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HINTERGRUND
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Die Erfindung betrifft das Bereitstellen einer Telemetriebox, eines Telemetrienetzwerks und eines Verfahrens zur Ausbildung eines solchen, das ein externes Netzwerk von einer Netzwerkbasisstation bis zu einem entfernten Ort erweitert.
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Telemetrie ist eine weit verbreitete Technologie zum Messen und/oder Sammeln von Daten aus entfernten Einrichtungen, wie z.B. Windkrafttürmen, Bohrinseln an oder vor Küsten, Kränen oder sonstigen motorisierten, beweglichen Fahrzeugen, Zeppelinen© oder Kleinluftschiffen oder sonstigen fliegenden Maschinen. Die Technologie wird typischerweise eingesetzt, um Daten von entfernt gelegenen, unzugänglichen Orten zu sammeln oder wenn die Datensammlung aus diversen Gründen gefährlich oder schwierig wäre. Telemetrische Daten können physikalische, umweltbezogene oder biologische Daten sein. Es kann sich dabei auch um Funksignale handeln, die aus einem Raumschiff an eine Bodenstation übertragen werden.
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Häufig ist eine Telemetrievorrichtung an einer Einrichtung angebracht, deren Ort zu weit entfernt ist, um ein verlässliches Netzwerk zu erreichen, sodass das Überwachen und/oder Kommunizieren mit dieser Telemetrievorrichtung von einem Überwachungszentrum aus erschwert wird. Beispielsweise kann eine Telemetrievorrichtung in einem Windkraftturm auf einem Berg oder einer der Küste vorgelagerten Bohrinsel angebracht sein, wo die nächste Basisstation für ein Netzwerk, z.B. ein Mobilfunknetzwerk oder ein Satellitennetzwerk, zu weit entfernt ist, um eine verlässliche Netzwerkverbindung herzustellen.
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Um die oben stehend beschriebenen Probleme zu überwinden, kann ein lokales Netzwerk benötigt werden, dass ein Netzwerk von einer Netzwerkbasisstation bis zu einem entfernt gelegenen Ort erweitert.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein Telemetrienetzwerk eine Vielzahl von Telemetrievorrichtungen umfassen, die ein Datenübertragungsnetzwerk bilden, wobei die Vielzahl von Telemetrievorrichtungen eine Eltern-Vorrichtung, die in der Lage ist, Daten an ein externes Netzwerk außerhalb des Datenübertragungsnetzwerks zu senden und von diesem zu empfangen; und zumindest eine Kind-Vorrichtung umfassen kann, die mit der Eltern-Vorrichtung verbunden und in der Lage ist, Daten an die Eltern-Vorrichtung zu senden und von dieser zu empfangen sowie mit dem externen Netzwerk über die Eltern-Vorrichtung zu kommunizieren; und jede Telemetrievorrichtung der Vielzahl von Telemetrievorrichtungen Endnutzern ein eigenes lokales Netzwerk bereitstellt.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Verfahren zur Ausbildung eines Telemetrienetzwerks ausgehend von einer Vielzahl von Telemetrievorrichtungen das Bestimmen einer Telemetrievorrichtung als Eltern-Vorrichtung, wobei die Eltern-Vorrichtung in der Lage ist, Daten an ein externes Netzwerk außerhalb des Datenübertragungsnetzes zu senden und Daten von dem externen Netzwerk zu empfangen; und das Bestimmen zumindest einer Telemetrievorrichtung als zumindest eine Kind-Vorrichtung der Eltern-Vorrichtung, wobei die zumindest eine Kind-Vorrichtung mit der Eltern-Vorrichtung verbunden und in der Lage ist, Daten an die Eltern-Vorrichtung zu senden und Daten von der Eltern-Vorrichtung zu empfangen sowie mit dem externen Netzwerk über die Eltern-Vorrichtung zu kommunizieren; und das Ausbilden je eines eigenen lokalen Netzwerks für Endnutzer über jede Telemetrievorrichtung der Vielzahl von Telemetrievorrichtungen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst eine Telemetriebox eine Schaltung, die in der Lage ist, als Eltern-Vorrichtung oder als Kind-Vorrichtung, Vorrichtungen in einem Telemetrienetzwerk wie oben stehend beschrieben, zu dienen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Das System und das Verfahren zum Betrieb des Systems der vorliegenden Anmeldung lässt sich unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen und die nachfolgende Beschreibung besser verstehen. Nicht einschränkende und nicht erschöpfende Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen beschrieben. Die Komponenten in den Zeichnungen sind nicht zwingend maßstabgetreu, stattdessen liegt die Betonung auf der Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung. In den Zeichnungen bezeichnen die gleichen Bezugszahlen sämtliche der verschiedenen Ansichten hindurch zusammengehörige Teile.
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1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel einer Telemetriebox gemäß der Anmeldung zeigt;
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2 ist ein schematisches Diagramm, das ein Telemetrienetzwerk gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung zeigt; und
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3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Ausbildung eines Telemetrienetzwerks gemäß einem Ausführungsbeispiel der Anmeldung.
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Als Einleitung sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, wobei bei den in der Beschreibung insgesamt enthaltenen Offenbarungen die gleichen Bezugszeichen oder die gleichen Komponentenzeichen auf identische Teile angewendet werden können.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel für eine Telemetriebox 100 zeigt, die zum Ausbilden eines Telemetrienetzwerks verwendet werden kann. Die Telemetriebox kann an einer externen Einrichtung 190 angebracht sein. Die in 1 gezeigte beispielhafte externe Einrichtung 190 ist ein Windkraftturm. Die externe Einrichtung kann aber jede beliebige Form annehmen, z.B. jene einer Bohrinsel an oder vor der Küste oder jene einer beweglichen Struktur, wie z.B. eines Krans, eines Busses, eines LKW, eines Vans, eines Sport Utility Vehicles (SUV), eines Helikopters, eines Flugzeugs, einer Baumaschine, eines Bootes, eines Wohnwagens, eines Geländefahrzeugs („all-terrain vehicle“, ATV), eines Motorrads, eines Mopeds, eines Traktors, eines Hybridfahrzeugs, eines elektrischen Fahrzeugs, eines Ambulanzfahrzeugs, eines Seefahrzeugs, eines Unterwasserboots oder eines sonstigen motorisierten, beweglichen Fahrzeugs oder eines Zeppelins©, eines Kleinluftschiffs oder sonstiger fliegender Maschinen.
