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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kommunikationseinheit zum Austausch von Daten mit anderen Kommunikationsteilnehmern über Kommunikationsprotokolle und insbesondere eine Kommunikationseinheit, welche ausgebildet ist, Daten mit anderen Kommunikationsteilnehmern über eines von wenigstens zwei Kommunikationsprotokollen auszutauschen.
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Ein Kommunikationsprotokoll bezeichnet allgemein die Vereinbarung, nach welcher eine Datenübertragung zwischen zwei Kommunikationsteilnehmern abläuft. Derartige Kommunikationsprotokolle können dabei beispielsweise durch Hardware, durch Software oder Kombinationen von Hardware und Software implementiert werden.
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Einzelne Kommunikationsprotokolle weisen dabei unterschiedliche Vorteile für unterschiedliche Anwendungsbereiche auf. Insbesondere unterscheiden sich einzelne Kommunikationsprotokolle dabei im Hinblick auf ihre Reichweite, die übertragbare Datenmenge und Datenrate, ihre Energieeffizienz und Latenzen für die Übertragung von Daten. Dabei sind beispielsweise Kommunikationsprotokolle bekannt, welche dafür ausgelegt sind, Daten über geringere Reichweiten zu kommunizieren, beispielsweise eine wM-Bus Kommunikation. Weiter sind auch Kommunikationsprotokolle bekannt, welche wiederum dafür ausgelegt sind, Daten über eine große Reichweite zu kommunizieren, beispielsweise LPWAN-Protokolle.
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Weiter deckt das Internet of Things (loT) eine riesige Bandbreite an Branchen und Anwendungsfällen ab, die von einem einzelnen Gerät bis hin zu einer massiven plattformübergreifenden Implementierung von eingebetteten Technologien und Cloud-Systemen reichen. Möglich wird diese Vernetzung nur mithilfe von Kommunikationsprotokollen, die die Verbindungen der einzelnen Komponenten miteinander regeln. Wichtig für den Erfolg eines loT-Projektes ist dabei jedoch die richtige Auswahl des passenden Kommunikationsprotokolls, welches sich jedoch beispielsweise basierend auf aktuell vorliegenden Gegebenheiten ändern kann. Ferner kann es beispielsweise beim Fernauslesen von Messaufnehmern beziehungsweise Smart Metern sinnvoll sein, die Daten zunächst auf einem für kurze Reichweiten optimierten Protokoll auszulesen und die ausgelesenen Daten anschließend basierend auf einem für große Reichweiten optimierten Protokoll an einen Server oder Host zu übertragen. Folglich besteht Bedarf an einer Kommunikationseinheit zum Austausch von Daten mit anderen Kommunikationsteilnehmern über Kommunikationsprotokolle, welche ausgebildet ist, basierend auf aktuell vorliegenden Bedingungen ein für die Kommunikation optimales Kommunikationsprotokoll auszuwählen.
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Aus der Druckschrift
WO 2017/129304 A1 ist ein Verfahren zur Informationsübertragung in einem Kommunikationsnetz bekannt, wobei von einer Signalaufbereitungseinheit über mindestens einen Übertragungskanal ein Primärsignal empfangen wird, von der Signalaufbereitungseinheit aus dem Primärsignal ein Sekundärsignal erzeugt wird, und das Sekundärsignal von der Signalaufbereitungseinheit über zwei verschiedene Protokollschichten an eine Signalverarbeitungseinheit gesendet wird.
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Aufgabe von Ausführungsformen der Erfindung ist es, eine verbesserte Kommunikationseinheit zum Austausch von Daten mit anderen Kommunikationsteilnehmern anzugeben.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch den Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Kommunikationseinheit zum Austausch von Daten mit weiteren Kommunikationsteilnehmern, wobei die Kommunikationseinheit wenigstens einen Empfänger zum Empfang von Daten von den weiteren Kommunikationsteilnehmern über eines von wenigstens zwei Kommunikationsprotokollen und wenigstens einen Sender zum Senden von Daten an die weiteren Kommunikationsteilnehmer über eines der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle aufweist, und wobei die Kommunikationseinheit weiter eine Detektionseinheit aufweist, welche ausgebildet ist, Nutzungsbedingungen zu detektieren, und eine erste Steuereinheit, welche ausgebildet ist, basierend auf aktuellen Nutzungsbedingungen einzustellen, über welches der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle der wenigstens eine Empfänger Daten von den weiteren Kommunikationsteilnehmern empfängt und/oder basierend auf den aktuellen Nutzungsbedingungen einzustellen, über welches der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle der wenigstens eine Sender Daten an die weiteren Kommunikationsteilnehmer sendet.
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Unter Empfänger beziehungsweise Datenempfänger wird dabei eine Einheit verstanden, welche ausgebildet ist, während einer Datenübertragung von anderen Kommunikationsteilnehmern gesendete Daten zu empfangen.
