DE4012904A1 - Adaptive routing and media access control for mobile communications - using decentralised control via information tables for all stations or those within relevant area - Google Patents

Adaptive routing and media access control for mobile communications - using decentralised control via information tables for all stations or those within relevant area

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DE4012904A1
DE4012904A1 DE19904012904 DE4012904A DE4012904A1 DE 4012904 A1 DE4012904 A1 DE 4012904A1 DE 19904012904 DE19904012904 DE 19904012904 DE 4012904 A DE4012904 A DE 4012904A DE 4012904 A1 DE4012904 A1 DE 4012904A1
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/02Topology update or discovery
    • H04L45/04Interdomain routing, e.g. hierarchical routing

Abstract

The adaptive routine and media access control uses information obtd. from a digitised table and relating to all the stations within the mobile communication network, or only to those within a relevant area, the cluster within which the mobile station is located being monitored, to evaluate the cluster which will be reached at a given time point. The tables are updated in dependence on the new stations entering each area, with dynamic addressing of the stations, each station identification followed by a cluster identification, the routing and medium selection utilising the optimum path and the preferred medium without risk of conflict. ADVANTAGE - Rapid table updating.

Description

Die Erfindung betrifft ein wissensbasiertes Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a knowledge-based method according to the Preamble of claim 1.

In einem Mobilkommunikationsnetz können sowohl Sprachdienste als auch Nicht-Sprachdienste angeboten werden. Die Signalübertragung kann dabei analog oder digital erfolgen. Der Zugang zum Übertragungsmedium ist durch geeignete Zugriffsverfahren geregelt. Falls eine direkte Signalübertragung zwischen kommunizierenden Stationen aus physikalischen, technischen oder funktionalen Gründen nicht möglich ist, kann die Komunikation über andere (mobile oder feste) Stationen erfolgen, die (in diesem Fall) als Vermittlung (Relais) fungieren. Die Kommunikation zwischen Stationen kann durch Leitungsvermittlung oder Paketvermittlung erfolgen und bei Paketvermittlung verbindungsorientiert oder datagrammorientiert sein. Das Mobilkommunikationsnetz kann entweder Teilnetz eines größeren Kommunikationsnetzes sein oder über bestimmte (feste) Stationen mit anderen öffentlichen und privaten Kommunikationsnetzen gekoppelt sein. Abhängig von der Geschwindigkeit und der Bewegungsrichtung der mobilen Stationen kommt es zu einer mehr oder weniger raschen Änderung der Netztopologie, wodurch für die Kommunikation mit mobilen Stationen über mobile oder feste Stationen, die als Vermittlung (Relais) dienen, adaptive Wegeauswahlverfahren erforderlich sind: Jede Station die als Vermittlung fungiert wählt einen optimalen Weg aus, der auf der Optimierung eines oder mehrerer relevanter Kriterien (z. B. Minimierung der Anzahl erforderlicher Vermittlungsstationen entlang des ausgewählten Weges, Kostenminimierung, Laufzeitminimierung, Maximierung des Durchsatzes) basiert, wobei folgende Anforderungen erfüllt werden sollen:In a mobile communication network, both voice services as well as non-voice services are offered. The Signal transmission can be analog or digital. The Access to the transmission medium is through appropriate Access procedure regulated. If a direct Signal transmission between communicating stations physical, technical or functional reasons not communication is possible via other (mobile or fixed) stations take place, which (in this case) as an operator (Relay) function. Communication between stations can through line switching or packet switching and connection-oriented for packet switching or be datagram-oriented. The mobile communication network can either be a subnet of a larger communication network or through certain (fixed) stations with other public and private communication networks. Depends on the Speed and direction of movement of the mobile stations there is a more or less rapid change in the Network topology, which allows for communication with mobile Stations via mobile or fixed stations that act as brokers (Relay) serve, adaptive route selection procedure required  are: Each station that acts as an operator chooses one optimal way out on the optimization of one or more relevant criteria (e.g. minimizing the number required switching stations along the selected one Way, cost minimization, runtime minimization, maximization of Throughput) based on the following requirements should be:

  • - die Netzwerktopologie, die der Wegeauswahl zugrunde gelegt wird, soll der aktuellen Netzwerktopologie entsprechen, um nichtoptimale Routen bzw. fehlgeleitete Datenpakete zu vermeiden;- The network topology on which the route selection is based the current network topology should correspond to non-optimal routes or misdirected data packets avoid;
  • - das Volumen und die Anzahl an Netzkontrollinformationen die von den Stationen ausgesendet und innerhalb der Relevanzzone verbreitet werden, um ein genaues Abbild der aktuellen Netztopologie zu erzielen, sollen möglichst gering gehalten werden.- The volume and number of network control information which are broadcast by the stations and within the Relevance zone to be disseminated to give an exact picture of the To achieve the current network topology should be as low as possible being held.

Mehrere adaptive Verfahren für die Wegeauswahl (Routing) für mobile Paketfunknetze mit einer Vielzahl von Stationen sind bekannt. Wegen der durch die Mobilität der Stationen bedingten Komplexität der Routingverfahren werden für solche Netze gewöhnlich hierarchische Strukturen und entsprechende Routingstrategien vorgeschlagen. Solche Vorschläge finden sich u. a. in Proceedings of Globecom '84, IEEE CH2064-4/84/0000- 0468, Seiten 468-471 und Proceedings of Infocom '85, IEEE CH2153-5/85/0000/0292, Seiten 292-302. Als Gründe für die hierarchische Struktur wird im letzteren ausdrücklich ein Kompromiß zwischenSeveral adaptive methods for route selection (routing) for are mobile packet radio networks with a large number of stations known. Because of the mobility of the stations Routing procedures become more complex for such networks usually hierarchical structures and corresponding Routing strategies suggested. Such suggestions can be found u. a. in Proceedings of Globecom '84, IEEE CH2064-4 / 84 / 12:00 0468, pages 468-471 and Proceedings of Infocom '85, IEEE CH2153-5 / 85/0000/0292, pages 292-302. As reasons for that hierarchical structure is explicitly included in the latter Compromise between

  • - Umfang der Routing-Tabellen,- scope of the routing tables,
  • - Anzahl von Aktualisierungsmeldungen (englisch "updates") und- Number of update messages (English "updates") and
  • - Geschwindigkeit mit der sich diese Updates im Netz ausbreiten genannt.- The speed at which these updates spread across the network called.

Die wichtigsten Probleme der adaptiven Routingverfahren, nämlich die Anzahl der Aktualisierungsmeldungen die im Netz zur Verwaltung der Routing-Tabellen verbreitet werden müssen, und die Geschwindigkeit mit der sich diese Meldungen im Netz ausbreiten werden, zwar in Angriff genommen, dennoch werden im Gegensatz zum wissensbasierten adaptiven Wegeauswahlverfahren der vorliegenden Erfindung, das vollkommen dynamisch ist, bei den bekannten Routingverfahren Netztopologieänderungen erst dann verbreitet wenn sie eingetreten sind, so daß, entsprechend der Mobilität der Stationen und der Geschwindigkeit mit der sich diese Netzstatusinformationen ausbreiten, die Informationen schon veraltet sein können (d. h. nicht mehr die aktuelle Netztopologie widerspiegeln), wenn sie bei weiter entfernten Stationen eintreffen, wodurch es zu suboptimalen Routen und fehlgeleiteten Datenpaketen kommen kann. Darüber hinaus löst jede Netztopologieänderung eine entsprechende Statusmeldung aus, was zu einer erheblichen Belastung des Netzes führen kann.The main problems of adaptive routing, namely the number of update messages in the network Management of the routing tables need to be spread, and the speed at which these messages appear on the network will be spread, tackled, but in the  Contrast to the knowledge-based adaptive route selection process of the present invention, which is completely dynamic the known routing procedures network topology changes then spread when they have occurred, so, accordingly the mobility of the stations and the speed with which this network status information spread that Information may already be out of date (i.e. no longer the reflect current network topology) if it continues at distant stations arrive, making it less than optimal Routes and misdirected data packets can come. In addition, every network topology change triggers one appropriate status message, resulting in a significant Network load.

Für die Verbreitung von Netzstatusinformationen an alle Stationen innerhalb eines Netzes können Verfahren wie das in den Proceedings of 39th IEEE Vehicular Conference, San Francisco, Mai 1989, Seiten 793-798 veröffentlichte, verwendet werden. Bei diesem Broadcast-Verfahren wird durch hop-weises Multicasting die Aussendung eines Paketes zu einer Station, der ein gleichartiges Paket über eine andere Station zugeleitet wird, zu vermeiden gesucht, wodurch es zu einer geringeren Netzbelastung als bei reinem Flooding kommt.For the distribution of network status information to everyone Stations within a network can use procedures like that in the Proceedings of 39th IEEE Vehicular Conference, San Francisco, May 1989, pages 793-798 will. In this broadcast process, by hop-wise Multicasting the sending of a packet to a station that forwarded a similar packet via another station is sought to avoid, which leads to a lesser Network load than comes with pure flooding.

Zum Unterschied von den mobilen Paketfunknetzen, bei denen gewöhnlich jede mobile Station auch als Vermittlung (Relais) fungieren kann, um anderen Stationen die Kommunikation zu ermöglichen, erfolgt in den zellularen Mobilfunknetzen (C-Netz, Europäisches Mobilkommunikationsnetz nach CEPT/GSM (D-Netz), etc.) die Kommunikation mit mobilen Stationen nur über Feststationen die als Relais (zum Übergang in leitungsgebundene Netze) dienen. Dadurch vereinfachen sich die erforderlichen Routingverfahren beträchtlich, allerdings müssen auch hier adaptive Verfahren angewendet werden, um die mobilen Teilnehmer zu erreichen. In den Proceedings of DCRC, Hagen, Westphalia, FRG, October 12-14, 1988, Seiten 4b/1-4b/12 und Seiten 4c/1- 4c/11 wird das für das GSM Public Land Mobile Network (Europäisches Mobilkommunikationsnetz) bekannte Verfahren (englisch "Location Updating") beschrieben. Dabei muß durch jede Mobilstation, die aus einer "Location Area" in eine benachbarte "Location Area" überwechselt, eine Aktualisierungsmeldung an das entsprechende "Home Location Register" gesendet werden, um bekannt zu geben, welches neue "Visited Location Register" nunmehr die für die Mobilstation bedeutsamen Kommunikationsparameter enthält. Gegenüber dieser ereignisgesteuerten Aktualisierungsmeldung können auch periodische Updates gesendet werden, um die Erreichbarkeit einer Mobilstation gegenüber dem Netz bekanntzugeben und Fehleinträge in den "Location Registern" zu berichtigen.In contrast to the mobile packet radio networks where usually every mobile station also as an intermediary (relay) can act to communicate to other stations enable, takes place in the cellular mobile radio networks (C network, European mobile communication network according to CEPT / GSM (D network), etc.) only communicate with mobile stations Fixed stations that act as relays (for the transition to wired Networks). This simplifies the required Routing procedures considerable, but also here adaptive procedures are applied to the mobile subscriber to reach. In the Proceedings of DCRC, Hagen, Westphalia, FRG, October 12-14, 1988, pages 4b / 1-4b / 12 and pages 4c / 1- 4c / 11 will be for the GSM Public Land Mobile Network Methods known (European Mobile Communication Network)  (English "Location Updating"). It must go through any mobile station that moves from a "location area" into a neighboring "location area", one Update message to the corresponding "Home Location Register "to announce which new "Visited Location Register" now for the mobile station contains significant communication parameters. Opposite this Event-driven update notification can also periodic updates are sent to reachability announce a mobile station to the network and To correct incorrect entries in the "Location Registers".

Obwohl die Aktualisierungsmeldungen nicht an alle Stationen verbreitet werden müssen, kann bei zunehmender Teilnehmerzahl, hoher Mobilität, kleinen "Location Areas" und großer Distanz zum "Home Location Register" auch durch dieses Verfahren eine nicht unerhebliche Netzbelastung verursacht werden.Although the update messages are not sent to all stations need to be disseminated, as the number of participants increases, high mobility, small "location areas" and great distance to the "Home Location Register" also by this procedure not inconsiderable network load.

Für die Steuerung des Zugangs zum Übertragungsmedium (englisch "Media Access Control") werden sowohl asynchrone als auch synchrone Verfahren verwendet. Die Aufteilung des Übertragungs­ mediums zwischen den Stationen mit Kommunikationsbedarf innerhalb des Sende/Empfangsbereiches erfolgt durch Frequenz- Multiplex (englisch "frequency division multiplex"), Zeit- Multiplex (englisch "time division multiplex") bzw. Code- Multiplex (englisch "code division multiplex"). Senden zwei Stationen gleichzeitig auf demselben Frequenzband, innerhalb desselben Zeitschlitzes (englisch "Slot") oder mit demselben Codewort, so kann es bei empfangenden Stationen innerhalb der Störreichweiten zu Kollisionen durch Interferenzen kommen, wodurch der richtige Empfang der ausgesendeten Nachrichten unmöglich wird. Außerhalb der Störreichweite kann ein nach einem der oben genannten Verfahren gebildeter Kanal wiederverwendet werden. Die meisten Zugriffsprobleme in einer mobilen Umgebung entstehen durch die beschränkte Kenntnis der Stationen über den Aufenthaltsort, das Mobilitätsverhalten sowie die Kommunikationsbedürfnisse anderer Stationen, die sich innerhalb ihrer Sende- bzw. Störreichweite befinden. For controlling access to the transmission medium (English "Media Access Control") are both asynchronous as well synchronous method used. The division of the transfer mediums between the stations with communication needs within the transmission / reception range is done by frequency Multiplex (English "frequency division multiplex"), time Multiplex (English "time division multiplex") or code Multiplex (English "code division multiplex"). Sending two Stations simultaneously on the same frequency band, within of the same time slot (English "slot") or with the same Code word, so it can be at receiving stations within the Interference ranges come to collisions due to interference, thereby the correct receipt of the sent messages becomes impossible. Outside the interference range, a after channel formed by one of the above methods be reused. Most access problems in one mobile environment arise from the limited knowledge of Stations about the location, the mobility behavior as well as the communication needs of other stations are within their transmission or interference range.  

