DE102008026183A1

DE102008026183A1 - Verfahren und Kommunikationssystem zur Übertragung von Nachrichten

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Publication number: DE102008026183A1
Application number: DE102008026183A
Authority: DE
Inventors: Achim Dr. Ing. Brakemeier; Dieter Seeberger; Christian Dr. Ing. Weiß
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2009-12-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Nachrichten (N1 bis NZ), insbesondere Sicherheitsnachrichten (Nkrit), über ein mehrkanaliges Kommunikationssystem (1), bei welchem die Nachrichten (N1 bis NZ) über mindestens einen oder mehrere der Kommunikationskanäle (KK1 bis KKN) übertragen werden, wobei eine zu übertragende Nachricht (N1 bis NZ) in Abhängigkeit vom zugrunde liegenden Nachrichtentyp zu einem vorgegebenen Zeitpunkt, in vorgegebenen Zeitbereichen und/oder in einem oder mehreren vorgegebenen Kommunikationskanälen (KK1 bis KKN) übertragen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Nachrichten, insbesondere Sicherheitsnachrichten, bei welchem die Nachrichten über mindestens einen oder mehrere der Kommunikationskanäle übertragen werden. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kommunikationssystem gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8.
Ein solches Kommunikationssystem ist beispielsweise ein Mehrkanal-Funksystem zur Übertragung von Nachrichten, insbesondere von Sicherheitsnachrichten, zwischen Fahrzeugen in einem Fahrzeug-Funknetz oder zwischen Fahrzeugen und stationären Einheiten, so genannte Roadside Units, z. B. am Straßenrand installierte Funkstationen. Hierbei wird vorausgesetzt, dass zur Nachrichtenübertragung mehrere benachbarte Kommunikationskanäle, insbesondere mehrere benachbarte Funkkanäle, zur Verfügung stehen, wobei häufig ein Funkkanal als Kontrollkanal verwendet wird und die anderen Funkkanäle als Servicekanäle dienen. In 1 zum Stand der Technik ist beispielsweise eine Anzahl von Kommunikationskanälen gezeigt, wobei ein Kontrollkanal KK von zwei Servicekanälen Sk1 bis SK2 umrahmt ist. Ein solches Mehrkanal-Funksystem ist beispielsweise in der IEEE-Norm für Kommunikationssysteme 802.11p und IEEE 1609.4 näher spezifiziert.
Dabei sind üblicherweise zum Nachrichtenempfang mehrere, mindestens zwei Empfänger vorgesehen, die parallel auf verschiedenen Kanälen empfangen. Ein Empfänger empfängt dabei stets auf dem Kontrollkanal. Die anderen Empfänger empfangen auf den Servicekanälen. Dabei sind die Empfänger für die Servicekanäle fest auf die festgelegten Servicekanäle abgestimmt. Sendeseitig sind üblicherweise mehrere Sender vorgesehen.
Bei der Verwendung eines bekannten Mehrkanal-Funksystems nach einer der genannten IEEE-Normen treten eine Reihe von Nachteilen auf, da die Sender und Empfänger des Mehrkanal-Funksystems unabhängig voneinander arbeiten:

– Es werden mehrere Sender benötigt.
– Die Nachrichten können sich gegenseitig stören (Übersprechen).
– Während der Aussendung einer Nachricht kann ggf. auch auf den anderen Kanälen nicht empfangen werden (Nachbarkanal-Eigeninterferenz).
– Ein starkes Empfangssignal auf einem Kommunikationskanal kann den gleichzeitigen Empfang eines schwächeren Signals auf einem anderen Kommunikationskanal verhindern (Nachbarkanal-Interferenz).

Diese Nachbarkanal-Interferenzen sind unvermeidlich. Sie sind einerseits bestimmt durch die nicht ideale Frequenzmaske der Sender, aber auch durch die nicht streng bandbegrenzten Sende- und Empfangsfilter. Im Fahrzeug-Funknetz treten die unterschiedlichen Empfangsfeldstärken unvermeidlich durch die unterschiedlichen Entfernungen der Fahrzeuge zueinander auf.