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Unter Sender beziehungsweise Datensender wird weiter eine Einheit verstanden, welche ausgebildet ist, während einer Datenübertragung Daten an andere Kommunikationsteilnehmer weiterzuleiten beziehungsweise zu senden.
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Dabei kann die Kommunikationseinheit auch wenigstens einen Transceiver, das heißt wenigstens eine Kombination aus einem Empfänger und einem Sender aufweisen. Insbesondere kann die Kommunikationseinheit dabei wenigstens einen Transceiver aufweisen, welcher ausgebildet ist, über eines der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle Daten von anderen Kommunikationsteilnehmern zu empfangen und/oder über eines der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle Daten an andere Kommunikationsteilnehmer zu senden.
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Gemäß der Erfindung unterscheiden sich die wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle, bei denen es sich insbesondere um drahtlose Kommunikationsprotokolle handelt, insbesondere im Hinblick auf die jeweils genutzten Modulationsformate und/oder die Frequenz, wobei jedem Kommunikationsprotokoll genau ein Netzwerk zugeordnet ist. Die einzelnen Kommunikationsprotokolle können sich dabei insbesondere im Hinblick auf zugehörige Schichten beziehungsweise Protokollschichten unterscheiden. Dabei können sich die einzelnen Kommunikationsprotokolle auf alle vorhandenen Schichten, insbesondere aber auch auf hardwarenahe Schichten wie die physische Schicht und die Sicherungsschicht beziehen.
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Unter Nutzungsbedingung wird dabei eine oder mehrere Informationen verstanden, welche vorliegende Gegebenheiten, beispielsweise verfügbare Netzwerke, eine benötigte Reichweite, eine zu übertragende Datenmenge, eine gewünschte Energieeffizienz, und/oder gewünschte Latenzen für die Übertragung von Daten kennzeichnen. Unter aktuellen Nutzungsbedingungen werden dabei aktuell beziehungsweise zu einem aktuellen Zeitpunkt vorliegende Nutzungsbedingungen verstanden.
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Somit wird eine Kommunikationseinheit angegeben, welche ausgebildet ist, Daten mit anderen Kommunikationsteilnehmern über eines von wenigstens zwei Kommunikationsprotokollen zu kommunizieren, und welche insbesondere derart ausgebildet ist, flexibel zwischen den wenigstens zwei Kommunikationsprotokollen umzuschalten. Dabei kann die Umschaltung zwischen den wenigstens zwei Kommunikationsprotokollen insbesondere auch zur Laufzeit erfolgen, wobei jedoch immer nur ein Kommunikationsprotokoll zu einem Zeitpunkt prozessiert beziehungsweise verarbeitet wird.
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Zudem ist die Kommunikationseinheit derart ausgebildet beziehungsweise werden die Komponenten der Kommunikationseinheit derart adressiert, dass über den einen Empfänger und den einen Sender jeweils insbesondere unterschiedliche Schichten betreffende Kommunikationsprotokolle unterstützt werden können.
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Insgesamt wird somit eine verbesserte Kommunikationseinheit zum Austausch von Daten mit anderen Kommunikationsteilnehmern angegeben.
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Weiter kann die Kommunikationseinheit eine einzige beziehungsweise gemeinsame Antenne, welche ausgebildet ist, alle der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle zu unterstützen, aufweisen. Dass die Kommunikationseinheit dabei nur eine einzige Antenne aufweist, über welche mehrere der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle unterstützt werden können, beziehungsweise welche zur Kommunikation über alle der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle genutzt werden kann, hat insbesondere den Vorteil, dass der Aufbau der Kommunikationseinheit erheblich vereinfacht wird.
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In einer Ausführungsform weist die Kommunikationseinheit weiter eine gemeinsame, zweite Steuereinheit auf, welche ausgebildet ist, für alle der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle jeweils eine Kommunikation von Daten über das entsprechende Kommunikationsprotokoll zu regeln.
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Insbesondere kann die zweite Steuereinheit dabei ausgebildet sein, wenigstens Teile der Kommissionierungsprozeduren auszuführen. Beispielsweise kann die zweite Steuereinheit dabei ausgebildet sein, sich über ein Kommunikationsprotokoll in einem Netzwerk derart anzumelden, um anschließend über ein anderes Kommunikationsprotokoll in einem anderen Netzwerk teilnehmen zu können. Weiter kann die zweite Steuereinheit auch ausgebildet sein, gewisse Sicherheitsfunktionen auszuführen, wobei die zweite Steuereinheit beispielsweise ein gemeinsames Kryptomodul bilden kann und/oder ausgebildet sein kann, gemeinsame Credentials zu vergeben. Zudem kann die zweite Steuereinheit auch die Ansteuerung betreffen, das heißt die Ansteuerung von Timer, Schnittstellensteuerung etc., und/oder die allgemeine Kommunikationsregelung, beispielsweise die Regelung des Warteschleifenmanagements oder der Rahmenbearbeitung.
