seiten zu beschreiben, ist die sog. Hypertext Markup Language (HTML). HTML stellt einen Standard-Code zur Verfügung, durch den definiert wird, wie eine Netzwerk-Seite ausgegeben werden soll. Eine Netzwerk-Seite ist in einem HTML-Dokument beschrieben, das eine Reihe von HTML-Codes umfasst, welche die Ausgabe von Text, Graphik, Audioinformationen, etc. steuern. Das HTML-Dokument kann auch URLs von anderen Netzwerk-Seiten (Hyperlinks) enthalten, die auf dem gleichen Server oder auf anderen Servern zur Verfügung stehen. Wenn ein Nutzer eine bestimmte Netzwerk-Seite betrachten möchte, gibt er die entsprechende URL in den Browser ein oder wählt einen Hyperlink zu der Netzwerk-Seite an. Der Browser sendet eine Anfrage an den Server, damit dieser ein HTML-Dokument an den Client übermittelt. Wenn das HTML-Dokument von dem Client empfangen wird, arbeitet der Browser die HTML-Codes ab und gibt die Informationen der angeforderten Netzwerk-Seite aus. Auf diese Weise kommt es zu einem Datenaustausch zwischen dem Endgerät und einem oder mehreren Servern des paketvermittelnden Netzwerks. In derselben Weise funktioniert auch das Herunterladen (sog. download) einer Datei, in diesem Fall enthält die Netzwerk-Seite eine Datei.
-
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass das Benutzer-Endgerät und ein vermittelnder Netzwerk-Knoten (sog. Router) in einem Fahrzeug, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet sind. Über die Funkverbindungen kann dann aus dem fahrenden Fahrzeug heraus auf das paketvermittelnde Netzwerk zugegriffen werden. Aus Sicht von Benutzer-Endgeräten in dem Fahrzeug bietet der vermittelnde Netzwerkknoten eine Schnittstelle eines Netzwerk-Routers, der automatisch die erforderlichen Netzwerk-Adressen bereit stellt (Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP), diese übersetzt (Network Address Translation, NAT) oder Sicherheitsfunktionen bietet (Virtual Privat Network, VPN; Firewall).
-
Des Weiteren ist es bekannt, dass die zu übertragenden Daten über eine Funkverbindung über verschiedene Funk-Kommunikationsnetzwerke nach unterschiedlichen Protokollen übertragen werden können. Für das Mobilfunknetz GSM (Global System for Mobile Communication), das heute in mehr als 70 Ländern zum Standard gehört, gibt es zwei Möglichkeiten, Daten mit erhöhter Geschwindigkeit zu übertragen. Bekannt ist bspw. eine Datenübertragung über GPRS (General Packet Radio Service), und/oder HSCSD (High Speed Circuit Switched Data).
-
Da die bisherige Datenübertragungsrate bei Wählverbindungen (CSD: Circuit Switched Data) von 9,6 kBit/s für viele Anwendungen zu langsam ist, wird seit 1998 die Übertragung mit HSCSD und bis zu 40 kBit/s eingeführt. Da es sich nach wie vor um eine Wählverbindung handelt, richten sich die Kosten nach der Länge der Verbindungszeit.
-
Mit der Einführung von GPRS gibt es eine Alternative zu HSCSD, die zwar die in etwa gleiche Übertragungsgeschwindigkeit bietet, aber paketvermittelnd arbeitet, wobei sich die Kosten bei GPRS nach der Menge der übertragenen Daten richten.
-
Ein von der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung entwickelter und unter der Bezeichnung ”CAR-A-WAN” vertriebener GSM-Router bietet die Nutzung beider Übertragungsarten, und zwar unter Einsatz von zwei oder vier parallelen Funkmodulen, die vom Router im CAR-A-WAN gesteuert werden. Je nach Übertragungsart und eingesetzter Anwendung können so Übertragungsgeschwindigkeiten realisiert werden, die denen von einem oder zwei ISDN-B-Kanälen entsprechen.
-
Bei dem bekannten Router ist es jedoch nachteilig, dass beim Umschalten von einer Funkverbindung auf eine andere der Datenstrom bzw. Datenfluss abbrechen kann, so dass für eine Fortsetzung der Datenübertragung die Datenübertragungsverbindung erst wieder neu aufgebaut werden muss. Das ist relativ zeitaufwendig und es führt zu einer Verschlechterung der effektiven Übertragungsrate.
