EP1759498A1 - Verfahren zum betrieb eines funkkommunikationssystems mit teilnehmerstationen als weiterleitungsknoten, routing-verfahren sowie entsprechende teilnehmerstation - Google Patents

Verfahren zum betrieb eines funkkommunikationssystems mit teilnehmerstationen als weiterleitungsknoten, routing-verfahren sowie entsprechende teilnehmerstation

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Publication number
EP1759498A1
EP1759498A1 EP05752797A EP05752797A EP1759498A1 EP 1759498 A1 EP1759498 A1 EP 1759498A1 EP 05752797 A EP05752797 A EP 05752797A EP 05752797 A EP05752797 A EP 05752797A EP 1759498 A1 EP1759498 A1 EP 1759498A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
routing
forwarding
function
subscriber station
subscriber stations
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05752797A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Volker Sommer
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Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP1759498A1 publication Critical patent/EP1759498A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/22—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing using selective relaying for reaching a BTS [Base Transceiver Station] or an access point
    • H—ELECTRICITY
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    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
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    • H04W52/00—Power management, e.g. Transmission Power Control [TPC] or power classes
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    • H04W52/38—TPC being performed in particular situations
    • H04W52/46—TPC being performed in particular situations in multi-hop networks, e.g. wireless relay networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a radio communication system, which provides for the forwarding of data from 10 connections via subscriber stations, which temporarily perform the function of forwarding nodes.
  • the invention further relates to a method for routing a connection in such a radio communication system as well as a corresponding subscriber station and a corresponding routing unit.
  • radio communication systems communication takes place by means of electromagnetic waves via an air interface.
  • One type of radio communication systems are the cellular systems.
  • Known mobile radio systems of the so-called second generation are the US-American IS-95 standard and GSM (Global System of Mobile Communication).
  • GSM Global System of Mobile Communication
  • third-generation mobile radio systems are being constructed, for example those of the FDD (Frequency Division Duplex) variant of the Universal Mobile Telecommunication Standard (UMTS).
  • the mobile radio systems mentioned are generally cellular in nature, that is to say they have a large number of base stations, each of which supplies a radio cell. The stations communicate with a nearby base station in whose radio cell they are located.
  • wireless ad-hoc networks in which signals of a connection are passed on exclusively or partially via several subscriber stations as forwarding nodes.
  • Such an ad hoc network is described in L. Weifa et al: Maximizing Battery Life Routing in Wireless Ad Hoc Networks, IEEE Proceedings of The 37th Hawaii International Conference on System Sciences, 2004.
  • a routing algorithm is described in which the battery power of the individual subscriber stations eligible as relay nodes is taken into account. In particular, consideration is given to information about batteries used in the subscriber stations with different charging capacity.
  • the object of the invention is to make it possible to carry out a favorable routing method in a radio communication system with subscriber stations as forwarding nodes.
  • the method of operating a radio communication system that allows the forwarding of data from connections via subscribers envisages that temporarily perform the function of forwarding nodes, provides that one of the subscriber stations of a routing unit of the Funkko ⁇ imunikationsSys ⁇ signals their willingness to take over the function of a forwarding node.
  • the routing unit is then able to distinguish subscriber stations, which want to be available as forwarding nodes, from other subscriber stations.
  • An advantage of said method is that it can be decided by the subscriber station whether it should be included in a routing by the routing unit or not.
  • the method according to the invention therefore provides that in the case of a plurality of active subscriber stations that are in operation, not all subscriber stations are necessarily available as forwarding nodes. Only those active subscriber stations wishing to make themselves available for the route signal their willingness to do so in the manner according to the invention.
  • the routing Einneit occupies a routing VerbinHung 'VBR, taking ter einsknoten as Wei ⁇ exclusively or preferentially civil ⁇ stations considered to take over before their willingness to function as a forwarding node have Siert signali ⁇ .
  • the mobile station simultaneously triggers a location determination of the mobile station by means of its signaling, with which it indicates the readiness to assume the forwarding function. Results of such a position determination can then advantageously be used for the routing to be carried out by the routing unit.
  • the routing unit can then decide on the basis of the location information whether routing via the corresponding forwarding node is meaningful for the respective connection to be routed or not. In that triggering the location determination takes place at the same time as the ready signalization of the mobile station, two things are achieved. Firstly, the location determination takes place only if the corresponding subscriber station notifies via its signaling that it is available for forwarding as a forwarding node. As a result, unnecessary Ortsbestimmun ⁇ conditions are avoided. Second, after the ready signalization, a result of the location determination is available as quickly as possible, so that the relevant subscriber station can actually be taken into account by the routing unit for the route of a connection.
  • the signaling with which the readiness to take over the function of a forwarding node is signaled is triggered as a function of an operating state of the subscriber station. This can happen, for example, automatically and independently of a user of the relevant subscriber station.
  • the operating state of the subscriber station can be a charging state of its energy supply, for example a battery.
  • the operating state of the subscriber station can also be the connection of a power supply of the subscriber station to a power network, by means of which the energy supply can be recharged.
  • a secure power supply of the subscriber station is also ensured if it consumes energy in which it is available for connections of other subscriber stations as a forwarding station.
  • the power grid can be, for example, a public power grid or component of a motor vehicle that is supplied by its car battery.
  • An embodiment of the invention may, for example, provide that the ready signalization by the subscriber station only takes place if at the same time a connection of its energy supply to a power network exists and the charge state of its energy supply has exceeded a certain limit value.