Bekannt sind Kanalzugriffsprotokolle, die entwickelt wurden, damit die Stationen wenigstens Information über ihre 2-hop Umgebung besitzen. Ein entsprechendes Protokoll findet sich in den Proceedings of 9th ICCC, Tel Aviv, Okt./Nov. 1988, Seiten 83-88; ein darauf aufbauendes, verbessertes Zugriffsprotokoll wird in den Informatik Fachberichten 205, Springer Verlag, Berlin, Feb. 1989, Seiten 280-293 vorgeschlagen. Beide Protokolle stellen Informationen über die aktuelle Kanalbelegung zur Verfügung, um Kanalzugriffskonflikte zu reduzieren. Diese Information wird durch eine der Slotanzahl in einem Rahmen entsprechende Bitmap übermittelt, die in jedem Slot eines Rahmens (240 Slots/Rahmen, 20 Rahmen/s) ausgesendet wird. Dieses Bitmap-Verfahren verursacht daher einen sehr hohen Overhead.Channel access protocols are known which have been developed so the stations at least have information about their 2-hop Own environment. A corresponding protocol can be found in the Proceedings of 9th ICCC, Tel Aviv, Oct./Nov. 1988, pages 83-88; an improved access protocol based on this is published in the IT reports 205, Springer Verlag, Berlin, Feb. 1989, pages 280-293. Both Logs provide information about the current Channel occupancy available to avoid channel access conflicts to reduce. This information is given by one of the number of slots in transmitted a bitmap corresponding to a frame, which in each Slot of a frame (240 slots / frame, 20 frames / s) sent out becomes. This bitmap process therefore causes a very high one Overhead.

Das wissensbasierte Verfahren für die Steuerung des Zugangs zum Übertragungsmedium der vorliegenden Erfindung ermöglicht ebenfalls eine Information über die aktuelle Kanalbelegung, jedoch, im Gegensatz zu den bekannten Verfahren, nicht nur für eine 2-hop Umgebung, sondern für eine n-hop Umgebung (mit beliebig großem n). Dies wird noch dazu, nicht durch häufiges Aussenden innerhalb einer Sekunde, wie bei den bekannten Verfahren, sondern nur in Zeitintervallen die etwa im Minutenbereich liegen erreicht, wobei die Aktualisierungs­ meldung des erfindungsgemäßen wissensbasierten Verfahrens in der Regel noch kürzer als eine einzige (!) Bitmap ist, und dennoch ständig aktuelle Information über zahlreiche wichtige Netzstatusparameter (Netztopologie, Kanalbelegung, Sendeleistung, etc.) ermöglicht, da die entsprechenden wissensbasierten Tabellen zwar dezentral verwaltet, aber quasi synchron aktualisiert werden. Dadurch kann das mögliche Auftreten von Zugriffskonflikten vorausberechnet und daher Kollisionen vermieden werden.The knowledge-based process for controlling access to Transmission medium of the present invention enables also information about the current channel assignment, however, in contrast to the known methods, not only for a 2-hop environment, but for an n-hop environment (with any size n). In addition, this is not done by frequent Send out within a second, as with the known ones Procedure, but only at time intervals which are approximately in the Minute range is reached, with the update notification of the knowledge-based method according to the invention in is usually even shorter than a single (!) bitmap, and nevertheless current information about numerous important Network status parameters (network topology, channel assignment, Transmission power, etc.) enables the corresponding knowledge-based tables managed decentrally, but quasi be updated synchronously. This can do the possible The occurrence of access conflicts is calculated in advance and therefore Collisions are avoided.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Mobilkommunikationsnetz, insbesondere auch in einem solchen mit einer Vielzahl von Stationen hoher Mobilität, geeignete Wegeauswahl-, Adressierungs- und Mediumzugangsverfahren für die Kommunikation zwischen beliebigen Stationen zur Verfügung zu stellen, so daß trotz einer sich rasch ändernden Netzwerk­ topologie optimale Wege (Routen) ausgewählt werden, Zugangskonflikte beim Zugriff auf das Übertragungsmedium vermieden werden und das Datenvolumen von Netzstatus­ informationen, um diese Ziele zu erreichen, möglichst gering gehalten wird.The invention is based, in one Mobile communication network, in particular also in such a a variety of high mobility stations, suitable  Route selection, addressing and medium access procedures for the Communication between any stations is available too put so that despite a rapidly changing network topology optimal routes (routes) are selected, Access conflicts when accessing the transmission medium be avoided and the data volume of network status information to achieve these goals is as low as possible is held.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Kommunikationsnetz durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die weiteren Ansprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.This task is carried out in a generic communication network solved by the characterizing features of claim 1. The further claims contain advantageous developments of Invention.

Wesentliche Vorteile des erfindungsgemäßen wissensbasierten Verfahrens für adaptive Wegeauswahl und Steuerung des Zugangs zum Übertragungsmedium gegenüber bekannten Verfahren sind:Significant advantages of the knowledge-based according to the invention Procedure for adaptive route selection and control of access regarding the transmission medium compared to known methods are:

  • - Stationsstatus- bzw. Aktualisierungsmeldungen (die wichtige Informationen zur Erfüllung der Funktionen der Netzwerk- und Vermittlungsebene enthalten), müssen (bei nicht zu wechsel­ haftem Mobilitätsverhalten der Stationen) nur relativ selten ausgesendet und innerhalb der Relevanzzone weiter verbreitet werden, woraus eine geringere Belastung des Netzes und damit eine u. U. signifikante Steigerung des Durchsatzes von Benutzerdaten resultiert.- Station status or update messages (the important Information to perform the functions of network and Switching level included), must (if not to switch the mobility behavior of the stations) is relatively rare sent out and further distributed within the relevance zone be, resulting in a lower load on the network and thus a u. U. significant increase in throughput of User data results.
  • - Dennoch besitzen alle Stationen (auch bei Kommunikations­ netzen mit einer Vielzahl von Stationen mit hoher Mobilität) ständig eine genaue und weitreichende Information über die aktuelle Netzwerktopologie.- Nevertheless, all stations (also with communication networks with a large number of stations with high mobility) constantly accurate and extensive information about the current network topology.
  • - Es ist sogar eine Voraussage über die zukünftige Netzwerk­ topologie möglich.- It is even a prediction about the future network topology possible.
  • - Wegen der genauen und weitreichenden Information über die aktuelle und sogar die zukünftige Netzwerktopologie kann eine effiziente wissensbasierte adaptive Wegeauswahl erfolgen, wobei wegen der dezentral und dennoch bei allen Stationen quasi synchron durchgeführten Aktualisierung der wissensbasierten Tabellen suboptimale Routen, Schleifen (englisch "Loops") und fehlgeleitete Datenpakete weitgehend vermieden werden können.- Because of the precise and extensive information about the current and even future network topology can be one efficient knowledge-based adaptive route selections take place, being because of the decentralized and yet at all stations  quasi synchronous update of the knowledge-based tables, suboptimal routes, loops (English "loops") and misdirected data packets largely can be avoided.
  • - Im Unterschied zu bekannten Verfahren besitzen die Stationen, auch für weit entfernte Bereiche (Cluster) aktuelle Informationen über die Netzwerktopologie.- In contrast to known methods, the stations have also current for distant areas (clusters) Information about the network topology.
  • - Aufgrund der Eigenschaft des erfindungsgemäßen wissensbasierten Routingverfahrens, daß die Verfügbarkeit von Routen vorausberechnet werden kann, ist es möglich, Datenpakete nur dann und zum richtigen Zeitpunkt auszusenden, wenn das Erreichen der Zielstation auch sehr wahrscheinlich ist, wodurch sich eine erhebliche Reduzierung der Netzbelastung ergeben kann.- Because of the property of the invention knowledge based routing that the availability of Routes can be calculated in advance, it is possible Only send data packets at the right time if reaching the target station is also very likely is, which results in a significant reduction in Network load may result.
  • - Durch die genaue und weitreichende Information über die aktuelle und sogar die zukünftige Netzwerktopologie läßt sich auch die verfügbare Kapazität des Übertragungsmediums optimal nutzen und Zugriffskonflikte weitgehend vermeiden, ohne daß zusätzliche Resourcen verwendet oder ständiger, umfangreicher Informationsaustausch zwischen Nachbarstationen (wie zum Teil bei bekannten Verfahren) durchgeführt werden müßte.- Through accurate and extensive information about the current and even future network topology can be the available capacity of the transmission medium is also optimal use and largely avoid access conflicts without additional resources used or more permanent, extensive Exchange of information between neighboring stations (such as in part in known methods) would have to be carried out.
  • - Durch die dynamische, wissensbasierte Adressierung ist auch die Integration von Stationen möglich, die nicht das erfin­ dungsgemäße, wissensbasierte Verfahren, sondern herkömmliche Routingverfahren verwenden.- The dynamic, knowledge-based addressing is also the integration of stations possible that do not invent this knowledge-based processes according to the invention, but conventional ones Use routing procedures.

Wegen der signifikanten Vorteile läßt sich die Erfindung praktisch für jedes Kommunikationsnetz gewerblich nutzen, insbesondere bei solchen mit einer Vielzahl von Stationen hoher Mobilität die sich auf vorgegebenen Verkehrswegen bewegen, also für die Kommunikation mit Stationen in Straßenfahrzeugen, Zügen, Flugzeugen, Schiffen, Satelliten mit niedriger Umlaufbahn, Raketen und anderen Flugkörpern. Als Beispiele seien angegeben:Because of the significant advantages, the invention can be use it practically for every communication network, especially those with a large number of high stations Mobility that move on predetermined traffic routes, that is for communication with stations in road vehicles, Trains, planes, ships, satellites with lower Orbit, missiles and other missiles. As examples be given:

  • - Zellulares Mobiltelefonnetz (Autotelefon, C-Netz);- Cellular mobile phone network (car phone, C network);
  • - GSM Public Land Mobile Network (Europäisches Mobilkommunika­ tionsnetz, D-Netz);- GSM Public Land Mobile Network (European Mobile Communications tion network, D network);
  • - PROMETHEUS (Projekt der europäischen Automobilindustrie: Kommunikation zwischen Fahrzeugen sowie mit Infrastruktur);- PROMETHEUS (project of the European automotive industry: Communication between vehicles and with infrastructure);
  • - DRIVE (Projekt der Europäischen Gemeinschaft: Kommunikation zwischen Fahrzeugen sowie mit Infrastruktur);- DRIVE (European Community project: Communication between vehicles and with infrastructure);
  • - Mobility 2000 (Projekt der Vereinigten Staaten von Amerika: Kommunikation zwischen Fahrzeugen sowie mit Infrastruktur);- Mobility 2000 (project of the United States of America: Communication between vehicles and with infrastructure);
  • - Vergleichbare Kommunikationsnetze in Japan;- Comparable communication networks in Japan;
  • - Zugfunk;- train radio;
  • - Flugfunk;- aeronautical radio;
  • - Gefechtsfeldkommunikation;- battlefield communication;
  • - Landmobilfunk (Kommunikation mit Fahrzeugen über Satelliten).- Land mobile radio (communication with vehicles via satellite).

Die Erfindung wird im folgenden ausführlich beschrieben.The invention is described in detail below.

Das gattungsgemäße Kommunikationsnetz der Erfindung besitzt folgende Merkmale:The generic communication network of the invention has following features:

