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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungssystem für ein Mobilkommunikationssystem
gemäß der Einleitung
zu Anspruch 1.
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Die
Erfindung betrifft Verbesserungen hinsichtlich der Zwei-Wege-Kommunikation
zwischen mobilen Fahrzeugen und einer "Heimatbasis" (nachfolgend kurz "Basis" genannt).
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Eine
Basis, beispielsweise eine Polizeiwache, muss typischerweise eine
Zwei-Wege-Kommunikation zu allen im Straßeneinsatz befindlichen Fahrzeugen
unterhalten. Daher sind Polizeifahrzeuge meist mit einer von mehreren
Arten von Funkgeräten
ausgestattet, über
die sie im Zwei-Wege-Kontakt zur Basis stehen.
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In
den vergangenen Jahren haben sich drahtlose Kommunikationsverfahren
zwischen den Fahrzeugen und der Basis immer stärker durchgesetzt. So sind
beispielsweise die meisten Polizeifahrzeuge inzwischen mit Laptop-Computern
für den Empfang
und die Verarbeitung von Informationen ausgestattet sowie für die Übermittlung
von Informationen an die Basis. Ferner liegen fahrzeugseitig Informationen
für die "automatische Fahrzeugortung" AVL (Automatic Vehicle
Location) vor, die ebenfalls an die Basis übermittelt werden. Vielfach
geben Polizeibeamte ihre Berichte in den Laptop-Computer ein und übertragen
diese Berichte dann direkt an die Basis, anstatt hiermit bis zum
Ende ihrer Schicht zu warten. Im Rahmen einer Verkehrskontrolle
kann sich der Polizeibeamte bei Bedarf an die Basis wenden, um ein
amtliches Kennzeichen prüfen
oder die Identität
einer angehaltenen Person feststellen zu lassen; ferner lassen sich
Fingerabdrücke
per Scanner erfassen und übermitteln
etc. Über
dieselben drahtlosen Verbindungen übermittelt die Basis häufig auch
Einsatzbefehle an das Fahrzeug.
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In
der Vergangenheit waren Polizeifahrzeuge unter Umständen bereits
mit mehreren Kommunikationsvorrichtungen ausgestattet, aber erfolgte
keine Analyse der verfügbaren
Kommunikationsmittel. Informationen zum jeweiligen Fahrzeugstandort
wurden üblicherweise über eine
Zwei-Wege-Funkverbindung übermittelt.
Befand sich das Fahrzeug jedoch außerhalb des Funkbereichs, musste
gegebenenfalls auf andere Kommunikationsmittel zurückgegriffen werden.
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Da
immer mehr Arten von Kommunikationsgeräten in Polizeifahrzeugen verfügbar sind
und die Art sowie die Menge der Daten, die vom Fahrzeug an die Basis übertragen
bzw. fahrzeugseitig von der Basis empfangen werden, immer stärker zunimmt,
wäre es
wünschenswert,
wenn es ein gesteuertes Programm gäbe, mit dem man die verfügbaren Kommunikationsoptionen
beurteilen und die jeweils beste Option auswählen könnte.
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Das
Dokument
WO 96/28947
A1 [2] beschreibt ein Kommunikationssystem für den vorerwähnten Zweck,
welches eine Auswahlmöglichkeit bietet,
also eine Übergabe
von einem Kanal an einen anderen Kanal ermöglicht. Der Begriff "Kanal" umfasst in diesem
Zusammenhang unterschiedliche Arten von Mobilkommunikationssystemen,
beispielsweise zellulare Systeme wie GSM oder satellitengestützte Systeme.
Die Übergabe
der Verbindung (Handover) erfolgt, je nach Qualität der bestehenden Verbindung,
mit mindestens einem zusätzlichen
Parameter wie Preis, Kapazität, Übertragungsgeschwindigkeit
und Verfügbarkeit.
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Das
Kommunikationssystem gemäß
WO 96/28947 A1 [2]
ermöglicht
die Übergabe
einer bestehenden Verbindung.
