DE102022202230A1 - Method for specifying at least one transport protocol for communication via a mobile radio network - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Vorgeben mindestens eines Transportprotokolls (34) für eine Kommunikation zwischen einem ersten mobilen Teilnehmer und einem zweiten Teilnehmer über ein Mobilfunknetz, wobei eine Strecke, die von dem ersten mobilen Teilnehmer zu fahren ist, unter Berücksichtigung eines elektronischen Horizonts (20) des mobilen Teilnehmers gewählt wird, die gewählte Strecke in mindestens einen Streckenabschnitt unterteilt wird, und jedem der Streckenabschnitte zumindest ein Transportprotokoll (34) von dem mindestens einen Transportprotokoll (34) zugewiesen wird.Method for specifying at least one transport protocol (34) for communication between a first mobile user and a second user via a mobile radio network, a route to be traveled by the first mobile user taking into account an electronic horizon (20) of the mobile user is selected, the selected route is subdivided into at least one route section, and each of the route sections is assigned at least one transport protocol (34) from the at least one transport protocol (34).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorgeben mindestens eines Transportprotokolls für eine Kommunikation zwischen einem ersten mobilen Teilnehmer und einem zweiten Teilnehmer über ein Mobilfunknetz und eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens.The invention relates to a method for specifying at least one transport protocol for communication between a first mobile user and a second user via a mobile radio network and an arrangement for carrying out the method.
Stand der TechnikState of the art
Als Mobilfunknetz wird die technische Infrastruktur bezeichnet, auf der die Übertragung von Signalen für den Mobilfunk stattfindet. Der Austausch von Daten und Informationen über das Mobilfunknetz findet typischerweise zwischen zwei Teilnehmern statt. Findet eine Kommunikation zwischen einem Klienten (engl. client) und einem Server statt, so spricht man von einer Server-Klient- bzw. Server-Client Kommunikation. Bei einer solchen Kommunikation fordert in der Regel der Klient einen Dienst von einem Server an, welcher von dem Server bereitgestellt wird.The mobile network is the technical infrastructure on which the transmission of signals for mobile communications takes place. The exchange of data and information via the mobile network typically takes place between two participants. If communication takes place between a client and a server, this is referred to as server-client or server-client communication. In such a communication, the client usually requests a service from a server, which is provided by the server.
Um zu definieren, auf welche Art und Weise Daten zwischen den Teilnehmern ausgetauscht werden, werden sogenannte Übertragungssteuerungsprotokolle bzw. Transportprotokolle eingesetzt. Für die Server-Client Kommunikation über ein Mobilfunknetz wird derzeit typischerweise entweder TCP (Transmission Control Protocol) oder UDP (User Datagram Protocol) als Transportprotokoll eingesetzt. Folgende Merkmale unterscheiden beide Protokolle:
- TCP ist ein verbindungorientiertes Protokoll. Vor dem Datenaustausch wird ein Verbindungsaufbau durchgeführt, bei dem sich ein Klient und ein Server synchronisieren. Er wird dabei sichergestellt, dass der Empfänger die Daten korrekt empfängt, indem diese durchnummeriert werden. Der Empfänger quittiert den korrekten Empfang der Daten. Falls keine Bestätigung empfangen wird, werden die Daten erneut gesendet. Die empfangenen Daten werden außerdem auf Richtigkeit überprüft.
- TCP is a connection-oriented protocol. Before data is exchanged, a connection is established, during which a client and a server synchronize. It is thereby ensured that the recipient receives the data correctly by numbering them consecutively. The recipient acknowledges the correct receipt of the data. If no acknowledgment is received, the data is resent. The received data is also checked for correctness.
UDP ist ein verbindungsloses Protokoll, bei dem Daten ohne einen vorherigen Verbindungsaufbau zwischen einem Klienten und einem Server ausgetauscht werden. Dabei findet keine Überprüfung statt, ob das Paket korrekt empfangen wurde. Der Versand und auch die Vollständigkeit der Daten werden somit nicht gewährleistet. Dies hat jedoch den Vorteil, dass durch den Verzicht auf die Prüfprozedur eine schnellstmögliche Kommunikation sichergestellt werden kann. Ein wesentlicher Nachteil von UDP ist die Begrenzung der Paketgröße auf 64 kB. Einige Anwendungen erfordern jedoch den Austausch von Daten, die mehrere hundert kB, trotz Datenkomprimierung, umfassen.UDP is a connectionless protocol in which data is exchanged between a client and a server without first establishing a connection. There is no check as to whether the packet was received correctly. The dispatch and the completeness of the data are therefore not guaranteed. However, this has the advantage that the fastest possible communication can be ensured by dispensing with the test procedure. A major disadvantage of UDP is that the packet size is limited to 64 kB. However, some applications require the exchange of data that is several hundred kB in size, despite data compression.