2 zum Stand der Technik zeigt ein Beispiel hierzu. Hierbei sendet ein Fahrzeug F2 eine sicherheitskritische Nachricht N1 auf einem als Kontrollkanal KK ausgebildeten Kommunikationskanal. Die Nachricht N1 soll vom Fahrzeug F1 empfangen werden. Gleichzeitig findet auf einem benachbarten Servicekanal Sk1 eine Übertragung einer Nachricht N2 niederer Priorität zwischen dem Fahrzeug F1 und einer stationären Einheit SE statt. Bei einem Empfangsfahrzeug F3 kommt es aufgrund der unterschiedlichen Empfangsfeldstärken, nicht idea ler Frequenzmasken und nicht idealer Sende- und Empfangsfilter zu Nachbarkanal-Interferenzen, so dass die Sicherheitsnachricht N1 nicht vom Empfangs-Fahrzeug F3 erkannt wird und somit nicht an das Fahrzeug F1 übertragen werden kann.
In der IEEE-Norm 1609.4 wird zur Vermeidung derartiger Nachbarkanalstörungen ein Zeitmultiplexverfahren eingesetzt, um Übertragungen auf dem Kontrollkanal KK und den Servicekanälen SK1 bis SK2 zeitlich zu entzerren.
Dadurch sinkt allerdings die verfügbare Kanalkapazität um den Faktor ca. 2. Im Gegenzug wird eine Implementierung mit nur einem Sender und einem Empfänger möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Übertragung von Nachrichten in einem Kommunikationssystem anzugeben, bei welchem Nachbarkanal-Interferenzen zumindest reduziert oder vollständig vermieden sind. Darüber hinaus ist ein besonders geeignetes Kommunikationssystem anzugeben.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Hinsichtlich des Kommunikationssystems wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 8 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Übertragung von Nachrichten, insbesondere Sicherheitsnachrichten, werden die Nachrichten über ein mehrkanaliges Kommunikationssystem, insbesondere über mindestens einen oder mehrere der Kommunikationskanäle übertragen, wobei eine zu übertragende Nachricht in Abhängigkeit vom zugrunde liegenden Nachrichtentyp zu einem vorgegebenen Zeitpunkt, in vorgegebenen Zeitbereichen und/oder in einem oder mehreren vorgegebenen Kommunikationskanälen übertragen wird.
Der Erfindung liegt dabei die Idee zugrunde, zeitliche Schranken, d. h. Zeitpunkte, wie Start-Zeitpunkte und End-Zeitpunkte, und Zeitbereiche, einzuführen und während der Übertragung zu überwachen. Insbesondere werden Nachrichten typabhängig einfach oder mehrfach unter Einhaltung der vorgegebenen zeitlichen Schranken übertragen. Dabei werden die zeitlichen Schranken kanalübergreifend definiert und überwacht. Im Gegensatz zu bisher bekannten Lösungen wird hier die Koordinierung des Kanalzugriffs somit schichtübergreifend geregelt, denn es gehen neben der Überwachung des Zeitverhaltens pro Kommunikationskanal auch Anwendungsanforderungen, insbesondere Nachrichtentyp, z. B. Nachricht mit geringer oder hoher Priorität, ein.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Vorteile der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 schematisch ein Diagramm mit verschiedenen Kommunikationskanälen gemäß dem Stand der Technik,
2 schematisch ein Kommunikationssystem zwischen mehreren Fahrzeugen mit Nachbarkanal-Interferenzen gemäß dem Stand der Technik,
3 schematisch ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes mehrkanaliges Kommunikationssystems,
4 ein Zeit-Diagramm mit einem zeitlichen Ablauf von zu übertragenden Nachrichten,
5 ein weiteres Zeit-Diagramm mit einem zeitlichen Ablauf von wiederholten Übertragungen einer Nachricht,
6 mehrere Zeit-Diagramme mit zeitlichen Abläufen von Übertragungen von verschiedenen Nachrichten auf mehreren Kanälen mit und ohne Wiederholungen (senderseitig),
7 mehrere Zeit-Diagramme mit zeitlichen Abläufen des Empfangens von verschiedenen Nachrichten auf mehreren Kanälen mit und ohne Wiederholungen (empfängerseitig), und
8 ein Zeit-Diagramm mit einem zeitlichen Ablauf von Wiederholungen einer Übertragung einer Nachricht innerhalb von vorgegebenen Wiederholintervallen.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
3 zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel für ein Kommunikationssystem 1 zur Übertragung von Nachrichten N.