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Insgesamt wird durch eine derartige Steuereinheit, welche von allen der wenigstens zwei Kommunikationsprotokollen gemeinsam genutzt werden können, somit der Aufbau der Kommunikationseinheit vereinfacht.
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Die wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle können dabei LPWAN-Protokolle und/oder Wireless-MBus-Protokolle aufweisen.
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LPWAN (Low Power Wide Area Network) beschreibt eine Klasse von Netzwerkprotokollen zur Verbindung von energieeffizienten loT-Geräten, beispielsweise von batteriebetriebenen Sensoren mit einem Server. Die Protokolle sind dabei derart ausgelegt, dass eine große Reichweite und ein niedriger Energieverbrauch der Endgeräte bei niedrigen Betriebskosten erreicht werden können, bei gleichzeitig geringer Datenrate und einer hohen Zuverlässigkeit.
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wM-Bus wiederum ist die drahtlos arbeitende Version des drahtgebundenen M-Busses, was für Meter-Bus steht. Sie ist in der Norm EN 13757-4 standardisiert und eignet sich für batteriebetriebene Geräte. Die entsprechenden Funkverbindungen arbeiten unidirektional oder bidirektional und können beispielsweise Daten von Sensoren oder die Zählerstände von Messaufnehmern übertragen.
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Somit wird insbesondere eine Kommunikationseinheit angegeben, welche, beispielsweise im Rahmen eines loT-Systems, ausgebildet ist, die verwendeten Kommunikationsprotokolle derart einzustellen, dass zunächst Daten von den Messaufnehmern basierend auf einem entsprechenden optimalen Kommunikationsprotokoll empfangen und die entsprechenden empfangenen Daten anschließend wiederum basierend auf einem entsprechenden optimalen Kommunikationsprotokoll an einen Server oder Host weitergeleitet werden können.
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Dabei, dass die wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle LPWAN-Protokolle und/oder wM-Bus-Protokolle aufweisen, handelt es sich jedoch nur um eine Ausführungsform. Vielmehr können die wenigstens zwei Protokolle auch für andere Anwendungen oder Anforderungen, insbesondere Anforderungen mit Bezug auf eine benötigte Reichweite, eine zu übertragende Datenmenge, eine gewünschte Energieeffizienz, oder gewünschte Latenzen für die Übertragung von Daten jeweils optimale anwendungsspezifische Kommunikationsprotokolle aufweisen.
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Die Nutzungsbedingungen können dabei aktuelle Gegebenheiten, eine aktuell benötigte Reichweite, oder Netzwerke, über welche bevorzugt kommuniziert werden soll, charakterisieren. Insbesondere kann aus der einen oder den mehreren Nutzungsbedingungen abgeleitet werden, ob basierend auf aktuellen Gegebenheiten ein anderes der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle verwendet werden soll, ob basierend auf der Reichweite, über welche Daten kommuniziert werden sollen, ein anderes der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle verwendet werden soll, oder ob basierend auf der Verfügbarkeit von Netzwerken ein anderes Kommunikationsprotokoll verwendet werden soll.
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Die aktuellen Gegebenheiten können dabei eine aktuelle Zeit, eine Umgebung, in welcher die Kommunikationseinheit aktuell verwendet wird, oder vorgegebene beziehungsweise vorab festgelegte Bedingungen umfassen.
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Die Daten, welche kommuniziert werden sollen, können ferner Sensordaten aufweisen, das heißt Gegebenheiten außerhalb der Kommunikationseinheit selber charakterisieren. Beispielsweise kann es sich bei den Daten dabei wiederum um Daten, welche im Rahmen eines IOT-Systems von Messaufnehmern gesammelt, an Verarbeitungseinheiten übertragen und anschließend an einen Server oder Host übertragen werden sollen, handeln.
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Mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird auch ein Kommunikationssystem angegeben, welches wenigstens eine obenstehend beschriebene Kommunikationseinheit und weitere Kommunikationsteilnehmer, welche ausgebildet sind, über wenigstens eines der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle mit der wenigstens einen Kommunikationseinheit Daten auszutauschen, aufweist.
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Insgesamt wird somit ein Kommunikationssystem angegeben, welches eine verbesserte Kommunikationseinheit zum Austausch von Daten mit anderen Kommunikationsteilnehmern aufweist.
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Insbesondere wird ein Kommunikationssystem angegeben, welches eine Kommunikationseinheit aufweist, die ausgebildet ist, Daten mit anderen Kommunikationsteilnehmern über eines von wenigstens zwei Kommunikationsprotokollen zu kommunizieren, und welche insbesondere derart ausgebildet ist, flexibel zwischen den wenigstens zwei Kommunikationsprotokollen umzuschalten. Dabei kann die Umschaltung zwischen den wenigstens zwei Kommunikationsprotokollen insbesondere auch zur Laufzeit erfolgen, wobei jedoch immer nur ein Kommunikationsprotokoll zu einem Zeitpunkt prozessiert beziehungsweise verarbeitet wird.