  • - Die mobilen Stationen können ihre eigene aktuelle Position, Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung bestimmen oder schätzen;- The mobile stations can have their own current Determine position, speed and direction of movement or estimate;
  • - die Stationen können die aktuelle Uhrzeit mit einer Genauigkeit von zumindest einer Sekunde bestimmen oder schätzen;- The stations can use a Determine accuracy of at least one second or estimate;
  • - dem Kommunikationsnetz wird systemweit eine einstufige oder mehrstufig hierarchische Unterteilung in Felder (im folgenden "Cluster" bzw. "1-Cluster", "2-Cluster", . . ., "n-Cluster" genannt) gemäß Abb. 1 zugrunde gelegt, die den Stationen bekannt ist;- The communication network is based on a single-level or multi-level hierarchical division into fields (hereinafter referred to as "cluster" or "1-cluster", "2-cluster",..., "n-cluster") as shown in Fig. 1 , which is known to the stations;
  • - diese Unterteilung kann nach geographischen oder logischen (z. B. basierend auf einem Verkehrswegenetz) Gesichtspunkten erfolgen;- This division can be geographical or logical (e.g. based on a traffic network) aspects respectively;
  • - bei der Dimensionierung der Cluster werden die Sende/Empfangsradien der Stationen berücksichtigt; - When dimensioning the clusters Transmit / receive radii of the stations taken into account;  
  • - jede Station verwaltet und aktualisiert ständig die für die Wegeauswahl, die Adressierung und den Mediumzugang benötigten Informationen über alle Stationen im Relevanzbereich unter Verwendung wissensbasierter Tabellen ("Wissensbasierte Cluster-Tabelle", "Nachbar-Tabelle", "Cluster-Routing-Tabelle"), so daß das Cluster, in dem sich eine mobilie Station zur Zeit befindet, quasi zeitverzugslos bestimmt werden kann und darüber hinaus eine Voraussage über das Erreichen eines bestimmten Clusters möglich ist;- each station continuously manages and updates the for route selection, addressing and medium access required information about all stations in the Area of relevance using knowledge-based tables ("Knowledge-based cluster table", "Neighbor table", "Cluster routing table") so that the cluster in which there is currently a mobile station, so to speak can be determined without delay and also a Prediction of reaching a certain cluster possible is;
  • - für die quasi synchrone Aktualisierung der durch die Stationen dezentral verwalteten wissensbasierten Tabellen, sendet jede neu hinzukommende Station die hierfür benötigten Informationen an die Nachbarstationen aus, die von diesen, falls erforderlich, innerhalb der Relevanzzone weiter verbreitet werden; durch implizite oder explizite Bestätigung durch die Nachbarstationen erlangt die neu hinzukommende Station Kenntnis über ihre direkten Nachbarstationen, worauf sie von einer Nachbarstation sämtliche zum Aufbau der eigenen wissensbasierten Tabellen benötigten Informationen abfragt;- for the quasi-synchronous update of the by Stations decentrally managed knowledge-based tables, every new station that is added sends the required ones Information to the neighboring stations from these, if necessary, continue within the relevance zone to be spread; by implicit or explicit confirmation through the neighboring stations the new one arrives Station knowledge of their direct neighboring stations, on what they all from a neighboring station to set up their own queries knowledge-based tables for information needed;
  • - besitzt die neu hinzukommende Station bereits ihrerseits aufgebaute wissensbasierte Tabellen (Zusammentreffen von Teilnetzen), so werden die erforderlichen Informationen zur Erweiterung dieser Tabellen zwischen den beteiligten Stationen ausgetauscht und, falls erforderlich, innerhalb der Relevanzzone über Nachbarstationen weiter verbreitet;- the new station already has its own turn built up knowledge based tables (meeting of Subnets), the necessary information for the Extension of these tables between the participating stations exchanged and, if necessary, within the Relevance zone further spread over neighboring stations;
  • - jede Station vergleicht ständig die von ihr ausgesendeten Informationen, die zur Aktualisierung der durch die Stationen dezentral und quasi synchron verwalteten wissensbasierten Tabellen dienen, mit den tatsächlichen Werten und sendet, bei Abweichung über den festgelegten Toleranzbereich hinaus, (d. h. wenn die Station feststellt, daß die Distanz zu dem zur Zeit für die Station selbst in der eigenen Cluster-Tabelle - und auf Grund des erfindungsgemäßen Verfahrens auch in den Cluster- Tabellen aller anderen Stationen in der Relevanzzone - gespeicherten Cluster größer ist als der festgelegte Toleranzwert), sowie unabhängig davon, bei Ablauf eines systemweit festgelegten Zeitintervalls seit der letzten Aussendung, die aktuellen Werte an alle Nachbarstationen, die von diesen, falls erforderlich, innerhalb der Relevanzzone weiter verbreitet werden;- each station constantly compares the ones it sends out Information required to update by stations decentralized and quasi-synchronously managed knowledge-based Tables serve with the actual values and sends, at Deviation beyond the specified tolerance range (i.e. if the station finds that the distance to that at the time for the station itself in its own cluster table - and due to the method according to the invention also in the cluster Tables of all other stations in the relevance zone - saved cluster is larger than the specified one Tolerance value), as well as independently, when a system-wide time interval since the last Transmission of the current values to all neighboring stations  of these, if necessary, within the relevance zone spread more widely;
  • - entsprechend der in Anspruch 2 erhaltenen Erweiterung kennen alle oder einzelne Stationen die in bestimmten Clustern bestehenden Geschwindigkeitsbeschränkungen oder können diese abfragen, so daß die Stationen, bei der Aktualisierung der bezüglich dieser Informationen erweiterten wissensbasierten Tabellen, die zu erwartende Höchstgeschwindigkeit einer Station bei Durchfahren des Clusters berücksichtigen, wodurch das Aussenden von Meldungen mit aktuellen Werten (wegen der Geschwindigkeitsbeschränkung) durch die entsprechende Station weitgehend vermieden wird;- According to the extension obtained in claim 2 know all or individual stations in certain clusters existing speed limits or can query so that the stations when updating the advanced knowledge-based regarding this information Tables, the expected maximum speed of a station when driving through the cluster take into account what the Sending messages with current values (because of the Speed limit) by the corresponding station is largely avoided;
  • - entsprechend der in Anspruch 3 erhaltenen Erweiterung können alle oder einzelne Stationen den Mittelwert und die Standardabweichung der beabsichtigten Reisegeschwindigkeiten der Stationen in einem Cluster (unter Berücksichtigung der Bewegungsrichtung) sowie den Mittelwert und die Standardabweichung der tatsächlichen Geschwindigkeiten bestimmen oder abfragen und dadurch bei der Aktualisierung der bezüglich dieser Informationen erweiterten wissensbasierten Tabellen, die zu erwartende Geschwindigkeit einer Station bei Durchfahren des Clusters berücksichtigen, wodurch das Aussenden von Meldungen mit aktuellen Werten durch die entsprechende Station weitgehend vermieden wird;- According to the extension obtained in claim 3 can all or individual stations use the mean value and the Standard deviation of intended cruising speeds the stations in a cluster (taking into account the Direction of movement) as well as the mean and the Standard deviation of the actual speeds determine or query and thereby when updating the advanced knowledge-based regarding this information Tables showing the expected speed of a station Drive through the cluster, taking into account the emission of messages with current values by the corresponding Station is largely avoided;
  • - die Adressierung der Stationen erfolgt dynamisch und enthält neben der Stationskennung die Kennung des Clusters in der sich die Station zur Zeit befindet;- The stations are addressed dynamically and contains the identifier of the cluster in addition to the station identifier the station is currently in;
  • - für die Wegeauswahl (englisch "Routing") werden die von den Stationen dezentral verwalteten, quasi synchron aktualisierten wissensbasierten Tabellen ausgewertet, um den optimalen Weg (Route) zu einer Station in einem bestimmten Cluster festzustellen;- for the route selection (English "Routing") those of the stations managed decentrally, almost synchronously updated knowledge-based tables evaluated to the optimal way (route) to a station in a certain Determine clusters;
  • - für den Zugang auf das Übertragungsmedium werden die von den Stationen dezentral verwalteten, quasi synchron aktualisierten wissensbasierten Tabellen ausgewertet, um das Übertragungsmedium optimal zu nutzen sowie Zugangskonflikte zu vermeiden.- for access to the transmission medium are those of the stations managed decentrally, almost synchronously updated knowledge-based tables evaluated to that Optimal use of the transmission medium and access conflicts avoid.
ClustereinteilungCluster division

Dem Kommunikationsnetz wird systemweit eine einstufige oder mehrstufig (n-stufig) hierarchische Unterteilung in Felder (im folgenden "Cluster" bzw. "1-Cluster", "2-Cluster", . . ., "n- Cluster" genannt) gemäß Abb. 1 zugrunde gelegt. Diese Unterteilung kann nach geographischen oder logischen Gesichtspunkten erfolgen. Die Länge und Breite der Cluster kann gleich oder unterschiedlich sein. Die Clusterstruktur ist allen Stationen bekannt. Die Dimensionierung der Cluster sollte so gewählt werden, daß im Hinblick auf die Sende/Empfangsreichweiten der Stationen und unter Berücksichtigung eines festlegbaren Toleranzfaktors von jeder Station in einem Cluster alle Stationen in einem benachbarten Cluster direkt erreicht werden (siehe Abb. 2).The communication network is system-wide a single-level or multi-level (n-level) hierarchical division into fields (hereinafter referred to as "cluster" or "1-cluster", "2-cluster",..., "N-cluster") according to Fig . 1 basis. This subdivision can be based on geographical or logical considerations. The length and width of the clusters can be the same or different. The cluster structure is known to all stations. The dimensioning of the clusters should be selected so that with regard to the transmission / reception ranges of the stations and taking into account a definable tolerance factor, every station in a cluster can be reached directly from each station (see Fig. 2).

Dynamische AdressierungDynamic addressing

Jede Station ist durch eine eindeutige Stationskennung und die Kennung des Clusters, in dem sich die Station zur Zeit befindet (entsprechend der wissensbasierten Cluster-Tabellen) charakterisiert:Each station is identified by a unique station identifier and the Identifier of the cluster in which the station is currently located (according to the knowledge-based cluster tables) characterized:

<Stations-Adresse<::=<Stations-Kennung<<Cluster-Kennung<.<Station address <:: = <station identifier << cluster identifier <.

Wenn die im Nachrichtenkopf (Header) eines Datenpaketes enthaltene Adresse für eine bestimmte Station nicht mit der (für die gleiche Stations-Kennung) in der wissensbasierten Cluster-Tabelle (siehe unten) enthaltenen Adresse übereinstimmt, so wird diese in der Cluster-Tabelle ausgewiesene Adresse als neue Stations-Adresse dynamisch zugewiesen.If the in the message header (header) of a data packet included address for a specific station with the (for the same station identifier) in the knowledge-based Cluster table (see below) contains the address matches, this will be in the cluster table designated address as new station address dynamic assigned.

Durch diese Methode der dynamischen Adressierung ist es möglich, auch Stationen, die nicht das wissensbasierte Verfahren der Erfindung für adaptive Wegeauswahl sondern andere Routingverfahren verwenden, in das Kommunikationsnetz zu integrieren. It is through this method of dynamic addressing possible, even stations that are not the knowledge-based process of the invention for adaptive route selection but others Use routing procedures in the communication network too integrate.  

Wissensbasierte TabellenKnowledge-based tables

Jede Station des Kommunikationsnetzes verwaltet und aktualisiert folgende wissensbasierte (digitale) Tabellen:Each station in the communication network manages and updates the following knowledge-based (digital) tables:

  • - Wissensbasierte Cluster-Tabelle (dynamisch aktualisierte Tabelle)- Knowledge-based cluster table (dynamically updated Table)
  • - Direkte-Nachbar-Tabelle (enthält direkt erreichbare Nachbarn)- Direct neighbor table (contains directly accessible neighbors)
  • - Cluster-Routing-Tabelle (für wissensbasierte adaptive Wegeauswahl)- Cluster routing table (for knowledge-based adaptive Route selection)

Die in diesen wissensbasierten Tabellen enthaltenen und aktualisierten Parameter (dargestellt in eckigen Klammern), die für jeden Eintrag aktuelle Werte enthalten, werden im folgenden näher erläutert. Die verwendete Einheit und der Wertebereich der Parameter hängt von der jeweiligen Anwendung des Kommunikationsnetzes ab und ist daher für jeden Anwendungsfall festzulegen.The and contained in these knowledge-based tables updated parameters (shown in square brackets) that current values for each entry are shown below explained in more detail. The unit used and the range of values the parameter depends on the particular application of the Communication network and is therefore suitable for every application to be determined.

Wissensbasierte Cluster-TabelleKnowledge-based cluster table

<Eintragungs-Nummer<: Laufende Nummer des Eintrags.<Entry number <: consecutive number of the entry.

<Stations-Kennung<<Cluster-Kennung<:<Station identifier << cluster identifier <:

Dynamische Adresse der Station des jeweiligen Eintrags.Dynamic address of the station of the respective entry.

Die aktuelle Cluster-Kennung zeigt an, in welchem Cluster (unter Berücksichtigung der festgelegten Toleranzwerte) sich die Station zur Zeit befindet.The current cluster identifier shows in which cluster (taking into account the specified tolerance values) the station is currently.

<Position<:<Position <:

Dieser optionale Parameter gibt die aktuelle Position der Station zum Zeitpunkt des Aussendens der letzten Cluster- Aktualisierungsmeldung an und kann zur genaueren Bestim­ mung vorausberechneter Positionen sowie zur Überprüfung der gemeldeten Parameter verwendet werden.This optional parameter gives the current position of the Station at the time of sending the last cluster Update notification and can for more precise determination predicted positions and for checking of the reported parameters can be used.

<Geschwindigkeit<:<Speed <:

Dieser optionale Parameter gibt die aktuelle Geschwin­ digkeit der Station zum Zeitpunkt des Aussendens der letzten Cluster-Aktualisierungsmeldung an und kann zur genaueren Bestimmung vorausberechneter Positionen sowie zur Überprüfung der gemeldeten Parameter verwendet werden.This optional parameter gives the current speed station at the time of sending the last cluster update message and can go to more precise determination of predicted positions as well be used to check the reported parameters.

<Beschleunigung<:<Acceleration <:

Dieser optionale Parameter gibt die aktuelle Beschleuni­ gung/Verzögerung der Station zum Zeitpunkt des Aussendens der letzten Cluster-Aktualisierungsmeldung an und kann zur genaueren Bestimmung vorausberechneter Positionen sowie zur Überprüfung der gemeldeten Parameter verwendet werden.This optional parameter gives the current acceleration station / delay at the time of transmission the last cluster update message and can be used for more precise determination of predicted positions as well be used to check the reported parameters.

<Gewünschte-Geschwindigkeit<:<Desired speed <:

Dieser optionale Parameter gibt die gewünschte Geschwin­ digkeit der Station zum Zeitpunkt des Aussendens der letzten Cluster-Aktualisierungsmeldung an und kann zur genaueren Bestimmung vorausberechneter Positionen sowie zur Überprüfung der gemeldeten Parameter verwendet werden.This optional parameter gives the desired speed station at the time of sending the last cluster update message and can go to more precise determination of predicted positions as well be used to check the reported parameters.

<Bewegungsrichtung<:<Direction of movement <:

Physikalische oder logische Bewegungsrichtung der Station.Physical or logical direction of movement of the station.

