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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Erweiterungsmodul für ein persönliches Mobilgerät, beispielsweise ein Handy, Smartphone, Tablet oder mobiles Navigationsgerät. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kommunikationssystem mit einem Erweiterungsmodul und einem persönlichen Mobilgerät. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Betreiben eines Erweiterungsmoduls.
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Bekannt aus dem Stand der Technik sind GPS-Module, die über ein Kabel mit einem Handy verbindbar sind. Derartige GPS-Module weisen sowohl einen Empfänger zum Empfangen von Daten mittels eines ersten Funkstandards (GPS L1-Frequenz) als auch eine Datenschnittstelle auf, die ausgebildet ist, die mittels des ersten Funkstandards vom Empfänger empfangenen Daten an das Handy weiterzuleiten.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Erweiterungsmodul zu schaffen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Erweiterungsmodul mit einem Sendeempfänger, der ausgebildet ist, Daten mittels eines ersten, insbesondere echtzeitfähigen Funkstandards zu senden und zu empfangen und mit einer Datenschnittstelle, die ausgebildet ist, die mittels des ersten Funkstandards vom Sendeempfänger empfangenen Daten an das persönliche Mobilgerät und vom persönlichen Mobilgerät stammende Daten an den Sendeempfänger weiterzuleiten und/oder ausgebildet ist, Daten, die durch das persönliche Mobilgerät mittels eines zweiten Funkstandards, der von dem ersten Funkstandard verschieden ist, empfangen wurden, an den Sendeempfänger weiterzuleiten.
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Die Erfindung schließt dabei die Erkenntnis ein, dass durch die Bereitstellung des erfindungsgemäßen Erweiterungsmoduls ein persönliches Mobilgerät, beispielsweise ein Smartphone für die Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation (Car-to-Car-Communication, C2C), Fahrzeug-Straße-Kommunikation (Car-to-Roadside-Communication, C2R) oder Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation (Car-to-Infrastructure-Communication, C2I) vorbereitet werden kann.
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Unter Daten werden vorliegend insbesondere bezüglich der ebengenannten Kommunikationsarten relevante Daten und Datensätze verstanden. Beispielsweise also Fahrzeugereignisdaten wie Bremspedalbetätigungen, Statusinformationen bezüglich eines Unfalls oder einer Baustelle, Verkehrsinformationen usw.
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Mittels des Sendeempfängers kann das Erweiterungsmodul beispielsweise Baustelleninformationen im Rahmen einer Fahrzeug-Straße-Kommunikation empfangen und diese über die Datenschnittstelle an ein Smartphone zwecks Anzeige und/oder Weiterleitung über ein Handynetz weitergeben. Ebenfalls können Fahrereingaben am Smartphone, beispielsweise bezüglich einer Unfallsituation, im Rahmen einer Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation an ein in der Nähe befindliches Fahrzeug weitergegeben werden. De Weiteren können beispielsweise Stauinformationen, die vom Smartphone aus einem Handynetz geladen werden im Sinne eines Relaisbetriebs an ein in der Nähe befindliches Fahrzeug weitergegeben werden.
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Bevorzugt ist der Sendeempfänger ausgebildet, Daten mittels eines echtzeitfähigen Funkstandards zu senden und zu empfangen. Der erste Funkstandard kann eine Latenzzeit von kleiner 20 ms, bevorzugt kleiner als 10 ms, weiter bevorzugt kleiner 5 ms aufweisen. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der erste Funkstandard ein von Bluetooth verschiedener Funkstandard ist.
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Bevorzugt arbeitet der erste Funkstandard in einem DSRC-Frequenzband (dedicated short range communication) im Bereich von 5,855 GHz–5,925 GHz, insbesondere gemäß ETSI EN 302 571, ETSI EN 302 663 oder IEEE 802.11p. Bevorzugt ist der zweite Funkstandard ein Mobilfunkstandard, insbesondere GSM, GPRS, EDGE, UMTS, HSPA oder LTE.
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Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, den Sendeempfänger derart auszubilden, dass seine Ausgangssendeleistung im Betrieb auf 33 dBm (2 Watt) begrenzt ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Erweiterungsmodul als Ansteckmodul ausgebildet. Bevorzugt weist Erweiterungsmodul ein eigenes Gehäuse mit einer mechanischen Schnittstelle zum wiederlösbaren externen Befestigen des Ansteckmoduls an dem persönlichen Mobilgerät auf. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Datenschnittstelle zumindest teilweise über die mechanische Schnittstelle geführt ist, um ein einfaches mechanisches und kommunikatives Verbinden von Erweiterungsmodul und persönlichem Mobilgerät zu ermöglichen. Eine Stromversorgung des Erweiterungsmoduls kann über die mechanische Schnittstelle geführt sein.
