WO2023088751A1 - Verfahren zum verwalten von verschiedenartigen drahtlosen kommunikationsverbindungen - Google Patents

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WO2023088751A1
WO2023088751A1 PCT/EP2022/081295 EP2022081295W WO2023088751A1 WO 2023088751 A1 WO2023088751 A1 WO 2023088751A1 EP 2022081295 W EP2022081295 W EP 2022081295W WO 2023088751 A1 WO2023088751 A1 WO 2023088751A1
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wireless communication
wlan
communication link
lte
communication links
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PCT/EP2022/081295
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Inventor
Georg Fritsche
Ralf Prenzel
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • H04W72/56—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on priority criteria
    • H04W72/563—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on priority criteria of the wireless resources

Definitions

  • the present invention relates to a method for managing wireless communication links and a computing unit and a computer program for its implementation.
  • Wireless communication or data connections can be used in many areas.
  • mobile phone connections with e.g. LTE or 5G come into consideration, but also short-range or local wireless connections or wireless networks such as WLAN (or Wifi) or Bluetooth.
  • Modern devices such as smartphones or communication modules in vehicles are typically able to provide or maintain several different types of wireless communication connections (e.g. LTE and WiFi), with data being able to be transmitted via each of the wireless communication connections.
  • Each type of wireless communication connection is usually assigned a certain frequency spectrum in which data transmission can or may take place. Such a frequency spectrum is in turn typically (depending on the type of wireless communication connection) divided into a number of frequency bands or so-called channels.
  • the LTE channels 7 (2.496 to 2.690 GHz) and 40 (2.300 to 2.400 GHz) are very close to the Bluetooth and WLAN frequency spectrum.
  • the WLAN frequencies in the 2.4 GHz band are between 2.412 GHz (channel 1) and 2.472 GHz (channel 13) or 2.484 GHz (channel 14). With this frequency proximity, the sidebands of the transmission overlap and the LTE and WLAN transmitters/receivers influence each other or there is a risk of interference. So-called LTE-WLAN coexistence solutions can be used to avoid such interference.
  • the channel of the WLAN connection can be changed, ie the WLAN connection is assigned a different frequency spectrum that is at a greater distance from the frequencies of the LTE connection.
  • LTE on channel 7 affects WLAN channels 1 to 4, you can switch to one of WLAN channels 6 to 13.
  • This can be controlled, for example, by a WLAN application used (eg software or an application that controls a corresponding radio module).
  • a WLAN application used eg software or an application that controls a corresponding radio module.
  • the wireless communication or data connection must be interrupted.
  • a base station so-called "access point", this is, for example, an electronic device that acts as an interface for the wireless communication devices, the so-called clients, acts) stops and restarts on the new frequency with the same connection settings.
  • the WLAN clients After the WLAN connection is lost, the WLAN clients automatically search for the base station and reconnect automatically when they see the base station on the new frequency band or channel. This is usually transparent to the applications that use the data connection.
  • a so-called time or time multiplexing method also known as “time division multiplexing", TDM
  • TDM time division multiplexing
  • LTE and WLAN can be treated equally, i.e. the time-division multiplexing method is configured in such a way that LTE and WLAN have the same time shares.
  • the time intervals in which LTE and WLAN send and receive are therefore the same.
  • WLAN can be used as a wireless communication connection with a mobile handheld device (e.g. smartphone or tablet) to control control units from outside the vehicle (which are, for example, located in the vehicle and integrated there).
  • a departure check can be carried out with a smartphone by switching the vehicle lights on or off without anyone having to be in the vehicle.
  • a safety-critical application would be, for example, if the loading flap of a truck is (also) controlled via this controller. It is then necessary for the control signal to be transmitted from the smartphone via WLAN to the truck and on to the control unit within a certain period of time in order to avoid any accidents.