Dabei handelt es sich insbesondere um ein Funk-Kommunikationssystem 1, z. B. ein Funknetz für eine Kommunikation zwischen Fahrzeugen (auch Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation genannt) und/oder zwischen Fahrzeug und stationären Einheiten, wie z. B. stationären Funkeinheiten entlang einer Fahrbahn.
Das Kommunikationssystem 1 umfasst mehrere Sender Tx₁ bis Tx_M und mehrere Empfänger Rx₁ bis Rx_N und diese verbindende Kommunikationskanäle KK₁ bis KK_N. Einer der Kommunikationskanäle K1 wird zum Kontrollkanal KK. Die anderen Kommunikationskanäle KK₂ bis KK_N sind Servicekanäle SK1 bis SK_N-1. Zur Steuerung der Übertragung von Nachrichten N₁ bis N_Z auf einen oder mehreren der Kommunikationskanäle KK₁ bis KK_N umfasst das Kommunikationssystem 1 eine Sendersteuereinheit 2 und eine Empfängersteuereinheit 3.
Unter einer Nachricht N₁ bis N_Z wird insbesondere ein Datenpaket (auch kurz Paket genannt) mit einer Vielzahl von Daten verstanden.
Die Sendersteuereinheit 2 überwacht die Übertragung, insbesondere die Einhaltung einer maximalen Paket- oder Nachrichtendauer T_Pmax (= Länge der jeweiligen Nachricht) sowie einen minimalen Zeitabstand T_Wmin zwischen aufeinander folgenden ausgesendeten einer wiederholt ausgesendeten oder verschiedener Nachrichten N₁ bis N_Z, wie dies in 4 anhand eines Zeit-Diagramms dargestellt ist. Der Sendersteuereinheit 2 sind dabei zu sendende Nachrichten sN₁ bi sN_Z zuführbar.
Die Empfängersteuereinheit 3 steuert dabei den Empfang der übertragenden Nachrichten N₁ bis N_Z empfängerseitig. Darüber hinaus sind die Sendersteuereinheit 2 und die Empfängersteuereinheit 3 über eine Übertragungseinheit 4, z. B. eine Funkverbindung, eine Bus- oder Kabelverbindung, miteinander verbunden und können sich gegenseitig steuern und/oder Daten und/oder Übertragungszustände miteinander austauschen.
Ferner ist die Sendersteuereinheit 2 über eine Nachrichtenwiederholeinheit 5 mit einem Nachrichtenspeicher 6 verbunden, wodurch ein- und dieselbe Nachricht N₁ bis N_Z mehrfach übertragen werden kann. In dem Nachrichtenspeicher 6 können aktuelle Nachrichten N₁ bis N_Z, welche zu übertragen sind, hinterlegt werden.
Die Empfängersteuereinheit 3 ist mit einer Löscheinheit 7 verbunden, über welche Duplikate einer mehrfach empfangenen Nachricht eN₁ bis eN_Z gelöscht werden. Die empfangene Nachricht eN₁ bis eN_Z kann anschließend von einer nicht näher dargestellten Fahrzeugeinheit weiter verarbeitet werden.
Zu übertragende Nachrichten N₁ bis N_Z mit hoher Priorität, z. B. zeitkritische Sicherheitsnachrichten N_krit, werden erfindungsgemäß mindestens zweimal übertragen. Dabei werden sicherheitskritische Nachrichten N_krit über einen als Kontrollkanal KK ausgebildeten Kommunikationskanal übertragen. Je nach Vorgabe kann dabei der minimale Zeitabstand T_Wmin zwischen den Wiederholungen unterschritten werden. Die Nachrichtenwiederholeinheit 5 ist derart ausgebildet, dass nach einer Erstaussendung der sicherheitskritischen Nachricht N_krit diese nach Ablauf einer Wartezeit, insbesondere Notrufzeitdauer T_ER (auch Emergency Repetition Interval genannt) noch einmal übertragen wird.