Besonders festgelegte Werte können eine zur Zeit nicht in Bewegung befindliche Mobilstation, eine Mobilstation mit unbestimmter (sich ständig ändernder) Bewegungsrichtung bzw. eine Feststation kennzeichnen. Mobilitätsabhängige Parameter können in solchen Fällen unberücksichtigt bleiben oder anders interpretiert werden.Specially defined values cannot currently be in Mobile station in motion, a mobile station with indefinite (constantly changing) direction of movement or mark a base station. Mobility dependent In such cases, parameters can be disregarded stay or be interpreted differently.

<Sendezeit<:<Airtime <:

Aktuelle Zeit bei Aussenden der letzten Cluster-Aktuali­ sierungsmeldung, die für die weiter oben angeführten genaueren Positionsvoraussagen sowie Parameterüberprüfun­ gen benötigt wird.Current time when the last cluster updates were sent sation message for those listed above more precise position predictions and parameter checks gene is needed.

Außerdem ist es dadurch möglich Signallaufzeiten zu berechnen, die für Routing-Entscheidungen von Bedeutung sind.It also makes it possible to have signal delays calculate that is important for routing decisions are.

<Nächste-Ankunft< bzw. <Nächste-x-Ankunft<:<Next arrival <or <Next x arrival <:

Zeit zu der erwartet wird, daß die Station die nächste (bzw. die nächste in x-Richtung liegende) Clustergrenze erreicht.Time at which the station is expected to be the next (or the next cluster boundary in the x direction) reached.

Überschreitet die aktuelle Uhrzeit die angegebene Ankunftszeit, wird diese um den in <Pass-Intervall< (bzw. <Pass-x-Intervall<, siehe unten) angegebenen Wert inkremen­ tiert und die <Cluster-Kennung< (siehe oben) auf den der Bewegungsrichtung entsprechenden neuen Wert gesetzt.If the current time exceeds the specified time Arrival time, this is by the in <pass interval <(or <Pass-x interval <, see below) increment the specified value and the <cluster identifier <(see above) on the Movement direction corresponding new value set.

<Nächste-y-Ankunft<:<Next y arrival <:

Zeit zu der erwartet wird, daß die Station die nächste in y-Richtung liegende Clustergrenze erreicht.Time at which the station is expected to be the next in cluster limit in y-direction reached.

Die Inkrementierung (unter Verwendung von <Pass-y-Inter­ vall<) und die Aktualisierung der <Cluster-Kennung< erfolgt entsprechend wie bei <Nächste-x-Ankunft< angegeben.The increment (using <Pass-y-Inter vall <) and the update of the <cluster identifier < is the same as for <Next x arrival < specified.

Dieser Parameter kann entfallen, wenn die systemweite Unterteilung in Felder nach logischen Gesichtspunkten getroffen wurde, und die Stationen sich nur in 4 logi­ schen, zu den Clustergrenzen parallelen Richtungen bewegen. In diesem Fall wird für alle Richtungen nur der Parameter <Nächste-Ankunft< (siehe oben) verwendet.This parameter can be omitted if the system-wide Subdivision into fields according to logical criteria was hit, and the stations were only in 4 logi directions parallel to the cluster boundaries  move. In this case, only the for all directions <Next arrival <parameter (see above) is used.

<Nächste-z-Ankunft<:<Next z arrival <:

Zeit zu der erwartet wird, daß die Station die nächste in z-Richtung liegende Clustergrenze erreicht.Time at which the station is expected to be the next in Cluster boundary in z-direction reached.

Dieser Parameter wird nur in einem Kommunikationsnetz nach Anspruch 5 verwendet.This parameter is only used in a communication network used according to claim 5.

<Pass-Intervall< bzw. <Pass-x-Intervall<:<Pass interval <or <Pass x interval <:

Zeitintervall nach dessen Ablauf das Erreichen der weiteren Clustergrenzen (bzw. der weiteren in x-Richtung liegenden Clustergrenzen) in Abhängigkeit der aktuellen Bewegungsrichtung und der aktuellen (bzw. beabsichtigten) Geschwindigkeit der Station erwartet wird.Time interval after which the reaching of the further cluster boundaries (or further in the x direction cluster boundaries) depending on the current Direction of movement and the current (or intended) Speed of the station is expected.

Dieser Wert gibt die erwartete Zeitdauer zum Passieren der folgenden Cluster an und wird zur Inkrementierung der Ankunftszeiten an den Clustergrenzen (siehe oben) heran­ gezogen.This value gives the expected time to pass the following cluster and is used to increment the Arrival times at the cluster borders (see above) drawn.

<Pass-y-Intervall<:<Pass-y interval <:

Zeitintervall nach dessen Ablauf das Erreichen der weiteren in y-Richtung liegenden Clustergrenzen in Abhängigkeit der aktuellen Bewegungsrichtung und der aktuellen (bzw. beabsichtigten) Geschwindigkeit der Station erwartet wird.Time interval after which the reaching of the further cluster boundaries in the y direction in Dependence of the current direction of movement and the current (or intended) speed of the Station is expected.

Dieser Parameter kann entfallen, wenn die systemweite Unterteilung in Felder nach logischen Gesichtspunkten getroffen wurde, und die Stationen sich nur in 4 logischen, zu den Clustergrenzen parallelen Richtungen bewegen. In diesem Fall wird für alle Richtungen nur der Parameter <Pass-Zeit< (siehe oben) verwendet.This parameter can be omitted if the system-wide Subdivision into fields according to logical criteria was hit, and the stations were only in 4 logical directions parallel to the cluster boundaries move. In this case, only the for all directions Parameter <pass time <(see above) is used.

<Pass-z-Intervall<:<Pass-z interval <:

Zeitintervall nach dessen Ablauf das Erreichen der weiteren in z-Richtung liegenden Clustergrenzen in Abhängigkeit der aktuellen Bewegungsrichtung und der aktuellen (bzw. beabsichtigten) Geschwindigkeit der Station erwartet wird.Time interval after which the reaching of the further cluster boundaries in the z direction in Dependence of the current direction of movement and the current (or intended) speed of the Station is expected.

Dieser Parameter wird nur in einem Kommunikationsnetz nach Anspruch 5 verwendet.This parameter is only used in a communication network Claim 5 used.

<Gültigkeits-Cluster<:<Validity cluster <:

Kennung des Clusters bis zu dem erwartet wird, daß die von der Station gemeldeten Werte gültig sein werden.Identifier of the cluster up to which it is expected that the from values reported to the station will be valid.

Dadurch soll die Vorausberechnung von Positionen in Clustern, die die Station niemals erreichen wird, vermieden werden.This is intended to calculate positions in Clusters that the station will never reach be avoided.

<Relevanzzone-Code<:<Relevance zone code <:

Festlegbarer Code der angibt, bis wie weit die von einer Station gemeldeten Informationen relevant sind und daher an andere Stationen verbreitet werden sollen.Definable code that indicates how far that from one Station reported information is relevant and therefore to be distributed to other stations.

<Funktions-Code<:<Function code <:

Code der angibt welcher Ausführungsform der Erfindung ent­ sprechend sich die Station verhält und welche Funktion sie dabei erfüllt.Code indicating which embodiment of the invention ent speaking the station behaves and what function it thereby fulfilled.

Beispielsweise könnte der <Funktions-Code< folgendermaßen aufgebaut sein:For example, the <function code <could be as follows be constructed:

<Funktions-Code<: =
00<Funktion<<Variante<<Hauptvariante<
<Function code <: =
00 <function << variant << main variant <

<Hauptvariante<:
Bit 0,1 mit folgenden Werten:
0 . . . <reserviert<
1 . . . Anspruch 1
2 . . . Anspruch 2
3 . . . Anspruch 3
<Main variant <:
Bit 0.1 with the following values:
0. . . <reserved <
1 . . . Claim 1
2nd . . Claim 2
3rd . . Claim 3

<Variante<:
Bit 2. . . 5 mit folgender Bedeutung:
Bit
2 gesetzt . . . Anspruch 4
3 gesetzt . . . Anspruch 5
4 gesetzt . . . Anspruch 6
5 gesetzt . . . Anspruch 7
<Variant <:
Bit 2.. . 5 with the following meaning:
bit
2 set. . . Claim 4
3 set. . . Claim 5
4 set. . . Claim 6
5 set. . . Claim 7

<Funktion<::=
Bit 6. . . 13 mit folgender Bedeutung:
Bit
6 gesetzt . . . Station die derzeit keine der unten angegebenen Funktionen erfüllt, aber diese erfüllen könnte
 7 gesetzt . . . Station mit Relaisfunktion
 8 gesetzt . . . Station mit Vermittlungsfunktion
 9 gesetzt . . . Station mit Informationsfunktion
10 gesetzt . . . Station mit Steuerfunktion
11 gesetzt . . . Leitstation
<Function <:: =
Bit 6.. . 13 with the following meaning:
bit
6 set. . . Station that currently does not perform any of the functions below, but could do so
7 set. . . Station with relay function
8 set. . . Station with operator function
9 set. . . Information station
10 set. . . Control station
11 set. . . Control station

Bit
12, 13 . . . Hierarchiestufe mit den Werten:
0 . . . keine Hierarchie
1 . . . Hierarchiestufe 1
2 . . . Hierarchiestufe 2
3 . . . Hierarchiestufe 3
bit
12, 13. . . Hierarchy level with the values:
0. . . no hierarchy
1 . . . Hierarchy level 1
2nd . . Hierarchy level 2
3rd . . Hierarchy level 3

Bit
14, 15 . . . <00< reserviert
bit
14, 15. . . <00 <reserved

BeispieleExamples

<Aktualisierungs-Zeit<:<Update time <:

Zeit zu der die letzte Aktualisierungsmeldung von einer Station empfangen wurde.Time when the last update message from one Station was received.

Dadurch ist es möglich Stationen, die die Relevanzzone verlassen haben oder abgeschaltet wurden (ohne dies vorher anzukündigen), nach Ablauf eines festlegbaren Intervalls aus der Cluster-Tabelle zu löschen.This makes it possible for stations to have the relevance zone have left or been switched off (without this beforehand to announce) after a definable interval delete from the cluster table.

<Frequenz-Kennung<:<Frequency identifier <:

Dieser optionale Parameter (evt. auch Liste von Parametern) für einen erfindungsgemäßen wissensbasierten Zugang zum Übertragungsmedium gibt bei Verwendung von Frequenz-Multiplex (englisch "frequency division multiplex") an, welche Frequenz (Kanal) (bzw. welche Frequenzen) durch die Station zur Zeit belegt wird (werden).This optional parameter (possibly also list of Parameters) for a knowledge-based according to the invention Access to the transmission medium is provided when using Frequency division multiplex (English "frequency division multiplex ") which frequency (channel) (or which Frequencies) is currently occupied by the station (will).

Durch die auf dem wissensbasierten Verfahren der Erfindung beruhende Möglichkeit der Vorausberechnung in welchem Cluster die Stationen zu einem bestimmten Zeitpunkt erwartet werden, kann die vorhandene Kanalkapazität dynamisch und dezentral verwaltet und dadurch optimal genutzt werden. Die Stationen können rechtzeitig (und selbstständig) den Kanal welchseln, falls (aufgrund der Mobilität) Kollisionen (durch die Verwendung des gleichen Kanals durch andere Stationen innerhalb der relevanten Störreichweite) zu erwarten sind, wodurch Konflikte beim Zugriff auf das Übertragungsmedium vermieden werden bevor sie entstehen.Through the knowledge based method of the invention based possibility of the advance calculation in which Cluster the stations at a specific time the available channel capacity can be expected dynamically and decentrally managed and therefore optimal  be used. The stations can be timely (and change the channel independently if (due to the Mobility) collisions (by using the same Channel through other stations within the relevant Range of interference) are to be expected, whereby conflicts in the Access to the transmission medium should be avoided before they arise.

Dadurch daß alle Stationen die von anderen Stationen innerhalb der Relevanzzone belegten Kanäle kennen, können neu hinzukommende Stationen nach Abfrage der zum Aufbau der wissensbasierten Tabellen erforderlichen Informationen (über einen dafür reservierten Organisationskanal) einen noch vollkommen freien oder unter Berücksichtigung der eigenen Bewegungsrichtung nur in entfernten Clustern bzw. nur selten verwendeten Kanal auswählen, so daß die Anzahl notwendiger Kanalwechsel minimiert wird.Because all stations are from other stations know channels occupied within the relevance zone Newly added stations after querying the builders of the knowledge-based tables required (via a dedicated organization channel) one still completely free or considering the own direction of movement only in distant clusters or Select a rarely used channel so that the number necessary channel change is minimized.

<Slot-Kennung<:<Slot identifier <:

Dieser optionale Parameter (evt. auch Liste von Parametern) für einen erfindungsgemäßen wissensbasierten Zugang zum Übertragungsmedium gibt bei Verwendung von Zeit-Multiplex (englisch "time division multiplex") an, welcher Zeitschlitz (englisch "Slot") in einem Zeitrahmen (englisch "frame") bzw. welche Zeitschlitze durch die Station zur Zeit belegt wird (werden).This optional parameter (possibly also list of Parameters) for a knowledge-based according to the invention Access to the transmission medium is provided when using Time multiplex (English "time division multiplex") on, which time slot (English "slot") in a time frame (English "frame") or which time slots through the Station is currently being occupied.

