DE102019200690A1

DE102019200690A1 - Verfahren zum Betreiben einer primären Kommunikationseinrichtung

Info

Publication number: DE102019200690A1
Application number: DE102019200690.6A
Authority: DE
Inventors: Johannes Von Hoyningen-Huene; Andreas Mueller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-01-21
Filing date: 2019-01-21
Publication date: 2020-07-23
Also published as: EP3915209A1; CN113287273A; US20220077955A1; WO2020151899A1; JP2022518727A; JP2024050673A

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer primären Kommunikationseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, Datenpakete über ein Übertragungsmedium an wenigstens eine sekundäre Kommunikationseinrichtung zu übertragen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: zumindest zeitweises Verändern einer Übertragungskonfiguration zur Übertragung von Datenpaketen, Übertragen wenigstens eines ersten Datenpakets an die wenigstens eine sekundäre Kommunikationseinrichtung unter Verwendung der Übertragungskonfiguration.

Description

Stand der Technik
Die Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer primären Kommunikationseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, Datenpakete über ein Übertragungsmedium an wenigstens eine sekundäre Kommunikationseinrichtung zu übertragen.
Die Offenbarung betrifft ferner eine primäre Kommunikationseinrichtung zur Ausführung des genannten Verfahrens.
Die Offenbarung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer sekundären Kommunikationseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, Datenpakete über ein Übertragungsmedium von wenigstens einer primären Kommunikationseinrichtung zu empfangen, sowie eine sekundäre Kommunikationseinrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.
Offenbarung der Erfindung
Bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer primären Kommunikationseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, Datenpakete über ein Übertragungsmedium an wenigstens eine sekundäre Kommunikationseinrichtung zu übertragen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: zumindest zeitweises Verändern einer Übertragungskonfiguration zur Übertragung von Datenpaketen, Übertragen wenigstens eines ersten Datenpakets an die wenigstens eine sekundäre Kommunikationseinrichtung unter Verwendung der Übertragungskonfiguration.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Übertragungskonfiguration bzw. die Wahl bzw. Veränderung einer bestimmten Übertragungskonfiguration eine Beeinflussung einer Robustheit der Übertragung von Datenpaketen durch die primäre Kommunikationseinrichtung und/oder einer Paketfehlerrate ermöglicht.
Durch die Veränderung der Übertragungskonfiguration kann die Übertragung des ersten Datenpakets (und ggf. auch die Übertragung weiterer zu übertragender Datenpakete) bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen vorteilhaft an vorhandene Betriebsbedingungen und insbesondere Übertragungsbedingungen im Bereich des Übertragungsmediums, z.B. an Störung(en), angepasst werden, wodurch bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen z.B. eine Empfangsqualität der betreffenden Datenpakete bei der sekundären Kommunikationseinrichtung so verbessert werden kann, dass die Paketfehlerrate bzw. Paketverlustrate verringert wird. Insbesondere kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen hierdurch auch dynamisch, d.h. während der Laufzeit der primären Kommunikationseinrichtung, z.B. eine Steigerung der Robustheit der Übertragung von Datenpaketen an die sekundäre Kommunikationseinrichtung bewirkt werden.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen wird die Übertragungskonfiguration zeitweise, z.B. für einen ersten Zeitbereich, so verändert, dass eine Steigerung der Robustheit der Übertragung von Datenpaketen an die sekundäre Kommunikationseinrichtung bewirkt wird. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen wird die Übertragungskonfiguration nach dem ersten Zeitbereich wieder verändert, insbesondere so, dass keine (oder eine geringere) Steigerung der Robustheit der Übertragung von Datenpaketen an die sekundäre Kommunikationseinrichtung - bezogen auf die vor dem ersten Zeitbereich vorliegende Übertragungskonfiguration - erzielt wird.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Verfahren weiter umfasst: Empfangen von ersten Informationen, die mögliche Fehler bei einem Empfang des ersten Datenpakets durch die sekundäre Kommunikationseinrichtung charakterisieren. Dadurch kann z.B. festgestellt werden, ob eine zumindest zeitweise Veränderung der Übertragungskonfiguration geboten ist oder nicht.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Verfahren weiter umfasst: Empfangen von ersten Informationen, die mögliche Fehler bei einem Empfang wenigstens eines vor dem ersten Datenpaket von der primären Kommunikationseinrichtung an die sekundäre Kommunikationseinrichtung gesendeten Datenpakets charakterisieren. Dadurch kann ebenfalls z.B. festgestellt werden, ob eine zumindest zeitweise Veränderung der Übertragungskonfiguration geboten ist oder nicht, wobei vorliegend ggf. mehrere zuvor übertragene Datenpakete berücksichtigt werden.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Übertragungskonfiguration wenigstens eines der folgenden Elemente aufweist: a) eine Sendeleistung, b) im Falle einer Verwendung eines Antennensystems bei der primären Kommunikationseinrichtung, eine Richtcharakteristik des Antennensystems, c) Diversität, wobei insbesondere im Rahmen der Diversität ein zu übertragendes Datenpaket und/oder mit dem zu übertragenden Datenpaket assoziierte Redundanzinformationen auf wenigstens zwei, vorzugsweise voneinander verschiedenen, Kommunikationskanälen an die wenigstens eine sekundäre Kommunikationseinrichtung übertragen werden, wobei insbesondere die beiden Kommunikationskanäle durch wenigstens eines der folgenden Elemente charakterisiert sind: c1) unterschiedliche Frequenzbereiche, insbesondere Frequenzbänder, c2) unterschiedliche Zeitbereiche, insbesondere Zeitschlitze, c3) unterschiedliche räumliche Ausbreitungspfade, c4) im Falle einer Verwendung von codemultiplex-Verfahren, unterschiedliche Codegruppen, c5) im Falle einer Verwendung eines Antennensystems bei der primären Kommunikationseinrichtung, unterschiedliche Polarisationen bzw. Polarisationsrichtungen, c6) zusätzliche Übertragung des zu übertragenden Datenpakets und/oder der Redundanzinformationen bzw. von dem zu übertragenden Datenpaket und/oder der Redundanzinformationen abgeleiteten Informationen, von wenigstens einer anderen Kommunikationseinrichtung, die Zugriff auf das Übertragungsmedium hat, c7) zusätzliche Übertragung des zu übertragenden Datenpakets und/oder der Redundanzinformationen bzw. von dem zu übertragenden Datenpaket und/oder der Redundanzinformationen abgeleiteten Informationen über ein oder mehrere weitere Übertragungsmedien und/oder Kommunikationssysteme.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Übertragungskonfiguration in Abhängigkeit der ersten Informationen verändert wird. Dadurch kann eine effiziente Anpassung der Übertragungskonfiguration und somit einer Robustheit der Übertragung an ggf. auftretende Paketfehler und/oder sonstige Fehler bei der Übertragung von Datenpaketen an die sekundäre Kommunikationseinrichtung ausgeführt werden.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die primäre Kommunikationseinrichtung mehrere Datenpakete an die sekundäre Kommunikationseinrichtung überträgt, wobei die primäre Kommunikationseinrichtung für wenigstens zwei aufeinanderfolgende Datenpakete die Übertragungskonfiguration verändert, insbesondere in dem Sinne einer (insbesondere schrittweisen) Steigerung der Robustheit der Übertragung der jeweiligen Datenpakete, insbesondere solange die primäre Kommunikationseinrichtung keine Bestätigung über den fehlerfreien Erhalt eines übertragenen Datenpakets durch die sekundäre Kommunikationseinrichtung empfängt. Mit anderen Worten kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen die Robustheit der Übertragung mittels Verändern der Übertragungskonfiguration solange, insbesondere schrittweise, gesteigert werden, bis durch die primäre Kommunikationseinrichtung erstmals eine Bestätigung über den fehlerfreien Erhalt eines an die sekundäre Kommunikationseinrichtung übertragenen Datenpakets empfangen wird, was bevorzugt ebenfalls in Form eines Datenpakets erfolgen kann. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann das schrittweise Verändern insbesondere auch dann ausgeführt werden, wenn zuvor nicht bereits ein Paketfehler vorliegt, also z.B. direkt mit dem Start der primären Kommunikationseinrichtung o.ä..