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Gemäß der Ausführungsform kann die Telemetriebox 100 Schaltungen von Datenübertragungsanschlüssen 156, einen Prozessor 122, eine Datenbank 144, einen Speicher 123, der Befehle oder Daten speichern kann, eine Sensorschnittstelle 152 und eine Positionsgeberschnittstelle 154 umfassen.
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Die Telemetriebox 100 kann mit jeder beliebigen Anzahl an externen Netzwerken 192 über die Datenübertragungsanschlüsse 156 kommunizieren, darunter, ohne darauf beschränkt zu sein, ein Datenübertragungsnetzwerk, das jede beliebige Form annehmen kann, wie z.B. jene eines Mobilfunknetzweks, eines Satellitennetzwerks, oder eines verdrahteten oder drahtlosen Local Area Networks (LAN), das mit einem Internet- oder privaten Netzwerk verbunden ist. Die Telemetriebox 100 kann in Übereinstimmung mit jeglichen Datenübertragungsprotokollen, Normen, Netzwerken oder Topologien kommunizieren. Beispielsweise kann die Telemetriebox 100 über Mobilfunknetze oder -normen (z.B. 2G, 3G, 4G Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), GSM® Association, Long Term Evolution (LTE)TM oder mehr), Wi-MAX, Bluetooth, Wireless Fidelity bzw. Wireless LAN (WLAN, darunter 802,11 a/b/g/n/ac oder andere), WiGig, Global-Positioning-System-(GPS-)Netzwerke und andere, die zum Zeitpunkt des Einreichens dieser Anmeldung erhältlich sind oder in Zukunft noch entwickelt werden, kommunizieren. Die Telemetriebox 100 kann Daten verarbeitende Schaltungsanordnungen, Datenanschlüsse, Sender, Empfänger, Transceiver oder jede beliebige Kombination daraus umfassen, um über eines der Protokolle, eine der Normen, eines der Netzwerke oder eine der Topologien, die oben stehend aufgezählt sind, zu kommunizieren.
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Die Telemetriebox 100 kann auch ihre eigenen, verdrahteten und/oder drahtlosen Netzwerke für zwei Schichten von Datenübertragung schaffen. Zunächst kann die Telemetriebox 100 eine andere, nahe gelegene Telemetriebox (im Folgenden als „die zweite Telemetriebox“ bezeichnet, nicht abgebildet), die eine Netzwerkverbindung zu dem externen Netzwerk 192 aufweisen kann, aber nicht muss, detektieren, zu dieser eine Verbindung herstellen, Daten an diese senden und/oder Daten von dieser empfangen, wodurch die Telemetriebox 100 als Knotenpunkt der zweiten Telemetriebox zu dem externen Netzwerk 192 dienen und das externe Netzwerk 192 dorthin erweitern kann, wo die zweite Telemetriebox angeordnet ist. Umgekehrt kann die Telemetriebox 100 im Falle, dass sie keine Netzwerkverbindung mit dem externen Netzwerk 192 aufweist, eine Verbindung mit der zweiten Telemetriebox, die eine direkte oder indirekte Netzwerkverbindung mit dem externen Netzwerk 192 aufweist suchen und herstellen und Daten an die zweite Telemetriebox senden und/oder Daten von dieser empfangen.
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Zweitens kann die Telemetriebox 100 auch ihr eigenes lokales Netzwerk 196 aufbauen und mit ihren eigenen Endnutzern (nicht abgebildet) und Datenübertragungsvorrichtungen, wobei es sich um jede beliebige Art von Datenübertragungsvorrichtung im Bereich des von der Telemetriebox 100 geschaffenen Netzwerks handeln kann, kommunizieren bzw. diesen Datenübertragungskanäle bereitstellen. In einem Ausführungsbeispiel kann die Telemetriebox 100 ein lokales Netzwerk umsetzen, das für jedwede Art von Datenübertragungsvorrichtung zugänglich ist, die die Form eines verdrahteten und/oder drahtlosen Local Area Networks (LAN/WLAN/Wi-Fi) oder eines Wireless Access Points annehmen kann. Datenübertragungsvorrichtungen, wie z.B. Handheld-Smartphones, Mobiltelefone, Tablets, Laptops oder sonstige Vorrichtungen können direkt mit der Telemetriebox 100 durch das lokale Netzwerk 196 kommunizieren oder miteinander durch das lokale Netzwerk 196 kommunizieren. Alternativ dazu kann die Telemetriebox 100 mit den Datenübertragungsvorrichtungen indirekt kommunizieren, z.B. durch ein oder mehrere externe Datenübertragungsnetzwerke, wie z.B. ein Mobilfunknetzwerk.
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Die Telemetriebox 100 kann in Übereinstimmung mit diversen Nutzeranforderungen in Bezug auf Datenübertragungsfähigkeiten, Datentransferkonfigurationen, Datensammlungskonfigurationen und sonstigen Konfigurationen konfiguriert sein. Die Telemetriebox 100 kann durch das externe Netzwerk 192 lokal oder aus der Ferne geändert werden. Die Telemetriebox 100 kann auch beliebige gewünschte Daten, wie z.B. Windgeschwindigkeit, Wetterinformationen, Diagnoseinformationen, sonstige Überwachungsdaten, die so konfiguriert sein können, aber nicht müssen, dass sie einen Alarm oder ein Ereignis auslösen, und Leistungsstatistiken der externen Einrichtung 190, Positionsdaten und Sonstiges sammeln. Ein Beispiel für eine Telemetriebox 100 ist die von ZF Friedrichshafen AG bereitgestellte Bordeinheit Openmatics©.