Die Entscheidung wird meistens während der Anwendungsspezifikation abhängig von der Anwendungsart festgelegt. Während TCP für Anwendungen, die eine hohe Zuverlässigkeit erfordern, benutzt wird, wird UDP für zeitkritische Anwendungen, wie bspw. Streaming, angewendet. Grundsätzlich ist es möglich, zwischen den beiden Protokollen hin- und herzuschalten und auch diese parallel, d. h. gleichzeitig, zu nutzen.The decision is mostly made during the application specification depending on the application type. While TCP is used for applications that require high reliability, UDP is used for time-critical applications such as streaming. In principle, it is possible to switch back and forth between the two protocols and also use them in parallel, i. H. at the same time to use.
In vielen Regionen, bspw. in ländlichen Regionen sowie auf Autobahn, ist die Mobilfunkabdeckung nicht flächendeckend, sondern weist eine wechselnde Mobilfunkqualität, d. h. ein unterschiedlich starkes Mobilfunksignal, auf. Für eine Vielzahl an Anwendungsarten, insbesondere im automotiven Bereich, ist eine sogenannte a priori Prognose bzw. eine Prognose über die Mobilfunkversorgung auf eine bestimmte Strecke sehr hilfreich. A priori bedeutet, dass die Prognose von der Erfahrung unabhängig, aus der Vernunft durch logisches Schließen erstellt wird.In many regions, e.g. H. a mobile phone signal of different strengths. A so-called a priori prognosis or a prognosis of the mobile phone coverage on a specific route is very helpful for a large number of types of application, especially in the automotive sector. A priori means that the prognosis is made independently of experience, from reason through logical reasoning.
Es sind Verfahren bekannt, die eine Mobilfunkabdeckung mit einem sogenannten Crowd-Sourcing-Ansatz kartieren, um mit der daraus entstehenden Mobilfunk-Abdeckungskarte eine Aussage über die Mobilfunkqualität, vorzugsweise für jeden Mobilfunkanbieter, in einer bestimmten geografischen Region machen zu können. Die Nutzung dieser Mobilfunk-Abdeckungskarte bei der Auswahl des Protokolls, wie bspw. TCP, UDP oder ein anderes Transportprotokoll, ermöglicht eine zuverlässige Datenübertragung zwischen dem Klienten und dem Server auch in den Bereichen bzw. Regionen, in denen die Mobilfunkversorgung eingeschränkt oder nicht vollständig verfügbar ist. Unter Crowd-Sourcing wird die Auslagerung interner Aufgaben einer Organisation an eine Gruppe von Nutzern außerhalb der Organisation verstanden.Methods are known that map cell phone coverage using a so-called crowd-sourcing approach in order to be able to use the resulting cell phone coverage map to make a statement about the cell phone quality, preferably for each cell phone provider, in a specific geographic region. Using this cellular coverage map when choosing a protocol, such as TCP, UDP or another transport protocol, enables reliable data transmission between the client and the server even in areas or regions where cellular coverage is limited or not fully available is. Crowdsourcing is the outsourcing of an organization's internal tasks to a group of users outside the organization.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Anordnung gemäß Anspruch 9 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.Against this background, a method according to
Es wird ein Verfahren zum Vorgeben mindestens eines Transportprotokolls für eine Kommunikation zwischen einem ersten mobilen Teilnehmer und einem zweiten Teilnehmer über ein Mobilfunknetz vorgestellt. Der Schritt des Vorgebens bedeutet, dass aus einer Menge an möglichen Transportprotokollen mindestens ein Transportprotokoll ausgewählt wird. Es wird eine Strecke, die von dem ersten mobilen Teilnehmer zu fahren ist bzw. die der erste mobile Teilnehmer fahren wird, unter Berücksichtigung eines elektronischen Horizonts des mobilen Teilnehmers gewählt. Die gewählte Strecke wird dann in mindestens einen Streckenabschnitt unterteilt. Jedem dieser Streckenabschnitte wird zumindest ein Transportprotokoll von dem mindestens einen Transportprotokoll zugewiesen.A method for specifying at least one transport protocol for communication between a first mobile user and a second user via a mobile radio network is presented. The specification step means that at least one transport protocol is selected from a set of possible transport protocols. A route that is to be driven by the first mobile participant or that the first mobile participant will drive, taking into account an electronic horizon of the mobile participant elected. The selected route is then divided into at least one route section. At least one transport protocol is assigned to each of these route sections by the at least one transport protocol.