Die Sendersteuereinheit 2 steuert dabei die Nachrichtenübertragung derart, dass nach dem Aussendungsbeginn eines Paketes, d. h. einer Nachricht N₁ bis N_Z, auf einem beliebigen Kommunikationskanal KK₁ bis KK_N für eine vorgegebene Sperrzeitdauer T_CCG nicht mit der Aussendung einer Nachricht N_Z+1 begonnen werden kann, auch nicht auf einem anderen Kommunikationskanal KK₁ bis KK_N. Eine Ausnahme bilden lediglich die von der Nachrichtenwiederholeinheit 5 wiederholten Nachrichten N₁ bis N_Z, die innerhalb der Sperrzeitdauer T_CCG (mit CCG = Co-Channel Guard Interval) auf demselben Kommunikationskanal KK₁ bis KK_N wie die Erstaussendung ausgesendet werden können.
Die Sendersteuereinheit 2 steht darüber hinaus mit der Empfängersteuereinheit 3 signal- und/oder steuertechnisch in Verbindung. Dabei kann die Empfängersteuereinheit 3 beispielsweise eine Empfangsempfindlichkeit der Empfänger Rx₁ bis Rx_N in Abhängigkeit von einem Senden einer der Sender Tx₁ bis Tx_M reduzieren und zwar mindestens während der Dauer der Aussendung einer Nachricht N₁ bis N_Z. Spätestens nach dem Ende der maximalen Nachrichtendauer T_Pmax wird die Empfangsempfindlichkeit der Empfänger Rx₁ bis Rx_N von der Empfängersteuereinheit 3 wieder heraufgesetzt. Hierzu wird mittels einer der Steuereinheiten 2 oder 3 eine Maximalzeit T_Decay vorgese hen. Die Löscheinheit 7 für Nachrichtenduplikate erkennt und löscht mehrfach empfangene Nachrichten N₁ bis N_Z.
Für den Fall, dass während der Zeit, in der die Sender Tx₁ bis Tx_M gesperrt sind (beispielsweise nach Sendebeginn innerhalb der Sperrzeitdauer T_CCG für nicht kritische Nachrichten und während des minimalen Zeitabstands T_Wmin zwischen zwei Nachrichten für alle Nachrichten, z. B. für sicherheitskritische und nicht kritische Nachrichten) weitere Nachrichten N₁ bis N_Z eintreffen, so können diese der Nachrichtenspeichereinheit 6 zugeführt und/oder zwischengespeichert und anschließend fahrzeugintern an andere Einheiten zur weiteren Verarbeitung, z. B. über einen CAN-Bus, übertragen werden.
Sollten diese Nachrichten N₁ bis N_Z dynamische Felder enthalten, so können diese gegebenenfalls durch ein Paket- oder Nachrichten-Update, z. B. durch Rückfrage, z. B. durch Datenabfrage, bei den fahrzeuginternen Anwendungen und Einheiten, aktualisiert werden.
Für das erfindungsgemäße Verfahren wird unter anderem vorausgesetzt, dass zum Nachrichtenempfang mindestens zwei Empfänger Rx_N (mit N ≥ 2) vorhanden sind, die parallel auf verschiedenen Kommunikationskanälen KK₁ bis KK_N empfangen können. Ein Empfänger Rx₁ empfängt dabei stets auf dem Kontrollkanal KK. Die anderen Empfänger Rx₂ bis Rx_N-1 empfangen auf den Servicekanälen SK₁ bis SK_N-1. Der letzte Empfänger Rx_N kann nach einer Ankündigung auf dem Kontrollkanal KK zwischen den Servicekanälen SK₁ bis SK_N-1 umgeschaltet werden. Ohne eine solche Ankündigung empfängt der letzte Empfänger Rx_N auch auf einem vorher festgelegten (Default) Servicekanal SK₁ bis SK_N-1.
Im Kommunikationssystem 1 ist nur ein Sender Tx₁ notwendig, der zwischen den Kommunikationskanälen KK₁ bis KK_N umgeschaltet werden kann. Zur Vermeidung der Umschaltzeiten kann aber auch eine Implementierung mit mehreren Sendern Tx₁ bis Tx_M, wie in 3 dargestellt, vorteilhaft sein.
Zweckmäßigerweise werden bestimmte Einschränkungen bei der Kanalnutzung vorgegeben, die nachfolgend näher beschrieben werden.