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Die Telemetriebox 100 kann eine Sensorschnittstelle 152 umfassen, die mit einem oder mehreren Sensoren in der externen Einrichtung 190 verknüpft ist. Diese Sensoren können Drucksensoren, Kreiselinstrumente, Temperatursensoren, Spannungs- und Stromüberwachungsvorrichtungen, Magnetsensoren, mikroelektromechanische Sensoren, mechatronische Sensoren, Positionssensoren und Kompasssensoren sein. Diese Sensoren sind nur beispielhaft, und die Ausführungsformen sind nicht auf die hierin aufgezählten Sensoren beschränkt. Über die Sensorschnittstelle 152 kann die Telemetriebox 100 diverse Betriebsparameter sammeln, die in der Datenbank 144, im Speicher 123 gespeichert oder über das Datenübertragungsnetzwerk 150 gesendet und in der Datenbank 194 gespeichert werden.
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Die Datenbank 194 kann vom Anwender der externen Einrichtung 190 betrieben oder verwaltet werden. Alternativ dazu kann die Datenbank 194 von einer Drittpartei betrieben oder verwaltet werden, die geschäftlichen oder privaten Anwendern Zugriff auf die Datenbank 196 gewähren kann. Die Datenbank 196 kann verteilt sein, z.B. in einer Wolke aus verteilten, vernetzten Computerservern.
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Die Telemetriebox 100 kann auch eine Positionsgeberschnittstelle 154 umfassen. Die Positionsgeberschnittstelle 154 kann ein GPS-Empfänger sein, der in der Lage ist, gesendete Daten von GPS-Satelliten zu empfangen, die ein Fahrzeug mit einem Mittel zur Bestimmung seiner Position auf der Erde ausstatten. Die GPS-Koordinaten können zusammen mit einer Kartensoftware dazu verwendet werden, das Fahrzeug und seine Insassen mit Hinweisen darauf zu versorgen, wo auf einer Land- oder Wasserstraße oder andernorts auf einer von der Kartensoftware bereitgestellten Karte sich das Fahrzeug gerade befindet. Die Positionsgeberschnittstelle 154 kann gesendete GPS-Daten vom Satelliten 165 empfangen.
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Die Telemetriebox 100 kann die notwendigen Daten an einen anderen Server und/oder Prozessor senden, um die Analyse durchzuführen. Ferner kann die Telemetriebox 100 die Analyseergebnisse mithilfe der Benutzerschnittstelle 160 senden. Andernfalls können die Analyseergebnisse an einen Server, einen Prozessor, eine Handheld-Vorrichtung oder einen PC zur Anzeige auf einem Bildschirm, einer Webseite oder einer Benutzerschnittstelle gesendet werden. Auf diese Weise können neben dem Anwender der externen Einrichtung 190 noch andere Personen die Daten und/oder die Analyse von der entfernten Stelle empfangen.
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Die Telemetriebox 100 kann variieren, was ihre Fähigkeiten oder Merkmale betrifft. Der beanspruchte Gegenstand soll ein breites Spektrum an möglichen Variationen abdecken. Beispielsweise kann die Telemetriebox eine Antenne 162 zum Aussenden und/oder Empfangen von Daten/Signalen umfassen. Sie kann auch eine Tastatur und/oder eine Anzeige 158, wie z.B. eine einfarbige Flüssigkristallanzeige („liquid crystal display“, LCD) zur Anzeige von Text, umfassen. Im Gegensatz dazu kann als weiteres Beispiel die Telemetriebox 100 eine oder mehrere physische oder virtuelle Tastaturen, Massenspeicherung, einen oder mehrere Beschleunigungssensoren, ein oder mehrere Kreiselinstrumente oder eine Anzeige mit hohem Funktionalitätsgrad, wie z.B. eine berührungsempfindliche 2D- oder 3D-Anzeige, umfassen.
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Die Telemetriebox 100 kann eine Vielzahl von Betriebssystemen 141 ausführen, darunter ein Betriebssystem eines PCs, wie z.B. Windows, iOS oder Linux, oder ein mobiles Betriebssystem, wie z.B. iOS, Android oder Windows Mobile, oder dergleichen. Die Telemetriebox 100 kann eine Vielzahl möglicher Anwendungen 142 umfassen oder ausführen, wie z.B. einen Browser 145 und/oder eine Datenverarbeitungssoftware 143. Eine Telemetrieboxanwendung 142 kann die Kommunikation mit anderen Vorrichtungen, z.B. Datenübertragung und/oder -austausch mit einer anderen Telemetriebox, einer Mobiltelefonbasisstation oder einem Satelliten über ein verdrahtetes oder drahtloses Netzwerk ermöglichen. Die Telemetriebox 100 kann auch eine Anwendung zur Durchführung einer Vielzahl möglicher Aufgaben umfassen oder ausführen, wie z.B. das Durchsuchen, Suchen oder Austauschen von diversen Daten mit anderen Vorrichtungen oder das Steuern einer Vorrichtung, an der die Telemetriebox angebracht ist oder einer entfernten Einrichtung, die die Telemetriebox über ein verdrahtetes oder drahtloses Netzwerk erreichen kann.
