WO2022128686A1 - Verfahren zum ausgeben eines signals in abhängigkeit von einem auf basis von prädiktion auszuwählenden übertragungsweg - Google Patents

Verfahren zum ausgeben eines signals in abhängigkeit von einem auf basis von prädiktion auszuwählenden übertragungsweg Download PDF

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unit
transmission
transmission path
data packet
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PCT/EP2021/084794
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Sascha Guebner
Philip Wette
Jens Schwardmann
Marie-Theres Suer
Khaled Shawky HASSAN
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Robert Bosch Gmbh
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    • H04W40/12—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on transmission quality or channel quality

Definitions

  • the invention relates to a method and a planning unit for outputting a signal depending on a transmission path to be selected in order to transmit a data packet from a transmission unit to a receiving unit that can be connected to the transmission unit by at least two transmission paths, and a method for training a neural network for use in this method according to the species of the independent claims.
  • the subject matter of the present invention is also the use of a neural network for selecting a transmission path and a system for outputting a signal as a function of a transmission path to be selected.
  • the subject matter of the present invention is also a method for outputting a control signal as a function of a data packet transmitted from a transmitting unit of a vehicle to a receiving unit external to the vehicle by means of the receiving unit in order to control the vehicle directly or indirectly based on the output control signal.
  • the subject matter of the present invention is also a computer program and a machine-readable storage medium.
  • Multipath TCP Transmission Control Protocol
  • Multipath QUIC Quad UDP Internet Connections
  • the subject matter of the present invention is a method for outputting a signal depending on a transmission path to be selected in order to transmit a data packet from a transmission unit to a receiving unit that can be connected, in particular connected, to the transmission unit by at least two transmission paths.
  • the method comprises a step of determining a prediction value that is likely to be present when the data packet is transmitted from the transmitting unit to the receiving unit, at least one transmission path parameter for each of the at least two transmission paths using a short-term determination unit in order to provide transmission path information with the prediction values to a planning unit.
  • a prediction value of at least one transmission path parameter is determined for each of the at least two transmission paths, with the prediction value representing a prediction of a value of the transmission path parameter that is likely to be present if the data packet is transmitted on the respective transmission path.
  • the method further comprises a step of selecting the transmission path to be used for transmitting the data packet from the at least two transmission paths based on the determined transmission path information using the planning unit.
  • a transmission path is selected from the at least two transmission paths, which is to be used preferentially for transmitting the data packet over a non-selected transmission path of the at least two transmission paths.
  • the method also includes a step of outputting the signal as a function of the selected transmission path using the planning unit in order to transmit the data packet from the transmitting unit to the receiving unit on the selected transmission path.
  • the data packet is transmitted from the transmitting unit to the receiving unit on the selected transmission path, in particular directly or indirectly in response to the output signal.
  • the subject matter of the present invention is also a method for outputting a control signal as a function of a data packet transmitted from a transmitting unit of a vehicle to a receiving unit external to the vehicle by means of the receiving unit in order to control the vehicle directly or indirectly based on the output control signal.
  • the method includes a step of detecting an environment of the vehicle with an environment-detecting, in particular imaging, sensor unit arranged on the vehicle in order to provide the data packet with sensor data generated by the sensor unit with regard to the environment of the vehicle by means of a data supply unit to a planning unit of the transmission unit.
  • the method further comprises the steps of the method described above for outputting a signal depending on a transmission path to be selected.
  • the method also includes a step of transmitting the data packet in response to the outputted signal from the transmitting unit to the receiving unit on the selected transmission path.
  • the method also includes a step of outputting the control signal as a function of the transmitted data packet by means of the receiving unit in order to control the vehicle directly or indirectly based on the output control signal, e.g. by braking intervention and/or steering intervention and/or drive intervention.
  • the present invention also relates to a training method for training a neural network for use in a method for outputting a signal depending on a transmission path to be selected in order to transmit a data packet from a transmission unit to a receiving unit that can be connected to the transmission unit by at least two transmission paths.
  • one or more input variables are selected from the neural network for training
  • a target value for an output variable of the neural network is also provided to the neural network for training.
  • the target value of the output variable is a measured value of at least one transmission path parameter of the at least two transmission paths measured during the transmission of the data packet from the transmitting unit to the receiving unit. That means, in other words, within the framework of the training method, a supervised learning or training (supervised learning) of the neural network takes place.
  • a neural network trained according to the training method described above is advantageously used to select a transmission path in order to transmit a data packet from a transmission unit to a receiving unit that can be connected to the transmission unit by at least two transmission paths.
  • the subject matter of the present invention is also a planning unit for outputting a signal depending on a transmission path to be selected in order to transmit a data packet from a transmission unit to a receiving unit that can be connected to the transmission unit by at least two transmission paths.
  • the planning unit is set up to receive transmission information from a short-term determination unit, which includes a prediction value of at least one transmission path parameter for each of the at least two transmission paths that is likely to be present when the data packet is transmitted from the transmission unit to the reception unit.
  • the planning unit is also set up to select the transmission path to be used for transmitting the data packet from the at least two transmission paths based on the determined transmission path information.
  • the planning unit is set up to output the signal depending on the selected transmission path in order to transmit the data packet from the transmitting unit to the receiving unit on the selected transmission path.
  • the subject matter of the present invention is also a system for outputting a signal depending on a transmission path to be selected in order to transmit a data packet from a transmission unit to a receiving unit that can be connected to the transmission unit by at least two transmission paths.
  • the system includes a short-term determination unit which is set up to determine a prediction value of at least one transmission path parameter for each of the at least two transmission paths that is likely to be present when the data packet is transmitted from the transmission unit to the reception unit and in particular to make this available to the planning unit.
  • the system also includes the planning unit described above.
  • a transmission path can be understood to mean a communication path or a communication path in a communication network comprising the transmitting unit and the receiving unit.
  • the communications network may comprise one or more radio access networks and one or more mobile switching networks and preferably part of the public Internet. It is conceivable that the communication network includes one or more mobile radio networks and/or one or more WLAN networks and/or one or more near-field networks.
  • the transmission path can comprise one or more wireless partial transmission paths and/or one or more wired partial transmission paths.
  • the data packet is transmitted by means of a wired connection on the wired partial transmission path.
  • the data packet is transmitted on the wireless partial transmission path by means of a wireless connection, in particular a radio connection.
  • the wireless connection can be in the form of a WLAN connection, a mobile radio connection, for example a 4G or 5G connection, or a near-field communication connection.
  • the at least two transmission paths or communication paths differ with regard to transmission of the data packet on the transmission paths. It is conceivable that the transmission paths differ with regard to a network operator, for example Vodafone, Weg, etc., which operates at least a part, in particular a wireless partial transmission path, of the transmission path. It is also conceivable that the transmission paths with regard to a radio technology of the transmission path, e.g. 4G, 5G or WLAN. Furthermore, the further connection to the wired network can also differ, up to completely different transmission paths, ie the transmission paths do not share a common connection section.
  • the transmission path has a starting point or first end point comprised by the transmitting unit and an end point or second end point comprised by the receiving unit.
  • the first end point can be a protocol start point of a communication protocol for transmission of the data packet from the sending unit to the receiving unit. It is conceivable that the first endpoint is part of the transmission unit, in particular the planning unit, the short-term determination unit or a network device of the transmission unit. It is also conceivable that the first endpoint is part of a data supply unit that provides the data packet or the user data comprised by the data packet, or is part of a sensor unit that records or generates the user data.
  • the second end point can be a protocol end point of a communication protocol for transmission of the data packet from the sending unit to the receiving unit. It is conceivable that the second endpoint is part of the receiving unit, in particular a protocol endpoint of the data unit, a network stack, a jitter buffer or a deduplicator of the receiving unit. It is also conceivable that the second endpoint is part of a data sink receiving the data packet or the user data comprised by the data packet. It is also conceivable that the second endpoint is an intermediate protocol point.
  • the intermediate protocol point can be arranged at an intermediate station between the transmission unit and the reception unit.
  • the intermediate station can, for example, be a base station in a mobile radio network or on a WLAN router.
  • the transmission path preferably extends from the planning unit of the transmission unit, in particular via or through the network device of the transmission unit assigned to the transmission path, to the protocol endpoint of the reception unit.
  • the data packet is transmitted on the transmission path from the first endpoint to the second endpoint.
  • the data packet can include video data or voice data, for example, which are preferably generated and provided by a sensor unit, in particular a sensor unit on the vehicle.
  • the transmission path parameter is a parameter relevant to the transmission of the data packet on the transmission path or a parameter of the transmission path that influences the transmission of the data packet.
  • the prediction value of the transmission parameter is a predicted value that the transmission parameter is expected to have or assume within a short-term period of less than or equal to ls, preferably less than or equal to 100 ms, particularly preferably less than or equal to 20 ms, with a period of the short-term -Period preferably runs from the time of the end of the determination of the prediction value. It is also conceivable that when determining the prediction value for a transmission path and a transmission path parameter, several prediction values that follow one another in time, in particular a time profile, of the prediction value for the short-term period are determined.
  • the prediction value represents an expected value which is preferably at least approximated, in particular assumed, by the actual value.
  • the prediction value may include an extreme, in particular minimum or maximum, value of the transmission parameter, which the transmission parameter is unlikely to fall below or exceed within the short-term period.
  • the transmission path information comprises one or more prediction values for one or more transmission path parameters and one or more transmission paths. It is conceivable that the transmission path information consists of the determined prediction values.
  • the short-term determination unit is preferably designed as a software module. It is conceivable that the short-term determination unit is part of a hardware of the transmission unit that includes the planning unit.
  • the transmission unit can be designed, for example, as a connectivity unit for a vehicle that is preferably connected to other communication networks via one or more mostly wireless communication interfaces. However, the short-term determination unit and/or the planning unit can also be located on additional hardware that is connected to the transmission unit via a high-speed communication network.
  • the short-term determination unit can be set up to determine prediction values for a plurality of transmission path parameters for each transmission path in order to provide the planning unit with transmission information having a plurality of prediction values.
  • the signal output by the planning unit is preferably output to a unit assigned to the selected transmission path on the transmission unit side.
  • the signal is output to a network device of the transmitting unit that is assigned to the selected transmission path, in order to transmit the data packet to the receiving unit using this network device.
  • the output signal includes the data packet or consists of the data packet.
  • the signal includes an instruction to the network device regarding the transmission of the data packet. It is conceivable that this instruction contains one or more requirements for the transmission of the data packet, such as a requirement for the transmission latency or for the reliability of the transmission. It is also conceivable that the instruction includes a Quality of Service (QoS) class for the packet.
  • QoS Quality of Service
  • the signal output, preferably to the network device is in particular a wired signal or alternatively a wirelessly transmitted signal.
  • the training method for training the neural network can be carried out before and/or during the runtime of the method for outputting a signal as a function of a transmission path to be selected.
  • the training method can include a step of acquiring measurement data in order to train the neural network based on the acquired measurement data.
  • measurement data are collected which can be used or are used to learn the model.
  • the detection preferably takes place of measurement data over the longest possible period and/or various spatial areas.
  • the one or more input variables and the one or more output variables for training the neural network are preferably acquired.
  • the measurement data are preferably determined for different receiving units, for example different servers. If the method is mainly used for a data packet to be transmitted to the same receiving unit, the measurement data can also be recorded to a limited extent for this receiving unit. It is also conceivable that the measurement data for data packets with different packet sizes are recorded. In this case, the packet size can also be seen as an input variable for the neural network.
  • the input variables that can be used to train the neural network are listed below.
  • the input variables that can be used to train the neural network can partially or completely match the input variables of the neural network when executing the method for outputting a signal as a function of a transmission path to be selected.
  • the radio technology can be, for example, 5G, LTE, UMTS, GPRS or WLAN.
  • the current property of the transmission path can be a signal strength such as SINR (signal to interference plus noise ratio), RSSI (received signal strength indication), RSRQ (reference signal received quality), CQI (channel quality indicator), a bandwidth or carrier frequency , a path loss, a modulation and coding scheme (MCS), a number of available resource blocks, a transmission power (Tx Power) and/or an event such as a handover between radio technologies and/or radio cells and/or network operators.
  • SINR signal to interference plus noise ratio
  • RSSI received signal strength indication
  • RSRQ reference signal received quality
  • CQI channel quality indicator
  • MCS modulation and coding scheme
  • Tx Power transmission power
  • various time parameters such as the time elapsed since the last packet sent, can also be taken into account.
  • the current characteristic of the transmission path can be a bandwidth, carrier frequency, RSSI or other signal strength indicators, a modulation and coding scheme (MCS) and/or an event such as a connection establishment and/or termination to a hotspot.
  • MCS modulation and coding scheme
  • the status of the network device can be, for example, a buffer fullness or a queuing latency.
  • the status of the network device can be read directly from the cellular modem and/or estimated based on the amount of data that was last transferred to the cellular modem.
  • a data rate of the mobile radio modem can also be read out or estimated.
  • the status can be read out and/or estimated directly from a driver of the WLAN adapter's operating system.
  • a latency of the transmission path can be estimated and/or measured by means of an active queue management system implemented by a mobile radio modem, for example.
  • the one or more measured values of a transmission path parameter of the transmission paths can include, for example, a measured value of the latency, in particular the one-way latency.
  • time synchronization between the transmitting unit and the receiving unit is advantageous.
  • the measured value of the transmission path parameter is transmitted to the transmitting unit by means of the receiving unit.
  • a latency determined using a packet cycle time can be used.
  • the latency measurement may also be a latency measurement from the beginning point of the transmission path to an intermediate protocol point on the transmission path.
  • the intermediate protocol point can be, for example, a point in a base station of a mobile radio network through which the transmission path runs, or a point on a WLAN router.
  • the one or more estimated values of a transmission path parameter, in particular the data rate, of the transmission paths can be determined, for example, based on an evaluation of a speed by which a queue of the network device is emptied, based on other predictions of the transmission quality known, for example, from DE 10 2018 219 585 A1 or determined using a probing approach, e.g. based on packet trains.
  • the package properties can be the size or a quantified importance of the package.
