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Die
Erfindung betrifft drahtlose Netzwerke, und insbesondere Verfahren
und Systeme zur effizienten Informationsverbreitung innerhalb drahtloser
mobiler Ad hoc-Netzwerke.
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Viele
PKWs enthalten jetzt ein integriertes Kommunikationssystem. Eine
Fahrzeugkommunikationseinheit (VCU), die in Verbindung mit einem
Wide Area Network (WAN) wie beispielsweise einem Mobilfunknetz oder
einem Satellitenkommunikationssystem verwendet wird, ermöglicht eine
Vielzahl an gebührenbasierten Teilnehmerdiensten,
die in einer mobilen Umgebung vorgesehen werden können. Die
VCU ist typischerweise eine Fahrzeugtelematikeinrichtung mit Mobilfunk,
einem Satellitensendeempfangsgerät,
einem Sendeempfangsgerät
als drahtlosem Zugangspunkt, die den IEEE 802.11 oder ähnliche
drahtlose Kommunikationsstandards einhalten, und globalen Positionsbestimmungsfähigkeiten.
Die Kommunikation über
einen Trägerdienst kann
mittels Einschaltens oder mittels einer manuellen oder einer Telefonnummerneingabe
durch einen Sprachbefehl an der VCU eingeleitet werden. Ein Übertragungsweg
für eine
Funkverbindung wird zwischen der VCU und einem Knoten eines drahtlosen
LAN oder WAN in der Nähe
der VCU aufgebaut, um einen zusätzlichen
Kommunikationskanal mittels eines drahtlosen mobilen Ad hoc-Netzwerks
(MANET) vorzusehen.
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Ein
drahtloses mobiles Ad hoc-Netzwerk sieht eine Kommunikation mittels
eines dynamischen Netzwerks vor, das aus drahtlosen Zugangspunktknoten,
die innerhalb einer Funksendereichweite voneinander lie gen, gebildet
wird. Die mobilen drahtlosen Zugangspunktknoten tauschen untereinander
Informationen (zum Beispiel Standort, Geschwindigkeit, etc.) aus,
um innerhalb des Ad hoc-Netzwerks eine Route für Informationen, wie beispielsweise
Datenpakete, festzulegen. Ein Informationsverbreitungsalgorithmus
sieht ein Kommunikationsprotokoll zum Informationsaustausch in dem
MANET vor. Ein drahtloser Zugangspunktknoten, der anstrebt, Informationen
(z.B. Positionsinformationen) an andere drahtlose Zugangspunktknoten
zu verbreiten, ruft den Informationsverbreitungsalgorithmus auf,
um die Kommunikation zwischen den Knoten zu vereinfachen.
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Es
gibt im Allgemeinen zwei Routing-Paradigmen für mobile Ad hoc-Netzwerke: topologiebasierte
und positionsbasierte. topologiebasierte Routingprotokolle verwenden
Informationen über
die Übertragungswege, die
das Netzwerk (Netzwerkfähigkeit)
bilden, um ein Paket von einem Quellknoten an einen Zielknoten weiterzuleiten.
Die topologiebasierten Routingprotokolle können weiter in proaktiv und
On-demand klassifiziert werden. On-demand-Routingprotokolle sind
in MANETs aufgrund von ihrem niedrigen Overhead im Vergleich zu proaktiven
(tabellengesteuerten) Pendants vorteilhaft, da Mehrfach-Sprungrouten
nur ermittelt und aufrechterhalten werden müssen, wenn dies notwendig ist.
Dieser Vorteil geht auf Kosten der Wartezeit, die in der anfänglichen
Routensetup-(Ermittlungs-)
Phase entsteht.
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Der
Betrieb topologiebasierter On-demand-Protokolle beginnt mit einer
Routenermittlungsphase, in der ein Quellknoten eine Routenganfrage-(RR-)Nachricht über das
ganze Ad hoc-Netzwerk sendet, um eine Route zu einem Zielknoten
aufzubauen. Sobald der Zielknoten die RR empfängt, antwortet er mit einer
Routenbestätigungs-(RC-)Nachricht über die
ermittelte Route. Die meisten Vorschläge für On-demand-Routingprotokolle beruhen
auf Flutungsalgorithmen (flooding alogrithms) zur RR-Verbreitung.
Ein Fluten in einem Ad hoc-Netzwerk umfasst ein Übertragen einer Mitteilung
an jeden Knoten in der Nähe
des Ursprungsknoten. Danach überträgt jeder
Knoten, der das Übertragungspaket
erfolgreich empfängt,
dieses an seine jeweiligen Nachbarn weiter. Dieser Prozess wird
wiederholt, bis das ganze Netzwerk abgedeckt ist.
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Im
Gegensatz dazu hängen
positionsbasierte Routingprotokolle ausschließlich von dem physikalischen
Standort der teilnehmenden Knoten ab, was einige der Beschränkungen
der topologiebasierten Routenfestlegung erleichtert. Ein positionsbasiertes
Routingprotokoll instruiert einen Knoten, ein Datenpaket zu dem
Nachbar, der am nächsten
an dem Ziel liegt, ohne einen vollständigen Pfad zu dem Ziel zu
definieren, weiterzuleiten, d.h. die Routingentscheidungen werden
auf einer sprungweisen Basis gefällt.
Der Hauptvorteil ist, dass es jegliche Verzögerung, die durch die Routenermittlungsphase
entsteht, beseitigt, da die Paketweiterleitungsentscheidung ausschließlich auf
Positionsinformationen basiert. Zusätzlich wird jeglicher Einfluss auf
die Routingentscheidung, der aus der Mobilität der Zwischenknoten resultiert,
weitgehend reduziert, da die Routingentscheidung nicht von einer
Topologie abhängt
und auf einer sprungweisen Basis gefällt wird. Jedoch wird dieser
Vorteil auf Kosten eines separaten Informationsverbreitungsalgorithmus
gewonnen, der als die Infrastruktur zum Verteilen von Ortsinformationen
unter allen Knoten in dem Netzwerk dient. Die obige Diskussion erläutert, dass
eine Informationsverbreitung ein grundlegendes Element der beiden
Hauptklassen von Routingprotokollen in MANETs, nämlich topologiebasiertem On-demand-Routing und positionsbasiertem
Routing ist.
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In
MANETs wird ein Maß für eine Informationsverbreitungsleistung,
die als "Erreichbarkeit" bekannt ist, eingeführt, das
als der Prozentsatz der Anzahl, wie oft ein interessierender Knoten
erfolgreich in dem Ad hoc-Netzwerk
festgelegt wird, definiert ist. Ein anderes MANET-Leistungsmaß ist eine
Verzögerung,
die als die Zeit definiert ist, die benötigt wird, um einen Knoten
festzulegen oder zu lokalisieren. Andere Leistungsmaße umfassen
einen Kommunikations-Overhead (die gesamte Anzahl an Sendungen,
die gebraucht wird, um die Verbreitungsaufgabe zu vollbringen) und
einen Speicher-Overhead (die durchschnittliche Anzahl an Tabelleneinträgen pro
Zugangspunktknoten).
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Ein
Beispiel für
Informationsverbreitung, auf das oben hingewiesen wird, ist Fluten.
Fluten ist sehr einfach, jedoch erzielt es eine sehr niedrige Erreichbarkeit
aufgrund des sogenannten "Übertragungsansturmproblems". Das Übertragungsansturmproblem
tritt auf, wenn alle Nachbarn eines gegebenen Knotens, angenommen
A, ein Paket, das von A gesendet wurde, weiter übertragen. Dies erzeugt wiederum
eine übermäßige Anzahl
an Kollisionen an der Mehrfachzugriffssteuerungs-(MAC von Multiple
Access Control)Schicht. Außerdem sind
flutungsbasierte Algorithmen äußerst ineffizient,
da sie die Bandbreite des Systems und Energieressourcen unnötig verschwenden.
Gegenwärtig
bekannte Informationsverbreitungsalgorithmen für mobile Ad hoc-Netzwerke,
die in der Literatur vorgestellt werden, beruhen primär auf Fluten.
