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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Verfahren zum Betreiben eines zellularen Fahrzeugkommunikationssystems und insbesondere auf ein Verfahren, das darauf abzielt, das zellulare Fahrzeugkommunikationssystem mit Funkzugriffstechnologien (RAT) höherer Ordnung zu verbinden, wenn diese RATs höherer Ordnung verfügbar werden.
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HINTERGRUND
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Fahrzeugkommunikationssysteme werden immer häufiger in Fahrzeuganwendungen und -abläufen eingesetzt, unter anderem im Bereich des autonomen und halbautonomen Fahrens. Viele Fahrzeugkommunikationssysteme beinhalten beispielsweise eine Telematikeinheit oder eine andere Art von drahtloser Einheit, die Daten über ein Mobilfunknetz sendet und/oder empfängt. Die meisten Mobilfunknetze unterstützen mehr als eine Funkzugriffstechnologie (RAT), wie beispielsweise 3G, 4G, LTE, WCDMA usw., da die große Vielfalt der Vorrichtungen in einem bestimmten Mobilfunkbereich unterschiedliche RATs erfordern kann. RATs höherer Ordnung sind in der Regel in bevölkerungsreichen Gebieten stärker verbreitet, während RATs niedrigerer Ordnung in ländlichen Gebieten häufiger vorkommen. Obwohl RATs höherer Ordnung weniger Fläche abdecken können, bieten sie einen schnelleren Datentransfer und im Allgemeinen sind drahtlose Vorrichtungen, die über ein Mobilfunknetz kommunizieren, dafür ausgelegt, RATs höherer Ordnung zu bevorzugen, wenn verfügbar. Dies gilt insbesondere dann, wenn die drahtlosen Vorrichtungen bei bestimmten Fahrzeuganwendungen eingesetzt werden, wie beispielsweise beim autonomen und teilautonomen Fahren, wobei eine schnelle und unterbrechungsfreie Datenübertragung über das Mobilfunknetz erforderlich ist.
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Wenn eine drahtlose Vorrichtung einen zellularen Abdeckungsbereich einer RAT höherer Ordnung verlässt, wird die drahtlose Verbindung aufgrund eines Verbindungsabbruchs freigegeben. Die meisten drahtlosen Vorrichtungen sind konfiguriert, um automatisch Verbindungen zu RATs niedrigerer Ordnung als Reaktion auf die freigegebene drahtlose Verbindung zu suchen und herzustellen, sofern eine verfügbar ist. Der Umkehrschluss trifft nicht zwingend zu. Wenn eine drahtlose Vorrichtung zuerst über eine RAT niedrigerer Ordnung verbunden ist und dann in einen Bereich mit einer RAT höherer Ordnung eintritt, wird die drahtlose Verbindung nicht freigegeben, da die RAT niedrigerer Ordnung noch verfügbar ist. Mobiltelefone und andere persönliche elektronische Vorrichtungen erkennen in dieser Situation normalerweise schnell das Vorhandensein der RAT höherer Ordnung, da sie häufig Anwendungen ausführen, die Daten in Bursts anfordern -- eine Datenanforderung wird beispielsweise über eine Benutzerbedienung ausgelöst. Wenn das Mobiltelefon eine bestimmte Zeit lang keine Daten überträgt (z. B. zwischen Anfragen oder Bursts), gibt es eine natürliche Pause in der Datenübertragung, die es ermöglicht, die drahtlose Verbindung mit der RAT niedrigerer Ordnung zugunsten einer Verbindung mit der RAT höherer Ordnung freizugeben.
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Das Gleiche gilt jedoch möglicherweise nicht für Fahrzeugtelematikeinheiten und andere drahtlose Vorrichtungen im Fahrzeug, die einen unterbrechungsfreien oder nahezu unterbrechungsfreien zellularen Datentransfer für bestimmte Vorgänge erfordern, wie autonome oder halbautonome Fahrtabläufe basierend auf GPS/GNSS-Korrekturdaten für präzise Positionsalgorithmen. In diesen Situationen kann es zu keiner natürlichen Pause oder Unterbrechung der Datenübertragung kommen, die es automatisch ermöglicht, die drahtlose Verbindung mit der RAT niedrigerer Ordnung zu lösen und eine drahtlose Verbindung mit der RAT höherer Ordnung herzustellen. Wenn eine Fahrzeugtelematikeinheit, die an einer unterbrechungsfreien Datenübertragung teilnimmt, von einer RAT höherer Ordnung, wie 4G, zu einer RAT niedrigerer Ordnung, wie 3G oder 2G, fortschreitet, kann die Telematikeinheit für den Rest der Fahrt in der RAT niedrigerer Ordnung verbleiben, selbst wenn sie anschließend wieder in einen zellularen Versorgungsbereich eintritt, der die RAT höherer Ordnung unterstützt.
