DE102004059697A1

DE102004059697A1 - Verfahren zur Steuerung der Kommunikation eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102004059697A1
Application number: DE102004059697A
Authority: DE
Inventors: Jochen Linkohr; Christian MAIHÖFER
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2024-12-11
Also published as: DE102004059697B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Kommunikation eines Fahrzeug-Kommunikationssystems mit einem fahrzeugexternen Kommunikationspartner, wobei das Fahrzeug-Kommunikationssystem zeitweise in einem Kommunikationszyklus und ansonsten in einem Schlafzyklus betrieben wird. Dabei werden die Zeiträume, in denen eine Kommunikation erfolgt, nicht unter Verwendung einer absoluten Systemzeit, sondern unter Berücksichtigung der Dauer des Kommunikationszyklus und des Schlafzyklus gewählt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Kommunikation eines Fahrzeug-Kommunikationssystems mit einem fahrzeugexternen Kommunikationspartner.

Funkgestützte Dienste haben in jüngerer Zeit auch im automobilen Umfeld weite Verbreitung gefunden. Eine Vielzahl von Sicherheits-, Informations- und Komfortanwendungen wird in Verbindung mit Kraftfahrzeugen unter Nutzung verschiedenster Funktechnologien angeboten, wie beispielsweise Telematik-, Verkehrsinformations- oder auch Entertainmentdienste.

Dabei kommen im Fahrzeug vermehrt Kommunikationskomponenten zum Einsatz, die sich Technologien bedienen, die aus anderen Anwendungsgebieten bekannt sind, wie beispielsweise die Bluetooth- oder auch die IEEE 802.11-Technologie (WLAN). Die genannten Technologien ermöglichen es beispielsweise, ohne weitere Netz-Infrastruktur Daten zwischen einzelnen Teilnehmern über ein so genanntes Ad-Hoc-Netz auszutauschen. Charakteristisch für das automobile Umfeld ist jedoch der erhöhte Stellenwert, der dem Power Management zukommt. Insbesondere bei mit abgeschaltetem Motor stehendem Fahrzeug ist es erforderlich, die Leistungsaufnahme der in diesem Betriebszustand noch aktiven elektrischen Verbraucher auf ein Minimum zu reduzieren, um zu vermeiden, dass die Kapazität der Batterie des Fahrzeuges bis unter die Schwelle erschöpft wird, unterhalb derer es nicht mehr möglich ist, das Fahrzeug zu starten.

Hieraus ergeben sich besondere Anforderungen an die Leistungsaufnahme der im Fahrzeug verwendeten Kommunikationskomponenten. Bedingt durch die verbreitete Verwendung im Bereich der mobilen Computer bietet der IEEE 802.11-Standard bereits eine rudimentäre Power Management Funktionalität.

Die genannte Funktionalität wird beim IEEE 802.11 Standard dadurch realisiert, dass die an dem Netz beteiligten Stationen in einem zeitsynchronisierten Modus betrieben werden, d. h. für alle Stationen existiert eine gemeinsame Systemzeit. Zu festen, vorab vereinbarten Zeitpunkten werden von den einzelnen Stationen kurze Aussendungen, sogenannte Beacons, versandt. Anhand dieser Beacons wird im Netz entschieden, zwischen welchen Partnern für eine vorbestimmte Zeit eine Kommunikation zustande kommt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass die Stationen stets zu fixen Zeitpunkten ihre volle Funktionalität aufnehmen müssen, um an den Beacon-Aussendungen teilnehmen zu können. Hierdurch bleibt die Möglichkeit, ein effizientes Power-Management zu realisieren, beschränkt. Aufgrund dieser Limitationen weisen aktuelle WLAN-Einheiten einen Stand-By Stromverbrauch von ca. 1 mA auf. Für in Fahrzeugen eingesetzte Komponenten ist jedoch ein Stromverbrauch von ca. 0,1 mA wünschenswert. Daher besteht Bedarf an einer stromsparenden Ansteuerung der genannten Komponenten.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem das Power Management beim Einsatz von funkgestützten Diensten in Fahrzeugen verbessert wird.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den in Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Die Unteransprüche 2–7 beziehen sich auf vorteilhafte Realisationsmöglichkeiten der Erfindung.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung der Kommunikation eines Fahrzeug-Kommunikationssystems mit einem fahrzeugexternen Kommunikationspartner zeigt ebenso wie das Verfahren nach IEEE 802.11 die Charakteristik, dass das Fahrzeug-Kommunikationssystem zeitweise in einem Kommunikationszyklus und ansonsten in einem Schlafzyklus betrieben wird.