Beispiele für
Fluten umfassen Ad hoc on Demand Vector- (AODV-) und Dynamic Source
Routing-(DSR-) Techniken,
wie von E. Royer und C-K Toh beschrieben, ("A Review of Current Routing Protocols
for Ad-hoc Mobile Wireless Networks", IEEE Personal Communications Magazine,
Seite 46 – 55,
April 1999) und andere Protokolle, beschrieben von M. Mauve, J.
Widmer und H. Hartenstein, ("A
Survey on Position-based Routing in Mobile Ad Hoc Networks", IEEE Network, Seite
30 – 39,
Nov./Dez. 2001). Wie es zuvor diskutiert wurde, ist Fluten aufgrund
des Übertragungsansturmproblems,
wie von J. Broch, et al., ("A
Performance Comparison of Multihop Wireless Ad-hoc Networking Routing
Protocols", ACM
MOBICOM, Okt. 1998) berichtet, äußerst ineffizient.
Außerdem
verschwendet Fluten unnötig
Systembandbreite und Energieressourcen, wie z.B. das sogenannte "DREAM" System, das tabellenbasiertes
Fluten zur Informationsverbreitung verwendet (S. Basagni et al., "A Distance Routing
Effect Algorithm for Mobility (DREAM)," ACM MOBICOM 1998). Somit müsste in
dem DREAM-System-Vorschlag jeder Knoten die Informationen (z.B.
Position) von jedem anderen Knoten in dem Netzwerk halten. Es ist
offensichtlich, dass dieser Ansatz nicht skalierbar ist, und des
weiteren in einer Umgebung eines integrierten Systems aufgrund der
großen
Tabellendatenspeicheranforderungen nicht machbar wäre.
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In
einem weiteren Vorschlag von Z. Haas und B. Liang ("Ad Hoc Mobility Management
with Uniform Quorum Systems," IEEE/ACM
Transactions on Networking, Bd. 7, Nr. 2, Seite 228 – 240, April
1999) schlagen die Autoren einen quorumbasierten Lokalisierungsdienst
für Ad
hoc-Netzwerke vor. Bei diesem Vorschlag wird eine Teilmenge an mobilen
Knoten (die ein "virtuelles
Rückgrat" bilden) ausgewählt, um
die Positionsinformationen von allen anderen Knoten zu halten. Obwohl
dieser Protokollvorschlag potenziell den Verbreitungs-Overhead reduzieren
könnte,
würde eine
beträchtliche
Menge an Steuerungs-Overhead bei dem Erzeugen und Beibehalten des
virtuellen Rückgrats
unter Mobilitätsbedingungen
entstehen.
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Ein
weiterer Artikel von J. Li et al. ("A Scalable Location Service for Geographic
Ad Hoc Routing",
ACM MOBICOM 2000) schlägt
einen hierarchischen Gitterlokalisierungsdienst vor. Allerdings
ist seine Anwendbarkeit auf die Auto-Auto-Netzwerkumgebung aufgrund
der eingeschränkten
Verarbeitungs- und Speicherbeschränkungen, die durch die Implementie rung
des eingebetteten oder integrierten Systems erzwungen werden, fraglich.
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Ein
Artikel von M. Sun, et al. ("GPS-Based
Message Broadcasting for Intervehicle Communication", IEEE International
Conference on Parallel Processing, 2000) beschreibt die Idee eines
Grenzknotenflutens (selektiv). Das Wesentliche des vorgeschlagenen
Algorithmus ist, eine Anzahl an Nachbarn auszuwählen, um eine Nachricht auf
der Grundlage des Standorts des Nachbarn relativ zu dem Sender weiter
zu übertragen. Jedoch
hat der von M. Sun, et al. vorgeschlagene Algorithmus zwei Haupteinschränkungen.
Erstens ist er nicht skalierbar, da bei großen Netzwerken jedes Fahrzeug
eine enorme Tabelle führen
müsste,
die die Positionsinformationen von allen anderen Fahrzeugen trägt; zweitens
ist er nicht für
beliebige Straßenkarten
mit einer Vielzahl an sich kreuzenden Straßen optimiert. Diese Einschränkungen
bilden in einer Auto-Auto-Netzwerkumgebung bedeutende Hürden bezüglich des
Nutzens und der Machbarkeit des Algorithmus, der von M. Sun, et al.
vorgeschlagen wird.
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Gegenwärtig bekannten
und vorgeschlagenen Informationsverbreitungsalgorithmen mangelt
es an Skalierbarkeit zum dynamischen Ändern der Knotendichte, wie
beispielsweise, wenn sich die Knotendichte zwischen vielen Knoten
und wenigen Knoten in einem gegebenen Zeitraum verändert. Des
weiteren sind bekannte Algorithmen nicht für einen beliebigen Knotenstandort
optimiert und verbrauchen Speicherressourcen, die die praktischen
Einschränkungen
von vielen Designs integrierter Systeme übersteigen. Es ist deshalb
wünschenswert,
ein System und ein Verfahren zur Informationsverbreitung in einem
mobilen Ad hoc-Netzwerk vorzusehen, das diese und andere Nachteile überwindet.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Informationsverbreitung
in drahtlosen mobilen Ad hoc-Netzwerken. Das Verfahren beschreibt
ein Empfangen einer Anfrage, um eine Nachricht von einem Quellknoten
zu einem Ziel zu übermitteln,
ein Identifizieren jedes Nachbarknotens eines Ad hoc-Netzwerks,
ein Aufrufen eines proaktiven Grenzknotenübertragungsprotokolls an dem
Quellknoten, wenn das Ziel ein Nachbarknoten ist und wobei die Anzahl
an Sprüngen
zu dem Ziel niedriger ist als eine vorbestimmte Anzahl an Sprüngen, ein
Aufrufen eines On-demand-Grenzknotenübertragungsprotokolls
an dem Quellknoten, wenn die Anzahl an Sprüngen von dem Quellknoten zu
dem Ziel die vorbestimmte Anzahl übersteigt, und ein Übermitteln der
Nachricht von dem Quellknoten auf der Grundlage des aufgerufenen Übertragungsprotokolls.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung ist ein System zur Informationsverbreitung
in einem drahtlosen mobilen Ad hoc-Netzwerk vorgesehen. Das System
beschreibt ein Mittel zum Bestimmen einer Anfrage, um eine Nachricht
von einem Quellknoten an einen Zielknoten zu übermitteln, ein Mittel zum
Identifizieren jedes Nachbarknotens eines Ad hoc-Netzwerks, ein
Mittel zum Aufrufen eines proaktiven Grenzknotenübertragungsprotokolls an dem
Quellknoten, wenn das Ziel ein Nachbarknoten ist und wobei die Anzahl
an Sprüngen
zu dem Ziel kleiner ist als eine vorbestimmte Anzahl an Sprüngen, ein
Mittel zum Aufrufen eines On-demand-Grenzknotenübertragungsprotokolls an dem
Quellknoten, wenn die Anzahl an Sprüngen von dem Quellknoten zu
dem Ziel die vorbestimmte Anzahl übersteigt, und ein Mittel zum Übermitteln
der Nachricht auf der Grundlage des aufgerufenen Übertragungsprotokolls
von dem Quellknoten.
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Gemäß noch einem
anderen Aspekt der Erfindung ist ein von einem Computer lesbares
Medium vorgesehen. Das von einem Computer lesbare Medium umfasst
einen von einem Computer lesbaren Code zum Bestimmen einer Anfrage,
um eine Nachricht zwischen einem Quellknoten und einem Ziel zu übermitteln,
einen von einem Computer lesbaren Code zum Identifizieren jedes
Nachbarknotens eines Ad hoc-Netzwerks, einen von einem Computer
lesbaren Code zum Aufrufen eines proaktiven Grenzknotenübertragungsprotokolls an
dem Quellknoten, wenn das Ziel ein Nachbarknoten ist und wobei die
Anzahl an Sprüngen
zu dem Ziel kleiner ist als eine vorbestimmte Anzahl an Sprüngen, einen
von einem Computer lesbaren Code zum Aufrufen eines On-demand-Grenzknotenübertragungsprotokolls
an dem Quellknoten, wenn die Anzahl an Sprüngen von dem Quellknoten zu
dem Ziel die vorbestimmte Anzahl übersteigt, und einen von einem
Computer lesbaren Code zum Lenken der Übermittlung der Nachricht von
dem Quellknoten auf der Grundlage des aufgerufenen Übertragungsprotokolls.