Wie in 4 gezeigt, kann die maximale Nachrichtendauer T_Pmax einer Nachricht N₁ bis N_Z zeitlich begrenzt werden. Darüber hinaus kann eine minimale Wartezeit oder ein minimaler Zeitabstand T_Wmin zwischen zwei aufeinander folgenden Nachrichten N_Z und N_Z+1 vorgegeben werden. Diese Beschränkungen können von sicherheitskritischen Nachrichten N_krit mit hoher Priorität umgangen werden.
Die maximale Nachrichtendauer T_Pmax einer Nachricht N_Z und der minimale Zeitabstand T_Wmin zwischen zwei aufeinander folgenden Nachrichten N_Z und N_Z+1 können pro Kommunikationskanal KK₁ bis KK_N unterschiedlich gewählt sein.
Darüber hinaus können diese Werte auch von bestimmten Parametern abhängig sein, beispielsweise von der Datenrate oder auch der Priorität eines Pakets oder einer Nachricht N_Z. Die Beschränkungen können sich auch implizit durch die Angabe anderer Parameter ergeben. Die Beschränkungen können auch stochastischer Natur sein.
Darüber hinaus kann zur zeitlichen Steuerung der Nachrichtenübertragung vorgegeben werden, dass die minimale Wartezeit oder der minimale Zeitabstand T_Wmin groß ist gegenüber der maximalen Nachrichtendauer T_Pmax. Dies ist immer der Fall, wenn die Kommunikationskanäle KK₁ bis KK_N gleichberechtigt von einer großen Zahl von Fahrzeugen und/oder Stationen (= staionären Einheiten) genutzt werden sollen. Beispielsweise kann angenommen werden, dass bei einem Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Funknetz mit angenommenen 100 Fahrzeugen in Funkreichweite das Verhältnis von Zeitabstand T_Wmin zu Nachrichtendauer T_Pmax eben falls in der Größenordnung von 100 liegt, also beispielsweise im Bereich von 50 bis 200.
Eine günstige Kanalnutzung sieht für die Übertragung von Sicherheitsnachrichten N_krit mit höchster Priorität vor, dass dafür der Kontrollkanal KK verwendet wird. Für Nachrichten N_Z mit geringerer Priorität wird einer der Servicekanäle Sk₁ bis SK_N-1 verwendet. In der Regel wird dafür ein vorher festgelegter Servicekanal SK₁ bis SK_N-1 verwendet.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der sender- und empfängerseitigen Steuerung gemäß der Zeit-Diagramme in den 5 bis 8 näher beschrieben, wobei die Vollliniendarstellungen ein Senden/Übertragen von Nachrichten N_Z, die schraffierte Darstellungen eine Sperrung der Kommunikationskanäle KK₁ bis KK_N und die doppelschraffierte Darstellungen eine Empfangsbereitschaft der Empfänger Rx₁ bis Rx_N beschreiben:
Senderseitige Steuerung (5 bis 8):
Mittels der Sendersteuereinheit 2 wird sichergestellt und überwacht, dass zu einem Zeitpunkt von einem Fahrzeug aus jeweils nur auf einem Kommunikationskanal KK₁ bis KK_N gesendet wird. Dies bedingt ggf. eine Verzögerung von auf anderen Kommunikationskanälen KK₁ bis KK_N auszusendenden Paketen oder Nachrichten N_Z. Wird von einem Fahrzeug F2 (siehe 2) eine Nachricht N₁ an ein Fahrzeug F3 übertragen, so wird mittels der Sendersteuereinheit 2 die maximale Sendedauer oder Nachrichtendauer T_Pmax der Nachricht N₁ überwacht.
Darüber hinaus wird der minimale Zeitabstand T_Wmin zwischen Aussendungen pro Kommunikationskanal KK₁ bis KK_N mit Ausnahme von Wiederholungen von Sicherheitsnachrichten N_krit überwacht und Aussendungen auf allen Kommunikationskanälen KK₁ bis KK_N im vorgegebenen Sperrzeitbereich T_CCG beginnend nach dem Start einer gerade gesendeten Nachricht sN₁ mit Ausnahme der zu sendenden Nachricht sN₁ einschließlich Wiederholungen dieser gesperrt.