-
Außerdem werden bei dem bekannten Router die verschiedenartigen Funkverbindungen lediglich dazu eingesetzt sicherzustellen, dass auch an Orten, wo eine Abdeckung nach dem einen Funkprotokoll oder Anbieter nicht gegeben ist, Daten zumindest noch nach dem anderen Protokoll bzw. über den anderen Anbieter übertragen werden können. Wenn also der Datenstrom über die eine Funkverbindung abbricht, wird eine neue Datenübertragungsverbindung über die andere Funkverbindung neu aufgebaut. Das heißt also, dass ein Umschalten von einer ersten Funkverbindung auf eine andere Funkverbindung erst erfolgt, wenn der Datenstrom über die erste Funkverbindung abgebrochen ist. Für eine Fortsetzung der Datenübertragung muss die Datenübertragungsverbindung erst wieder neu aufgebaut werden, was mit den oben genannten Nachteilen verbunden ist.
-
Zwar ist bei dem bekannten Router eine Parallelisierung der verschiedenen Funkverbindungen theoretisch möglich. Diese beinhaltet aber nur eine Parallelschaltung von verschiedenen Netzwerkseiten-Anforderungen über verschiedene Verbindungen jeweils mit einer beschränkten Übertragungsrate und nicht – wie es eigentlich wünschenswert wäre – eine einzige Verbindung mit einer höheren Datenrate. Nach dem Stand der Technik laufen selbst bei einer Bündelung der Funkverbindungen verschiedene Datenströme (bspw. verschiedene Netzwerkseiten-Anforderungen) über die einzelnen Funkverbindungen. Das Aufteilen eines Datenstroms auf mehrere Funkverbindungen und somit eine Erhöhung der Übertragungsrate für diesen einen Datenstrom ist beim Stand der Technik nicht möglich.
-
Insgesamt zeigt sich also, dass das bekannte Verfahren zum Datenaustausch nicht besonders flexibel ist und die Übertragung eines Datenstroms lediglich mit einer beschränkten Datenrate erlaubt.
-
Die
US 2003/0210663 A1 zeigt ein Daten-Netzwerk gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine in dem Netzwerk angeordnete Splitter-/Combiner-Einheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
-
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Datenaustausch zwischen einem Benutzer-Endgerät und einem Server eines paketvermittelnden Netzwerks über ein Funk-Kommunikationsnetzwerk flexibler und leistungsfähiger zu gestalten, insbesondere vorausschauend auf eine andere Funkverbindung umzuschalten, ohne dass es zu einer Unterbrechung des Datenstroms kommt.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von dem Daten-Netzwerk der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die erste Splitter-/Combiner-Einheit unter Berücksichtigung von vorgegebenen Entscheidungskriterien mindestens eine der Funkverbindungen auswählt und zur Datenübertragung nutzt, wobei im Falle eines Umschaltens auf die ausgewählte Funkverbindung das Umschalten ohne eine Unterbrechung des Datenstroms erfolgt und wobei als Entscheidungskriterium ein Ort des Benutzer-Endgeräts dient.
-
Die parallele Datenübertragung über mehrere Funkverbindungen erfolgt sowohl in upload- als auch in download-Richtung. Insbesondere erfolgt die parallele Datenübertragung bei einer einzigen Netzwerkseiten-Anforderung. Dies wird beispielsweise dadurch ermöglicht, dass in der Verbindung zwischen dem Benutzer-Endgerät und den Funkverbindungen die erste Splitter-/Combiner-Einheit angeordnet ist. In der ersten Splitter-/Combiner-Einheit wird der Datenstrom mit den zu übertragenden Daten auf mehrere Funkverbindungen aufgeteilt. Jeder Funkverbindung ist eine eigene Netzwerkadresse des paketvermittelnden Netzwerks zugeordnet. Wenn das paketvermittelnde Netzwerk als das Internet ausgebildet ist, sind die Adressen der Funkverbindungen IP(Internet Protocol)-Adressen.
-
Am anderen Ende der Funkverbindungen ist zwischen den Funkverbindungen und dem Server des paketvermittelnden Netzwerks eine zweite Splitter-/Combiner-Einheit angeordnet. In der zweiten Splitter-/Combiner-Einheit laufen die Funkverbindungen mit ihren verschiedenen Netzwerkadressen zusammen. Die zweite Einheit übersetzt die verschiedenen Netzwerkadressen der einzelnen Verbindungen auf eine einzige Netzwerk-Adresse der zweiten Splitter-/Combiner-Einheit. Auf diese Weise ist es möglich, dass die zweite Splitter-/Combiner-Einheit als ein Client des paketvermittelnden Netzwerks mit einer einzigen eigenen Netzwerk-Adresse betrieben wird, über welche die zweite Einheit in dem paketvermittelnden Netzwerk eindeutig identifizierbar ist, obwohl für die Datenübertragung über das Funk-Kommunikationsnetzwerk mehrere Funkverbindungen mit mehreren Netzwerkadressen genutzt werden.
-
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine automatische Kanalbündelung unabhängig von den verwendeten Medien und unabhängig von den verwendeten Protokollen erzielt. Eine solche Kanalbündelung hat insbesondere für GPRS und UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) große Vorteile, da auch bei einer Datenübertragung über diese Standards eine sehr hohe Datenübertragungsrate erzielt werden kann, was nach dem Stand der Technik bisher nicht möglich war.