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Die
Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben;
in dieser zeigt:
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1 eine
Ausführungsform
eines mobilen Fahrzeugkommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
zweite Ausführungsform
eines mobilen Fahrzeugkommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3 geometrische
Auswahlkriterien zum Bestimmen mobiler Ad hoc-Netzwerkgrenzknoten
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens zur Informationsverbreitung in einem
drahtlosen mobilen Ad hoc-Netzwerk gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
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1 erläutert eine
Ausführungsform
eines mobilen Fahrzeugkommunikationssystems (MVCS), das allgemein
mit 100 gezeigt ist. Das mobile Fahrzeugkommunikationssystem 100 umfasst
ein mobiles Fahrzeug 110, einen Fahrzeugkommunikationsbus 112,
eine Fahrzeugkommunikationseinheit (VCU) 120, ein oder
mehrere drahtlose Trägersysteme 140,
ein oder mehrere Kommunikationsnetzwerke 142, ein oder
mehrere Bodennetzwerke 144, einen oder mehrere Client-,
Personal- oder Anwendercomputer 150, ein oder mehrere Web-Hostingportale 160,
und eine oder mehrere Rufzentralen 170. In einer Ausführungsform
wird das mobile Fahrzeug 110 als ein mobiles Fahrzeug implementiert,
das mit einer zum Senden und Empfangen von Sprach- und Datenmitteilungen
geeigneten Hardware und Software ausgestattet ist.
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In
einer Ausführungsform
ist die Fahrzeugkommunikationseinheit 120 eine Telematikeinheit,
die einen digitalen Signalprozessor (DSP) 122 umfasst,
der mit einem drahtlosen Modem 124, einer globalen Positionsbestimmungssystem-(GPS-)Einheit 126,
einem fahrzeuginternen Speicher 128, einem Mikrofon 130,
einem oder mehreren Lautsprechern 132, einem eingebetteten
oder fahrzeuginternen Mobiltelefon 134 und einem drahtlosen
Zugangspunktknoten 136 verbunden ist. In einer Ausführungsform
ist der DSP 122 ein Mikrocontroller, Controller, Hostprozessor
oder Fahrzeugkommunikationsprozessor. In einem Beispiel ist der
DSP 122 als ein anwendungsspezifischer Schaltkreis (ASIC)
implementiert. Die GPS-Einheit 126 sieht
Längengrad-
und Breitengradkoordinaten des Fahrzeugs zusammen mit der Größe der Geschwindigkeit
und der Richtung vor. Das fahrzeuginterne Mobilfunksystem 134 ist
vom Typ eines zellularen Tele fons, wie beispielsweise ein analoges,
digitales, Dualmodus-, Dualband-, Multimodus- oder Multibandzellulartelefon.
In einem anderen Beispiel ist das Mobilfunksystem ein analoges Mobilfunksystem,
das über
ein vorgeschriebenes Band nominal bei 800 MHz betrieben wird. Das
Mobilfunksystem ist ein digitales Mobilfunksystem, das über ein
vorgeschriebenes Band nominal bei 800 MHz, 900 MHz, 1900 MHz oder
jedem geeigneten Band, das dazu fähig ist, Mobilkommunikation
zu tragen, betrieben wird.
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Der
DSP 122 führt
verschiedene Computerprogramme und Kommunikationssteuerungs- und
-protokollalgorithmen aus, die Kommunikations-, Programmier- und
Betriebsmodi von elektronischen und mechanischen Systemen in dem
mobilen Fahrzeug 110 steuern. In einer Ausführungsform
ist der DSP 122 ein Controller eines integrierten Systems.
In einer anderen Ausführungsform
steuert der DSP 122 Übermittlungen
zwischen der Telematikeinheit 120, dem drahtlosen Trägersystem 140 und
der Rufzentrale 170. In einer anderen Ausführungsform
steuert der DSP 122 Übermittlungen
zwischen dem drahtlosen Zugangspunktknoten 136 und Knoten
eines mobilen Ad hoc-Netzwerks. Der DSP 122 erzeugt und
nimmt digitale Signale auf, die zwischen der Telematikeinheit 120 und
einem Fahrzeugkommunikationsbus 112, der mit verschiedenen
elektronischen Modulen in dem Fahrzeug 110 verbunden ist,
gesendet werden. In einer Ausführungsform
aktivieren die digitalen Signale den Programmiermodus und die Betriebsmodi,
und sehen Datensendungen vor.
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Das
mobile Fahrzeug 110 sendet über einen Fahrzeugkommunikationsbus 112 Signale
an verschiedene Ausstattungs- und Systemeinheiten in dem mobilen
Fahrzeug 110, um verschiedene Funktionen wie beispielsweise
Aufsperren einer Tür, Öffnen des
Kofferraums, Setzen persönlicher
Komforteinstellungen und Rufen von der Telematikeinheit 120 auszuführen. Um
Interaktionen zwischen den verschiedenen Kommunikations- und Elektronikmodulen
zu vereinfachen, verwendet der Fahrzeugkommunikationsbus 112 Busschnittstellen
wie beispielsweise Controller Area Network (CAN), International
Organization for Standardization (ISO) Standard 9141, ISO Standard
11898 für
Hochgeschwindigkeitsanwendungen, ISO Standard 11519 für Anwendungen
niedrigerer Geschwindigkeit, und Society of Automotive Engineers
(SAE) Standard J1850 für
Anwendungen mit höherer
und niedrigerer Geschwindigkeit. In einer Ausführungsform ist der Fahrzeugkommunikationsbus 112 eine
direkte Verbindung zwischen verbundenen Vorrichtungen.
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Das
mobile Fahrzeug 110 sendet und empfängt über die Telematikeinheit 120 Funksendungen
von dem drahtlosen Trägersystem 140.
Das drahtlose Trägersystem 140 ist
als jedes geeignete System zum Senden eines Signals von dem mobilen
Fahrzeug 110 an ein Kommunikationsnetzwerk 142 implementiert.
Das drahtlose Trägersystem 140 schließt jede
Art von Telekommunikation ein, in der elektromagnetische Wellen ein
Signal über
einen Teil oder den gesamten Kommunikationspfad tragen. In einer
Ausführungsform
sendet das drahtlose Trägersystem 140 analoge
Audio- und/oder
Videosignale. In einem Beispiel sendet das drahtlose Trägersystem 140 analoge
Audio- und/oder Videosignale wie beispielsweise jene, die von AM-
und FM-Funkstationen und Sendern gesendet werden, oder digitale
Audiosignale in dem S-Band (das in den US zugelassen ist) und in
dem L-Band (das in Europa und Kanada verwendet wird). In einer Ausführungsform
ist das drahtlose Trägersystem 140 ein
Satellitenübertragungssystem,
das über
einem Spektrum in dem "S"-Band (2,3 GHz),
das durch die U.S. Federal Communications Commission (FCC) zum landesweiten Übertragen
von satellitenbasierten digitalen Audio- und Funkdiensten (DARS
von Digital Audio Radio Service) zugeteilt wurde, übertragen
wird. In einem Beispiel ist das drahtlose Trägersystem 140 als
XM Satellite Radio® implementiert.
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Das
Kommunikationsnetzwerk 142 umfasst Dienste von einem oder
mehreren Mobilfunkvermittlungsstellen und drahtlosen Netzwerken.