  • the transmitter unit status can be a current location, a current speed vector or an antenna pattern of the transmitter unit.
  • the transmission unit is preferably a transmission unit on the vehicle or arranged on a vehicle.
  • the transmission unit is connected to a sensor unit that is arranged on the vehicle and preferably detects the surroundings of the vehicle, or includes a sensor unit of this type.
  • the transmission unit can be embodied as a connectivity unit, in particular of a vehicle, which can preferably be or is connected to one or more control devices of the vehicle embodied as data supply units in a wireless or wired manner.
  • the receiving unit is preferably a receiving unit external to the vehicle or arranged away from a vehicle. It is conceivable that the receiving unit is part of a cloud computing system or a server backend.
  • the method according to the invention and the planning unit according to the invention now make it possible to take into account a short-term prediction of the transmission path parameter when selecting a transmission path for a data packet in order to determine a transmission path with likely suitable transmission conditions individually for the respective data packet without additional hardware.
  • This is particularly advantageous in scenarios in which the transmission conditions or the properties of the transmission paths change quickly and/or frequently, for example in V2X communication.
  • By determining the prediction values likely strong changes in the transmission conditions can be recognized or predicted in good time in order to determine a suitable transmission path for the respective data packet in a highly dynamic and reliable manner.
  • the approach presented here has the advantage that, for the selection of the transmission path, the prediction values for the transmission path from the transmission unit to the reception unit - in contrast to a round trip back to the transmission unit - are taken into account, which enables better scheduling with asymmetric channels such as LTE.
  • the determined expected prediction value has or exceeds a predefined and/or definable confidence threshold for a short period of less than or equal to 1s, preferably less than or equal to 100 ms, particularly preferably less than or equal to 20 ms.
  • Determining the prediction value can include predicting or arithmetically predicting the prediction value.
  • a confidence value can be assigned to the determined prediction value, which represents an accuracy or reliability for the actual presence of the determined prediction value when the data packet is transmitted.
  • the determination of the prediction value can also include a prediction or computational prediction of a maximum or minimum value of the transmission parameter. In the case of a latency, a maximum value is output, for example, which corresponds to a predefined and/or predefinable confidence.
  • the prediction value for the short-term period particularly preferably has a confidence value which is in a range greater than or equal to 80 or 90 percent and less than or equal to 100%.
  • the confidence threshold can, for example, be in a range of greater than or equal to 80% or 90% and less than or equal to 99%, in particular greater than or equal to 99% and less than or equal to 100%.
  • Latency of the transmission path data rate of the transmission path, packet error rate and/or packet loss rate of the transmission path, number of retransmissions on the transmission path, energy requirement for a transmission on the transmission path.
  • a latency of the transmission path can be understood as a time that is required for the transmission of the data packet is required on the transmission path from the transmitting unit to the receiving unit.
  • the data rate of the transmission path can be understood as a data transmission rate or a transmission speed, i.e. as a number of information units transmitted per unit of time.
  • the packet error rate represents the number of data packets transmitted with errors relative to the number of data packets sent.
  • the packet loss rate represents the number of data packets lost in transmission relative to the number of data packets sent.
  • the number of repeat transmissions or retransmissions on the transmission path represents the number of repeat transmissions required when the data packet is sent on the transmission path. It is also conceivable that the number of repeat transmissions per time unit is used as an alternative or in addition to an absolute number of repeat transmissions.
  • the energy requirement for a transmission on the transmission path represents an energy requirement or energy consumption of the transmission unit and/or a network device included in the transmission unit when the data packet is transmitted on the transmission path assigned in particular to the network device. It is conceivable that based on the predicted number of repeat transmissions and/or the probable transmission power, the energy requirement of a respective network device assigned to the transmission unit is derived.
  • a prediction value is determined for a plurality of transmission path characteristics and for each of the transmission paths. For example, prediction values for the latency and the energy requirement can be determined.
  • the transmission path can be determined in an optimized manner with regard to one or more transmission path parameters in order to ensure transmission quality and reliability, for example in applications that require low overall latency and/or low jitter, high data rate, a low packet error rate and/or packet loss rate, a low number of retransmissions or a low power requirement.
  • the short-term determination unit includes at least one neural network.
  • the neural network can be part of the short-term determination unit or be assigned to the short-term determination unit. It is conceivable that the short-term determination unit is set up to access an entity or a duplicate of a neural network stored away from the short-term determination unit. It is conceivable here that at least two short-term determination units determine the prediction values with one entity of the same neural network each.
  • the neural network is set up to determine the prediction value of the transmission path parameter for at least one of the transmission paths as an output variable in response to one or more input variables.
  • the input variable includes one or more elements selected from:
  • State of a network device comprised by the transmission unit one or more measured or estimated values of a transmission path parameter of the transmission paths, packet properties of the packet to be transmitted, state and/or property of the transmission unit, current time of day and current day of the week.
  • the input variables can be measured, estimated and/or predicted values of the listed elements.
  • a prediction of a variable representing a transmission quality such as a data rate of the transmission path, determined by means of a short-term determination unit external to the transmission unit, can be used as an input variable for the neural network in order to optimize the prediction.
  • the neural network is preferably designed as a recurrent neural network. It is also conceivable that the neural network is designed as a feed-forward network. It is also conceivable that the neural network includes at least one function block with Long Short-Term Memory (LSTM). Current values of the variables mentioned above are preferably used for an LSTM network. In the case of a feed-forward network, values of the above variables from data from a time range of less than or equal to 30 s, preferably less than or equal to 5 s, preferably less than or equal to 100 ms can be used before the prediction value is determined.
  • LSTM Long Short-Term Memory
  • measurement data relating to the input and/or output variables used to train the neural network are advantageously recorded.
  • the neural network can be set up to be additionally trained based on the recorded measurement data, in particular during or after an execution of the method for outputting a signal, in order to learn further automatically and based on the practical application.
  • a separate neural network can be provided or used for each of the at least two transmission paths if the transmission paths differ from one another in terms of radio technology and/or network operator.
  • a second neural network of the short-term determination unit is used in addition to the prediction of a first transmission path parameter, e.g. the latency, by means of a first neural network of the short-term determination unit , in order to predict a second transmission path parameter, e.g. the packet error rate.
  • the output variables of the neural networks ie the respective prediction values for the latency and the packet error rate, can be weighted based on a requirement of the application in order to select the transmission path to be used for transmission of the data packet.
  • one transmission path could have a lower packet error rate but higher latency, while another transmission path could have a slightly higher packet error rate with lower latency.
  • the planning unit is set up to select the latter transmission path if it still meets the packet error requirements of the application and it is more important for the application that the packets have a lower latency than that the packet error rate is further minimized.
  • the prediction values of the transmission path parameter can also be determined reliably and efficiently in a highly dynamic system.
  • the transmission path is selected as a function of a predefined and/or predefinable threshold value for the prediction value. It is conceivable that the prediction values determined for one or more of the transmission path parameters are compared with the threshold value, which is preferably specific for the respective transmission path parameter, and suitable transmission paths are distinguished from unsuitable transmission paths on the basis of the comparison. It is conceivable here that only transmission paths whose prediction values are less than or equal to the predefined and/or predefinable threshold value are taken into account for the transmission of the data packet. With this refinement, one or more suitable transmission paths can be selected from the at least two transmission paths in order to take into account requirements for the value of the transmission path parameter when transmitting the data packet.
  • the threshold value for the prediction value is preferably received by a data supply unit providing content of the data packet.
  • the data provision unit can be part of a data source arranged apart from the planning unit, for example a sensor unit, or be assigned to the data source.
  • the planning unit can have a software and/or hardware interface for communication with the data provision unit.
  • the data provision unit can transmit a latency budget for the data packet to the planning unit via the interface.
  • the planning unit can be used to determine whether the selected transmission path or paths allow the data packet to be transmitted in good time within the latency budget or whether the data packet is not transmitted in order not to increase the data load or channel load on the transmission path .
  • the planning unit determine, in response to the transmitted latency budget, whether the selected transmission path or paths enable timely (further) retransmission of the data packet within the latency budget or whether a (further) The data packet is not retransmitted. This prevents a data packet that is no longer relevant for the receiving unit from being transmitted.
  • the data provision unit can provide application-specific threshold values for the transmission path parameter in order to transmit the data packet on a transmission path that is suitable in accordance with the requirements of the application.
  • the transmission path is selected as a transmission path with an extreme, in particular a minimum, prediction value.
  • the transmission path with the largest or smallest prediction value for the transmission path parameter is selected from the at least two transmission paths.
  • the method advantageously includes a step of preselecting the at least two transmission paths from at least three transmission paths using the planning unit.
  • at least one transmission path that is in principle available for transmission of the data packet is discarded, in particular taking into account the data packet to be transmitted and/or the properties of the transmission path.
  • This can, for example, be due to the radio technology used, e.g. WLAN generally has lower costs and lower latency than mobile communications, or it can be the case with a known handover of a radio modem, which leads to high latency.
  • transmission paths can be sorted out for which an available data volume has already been exhausted. With this configuration, the number of arithmetic operations carried out by the brief determination unit can be reduced for improved efficiency of the method.
  • the selection of the data transmission path advantageously includes a selection of at least one further data transmission path based on the determined transmission path information from at least three transmission paths by means of the planning unit. This allows the data packet from the transmitter unit duplicated on the at least two selected transmission paths to the Receiving unit are transmitted when, for example, a reliability of the transmission has a higher priority than an energy consumption of the transmission. It is also conceivable that from the at least two selected transmission paths, that transmission path is selected for which, for example, the monetary transmission costs are lowest.
  • This refinement can in particular increase the reliability of the method, or it is more likely that a predefined latency limit will be maintained at the receiving unit, or alternatively, additional non-predicted influencing variables can be taken into account.
  • the planning unit selects from the selected and the further selected transmission path that transmission path which fulfills an additional criterion for which no prediction value was determined in particular.
  • the transmission path can be selected whose energy consumption is the lowest and which at the same time maintains a specified latency limit.
  • the short-term determination unit it is also conceivable for the short-term determination unit to select all those transmission paths which meet the latency requirements of the underlying application, for example teleoperated driving.
  • a round robin or a minimum buffer scheduling method could be applied to the selected transmission paths in order to distribute the load over all transmission paths that can be used for the application.
  • the transmission path information is transmitted to a data supply unit providing the content of the data packet and, by means of the data supply unit and/or the planning unit, a content and/or a transmission time and/or a transmission frequency of one or more future, in particular within the short-term Period of time to be transmitted data packets is adapted to the determined transmission path information. It is conceivable, for example, that the transmission path information is transmitted with prediction values for the latency of the data packet on the transmission paths to the data supply unit, so that the data supply unit responds to the received transmission path information, e.g.
  • the data supply unit can include a data source, for example a sensor unit, or can be connected to the data source for receiving data or data packets to be transmitted.
  • provision of the data packets can be adapted to the anticipated transmission conditions, for example in order to implement at least one minimum requirement of the application with regard to data transmission, which is required for safe operation of a remote-controlled vehicle, for example.
  • the transmission path information also includes, for each of the transmission paths, a further predicted value of the at least one transmission path characteristic determined by means of a short-term determination unit external to the transmission unit.
  • the short-term determination unit that is external to the transmission unit can, for example, be part of a mobile radio network or a server unit or cloud computing unit of a mobile radio operator. It is also conceivable that prediction values that are likely to be available from other determination units that are external to the transmission unit are used in order to take into account properties of the transmission paths that apply over the long term. These can be taken into account, for example, as additional input variables for the short-term determination unit.
  • the further prediction values ascertained by means of the short-time determination unit external to the transmission unit are used to check the plausibility of the prediction values ascertained by means of the short-time determination unit preferably on the transmission unit side. As a result, a confidence of the determined prediction values can be increased.
  • the prediction values that are more disadvantageous for the transmission can be used to select the transmission path, in order to enable a worst-case estimation of the transmission conditions. It is conceivable that a choice between the prediction values and the further prediction values takes place adaptively, ie by observing for a longer period of time which of the short-term determination units has determined more accurate prediction values in the past.
  • the input variables for the short-term determination unit in particular for the neural network of the short-term determination unit, can be transmitted wirelessly or by wire to the short-term determination unit external to the transmission unit in order to optimize the short-term determination unit external to the transmission unit. It is also conceivable that information relating to a significant discrepancy between the prediction values and the further prediction values and/or relating to a lower prediction quality of the short-time determination unit external to the transmission unit is transmitted to the short-time determination unit external to the transmission unit.
  • the short-term determination unit external to the transmission unit for example from a mobile radio provider, can be optimized, in particular if the short-term determination unit external to the transmission unit receives the above-mentioned information from a plurality of short-term determination units.
  • the prediction quality can be further improved in order to enable a particularly reliable prediction even for environmental conditions that have not been learned or trained, for example a geographical position not previously occupied by the transmission unit.
  • the method can also be used in an analogous manner to select a selected transmission path for transmission of a data packet from the receiving unit to the transmitting unit.
  • a short-term determination unit to be provided at the receiving unit, which is set up to determine prediction values for a transmission path characteristic of a plurality of available return transmission paths. Input variables required for this purpose for determining the prediction values can in particular be provided by the transmission unit.
  • a further neural network assigned to the transmission unit can be trained in order to provide the determined prediction values for the return transmission paths of the reception unit. This means that even with asymmetrical channels in a mobile network for which a one- Way latency is different in the outward and return transmission direction, the transmission of individual data packets in the outward and return path can be optimized.
  • the above-described method for outputting a signal is advantageously carried out repeatedly in order to transmit a plurality of data packets from the transmitting unit to the receiving unit.
  • the method is preferably carried out separately for each of the data packets.
  • the system comprises at least a first and a second network device.
  • the first network device is set up to output the data packet to the receiving unit in response to the outputted signal on a first of the at least two transmission paths.
  • the second network device is set up to output the data packet to the receiving unit on a second of the at least two transmission paths in response to the outputted signal.
  • Each of the network devices is preferably assigned to a transmission path and/or a network provider.