Bei Zeit-Multiplex kann ein Kanal durch die Verwendung des gleichen Zeitschlitzes in aufeinanderfolgenden Rahmen gebildet werden. Durch die auf dem wissensbasierten Verfahren der Erfindung beruhende Möglichkeit der Vorausberechnung in welchem Cluster bestimmte Stationen zu einem bestimmten Zeitpunkt erwartet werden, kann die vorhandene Kanalkapazität (d. h. die zur Verfügung stehenden Slots innerhalb eines Zeitrahmens) dynamisch und dezentral verwaltet und dadurch optimal genutzt werden. Die Stationen können rechtzeitig (und selbstständig) den Kanal (Slot) wechseln, falls Kollisionen (durch Verwendung des gleichen Slots in einem Zeitrahmen durch mehrere Stationen innerhalb der relevanten Störreichweite) zu erwarten sind, wodurch Konflikte beim Zugriff auf das Übertragungsmedium vermieden werden bevor sie entstehen.With time division multiplexing, a channel can be created using the same time slot in successive frames be formed. By based on the knowledge-based Method of the invention based possibility Predicting in which cluster particular stations can be expected at a certain time existing channel capacity (i.e. available standing slots within a time frame) dynamic and managed decentrally and thus optimally used. The stations can be on time (and independently) Change channel (slot) in the event of collisions (through use  the same slot in a time frame by multiple Stations within the relevant interference range) are expected, causing conflicts when accessing the Transmission medium be avoided before they arise.

Das für neu hinzukommende Stationen oben Ausgeführte gilt sinngemäß.The same applies to new stations added above analogous.

<Codewort-Kennung<:<Code word identifier <:

Dieser optionale Parameter (evtl. auch Liste von Parametern) für einen erfindungsgemäßen wissensbasierten Zugang zum Übertragungsmedium gibt bei Verwendung von Code-Multiplex (englisch "code division multiplex") an, welches Codewort (bzw. welche Codeworte) für die Spreizung des Frequenzbandes (der Frequenzbänder) durch die Station zur Zeit verwendet wird (werden), falls nicht systemweit ein festgelegtes Codewort zur Spreizung der zu über­ tragenden Signale verwendet wird.This optional parameter (possibly also list of Parameters) for a knowledge-based according to the invention Access to the transmission medium is provided when using Code multiplex (English "code division multiplex"), which code word (or which code words) for the spread of the frequency band (s) through the station is currently being used, if not system-wide a fixed code word to spread the over supporting signals is used.

Durch die auf dem wissensbasierten Verfahren der Erfindung beruhende Möglichkeit der Vorausberechnung in welchem Cluster bestimmte Stationen zu einem bestimmten Zeitpunkt erwartet werden, können die Stationen einerseits gezielt das beim Senden durch andere Stationen benutzte Codewort verwenden um die von diesen Stationen ausgesendeten Nachrichten zu empfangen, andererseits aber auch recht­ zeitig (und selbstständig) das eigene beim Senden ver­ wendete Codewort wechseln falls Kollisionen (durch Ver­ wendung des gleichen Codewortes durch andere Stationen innerhalb der relevanten Störreichweite) zu erwarten sind, wodurch Konflikte beim Zugriff auf das Übertragungsmedium vermieden werden bevor sie entstehen.Through the knowledge based method of the invention based possibility of the advance calculation in which Cluster specific stations at a specific time the stations can be expected on the one hand the code word used when sending by other stations use around those broadcast by these stations Receiving messages, but also right timely (and independently) ver Change codeword if collisions occur (by ver the use of the same code word by other stations are to be expected within the relevant interference range) causing conflicts when accessing the transmission medium be avoided before they arise.

Das für neu hinzukommende Stationen oben Ausgeführte gilt sinngemäß.The same applies to new stations added above analogous.

<Sendeleistung<:<Transmission power <:

Dieser Parameter gibt die zur Zeit durch die Station verwendete Sendeleistung an, wodurch die zu erwartende Sende/Empfangs- sowie die Störreichweite geschätzt werden kann.This parameter currently gives the through the station used transmission power, whereby the expected Sending / receiving and interference range estimated can be.

<Antennen-Code<:<Antenna code <:

Optionaler Code (bzw. Codeliste) der angibt welche Antennencharakteristik, horizontaler und vertikaler Öffnungswinkel, Antennenneigung, Hauptstrahlrichtung bei gerichteten Antennen bzw. Antennenumlaufgeschwindigkeit und Antennenstellung zu bestimmter Zeit bei rotierenden Antennen, Polarisationsebene, etc. zur Zeit durch die Station verwendet werden, wodurch, unter Berücksichtigung der angegebenen Sendeleistung, die zu erwartende Sende/ Empfangs- und Störreichweite in bestimmte Richtungen geschätzt werden kann.Optional code (or code list) that specifies which Antenna characteristics, horizontal and vertical Beam angle, antenna inclination, main beam direction at directional antennas or antenna rotation speed and antenna position at certain times when rotating Antennas, polarization level, etc. currently through the Station used, which, taking into account the specified transmission power, the expected transmission / Reception and interference range in certain directions can be estimated.

<Umgebungs-Code<:<Environment code <:

Optionaler Code (bzw. Codeliste) der (die) angibt, in welcher Umgebung (z. B. freies Gelände, Hügelland, Wald, verbautes Gebiet) und/oder unter welchen Wetterbedingungen (z. B. trockenes Wetter, Nebel, Regen, Schneefall) sich die Station zur Zeit befindet, wodurch die Sende/Empfangs- und Störreichweite noch besser geschätzt werden kann.Optional code (or code list) that specifies in which environment (e.g. open area, hilly country, forest, built-up area) and / or under which weather conditions (e.g. dry weather, fog, rain, snowfall) Station is currently located, causing the transmit / receive and Interference range can be estimated even better.

<Kommunikationsbedarfs-Code<:<Communication requirement code <:

Festlegbarer, optionaler Code der angibt, welchen aktuellen bzw. zu erwartenden Kommunikationsbedarf hinsichtlich Dienstart (englisch "Type of Service" (stream, datagram)), Umfang (Datenvolumen) und Charakteristik (z. B. kontinuierlicher, burstartiger Verkehr etc.) eine Station zur Zeit hat. Definable, optional code that specifies which current or expected communication needs Regarding the type of service (stream, datagram)), scope (data volume) and characteristics (e.g. continuous, bursty traffic etc.) one station currently has.  

Dadurch ist es möglich durch Verwendung spezifizierter (festzugewiesener oder variabler) Kanalbereiche, ent­ sprechend des Kommunikationsbedarfes einer Station, die vorhandene Kapazität des Übertragungsmediums besonders wirtschaftlich zu nutzen und die Kanalwechselrate zu minimieren.This makes it possible to use specified ones (assigned or variable) channel areas, ent speaking of the communication needs of a station, the existing capacity of the transmission medium in particular to use economically and the channel change rate too minimize.

<Gültigkeits-Zeit<:<Validity time <:

Zeit, bis zu der erwartet wird, daß die für das erfindungsgemäße wissensbasierte Verfahren für den Medium­ zugang angegebenen Parameter/Codes (Frequenz-, Slot-, Codewort-Kennung, Sendeleistung, Antennen- und Umgebungs­ code) Gültigkeit besitzen.Time until it is expected that for the knowledge-based method according to the invention for the medium specified parameters / codes (frequency, slot, Codeword identifier, transmission power, antenna and environment code) are valid.

Jede Station verwaltet und aktualisiert eine "Direkte-Nachbar- Tabelle", die sowohl auf den in der Cluster-Tabelle enthaltenen Informationen basiert als auch die aktuelle Konnektivität zu Stationen innerhalb der Sende/Empfangsreichweite zu ("Direkte Nachbarn") berücksichtigt, und folgende Parameter enthält:Each station manages and updates a "direct neighbor" Table ", both based on those contained in the cluster table Information is based as well as current connectivity Stations within the transmission / reception range too ("Direct Neighbors ") and contains the following parameters:

Direkte-Nachbar-TabelleDirect neighbor table

<Eintragungs-Nummer<:<Registration number <:

Laufende Nummer des Eintrags.Sequence number of the entry.

<Stations-Kennung<<Cluster-Kennung<:<Station identifier << cluster identifier <:

Dynamische Adresse des direkten Nachbarn des jeweiligen Eintrags.Dynamic address of the direct neighbor of the respective Entry.

Die aktuelle Cluster-Kennung zeigt an, in welchem Cluster sich der direkte Nachbar zur Zeit befindet.The current cluster identifier shows in which cluster the immediate neighbor is currently.

<Verbindungs-Qualität<:<Connection quality <:

Dieser Parameter gibt die Qualität der Verbindung (englisch "Link Quality") zum direkten Nachbar an. This parameter gives the quality of the connection (English "Link Quality") to the direct neighbor.  

Eine Verbindungsqualität von 0 zeigt an, daß der direkte Nachbar in die Direkte-Nachbar-Tabelle nur aufgenommen wurde, weil er sich laut Cluster-Tabelle innerhalb des­ selben oder eines angrenzenden Clusters befindet; andern­ falls ergibt sich der Wert dieses Parameters durch statistische Auswertung der von der Nachbarstation emp­ fangenen Signale.A connection quality of 0 indicates that the direct Neighbor only included in the direct neighbor table because, according to the cluster table, it is located within the same or an adjacent cluster; others if the value of this parameter is given by statistical evaluation of the emp catch signals.

Nur für den Fall, daß sich aufgrund der in der Cluster- Tabelle gespeicherten Parameter zur Zeit keine Station in demselben oder einem angrenzenden Cluster befindet, können Stationen in Clustern mit Ditanz 2 (d. h. ein angrenzendes Cluster ohne Station liegt dazwischen) als direkte Nach­ barn mit einer Verbindungsqualität von 0 in die Direkte- Nachbar-Tabelle aufgenommen werden.Only in the event that the cluster Table currently saved parameters no station in located in the same or an adjacent cluster Stations in clusters with ditance 2 (i.e. an adjacent Cluster without station is in between) as a direct neighbor barn with a connection quality of 0 in the direct Neighbor table are included.

Werden von einer mit Verbindungsqualität 0 gekennzeichne­ ten Station (auch trotz Abfragens) keine Signale emp­ fangen, so wird die Station aus der Direkten-Nachbar- Tabelle gelöscht und es wird erforderlichenfalls durch Austausch von Informationen mit anderen Nachbarstationen (basierend auf deren Nachbar-Tabellen und Routing-Tabelle) eine lokale Routing-Tabelle aufgebaut oder eine bestehende ergänzt.Are identified by one with connection quality 0 station (even despite polling) no signals received catch the station from the direct neighbor Table is deleted and it is replaced by if necessary Exchange of information with other neighboring stations (based on their neighbor tables and routing table) a local routing table or an existing one added.

<Bewegungsrichtung<:<Direction of movement <:

Physikalische oder logische Bewegungsrichtung der Station entsprechend der Cluster-Tabelle.Physical or logical direction of movement of the station according to the cluster table.

Dieser Parameter wird für richtungsorientiertes Routing innerhalb des Clusters verwendet. (Für weitere Erläuterun­ gen siehe die entsprechenden Ausführungen in der Cluster- Tabelle).This parameter is used for directional routing used within the cluster. (For further explanations see the corresponding explanations in the cluster Table).

<Pass-Intervall< bzw. <Pass-x-Intervall<, <Pass-y-Intervall<, <Pass-z-Intervall<:<Pass interval <or <Pass-x interval <, <Pass-y interval <, <Pass-z interval <:

Diese optionalen Parameter (entsprechend der Cluster- Tabelle), werden dazu verwendet um stabile Routen über Nachbarstationen, die sich mit einer Geschwindigkeit möglichst nahe der eigenen Geschwindigkeit bewegen zu wählen. (Für weitere Erläuterungen siehe die entsprechen­ den Ausführungen in der Cluster-Tabelle.)These optional parameters (according to the cluster Table), are used to create stable routes across Neighboring stations moving at a speed move as close to your own speed as possible choose. (For further explanations see the corresponding the explanations in the cluster table.)

<Priorität<:<Priority <:

Dieser Parameter zeigt die Priorität an, mit der der direkte Nachbar als Vermittlung (Relais) für die Kommuni­ kation mit einer entfernten Station gewählt wird.This parameter indicates the priority with which the direct neighbor as mediation (relay) for communication cation with a remote station is selected.

Die Priorität kann nach folgender (oder einer anderen sinnvollen) Abstufung bestimmt werden:The priority can be based on the following (or another reasonable) gradation can be determined:

Die Priorität hängt ab von:The priority depends on:

  • - der Distanz zwischen dem Cluster in dem sich zur Zeit die (eigene) Station befindet und dem Cluster in dem sich der direkte Nachbar befindet, mit folgender Prioritätsabstufung:
    • 3: Distanz 1 (angrenzendes Cluster)
    • 2: Distanz 0 (gleiches Cluster)
    • 1: Distanz<1 (nichtangrenzendes Cluster);
    - The distance between the cluster in which the (own) station is currently located and the cluster in which the direct neighbor is located, with the following priority levels:
    • 3: Distance 1 (adjacent cluster)
    • 2: Distance 0 (same cluster)
    • 1: distance <1 (non-adjacent cluster);
  • - der Verbindungsqualität (z. B. 4 . . . 0);- the connection quality (e.g. 4 ... 0);
  • - der relativen Geschwindigkeit (ermittelt aus <Pass- (x,y,z)-Intervall< und Bewegungsrichtung) mit folgender Prioritätsabstufung:
    • 4: Nachbar mit annähernd gleicher Geschwindigkeit und Richtung
    • 3.5: sich nähernder Nachbar mit geringer Relativ­ geschwindigkeit
    • 3: sich entfernender Nachbar mit geringer Relativ­ geschwindigkeit
    • 2.5: sich nähernder Nachbar mit mäßiger Relativgeschwindigkeit
    • 2: sich entfernender Nachbar mit mäßiger Relativgeschwindigkeit
    • 1.5: sich nähernder Nachbar mit großer Relativ­ geschwindigkeit
    • 1: sich entfernender Nachbar mit großer Relativ­ geschwindigkeit;
    - the relative speed (determined from <pass (x, y, z) interval <and direction of movement) with the following priority:
    • 4: Neighbor with approximately the same speed and direction
    • 3.5: Approaching neighbor with low relative speed
    • 3: moving neighbor with low relative speed
    • 2.5: Approaching neighbor with a moderate relative speed
    • 2: moving neighbor with moderate relative speed
    • 1.5: Approaching neighbor with great relative speed
    • 1: moving neighbor with great relative speed;
  • wobei sich der Wert der Priorität aus der Summe der Einzelabstufungen ergibt.where the value of the priority is the sum of the Individual gradations result.