Das Kommunikationsnetzwerk 142 verbindet das drahtlose
Trägersystem 140 mit
dem Bodennetzwerk 144. Das Kommunikationsnetzwerk 142 ist
als jedes geeignete System oder jeder beliebige Zusammenschluss
von Systemen zum Verbinden des drahtlosen Trägersystems 140 mit
dem mobilen Fahrzeug 110 und dem Bodennetzwerk 144 implementiert.
In einem Beispiel umfasst das drahtlose Trägersystem 140 einen
Kurznachrichtendienst, der nach eingeführten Protokollen wie beispielsweise
IS-637 SMS Standards, IS-136 Luftschnittstellenstandards für SMS und
GSM 03.40 und 09.02 Standards modelliert ist. Ähnlich wie beim Funkruf könnte eine
SMS-Mitteilung an eine Reihe von lokalen Empfängern übertragen werden. In einem
weiteren Beispiel verwendet der Träger Dienste, die mit anderen
Standards wie beispielsweise IEEE 802.11 konformen Systemen und
Bluetooth-Systemen konform sind.
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Das
Bodennetzwerk 144 ist ein öffentliches Fernsprechwählnetz.
In einer Ausführungsform
ist das Bodennetzwerk 144 als ein Internetprotokoll-(IP-)Netzwerk implementiert.
In anderen Ausführungsformen
ist das Bodennetzwerk 144 als ein Kabelnetzwerk, ein optisches
Netzwerk, ein Fibernetzwerk, ein anderes drahtloses Netzwerk oder
jede Kombination aus diesen implementiert. Das Bodennetzwerk 144 ist
mit einem oder mehreren Festnetztelefonen verbunden. Das Bodennetzwerk 144 verbindet
das Kommunikationsnetzwerk 142 mit dem Anwendercomputer 150,
dem Web-Hostingportal 160 und der Rufzentrale 170.
Das Kommunikationsnetzwerk 142 und das Bodennetzwerk 144 verbinden
das drahtlose Trägersystem 140 mit
dem Web-Hostingportal 160 und der Rufzentrale 170.
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Der
Client-, Personal- oder Anwendercomputer 150 umfasst ein
von einem Computer verwendbares Medium zum Ausführen von Internetbrowser- und Internetzugangscomputerprogrammen
zum Senden und Empfangen von Daten über das Bodennetzwerk 144 und
wahlweise über
die Kabel- oder
drahtlosen Kommunikationsnetzwerke 142 zu dem Web-Hostingportal 160.
Der Personal- oder Anwendercomputer 150 sendet über eine
Webseitenschnittstelle mittels Kommunikationsstandards wie z.B.
Hypertexttransportprotokoll (HTTP) und Transport-Kontrollprotokoll
Internetprotokoll (TCP/IP) Fahrereinstellungen an das Web-Hostingportal.
In einer Ausführungsform
umfassen die Daten Direktiven zum Ändern bestimmter Programmier-
und Betriebsmodi der elektronischen und mechanischen Systeme innerhalb
des mobilen Fahrzeugs 110. Im Betrieb nutzt ein Fahrer
den Anwendercomputer 150, um die Anwendereinstellungen
für das
mobile Fahrzeug 110 zu setzen oder zurückzusetzen. Anwendereinstellungsdaten
von der Clientseite der Software werden an die Serverseite der Software
des Web-Hostingportals 160 gesendet. Die Anwendereinstellungsdaten
werden in dem Web-Hostingportal 160 gespeichert.
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Das
Web-Hostingportal 160 umfasst ein oder mehrere Datenmodems 162,
einen oder mehrere Webserver 164, eine oder mehrere Datenbanken 166,
und ein Bussystem 168. Das Web-Hostingportal 160 ist
direkt durch ein Kabel mit der Rufzentrale 170, oder durch
Telefonleitungen mit dem Bodennetzwerk 144, das mit der
Rufzentrale 170 verbunden ist, verbunden. Das Web-Hostingportal 160 ist
mit dem Bodennetzwerk 144 durch ein oder mehrere Datenmodems 162 verbunden.
Das Bodennetzwerk 144 sendet digitale Daten zum und vom
Modem 162; diese Daten werden anschließend zu dem Webserver 164 transferiert.
In einer Ausführungsform
befindet sich das Modem 162 im Inneren des Webservers 164.
Das Bodennetzwerk 144 sendet Datenmitteilungen zwischen
dem Web-Hostingportal 160 und
der Rufzentrale 170.
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Der
Webserver 164 empfängt über das
Bodennetzwerk 144 Daten von dem Anwendercomputer 150. In
alternativen Ausführungsformen
umfasst der Anwendercomputer 150 ein drahtloses Modem zum
Senden von Daten über
ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk 142 und ein Bodennetzwerk 144 zu
dem Web-Hostingportal 160. Die Daten werden von dem Modem 162 empfangen
und zu einem oder mehreren Webservern 164 gesendet. In
einer Ausführungsform
wird der Webserver 164 als jede beliebige geeignete Hard-
und Software implementiert, die dazu fähig ist, Webdienste zum Senden
und Empfangen von Daten von dem Anwendercomputer 150 an
die Telematikeinheit 120 in dem mobilen Fahrzeug 110 bereitzustellen.
Der Webserver 164 sendet oder empfängt über das Bussystem 168 von
einer oder mehreren Datenbanken 166 Datensendungen. Der
Webserver 164 umfasst Computeranwendungen und Dateien zum
Verwalten von Fahrzeugdaten.
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In
einer Ausführungsform
sind ein oder mehrere Webserver 164 über das Bussystem 168 vernetzt,
um unter seinen Netzwerkkomponenten, wie beispielsweise der Datenbank 166,
Anwendereinstellungsdaten zu verteilen. In einem Beispiel ist die
Datenbank 166 ein Teil des Webservers 164 oder
ein von dem Webserver 164 getrennter Computer. Der Webserver 164 sendet
Datensendungen mit Anwendereinstellungen über das Modem 162 und über das
Bodennetzwerk 144 an die Rufzentrale 170.
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Die
Rufzentrale 170 ist ein Ort, an dem viele Rufsignale zur
gleichen Zeit empfangen und betreut oder bedient werden, oder von
dem viele Rufsignale zur gleichen Zeit gesendet werden. In einer
Ausführungsform ist
die Rufzentrale eine Telematikrufzentrale, die Mitteilungen zu und
von der Telematikeinheit 120 in dem mobilen Fahrzeug 110 anordnet.
In einem Beispiel ist die Rufzentrale eine Sprach-Rufzentrale, die
verbale Kommu nikation zwischen einem Berater in der Rufzentrale
und einem Teilnehmer in einem mobilen Fahrzeug vorsieht. In einem
anderen Beispiel umfasst die Rufzentrale jede dieser Funktionen.
In anderen Ausführungsformen
befinden sich die Rufzentrale 170 und das Web-Hostingportal 160 in
derselben oder in verschiedenen Einrichtungen.
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Die
Rufzentrale 170 umfasst einen oder mehrere Sprach- und
Datenschalter 172, eine oder mehrere Kommunikationsdiensteverwaltungseinrichtungen 174,
eine oder mehrere Kommunikationsdienstedatenbanken 176,
einen oder mehrere Kommunikationsdiensteberater 178 und
ein oder mehrere Bussysteme 180.
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Der
Schalter 172 der Rufzentrale 170 stellt eine Verbindung
mit dem Bodennetzwerk 144 her. Der Schalter 172 sendet
Sprach- oder Datensendungen von der Rufzentrale 170 und
empfängt über das
drahtlose Trägersystem 140 und/oder
den drahtlosen Zugangspunktknoten 136, das Kommunikationsnetzwerk 142 und das
Bodennetzwerk 144 Sprach- oder Datensendungen von der Telematikeinheit 120 in
dem mobilen Fahrzeug 110. Der Schalter 172 empfängt Datensendungen
von und sendet Datensendungen an ein oder mehrere Web-Hostingportale 160.