-
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass ein Umschalten zwischen einer ersten Funkverbindung auf eine weitere Funkverbindung während einer Datenübertragung möglich ist noch bevor der Datenstrom über die erste Funkverbindung unterbrochen ist. Dieses Umschalten von einer Funkverbindung auf eine andere ohne eine Unterbrechung des Datenstroms wird auch als ”seamless roaming” oder ”seamless handover” bezeichnet. Dies ist insbesondere für einen mobilen Einsatz des Daten-Netzwerks von Bedeutung, da die Übertragungseigenschaften der Funkverbindungen im mobilen Einsatz ständigen Änderungen unterworfen sind. Durch das mit dem erfindungsgemäßen Daten-Netzwerk nunmehr mögliche Umschalten zwischen den Funkverbindungen ohne eine Unterbrechung des Datenstroms kann trotz Änderungen der Übertragungseigenschaften der einzelnen Funkverbindungen eine im wesentlichen bzw. nach Möglichkeit konstante Übertragungseigenschaft der Gesamtverbindung (umfassend die mehreren Funkverbindungen) erzielt werden.
-
Wenn bspw. die Datenrate über eine erste Funkverbindung eines ersten Anbieters an einem bestimmten Ort abfällt, ist es wahrscheinlich, dass an diesem Ort zumindest eine zweite Funkverbindung eines anderen Standards oder eines anderen Anbieters eine gute Datenrate aufweist. In diesem Fall kann dann von der ersten auf die zweite Funkverbindung umgeschaltet werden, um eine Übertragung der Daten des Datenstroms aufrecht zu erhalten. Für die Gesamtverbindung (umfassend die erste Funkverbindung und die zweite Funkverbindung) ergibt sich also eine im Wesentlichen konstante Datenrate. Wenn an einem anderen Ort eine ausreichende Abdeckung für beide Funkverbindungen gegeben ist, können die Datenpakete des zu übertragenden Datenstroms auch auf beide Funkverbindungen aufgeteilt und in upload-Richtung von der zweiten Splitter-/Combiner-Einheit und in download-Richtung von der ersten Splitter-/Combiner-Einheit wieder zusammengesetzt werden. Auf diese Weise kann in entsprechend ausgestatteten Orten die Datenrate deutlich erhöht werden.
-
Bei der Erfindung können die Daten über die verschiedenen Funkverbindungen nach dem gleichen Standard oder nach unterschiedlichen Standards übertragen werden. Zur Realisierung der verschiedenen Funkverbindungen, über die Daten nach unterschiedlichen Protokollen übertragen werden, sind verschiedene Funkmodule vorgesehen. Derzeit denkbar ist bspw. der Einsatz von GSM-, UMTS-, GPRS-, HSCSD-, EDGE(Enhanced Data rates for a Global Evolution; Enhanced Data GSM Environment)-, 1xRTT(single carrier Radio Transmission Technology)-, 1xEV-DO(1xEvolution Data Optimized)-, 1xEV-DV(1xEvolution, Data and Voice)- und/oder WLAN(Wireless Local Area Network nach IEEE 802.11)-Funkmodulen. Selbstverständlich ist auch der Einsatz von Funkmodulen denkbar, die nach anderen Protokollen arbeiten. Auch können sich in Zukunft weitere Protokolle oder Standards ergeben, die hier nicht ausdrücklich erwähnt sind, aber von der vorliegenden Erfindung ebenfalls umfasst sein sollen. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist nämlich nicht, welche Art von Protokollen zur Datenübertragung genutzt werden kann, sondern vielmehr die Tatsache, dass für die Datenübertragung eines Datenstromes (bspw. einer Netzwerkseiten-Anforderung) über das Funk-Kommunikationsnetzwerk mehrere Funkverbindungen zur Erhöhung der Datenübertragungsrate für einen einzigen Datenstrom oder zur Realisierung einer ”seamless handover”- oder einer ”seamless roaming”-Funktion für einen einzigen Datenstrom gebündelt werden können.
-
In zunehmendem Maße gibt es bspw. so genannte WLAN(Wireless Local Area Network)-Hotspots, das sind räumlich begrenzte Orte mit einer WLAN-Abdeckung, in denen eine schnelle Datenverbindung aufgebaut werden kann. Solche WLAN-Hotspots haben jedoch nur eine Ausdehnung von wenigen 100 Metern. Es ist denkbar, dass das Vorhandensein von WLAN-Hotspots detektiert wird und auf eine WLAN-Funkverbindung umgeschaltet wird, sobald ein solcher Hotspot detektiert wird. Auf diese Weise kann eine lokal verfügbare preiswerte und schnelle Infrastruktur zur Datenübertragung ausgenutzt werden, ohne dass der laufende Datenstrom unterbrochen wird. Wenn der WLAN-Hotspot verlassen wird, sorgen die Splitter-/Combiner-Einheiten dafür, dass der Datenstrom erhalten bleibt und die laufende Datenübertragung von einer anderen Funkverbindung, bspw. einer GSM- oder UMTS-Funkverbindung, übernommen wird.
