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Die Erfindung betrifft eine Datenübertragungseinheit zur Bereitstellung eines Kommunikationskanals für eine Echtzeitanwendung, ein Fahrzeug mit einer derartigen Datenübertragungseinheit sowie ein Verfahren zur Datenübertragung mit einer derartigen Datenübertragungseinheit und/oder mit einem derartigen Fahrzeug.
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Aufgrund ihrer flexiblen Anwendung, dem kosteneffizienten Gebrauch sowie aufgrund der Unterstützung bei mobilen Anwendungen werden kabellose Datenübertragungen neben der klassischen Mobilfunktechnik als Basistechnologien für ein breites Spektrum von Anwendungsmöglichkeiten gesehen. Beispielhafte Anwendungsmöglichkeiten sind beispielsweise Verkehrssicherheitssysteme, Zugleitsysteme, industrielle Anwendungen sowie e-Health-Anwendungen. Im Rahmen von Verkehrssicherheitssystemen, welche auf kabellosen Datenübertragungen basieren, ist es notwendig, dass ein sehr hoher Prozentsatz von Sicherheitsmeldungen innerhalb einer bestimmten Zeit erfolgreich zugestellt wird. Nicht oder fehlerhaft zugestellte Sicherheitsmeldungen stellen eines hohes Gefahrenpotential dar. Kabellose Kommunikationseinrichtungen bzw. Systeme können jedoch standardmäßig nicht derart konzipiert sein, dass diese zu jedem Zeitpunkt und unter allen Umständen eine zuverlässige Datenverbindung herstellen können, da ein derart konzipiertes System ineffizient und mit einem hohen Energieverbrauch verbunden wäre.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Datenübertragungsverfahren anzugeben, welches hinsichtlich einer zuverlässigen Datenverbindung bzw. Datenübertragung verbessert ist. Insbesondere soll eine Datenübertragungseinheit bereitgestellt werden, welche zur Bereitstellung eines zuverlässigen Kommunikationskanals für eine Echtzeitanwendung ausgebildet ist. Des Weiteren soll ein Fahrzeug mit einer entsprechenden Datenübertragungseinheit sowie ein entsprechendes Verfahren zur Datenübertragung angegeben werden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Datenübertragungseinheit gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
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Insbesondere wird die Aufgabe durch eine Datenübertragungseinheit zur Bereitstellung eines Kommunikationskanals für eine Echtzeitanwendung gelöst, das umfasst:
- – mindestens eine Datenausgabe-/empfangseinheit und
- – mindestens eine Verfügbarkeitsermittlungseinheit, zur Ermittlung der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit eines Kommunikationskanals zwischen der Datenausgabe-/empfangseinheit der Datenübertragungseinheit und mindestens einer weiteren Datenübertragungseinheit.
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Vorzugsweise ist die Datenübertragungseinheit mobil und/oder Bestandteil einer mobilen Einrichtung (z. B. eines Fahrzeugs). Die Datenübertragungseinheit kann also ein mobiles Kommunikationsgerät, z. B. ein Mobilfunktelefon, oder auch ein Bordcomputer eines Fahrzeugs mit entsprechenden Schnittstellen sein.
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Die Datenausgabe-/empfangseinheit kann beispielsweise eine WiFi-Einheit und/oder eine Bluetooth-Einheit und/oder eine Mobilfunk-Einheit sein. Im Rahmen einer Mobilfunk-Einheit kann diese beispielweise auf einem 3GPP Standard, wie dem LTE Standard oder einem zukünftigen 5G Standard, basieren. Die Datenausgabe-/empfangseinheit kann gleichermaßen auf einem anderen Kommunikations-Standard für drahtlose Kommunikation wie beispielweise dem 802.11p Standard basieren.
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Die Datenübertragungseinheit dient zur Bereitstellung eines Kommunikationskanals für eine Echtzeitanwendung, wobei der Kommunikationskanal zwischen einer erfindungsgemäßen Datenübertragungseinheit und mindestens einer weiteren Datenübertragungseinheit aufgebaut ist. Bei der weiteren Datenübertragungseinheit kann es sich ebenfalls um eine erfindungsgemäße Datenübertragungseinheit handeln. Außerdem kann es sich bei der Datenübertragungseinheit beispielsweise um eine Basisstation handeln, so dass eine Datenübertragung bzw. die Bereitstellung eines Kommunikationskanals für eine Echtzeitanwendung zwischen einer erfindungsgemäßen Datenübertragungseinheit und einer weiteren Datenübertragungseinheit erfolgen kann.
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In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Bereitstellung eines Kommunikationskanals von einer erfindungsgemäßen Datenübertragungseinheit über eine Basisstation zu einer weiteren Datenübertragungseinheit.
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Erfindungsgemäß umfasst die Datenübertragungseinheit eine Verfügbarkeitsermittlungseinheit, welche die Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit eines Kommunikationskanals ermittelt. Das erfindungsgemäße Datenübertragungskonzept bzw. die erfindungsgemäße Datenübertragungseinheit basiert demnach auf dem Gedanken, dass vor der Übertragung von Daten die Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit eines Kommunikationskanals ermittelt wird. Demnach werden Daten nur bei einer ausreichenden Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit eines Kommunikationskanals übertragen. Das Konzept basiert demnach auf dem Grundgedanken eine Datenübertragung nur dann zu vollziehen, wenn die Wahrscheinlichkeit von Datenübertragungsfehlern sehr gering ist bzw. gegen Null geht.