  • the network device can be in the form of a modem or user equipment or can comprise a modem or a user equipment. It is also conceivable that the network device has one or more SIM cards.
  • the network device can be set up to select a radio access network from at least two or more radio access networks, for example based on a current signal strength of the radio access networks.
  • one or more network devices are set up to set up a connection to a radio access network that always uses the same radio technology, for example 4G or 5G, in order to transmit the data packet.
  • a network device can also be used that has different identities and/or is suitable for using different radio access technologies.
  • the network device is designed as a multi-SIM user terminal. It is conceivable that the network device is set up to communicate with more than one radio cell from different mobile operators or the same mobile operator at the same time communicate.
  • the radio cells can be from different mobile network operators or can be connected to the network device using different radio access networks.
  • the data packet is reliably transmitted to the receiving unit via the transmission path that is most suitable in accordance with the requirements, even in the case of fluctuating environmental conditions.
  • a computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and/or controlling the steps of the method according to one of the embodiments described above, is also advantageous is used, in particular when the program product or program is run on a computer or control unit.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a
  • Communication system comprising a system for outputting a signal depending on a transmission path to be selected
  • FIG. 2 shows a flow chart of a method for outputting a signal as a function of a transmission path to be selected.
  • Fig. 1 schematically shows the structure of a communication system 10.
  • the communication system comprises a transmitting unit 12, a communication network 14 and a receiving unit 16.
  • the transmitting unit 12 is connected to the receiving unit 16 by at least three transmission paths 18a, 18b, 18c, which are provided with the reference numeral 18 in their entirety.
  • the transmission paths 18a, 18b, 18c each represent a communication path 18a, 18b, 18c for a data packet to be transmitted from the transmitting unit 12 through the communication network 14 to the receiving unit 16.
  • the communication network 14 comprises mobile radio networks 14a, 14b, 14c from different network operators.
  • the mobile radio networks 14a, 14b, 14c each include a mobile switching network and a radio access network. It is conceivable that one or more of the mobile radio networks 14a, 14b, 14c are set up to transmit data packets using different radio technologies, for example 4G or 5G.
  • the communication network 14 includes the public Internet.
  • the communication network 14 comprises at least two mobile radio networks 14a, 14b. It is conceivable that at least a first mobile network 14a and a second mobile network 14b are operated by the same network operator.
  • the first mobile radio network 14a is set up to transmit the data packet using a first radio technology, for example 5G.
  • the second mobile radio network 14b is set up to transmit the data packet using a second radio technology, for example 4G, that is different from the first radio technology.
  • the transmitter unit 12 comprises a system 20 for outputting a signal depending on a transmission path 18a, 18b, 18c to be selected, in order to transmit a data packet from the transmitter unit 12 to the receiver unit 16, which is connected to the transmitter unit 12 by at least two transmission paths 18a, 18b, 18c .
  • the transmission unit 12 also includes a data provision unit 24.
  • the data provision unit 24 includes a data source and is set up to provide the system 20 with a data packet with data to be transmitted to the reception unit 16 by means of an interface.
  • the system 20 further comprises a planning unit 26 designed as a scheduler 26 and three short-term determination units 28a, 28b, 28c.
  • the system 20 also includes three network devices 30a, 30b, 30c designed as mobile radio modems 30a, 30b, 30c.
  • the receiving unit 16 receiving the data packet comprises a protocol end point 32, optionally a jitter buffer 34 set up for packet reordering and a data sink 36.
  • the transmission paths 18a, 18b, 18c each extend from the planning unit 26 via the network device 30a, 30b, 30c assigned to the transmission path 18a, 18b, 18c to the protocol end point 32 of the receiving unit 16. That is, in other words, the Scheduling unit 26 represents a start point of transmission paths 18a, 18b, 18c and protocol end point 32 represents an end point of transmission paths 18a, 18b, 18c.
  • the short-term determination units 28a, 28b, 28c each include a recurrent or feed-forward neural network.
  • Each of the neural networks is set up to determine the predicted value of the transmission path parameter for one of the transmission paths 18a, 18b, 18c as an output variable in response to one or more input variables.
  • Each of the neural networks is set up here to determine a prediction value of at least one transmission path parameter for the respective transmission path 18a, 18b, 18c that is likely to be present when the data packet is transmitted from the transmitting unit 12 to the receiving unit 16.
  • the transmission path parameter is in the form of the latency of the data packet on the transmission path 18a, 18b, 18c.
  • each of the neural networks is set up to generate a short-term prediction of the latency to be expected on the respective transmission path 18a, 18b, 18c or the latency to be expected for a short-term period of a few seconds, in particular less or equal to determine ls.
  • the input variables for determining the prediction value can be, for example, indicators from the respective network device 30a, 30b, 30c.
  • the input variables can be, for example, a packet size of the data packet to be transmitted, an average latency of the transmission paths 18a, 18b, 18c measured over a predetermined and/or specifiable period of time and currently measured properties of the transmission paths 18a, 18b, 18c.
  • a particularly advantageous combination of input variables includes the number of resource blocks available, the current modulation and coding scheme (MCS), the radio technology used for transmission paths 18a, 18b, 18c, the measured one-way latency on transmission paths 18a, 18b, 18c and the packet size of the packet to be sent.
  • MCS modulation and coding scheme
  • the short-term determination units 28a, 28b, 28c are set up to provide the prediction values of the latency determined by means of the neural networks to the planning unit 26 in the form of transmission path information.
  • the short-term determination units 28a, 28b, 28c are therefore set up to provide a prediction of one-way latencies of a transmission path 18a, 18b, 18c or communication path 18a, 18b, 18c.
  • the prediction values of the latencies take into account the respective complete transmission path 18a, 18b, 18c from the transmitting unit 12 to the receiving unit 16.
  • the planning unit 26 is set up to receive the provided transmission information with the prediction values of the latency from the short-term determination units 28a, 28b, 28c.
  • the planning unit 26 is also set up to select the transmission path 18a, 18b, 18c to be used for transmitting the data packet from the available transmission paths 18a, 18b, 18c based on the determined transmission path information.
  • the planning unit 26 is therefore set up to decide for each data packet in a multipath transport protocol on which communication path 18a, 18b, 18c the data packet is to be transmitted to the receiving unit 16.
  • a high-frequency prediction of the end-to-end latency is used in order to send each data packet, for example on the transmission path 18a, 18b, 18c, which has the lowest predicted latency.
  • the planning unit 26 is set up to decide finely granularly for each data packet individually on the basis of a predicted end-to-end latency per available transmission path 18a, 18b, 18c which transmission path 18a, 18b, 18c is used for the transmission of the data packet .
  • the planning unit 26 is also set up to output a signal to the corresponding network device 30a, 30b, 30c depending on the selected transmission path 18a, 18b, 18c.
  • the corresponding network device 30a, 30b, 30c is set up to transmit the data packet to the receiving unit 16 on the selected transmission path 18a, 18b, 18c in response to the signal output by the planning unit 26.
  • FIG. 2 shows a flow chart of a method for outputting a signal as a function of a transmission path to be selected. The method is provided with the reference number 100 in its entirety.
  • the method 100 enables the transmission of a data packet on a selected transmission path from a transmission unit to a receiving unit that can be connected to the transmission unit by at least two transmission paths, e.g. in a communication system according to FIG. 1.
  • step 110 when the data packet is transmitted from the transmitting unit to the receiving unit, a prediction value of at least one transmission path parameter that is likely to be present is determined for each of the at least two transmission paths using a short-term determination unit in order to provide transmission path information with the prediction values to a planning unit.
  • a transmission path to be used for transmitting the data packet is selected from the at least two transmission paths based on the determined transmission path information using the planning unit.
  • a signal depending on the selected transmission path is output by the planning unit in order to transmit the data packet from the transmitting unit to the receiving unit on the selected transmission path.
  • an embodiment includes an "and/or" link between a first feature and a second feature, this should be read in such a way that the embodiment according to one embodiment includes both the first feature and the second feature and according to a further embodiment either only that having the first feature or only the second feature.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgeben eines Signals in Abhängigkeit von einem auszuwählenden Übertragungsweg (18; 18a, 18b, 18c), um ein Datenpaket von einer Sendeeinheit (12) zu einer durch zumindest zwei Übertragungswege (18; 18a, 18b, 18c) mit der Sendeeinheit (12) verbindbaren Empfangseinheit (16) zu übertragen, mit folgenden Schritten: - Ermitteln je eines beim Übertragen des Datenpakets von der Sendeeinheit (12) zu der Empfangseinheit (16) voraussichtlich vorliegenden Prädiktionswerts zumindest einer Übertragungswegkenngröße für jeden der zumindest zwei Übertragungswege (18; 18a, 18b, 18c) mittels einer Kurzzeitermittlungseinheit (28a, 28b, 28c), um eine Übertragungsweginformation mit den Prädiktionswerten an eine Planungseinheit (26) bereitzustellen; - Auswählen des zum Übertragen des Datenpakets zu verwendenden Übertragungswegs (18; 18a, 18b, 18c) aus den zumindest zwei Übertragungswegen (18; 18a, 18b, 18c) basierend auf der ermittelten Übertragungsweginformation mittels der Planungseinheit (26); und - Ausgeben des Signals in Abhängigkeit von dem ausgewählten Übertragungsweg (18; 18a, 18b, 18c) mittels der Planungseinheit (26), um das Datenpaket von der Sendeeinheit (12) auf dem ausgewählten Übertragungsweg (18; 18a, 18b, 18c) zu der Empfangseinheit (16) zu übertragen.

Description

Beschreibung
Titel
VERFAHREN ZUM AUSGEBEN EINES SIGNALS IN ABHÄNGIGKEIT VON EINEM AUF BASIS VON PRÄDIKTION AUSZUWÄHLENDEN ÜBERTRAGUNGSWEG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Planungseinheit zum Ausgeben eines Signals in Abhängigkeit von einem auszuwählenden Übertragungsweg, um ein Datenpaket von einer Sendeeinheit zu einer durch zumindest zwei Übertragungswege mit der Sendeeinheit verbindbaren Empfangseinheit zu übertragen, sowie ein Verfahren zum Trainieren eines neuronalen Netzes zur Anwendung in diesem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch eine Verwendung eines neuronalen Netzes zur Auswahl eines Übertragungswegs und ein System zum Ausgeben eines Signals in Abhängigkeit von einem auszuwählenden Übertragungsweg. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Verfahren zum Ausgeben eines Steuersignals in Abhängigkeit eines von einer Sendeeinheit eines Fahrzeugs zu einer fahrzeugfremden Empfangseinheit übertragenen Datenpakets mittels der Empfangseinheit, um das Fahrzeug basierend auf dem ausgegebenen Steuersignal mittelbar oder unmittelbar zu steuern. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ferner ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium.
Stand der Technik
Bekannt sind Verfahren wie Multipath TCP (Transmission Control Protocol) oder Multipath QUIC (Quick UDP Internet Connections), mittels derer verschiedene Pfade, bspw. WLAN und Mobilfunk, zur Datenübertragung zwischen zwei Endgeräten verwendet werden können. Neben weiteren Verfahren, basiert ein weitverbreitetes Schedulingverfahren auf gemessenen Paketumlaufzeiten bzw. Round Trip Times (RTT). Anhand dieser werden im Scheduler einzelne Kanäle ausgewählt, die zur Übertragung von Datenströmen verwendet werden. Da ausschließlich gemessene RTTs verwendet werden, sind die Werte verzögert und beschreiben nicht das Verhalten, was noch zu übertragende Datenpakete erfahren würden. Dies gilt auch für ähnlich konzipierte Schedulingverfahren. Offenbarung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Ausgeben eines Signals in Abhängigkeit von einem auszuwählenden Übertragungsweg, um ein Datenpaket von einer Sendeeinheit zu einer durch zumindest zwei Übertragungswege mit der Sendeeinheit verbindbaren, insbesondere verbundenen, Empfangseinheit zu übertragen.
Das Verfahren umfasst einen Schritt des Ermittelns je eines beim Übertragen des Datenpakets von der Sendeeinheit zu der Empfangseinheit voraussichtlich vorliegenden Prädiktionswerts zumindest einer Übertragungswegkenngröße für jeden der zumindest zwei Übertragungswege mittels einer Kurzzeitermittlungseinheit, um eine Übertragungsweginformation mit den Prädiktionswerten an eine Planungseinheit bereitzustellen. Das heißt, mit anderen Worten, zu jedem der zumindest zwei Übertragungswege wird ein Prädiktionswert zumindest einer Übertragungswegkenngröße ermittelt, wobei der Prädiktionswert eine Vorhersage eines für den Fall des Übertragens des Datenpakets auf dem jeweiligen Übertragungsweg voraussichtlich vorliegenden Werts der Übertragungswegkenngröße repräsentiert.
Das Verfahren umfasst weiter einen Schritt des Auswählens des zum Übertragen des Datenpakets zu verwendenden Übertragungswegs aus den zumindest zwei Übertragungswegen basierend auf der ermittelten Übertragungsweginformation mittels der Planungseinheit. Das heißt, mit anderen Worten, basierend auf der ermittelten Übertragungsweginformation wird ein Übertragungsweg aus den zumindest zwei Übertragungswegen ausgewählt, welcher gegenüber einem nicht-ausgewählten Übertragungsweg der zumindest zwei Übertragungswege bevorzugt für ein Übertragen des Datenpakets zu verwenden ist.
Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Ausgebens des Signals in Abhängigkeit von dem ausgewählten Übertragungsweg mittels der Planungseinheit, um das Datenpaket von der Sendeeinheit auf dem ausgewählten Übertragungsweg zu der Empfangseinheit zu übertragen. Das heißt, mit anderen Worten, insbesondere unmittelbar oder mittelbar ansprechend auf das ausgegebene Signal wird das Datenpaket auf dem ausgewählten Übertragungsweg von der Sendeeinheit zu der Empfangseinheit übertragen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zum Ausgeben eines Steuersignals in Abhängigkeit eines von einer Sendeeinheit eines Fahrzeugs zu einer fahrzeugfremden Empfangseinheit übertragenen Datenpakets mittels der Empfangseinheit, um das Fahrzeug basierend auf dem ausgegebenen Steuersignal mittelbar oder unmittelbar zu steuern.
