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Die Erfindung betrifft eine Übertragungsanordnung zum Übertragen von Daten zu einer Datenverarbeitungsstation über ein Kommunikationsnetzwerk. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Fahrzeug mit einer Übertragung von Daten zu einer Datenverarbeitungsstation sowie ein System zum Übertragen von Daten.
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In zahlreichen Anwendungen werden Daten von Agenten, beispielsweise von mobilen Endgeräten, gesammelt und zur Weiterverarbeitung an eine Datenverarbeitungsstation (Backend) übertragen. Anhand der eingehenden Daten werden dann von der Datenverarbeitungsstation Informationen generiert, die von der Datenverarbeitungsstation an Klienten, beispielsweise an andere mobile Endgeräte, übermittelt werden.
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Ein solches System bilden beispielsweise Fahrzeuge einer Fahrzeugflotte, die Daten zur Weiterverarbeitung und zum Bereitstellen von Informationen für andere Fahrzeuge an eine zentrale Datenverarbeitungsstation übermitteln. In Zukunft werden Fahrzeuge einer Fahrzeugflotte zunehmend als "Verkehrssensor" eingesetzt, um Fahrzeugdaten beziehungsweise Umfelddaten aus der Umgebung der Fahrzeuge an einen Backend-Server einer Datenverarbeitungsstation zu übertragen. Der Backend-Server kann anhand der an ihn übermittelten Daten der einzelnen Fahrzeuge Informationen, beispielsweise Informationen bezüglich eines Verkehrszustandes auf einem bestimmten Streckenabschnitt oder Informationen bezüglich des Straßenzustands eines Gebietes, ermitteln und diese Informationen für interessierte Nutzer eines Dienstes bereitstellen.
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Als Fahrzeuge zum Sammeln und Übertragen der Daten an die Datenverarbeitungsstation können insbesondere solche Fahrzeuge eingesetzt werden, die mit einer komplexen Fahrzeugsensorik zum hochautomatisierten Fahren ausgestattet sind. Aufgrund der Begrenzung des durch ein Kommunikationsnetzwerk, beispielsweise ein Funknetz, übertragbaren Datenvolumens, der Begrenzung der Übertragungsgeschwindigkeit durch die verwendete Übertragungstechnologie, und infolge von wirtschaftlichen Aspekten sowie durch eine oftmals eingeschränkte regionale Netzabdeckung können die von einem Datenquellen-Modul, beispielsweise einem Sensor-Modul, des Fahrzeugs gesammelten Datenmengen nicht uneingeschränkt von einer Übertragungsanordnung des Fahrzeugs zu der Datenverarbeitungsstation übertragen werden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Übertragungsanordnung zum Übertragen von Daten zu einer Datenverarbeitungsstation über ein Kommunikationsnetzwerk anzugeben, bei dem die Datenübertragung an eine aktuelle und/oder geschätzte Verbindungsqualität des Kommunikationsnetzwerks angepasst ist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrzeug mit Übertragung von Daten zu einer Datenverarbeitungsstation anzugeben, bei dem die Datenübertragung an die aktuelle und/oder geschätzte Verbindungsqualität eines Kommunikationsnetzwerks angepasst ist. Des Weiteren soll ein System zum Übertragen von Daten angegeben werden, bei dem die Übertragung von Daten an eine aktuelle und/oder geschätzte Verbindungsqualität eines Kommunikationsnetzwerks des Systems angepasst ist.