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Das hierin beschriebene Verfahren und System ist darauf ausgelegt, eine derartige Situation zu bewältigen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Gemäß einem Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben einer drahtlosen Fahrzeugeinheit vorgesehen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Übertragen von Daten zwischen der drahtlosen Fahrzeugeinheit und einem Mobilfunknetz über eine erste Mobilfunkverbindung gemäß einer ersten Funkzugriffstechnologie (RAT), wobei die über die erste Mobilfunkverbindung gemäß der ersten RAT übertragenen Daten Teil eines unterbrechungsfreien Datenstroms sind, der es der drahtlosen Fahrzeugeinheit nicht ermöglicht, automatisch in einen Ruhemodus auf einer periodischen Basis zu wechseln; Anhalten des unterbrechungsfreien Datenstroms zwischen der drahtlosen Fahrzeugeinheit und dem Mobilfunknetz über die erste Mobilfunkverbindung gemäß der ersten RAT, sodass die drahtlose Fahrzeugeinheit in den Leerlaufmodus wechselt; Bestimmen, dass der Dienst gemäß einer zweiten Funkzugriffstechnologie (RAT) aus dem Mobilfunknetz verfügbar ist, wobei die zweite RAT eine höhere Ordnung als die erste RAT aufweist; und Herstellen einer zweiten Mobilfunkverbindung zwischen der drahtlosen Fahrzeugeinheit und dem Mobilfunknetz gemäß der zweiten RAT, wenn der Dienst gemäß der zweiten RAT verfügbar ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine drahtlose Fahrzeugeinheit vorgesehen, umfassend: einen Mobilfunkchipsatz, der zur drahtlosen Kommunikation mit einem Mobilfunknetz konfiguriert ist; ein Modem, das mit dem Mobilfunkchipsatz gekoppelt ist; einen Prozessor, der mit dem Mobilfunkchipsatz gekoppelt ist; und einen Speicher, der mit dem Mobilfunkchipsatz gekoppelt ist. Die drahtlose Fahrzeugeinheit ist zur Durchführung der folgenden Schritte konfiguriert: Daten mit dem Mobilfunknetz über eine erste Mobilfunkverbindung gemäß einer ersten Funkzugriffstechnologie (RAT) kommunizieren, die über die erste Mobilfunkverbindung gemäß der ersten RAT übertragenen Daten Teil eines ununterbrochenen Datenstroms sind, der es der drahtlosen Fahrzeugeinheit nicht ermöglicht, automatisch periodisch in einen Ruhezustand zu wechseln; Anhalten des ununterbrochenen Datenstroms über die erste Mobilfunkverbindung gemäß der ersten RAT, sodass die drahtlose Fahrzeugeinheit in den Leerlaufmodus wechselt; Bestimmen, dass ein Dienst gemäß einer zweiten Funkzugriffstechnologie (RAT) aus dem zellularen Netzwerk verfügbar ist, wobei die zweite RAT eine höhere Ordnung aufweist als die erste RAT; und Herstellen einer zweiten Mobilfunkverbindung gemäß der zweiten RAT, wenn ein Dienst gemäß der zweiten RAT verfügbar ist.
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Figurenliste
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Bevorzugte exemplarische Ausführungsformen werden im Folgenden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin gleiche Kennzeichnungen gleiche Elemente bezeichnen und worin:
- 1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer drahtlosen Einheit, die über ein Mobilfunknetz kommuniziert; und
- 2 ist ein Flussdiagramm, das ein exemplarisches Verfahren zum Betreiben einer drahtlosen Fahrzeugeinheit, wie das aus 1, veranschaulicht.
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BESCHREIBUNG
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Das hierin beschriebene Verfahren und System ist zur Verwendung mit einer drahtlosen Fahrzeugeinheit vorgesehen. Gemäß einer möglichen Ausführungsform wird das Verfahren zumindest teilweise durch die drahtlose Fahrzeugeinheit durchgeführt und wird verwendet, um paketvermittelte Mobilfunkkommunikation von einer Funkzugriffstechnologie (RAT) niedrigerer Ordnung an eine RAT höherer Ordnung weiterzugeben, selbst bei Fahrzeugvorgängen, die einen ununterbrochenen oder nahezu ununterbrochenen Datenstrom erfordern, der eine derartige Weitergabe im Allgemeinen verhindert. Das Verfahren kann die folgenden Schritte beinhalten: Kommunikation einer unterbrechungsfreien Datenübertragung zwischen der drahtlosen Fahrzeugeinheit und einem Mobilfunknetz über eine erste Mobilfunkverbindung unter Verwendung einer ersten RAT; Erkennen des Vorhandenseins einer RAT höherer Ordnung; Anhalten der unterbrechungsfreien Datenübertragung durch Einspeisen oder Einfügen einer vorübergehenden Pause oder Unterbrechung in den Datenfluss; und Herstellen einer zweiten Mobilfunkverbindung mit der RAT höherer Ordnung.
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Betrachtet man das Beispiel, wobei bestimmte autonome oder teilautonome Fahranwendungen einen unterbrechungsfreien Datenfluss zwischen einem entfernt gelegenen GPS/GNSS (Globales Positionierungssystem/Globales Navigationssatellitensystem) Korrekturserver und dem Fahrzeug erfordern. Dieser Datenfluss kann über eine erste Mobilfunkverbindung mit einer RAT niedriger Ordnung, wie beispielsweise 3G (dritte Generation), erfolgen. Das Fahrzeug kann in einen Bereich einfahren, der durch eine RAT höherer Ordnung unterstützt wird (z. B. 4G (vierte Generation)), und die drahtlose Einheit erkennt möglicherweise das Vorhandensein der RAT höherer Ordnung nicht, da der Datenfluss nicht unterbrochen ist und somit die erste Mobilfunkverbindung nicht freigegeben wird. Gemäß einer Ausführungsform könnte das vorliegende Verfahren den unterbrechungsfreien Datenfluss vorübergehend stoppen oder unterbrechen, sodass die erste Mobilfunkverbindung freigegeben und anschließend eine zweite Mobilfunkverbindung mit einer RAT höherer Ordnung aufgebaut werden kann.