Der Schalter 172 empfängt
Datensendungen von einer oder mehreren Kommunikationsdiensteverwaltungseinrichtungen 174 oder
sendet Datensendungen an eine oder mehrere Kommunikationsdiensteverwaltungseinrichtungen 174 über ein
oder mehrere Bussysteme 180.
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Die
Kommunikationsdiensteverwaltungseinrichtung 174 ist eine
beliebige geeignete Hard- und Software, die dazu fähig ist,
für die
Telematikeinheit 120 in dem mobilen Fahrzeug 110 Kommunikationsdienste bereitzustellen.
Die Kommunikationsdiensteverwaltungseinrichtung 174 sendet
Datensendungen an eine oder mehrere Kommunikationsdienstedatenbanken 176 oder
empfängt
Datensendungen von einer oder mehreren Kommunikationsdienstedatenbanken 176 über das
Bussystem 180. Die Kommunikationsdiensteverwaltungseinrichtung 174 sendet
Datensendungen an einen oder mehrere Kommunikationsdiensteberater 178 oder empfängt Datensendungen
von einem oder mehreren Kommunikationsdiensteberatern 178 über das
Bussystem 180. Die Kommunikationsdienstedatenbank 176 sendet
Datensendungen an den Kommunikationsdiensteberater 178 oder
empfängt
Datensendungen von dem Kommunikationsdiensteberater 178 über das
Bussystem 180. Der Kommunikationsdiensteberater 178 empfängt Sprach-
oder Datensendungen von dem Schalter 172 oder sendet Sprach-
oder Datensendungen an den Schalter 172.
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Die
Kommunikationsdiensteverwaltungseinrichtung 174 erleichtert
einen oder mehrere Dienste wie beispielsweise, aber nicht nur, Registrierungsdienste,
Navigationsunterstützung,
Fernsprechauskunft, Pannenhilfe, Ortauskunft im geschäftlichen
oder privaten Umfeld, Informationsdiensteunterstützung, Notfallhilfe, und Kommunikationsunterstützung und
Fahrzeugdatenmanagementdienste. Die Kommunikationsdiensteverwaltungseinrichtung 174 empfängt über den
Anwendercomputer 150, das Web-Hostingportal 160 und
das Bodennetzwerk 144 von einem Anwender Diensteanfragen.
Die Kommunikationsdiensteverwaltungseinrichtung 174 sendet
und empfängt über das
drahtlose Trägersystem 140,
das Kommunikationsnetzwerk 142, das Bodennetzwerk 144,
den drahtlosen Zugangspunktknoten 136, den Sprach- und
Datenschalter 172 und das Bussystem 180 Anwendereinstellungen
und andere Arten von Fahrzeugdaten für die Telematikeinheit 120 in
dem mobilen Fahrzeug 110. Die Kommunikationsdiensteverwaltungseinrichtung 174 speichert
und fragt Fahrzeugdaten und Informationen von der Kommunikationsdienstedatenbank 176 ab.
Die Kommunikationsdiensteverwaltungseinrichtung 174 liefert
dem Kommunikationsdiensteberater 178 die angefragten Informationen.
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In
einer Ausführungsform
ist der Kommunikationsdiensteberater 178 ein realer Berater.
In einer anderen Ausführungsform
ist der Kommunikationsdiensteberater 178 als ein virtueller
Berater implementiert. In einem Beispiel ist ein realer Berater
ein Mensch in einer Dienstezentrale zur Bereitstellung von Diensten
in verbaler Kommunikation mit einem Diensteteilnehmer über die
Telematikeinheit 120 in einem mobilen Fahrzeug 110.
In einem anderen Beispiel wird ein virtueller Berater als eine künstliche
Sprachausgabenschnittstelle implementiert, die auf Anfragen von
der Telematikeinheit 120 in dem mobilen Fahrzeug 110 antwortet.
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Der
Kommunikationsdiensteberater 178 stellt für die Telematikeinheit 120 in
dem mobilen Fahrzeug 110 Dienste bereit. Die Dienste, die
von dem Kommunikationsdiensteberater 178 bereitgestellt
werden, umfassen Registrierungsdienste, Navigationsunterstützung, Echtzeithilfe
im Verkehr, Fernsprechauskunft, Pannenhilfe, Ortsauskunft im geschäftlichen
oder privaten Umfeld, Informationsdiensteunterstützung, Notfallhilfe und Kommunikationsunterstützung. Der
Kommunikationsdiensteberater 178 kommuniziert über das
drahtlose Trägersystem 140,
das Kommunikationsnetzwerk 142 und das Bodennetzwerk 144 mittels
Sprachsendungen oder durch die Kommunikationsdiensteverwaltungseinrichtung 174 und
den Schalter 172 mittels Datensendungen mit der Telematikeinheit 120 in
dem mobilen Fahrzeug 110. Der Schalter 172 wählt zwischen
Sprachsendungen und Datensendungen.
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Durch
das Senden eines Befehls per Sprache oder digitalem Signal an die
Telematikeinheit 120 startet das mobile Fahrzeug 110 eine
Diensteanfrage an die Rufzentrale, welche darauf über das
drahtlose Modem 124, das drahtlose Trägersystem 140, das
Kommunikationsnetzwerk 142, und das Bodennetzwerk 144 an
die Rufzentrale 170 ein Anweisungssignal oder ein Sprachsignal
sendet. In einer weiteren Ausführungsform
dient die Dienstanfrage einem Hochladen von Fahrzeugdaten, wie es
nach dem Stand der Technik bekannt ist. In einer weiteren Ausführungsform
empfängt
das mobile Fahrzeug 110 von der Rufzentrale 170 eine
Anfrage, verschiedene Fahrzeugdaten von dem mobilen Fahrzeug 110 über die
Telematikeinheit 120 über
das drahtlose Modem 124, den drahtlosen Zugangspunktknoten 136,
das drahtlose Trägersystem 140,
das Kommunikationsnetzwerk 142 und das Bodennetzwerk 144 zu
der Rufzentrale 170 zu senden.
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2 ist
ein Blockdiagramm einer zweiten beispielhaften Betriebsumgebung
für eine
Ausführungsform
der Erfindung. 2 zeigt eine Ausführungsform
eines drahtlosen mobilen Ad hoc-Netzwerkes 200. 2 erläutert fünf mobile
Fahrzeuge 210, 220, 230, 240 und 250,
von denen jedes zu einer drahtlosen Kommunikation über eine
Fahrzeugkommunikationseinheit (VCU) wie beispielsweise die VCU 120 aus 1 in
der Lage ist. In einer Ausführungsform
umfasst jedes Fahrzeug einen drahtlosen Zugangspunktknoten wie beispielsweise
eine IEEE 802.11 konforme drahtlose Sende-Empfangsgeräteeinheit,
ein globales Positionsbestimmungssystem-(GPS-)Sende-Empfangsgerät, eine
digitale Funkeinheit und ein Mobiltelefon. In einer anderen Ausführungsform
wird die VCU jedes Fahrzeugs von einem Telematikdiensteanbieter
für Teilnehmerdienste
registriert.
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Im
Betrieb sind die Fahrzeuge 210, 220, 230, 240 und 250 mobil
und ändern
ihre Standorte relativ zueinander, da jedes Fahrzeug Wege und Straßen entlangfährt. In
einer Ausführungsform
ist jedes Fahrzeug des mobilen Ad hoc-Netzwerks 200 dazu
in der Lage, an bzw. von einer IEEE 802.11 konformen Vorrichtung
Nachrichten zu senden und Nachrichten zu empfangen. In einer weiteren
Ausführungsform
ist eine andere Mehr fachzugriffssteuerungschicht (MAC) als der IEEE
802.11 Standard für
ein drahtloses mobiles Ad hoc-Netzwerk 200 implementiert.
In einem drahtlosen mobilen Ad hoc-Netzwerk bilden alle drahtlosen
Zugangspunkteinrichtungen innerhalb des Funkbereichs eines Quellknotens
die Gruppe von Nachbarn, oder Nachbarknoten von diesem Quellknoten.
