EP4631191A1 - Verfahren zum betreiben eines selbstbeweglich mobilen rechengeräts, selbstbewegliches mobiles rechengerät, steuergerät und netzwerk - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines selbstbeweglich mobilen rechengeräts, selbstbewegliches mobiles rechengerät, steuergerät und netzwerk

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EP4631191A1
EP4631191A1 EP24704319.3A EP24704319A EP4631191A1 EP 4631191 A1 EP4631191 A1 EP 4631191A1 EP 24704319 A EP24704319 A EP 24704319A EP 4631191 A1 EP4631191 A1 EP 4631191A1
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EP
European Patent Office
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mobile computing
computing device
self
application
computing resource
Prior art date
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Pending
Application number
EP24704319.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Sauer
Florian ZEIGER
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Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
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Pending legal-status Critical Current

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    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/18521—Systems of inter linked satellites, i.e. inter satellite service
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1853—Satellite systems for providing telephony service to a mobile station, i.e. mobile satellite service
    • H04B7/18539—Arrangements for managing radio, resources, i.e. for establishing or releasing a connection
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/18578—Satellite systems for providing broadband data service to individual earth stations
    • H04B7/18595—Arrangements for adapting broadband applications to satellite systems

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a self-propelled mobile computing device, a self-propelled mobile computing device, a control device and a network
  • Computing resources frequently required for communication functions today are typically high-performance resources, since communication functions usually require high computing power due to their relationship to the communication properties required today.
  • the object of the invention to provide a method for operating a self-propelled mobile computing device which is improved compared to conventional methods for operating mobile computing devices.
  • the method according to the invention should enable more efficient use of the mobile computing device.
  • This object of the invention is achieved with a method having the features specified in claim 1 and with a self-propelled mobile computing device having the features specified in claim 11 and with a control device having the features specified in claim 12 and with a network having the features specified in claim 13.
  • Preferred developments of the invention are specified in the associated subclaims, the following description and the drawing.
  • a release of at least one computing resource of at least one application running on the mobile computing device is carried out for the mobile computing device, i.e. for at least one secondary application, depending on a movement size of the mobile computing device.
  • computing resources that are not traditionally requested which are kept available in particular as communication resources, can be used for other tasks and applications, so that the mobile computing devices can be operated with a more efficient utilization of their computing resources.
  • the release of the at least one computing resource of the at least one application is expediently defined in a usage profile, wherein the usage profile is selected depending on the amount of movement.
  • a usage profile can be selected in particular depending on the location.
  • usage profiles can be provided at some locations on the mobile computing device that include applications that require computing resources for communication functions. At other locations on the mobile computing device, applications can be provided that do not require communication functions and for which the computing resources, which therefore do not have to be provided for communication functions, are now available for at least one secondary application.
  • the at least one secondary application is a mobile computing device advises running secondary application.
  • the computing resource is a computing resource of the mobile computing device.
  • the release of the at least one computing resource takes place by switching off and/or inactivating the at least one application.
  • the use of the computing resources by the application can also be reduced and/or limited.
  • the movement quantity expediently comprises at least a location and/or a time of the mobile computing device.
  • the location and/or time of the mobile computing device can usually be used simply to determine a position along a trajectory of the mobile computing device.
  • a movement quantity in the sense of the present invention can be understood as a location, i.e. a position, of the mobile computing device.
  • the position of the mobile computing device can be over an ocean, whereby in this position of the mobile computing device, computing resources for communication functions are not required. Depending on the position, computing resources of the mobile computing device can therefore be re-allocated to other computing tasks.
  • a movement quantity in the sense of the present invention can also be understood as a time, i.e. a point in time, of the mobile computing device. This is because mobile computing devices, for example in the form of satellites, are regularly located at a certain position depending on the point in time, for example in the case of a periodically repeating satellite. repetitive movement or a previously known trajectory of the mobile computing device. In this respect, the position can easily be translated into a point in time, so that the specification of the position can be replaced with a specification of the point in time of the mobile computing device and vice versa.
  • a movement variable in the sense of the present invention can also be considered a tuple of location and speed.
  • location and speed for example in the case of a mobile computing device in the form of a satellite, it is easy to calculate for which future period no computing resources are required for communication functions. If a movement variable therefore includes the speed or higher temporal derivatives of the location, the further movement course of the mobile computing device and consequently also the future need for location-dependent computing resources can be easily and reliably determined.