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In einer anderen Ausgestaltung ist das Erweiterungsmodul als Einsteckmodul ausgebildet. Bevorzugt weist Erweiterungsmodul eine mechanische Schnittstelle zum wiederlösbaren internen Befestigen des Erweiterungsmoduls innerhalb eines Gehäuses oder zumindest teilweise innerhalb eines Gehäuses eines persönlichen Mobilgeräts auf.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Erweiterungsmodul eine Funkschnittstelle zum kommunikativen Verbinden des Erweiterungsmoduls mit einem persönlichen Mobilgerät aufweisen. Bevorzugt ist die Funkschnittstelle eine WLAN und/oder Bluetooth basierte Funkschnittstelle. Somit muss ein Erweiterungsmodul nicht mehr an oder in einem persönlichen Mobilgerät befestigt werden und kann beispielsweise in einem Ablagefach platziert werden.
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Das Erweiterungsmodul kann einen Antennenanschluss zum Anschluss einer externen Antenne aufweisen, die geeignet ist, Daten mittels des ersten Funkstandards zu übertragen. Ist eine externe Antenne beispielsweise außerhalb der Fahrgastzelle angeordnet, wird eine Abschirmwirkung durch die Fahrgastzelle vermieden.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist das Erweiterungsmodul einen Bordspannungsanschluss, beispielsweise einen Bordspannungsanschluss für eine Nennspannung von 12 Volt auf. Alternativ oder zusätzlich kann der Bordspannungsanschluss zum Anschluss an ein 24 Volt und/oder 48 Volt Bordspannungsnetz ausgebildet sein. Somit kann das Erweiterungsmodul in verschiedenen Kraftfahrzeugen verwendet werden.
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Es hat sich als vorteilhaft erweisen, wenn Erweiterungsmodul ausgebildet ist, einen Ladestrom für ein zugeordnetes persönliches Mobilgerät zur Verfügung zu stellen. Alternativ oder zusätzlich kann das Erweiterungsmodul ausgebildet sein, über ein zugeordnetes persönliches Mobilgerät mit Strom versorgt zu werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung, um insbesondere ältere Mobilgeräte für eine Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation aufzurüsten, weist das Erweiterungsmodul ein GPS-Modul auf.
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Bevorzugt weist das Erweiterungsmodul einen kommunikativen Anschluss zum Fahrzeug-Bordnetz, insbesondere zum Fahrzeugbus auf. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Erweiterungsmodul ein Interface zum Fahrzeugbus aufweist indem es z.B. einen Anschluss für einen OBD Stecker aufweist und insbesondere ausgebildet ist um mit einem OBD-System eines Kraftfahrzeugs zu Kommunizieren. Eine Kommunikation kann über CAN-Bus, Flexray oder K-Leitung erfolgen. Auf diese Art und Weise kann beispielsweise ein plötzlicher Notlaufbetrieb eines Fahrzeugs im Rahmen einer Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation an benachbarte Fahrzeuge gemeldet und so die Verkehrssicherheit erhöht werden. Vorteilhafterweise kann das Erweiterungsmodul eine Speichereinheit aufweisen, in der ein oder mehrere fahrzeugherstellerspezifische CAN-Kommunikationsmatrizen hinterlegt sind. Somit können auch weitere Fahrzeugdaten, beispielsweise eine Bremspedalbetätigung im Rahmen einer Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation an benachbarte Fahrzeuge gemeldet werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung, um ein Fahrzeug in dem das Erweiterungsmodul betrieben wird eindeutig zu identifizieren, weist das das Erweiterungsmodul eine Speichereinheit auf, in die eine Erweiterungsmodul-ID eingespeichert ist.