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Die Datenübertragungseinheit kann des Weiteren eine Verfügbarkeitsausgabeeinheit aufweisen, welche zur Ausgabe mindestens eines Wertes der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit ausgebildet ist. Die Verfügbarkeitsausgabeeinheit kann als Teileinheit der Verfügbarkeitsermittlungseinheit ausgebildet sein. Theoretisch ist es auch denkbar, dass die Verfügbarkeitsausgabeeinheit lediglich mit der Verfügbarkeitsermittlungseinheit in Verbindung steht. Im einfachsten Falle gibt die Verfügbarkeitsausgabeeinheit entweder den Wert 0 oder den Wert 1 aus, wobei der Wert 0 angibt, dass ein Kommunikationskanal nicht verfügbar ist. Der Wert 1 gibt hingegen an, dass ein Kommunikationskanal verfügbar ist. Außerdem ist es denkbar, dass verschieden abgestufte Werte beispielsweise von 0 bis 10 in Einerschritten ausgegeben werden können, wobei 0 für keinen verfügbaren Kommunikationskanal und 10 für den bestmöglich verfügbaren Kommunikationskanal steht.
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Die erfindungsgemäße Datenübertragungseinheit kann mindestens eine Einheit, vorzugsweise mehrere Einheiten, zur Überwachung von Parametern des Kommunikationskanals aufweisen. Bei den Parametern bzw. den von Einheiten zu überwachenden Parametern kann es sich um folgende Parameter handeln:
- – eine ACK-Statistik und/oder
- – eine NACK-Statistik und/oder
- – ein SINR-Wert und/oder
- – Übertragungsschwankung (bzw. Wert der Übertragungsschwankung) bezüglich des Kommunikationskanals in einem (definierten) Zeitbereich und/oder
- – eine Kohärenzzeit des Kommunikationskanals und/oder
- – ein Betrag einer Differenzträger-Interferenz in einem orthogonalen Frequenzmultiplexsystem (OFDM) und/oder
- – eine Dopplerfrequenz und/oder
- – ein CQI-Wert und/oder
- – ein RSSI-Wert und/oder
- – ein RSRQ-Wert und/oder
- – ein RSCP-Wert und/oder
- – ein MIMO-Rank-Wert und/oder
- – ein Ec/Io-Wert und/oder
- – ein QCI-Wert.
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Die von der Einheit oder den Einheiten zur Überwachung von Kommunikationskanalparametern ermittelten Daten werden an die Verfügbarkeitsermittlungseinheit gesendet bzw. übermittelt, sodass die Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit u. a. in Abhängigkeit dieser Parameter ermittelt wird. Bezüglich der Kommunikationskanalparameter sei auf folgende Erklärungen verwiesen:
- – ACK (Englisch: acknowledge) bechreibt ein Signal zur Bestätigung einer Datenübertragung.
- – NACK (Englisch: not acknowledged) betrifft hingegen die Ablehnung von übertragenen Daten und dessen Quittierung.
- – SINR (Englisch: signal-to-interference-and-noise-ratio) betrifft den Signalstörabstand.
- – CQI (Englisch: channel quality indicator) ist ebenfalls ein Messwert bezüglich der Kommunikationsqualität eines kabellosen Kommunikationskanals.
- – RSSI (Englisch: received signal strengths indicator) stellt einen Indikator für die Empfangsfeldstärke kabelloser Kommunikationsanwendungen dar.
- – RSRQ (Englisch: reference signal received quality) ist ein errechneter Verhältniswert, der sich aus dem Wert für RSRP und dem RSSI ergibt. Dieser wird zur Beurteilung einer LTE-Verbindung bzw. der Empfangsqualität von mobilen Endgeräten herangezogen.
- – RSCP (Englisch: received signal code power) beschreibt die beim Empfänger eines Kommunikationskanals gemessene Leistung.
- – Ec/Io gibt das Verhältnis der mittleren Leistung des Kommunikationskanals zur Gesamtsignalstärke wieder.
- – MIMO-Rank (Englisch: multiple-input-and-multiple-output rank) bezeichnet in der Nachrichtentechnik die Nutzung mehrere Sende- und Empfangsantennen zur drahtlosen Kommunikation, wobei Rank das Verhältnis zueinander beschreibt.
- – QCI (Englisch: quality class indicator) wird in der LTE-Technik zur Unterteilung verschiedener Anwendungen mit unterschiedlichen packets delay budgets und packet error loss rates verwendet.