  • the at least one computing resource comprises a computing power and/or a transmission rate and/or a transmission capacity and/or a storage capacity.
  • such computing resources can be provided for communication functions that regularly depend on the at least one movement variable.
  • Such computing resources can advantageously be used for a large number of other secondary applications.
  • the self-propelled mobile computing device is formed by means of a satellite or a drone or an aircraft or a sea vessel or land vehicle.
  • Such mobile computing devices are in particular self-propelled in such a way that during their operation they do not require any further means of transport which does not form a permanent integral unit with the mobile computing device.
  • the at least one computing resource is a computing resource of at least one communication function.
  • such computing resources now form high-performance computing resources which, when they are released for secondary applications, can form a significant resource advantage for these secondary applications.
  • this is carried out by means of a module of the mobile computing device.
  • the module of the mobile computing device can thus release the computing resources independently without communication with other devices.
  • the method according to the invention is carried out by means of a controller which controls the mobile computing device.
  • the controller forms a device which is separate from the mobile computing device and which is in communication with the mobile computing device.
  • the self-propelled mobile computing device is designed and constructed to carry out a method according to the invention, in particular by means of a module of the mobile computing device as already described above for a further development of the method according to the invention.
  • control device designed and constructed to carry out a method according to the invention.
  • the network according to the invention comprises an autonomous mobile computing device according to the invention as described above and/or an inventive control device as described above.
  • Fig. 1 shows a schematic diagram of a self-propelled mobile computing device according to the invention in the form of a satellite of an industrial network
  • Fig. 2 shows the method according to the invention for operating a self-propelled mobile computing device schematically in a principle sketch.
  • the self-propelled mobile computing device ME shown in Fig. 1 is a satellite. In further embodiments not specifically shown, which otherwise correspond to the embodiment shown, the self-propelled mobile computing device ME can also be another self-propelled mobile computing device ME, such as an autonomous transport vehicle, a ship or a preferably autonomous aircraft.
  • the mobile computing device ME has a global orchestrator GO.
  • the global orchestrator GO is responsible for managing numerous mobile computing devices ME in the form of satellites. It is understood that in the present case, self-moving mobile units that have computing resources are referred to as computing devices. To the extent that computing devices are an integral part of a self-moving mobile entity, the entire integral entity can be referred to as a mobile computing device ME according to the invention.
  • the global orchestrator GO also ensures that all required artifacts for payload environments and usage profiles UP are uploaded in advance to the UPD databases of the mobile computing devices ME.
  • the on-board orchestrator 0B0 monitors the execution of software components on board the mobile computing devices ME and manages the planning of the usage profiles UP.
  • the on-board orchestrator 0B0 also monitors the system status including the position of the mobile computing device ME. Based on this monitoring and system data, a (re-)deployment of payload environments is controlled.
  • a navigation module HAN of the mobile computing device ME controls the mobile computing device ME, here the satellite, and provides access to telemetry data and the position of the mobile computing device ME.
  • the mobile computing device ME also has a storage SPE for payload environments.
  • a payload environment contains all software components required for the proper operation of a payload and/or use case.
  • all internal and external networking of the software components is defined and part of the payload environment.
  • the mobile computing device ME also has a usage profile database UPD.
  • the usage profile database UPD contains all usage profiles UP that are relevant for a mobile computing device ME. This usage profile database UPD can be updated over time with new/additional usage profiles UP.
  • a usage profile UP contains a description and a configuration setting of payload environments that should be active for certain movement sizes of the mobile computing device ME, such as in this case for a certain position of the mobile computing device ME and/or at a certain current time. For example, if the mobile computing device ME flies over land over a populated area, it offers communication functions there. However, as soon as the mobile computing device ME reaches an ocean, it is reconfigured and uses its computing resources only for other computing tasks, since nobody uses the communication function over the ocean.
  • the usage profile UP can be both a static usage profile UP and a usage profile UP that is optimized over time by integrating usage histories and learning usage prediction models using machine learning in order to adapt to a to adapt to changing system usage.
  • UP usage profiles contain software applications UCA1, UCA2, as well as communication functions, e.g. in the form of virtualized network functions.
  • a usage profile schedule UPS contains a series of usage profiles UP from the usage profile database UPD, which are activated after certain movement quantities occur, i.e., for example, after the mobile computing device has reached a certain position and/or a certain time.