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Alternativ dazu kann die Telemetriebox 100 ein eigens programmierter Tischrechner oder eine tragbare Vorrichtung sein, der/die in der Lage ist, die jeweilige oben genannte Funktionalität zu erfüllen. Die tragbare Vorrichtung kann in jeder beliebigen Form vorliegen, die zum Zeitpunkt der Anmeldung verfügbar ist, wie z.B. als Mobiltelefon oder Smartphone, als Anzeigepager, als Hochfrequenz-(HF-)Vorrichtung, als Infrarot-(IR-)Vorrichtung, als Personal Digital Assistant (PDA), als Handheldcomputer, als Tabletcomputer, als Laptop, als Set-Top-Box, als tragbarer Rechner, als integrierte Vorrichtung, in der mehrere Merkmale, wie z.B. Merkmale der vorangegangenen Vorrichtungen, kombiniert sind, oder dergleichen.
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Insgesamt ist das Vorangegangene bereitgestellt, um zu veranschaulichen, dass der beanspruchte Gegenstand ein breites Spektrum an möglichen Merkmalen oder Fähigkeiten umfassen soll.
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2 ist ein schematisches Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel für ein Telemetrienetzwerk veranschaulicht. Gemäß dem Ausführungsbeispiel kann ein Telemetrienetzwerk 200 eine Vielzahl von Telemetrieboxen TB1, TB2, TB3, TB4 und TB5 umfassen, die ein lokales Datenübertragungsnetzwerk bilden. Die Telemetrieboxen TB1 bis TB5 können miteinander identisch oder jeweils verschiedene Versionen der gleichen Produktreihe oder alternativ dazu Telemetrieboxprodukte von verschiedenen Marken sein.
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Jede Telemetriebox TB1 bis TB5 kann an einer externen Einrichtung Einheit 1, Einheit 2, Einheit 3, Einheit 4 bzw. Einheit 5 befestigt sein. Beispielsweise kann die Telemetriebox TB1 an einer externen Einrichtung Einheit 1 angebracht sein und kann die Telemetriebox TB5 an einer externen Einrichtung Einheit 5 angebracht sein.
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Die externen Einrichtungen Einheit 1 bis Einheit 5 können jede beliebige Form beweglicher oder unbeweglicher Strukturen oder einer Kombination daraus annehmen. Beispielsweise können die externen Einrichtungen, ohne darauf beschränkt zu sein, unbewegliche Strukturen, wie z.B. Windkrafttürme, Bohrinseln an oder vor Küsten, oder bewegliche Strukturen, wie z.B. Kräne oder sonstige bewegliche Fahrzeuge oder Zeppeline©, Kleinluftschiffe oder sonstige fliegende Maschinen sein.
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Die externen Einrichtungen Einheit 1 bis Einheit 5 können nahe genug aneinander sein, sodass jede Telemetriebox TB1 bis TB5 in der Lage ist, mit zumindest einer weiteren Telemetriebox über ihre Antenne zu kommunizieren. Beispielsweise kann in 2 die Einheit 1 so nahe an der Einheit 2 und der Einheit 3 sein, dass die Einheit 1 in der Lage sein kann, über verdrahtete und/oder drahtlose Verbindungen 262, 263 mit der Einheit 2 bzw. der Einheit 3 zu kommunizieren; die Einheit 3 kann so nahe an der Einheit 2 und der Einheit 4 sein, dass die Telemetriebox TB3 in der Lage sein kann, über verdrahtete und/oder drahtlose Verbindungen 264, 265 mit den Telemetrieboxen TB2 bzw. TB4 zu kommunizieren; und die Einheit 5 kann so nahe an der Einheit 4 sein, dass die Telemetriebox TB5 in der Lage sein kann, über verdrahtete und/oder drahtlose Verbindungen 266, 267 mit der Telemetrieboxen TB4 zu kommunizieren. Ferner können die Telemetrieboxen TB4, TB5 weit genug voneinander entfernt sein, sodass sie nicht in der Lage sein können, eine verdrahtete und/oder drahtlose Verbindung mit den Telemetrieboxen TB1, TB2 herzustellen. Die verdrahteten und/oder drahtlosen Verbindungen 261 bis 266 können jede beliebige zum Zeitpunkt der Anmeldung oder in Zukunft verfügbare Datenübertragungsform zur Übertragung von Daten annehmen. In einer Umsetzung können die verdrahteten und/oder drahtlosen Verbindungen 261 bis 266, ohne auf diese beschränkt zu sein, Mobilfunknetzwerkverbindungen, WLAN-Verbindungen, Bluetooth-Verbindungen, Internetverbindungen, Hochfrequenzverbindungen, optische Verbindungen (durch Licht/Laser) oder Satellitenverbindungen sein.
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Jede Telemetriebox kann so konfiguriert sein, dass sie händischer Einstellung bedarf, um ihre jeweiligen Verbindungen in Bezug auf andere, nahe gelegene Telemetrieboxen in Übereinstimmung mit der Position und Beschaffenheit vorhandener Verbindungen der Telemetriebox zu erfassen und dynamisch einzustellen. Alternativ dazu kann jede Telemetriebox so konfiguriert sein, dass sie ihre jeweiligen Verbindungen in Bezug auf andere, nahe gelegene Telemetrieboxen in Übereinstimmung mit der Position und Beschaffenheit vorhandener Verbindungen der Telemetriebox automatisch erfasst und dynamisch einstellt. Wenn z.B. die externe Einrichtung Einheit 4 in 2 beweglich ist (z.B. ein motorisiertes, bewegliches Fahrzeug, wie z.B. ein Kran oder ein Kreuzfahrtschiff, oder eine fliegende Maschine, wie z.B. ein Zeppelin© oder ein Kleinluftschiff) und sich an eine neue Position bewegt, sodass die Telemetriebox TB4 und die Telemetriebox TB2 nun nahe genug aneinander sind, dass eine neue Verbindung zwischen diesen hergestellt wird, kann zumindest eine der Telemetrieboxen TB2 und TB4 die Gegenwart der anderen Telemetriebox erfassen und dynamisch eine neue Verbindung mit der anderen Telemetriebox herstellen. Faktoren, die die Herstellung der Verbindung beeinflussen können, können Signalstärke, Stabilität der Datenübertragung, Sicherheit der Datenübertragung etc. sein.