-
Erfindungsgemäß werden unter Berücksichtigung von vorgebbaren Entscheidungskriterien mehrere der mindestens zwei Funkverbindungen ausgewählt und Daten eines Datenstroms zumindest zeitweise parallel über die ausgewählten Funkverbindungen übertragen. Dazu kann der Datenstrom aufgeteilt werden, und einzelne Datenpakete können über die eine Funkverbindung und andere Datenpakete über die mindestens eine andere Funkverbindung übertragen werden. In der Vermittlungseinheit werden die Datenpakete der verschiedenen Funkverbindungen dann von der zweiten Splitter-/Combiner-Einheit empfängerseitig wieder zu dem Datenstrom zusammengesetzt. Durch die zeitweise parallele Datenübertragung kann sichergestellt werden, dass ein Umschalten von einer Funkverbindung auf eine andere Funkverbindung ohne eine Unterbrechung des Datenstroms möglich ist (sog. ”seamless roaming”, ”seamless handover”).
-
Die Daten eines Datenstroms können zumindest dann parallel über die ausgewählten Funkverbindungen übertragen werden, wenn die Datenübertragung von mindestens einer ersten Funkverbindung auf mindestens eine zweite Funkverbindung umgeschaltet wird, wobei die ausgewählten Funkverbindungen die erste Funkverbindung und die zweite Funkverbindung umfassen. Genauer gesagt, werden die Datenpakete eines Datenstroms zunächst über mindestens eine erste Funkverbindung übertragen. Wenn zu einem bestimmten Zeitpunkt auf mindestens eine andere Funkverbindung umgeschaltet werden soll, werden ab diesem Zeitpunkt alle weiteren Datenpakete über die mindestens eine andere Funkverbindung übertragen. Die parallele Datenübertragung ist also auch in dem Sinne einer quasiparallelen Datenübertragung zu verstehen. Anders ausgedrückt, werden zur Übertragung der Datenpakete ein und desselben Datenstroms mehrere Funkverbindungen genutzt, entweder zeitgleich oder zeitversetzt zueinander. Die Vermittlungseinheit sorgt dafür, dass die über verschiedene Funkverbindungen eingehenden Datenpakete ohne Unterbrechung des Datenstroms wieder zu dem ursprünglichen Datenstrom zusammengesetzt werden.
-
Alternativ können die Daten eines Datenstroms zur Erhöhung der Bandbreite aufgeteilt, unterschiedliche Teile der Daten über verschiedene Funkverbindungen übertragen, und die übertragenen Daten bei der Vermittlungseinheit wieder zusammengesetzt werden. Die zweite Splitter-/Combiner-Einheit der Vermittlungseinheit sorgt dafür, dass die über verschiedene Funkverbindungen eingehenden Datenpakete ohne Unterbrechung des Datenstroms und ohne dass dies für den Server des paketvermittelnden Netzwerks ersichtlich ist wieder zu dem ursprünglichen Datenstrom zusammengesetzt werden.
-
Als Entscheidungskriterium zur Auswahl einer oder mehrerer der mindestens zwei Funkverbindungen wird vorzugsweise mindestens eines der nachfolgenden Kriterien herangezogen:
- – Optimierung der Bandbreite;
- – Optimierung der Kosten für die Datenübertragung;
- – Optimierung der Stabilität der Datenübertragung; und
- – regelbasierte Auswahl der Funkverbindung.
-
Bei der Optimierung der Bandbreite wird diejenige Funkverbindung ausgewählt, welche einen vorgebbaren Bandbreiten-Grenzwert überschreitet bzw. welche die beste Bandbreite von allen Funkverbindungen aufweist. Bei der Optimierung der Kosten für die Datenübertragung wird diejenige Funkverbindung ausgewählt, welche (u. U. bei gegebener Bandbreite) die finanziell günstigste Datenübertragung ermöglicht. Dabei können Kosten für die Betreiber der Netzwerke, über welche die Funkverbindungen aufgebaut werden, in Abhängigkeit insbesondere von dem Ort eines Benutzer-Endgeräts Berücksichtigung finden. Eine regelbasierte Auswahl kann auch bspw. auf dem Datum, der Uhrzeit, dem Ort eines Benutzer-Endgeräts (z. B. in Form von GPS-Daten) oder anderen Kriterien beruhen.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Splitter-/Combiner-Einheiten eine Netzwerk-Adresse des Datenstromes über das Funk-Kommunikationsnetzwerk auf mindestens zwei separaten Quelladressen der Funkverbindungen abbilden bzw. mindestens zwei separate Quelladressen der Funkverbindungen über das Funk-Kommunikationsnetzwerk auf einer einzigen Netzwerk-Adresse des Datenstromes abbilden.