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Zudem ist die wenigstens eine Kommunikationseinheit dabei derart ausgebildet beziehungsweise werden die Komponenten der wenigstens einen Kommunikationseinheit derart adressiert, dass über den einen Empfänger und den einen Sensor jeweils insbesondere unterschiedliche Schichten betreffende Kommunikationsprotokolle unterstützt werden können.
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Dabei können Hardware-Komponenten, beispielsweise Standard-Transceiver entsprechend nachgerüstet werden, um das Kommunikationssystem zu realisieren, ohne dass dabei aufwändige und kostspielige Umbauten vonnöten wären oder ein Großteil der Hardware ausgetauscht werden müsste. Vielmehr kann ein entsprechendes Kommunikationssoftware-Stack in eine Standard-Hardware implementiert werden, um das Kommunikationssystem zu realisieren. Insbesondere kann dabei ohne die Notwendigkeit eines Firmware-Update ermöglicht werden, zwischen verschiedenen Kommunikationsprotokollen umzuschalten.
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Mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird weiter auch ein Verfahren zum Austausch von Daten zwischen wenigstens einer Kommunikationseinheit und weiteren Kommunikationsteilnehmern über wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle angegeben, wobei Daten von weiteren Kommunikationsteilnehmern über eines von wenigstens zwei Kommunikationsprotokollen durch einen Empfänger der wenigstens einen Kommunikationseinheit empfangen werden, Daten von der Kommunikationseinheit an weitere Kommunikationsteilnehmer über eines der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle durch einen Sender der wenigstes einen Kommunikationseinheit gesendet werden, aktuelle Nutzungsbedingungen detektiert werden, und wobei basierend auf den aktuellen Nutzungsbedingungen eingestellt wird, über welches der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle der Empfänger Daten von weiteren Kommunikationsteilnehmern empfängt und/oder basierend auf den aktuellen Nutzungsbedingungen eingestellt wird, über welches der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle der Sender Daten an weitere Kommunikationsteilnehmer sendet.
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Insgesamt wird somit ein Verfahren zur Kommunikation von Daten zwischen verschiedenen Kommunikationsteilnehmern angegeben.
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Insbesondere wird ein Verfahren angegeben, welches auf einer Kommunikationseinheit basiert, die ausgebildet ist, Daten mit anderen Kommunikationsteilnehmern über eines von wenigstens zwei Kommunikationsprotokollen zu kommunizieren, und welche insbesondere derart ausgebildet ist, flexibel zwischen den wenigstens zwei Kommunikationsprotokollen umzuschalten. Dabei kann die Umschaltung zwischen den wenigstens zwei Kommunikationsprotokollen insbesondere auch zur Laufzeit erfolgen, wobei jedoch immer nur ein Kommunikationsprotokoll zu einem Zeitpunkt prozessiert beziehungsweise verarbeitet wird. Zudem ist die Kommunikationseinheit derart ausgebildet beziehungsweise werden die Komponenten der Kommunikationseinheit derart adressiert, dass über den einen Empfänger und den einen Sender jeweils insbesondere unterschiedliche Schichten betreffende Kommunikationsprotokolle unterstützt werden können.
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Dabei kann die wenigstens eine Kommunikationseinheit weiter wiederum eine einzige beziehungsweise gemeinsame Antenne aufweisen, welche ausgebildet ist, alle der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle zu unterstützen. Dass die Kommunikationseinheit dabei nur eine einzige Antenne aufweist, über welche mehrere der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle unterstützt werden können, hat insbesondere wiederum den Vorteil, dass der Aufbau der Kommunikationseinheit erheblich vereinfacht wird.
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Zudem kann die wenigstens eine Kommunikationseinheit weiter eine gemeinsame Steuereinheit aufweisen, wobei das Verfahren weiter für alle der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle jeweils eine Ansteuerung der Kommunikation über das entsprechende Kommunikationsprotokoll durch die gemeinsame Steuereinheit aufweist.
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Das Steuern der Kommunikation kann dabei jeweils wiederum ein Regeln von zumindest einem Teil der Kommissionierungsprozeduren, von Sicherheitsfunktionen, der Ansteuerung und/oder von Parametern der allgemeinen Kommunikationsregelung betreffen.
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Auch können die wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle LPWAN-Protokolle und/oder wM-Bus-Protokolle aufweisen.
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Somit wird ein Verfahren angegeben, mit welchem, beispielsweise im Rahmen eines loT-Systems, die verwendeten Kommunikationsprotokolle derart eingestellt werden können, dass zunächst Daten von Messaufnehmern basierend auf einem entsprechenden optimalen Kommunikationsprotokoll empfangen und die entsprechenden empfangenen Daten anschließend wiederum basierend auf einem entsprechenden optimalen Kommunikationsprotokoll an einen Server oder Host weitergeleitet werden können.