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Wie hierin verwendet, ist eine Funkzugriffstechnologie (RAT) eine drahtlose Technologie, die es ermöglicht, zwei Geräte über Funkwellen zu verbinden. Eine RAT kann sich auf eine bestimmte RAT beziehen, wie beispielsweise Long-Term-Evolution (4G LTE), oder auf eine Klasse von RATs, wie beispielsweise alle, die einem bestimmten Telekommunikationsstandard entsprechen, wie die zweite (2G), dritte (3G) oder vierte (4G) Generation der Mobilfunktechnologie. Die „Ordnung“ der RATs bezieht sich auf die Ordnung der Telekommunikationsstandards, worin spätere Generationen als höherwertig angesehen werden als ältere Generationen (z. B. 4G ist eine höherwertige RAT als 3G) und typischerweise schnellere Datenübertragungsraten unterstützen.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist nun eine allgemeine und schematische Darstellung eines exemplarischen Fahrzeugkommunikationssystems 10 dargestellt. Das System 10 beinhaltet im Allgemeinen ein Fahrzeug 12, ein Mobilfunknetz 14, ein Festnetz 16 und eine entfernte Einrichtung 18. Fahrzeug 12 beinhaltet Fahrzeugelektronik 20, die eine drahtlose Fahrzeugeinheit 30, eine autonome Steuerung 46, eine GPS-Einheit 50 und eine beliebige Anzahl weiterer Fahrzeugsystemmodule 60 beinhaltet. Das vorliegende System und Verfahren kann die drahtlose Fahrzeugeinheit 30 verwenden, um Daten zwischen einer oder mehreren Komponenten, Vorrichtungen, Modulen und/oder Systemen in der Fahrzeugelektronik 20 und dem Mobilfunknetz 14 zu übertragen, das seinerseits mit dem Festnetz 16 und einer beliebigen Anzahl anderer Kommunikationsvorrichtungen, wie beispielsweise der entfernten Einrichtung 18, verbunden ist.
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Fahrzeug 12 ist in der veranschaulichten Ausführungsform als ein Personenkraftwagen dargestellt, es versteht sich jedoch, dass jedes andere Fahrzeug einschließlich Motorräder, Lastwagen, Geländewagen (SUVs), Campingfahrzeuge (RVs), Seeschiffe, Flugzeuge usw. ebenfalls verwendet werden kann. Ein Teil bzw. die gesamte Fahrzeugelektronik20 kann zur Kommunikation miteinander über eine oder mehrere Kommunikationsbusse, wie beispielsweise den Bus 44, verbunden werden. Kommunikationsbus 44 stellt der Fahrzeugelektronik unter Verwendung einer oder mehrerer Netzwerkprotokolle Netzwerkverbindungen bereit. Beispiele geeigneter Netzwerkverbindungen beinhalten ein Controller Area Network (CAN), einen medienorientierten Systemtransfer (MOST), ein lokales Kopplungsstrukturnetzwerk (LIN), ein lokales Netzwerk (LAN) und andere geeignete Verbindungen, wie z. B. Ethernet, oder andere, die u. a. den bekannten ISO-, SAE- und IEEE-Standards und -Spezifikationen entsprechen.
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Bei der drahtlosen Fahrzeugeinheit 30 kann es sich um eine OEM-installierte (integrierte) oder eine Aftermarket-Vorrichtung handeln, die im Fahrzeug installiert ist und drahtlose Datenkommunikation über das Mobilfunknetz 14 ermöglicht. In einer exemplarischen Ausführungsform kann die drahtlose Fahrzeugeinheit 30 eine Fahrzeugtelematikeinheit sein. Diese Einheit ermöglicht die Kommunikation des Fahrzeugs mit der entfernten Einrichtung 18, dem Computer 74 und einer beliebigen Anzahl von anderen entfernten Vorrichtungen, die mit dem Mobilfunknetz 14 und/oder dem Festnetz 16 verbunden sein können. Die drahtlose Einheit 30 verwendet vorzugsweise Funkübertragungen, um eine Mobilfunkverbindung mit einem Mobilfunkmast 70 herzustellen, sodass die Datenkommunikation über die Mobilfunkverbindung übertragen und empfangen werden kann. Die drahtlose Fahrzeugeinheit kann dahingehend konfiguriert werden, dass sie mehrere RATs unterstützt, beispielsweise RATs der dritten Generation (3G) und RATs der vierten Generation (4G). Somit kann die Mobilfunkverbindung mit einer oder mehreren der unterstützten RATs hergestellt werden, sofern die RAT am Standort des Fahrzeugs unterstützt wird.
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Gemäß einer Ausführungsform verwendet die drahtlose Fahrzeugeinheit 30 Mobilfunkkommunikation gemäß entweder den GSM-, CDMA- oder LTE, VoLTE-Standards oder jedem anderen geeigneten Standard und beinhaltet daher einen Mobilfunkchipsatz 32 ein Modem 34, eine elektronische Verarbeitungsvorrichtung 36, eine oder mehrere Digitalspeichervorrichtungen 38 und eine Antenne 42. Es versteht sich, dass das Modem entweder durch Software implementiert sein kann, die in der Telematikeinheit gespeichert und durch den Prozessor ausgeführt wird, oder es kann eine separate Hardwarekomponente sein, die sich innerhalb oder außerhalb der drahtlosen Einheit 30 befinden kann. Das Modem kann mithilfe einer beliebigen Anzahl unterschiedlicher Standards oder Protokolle, wie z. B. LTE, EVDO, CDMA, GPRS und EDGE, betrieben werden. Die drahtlose Vernetzung zwischen dem Fahrzeug und den anderen vernetzten Vorrichtungen kann auch unter Verwendung der drahtlosen Einheit 30 erfolgen. Für diesen Zweck kann die drahtlose Einheit 30 konfiguriert sein, gemäß einem oder mehreren Protokollen drahtlos zu kommunizieren einschließlich drahtloser Nahbereichskommunikation (SRWC), wie irgendwelche von den IEEE 802.11-Protokollen, WiMAX, ZigBee, Wi-Fi direct, Bluetooth oder Nahfeldkommunikation (NFC). Wenn die drahtlose Einheit für paketvermittelte Datenkommunikation, wie z. B. TCP/IP verwendet wird, kann sie mit einer statischen IP-Adresse konfiguriert oder eingerichtet werden, um eine zugewiesene IP-Adresse von einem anderen Gerät im Netzwerk, wie z. B. einem Router oder einem Netzwerkadressenserver, automatisch zu empfangen.