Im Unterschied zum WLAN-Standard werden jedoch die Zeiträume, in denen eine Kommunikation erfolgt, nicht unter Verwendung einer absoluten Systemzeit, sondern unter Berücksichtigung der Dauer des Kommunikationszyklus und des Schlafzyklus gewählt.

Damit entfällt die Notwendigkeit einer zeitlichen Synchronisation der beiden beteiligten Kommunikationspartner. Darüber hinaus eröffnet sich die Möglichkeit, die Länge der Kommunikations- und Schlafzyklen so zu wählen, dass die Leistungsaufnahme der beteiligten Kommunikationssysteme gegenüber der Variante mit festen Zykluszeiten situationsangepasst weiter minimiert werden kann, was unter den oben genannten Aspekten insbesondere für den Energiehaushalt von Fahrzeugen von besonderer Bedeutung ist.

Dabei kann die Power Management Funktionalität in besonders vorteilhafter Weise dadurch realisiert werden, dass der fahrzeugexterne Kommunikationspartner seine für das Fahrzeug-Kommunikationssystem bestimmten Aussendungen mit einer bestimmten Wiederholfrequenz zyklisch wiederholt, wobei die Wiederholfrequenz und Anzahl der Wiederholungen in der Weise gewählt ist, dass mindestens eine Aussendung während der Dauer eines Kommunikationszyklus erfolgt.

Hierzu genügt es, wenn dem fahrzeugexternen Kommunikationspartner die Wiederholfrequenz und die Länge der Kommunikationszyklen des Fahrzeug-Kommunikationssystems bekannt sind (selbstverständlich ergibt sich hieraus unmittelbar die Länge der Schlafzyklen des Fahrzeug-Kommunikationssystems). Wählt man die Wiederholfrequenz in der Weise, dass die korrespondierende Periodendauer kleiner ist als die Länge eines Kommunikationszyklus, so ist sichergestellt, dass der Versuch des fahrzeugexternen Kommunikationspartners in einen Kommunikationszyklus des Fahrzeug-Kommunikationssystems fällt. Auf diese Weise lässt sich eine einfache Power Management Funktionalität ohne Synchronisation der beteiligten Partner realisieren.

Für den Fall, dass nur die Länge der Kommunikationszyklen dem fahrzeugexternen Kommunikationspartner bekannt sind aber nicht die Wiederholfrequenz, lässt sich das Verfahren in der Weise modifizieren, dass der fahrzeugexterne Kommunikationspartner seine für das Fahrzeug-Kommunikationssystem bestimmten Aussendungen mit einer bestimmten Wiederholfrequenz zyklisch wiederholt, solange bis eine Verbindung mit dem Fahrzeug-Kommunikationssystem hergestellt ist.

Damit ist sicher gestellt, dass die Länge der Schlafzyklen des Fahrzeug-Kommunikationssystems dynamisch angepasst werden kann. Beispielsweise ist es vorteilhaft, die Länge der Schlafzyklen zu verlängern, wenn über einen bestimmten Zeitraum hinweg keine Kommunikation erfolgt ist. Auf diese Weise wird es erreicht, dass der Stromverbrauch der beteiligten Komponenten weiter minimiert wird, was sich insgesamt positiv auf den Energiehaushalt des Fahrzeuges auswirkt. Des weiteren ist es beispielsweise vorteilhaft, die Länge der Schlafzyklen zu verlängern, wenn zuvor durch erhöhten Kommunikationsaufwand ein erhöhter Stromverbrauch aufgetreten ist. Auf diese Weise wird erreicht, langfristig einen gewünschten Mittelwert des Stromverbrauchs nicht zu überschreiten.

Für den Fall, dass die Wiederholfrequenz und die Länge der Kommunikationszyklen dem fahrzeugexternen Kommunikationspartner nicht bekannt sind, lässt sich das Verfahren in der Weise modifizieren, dass der fahrzeugexterne Kommunikationspartner seine für das Fahrzeug-Kommunikationssystem bestimmten Aussendungen mit einer bestimmten Wiederholfrequenz zyklisch wiederholt, wobei die Wiederholfrequenz so lange erhöht wird, bis eine Verbindung mit dem Fahrzeug-Kommunikationssystem hergestellt ist.