Es liegt somit am Ende eine in mindestens einen Streckenabschnitt unterteilte Strecke vor, wobei jedem der Streckenabschnitte zumindest ein Transportprotokoll zugeordnet ist. Sind einem Streckenabschnitt mehr als ein Transportprotokoll zugeordnet, so findet in diesem Streckenabschnitt eine Kommunikation über zwei Protokolle statt.At the end there is a route divided into at least one route section, with each of the route sections being assigned at least one transport protocol. If more than one transport protocol is assigned to a route section, communication takes place via two protocols in this route section.
Findet eine Klient-Server-Kommunikation statt, so ist der erste mobile Teilnehmer typischerweise der Klient und der zweite Teilnehmer der Server, der in der Regel ortsfest ist.If client-server communication takes place, the first mobile participant is typically the client and the second participant is the server, which is usually stationary.
Bei dem Schritt des Unterteilens der Strecke in mindestens einen Streckenabschnitt wird in Ausgestaltung eine Qualität des Mobilfunknetzes berücksichtigt. Informationen zu der Qualität des Mobilfunknetzes können bspw. aus einer Mobilfunk-Abdeckungskarte gewonnen werden. Diese Abdeckungskarte beschreibt das Leistungsvermögen, bspw. die Signalstärke, eines oder mehrerer Anbieter in Abhängigkeit von dem Ort in der Karte. Die gewählte Strecke liegt dann in dieser Karte.In the step of dividing the route into at least one route section, a quality of the mobile radio network is taken into account in one embodiment. Information on the quality of the cellular network can be obtained from a cellular network coverage map, for example. This coverage map describes the capabilities, e.g. the signal strength, of one or more providers depending on the location in the map. The selected route is then on this map.
Es kann daraufhin festgestellt werden, wie die Qualität des Mobilfunknetzes auf der Strecke in Abhängigkeit der Position des ersten mobilen Teilnehmers auf dieser Strecke ist, d. h. auch wie sich diese Qualität bei Abfahren der Strecke ändert. Die Strecke wird dann geeignet in Streckenabschnitte unterteilt, so dass für jeden der Streckenabschnitte zumindest ein geeignetes Protokoll vorgegeben werden kann.It can then be determined how the quality of the mobile network is on the route depending on the position of the first mobile subscriber on this route, i. H. also how this quality changes when driving down the route. The route is then suitably subdivided into route sections, so that at least one suitable protocol can be specified for each of the route sections.
Es wird somit eine Strecke mit Streckenabschnitten ermittelt, wobei den Streckenabschnitten jeweils zumindest ein geeignetes Transportprotokoll zugeordnet wird. Dieser Informationen können beiden Teilnehmern zur Verfügung gestellt werden. Es ist aber auch ausreichend, wenn einer der beiden Teilnehmer Kenntnis hat und den anderen Teilnehmer dann im Rahmen der Kommunikation über das gültige Transportprotokoll informiert, d. h. ggf. einen Wechsel des Transportprotokolls ankündigt.A route with route sections is thus determined, with at least one suitable transport protocol being assigned to each route section. This information can be made available to both participants. However, it is also sufficient if one of the two participants is aware and then informs the other participant of the valid transport protocol as part of the communication, i. H. possibly announces a change in the transport protocol.
Anhand der vorgegebenen Transportprotokolle kann dann die Kommunikation zwischen den beiden Teilnehmern durchgeführt werden.The communication between the two participants can then be carried out on the basis of the specified transport protocols.
Von Bedeutung ist, dass ein elektronischer Horizont ermittelt wird und dieser elektronische Horizont des ersten mobilen Teilnehmers die Strecke beschreibt, auf der sich der erste Teilnehmer zukünftig bewegen wird. Für diese Strecke werden geeignete Transportprotokolle bzw. eine Folge von Transportprotokollen vorgegeben.What is important is that an electronic horizon is determined and this electronic horizon of the first mobile participant describes the route on which the first participant will move in the future. Suitable transport protocols or a sequence of transport protocols are specified for this route.