Das Verfahren umfasst einen Schritt des Erfassens einer Umgebung des Fahrzeugs mit einer an dem Fahrzeug angeordneten umgebungserfassenden, insbesondere bildgebenden, Sensoreinheit, um das Datenpaket mit von der Sensoreinheit erzeugten Sensordaten bezüglich der Umgebung des Fahrzeugs mittels einer Datenbereitstellungseinheit an eine Planungseinheit der Sendeeinheit bereitzustellen.
Das Verfahren umfasst weiter die Schritte des vorstehend beschriebenen Verfahrens zum Ausgeben eines Signals in Abhängigkeit von einem auszuwählenden Übertragungsweg.
Das Verfahren umfasst auch einen Schritt des Übertragens des Datenpakets ansprechend auf dem ausgegebenen Signal von der Sendeeinheit zu der Empfangseinheit auf dem ausgewählten Übertragungsweg. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Ausgebens des Steuersignals in Abhängigkeit des übertragenen Datenpakets mittels der Empfangseinheit, um das Fahrzeug basierend auf dem ausgegebenen Steuersignal mittelbar oder unmittelbar, bspw. durch einen Bremseingriff und/oder Lenkeingriff und/oder Antriebseingriff zu steuern.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Trainingsverfahren zum Trainieren eines neuronalen Netzes zur Anwendung in einem Verfahren zum Ausgeben eines Signals in Abhängigkeit von einem auszuwählenden Übertragungsweg, um ein Datenpaket von einer Sendeeinheit zu einer durch zumindest zwei Übertragungswege mit der Sendeeinheit verbindbaren Empfangseinheit zu übertragen.
Bei dem Trainingsverfahren werden dem neuronalen Netz zum Trainieren ein oder mehrere Eingangsgrößen ausgewählt aus
Funktechnologie der Übertragungswege, aktuelle Eigenschaft der Übertragungswege, Zustand eines von der Sendeeinheit umfassten Netzwerkgeräts, eine oder mehrere gemessene oder geschätzte Werte einer Übertragungswegkenngröße der Übertragungswege, Paketeigenschaften des zu übertragenden Pakets, Zustand und/oder Eigenschaft der Sendeeinheit, aktuelle Tageszeit und aktueller Wochentag bereitgestellt. Weiter wird dem neuronalen Netz zum Trainieren ein Sollwert für eine Ausgabegröße des neuronalen Netzes bereitgestellt. Hierbei ist der Sollwert der Ausgangsgröße ein beim Übertragen des Datenpakets von der Sendeeinheit zu der Empfangseinheit gemessener Messwert zumindest einer Übertragungswegkenngröße der zumindest zwei Übertragungswege. Das heißt, mit anderen Worten, im Rahmen des Trainingsverfahrens erfolgt ein überwachtes Lernen bzw. Trainieren (supervised learning) des neuronalen Netzes.
Vorteilhafterweise wird ein gemäß dem vorstehend beschriebenen Trainingsverfahren trainiertes neuronales Netz zur Auswahl eines Übertragungswegs verwendet, um ein Datenpaket von einer Sendeeinheit zu einer durch zumindest zwei Übertragungswege mit der Sendeeinheit verbindbaren Empfangseinheit zu übertragen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Planungseinheit zum Ausgeben eines Signals in Abhängigkeit von einem auszuwählenden Übertragungsweg, um ein Datenpaket von einer Sendeeinheit zu einer durch zumindest zwei Übertragungswege mit der Sendeeinheit verbindbaren Empfangseinheit zu übertragen. Die Planungseinheit ist eingerichtet, von einer Kurzzeitermittlungseinheit eine Übertragungsinformation zu empfangen, die je einen beim Übertragen des Datenpakets von der Sendeeinheit zu der Empfangseinheit voraussichtlich vorliegenden Prädiktionswert zumindest einer Übertragungswegkenngröße für jeden der zumindest zwei Übertragungswege umfasst. Weiter ist die Planungseinheit eingerichtet, den zum Übertragen des Datenpakets zu verwendenden Übertragungsweg aus den zumindest zwei Übertragungswegen basierend auf der ermittelten Übertragungsweginformation auszuwählen. Ferner ist die Planungseinheit eingerichtet, das Signal in Abhängigkeit von dem ausgewählten Übertragungsweg auszugeben, um das Datenpaket von der Sendeeinheit auf dem ausgewählten Übertragungsweg zu der Empfangseinheit zu übertragen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein System zum Ausgeben eines Signals in Abhängigkeit von einem auszuwählenden Übertragungsweg, um ein Datenpaket von einer Sendeeinheit zu einer durch zumindest zwei Übertragungswege mit der Sendeeinheit verbindbaren Empfangseinheit zu übertragen. Das System umfasst eine Kurzzeitermittlungseinheit, die eingerichtet ist, je einen beim Übertragen des Datenpakets von der Sendeeinheit zu der Empfangseinheit voraussichtlich vorliegenden Prädiktionswert zumindest einer Übertragungswegkenngröße für jeden der zumindest zwei Übertragungswege zu ermitteln und insbesondere der Planungseinheit bereitzustellen. Weiter umfasst das System die vorstehend beschriebene Planungseinheit.
Unter einem Übertragungsweg kann im Rahmen der vorliegenden Verbindung ein Kommunikationsweg bzw. ein Kommunikationspfad in einem die Sendeeinheit und die Empfangseinheit umfassenden Kommunikationsnetzwerk verstanden werden. Das Kommunikationsnetzwerk kann ein oder mehrere Funkzugangsnetze und ein oder mehrere Mobilvermittlungsnetzwerke und bevorzugt einen Teil des öffentlichen Internets umfassen. Denkbar ist, dass das Kommunikationsnetzwerk ein oder mehrere Mobilfunknetzwerke und/oder ein oder mehrere WLAN-Netzwerke und/oder ein oder mehrere Nahfeldnetzwerke umfasst.
Der Übertragungsweg kann einen oder mehrere drahtlose Teilübertragungswege und/oder einen oder mehrere drahtgebundene Teilübertragungswege umfassen. Auf dem drahtgebundenen Teilübertragungsweg wird das Datenpaket mittels einer drahtgebundenen Verbindung übertragen. Auf dem drahtlosen Teilübertragungsweg wird das Datenpaket mittels einer drahtlosen Verbindung, insbesondere einer Funkverbindung, übertragen. Die Funkverbindung kann als WLAN-Verbindung, als Mobilfunkverbindung, bspw. als 4G- oder 5G-Verbindung, oder als Nahfeldkommunikationsverbindung ausgebildet sein.
Die zumindest zwei Übertragungswege bzw. Kommunikationspfade unterscheiden sich bezüglich einer Übertragung des Datenpakets auf den Übertragungswegen. Denkbar ist, dass sich die Übertragungswege bezüglich eines Netzbetreibers, bspw. Vodafone, Telekom etc., unterscheiden, der zumindest einen Teil, insbesondere eines drahtlosen Teilübertragungswegs, des Übertragungswegs betreibt. Denkbar ist auch, dass sich die Übertragungswege bezüglich einer Funktechnologie des Übertragungswegs, bspw. 4G, 5G oder WLAN, unterscheiden. Des Weiteren kann sich auch die weitere Anbindung an das drahtgebundene Netz unterscheiden, bis hin zu komplett verschiedenen Übertragungswegen, d.h. die Übertragungswege teilen sich keinen gemeinsamen Verbindungsabschnitt.
Der Übertragungsweg weist einen von der Sendeeinheit umfassten Anfangspunkt bzw. ersten Endpunkt und einen von der Empfangseinheit umfassten Endpunkt bzw. zweiten Endpunkt auf.
Der erste Endpunkt kann ein Protokollanfangspunkt eines Kommunikationsprotokolls zur Übertragung des Datenpakets von der Sendeeinheit zu der Empfangseinheit sein. Denkbar ist, dass der erste Endpunkt Teil der Sendeeinheit, insbesondere der Planungseinheit, der Kurzzeitermittlungseinheit oder eines Netzwerkgeräts der Sendeeinheit ist. Denkbar ist auch, dass der erste Endpunkt Teil einer das Datenpaket bzw. die von dem Datenpaket umfassten Nutzdaten bereitstellenden Datenbereitstellungseinheit oder Teil einer die Nutzdaten erfassende bzw. erzeugende Sensoreinheit ist.
Der zweite Endpunkt kann ein Protokollendpunkt eines Kommunikationsprotokolls zur Übertragung des Datenpakets von der Sendeeinheit zu der Empfangseinheit sein. Denkbar ist, dass der zweite Endpunkt Teil der Empfangseinheit, insbesondere eines Protokollendpunkts der Dateneinheit, eines Netzwerkstacks, eines Jitterbuffers oder eines Deduplikators der Empfangseinheit ist. Denkbar ist auch, dass der zweite Endpunkt Teil einer das Datenpaket bzw. die von dem Datenpaket umfassten Nutzdaten empfangende Datensenke ist. Denkbar ist weiter, dass der zweite Endpunkt ein Protokollzwischenpunkt ist. Der Protokollzwischenpunkt kann an einer Zwischenstation zwischen Sendeeinheit und Empfangseinheit angeordnet sein. Die Zwischenstation kann bspw. eine Basisstation eines Mobilfunknetzes oder an einem WLAN- Router angeordnet sein.
Der Übertragungsweg erstreckt sich bevorzugt von der Planungseinheit der Sendeeinheit insbesondere über bzw. durch das dem Übertragungsweg zugeordnete Netzwerkgerät der Sendeeinheit bis zum Protokollendpunkt der Empfangseinheit. Das Datenpaket wird auf dem Übertragungsweg von dem ersten Endpunkt zu dem zweiten Endpunkt übertragen. Das Datenpaket kann bspw. Videodaten oder Sprachdaten umfassen, die bevorzugt von einer, insbesondere fahrzeugseitigen, Sensoreinheit erzeugt und bereitgestellt werden.
Die Übertragungswegkenngröße ist eine für das Übertragen des Datenpakets auf dem Übertragungsweg relevante Kenngröße bzw. eine das Übertragen des Datenpakets beeinflussende Kenngröße des Übertragungswegs.
Der Prädiktionswert der Übertragungskenngröße ist ein prädizierter Wert, den die Übertragungskenngröße voraussichtlich innerhalb eines Kurzzeit-Zeitraums von kleiner oder gleich ls, bevorzugt kleiner oder gleich 100 ms, besonders bevorzugt von kleiner oder gleich 20 ms, aufweist bzw. annimmt, wobei eine Zeitdauer des Kurzzeit-Zeitraums bevorzugt ab dem Zeitpunkt des Endes des Ermittelns des Prädiktionswerts läuft. Denkbar ist auch, dass beim Ermitteln des Prädiktionswerts für einen Übertragungsweg und eine Übertragungswegkenngröße mehrere zeitlich aufeinander folgende Prädiktionswerte, insbesondere ein zeitlicher Verlauf, des Prädiktionswerts für den Kurzzeit-Zeitraum ermittelt werden. Der Prädiktionswert repräsentiert einen erwarteten Wert, der von dem tatsächlichen Wert bevorzugt zumindest approximiert, insbesondere angenommen wird.
Denkbar ist auch, dass der Prädiktionswert einen extremalen, insbesondere minimalen oder maximalen, Wert der Übertragungskenngröße umfasst, den die Übertragungskenngröße voraussichtlich innerhalb des Kurzzeit-Zeitraums nicht unterschreitet oder überschreitet.
Die Übertragungsweginformation umfasst einen oder mehrere Prädiktionswerte für eine oder mehrere Übertragungswegkenngrößen und einen oder mehrere Übertragungswege. Denkbar ist, dass die Übertragungsweginformation aus den ermittelten Prädiktionswerten besteht.
Die Kurzzeitermittlungseinheit ist bevorzugt als Softwaremodul ausgebildet. Denkbar ist, dass die Kurzzeitermittlungseinheit Teil einer die Planungseinheit umfassenden Hardware der Sendeeinheit ist. Die Sendeeinheit kann zum Beispiel als eine Konnektivitätseinheit für ein Fahrzeug ausgebildet sein, die bevorzugt über eine oder mehrere zumeist drahtlose Kommunikationsschnittstellen mit anderen Kommunikationsnetzen verbunden ist. Die Kurzzeitermittlungseinheit und/oder die Planungseinheit können aber auch auf einer weiteren Hardware liegen, die über ein Hochgeschwindigkeitskommunikationsnetz mit der Sendeeinheit verbunden ist.
Die Kurzzeitermittlungseinheit kann eingerichtet sein, Prädiktionswerte für mehrere Übertragungswegkenngrößen für je einen Übertragungsweg zu ermitteln, um der Planungseinheit eine Übertragungsinformation mit einer Mehrzahl von Prädiktionswerten bereitzustellen.
Das mittels der Planungseinheit ausgegebene Signal wird bevorzugt an eine sendeeinheitsseitig dem ausgewählten Übertragungsweg zugeordnete Einheit ausgegeben. Insbesondere wird das Signal an ein dem ausgewählten Übertragungsweg zugeordnetes Netzwerkgerät der Sendeeinheit ausgegeben, um das Datenpaket unter Verwendung dieses Netzwerkgeräts an die Empfangseinheit zu übertragen. Denkbar ist, dass das ausgegebene Signal das Datenpaket umfasst oder aus dem Datenpaket besteht. Denkbar ist auch, dass das Signal eine Anweisung an das Netzwerkgerät bezüglich eines Übertragens des Datenpakets umfasst. Denkbar ist, dass diese Anweisung eine oder mehrere Anforderungen für die Übertragung des Datenpaketes beinhaltet, wie beispielsweise eine Anforderung an die Übertragungslatenz oder an die Zuverlässigkeit der Übertragung. Ferner ist denkbar, dass die Anweisung eine Quality of Service (QoS)- Klasse für das Paket beinhaltet. Das, bevorzugt an das Netzwerkgerät, ausgegebene Signal ist insbesondere ein drahtgebundenes Signal oder alternativ ein drahtlos übertragenes Signal.