Damit ist sicher gestellt, dass die Länge der Kommunikations- und Schlafzyklen des Fahrzeug-Kommunikationssystems dynamisch angepasst werden kann. Beispielsweise ist es vorteilhaft, die Länge der Schlafzyklen zu verlängern und die Länge der Hörzyklen zu verringern, wenn über einen bestimmten Zeitraum hinweg keine Kommunikation erfolgt ist. Auf diese Weise wird es erreicht, dass der Stromverbrauch der beteiligten Komponenten weiter minimiert wird, was sich insgesamt positiv auf den Energiehaushalt des Fahrzeuges auswirkt.

Es kann von Vorteil sein, dass nach dem erfolgreichen Aufbau einer Verbindung zwischen dem fahrzeugexternen Kommunikationspartner und dem Fahrzeug-Kommunikationssystem dieses so lange im Kommunikationszyklus verbleibt, bis alle zu übermittelnden Daten übertragen sind. Mit anderen Worten wird der Wechsel zwischen Kommunikations- und Schlafzyklus des Fahrzeug-Kommunikationssystems so lange ausgesetzt, bis die Kommunikation beendet ist. Diese Maßnahme hat die Wirkung, dass die Übertragung der zu übermittelnden Daten auf schnelle Weise erfolgen kann.

Ebenso kann es in manchen Situationen vorteilhaft sein, wenn die zu einer Übermittlung gehörigen Daten über mehrere Kommunikationszyklen verteilt übertragen werden.

Diese Maßnahme hat die Wirkung, dass der Stromverbrauch gleichmäßiger und mit weniger Lastspitzen bzw. kürzer andauernden Lastspitzen auftritt. Schutzschaltungen im Fahrzeug, die über einen bestimmten Zeitraum den Stromverbrauch überprüfen, um bei einem überhöhten Stromverbrauch eine Notabschaltung vorzunehmen, sind für die korrekte Funktionsweise oft auf einen gleichmäßigen Stromverbrauch angewiesen.

Eine weitere Verbesserung der Energieeffizienz des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dadurch erreicht werden, dass während der Kommunikationszyklen lediglich eine Komponente des Fahrzeug-Kommunikationssystems aktiv ist. Diese Komponente prüft anhand einer übertragenen Datensequenz, ob ein Kommunikationswunsch seitens eines Partners besteht. Im Falle der Detektion eines Kommunikationswunsches durch die o. g. Komponente werden weitere Komponenten des Kommunikationssystems aktiviert. Mit dieser Maßnahme wird wirksam unterbunden, dass Komponenten mit hoher Leistungsaufnahme aktiviert werden, bevor der jeweilige Kommunikationspartner als für eine Kommunikation relevant identifiziert wurde, da bei drahtloser und mobiler Kommunikation davon auszugehen ist, dass viele Teilnehmer den selben Kommunikationskanal benutzen, die für das jeweilige Fahrzeug-Kommunikationssystem irrelevant sind und daher von diesem ausgeblendet werden sollen.

Eine besonders vorteilhafte Wahl für die übertragene Datensequenz stellt die Kommunikationsadresse des fahrzeugexternen Kommunikationspartners oder des Fahrzeug-Kommunikationssystems dar – sie ist ohnehin systemimmanent vorhanden und muss nicht erst aufwendig generiert werden.

Nachfolgend ist eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
In die Head Unit eines Fahrzeuges ist eine WLAN-Einheit integriert, über die das Fahrzeug Daten mit der Umgebung austauschen kann.
Ein Fahrzeugnutzer hat den Wunsch, verschiedene MP3-Audiodateien vom heimischen PC über eine WLAN-Verbindung an sein Fahrzeug zu übertragen, wo die MP3-Dateien auf einem internen Speichermedium wie bspw. einer Festplatte abgelegt werden sollen. Vor der Übertragung der Dateien ist das Fahrzeug beispielsweise in der Garage des Fahrzeugnutzers abgestellt. In dieser Situation ist ein geringer Ruhestromverbrauch des Fahrzeuges zwingend und die WLAN-Einheit wechselt in der oben beschriebenen Weise zwischen Kommunikations- und Schlafzyklen. Sobald die Übertragung beginnt, wird das WLAN Modul die gesamte Head Unit aufwecken, damit die Übertragung und Speicherung durchgeführt werden kann. In dieser temporären Phase ist ein erhöhter Stromverbrauch tolerabel. Nach erfolgreicher Übertragung muss die HU wieder abgeschaltet werden und das WLAN Modul wird wieder in der zwischen Kommunikations- und Schlafzyklen wechselnden Betriebsmodus versetzt.
Die Datenübertragung kann somit in 3 Phasen unterteilt werden:

1. Phase: Das Wake-Up Signal mit der charakteristischen Datensequenz wird vom heimischen PC an die WLAN-Komponente im Fahrzeug übertragen. In der Datensequenz kann die WLAN-Hardwareadresse der Fahrzeuges enthalten sein sowie eine feste Bitfolge, die ein generisches Wake-Up Signal darstellt. Diese Sequenz sollte möglichst einfach im Fahrzeug erkannt werden können, bspw. komplett auf dem WLAN Chip ohne Unterstützung sonstiger Prozessoren. Nachfolgend wird die Head Unit aufgeweckt.
2. Phase: Eigentliche Datenübertragung, z.B. MP3-Dateien, Adressen, Ziele für das Navigationssystem, Kartenupdates. Sie kann unter Nutzung eines beliebigen Protokolls, z.B. TCP/IP, FTP, HTTP oder auch proprietär erfolgen.
3. Phase: Signalisierung des Übertragungsendes. Diese stellt weniger Anforderungen an die verwendeten Verfahren als das Aufwecken in der ersten Phase, da die entsprechenden Komponenten in der Head Unit in diesem Zustand noch aktiv sind. Somit kann das Übertragungsende beliebig aufwendig signalisiert werden, wie z. B. durch ein spezielles "Good-Bye-Paket". Auch ein zeitgesteuertes Beenden der Übertragung ist denkbar, z.B. nach 5 min Inaktivität.

Claims

Verfahren zur Steuerung der Kommunikation eines Fahrzeug-Kommunikationssystems mit einem fahrzeugexternen Kommunikationspartner, wobei das Fahrzeug-Kommunikationssystem zeitweise in einem Kommunikationszyklus und ansonsten in einem Schlafzyklus betrieben wird dadurch gekennzeichnet, dass die Zeiträume, in denen eine Kommunikation erfolgt, nicht unter Verwendung einer absoluten Systemzeit, sondern unter Berücksichtigung der Dauer des Kommunikationszyklus und des Schlafzyklus gewählt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der fahrzeugexterne Kommunikationspartner seine für das Fahrzeug-Kommunikationssystem bestimmten Aussendungen mit einer bestimmten Wiederholfrequenz zyklisch wiederholt, wobei die Wiederholfrequenz und Anzahl der Wiederholungen in der Weise gewählt ist, dass mindestens eine Aussendung während der Dauer eines Kommunikationszyklus erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der fahrzeugexterne Kommunikationspartner seine für das Fahrzeug-Kommunikationssystem bestimmten Aussendungen mit einer bestimmten Wiederholfrequenz zyklisch wiederholt, wobei die Wiederholfrequenz so lange erhöht wird, bis eine Verbindung mit dem Fahrzeug-Kommunikationssystem hergestellt ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem erfolgreichem Aufbau einer Verbindung zwischen dem fahrzeugexternen Kommunikationspartner und dem Fahrzeug-Kommunikationssystem dieses so lange im Kommunikationszyklus verbleibt, bis alle zu übermittelnden Daten übertragen sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die zu einer Übermittlung gehörigen Daten über mehrere Kommunikationszyklen verteilt übertragen werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Kommunikationszyklen lediglich ein Teil des Fahrzeug-Kommunikationssystems aktiv ist, der anhand einer übertragenen Datensequenz prüft, ob ein Kommunikationswunsch seitens eines Partners besteht und dass im Falle der Detektion eines Kommunikationswunsches weitere Komponenten des Kommunikationssystems aktiviert werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die übertragene Datensequenz die Kommunikationsadresse des fahrzeugexternen Kommunikationspartners oder des Fahrzeug-Kommunikationssystems enthält.