Die Priorität wird in Abhängigkeit der letzten Aktualisierung des Eintrags und/oder der aktuellen Priorität dynamisch reduziert. Bei einer Priorität von Null wird der Eintrag (d. h. der direkte Nachbar) gelöscht.The priority will depend on the last one Update the entry and / or the current one Priority dynamically reduced. With a priority of The entry (i.e. the direct neighbor) is deleted zero.

<Aktualisierungs-Zeit<:<Update time <:

Zeit, zu der der Eintrag zuletzt aktualisiert wurde.Time at which the entry was last updated.

Für die Routing-Entscheidungen entsprechend des erfindungs­ gemäßen wissensbasierten adaptiven Wegeauswahlverfahrens, verwaltet und aktualisiert jede Station eine "Cluster-Routing- Tabelle" die auf der Cluster-Tabelle beruht und folgende Parameter enthält:For the routing decisions according to the fiction according to knowledge-based adaptive route selection, each station manages and updates a "cluster routing Table "based on the cluster table and the following Parameter contains:

Cluster-Routing-TabelleCluster routing table

<Eintragungs-Nummer<:<Registration number <:

Laufende Nummer des EintragsSequence number of the entry

<Cluster-Kennung<:<Cluster identifier <:

Kennung des (Ziel-)Clusters über das im jeweiligen Eintrag Routing-Informationen gespeichert sind.Identification of the (target) cluster via the in the respective entry Routing information is stored.

<Route-Status<:<Route status <:

Dieser Status-Code ("Verfügbar", "Nicht-verfügbar", "Unsicher") zeigt an, ob zur Zeit ein Weg (eine Route) zum entsprechenden Cluster, basierend auf den in der wissensbasierten Cluster-Tabelle gespeicherten Parametern existiert:This status code ("Available", "Not available", "Unsure") indicates whether there is currently a way (route) to the corresponding clusters, based on the in the knowledge-based cluster table stored parameters exists:

Route VerfügbarRoute available

Es wird angenommen, daß eine Route zum Cluster verfügbar ist, wenn ein kontinuierlicher Weg über angrenzende Cluster, in denen sich zumindest eine Station (aufgrund der Cluster-Tabelle) befindet, existiert.It is assumed that a route to the cluster is available is when a continuous path over adjacent Clusters in which there is at least one station (due to the cluster table) exists.

Route UnsicherRoute unsafe

Ein kontinuierlicher Weg über angrenzende Cluster in denen sich zumindest eine Station befindet ist zur Zeit (auf­ grund der in der Cluster-Tabelle gespeicherten Parameter) nicht verfügbar, aber es konnte (einmal oder mehrmals) nur ein Cluster ohne Station zwischen zwei Clustern mit minde­ stens einer Station festgestellt werden, so daß es wegen der festgelegten Toleranzwerte und der tatsächlichen Sende/Empfangsreichweiten der Stationen, die über die (der Clusterdimensionierung zugrunde gelegten) Mindestreich­ weiten in der Regel hinausgehen werden, möglich ist, daß eine physikalische Route zum Zielcluster existiert.A continuous path across adjacent clusters in which at least one station is currently (on due to the parameters stored in the cluster table) not available, but it could only (one or more times) a cluster without a station between two clusters with at least least one station can be determined, so that it is because of the specified tolerance values and the actual Sending / receiving ranges of the stations, which over the (der Cluster dimension)) as a rule, it is possible that a physical route to the target cluster exists.

Route Nicht-VerfügbarRoute not available

Aufgrund der in der Cluster-Tabelle gespeicherten Parameter, enthält jeder mögliche Weg zum Zielcluster über angrenzende Cluster mindestens zwei angrenzende Cluster in denen sich zur Zeit keine Station befindet.Because of the stored in the cluster table Parameters, contains every possible route to the target cluster adjacent clusters at least two adjacent clusters in where there is currently no station.

<Route-Zeit<:<Route time <:

Zeit zu der (aufgrund der in der Cluster-Tabelle gespeicherten Parameter) erwartet wird, daß:Time at the (due to that in the cluster table stored parameters) it is expected that:

  • - eine als "nicht-verfügbar" (oder "unsicher") markierte Route "verfügbar" wird, bzw. - one marked as "not available" (or "insecure") Route becomes "available" or  
  • - eine als "verfügbar" markierte Route "nicht-verfügbar" (oder "unsicher") sein wird.- a route marked as "available" is "not available" (or "unsafe").

<Distanz<:<Distance <:

Anzahl der Cluster entlang der Route bis zum Zielcluster.Number of clusters along the route to the target cluster.

<Laufzeit<:<Runtime <:

Mittlere Signal-/Paketlaufzeit zum Zielcluster. Dieser Parameter wird aus der Laufzeit der Cluster-Aktualisie­ rungsmeldungen und/oder anderer Datenpakete von Stationen im entsprechenden Cluster berechnet und bei der Auswahl der optimalen Route berücksichtigt.Average signal / packet transit time to the target cluster. This Parameter is taken from the runtime of the cluster update messages and / or other data packets from stations calculated in the corresponding cluster and in the selection of the optimal route.

<Nachbar-Cluster<:<Neighbor cluster <:

Cluster-Kennung des in Abhängigkeit der Route (zum Ziel­ cluster) an das Cluster der eigenen Station unmittelbar angrenzenden Clusters.Cluster identifier depending on the route (to the destination cluster) to the cluster of the own station directly adjacent clusters.

Dieser Parameter wird verwendet, um einen passenden "Nächsten-Nachbar" (siehe unten) aus der Direkten-Nachbar- Tabelle zu wählen.This parameter is used to find a suitable one "Nearest neighbor" (see below) from the direct neighbor Table to choose.

<Nächster-Nachbar<:<Nearest neighbor <:

Nächster (direkter Nachbar) auf der Route zum Zielcluster.Nearest (direct neighbor) on the route to the target cluster.

Eine Station die aufgrund ihres <Funktions-Code< angibt weder eine Relais- noch eine Vermittlungsfunktion zu erfüllen wird nicht als <Nächster-Nachbar< gesetzt.A station that specifies on the basis of its <function code < neither a relay nor an intermediary function fulfill is not set as <nearest neighbor <.

<Minimum-Pass-Liste<:<Minimum pass list <:

Liste zu erwartender minimaler Durchfahrzeiten (Zeitinter­ vallen) in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung, die die Stationen aufgrund permanenter oder zeitlicher Geschwin­ digkeitsbeschränkungen beim Passieren des Clusters benötigen werden.List of expected minimum transit times (time interval vallen) depending on the direction of movement that the Stations due to permanent or temporal speed  Limitations on passing through the cluster will need.

Dadurch kann entsprechend des Anspruchs 2 der Erfindung das Aussenden von Aktualisierungsmeldungen durch Stationen die Cluster mit Geschwindigkeitsbeschränkungen (einzuhaltende Höchstgeschwindigkeit) durchfahren, die unter der von einer Station beabsichtigten Reisegeschwin­ digkeit liegen, vermieden werden.This allows according to claim 2 of the invention the sending of update messages by stations the clusters with speed limits (maximum speed to be observed) drive through the at the travel speed intended by a station be avoided.

Die Werte dieser Liste können beim Aufbau der Cluster- Routing-Tabelle einer digitalen Verkehrswegekarte ent­ nommen oder durch Abfrage von anderen Stationen oder Datenbanken ermittelt werden. Die Werte werden bei Aus­ senden von entsprechenden Aktualisierungsmeldungen durch Stationen die das Cluster durchfahren, sowie erforder­ lichenfalls durch besondere Abfragen aktualisiert.The values of this list can be used when building the cluster Routing table of a digital traffic route map ent taken or by querying other stations or Databases are determined. The values are set to Off send corresponding update messages Stations that pass through the cluster, as well as required If necessary updated by special queries.

<Mittelwert-Pass-Liste<:<Mean passport list <:

Liste des ermittelten aktuellen Mittelwertes und der Varianz von beabsichtigten Reisegeschwindigkeiten und tatsächlichen Geschwindigkeiten der Stationen in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung für das betreffende Cluster.List of the current average and the Variance of intended cruising speeds and actual speeds of the stations in Dependence of the direction of movement for the concerned Cluster.

Dadurch kann entsprechend des Anspruchs 3 der Erfindung durch Schätzen der zu erwartenden Zeitdauer für das tatsächliche Durchfahren des Clusters in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung und der beabsichtigten Reisegeschwindig­ keit der Stationen das Aussenden von Aktualisierungs­ meldungen durch die Stationen (trotz Abweichungen von ihrer beabsichtigten Reisegeschwindigkeit) vermieden werden.This can according to claim 3 of the invention by estimating the expected length of time for the actual driving through the cluster depending on the Direction of movement and the intended travel speed the stations sending out updates reports by the stations (despite deviations from their intended cruising speed) avoided will.

Die Werte dieser Liste können beim Aufbau der Cluster- Routing-Tabelle durch Abfrage von anderen Stationen oder Datenbanken ermittelt werden. Die Werte werden bei Aussenden von entsprechenden Aktualisierungsmeldungen durch Stationen die das Cluster durchfahren, sowie erforderlichenfalls durch besondere Abfragen aktualisiert.The values of this list can be used when building the cluster Routing table by querying other stations or Databases are determined. The values are at Send out corresponding update messages  through stations that pass through the cluster, as well updated by special queries if necessary.

<Aktualisierungs-Zeit<:<Update time <:

Zeit zu der Eintrag zuletzt aktualisiert wurde. Übersteigt die Differenz zur aktuellen Zeit einen festgelegten Wert, so wird der Eintrag gelöscht.Time the entry was last updated. Exceeds the difference to the current time a fixed value, the entry will be deleted.

Bei mehrstufig hierarchischer Unterteilung gemäß des Anspruchs 4 der Erfindung ist die Cluster-Routing-Tabelle entsprechend hierarchisch aufgebaut.With multi-level hierarchical subdivision according to the claim 4 of the invention is the cluster routing table hierarchical structure.

Das zur Aktualisierung der beschriebenen wissensbasierten Tabellen verwendete erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden beschrieben und erläutert.That to update the described knowledge-based Method used according to the invention in tables following described and explained.

Aktualisierung der wissensbasierten TabellenKnowledge tables updated Aktualisierung der wissensbasierten Cluster-TabelleUpdate of the knowledge-based cluster table

Jedesmal wenn eine Station eine Cluster-Aktualisierungs­ meldung von einer anderen Station empfängt, wird überprüft ob sich für diese Station bereits ein Eintrag in der Cluster- Tabelle befindet. Wenn nicht, wird ein neuer Eintrag angelegt und die in der Cluster-Aktualisierungsmeldung enthaltenen Parameter (<Stationskennung<, <Cluster-Kennung<, (<Position<, <Geschwindigkeit<, <Beschleunigung<, <Gew.-Geschwindigkeit<), <Bewegungsrichtung<, <Sendezeit<, <Nächste-(x,y,z)-Ankunft<, <Pass-(x,y,z)-Intervall<, <Gültigkeits-Cluster<, <Relevanz­ zone-Code<, <Funktions-Code<, (<Frequenz-Kennung<, <Slot- Kennung<, <Codewort-Kennung<, <Sendeleistung<, <Antennen- Code<, <Umgebungs-Code<, <Kommunikationsbedarfs-Code<, <Gültigkeitszeit<)) werden gespeichert, andernfalls wird der Eintrag mit den in der empfangenen Cluster-Aktualisierungs­ meldung enthaltenen (neuen) Parameterwerten aktualisiert. Every time a station updates a cluster message received from another station is checked whether there is already an entry in the cluster Table is located. If not, a new entry is created and those contained in the cluster update message Parameters (<station identifier <, <cluster identifier <, (<position <, <Speed <, <acceleration <, <weight speed <), <Direction of movement <, <Send time <, <Next (x, y, z) arrival <, <Pass (x, y, z) interval <, <validity cluster <, <relevance zone code <, <function code <, (<frequency identifier <, <slot ID <, <code word ID <, <transmission power <, <antenna Code <, <environment code <, <communication requirement code <, <Validity period <)) are saved, otherwise the Entry with the cluster update received in the updated (new) parameter values.  