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In 2 ist
jedes Fahrzeug ein Knoten des drahtlosen Ad hoc-Netzwerks 200.
In einer Ausführungsform
ist eine stationäre
drahtlose Einrichtung (nicht dargestellt) so lange ein Nachbarknoten,
bis zumindest eines der Fahrzeuge des Ad hoc-Netzwerks in Funkkontakt
mit dem stationären
Knoten tritt. Jeder Nachbarknoten hat Zugang zu Sendungen von jedem
anderen Knoten in dem Netzwerk, entweder direkt von Einheit zu Einheit,
oder indirekt über
Sprünge
zu dazwischen liegenden Nachbarknoten. In 2 ist zum
Beispiel das Fahrzeug 210 in Funkkommunikation mit dem
Fahrzeug 220 dargestellt. Das Fahrzeug 220 ist
des weiteren in Kommunikation mit dem Fahrzeug 250 dargestellt.
Das Fahrzeug 240 ist in Kommunikation mit dem Fahrzeug 210 dargestellt.
Deshalb ist es dem Fahrzeug 240 möglich, über das Fahrzeug 210 mit
dem Fahrzeug 250 zu kommunizieren, da es dem Fahrzeug 250 möglich ist, über das
Fahrzeug 220 mit dem Fahrzeug 210 zu kommunizieren.
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Die
Fähigkeit,
in einem mobilen Ad hoc-Netzwerk über dazwischen liegende Nachbarknoten
zu kommunizieren, erlaubt einen viel größeren physikalischen Abstand
zwischen den Knoten in dem Netzwerk, während immer noch für alle Knoten
ein Zugang zu dem Netzwerk vorgesehen ist. Das Festlegen von Routen
für Nachrichten über Routen
mit mehreren Sprüngen
in dem mobilen Ad hoc-Netzwerk 200 hängt von den Ressourcen jedes
Knotens in dem Netzwerk ab. In einer mobilen Fahrzeugumgebung erlauben
zum Beispiel Systemressourcen oft nicht den Luxus, sehr große Routingtabellen,
die Informationen über
alle Routen oder Knoten innerhalb des Netzwerks beherbergen, zu
unterstützen.
Solch eine Knotentabelle erfordert einen umfassenden Speicher-Overhead
in Form eines Direktzugriffsspeichers, was typischerweise bei den
eingebetteten Systemen, die in Fahrzeugen zu finden sind, nur zu
teurem Geld zu haben ist. Wenn jedoch die Tabellen Informationen über Nachbarknoten
(z.B. bis zu einer bestimmten Anzahl an Sprüngen entfernt) speichern, dann werden
die Fahrzeugsystemressourcen weniger kritisch, da der Speicher-Overhead
reduziert wird. Die vernünftige
Auswahl an Nachbarfahrzeugen (Grenzknoten) als Repeater zum Tragen
von Nachrichten verhindert die Notwendigkeit, die Nachrichten an
jeden Knoten innerhalb des Netzwerks zu senden. Die Anzahl an Fahrzeugen
und potenziellen Knoten innerhalb des Funkbereichs des Quellknotens
wird von der Verkehrsdichte und der Anzahl der Teilnehmer abhängen.
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Es
gibt viele praktische Anwendungen für mobile drahtlose Ad hoc-Netzwerke 200 in
der Kommunikationsumgebung zwischen Fahrzeugen. Eine Ausführungsform
umfasst ein Schätzen
der Menge von Verkehr und seine Durchflussrate in einem gegebenen
geographischen Gebiet. In einer anderen Ausführungsform wird das mobile
drahtlose Ad hoc-Netzwerk 200 dazu verwendet, Informationen
von einem Diensteanbieter abzufragen. In einer weiteren Ausführungsform
wird das Ad hoc-Netzwerk für
mobile Fahrzeuge 200 implementiert, um die Reichweite einer
zellularen Infrastruktur über
ein Ad hoc-Netzwerk, das aus Fahrzeugen gebildet ist, die bei dem
Weiterleiten ihrer jeweiligen Anfragen an die zellulare Basisstation
kooperieren, zu erweitern. In wieder einer anderen Ausführungsform
arbeiten Fahrzeuge, die einander folgen, als eine Karawane zusammen,
die sich eine Straßenkarte
oder eine Reiseroute teilt. In noch einer anderen Ausführungsform überwacht ein
stationärer
Knoten einen Parkplatz und liefert Informationen über verfügbare Parkplätze oder
Sofortcoupons, die in ihrem Laden einzulösen sind. Eine weitere Ausführungsform umfasst,
es den Fahrern zu ermöglichen,
sich in einer telefonkonferenzähnlichen
Umgebung (z.B. unter Verwendung von Voice over IP) mit anderen Teilnehmern
in der Nähe,
die ähnliche
Interessen teilen, zu unterhalten. Insbesondere sind mobile Ad hoc-Netzwerke
zwischen Autos dazu vorgesehen, zwei wichtigen Zwecken zu dienen:
erstens ergänzen
sie das existierende Zellularsystem in Hotspots, in denen das System überladen
ist und es besser für
Autos ist, sich gegenseitig beim Erreichen der Basisstation behilflich
zu sein, als um dieselbe Basisstation zu konkurrieren. Zweitens
dehnen sie die Reichweite der zellular basierten Teilnehmerdiensteinfrastruktur
aus.
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Ein
Verfahren, um einen dazwischen liegenden Nachbarknoten zum Weiterübertragen
von Informationen innerhalb eines Ad hoc-Netzwerks für mobile
Fahrzeuge auszuwählen,
ist, für
den bestimmten Knoten einen Identifizierer in die Nachricht einzuschließen. Auf
diese Weise wird die Nachricht weit übertragen, aber von allen außer dem
ausgewählten
identifizierten Knoten ignoriert. Zuerst benötigt der Quellknoten Informationen über die
Nachbarknoten innerhalb seines Funkbereichs. Diese Informationen
werden durch das Verwenden von "Hallo"-Paketen oder periodischen
Signalen (beacons) erlangt, wie es dem Fachmann bekannt sein wird.
Informationen über
den Nachbarknoten umfassen die eindeutige Adresse oder Identifikation
(ID) jedes antwortenden Knotens, aber sind nicht auf diese beschränkt.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ruft ein selektiver Flutungsalgorithmus ein Grenzknotenübertragungsprotokoll
auf, um Grenzknoten für
die Informationsverbreitung auszuwählen und Informationen über andere
Knoten zu erhalten. In einer Ausführungsform wird der Algorithmus
durch den folgenden Pseudocode dargestellt:
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Der
vorhergehende Pseudocode ist zum Verbreiten verschiedener Informationen
geeignet, wie beispielsweise Routenanfrage-(RR-)Nachrichten, die
von einem On-demand-Routingprotokoll erzeugt werden, und Standortinformationen,
wie beispielsweise GPS-Daten, die beschreiben, wo sich Knoten in
dem geographischen Gebiet, das durch das Netzwerk abgedeckt wird,
befinden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
des obigen Pseudocodealgorithmus werden alle Knoten in dem Netzwerk
in der Art und Weise eines zyklischen Warteschlangenbetriebs (Round-Robin)
periodisch abgefragt, um ein proaktives Grenzknotenverbreitungsprotokoll
(wobei jeder Knoten der Reihe nach seine Informationen verbreitet) über einen
Prozess, der durch den folgenden Pseudocode dargestellt wird, zu
implementieren:
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Des
weiteren trägt
die Nachricht "x" die Positionsinformationen
von jedem Fahrzeug. Somit müssen für einen
positionsbasierten Routingalgorithmus riesige Tabellen bordintern
in jedem Fahrzeug gespeichert werden, was in der Umgebung integrierter
Systeme unpraktisch ist.