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Es ist denkbar, dass die Datenübertragungseinheit mindestens eine Positionsermittlungseinheit zur Ermittlung von Positionsdaten der Datenübertragungseinheit aufweist. Die Positionsermittlungseinheit kann Daten von einer externen Einrichtung empfangen, um die Position zu ermitteln oder entsprechende Positionsdaten selbstständig herzuleiten. Eine entsprechende Positionsermittlungseinheit kann ein zu einem globalen Navigationssattelitensystem zugehöriges Modul, also ein GNSS-Modul, wie z. B. ein GPS-Modul oder ein GLONASS-Modul oder ein COMPASS-Modul gemäß chinesischem Standard, sein, das in die Datenübertragungseinheit bzw. in ein entsprechendes Kommunikationsgerät eingebaut ist oder entsprechende Daten an die Datenübertragungseinheit liefert. Die Positionsdaten können beispielsweise geografische Daten oder Daten sein, die eine bestimmte Straße, einen bestimmten Straßenabschnitt, eine bestimmte Stadt und/oder ein bestimmtes Land bezeichnen.
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Des Weiteren kann die Datenübertragungseinheit mindestens einen Speicher mit einer darin abgelegten Vielzahl von Werten einer Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit des Kommunikationskanals, die jeweils geografischen Daten zugeordnet sind, aufweisen.
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Bei einer zentralisierten Ausführungsform des Datenübertragungskonzepts weist mindestens eine Basisstation einen Speicher zur Ablage einer digitalen Karte mit darin gespeicherten Verfügbarkeitswahrscheinlichkeiten auf. Die Datenübertragungseinheit übermittelt die Positions- bzw. GNS-Daten an die Basisstation, so dass die Basisstation eine Auswahl bezüglich der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit anhand der Positionsdaten bzw. der geografischen Daten und damit verknüpften Straßendaten treffen kann, Der Wert einer Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit wird anschließend mit Hilfe einer Sendeeinheit von der Basisstation an eine/die Datenübertragungseinheit übermittelt.
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Bei einer dezentralisierten Ausführungsform der Erfindung übermittelt eine bzw. die Basisstation beispielsweise eine digitale Karte mit darin abgespeicherten Werten bezüglich der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit an die Datenübertragungseinheit. Mit Hilfe der Verfügbarkeitsermittlungseinheit können anhand der von einer Positionsermittlungseinheit ermittelten Positionsdaten und den damit verknüpften Verfügbarkeitswahrscheinlichkeiten der entsprechende Wert der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit ermittelt werden.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird des Weiteren durch ein Fahrzeug mit einer Datenübertragungseinheit gelöst, wie dies bereits vorab beschrieben wurde. Dieses Fahrzeug kann ein Navigationssystem umfassen, welches die Positionsdaten ermittelt bzw. bereitstellt.
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Es ergeben sich ähnliche Vorteile, wie sie bereits in Verbindung mit der Datenübertragungseinheit beschrieben wurden.
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Vorzugsweise implementiert eine Recheneinheit des Fahrzeugs die Echtzeitanwendung. Bei einer derartigen Echtzeitanwendung kann es sich um eine Fahrzeugsicherheitsanwendung, wie z. B. ein Bremsassistenzsystem, handeln. Sofern die Datenübertragungseinheit nicht in Fahrzeuge sondern andere Systeme bzw. Einheiten implementiert ist, kann es sich bei der Echtzeitanwendung beispielsweise um automatische Zugkontrollsysteme, e-Health-Services und vergleichbare industrielle Applikationen handeln.
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Im Zusammenhang mit der Verwendung bzw. Anwendung der erfindungsgemäßen Datenübertragungseinheit in einem Fahrzeug ist es denkbar, dass die Datenübertragungseinheit mindestens einen Sensor zur Bestimmung eines Fahrzeugparameters aufweist und/oder mit dem Sensor in Verbindung steht.
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Dabei kann es sich um einen Sensor zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder einen Sensor zur Bestimmung der Fortbewegungsrichtung und/oder einen Sensor zur Bestimmung des Abstandes zu einem Hindernis bzw. zu einem anderen Fahrzeug und/oder um mindestens eine Kamera und/oder um mindestens ein Radarsystem und/oder um mindestens ein LIDA-System handeln. Die mit Hilfe der aufgeführten Sensoren und Einrichtungen (Kamera; Radarsystem; LIDA-System) Daten können bei der Ermittlung der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit eines Kommunikationskanals herangezogen werden, so dass die beschriebenen Sensoren und Einrichtungen Teil einer Verfügbarkeitsermittlungseinheit sein können und/oder mit der Verfügbarkeitsermittlungseinheit in Verbindung stehen.
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Außerdem ist es denkbar, dass das erfindungsgemäße Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Datenübertragungseinheit eine Anzeigeeinheit zur Anzeige der Verfügbarkeit eines/des Kommunikationskanals aufweist. Beispielsweise es ist denkbar, dass im Rahmen eines Head-up-Displays die Werte der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit eines Kommunikationskanals angezeigt werden. Dies kann als absolute Anzeige erfolgen, d. h. es kann eine Anzeige dahingehend erfolgen, ob ein Kommunikationskanal verfügbar ist oder nicht. In diesem Zusammenhang ist lediglich zwischen zwei Anzeigesymbolen zu unterscheiden. Des Weiteren ist es denkbar, dass verschiedene Werte der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit eines Kommunikationskanals angezeigt werden. Die Anzeige erfolgt im Rahmen dessen in mehreren Abstufungen. Beispielhaft kann die Anzeige ähnlich eines Batterieladestatuses erfolgen.