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Dabei, dass die wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle LPWAN-Protokolle und/oder wM-Bus-Protokolle aufweisen handelt es sich jedoch nur um eine Ausführungsform. Vielmehr können die wenigstens zwei Protokolle auch für andere Anwendungen oder Anforderungen, insbesondere Anforderungen mit Bezug auf eine benötigte Reichweite, eine zu übertragende Datenmenge, eine gewünschte Energieeffizienz, oder gewünschte Latenzen für die Übertragung von Daten jeweils optimale anwendungsspezifische Kommunikationsprotokolle aufweisen.
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Weiter können Nutzungsbedingungen wiederum aktuelle Gegebenheiten, eine aktuell benötigte Reichweite, oder Netzwerke, über welche bevorzugt kommuniziert werden soll, charakterisieren.
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Insbesondere ist das Verfahren dabei derart ausgebildet, dass aus der einen oder den mehreren Nutzungsbedingungen abgeleitet werden kann, ob basierend auf aktuellen Gegebenheiten ein anderes der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle verwendet werden soll, ob basierend auf der Reichweite, über welche Daten kommuniziert werden sollen, ein anderes der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle verwendet werden soll, oder ob basierend auf der Verfügbarkeit von Netzwerken ein anderes Kommunikationsprotokoll verwendet werden soll.
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Die Daten, welche kommuniziert werden sollen, können ferner wiederum Sensordaten aufweisen, das heißt Gegebenheiten außerhalb der Kommunikationseinheit selber charakterisieren. Beispielsweise kann es sich bei den Daten dabei wiederum um Daten, welche im Rahmen eines loT-Systems von Messaufnehmern gesammelt, an Verarbeitungseinheiten übertragen und anschließend an einen Server oder Host übertragen werden sollen, handeln.
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Mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ferner auch ein Computerprogrammprodukt umfassend Code, welcher bei Ausführung des Programmes durch einen Computer diesen dazu veranlasst, ein obenstehend beschriebenes Verfahren zum Austausch von Daten zwischen wenigstens einer Kommunikationseinheit und weiteren Kommunikationsteilnehmern über wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle auszuführen, angegeben.
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Insgesamt wird somit ein Computerprogrammprodukt angegeben, welches ausgebildet ist, ein Verfahren zur Kommunikation von Daten zwischen verschiedenen Kommunikationsteilnehmern auszuführen.
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Insbesondere ist das Computerprogrammprodukt dabei ausgebildet, ein Verfahren auszuführen, welches auf einer Kommunikationseinheit basiert, die ausgebildet ist, Daten mit anderen Kommunikationsteilnehmern über eines von wenigstens zwei Kommunikationsprotokollen zu kommunizieren, und welche insbesondere derart ausgebildet ist, flexibel zwischen den wenigstens zwei Kommunikationsprotokollen umzuschalten. Dabei kann die Umschaltung zwischen den wenigstens zwei Kommunikationsprotokollen insbesondere auch zur Laufzeit erfolgen, wobei jedoch immer nur ein Kommunikationsprotokoll zu einem Zeitpunkt prozessiert beziehungsweise verarbeitet wird.
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Zudem kann das Verfahren dabei derart implementiert werden, dass Hardware-Komponenten, beispielsweise Standard-Transceiver mit dem Computerprogramm nachgerüstet werden können, um unterschiedliche Kommunikationsprotokolle über dieselbe Hardware ansteuern zu können.
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Zusammenfassend ist festzustellen, dass mit der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Kommunikationseinheit zum Austausch von Daten mit anderen Kommunikationsteilnehmern angegeben wird.
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Die Erfindung wird nunmehr anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
- 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Systems zum Fernauslesen von Messaufnehmern gemäß einem Beispiel;
- 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Kommunikationseinheit zum Austausch von Daten mit anderen Kommunikationsteilnehmern gemäß Ausführungsformen der Erfindung;
- 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Austausch von Daten zwischen wenigstens einer Kommunikationseinheit und weiteren Kommunikationsteilnehmern über wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
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1 zeigt ein Blockschaltbild eines Systems 1 zum Fernauslesen von Messaufnehmern 2 gemäß einem Beispiel.
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Wie 1 zeigt, weist das System dabei Verarbeitungseinheiten 3 von smarten Sensoren 3 mit zugeordneten Messaufnehmern 2 auf, wobei die Messaufnehmer 2 beispielsweise ausgebildet sein können, einen Verbrauch an Wasser oder Energie zu erfassen und entsprechende Verbrauchsdaten insbesondere drahtlos beziehungsweise funkbasiert an die entsprechenden Verarbeitungseinheit 3 zu schicken. In der Verarbeitungseinheit 3 werden die Verbrauchsdaten dann aufbearbeitet beziehungsweise verarbeitet. Die verarbeiteten Daten werden anschließend insbesondere wieder drahtlos oder funkbasiert von den einzelnen Verarbeitungseinheiten 3 an einen Server 4 eines entsprechenden Providers übertragen. Die Kommunikation zwischen den Messaufnehmern 2 und den jeweiligen Verarbeitungseinheiten 3 wird dabei in 1 durch den mit Bezugszeichen 5 gekennzeichneten Pfeil symbolisiert. Die Kommunikation zwischen den Verarbeitungseinheiten 3 und dem Server 4 wird in 1 zudem durch den mit Bezugszeichen 6 gekennzeichneten Pfeil symbolisiert.