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Bei
einer Implementierung vom Typ On-demand wird der Border Broadcast(i)-Algorithmus
aufgerufen, wann immer ein Quellfahrzeug (Knoten) wünscht, eine
Kommunikationsroute zu einem Zielfahrzeug (Knoten) festzulegen oder
herzustellen. In diesem Fall umfasst die Nachricht "x" eine Abfrage der Zielinformationen,
was die Anforderungen, große
Nachbarknotentabellen zu speichern, erleichtert. Wenn eine Nachricht "x" die RR-Nachricht enthält, dann
wäre dieser
Algorithmus direkt auf die Routenermittlungsphase bei On-demand-Routingprotokollen
anwendbar (z.B. AODV und DSR).
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Für positionsbasierte
Routingprotokollimplementierungen schließt der oben beschriebene Ansatz
zur On-demand-Informationsverbreitung zwei Phasen ein (wenn das
Ziel einmal gefunden ist, sendet es seine Informationen zurück zu der
Quelle). Dies wird über
die Route durchgeführt,
die in der Übertragungsphase
von der Quelle zu dem Ziel hergestellt wird (genau wie die Routenermittlungsphase
bei On-demand-Routingprotokollen).
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In
einer weiteren Ausführungsform
umfasst ein Hybridinformationsverbreitungsprotokoll das Aufrufen des
proaktiven Grenzknotenverbrei tungsalgorithmus bis zu einer vorbestimmten
Anzahl an Sprüngen
weg von der Quelle. Jenseits der vorbestimmten Anzahl an Sprüngen wird
der On-demand-Grenzknotenalgorithmus aufgerufen. Wenn ein Quellfahrzeug
(Knoten) die Standortinformationen eines Zielfahrzeugs (Knoten)
anfordert, sucht es in seiner Nachbarknotentabelle (erzeugt durch
die proaktive Grenzfahrzeugübertragung).
Wenn das Ziel nicht gefunden wird, wird der On-demand-Grenzfahrzeugübertragungsalgorithmus
aktiviert. In einer Ausführungsform
ist die Anzahl der Sprünge,
die vor dem Schalten zu einem On-demand-Grenzknotenverbreitungsprotokoll
erlaubt sind, in Abhängigkeit
von dynamischen Netzwerkparametern wie beispielsweise die Anzahl
der Nachbarknoten auswählbar.
In einer anderen Ausführungsform
liegt die Anzahl der Sprünge,
die vor dem Schalten zu einem On-demand-Grenzknotenverbreitungsprotokoll
erlaubt sind, zwischen zwei und zehn Sprüngen und vorzugsweise bei weniger
als fünf
Sprüngen.
In einer Ausführungsform
wird jeder dazwischen liegende "Sprung"-Knoten (Grenzknoten) zwischen der Quelle
und dem Ziel als ein Quellknoten zu dem Ziel behandelt, und ein Übertragungsprotokoll
zum Übertragen
von Informationen von dem "Sprung"-Knoten wird hergestellt.
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Ein
weiteres wichtiges Element der selektiven Flutungsgrenzknotenauswahl
ist eine geometrische Regel, um eine gleichmäßige Abdeckung in dem Ad hoc-Netzwerk
vorzusehen.
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3 erläutert geometrische
Auswahlkriterien zum Bestimmen mobiler Ad hoc-Netzwerkgrenzknoten gemäß der vorliegenden
Erfindung. 3 zeigt ein Diagramm einer Quellknotennachbarschaft 300,
das neun drahtlose Knoten 301, 302, 303, 304, 305, 306, 307, 308, 309 umfasst,
einschließlich
einem Quellknoten 309 und einem Himmelsrichtungsindikator 310.
Die Anzahl an ausgewählten
Grenzknotenfahrzeugen ist ein Design parameter, der variiert werden
kann, um einen Ausgleich zwischen Effektivität und Leistung zu schaffen.
Er ist gegeben durch: B=f·N, (1)wobei N =
Anzahl an Nachbarn und f ein Bruch 0,1, 0,2, ...., 1 ist. Der Fall
f = 1 ist ein reiner Flutungsalgorithmus, bei dem alle Nachbarn
die Nachricht des Senders weiter übertragen. In einer Ausführungsform
werden die Grenzknotenfahrzeuge auf der Grundlage des Bestimmens
der am weitesten entfernten Nachbarknoten, die am nächsten bei
den Himmelsrichtungen Norden, Süden,
Osten und Westen liegen, ausgewählt,
so dass eine maximale Abdeckung durch den Verbreitungsalgorithmus
für jede
beliebige Straßenkarte
garantiert wird. Für
den speziellen Fall einer einzelnen Straße wird zumindest ein Grenzfahrzeug
entlang der Vorwärts- und der Rückwärtsrichtung
der Straße
ausgewählt.
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Die
Richtungen von verschiedenen Nachbarknoten relativ zu dem Sender
werden aus den Koordinaten der Nachbarknoten berechnet, unter der
Annahme, dass die Referenzrichtung OSTEN ist. Die Winkelposition
(Φ) jedes
Nachbarknotens wird relativ zu dem Quellknoten (Sender) bestimmt,
wobei von der Referenzachse ausgegangen wird. Die Nachbarknoten
werden gemäß den folgenden
geometrischen Regeln klassifiziert:
Das am weitesten entfernte
Fahrzeug, das der OST-Richtung am nächsten liegt, sollte erfüllen: max. di cos
|Φi| (2)
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Das
am weitesten entfernte Fahrzeug, das der NORD-Richtung am nächsten liegt,
sollte erfüllen: max. di cos
|Φi| – 90°| (3)
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Das
am weitesten entfernte Fahrzeug, das der WEST-Richtung am nächsten liegt,
sollte erfüllen: max. di cos
|Φi – 180°| (4)
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Das
am weitesten entfernte Fahrzeug, das der SÜD-Richtung am nächsten liegt,
sollte erfüllen: max. di cos
|Φi – 270°| (5)wobei di = Entfernung zwischen Sender 309 und
dem Nachbarknoten "i".
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Für das Beispiel,
das in 3 gezeigt ist, würde, angenommen B = 4, der
Quellknoten 309, der den Grenzselektionsalgorithmus ablaufen
lässt,
die folgenden als Grenzfahrzeuge bestimmen und würde deren IDs in die Übertragungsnachricht
einschließen:
Das
dem OSTEN nächste
Fahrzeug ist 306
Das dem NORDEN nächste Fahrzeug ist 306
Das
dem WESTEN nächste
Fahrzeug ist 302
Das dem SÜDEN nächste Fahrzeug ist 307
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In
einer Ausführungsform
wird mehr als ein Grenzfahrzeug in jeder Himmelsrichtung in Abhängigkeit des
Parameters "B" ausgewählt, um
die Erreichbarkeit des Verbreitungsalgorithmus zu erhöhen, welche
als der Prozentsatz von Versuchen, dass ein Fahrzeug erfolgreich
lokalisiert oder festgelegt wird, definiert ist. In einer weiteren
Ausführungsform
werden acht Grenzknoten ausgewählt.
In wieder einer anderen Ausführungsform
werden mindestens zwei Knoten für
jeden Quadranten ausgewählt.
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4 ist
ein Flussdiagramm eines Verfahrens 400 zur Informationsverbreitung
in einem drahtlosen mobilen Ad hoc-Netzwerk gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung. Verfahren 400 beginnt in Schritt 410. In
einer Ausführungsform
wird ein von einem Computer lesbares Medium, das ein Computerprogramm
speichert, freigegeben, um einen oder mehrere Schritte von Verfahren 400 zu
implementieren, wenn das Computerprogramm von einem Prozessor ausgeführt wird.
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In
Schritt 410 wird eine Anfrage zum Übermitteln von Informationen
von einem Quellknoten an ein Ziel empfangen. In einer Ausführungsform
umfasst das Empfangen einer Anfrage zum Übermitteln von Informationen
das Hervorbringen einer neuen Nachricht aus dem Quellknoten oder
einer Telematikeinrichtung, die mit dem Quellknoten verbunden ist.
In einer weiteren Ausführungsform
umfasst das Empfangen einer Anfrage zum Übermitteln von Informationen
das Empfangen einer Informationsanfrage von einem anderen Knoten
in einem mobilen Ad hoc-Netzwerk.