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Wenn zwei Telemetrieboxen sich miteinander verbinden, kann, muss es aber nicht sein, dass zur Herstellung der Verbindung eine Form der Authentifizierung erforderlich ist, um eine Verwicklung in ein anderes Netzwerk im gleichen Bereich zu verhindern. Wenn z.B. die externe Einrichtung Einheit 4 in 2 beweglich ist (z.B. ein motorisiertes, bewegliches Fahrzeug, wie z.B. ein Kran oder ein Kreuzfahrtschiff, oder eine fliegende Maschine, wie z.B. ein Zeppelin© oder ein Kleinluftschiff) und sich an eine neue Position bewegt, sodass sie nun nahe der (nicht abgebildeten) Telemetriebox TBX ist, die zum (nicht abgebildeten) Telemetrienetzwerk X und nicht zum Telemetrienetzwerk 200 gehört, kann TBX keine Verbindung zwischen TB4 herstellen, bis TBX die von TB4 erforderte Authentifizierung durchläuft. Folglich kann ungewollte Netzwerkverwicklung vermeiden werden, und das Telemetrienetzwerk 200 und die Telemetrie X können im selben Bereich nebeneinander existieren, ohne einander zu stören.
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Ferner kann die Telemetriebox TB1 sich nahe einer externen Netzwerkbasisstation befinden und in der Lage sein, über eine verdrahtete und/oder drahtlose Verbindung 261 auf ein externes Netzwerk 202, z.B. ein Mobilfunknetzwerk, ein Satellitennetzwerk oder das Internet, außerhalb des Telemetrienetzwerks 200 zuzugreifen. Weitere Telemetrieboxen TB2 bis TB5 im Telemetrienetzwerk 200 können in entfernten Bereichen angeordnet sein, wo keine Verbindungen für das externe Netzwerk 202 unzugänglich sind, wie in 2 gezeigt wird.
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Um die Reichweite des externen Netzwerks 202 zu erweitern, kann gemäß dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel eine der Telemetrieboxen TB1 als Eltern-Vorrichtung für den Rest der Vielzahl von Telemetrieboxen TB2 bis TB5 im Telemetrienetzwerk 200 dienen und kann der Rest der Vielzahl von Telemetrieboxen TB2 bis TB5 als Kind-Vorrichtungen für die Eltern-Vorrichtung TB1 dienen. Als Eltern-Vorrichtung kann die Telemetriebox TB1 in der Lage sein, direkt sowohl an das externe Netzwerk 202 als auch an die Kind-Vorrichtungen TB2, TB3 Daten zu senden und von diesen Daten zu empfangen. Dadurch kann die Eltern-Vorrichtung TB1 als Knotenpunkt der Kind-Vorrichtungen TB2, TB3 zum externen Netzwerk 202 dienen und das externe Netzwerk 202 bis zur Position der Kind-Vorrichtungen TB2, TB3 erweitern.
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Darüber hinaus kann eine Kind-Vorrichtung auch als Sub-Eltern-Vorrichtung anderer Kind-Vorrichtungen dienen. Beispielsweise kann es sein, dass die Kind-Vorrichtung TB4 keine direkte Verbindung mit der Eltern-Vorrichtung TB1 aufweist, aber nahe genug angeordnet ist, um eine Verbindung 265 mit der Kind-Vorrichtung TB3 herzustellen. Die Kind-Vorrichtung TB3 kann dann als Sub-Eltern-Vorrichtung für die Kind-Vorrichtung TB4 dienen und Daten zwischen der Kind-Vorrichtung TB4 und dem externen Netzwerk 202 über die Eltern-Vorrichtung TB1 übertragen. Auf ähnliche Weise kann die Kind-Vorrichtung TB5 auch durch die Kind-Vorrichtungen TB4, TB3 und TB1 Daten an das externe Netzwerk 202 senden und/oder Daten von diesem empfangen.
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Die Sub-Eltern-Vorrichtung kann aus der Vielzahl von Telemetrieboxen TB1 bis TB5 dynamisch ausgewählt sein, um das Gesamtleistungsverhalten des Telemetrienetzwerks in Verbindung mit dem externen Netzwerk 202 zu optimieren. Wenn z.B. die Telemetriebox TB2 an einer beweglichen externen Einrichtung (z.B. einem motorisierten, beweglichen Fahrzeug, wie z.B. einem Kran oder einem Kreuzfahrtschiff, oder einer fliegende Maschine, wie z.B. einem Zeppelin© oder einem Kleinluftschiff) angebracht ist und sich an eine neue Position bewegt, sodass eine Verbindung zwischen der Telemetriebox TB2 und der Telemetriebox TB5 ermöglicht wird, kann das System die Telemetriebox TB2 dynamisch als Sub-Eltern-Vorrichtung der Telemetriebox TB5 auswählen, wenn das Gesamtleistungsverhalten des Telemetrienetzwerks 200 dadurch verbessert wird. Faktoren, die herangezogen werden können, um das Gesamtleistungsverhalten des Telemetrienetzwerks zu bestimmen, können, ohne auf diese beschränkt zu sein, Signalstärke, Stabilität, Sicherheit, Relaiswirkungsgrad und Geschwindigkeit der Datenübertragung etc. umfassen.
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Somit kann im Telemetrienetzwerk 200 die Eltern-Vorrichtung TB1 notwendigerweise mit dem externen Netzwerk 202 verbunden sein, und der Rest der Kind-Vorrichtungen TB2 bis TB5 kann über die Eltern-Vorrichtung TB1 miteinander und mit dem externen Netzwerk 202 im Relais kommunizieren. Folglich kann das Telemetrienetzwerk 200 die Reichweite des externen Netzwerks 200 bis zur Position der externen Einrichtungen Einheit 2 bis Einheit 5 erweitern.