Das Trainingsverfahren zum Trainieren des neuronalen Netzes kann vor und/oder zur Laufzeit des Verfahrens zum Ausgeben eines Signals in Abhängigkeit von einem auszuwählenden Übertragungsweg ausgeführt bzw. durchgeführt werden.
Das Trainingsverfahren kann einen Schritt des Erfassens von Messdaten umfassen, um das neuronale Netz basierend auf den erfassten Messdaten zu trainieren. Das heißt, mit anderen Worten, bspw. im Rahmen einer Messkampagne, werden Messdaten gesammelt, welche zum Lernen des Modells verwendbar sind oder verwendet werden. Bevorzugt erfolgt das Erfassen von Messdaten über einen möglichst langen Zeitraum und/oder diverse räumliche Gebiete hinweg.
Im Schritt des Erfassens von Messdaten werden bevorzugt die ein oder mehrere Eingangsgrößen und die eine oder mehreren Ausgangsgrößen zum Trainieren des neuronalen Netzes erfasst. Bevorzugt werden die Messdaten für verschiedene Empfangseinheiten, bspw. verschiedene Server, ermittelt. Wird das Verfahren hauptsächlich für ein an dieselbe Empfangseinheit zu übertragendes Datenpaket verwendet, können die Messdaten auch eingeschränkt für diese Empfangseinheit erfasst werden. Denkbar ist auch, dass die Messdaten für Datenpakete mit unterschiedlichen Paketgrößen erfasst werden. In diesem Fall ist die Paketgröße auch als Eingangsgröße für das neuronale Netz zu sehen.
Im Folgenden werden die zum Trainieren des neuronalen Netzes verwendbaren Eingangsgrößen aufgeführt. Die zum Trainieren des neuronalen Netzes verwendbaren Eingangsgrößen können teilweise oder vollständig mit den Eingangsgrößen des neuronalen Netzes beim Ausführen des Verfahrens zum Ausgeben eines Signals in Abhängigkeit von einem auszuwählenden Übertragungsweg übereinstimmen.
Die Funktechnologie kann bspw. 5G, LTE, UMTS, GPRS oder WLAN sein.
Die aktuelle Eigenschaft des Übertragungswegs kann im Falle von Mobilfunk eine Signalstärke wie SINR (Signal to interference plus noise ratio), RSSI (Received Signal Strength Indication), RSRQ (Reference Signal Received Quality), CQI (Channel Quality Indicator), eine Bandbreite oder Trägerfrequenz, ein Pathloss, ein Modulierungs- und Codierungsschema (MCS), eine Anzahl verfügbarer Resource Blocks, eine Übertragungsleistung (Tx Power) und/oder ein Ereignis wie bspw. ein Handover zwischen Funktechnologien und/oder Funkzellen und/oder Netzbetreibern sein. Zudem können auch verschiedene zeitliche Parameter, wie beispielsweise die vergangene Zeit seit dem zuletzt gesendeten Paket berücksichtigt werden.
Die aktuelle Eigenschaft des Übertragungswegs kann im Falle von WLAN eine Bandbreite, Trägerfrequenz, RSSI oder andere Signalstärkeindikatoren, ein Modulierungs- und Codierungsschema (MCS) und/oder ein Ereignis wie bspw. ein Verbindungsaufbau und/oder -abbau zu einem Hotspot sein. Der Zustand des Netzwerkgeräts kann beispielsweise ein Buffer- Füllstand oder eine Queuing Latenz sein. Im Falle eines als ein Mobilfunk-Modem ausgebildeten Netzwerkgeräts kann der Zustand des Netzwerkgeräts direkt aus dem Mobilfunk- Modem ausgelesen und/oder basierend auf der Datenmenge, die zuletzt an das Mobilfunk-Modem übergeben wurde, geschätzt werden. Ferner kann auch eine Datenrate des Mobilfunk-Modems ausgelesen oder geschätzt werden.
Im Falle eines als WLAN-Adapters ausgebildeten Netzwerkgeräts kann der Zustand direkt aus einem Treiber des Betriebssystems des WLAN-Adapters ausgelesen und/oder geschätzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Latenz des Übertragungswegs mittels eines, bspw. von einem Mobilfunkmodem ausgeführten, Active Queue Managements geschätzt und/oder gemessen werden.
Die ein oder mehreren gemessenen Werte einer Übertragungswegkenngröße der Übertragungswege können beispielsweise einen Messwert der Latenz, insbesondere der One-Way-Latenz umfassen. Hierzu ist eine Zeitsynchronisation zwischen Sendeeinheit und Empfangseinheit vorteilhaft. Ferner wird der Messwert der Übertragungswegkenngröße mittels der Empfangseinheit an die Sendeeinheit übertragen. Alternativ oder zusätzlich kann bspw. eine anhand einer Paketumlaufzeit ermittelte Latenz verwendet werden. Der Messwert der Latenz kann auch ein Messwert der Latenz von dem Anfangspunkt des Übertragungsweg bis zu einem Zwischenprotokollpunkt auf dem Übertragungsweg sein. Der Zwischenprotokollpunkt kann bspw. ein Punkt einer Basisstation eines von dem Übertragungsweg durchlaufenden Mobilfunknetzes oder ein Punkt an einem WLAN-Router sein.
Die ein oder mehreren geschätzten Werte einer Übertragungswegkenngröße, insbesondere der Datenrate, der Übertragungswege können bspw. anhand einer Auswertung von einer Geschwindigkeit, mittels derer eine Queue des Netzwerkgeräts geleert wird, anhand weiterer bspw. aus der DE 10 2018 219 585 Al bekannter Vorhersagen der Übertragungsqualität oder anhand eines Probing- Ansatzes, bspw. basierend auf Packet Trains, ermittelt werden.
Die Paketeigenschaften können die Größe oder eine quantifizierte Wichtigkeit des Pakets sein. Der Sendeeinheitszustand kann ein aktueller Standort, ein aktueller Geschwindigkeitsvektor oder ein Antennenpattern der Sendeeinheit sein.
Die Sendeeinheit ist bevorzugt eine fahrzeugseitige bzw. an einem Fahrzeug angeordnete Sendeeinheit. Insbesondere ist die Sendeeinheit mit einer an dem Fahrzeug angeordneten, bevorzugt ein Umfeld des Fahrzeugs erfassenden, Sensoreinheit verbunden oder umfasst eine derartige Sensoreinheit. Bspw. kann die Sendeeinheit als Konnektivitätseinheit, insbesondere eines Fahrzeugs, ausgebildet sein, die bevorzugt mit einem oder mehreren als Datenbereitstellungseinheiten ausgebildeten Steuergeräten des Fahrzeugs drahtlos oder drahtgebunden verbindbar oder verbunden ist.
Die Empfangseinheit ist bevorzugt eine fahrzeugfremde bzw. abseits eines Fahrzeugs angeordnete Empfangseinheit. Denkbar ist, dass die Empfangseinheit Teil eines Cloud-Computing-Systems oder eines Server- Backends ist.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Planungseinheit ist es nunmehr möglich, beim Auswählen eines Übertragungswegs für ein Datenpaket eine Kurzzeitprädiktion der Übertragungswegkenngröße zu berücksichtigen, um ohne zusätzliche Hardware individuell für das jeweilige Datenpaket einen Übertragungsweg mit voraussichtlich geeigneten Übertragungsbedingungen zu ermitteln. Besonders vorteilhaft ist dies in Szenarien, in denen sich die Übertragungsbedingungen bzw. die Eigenschaften der Übertragungswege schnell und/oder häufig ändern, bspw. bei der V2X- Kommunikation. Durch das Ermitteln der Prädiktionswerte können voraussichtlich starke Änderungen der Übertragungsbedingungen rechtzeitig erkannt bzw. prädiziert werden, um hochdynamisch und zuverlässig einen geeigneten Übertragungsweg für das jeweilige Datenpaket zu ermitteln. Dadurch können bspw. besonders niedrige Latenzen bei der Datenübertragung erzielt werden, um bei Anwendungen wie dem Teleoperated Driving eine bessere Quality of Experience, eine höhere Verfügbarkeit und/oder mehr Komfort zu ermöglichen. Des Weiteren ergibt sich durch den hier vorgestellten Ansatz ein Vorteil dadurch, dass für das Auswählen des Übertragungswegs die Prädiktionswerte für den Übertragungsweg von der Sendeeinheit zu der Empfangseinheit - im Gegensatz zu einem Round-trip zurück zur Sendeeinheit - berücksichtigt werden, was bei asymmetrischen Kanälen wie LTE ein besseres Scheduling ermöglicht.
Vorteilhaft ist es, wenn der ermittelte voraussichtlich vorliegende Prädiktionswert einen vorgegebenen und/oder vorgebbaren Konfidenzschwellenwert für einen Kurzzeit-Zeitraum von kleiner oder gleich ls, bevorzugt kleiner oder gleich 100 ms, besonders bevorzugt von kleiner oder gleich 20 ms, aufweist oder überschreitet. Das Ermitteln des Prädiktionswerts kann ein Prädizieren bzw. rechnerisches Vorhersagen des Prädiktionswerts umfassen. Hierbei ist dem ermittelten Prädiktionswert ein Konfidenzwert zuordenbar, der eine Genauigkeit bzw. Zuverlässigkeit für das tatsächliche Vorliegen des ermittelten Prädiktionswert beim Übertragen des Datenpakets repräsentiert. Des Weiteren kann das Ermitteln des Prädiktionswertes auch ein Prädizieren bzw. rechnerisches Vorhersagen eines maximalen oder minimalen Wertes der Übertragungskenngröße beinhalten. Bei einer Latenz wird beispielsweise ein Maximalwert ausgegeben, der einer vorgegebenen und/oder vorgebbaren Konfidenz entspricht. Besonders bevorzugt weist der Prädiktionswert für den Kurzzeit-Zeitraum einen Konfidenzwert auf, welcher in einem Bereich größer oder gleich 80 oder 90 Prozent und kleiner oder gleich 100% ist. Der Konfidenzschwellenwert kann bspw. in einem Bereich von größer oder gleich 80% oder 90% und kleiner oder gleich 99%, insbesondere von größer oder gleich 99% und kleiner oder gleich 100% sein. Durch diese Ausgestaltung kann eine Übertragung des Datenpakets auch unter hochdynamischen Übertragungsbedingungen mit starken und häufigen Änderungen zuverlässig auf einem paketindividuell besonders geeigneten Übertragungsweg erfolgen.
Vorteilhaft ist es auch, wenn die Übertragungswegkenngröße zumindest eine Kenngröße umfasst, die ausgewählt ist aus:
Latenz des Übertragungswegs, Datenrate des Übertragungswegs, Paketfehlerrate und/oder Paketverlustrate des Übertragungswegs, Anzahl der Wiederholungsübertragungen auf dem Übertragungsweg, Energieanforderung für eine Übertragung auf dem Übertragungsweg.
Unter einer Latenz des Übertragungswegs kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Zeit verstanden werden, die für das Übertragen des Datenpakets auf dem Übertragungsweg von der Sendeeinheit zu der Empfangseinheit benötigt wird.
Die Datenrate des Übertragungswegs kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung als eine Datenübertragungsrate bzw. eine Übertragungsgeschwindigkeit verstanden werden, d.h. als eine Anzahl von pro Zeiteinheit übertragenen Informationseinheiten. Die Paketfehlerrate (packet error rate) repräsentiert die Anzahl der fehlerhaft übertragenen Datenpakete relativ zu der Anzahl der gesendeten Datenpakete. Die Paketverlustrate (packet loss rate) repräsentiert die Anzahl an bei der Übertragung verloren gehender Datenpakete relativ zu der Anzahl der gesendeten Datenpakete.
Die Anzahl der Wiederholungsübertragungen bzw. Retransmissions auf dem Übertragungsweg repräsentiert die Anzahl der erforderlichen Wiederholungsübertragungen, wenn das Datenpaket auf dem Übertragungsweg gesendet wird. Denkbar ist auch, dass alternativ oder zusätzlich zu einer absoluten Anzahl der Wiederholungsübertragungen die Anzahl der Wiederholungsübertragungen pro Zeiteinheit verwendet wird.
Die Energieanforderung für eine Übertragung auf dem Übertragungsweg repräsentiert eine Energieanforderung bzw. einen Energieverbrauch der Sendeeinheit und/oder einem von der Sendeeinheit umfassten Netzwerkgerät, wenn das Datenpaket auf dem insbesondere dem Netzwerkgerät zugeordneten Übertragungsweg übertragen wird. Denkbar ist, dass basierend auf der prädizierten Anzahl der Wiederholungsübertragungen und/oder der voraussichtlichen Sendeleistung die Energieanforderung eines jeweiligen der Sendeeinheit zugeordneten Netzwerkgeräts abgeleitet wird.
Denkbar ist auch, dass im Schritt des Ermittelns des Prädiktionswerts für mehrere Übertragungswegkenngrößen und für jeden der Übertragungswege je ein Prädiktionswert ermittelt wird. Bspw. können Prädiktionswerte für die Latenz und die Energieanforderung ermittelt werden.
Durch diese Ausgestaltung kann der Übertragungsweg hinsichtlich ein oder mehrerer Übertragungswegkenngrößen hin optimiert ermittelt werden, um eine Übertragungsqualität und -Zuverlässigkeit bspw. bei Anwendungen, die von einer geringen Gesamtlatenz und/oder einem geringen Jitter, einer hohen Datenrate, einer geringen Paketfehlerrate und/oder Paketverlustrate, einer geringen Anzahl an Wiederholungsübertragungen oder einer niedrigen Energieanforderung profitieren, sicherzustellen.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Kurzzeitermittlungseinheit zumindest ein neuronales Netz umfasst. Das neuronale Netz kann Teil der Kurzzeitermittlungseinheit sein oder der Kurzzeitermittlungseinheit zugeordnet sein. Denkbar ist, dass die Kurzzeitermittlungseinheit eingerichtet ist, auf eine Instanz bzw. ein Duplikat eines abseits der Kurzzeitermittlungseinheit gespeicherten neuronalen Netzes zuzugreifen. Hierbei ist denkbar, dass zumindest zwei Kurzzeitermittlungseinheiten die Prädiktionswerte mit je einer Instanz desselben neuronalen Netzes ermitteln.