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In
Schritt 420 wird jeder Nachbarknoten eines Ad hoc-Netzwerks
identifiziert. Schritt 420 kann zu jeder Zeit auftreten,
nachdem eine Anfrage zum Übermitteln
von Informationen empfangen wurde. In einer Ausführungsform umfasst das Identifizieren
jedes Nachbarn ein Abrufen von Positionsinformationen von jedem
Nachbarknoten, ein Empfangen von Positionsinformationen von jedem
Nachbarknoten in Ansprechen auf den Abruf, und ein Erzeugen einer
Nachbarknotentabelle, die den Standort jedes Nachbarknotens identifiziert.
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In
Schritt 430 wird ein proaktives Grenzknotenübertragungsprotokoll
an einem Quellknoten aufgerufen, wenn das Informationsziel ein Nachbarknoten
ist und wenn die Anzahl an Sprüngen
zu dem Ziel kleiner als eine vorbestimmte Anzahl an Sprüngen ist.
In einer Ausführungsform
speichert ein von einem Computer lesbares Medium ein Computerprogramm,
das einen von einem Computer lesbaren Code zum Aufrufen eines proaktiven
Grenzknotenübertragungsprotokolls
an dem Quellknoten aufweist, wenn das Nachrichtenziel ein Nachbarknoten
ist und wenn die Anzahl an Sprüngen
zu dem Ziel kleiner ist als eine vorbestimmte Anzahl an Sprüngen. In
einer weiteren Ausführungsform
wählt ein
Algorithmus zum selektiven Grenzknotenfluten Grenzknoten zur Informationsverbreitung
aus und erhält
in einem Prozess, der durch den Pseudocode, der in Bezug auf 2 und 3 diskutiert
wird, dargestellt ist, Informationen über Nachbarknoten innerhalb
des Funkbereichs des Quellknotens.
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In
Schritt 440 wird ein On-demand-Übertragungsprotokoll an dem
Quellknoten aufgerufen, wenn die Anzahl an Sprüngen von dem Quellknoten zu
dem Ziel eine vorbestimmte Anzahl übersteigt. Schritt 440 kann zu
jeder Zeit auftreten, wenn eine Anfrage zum Übermitteln von Informationen
empfangen wurde. In einer Ausführungsform
speichert ein von einem Computer lesbares Medium ein Computerprogramm,
das einen von einem Computer lesbaren Code zum Aufrufen eines On-demand-Grenzknotenübertragungsprotokolls
an dem Quellknoten aufweist, wenn die Anzahl an Sprüngen von
dem Quellknoten zu dem Ziel die vorbestimmte Anzahl übersteigt.
In einer anderen Ausführungsform
wählt ein
Algorithmus zum selektiven Fluten Grenzknoten zur Informationsverbreitung
aus und erhält
in einem Prozess, der durch den Pseudocode, der in Bezug auf 2 und 3 diskutiert
wurde, dargestellt ist, Informationen über Nachbarknoten innerhalb
des Funkbereichs des Quellknotens.
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In
Schritt 450 werden Informationen von dem Quellknoten auf
der Grundlage des aufgerufenen Übertragungsprotokolls übermittelt.
In einer Ausführungsform
umfasst das Übermitteln
der Informationen auf der Grundlage des Grenzknotenübertragungsprotokolls
ein Auswählen
von mindestens einem Nachbarknoten als einen Grenzknoten auf der
Grundlage eines geographischen Standorts des Nachbarknotens und
geometrischer Kriterien, und ein Übertragen der Informationen
von dem Quellknoten, an dem die Informationen, die von dem Quellknoten übertragen
werden, jeden ausgewählten
Grenzknoten identifizieren, um als "Sprung"-Knoten und als Kommunikationsziel zu
fungieren.
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In
einer Ausführungsform
umfasst das Übermitteln
der Informationen auf der Grundlage des Grenzknotenübertragungsprotokolls
des weiteren ein Empfangen der Übertragungsinformationen
an dem ausgewählten
Grenzknoten, ein Aufrufen eines Grenzknotenübertragungsprotokolls an dem
Grenzknoten, und ein Weiterübertragen
der empfangenen Informationen von dem Grenzknoten zu dem Ziel auf
der Grundlage des aufgerufenen Grenzknotenübertragungsprotokolls.
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In
wieder einer anderen Ausführungsform
ist die vorbestimmte Anzahl an Sprüngen auswählbar. In noch einer anderen
Ausführungsform
umfasst das Auswählen
von mindestens einem Nachbarknoten als einen Grenzknoten auf der
Grundlage eines geographischen Standorts des Nachbarknotens und
geometrischer Kriterien ein Bestimmen von mindestens einem Nachbarknoten,
der sowohl eine maximale Entfernung von dem Quellknoten als auch
eine minimale Entfernung zu einer der Himmelsrichtungen Norden,
Süden,
Osten und Westen aufweist. In einer Ausführungsform wird mindestens
ein Grenzknoten für
jede Himmelsrichtung Norden, Süden,
Osten und Westen ausgewählt.
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In
einer anderen Ausführungsform
umfasst das Übermitteln
der Nachricht auf der Grundlage des On-demand-Grenzknotenübertragungsprotokolls
ein Erzeugen einer Zielabfragenachricht, ein Auswählen eines
Nachbarknotens als einen Grenzknoten auf der Grundlage eines geographischen
Standorts des Nachbarknotens und geometrischer Kriterien, und ein Übertragen
von dem Quellknoten, an dem die Nachricht jeden ausgewählten Grenzknoten
und die Zielabfragenachricht identifiziert.
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In
wieder einer anderen Ausführungsform
ist die Abfragenachricht eine Routenanfrage in der Klasse der On-demand-Routingprotokolle
(z.B. AODV und DSR). In noch einer anderen Ausführungsform umfasst das Auswählen eines
Grenzknotens auf der Grundlage eines geographischen Standorts des
Nachbarknotens und geometrischer Kriterien ein Bestimmen von mindestens
einem Nachbarknoten, der sowohl eine maximale Entfernung von dem
Quellknoten als auch eine minimale Entfernung zu einer der Himmelsrichtungen
Norden, Süden,
Osten und Westen aufweist. In wieder einer anderen Ausführungsform
wird mindestens ein Grenzknoten für jede Himmelsrichtung Norden,
Süden,
Osten und Westen ausgewählt.
Das Verfahren 400 endet, wenn eine Nachricht gemäß einem
aufgerufenen Grenzknotenübertragungsprotokoll übermittelt
wurde.
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Zusammengefasst
betrifft die Erfindung ein System und Verfahren zur Informationsverbreitung
in einem drahtlosen mobilen Ad hoc-Netzwerk. Ein Verfahren beschreibt
ein Empfangen einer Anfrage, um eine Nachricht von einem Quellknoten
an ein Ziel zu übermitteln,
ein Identifizieren jedes Nachbarknotens eines Ad hoc-Netzwerks,
ein Aufrufen eines proaktiven Grenzknotenübertragungsprotokolls an dem
Quellknoten, wenn das Ziel ein Nachbarknoten ist und wobei die Anzahl
an Sprüngen
bis zu dem Ziel kleiner ist als eine vorbestimmte Anzahl an Sprüngen, ein
Aufrufen eines On-demand-Grenzknotenübertragungsprotokolls an dem Quellknoten,
wenn die Anzahl an Sprüngen
von dem Quellknoten zu dem Ziel die vorbestimmte Anzahl übersteigt,
und ein Übermitteln
der Nachricht von dem Quellknoten auf der Grundlage des aufgerufenen Übertragungsprotokolls.
Ein von einem Computer lesbares Medium, das ein Computerprogramm
zur Informationsverbreitung in einem drahtlosen mobilen Ad hoc-Netzwerk umfasst,
ist ebenfalls vorgesehen. Schließlich wird ein System zur Informationsverbreitung
in einem drahtlosen mobilen Ad hoc-Netzwerk beschrieben.