  • certain movement quantities i.e., for example, after the mobile computing device has reached a certain position and/or a certain time.
  • application-specific and/or situation- and/or location-specific requirements that are not shown in detail are taken into account.
  • the mobile computing device ME also has a computing environment CE.
  • the computing environment CE forms a computing infrastructure on board the mobile computing device that is capable of hosting one or more payload environments.
  • the currently used usage profile UP contains a first use case UCA1 and a second use case UCA2, which is different from the first use case UCA1.
  • the two use cases UCA1, UCA2 are made possible by their use case-specific payload environments.
  • the mobile computing device also has an edge network interface ENI.
  • the edge network interface ENI is a network element, in this case virtual, that connects software modules within a payload environment, establishes connectivity between different payload environments and, if required, enables connectivity to external communication systems. It is the main interface to the communication infrastructure CI.
  • the communication infrastructure CI provides various communication technologies:
  • the mobile computing devices ME in the form of Radio links and/or optical links are offered by satellites.
  • Software components have access to the communication infrastructure CI via the edge network interface ENI.
  • the communication infrastructure CI includes technologies for communication between the mobile computing devices ME, for the backbone communication of the non-terrestrial network and for the connectivity between satellites and terrestrial terminals.
  • the method according to the invention is carried out as follows:
  • the mobile computing device ME moves along a trajectory controlled by the navigation device HAN.
  • the navigation module HAN determines the current position of the mobile computing device ME in a detection step ERF.
  • the navigation module HAN transmits the position of the mobile computing device ME to the on-board orchestrator OBO.
  • the on-board orchestrator OBO uses the position of the computing device ME in a further process step DEP to retrieve a usage profile UP from a usage profile database UPD according to a usage profile schedule UPS, which defines the configuration setting of payload environments.
  • the computing resources of the mobile computing device are released from a use case UCA1 in a further release step FRE and made available to other use cases not shown in the drawing.
  • the mobile computing device ME is operated in a subsequent process step OPE.
  • the method according to the invention can also be carried out in further embodiments not specifically shown by means of a controller instead of the navigation module HAN and the on-board orchestrator OPO.
  • a controller instead of the navigation module HAN and the on-board orchestrator OPO.
  • Such a control constitutes a control according to the invention.
  • the previously described mobile computing device according to the invention and/or the previously described control according to the invention are part of an industrial network according to the invention that is not shown in detail in the drawing.

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Abstract

Bei dem Verfahren zum Betreiben eines selbstbeweglich mobilen Rechengeräts wird für das mobile Rechengerät abhängig von einer Bewegungsgröße des mobilen Rechengeräts eine Begrenzung von mindestens einer Rechenressource mindestens einer auf dem mobilen Rechengerät laufenden Applikation vorgenommen. Das selbstbewegliche mobile Rechengerät ist zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet und ausgebildet. Das Steuergerät ist zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet und ausgebildet. Das Netzwerk umfasst ein solches selbstbewegliches mobiles Rechengerät und/oder ein solches Steuergerät.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betreiben eines selbstbeweglich mobilen Rechengeräts, selbstbewegliches mobiles Rechengerät, Steuergerät und Netzwerk
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines selbstbeweglich mobilen Rechengeräts, ein selbstbewegliches mobiles Rechengerät, ein Steuergerät und ein Netzwerk
Gegenwärtig werden die meisten fortschrittlichen Kommunikationssysteme und -funktionen softwarebasiert realisiert und als virtualisierte Funktionen und/oder Anwendungen in Allzweck- Computerumgebungen ausgeführt.
Häufig erforderliche Rechenressourcen für Kommunikationsfunktionen sind heute typischerweise Hochleistungsressourcen, da Kommunikationsfunktionen aufgrund ihrer Beziehung zu den heute geforderten Kommunikationseigenschaften meist eine hohe Rechenleistung erfordern.
Moderne Kommunikationsinf rastruktursysteme in Form von selbstbeweglich mobilen Systemen, wie insbesondere Satelliten, sind daher regelmäßig Hochleistungsrechensysteme mit angeschlossenen Funkverstärkern und Antennen. Die verfügbaren Hochleistungsressourcen werden jedoch nach wie vor auf den Kommunikationsinf rastruktursystemen ineffizient genutzt.