Das neuronale Netz ist eingerichtet, ansprechend auf eine oder mehrere Eingangsgrößen als Ausgangsgröße den Prädiktionswert der Übertragungswegkenngröße für zumindest einen der Übertragungswege zu ermitteln. Hierbei umfasst die Eingangsgröße eine oder mehrere Elemente, die ausgewählt sind aus:
Funktechnologie der Übertragungswege,
Aktuelle Eigenschaft der Übertragungswege,
Zustand eines von der Sendeeinheit umfassten Netzwerkgeräts, eine oder mehrere gemessene oder geschätzte Werte einer Übertragungswegkenngröße der Übertragungswege, Paketeigenschaften des zu übertragenden Pakets, Zustand und/oder Eigenschaft der Sendeeinheit, aktuelle Tageszeit und aktueller Wochentag.
Die Eingangsgrößen können hierbei gemessene, geschätzte und/oder prädizierte Werte der aufgeführten Elemente sein. Bspw. kann eine mittels einer sendeeinheitsfremden Kurzzeitermittlungseinheit ermittelte Prädiktion einer eine Übertragungsqualität repräsentierende Größe, wie z.B. eine Datenrate des Übertragungswegs, als Eingangsgröße für das neuronale Netz verwendet werden, um die Vorhersage zu optimieren.
Das neuronale Netz ist bevorzugt als rekurrentes neuronales Netz ausgebildet. Denkbar ist auch, dass das neuronale Netz als Feed- Forward- Netz ausgebildet ist. Denkbar ist weiter, dass das neuronale Netz zumindest einen Funktionsblock mit Long Short-Term Memory (LSTM) umfasst. Bevorzugt werden für ein LSTM-Netz aktuelle Werte der oben genannten Größen verwendet. Für den Fall eines Feed- Forward- Netz können Werte der oben genannten Größen aus Daten aus einem zeitlichen Bereich von kleiner oder gleich 30s, bevorzugt kleiner oder gleich 5s, bevorzugt kleiner oder gleich 100 ms vor dem Ermitteln des Prädiktionswerts verwendet werden.
Vorteilhafterweise werden bei einer Verwendung des neuronalen Netzes gemäß der vorliegenden Erfindung Messdaten bezüglich der zum Trainieren des neuronalen Netzes verwendeten Eingangs- und/oder Ausgangsgrößen erfasst. Das neuronale Netz kann eingerichtet sein, basierend auf den erfassten Messdaten zusätzlich trainiert zu werden, insbesondere während oder nach einer Ausführung des Verfahrens zum Ausgeben eines Signals, um automatisiert und basierend auf der praktischen Anwendung weiter zu lernen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann für die zumindest zwei Übertragungswege je ein separates neuronales Netz vorgesehen sein bzw. verwendet werden, wenn sich die Übertragungswege bezüglich Funktechnologie und/oder Netzbetreiber voneinander unterscheiden.
Denkbar ist, dass für eine Anwendung, die beispielsweise durch Codierungsoder FEC Verfahren einen gewissen Anteil an Paketfehlern ausgleichen kann, zusätzlich zu der Prädiktion einer ersten Übertragungswegkenngröße, bspw. der Latenz, mittels eines ersten neuronalen Netzes der Kurzzeitermittlungseinheit ein zweites neuronales Netz der Kurzzeitermittlungseinheit genutzt wird, um eine zweite Übertragungswegkenngröße, bspw. die Paketfehlerrate, zu prädizieren. Die Ausgabegrößen der neuronalen Netze, d.h. die jeweiligen Prädiktionswerte für die Latenz und die Paketfehlerrate, können basierend auf einer Anforderung der Applikation gewichtet werden, um den zur Übertragung des Datenpakets zu verwendenden Übertragungsweg auszuwählen. So könnte beispielsweise ein Übertragungsweg eine geringere Paketfehlerrate, jedoch eine höhere Latenz, ein anderer Übertragungsweg aber eine leicht erhöhte Paketfehlerrate bei niedrigerer Latenz aufweisen. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Planungseinheit eingerichtet, den letzteren Übertragungsweg auszuwählen, wenn dieser die Paketfehleranforderungen der Anwendung noch erfüllt, und für die Anwendung wichtiger ist, dass die Pakete eine niedrigere Latenz aufweisen als dass die Paketfehlerrate weiter minimiert wird. Durch die Verwendung eines neuronalen Netzes können die Prädiktionswerte der Übertragungswegkenngröße auch in einem hochdynamischen System zuverlässig und effizient ermittelt werden.
Vorteilhaft ist es außerdem, wenn der Übertragungsweg in Abhängigkeit von einem vorgegebenen und/oder vorgebbaren Schwellenwert für den Prädiktionswert ausgewählt wird. Denkbar ist, dass für eine oder mehrere der Übertragungswegkenngrößen jeweils die ermittelten Prädiktionswerte mit dem, bevorzugt für die jeweilige Übertragungswegkenngröße spezifischen, Schwellenwert verglichen werden und anhand des Vergleichs geeignete von nicht geeigneten Übertragungswegen unterschieden werden. Hierbei ist denkbar, dass nur Übertragungswege für das Übertragen des Datenpakets berücksichtigt werden, deren Prädiktionswerte kleiner oder gleich dem vorgegebenen und/oder vorgebbaren Schwellenwert sind. Durch diese Ausgestaltung können ein oder mehrere geeignete Übertragungswege aus den zumindest zwei Übertragungswegen ausgewählt werden, um Anforderungen an den Wert der Übertragungswegkenngröße beim Übertragen des Datenpakets zu berücksichtigen.
Bevorzugt wird der Schwellenwert für den Prädiktionswert von einer einen Inhalt des Datenpakets bereitstellenden Datenbereitstellungseinheit empfangen. Die Datenbereitstellungseinheit kann Teil einer abseits der Planungseinheit angeordneten Datenquelle, bspw. einer Sensoreinheit, sein oder der Datenquelle zugeordnet sein. Hierzu kann die Planungseinheit eine Software- und/oder Hardwareschnittstelle zur Kommunikation mit der Datenbereitstellungseinheit aufweisen. Bspw. kann die Datenbereitstellungseinheit über die Schnittstelle ein Latenz-Budget für das Datenpaket an die Planungseinheit übertragen. Ansprechend auf das übertragene Latenz-Budget kann mittels der Planungseinheit ermittelt werden, ob der oder die ausgewählten Übertragungswege eine rechtzeitige Übermittlung des Datenpakets innerhalb des Latenz- Budgets ermöglicht oder ob eine Übertragung des Datenpakets unterbleibt, um eine Datenlast bzw. Kanalbelastung des Übertragungswegs nicht zu erhöhen. Denkbar ist auch, dass ansprechend auf das übertragene Latenz- Budget mittels der Planungseinheit ermittelt wird, ob der oder die ausgewählten Übertragungswege eine rechtzeitige (weitere) Wiederholungsübertragung des Datenpakets innerhalb des Latenz- Budgets ermöglicht oder ob eine (weitere) Wiederholungsübertragung des Datenpakets unterbleibt. Dadurch wird ein Übertragen eines für die Empfangseinheit nicht (mehr) relevanten Datenpakets verhindert.
Durch diese Ausgestaltung kann die Datenbereitstellungseinheit anwendungsspezifische Schwellenwerte für die Übertragungswegkenngröße bereitstellen, um das Datenpaket auf einem gemäß den Anforderungen der Anwendung geeigneten Übertragungsweg zu übertragen.
Alternativ oder zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn der Übertragungsweg als Übertragungsweg mit extremalem, insbesondere minimalem, Prädiktionswert ausgewählt wird. Das heißt, mit anderen Worten, aus den zumindest zwei Übertragungswegen wird der Übertragungsweg mit dem größten oder kleinsten Prädiktionswert für die Übertragungswegkenngröße ausgewählt. Durch diese Ausgestaltung kann auf besonders einfache Weise durch direkten Vergleich der ermittelten Prädiktionswerte ein Übertragungsweg ausgewählt werden.
Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren einen Schritt des Vorauswählens der zumindest zwei Übertragungswege aus zumindest drei Übertragungswegen mittels der Planungseinheit. Das heißt, mit anderen Worten, zumindest ein prinzipiell für eine Übertragung des Datenpakets zur Verfügung stehender Übertragungsweg wird verworfen, insbesondere unter Berücksichtigung des zu übertragenden Datenpakets und/oder der Eigenschaften des Übertragungswegs. Dies kann z.B. aufgrund der verwendeten Funktechnologie erfolgen, bspw. hat WLAN i.A. geringere Kosten und geringere Latenz als Mobilfunk, oder bei einem bekannten Handover eines Funkmodems der Fall sein, der zu hoher Latenz führt. Zudem können dadurch bspw. solche Übertragungswege aussortiert werden, für die ein zur Verfügung stehendes Datenvolumen bereits ausgeschöpft ist. Durch diese Ausgestaltung kann die Anzahl der von der Kurzermittlungseinheit durchgeführten Rechenoperationen für eine verbesserte Effizienz des Verfahrens reduziert werden.
Vorteilhafterweise umfasst das Auswählen des Datenübertragungswegs ein Auswählen zumindest eines weiteren Datenübertragungswegs basierend aus der ermittelten Übertragungsweginformation aus zumindest drei Übertragungswegen mittels der Planungseinheit. Dadurch kann das Datenpaket von der Sendeeinheit dupliziert auf den zumindest zwei ausgewählten Übertragungswegen zu der Empfangseinheit übertragen werden, wenn bspw. eine Zuverlässigkeit der Übertragung höher priorisiert ist als ein Energieverbrauch der Übertragung. Denkbar ist auch, dass aus den zumindest zwei ausgewählten Übertragungswegen derjenige Übertragungsweg ausgewählt wird, für den bspw. die monetären Übertragungskosten am geringsten sind.
Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere die Zuverlässigkeit des Verfahrens erhöht oder eine vorgegebene Latenzschranke an der Empfangseinheit mit höherer Wahrscheinlichkeit eingehalten oder alternativ zusätzliche nicht-prädizierte Einflussgrößen berücksichtigt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist denkbar, dass bspw. für eine akkubetriebene Sendeeinheit, mittels der Planungseinheit aus dem ausgewählten und dem weiteren ausgewählten Übertragungsweg denjenigen Übertragungsweg auszuwählen, der ein zusätzliches Kriterium erfüllt, zu welchem insbesondere kein Prädiktionswert ermittelt wurde. Z. B. kann derjenige Übertragungsweg ausgewählt werden, dessen Energieverbrauch am geringsten ist und der gleichzeitig eine vorgegebene Latenzschranke einhält.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ferner denkbar, dass mittels der Kurzzeitermittlungseinheit alldiejenigen Übertragungswege ausgewählt werden, welche Latenzanforderungen der zugrunde liegenden Anwendung, bspw. Teleoperated Driving, erfüllen. Hierbei könnte auf die ausgewählten Übertragungswege ein Round Robin oder ein Minimum Buffer Scheduling- Verfahren angewandt werden, um die Last über alle für die Anwendung nutzbaren Übertragungswege zu verteilen.
Vorteilhaft ist es des Weiteren, wenn die Übertragungsweginformation an eine einen Inhalt des Datenpakets bereitstellende Datenbereitstellungseinheit übertragen wird und mittels der Datenbereitstellungseinheit und/oder der Planungseinheit ein Inhalt und/oder ein Übertragungszeitpunkt und/oder eine Übertragungshäufigkeit eines oder mehrerer zukünftig, insbesondere innerhalb des Kurzzeit-Zeitraums, zu übertragender Datenpakete an die ermittelte Übertragungsweginformation angepasst wird. Denkbar ist bspw., dass die Übertragungsweginformation mit Prädiktionswerten für die Latenz des Datenpakets auf den Übertragungswegen an die Datenbereitstellungseinheit übertragen werden, sodass die Datenbereitstellungseinheit ansprechend auf die empfangene Übertragungsweginformation bspw. einer Sensorkomprimierung einer von der Datenbereitstellungseinheit umfassten Sensoreinheit erhöht oder erniedrigt wird und/oder eine Frequenz von periodisch zu übertragenden Daten bzw. Datenpaketen an die Übertragungsweginformation angepasst wird.
Die Datenbereitstellungseinheit kann eine Datenquelle, bspw. eine Sensoreinheit, umfassen oder mit der Datenquelle zum Empfang von zu übertragenden Daten bzw. Datenpaketen verbunden sein. Durch diese Ausgestaltung kann eine Bereitstellung der Datenpakete an die voraussichtlichen Übertragungsbedingungen angepasst werden, um bspw. zumindest eine Minimalanforderung der Anwendung hinsichtlich der Datenübertragung zu realisieren, die zum Beispiel für einen sicheren Betrieb eines ferngesteuerten Fahrzeugs erforderlich ist.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn die Übertragungsweginformation ferner für jeden der Übertragungswege je einen mittels einer sendeeinheitsfremden Kurzzeitermittlungseinheit ermittelten weiteren voraussichtlich vorliegenden Prädiktionswert der zumindest einen Übertragungswegkenngröße umfasst. Die sendeeinheitsfremde Kurzzeitermittlungseinheit kann bspw. Teil eines Mobilfunknetzes oder einer Servereinheit oder Cloudcomputingeinheit eines Mobilfunkbetreibers sein. Denkbar ist zudem, dass voraussichtlich vorliegende Prädiktionswerte anderer sendeeinheitsfremder Ermittlungseinheiten verwendet werden, um langfristig geltende Eigenschaften der Übertragungswege zu berücksichtigen. Diese können bspw. als weitere Eingangsgrößen für die Kurzzeitermittlungseinheit berücksichtigt werden.