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Eine Ausführungsform einer Übertragungsanordnung zum Übertragen von Daten zu einer Datenverarbeitungsstation über ein Kommunikationsnetzwerk, bei der die Datenübertragung an die aktuelle und/oder geschätzte Verbindungsqualität des Kommunikationsnetzwerkes angepasst ist, ist im Patentanspruch 1 angegeben. Die Übertragungsanordnung umfasst ein Datenquellen-Modul zum Erzeugen von Daten in Abhängigkeit von einem von mindestens einer Datenquelle des Datenquellen-Moduls erfassten Zustand der Übertragungsanordnung oder einem erfassten Zustand einer Umgebung der Übertragungsanordnung. Die Übertragungsanordnung umfasst des Weiteren eine Datenkollektoreinrichtung zum Sammeln der von dem Datenquellen-Modul bereitgestellten Daten, eine Sendeeinrichtung zum Übertragen der gesammelten Daten zu der Datenverarbeitungsstation und eine Speichereinrichtung zur Speicherung von Anweisungen zum Sammeln der Daten durch die Datenkollektoreinrichtung und zur Übertragung der gesammelten Daten durch die Sendeeinrichtung. Darüber hinaus umfasst die Übertragungsanordnung eine Programmiereinrichtung zur Programmierung der Anweisungen in die Speichereinrichtung sowie eine Zustandsschätzeinrichtung zur Schätzung eines zukünftigen Zustands des Kommunikationsnetzwerks. Die Programmiereinrichtung ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von der Schätzung des zukünftigen Zustands des Kommunikationsnetzwerks und/oder des aktuellen Zustands des Kommunikationsnetzwerkes durch die Zustandsschätzeinrichtung und/oder durch die Datenverarbeitungsstation die Anweisungen zum Sammeln und Übertragen der Daten in die Speichereinrichtung zu programmieren.
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Die Anweisungen zum Sammeln und Übertragen der Daten legen beispielsweise fest, welche der Daten bevorzugt an die Datenverarbeitungsstation übertragen werden. Des Weiteren kann in den Anweisungen hinterlegt sein, mit welcher Datenrate die Daten übertragen werden. Die Anweisungen können durch eine Steuereinrichtung, die der Domäne der Datenverarbeitungsstation zugehörig ist, vorgegeben werden und zur Speicherung in der Speichereinrichtung der Übertragungsanordnung an die Domäne der Übertragungsanordnung übermittelt werden. Die Anweisungen können gemäß einer weiteren Ausführungsform auch direkt innerhalb der Domäne der Übertragungsanordnung generiert werden. Dazu kann die Zustandsschätzeinrichtung den zukünftigen Zustand beziehungsweise eine zukünftige Verbindungsqualität des Kommunikationsnetzwerks schätzen. Die Anweisungen zum Sammeln und Übertragen der Daten werden anhand des geschätzten oder des tatsächlich aktuellen Zustands des Kommunikationsnetzwerks, insbesondere anhand der aktuellen und/oder geschätzten Verbindungsqualität des Kommunikationsnetzwerks, von der Übertragungsanordnung selbst generiert und in der Speichereinrichtung gespeichert.
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Die aktuelle und/oder die geschätzte Verbindungsqualität des Kommunikationsnetzwerks kann auf Seiten der Übertragungsanordnung durch aktuelle Messungen der Signalstärke von Signalen des Kommunikationsnetzwerks, die von einer Empfangseinrichtung der Übertragungsanordnung empfangen werden und/oder aufgrund der Vorhersage durch die Zustandsschätzeinrichtung ermittelt werden. Bei Einbau der Übertragungsanordnung in ein Fahrzeug kann die Vorhersage der Verbindungsqualität des Kommunikationsnetzwerks auf der aktuellen Fahrzeugposition und Fahrzeuggeschwindigkeit, einer errechneten oder wahrscheinlichen Fahrtroute, die beispielsweise durch eine Fahrtroutenschätzeinrichtung der Übertragungsanordnung ermittelt wird, und/oder auf einer Karteninformation für die Netzabdeckung des Kommunikationsnetzwerks basieren.
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Eine Ausführungsform eines Fahrzeugs mit Übertragung von Daten zu einer Datenverarbeitungsstation ist im Patentanspruch 10 angegeben. Das Fahrzeug kann mit der oben angegebenen Übertragungsanordnung zum Übertragen der Daten zu der Datenverarbeitungsstation über das Kommunikationsnetzwerk ausgerüstet sein.