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die primäre Kommunikationseinrichtung dann, wenn sie eine Bestätigung über den fehlerfreien Erhalt eines übertragenen Datenpakets durch die sekundäre Kommunikationseinrichtung empfängt, die Übertragungskonfiguration (erneut) verändert, insbesondere in dem Sinne einer Verringerung der Robustheit der Übertragung der jeweiligen Datenpakete, wodurch ggf. Übertragungsressourcen und/oder Rechenressourcen eingespart werden.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass wenigstens das erste Datenpaket wenigstens eines der folgenden Elemente aufweist: a) Nutzdaten, wobei insbesondere die Nutzdaten zeitkritische und/oder nicht zeitkritische Daten aufweisen, b) zweite Informationen, die charakterisieren, ob eine vorangehende Übertragung wenigstens eines Datenpaketes von der sekundären Kommunikationseinrichtung zu der primären Kommunikationseinrichtung erfolgreich war (diese zweiten Informationen können bei der sekundären Kommunikationseinrichtung ggf. für eine Anpassung ihrer Übertragungskonfiguration für Übertragungen von Datenpaketen an die primäre Kommunikationseinrichtung verwendet werden, z.B. um zumindest zeitweise die Robustheit dieser Übertragungen zu erhöhen), c) dritte Informationen, die die Übertragungskonfiguration (insbesondere die von der primären Kommunikationseinrichtung für die Übertragung des vorliegenden Datenpakets oder wenigstens eines zukünftig zu sendenden Datenpakets) charakterisieren, d) Redundanzinformationen, insbesondere Prüfbits, die insbesondere eine Erkennung und/oder Korrektur von einem und/oder mehreren Übertragungsfehlern bei der Übertragung des ersten Datenpakets an die sekundäre Kommunikationseinrichtung ermöglichen (z.B. durch Bildung einer Prüfsumme, z.B. CRC (cyclic redundancy check)).
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine primäre Kommunikationseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, Datenpakete über ein Übertragungsmedium an wenigstens eine sekundäre Kommunikationseinrichtung zu übertragen, wobei die primäre Kommunikationseinrichtung zur Ausführung der folgenden Schritte ausgebildet ist: zumindest zeitweises Verändern einer Übertragungskonfiguration zur Übertragung von Datenpaketen, Übertragen wenigstens eines ersten Datenpakets an die wenigstens eine sekundäre Kommunikationseinrichtung unter Verwendung der Übertragungskonfiguration.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die primäre Kommunikationseinrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß den Ausführungsformen ausgebildet ist.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer sekundären Kommunikationseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, Datenpakete über ein Übertragungsmedium von wenigstens einer primären Kommunikationseinrichtung, insbesondere gemäß den Ausführungsformen, zu empfangen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Empfangen wenigstens eines ersten Datenpakets von der wenigstens einen primären Kommunikationseinrichtung über das Übertragungsmedium, und optional Prüfen, ob in dem wenigstens einen ersten Datenpaket dritte Informationen bzw. die dritten Informationen, enthalten sind, die die Übertragungskonfiguration der primären Kommunikationseinrichtung charakterisieren.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass dann, wenn in dem wenigstens einen ersten Datenpaket die dritten Informationen enthalten sind, ein Betrieb der sekundären Kommunikationseinrichtung in Abhängigkeit der dritten Informationen ausgeführt wird.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Verfahren weiter aufweist: Ermitteln, ob bei der Übertragung des wenigstens einen ersten Datenpakets von der primären Kommunikationseinrichtung an die sekundäre Kommunikationseinrichtung wenigstens ein Fehler aufgetreten ist, und Signalisieren an die primäre Kommunikationseinrichtung (beispielsweise mittels Übertragung eines die Signalisierungsinformationen enthaltenden Datenpakets), ob wenigstens ein Fehler aufgetreten ist.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die sekundäre Kommunikationseinrichtung dazu ausgebildet ist, ein oder mehrere Ausführungsformen des Verfahrens zum Betreiben der primären Kommunikationseinrichtung auszuführen, also z.B. das Verändern ihrer Übertragunskonfiguration und das Übertragen wenigstens eines Datenpakets an die primäre Kommunikationseinrichtung unter Verwendung dieser Übertragunskonfiguration. Insoweit gelten die vorstehend unter Bezugnahme auf die primäre Kommunikationseinrichtung beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Vorteile entsprechend für die sekundäre Kommunikationseinrichtung.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine sekundäre Kommunikationseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, Datenpakete über ein Übertragungsmedium von wenigstens einer primären Kommunikationseinrichtung, insbesondere gemäß den Ausführungsformen, zu empfangen, wobei die sekundäre Kommunikationseinrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß den Ausführungsformen ausgebildet ist.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Verwendung des Verfahrens gemäß den Ausführungsformen und/oder der primären Kommunikationseinrichtung gemäß den Ausführungsformen und/oder der sekundären Kommunikationseinrichtung gemäß den Ausführungsformen zur Übertragung von Datenpaketen, insbesondere zeitkritische Daten aufweisenden Datenpaketen, über wenigstens ein Übertragungsmedium.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Kommunikationssystem mit wenigstens einer primären Kommunikationseinrichtung gemäß den Ausführungsformen und wenigstens einer sekundären Kommunikationseinrichtung gemäß den Ausführungsformen.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist das Kommunikationssystem ein zyklisches Kommunikationssystem, insbesondere ein zyklisches Kommunikationssystem mit einer Zykluszeit kleiner gleich 10 Millisekunden, ms, weiter insbesondere kleiner gleich 1 ms.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Verwendung des Kommunikationssystems gemäß den Ausführungsformen zur Übertragung von Datenpaketen, insbesondere zeitkritische Daten aufweisenden Datenpaketen, über wenigstens ein Übertragungsmedium.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
In der Zeichnung zeigt:

1 schematisch ein Blockdiagramm eines Kommunikationssystems gemäß bevorzugten Ausführungsformen,
2 schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen,
3 schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen,
4 schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen,
5 schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen,
6 schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen, und
7 schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Kommunikationseinrichtung gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen.

1 zeigt schematisch ein Blockdiagramm eines Kommunikationssystems 1000 gemäß bevorzugten Ausführungsformen. Das Kommunikationssystem 1000 weist eine primäre Kommunikationseinrichtung 100 auf, die dazu ausgebildet ist, Datenpakete DP über ein Übertragungsmedium M an wenigstens eine sekundäre Kommunikationseinrichtung 200 zu übertragen. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen sind optional weitere sekundäre Kommunikationseinrichtungen 200a, 200b vorgesehen, die ebenfalls Datenpakete mit der primären Kommunikationseinrichtung 100 austauschen (senden und/oder empfangen) können.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist das Übertragungsmedium M ein gemeinsames Übertragungsmedium M (englisch: shared medium), das gemeinsam durch die primäre und/oder sekundäre(n) Kommunikationseinrichtung(en) 100, 200, 200a, 200b nutzbar ist. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen weist das Übertragungsmedium M ein drahtgebundenes Medium, beispielsweise ein Datenleitungen umfassendes Netzwerk (z.B. Ethernet-Netzwerk), auf. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen weist das Übertragungsmedium M ein nicht drahtgebundenes Medium auf, beispielsweise ein Funksystem, bei dem Daten, insbesondere auch die Datenpakete DP, mittels elektromagnetischen Wellen ausgetauscht werden können. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen weist das Übertragungsmedium M eine Kombination aus wenigstens einem drahtgebundenen Medium bzw. Abschnitt und aus wenigstens einem nicht drahtgebundenen Medium bzw. Abschnitt auf.