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Gibt die Anzeigeeinheit zur Anzeige der Verfügbarkeit des Kommunikationskanals beispielsweise eine schlechte oder keine Verfügbarkeit des Kommunikationskanals wieder, kann der Fahrer beispielsweise daraus schließen, dass sein Fahrzeug keine Verbindung bzw. keine Kommunikation mit anderen Fahrzeugen und/oder Basisstationen aufbauen kann, so dass beispielsweise ein Bremsassistenzsystem nicht die Signale eines vorherfahrenden Fahrzeuges empfangen kann. Der Fahrer ist somit darüber informiert, dass das Bremsassistenzsystem möglicherweise nicht automatisch eingreift, so dass der Fahrer zu erhöhter Aufmerksamkeit aufgefordert wird.
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Des Weiteren kann das Fahrzeug eine Entscheidungseinheit zur Einleitung einer Maßnahme, insbesondere zur Einleitung eines Lenkeingriffes und/oder einer Fahrzeugbeschleunigung und/oder eines Bremsvorganges und/oder einer Geschwindigkeitsverzögerung, aufweisen. Die Entscheidungseinheit steht mit der Datenübertragungseinheit in Verbindung und kann in einem ersten Modus und/oder einem zweiten Modus arbeiten, wobei das Durchführen des ersten Modus in Abhängigkeit eines Kommunikationskanals und des zweiten Modus in Abhängigkeit mindestens eines Sensors zur Bestimmung eines Fahrzeugparameters erfolgt.
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Ein Wechsel von einem/dem ersten Modus der Entscheidungseinheit in einen/den zweiten Modus der Entscheidungseinrichtung erfolgt in Abhängigkeit der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit des Kommunikationskanals.
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Die Aufgabe wird des Weiteren durch ein Verfahren zur Datenübertragung mit einer erfindungsgemäßen Datenübertragungseinheit und/oder mit einem erfindungsgemäßen Fahrzeug gelöst. Dieses Verfahren kann demnach mit Datenübertragungseinheiten ausgeführt werden, wie diese bereits beschrieben wurden. Die Datenübertragung kann beispielsweise zwischen zwei erfindungsgemäßen Datenübertragungseinheiten durchgeführt werden. Außerdem ist es denkbar, dass die Datenübertragung zwischen einer erfindungsgemäßen Datenübertragungseinheit und einer gebräuchlichen Datenübertragungseinheit stattfindet. Auch eine Datenübertragung von einer erfindungsgemäßen Datenübertragungseinheit an eine Basisstation bzw. in umgekehrter Reihenfolge ist mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich.
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Das Verfahren kann die folgenden Schritte umfassen:
- a) Empfangen einer Datenübertragungsanfrage;
- b) Auslösen einer Verfügbarkeitsanfrage an eine/die Verfügbarkeitsermittlungseinheit;
- c) Ermittlung eines Wertes einer/der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit eines Kommunikationskanals;
- d) Übertragung von Daten abhängig vom ermittelten Wert einer/der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit eines/des Kommunikationskanals.
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Erfindungsgemäß wird demnach ein Kommunikationskanal erst dann zur Verfügung gestellt und die Daten erst dann übertragen, wenn ein im Schritt c) ermittelter Wert der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit eines Kommunikationskanals angibt, dass eine derartige Datenübertragung aufgrund des hergestellten Kommunikationskanals möglich ist. Vor der Übertragung von Daten erfolgt demnach von einem Service bzw. einer Anwendung erst eine Datenübertragungsanfrage, welche eine Verfügbarkeitsanfrage an die Verfügbarkeitsermittlungseinheit auslöst. Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens wird demnach lediglich dann eine Datenübertragung durchgeführt, wenn sichergestellt ist, dass diese wahrscheinlich fehlerfrei und/oder innerhalb eines bestimmten Zeitabschnittes durchgeführt werden kann.
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Die Ermittlung des Wertes der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit eines Kommunikationskanals erfolgt mit Hilfe der Verfügbarkeitsermittlungseinheit, wobei diese mit einer/der Datenausgabe-/empfangseinheit in Verbindung steht.
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Im Schritt c) bzw. bei der Ermittlung des Wertes einer Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit kann auf in einem Speicher abgelegte Werte zugegriffen werden. Die möglichen Werte einer Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit, welche beispielsweise jeweils Positionsdaten zugeordnet sind, können dezentral oder zentral gespeichert werden. In einem Ausführungsbeispiel werden die Positionsdaten und zugehörigen Verfügbarkeitswahrscheinlichkeiten in einer bzw. in mehreren Basisstationen gespeichert. Auch ein systemübergeordneter Speicher ist theoretisch denkbar. Wie bereits erwähnt kann in einer weiteren Ausführungsform die Datenübertragungseinheit einen derartigen Speicher aufweisen.