Vor diesem Hintergrund des Standes der Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines selbstbeweglich mobilen Rechengeräts anzugeben, welches gegenüber herkömmlichen Verfahren zum Betreiben mobiler Rechengeräte verbessert ist. Insbesondere soll mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine effizientere Nutzung des mobilen Rechengeräts möglich sein. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein selbstbewegliches mobiles Rechengerät, ein Steuergerät und ein Netzwerk zu schaffen, mittels welchen das verbesserte Verfahren ausführbar ist. Diese Aufgabe der Erfindung wird mit einem Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie mit einem selbstbeweglichen mobilen Rechengerät mit den in Anspruch 11 angegebenen Merkmalen und mit einem Steuergerät mit den in Anspruch 12 angegebenen Merkmalen sowie mit einem Netzwerk mit den in Anspruch 13 angegebenen Merkmalen gelöst . Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den zugehörigen Unteransprüchen , der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung angegeben .
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines selbstbeweglich mobilen Rechengeräts wird für das mobile Rechengerät abhängig von einer Bewegungsgröße de s mobilen Rechengerät s eine Freigabe von mindestens einer Rechenres source mindestens einer auf dem mobilen Rechengerät laufenden Applikation an , d . h . für , mindestens eine Zweitapplikation vorgenommen .
Herkömmliche selbstbewegliche mobile Rechengeräte mit Rechen- und Kommunikations res sourcen , wie insbesondere Satelliten , bewegen s ich häufig über Regionen , etwa Meere , in denen eine bestimmte Anwendungsnut zlast , insbesondere für Kommunikation , nicht mehr von Benutzerinnen und Benutzern für diese Art von Nutz last verwendet wird . Denn Benutzerinnen und Benutzer befinden sich typischerweise in anderen Regionen , etwa in ländlichen und/oder landwirtschaftlichen Gebieten . Somit werden die Rechenres sourcen der mobilen Rechengeräte oftmals nicht voll ständig genutzt , wa s umso nachteiliger ist , als die Nutzung dieser ohnehin vorhandenen und ansonsten ungenutzten Rechenres sourcen ohne Zusatz kosten erfolgen kann . Erf indungsgemäß können die ohnehin vorhandenen und regional nicht angeforderten Rechenre s sourcen hingegen genut zt werden , sodas s eine effi ziente Nutzung von modernen Kommunikations infrastruktursystemen in Form selbstbeweglicher mobiler Rechengeräte möglich ist . Darüber hinaus sind herkömmliche selbstbewegliche mobile Rechengeräte für eine intensive Nutzung von Rechenressourcen ausgelegt, um in jeder Situation eine hinreichende Verfügbarkeit zu gewährleisten. Wenn also mehrere Anwendungen auf den Systemen betrieben werden, wird herkömmlich das Overprovisio- ning nicht hinreichend effizient genutzt, da es bislang oft eine strikte Trennung von ortsunabhängigen Rechenressourcen und ortsabhängigen Rechenressourcen, insbesondere Kommunikationsressourcen, gibt. Derzeit findet eine Anpassung in der Orchestrierung, wenn ortsabhängige Rechenressourcen wie Kommunikationsressourcen nicht verwendet werden, nicht statt.
Die im Leerlauf befindlichen Rechenressourcen werden also gegenwärtig nicht verwendet. Im Gegensatz dazu können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren herkömmlich nicht angeforderte Rechenressourcen, die insbesondere als Kommunikationsressourcen bereitgehalten werden, für andere Aufgaben und Anwendungsfälle genutzt werden, sodass die mobilen Rechengeräte mit einer effizienteren Auslastung ihrer Rechenressourcen betrieben werden können.
Zweckmäßig ist bei dem Verfahren gemäß der Erfindung die Freigabe der mindestens einen Rechenressource der mindestens einen Applikation in einem Nutzungsprofil festgelegt, wobei das Nutzungsprofil abhängig von der Bewegungsgröße gewählt wird. Ein solches Nutzungsprofil kann insbesondere ortsabhängig gewählt werden.
So können etwa an einigen Orten des mobilen Rechengeräts Nutzungsprofile vorgesehen sein, die Applikationen umfassen, die Rechenressourcen für Kommunikationsfunktionen erfordern. An anderen Orten des mobilen Rechengeräts können Applikationen vorgesehen sein, die Kommunikationsfunktionen nicht erfordern und welchen die Rechenressourcen, die somit nicht für Kommunikationsfunktionen vorgesehen sein müssen, nunmehr für mindestens eine Zweitapplikation zur Verfügung stehen.
Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die mindestens eine Zweitapplikation eine auf dem mobilen Rechenge- rät laufende Zweitapplikation. Alternativ oder zusätzlich und ebenfalls zweckmäßig ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Rechenressource eine Rechenressource des mobilen Rechengeräts .
Auf diese Weise ist eine besonders effiziente Nutzung der mindestens einen Rechenressource von modernen Kommunikationsinfrastruktursystemen in Form selbstbeweglicher mobiler Rechengeräte möglich.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Freigabe der mindestens einen Rechenressource als Abschalten und/oder Inaktivieren der mindestens einen Applikation. Grundsätzlich kann auch die Nutzung der Rechenressourcen durch die Applikation reduziert und/oder begrenzt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren umfasst zweckmäßig die Bewegungsgröße mindestens einen Ort und/oder eine Zeit des mobilen Rechengeräts. Ort und/oder Zeit des mobilen Rechengeräts können regelmäßig einfach zur Bestimmung einer Position entlang einer Trajektorie des mobilen Rechengeräts herangezogen werden.
Unter einer Bewegungsgröße im Sinne der vorliegenden Erfindung kann zum einen ein Ort, d. h. eine Position, des mobilen Rechengeräts zu verstehen sein. So kann sich etwa die Position des mobilen Rechengeräts im Falle eines Satelliten über einem Ozean befinden, wobei in dieser Position des mobilen Rechengeräts Rechenressourcen für Kommunikationsfunktionen nicht angefordert werden. Positionsabhängig sind können folglich Rechenressourcen des mobilen Rechengeräts für andere Rechenaufgaben umgewidmet werden. Unter einer Bewegungsgröße kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine Zeit, d. h. ein Zeitpunkt, des mobilen Rechengeräts zu verstehen sein. Denn mobile Rechengeräte etwa in Form von Satelliten sind regelmäßig abhängig von Zeitpunkt an einer bestimmten Position befindlich, etwa bei einer sich insbesondere periodisch wie- derholenden, Bewegung oder bei einer vorbekannten Trajektorie des mobilen Rechengeräts. Insofern kann die Position leicht in einen Zeitpunkt übersetzt werden, sodass die Angabe der Position mit einer Angabe des Zeitpunkts des mobilen Rechengeräts ersetzt werden kann und umgekehrt.
Unter einer Bewegungsgröße im Sinne der vorliegenden Erfindung kann auch ein Tupel von Ort und Geschwindigkeit angesehen werden. So kann abhängig vom Ort und der Geschwindigkeit, etwa im Falle eines mobilen Rechengeräts in Form eines Satelliten, leicht berechnet werden, für welchen zukünftigen Zeitraum keine Rechenressourcen für Kommunikationsfunktionen angefordert werden. Wenn also eine Bewegungsgröße die Geschwindigkeit oder höhere zeitliche Ableitungen des Ortes umfasst, kann der weitere Bewegungsverlauf des mobilen Rechengeräts und folglich zudem der künftige Bedarf an ortsabhängigen Rechenressourcen leicht und zuverlässig bestimmt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die mindestens eine Rechenressource eine Rechenleistung und/oder eine Übertragungsrate und/oder eine Übertragungskapazität und/oder eine Speicherkapazität. Insbesondere solche Rechenressourcen können für Kommunikationsfunktionen vorgesehen sein, die regelmäßig von der mindestens einen Bewegungsgröße abhängen. Solche Rechenressourcen lassen sich vorteilhaft für eine Vielzahl weiterer Zweitapplikationen einsetzen.
In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das selbstbeweglich mobile Rechengerät mittels eines Satelliten oder einer Drohne oder eines Flugzeugs oder eines Seefahrzeugs oder Landfahrzeugs gebildet. Solche mobilen Rechengeräte sind insbesondere derart selbstbeweglich, dass sie während ihres Betriebs nicht eines weiteren Beförderungsmittels bedürfen, welches mit dem mobilen Rechengerät keine dauerhaft einstückige Einheit bildet. Vorzugsweise ist bei dem Verfahren gemäß der Erfindung die mindestens eine Rechenres source eine Rechenres source mindestens einer Kommuni kationsfunktion . Typischerweise bilden solche Rechenres sourcen inzwischen Hochleistungsrechenres sourcen , welche dann , wenn sie für Zweitappli kationen f reigegeben sind , für die se Zweitapplikationen einen erheblichen Re s sourcenvorteil bilden können .