Wie in 1 durch den gestrichelten Pfeil S symbolisiert, können im Bereich des Übertragungsmediums M Störungen auftreten, die dazu führen können, dass Datenpakete nicht korrekt, insbesondere fehlerfrei (bzw. mit einer Anzahl von Fehlern, die ggf. mittels Fehlerkorrekturverfahren korrigierbar sind), oder gar nicht mehr zwischen den Kommunikationseinrichtungen 100, 200 übertragbar sind (Paketverlust). Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen können auch mehrere Übertragungsmedien M, M' für einen Austausch (Senden und/oder Empfangen) von Datenpaketen DP zwischen den Kommunikationseinrichtungen 100, 200 vorgesehen sein, vgl. das in 1 durch einen gestrichelten Block M' angedeutete optionale weitere Übertragungsmedium. Beispielsweise kann es sich bei dem Übertragungsmedium M um ein drahtgebundenes Ethernet-Netzwerk handeln, und bei dem optionalen weiteren Übertragungsmedium M' handelt es sich z.B. um ein zelluläres Mobilfunksystem, z.B. der 4. Generation (4G, z.B. LTE) oder der 5. Generation (5G).
Daher ist bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ein Verfahren zum Betreiben der primären Kommunikationseinrichtung 100 vorgesehen, vgl. das Flussdiagramm aus 2, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: zumindest zeitweises Verändern 300 einer Übertragungskonfiguration UK (1) zur Übertragung von Datenpaketen DP, Übertragen 302 (2) wenigstens eines ersten Datenpakets DP1 (1) an die wenigstens eine sekundäre Kommunikationseinrichtung 200 unter Verwendung der Übertragungskonfiguration UK. Durch die Veränderung 300 der Übertragungskonfiguration UK kann die Übertragung des ersten Datenpakets DP1 (und ggf. auch die Übertragung weiterer zu übertragender Datenpakete) vorteilhaft an vorhandene Betriebsbedingungen und insbesondere Übertragungsbedingungen im Bereich des Übertragungsmediums M, z.B. die Störung(en) S, angepasst werden, wodurch z.B. eine Empfangsqualität der betreffenden Datenpakete DP1, DP bei der sekundären Kommunikationseinrichtung 200 so verbessert werden kann, dass die Paketfehlerrate bzw. Paketverlustrate verringert wird. Insbesondere kann hierdurch auch dynamisch, d.h. während der Laufzeit der primären Kommunikationseinrichtung 100, z.B. zumindest zeitweise eine Steigerung der Robustheit der Übertragung von Datenpaketen an die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200 bewirkt werden.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Verfahren, vgl. 2, weiter die nachfolgend beschriebenen optionalen Schritte 304 und/oder 306 umfasst: Empfangen 304 von ersten Informationen 11 (1), die mögliche Fehler bei einem Empfang des ersten Datenpakets DP1 durch die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200 charakterisieren, und/oder Empfangen 306 von ersten Informationen, die mögliche Fehler bei einem Empfang wenigstens eines vor dem ersten Datenpaket DP1 von der primären Kommunikationseinrichtung 100 an die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200 gesendeten Datenpakets charakterisieren.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die primäre Kommunikationseinrichtung 100 einen weiteren Betrieb, insbesondere die zukünftige Übertragung weiterer Datenpakete DP an die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200, in Abhängigkeit der ersten Informationen 11 ausführt. Dadurch kann beispielsweise die genannte Übertragungskonfiguration UK in Abhängigkeit der ersten Informationen 11 eingestellt und/oder verändert werden, beispielsweise um einer entsprechenden Anzahl von Übertragungsfehlern bzw. Störungen S (1) bei den früheren Übertragungen von Datenpaketen Rechnung zu tragen.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Übertragungskonfiguration UK (1) wenigstens eines der folgenden Elemente aufweist:

a) eine Sendeleistung (hierdurch kann z.B. ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis, SNR (signal-to-noise ratio) beeinflusst werden, insbesondere auch bei mehreren Empfängern 200, 200a, 200b),
b) im Falle einer Verwendung eines optionalen Antennensystems 13a (s.u. 7) bei der primären Kommunikationseinrichtung 100: eine Richtcharakteristik des Antennensystems (z.B. durch Implementierung eines beamforming-Verfahrens),
c) Diversität, wobei insbesondere im Rahmen der Diversität ein zu übertragendes Datenpaket DP und/oder mit dem zu übertragenden Datenpaket DP assoziierte Redundanzinformationen (beispielsweise Kopien von Teilen des Datenpakets DP und/oder aus Teilen des Datenpakets DP abgeleitete Informationen wie z.B. Paritätswerte bzw. Prüfsummen) auf wenigstens zwei, vorzugsweise voneinander verschiedenen, Kommunikationskanälen an die wenigstens eine sekundäre Kommunikationseinrichtung 200 übertragen werden. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen sind die wenigstens zwei Kommunikationskanäle beide durch das Übertragungsmedium M (1) realisierbar. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen sind die wenigstens zwei Kommunikationskanäle durch verschiedene Übertragungsmedien M, M' realisierbar.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen sind die beiden Kommunikationskanäle beispielhaft insbesondere durch wenigstens eines der folgenden Elemente charakterisiert: c1) unterschiedliche Frequenzbereiche, insbesondere Frequenzbänder, c2) unterschiedliche Zeitbereiche, insbesondere Zeitschlitze, c3) unterschiedliche räumliche Ausbreitungspfade (räumliche Diversität, engl.: spatial diversity), c4) im Falle einer Verwendung von codemultiplex-Verfahren (z.B. CDMA, Code Division Multiple Access), unterschiedliche Codegruppen, c5) im Falle einer Verwendung eines Antennensystems 13a (7) bei der primären Kommunikationseinrichtung 100, unterschiedliche Polarisationen bzw. Polarisationsrichtungen (horizontal und/oder vertikal und/oder zirkular usw.), c6) zusätzliche Übertragung des zu übertragenden Datenpakets und/oder der Redundanzinformationen bzw. von dem zu übertragenden Datenpaket und/oder der Redundanzinformationen abgeleiteten Informationen, von wenigstens einer anderen Kommunikationseinrichtung, die Zugriff auf das Übertragungsmedium M, M' hat (z.B. weitere Kommunikationseinrichtung 200a), c7) zusätzliche Übertragung des zu übertragenden Datenpakets und/oder der Redundanzinformationen bzw. von dem zu übertragenden Datenpaket und/oder der Redundanzinformationen abgeleiteten Informationen über ein oder mehrere weitere Übertragungsmedien M' und/oder Kommunikationssysteme (z.B. WLAN als erstes Übertragungsmedium M bzw. Kommunikationssystem und im Bedarfsfall z.B. Bluetooth als zweites Übertragungsmedium M' bzw. Kommunikationssystem).
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Verändern 300 ( 2) der Übertragungskonfiguration UK ein Verändern wenigstens eines der vorstehend genannten Elemente a), b), c), c1), .., c7).