Das hierin beschriebene Verfahren erhöht somit die Zuverlässigkeit einer Kommunikation, insbesondere einer Client-Server Kommunikation. Hierzu kann das Verfahren in Situationen eingesetzt werden, in denen die Mobilfunkversorgung eine wechselnde Kommunikationsqualität aufweist. Das Verfahren nutzt dabei in Ausgestaltung das a priori Wissen über das Kommunikationsleistungsvermögen bzw. die Kommunikationsperformance, um die Auswahl der Transportprotokolle, TCP, UDP oder ein anderes Transportprotokoll, insbesondere dynamisch zu gestalten. Damit wird sichergestellt, dass, wenn sich ein mobiler Klient, bspw. ein Fahrzeug oder ein Mobilfunktelefon im Fahrzeug, in einem Bereich mit schlechter Mobilfunkabdeckung befindet, der Datenaustausch bspw. mit einem Server fehlerfrei gewährleistet wird. Hierzu wird eine Karte, z. B. eine Mobilfunk-Abdeckungskarte, verwendet, mit der im Backend für geografische Positionen und Regionen die Mobilfunkqualität abgefragt werden kann. Darüber hinaus ist eine sogenannte Horizont-Bereitstellungseinheit bzw. ein Horizont-Provider, der den Horizont des Klienten im Voraus prädizieren kann, notwendig.The method described here thus increases the reliability of a communication, in particular a client-server communication. To this end, the method can be used in situations in which the mobile radio coverage has a changing communication quality. In one embodiment, the method uses the a priori knowledge of the communication capability or the communication performance in order to design the selection of the transport protocols, TCP, UDP or another transport protocol, in particular dynamically. This ensures that if a mobile client, for example a vehicle or a mobile phone in the vehicle, is in an area with poor mobile phone coverage, data exchange with a server, for example, is guaranteed without errors. For this purpose, a card, e.g. B. a cell phone coverage map is used, with which the cell phone quality can be queried in the backend for geographic positions and regions. In addition, a so-called horizon provider, which can predict the horizon of the client in advance, is necessary.
Der Horizont wird definiert als die Fahrstrecke unter anderen möglichen Fahrstrecken, die von dem Klienten mit der größten Wahrscheinlichkeit gefahren wird. Der elektronische Horizont sagt somit die Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs in insbesondere nächster Zukunft voraus.The horizon is defined as the route, among other possible routes, that is most likely to be driven by the client. The electronic horizon thus predicts the driving route of the motor vehicle in particular in the near future.
Die zukünftige Streckenwahl des Fahrers kann bspw. anhand seiner Eingaben für die Zielführung eines Navigationssystems ermittelt werden. Ohne Zielführung wird meist ebenfalls eine „wahrscheinlichste Strecke“ übertragen, die anhand der zugrundeliegenden Straßenklassen oder anhand einer Statistik über bereits gefahrene Strecken ermittelt wird. Optional ermittelt der Horizont Provider alternative Strecken, die der Fahrer auch wählen könnte.The driver's future choice of route can be determined, for example, based on his input for route guidance of a navigation system. Without route guidance, a "most likely route" is usually also transmitted, which is determined using the underlying road classes or using statistics on routes already driven. Optionally, the horizon provider determines alternative routes that the driver could also choose.
Ein weiteres mögliches Verfahren, das in der Druckschrift
Mit dem Wissen über den Zustand des Mobilfunknetzes wird die Zuverlässigkeit der Datenübertragung zwischen den Teilnehmern, bspw. dem Klienten und dem Server, erhöht. Das Transportprotokoll wird von der Anwendung so gewählt, dass Daten in Regionen, wie bspw. Landstraße, Autobahn, Zugverkehr, mit wechselnder Mobilfunkversorgung immer noch sicher zwischen dem Klienten und dem Server übertragen werden. Damit erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass durch die Nutzung eines verbindungslosen Protokolls die Datenübertragung zwischen dem Klienten und dem Server mit niedriger Latenz gewährleistet wird.With the knowledge of the condition of the mobile network, the reliability of the data is about transmission between the participants, e.g. the client and the server. The transport protocol is selected by the application in such a way that data is still securely transmitted between the client and the server in regions such as country roads, motorways, train traffic, with changing mobile network coverage. This increases the likelihood that data transfer between the client and the server will be guaranteed with low latency by using a connectionless protocol.
Das intelligente Umschalten zwischen verschiedenen Transportprotokollen ermöglicht eine Erhöhung der Anwendungszuverlässigkeit, ohne dass ein zusätzlicher Datenoverhead erzeugt wird und Kommunikationskosten erhöht werden.Intelligent switching between different transport protocols enables application reliability to be increased without generating additional data overhead and without increasing communication costs.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.Further advantages and refinements of the invention result from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
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1 zeigt in schematischer Darstellung den Aufbau eines Systems zum Durchführen des vorgestellten Verfahrens auf einem Server.1 shows a schematic representation of the structure of a system for carrying out the method presented on a server. -
2 zeigt einen elektronischen Horizont mit Streckenabschnitten mit wechselnder Mobilfunkqualität.2 shows an electronic horizon with route sections with changing cell phone quality. -
3 zeigt einen möglichen Ablauf eines Datenaustausches zwischen einem Klienten und einem Server.3 shows a possible course of data exchange between a client and a server.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The invention is shown schematically in the drawings using embodiments and is described in detail below with reference to the drawings.