-
Wenn die Quelladressen der Funkverbindungen von der zweiten Splitter-/Combiner-Einheit in die Netzwerk-Adresse der zweiten Splitter-/Combiner-Einheit umgewandelt werden, werden die Quelladressen wieder zu einem gemeinsamen Datenstrom aus Sicht des paketvermittelnden Netzwerkes zusammengefasst.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das paketvermittelnde Netzwerk das Internet ist, über das Daten nach dem Internet Protocol (IP) übertragen werden.
-
Es wird des Weiteren vorgeschlagen, dass die erste Splitter-/Combiner-Einheit Teil eines vermittelnden Netzwerk-Knotens (Routers) ist, der mit Funkmodulen zur Datenübertragung über die Funkverbindungen in Verbindung steht. Der Router ist zwischen dem Benutzer-Endgerät und den Funkverbindungen angeordnet.
-
Außerdem wird vorgeschlagen, dass die zweite Splitter-/Combiner-Einheit an das paketvermittelnde Netzwerk angeschlossen ist und mit dem Server in Verbindung steht. Es wird vorgeschlagen, dass die zweite Splitter-/Combiner-Einheit über das paketvermittelnde Netzwerk mit dem Server in Verbindung steht. Alternativ wird vorgeschlagen, dass die zweite Splitter-/Combiner-Einheit über eine von dem paketvermittelnden Netzwerk unabhängige Datenübertragungs-Verbindung mit dem Server in Verbindung steht. Die Splitter-/Combiner-Einheit kann Teil einer Vermittlungseinheit sein, welche an das paketvermittelnde Netzwerk angeschlossen ist und in Verbindung zu dem Server steht.
-
Schließlich wird vorgeschlagen, dass die sendeseitige Splitter-/Combiner-Einheiten, das heißt bei einer Datenübertragung in uplink-Richtung die erste Einheit und bei einer Datenübertragung in downlink-Richtung die zweite Einheit, die zu übertragenden Daten derart auf die mindestens zwei Funkverbindungen aufteilen, dass über die Funkverbindungen unterschiedliche Teile der Daten übertragen werden. Die Funkverbindungen dienen dabei nicht zur redundanten Datenübertragung, sondern zur Erhöhung der Datenrate des Gesamtsystems.
-
Durch den Einsatz der Splitter-/Combiner-Einheiten und die Fähigkeit der Einheiten, die verschiedenen Quelladressen der einzelnen Funkverbindungen auf eine einzige Netzwerk-Adresse umzuwandeln, wird das automatische Zusammenfassen mehrerer Funkverbindungen zu einer einzigen Datenübertragungsverbindung (sog. Kanalbündelung), sowie das unterbrechungsfreie Umschalten von einer Funkverbindung auf eine andere (sog. ”seamless roaming” oder ”seamless handover”) erst möglich. Durch den Einsatz der Splitter-/Combiner-Einheiten erfährt die Übertragung eines einzigen Datenstromes oder Datenstroms über ein Funk-Kommunikationsnetzwerk eine bisher nicht gekannte Flexibilität dahingehend, dass Übertragungsrate, Qualität, Kosten und andere Parameter der Funkverbindungen stets den Wünschen des Benutzers entsprechend eingestellt werden können, ohne dass es zu einer Unterbrechung der Datenübertragung kommt.
-
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ausgehend von dem Splitter-/Combiner-Einheit der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die Splitter-/Combiner-Einheit ausgebildet ist, unter Berücksichtigung von vorgegebenen Entscheidungskriterien mindestens eine der Funkverbindungen auszuwählen und zur Datenübertragung zu nutzen, wobei als Entscheidungskriterium ein Ort des Benutzer-Endgeräts dient, und die Splitter-/Combiner-Einheit ferner ausgebildet ist, im Falle eines Umschaltens auf die ausgewählte Funkverbindung das Umschalten ohne eine Unterbrechung des Datenstroms auszuführen.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Mittel zum Aufteilen der zu übertragenden Daten des Datenstromes auf die Funkverbindungen die Daten derart aufteilen, dass über die Funkverbindungen unterschiedliche Teile der Daten übertragen werden.
-
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung. Es zeigt:
-
1 in einer schematischen Ansicht ein erfindungsgemäßes Daten-Netzwerk gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
In 1 ist ein Kraftfahrzeug mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. In dem Fahrzeug 1 ist ein vermittelnder Netzwerkknoten 3 (sog. Router) angeordnet. An den Router 3 sind über Datenverbindungen 4 und 5 Benutzer-Endgeräte 6 und 7 angeschlossen. Die Benutzer-Endgeräte 6 und 7 sind bspw. als Telefone, Personal Digital Assistants (PDAs), mobile Laptops oder als ortsfest in dem Fahrzeug 1 angeordnete Personal Computer (PCs) ausgebildet. Die Datenverbindungen 4 und 5 können mittels einer Leitung z. B. Ethernet, oder schnurlos, bspw. über eine Funkverbindung (z. B. nach einem WLAN- oder Bluetooth-Standard) oder über eine Infrarot-Verbindung (z. B. nach dem IrDA-Standard), ausgebildet sein.