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Die autonome Steuerung 46 kann bestimmte Vorgänge des Fahrzeugs beispielsweise durch das Bereitstellen von Drehmoment- und/oder Bremsbefehlen steuern. Die Steuerung 46 kann mit voll autonomen Fahrzeugsystemen verwendet werden oder kann mit einem entsprechend autonomen oder halbautonomen Fahrzeugsystem (z. B. Stufen 0-4 der nationalen Autobahnverkehrssicherheitsadministration („National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA)“) verwendet werden. Die Steuerung 46 kann Informationen verwenden, die von der GPS-Einheit 50 empfangen werden, wie beispielsweise Geolokalisierungsdaten (z. B. Breiten- und Längskoordinaten) und/oder Informationen, die von einer entfernten Einrichtung über die drahtlose Einheit 30 empfangen werden, wie beispielsweise GPS-Korrekturdaten, die von einer GPS/GNSS-Korrektureinrichtung 18 empfangen werden.
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Die GPS-Einheit oder Modul 50 empfängt Funksignale von einer Konstellation von GPS-Satelliten (nicht dargestellt). Von diesen Signalen kann das Modul 50 die Fahrzeugposition ermitteln, die verwendet wird, um Navigation und andere mit der Position verbundene Dienste an den Fahrzeugführer bereitzustellen. Navigationsinformationen können auf der Fahrzeuganzeige oder in verbaler Form präsentiert werden, wie es beispielsweise bei der Wegbeschreibungsnavigation der Fall ist. Die Navigationsdienste können unter Verwendung von einem zugehörigen Fahrzeugnavigationsmodul (das Teil des GPS-Moduls 50 sein kann) bereitgestellt werden, oder einige oder alle Navigationsdienste können über die autonome Steuerung 46 oder drahtlose Einheit 30 erfolgen, wobei die Positionsinformationen zum Zweck des Ausstattens des Fahrzeugs mit Navigationskarten, Kartenanmerkungen (Sehenswürdigkeiten, Restaurants usw.), Routenberechnungen und dergleichen zu einem entfernten Standort gesendet werden. Wie bereits erwähnt, können die Positionsinformationen kontinuierlich oder nahezu kontinuierlich an eine GPS/GNSS-Korrektur-Einrichtung18 übermittelt werden. Die Positionsinformationen können in weiteren Ausführungsformen an die entfernte Einrichtung 18 oder an ein anderes entferntes Computersystem, wie beispielsweise den Computer 74, für andere Zwecke, wie beispielsweise das Flottenmanagement, übermittelt werden. Außerdem können neue oder aktualisierte Kartendaten über die drahtlose Einheit 30 von der entfernt gelegenen Einrichtung 18 in das GPS-Modul 50 heruntergeladen werden.
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Abgesehen vom GPS-Modul 50 und der autonomen Steuerung 46 kann das Fahrzeug 12 beliebig viele weitere Fahrzeugsystemmodule (VSMs) 60 in Form von elektronischen Hardwarekomponenten im gesamten Fahrzeug beinhalten. VSMs 60 empfangen typischerweise eine Eingabe von einem oder mehreren Sensoren und verwenden die erfassten Eingaben, um Diagnose, Überwachung, Steuerung, Berichterstattung und/oder andere Funktionen auszuführen. Jedes der VSMs 60 ist bevorzugt durch den Kommunikationsbus 44 mit den anderen VSMs sowie der drahtlosen Einheit 30 verbunden und kann programmiert werden, Fahrzeugsystem- und Subsystemdiagnosetests auszuführen. Als nicht einschränkende Beispiele, kann ein VSM 60 ein Motorsteuermodul (ECM) sein, das verschiedene Aspekte des Motorbetriebs, wie z. B. Kraftstoffzündung und Zündzeitpunkt als Reaktion auf Signale der autonomen Steuerung 46 steuert, ein weiteres VSM 60 kann ein Antriebsstrangsteuermodul sein, das den Betrieb von einer oder mehreren Komponenten des Fahrzeugantriebsstrangs reguliert, und ein weiteres VSM 60 kann ein Bordnetzsteuermodul sein, das verschiedene im Fahrzeug befindliche elektrische Komponente, wie beispielsweise die Zentralverriegelung des Fahrzeugs und die Scheinwerfer, verwaltet. Gemäß einer Ausführungsform ist das Motorsteuergerät mit integrierten Diagnose-(OBD)-Funktionen ausgestattet, die unzählige Echtzeitdaten, wie z. B. die von verschiedenen Sensoren, einschließlich Fahrzeugemissionssensoren, erhaltenen Daten bereitstellen. Fachleute auf dem Fachgebiet werden erkennen, dass es sich bei den vorgenannten VSMs nur um Beispiele von einigen der Module handelt, die im Fahrzeug 12 verwendet werden können, zahlreiche andere Module jedoch ebenfalls möglich sind.