Eine Anwendung 30 wählt dann in Abhängigkeit von Informationen 32, die von der Anordnung 18 bereitgestellt werden, zwischen unterschiedlichen Transportprotokollen 34, in diesem Fall zwischen TCP 36, UDP 38 und einem anderen geeigneten Transportprotokoll 40.An
Eine mögliche Vorgensweise bzw. Arbeitsweise wird anhand
Situation 1
Initial bzw. zu Beginn wird mit TCP für die Verbindung zwischen dem Klienten 100 und dem Server 102 mit TCP (104, 106) durchgeführt. Sobald ein Bereich mit wechselnder Mobilfunkqualität auf der Fahrstrecke des Klienten vorhanden ist, wird eine S1-Nachricht von dem Server 102 zu dem Klienten 100 gesendet (Pfeil 106), wobei auch hier noch TCP verwendet wird. Die S1-Nachricht informiert den Klienten 100 darüber, dass die nächsten Daten mit UDP zu übertragen sind und wird, wie bereits erwähnt, mit TCP übertragen. Der Server 102 kündigt somit ein Umschalten von TCP auf UDP an. Es erfolgt dann ein Austausch von Daten mit UDP (Pfeile 108, 110). Der Bereich mit wechselnder Mobilfunkqualität ist mit Klammer 112 angezeigt.Initially, TCP is used for the connection between the
Eine S2-Nachricht wird wiederum für das Umschalten von UDP auf TCP genutzt (Pfeil 114). Mit dieser Nachricht kündigt der Server 102 ein Umschalten von UDP auf TCP an. Es folgt dann ein Bereich mit guter und/oder stabiler Mobilfunkqualität, der mit Klammer 116 verdeutlicht ist. In diesem erfolgt wiederum ein Austausch von Daten über TCP (Pfeile 118, 120)An S2 message is in turn used for switching from UDP to TCP (arrow 114). With this message, the
Situation 2situation 2
Startet ein Klient in einem Bereich mit wechselnder Mobilfunkqualität, in diesem Fall ein Mobilfunkloch, werden Daten zwischen dem Server und dem Klienten mit UDP ausgetauscht, da diese auf diese Weise mit größerer Wahrscheinlichkeit als mit TCP ankommen. Auf Grund der niedrigen verfügbaren Datenrate ist es immer noch wahrscheinlicher, dass ein Teil der Übertragung durchkommt. Erst wenn das Mobilfunkloch verlassen wird, wird wieder TCP verwendet.If a client starts in an area with changing cell phone quality, in this case a cell phone gap, data is exchanged between the server and the client with UDP, since it is more likely to arrive in this way than with TCP. Due to the low data rate available, it is still more likely that part of the transmission will get through. TCP is only used again once the cell phone gap has been overcome.
Eine alternative Arbeitsweise sieht vor:
- Um die Zuverlässigkeit des Systems unter wechselnder Mobilfunkqualität zu erhöhen, ist es denkbar, TCP und UDP auch ohne die Nutzung einer Abdeckungskarte parallel zu nutzen. Jedes gesendete Paket wird dupliziert und mit TCP und parallel mit UDP übertragen. Sobald ein Paket bei dem Empfänger erfolgreich eintrifft, wird die Kopie des Pakets vom Empfänger verworfen. Somit erhöht sich die Chance, dass ein Paket über eines von beiden Transportprotokollen erfolgreich empfangen wird. Um ein originales Paket von seiner Kopie zu unterscheiden, muss jedes Paket vor dem Senden durchnummeriert werden. Auf diese Weise werden Daten unabhängig von der Mobilfunkqualität doppelt übertragen. Dadurch erhöht bzw. erhöhen sich das Datenvolumen bzw. die Kommunikationskosten.
- In order to increase the reliability of the system under changing mobile radio quality, it is conceivable to use TCP and UDP in parallel without using a coverage map. Each packet sent is duplicated and transmitted with TCP and in parallel with UDP. Once a packet successfully arrives at the recipient, the copy of the packet is discarded by the recipient. This increases the chance that a packet will be successfully received via one of the two transport protocols. In order to distinguish an original package from its copy, each package must be numbered before it is sent. In this way, data is transmitted twice, regardless of the mobile network quality. This increases or increases the data volume or communication costs.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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- 2023-03-02 CN CN202310188494.XA patent/CN116708605A/en active Pending
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