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Die Kommunikation erfolgt dabei jeweils über Kommunikationsprotokolle. Einzelne Kommunikationsprotokolle weisen dabei unterschiedliche Vorteile für unterschiedliche Anwendungsebereiche auf. Insbesondere unterscheiden sich einzelne Kommunikationsprotokolle dabei im Hinblick auf ihre Reichweite, die übertragbare Datenmenge und Datenrate, ihre Energieeffizienz und Latenzen für die Übertragung von Daten. Dabei sind beispielsweise Kommunikationsprotokolle bekannt, welche dafür ausgelegt sind, Daten über geringere Reichweiten zu kommunizieren, beispielsweise eine wM-Bus Kommunikation. Weiter sind auch Kommunikationsprotokolle bekannt, welche wiederum dafür ausgelegt sind, Daten über eine große Reichweite zu kommunizieren, beispielsweise LPWAN-Protokolle. 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Kommunikationseinheit 10 zum Austausch von Daten mit anderen Kommunikationsteilnehmern gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
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Die Kommunikationseinheit 10 kann dabei beispielsweise einer oder mehreren der der Verarbeitungseinheiten der smarten Sensoren gemäß dem in 1 gezeigten Beispiel entsprechen.
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Wie 2 zeigt, weist die Kommunikationseinheit 10 dabei einen Empfänger zum Empfang von Daten von den weiteren Kommunikationsteilnehmern über eines von wenigstens zwei Kommunikationsprotokollen und einen Sender zum Senden von Daten an die weiteren Kommunikationsteilnehmer über eines der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle aufweist.
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Gemäß den Ausführungsformen der 1 weist die Kommunikationseinheit 10 dabei insbesondere einen Transceiver 11 auf, welcher ausgebildet ist, Daten von den weiteren Kommunikationsteilnehmern über eines der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle zu empfangen und Daten an die weiteren Kommunikationsteilnehmer über eines der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle zu senden.
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Gemäß der Erfindung unterscheiden sich die wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle, bei denen es sich insbesondere um drahtlose Kommunikationsprotokolle handelt, insbesondere im Hinblick auf die jeweils genutzten Modulationsformate und/oder die Frequenz, wobei jedem Kommunikationsprotokoll genau ein Netzwerk zugeordnet ist. Die einzelnen Kommunikationsprotokolle können sich dabei insbesondere im Hinblick auf die Ausführung der einzelnen Protokollschichten unterscheiden. Dabei können sich die einzelnen Kommunikationsprotokolle auf alle vorhandenen Schichten, insbesondere aber auch auf hardwarenahe Schichten wie die physische Schicht und die Sicherungsschicht beziehen.
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Wie 2 weiter zeigt, weist die Kommunikationseinheit 10 zudem eine Detektionseinheit 12, welche ausgebildet ist, Nutzungsbedingungen zu detektieren, und eine erste Steuereinheit 13, welche ausgebildet ist, basierend auf aktuellen Nutzungsbedingungen einzustellen, über welches der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle der Transceiver 11 Daten von den weiteren Kommunikationsteilnehmern empfängt und/oder basierend auf den aktuellen Nutzungsbedingungen einzustellen, über welches der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle der Transceiver 11 Daten an die weiteren Kommunikationsteilnehmer sendet, auf.
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Gemäß den Ausführungsformen der 2 wird somit eine Kommunikationseinheit 10 angegeben, welche ausgebildet ist, Daten mit anderen Kommunikationsteilnehmern über eines von wenigstens zwei Kommunikationsprotokollen zu kommunizieren, und welche 10 insbesondere derart ausgebildet ist, flexibel zwischen den wenigstens zwei Kommunikationsprotokollen umzuschalten. Dabei kann die Umschaltung zwischen den wenigstens zwei Kommunikationsprotokollen insbesondere auch zur Laufzeit erfolgen, wobei jedoch immer nur ein Kommunikationsprotokoll zu einem Zeitpunkt prozessiert beziehungsweise verarbeitet wird.
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Zudem weist die Kommunikationseinheit 10 dabei nur einen Transceiver 11 auf, wobei die Kommunikationseinheit 10 derart ausgebildet ist beziehungsweise die Komponenten der Kommunikationseinheit 10 derart adressiert werden, dass über den Transceiver 11 insbesondere unterschiedliche Schichten betreffende Kommunikationsprotokolle unterstützt werden können.