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Übertragungskonfiguration UK (1) in Abhängigkeit der ersten Informationen 11 (1) verändert wird. 3 zeigt hierzu schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm. In Schritt 310 werden die ersten Informationen I1 durch die primäre Kommunikationseinrichtung 100 von z.B. der sekundären Kommunikationseinrichtung 200 empfangen. In Schritt 312 wird die Übertragungskonfiguration UK in Abhängigkeit der zuvor in Schritt 310 empfangenen ersten Informationen I1 verändert, wodurch z.B. einer gegenüber früheren Datenübertragungen gesteigerten Paketfehlerrate Rechnung getragen werden kann. Auf diese Weise können zukünftig, also nach dem Schritt 312, zu übertragende Datenpakete z.B. mit einer solchermaßen veränderten Übertragungskonfiguration UK übertragen werden, die eine gesteigerte Robustheit der Datenübertragung bewirkt.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die primäre Kommunikationseinrichtung 100 (1) mehrere Datenpakete DP an die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200 überträgt, wobei die primäre Kommunikationseinrichtung 100 für wenigstens zwei aufeinanderfolgende Datenpakete DP die Übertragungskonfiguration UK (1) verändert, insbesondere in dem Sinne einer Steigerung der Robustheit der Übertragung der jeweiligen Datenpakete, insbesondere solange die primäre Kommunikationseinrichtung 100 keine Bestätigung über den fehlerfreien Erhalt eines übertragenen Datenpakets durch die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200 empfängt. 4 zeigt hierzu schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm. In Schritt 313a verändert die primäre Kommunikationseinrichtung 100 (1) ihre Übertragungskonfiguration UK, z.B. in Abhängigkeit von zuvor empfangenen ersten Informationen I1 (vgl. z.B. Schritt 310 aus 3), in Schritt 313b sendet die primäre Kommunikationseinrichtung 100 ein erstes Datenpaket an die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200. Vorliegend empfängt die primäre Kommunikationseinrichtung 100 nach Schritt 313b keine Bestätigung über den fehlerfreien Erhalt des übertragenen ersten Datenpakets durch die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200. Daher verändert die primäre Kommunikationseinrichtung 100 in Schritt 313c erneut ihre Übertragungskonfiguration UK, mit dem Ziel der Steigerung der Robustheit der Übertragung. Z.B. kann in Schritt 313c die Übertragungskonfiguration UK dahingehend verändert werden, dass dem zukünftig zu übertragendenden Datenpaket (bzw. den zukünftig zu übertragendenden Datenpaketen) mehr Redundanzinformationen hinzugefügt werden. In Schritt 313d sendet bzw. überträgt die primäre Kommunikationseinrichtung 100 ein zweites Datenpaket (mit den genannten ergänzten Redundanzinformationen) an die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200.
Daraufhin erhält die primäre Kommunikationseinrichtung 100 in dem optionalen Schritt 318 (4) eine Bestätigung über den fehlerfreien Erhalt des übertragenen zweiten Datenpakets von der sekundären Kommunikationseinrichtung 200. Die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200 kann diese Bestätigung z.B. ebenfalls in Form eines Datenpaketes an die primäre Kommunikationseinrichtung 100 übertragen, vorzugsweise über das insbesondere gemeinsame Übertragungsmedium M. In dem nachfolgenden ebenfalls optionalen Schritt 319 belässt die primäre Kommunikationseinrichtung 100 die Übertragungskonfiguration UK bei der zuvor für den Schritt 313d des Übertragens des zweiten Datenpakets verwendeten Konfiguration, insbesondere weil diese Übertragung erfolgreich (und durch die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200 bestätigt) war. Alternativ verändert die primäre Kommunikationseinrichtung 100 die Übertragungskonfiguration UK in Schritt 319 erneut, insbesondere in dem Sinne einer Verringerung der Robustheit der Übertragung der jeweiligen Datenpakete, was eine effiziente Nutzung von Ressourcen ermöglicht. In dem weiteren optionalen Schritt 320 sendet bzw. überträgt die primäre Kommunikationseinrichtung 100 ein drittes Datenpaket (mit der gemäß Schritt 319 belassenen bzw. veränderten Übertragungskonfiguration UK) an die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass wenigstens das erste Datenpaket DP1 (bevorzugt auch weitere Datenpakete DP) wenigstens eines der folgenden Elemente aufweist: a) Nutzdaten, wobei insbesondere die Nutzdaten zeitkritische und/oder nicht zeitkritische Daten aufweisen, b) zweite Informationen, die charakterisieren, ob eine vorangehende Übertragung wenigstens eines Datenpaketes von der sekundären Kommunikationseinrichtung 200 zu der primären Kommunikationseinrichtung 100 erfolgreich war, c) dritte Informationen, die die Übertragungskonfiguration UK charakterisieren, d) Redundanzinformationen, insbesondere Prüfbits, die insbesondere eine Erkennung und/oder Korrektur von einem und/oder mehreren Übertragungsfehlern bei der Übertragung des ersten Datenpakets DP1 an die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200 ermöglichen.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann das Verändern 300 (2) der Übertragungskonfiguration UK auch so erfolgen, dass die Robustheit der Übertragung der Datenpakete DP verringert wird. Dies kann beispielsweise dann erfolgen, wenn keine Paketfehler bzw. eine tolerierbare Anzahl an Paketfehlern auftreten. Hierdurch können vorteilhaft Ressourcen eingespart werden.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine primäre Kommunikationseinrichtung 100 (1), die dazu ausgebildet ist, das Verfahren gemäß den Ausführungsformen auszuführen.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer sekundären Kommunikationseinrichtung 200 (1), die dazu ausgebildet ist, Datenpakete DP, DP1 über ein bzw. das Übertragungsmedium M (optional das weitere Übertragungsmedium M') von wenigstens einer bzw. der primären Kommunikationseinrichtung 100 insbesondere gemäß den Ausführungsformen zu empfangen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist, vgl. das Flussdiagramm aus 5: Empfangen 400 wenigstens eines ersten Datenpakets DP1 von der wenigstens einen primären Kommunikationseinrichtung 100 über das Übertragungsmedium M, und optional Prüfen 402, ob in dem wenigstens einen ersten Datenpaket DP1 dritte Informationen bzw. die dritten Informationen, enthalten sind, die die Übertragungskonfiguration UK der primären Kommunikationseinrichtung 100 charakterisieren. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass dann, wenn in dem wenigstens einen ersten Datenpaket DP1 die dritten Informationen enthalten sind, ein Betrieb der sekundären Kommunikationseinrichtung 200 in Abhängigkeit der dritten Informationen ausgeführt wird. Dadurch kann ein Empfang von durch die primäre Kommunikationseinrichtung 100 unter Verwendung der Übertragungskonfiguration UK an die sekundären Kommunikationseinrichtung 200 gesendeten Datenpaketen an diese Übertragungskonfiguration UK angepasst werden (z.B. Berücksichtigung erweiterter Redundanzinformationen, weiterer Kommunikationskanäle, usw.).
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen, vgl. das Flussdiagramm aus 6, ist vorgesehen, dass das Verfahren weiter aufweist: Ermitteln 410, durch die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200, ob bei der Übertragung des wenigstens einen ersten Datenpakets DP1 von der primären Kommunikationseinrichtung 100 an die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200 wenigstens ein Fehler aufgetreten ist (z.B. durch Überprüfen einer Checksumme bzw. von Paritätsinformationen), und Signalisieren 412, durch die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200, an die primäre Kommunikationseinrichtung 100, ob wenigstens ein Fehler aufgetreten ist (diese Signalisierung 412 korrespondiert z.B. mit den ersten Informationen I1 (1)).
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine sekundäre Kommunikationseinrichtung 200, die dazu ausgebildet ist das vorstehend beschriebene Verfahren auszuführen.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Verwendung des Verfahrens gemäß den Ausführungsformen und/oder der primären Kommunikationseinrichtung 100 gemäß den Ausführungsformen und/oder der sekundären Kommunikationseinrichtung 200 gemäß den Ausführungsformen und/oder des Kommunikationssystems 1000 gemäß den Ausführungsformen zur Übertragung von Datenpaketen DP, DP1, insbesondere zeitkritische Daten aufweisenden Datenpaketen, über wenigstens ein Übertragungsmedium M, M'.
7 zeigt schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Kommunikationseinrichtung 10 gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen. Beispielsweise kann die primäre Kommunikationseinrichtung 100 und/oder die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200 aus 1 die Konfiguration 10 gemäß 7 aufweisen.