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Das Mobilfunknetzwerk 14 ist bevorzugt ein Mobilfunkanbietersystem, das eine Vielzahl von Mobilfunktürmen 70a-c, eine oder mehrere Mobilvermittlungsstellen (MSC) 72a-c sowie alle anderen Netzwerkkomponenten beinhaltet, die erforderlich sind, um die Mobilfunktürme 70 mit dem Festnetz 16 zu verbinden, wie von den Fachleuten auf dem Gebiet ersichtlich ist. Jeder Mobilfunkturm 70 beinhaltet Sende- und Empfangsantennen und eine Basisstation, wobei die Basisstationen von unterschiedlichen Mobilfunktürmen mit der MSC 72 entweder direkt oder über zwischengeschaltete Geräte, wie z. B. eine Basisstationssteuereinheit, verbunden sind. Das Mobilfunknetz 14 kann jede geeignete Kommunikationstechnologie implementieren, wie beispielsweise Funkzugriffstechnologien der zweiten, dritten oder vierten Generation, einschließlich, aber nicht beschränkt auf analoge Technologien wie AMPS oder digitale Technologien wie LTE, EVDO, CDMA, GPRS und EDGE. Darüber hinaus kann ein einzelner Mobilfunkturm 70 mehr als eine Funkzugriffstechnologie unterstützen—zum Beispiel unterstützen die Mobilfunktürme 70b und 70c sowohl 3G- als auch 4G-RATs. Der Fachmann auf dem Gebiet wird erkennen, dass verschiedene Zellenturm-/Basisstations-/MSC-Anordnungen möglich sind und mit dem Mobilfunknetz 14 verwendet werden könnten. Zum Beispiel könnten sich Basisstation und Zellentürme an derselben Stelle oder entfernt voneinander befinden, jede Basisstation könnte für einen einzelnen Zellenturm zuständig sein oder eine einzelne Basisstation könnte verschiedene Zellentürme bedienen und verschiedene Basisstationen könnten mit einer einzigen MSC gekoppelt werden, um nur einige der möglichen Anordnungen zu nennen.
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Bei dem Festnetz 16 kann es sich um ein konventionelles landgebundenes Telekommunikationsnetzwerk handeln, das mit einem oder mehreren Festnetzen verbunden ist und die Mobilfunktürme 70 mit der entfernten Einrichtung 18, dem Computer 74 sowie zahlreichen anderen Empfängern verbindet. So kann beispielsweise das Festnetz 16 ein Fernsprechnetz (PSTN) wie jenes sein, das verwendet wird, um festverdrahtetes Fernsprechen, paketvermittelte Datenkommunikationen und die Internetinfrastruktur bereitzustellen. Ein oder mehrere Segmente des Festnetzes 16 könnten durch Verwenden eines normalen drahtgebundenen Netzwerks, eines Lichtleiter- oder eines anderen optischen Netzwerks, eines Kabelnetzes, von Stromleitungen, anderen drahtlosen Netzwerken, wie drahtlose lokale Netzwerke (WLANs) oder Netzwerke, die drahtlosen Breitbandzugang (BWA) bereitstellen oder jeder Kombination davon, implementiert sein. Des Weiteren muss die entfernten Einrichtung 18 nicht über das Festnetz 16 verbunden sein, sondern könnte drahtlose Telefonausrüstung beinhalten, sodass dieselbe direkt mit einem drahtlosen Netzwerk kommunizieren kann.
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Die entfernte Einrichtung 18 ist dafür konzipiert, die Fahrzeugelektronik 20 mit einer Reihe verschiedener System-Backend-Funktionen auszustatten. Die entfernte Einrichtung 18 kann eine oder mehrere Netzwerkweichen, Server, Datenbanken, Live-Berater, sowie ein automatisiertes Sprachausgabesystem (VRS) beinhalten, mit denen die Sachverständigen auf dem Fachgebiet vertraut sind. Die entfernte Einrichtung 18 kann eine oder alle der verschiedenen Komponenten beinhalten, wobei sämtliche der verschiedenen Komponenten bevorzugt über ein drahtgebundenes oder drahtloses lokales Netzwerk miteinander gekoppelt sind. Die entfernte Einrichtung 18 empfängt und übermittelt Daten über ein mit dem Festnetz 16 verbundenes Modem. Die entfernte Einrichtung kann eine GPS/GNSS (Globales Positionierungssystem/Globales Navigationssatellitensystem) Korrektureinrichtung sein. Durch das Mobilfunksystem 14 kann die GPS/GNSS-Korrektureinrichtung mit der drahtlosen Fahrzeugeinheit 30 kommunizieren, sodass erweiterte Geolokalisierungsdaten am Fahrzeug empfangen und beispielsweise für das autonome Fahren verwendet werden können.
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Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 2 ist eine exemplarische Ausführungsform eines Verfahrens zum Betrieb einer in einem drahtlosen Fahrzeugeinheit dargestellt. Die folgenden exemplarischen Verfahrensschritte werden unter Bezugnahme auf das folgende Szenario erläutert: Das Fahrzeug 12, das unter Verwendung einer ersten RAT (3G) eine erste Mobilfunkverbindung mit dem Mobilfunkturmast 70a aufgebaut hat (siehe Schritte 205 bis 220), betritt danach einen Bereich mit einer RAT höherer Ordnung (4G).