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Demnach kann das Verfahren den folgenden Schritt umfassen:
- e) Ablage des ermittelten Wertes einer/der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit in einem Speicher.
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Vorzugsweise ist des Weiteren beim erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass im Schritt a) Informationen zur Datenmenge und/oder zur maximal zulässigen Datenübertragungszeit und/oder zur maximal zulässigen Übertragungsfehlerrate an die Datenübertragungseinheit übertragen werden. Die Ermittlung des Wertes der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit kann in Abhängigkeit der genannten Informationen erfolgen, so dass die Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit abhängig von der jeweiligen Anwendung bzw. des jeweiligen Dienstes erfolgen kann. Die Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit eines Kommunikationskanals kann demnach bei kleinen zu übertragenden Datenmengen positiver beurteilt werden als bei großen zu übertragenden Datenmengen.
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Außerdem ist es denkbar, dass die Ermittlung eines Wertes einer/der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit eines Kommunikationskanals abhängig von Parametern des Kommunikationskanals, insbesondere in Abhängigkeit einer ACK-Statistik und/oder einer NACK-Statistik und/oder eines SINR-Wertes und/oder eines Übertragungsschwankungswertes bezüglich des Kommunikationskanals in einem (definierten) Zeitbereich und/oder einer Kohärenzzeit des Kommunikationskanals und/oder eines Betrags einer Differenzträger-Interferenz in einem orthogonalen Frequenzmultiplexsystem (OFDM) und/oder eines Dopplerfrequenzwertes und/oder eines CQI-Wertes und/oder eines RSSI-Wertes und/oder eines RSRQ-Wertes und/oder eines RSCP-Wertes und/oder eines MIMO-Rank-Wertes und/oder eines Ec/Io-Wertes und/oder eines QCI-Wertes, erfolgt.
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Bezüglich der Bedeutung der verschiedenen Parameter bzw. Werte sei auf die bereits erfolgten Erklärungen verwiesen.
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Die Ermittlung eines Wertes einer/der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit eines Kommunikationskanals im Schritt c) kann des Weiteren abhängig von Fahrzeugparametern erfolgen. Insbesondere kann es sich bei diesen Fahrzeugparametern um eine Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder eine Fortbewegungsrichtung des Fahrzeuges und/oder Positionsdaten des Fahrzeuges und/oder um einen Abstand zu einem weiteren Fahrzeug bzw. zu einem Hindernis, handeln.
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Des Weiteren kann bei der Ermittlung eines Wertes einer/der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit die modellierte Leistung der Datenausgabe-/Empfangseinheit herangezogen werden. Die Verfügbarkeitsermittlungseinheit kann einen Vergleich mit den prognostizierten bzw. vorhergesagten Parametern des Kommunikationskanals zum Zeitpunkt der Datenübertragung mit der modellierten Leistung der Datenausgabe-/empfangseinheit durchführen.
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Außerdem kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Entscheidung zur Einleitung einer Maßnahme, insbesondere zur Einleitung eines Lenkeingriffes und/oder einer Fahrzeugbeschleunigung und/oder eines Bremsvorganges und/oder einer Geschwindigkeitsverzögerung durchgeführt werden. Die Entscheidungseinleitung kann in einem ersten Modus und/oder einem zweitem Modus durchgeführt werden, wobei das Durchführen des ersten Modus in Abhängigkeit der vom Kommunikationskanal empfangenen Daten und das Durchführen des zweiten Modus in Abhängigkeit von Daten mindestens eines Sensors zur Bestimmung eines Fahrzeugparameters, erfolgt.
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Außerdem kann ein Wechsel von dem ersten Modus der Entscheidungseinleitung in den zweiten Modus der Entscheidungseinleitung in Abhängigkeit der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit des Kommunikationskanals erfolgen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Datenübertragungseinheit kann in einem Fahrzeug implementiert werden. Jedoch sind in jeden Automotive-Anwendungen die Übertragung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. die Anwendung der Datenübertragungseinheit in sämtlichen kabellosen Übertragungssystemen bzw. Anwendungen möglich. Dies gilt sowohl für kabellose Kommunikationssysteme, welche auf einer direkten Device-to-Device-Kommunikation wie z. B. 802.11p oder auf einer infrastrukturbasierten Kommunikation wie z. B. LTE (long term evolution) basieren.
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Nachfolgend wird die Erfindung mittels mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben, die anhand von Abbildungen näher erläutert werden.
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Hierbei zeigen:
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1: eine schematische Darstellung eines Datenübertragungsverfahrens;
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2: eine schematische Darstellung einer Datenübertragungseinheit; und
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3: eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen Datenübertragungseinheit im konkreten Anwendungsfall.
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In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleichwirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
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1 zeigt eine Datenübertragungseinheit 10 zur Bereitstellung eines Kommunikationskanals 15 für eine Echtzeitanwendung 20 bzw. Echtzeitanwendung 20'. Die Echtzeitanwendung 20 kann beispielsweise eine Fahrzeugsicherheitsanwendung sein.