Die Kommunikationseinrichtung 10 gemäß 7 weist wenigstens eine Recheneinrichtung 11 auf, wenigstens eine der Recheneinrichtung 11 zugeordnete Speichereinrichtung 12 zur zumindest zeitweisen Speicherung eines Computerprogramms PRG, wobei das Computerprogramm PRG insbesondere zur Steuerung eines Betriebs der Kommunikationseinrichtung 10 ausgebildet ist. Beispielsweise kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen das Computerprogramm PRG dazu ausgebildet sein, den Betrieb der Kommunikationseinrichtung 10 so zu steuern, dass hierdurch die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschriebene Funktionalität der primären Kommunikationseinrichtung 100 realisiert wird. Weiter beispielsweise kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen das Computerprogramm PRG dazu ausgebildet sein, den Betrieb der Kommunikationseinrichtung 10 so zu steuern, dass hierdurch die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschriebene Funktionalität der sekundären Kommunikationseinrichtung 200 realisiert wird. Noch weiter beispielsweise kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen das Computerprogramm PRG dazu ausgebildet sein, den Betrieb der Kommunikationseinrichtung 10 so zu steuern, dass hierdurch zumindest zeitweise bzw. wahlweise (z.B. vorgebbar durch Parametrierung bzw. Konfiguration) die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschriebene Funktionalität der primären Kommunikationseinrichtung 100 und zumindest zeitweise bzw. wahlweise (z.B. vorgebbar durch Parametrierung bzw. Konfiguration) die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschriebene Funktionalität der sekundären Kommunikationseinrichtung 200 realisiert wird.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen weist die Recheneinrichtung 11 wenigstens eines der folgenden Elemente auf: einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller, einen digitalen Signalprozessor (DSP), einen programmierbaren Logikbaustein (z.B. FPGA, field programmable gate array), einen ASIC (anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis). Kombinationen hieraus sind bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen auch denkbar.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen weist die Speichereinrichtung 12 wenigstens eines der folgenden Elemente auf: einen flüchtigen Speicher 12a, insbesondere Arbeitsspeicher (RAM), einen nichtflüchtigen Speicher 12b, insbesondere Flash-EEPROM. Bevorzugt ist das Computerprogramm PRG in dem nichtflüchtigen Speicher 12b abgelegt.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen weist die Kommunikationseinrichtung 10 eine Kommunikationsschnittstelle 13 zu dem bzw. den Übertragungsmedien M, M' (1) auf. Die Kommunikationsschnittstelle 13 kann beispielsweise einen oder mehrere Transceiver (Sender-/Empfänger) zum Senden und/oder Empfangen von Daten, insbesondere Datenpaketen, über ein drahtgebundenes und/oder nicht drahtgebundenes Medium, aufweisen. Optional kann die Kommunikationsschnittstelle 13 auch wenigstens ein Antennensystem 13a aufweisen, dessen Richtcharakteristik z.B. im Rahmen der Veränderung der Übertragungskonfiguration UK veränderbar ist.
Nachstehend sind weitere bevorzugte Ausführungsformen und Aspekte beschrieben, die jeweils einzeln für sich oder in Kombination miteinander mit jeweils einer oder mehreren der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kombinierbar sind.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann das Kommunikationssystem 1000 beispielsweise als zyklisches Kommunikationssystem ausgebildet sein, beispielsweise zur Verwendung für Closed-Loop Control-Anwendungen, wie sie z.B. in der industriellen Fertigung zum Einsatz kommen, und weitere bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens können vorteilhaft zur Vermeidung mehrerer Paketfehler (z.B. Paketverluste) in Folge eingesetzt werden.
Durch das Verändern 300 (2) der Übertragungskonfiguration UK (1) ist eine schnelle adaptive Anpassung von Übertragungsparametern ermöglicht, z.B. für den Fall, dass vorhergehende Übertragungen von Datenpaketen erfolglos waren. Somit ermöglichen weitere bevorzugte Ausführungsformen, insbesondere auch in zeitkritischen Echtzeitübertragungssystemen 1000, aufeinanderfolgende Paketfehler zu vermeiden, ohne z.B. konventionelle automatische Paketwiederholungen (z.B. mittels Automatic Repeat Request (ARQ)) zu erfordern.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen des Kommunikationssystems 1000 eignen sich insbesondere für drahtgebundene oder drahtlose, insbesondere zeitkritische, zyklische Übertragungssysteme mit extrem geringen Zykluszeiten, die z.B. keine Wiederholung von fehlerhaften Datenpaketen erlauben. Derartige Ausführungsformen sind beispielsweise in der industriellen Kommunikation einsetzbar.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen 100, 200, 1000 sind auch für die Übertragung von zeitkritischen Datenpaketen z.B. in echtzeitfähigen Netzwerken verwendbar, bei denen die Übertragung der zeitkritischen Datenpakete z.B. in vorgebbaren Zeitfenstern garantiert wird. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen werden diese Zeitfenster durch Kommunikationszyklen bestimmt, in denen z.B. periodisch Daten ausgetauscht werden. In solchen echtzeitfähigen Netzwerken wird gewährleistet, dass z.B. gültige Kontrolldaten und Statusinformationen zu bestimmten Zeiten bei den Einrichtungen 100 bzw. 200 vorliegen und weiterverarbeitet werden können.
Ein Beispiel für echtzeitfähige Netzwerke gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist das Gebiet der industriellen Automation, bei der z.B. im Fall von so genannten „Closed-Loop-Control-Anwendungen“ kontinuierlich Steuer- und Statusdaten zwischen z.B. einem zentralen Steuergerät (beispielsweise aufweisend die primäre Kommunikationseinrichtung 100) und mehreren Sensoren und/oder Aktuatoren (beispielsweise aufweisend jeweils eine sekundäre Kommunikationseinrichtung 200) ausgetauscht werden.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf die Nutzung von Kommunikationsverfahren in der industriellen Automation, wie z.B. Sercos III, Profinet und EtherCAT, die beispielsweise eine drahtgebundene Datenübertragung nach dem Ethernet-Standard nutzen, mit der in der Regel geringe Bitfehlerwahrscheinlichkeiten und damit geringe Paketfehlerwahrscheinlichkeiten realisierbar sind. Paketfehler können allerdings nicht vollständig ausgeschlossen werden. Mit Hilfe von Prüfsummen gemäß dem Ethernet-Standard können solche Paketfehler meist zuverlässig detektiert werden. Eine Korrektur eines Paketfehlers ist mit der Prüfsumme bei manchen Systemen allerdings nicht möglich. Ein erneutes Senden eines fehlerhaften Datenpakets ist bei manchen Systemen innerhalb der i.d.R. sehr kurzen Zykluszeiten (beispielsweise kleiner oder gleich 1 Millisekunde, ms) häufig nicht möglich, und ist in vielen industriellen Ethernet-Protokollen auch nicht vorgesehen.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf die Nutzung von echtzeitfähigen Netzwerken mit kurzen Zykluszeiten (beispielsweise kleiner oder gleich 1 ms), wobei auch Übertragungsmedien M (1) mit einer vergleichsweise großen Bitfehlerwahrscheinlichkeit nutzbar sind. Beispiele für solche Übertragungsmedien gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen sind Funkübertragung, ungeschirmte Kabel, etc. Insbesondere bieten Funkverfahren gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen Vorteile durch eine erhöhte Mobilität und Flexibilität des Gesamtsystems bzw. der Anlage. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist das Kommunikationssystem 1000 als zyklisches Kommunikationssystem mit Zykluszeiten kleiner gleich 10 ms, insbesondere kleiner gleich 1 ms, ausgebildet und weist insbesondere ein funkbasiertes Übertragungsmedium (z.B. Freiraum) auf.
An sich bekannte Verfahren wie „Automatic Repeat Request“ (ARQ), bei denen im Falle eines Paketfehlers das verlorengegangene Paket Anforderung durch den Empfänger erneut gesendet wird, lassen sich insbesondere bei zeitkritischen Kommunikationssystemen nicht realisieren. Oft ist einfach nicht genug Zeit zwischen einer ggf. fehlerhaften Datenübertragung und einer Deadline (Zeitlimit), zu der die Daten vorhanden sein müssen, um die Datenübertragung zu wiederholen.