-
Der Router 3 ist an Funkmodule 8 und 9 angeschlossen, die mit einer oder mehreren Funkantennen 10 in Verbindung stehen. Die Funkmodule 8 und 9 sind den Mobilfunk-Anbietern 11 und 12 zugeordnet. Die Mobilfunk-Anbieter 11 und 12 können SIM(Subscriber Identification Module)-Karten verschiedener Anbieter, aber auch der gleichen Anbieter sein. Selbstverständlich können auch mehr als zwei Funkmodule 8 und 9 vorgesehen werden. Für das vorliegende Ausführungsbeispiel wurde die Anzahl der Funkmodule jedoch auf zwei für den Router 3 beschränkt.
-
Zwischen dem Funkmodul 8 und dem Mobilfunk-Anbieter 11 ist eine erste Funkverbindung 13 und zwischen dem Funkmodul 9 und dem Mobilfunk-Anbieter 12 ist eine zweite Funkverbindung 14 ausgebildet. Die Mobilfunk-Anbieter 11 und 12 können auch ein und derselbe Anbieter sein, wobei dann beide Funkverbindungen 13 und 14 zu dem gleichen Anbieter aufgebaut werden, möglicherweise jedoch nach unterschiedlichen Protokollen.
-
Beim Aufbau der Verbindungen 13 und 14 weisen die Mobilfunk-Anbieter 11 und 12 dem Initiator, das heißt dem Funkmodul 8 bzw. 9, der jeweiligen Verbindung eine (öffentliche oder private) Netzwerk-Adresse 15 bzw. 16 zu. Wenn ein später noch näher zu erläuterndes paketvermittelndes Netzwerk 24 als das Internet ausgebildet ist, werden die Netzwerk-Adressen 15, 16 auch als IP(Internet Protocol)-Adressen bezeichnet. Nach dem Aufbau der Verbindungen 13 und 14 und dem Erhalt der IP-Adressen 15 und 16, baut der Router 3 eine erste Teilverbindung in Form der Tunnelverbindungen 18 und 19 über das paketvermittelnde Netzwerk 24, bspw. das Internet 24, zu einer ortsfesten Vermittlungseinheit 2 auf. Diesen Tunnelverbindungen 18 und 19 wird seitens der Vermittlungseinheit 2 wiederum eine (öffentliche oder private) IP-Adresse 20 (”Tunnel-IP”) aus dem Adressbereich der Vermittlungseinheit 2 zugewiesen.
-
Ausgehende Daten-Pakete der Benutzer-Endgeräte 6 und 7 mit der Zieladresse eines Servers 25 im paketvermittelnden Netzwerk 24 (sog. Content-Provider 25) und der Absenderadresse der Benutzerendgeräte 6 bzw. 7 werden durch den Router 3 zunächst mit der Tunnel-IP 20 als Absenderadresse versehen (sog. NAT, Network Address Translation) und dann durch eine Splitter-/Combiner-Schicht 21 (entspricht der ersten Splitter-/Combiner-Einheit) in dem Router 3 für die Tunnel-Verbindungen 18 und 19 aufgeteilt, wobei die Pakete mit einem Tunnel-Rahmen versehen werden. Anschließend werden die Pakete erneut mit IP-Rahmen versehen, mit den Absenderadressen 15 bzw. 16 der Module 8 bzw. 9 signiert und danach über die Tunnelverbindungen 18 bzw. 19 zu der Vermittlungseinheit 2 versandt.
-
In der Vermittlungseinheit 2 werden die ankommenden Daten-Pakete in einer Splitter-/Combiner-Schicht 22 (entspricht der zweiten Splitter-/Combiner-Einheit) eines empfangsseitigen Tunnel-Endpunktes 23 von dem zu den Funkmodulen 8 bzw. 9 gehörenden IP-Rahmen befreit. Anhand des darunter liegenden Tunnel-Rahmens kann die Splitter-/Combiner-Schicht 22 die verteilten Daten-Pakete wieder zu dem ursprünglichen Datenstrom zusammensetzen. Beim Zusammensetzen wird der Tunnel-Rahmen entfernt, so dass nur der Teil übrigbleibt, den der Router 3 nach dem Erhalt der Pakete von den Benutzer-Endgeräten 6 und 7 mit der Tunnel-IP 20 versehen hatte. Sollte die Tunnel-IP 20 aus einem privaten Adressbereich zugewiesen worden sein, so wird die Tunnel-IP 20 in dem Daten-Paket durch die öffentliche IP-Adresse der Vermittlungseinheit 2 ersetzt (sog. NAT), andernfalls ist dieser Schritt nicht notwendig.