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Die Eltern-Vorrichtung kann auch aus der Vielzahl von Telemetrieboxen TB1 bis TB5 dynamisch ausgewählt werden, um das Gesamtleistungsverhalten des Telemetrienetzwerks in Verbindung mit dem externen Netzwerk 202 zu optimieren. Wenn z.B. die Telemetriebox TB2 an einer beweglichen externen Einrichtung (z.B. einem motorisierten, beweglichen Fahrzeug, wie z.B. einem Kran oder einem Kreuzfahrtschiff, oder einer fliegende Maschine, wie z.B. einem Zeppelin© oder einem Kleinluftschiff) angebracht ist und sich an eine neue Position bewegt, sodass eine zweite Verbindung mit dem externen Netzwerk 202 ermöglicht wird, kann das System die Telemetriebox TB2 dynamisch als Eltern-Vorrichtung auswählen, wenn das Gesamtleistungsverhalten des Telemetrienetzwerks 200 dadurch verbessert wird. Faktoren, die herangezogen werden können, um das Gesamtleistungsverhalten des Telemetrienetzwerks zu bestimmen, können, ohne auf diese beschränkt zu sein, Signalstärke, Stabilität, Sicherheit, Relaiswirkungsgrad und Geschwindigkeit der Datenübertragung etc. umfassen.
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Alternativ dazu kann die Vielzahl von Telemetrieboxen TB1 bis TB5 autonom ohne Verbindung zu dem externen Netzwerk 202 funktionieren, indem es ein erweitertes privates Telemetrienetzwerk 200 bildet.
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Zusätzlich dazu kann das Telemetrienetzwerk 200, wenn eine (nicht abgebildete) neue Telemetriebox, die ursprünglich nicht Teil des Telemetrienetzwerks 200 ist, sich an eine Position bewegt, die nahe genug ist, um eine Verbindung mit einer der Telemetrieboxen TB1 bis TB5 herzustellen, die neue Telemetriebox in das lokale Datenübertragungsnetzwerk aufnehmen. Ist jedoch das Telemetrienetzwerk 200 so konfiguriert, dass es nur für autorisierte Telemetrieboxen offen ist, können nur jene, die die Authentifizierung durchlaufen, in das Telemetrienetzwerk 200 aufgenommen werden. Die neue Telemetriebox kann als Eltern-Vorrichtung, Sub-Eltern-Vorrichtung oder Kind-Vorrichtung dienen.
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Darüber hinaus kann jede Telemetriebox TB1 bis TB5 für diverse Leistungen in der Nähe ihr eigenes lokales Netzwerk für Endnutzer erzeugen. Beispielsweise kann in einem in 2 gezeigten Beispiel die Telemetriebox TB1 ein lokales Netzwerk 214 für einen Endnutzer 271 erzeugen; die Telemetriebox TB2 kann ein lokales Netzwerk 224 für Endnutzer 272, 273 erzeugen; die Telemetriebox TB4 kann ein lokales Netzwerk 244 für Endnutzer 274, 275 erzeugen; und die Telemetriebox TB5 kann ein lokales Netzwerk 254 für Endnutzer 274 und 276 erzeugen.
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Die lokalen Netzwerke 214, 224, 234, 244 und 254 können so konfiguriert sein, dass sie für jeden beliebigen geeigneten Endnutzer offen bleiben. Alternativ dazu können die lokalen Netzwerke 214, 224, 234, 244 und 254 so konfiguriert sein, dass sie nur qualifizierten Nutzern gegenüber offen sind und zum Einloggen Authentifizierung oder Sicherheitsberechtigungen, wie z.B. eine Nutzeridentifikation und ein Passwort, benötigen, sodass nur bestimmte Telemetrieboxen für den Eintritt in das lokale Netzwerk zugelassen sind. Das lokale Netzwerk kann jede beliebige zum Zeitpunkt des Einreichens dieser Anmeldung verfügbare oder in Zukunft zu entwickelnde Form aufweisen. Beispielsweise kann das lokale Netzwerk die Form eines verdrahteten und/oder drahtlosen Local Area Networks (LAN/WLAN/Wi-Fi) oder eines Wireless Access Points annehmen. In einer in 2 gezeigten Umsetzung sind die Telemetrieboxen TB1 bis TB5 so konfiguriert, dass sie sichere WLAN-Hotspots und/oder Mobilfunksender sind, und ist jedes der lokalen Netzwerke 214, 224, 234, 244 und 254 ein WLAN-Netzwerk.
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Die Endnutzer 271 bis 276 kann in jeder beliebigen Form von zum Zeitpunkt des Einreichens dieser Anmeldung verfügbaren oder in Zukunft zu entwickelnden Ein- und/oder Vorrichtungen, die sich mit den lokalen Netzwerken 214, 224, 234, 244 und 254 verbinden können, vorliegen. Beispielsweise kann ein Endnutzer eine Rechnervorrichtung sein, die in der Lage ist, Signale zu senden oder zu empfangen, z.B. über ein verdrahtetes oder drahtloses Netzwerk. Ein Endnutzer kann z.B. ein Sensor, eine Überwachungsvorrichtung, eine Diagnosevorrichtung, ein Tischrechner oder eine tragbare Vorrichtung, wie z.B. ein Mobiltelefon oder ein Smartphone, ein Anzeigepager, eine Hochfrequenz-(HF-)Vorrichtung, eine Infrarot-(IR-)Vorrichtung, ein Personal Digital Assistant (PDA), ein Handheldcomputer, ein Tabletcomputer, ein Laptop, eine Set-Top-Box, ein tragbarer Rechner, eine integrierte Vorrichtung, in der mehrere Merkmale, wie z.B. Merkmale der vorangegangenen Vorrichtungen, kombiniert sind, oder dergleichen sein.