Untersuchungen der Anmelderin zufolge kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen die vorstehend bereits beschriebene Übertragungskonfiguration UK (1, vgl. die vorstehend beschriebenen Aspekte a) Sendeleistung, b) Richtcharakteristik, c) Diversität (insbesondere c1) bis c7))) bzw. deren Veränderung 300 (2) genutzt werden, um eine Paketfehlerrate zu beeinflussen, insbesondere zu reduzieren, was insbesondere bei einer Übertragung mit Hilfe eines Funksystems als Übertragungsmedium M vorteilhaft ist.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen wird das vorstehend beispielhaft unter Bezugnahme auf 2 beschriebene Verfahren, insbesondere die Schritte 300, 302 (nicht notwendig die optionalen weiteren Schritte 304, 306), insbesondere kurzzeitig, nach einem Paketfehler durchgeführt, um die Wahrscheinlichkeit von Folgefehlern bei der Übertragung weiterer Datenpakete zu reduzieren.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist die primäre Kommunikationseinrichtung 100 dazu ausgebildet, wiederholt, insbesondere periodisch, Datenpakete DP an die wenigstens eine sekundäre Kommunikationseinrichtung 200 zu übertragen, z.B. mit einer Zykluszeit <= 10ms oder <= 1ms. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200 dazu ausgebildet, wiederholt, insbesondere periodisch, Datenpakete DP an die primäre Kommunikationseinrichtung 100 zu übertragen, z.B. mit einer Zykluszeit <= 10ms oder <= 1ms.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist die Zykluszeit für die periodische Übertragung der jeweiligen Datenpakete so kurz, dass in einem (selben) Zyklus keine Sendewiederholung (z.B. ARQ) möglich ist oder aus anderen Gründen keine Sendewiederholung gewünscht ist.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist die primäre Kommunikationseinrichtung 100 dazu ausgebildet, zumindest zeitweise, insbesondere kurzfristig, die Empfangsqualität eines Signals bzw. eines von ihr übertragenen Datenpakets zu verbessern, z.B. durch Verändern 300 (2) der Übertragungskonfiguration UK, um die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Übertragung zu erhöhen.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist in dem Kommunikationssystem 1000 gemäß 1 eine bidirektionale Kommunikation zwischen den Kommunikationseinrichtungen 100, 200 möglich, vgl. die Doppelpfeile DP und die weiteren nicht bezeichneten Doppelpfeile. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen sind in dem Kommunikationssystem 1000 gemäß 1 für Echtzeitdatenverkehr in jedem Kommunikationszyklus des Kommunikationssystems 1000 die entsprechend erforderlichen Übertragungsressourcen reserviert.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen können von der primären Kommunikationseinrichtung 100 und/oder von der sekundären Kommunikationseinrichtung 200 an die jeweilig andere Komponente 200, 100 übertragene Datenpakete beispielsweise Nutzdaten aufweisen, insbesondere zeitkritische Daten bzw. Nutzdaten, optional auch Signalisierungsdaten und/oder ggf. weitere Daten wie z.B. nicht-zeitkritische Daten.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen umfasst ein Zyklus des Kommunikationssystems 1000 (1) die folgenden Schritte: 1. In Vorwärtsrichtung (von der primären Kommunikationseinrichtung 100 zu der wenigstens einen sekundären Kommunikationseinrichtung 200) sendet bzw. überträgt die primäre Kommunikationseinrichtung 100 in einem Zyklus über das ggf. gestörte Übertragungsmedium M ein Datenpaket DP an die wenigstens eine sekundäre Kommunikationseinrichtung 200.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Datenpaket DP dabei: a. (insbesondere zeitkritische) Nutzdaten, b. eine Information, ob eine vorangegangene Übertragung von der sekundären Kommunikationseinrichtung 200 zu der primären Kommunikationseinrichtung 100 erfolgreich war (z.B. ACK oder NACK, wobei „ACK“ angibt, dass die Übertragung erfolgreich war, mithin das übertragene Datenpaket DP keinen Paketfehler aufweist, und wobei „NACK“ angibt, dass die Übertragung nicht erfolgreich war, mithin das übertragene Datenpaket DP einen Paketfehler aufweist). Alternativ kann die Information zu dem vorstehend genannten Aspekt b. auch eine Information sein, ob die vor (N-1) vielen Zyklen erfolgte Übertragung der sekundären Kommunikationseinrichtung 200 zu der primären Kommunikationseinrichtung 100 erfolgreich war, bspw. wenn die primäre Kommunikationseinrichtung 100 ein empfangenes Datenpaket nicht innerhalb eines Zyklus komplett decodieren kann. Der Einfachheit halber und ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird im Folgenden aber der erstgenannte Fall betrachtet, wobei sich das ACK/NACK auf eine unmittelbar vorangegangene Übertragung eines Datenpakets DP von der Einrichtung 200 zu der Einrichtung 100 bezieht. Der verallgemeinerte Fall lässt sich bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen analog behandeln.

c. (optional) Informationen, die über aktuell durch die primäre Kommunikationseinrichtung 100 verwendete zusätzliche Übertragungsressourcen informieren und/oder die die Übertragungskonfiguration UK charakterisieren.
d. (optional) nicht-zeitkritische Daten, die zwar übertragen werden sollen, aber für die eine Verzögerung verkraftbar ist.
e. (optional) Redundanzinformationen, z.B. in Form von Prüfbits, mithilfe derer Übertragungsfehler erkannt und ggf. korrigiert werden können, z.B. durch die sekundären Kommunikationseinrichtung 200.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass dann, wenn die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200 zuvor mitgeteilt hat, dass ein vorangegangenes Datenpaket, das von der primären Kommunikationseinrichtung 100 an ihn gesendet worden ist, fehlerhaft war und verworfen wurde, die primäre Kommunikationseinrichtung 100 in dem aktuellen Zyklus ein oder mehrere der im vorherigen Abschnitt beschriebenen Maßnahmen, insbesondere im Wege der Veränderung 300 der Übertragungskonfiguration UK, anwendet, um die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Übertragung für das Datenpaket zu erhöhen.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200 eine aktuelle Übertragungskonfiguration UK des Datenpakets ermittelt, beispielsweise durch Auswertung der betreffenden in dem Datenpaket enthaltenen Informationen. Wird beispielsweise durch die Übertragungskonfiguration UK bzw. die die Übertragungskonfiguration UK charakterisierenden Informationen angezeigt, dass in dem aktuellen Kommunikationszyklus zusätzliche Übertragungsressourcen von der primären Kommunikationseinrichtung 100 verwendet werden, stellt sich die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200 bevorzugt auf den Empfang der zusätzlichen Information(en), z.B. über alternative Kanäle, ein.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200 diese zusätzlichen Kanäle zumindest zeitweise oder ständig (insbesondere ohne vorherige Signalisierung durch die primäre Kommunikationseinrichtung 100) beobachtet.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200 mithilfe von in dem empfangenen Datenpaket enthaltenen Redundanzinformationen, insbesondere Prüfbits, ermittelt, ob bei der Übertragung des Datenpakets von der primären Kommunikationseinrichtung 100 an die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200 Fehler (ein oder mehrere Fehler) aufgetreten sind.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200 im Falle wenigstens eines Fehlers ermittelt, ob der bzw. die Fehler vollständig korrigiert werden können, z.B. unter Verwendung der in dem empfangenen Datenpaket enthaltenen Redundanzinformationen. Falls ja, können die Fehler bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen korrigiert werden und die Informationen des Datenpakets (oder Teile hiervon, z.B. Nutzdaten) z.B. an eine auf der Recheneinrichtung 11 (7) der sekundäre Kommunikationseinrichtung 200 ausgeführten Anwendung übergeben werden. Falls nein, wird der Anwendung bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen signalisiert, dass wenigstens ein Übertragungsfehler aufgetreten ist und in diesem Zyklus keine gültigen Daten verfügbar sind.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200 in einer Rückwärtsrichtung (von der sekundären Kommunikationseinrichtung 200 zu der wenigstens einen primären Kommunikationseinrichtung 100) im gleichen Zyklus ein weiteres Datenpaket an die primäre Kommunikationseinrichtung 100 überträgt.