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Insbesondere ist die Kommunikationseinheit 10 gemäß den Ausführungsformen der 2 dabei derart ausgebildet, dass die Möglichkeit besteht, sich mit dem gleichen Transceiver 11 in mehrere Netzwerke einzuwählen.
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Insgesamt wird somit eine verbesserte Kommunikationseinheit 10 zum Austausch von Daten mit anderen Kommunikationsteilnehmern angegeben.
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Die Detektionseinheit kann dabei beispielsweise ausgebildet sein, zu der einen oder den mehreren Nutzungsbedingungen zugehörige Eingangsdaten zu empfangen und diese durch einen in einem Speicher hinterlegten und durch einen Prozessor ausführbaren Code zu verarbeiten. Die Steuereinheit kann ebenfalls beispielsweise basierend auf einem in einem Speicher hinterlegten und durch eine Prozessor ausführbaren Code realisiert sein.
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Wie 2 weiter zeigt, weist die Kommunikationseinheit 10 dabei weiter eine einzige Antenne 14 auf, welche ausgebildet ist, alle der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle zu unterstützen, und welche von allen der wenigstens zwei Kommunikationsprotokollen genutzt wird, wobei die wenigstens wie Kommunikationsprotokolle zumindest ähnliche Frequenzbänder nutzen.
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Gemäß den Ausführungsformen der 2 ist zudem auch nur eine gemeinsame Transceiversteuerung 15 vorgesehen. Ferner können dabei jedoch auch mehrere Transceiversteuerungen für jeweils unterschiedliche Kommunikationsprotokolle vorgesehen sein, vorausgesetzt, dass die Anzahl der Transceiversteuerungen kleiner als die Anzahl der durch den Transceiver 11 beziehungsweise die Kommunikationseinheit 10 unterstützten Protokolle ist.
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Zu erkennen ist weiter eine zweite Steuereinheit 16, welche ausgebildet ist, für alle der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle jeweils eine Kommunikation von Daten über das entsprechende Kommunikationsprotokoll zu regeln. Insbesondere ist die zweite Steuereinheit 16 dabei derart ausgebildet, dass die wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle übergreifend genutzt werden können.
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Gemäß den Ausführungsformen der 2 ist die zweite Steuereinheit 16 dabei insbesondere ausgebildet, dass wenigstens Teile der Kommissionierungsprozesse gemeinsam genutzt werden können. Beispielsweise kann die Anmeldung in einem Netzwerk über ein Kommunikationsprotokoll in einem anderen Netzwerk abgewickelt werden, um anschließend über ein anderes, entsprechendes Kommunikationsprotokoll in dem Netzwerk teilzunehmen.
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Zudem ist die zweite Steuereinheit 16 dabei ausgebildet, einen Teil der Sicherheitsfunktionen auszuführen und insbesondere um Funktionen eines Kryptomoduls zu übernehmen sowie um Credentials, beispielsweise Schlüssel und Passwörter, derart zuzuordnen, dass diese in allen der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle gemeinsam genutzt werden können. Hierdurch kann eine sichere Kommunikation in einem der Kommunikationsprotokolle auch in einem anderen der Kommunikationsprotokolle genutzt werden.
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Weiter ist die zweite Steuereinheit 16 dabei auch ausgebildet, für die Kommunikationsprotokolle, welche Frequenzbänder mit einem regulierten beschränktem Arbeitszyklus nutzen, ein übergreifendes Aktivitätsmanagement derart zu ermöglichen, dass die protokollübergreifende Einhaltung von Regularien gewährleistet ist.
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Zudem kann die zweite Steuereinheit auch ausgebildet sein, Identitäten, beispielsweise die Identität der Kommunikationseinheit derart einzustellen, dass die Kommunikationseinheit in allen Netzwerken unter derselben Identität erscheint. Dabei kann die zweite Steuereinheit zusätzlich aber auch ausgebildet sein, dass die Kommunikationseinheit unter wechselnden Identitäten erscheint, das heißt dass die Kommunikationseinheit in wenigstens einem Netzwerk unter einer anderen Identität als in anderen, den wenigstens zwei Kommunikationsprotokollen zugeordneten Netzwerken erscheint.
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Gemäß den Ausführungsformen der 2 ist die zweite Steuereinheit 16 zudem ausgebildet, eine Ansteuerung für alle der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle gemeinsam zu nutzen, beispielsweise zur Ansteuerung von Timern oder zur Schnittstellenansteuerung, beziehungsweise eine gemeinsame Ansteuerungssoftware für alle der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle zu bilden.
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Zudem ist die zweite Steuereinheit 16 auch ausgebildet, eine gemeinsame Kommunikationssoftware für alle der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle zu bilden, beispielsweise im Hinblick auf ein Warteschlangenmanagement oder eine Rahmenbearbeitung.
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Die zweite Steuereinheit kann dabei beispielsweise wiederum basierend auf in einem Speicher hinterlegten und durch einen Prozessor ausführbaren Code realisiert werden.