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Das Verfahren beginnt mit Schritt 205, worin eine erste Mobilfunkverbindung entsprechend einer ersten Funkzugriffstechnologie (RAT) aufgebaut wird. In einer Ausführungsform kann das Fahrzeug 12 versuchen, eine Mobilfunkverbindung herzustellen, sodass ein oder mehrere Fahrzeugmodule Daten an eine entfernte Einrichtung, beispielsweise eine GPS/GNSS-Korrektureinrichtung 18, liefern und/oder von dieser empfangen können. Die drahtlose Fahrzeugeinheit 30 kann das Vorhandensein des Mobilfunkturms 70a durch den Empfang eines Mobilfunksignals an der Antenne 42 erkennen. Dann kann die drahtlose Einheit 30 die Kommunikation mit dem Mobilfunkturm 70a unter Verwendung des Mobilfunkchipsatzes 32 aufnehmen, um eine erste Mobilfunkverbindung mit dem Mobilfunkturm 70a über eine erste RAT, wie beispielsweise 3G, herzustellen. Der Mobilfunkchipsatz 32 kann mit bekannten Mobilfunktechnologien, wie CDMA, GSM, usw., oder anderen geeigneten Mobilfunktechnologien betrieben werden.
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In einer Ausführungsform kann der Schritt 205 als Reaktion auf das Starten des Fahrzeugs 12 ausgeführt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann der Schritt 205 ausgeführt werden, nachdem das Fahrzeug eine Mobilfunkverbindung über eine andere RAT aufgrund eines Signalverlustes beendet hat. In noch einer weiteren Ausführungsform kann der Schritt 205 ausgeführt werden, wenn ein Betreiber des Fahrzeugs eine Mobilfunkkommunikation ermöglicht und/oder wenn eine Mobilfunkkommunikation erforderlich ist, um den Betrieb des Fahrzeugs durchzuführen. Wenn die erste Mobilfunkverbindung in Schritt 205 hergestellt wurde, fährt das Verfahren in jedem Fall mit Schritt 210 fort.
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In Schritt 210 baut die drahtlose Fahrzeugeinheit 30 eine Datenkommunikationsverbindung (z. B. eine Transportschicht-Kommunikationsverbindung über TCP/IP) mit einem entfernten Server, wie beispielsweise einer entfernten Einrichtung 18, auf. In der drahtlosen Einheit 30 kann ein Modem vorhanden sein, das eine separate darin befindliche Hardware sein kann, oder lediglich Softwareanweisungen, die sich im Speicher 38 befinden und durch den Prozessor 36 ausgeführt werden. Das Modem kann verwendet werden, um TCP/IP-Pakete zur Datenübertragung von und zu der entfernten Einrichtung 18 zu verpacken und wieder zusammenzufügen. Zusätzlich oder alternativ kann über die Bedienung der drahtlosen Einheit 30 und/oder eines darin befindlichen Modems eine TCP/IP-Verbindung zu einem Computer 74 hergestellt werden.
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Bei Schritt 215 wird ein Timer zurückgesetzt und/oder ausgelöst. Der Timer fungiert als auslösendes Ereignis, sodass, wenn er ausgelöst wird (z. B. wenn er abläuft), der ununterbrochene Datenfluss zwischen beispielsweise der drahtlosen Fahrzeugeinheit 30 und der GPS/GNSS-Korrektureinrichtung unterbrochen wird, damit die erste Mobilfunkverbindung über die erste RAT freigegeben werden kann. Wie bereits erwähnt, beauftragt der Mobilfunkanbieter die drahtlose Einheit 30 nicht, die erste Mobilfunkverbindung freizugeben, bis die Kommunikation zwischen der drahtlosen Einheit 30 und dem Mobilfunknetz für eine minimale Zeitspanne beendet ist. Wenn also ein ununterbrochener Datenfluss zwischen dem Fahrzeug und der entfernten Einrichtung 18 besteht, veranlasst der Mobilfunkanbieter die drahtlose Einheit 30 nicht, die Verbindung so zu trennen, dass sie nach anderen RATs suchen kann. Der Timer oder ein anderes auslösendes Ereignis bewirkt eine Unterbrechung des unterbrechungsfreien Datenflusses, sodass die Kommunikation zwischen der drahtlosen Einheit 30 und dem Mobilfunknetz 14 für eine bestimmte Zeit (z. B. eine bestimmte Mindestzeit, die durch das Protokoll festgelegt werden kann, unter dem die erste RAT arbeitet) unterbrochen wird, wodurch die erste Mobilfunkverbindung beendet werden kann.
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Es ist zu beachten, dass unterschiedliche Indikatoren von Mobilfunkanbietern oder bestimmten RATs verwendet werden können, die den Mobilfunkchipsatz dazu veranlassen, eine andere Verbindung als die Realisierung einer bestimmten Zeitspanne, wie vorstehend angegeben, freizugeben. In jedem Fall ermöglicht das Beenden der Mobilfunkverbindung der drahtlosen Einheit 30, nach einer RAT höherer Ordnung zu suchen (in diesem Fall z. B. 4G) und, falls gefunden, sich mit der RAT höherer Ordnung zu verbinden (siehe Schritte 240-250). Der Schritt 215 kann vor Schritt 205 und/oder Schritt 210 oder gleichzeitig damit durchgeführt werden.