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Ein System zum Übertragen von Daten, bei dem die Übertragung der Daten an eine aktuelle und/oder geschätzte Verbindungsqualität eines Kommunikationsnetzwerkes adaptiert ist, ist im Patentanspruch 11 angegeben. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das System die oben angegebene Übertragungsanordnung zum Übertragen von Daten, eine Datenverarbeitungsstation zum Empfangen der Daten und ein Kommunikationsnetzwerk, über das die von der Übertragungsanordnung an die Datenverarbeitungsstation zu übermittelnden Daten übertragen werden. Das Kommunikationsnetzwerk kann dabei insbesondere als ein Funknetz ausgebildet sein.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren, die Ausführungsformen der Erfindung zeigen, näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Ausführungsform eines Systems mit einer Übertragungsanordnung zum Übertragen von Daten zu einer Datenverarbeitungsstation über ein Kommunikationsnetzwerk,
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2 ein Fahrzeug mit einer Übertragungsanordnung zum Übertragen von Daten zu einer Datenverarbeitungsstation über ein Kommunikationsnetzwerk.
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1 zeigt ein System 1 zum Übertragen von Daten zwischen Komponenten des Systems, wobei die Komponenten eine Übertragungsanordnung 100 zum Übertragen der Daten, eine Datenverarbeitungsstation 20 und ein Kommunikationsnetzwerk 30 umfassen. Die Übertragungsanordnung 100 umfasst ein Datenquellen-Modul beziehungsweise eine Datenerzeugereinrichtung 110 zum Erzeugen von Daten in Abhängigkeit von einem erfassten Zustand der Übertragungsanordnung oder einer Umgebung der Übertragungsanordnung. Das Datenquellen-Modul 110 kann dazu beispielsweise eine Vielzahl von Datenquellen, von denen in 1 beispielsweise die Datenquellen 111a und 111b dargestellt sind, enthalten. Das Datenquellen-Modul kann beispielsweise ein Sensor-Modul beziehungsweise eine Sensoreinrichtung sein, wobei die Datenquellen 111a, 111b als Sensoren ausgebildet sind. Wenn die Übertragungsanordnung Bestandteil eines Fahrzeugs ist, können die Datenquellen beispielsweise als Sensoren zur Erfassung eines Bildes, zum Beispiel als eine Stereokamera, als Sensoren eines Lidar- oder Radarsystems oder als Sensoren zur Bestimmung einer Position des Fahrzeugs beziehungsweise der Übertragungsanordnung ausgebildet sein.
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Die von den Datenquellen gelieferten Daten können direkt oder über eine Datenverarbeitungseinrichtung 112 einer Datenkollektoreinrichtung 120 der Übertragungsanordnung zur Verfügung gestellt werden. In der Datenverarbeitungseinrichtung 112 werden die von den Datenquellen erfassten Daten aufbereitet und in einer kompakten, veredelten Form der Datenkollektoreinrichtung 120 zur weiteren Verarbeitung bereitgestellt.
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Die Datenkollektoreinrichtung 120 ist dazu ausgebildet, die von dem Datenquellen-Modul 110 bereitgestellten Daten zu sammeln und zur Übertragung zu der Datenverarbeitungsstation 20 an eine Sendeeinrichtung 131 einer Sende-/Empfangseinheit 130 der Übertragungsanordnung weiterzuleiten. Die Sendeeinrichtung 131 ist dazu ausgebildet, die von der Datenkollektoreinrichtung 120 gelieferten Daten an die Datenverarbeitungsstation 20 über das Kommunikationsnetzwerk 30 zu übertragen. In der Datenverarbeitungsstation 20 können die übertragenen Daten einem Steuerrechner (Server) 21 zur weiteren Verarbeitung zugeführt werden. Der Server 21 kann anhand der Daten beispielsweise Informationen erzeugen, die von der Datenverarbeitungsstation 20 weiteren Nutzern zur Verfügung gestellt werden.