  • the aforementioned LT E-WLAN coexistence starts at this point in time, for example switching the WLAN channel or starting the LTE-WLAN time-division multiplexing method, it can be caused by the Reconfiguration lead to time delays. As a result, the control signal may not reach the tailgate control in time to avoid an accident.
  • an executing computing unit can contain, for example, two radio modules, one for each wireless communication connection, which serves as a transmitter/receiver (so-called receiver). Depending on the type of wireless communication link, one or more combined radio modules can also be present.
  • the first wireless communication link is opposite the other or second of the two different types of wireless communication links, i.e. the first wireless communication link is treated preferentially over the second.
  • the predetermined criterion is preferably met (or is assumed to be met) when the application is or is classified as safety-critical and/or with a higher priority than an application that uses or intends to use the second wireless communication link. This case can also only occur, for example, if the application in question or a specific function in the application is being actively used or is to be used.
  • an application-specific control of the distribution of the possibilities of sending/receiving for the two wireless communication connections e.g. LTE and WLAN
  • an application or application can specify whether it should be possible, for example, to send more and/or more frequently via LTE or via WLAN.
  • the WLAN connection between the smartphone and the control device or the control application for the loading flap is given a higher priority than an LTE connection to the Internet. This increases the safety of the loading flap function and minimizes the risk of an accident.
  • the invention unfolds particular advantages in vehicles such as trucks, which usually have combined LTE/WLAN or possibly also LTE/WLAN/GNSS roof antennas and in which the different types of transmission technologies can strongly influence one another.
  • an LTE transmission can significantly reduce the WLAN sensitivity here, even if the LTE frequency bands are at some distance from the WLAN frequencies.
  • WLAN also has a similar effect on the reception of LTE.
  • a frequency band assigned to the first wireless communication link is not changed (or a change is prevented) and/or a frequency band assigned to the second wireless communication link is changed.
  • a frequency band assigned to the first wireless communication link is not changed (or a change is prevented) and/or a frequency band assigned to the second wireless communication link is changed.
  • the prioritization of the application is always taken into account, so that, for example, the execution of a time-critical or safety-critical function (via the application) can be ensured.
  • the two different types of wireless communication links are used in a time-division multiplexing method. Then the first wireless communication link is prioritized over the second wireless communication link by giving the first wireless communication link a higher proportion of the time than the second wireless communication link, e.g., at least 75%, preferably at least 90%. This enables the application to be executed preferably without one of the two wireless communication links having to be deactivated.
  • Another preferred form of prioritization in a time-division multiplexing method is activation of one of the wireless communication links that is more frequent, but preferably completed (carried out) in smaller time windows. This does not simply allocate more time. Activation means in particular that the relevant wireless communication connection is actively used. This reduces latency.
  • LTE and WLAN are primarily discussed here and below as the wireless communication links
  • the invention can also be used with other wireless communication links.
  • wireless communication links In addition to Bluetooth, ZigBee, Z-Wave, EnOcean and Homematic, for example, can also be considered here, as they can be used in the field of home automation, for example.
  • the invention develops particular advantages if - at least before the prioritization takes place - each of the two different types of wireless communication links is or is assigned a frequency band (channel) that overlaps or is at most a predetermined frequency spacing (e.g 50, 100 or 200 MHz) from each other. It is precisely there that mutual influencing of the two wireless communication links is problematic.
  • a computing unit e.g. a communication device or a communication unit, possibly with one or more radio modules, is set up, in particular in terms of programming, to carry out a method according to the invention.
  • a machine-readable storage medium is provided with a computer program stored thereon as described above.
  • Suitable storage media or data carriers for providing the computer program are, in particular, magnetic, optical and electrical storage devices such as hard drives, flash memories, EEPROMs, DVDs, etc.
  • FIG. 1 schematically shows a computing unit according to the invention in a preferred embodiment.
  • FIG. 2 schematically shows a vehicle with a computing unit to explain the invention.
  • a computing unit 100 according to the invention is shown schematically in FIG. 1 in a preferred embodiment.