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Gemäß den Erläuterungen
in
US 6.185.413 B1 [3]
wird eine Mobilstation (Mobile Station, MS) vorgestellt, die es
ermöglicht,
die voraussichtlichen Gebühren
für eine
herzustellende Verbindung für eine
bestimmte Gruppe von Anwendungen, die auf der betreffenden Mobilstation
eingesetzt werden, vorab zu berechnen. Anhand dieser Berechnungen
wird automatisch die kostengünstigste
Anwendung für
die gewünschte Übertragung
gewählt.
Die technischen Parameter hierfür
sind in einer Tabelle gespeichert.
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In
Dokument
US 6.122.514 [1]
wird ein weiteres Kommunikationssystem beschrieben, das die Auswahl
von einem von mehreren Netzwerkkanälen über entsprechende Werte für die Kanalbetriebsparameter
unterstützt.
Wenn ein bestimmter Kanal nicht verfügbar ist, wird automatisch
eine Wiederherstellungsprozedur eingeleitet. Die Kanalbetriebsparameter
umfassen die Bandbreite, die Kosten für den Informationstransfer
sowie die Verlustrate bei der Übertragung
von Datenpaketen, Latenz und Jitter.
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Für jede Art
von Zwei-Wege-Funkübertragung
gibt es eine optimale Nachrichtengröße. So eignen sich beispielsweise
die drei bekannten Zwei-Wege-Funksysteme RD-LAP, Open Sky und EDACS
am besten für
eine Nachrichtengröße von 100
bis 1000 Bytes. Ein TDMA-Netzwerk hingegen ist optimal für kürzere Nachrichten
von 20 bis 100 Bytes. Einige der verfügbaren Kommunikationssysteme
sind mit höheren
monetären
Kosten verbunden als andere. Des Weiteren können einige dieser Systeme
vorzugsweise für
den Empfang und die Verarbeitung einer bestimmten Art von Nachrichten
ausgelegt sein. Somit könnte
eine optimale Steuereinheit versuchen, die Bandbreite bei dieser
Art von Kommunikationssystem für
eine bestimmte Art von Nachrichten zu verwalten.
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Bislang
stand kein bekanntes Steuerungsverfahren zur Verfügung, das
eine bestimmte Nachricht beurteilen und festlegen könnte, welches
Kommunikationsmittel sich am besten für die Übermittlung dieser konkreten
Nachricht eignen würde.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuerungssystem
für ein
Mobilkommunikationssystem bereitzustellen, welches die Möglichkeit
bietet, den am besten geeigneten Kanal für die jeweils zu übertragende
Nachricht auszuwählen.
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Diese
Aufgabe gemäß der vorliegenden
Erfindung wird durch die in Anspruch 1 angeführten Merkmale erfüllt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Steuereinheit in der Lage, eine bestimmte Art
von Nachrichten, die gesendet werden sollen, zu beurteilen und das
optimale Mittel für
die Übertragung
der betreffenden Nachricht auszuwählen. Der Betreiber des Kommunikationssystems
kann eine Tabelle programmieren, anhand derer die Priorität einer
bestimmten Nachricht sowie die verfügbaren Optionen für die Übertragung
dieser Nachricht beurteilt werden. Diese Tabelle ermöglicht es
der Steuereinheit, unter Berücksichtigung
folgender Faktoren das jeweils beste Kommunikationsverfahren auszuwählen: die
aktuelle Nutzung der zum gegebenen Zeitpunkt verfügbaren Kommunikationsarten,
die anfallenden monetären
Kosten, die verfügbare
Bandbreite sowie die Auswirkungen auf die verfügbare Bandbreite, die sich
durch die Übertragung
einer bestimmten Nachricht ergeben. Natürlich kann der Betreiber bei
der Programmierung der Tabelle auch auf andere Gewichtungsfaktoren zurückgreifen.