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Die Datenübertragungseinheit 10 umfasst eine Datenausgabe-/empfangseinheit 30 sowie eine Verfügbarkeitsermittlungseinheit 40. Die Verfügbarkeitsermittlungseinheit 40 dient zur Ermittlung der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit des Kommunikationskanals 15 zwischen der Datenübertragungseinheit 10 – genauer gesagt der Datenausgabe-/empfangseinheit 30 – und mindestens einer weiteren Datenübertragungseinheit 10', welche ebenfalls in Verbindung mit einer Echtzeitanwendung 20' steht. Bei den beiden dargestellten Datenübertragungseinheiten 10, 10' kann es sich beispielsweise um identisch aufgebaute Datenübertragungseinheiten 10, 10' handeln. Ebenso können die Echtzeitanwendungen 20, 20' identische Funktionen implementieren. Alternativ oder zusätzlich kann die Echtzeitanwendung 20 einen Dienst, der von der Echtzeitanwendung 20' bereitgestellt wird, konsumieren. Es kann also eine Client-Server-Beziehung zwischen den Echtzeitanwendungen 20, 20' bestehen.
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Im Ausführungsbeispiel ist eine Verfügbarkeitsausgabeeinheit 41 als Teil der Verfügbarkeitsermittlungseinheit 40 vorgesehen, welche zur Ausgabe mindestens eines Wertes, beispielsweise einer Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit des Kommunikationskanals 15, ausgebildet ist. Dieser Wert wird von der Echtzeitanwendung 20 mittels einer Datenübertragungsanfrageeinheit 42 erfragt.
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Die Datenausgabe-/empfangseinheit 30 ist dazu konfiguriert, Datenpakete zuverlässig innerhalb eines festgelegten Zeitfensters über den Kommunikationskanal 15 zu übertragen. Die Verfügbarkeitsermittlungseinheit 40 ermittelt hierfür in Abhängigkeit der im Zeitpunkt der Datenübertragung vorliegenden Umstände die Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit des Kommunikationskanals 15. Der ermittelte Wert wird mit Hilfe der Verfügbarkeitsausgabeeinheit 41 an die Echtzeitanwendung 20 übertragen.
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Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Datenübertragung wird in einem ersten Schritt von der Datenübertragungseinheit 10 eine Datenübertragungsanfrage von der Echtzeitanwendung 20 empfangen. Die Verfügbarkeitsermittlungseinheit 40 ermittelt dann die Verfügbarkeit des Kanals.
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Als Teil der Datenübertragungsanfrage können Informationen zur Datenmenge und/oder zur maximal zulässigen Datenübertragungszeit und/oder zur maximal zulässigen Übertragungsfehlerrate an die Datenübertragungseinheit 10, insbesondere an die Verfügbarkeitsermittlungseinheit 40 übertragen werden. Die Verfügbarkeitsermittlungseinheit 40 ermittelt beispielsweise unter Hinzunahme der mitgeteilten Informationen der zu übertragenden Daten einen Wert bezüglich der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit des Kommunikationskanals 15 und übermittelt den Wert der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit mit Hilfe der Verfügbarkeitsausgabeeinheit 41 an die Echtzeitanwendung 20. In einem einfachen Ausführungsbeispiel entscheidet die Verfügbarkeitsermittlungseinheit 40, ob der Datenübertragungsanfrage stattgegeben und die angefragte Datenübertragung zuverlässig gewährleistet werden kann. Die Ausgabe des Wertes erfolgt vorzugsweise einen Zeitschlitz nach der Datenübertragungsanfrage.
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Bei dem Wert der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit kann es sich um einen binären Wert handeln, wobei der Wert 1 beschreibt, dass ein Kommunikationskanal 15 in der angefragten Qualität zur Verfügung gestellt werden kann. Die Ausgabe des Wertes 0 sagt hingegen aus, dass kein Kommunikationskanal 15 für eine Echtzeitanwendung 20, 20' bereitgestellt werden kann. In einer weiteren Ausführungsform kann der Wert der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit in abgestufter Form ausgegeben werden, so dass die Erfolgswahrscheinlichkeit der Bereitstellung eines Kommunikationskanals 15 und der erfolgreichen Datenübermittlung beispielsweise auf einer Skala von 0 bis 10 angegeben werden kann.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die weitere Datenübertragungseinheit 10' den Wert der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit ermitteln und die Anfrage der Echtzeitanwendung 20 beantworten.
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Die Antworten können in jedem dieser Ausführungsbeispiele pro Zeitschlitz oder für mehrere Zeitschlitze gleichzeitig erfolgen. Alternativ kann nach einer ersten Ausgabe des Wertes der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit die Datenübertragungseinheit 10 oder 10' lediglich Veränderungen bezüglich der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit ausgeben.
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Zur Ermittlung des Wertes der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit eines Kommunikationskanals 15 kann abhängig von Parametern des Kommunikationskanals 15 erfolgen. Derartige Kommunikationskanalparameter sind beispielsweise eine ACK-Statistik und/oder eine NACK-Statistik und/oder ein SINR-Wert und/oder ein Übertragungsschwankungswert bezüglich des Kommunikationskanals in einem definierten Zeitbereich und/oder eine Kohärenzzeit des Kommunikationskanals und/oder ein Betrag einer Differenzträgerinterferenz in einem orthogonalen Frequenzmultiplexsystem (OFDM) und/oder eine Dopplerfrequenz und/oder ein CQI-Wert und/oder ein RSSI-Wert und/der in RSRQ-Wert und/oder ein RSCP-Wert und/oder ein MIMO-Rank-Wert und/oder ein Ec/Io-Wert und/der ein QCI-Wert.