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Gemäß den Ausführungsformen der 2 weisen die wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle dabei LPWAN-Protokolle und/oder wM-Bus-Protokolle auf. Insbesondere ist der Transceiver 11 der Kommunikationseinheit 10 gemäß den Ausführungsformen der 2 dabei ausgebildet, von einem Messaufnehmer erfasste Daten über ein wM-Bus-Protokoll zu empfangen und die erfassten Daten anschließend, gegebenenfalls entsprechend verarbeitet über ein LPWAN-Protokoll an einen Server oder Host eines Providers weiterzuleiten.
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Bei dem LPWAN-Protokoll kann es sich dabei beispielsweise um ein LoRaWAN (Long Range Wide Area Network)-Protokoll, ein Sigfox-Protokoll, oder ein Mioty-Protokoll handeln.
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Ferner können die wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle aber auch andere, für den entsprechenden Anwendungsfall optimale anwendungsspezifische Kommunikationsprotokolle aufweisen. Beispielsweise können die wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle auch Protokolle der zellularen Mobilkommunikation aufweisen, beispielsweise schmalbandige Varianten der 3GPP (3rd Generation Partnership Projekt), wie NB-loT (Narrowband lot), Cat-M0 oder Cat-M1.
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3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 20 zum Austausch von Daten zwischen wenigstens einer Kommunikationseinheit und weiteren Kommunikationsteilnehmern über wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
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Wie 3 zeigt, weist das Verfahren 20 dabei einen Schritt 21 eines Empfangens von Daten von weiteren Kommunikationsteilnehmern über eines von wenigstens zwei Kommunikationsprotokollen durch einen Empfänger der wenigstens einen Kommunikationseinheit, einen Schritt 22 eines Sendens von Daten von der wenigstens einen Kommunikationseinheit an weitere Kommunikationsteilnehmer über eines der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle durch einen Sender der wenigstens einen Kommunikationseinheit, einen Schritt 23 eines Detektierens von aktuellen Nutzungsbedingungen, und einen Schritt 24 eines Einstellens über welches der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle der Empfänger Daten von weiteren Kommunikationsteilnehmern empfängt basierend auf den aktuellen Nutzungsbedingungen und/oder eines Einstellens über welches der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle der Sender Daten an weitere Kommunikationsteilnehmer sendet basierend auf den aktuellen Nutzungsbedingungen, auf.
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Wie 3 weiter zeigt, weist das Verfahren 20 dabei weiter einen Schritt 25 auf, in welchem für alle der wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle jeweils die Kommunikation über das entsprechende Kommunikationsprotokoll über eine in die wenigstens eine Kommunikationseinheit integrierte gemeinsame Steuereinheit geregelt wird.
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Die wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle können dabei wiederum LPWAN-Protokolle und/oder wM-Bus-Protokolle aufweisen. Ferner können die wenigstens zwei Kommunikationsprotokolle aber auch für den jeweiligen Anwendungsfall optimale anwendungsspezifische Protokolle aufweisen.
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Gemäß den Ausführungsformen der 3 charakterisieren die Nutzungsbedingungen weiter aktuelle Gegebenheiten, eine aktuell benötigte Reichweite, oder Netzwerke, über welche bevorzugt kommuniziert werden soll.
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Beispielsweise kann in der Kommunikationseinheit, beispielsweise auf hinterlegten oder gemessenen Entfernungen, zwischen der Verwendung eines für kurze Reichweiten optimalen Kommunikationsprotokolls, beispielsweise einem lokalen Netz, und eines für lange Reichweiten optimalen Kommunikationsprotokolls, beispielsweise einem Weitverkehrsnetz, umgeschaltet werden.
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Zudem kann bei jeder neuen Kommunikation von Daten über die wenigstens Kommunikationseinheit und/oder bei jedes Mal, wenn ein neues loT-Gerät, welches eine derartige Kommunikationseinheit aufweist, neu initialisiert wird, überprüft werden, ob ein privates Netzwerk zur Verfügung steht, wobei, falls ein privates Netzwerk zur Verfügung steht, die Kommunikation über das private Netzwerk erfolgt, und, falls kein privates Netzwerk zur Verfügung steht, die Kommunikation über ein öffentliches Netzwerk erfolgt.
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Ferner können, beispielsweise basierend auf vorab eingestellten Vorgaben, über die Laufzeit hinweg auch unterschiedliche Protokolle genutzt werden.
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Das Verfahren 20 gemäß den Ausführungsformen der 3 kann dabei über verschiedene Stufen hinweg angewendet werden. Beispielsweise kann bei einer Kommunikation zwischen verschiedenen Kommunikationsteilnehmern, wobei zumindest ein Teil der Kommunikationsteilnehmer eine derartige Kommunikationseinheit aufweist, das Verfahren in jeder der Kommunikationseinheit angewendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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