Die Steuereinheit im Polizeifahrzeug empfängt eine bestimmte Nachricht,
die vom Fahrzeug aus übermittelt
werden soll. Die betreffende Nachricht wird über einen Steuerungsalgorithmus
verarbeitet, der eine Beurteilung der Nachrichtenpriorität sowie
eine Reihe von "bevorzugten" Kommunikationsverfahren
für die
betreffende Art von Nachrichten umfasst. Die unmittelbare Bandbreitenbelegung
für die
am ehesten bevorzugten Kommunikationsmittel wird beurteilt. Wenn
die betreffende Nachricht über
das am ehesten bevorzugte Kommunikationsmittel gesendet werden kann, so
wird dieses Mittel auch genutzt. Andernfalls setzt die Steuereinheit
die Beurteilung fort, um festzustellen, ob das an zweiter Stelle
bevorzugte Kommunikationsmittel verfügbar ist.
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Diese
und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung sind am besten zu
verstehen, wenn man die nachstehenden Spezifikationen und Zeichnungen
heranzieht, die im Folgenden kurz beschrieben werden.
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1 ist
eine schematische Ansicht eines Kommunikationsnetzes mit Basis/Mobilstation(en).
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2 zeigt
eine Steuerungstabelle.
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3 ist
ein Ablaufdiagramm des Algorithmus.
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Ein
Mobilkommunikationssystem ist in 1 schematisch
dargestellt. Wie hier zu sehen ist, kann es mehrere Fahrzeuge 18 geben,
welche Fahrzeuge repräsentieren,
die im Zwei-Wege-Kontakt zu einer Basis 20 stehen müssen, wie
dies beispielsweise bei Polizeifahrzeugen der Fall ist. Die Fahrzeuge 18 können über verschiedene
Arten von handelsüblichen
Zwei-Wege-Funksystemen, CDPD-Systeme (Cellular Digital Packet Data)
oder über
drahtlose Ortsnetze (Wireless LAN, WLAN) miteinander kommunizieren.
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Jedes
der Fahrzeuge ist typischerweise zum Beispiel mit einem Laptop-Computer 22 ausgestattet, der
für Eingabe,
Verarbeitung, Empfang und Beurteilung von Informationen genutzt
wird, die an die Basis 20 übermittelt bzw. von dort empfangen
werden. Der Laptop-Computer 22 tauscht hierbei Daten mit
einem Server für
Mobilkommunikation 24 aus. Der Server für Mobilkommunikation 24 verfügt über einen
Sender/Empfänger 26 für die Kommunikation
mit einem drahtlosen Ortsnetz (WLAN). Bekanntermaßen eignet
sich das drahtlose Ortsnetz (WLAN) optimal für die Übermittlung von großen Datenmengen,
beispielsweise von Einsatzberichten. Allerdings muss sich das Fahrzeug 18 hierfür in der
Nähe eines
Ortsnetzempfängers
befinden, der in der Zeichnung mit der Bezugsnummer 40 schematisch
dargestellt ist.
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Das
in der Abbildung gezeigte Fahrzeug 18 verfügt über vier
weitere Verfahren für
die Zwei-Wege-Kommunikation mit der Basis 20. An dieser
Stelle sei angemerkt, dass sich die hier beschriebene Erfindung
typischerweise auf ein Kommunikationssystem mit mindestens zwei
Arten von Zwei-Wege-Kommunikationssystemen
bezieht, auch wenn in dieser Abbildung weitere Systeme gezeigt werden,
um die extreme Leistungsfähigkeit
der vorliegenden Erfindung zu demonstrieren. Bei dem Kommunikationssystem 28 kann
es sich um ein EDACS-Datenfunksystem handeln.
Bei dem Kommunikationssystem 30 kann es sich um ein RD-LAP-Datenfunksystem
handeln, wie es von Motorola angeboten wird. Bei dem Kommunikationssystem 32 kann
es sich um ein CDPD-Modem handeln. Bei dem Kommunikationssystem 34 kann
es sich um ein TDMA-Datenfunksystem handeln, wie es von Siemens
VDO Automotive angeboten wird. Bei dem Kommunikationssystem 33 kann es
sich um ein herstellerspezifisches Modem eines beliebigen neuen
Anbieters handeln.