  • the signaling with which the readiness for accepting the function of a forwarding node is signaled is controlled by a user assigned to the subscriber station.
  • the user of the subscriber station can determine whether or not the ready signal is signaled.
  • corresponding input options for the user's request to the subscriber station such as a corresponding key, may be provided.
  • This can also be carried out in combination with the previously described criteria, for example by signaling the readiness only if the state of charge of the energy supply has exceeded a certain threshold value and, in addition, the user of the subscriber station corresponding input to the subscriber station has indicated its agreement with the transfer of the forwarding function.
  • the subscriber station also signals when it is no longer ready to take over the function of a forwarding node. This allows the subcontracting subscriber station for further routing no longer take into account. For example, it will no longer be made available as a forwarding node for new connections. It can also be provided that the subscriber station in question, possibly after a certain delay time, which is needed to find an alternative route for the connection, is released from the forwarding of signals of an existing connection for which it was previously known Roth ⁇ line node has been determined.
  • the subscriber station after performing localization and after receiving a corresponding request from the routing unit sends further information to the routing unit, which are useful for performing a routing.
  • the subscriber station initially only signals its readiness to accept the forwarding function and triggers its location determination, while the transmission of further information required or useful for the routing takes place only if, on the basis of this previously transmitted information from the routing unit has already been decided to use this subscriber station as a forwarding node for a particular connection.
  • the method according to the invention for routing a connection provides that a routing unit of the radio communication system receives signaling of at least one of the subscriber stations with which it indicates its readiness to assume the function of a forwarding node and the routing unit to route one It makes connection exclusively as a forwarding node and considers subscriber stations which have previously indicated their willingness to assume the function of a forwarding node.
  • the subscriber station according to the invention and the routing unit according to the invention are designed and have such means that they are capable of supporting or carrying out the methods according to the invention and their embodiments and developments.
  • the invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the Fi ⁇ gur.
  • the figure shows the section of a cellular mobile radio system in which the subscriber stations can not only communicate directly with base stations of the mobile radio system, but also in which, as with an ad hoc network, the forwarding of signals of a connection via adjacent subscriber stations that can act as a forwarding node.
  • the invention can also be used in mobile radio communication systems which have no cellular structure but corresponding subscriber stations with a further training function. Shown is merely a base station BS of the mobile radio system, which is connected to a routing unit RU. In this case, the routing unit RU can also be structurally integrated into the base station BS.
  • the routing unit RU is connected to the base station BS via a base station controller. There may be one routing unit RU per radio cell, or else a routing unit RU for a plurality of radio cells.
  • the routing unit RU serves to carry out a routing of connections within the mobile radio system.
  • the figure also shows five mobile subscriber stations MS1 to MS5, which are arranged within the radio cell of the base station BS.
  • a connection C is to be established between the first subscriber station MS1 and the fifth subscriber station MS5. This should be done exclusively by using other subscriber stations as forwarding nodes and not by transmitting signals of the connection C via the base station BS.
  • the second subscriber station MS2 should be located in a car and be connected to the power grid or electrical system of the car. As soon as the state of charge of the battery of the second subscriber station MS2 exceeds a specific threshold value of 50% in this case, the second subscriber station MS2 notifies the routing unit RU via a corresponding signaling S2 that it is available as a forwarding node.
  • the fourth subscriber station MS4 has an input capability for a user N of this subscriber station, with whom he can manually share his will that the subscriber station MS4 should act as a forwarding node to the routing unit. After pressing a corresponding key by the user N is a corresponding signaling S4 to the base station BS, which forwards them to the routing unit. Until the time at which the connection C is to be set up between the first subscriber station MS1 and the fifth subscriber station MS5, the third subscriber station MS3 has signaled that it is not ready to be available as a forwarding node. This may be due, for example, to the fact that the state of charge of your battery has fallen below the limit of 50%.
  • the base station BS or the routing unit RU is at the same time also signaled that a location determination or localization of these subscriber stations is to be carried out.
  • the mobile radio system also has a local tion unit L, which is also connected to the base station BS and the signaling S2, S4 of the two subscriber stations MS2, MS4 receives and on the basis of this er ⁇ knows that a location determination is to be performed for the relevant subscriber stations.
  • the location is determined in one of the species known in the art.
  • the results of the position determination are subsequently provided by the localization unit L of the routing unit RU.
  • the routing unit RU is now able to take into account all subscriber stations MS2, MS4 for routing the connection C, which have previously signaled their readiness to accept a forwarding function via a corresponding signaling S2, S4.
  • the routing unit RU takes into account the previously determined location of the available forwarding nodes MS2, MS4 and determines a route on the basis of a routing method known to the person skilled in the art. In this case, criteria such as minimum number of forwarding nodes or minimization of the total transmission power or minimization of the maximum transmission power per forwarding node can be taken into account.
  • the routing unit RU can request further information I via a corresponding request D to those subscriber stations MS2, MS4, which are available as forwarding nodes, for these subscriber stations MS2 , MS4 are accessible for example because of measurements to be made.
  • This can be, for example, information about distances to other subscriber stations.
  • the subscriber stations MS2, MS4 can also transmit further details about their individual properties, which are useful for the routing, to the routing unit RU. This may be, for example, the maximum data rate available for forwarding, the possible types of modulation or maximum or minimum values for the transmission.