-
Das so erhaltene Daten-Paket kann direkt an die Zieladresse des Content-Providers 25 versendet werden. Eingehende Antwort-Pakete des Content-Providers 25 werden nach dem umgekehrten Verfahren von der Vermittlungseinheit 2 bzw. von der Splitter-/Combiner-Schicht 22 aufgeteilt und getunnelt zum Router 3 gesendet, der die über die Funkverbindungen 13 und 14 ankommenden Datenpakete wieder zu dem ursprünglichen Datenstrom zusammensetzt und die Daten an die Benutzer-Endgeräte 6 und 7 weiterleitet. Dass die Datenübertragung dabei über zwei verschiedene Funkverbindungen 13 und 14 erfolgt, die nach unterschiedlichen Protokollen arbeiten können, bemerkt der Benutzer nicht. Ebenso sieht ein Beobachter aus dem paketvermittelnden Netzwerk 24 lediglich die Tunnel-IP 20 des Routers 3 als Absenderadresse bzw. im Falle, dass die Vermittlungseinheit 2 NAT durchführt, die Adresse der Vermittlungseinheit 2, und bemerkt nicht, dass sich dahinter eine Vielzahl von Funkverbindungen 13 und 14 verbergen.
-
Die Funkmodule 8 und 9 können nach unterschiedlichen Protokollen arbeiten. Dementsprechend können über die Funkverbindungen 13 und 14 Daten nach unterschiedlichen Standards übertragen werden. Je nach verwendetem Protokoll werden die zu übertragenden bzw. die empfangenen Daten von den Funkmodulen 8 und 9 auf verschiedene Weise aufbereitet und gesendet bzw. empfangen. Die Daten werden über die Funkverbindungen 13 und 14 bspw. nach den nachfolgend beispielhaft aber keinesfalls abschließend aufgeführten Protokollen übermittelt:
- – CSD (Circuit Switched Data),
- – GPRS (General Packet Radio Service),
- – HSCSD (High Speed Circuit Switched Data),
- – UMTS (Universal Mobile Telecommunications System),
- – WLAN (Wireless Local Area Network),
- – EDGE (Enhanced Data rates for a Global Evolution, Enhanced Data GSM Environment),
- – 1xRTT (single carrier Radio Transmission Technology),
- – 1xEV-DO (single carrier evolution data only),
- – 1xEV-DV (single carrier evolution data versatile).
-
Selbstverständlich können die Funkverbindungen 13 und 14 Daten auch nach anderen Protokollen übertragen, die hier nicht ausdrücklich genannt sind. Auch können sich in Zukunft weitere Protokolle ergeben, die von der vorliegenden Erfindung ebenfalls umfasst sein sollen. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist nicht, welche Art von Protokoll oder Standard zur Datenübertragung genutzt wird, sondern vielmehr die Tatsache, dass für die Datenübertragung über ein Funk-Kommunikationsnetzwerk Splitter-/Combiner-Einheiten eingesetzt werden, welche die Daten eines zu übertragenden Datenstromes auf der Senderseite auf mehrere Funkverbindungen 13, 14 aufteilen bzw. die über die Funkverbindungen 13, 14 übertragenen Daten auf der Empfängerseite wieder zu dem ursprünglichen Datenstrom zusammenfügen.
-
Der Mechanismus des Aufteilens der Pakete auf die zwei Funkverbindungen ist dementsprechend auch nicht auf gleichartige Verbindungen beschränkt. Vielmehr wird versucht, bandbreitenunabhängig eine optimale Ausnutzung der Einzel-Funkverbindungen 13, 14 zu gewährleisten.
-
In dem in 1 dargestellten Daten-Netzwerk kann mit dem beschriebenen Verfahren eine automatische Kanalbündelung unabhängig von den verwendeten Medien und unabhängig von den verwendeten Protokollen erzielt werden.
-
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass ein Umschalten zwischen einer ersten Funkverbindung 13 auf die zweite Funkverbindung 14 während einer Datenübertragung ohne Unterbrechung der Übertragung möglich ist noch bevor der Datenstrom über die erste Funkverbindung 13 unterbrochen ist. Dieses Umschalten von einer Funkverbindung 13 auf eine andere ohne eine Unterbrechung des Datenstroms wird auch als ”seamless roaming” oder ”seamless handover” bezeichnet. Dies ist insbesondere für einen mobilen Einsatz der Erfindung, bspw. zur Internet-Anbindung eines Kraftfahrzeugs, eines Flugzeuges, eines Zuges oder eines Schiffes, von Bedeutung, da im mobilen Einsatz die Übertragungseigenschaften der Funkverbindungen 13 und 14 ständigen Änderungen unterworfen sind. Durch das nunmehr mögliche Umschalten zwischen den Funkverbindungen 13 und 14 ohne eine Unterbrechung des Datenstroms kann trotz Änderungen der Übertragungseigenschaften der einzelnen Funkverbindungen 13 und 14 eine im wesentlichen bzw. nach Möglichkeit konstante Übertragungseigenschaft der Gesamtverbindung (umfassend die mehreren Funkverbindungen 13 und 14) erzielt werden.