Das weitere Datenpaket kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen die gleichen Elemente oder Teile hiervon aufweisen, wie das zuvor in der Vorwärtsrichtung übertragene Datenpaket. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen können die Elemente des weiteren Datenpakets aber ggf. eine abweichende Größe aufweisen: a. Die (insbesondere) zeitkritischen Nutzdaten, b. eine Information, ob die vorangegangene Übertragung von der primären Kommunikationseinrichtung 100 zu der sekundären Kommunikationseinrichtung 200 erfolgreich war (z.B. in Form von „ACK“ oder „NACK“), c. (optional) eine Information, die eine aktuelle Konfiguration der Fehlerkorrektur angibt: Z. B. die Menge von Redundanzinformationen, z.B. eine Anzahl der Prüfbits., d. (optional) nicht-zeitkritische Daten, die zwar übertragen werden sollen, bei denen aber eine mögliche Verzögerung verkraftbar ist. e. Redundanzinformationenm, z.B. in Form von Prüfbits, mithilfe derer insbesondere Übertragungsfehler erkannt und ggf. korrigiert werden können.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann das vorstehend beispielhaft unter Bezugnahme auf 2, 3, 4 beschrieben Verfahren alternativ oder ergänzend auch durch die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200 (1) ausgeführt werden, um zumindest zeitweise die Robustheit der Übertragung von Datenpaketen an die primäre Kommunikationseinrichtung 100 zu verändern, insbesondere zu steigern (oder auch zu verringern, z.B. zur Einsparung von Ressourcen).
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann - insbesondere bezogen auf eine bestimmte Übertragungsrichtung - nach einer erfolgreichen Übertragung eines Datenpakets, insbesondere sofort oder nach einer vorgebbaren Zeitdauer, erneut die Übertragungskonfiguration UK verändert (Schritt 300 aus 2) werden, insbesondere in dem Sinne einer Verringerung der Robustheit der Übertragung der jeweiligen Datenpakete, wodurch Übertragungsressourcen freigegeben werden (z.B. Verwendung einer geringeren Anzahl von Paritätsbits und/oder Kommunikationskanälen usw.). Auf diese Weise wird der Energieverbrauch für den Betrieb der betreffenden Kommunikationseinrichtung 100, 200 im zeitlichen Mittel - bezogen auf konventionelle Ansätze - nur minimal erhöht und ggf. benachbarte Kommunikationssysteme (nicht gezeigt) nur in seltenen Fällen - wenn überhaupt - eingeschränkt.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ermittelt die primäre Kommunikationseinrichtung 100 eine Anzahl von Paketfehlern über eine vorgebbare erste Anzahl von zurückliegenden Übertragungen bzw. Kommunikationszyklen und führt den Schritt des Veränderns 300 (2) der Übertragungskonfiguration in Abhängigkeit der Anzahl von Paketfehlern aus. Auf diese Weise können bei einer größeren Anzahl von Paketfehlern ggf. weitergehende Maßnahmen (z.B. Hinzufügung mehrerer zusätzlicher Kommunikationskanäle) zur Steigerung der Robustheit der Datenübertragung getroffen werden, als bei Situationen mit einer kleineren Anzahl von Paketfehlern (hier z.B. Hinzufügung eines zusätzlichen Kommunikationskanals).
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen bereitet die primäre Kommunikationseinrichtung 100 eine zukünftige Veränderung 300 der Übertragungskonfiguration UK vor, sobald es zu einem ersten Paketfehler kommt, beispielsweise durch Signalisierung an die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200, dass nach M vielen zukünftigen Kommunikationszyklen eine veränderte Übertragungskonfiguration UK durch die primäre Kommunikationseinrichtung 100 verwendet werden wird. Dadurch ergibt sich bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ein gewisser Vorlauf um die zusätzlichen Maßnahmen insbesondere auf Seiten der sekundären Kommunikationseinrichtung 200 vorzubereiten.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen verändert die primäre Kommunikationseinrichtung 100 die Übertragungskonfiguration UK schrittweise, insbesondere jeweils dann, wenn ein weiterer Paketfehler auftritt, ähnlich zu dem bereits unter Bezugnahme auf 4 beschriebenen Ablauf.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann hierbei jeweils dasselbe Element a), b), c) der Übertragungskonfiguration UK, z.B. die Sendeleistung, verändert, z.B. bei jedem weiteren Fehler schrittweise erhöht, werden.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann jedoch auch ein anderes Element a), b), c) der Übertragungskonfiguration UK verändert werden als bei dem vorigen Schritt der Veränderung. Wenn beispielsweise in einem vorangehenden Schritt 300 der Veränderung die Sendeleistung der primären Kommunikationseinrichtung 100 erhöht worden ist, kann in einem nachfolgenden abermaligen Schritt 300 der Veränderung z.B. die Richtcharakteristik (Aspekt b)) bzw. die Diversität (Aspekt c)), insbesondere wenigstens einer der Teilaspekte c1) bis c7) verändert werden.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ermöglichen vorteilhaft eine Sicherung bzw. Steigerung der Übertragungsqualität von Datenpaketen DP und können vorteilhaft zumindest zeitweise sowohl durch die primäre Kommunikationseinrichtung 100 als auch durch die sekundäre Kommunikationseinrichtung 200 ausgeführt werden. Insbesondere können durch bevorzugte Ausführungsformen Mehrfachfehler wie z.B. aufeinanderfolgende Paketfehler vermindert bzw. vermieden werden.
Nachstehend sind Vorteile und vorteilhafte Aspekte aufgeführt, die zumindest zeitweise durch zumindest manche bevorzugte Ausführungsformen erreichbar sind: Sehr kurzen Zykluszeiten für eine zyklische Kommunikation, insbesondere wenn keine Sendewiederholungen (ARQ) erfolgen; im zeitlichen Mittel eine moderate Sendeleistung und eine moderate Nutzung von kostbaren Übertragungsressourcen (Zeit, Frequenz, Raum, Code etc.), insbesondere wenn zusätzliche Maßnahmen zur Steigerung der Robustheit z.B. im Wege der Veränderung 300 einer Übertragungskonfiguration UK z.B. nur in seltenen Fällen getroffen werden, z.B. wenn es zu einem oder mehreren Paketfehlern gekommen ist, und wenn derartige Maßnahmen bzw. die betreffende Übertragungskonfiguration UK i.d.R. nur zeitweise angewandt werden, z.B. bis keine Paketfehler mehr auftreten; eine effiziente Vermeidung von ggf. kritischen Mehrfachfehlern, was insbesondere bei bestimmten Anwendungen z.B. in der industriellen Kommunikation ein wichtiges Qualitätsmerkmal ist.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen wird das Prinzip gemäß den Ausführungsformen in Kommunikationssystemen eingesetzt, bei denen Daten in Form von Datenpaketen, insbesondere zeitkritisch, übertragen werden, und bei denen insbesondere vereinzelte Paketfehler unkritisch bzw. tolerierbar sind.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen wird das Prinzip gemäß den Ausführungsformen in Kommunikationssystemen für die Echtzeit-Kommunikation, insbesondere in der industriellen Automation, z.B. bei so genannten „Closed-Loop-Control-Anwendungen“, eingesetzt. Denkbar ist bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen die Verwendung des Prinzips gemäß den Ausführungsformen in Kommunikationssystemen auch in anderen Systemen, bei denen z.B. Echtzeit-Datenströme verarbeitet werden, wobei einzelne Paketfehler tolerierbar sind, z.B. weil sie mittels Interpolation korrigierbar sind.