  • the routing unit RU determines for the connection C a route from the first subscriber station MS1 via the fourth subscriber station MS4 and the second subscriber station MS2 to the fifth subscriber station MS5. The routing unit RU communicates this route to the participating subscriber stations, whereupon the corresponding connection C is set up.
  • one of the subscriber stations which act as forwarding nodes for a connection does not wish to continue this function, it communicates this to the routing unit RU via a corresponding signaling S2, S4. If, for example, the state of charge of its power supply drops below the limit value of 50% in the fourth subscriber station MS4, a corresponding signaling S4 is sent to the routing unit RU. The connection C is then re-routed by the routing unit RU, whereby only those subscriber stations are considered as forwarding nodes which have previously signaled their readiness to act as such and have not revoked it. In the present case, this is merely the second subscriber station MS.
  • the routing unit RU not exclusively, but only those preferred subscriber stations determines as forwarding nodes that have previously signaled their respective willingness. This means that, as far as possible, only the subscriber stations, which have signaled their readiness for this, are scheduled by the routing unit as far as possible as forwarding nodes. If, however, a favorable route can not be determined by the routing unit for a connection, as long as it involves only forwarding nodes which have previously agreed to do so, the routing unit RU can also implement one or more of these in the case of embodiments of the invention other Sectionneh ⁇ ierstationen (in the figure, this would be the third Opera ⁇ subscriber station MS3) include in the routing.
  • the routing unit RU is a network-side device of the mobile radio system that can perform the routing for a large number of connections.
  • all subscriber stations MS1 to MS5 are active before the start of the routing, ie they are switched on and thus ready for operation. Of these active subscriber stations, however, only the second and fourth subscriber stations MS2, MS4 signal their readiness to act as forwarding nodes.
  • the user has the possibility to inhibit or actively control the transmission of the signaling of the forwarding readiness, he is able to prevent the corresponding location determination of his subscriber station MS4.
  • its subscriber station is available for setting up its own connections and radiation emissions are avoided by the corresponding subscriber station MS4 not functioning as a forwarding node.
  • the invention enables the central planning of optimal and reliable routes in ad hoc networks. This results in a higher reliability and thus better acceptance of ad hoc networks than has hitherto been the case.

Landscapes

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Abstract

Das Verfahren zum Betrieb eines Funkkommunikationssystems, das die Weiterleitung von Daten von Verbindungen über Teilnehmerstationen vorsieht, die zeitweise die Funktion von Weiterleitungsknoten ausüben, sieht vor, dass eine der Teilnehmerstationen (MS2; MS4) einer Routing-Einheit (RU) des Funkkommunikationssystems ihre Bereitschaft signalisiert (S2; S4), die Funktion eines Weiterleitungsknotens zu übernehmen.

Description

Beschreibung
VERFAHREN ZUM BETRIEB EINES FUNKKOMMUNIKATIONSSYSTEMS MIT TEILNΞHMERSTATIONEN ALS WEITERLEITUNGSKNOTEN, ROUT ING- VERF AHREN SOWIE ENTSPRECHENDE TEILNEHMERSTATION
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Funk¬ kommunikationssystems, das die Weiterleitung von Daten von 10 Verbindungen über Teilnehmerstationen vorsieht, die zeitweise die Funktion von Weiterleitungsknoten ausüben. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Routen einer Verbindung in einem solchen FunkkommunikationsSystem sowie eine entspre¬ chende Teilnehmerstation und eine entsprechende Routing- 15 Einheit.
In Funkkommunikationssystemen erfolgt eine Kommunikation mit¬ tels elektromagnetischer Wellen über eine Luftschnittstelle. Eine Art von FunkkommunikationsSystemen sind die Mobilfunk- 20 Systeme. Bekannte Mobilfunksysteme der so genannten zweiten Generation sind der US-amerikanische IS-95-Standard sowie GSM (Global System of Mobile Cömmunication) . Derzeit werden Mo¬ bilfunksysteme der dritten Generation aufgebaut, beispiels¬ weise solche der FDD (Frequency Division Duplex) -Variante des 25 UMTS (Universal Mobile Telecommunication Standard) -Standards. Die genannten Mobilfunksysteme sind in der Regel zellular or¬ ganisiert, das heißt sie weisen eine Vielzahl von Basisstati¬ onen auf, die jeweils eine Funkzelle versorgen. Die Teilneh- merstationen kommunizieren mit einer in der Nähe befindlichen 30 Basisstaion, in deren Funkzelle sie sich befinden.
Bekannt sind weiterhin so genannte drahtlose Ad-hoc-Netze (Wireiess Ad Hoc Network) , bei denen Signale einer Verbindung ausschließlich oder teilweise über mehrere Teilnehmerstatio- 35 nen als Weiterleitungsknoten weitergereicht werden. Ein der¬ artiges Ad-hoc-Netz ist in L. Weifa et al: Maximizing Battery Life Routing in wireless Ad Hoc Networks, IEEE Proceedings of the 37th Hawaii International Conference on System Sciences, 2004 beschrieben. Dort wird ein Routing-Algorithmus beschrie¬ ben, bei dem die Batterieleistung der einzelnen als Weiter- leitungsknoten in Frage kommenden Teilnehmerstationen berück- sichtigt wird. Es erfolgt insbesondere eine Berücksichtigung von Informationen über in den Teilnehmerstationen verwendete Batterien mit unterschiedlicher Ladekapazität.