Die Cluster-Tabelle wird sehr häufig überprüft. Wenn die aktuelle Uhrzeit gleich oder größer ist als der für einen Eintrag als <Nächste-(x,y,z)-Ankunft< gespeicherte Wert, wird die <Cluster-Kennung< des Eintrags auf das der Bewegungsrich­ tung entsprechend benachbarte Cluster gesetzt, und der Wert des Parameters <Nächste-(x,y,z)-Ankunft<:The cluster table is checked very frequently. If the current time is equal to or greater than that for one Entry as <next (x, y, z) arrival <stored value the <cluster identifier <of the entry to that of the direction of motion accordingly set neighboring clusters, and the value of the parameter <Next (x, y, z) arrival <:

  • - um den Wert von <Pass-(x,y,z)-Intervall< des Eintrags erhöht, falls der <Funktions-Code< ein Verhalten der Station entsprechend des Anspruchs 1 der Erfindung angibt)- by the value of <pass (x, y, z) interval <of the entry increases if the <function code <is a behavior of the Indicates station according to claim 1 of the invention)
  • - um das Maximum des Wertes von <Pass-(x,y,z)-Intervall< für diesen Eintrag und des in der Cluster-Routing-Tabelle enthaltenen Wertes von <Minimum-Pass-Liste< für das entsprechende Cluster und die entsprechende Bewegungsrich­ tung erhöht, falls der <Funktions-Code< ein Verhalten der Station entsprechend des Anspruchs 2 der Erfindung anzeigt)- by the maximum of the value of <pass (x, y, z) interval < for this entry and that in the cluster routing table contained value of <minimum pass list <for the corresponding clusters and the corresponding direction of movement if the <function code <is a behavior of the Station according to claim 2 of the invention)
  • - um die zu erwartende Zeitdauer zum Passieren des Clusters (die aus dem Wert von <Pass-(x,y,z)-Intervall< für diesen Eintrag und dem in der Cluster-Routing-Tabelle enthaltenen Wert von <Mittelwert-Liste< für das ent­ sprechende Cluster und die entsprechende Bewegungsrichtung ermittelt wird), erhöht, falls der <Funktions-Code< ein Verhalten der Station entsprechend des Anspruchs 3 der Erfindung angibt).- the expected time to pass the Clusters (which result from the value of <pass (x, y, z) interval < for this entry and that in the cluster routing table contained value of <mean list <for the ent speaking clusters and the corresponding direction of movement is determined), increased if the <function code <on Behavior of the station according to claim 3 of Invention indicates).

Wenn die aktuelle <Cluster-Kennung< einen Wert erreicht der außerhalb des Wertes des <Gültigkeits-Cluster< oder außerhalb der durch den <Relevanz-Zonen-Code< angegebenen Relevanzzone liegt, wird der Eintrag aus der Cluster-Tabelle gelöscht.When the current <cluster identifier <reaches a value outside the value of the <validity cluster <or outside the relevance zone indicated by the <relevance zone code < the entry is deleted from the cluster table.

Wenn die Differenz zwischen der aktuellen Uhrzeit und der gespeicherten (letzten) <Aktualisierungs-Zeit< einen festge­ legten Wert übersteigt, wird der Eintrag aus der Cluster- Tabelle gelöscht.If the difference between the current time and the saved (last) <update time <one set value exceeds the entry from the cluster Table deleted.

Aktualisierung der Direkten-Nachbar-TabelleUpdate of the direct neighbor table

Die Direkte-Nachbar-Tabelle wird jedesmal dann aktualisiert (bzw. überprüft) wenn:The direct neighbor table is then updated each time (or checked) if:

  • - eine Änderung in der Cluster-Tabelle erfolgte; der entsprechende Eintrag wird aber nur dann aktualisiert, wenn der direkte Nachbar mit einer Verbindungsqualität von Null ausgewiesen ist oder ein neuer direkter Nachbar in die Direkte-Nachbar-Tabelle aufgenommen wird.- there was a change in the cluster table; the the corresponding entry will only be updated if the direct neighbor with a connection quality of zero is expelled or a new direct neighbor to the Direct neighbor table is included.
  • - von einer direkten Nachbarstation eine Nachricht (Datenpaket) empfangen wurde: <Verbindungs-Qualität< und <Priorität< werden ermittelt, <Cluster-Kennung<, <Aktualisierungs-Zeit<, sowie allfällig übermittelte Parameter werden auf die aktuel­ len Werte gesetzt.- a message from a direct neighboring station (data packet) received: <connection quality <and <priority < are determined, <cluster identifier <, <update time <, as well as any transmitted parameters are updated to the current len values set.
  • - die Priorität eines Eintrags herabgesetzt werden muß.- The priority of an entry must be reduced.

Aktualisierung der Cluster-Routing-TabelleUpdate of the cluster routing table

Die Cluster-Routing-Tabelle wird überprüft und allfällig aktualisiert, wenn:The cluster routing table is checked and if necessary updated when:

  • - eine Änderung in der Cluster-Tabelle erfolgte:
    <Route-Status<, <Route-Zeit<, <Distanz<, <Laufzeit< und <Nachbar-Cluster< werden unter Berücksichtigung der kürzesten Distanz (bzw. der <Verbindungs-Qualität< zu direkten Nachbarn bei gleicher Distanz) bzw. der kürzesten Laufzeit ermittelt und auf die aktuellen Werte gesetzt.
    - there was a change in the cluster table:
    <Route status <, <Route time <, <Distance <, <Running time <and <Neighbor cluster <are taking into account the shortest distance (or the <connection quality <to direct neighbors at the same distance) or the shortest running time determined and set to the current values.
  • - eine Änderung in der Direkten-Nachbar-Tabelle erfolgte:
    Der Wert des Parameters <Nächster-Nachbar< wird unverändert gelassen, wenn keine andere Nachbarstation mit einer höheren Priorität in der Direkten-Nachbar-Tabelle gespeichert ist; andernfalls wird als <Nächster-Nachbar< die Station mit der höchsten Priorität (bzw. bei mehreren Stationen mit gleich hoher Priorität eine Station zufällig) ausgewählt.
    - there was a change in the direct neighbor table:
    The value of the parameter <nearest neighbor <is left unchanged if no other neighboring station with a higher priority is stored in the direct neighbor table; otherwise the station with the highest priority is selected as the <nearest neighbor <(or one station at random with several stations with the same priority).
  • - eine Aktualisierungsmeldung, die neue Werte für die <Minimum- Pass-Liste< (gemäß Anspruch 2 der Erfindung) und/oder neue Werte bezüglich der <Mittelwert-Pass-Liste< (gemäß Anspruch 3 der Erfindung) enthält, von einer Station empfangen wurde:
    Die entsprechenden Einträge in der Cluster-Routing-Tabelle werden aktualisiert.
    - Receive an update message containing new values for the <minimum pass list <(according to claim 2 of the invention) and / or new values regarding the <mean pass list <(according to claim 3 of the invention) from a station has been:
    The corresponding entries in the cluster routing table are updated.

Bei jeder Aktualisierung eines Eintrags wird die <Aktualisie­ rungs-Zeit< auf die aktuelle Uhrzeit gesetzt.Each time an entry is updated, the <update time <set to the current time.

Wissensbasierte adaptive Wegeauswahl - Routing-EntscheidungKnowledge-based adaptive route selection - routing decision

Um eine Verbindung zu einer Zielstation (Destination) herzu­ stellen oder ein Datenpaket über eine Nachbarstation dorthin weiterzuleitenTo establish a connection to a destination station place or a data packet there via a neighboring station forward

  • - wird entsprechend der Adresse (<Stations-Kennung<<Cluster- Kennung<) der Zielstation, die zur Zeit in der Cluster- Tabelle für diese Station gespeicherte <Cluster-Kennung< festgestellt;- according to the address (<station identifier << cluster- ID <) of the target station currently in the cluster Table stored for this station <cluster identifier < detected;
  • - wenn diese <Cluster-Kennung< mit der in der Adresse der Zielstation enthaltenen <Cluster-Kennung< nicht überein­ stimmt, wird der Zielstation eine neue Adresse (dynamische, wissensbasierte Adressierung (!)) entsprechend des in der Cluster-Tabelle gespeicherten Wertes zugewiesen und in Datenpaketen als neue Destination-Adresse eingesetzt;- if this <cluster identifier <with that in the address of the Target station contained <cluster identifier <does not match true, the target station is given a new address (dynamic, knowledge-based addressing (!)) according to the in the Cluster table stored value assigned and in Data packets used as new destination address;
  • - hierauf wird für die entsprechende <Cluster-Kennung< die Adresse des <Nächsten-Nachbar< in der Cluster-Routing-Tabelle festgestellt und das Datenpaket an diese Nachbarstation gesendet.- then for the corresponding <cluster identifier < Address of the <nearest neighbor <in the cluster routing table determined and the data packet to this neighboring station Posted.

Falls aufgrund der Cluster-Routing-Tabelle zur Zeit keine Route zum Cluster, in dem sich die Zielstation zur Zeit befindet, verfügbar ist, kann aufgrund der in der wissensbasierten Cluster-Tabelle gespeicherten Informationen berechnet werden, wann die Zielstation allenfalls ein Cluster erreichen wird zu dem dann eine Route existiert, so daß Datenpakete nur dann und auch zum richtigen Zeitpunkt abgesendet werden, wenn auch das Erreichen der Zielstation sehr wahrscheinlich ist, wodurch sich, als weiterer Vorteil des wissensbasierten Verfahrens der Erfindung, eine erhebliche Reduzierung der Netzbelastung ergibt.If there is currently no route due to the cluster routing table the cluster in which the target station is currently located, is available due to the knowledge-based Cluster table stored information are calculated when the target station will eventually reach a cluster  then a route exists so that data packets only then and also be sent at the right time, even if that It is very likely that reaching the destination station itself, as a further advantage of the knowledge-based process of Invention, a significant reduction in network load results.

Durch die Methode der wissensbasierten, dynamischen Adressie­ rung ist es möglich, auch Stationen, die nicht das erfindungs­ gemäße Verfahren für adaptive Wegeauswahl sondern andere Routingverfahren verwenden, in das Kommunikationsnetz zu integrieren.Through the method of knowledge-based, dynamic addressing It is also possible to use stations that are not inventive appropriate procedures for adaptive route selection but others Use routing procedures in the communication network too integrate.

Cluster-AktualisierungsmeldungenCluster update messages

Entsprechend des erfindungsgemäßen Verfahrens für wissens­ basierte adaptive Wegeauswahl (Routing) und wissensbasierte Steuerung des Zugangs zum Übertragungsmedium werden durch neu hinzukommende Stationen bzw. Stationen die Abweichungen der in ihren wissensbasierten Tabellen gespeicherten Parameterwerte zu tatsächlich gemessenen bzw. neu berechneten Werten unter Berücksichtigung ihrer aktuellen Position feststellen, "Cluster-Aktualisierungsmeldungen" ausgesendet, die die aktuellen Parameterwerte enthalten.According to the method for knowledge according to the invention based adaptive route selection (routing) and knowledge based Control of access to the transmission medium are new additional stations or stations the deviations of the in parameter values stored in their knowledge-based tables actually measured or recalculated values below Determine their current position, "Cluster update messages" sent out to the contain current parameter values.

Falls gemessene oder berechnete Werte für bestimmte Parameter festgelegte Maximalwerte übersteigen, so werden in den Cluster- Aktualisierungsmeldungen die entsprechenden Maximalwerte eingesetzt.If measured or calculated values for certain parameters exceed the specified maximum values, the cluster Update messages the corresponding maximum values used.

Die Cluster-Aktualisierungsmeldungen haben eine variable Länge, die von der festgelegten Genauigkeit und dem Wertbereich der Parameter, die Variante (gemäß der Ansprüche 1, 2 bzw. 3 der Erfindung) abhängt und enthalten die folgenden Felder, wobei die in rechteckigen Klammern angegebenen Felder optional gesendet werden können:The cluster update messages are of variable length, that of the specified accuracy and range of values Parameters, the variant (according to claims 1, 2 or 3 of the Invention) depends and contain the following fields, where the fields in square brackets are optional can be sent:

<Cluster-Aktualisierungsmeldung der (Haupt-)Variante 1<::=
<Stations-Kennung<<Cluster-Kennung<[<Position<
<Geschwindigkeit<<Beschleunigung<<Gew.-Geschwindigkeit<]
<Bewegungsrichtung<<Sende-Zeit<<Nächste-(x,y,z)-Ankunft<
<Pass-(x,y,z)-Intervall<<Gültigkeits-Cluster<
<Relevanzzone-Code<<Funktions-Code<
[[<Frequenz-Kennung<] [<Slot-Kennung<] [<Codewort-Kennung<]
<Sendeleistung<[<Antennen-Code<] [<Umgebungs-Code<]
[<Kommunikationsbedarfs-Code<]<Gültigkeitszeit<]
<Cluster update message of (main) variant 1 <:: =
<Station identifier << cluster identifier <[<position <
<Speed << acceleration << weight speed <]
<Direction of movement << Send time << Next (x, y, z) arrival <
<Pass (x, y, z) interval << validity cluster <
<Relevance zone code << function code <
[[<Frequency identifier <] [<slot identifier <] [<code word identifier <]
<Transmission power <[<Antenna code <] [<Environment code <]
[<Communication requirement code <] <Validity period <]

<Cluster-Aktualisierungsmeldung der (Haupt-)Variante 2<::=
<Stations-Kennung<<Cluster-Kennung<[<Position<]
<Geschwindigkeit<<Beschleunigung<<Gew.-Geschwindigkeit<]
<Bewegungsrichtung<<Sende-Zeit<<Nächste-(x,y,z)-Ankunft<
<Pass-(x,y,z)-Intervall<<Gültigkeits-Cluster<
<Relevanzzone-Code<<Funktions-Code<
[[<Frequenz-Kennung<] [<Slot-Kennung<] [<Codewort-Kennung<]
<Sendeleistung<[<Antennen-Code<] [<Umgebungs-Code<]
[<Kommunikationsbedarfs-Code<]<Gültigkeitszeit<]
<Minimum-Pass-Liste<
<Cluster update message of (main) variant 2 <:: =
<Station identifier << cluster identifier <[<position <]
<Speed << acceleration << weight speed <]
<Direction of movement << Send time << Next (x, y, z) arrival <
<Pass (x, y, z) interval << validity cluster <
<Relevance zone code << function code <
[[<Frequency identifier <] [<slot identifier <] [<code word identifier <]
<Transmission power <[<Antenna code <] [<Environment code <]
[<Communication requirement code <] <Validity period <]
<Minimum pass list <