Falls die gerade gesendete Nachricht sN₁ eine Sicherheitsnachricht enthielt, so wird diese innerhalb der vorgegebenen Sperrzeitdauer T_CCG nach vorgegebenen Regeln wiederholt:

– Grundregel: Sendungen oder Nachrichten N_Z mit niedriger Priorität werden nicht wiederholt, Sendungen oder Nachrichten N_Z mit hoher Priorität werden genau ein Mal auf dem gleichen Kommunikationskanal, dem Kontrollkanal KK₁ bis KK_N, wiederholt.

Empfängerseitige Steuerung (7):
Bei einem Mehrkanal-Funk-Kommunikationssystem 1 mit mehreren Empfängern Rx₁ bis Rx_N sind in der Regel alle Empfänger Rx₁ bis Rx_N parallel in Empfangsbereitschaft und sie können, sofern nicht gerade selbst gesendet wird, gleichzeitig Nachrichten N₁ bis N_Z auf verschiedenen Kommunikationskanälen KK₁ bis KK_N empfangen.
Zum Schutz der Empfänger Rx₁ bis Rx_N können, falls auf einem der Kommunikationskanäle KK₁ bis KK_N gerade eine Nachricht N_Z ausgesendet wird, die Empfänger Rx₁ bis Rx_N zum Selbstschutz auf ”unempfindlich” geschaltet werden. Diese Schutzzeit umfasst vorteilhaft eine Zeitdauer entsprechend der maximalen Nachrichtendauer T_Pmax.
Nach Ablauf der maximal möglichen Nachrichtendauer T_Pmax werden die Empfänger Rx₁ bis Rx_N auf allen Kommunikationskanälen KK₁ bis KK_N nach einer vorgegebenen Zeitdauer T_Decay wieder empfangsbereit geschaltet.
Mittels der Empfängersteuereinheit 3 wird eine mehrfach empfangene Nachricht eN_Z identifiziert und deren Duplikate mittels der Löscheinheit 7 gelöscht.
Vorzugsweise wird die Wahl des Kommunikationskanals KK₁ bis KK_N und die Priorität der Nachricht N_Z zusammen mit der Nachricht N_Z oder als Teil der Nachricht N_Z (z. B. im Nachrichtenkopf) übergeben.
Wenn ein Sendewunsch einer der Sender Tx₁ bis Tx_M vorliegt, erfolgt der Kanalzugriff innerhalb einer Kanalzugriffszeitdauer T_CA1, z. B. mittels CSMA/CA. Die Nachricht N_Z wird dann während der Sendezeit T_P ausgesendet. Diese Sendezeit T_P ist kürzer oder gleich der maximal zugelassenen Nachrichtendauer T_Pmax (= Nachrichtenlänge) Wenn die Nachricht N_Z eine Sicherheitsnachricht mit hoher Priorität ist und somit sicherheitskritische Daten beinhaltet, wird die Nachricht N_krit nach einer vorgegebenen Notrufzeitdauer T_ER (auch Emergency Repetition Interval genannt) wiederholt. Die Wiederholung startet mit einem erneuten Kanalzugriff während der Kanalzugriffzeitdauer T_CA2. Gegebenenfalls sind auch mehrere Wiederholungen möglich.
Vorteilhafterweise werden Nachrichten N_Z mit niedriger Priorität gar nicht wiederholt und es wird auch keine Wiederholung auf den Servicekanälen SK₁ bis SK_N-1 durchgeführt. Damit beschränkt sich die Wiederholung von Nachrichten N_Z auf Sicherheitsnachrichten N_krit mit hoher Priorität.
Vorteilhafterweise erfolgen Paket- oder Nachrichtenwiederholungen auf dem gleichen Kommunikationskanal KK₁ bis KK_N. Alternativ kann aber auch ein vorherbestimmter Servicekanal SK₁ bis SK_N-1 dazu verwendet werden. In diesem Fall erfolgt der Frequenzwechsel vorteilhafterweise im Bereich von der Zeitdauer T_Decay (s. 7).
Bei einem Mehrkanal-Funk-Kommunikationssystem 1 mit mehreren Sendern Tx₁ bis Tx_M werden keine Sendungen während der vorgegebenen Sperrzeitdauer T_CCG (Co-Channel Guard Interval) nach dem Sendestart der Nachricht sN₁ zugelassen, mit Ausnahme der zu sendenden Nachricht sN₁ einschließlich dessen Wiederholungen (s. 6). Diese Sperrung gilt für alle Kommunikationskanäle KK₁ bis KK_N gleichermaßen und auch für neu eintreffende Sicherheitsnachrichten N_krit mit hoher Priorität.