Im S. Lakkavalli et al: Using Remaining Battery Lifetime In- formation and Relaying to decrease Outage Probability of a Mobile Terminal, veröffentlicht vor dem Anmeldetag dieser An¬ meldung im Internet, ist ein zellulares Mobilfunknetz be¬ schrieben, dass ebenfalls eine Ad Hoc Komponente aufweist. Mobile Teilnehmerstationen übermitteln an eine Basisstation eine Information über den Ladezustand ihrer Batterie. Die Ba¬ sisstation ist dann in der Lage, die maximal mögliche Sende¬ leistung für die entsprechende Teilnehmerstation zu berech¬ nen. Es werden Weiterleitungsknoten (Relays) unterschieden, die unbegrenzte Batterieleistung aufweisen, da sie beispiels- weise an die Spannungsversorgung eines Autos angeschlossen sind, und solche mit begrenzter Batterieleistung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Durchführung eines günstigen Routingverfahrens in einem Funkkommunikati- onssystem mit Teilnehmerstationen als Weiterleitungsknoten zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren z;um Betrieb eines FunkkommunikationsSystems nach Anspruch 1 sowie einem Verfah- ren zum Routen einer Verbindung in einem solchen Funkkommuni¬ kationssystem, einer Teilnehmerstation und einer Routing- Einheit gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Vorteil¬ hafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
Das Verfahren zum Betrieb eines FunkkommunikationsSystems, das die Weiterleitung von Daten von Verbindungen über Teil- nehmerStationen vorsieht, die zeitweise die Funktion von Wei- terleitungsknoten ausüben, sieht vor, dass eine der Teilneh¬ merstationen einer Routing-Einheit des FunkkoπimunikationsSys¬ tems ihre Bereitschaft signalisiert, die Funktion eines Wei- terleitungsknotens zu übernehmen. Die Routing-Einheit ist dann in der Lage, Teilnehmerstationen, die als Weiterlei- tungsknoten zur Verfügung stehen wollen, von übrigen Teilneh¬ merstationen zu unterscheiden. Ein Vorteil des genannten Ver¬ fahrens ist, dass seitens der Teilnehmerstation entschieden werden kann, ob sie in einem Routing durch die Routing- Einheit einbezogen werden soll oder nicht.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht also vor, dass bei einer Mehrzahl von aktiven, dass heißt sich in Betrieb befindlichen Teilnehmerstationen nicht unbedingt alle Teilnehmerstationen als Weiterleitungsknoten zur Verfügung stehen. Nur diejenigen aktiven Teilnehmerstationen, die sich für das Routen zur Ver¬ fügung stellen wollen, signalisieren auf die erfindungsgemäße Weise ihre Bereitschaft hierzu.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung nimmt die Routing- Einneit ein Routing einer VerbinHung'vbr, wobei sie als Wei¬ terleitungsknoten ausschließlich oder bevorzugt Teilnehmer¬ stationen berücksichtigt, die zuvor ihre Bereitschaft, die Funktion eines Weiterleitungsknoten zu übernehmen, signali¬ siert haben.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Mobilstation durch ihre Signalisierung, mit der sie die Bereitschaft zur Über- nähme der Weiterleitungsfunktion anzeigt, gleichzeitig eine Ortsbestimmung der Mobilstation auslöst. Ergebnisse einer solchen Ortsbestimmung können anschließend vorteilhaft für das durch die Routing-Einheit durchzuführende Routing verwen¬ det werden. Die Routing-Einheit kann dann nämlich anhand der Ortsinformation entscheiden, ob ein Routing über den entspre¬ chenden Weiterleitungsknoten für die jeweils zu routende Ver¬ bindung sinnvoll ist oder nicht. Dadurch, dass das Auslösen der Ortsbestimmung zeitgleich mit der Bereitschaftssignali- sierung der Mobilstation erfolgt, wird zweierlei erreicht. Erstens erfolgt die Ortsbestimmung nur dann, wenn die ent¬ sprechende Teilnehmerstation über ihre Signalisierung mit- teilt, dass sie für ein Routen als Weiterleitungsknoten zur Verfügung steht. Hierdurch werden überflüssige Ortsbestimmun¬ gen vermieden. Zweitens liegt nach der Bereitschaftssignali- sierung schnellstmöglich ein Ergebnis der Ortsbestimmung vor, so dass die betreffende Teilnehmerstation auch tatsächlich von der Routing-Einheit für das Routen einer Verbindung be¬ rücksichtigt werden kann.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird die Signalisie¬ rung, mit der die Bereitschaft zum Übernehmen der Funktion eines Weiterleitungsknotens signalisiert wird, in Abhängig¬ keit von einem Betriebszustand der Teilnehmerstation ausge¬ löst. Dies kann beispielsweise automatisch und unabhängig von einem Nutzer der betreffenden Teilnehmerstation geschehen. Vorteilhafter Weise kann der Betriebszustand der Teilnehmer- Station ein Ladezustand ihrer Energieversorgung, beispiels¬ weise einer Batterie, sein. Beispielsweise kann die Bereit¬ schaft, als zu fungieren, nur dann sig¬ nalisiert werden, wenn die Batteriekapazität einen bestimmten Grenzwert, beispielsweise 50%, überschreitet.