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Zur Überwachung und Ermittlung einer wahlweisen Anzahl der genannten Parameter weist die Datenübertragungseinheit 10 und/oder die Verfügbarkeitsermittlungseinheit 40 eine entsprechende Kommunikationskanalparametereinheit 50 auf.
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Im beschriebenen Ausführungsbeispiel möchte die Echtzeitanwendung 20 über einen verlässlichen Kommunikationskanal 15 mit der Echtzeitanwendung 20' kommunizieren. Die Echtzeitanwendung 20 möchte beispielsweise von der Echtzeitanwendung 20' eine bestimmte Information erfragen. Ebenso kann das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung von der Echtzeitanwendung 20' genützt werden um Informationen von der Echtzeitanwendung 20 zu erfragen.
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Beispielsweise ist es möglich, dass die Echtzeitanwendung 20' zyklisch Daten unter Verwendung der Datenübertragungseinheit 10' von der Echtzeitanwendung 20 abfragt.
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2 zeigt die Datenübertragungseinheit 10 in detaillierter Form. Im dargestellten Beispiel ist die Kommunikationskanalparametereinheit 50 als Teil der Verfügbarkeitsermittlungseinheit 40 implementiert.
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Die Datenausgabe-/empfangseinheit 30 weist eine Modelleinheit 70 auf, welche die Leistung der Datenausgabe-/empfangseinheit 30 in modellierter Form darstellt. Sowohl die Daten der Modelleinheit 70 als auch die Werte der Kommunikationskanalparametereinheit 50 werden an einen Vergleicher 60 der Verfügbarkeitsermittlungseinheit 40 übertragen. Der Vergleicher 60 vergleicht die prognostizierten Kommunikationskanalverhalten bzw. Eigenschaften zum Zeitpunkt der Datenübertragung mit der modellierten Leistung der Datenausgabe-/empfangseinheit 30. Basierend auf diesem Vergleich wird die Verfügbarkeit bzw. die Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit ermittelt und mit Hilfe der Verfügbarkeitsausgabeeinheit 41 ausgegeben. Nachdem beispielsweise die Verfügbarkeit eines Kommunikationskanals 15 durch Ausgabe des Wertes 1 festgestellt wurde, kann die Echtzeitanwendung 20 ein Datenpaket über den Kommunikationskanal 15 an die Datenübertragungseinheit 10' übertragen.
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3 zeigt ein Fahrzeug 80 mit einer erfindungsgemäßen Datenübertragungseinheit 10 sowie einer Echtzeitanwendung 20. Außerdem ist ein weiteres Fahrzeug 90 zu erkennen, welches ebenfalls eine Datenübertragungseinheit 10' aufweist und in Verbindung mit einer Echtzeitanwendung 20' steht. Im vorliegenden Fall handelt es sich um ein miteinander kommunizierendes Bremsassistenzsystem. Zwischen dem Fahrzeug 80 und dem vorherfahrenden Fahrzeug 90 soll im Rahmen der Echtzeitanwendung ein Kommunikationskanal 15 bereitgestellt werden. Das Fahrzeug 80 weist des Weiteren eine Positionsermittlungseinheit 100 in Form eines Navigationssystems auf. Außerdem steht die Datenübertragungseinheit 10 in Verbindung mit Sensoren 110 zur Bestimmung von Fahrzeugparametern. Hierbei kann es sich um Sensoren zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Fortbewegungsrichtung und/oder des Abstandes zu dem Fahrzeug 90 handeln.
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Die mit Hilfe der Sensoren 110 übermittelten Daten werden an die Datenübertragungseinheit 10 übertragen, so dass eine von der Datenübertragungseinheit 10 umfassende Verfügbarkeitsermittlungseinheit 40 bei der Ermittlung des Wertes einer Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit des Kommunikationskanals 15 die Daten/Parameter und Werte der Positionsermittlungseinheit 100 und der Fahrzeugparametersensoren 110 miteinbezieht. Das Fahrzeug 80 weist des Weiteren eine Anzeigeeinheit 120 auf, wobei diese Anzeigeeinheit 120 die Verfügbarkeit des Kommunikationskanals 15 zwischen den Datenübertragungseinheiten 10 und 10' wiedergibt. Sofern der Kommunikationskanal 15 nicht bereitgestellt werden kann bzw. die Wahrscheinlichkeit einer Bereitstellung des Kommunikationskanals 15 den Wert 0 aufweist, wird dies in der Anzeigeeinheit 120 wiedergegeben, so dass der Fahrer des Fahrzeuges 80 über den fehlenden Kommunikationskanal 15 zum vorherfahrenden Fahrzeug 90 gewarnt ist. Der Fahrer weiß zu diesem Zeitpunkt, dass keine Datenübertragung mit dem Fahrzeug 90 bzw. der Datenübertragungseinheit 10' des Fahrzeuges 90 durchgeführt werden kann, so dass das Bremsassistenzsystem 20' keine Informationen an die Echtzeitanwendung 20 liefert bzw. nicht bei Bremsvorgängen assistieren kann, so dass der Fahrer des Fahrzeugs 80 mit erhöhter Vorsicht hinter dem Fahrzeug 90 fährt und Bremsvorgänge selbst einleitet. Die Informationen bezüglich des fehlenden Kommunikationskanals 15 kann beispielsweise von der Echtzeitanwendung 20 bzw. dem Bremsassistenzsystem an die Anzeigeneinheit 120 ausgegeben werden.