Denkbar ist, dass die mittels der sendeeinheitsfremden Kurzzeitermittlungseinheit ermittelten weiteren Prädiktionswerte zur Plausibilisierung der mittels der bevorzugt sendeeinheitsseitigen Kurzzeitermittlungseinheit ermittelten Prädiktionswerte verwendet werden. Dadurch kann eine Konfidenz der ermittelten Prädiktionswerte erhöht werden.
Im Falle wesentlicher Abweichungen zwischen den Prädiktionswerten und den weiteren Prädiktionswerten können für das Auswählen des Übertragungswegs die für die Übertragung nachteiligeren Prädiktionswerte verwendet werden, um eine worst-case Abschätzung der Übertragungsbedingungen zu ermöglichen. Denkbar ist, dass eine Auswahl zwischen den Prädiktionswerten und den weiteren Prädiktionswerten adaptiv erfolgt, d.h. indem für einen längeren Zeitraum beobachtet wird, welche der Kurzzeitermittlungseinheiten in der Vergangenheit zutreffendere Prädiktionswerte ermittelt hat.
Alternativ oder zusätzlich können die Eingangsgrößen für die Kurzzeitermittlungseinheit, insbesondere für das neuronale Netz der Kurzzeitermittlungseinheit, drahtlos oder drahtgebunden an die sendeeinheitsfremde Kurzzeitermittlungseinheit übertragen werden, um die sendeeinheitsfremde Kurzzeitermittlungseinheit zu optimieren. Denkbar ist auch, dass eine Information bezüglich einer signifikanten Abweichung zwischen den Prädiktionswerten und den weiteren Prädiktionswerten und/oder bezüglich einer geringeren Prädiktionsgüte der sendeeinheitsfremden Kurzzeitermittlungseinheit an die sendeeinheitsfremde Kurzzeitermittlungseinheit übertragen wird. Dadurch kann die sendeeinheitsfremde Kurzzeitermittlungseinheit, bspw. von einem Mobilfunkanbieter, optimiert werden, insbesondere wenn die sendeeinheitsfremde Kurzzeitermittlungseinheit die oben genannte Information von einer Mehrzahl von Kurzzeitermittlungseinheiten empfängt.
Durch das Ermitteln von weiteren Prädiktionswerten mittels einer sendeeinheitsfremden Kurzzeitermittlungseinheit kann die Prädiktionsqualität weiter verbessert werden, um auch für nicht gelernte bzw. nicht trainierte Umgebungsbedingungen, bspw. eine von der Sendeeinheit zuvor nicht eingenommene geographischen Position, eine besonders zuverlässige Vorhersage zu ermöglichen.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren in analoger Weise auch zur Auswahl eines ausgewählten Übertragungswegs zur Übertragung eines Datenpakets von der Empfangseinheit an die Sendeeinheit verwendet werden. Denkbar ist, dass eine empfangseinheitsseitige Kurzzeit- Ermittlungseinheit vorgesehen wird, die eingerichtet ist, Prädiktionswerte für eine Übertragungswegkenngröße von mehreren zur Verfügung stehenden Rückübertragungswegen zu ermitteln. Hierzu erforderliche Eingangsgrößen zur Ermittlung der Prädiktionswerte können insbesondere von der Sendeeinheit bereitgestellt werden. Alternativ kann ein der Sendeeinheit zugeordnetes weiteres neuronales Netz trainiert werden, um die ermittelten Prädiktionswerte für die Rückübertragungswege der Empfangseinheit bereitzustellen. Dadurch kann auch bei asymmetrischen Kanälen eines Mobilfunknetzes, für die eine One- Way Latenz in Hin- und Rück-Übertragungsrichtung verschieden ist, eine Optimierung der Übertragung individueller Datenpakete auf Hin- und Rückweg erfolgen.
Vorteilhafterweise wird das vorstehend beschriebene Verfahren zum Ausgeben eines Signals mehrfach wiederholt ausgeführt, um eine Mehrzahl von Datenpaketen von der Sendeeinheit zu der Empfangseinheit zu übertragen. Bevorzugt wird das Verfahren separat für jedes der Datenpakete ausgeführt.
Von Vorteil ist es auch, wenn das System zumindest ein erstes und ein zweites Netzwerkgerät umfasst. Das erste Netzwerkgerät ist eingerichtet, das Datenpaket ansprechend auf das ausgegebene Signal auf einem ersten der zumindest zwei Übertragungswege an die Empfangseinheit auszugeben. Das zweite Netzwerkgerät ist eingerichtet, das Datenpaket ansprechend auf das ausgegebene Signal auf einem zweiten der zumindest zwei Übertragungswege an die Empfangseinheit auszugeben.
Bevorzugt ist jedes der Netzwerkgeräte je einem Übertragungsweg und/oder einem Netzanbieter zugeordnet. Das Netzwerkgerät kann als Modem oder Benutzerendgerät (User Equipment) ausgebildet sein oder Modem oder ein Benutzerendgerät umfassen. Denkbar ist auch, dass das Netzwerkgerät ein oder mehrere Simkarten aufweist. Das Netzwerkgerät kann eingerichtet sein, ein Funkzugangsnetz aus zumindest zwei oder mehr Funkzugangsnetzen auszuwählen, bspw. basierend auf einer aktuellen Signalstärke der Funkzugangsnetze. Alternativ sind ein oder mehrere Netzwerkgeräte eingerichtet, eine Verbindung zu einem Funkzugangsnetz der stets selben Funktechnologie, bspw. 4G oder 5G, aufzubauen, um das Datenpaket zu übertragen.
Das heißt, mit anderen Worten, anstelle von unterschiedlichen Netzwerkgeräten mit Verbindungen zu Funkzugangsnetzwerken verschiedener Mobilfunknetzbetreiber kann auch ein Netzwerkgerät verwendet werden, das verschiedene Identitäten aufweist und/oder zur Verwendung verschiedener Funkzugangstechnologien geeignet ist. Bspw. ist das Netzwerkgerät als multi- S IM- Benutzerendgerät ausgebildet. Denkbar ist, dass das Netzwerkgerät eingerichtet ist, mit mehr als einer Funkzelle von verschiedenen Mobilfunkbetreibern oder desselben Mobilfunkbetreibers zeitgleich zu kommunizieren. Die Funkzellen können von unterschiedlichen Mobilfunknetzbetreibern sein oder anhand von verschiedenen Funkzugangsnetzwerken mit dem Netzwerkgerät verbunden sein.
Durch diese Ausgestaltung wird das Datenpaket auch bei schwankenden Umgebungsbedingungen zuverlässig auf dem entsprechend der Anforderungen am besten geeigneten Übertragungsweg an die Empfangseinheit übertragen.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Steuereinheit ausgeführt wird.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.
Dazu zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines
Kommunikationssystems mit einem System zum Ausgeben eines Signals in Abhängigkeit von einem auszuwählenden Übertragungsweg; und
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ausgeben eines Signals in Abhängigkeit von einem auszuwählenden Übertragungsweg.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung der Elemente verzichtet wird. Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Kommunikationssystems 10. Das Kommunikationssystem umfasst eine Sendeeinheit 12, ein Kommunikationsnetz 14 und eine Empfangseinheit 16.
Die Sendeeinheit 12 ist durch zumindest drei Übertragungswege 18a, 18b, 18c, welche in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 18 versehen sind, mit der Empfangseinheit 16 verbunden. Die Übertragungswege 18a, 18b, 18c repräsentieren je einen Kommunikationspfad 18a, 18b, 18c für ein von der Sendeeinheit 12 durch das Kommunikationsnetz 14 zu der Empfangseinheit 16 zu übertragendes Datenpaket.
Das Kommunikationsnetz 14 umfasst in einer ersten bevorzugten Ausführungsform Mobilfunknetze 14a, 14b, 14c verschiedener Netzbetreiber. Die Mobilfunknetze 14a, 14b, 14c umfassen jeweils ein Mobilvermittlungsnetz und ein Funkzugangsnetz. Denkbar ist, dass eines oder mehrere der Mobilfunknetze 14a, 14b, 14c eingerichtet sind, Datenpakete unter Verwendung verschiedener Funktechnologien, bspw. 4G oder 5G, zu übertragen. Zudem umfasst das Kommunikationsnetz 14 das öffentliche Internet.
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform umfasst das Kommunikationsnetz 14 zumindest zwei Mobilfunknetze 14a, 14b. Denkbar ist, dass zumindest ein erstes Mobilfunknetz 14a und ein zweites Mobilfunknetz 14b von demselben Netzbetreiber betrieben werden. Hierbei ist das erste Mobilfunknetz 14a eingerichtet, das Datenpaket unter Verwendung einer ersten Funktechnologie, bspw. 5G, zu übertragen. Das zweite Mobilfunknetz 14b ist eingerichtet, das Datenpaket unter Verwendung einer von der ersten Funktechnologie verschiedenen zweiten Funktechnologie, bspw. 4G, zu übertragen.
Die Sendeeinheit 12 umfasst ein System 20 zum Ausgeben eines Signals in Abhängigkeit von einem auszuwählenden Übertragungsweg 18a, 18b, 18c, um ein Datenpaket von der Sendeeinheit 12 zu der durch zumindest zwei Übertragungswege 18a, 18b, 18c mit der Sendeeinheit 12 verbundenen Empfangseinheit 16 zu übertragen. Weiter umfasst die Sendeeinheit 12 eine Datenbereitstellungseinheit 24. Die Datenbereitstellungseinheit 24 umfasst eine Datenquelle und ist eingerichtet, mittels einer Schnittstelle dem System 20 ein Datenpaket mit an die Empfangseinheit 16 zu übertragenden Daten bereitzustellen. Das System 20 umfasst weiter eine als Scheduler 26 ausgebildete Planungseinheit 26 und drei Kurzzeitermittlungseinheiten 28a, 28b, 28c. Ferner umfasst das System 20 drei als Mobilfunkmodem 30a, 30b, 30c ausgebildete Netzwerkgeräte 30a, 30b, 30c.
Die das Datenpaket empfangende Empfangseinheit 16 umfasst einen Protokollendpunkt 32, optional einen zum Packet Reordering eingerichteten Jitterbuffer 34 und eine Datensenke 36.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform erstrecken sich die Übertragungswege 18a, 18b, 18c jeweils von der Planungseinheit 26 über das dem Übertragungsweg 18a, 18b, 18c zugeordnete Netzwerkgerät 30a, 30b, 30c bis zum Protokollendpunkt 32 der Empfangseinheit 16. Das heißt, mit anderen Worten, die Planungseinheit 26 repräsentiert einen Anfangspunkt der Übertragungswege 18a, 18b, 18c und der Protokollendpunkt 32 repräsentiert einen Endpunkt der Übertragungswege 18a, 18b, 18c.
Die Kurzzeitermittlungseinheiten 28a, 28b, 28c umfassen je ein rekurrentes oder Feed-forward neuronales Netz. Jedes der neuronalen Netze ist eingerichtet, ansprechend auf eine oder mehrere Eingangsgrößen als Ausgangsgröße den Prädiktionswert der Übertragungswegkenngröße für jeweils einen der Übertragungswege 18a, 18b, 18c zu ermitteln. Jedes der neuronalen Netze ist hierbei eingerichtet, einen beim Übertragen des Datenpakets von der Sendeeinheit 12 zu der Empfangseinheit 16 voraussichtlich vorliegenden Prädiktionswert zumindest einer Übertragungswegkenngröße für den jeweiligen Übertragungsweg 18a, 18b, 18c zu ermitteln. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Übertragungswegkenngröße als Latenz des Datenpakets auf dem Übertragungsweg 18a, 18b, 18c ausgebildet.
Das heißt, mit anderen Worten, jedes der neuronalen Netze ist eingerichtet, eine kurzfristige Vorhersage der zu erwartenden Latenz auf dem jeweiligen Übertragungsweg 18a, 18b, 18c zu erzeugen bzw. die zu erwartende Latenz für einen Kurzzeit-Zeitraum von wenigen Sekunden, insbesondere von kleiner oder gleich ls zu ermitteln. Die Eingangsgrößen zum Ermitteln des Prädiktionswerts können bspw. Indikatoren aus dem jeweiligen Netzwerkgerät 30a, 30b, 30c sein. Die Eingangsgrößen können bspw. eine Paketgröße des zu übertragenden Datenpakets, eine über einen vorgegebenen und/oder vorgebbaren Zeitraum gemessene durchschnittliche Latenz der Übertragungswege 18a, 18b, 18c und aktuell gemessene Eigenschaften der Übertragungswege 18a, 18b, 18c sein. Eine besonders vorteilhafte Kombination von Eingangsgrößen beinhaltet die Anzahl der zur Verfügung stehenden Resource Blocks, das aktuelle Modulationsund Codierungsschema (MCS), die verwendete Funktechnologie der Übertragungswege 18a, 18b, 18c, die gemessene One-Way Latenz auf den Übertragungswegen 18a, 18b, 18c sowie die Paketgröße des zu sendenden Paketes.
Die Kurzzeitermittlungseinheiten 28a, 28b, 28c sind eingerichtet, die mittels der neuronalen Netze ermittelten Prädiktionswerte der Latenz der Planungseinheit 26 in Form einer Übertragungsweginformation bereitzustellen.
Also sind die Kurzzeitermittlungseinheiten 28a, 28b, 28c eingerichtet, jeweils eine Prädiktion von One-Way Latenzen eines Übertragungswegs 18a, 18b, 18c bzw. Kommunikationspfades 18a, 18b, 18c zur Verfügung zu stellen. Die Prädiktionswerte der Latenzen berücksichtigen den jeweiligen kompletten Übertragungsweg 18a, 18b, 18c von der Sendeeinheit 12 bis zur Empfangseinheit 16.
Die Planungseinheit 26 ist eingerichtet, von den Kurzzeitermittlungseinheiten 28a, 28b, 28c die bereitgestellte Übertragungsinformation mit den Prädiktionswerten der Latenz zu empfangen. Die Planungseinheit 26 ist weiter eingerichtet, den zum Übertragen des Datenpakets zu verwendenden Übertragungsweg 18a, 18b, 18c aus den zur Verfügung stehenden Übertragungswegen 18a, 18b, 18c basierend auf der ermittelten Übertragungsweginformation auszuwählen.