Alternativ oder zusätzlich kann der Betriebszustand der Teil¬ nehmerstation auch die Verbindung einer Energieversorgung der Teilnehmerstation mit einem Stromnetz sein, durch das die E- nergieversorgung aufladbar ist. Durch Verbinden mit dem Stromnetz ist eine sichere Energieversorgung der Teilnehmer¬ station auch gewährleistet, wenn sie Energie verbraucht, in¬ dem sie für Verbindungen anderer Teilnehmerstationen als Wei- terleitungsstation zur Verfügung steht. Das Stromnetz kann dabei beispielsweise ein öffentliches Stromnetz oder Bestand- teil eines Kraftfahrzeuges sein, dass durch dessen Autobatte¬ rie versorgt wird. Eine Ausführungsform der Erfindung kann beispielsweise vorse¬ hen, dass die Bereitschaftssignalisierung durch die Teilneh¬ merstation nur erfolgt, wenn gleichzeitig eine Verbindung ih¬ rer Energieversorgung mit einem Stromnetz besteht und der La- dezustand ihrer Energieversorgung einen gewissen Grenzwert überschritten hat. Dann ist zum einen sichergestellt, dass durch die Wahrnehmung ihrer Funktion als Weiterleitungsstati- on der Ladezustand der Energieversorgung der Teilnehmerstati¬ on nicht beeinträchtigt wird und dass auch nach dem Trennen der Verbindung zu dem die Energieversorgung ladenden Strom¬ netz ein bestimmter Mindest-Ladezustand der teilnehmerseiti- gen Energieversorgung vorhanden ist, so dass ausreichend E- nergie für den Betrieb im Zusammenhang mit von der Teilneh¬ merstation ausgehenden bzw. an sie gerichteten Verbindungen zur Verfügung steht.
Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Signalisierung, mit der die Bereitschaft zum Übernehmen der Funktion eines Weiterleitungsknoten signalisiert wird, gesteuert von einem der Teilnehmerstation zugeordneten Nut¬ zer. Das bedeutet, dass der Nutzer der TeilnehmerStation bestimmen kann, ob die Bereitschattssignalisierung erfolgt oder nicht. Hierfür können entsprechende Eingabemöglichkeiten für den Wunsch des Nutzers an der Teilnehmerstation, wie bei- spielsweise eine entsprechende Taste, vorgesehen sein. Dies kann auch wieder kombiniert mit den zuvor geschilderten Kri¬ terien durchgeführt werden, indem beispielsweise die Signali¬ sierung der Bereitschaft nur dann erfolgt, wenn der Ladezu¬ stand der Energieversorgung einen bestimmten Schwellwert ü- berschritten hat und außerdem der Nutzer der Teilnehmerstati¬ on durch entsprechende Eingabe an der Teilnehmerstation sein Einverständnis mit der Übernahme der Weiterleitungsfunktion angezeigt hat.
Es ist günstig, wenn die Teilnehmerstation auch signalisiert, wenn sie nicht länger bereit ist, die Funktion eines Weiter- leitungsknotens zu übernehmen. Dies gestattet es, die Teil- nehmerstation für das weitere Routing nicht mehr zu berück¬ sichtigen. Sie wird dann beispielsweise neuen Verbindungen nicht mehr als Weiterleitungsknoten zur Verfügung gestellt. Es kann auch vorgesehen sein, dass die betreffende Teilneh- merstation, eventuell nach einer bestimmten Verzögerungszeit, die benötigt wird, um eine Alternativroute für die Verbindung zu finden, von der Weiterleitung von Signalen einer bestehen¬ den Verbindung entbunden wird, für die sie zuvor als Weiter¬ leitungsknoten bestimmt worden ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Teilnehmerstation nach durchgeführter Lokalisierung und nach Erhalt einer entsprechenden Aufforderung von der Routing-Einheit weitere Informationen an die Routing-Einheit sendet, die zur Durchführung eines Routings nützlich sind. Nach dieser Weiterbildung ist es möglich, dass die Teilneh¬ merstation zunächst nur ihre Bereitschaft zur Übernahme der Weiterleitungsfunktion signalisiert und ihre Ortsbestimmung auslöst, während die Übermittlung weiterer für das Routing erforderlicher oder nützlicher Informationen nur dann er¬ folgt, wenn aufgrund dieser zuvor übermittelten Informationen von der Routing-Einheit bereits entschieden wurde, diese Teilnehmerstation als Weiterleitungsknoten für eine bestimmte Verbindung zu verwenden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Routen einer Verbindung sieht vor, dass eine Routing-Einheit des Funkkommunikations¬ systems eine Signalisierung wenigstens einer der Teilnehmer¬ stationen empfängt, mit der diese ihre Bereitschaft anzeigt, die Funktion eines Weiterleitungsknotens zu übernehmen und die Routing-Einheit ein Routing einer Verbindung vornimmt, wobei sie als Weiterleitungsknoten ausschließlich oder bevor¬ zugt Teilnehmerstationen berücksichtigt, die zuvor ihre Be¬ reitschaft, die Funktion eines Weiterleitungsknotens zu über- nehmen, angezeigt haben. Die erfindungsgemäße Teilnehmerstation und die erfindungsge¬ mäße Routing-Einheit sind ausgestaltet und weisen derartige Mittel auf, dass sie in der Lage sind, die erfindungsgemäßen Verfahren und ihre Ausführungsformen und Weiterbildungen zu unterstützen bzw. durchzuführen.