Weitere Beispiele für eine Verwendung des Prinzips gemäß den Ausführungsformen sind Steuerungsaufgaben in Fahrzeugen (z.B. Steer-by-wire, Brake-by-wire) und/oder cyberphysischen Systemen, z.B. Robotern, bei denen es insbesondere im Fehlerfall wichtiger ist, dass aktuelle Kommandos erfolgreich übermittelt werden, als dass vorangegangene Kommandos wiederholt werden.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer primären Kommunikationseinrichtung (100), die dazu ausgebildet ist, Datenpakete (DP) über ein Übertragungsmedium (M) an wenigstens eine sekundäre Kommunikationseinrichtung (200) zu übertragen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: zumindest zeitweises Verändern (300) einer Übertragungskonfiguration (UK) zur Übertragung von Datenpaketen, Übertragen (302) wenigstens eines ersten Datenpakets (DP1) an die wenigstens eine sekundäre Kommunikationseinrichtung (200) unter Verwendung der Übertragungskonfiguration (UK).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren weiter umfasst: Empfangen (304; 310) von ersten Informationen (11), die mögliche Fehler bei einem Empfang a) des ersten Datenpakets (DP1) durch die sekundäre Kommunikationseinrichtung (200) und/oder b) wenigstens eines vor dem ersten Datenpaket (DP1) von der primären Kommunikationseinrichtung (100) an die sekundäre Kommunikationseinrichtung (200) gesendeten Datenpakets (DP) charakterisieren.
Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Übertragungskonfiguration (UK) wenigstens eines der folgenden Elemente aufweist: a) eine Sendeleistung, b) im Falle einer Verwendung eines Antennensystems bei der primären Kommunikationseinrichtung (100) eine Richtcharakteristik des Antennensystems, c) Diversität, wobei insbesondere im Rahmen der Diversität ein zu übertragendes Datenpaket und/oder mit dem zu übertragenden Datenpaket assoziierte Redundanzinformationen auf wenigstens zwei, vorzugsweise voneinander verschiedenen, Kommunikationskanälen an die wenigstens eine sekundäre Kommunikationseinrichtung (200) übertragen werden, wobei insbesondere die beiden Kommunikationskanäle durch wenigstens eines der folgenden Elemente charakterisiert sind: c1) unterschiedliche Frequenzbereiche, insbesondere Frequenzbänder, c2) unterschiedliche Zeitbereiche, insbesondere Zeitschlitze, c3) unterschiedliche räumliche Ausbreitungspfade, c4) im Falle einer Verwendung von codemultiplex-Verfahren, unterschiedliche Codegruppen, c5) im Falle einer Verwendung eines Antennensystems bei der primären Kommunikationseinrichtung (100), unterschiedliche Polarisationen bzw. Polarisationsrichtungen, c6) zusätzliche Übertragung des zu übertragenden Datenpakets und/oder der Redundanzinformationen bzw. von dem zu übertragenden Datenpaket und/oder der Redundanzinformationen abgeleiteten Informationen, von wenigstens einer anderen Kommunikationseinrichtung (200a), die Zugriff auf das Übertragungsmedium (M) hat, c7) zusätzliche Übertragung des zu übertragenden Datenpakets und/oder der Redundanzinformationen bzw. von dem zu übertragenden Datenpaket und/oder der Redundanzinformationen abgeleiteten Informationen über ein oder mehrere weitere Übertragungsmedien (M') und/oder Kommunikationssysteme.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei die Übertragungskonfiguration (UK) in Abhängigkeit der ersten Informationen (11) verändert (312) wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die primäre Kommunikationseinrichtung (100) mehrere Datenpakete an die sekundäre Kommunikationseinrichtung (200) überträgt (313b, 313d), und wobei die primäre Kommunikationseinrichtung (100) für wenigstens zwei aufeinanderfolgende Datenpakete die Übertragungskonfiguration (UK) verändert (313a, 313c), insbesondere in dem Sinne einer Steigerung der Robustheit der Übertragung der jeweiligen Datenpakete, insbesondere solange die primäre Kommunikationseinrichtung (100) keine Bestätigung über den fehlerfreien Erhalt eines übertragenen Datenpakets durch die sekundäre Kommunikationseinrichtung (200) empfängt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die primäre Kommunikationseinrichtung (100) dann, wenn sie eine Bestätigung über den fehlerfreien Erhalt eines übertragenen Datenpakets durch die sekundäre Kommunikationseinrichtung (200) empfängt (318), die Übertragungskonfiguration (UK) verändert (319), insbesondere in dem Sinne einer Verringerung der Robustheit der Übertragung der jeweiligen Datenpakete.
Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei wenigstens das erste Datenpaket (DP1) wenigstens eines der folgenden Elemente aufweist: a) Nutzdaten, wobei insbesondere die Nutzdaten zeitkritische und/oder nicht zeitkritische Daten aufweisen, b) zweite Informationen, die charakterisieren, ob eine vorangehende Übertragung wenigstens eines Datenpaketes von der sekundären Kommunikationseinrichtung (200) zu der primären Kommunikationseinrichtung (100) erfolgreich war, c) dritte Informationen, die die Übertragungskonfiguration (UK) charakterisieren, d) Redundanzinformationen, insbesondere Prüfbits, die insbesondere eine Erkennung und/oder Korrektur von einem und/oder mehreren Übertragungsfehlern bei der Übertragung des ersten Datenpakets (DP1) an die sekundäre Kommunikationseinrichtung (200) ermöglichen.
Primäre Kommunikationseinrichtung (100), die dazu ausgebildet ist, Datenpakete (DP) über ein Übertragungsmedium (M) an wenigstens eine sekundäre Kommunikationseinrichtung (200) zu übertragen, wobei die primäre Kommunikationseinrichtung (100) zur Ausführung der folgenden Schritte ausgebildet ist: zumindest zeitweises Verändern (300) einer Übertragungskonfiguration (UK) zur Übertragung von Datenpaketen, Übertragen (302) wenigstens eines ersten Datenpakets (DP1) an die wenigstens eine sekundäre Kommunikationseinrichtung (200) unter Verwendung der Übertragungskonfiguration (UK).
Primäre Kommunikationseinrichtung (100) nach Anspruch 8, wobei die primäre Kommunikationseinrichtung (100) zur Ausführung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.
Verfahren zum Betreiben einer sekundären Kommunikationseinrichtung (200), die dazu ausgebildet ist, Datenpakete (DP) über ein Übertragungsmedium (M) von wenigstens einer primären Kommunikationseinrichtung (100), insbesondere gemäß wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 9, zu empfangen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Empfangen (400) wenigstens eines ersten Datenpakets (DP1) von der wenigstens einen primären Kommunikationseinrichtung (100) über das Übertragungsmedium (M), und optional Prüfen (402), ob in dem wenigstens einen ersten Datenpaket (DP1) dritte Informationen bzw. die dritten Informationen, enthalten sind, die die Übertragungskonfiguration (UK) der primären Kommunikationseinrichtung (100) charakterisieren.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei dann, wenn in dem wenigstens einen ersten Datenpaket (DP1) die dritten Informationen enthalten sind, ein Betrieb der sekundären Kommunikationseinrichtung (200) in Abhängigkeit der dritten Informationen ausgeführt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 11, weiter aufweisend: Ermitteln (410), ob bei der Übertragung des wenigstens einen ersten Datenpakets (DP1) von der primären Kommunikationseinrichtung (100) an die sekundäre Kommunikationseinrichtung (100) wenigstens ein Fehler aufgetreten ist, und Signalisieren (412) an die primäre Kommunikationseinrichtung (100), ob wenigstens ein Fehler aufgetreten ist.
Sekundäre Kommunikationseinrichtung (200), die dazu ausgebildet ist, Datenpakete (DP) über ein Übertragungsmedium (M) von wenigstens einer primären Kommunikationseinrichtung (100), insbesondere gemäß wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 9, zu empfangen, wobei die sekundäre Kommunikationseinrichtung (200) zur Ausführung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 12 ausgebildet ist.
Verwendung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder 10 bis 12 und/oder der primären Kommunikationseinrichtung (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 9 und/oder der sekundären Kommunikationseinrichtung (200) nach Anspruch 13 zur Übertragung von Datenpaketen (DP), insbesondere zeitkritische Daten aufweisenden Datenpaketen, über wenigstens ein Übertragungsmedium (M).
Kommunikationssystem (1000) mit wenigstens einer primären Kommunikationseinrichtung (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 9 und wenigstens einer sekundären Kommunikationseinrichtung (200) nach Anspruch 13.