In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird diese s mittels eine s Moduls des mobilen Rechengeräts ausgeführt . So kann das Modul des mobilen Rechengerät s die Freigabe der Rechenres sourcen selbstständig ohne Kommunikation mit weiteren Gerätschaften vornehmen .
Alternativ oder zusätzlich und ebenfalls bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren mittels einer Steuerung ausgeführt , welche das mobile Rechengerät steuert . In einer Weiterbildung der Erf indung bildet die Steuerung eine von dem mobilen Rechengerät separate und mit dem mobilen Rechengerät in Kommunikationsverbindung stehende Vorrichtung .
Das erfindungsgemäße selbstbeweglich mobile Rechengerät ist zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet und ausgebildet , insbesondere mittels eine s Moduls des mobilen Rechengeräts wie vorhergehend bereits zu einer Weiterbildung de s erf indungsgemäßen Verfahrens ausgeführt .
Das erfindungsgemäße Steuergerät ist zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet und ausgebildet .
Das erfindungsgemäße Netzwerk umfas st ein erfindungsgemäßes selbstbeweglich mobiles Rechengerät wie vorhergehend beschrieben und/oder ein erfindungsgemäßes Steuergerät wie vorhergehend bes chrieben .
Nachfolgend wird die Erfindung anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbei spiele näher erläutert . Es zeigen:
Fig. 1 ein erfindungsgemäß selbstbeweglich mobiles Rechengerät in Gestalt eines Satelliten eines industriellen Netzwerks schematisch in einer Prinzipskizze sowie
Fig. 2 das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines selbstbeweglich mobilen Rechengeräts schematisch in einer Prinzipskizze.
Das in Fig. 1 dargestellte selbstbeweglich mobile Rechengerät ME ist ein Satellit. In weiteren, nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispielen, welche im Übrigen dem dargestellten Ausführungsbeispiel entsprechen, kann das selbstbeweglich mobile Rechengerät ME auch ein anderes selbstbeweglich mobiles Rechengerät ME sein, etwa ein autonomes Transportfahrzeug, ein Schiff oder ein vorzugsweise autonomes Flugzeug.
Das mobile Rechengerät ME weist einen globalen Orchestrator GO auf. Der globale Orchestrator GO ist verantwortlich für die Verwaltung zahlreicher mobiler Rechengeräte ME in Gestalt von Satelliten. Es versteht sich, dass vorliegend selbstbeweglich mobile Einheiten, die Rechenressourcen aufweisen, als Rechengeräte bezeichnet werden. Soweit Rechengeräte einstückig Teil einer selbstbeweglich mobilen Entität sind, kann gemäß der Erfindung die gesamte einstückige Entität als mobiles Rechengerät ME bezeichnet werden.
Der globale Orchestrator GO stellt zudem sicher, dass alle erforderlichen Artefakte für Nutzlastumgebungen und Nutzungsprofile UP im Voraus in die Datenbanken UPD der mobilen Rechengeräte ME hochgeladen werden.
Der Bord-Orchestrator 0B0 überwacht die Ausführung von Softwarekomponenten an Bord der mobilen Rechengeräte ME und verwaltet die Planung der Nutzungsprofilen UP. Zudem übernimmt der Bord-Orchestrator 0B0 die Überwachung des Systemstatus inkl . der Position des mobilen Rechengeräts ME. Basierend auf diesen Überwachungs- und Systemdaten wird ein (Re-) Deployment von Payload-Umgebungen gesteuert.
Ein Navigationsmodul HAN des mobilen Rechengeräts ME steuert das mobile Rechengerät ME, hier den Satelliten, und bietet Zugriff auf Telemetriedaten und die Position des mobilen Rechengeräts ME.
Das mobile Rechengerät ME weist zudem einen Speicher SPE für Nutzlastumgebungen auf. Eine Nutzlastumgebung enthält alle Softwarekomponenten, die für den ordnungsgemäßen Betrieb einer Nutzlast und/oder eines Anwendungsfalls erforderlich sind. Außerdem sind alle internen und externen Vernetzungen der Softwarekomponenten definiert und Teil der Nutzlastumgebung .