Die Erfindung wird im Folgenden näher anhand eines in der Fi¬ gur dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Die Figur zeigt den Ausschnitt eines zellularen Mobilfunksystems, bei dem die Teilnehmerstationen nicht nur direkt mit Basisstatio¬ nen des Mobilfunksystems kommunizieren können, sondern bei denen -wie bei einem Ad-hoc-Netz- auch das Weiterleiten von Signalen einer Verbindung über benachbarte Teilnehmerstatio¬ nen, die als Weiterleitungsknoten fungieren, erfolgen kann. Die Erfindung ist jedoch auch in Mobilfunkkommunikationssys- temen einsetzbar, die keine zellulare Struktur jedoch ent¬ sprechende Teilnehmerstationen mit Weiterbildungsfunktion aufweisen. Dargestellt ist lediglich eine Basisstation BS des Mobilfunksystems, die mit einer Routing-Einheit RU verbunden ist. Dabei kann die Routing-Einheit RU auch baulich in die Basisstation BS integriert sein. Weiterhin ist es möglich, dass die Routing-Einheit RU mit der Basisstation BS über ei¬ nen Basisstationscontroller verbunden ist. Es kann eine Rou¬ ting-Einheit RU pro Funkzelle vorgesehen sein, oder auch eine Routing-Einheit RU für eine Vielzahl von Funkzellen. Die Rou¬ ting-Einheit RU dient dazu, ein Routing von Verbindungen in¬ nerhalb des Mobilfunksystems durchzuführen.
Die Figur zeigt weiterhin fünf mobile Teilnehmerstationen MSl bis MS5, die innerhalb der Funkzelle der Basisstation BS an¬ geordnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel soll eine Ver¬ bindung C zwischen der ersten Teilnehmerstation MSl und der fünften Teilnehmerstation MS5 aufgebaut werden. Dies soll ausschließlich durch Verwendung anderer TeilnehmerStationen als Weiterleitungsknoten und nicht durch Übertragen von Sig¬ nalen der Verbindung C über die Basisstation BS erfolgen. Die zweite Teilnehmerstation MS2 soll sich in einem Auto befinden und an das Stromnetz bzw. Bordnetz des Autos angeschlossen sein. Sobald der Ladezustand der Batterie der zweiten Teil¬ nehmerstation MS2 einen bestimmten Schwellwert von in diesem Fall 50% überschreitet, teilt die zweite Teilnehmerstation MS2 über eine entsprechende Signalisierung S2 der Routing- Einheit RU mit, dass sie als Weiterleitungsknoten zur Verfü¬ gung steht.
Sämtliche Signalisierungen zwischen den Teilnehmerstationen MSl bis MS5 dieser Funkzelle und der Routing-Einheit RU er¬ folgen über die Basisstation BS.
Die vierte Teilnehmerstation MS4 weist eine Eingabemöglich¬ keit für einen Nutzer N dieser Teilnehmerstation auf, mit der er manuell seinen Willen, dass die Teilnehmerstation MS4 als Weiterleitungsknoten fungieren soll, der Routing-Einheit mit¬ teilen kann. Nach Drücken einer entsprechenden Taste durch den Nutzer N erfolgt eine entsprechende Signalisierung S4 zur Basisstation BS, die diese zur Routing-Einheit weiterleitet. Bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Verbindung C zwischen der ersten Teilnehmerstation MSl und der fünften Teilnehmerstati¬ on MS5 aufgebaut werden soll, hat die lediglich dritte Teil¬ nehmerstation MS3 keine Bereitschaft signalisiert, als Wei- terleitungsknoten zur Verfügung zu stehen. Dies kann bei- spielsweise daran liegen, dass der Ladezustand ihrer Batterie unter den Grenzwert von 50% gesunken ist.
Durch die Signalisierung S2, S4 der zweiten Teilnehmerstation MS2 und der vierten Teilnehmerstation MS4 wird der Basissta- tion BS bzw. der Routing-Einheit RU zeitgleich außerdem sig¬ nalisiert, dass eine Ortsbestimmung bzw. Lokalisierung dieser Teilnehmerstationen durchgeführt werden soll. Entsprechende Verfahren zur Ortsbestimmung von mobilen Teilnehmerstationen (zum Beispiel EO TDA = Enhanced Observed Time Differences of Arrival oder A-GPS = Assisted Global Positioning System) sind dem Fachmann hinreichend bekannt und werden hier nicht weiter beschrieben. Das Mobilfunksystem weist weiterhin eine Lokali- sierungseinheit L auf, die ebenfalls mit der Basisstation BS verbunden ist und die Signalisierungen S2, S4 der beiden Teilnehmerstationen MS2, MS4 empfängt und anhand dieser er¬ kennt, dass für die betreffenden Teilnehmerstationen eine Ortsbestimmung durchgeführt werden soll. Die Ortsbestimmung erfolgt auf eine der dem Fachmann bekannten Arten. Die Ergeb¬ nisse der Ortsbestimmung werden anschließend von der Lokali¬ sierungseinheit L der Routing-Einheit RU zur Verfügung ge¬ stellt. Die Routing-Einheit RU ist nun in der Lage, für ein Routen der Verbindung C alle TeilnehmerStationen MS2, MS4 zu berücksichtigen, die zuvor über eine entsprechende Signali¬ sierung S2, S4 ihre Bereitschaft zur Übernahme einer Weiter- leitungsfunktion signalisiert haben. Bei diesem Routing be¬ rücksichtigt die Routing-Einheit RU den zuvor bestimmten Ort der zur Verfügung stehenden Weiterleitungsknoten MS2, MS4 und bestimmt eine Route aufgrund eines dem Fachmann bekannten Routingverfahrens. Hierbei können Kriterien wie minimale An¬ zahl von Weiterleitungsknoten oder Minimierung der gesamten Sendeleistung oder Minimierung der maximalen Sendeleistung pro Weiterleitungsknoten berücksichtigt werden.