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Bekanntermaßen kann
der Laptop-Computer 22 an die Basis zu übertragende Informationen empfangen;
dies ist in der Abbildung durch verschiedene Eingangsknoten 36 schematisch
dargestellt. Der Polizeibeamte oder ein anderer Lenker des Fahrzeugs 18 kann
Informationen wie amtliche Kennzeichen, per Scanner erfasste Fingerabdrücke etc.
zur Übertragung
an die Basis eingeben, damit die Basis nach Beurteilung der übertragenen
Informationen eine entsprechende Rückmeldung geben kann. Des Weiteren
werden Informationen zum Fahrzeugstandort wie in der schematischen
Darstellung bei 38 dargestellt entweder in den Laptop-Computer 22 oder
direkt in den Server 24 eingegeben und an die Basis übertragen.
Die Eingabe dieser Informationen erfolgt auf die bekannte Art und
Weise.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren bereit, bei dem ein Server 24 oder
eine andere Steuereinheit eingesetzt wird, um zu beurteilen, welches
Kommunikationssystem für
eine bestimmte Art von Nachrichten am besten geeignet ist. Ein Bediener
des in 1 schematisch dargestellten Kommunikationssystems
ist somit in der Lage, eine Tabelle wie die in 2 gezeigte
zu programmieren. Mehrere Arten von Nachrichten werden in dieser
Tabelle erfasst, und jeder der hier eingetragenen Nachrichten wird
eine bestimmte Priorität
zugewiesen. So wird ein Polizeibeamter beispielsweise regelmäßig einen
Einsatzbericht abgeben und diesen in den Computer eingeben. Hierbei
dürfte
es sich jedoch um relativ routinemäßige Datenarten handeln, die
an die Basis 30 zu übermitteln
sind. Diese Art von Daten wird daher mit einer geringeren Priorität ausgewiesen.
Das mobile "rechnergestützte Einsatzleitsystem" (Computer-Aided Dispatch,
CAD) hingegen hat eine höhere
Priorität.
Dies können
beispielsweise Anweisungen von der Basis an das Fahrzeug sein, sich
an einen bestimmten Ort zu begeben. In ähnlicher Weise wird regelmäßig eine
Standortmeldung vom Fahrzeug an die Basis übermittelt, was mit einer ziemlich hohen
Priorität
erfolgt. Andere Arten von Informationen wie Informationen zu einem
angehaltenen Fahrzeug würden
eine noch höhere
Priorität
erhalten. Zu einem angehaltenen Fahrzeug könnten unterschiedliche Arten
von Informationen übermittelt
werden, und einige dieser Informationen würden größere Nachrichten erfordern
als andere. So könnte
ein Polizeibeamter beispielsweise Informationen zu einem amtlichen
Kennzeichen anfordern, wobei es sich um ein relativ kleines Nachrichtenpaket
handeln würde. Andererseits
stehen immer häufiger
mobile Technologien für
die Erfassung und Digitalisierung von Fingerabdrücken zur Verfügung, die
es einem Polizeibeamten ermöglichen,
Fingerabdrücke
auf digitalem Wege zu übertragen.
Die Übertragung
einer solchen Nachricht würde
eine größere Datenmenge
erfordern und sieht möglicherweise
einen anderen, besser geeigneten Rückkanal vor.
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Wie
in der Beispieltabelle zu sehen ist, steht für den mobilen Einsatzbericht
unter Umständen
nur eine Art von Übertragungsmodus
zur Verfügung.
Der Einsatzbericht würde
in diesem Fall zurückgehalten, bis
das Fahrzeug 18 in den Funkbereich des drahtlosen Ortsnetzempfängers 40 gelangt.
Erst dann würde
der Einsatzbericht übertragen.