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Jedes einzelne lokale Netzwerk 214, 224, 234, 244 und 254 kann jedem Endnutzer 271 bis 276 Netzwerkzugriff auf das externe Netzwerk 202 ermöglichen, um Tätigkeiten an der Telemetriebox TB1 bis TB5 auszuführen, die das einzelne Netzwerk 214, 224, 234, 244 und 254 erzeugt, z.B. Diagnosen, Aktualisierungen oder sonstige Aufgaben auszuführen. Die einzelnen lokalen Netzwerke 214, 224, 234, 244 und 254 können es den Endnutzern ermöglichen, nur jeweils wieder mit der entsprechenden Telemetriebox TB1 bis TB5 zu kommunizieren.
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Alternativ dazu kann ein einzelnes lokales Netzwerk 214, 224, 234, 244 und 254 einer Telemetriebox TB1 bis TB5 Netzwerkdatenübertragungen zwischen den Endnutzern 271 bis 276 innerhalb des lokalen Netzwerks 214, 224, 234, 244 und 254 der Telemetriebox TB1 bis TB5 bereitstellen. Ferner kann ein einzelnes lokales Netzwerk 214, 224, 234, 244 und 254 auch Netzwerkdatenübertragungen zwischen einem Endnutzer im eigenen Netzwerk der Telemetriebox TB1 bis TB5 und einem eigenen Netzwerk einer anderen Telemetriebox TB1 bis TB5 bereitstellen. Beispielsweise kann in 2 das WLAN-Netzwerk 244 wechselseitige Datenübertragungen zwischen dem Endnutzer 274 und dem Endnutzer 275 bereitstellen, die sich beide in Reichweite des WLAN-Netzwerks 244 befinden; das WLAN-Netzwerk 244 kann durch die Verbindung zwischen den Telemetrieboxen TB2, TB3 und TB4 auch wechselseitige Datenübertragungen zwischen dem Endnutzer 274 und dem Endnutzer 272, der innerhalb eines anderen WLAN-Netzwerks 224 angeordnet ist, bereitstellen.
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Wenn ein neuer Endnutzer sich in die Reichweite eines lokalen Netzwerks einer Telemetriebox bewegt, kann die Telemetriebox den neuen Endnutzer erfassen und dynamisch in sein lokales Netzwerk und/oder in das Telemetrienetzwerk einbinden. Das Erfassen des neuen Endnutzers kann automatisch erfolgen oder händische Einstellung in der Telemetriebox des lokalen Netzwerks erfordern. Der neue Endnutzer kann frei sein, sich mit dem lokalen Netzwerk zu verbinden, oder es kann Authentifizierung erforderlich sein, damit der neue Endnutzer sich mit dem lokalen Netzwerk verbinden kann.
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Im Falle, dass ein Endnutzer sich innerhalb der Reichweiten zweier oder mehrerer lokaler Netzwerke befindet, wie z.B. der Endnutzer 274 in 2, der sich in Reichweite sowohl des WLAN-Netzwerks 244 als auch des WLAN-Netzwerks 254 befindet, können die entsprechenden Telemetrieboxen TB4 und TB5 in der Lage sein zu bestimmen, welches der lokalen Netzwerke 244, 254 für den Endnutzer optimal ist, wenn Faktoren wie die Signalstärke, die Anzahl der weiteren Telemetrieboxen, die im Relais benötigt werden, um das externe Netzwerk 202 zu erreichen, die Stabilität der Datenübertragung, die Sicherheit der Datenübertragung und der bevorzugte Endnutzer etc. berücksichtigt werden. Beispielsweise kann bestimmt werden, dass die Telemetriebox TB4 anstelle von TB5 dem Endnutzer 274 die WLAN-Verbindung bereitstellt, wenn der Endnutzer 274 es vorzieht, zur Durchführung von Diagnosen, Aktualisierungen oder sonstigen Aufgaben konkret die Telemetriebox TB4 zu verwenden.
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Wenn der Abstand zwischen zwei Telemetrieboxen kurz genug ist, sodass sich eine Telemetriebox in Reichweite des lokalen Netzwerks einer anderen Telemetriebox befindet, können zusätzlich dazu die zwei Telemetrieboxen in der Lage sein, sich miteinander über das lokale Netzwerk oder über die Telemetrienetzwerkverbindung zwischen den zwei Telemetrieboxen zu verbinden, je nachdem, was am besten ist. Befindet sich z.B. in einem in 2 gezeigten Beispiel die Telemetriebox TB5 innerhalb der Reichweite des von der Telemetriebox TB4 erzeugten lokalen Netzwerks 244, kann die Verbindung zwischen der Telemetriebox TB4 und der Telemetriebox TB5 entweder die verdrahtete und/oder drahtlose Verbindung 266 oder die WLAN-Netzwerkverbindung 267 sein, je nachdem, welche für die Datenübertragung am besten ist, wenn Faktoren wie die Signalstärke, die Stabilität der Datenübertragung und die Sicherheit der Datenübertragung etc. berücksichtigt werden.
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Methoden oder Verfahren können z.B. unter Verwendung eines Prozessors und/oder von auf einem Speicher gespeicherten Anleitungen oder Programmen umgesetzt werden. Spezielle Bauteile der offenbarten Ausführungsformen können zusätzliche oder unterschiedliche Bauteile umfassen. Ein Prozessor kann als Mikroprozessor, Mikrocontroller, anwendungsspezifischer integrierter Schaltung („application specific integrated circuit“, ASIC), diskrete Logik oder eine Kombination dieser Arten von Schaltungen oder Logik umgesetzt werden. Desgleichen können Speicher DRAM, SRAM, Flash oder jede beliebige sonstige Art von Speicher sein. Parameter, Datenbanken und sonstige Datenstrukturen können gesondert gespeichert und verwaltet werden, in einen eigenen Speicher oder eine eigene Datenbank aufgenommen oder logisch und physikalisch auf vielerlei verschiedene Arten organisiert werden. Programme oder Befehlssätze können Teil eines einzigen Programmes, gesonderter Programme oder auf mehrere Speicher und Prozessoren verteilt sein.