Die Planungseinheit 26 ist also eingerichtet, für jedes Datenpaket in einem Multipfad-Transportprotokoll zu entscheiden, auf welchem Kommunikationspfad 18a, 18b, 18c das Datenpaket an die Empfangseinheit 16 übertragen werden soll. Gemäß dieser Ausführungsform wird eine hochfrequente Prädiktion der Ende-zu- Ende Latenz genutzt, um jedes Datenpaket bspw. auf dem Übertragungsweg 18a, 18b, 18c zu versenden, welcher die geringste prädizierte Latenz aufweist.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Planungseinheit 26 also eingerichtet, feingranular für jedes Datenpaket einzeln anhand einer prädizierten Ende-zu-Ende Latenz pro verfügbarem Übertragungsweg 18a, 18b, 18c zu entscheiden, welcher Übertragungsweg 18a, 18b, 18c für die Übertragung des Datenpakets verwendet wird.
Die Planungseinheit 26 ist ferner eingerichtet, ein Signal in Abhängigkeit von dem ausgewählten Übertragungsweg 18a, 18b, 18c an das entsprechende Netzwerkgerät 30a, 30b, 30c auszugeben. Das entsprechende Netzwerkgerät 30a, 30b, 30c ist eingerichtet, das Datenpaket ansprechend auf das von der Planungseinheit 26 ausgegebene Signal auf dem ausgewählten Übertragungsweg 18a, 18b, 18c an die Empfangseinheit 16 zu übertragen.
Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ausgeben eines Signals in Abhängigkeit von einem auszuwählenden Übertragungsweg. Das Verfahren ist in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 100 versehen.
Das Verfahren 100 ermöglicht die Übertragung eines Datenpakets auf einem ausgewählten Übertragungsweg von einer Sendeeinheit zu einer durch zumindest zwei Übertragungswege mit der Sendeeinheit verbindbaren Empfangseinheit, bspw. in einem Kommunikationssystem gemäß Fig. 1.
In Schritt 110 wird je ein beim Übertragen des Datenpakets von der Sendeeinheit zu der Empfangseinheit voraussichtlich vorliegender Prädiktionswert zumindest einer Übertragungswegkenngröße für jeden der zumindest zwei Übertragungswege mittels einer Kurzzeitermittlungseinheit ermittelt, um eine Übertragungsweginformation mit den Prädiktionswerten an eine Planungseinheit bereitzustellen.
In Schritt 120 wird ein zum Übertragen des Datenpakets zu verwendender Übertragungsweg aus den zumindest zwei Übertragungswegen basierend auf der ermittelten Übertragungsweginformation mittels der Planungseinheit ausgewählt. In Schritt 130 wird ein Signal in Abhängigkeit von dem ausgewählten Übertragungsweg mittels der Planungseinheit ausgegeben, um das Datenpaket von der Sendeeinheit auf dem ausgewählten Übertragungsweg zu der Empfangseinheit zu übertragen.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Claims

- 28 - Ansprüche
1. Verfahren (100) zum Ausgeben eines Signals in Abhängigkeit von einem auszuwählenden Übertragungsweg (18; 18a, 18b, 18c), um ein Datenpaket von einer Sendeeinheit (12) zu einer durch zumindest zwei Übertragungswege (18; 18a, 18b, 18c) mit der Sendeeinheit (12) verbindbaren Empfangseinheit (16) zu übertragen, mit folgenden Schritten:
Ermitteln (110) je eines beim Übertragen des Datenpakets von der Sendeeinheit (12) zu der Empfangseinheit (16) voraussichtlich vorliegenden Prädiktionswerts zumindest einer Übertragungswegkenngröße für jeden der zumindest zwei Übertragungswege (18; 18a, 18b, 18c) mittels einer Kurzzeitermittlungseinheit (28a, 28b, 28c), um eine Übertragungsweginformation mit den Prädiktionswerten an eine Planungseinheit (26) bereitzustellen;
Auswählen (120) des zum Übertragen des Datenpakets zu verwendenden Übertragungswegs (18; 18a, 18b, 18c) aus den zumindest zwei Übertragungswegen (18; 18a, 18b, 18c) basierend auf der ermittelten Übertragungsweginformation mittels der Planungseinheit (26); und Ausgeben (130) des Signals in Abhängigkeit von dem ausgewählten Übertragungsweg (18; 18a, 18b, 18c) mittels der Planungseinheit (26), um das Datenpaket von der Sendeeinheit (12) auf dem ausgewählten Übertragungsweg (18; 18a, 18b, 18c) zu der Empfangseinheit (16) zu übertragen.
2. Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte voraussichtlich vorliegende Prädiktionswert ein vorgegebenes und/oder vorgebbares Konfidenzmaß für einen Kurzzeit-Zeitraum von kleiner oder gleich ls, bevorzugt kleiner oder gleich 100 ms, besonders bevorzugt von kleiner oder gleich 20 ms, aufweist.
3. Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungswegkenngröße zumindest eine Kenngröße umfasst, die ausgewählt ist aus:
Latenz des Übertragungswegs (18; 18a, 18b, 18c),
Datenrate des Übertragungswegs (18; 18a, 18b, 18c), Paketfehlerrate und/oder Paketverlustrate des Übertragungswegs (18; 18a, 18b, 18c),
Anzahl der Wiederholungsübertragungen auf dem Übertragungsweg (18; 18a, 18b, 18c),
Energieanforderung für eine Übertragung auf dem Übertragungsweg (18; 18a, 18b, 18c). Verfahren (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzzeitermittlungseinheit (28a, 28b, 28c) zumindest ein neuronales Netz umfasst, das eingerichtet ist, ansprechend auf eine oder mehrere Eingangsgrößen als Ausgangsgröße den Prädiktionswert der Übertragungswegkenngröße für zumindest einen der Übertragungswege (18; 18a, 18b, 18c) zu ermitteln, wobei die Eingangsgröße eine oder mehrere Elemente umfasst, die ausgewählt sind aus:
Funktechnologie der Übertragungswege (18; 18a, 18b, 18c), aktuelle Eigenschaft der Übertragungswege (18; 18a, 18b, 18c) Zustand eines von der Sendeeinheit (12) umfassten Netzwerkgeräts, eine oder mehrere gemessene oder geschätzte Werte einer Übertragungswegkenngröße der Übertragungswege (18; 18a, 18b, 18c), Paketeigenschaften des zu übertragenden Pakets, Zustand und/oder Eigenschaft der Sendeeinheit (12), aktuelle Tageszeit und aktueller Wochentag. Verfahren (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungsweg (18; 18a, 18b, 18c) in Abhängigkeit von einem vorgegebenen und/oder vorgebbaren Schwellenwert für den Prädiktionswert, der bevorzugt von einer einen Inhalt des Datenpakets bereitstellenden Datenbereitstellungseinheit (24) empfangen wird, und/oder als Übertragungsweg (18; 18a, 18b, 18c) mit extremalem, insbesondere minimalem, Prädiktionswert ausgewählt wird. Verfahren (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsweginformation an eine einen Inhalt des Datenpakets bereitstellende Datenbereitstellungseinheit (24) übertragen wird und mittels der Datenbereitstellungseinheit (24) und/oder der Planungseinheit (26) ein Inhalt und/oder ein Übertragungszeitpunkt und/oder eine Übertragungshäufigkeit eines oder mehrerer zukünftig, insbesondere innerhalb des Kurzzeit-Zeitraums, zu übertragender Datenpakete an die ermittelte Übertragungsweginformation angepasst wird. Verfahren (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsweginformation ferner für jeden der Übertragungswege (18; 18a, 18b, 18c) je einen mittels einer sendeeinheitsfremden Kurzzeitermittlungseinheit (28a, 28b, 28c) ermittelten weiteren voraussichtlich vorliegenden Prädiktionswert der zumindest einen Übertragungswegkenngröße umfasst. Verfahren zum Ausgeben eines Steuersignals in Abhängigkeit eines von einer Sendeeinheit (12) eines Fahrzeugs zu einer fahrzeugfremden Empfangseinheit (16) übertragenen Datenpakets mittels der Empfangseinheit (16), um das Fahrzeug basierend auf dem ausgegebenen Steuersignal mittelbar oder unmittelbar zu steuern, mit folgenden Schritten:
Erfassen einer Umgebung des Fahrzeugs mit einer an dem Fahrzeug angeordneten umgebungserfassenden Sensoreinheit, um das Datenpaket mit von der Sensoreinheit erzeugten Sensordaten bezüglich der Umgebung des Fahrzeugs mittels einer Datenbereitstellungseinheit (24) an eine Planungseinheit (26) der Sendeeinheit (12) bereitzustellen;
Ausführen der Schritte des Verfahrens (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7;
Übertragen des Datenpakets ansprechend auf dem ausgegebenen Signal von der Sendeeinheit (12) zu der Empfangseinheit (16) auf dem ausgewählten Übertragungsweg; und
Ausgeben des Steuersignals in Abhängigkeit des übertragenen Datenpakets mittels der Empfangseinheit (16), um das Fahrzeug basierend auf dem ausgegebenen Steuersignal mittelbar oder unmittelbar zu steuern. Verfahren zum Trainieren eines neuronalen Netzes zur Anwendung in einem Verfahren (100) zum Ausgeben eines Signals in Abhängigkeit von einem auszuwählenden Übertragungsweg, um ein Datenpaket von einer Sendeeinheit (12) zu einer durch zumindest zwei Übertragungswege (18; 18a, 18b, 18c) mit der Sendeeinheit (12) verbindbaren Empfangseinheit (16) zu übertragen, wobei dem neuronalen Netz zum Trainieren ein oder mehrere Eingangsgrößen ausgewählt aus
Funktechnologie der Übertragungswege (18; 18a, 18b, 18c), aktuelle Eigenschaft der Übertragungswege (18; 18a, 18b, 18c) Zustand eines von der Sendeeinheit (12) umfassten Netzwerkgeräts, eine oder mehrere gemessene oder geschätzte Werte einer Übertragungswegkenngröße der Übertragungswege (18; 18a, 18b, 18c), Paketeigenschaften des zu übertragenden Pakets, Zustand und/oder Eigenschaft der Sendeeinheit (12), aktuelle Tageszeit und aktueller Wochentag, und ein Sollwert für eine Ausgabegröße des neuronalen Netzes bereitgestellt werden, wobei der Sollwert der Ausgangsgröße ein beim Übertragen des Datenpakets von der Sendeeinheit (12) zu der Empfangseinheit (16) gemessener Messwert zumindest einer Übertragungswegkenngröße der zumindest zwei Übertragungswege (18; 18a, 18b, 18c) ist. Verwendung eines gemäß dem Verfahren nach Anspruch 9 trainierten neuronalen Netzes zur Auswahl eines Übertragungswegs (18; 18a, 18b, 18c), um ein Datenpaket von einer Sendeeinheit (12) zu einer durch zumindest zwei Übertragungswege (18; 18a, 18b, 18c) mit der Sendeeinheit (12) verbindbaren Empfangseinheit (16) zu übertragen. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder das Verfahren nach Anspruch 8 und/oder 9 auszuführen und/oder zu steuern. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 11. Planungseinheit (26) zum Ausgeben eines Signals in Abhängigkeit von einem auszuwählenden Übertragungsweg (18; 18a, 18b, 18c), um ein Datenpaket von einer Sendeeinheit (12) zu einer durch zumindest zwei Übertragungswege (18; 18a, 18b, 18c) mit der Sendeeinheit (12) verbindbaren Empfangseinheit (16) zu übertragen, wobei die Planungseinheit (26) eingerichtet ist, - 32 - von einer Kurzzeitermittlungseinheit (28a, 28b, 28c) eine Übertragungsinformation zu empfangen, die je einen beim Übertragen des Datenpakets von der Sendeeinheit (12) zu der Empfangseinheit (16) voraussichtlich vorliegenden Prädiktionswert zumindest einer Übertragungswegkenngröße für jeden der zumindest zwei Übertragungswege (18; 18a, 18b, 18c) umfasst, den zum Übertragen des Datenpakets zu verwendenden Übertragungsweg (18; 18a, 18b, 18c) aus den zumindest zwei Übertragungswegen (18; 18a, 18b, 18c) basierend auf der ermittelten Übertragungsweginformation auszuwählen, und das Signal in Abhängigkeit von dem ausgewählten Übertragungsweg (18; 18a, 18b, 18c) auszugeben, um das Datenpaket von der Sendeeinheit (12) auf dem ausgewählten Übertragungsweg (18; 18a, 18b, 18c) zu der Empfangseinheit (16) zu übertragen. System zum Ausgeben eines Signals in Abhängigkeit von einem auszuwählenden Übertragungsweg (18; 18a, 18b, 18c), um ein Datenpaket von einer Sendeeinheit (12) zu einer durch zumindest zwei Übertragungswege (18; 18a, 18b, 18c) mit der Sendeeinheit (12) verbindbaren Empfangseinheit (16) zu übertragen, mit einer Kurzzeitermittlungseinheit (28a, 28b, 28c), die eingerichtet ist, je einen beim Übertragen des Datenpakets von der Sendeeinheit (12) zu der Empfangseinheit (16) voraussichtlich vorliegenden Prädiktionswert zumindest einer Übertragungswegkenngröße für jeden der zumindest zwei Übertragungswege (18; 18a, 18b, 18c) zu ermitteln, und einer Planungseinheit (26) nach Anspruch 12. System nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch ein erstes Netzwerkgerät (30; 30a, 30b, 30c), das eingerichtet ist, das Datenpaket ansprechend auf das ausgegebene Signal auf einem ersten der zumindest zwei Übertragungswege (18; 18a, 18b, 18c) an die Empfangseinheit (16) Empfänger auszugeben, und ein zweites Netzwerkgerät (30; 30a, 30b, 30c), das eingerichtet ist, das Datenpaket ansprechend auf das ausgegebene Signal auf einem zweiten der zumindest zwei Übertragungswege (18; 18a, 18b, 18c) an die Empfangseinheit (16) auszugeben.
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