<Cluster-Aktualisierungsmeldung der (Haupt-)Variante 3<::=
<Stations-Kennung<<Cluster-Kennung<[<Position<]
<Geschwindigkeit<<Beschleunigung<<Gew.-Geschwindigkeit<]
<Bewegungsrichtung<<Sende-Zeit<<Nächste-(x,y,z)-Ankunft<
<Pass-(x,y,z)-Intervall<<Gültigkeits-Cluster<
<Relevanzzone-Code<<Funktions-Code<
[[<Frequenz-Kennung<] [<Slot-Kennung<] [<Codewort-Kennung<]
<Sendeleistung<[<Antennen-Code<] [<Umgebungs-Code<]
[<Kommunikationsbedarfs-Code<]<Gültigkeitszeit<]
[<Minimum-Pass-Liste<]<Mittelwert-Liste<
<Cluster update message of (main) variant 3 <:: =
<Station identifier << cluster identifier <[<position <]
<Speed << acceleration << weight speed <]
<Direction of movement << Send time << Next (x, y, z) arrival <
<Pass (x, y, z) interval << validity cluster <
<Relevance zone code << function code <
[[<Frequency identifier <] [<slot identifier <] [<code word identifier <]
<Transmission power <[<Antenna code <] [<Environment code <]
[<Communication requirement code <] <Validity period <]
[<Minimum pass list <] <mean value list <

Wesentliche Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens für wissensbasierte adaptive Wegeauswahl und wissensbasierte Steuerung des Zugangs zum Übertragungsmedium gegenüber bekannten Verfahren sind, daß die beschriebenen Aktualisierungsmeldungen (die wichtige Informationen zur Erfüllung der Funktionen der Netzwerk- und Vermittlungsebene enthalten), in der Regel (d. h. bei nicht zu wechselhaftem Mobilitätsverhalten der Stationen) nur relativ selten ausgesendet und weiter verbreitet werden müssen, und daß dennoch ständig eine gute und weitreichende Information aller Stationen über die aktuelle und sogar eine Voraussage über die zukünftige Netzwerktopologie, auch bei Kommunikationsnetzen mit einer Vielzahl von Stationen hoher Mobilität, ermöglicht wird, was sowohl für die Realisierung effizienter adaptiver Routing- Verfahren als auch für eine möglichst kollisionsfreie Zugriffssteuerung und eine wirtschaftliche Nutzung des Übertragungsmediums von entscheidender Bedeutung ist.Significant advantages of the method according to the invention for knowledge-based adaptive route selection and knowledge-based Control of access to the transmission medium opposite  known methods are that described Update messages (the important information about the Fulfillment of the functions of the network and switching level included), as a rule (i.e. in the case of something that is not too changeable Mobility behavior of the stations) only relatively rarely must be sent out and disseminated, and that nevertheless good and extensive information for everyone Stations about the current and even a prediction about the future network topology, also with communication networks with a large number of stations with high mobility, both for the implementation of efficient adaptive routing Procedure as well as for a collision-free as possible Access control and economic use of the Transmission medium is crucial.

Claims (8)

1. Wissensbasiertes Verfahren für adaptive Wegeauswahl (Routing), dynamische Adressierung und Steuerung des Zugangs zum Übertragungsmedium (Media Access Control) in einem Kommunikationsnetz mit folgenden Merkmalen:
  • - das Kommunikationsnetz besteht aus mobilen Stationen oder aus mobilen Stationen und festen Stationen, wobei die Übertragung der Information zwischen den Stationen über geeignete Übertragungsmedien erfolgt;
  • - die Kommunikation mit mobilen Stationen erfolgt entweder über feste Stationen, in deren Sende/Empfangsbereich sich die mobilen Stationen bewegen, oder über andere mobile Stationen, die als Vermittlung (Relais) fungieren, falls die kommunizierenden Stationen nicht selbst Quelle bzw. Senke der übertragenen Information sind;
  • - die mobilen Stationen können ihre eigene aktuelle Position, Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung bestimmen oder schätzen;
  • - die Stationen können die aktuelle Uhrzeit mit einer Genauigkeit von zumindest einer Sekunde bestimmen oder schätzen;
1. Knowledge-based method for adaptive route selection (routing), dynamic addressing and control of access to the transmission medium (media access control) in a communication network with the following features:
  • - The communication network consists of mobile stations or of mobile stations and fixed stations, the information being transmitted between the stations via suitable transmission media;
  • - Communication with mobile stations takes place either via fixed stations, in the transmission / reception area of which the mobile stations are moving, or via other mobile stations which act as a relay (relay) if the communicating stations are not themselves the source or sink of the transmitted information are;
  • - The mobile stations can determine or estimate their own current position, speed and direction of movement;
  • the stations can determine or estimate the current time with an accuracy of at least one second;
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
  • - für die Wegeauswahl, die Adressierung, den Mediumzugang und sonstige Funktionen wird dem Kommunikationsnetz systemweit eine den Stationen bekannte Unterteilung in Felder (im folgenden "Cluster" genannt) zugrunde gelegt, wobei diese nach geographischen oder logischen Gesichtspunkten erfolgt, und bei der Dimensionierung der Cluster die Sende/Empfangs­ radien der Stationen berücksichtigt werden;
  • - jede Station verwaltet und aktualisiert ständig die für die Wegeauswahl, die Adressierung und den Mediumzugang benötigten Informationen über alle Stationen des Kommunikationsnetzes oder nur eines Teiles desselben in einem stationsspezifisch festlegbaren Umgebungsbereichs einer Station (im folgenden als "Relevanzzone" bezeichnet) unter Verwendung digitaler Tabellen oder dergleichen, die im folgenden "wissensbasierte Tabellen" genannt werden, so daß das Cluster, in dem sich eine mobile Station zur Zeit befindet, quasi zeitverzugslos bestimmt werden kann und darüber hinaus eine Voraussage über das Erreichen eines bestimmten Clusters zu einem zukünftigen Zeitpunkt möglich ist;
  • - für die quasi synchrone Aktualisierung der durch die Stationen dezentral verwalteten wissensbasierten Tabellen, tauscht jede neu hinzukommende Station die für Aufbau bzw. Erweiterung dieser Tabellen erforderlichen Informationen mit benachbarten Stationen aus, die von den beteiligten Stationen, falls erforderlich, innerhalb der Relevanzzone weiter verbreitet werden;
  • - jede Station vergleicht ständig die von ihr ausgesendeten Informationen, die zur Aktualisierung der durch die Stationen verwalteten wissensbasierten Tabellen dienen, mit den tatsächlichen Werten und sendet, bei Abweichung über den festgelegten Toleranzbereich hinaus, die aktuellen Werte an alle Nachbarstationen, die von diesen, falls erforderlich, innerhalb der Relevanzzone weiter verbreitet werden;
  • - die Adressierung der Stationen erfolgt dynamisch und enthält neben der Stationskennung die Kennung des Clusters in der sich die Station zur Zeit befindet;
  • - für die Wegeauswahl (englisch "Routing") werden die von den Stationen dezentral verwalteten, quasi synchron aktualisierten wissensbasierten Tabellen ausgewertet, um den günstigsten Weg (Route) zu einer Station in einem bestimmten Cluster festzustellen;
  • - für den Zugang zum Übertragungsmedium werden die von den Stationen dezentral verwalteten, quasi synchron aktualisierten wissensbasierten Tabellen ausgewertet, um das Übertragungsmedium optimal zu nutzen und Zugangskonflikte zu vermeiden.
characterized by the following features:
  • - For route selection, addressing, medium access and other functions, the communication network system-wide is based on a division into fields known in the stations (hereinafter referred to as "cluster"), this being done according to geographical or logical aspects, and in the dimensioning of the clusters the transmission / reception radii of the stations are taken into account;
  • - Each station continuously manages and updates the information required for route selection, addressing and medium access via all stations of the communication network or only part of the same in a station-specific determinable surrounding area of a station (hereinafter referred to as "relevance zone") using digital tables or The like, which are called "knowledge-based tables" in the following, so that the cluster in which a mobile station is currently located can be determined virtually without delay and, moreover, a prediction of the achievement of a particular cluster at a future point in time is possible;
  • - For the quasi-synchronous update of the knowledge-based tables managed decentrally by the stations, each newly added station exchanges the information required for the construction or expansion of these tables with neighboring stations, which if necessary are further disseminated by the participating stations within the relevance zone ;
  • - Each station constantly compares the information it sends out, which is used to update the knowledge-based tables managed by the stations, with the actual values and, in the event of a deviation beyond the defined tolerance range, sends the current values to all neighboring stations, if any required to be further disseminated within the relevance zone;
  • - The stations are addressed dynamically and, in addition to the station identifier, contains the identifier of the cluster in which the station is currently located;
  • - For route selection (English "routing"), the knowledge-based tables, which are managed decentrally and are updated virtually synchronously, are evaluated in order to determine the cheapest route (route) to a station in a particular cluster;
  • - For access to the transmission medium, the knowledge-based tables, which are managed decentrally and are updated virtually synchronously by the stations, are evaluated in order to make optimum use of the transmission medium and to avoid access conflicts.
2. Wissensbasiertes Verfahren nach Anspruch 1 mit der zusätzlichen Fähigkeit aller oder einzelner Stationen die in bestimmten Clustern bestehenden Geschwindigkeitsbeschränkungen zu kennen oder abfragen zu können, dadurch gekennzeichnet, daß die Stationen, bei der Aktualisierung der bezüglich dieser Informationen erweiterten wissensbasierten Tabellen, die zu erwartende Höchstgeschwindigkeit einer Station bei Durchfahren des Clusters berücksichtigen, wodurch das Aussenden von Meldungen mit aktuellen Werten (wegen der Geschwindigkeitsbeschränkung) durch die entsprechende Station weitgehend vermieden wird.2. Knowledge-based method according to claim 1 with the additional ability of all or individual stations in speed clusters in certain clusters knowing or being able to query, characterized in that the stations in updating the regarding this Information expanded knowledge-based tables that too expected maximum speed of a station when passing through of the cluster, thereby sending out Messages with current values (because of the Speed limit) by the corresponding station is largely avoided. 3. Wissensbasiertes Verfahren nach Anspruch 2 mit der zusätzlichen Fähigkeit aller oder einzelner Stationen den Mittelwert und die Standardabweichung der beabsichtigten Reisegeschwindigkeiten der Stationen in einem Cluster (unter Berücksichtigung der Bewegungsrichtung) sowie den Mittelwert und die Standardabweichung der tatsächlichen Geschwindigkeiten bestimmen oder abfragen können, dadurch gekennzeichnet, daß die Stationen, bei der Aktualisierung der bezüglich dieser Informationen erweiterten wissensbasierten Tabellen, die zu erwartende Geschwindigkeit einer Station bei Durchfahren des Clusters berücksichtigen, wodurch das Aussenden von Meldungen mit aktuellen Werten durch die entsprechende Station weitgehend vermieden wird. 3. Knowledge-based method according to claim 2 with the additional ability of all or individual stations Mean and the standard deviation of the intended Cruising speeds of the stations in a cluster (under Taking into account the direction of movement) and the mean and the standard deviation of the actual speeds can determine or query, characterized in that the Stations when updating regarding this Information expanded knowledge-based tables that too expected speed of a station when passing through the Consider clusters, thereby sending out messages largely with current values by the corresponding station is avoided.   4. Wissensbasiertes Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kommunikationsnetz systemweit eine mehrstufig hierarchische Unterteilung in Felder (mit entsprechender Clusterbildung auf verschiedenen Hierarchiestufen) zugrunde gelegt wird.4. Knowledge-based method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the communication network system-wide a multi-level hierarchical division into fields (with appropriate clustering on different Hierarchy levels) is used. 5. Wissensbasiertes Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kommunikationsnetz systemweit eine dreidimensionale Unterteilung in räumliche Bereiche mit entsprechender Clusterbildung zugrunde gelegt wird.5. Knowledge-based method according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the communication network system-wide a three-dimensional subdivision into spatial areas appropriate clustering is used. 6. Wissensbasiertes Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stationen die Eigenschaft haben entweder selbstständig oder auf Anforderung durch andere Stationen mit Steuerfunktion ihre Funktionalität als Vermittlungsstation (mit voller Routingfähigkeit), Relaisstation (Wiederaussenden empfangener Nachrichten), als Station mit Steuerfunktion und/oder Informationsfunktion (unter Beachtung dafür notwendiger, festgelegter Voraussetzungen) oder als Station ohne eine der genannten Funktionen festlegen und auch dynamische ändern können.6. Knowledge-based method according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, characterized in that the stations have the property either independently or at the request of others Stations with control function their functionality as Switching station (with full routing capability), Relay station (retransmission of received messages) as Station with control function and / or information function (under Consideration of necessary, defined requirements) or as a station without one of the functions mentioned and can also change dynamically. 7. Wissensbasiertes Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß nicht alle Stationen vollkommen dezentral die wissensbasierten Tabellen verwalten und aktualisieren, sondern die Verwaltung und Aktualisierung der wissensbasierten Tabellen durch daneben oder ausschließlich vorhandene, gleichberechtigte oder einer Hierarchieordnung unterworfene Leitstationen mit Steuer- und/oder Informations­ funktion erfolgt, an die die übrigen Stationen mit geringerer Funktionalität und allfällig eingeschränkten Eigenschaften Aktualisierungsmeldungen zum Aufbau der wissensbasierten Tabellen senden bzw. benötigte Informationen abrufen.7. Knowledge-based method according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6, characterized in that not all stations are perfect manage the knowledge-based tables decentrally and update, but managing and updating the knowledge-based tables by next to or exclusively existing, equal or hierarchical order subject control stations with control and / or information function takes place to which the other stations with less Functionality and any restricted properties Update messages to build the knowledge-based Send tables or get the information you need.
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