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Die Übertragungsanordnung 100 umfasst eine Speichereinrichtung 140 zur Speicherung von Anweisungen zum Sammeln der Daten, die von dem Datenquellen-Modul 110 bereitgestellt werden, durch die Datenkollektoreinrichtung 120 und zur Übertragung der gesammelten Daten durch die Sendeeinrichtung 131. Weiter umfasst die Übertragungsanordnung 100 eine Programmiereinrichtung 150 zur Programmierung der Anweisungen in die Speichereinrichtung 140. Die Übertragungsanordnung 100 umfasst darüber hinaus eine Zustandsschätzeinrichtung 160 zur Schätzung eines zukünftigen Zustands des Kommunikationsnetzwerks 30. Die Programmiereinrichtung 150 ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von der Schätzung des zukünftigen Zustands des Kommunikationsnetzwerks 30 und/oder des aktuellen Zustands des Kommunikationsnetzwerks 30 die Anweisungen zum Sammeln und Übertragen der Daten in die Speichereinrichtung 140 zu programmieren.
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Die in die Speichereinrichtung 140 eingeschriebenen Anweisungen enthalten beispielsweise eine Information, welche der von dem Datenquellen-Modul 110 bereitgestellten Daten für die Übertragung zu der Datenverarbeitungsstation 20 von der Datenkollektoreinrichtung 120 gesammelt werden. Die Anweisungen enthalten somit eine Datenpriorisierung. Entsprechend der Anweisungen filtert die Datenkollektoreinrichtung 120 aus dem Datenstrom, der ihr von dem Datenquellen-Modul 110 zur Verfügung gestellt wird, Daten von Datenquellen heraus, die von der Sendeeinrichtung 131 priorisiert an die Datenverarbeitungsstation 20 übertragen werden.
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Die in der Speichereinrichtung 140 gespeicherten Anweisungen enthalten des Weiteren eine Information, wie die von dem Datenquellen-Modul 110 bereitgestellten Daten für die Übertragung zu der Datenverarbeitungsstation 20 von der Datenkollektoreinrichtung 120 miteinander verknüpft werden. Beispielsweise kann in den Anweisungen festgelegt sein, dass die Datenkollektoreinrichtung 110 Daten, die von zwei unterschiedlichen Datenquellen 111a, 111b über die Datenverarbeitungseinrichtung 112 bereitgestellt werden, miteinander fusioniert werden und die fusionierten Daten der Sendeeinrichtung 131 zur Übertragung zu der Datenverarbeitungsstation 20 bereitgestellt werden.
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Die in der Speichereinrichtung 140 gespeicherten Anweisungen können des Weiteren eine Information enthalten, mit welcher Datenrate die von der Datenkollektoreinrichtung 120 gesammelten Daten von der Sendeeinrichtung 131 an die Datenverarbeitungsstation 20 übertragen werden.
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Die Zustandsschätzeinrichtung 160 kann dazu ausgebildet sein, eine Datenbank 170, die Informationen bezüglich einer geografischen Abdeckung des Kommunikationsnetzwerkes 30 enthält, auszuwerten und anhand der Auswertung den zukünftigen Zustand des Kommunikationsnetzwerkes abzuschätzen. Die Zustandsschätzeinrichtung 160 kann somit insbesondere die Verbindungsqualität, mit der die Sendeeinrichtung 131 die von der Datenkollektoreinrichtung 120 bereitgestellten Daten über das Kommunikationsnetzwerk 30 übertragen kann, abschätzen.
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Die Zustandsschätzeinrichtung 160 kann des Weiteren dazu ausgebildet sein, den zukünftigen Zustand des Kommunikationsnetzwerks, insbesondere die Verbindungsqualität einer Kommunikationsverbindung über das Kommunikationsnetzwerk, in Abhängigkeit von der aktuellen geografischen Position der Übertragungsanordnung und/oder einer Geschwindigkeit, mit der die Übertragungsanordnung 100 bewegt wird, abzuschätzen. Die Übertragungsanordnung 100 kann beispielsweise in ein Fahrzeug eingebaut sein und auf ein Navigationssystem des Fahrzeugs beziehungsweise Sensoren, die die Geschwindigkeit des Fahrzeugs anzeigen, zugreifen, um somit die geografische Position der Übertragungsanordnung beziehungsweise des Fahrzeugs und/oder der Geschwindigkeit der Übertragungsanordnung beziehungsweise des Fahrzeugs zu ermitteln, um daraus wiederum den zukünftigen Zustand des Kommunikationsnetzwerks zu schätzen.