Das mobile Rechengerät ME weist zudem eine Nutzungsprofildatenbank UPD auf. Die Nutzungsprofildatenbank UPD enthält alle Nutzungsprofile UP, die für ein mobiles Rechengerät ME relevant sind. Diese Nutzungsprofildatenbank UPD kann im Laufe der Zeit mit neuen/zusätzlichen Nutzungsprofilen UP aktualisiert werden. Ein Nutzungsprofil UP enthält eine Beschreibung und eine Konfigurationseinstellung von Nutzlastumgebungen, die bei bestimmten Bewegungsgrößen des mobilen Rechengeräts ME aktiv sein sollen, wie vorliegend beispielsweise bei einer bestimmten Position des mobilen Rechengeräts ME und/oder zu einem bestimmten aktuellen Zeitpunkt. Fliegt beispielsweise das mobile Rechengerät ME über Land über ein besiedeltes Gebiet, so bietet er dort Kommunikationsfunktionen an. Sobald das mobile Rechengerät ME aber einen Ozean erreicht, wird er neu konfiguriert und verwendet seine Rechenressourcen nur für sonstige Rechenaufgaben, da niemand die Kommunikationsfunktion über dem Ozean nutzt. Das Nutzungsprofil UP kann sowohl ein statisches Nutzungsprofil UP sein als auch ein Nutzungsprofil UP sein, das im Laufe der Zeit optimiert wird, indem Nutzungshistorien integriert und Nutzungsvorhersagemodelle mittels Machine Learnings erlernt werden, um sich an eine sich ändernde Systemnutzung anzupassen. Nutzungsprofile UP enthalten Softwareanwendungen UCA1, UCA2, sowie Kommunikationsfunktionen, z.B. in Form von virtualisierten Netzwerkfunktionen .
Ein Nutzungsprofilzeitplan UPS enthält eine Reihe von Nutzungsprofilen UP der Nutzungsprofildatenbank UPD, die nach dem Auftreten bestimmter Bewegungsgrößen, d. h. beispielsweise nach dem Erreichen einer bestimmten Position des mobilen Rechengeräts und/oder einer bestimmten Zeit aktiviert werden. Dabei werden zusätzlich nicht im Einzelnen dargestellte anwendungsspezifische und/oder situations- und/oder ortsspezifische Anforderungen berücksichtigt.
Das mobile Rechengerät ME weist zudem eine Rechenumgebung CE auf. Die Rechenumgebung CE bildet eine Recheninfrastruktur an Bord des mobilen Rechengeräts, das in der Lage ist, eine oder mehrere Nutzlastumgebungen zu hosten.
Das aktuell verwendete Nutzungsprofil UP enthält im dargestellten Ausführungsbeispiel einen ersten Anwendungsfall UCA1 und einen zweiten, vom ersten Anwendungsfall UCA1 verschiedenen, Anwendungsfall UCA2. Die beiden Anwendungsfälle UCA1, UCA2 werden durch ihre anwendungsfallspezifischen Nutzlastumgebungen ermöglicht.
Das mobile Rechengerät weist zudem eine Edge- Netzwerkschnittstelle ENI auf. Die Edge-Netzwerkschnittstelle ENI ist ein, vorliegend virtuelles, Netzwerkelement, das Softwaremodule innerhalb einer Nutzlastumgebung verbindet, Konnektivität zwischen verschiedenen Nutzlastumgebungen herstellt und bei Bedarf die Konnektivität zu externen Kommunikationssystemen ermöglicht. Es ist die Hauptschnittstelle zur Kommunikationsinfrastruktur CI.
Die Kommunikationsinfrastruktur CI stellt verschiedene Kommunikationstechnologien bereit: Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden auf den mobilen Rechengeräten ME in Gestalt von Satelliten Funkverbindungen und/oder optische Verbindungen angeboten. Softwarekomponenten haben über die Edge- Netzwerkschnittstelle ENI Zugriff auf die Kommunikationsinfrastruktur CI. Die Kommunikationsinfrastruktur CI umfasst Technologien für die Kommunikation zwischen den mobilen Rechengeräten ME, für die Backbone-Kommunikation des nichtterrestrischen Netzwerks und für die Konnektivität zwischen Satelliten und terrestrischen Terminals.