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Der Timer von Schritt 215 kann einfach ein Satz von Softwareanweisungen sein, die im Speicher 38 gespeichert sind und im Prozessor 36 ausgeführt werden. Das Zurücksetzen des Timers kann lediglich darin bestehen, einen einzelnen Zeitstempelwert im Speicher 38 oder RAM des Prozessors 36 zurückzusetzen. In weiteren Ausführungsformen kann ein anderes auslösendes Ereignis verwendet werden, um den Prozess zur Freigabe der ersten Mobilfunkverbindung und zum Abtasten nach einer RAT höherer Ordnung einzuleiten. Wenn also ein abweichendes Auslöseereignis verwendet wird, kann der Auslöser gegebenenfalls neu gestartet werden. Derartige andere Auslöser können das Empfangen eines Signals über Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation (V2V) von einem nahegelegenen Fahrzeug beinhalten, welches das Vorhandensein von Mobilfunktürmen in den Bereichen anzeigt, die bestimmte RATs unterstützen; das Erkennen, dass sich das Fahrzeug in einem Bereich befindet, der zuvor eine RAT höherer Ordnung verwendet hat; die Verwendung eines Fahrzeug-GPS-Standorts und einer Mobilfunkturmkarte, um zu bestimmen, ob ein Mobilfunkturm eine RAT höherer Ordnung in Reichweite unterstützt; usw. Das auslösende Ereignis kann von der Wahrscheinlichkeit abhängig sein, dass eine RAT höherer Ordnung am aktuellen Standort des Fahrzeugs unterstützt wird. Oder das auslösende Ereignis kann beliebig sein, wie es beim Timer der Fall ist.
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In Schritt 220 erfolgt die Kommunikation eines unterbrechungsfreien Datenflusses über die erste Mobilfunkverbindung. Wie hierin verwendet, beinhaltet ein „ununterbrochener Datenfluss“ weitgehend jede Datenkommunikation über eine Mobilfunkverbindung, worin die Mobilfunkdatenkommunikation kontinuierlich oder nahezu kontinuierlich ist, sodass sie keine normalen Unterbrechungen aufweist, die ausreichen, um die Freigabe der Mobilfunkverbindung zu bewirken. Die Freigabe der Mobilfunkverbindung wird gewöhnlich vom Mobilfunkanbieter nach einer zeitlichen Unterbrechung oder Inaktivität der Mobilfunkdatenkommunikation angeordnet oder gesteuert. Damit ist ein „unterbrechungsfreier Datenfluss“ so kontinuierlich, dass die zugrundeliegende Mobilfunkverbindung aufgrund der Inaktivität der Mobilfunkdatenkommunikation nicht natürlich oder periodisch freigegeben wird.
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Mobiltelefone und andere persönliche Mobilfunkgeräte reagieren in erster Linie auf den Benutzer und sind daher häufig inaktiv, wodurch die Mobilfunkverbindung freigegeben werden kann. m Gegensatz dazu sind viele Fahrzeuge heute mit elektronischen Vorrichtungen ausgestattet, die nahezu ununterbrochene Datenflüsse (d. h. unterbrechungsfreie Datenflüsse) nutzen, was besonders bei autonomen oder halbautonomen Fahrfunktionen nützlich sein kann. Obwohl persönliche Mobilfunkgeräte, wie Handys, in der Lage sein können, unterbrechungsfreie Datenflüsse auszuführen, ist ein derartiger Betrieb nicht wünschenswert, da zur Durchführung dieser unterbrechungsfreien Datenflüsse eine relative Batterieleistung erforderlich ist. Darüber hinaus erheben viele Mobilfunkanbieter überhöhte Gebühren, wenn das persönliche Mobilfunkgerät mehr Daten verwendet, als ihm zugewiesen wurden, weshalb es sehr wünschenswert ist, die Datennutzung dieser persönlichen Mobilfunkgeräte einzuschränken. Diese Vorrichtungen können den Datenverbrauch minimieren, indem sie nur dann Daten anfordern (oder Daten empfangen), wenn der Benutzer der Vorrichtung den Wunsch äußert, diese Daten zu erhalten.
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In einer Ausführungsform von Schritt 220 kann der unterbrechungsfreie Datenfluss die Kommunikation von GPS/GNSS-Informationen (einschließlich der vom Fahrzeug erhaltenen Koordinaten und Korrekturkoordinaten und anderer von der GPS/GNSS-Korrektureinrichtung empfangener Informationen) zwischen der drahtlosen Fahrzeugeinheit 30 und der GPS/GNSS-Korrektureinrichtung 18 beinhalten. Die am Fahrzeug über das GPS 50 empfangenen GPS-Koordinaten können aus verschiedenen Gründen ungenau sein, wie beispielsweise atmosphärische Signalstörungen, Empfängerrauschen, Ephemeridenfehler, Signalbehinderung und -reflexion usw. GPS/GNSS-Server, die sich zum Beispiel auf dem Computer 74 oder der entfernten GPS/GNSS-Korrektureinrichtung 18 befinden, können Augmentationstechniken verwenden, um genauere GPS-Informationen bereitzustellen, die für den Betrieb von autonomen oder halbautonomen Fahrzeugen entscheidend sein können. In einer weiteren Ausführungsform kann der unterbrechungsfreie Datenfluss die Kommunikation von Sprachdaten (z. B. VoIP), die Kommunikation von Navigationsinformationen, WiFi-Hotspot-Diagnose, usw. beinhalten..
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Schritt 225 ist ein Beispiel einer Ausführungsform, bei der das Verfahren ein auslösendes Ereignis, wie beispielsweise den Ablauf eines Timers, überwacht. Der Timer kann, wie vorstehend beschrieben, durch den Prozessor 36 ausgeführt werden, und nach dem Erkennen des Ablaufs des Timers durch den Prozessor kann das Verfahren mit Schritt 230 fortgesetzt werden.