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Die Zustandsschätzeinrichtung 160 kann des Weiteren dazu ausgebildet sein, den zukünftigen Zustand des Kommunikationsnetzwerkes, insbesondere die Verbindungsqualität einer Kommunikationsverbindung über das Kommunikationsnetzwerk, in Abhängigkeit von dem der Zustandsschätzeinrichtung zu einem bestimmten Zeitpunkt bekannten Zustand des Kommunikationsnetzwerks abschätzen. Die Zustandsschätzeinrichtung 160 kann dazu mit einer Empfangseinrichtung 132 der Sende-/Empfangseinheit 130 gekoppelt sein. Die Empfangseinrichtung 132 kann zum Beispiel die Signalstärke von Signalen des Kommunikationsnetzwerks 30 ermitteln und diese Information der Zustandsschätzeinrichtung 160 zum Abschätzen einer zukünftigen Verbindungsqualität einer Datenübertragung über das Kommunikationsnetzwerk 30 bereitstellen.
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Die Übertragungsanordnung 100 kann des Weiteren eine Fahrtroutenschätzeinrichtung 180 zum Schätzen eines wahrscheinlichen Weges, entlang dem die Übertragungsanordnung beispielsweise in einem Fahrzeug bewegt wird, umfassen. Die Fahrtroutenschätzeinrichtung kann dazu auf geografische Daten, die in einer Datenbank 190 gespeichert sind, zugreifen. Insbesondere wenn die Übertragungsanordnung 100 in dem Fahrzeug eingebaut ist, kann die Zustandsschätzeinrichtung 160 dazu ausgebildet sein, den zukünftigen Zustand des Kommunikationsnetzwerks, insbesondere die Verbindungsqualität einer Kommunikationsverbindung über das Kommunikationsnetzwerk, in Abhängigkeit von dem geschätzten Fahrweg des Fahrzeugs und einer Information bezüglich der Netzabdeckung in dem Gebiet, durch das der prognostizierte Fahrweg verläuft, zu ermitteln.
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Die Programmiereinrichtung 150 kann in Abhängigkeit von der aktuellen Verbindungsqualität, die beispielsweise durch Messen der Signalstärke eines Empfangssignals von der Empfangseinrichtung 132 der Sende-/Empfangseinheit 130 ermittelt worden ist, und/oder in Abhängigkeit von der geschätzten Verbindungsqualität einer Kommunikationsverbindung über das Kommunikationsnetzwerk 30, die durch die Zustandsschätzeinrichtung 160 geschätzt worden ist, Anweisungen zum Sammeln der Daten durch die Datenkollektoreinrichtung 120 und zum Übertragen der Daten durch die Sendeeinrichtung 131 in die Speichereinrichtung 140 einprogrammieren.
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Neben dem Generieren von Anweisungen zum Sammeln und Übertragen der Daten zu dem Server 21 der Datenverarbeitungsstation 20 in Abhängigkeit von der aktuellen und geschätzten Verbindungsqualität des Kommunikationsnetzwerks 30 durch die Zustandsschätzeinrichtung 160 können die in der Speichereinrichtung 140 gespeicherten Anweisungen in der Datenverarbeitungsstation 20 initialisiert werden. Die Datenverarbeitungsstation 20 weist dazu eine Steuereinrichtung 22 auf, die die Anweisungen zum Sammeln und Übertragen der Daten von der Übertragungsanordnung 100 zu der Datenverarbeitungsstation 20 festlegen kann. Die Steuereinrichtung 22 sendet dazu ein Steuersignal IS an die Empfangseinrichtung 132 der Übertragungsanordnung 100. Die Programmiereinrichtung 150 ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von dem empfangenen Steuersignal IS die Anweisungen zum Sammeln und Übertragen der Daten in die Speichereinrichtung 140 zu programmieren.