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3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Ausbildung eines Telemetrienetzwerks gemäß einem Ausführungsbeispiel der Anmeldung zeigt. Im Schritt 310 kann das Verfahren das Ausbilden eines lokalen Datenübertragungsnetzwerks mit einer Vielzahl von Telemetrieboxen umfassen. Beispielsweise kann in einem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel das Telemetrienetzwerk 200 von der Vielzahl von Telemetrieboxen TB1 bis TB5 ausgebildet sein. Jede Telemetriebox kann als Telemetriebox 100 wie in 1 gezeigt konfiguriert sein.
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Im Schritt 320 kann das Verfahren das Bestimmen einer Telemetrievorrichtung der Vielzahl von Telemetrievorrichtungen als Eltern-Vorrichtung für das lokale Datenübertragungsnetzwerk umfassen, wobei die Eltern-Vorrichtung in der Lage sein kann, Daten an ein externes Netzwerk außerhalb des lokalen Datenübertragungsnetzwerks zu senden und Daten von diesem zu empfangen. Beispielsweise kann in einem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel bestimmt worden sein, dass die Telemetriebox TB1 die Eltern-Vorrichtung ist.
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Im Schritt 330 kann das Verfahren das dynamische Bestimmen zumindest einer Telemetrievorrichtung der Vielzahl von Telemetrievorrichtungen als Kind-Vorrichtung der Eltern-Vorrichtung umfassen, wobei die Kind-Vorrichtung mit der Eltern-Vorrichtung verbunden und in der Lage sein kann, Daten an die Eltern-Vorrichtung zu senden und Daten von der Eltern-Vorrichtung zu empfangen sowie mit dem externen Netzwerk über die Eltern-Vorrichtung zu kommunizieren. Beispielsweise kann in einem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel zumindest eine der Telemetrieboxen TB2 und TB4 automatisch die Gegenwart einer anderen Telemetriebox erfassen und dynamisch eine neue Verbindung mit der anderen Telemetriebox herstellen. So können die Verbindungen zwischen verschiedenen Kind-Vorrichtungen dynamisch eingestellt werden. Wenn ferner eine (nicht abgebildete) neue Telemetriebox, die ursprünglich nicht Teil des Telemetrienetzwerks 200 war, sich an eine Position bewegt, die nahe genug ist, um eine Verbindung mit einer der Telemetrieboxen TB1 bis TB5 herzustellen, kann das Telemetrienetzwerk 200 die neue Telemetriebox in das lokale Datenübertragungsnetzwerk aufnehmen.
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Im Schritt 340 kann das Verfahren das Ausbilden eines eigenen lokalen Netzwerks für Endnutzer über jede Telemetrievorrichtung der Vielzahl von Telemetrievorrichtungen umfassen. Beispielsweise kann in einem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel die Telemetriebox TB1 ein lokales Netzwerk 214 für einen Endnutzer 271 erzeugen; die Telemetriebox TB2 kann ein lokales Netzwerk 224 für Endnutzer 272, 273 erzeugen; die Telemetriebox TB4 kann ein lokales Netzwerk 244 für Endnutzer 274, 275 erzeugen; und die Telemetriebox TB5 kann ein lokales Netzwerk 254 für Endnutzer 274 und 276 erzeugen.
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Im Schritt 350 kann das Verfahren das dynamische Bestimmen einer der Kind-Vorrichtungen als Sub-Eltern-Vorrichtung umfassen. Beispielsweise kann es in einem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sein, dass die Kind-Vorrichtung TB4 keine direkte Verbindung mit der Eltern-Vorrichtung TB1 aufweist, aber nahe genug angeordnet ist, um eine Verbindung 265 mit der Kind-Vorrichtung TB3 herzustellen. Es kann somit bestimmt worden sein, dass die Kind-Vorrichtung TB3 die Sub-Eltern-Vorrichtung für die Kind-Vorrichtung TB4 ist, und sie kann Daten zwischen der Kind-Vorrichtung TB4 und dem externen Netzwerk 202 durch die Eltern-Vorrichtung TB1 übertragen.
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Wie oben stehend beschrieben, können Telemetrieboxen, Telemetrienetzwerksysteme und Verfahren zur Ausbildung derselben eine bestehendes Netzwerk bis zu einem entfernten Bereich erweitern. Das Telemetrienetzwerksystem kann eine Vielzahl von Telemetrievorrichtungen umfassen. Eine Telemetrievorrichtung kann als Eltern-Vorrichtung dienen, die in der Lage ist, Daten an ein externes Netzwerk außerhalb des lokalen Datenübertragungsnetzwerks zu senden und Daten von diesem zu empfangen. Zumindest eine Telemetrievorrichtung kann als zumindest eine Kind-Vorrichtung dienen, die mit der Eltern-Vorrichtung verbunden und in der Lage ist, Daten an die Eltern-Vorrichtung zu senden und Daten von dieser zu empfangen sowie mit dem externen Netzwerk über die Eltern-Vorrichtung zu kommunizieren; und jede Telemetrievorrichtung der Vielzahl von Telemetrievorrichtungen stellt Endnut-zern ein eigenes lokales Netzwerk bereit.
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Wenngleich diverse Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, erschließt sich Fachleuten auf dem Gebiet der Erfindung, dass viele weitere Ausführungsformen und Umsetzungen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung möglich sind. Es ist vorgesehen, dass die vorangegangene ausführliche Beschreibung eher als veranschaulichend denn als einschränkend betrachtet wird und dass es selbstverständlich die nachstehenden Ansprüche einschließlich sämtlicher Äquivalente sind, die den Gedanken und den Schutzumfang dieser Erfindung definieren sollen.