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Das Erweiterungsmodul kann derart ausgebildet sein, dass es mit einem persönlichen Mobilgerät über Bluetooth verbindbar ist. In diesem Fall kann das Erweiterungsmodul über zwei voneinander verschiedene Funkstandards kommunizieren. Einerseits mittels des ersten Funkstandards mit einem anderen Fahrzeug im Rahmen einer Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation, zum anderen mittels Bluetooth mit dem persönlichen Mobilgerät.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das Erweiterungsmodul ausgebildet, eine unmittelbare kommunikative Verbindung mit einem oder mehreren weiteren Erweiterungsmodulen über den ersten Funkstandard herzustellen. Auf diese Art und Weise kann beispielsweise ein echtzeitfähiges ad-hoc Netzwerk zwischen Fahrzeugen aufgebaut werden. Bevorzugt ist das Erweiterungsmodul als Vermittlungsstelle zwischen wenigstens zwei anderen Erweiterungsmodulen zu fungieren. Derart können ein erstes und zweites Erweiterungsmodul, die soweit voneinander beabstandet sind, dass sie reichweitenbedingt nicht mehr direkt über den ersten Funkstandard miteinander kommunizieren können, über ein drittes Erweiterungsmodul, das sich in kommunikativer Reichweite sowohl zum ersten als auch zum zweiten Erweiterungsmodul befindet, als Vermittlungsstelle kommunizieren.
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Bezüglich des Kommunikationssystems wird die Aufgabe gelöst durch ein vorbeschriebenes Erweiterungsmodul und einem persönlichem Mobilgerät, dem das Erweiterungsmodul zugeordnet ist. Bevorzugt ist das Kommunikationssystem entsprechend den vorbeschriebenen Ausgestaltungen bezüglich des Erweiterungsmoduls ausgestaltet.
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Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch die Verfahrensschritte des Empfangens von Daten durch den Sendeempfänger über einen ersten, insbesondere echtzeitfähigen Funkstandard und des Weiterleitens der über den ersten Funkstandard empfangenen Daten über die Datenschnittstelle an das persönliche Mobilgerät.
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Bevorzugt erfolgt in einem weiteren, insbesondere nachgelagerten Schritt ein Aussenden der über den ersten Funkstandard empfangenen und an das persönliche Mobilgerät weitergeleiteten Daten durch das persönliche Mobilgerät über einen zweiten Funkstandard, wobei der erste Funkstandard und der zweite Funkstandard voneinander verschieden sind.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung sieht das Verfahren ein Empfangen von Daten über den zweiten Funkstandard durch das persönliche Mobilfunkgerät vor. Die Daten, die über den zweiten Funkstandard von dem persönlichen Mobilfunkgerät empfangen wurden, können an den Sendeempfänger durch die Datenschnittstelle weitergeleitet werden.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen die durch die Datenschnittstelle erhaltenen Daten mittels des ersten Funkstandards durch den Sendeempfänger auszusenden, wobei der erste Funkstandard und der zweite Funkstandard voneinander verschieden sind.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt in einem weiteren Schritt ein Aussenden der über den ersten Funkstandard empfangenen und an das persönliche Mobilgerät weitergeleiteten Daten durch das mit dem persönlichen Mobilgerät verbundene Erweiterungsmodul an ein anderes Erweiterungsmodul über den ersten Funkstandard.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann Verfahrensschritte aufweisen, die den bezüglich des Erweiterungsmoduls erläuterten Vorrichtungsmerkmalen entsprechen – und umgekehrt. Ist also beispielsweise bezüglich des Erweiterungsmoduls ausgeführt, dass dieses eine Datenschnittstelle aufweist, die ausgebildet ist, Daten, die durch das persönliche Mobilgerät mittels eines zweiten Funkstandards, der von dem ersten Funkstandard verschieden ist, empfangen wurden, an den Sendeempfänger weiterzuleiten, so ist ebenfalls der Verfahrensschritt offenbart: Weiterleiten von Daten, die durch das persönliche Mobilgerät mittels eines zweiten Funkstandards, der von dem ersten Funkstandard verschieden ist, empfangen wurden, an den Sendeempfänger. Dies gilt ebenfalls für die oben offenbarten Funkstandards.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1a) eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Erweiterungsmoduls;
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1b) eine schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines Erweiterungsmoduls;
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2 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform zweier Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystem aus einem Erweiterungsmodul und einem persönlichen Mobilgerät.
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Ein Erweiterungsmodul 10 für ein persönliches Mobilgerät 100 in 1a) weist einen Sendeempfänger 1 auf, der innerhalb eines Gehäuses des Erweiterungsmoduls angeordnet ist. Der Sendeempfänger 1 ist ausgebildet, Daten mittels eines ersten echtzeitfähigen Funkstandards F1, der vorliegend Einführungsstandard gemäß ETSI EN 302 571 ist, zu senden und zu empfangen. Das Erweiterungsmodul 10 weist weiter eine Datenschnittstelle 2 auf, die ausgebildet ist, Daten, die mittels des ersten Funkstandards F1 vom Sendeempfänger 1 empfangen wurden, an das persönliche Mobilgerät 100 weiterzuleiten. Die Datenschnittstelle 2 ist ebenfalls ausgebildet, vom persönlichen Mobilfunkgerät 100 stammende Daten, also beispielsweise einer Nutzereingabe eines Fahrers bezüglich eines Unfalls, an den Sendeempfänger 1 weiterzuleiten. Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Datenschnittstelle 2 Daten D, die durch das persönliche Mobilgerät 100 mittels eines zweiten Funkstandards F2, vorliegend dem UMTS Standard, der von dem ersten Funkstandard F1 verschieden ist, empfangen wurden, an den Sendeempfänger 1 weiterzuleiten.