Bei einem Mehrkanal-Funkkommunikationssystem mit nur einem Sender (nicht näher dargestellt) wird kein Frequenzwechsel auf andere Kommunikationskanäle KK₁ bis KK_N während der vorgegebenen Sperrzeitdauer T_CCG (Co-Channel Guard Interval) zugelassen, beginnend mit dem Start der Aussendung nach dem Sendestart der Nachricht sN₁ auf einem Kommunikationskanal KK₁ bis KK_N, es sei denn die Wiederholung der Nachricht sN₁ erfolgt auf einem anderen Kanal. In diesem Fall wird vorzugsweise während der Zeitdauer T_Decay der Kanal gewechselt.
Darüber hinaus kann die Erfindung, wie nachfolgend näher beschrieben, weitergebildet werden:
So kann eine veränderte Grundregel vorgegeben werden, z. B. dass die Wiederholung der Nachricht N_Z auf einem vorher festgelegten Kanal erfolgt.
Ferner kann zusammen mit der Nachricht N_Z eine Kanalliste übermittelt werden, so dass bei Wiederholungen nacheinander die in der Kanalliste angegebenen Kanäle verwendet werden.
Auch kann der Funkkanal und/oder die Priorität aus einem Paket- oder Nachrichtentyp abgeleitet werden, der zusammen mit Daten der Nachricht N_Z übergeben oder in der Nachricht N_Z enthalten ist. Ein Beispiel hierbei ist Nachrichtentyp = zeitkritische Sicherheitsnachricht, womit gleichzeitig der Kontrollkanal KK als Kommunikationskanal mit einer Wiederholung auf dem Kontrollkanal KK assoziiert wird.
In einer Weiterbildung können mehrere Prioritätsklassen vorgegeben und den Nachrichten N_Z zugeordnet werden, wobei bei mehr als einer Prioritätsklasse Wiederholungen eingesetzt werden und je nach Prioritätsklasse unterschiedliche Kanäle für die Erstaussendung bzw. für die Wiederholung verwendet werden können.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Sperrzeitdauer T_CCG in mindestens zwei Teilzeitbereiche aufgeteilt wird, so dass zwischen den Wiederholungen andere Sendungen geschachtelt werden können, ggf. auch auf den Servicekanälen SK₁ bis SK_N-1 (siehe 8).
Je nach Art und Aufbau des Kommunikationssystems 1 sind dessen Einheiten und Komponenten, wie in 3 dargestellt, als integrierte digitale Schaltung oder als Software-Bausteine eines Digitalrechners oder als Hardwareimplementierung in Halbleiterchips realisiert. Auch kann das Kommunikationssystem 1 und dessen Einheiten als Software-Module in einem Softwareradio implementiert sein.
Nachfolgend wird für die verschiedenen Zeitvorgaben ein Beispiel angeführt. Auch können die Zeitvorgaben variieren und andere Werte und/oder Bereiche aufweisen.
Es werden folgende Parameter angenommen:
Das Kommunikationssystem umfasst zwei Sender Tx₁, Tx₂ und zwei Empfänger Rx₁, Rx₂ sowie die Kommunikationskanäle KK_N entsprechend 1.
50 Fahrzeuge, die regelmäßig alle 0.5 Sekunden Nachrichten N₁ bis N_Z niedriger Priorität auf dem Kontrollkanal KK und alle 0.2 Sekunden auf dem Servicekanal SK senden.
Davon fahren drei Fahrzeuge F1 bis F3 in direkter Nachbarschaft, wodurch sich diese bei der Nachrichtenübertragung stören können (= Nachbarkanalstörer). Für diese Anwendung können folgende Zeiten vorgegeben werden:
T_W = 100 ms,
T_P = T_Pmax = 1 ms,
T_ER = 2 ms,
T_CCG = 3 ms,
T_Decay = 0.1 ms.