Allerdings würde keines
der anderen Kommunikationssysteme 28, 30, 32 oder 34 genutzt
oder an die Übertragung
des Einsatzberichtes gekoppelt, wenn dies im Rahmen der Programmierung
vom Betreiber so vorgesehen ist.
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Die
Daten des mobilen CAD-Systems würden
von der Basis 20 mit hoher Priorität übermittelt. Das drahtlose Ortsnetz
(WLAN) wäre
somit keine gute Wahl für
den Empfang oder die Übertragung
dieser Informationen. Das EDACS-System hingegen, das sich optimal
für Nachrichten
mit einer Größe von 100
bis 1000 Bytes eignet, würde
für diese
Art von Nachrichten oberste Priorität erhalten. Das TDMA-Datenfunksystem
ist ebenfalls besser für
kürzere Nachrichten
geeignet als man dies bei der mobilen CAD-Kommunikation erwarten
würde.
Diese Option ist somit als die zweite Wahlmöglichkeit für die Übermittlung und den Empfang
von mobilen CAD-Berichten angegeben. Wäre das EDACS-System jedoch nicht
die beste Wahl, wenn man beliebig viele Kriterien berücksichtigt,
die in die Tabelle aufgenommen werden können, so käme das TDMA-System zum Einsatz.
Kriterien, die angewendet werden könnten, sind beispielsweise
folgende: Die Priorität
für die
mobile CAD-Nachricht
ist hoch, aber das EDACS-System ist nicht verfügbar, da andere Kommunikationsvorgänge die
Bandbreite dieses Systems bereits für eine gewisse Zeitspanne belegen.
Ein Beispiel: Wenn das EDACS-System bereits anderweitig mit der Übertragung
einer Nachricht beschäftigt
ist und ein mobiler CAD-Bericht zur Übertragung ansteht, kann die
Steuereinheit gegebenenfalls entscheiden, dass die Priorität des mobilen
CAD-Berichts den Einsatz des TDMA-Kommunikationssystems rechtfertigt.
Erkennt die Steuereinheit ferner, dass das TDMA-System nicht unmittelbar
zur Verfügung
steht, dann würde
das CDPD-System gewählt,
was gegebenenfalls mit höheren
monetären
Kosten verbunden ist. Außerdem
besteht die Möglichkeit,
dass sich beide Arten von Zwei-Wege-Funksystemen außerhalb des
Funkbereichs befinden; zu einem solchen Zeitpunkt stellt das CDPD-System
unter Umständen
die einzige verfügbare
Option dar.
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In ähnlicher
Weise hat auch eine Standortmeldung eine hohe Priorität, allerdings
bei umgekehrtem Durchlaufweg, was die erste und zweite Wahl gegenüber dem
mobilen CAD-Bericht angeht.
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Die
Steuereinheit umfasst somit einen "Kosten" algorithmus und berücksichtigt die monetären Kosten,
die aktuelle Bandbreitennutzung sowie die Auswirkungen der Übertragung
einer bestimmten Nachricht auf die verbleibende Bandbreitenkapazität. Als Beispiel
für diese
Kriterien soll eine Situation dienen, in der ein mobiler CAD-Bericht
beispielsweise sehr umfangreich ist und das EDACS-System nicht zur
Verfügung
steht. Die Steuereinheit stellt gegebenenfalls fest, dass die Bandbreitenbelegung
bei Übertragung
dieser Nachricht über
das TDMA-System unerwünscht
hoch wäre,
und würde
in diesem Fall auf die "dritte" Wahl – CDPD – ausweichen.
Der Betreiber des Kommunikationssystems muss in diesem Fall zwischen
den monetären
Kosten des CDPD-Systems und der Art und Weise abwägen, wie die
Steuereinheit das Material gewichtet und priorisiert, um diese Wahl
zu treffen.
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3 zeigt
ein Ablaufdiagramm des Algorithmus. Eine zu übertragende Nachrichtenart
geht von der Basis kommend beim Fahrzeug bzw. vom Fahrzeug kommend
bei der Basis ein. Zunächst
werden die Priorität
und die Bandbreite der Nachricht bestimmt. Anschließend wählt der
Algorithmus unter den verschiedenen verfügbaren Kommunikationssystemen
das am besten geeignete System aus. Dann erfolgt die Übertragung.