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In Schritt 230 wird der unterbrechungsfreie Datenfluss zwischen der drahtlosen Fahrzeugeinheit 30 und dem Mobilfunknetz 14 über die erste Mobilfunkverbindung gestoppt, sodass die drahtlose Fahrzeugeinheit in einen Ruhezustand wechseln kann. Das Stoppen kann darin bestehen, den Datenfluss auf der Transportprotokollschicht zu stoppen, was auch das Beenden der TCP/IP-Verbindung mit der entfernten Einrichtung 18 beinhaltet. Der Abbruch dieser TCP/IP-Verbindung führt dazu, dass der unterbrechungsfreie Datenfluss der GPS/GNSS-Daten beendet wird. Alle anderen TCP/IP-Verbindungen, die über die erste Mobilfunkverbindung aufgebaut werden, sind in gleicher Weise zu beenden. Nach Beendigung dieser Verbindungen und damit dem anschließenden Stoppen des unterbrechungsfreien Datenflusses wechselt die drahtlose Fahrzeugeinheit 30 in den Ruhezustand. Ein Ruhezustand besteht aus einem Modus, in dem die drahtlose Fahrzeugeinheit 30 eine bestimmte Zeit lang keine Mobilfunkkommunikation durchführt, sodass der Mobilfunkdienstanbieter den Chipsatz 32 anweist, die aktuelle Mobilfunkverbindung-z. B. die erste Mobilfunkverbindung freizugeben. Anschließend verbleibt das Fahrzeug in Schritt 235 im Ruhezustand und wartet darauf, dass der Mobilfunkdienstanbieter den Mobilfunkchipsatz 32 anweist, um die erste Mobilfunkverbindung freizugeben.
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Nachdem der unterbrechungsfreie Datenfluss für eine ausreichende Zeit unterbrochen wurde, um in den Ruhezustand zu wechseln, und damit die erste Mobilfunkverbindung freigegeben wurde, wird Schritt 240 ausgeführt. In Schritt 240 tastet der Mobilfunkchipsatz 32 der drahtlosen Fahrzeugeinheit 30 nach einem RAT höherer Ordnung ab. Die drahtlose Fahrzeugeinheit 30 tastet durch die Suche nach einem Service-Mobilfunkturm 70 ab, der eine höhere RAT unterstützt, wie beispielsweise 4G. Dabei ist die RAT höherer Ordnung jede Funkzugriffstechnologie, die in der Reihenfolge höher ist als die erste RAT, die in der ersten Mobilfunkverbindung verwendet wird. Wenn beispielsweise die erste RAT 3G war, dann würde die drahtlose Mobilfunkeinheit 30 eine Abtastung nach 4G, 5Gusw. durchführen. Wenn in Schritt 245 eine RAT höherer Ordnung gefunden wird, fährt das Verfahren mit Schritt 250 fort; andernfalls fährt das Verfahren mit Schritt 205 fort, worin die erste Mobilfunkverbindung gemäß der ersten RAT hergestellt wird.
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In Schritt 250 wird eine zweite Mobilfunkverbindung zwischen der drahtlosen Fahrzeugeinheit und dem Mobilfunknetz gemäß einer zweiten RAT hergestellt. Die zweite RAT ist eine RAT höherer Ordnung, die in Schritt 245 gefunden wurde. In einem Beispiel kann die RAT höherer Ordnung 4G oder 4G LTE sein. Nach dem Aufbau der zweiten Mobilfunkverbindung kann eine TCP/IP-Verbindung aufgebaut werden, ähnlich der TCP/IP-Verbindung, die in Schritt 210 aufgebaut wurde. Anschließend kann der ununterbrochene Datenfluss wieder aufgenommen werden und die Kommunikation zwischen der autonomen Steuerung 46 und der GPS/GNSS-Korrektureinrichtung kann über die drahtlose Fahrzeugeinheit 30 und das Mobilfunknetz 14 wieder aufgenommen werden. Danach endet das Verfahren.
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Es ist zu beachten, dass die vorstehende Beschreibung keine Definition der Erfindung darstellt, sondern eine Beschreibung einer oder mehrerer bevorzugter exemplarischer Ausführungsformen der Erfindung ist. Die Erfindung ist nicht auf die besondere(n) hierin offenbarte(n) Ausführungsform(en) beschränkt, sondern ausschließlich durch die folgenden Patentansprüche definiert. Darüber hinaus beziehen sich die in der vorstehenden Beschreibung gemachten Aussagen auf bestimmte Ausführungsformen und sind nicht als Einschränkungen des Umfangs der Erfindung oder der Definition der in den Patentansprüchen verwendeten Begriffe zu verstehen, außer dort, wo ein Begriff oder Ausdruck ausdrücklich vorstehend definiert wurde. Verschiedene andere Ausführungsformen und verschiedene Änderungen und Modifikationen an der/den ausgewiesenen Ausführungsform(en) sind für Fachleute offensichtlich. Die spezifische Kombination und Reihenfolge der Schritte stellt beispielsweise nur eine Möglichkeit dar, da das vorliegende Verfahren eine Kombination von Schritten beinhalten kann, wobei diese Schritte unterschiedlich sein oder in der Anzahl mehr oder weniger Schritte als die hier gezeigten beinhalten können. Alle diese anderen Ausführungsformen, Änderungen und Modifikationen sollten im Geltungsbereich der angehängten Patentansprüche verstanden werden.
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Wie in dieser Spezifikation und den Patentansprüchen verwendet, sind die Begriffe „beispielsweise“, „z. B.“, „zum Beispiel“, „wie“ und „gleich/gleichen“ sowie die Verben „umfassen“, „haben“, „beinhalten“ und deren andere Verbformen, die in Verbindung mit einer Liste von einer oder mehreren Komponenten oder anderen Elementen verwendet werden, jeweils als offen auszulegen, d. h., dass die Liste nicht als Ausnahme anderer, zusätzlicher Komponenten oder Elemente betrachtet werden darf. Andere Begriffe sind in deren weitesten vernünftigen Sinn auszulegen, es sei denn, diese werden in einem Kontext verwendet, der eine andere Auslegung erfordert.