Claims

Verfahren zur Übertragung von Nachrichten (N₁ bis N_Z), insbesondere Sicherheitsnachrichten (N_krit), über ein mehrkanaliges Kommunikationssystem (1), bei welchem die Nachrichten (N₁ bis N_Z) über mindestens einen oder mehrere der Kommunikationskanäle (KK₁ bis KK_N) übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine zu übertragende Nachricht (N₁ bis N_Z) in Abhängigkeit vom zugrunde liegenden Nachrichtentyp zu einem vorgegebenen Zeitpunkt, in vorgegebenen Zeitbereichen und/oder in einem oder mehreren vorgegebenen Kommunikationskanälen (KK₁ bis KK_N) übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu übertragende Nachricht (N₁) auf einem der Kommunikationskanäle (KK₁ bis KK_N) nach Ablauf einer vorgebbaren Kanalzugriffszeitdauer (T_CA1, T_CA2) übertragen wird und eine maximale Nachrichtendauer (T_Pmax) für die Übertragung überwacht wird sowie Aussendungen anderer Nachrichten (N₂ bis N_Z) auf dem oder anderen Kommunikationskanälen (KK₁ bis KK_N) in einem vorgegebenen Sperrzeitbereich (T_ccG) gesperrt werden, ausgenommen Wiederholungen der Übertragung der zu übertragenden Nachricht (N₁) auf dem betreffenden Kommunikationskanal (KK₁ bis KK_N).
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Wiederholungen der Übertragung der zu übertragenden Nachricht (N₁) innerhalb eines vorgegebenen Wiederholungszeitbereichs, insbesondere einer Sperrzeitdauer (T_CCG) übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Nachrichten (N₁ bis N_Z) mit niedriger Priorität einmal übertragen und Nachrichten (N_krit) mit hoher Priorität mindestens zweimal auf dem gleichen oder ein weiteres Mal auf einem anderen Kommunikationskanal (KK₁ bis KK_N) übertragen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die übertragene Nachricht (N₁ bis N_Z) von einem oder mehreren Empfängern (Rx₁ bis Rx_N) empfangen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Nachrichten (N₁ bis N_Z) auf verschiedenen Kommunikationskanälen (KK₁ bis KK_N) übertragen und von einem oder mehreren Empfängern (Rx₁ bis Rx_N) empfangen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Duplikate von einer mehrfach übertragenden Nachricht (N₁ bis N_Z) an einen Empfänger (Rx₁ bis Rx_N) empfangsseitig gelöscht werden.
Kommunikationssystem zur Übertragung von Nachrichten (N₁ bis N_Z), insbesondere Sicherheitsnachrichten (N_krit), umfassend ein oder mehrere Sender (Tx₁ bis Tx_M) und ein oder mehrere Empfänger (Rx₁ bis Rx_N) und diese verbindende Kommunikationskanäle (KK₁ bis KK_N) zur Übertragung der Nachrichten (N₁ bis N_Z), dadurch gekennzeichnet, dass eine Sendersteuereinheit (2) vorgesehen ist, die eine zu übertragende Nachricht (N₁ bis N_Z) in Abhängigkeit vom zugrunde liegenden Nachrichtentyp zu einem vorgegebenen Zeitpunkt, in vorgegebenen Zeitbereichen und/oder in einem oder mehreren vorgegebenen Kommunikationskanälen (KK₁ bis KK_N) über einen oder mehrere Sender (Tx₁ bis Tx_M) aussendet.
Kommunikationssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendersteuereinheit (2) mit einer Nachrichtenwiederholeinheit (5) verbunden ist, die in Abhängigkeit vom Nachrichtentyp eine mehrfache Übertragung einer Nachricht (N₁ bis N_Z) auf ein- und demselben oder auf verschiedenen Kommunikationskanälen (KK₁ bis KK_N) steuert.
Kommunikationssystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachrichtenwiederholeinheit (5) mit einer Nachrichtenspeichereinheit (6) verbunden ist, in welchem mehrfach zu übertragende und/oder neue Nachrichten (N₁ bis N_Z) zwischengespeichert sind.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Empfängersteuereinheit (3) zur Steuerung von ein oder mehreren Empfängern (Rx₁ bis Rx_N) vorgesehen ist.
Kommunikationssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfängersteuereinheit (3) mit einer Löscheinheit (7) zum empfangsseitigen Löschen von Duplikaten einer mehrfach übertragenden Nachricht (N₁ bis N_Z) verbunden ist.