Es ist zweckmäßig, jedoch nicht erforderlich, dass die Rou¬ ting-Einheit RU über eine entsprechende Anforderung D an die¬ jenigen Teilnehmerstationen MS2, MS4, die als Weiterleitungs- knoten zur Verfügung stehen, weitere Informationen I anfor¬ dert, die diesen Teilnehmerstationen MS2, MS4 beispielsweise aufgrund von durchzuführenden Messungen zugänglich sind. Da¬ bei kann es sich beispielsweise um Informationen über Abstän¬ de zu anderen Teilnehmerstationen handeln. Mit den Informati- onen I können die Teilnehmerstationen MS2, MS4 auch weitere Details über ihre individuellen Eigenschaften, die für das Routing nützlich sind, an die Routing-Einheit RU übermitteln. Dabei kann es sich beispielsweise um die maximal für eine Weiterleitung zur Verfügung stehende Datenrate, die möglichen Modulationsarten oder Maximal- bzw. Minimalwerte für die Sen¬ deleistung handeln. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ermittelt die Routing- Einheit RU für die Verbindung C eine Route von der ersten Teilnehmerstation MSl über die vierte Teilnehmerstation MS4 und die zweite Teilnehmerstation MS2 zur fünften Teilnehmer- Station MS5. Die Routing-Einheit RU teilt diese Route den be¬ teiligten TeilnehmerStationen mit, woraufhin die entsprechen¬ de Verbindung C aufgebaut wird.
Möchte eine der Teilnehmerstationen, die als Weiterleitungs- knoten für eine Verbindung fungieren, diese Funktion nicht weiter ausüben, teilt sie dies über eine entsprechende Signa¬ lisierung S2, S4 ebenfalls der Routing-Einheit RU mit. Sinkt beispielsweise bei der vierten Teilnehmerstation MS4 der La¬ dezustand ihrer Energieversorgung unter den Grenzwert von 50%, erfolgt eine entsprechende Signalisierung S4 an die Rou¬ ting-Einheit RU. Daraufhin wird die Verbindung C von der Rou¬ ting-Einheit RU neu geroutet, wobei lediglich diejenigen Teilnehmerstationen als Weiterleitungsknoten in Betracht ge¬ zogen werden, die zuvor ihre Bereitschaft, als solcher zu fungieren, signalisiert und nicht widerrufen haben. Im vor¬ liegenden Fall ist dies lediglich die zweite Teilnehmerstati¬ on MS.
Bei anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung ist es auch möglich, das die Routing-Einheit RU nicht ausschließlich, sondern lediglich bevorzugt diejenigen Teilnehmerstationen als Weiterleitungsknoten bestimmt, die zuvor ihre entspre¬ chende Bereitschaft signalisiert haben. Das bedeutet, dass zunächst von der Routing-Einheit soweit wie möglich nur die Teilnehmerstationen als Weiterleitungsknoten eingeplant wer¬ den, die ihre Bereitschaft hierzu signalisiert haben. Kann für eine Verbindung jedoch keine günstige Route durch die Routing-Einheit bestimmt werden, sofern sie nur Weiterlei¬ tungsknoten einbezieht, die sich vorher hierzu bereit erklärt haben, kann die Routing-Einheit RU bei solchen Ausführungs¬ beispielen der Erfindung auch eine oder mehrere der übrigen Teilnehπierstationen (in der Figur wäre dies die dritte Teil¬ nehmerStation MS3) in das Routing einbeziehen.
Bei der Routing-Einheit RU handelt es sich um eine netzseiti- ge Einrichtung des Mobilfunksystems, die das Routing für eine Vielzahl von Verbindungen durchführen kann.
Bei dem hier betrachteten Ausführungsbeispiel sind alle Teil¬ nehmerstationen MSl bis MS5 vor dem Beginn des Routing aktiv, dass heißt sie sind eingeschaltet und damit betriebsbereit. Von diesen aktiven Teilnehmerstationen signalisieren jedoch nur die zweite und die vierte Teilnehmerstation MS2, MS4 ihre Bereitschaft, als Weiterleitungsknoten zu fungieren.
Um die Motivation für Nutzer der Teilnehmerstation zu erhö¬ hen, die eigene Teilnehmerstation als Weiterleitungsknoten zur Verfügung zu stellen, könnte eine günstigere Vergebührung für diese Teilnehmer vorgesehen werden oder die Möglichkeit, dass solche Nutzer kostenlos ihr Endgerät upgraden dürfen, wodurch gleichzeitig auch immer die neueste Technologie für die Ad-hoc-Komponente des Funkkommunikationssystems zur Ver¬ fügung stünde. Wenn der Nutzer, wie beispielsweise im Fall der vierten Teilnehmerstation MS4, die Möglichkeit hat, das Aussenden der Signalisierung der Weiterleitungsbereitschaft zu unterbinden oder aktiv zu steuern, ist er in der Lage, die entsprechende Ortsbestimmung seiner Teilnehmerstation MS4 zu verhindern. Außerdem steht seine Teilnehmerstation zum Aufbau eigener Verbindungen zur Verfügung und es werden Strahlungs¬ emissionen vermieden, indem die entsprechende Teilnehmersta- tion MS4 nicht als Weiterleitungsknoten fungiert.