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Die
vorstehend erwähnten
besonderen Arten von Kommunikationssystemen haben hier nur Beispielcharakter.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System, welches die verfügbaren Kommunikationssysteme
eines bestimmten Netzwerks beurteilt und auf Basis einer betreiberseitig
vorgegebenen Gewichtung bzw. eines entsprechenden Algorithmus ein geeignetes
System auswählt.
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Ein
besonderer Wert dieses System besteht darin, dass sich das System
leicht an neue Arten von Kommunikationstechnologien anpassen lässt. Die Benutzer
dieser Arten von Kommunikationssystemen sind vielfach nicht besonders
geschult im Umgang mit Kommunikationstechnologien oder -schnittstellen.
Somit waren Erweiterungen zur Integration zusätzlicher Kommunikationstechnologien
bislang oft mit einem vollständigen
Systemaustausch verbunden. Bei dem vorstehend beschriebenen System braucht
man hingegen, um ein System derart zu ändern, dass es den Einsatz
einer zusätzlichen
Kommunikationstechnologie ermöglicht,
nur das Steuerungsprogramm zu ersetzen/überarbeiten.
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Die
Basis verfügt
außerdem über einen Computer 42,
der auf eine ähnliche
Gewichtungstabelle zurückgreifen
würde,
um festzustellen, welche Art von Kommunikationssystem für die Übermittlung von
Informationen an das Fahrzeug zu verwenden ist, etwa wie vorstehend
für die
mobilen CAD-Informationen beschrieben.
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- 18
- Fahrzeug
- 20
- Basis
- 22
- Laptop-Computer
- 24
- Server
für Mobilkommunikation
- 26
- Sender/Empfänger
- 28
- Kommunikationssystem,
beispielsweise ein EDACS-Datenfunksystem
- 30
- Kommunikationssystem,
beispielsweise ein RD-LAP-Datenfunksystem
- 32
- Kommunikationssystem,
beispielsweise ein CDPD-Modem
- 33
- Kommunikationssystem,
beispielsweise ein herstellerspezifisches Modem
- 34
- Kommunikationssystem,
Siemens TDMA-Datenfunksystem
- 40
- Ortsnetzempfänger
- 42
- Computer
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Liste der verwendeten Abkürzungen
und Akronyme
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- AVL
- Automatic Vehicle
Location (automatische Fahrzeugortung)
- CAD
- Computer-Aided Dispatch
(rechnergestütztes
Einsatzleitsystem)
- CDPD
- Cellular Digital Packet
Data (paketvermittelte Datenübertragung
in Mobilfunknetzen), ein Datenübertragungsverfahren, das
speziell für
den Einsatz mit Mobiltelefonfrequenzen entwickelt wurde
- EDACS
- Enhanced Digital Access
Communications System (ein proprietäres Bündelfunksystem der Firma Ericsson)
- GSM
- Global System for
Mobile communication (Globales System für Mobilkommunikation)
- LAN
- Local Area Network
(Ortsnetz)
- TDMA
- Time Division Multiple
Access (Vielfachzugriff im Zeitmultiplex-Verfahren)
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Liste der angeführten Dokumente
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- [1] US 6.122.514
"Communications channel
selection"
Erfinder:
Charles W. Spaur; et al.
Zessionär: CellPort Systems, Inc.,
Boulder, Colorado (USA)
- [2] WO 96/28947 A1
"Multimode universal
mobile telecommunications system"
Nokia
Mobile Phones Ltd., FI–24101
Salo
- [3] US 6.185.413
B1
"Mobile
Station Having a Cost-efficient Call
Management Method and
System"
Erfinder:
Mueller et al.
Zessionär:
Siemens Aktiengesellschaft, München;
Siemens
Information and Communication Networks, Inc. Boca Raton.