Mittels des erfindungsgemäßen mobilen Rechengeräts ME wird das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt ausgeführt:
Das mobile Rechengerät ME bewegt sich von dem Navigationsgerät HAN gesteuert entlang einer Trajektorie. Das Navigationsmodul HAN ermittelt in einem Erfassungsschritt ERF die aktuelle Position des mobilen Rechengeräts ME.
Das Navigationsmodul HAN übermittelt die Position des mobilen Rechengeräts ME an den Bord-Orchestrator OBO.
Der Bord-Orchestrator OBO zieht die Position des Rechengeräts ME in einem weiteren Verfahrensschritt DEP heran, um aus einer Nutzungsprofildatenbank UPD gemäß einem Nutzungsprofilzeitplan UPS ein Nutzungsprofil UP heranzuziehen, welches die Konfigurationseinstellung von Nutzlastumgebungen festlegt.
Gemäß dem herangezogenen Nutzungsprofil UP werden die Rechenressourcen des mobilen Rechengeräts von einem Anwendungsfall UCA1 in einem weiteren Freigabeschritt FRE freigegeben und in der Zeichnung nicht dargestellten, weiteren, Anwendungsfällen zur Verfügung gestellt.
Mit dieser neu verteilten Rechenressourcen des mobilen Rechtengeräts ME wird das mobile Rechengerät ME in einem nachfolgenden Verfahrensschritt OPE betrieben.
Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren in weiteren, nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispielen, auch mittels einer Steuerung anstelle des Navigationsmoduls HAN und des Bord-Orchestrators OPO durchgeführt werden. Eine solche Steuerung bildet eine erfindungsgemäße Steuerung .
Das zuvor bes chriebene erfindungsgemäße mobile Rechengerät und/oder die zuvor beschriebene erfindungsgemäße Steuerung sind Teil eines nicht im Einzelnen in der Zeichnung darge- stellten erfindungsgemäßen industriellen Netzwerks .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben (OPE) eines selbstbeweglich mobilen Rechengeräts (ME) , bei welchem für das mobile Rechengerät (ME) abhängig von einer Bewegungsgröße des mobilen Rechengeräts (ME) eine Freigabe (FRE) von mindestens einer Rechenressource mindestens einer auf dem mobilen Rechengerät (ME) laufenden Applikation (UCA1) an mindestens eine Zweitapplikation vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die mindestens eine Zweitapplikation eine auf dem mobilen Rechengerät laufende Zweitapplikation ist und/oder bei welchem die Rechenressource eine Rechenressource des mobilen Rechengeräts ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Freigabe (FRE) der mindestens einen Rechenressource der mindestens einen Applikation (UCA1) in einem Nutzungsprofil (UP) festgelegt ist, wobei das Nutzungsprofil (UP) abhängig von der Bewegungsgröße gewählt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Freigabe (FRE) der mindestens einen Rechenressource mittels Abschaltens und/oder Inaktivierens der mindestens einen Applikation (UCA1) erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Bewegungsgröße mindestens einen Ort und/oder eine Zeit des mobilen Rechengeräts (ME) umfasst.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die mindestens eine Rechenressource eine Rechenleistung und/oder eine Übertragungsrate und/oder eine Übertragungskapazität und/oder eine Speicherkapazität umfasst.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das mobile Rechengerät (ME) mittels eines Satelliten oder einer Drohne oder eines Flugzeugs oder eines Seefahrzeugs oder Landfahrzeugs gebildet ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die mindestens eine Rechenressource eine Rechenressource mindestens einer Kommunikationsfunktion ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches mittels mindestens eines Moduls (HAN, 0P0) des mobilen Rechengeräts (ME) ausgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches mittels einer Steuerung ausgeführt wird, welche das mobile Rechengerät (ME) steuert.
11. Selbstbeweglich mobiles Rechengerät, welches zur Ausführung eines Verfahrens nach Anspruch 8 eingerichtet und ausgebildet ist.
12. Steuergerät, welches zur Ausführung eines Verfahrens nach Anspruch 9 eingerichtet und ausgebildet ist.
13. Netzwerk, umfassend ein selbstbeweglich mobiles Rechengerät (ME) nach Anspruch 11 und/oder ein Steuergerät nach Anspruch 12.
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