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Neben der Neudefinition von Anweisungen kann die Steuereinrichtung 22 durch das Steuersignal IS beispielsweise einen Befehl an die Übertragungsanordnung 100 senden, durch den bestimmte Anweisungen einer vorkonfigurierten Anzahl von Anweisungen, die bereits in der Speichereinrichtung 140 gespeichert sind, durch die Datenkollektoreinrichtung 120 ausgeführt werden.
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Zur Definition von Anweisungen zum Sammeln und Übertragen von Daten durch die Datenverarbeitungsstation 20 kann die Steuereinrichtung 22 eine Datenbank, die eine Funkabdeckung in einem Gebiet angibt, beispielsweise eine georeferenzierte Funkabdeckungs-Karte enthält, und die in der Datenverarbeitungsstation 20 hinterlegt ist, auswerten. In Abhängigkeit von der aktuellen Position, an der sich die Übertragungsanordnung befindet beziehungsweise einer aktuellen Fahrzeugposition eines Fahrzeugs, in das die Übertragungsanordnung eingebaut ist, werden in den Anweisungen diejenigen Daten festgelegt, die von der Datenkollektoreinrichtung 120 aus dem Datenstrom, der der Datenkollektoreinrichtung 120 von dem Datenquellen-Modul 110 zugeführt wird, gefiltert beziehungsweise gesammelt werden, um mit Priorität zum Backend-Server 21 der Datenverarbeitungsstation 20 übertragen zu werden. Neben den mit Priorität zu übertragenden Daten kann mittels der Steuereinrichtung 22 der Datenverarbeitungsstation des Weiteren auch die Datenrate, mit der die gesammelten Daten von der Sendeeinrichtung 131 an den Backend-Server 21 übertragen werden, durch Definition entsprechender Anweisungen festgelegt werden.
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2 zeigt das System 1 zum adaptierten Übertragen von Daten der 1, bei dem die Übertragungsanordnung 100 in einem Fahrzeug 10 enthalten ist. Die von der Datenkollektoreinrichtung 120 in Abhängigkeit von den Anweisungen gesammelten Daten werden über das Kommunikationsnetzwerk 30, beispielsweise ein Funknetzwerk, an die Datenverarbeitungsstation 20, insbesondere an den Backend-Server 21, der Datenverarbeitungsstation 20 übertragen.
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Durch das angegebenen Zusammenwirken der Datenkollektoreinrichtung 120, der Zustandsschätzeinrichtung 160 zum Schätzen einer Verbindungsqualität einer Kommunikationsverbindung über das Kommunikationsnetzwerk 30 beziehungsweise der Steuereinrichtung 22 der Datenverarbeitungsstation 20 zur Festlegung der Anweisungen können die von der Übertragungsanordnung 100 zu der Datenverarbeitungsstation zu übertragenden Daten in Bezug auf Priorisierung und Datenrate in Abhängigkeit von einer Funkstandard-Topologie in der jeweiligen Region, in der sich die Übertragungsanordnung befindet, angepasst werden. Dadurch ergibt sich eine optimierte Nutzung des Übertragungskanals über das Kommunikationsnetzwerk 30. Das Abbrechen einer Paketübertragung von Daten, die aufgrund einer schlechten Übertragungsqualität des Kommunikationsnetzwerks wiederholt werden müssten, wodurch zusätzlich Bandbreite bereitgestellt werden müsste oder wodurch die Übertragung priorisierter Daten blockiert werden würde, kann durch das angegebene Konzept vermieden werden.
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Bei zu erwartender schlechter Netzabdeckung entlang der Fahrroute eines Fahrzeugs, in dem die Übertragungsanordnung enthalten ist, können niedrigpriorisierte Daten in der Übertragungsanordnung zwischengespeichert werden. Sobald sich die Abschätzungen für die Kommunikationsbedingungen wieder verbessern und für eine Datenübertragung ausreichend sind, können die zwischengespeicherten Daten von der Übertragungsanordnung zu der Datenverarbeitungsstation übertragen werden.