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Das Erweiterungsmodul 10 ist vorliegend als Ansteckmodul ausgebildet. Dazu weist das Erweiterungsmodul 10 eine mechanische Schnittstelle 7 auf, die dazu ausgebildet ist, wiederlösbar an einer entsprechenden mechanischen Schnittstelle 7‘ des persönlichen Mobilgeräts 100, das vorliegend ein Handy ist, aufgenommen zu werden.
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Vorliegend ist die Datenschnittstelle 2 über die mechanische Schnittstelle 7 aus dem Gehäuse des Erweiterungsmoduls 10 herausgeführt, so dass bei einem Verbinden des Erweiterungsmoduls 10 mit dem persönlichen Mobilgerät 100 sowohl eine mechanische als auch eine kommunikative Verbindung zwischen Erweiterungsmodul 10 und persönlichem Mobilgerät 100 hergestellt wird.
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Ebenfalls möglich ist es, dass die Verbindung zwischen dem Erweiterungsmodul 10 und dem persönlichen Mobilgerät 100 über eine Funkschnittstelle, z. B. WLAN oder Bluetooth ausgeprägt ist.
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Wie weiter aus 1a) ersichtlich ist, weist das Erweiterungsmodul 10 einen Antennenanschluss 5 auf, der vorliegend zum Anschluss einer externen Antenne 20 ausgebildet ist. Die externe Antenne 20 ist geeignet, Daten über den ersten Funkstandard F1 auszusenden. Des Weiteren weist das Erweiterungsmodul 10 einen Bordspannungsanschluss 4 auf, der vorliegend als Kfz-Stecker für ein 12 V Bordnetz ausgebildet ist. Über diesen Bordspannungsanschluss 4 wird sowohl das Erweiterungsmodul 10 als auch das persönliche Mobilgerät 100, wenn es mit dem Erweiterungsmodul 10 verbunden ist, mit Strom versorgt.
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In 1a) sind das Erweiterungsmodul 10 und das persönliche Mobilgerät 100 in einer typischen vorliegend schematisch dargestellten Car-to-Car-Konfiguration dargestellt. Das persönliche Mobilgerät 100 steht in einer kommunikativen Verbindung mit einem Mobilfunksendemast 200. Dies wird durch die abgestrahlten Wellen eines zweiten Funkstandards F2, der vorliegend UMTS ist, dargestellt. Die kommunikative Verbindung über den zweiten Funkstandard F2 ist vorliegend nicht echtzeitfähig, d. h. die zwischen dem Mobilfunksendemast 200 und dem persönlichen Mobilfunkgerät 100 zu übertragenden Informationen unterliegen einer gewissen Latenzzeit.
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Über den Umweg des Erweiterungsmoduls 10 wird dem persönlichen Mobilgerät 100 nunmehr eine kommunikative Datenverbindung mittels eines ersten, vorliegend echtzeitfähigen Funkstandards F1 ermöglicht. Wie in 1a) dargestellt, ist eine kommunikative Funkverbindung zwischen Erweiterungsmodul 10 und einem Fahrzeug 300, das vorliegend ein Krankenwagen ist, aufgebaut.
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Vorliegend befindet sich das Fahrzeug 300 in einem Umkreis von weniger als 1.000 m zu dem Erweiterungsmodul 10. Das Fahrzeug 300 übermittelt einen Datensatz, der sowohl Positionsdaten als auch Statusdaten des Fahrzeugs 300 enthält, über die kommunikative Funkverbindung des ersten Funkstandards F1 in Echtzeit an das Erweiterungsmodul 10. Bevorzugt sind die Statusdaten standardisierte CAM/DEMN Nachrichten gemäß dem ETSI ITS G5 Standard und/oder standardisierte WSMP Nachrichten gemäß dem IEEE 1609.3 Standard. Zum einen werden nun die zu übertragenden Daten auf einem Display des persönlichen Mobilfunkgerätes 100 zur Darstellung gebracht. Des Weiteren werden die vom Fahrzeug 300 stammenden Daten über das Mobilgerät 100 selbst, mittels des zweiten Funkstandards F2 zum Mobilfunkmast 200 und von dort zu einem Verkehrsserver übermittelt. Über den Verkehrsserver und dem Mobilfunkmast 200 wiederum können Fahrzeuge, die sich in größerer Reichweite, also beispielsweise 20 km hinter dem Krankenwagen befinden, über dessen Position und Status informiert werden.