-
Wenn bspw. die Datenrate über die erste Funkverbindung 13 in einem bestimmten Ort abfällt, ist es wahrscheinlich, dass an diesem Ort zumindest die zweite Funkverbindung 14 eine gute Datenrate aufweist. In diesem Fall kann dann von der ersten auf die zweite Funkverbindung 14 umgeschaltet werden, um eine Übertragung der Daten des Datenstroms aufrecht zu erhalten. Für die Gesamtverbindung (umfassend die erste Funkverbindung 13 und die zweite Funkverbindung 14) ergibt sich also eine im wesentlichen konstante Datenrate. Wenn an einem anderen Ort eine ausreichende Abdeckung für beide Funkverbindungen 13 und 14 gegeben ist, können die Datenpakete des zu übertragenden Datenstroms auch auf beide Funkverbindungen 13 und 14 aufgeteilt und in upload-Richtung von der Vermittlungseinheit 2 und in download-Richtung von dem Router 3 wieder zusammengesetzt werden. Auf diese Weise kann in entsprechend ausgestatteten Orten die Datenrate deutlich erhöht werden.
-
In zunehmendem Maße gibt es bspw. so genannte WLAN(Wireless Local Area Network)-Hotspots, das sind räumlich begrenzte Orte mit einer WLAN-Abdeckung, in denen eine schnelle Datenverbindung aufgebaut werden kann. Solche WLAN-Hotspots haben jedoch nur eine Ausdehnung von wenigen 100 Metern. Es ist denkbar, dass das Vorhandensein von WLAN-Hotspots durch geeignete Mittel im Bereich des Kraftfahrzeugs 1 detektiert wird und auf eine WLAN-Funkverbindung umgeschaltet wird, sobald ein solcher Hotspot detektiert wird. Auf diese Weise kann eine lokal verfügbare preiswerte und schnelle Infrastruktur zur Datenübertragung ausgenutzt werden, ohne dass der laufende Datenstrom unterbrochen wird. Wenn der WLAN-Hotspot verlassen wird, sorgt die Vermittlungseinheit 2 dafür, dass der Datenstrom erhalten bleibt und die Datenübertragung von einer anderen Funkverbindung, bspw. einer GSM- oder UMTS-Funkverbindung, übernommen wird.
-
Unter Berücksichtigung von vorgebbaren Entscheidungskriterien kann eine der zwei Funkverbindungen 13 und 14 ausgewählt werden. Falls die ausgewählte Funkverbindung 14 eine andere als die derzeit aktive Funkverbindung 13 ist, kann von der einen Funkverbindung 13 auf die andere umgeschaltet werden. Dazu werden die Daten des Datenstroms zumindest zeitweise parallel über die ausgewählte und die nicht ausgewählte Funkverbindung übertragen. Der Datenstrom kann aufgeteilt werden, und einzelne Datenpakete können über die eine Funkverbindung 13 und andere Datenpakete über die andere Funkverbindung 14 übertragen werden. Beim Empfänger werden die Datenpakete dann wieder zusammengesetzt.
-
Zumindest während des Aufbaus der zweiten Funkverbindung 14 werden Datenpakete parallel über die erste Funkverbindung 13 (welche noch Datenpakete des Datenstroms überträgt) und über die zweite Funkverbindung 14 (welche Datenpakete zum Aufbau einer Datenübertragungsverbindung über die Funkverbindung 14 überträgt) übertragen. Durch die zeitweise parallele Datenübertragung kann sichergestellt werden, dass ein Umschalten von einer Funkverbindung auf eine andere Funkverbindung ohne eine Unterbrechung des Datenstroms möglich ist.
-
Die Daten eines Datenstroms können zur Erhöhung der Bandbreite auch aufgeteilt, unterschiedliche Teile der Daten über verschiedene Funkverbindungen 13 und 14 übertragen, und die übertragenen Daten beim Empfänger wieder zusammengesetzt werden. Beim Empfänger (in upload-Richtung die Vermittlungseinheit 2 und in download-Richtung der Router 3) muss dafür gesorgt werden, dass die über die verschiedenen Funkverbindungen 13 und 14 zum Teil parallel eingehenden Datenpakete ohne Unterbrechung des Datenstroms wieder zu dem ursprünglichen Datenstrom zusammengesetzt werden.