Die Erfindung ermöglicht die zentrale Planung von optimalen und verlässlichen Routen in Ad-hoc-Netzen. Es ergibt sich ei¬ ne höhere Zuverlässigkeit und damit bessere Akzeptanz von Ad- hoc-Netzen, als dies bislang der Fall war.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb eines FunkkommunikationsSystems, das die Weiterleitung von Daten von Verbindungen über Teilnehmer- Stationen vorsieht, die zeitweise die Funktion von Weiterlei- tungsknoten ausüben, bei dem eine der Teilnehmerstationen (MS2; MS4) einer Routing-Einheit (RU) des Funkkommunikationssystems ihre Bereitschaft signali¬ siert (S2; S4), die Funktion eines Weiterleitungsknotens zu übernehmen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Routing-Einheit (RU) ein Routing einer Verbindung (C) vornimmt, wobei sie als Weiterleitungsknoten ausschließlich oder bevorzugt Teilnehmerstationen (MS2, MS4) berücksichtigt, die zuvor ihre Bereitschaft, die Funktion eines Weiterlei- tungsknotens zu übernehmen, signalisiert (S2, S4) haben.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Teilnehmerstation (MS2; MS4) durch ihre Signalisierung (S2; S4) gleichzeitig eine Ortsbestimmung der Teilnehmersta¬ tion auslöst.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Signalisierung (S2; S4) , mit der die Bereitschaft zum Ü- bernehmen der Funktion eines Weiterleitungsknotens signali¬ siert wird, in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Teilnehmerstation ausgelöst wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Betriebszustand ein Ladezustand einer Energieversorgung der Teilnehmerstation (MS2; MS4) ist.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem der Betriebszustand die Verbindung einer Energieversorgung der Teilnehmerstation (MS2; MS4) mit einem Stromnetz (N) ist, durch das die Energieversorgung aufladbar ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Signalisierung (S2; S4) , mit der die Bereitschaft zum ti¬ bernehmen der Funktion eines Weiterleitungsknotens signali- siert wird, gesteuert von einem der Teilnehmerstation (MS2; MS4) zugeordneten Nutzer erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Teilnehmerstation (MS2; MS4) ebenfalls signalisiert, wenn sie nicht länger bereit ist, die Funktion eines Weiterlei¬ tungsknotens zu übernehmen.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Teilnehmerstation (MS2/ MS4) nach durchgeführter Ortsbe- Stimmung und nach Erhalt einer entsprechenden Aufforderung (D) von der Routing-Einheit (RU) weitere Informationen (I) an die Routing-Einheit sendet, die zur Durchführung eines Rou¬ tings nützlich sind.
10. Verfahren zum Routen einer Verbindung (C) in einem Funk¬ kommunikationssystem, das die Weiterleitung von Daten von Verbindungen über Teilnehmerstationen vorsieht, die zeitweise die Funktion von Weiterleitungsknoten ausüben, eine Routinginheit (RU) des FunkkommunikationsSystems eine Signalisierung (S2; S4) wenigstens einer der Teilnehmer¬ stationen (MS2; MS4) empfängt, mit der diese ihre Bereit¬ schaft anzeigt, die Funktion eines Weiterleitungsknotens zu übernehmen, und die Routing-Einheit (RU) ein Routing einer Verbindung (C) vornimmt, wobei sie als Weiterleitungsknoten aus¬ schließlich oder bevorzugt Teilnehmerstationen berücksich¬ tigt, die zuvor ihre Bereitschaft, die Funktion eines Wei¬ terleitungsknotens zu übernehmen, angezeigt haben.
11. Teilnehmerstation (MS2) für ein Funkkommunikationssys¬ tems, das die Weiterleitung von Daten von Verbindungen über Teilnehmerstationen vorsieht, die zeitweise die Funktion von Weiterleitungsknoten ausüben, mit einer Signalisierungseinheit zum Signalisieren der Bereitschaft der Teilnehmerstation, die Funktion eines Weiterleitungsknotens zu übernehmen, an eine Routing- Einheit (RU) des Funkkommunikationssystems.
12. Routing-Einheit (RU) für ein Funkkommunikationssystem, das die Weiterleitung von Daten von Verbindungen über Teil- nehmerstationen vorsieht, die zeitweise die Funktion von Wei¬ terleitungsknoten ausüben, mit einer Empfangseinrichtung zum Empfang einer Signali¬ sierung (S2; S4) wenigstens einer der Teilnehmerstationen (MS2; MS4) , mit der diese ihre Bereitschaft anzeigt, die Funktion eines Weiterleitungsknotens zu übernehmen, und mit einer Routingeinrichtung zum Routen einer Verbin¬ dung (C) , die als Weiterleitungsknoten ausschließlich oder bevorzugt Teilnehmerstationen berücksichtigt, die zuvor ihre Bereitschaft, die Funktion eines Weiterleitungskno- tens zu übernehmen, angezeigt haben.
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