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Außerdem kann es in einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Echtzeitanwendung 20, 20' mit Hilfe einer Entscheidungseinheit bei einer geringen Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit und/oder bei einem Verfügbarkeitswahrscheinlichkeitswert 0 eine Fahrzeugsicherheitsmaßnahme eingeleitet wird. Eine derartige Sicherheitsmaßnahme kann beispielsweise die Erhöhung des Abstandes des Fahrzeuges 80 zum vorherfahrenden Fahrzeug 90 und/oder die Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder ein Bremsvorgang und/oder ein Lenkeingriff sein.
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Die Entscheidungseinheit kann in zwei Modi betrieben werden, wobei beispielsweise der erste Modus in Abhängigkeit der mit Hilfe des Kommunikationskanals 15 empfangenen Daten und der zweite Modus in Abhängigkeit der mit Hilfe mindestens eines Sensors zur Bestimmung eines Fahrzeugparameters empfangenen Daten, betrieben wird. Vorzugsweise erfolgt bei einer geringen Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit und/oder bei einem Verfügbarkeitswahrscheinlichkeitswert 0 ein Betriebsmoduswechsel der Entscheidungseinheit von dem ersten Modus in den zweiten Modus. Bei Betrieb im zweiten Modus werden lediglich Daten von mindestens einem Sensor 110 zur Bestimmung von Fahrzeugparametern herangezogen. Des Weiteren ist es denkbar, dass Daten mehrerer Fahrzeugparameter und/oder Ultraschall- und/oder Radar- und/oder LIDAR-Einrichtungen anstelle der mit Hilfe des Kommunikationskanals 15 übertragenen Daten in einer Recheneinheit, welche die Echtzeitanwendung 20, nämlich ein Fahrerassistenzsystem, implementiert, verarbeitet werden. Im dargestellten Beispiel gemäß 3 kann es sich beispielsweise um Daten handeln, welche mittels einer Radareinheit 130 erfasst werden. Gegebenenfalls ist es auch möglich, dass die Entscheidungseinheit die empfangenen Daten, sowohl des Kommunikationskanals 15, als auch des Sensors 110 und der Radareinheit 130, unterschiedlich gewichtet.
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In den beschriebenen Ausführungsbeispielen wird der Wert der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit im Wesentlichen ausschließlich von der lokalen Verfügbarkeitsermittlungseinheit 40 berechnet/ermittelt. Es ist möglich, dass für die Bestimmung des Werts Parameter von entfernten Verfügbarkeitsermittlungseinheiten 40, beispielsweise in der weiteren Datenübertragungseinheit 10', abgefragt werden. Des Weiteren kann erfindungsgemäß eine Datenübertragungsanfrage und/oder eine Verfügbarkeitsanfrage der Echtzeitanwendung 20 von der Verfügbarkeitsermittlungseinheit 40 an eine entfernte Verfügbarkeitsermittlungseinheit 40 weitergeleitet und von dieser beantwortet werden. Letztendlich ist es möglich, dass die lokale Echtzeitanwendung 20 ihre Anfrage an keine lokale Komponente sondern gleich an eine entfernte Komponente, beispielsweise die weitere Datenübertragungseinheit 10' oder eine Basisstation, richtet und von dieser entfernten Komponente eine Antwort erhält. Vorzugsweise wird für diese Anfrage ein dezidierter Kommunikationskanal vorgesehen. Die entfernte Komponente berechnet dann einen Wert der angibt, ob ein anderer Kommunikationskanal, z. B. mit höherer Bandbreite verfügbar, ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10, 10'
- Datenübertragungseinheit
- 15
- Kommunikationskanal
- 20, 20'
- Echtzeitanwendung
- 30
- Datenausgabe-/Empfangseinheit
- 40
- Verfügbarkeitsermittlungseinheit
- 41
- Verfügbarkeitsausgabeeinheit
- 42
- Datenübertragungsanfrageeinheit
- 50
- Kommunikationskanalparametereinheit
- 60
- Vergleicher
- 70
- Modelleinheit
- 80
- Fahrzeug
- 90
- Fahrzeug
- 100
- Positionsermittlungseinheit
- 110
- Sensoren zur Bestimmung von Fahrzeugparametern
- 120
- Anzeigeeinheit
- 130
- Radareinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- 802.11p [0007]
- 802.11p [0040]