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Ein Erweiterungsmodul 10 für ein persönliches Mobilgerät 100 in 1b) entspricht dem mit Bezug auf 1a) beschriebenen mit dem Unterschied, dass eine Verbindung zwischen dem Erweiterungsmodul 10 und dem persönlichen Mobilgerät 100 über eine Funkschnittstelle 8 erfolgt, die vorliegend als Bluetooth-Schnittstelle ausgeprägt ist. Das persönliche Mobilgerät 100 weist eine entsprechende Bluetooth-Schnittstelle 8‘ auf.
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Mit Bezug auf 2 werden nun bevorzugte Ausführungsformen zweiter Kommunikationsverfahren genauer beschrieben.
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2a) zeigt zunächst schematisch ein persönliches Mobilgerät 100, das mit einem Erweiterungsmodul 10 verbunden ist. Des Weiteren zeigt 2a) einen Mobilfunkmast 200 und ein Fahrzeug 300. Der mit D bezeichnete Pfeil zeigt vorliegend den Weg von Fahrzeugdaten des Fahrzeugs 300 in dem beschriebenen Verfahren. Gegen einen ersten Schritt S1 werden Daten D durch den nicht gezeigten Sendeempfänger des Erweiterungsmoduls 10 über einen ersten echtzeitfähigen Funkstandard F1 empfangen. In einem zweiten Schritt S2 werden die über den ersten Funkstandard empfangenen Daten über die Datenschnittstelle an das persönliche Mobilgerät 100 weitergeleitet. In einem dritten Schritt S3 werden die über den ersten Funkstandard F1 empfangenen und an das persönliche Mobilgerät 100 weitergeleiteten Daten durch das persönliche Mobilgerät 100 über einen zweiten Funkstandard F2 ausgesendet. Vorliegend ist der erste Funkstandard F1 ein anderer Funkstandard als der zweite Funkstandard F2. Genauer gesagt, ist der erste Funkstandard F1 ein echtzeitfähiger Funkstandard gemäß ETSI EN 302 571 und/oder IEEE802.11p, wohingegen der zweite Funkstandard ein nicht echtzeitfähiger Funkstandard, vorliegend UMTS, ist.
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2a) zeigt demgemäß also die Situation, die Informationen von einem Fahrzeug 300 über das Erweiterungsmodul 10 und das persönliche Mobilgerät 100 in ein Mobilfunknetz über einen Mobilfunkmast 200 eingeleitet werden.
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2b) zeigt ebenfalls diese soeben beschriebenen Komponenten Erweiterungsmoduls 10, persönliches Mobilfunkgerät 100 und Mobilfunkmast 200 sowie Fahrzeug 300. In 2b) ist nunmehr dargestellt, wie ein Datensatz D, der über einen Mobilfunkmast 200 vom persönlichen Mobilgerät 100 über den zweiten Funkstandard F2 empfangen wird zu einem Fahrzeug 300 weitergeleitet wird.
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In einem ersten Schritt S4 werden Daten über den zweiten Funkstandard durch das persönliche Mobilfunkgerät 100 empfangen. Vorliegend sind dies Daten bezüglich einer im Rahmen einer Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation, nämlich in einer größeren Entfernung entlang der Strecke befindlichen Baustelle. In einem weiteren Schritt S5 werden die Daten, die über den zweiten Funkstandard F2 von dem persönlichen Mobilfunkgerät 100 empfangen wurden an den nicht gezeigten Sendeempfänger durch die Datenschnittstelle weitergeleitet um in einem Schritt S6 mittels des ersten Funkstandards F1 an das Fahrzeug 300 in Echtzeit weitergeleitet zu werden. Wie auch in den mit Bezug auf 2a) beschriebenen Beispiel sind der erste Funkstandard F1 und der zweite Funkstandard F2 voneinander verschieden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ETSI EN 302 571 [0009]
- ETSI EN 302 663 [0009]
- IEEE 802.11p. [0009]
- ETSI EN 302 571 [0033]
- IEEE 1609.3 [0040]
- ETSI EN 302 571 [0043]
- IEEE802.11p [0043]