  • the processing unit 100 is, for example, a communication unit or what is known as a “connectivity unit”, CCU, of a vehicle.
  • the communication unit 100 has a telephone module 120 (radio module) for LTE and/or 5G connections and a radio module 130 for WLAN and Bluetooth connections.
  • a hardware data line 140 can be used between the telephone module 120 and the radio module 130 for the mentioned method of LT E-WLAN coexistence, e.g. a UART connection (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) or another suitable digital interface.
  • the modules can be synchronized with one another with this hardware data line 140, so that a suitable time-division multiplexing method can be carried out between the LTE and WLAN transmitters.
  • the necessary software is also available to control and configure the modules.
  • FIG. 2 shows a vehicle 200, here a truck by way of example, with the communication unit 100 as the computing unit for explaining the invention.
  • a loading cap 210 (open here) which can be controlled, ie opened and closed, using a control unit 212 (eg a loading flap control unit).
  • a data connection 214 for example a CAN connection, between the communication unit 100 and the control unit 212 is provided.
  • a mobile radio station 220 and a smartphone 230 are also provided.
  • An LTE connection 222 is possible between the mobile radio station 220 and the communication unit 100 or the telephone module there, and a WLAN and/or Bluetooth connection 232 is possible between the smartphone 230 and the communication unit 100 or the radio module there.
  • the smartphone 230 is used running an application 240 to control the loading door.
  • a data connection via WLAN, the WLAN and/or Bluetooth connection 232 mentioned, is set up or used between the communication unit 100 of the truck 200 and the smartphone 230 .
  • An application 242 (software) also runs on the communication unit 100 and is used, for example, to control the communication unit 100 . Necessary control data are forwarded from the communication unit 100 via the CAN connection 214 to the control device 212 and the responses are sent back in reverse.
  • the invention including the background, is to be explained in more detail below on the basis of this example.
  • the WLAN connection should be considered as the first and LTE as the second of two wireless communication connections.
  • LTE-WLAN coexistence method Normally, WLAN and LTE are assigned frequency bands or channels that are far apart. No special procedure is necessary. In the event that the frequencies used by LTE and WLAN are too close together, an LTE-WLAN coexistence process becomes active.
  • FDT Frequency Domain Technique
  • PTT Power Domain Technique
  • TDM time multiplexing method
  • the communication unit opens a WLAN access point (i.e. a WLAN server), e.g. on channel 1, the WLAN access point can change the channel (e.g. to 6 or 11). To do this, the access point must be stopped, configured for the new channel and thus for a different frequency, and started with this new channel. This can take several seconds.
  • the WLAN clients that are connected to the WLAN access point are designed in such a way that this change is accepted automatically without the data connection being interrupted.
  • the application using the data connection will notice a reduction in the data rate and a lack of replies from the other end. However, the lack of replies is a critical factor for time-critical applications.
  • PDT the transmission power of LTE, for example, is greatly reduced, while data is to be received via WLAN.
  • PDT reduces the data rate of both transmission methods and also significantly reduces the transmission range. This can negatively impact some use cases where a specific range needs to be enabled.
  • An example is data reception behind the trailer of a truck, ie when an operator with a smartphone is standing behind the trailer at the loading flap in the example in FIG.
  • a WLAN client is started with TDT on the communication unit and this connects to a WLAN access point, the communication unit cannot usually influence which channel the WLAN access point is sending on.
  • the time or time multiplexing process is started if the frequencies (channels) used for LTE and WLAN are too close together.
  • the time intervals for sending and receiving between LTE and WLAN are divided in such a way that the two transmission methods do not affect each other.
  • the time intervals will be usually divided in such a way that both connections can achieve a satisfactory data throughput.
  • the data rate of both transmitters is reduced by time multiplexing.
  • Starting the process, including the configuration can mean that there will be no connection failures, but that the response times can increase significantly (up to several seconds) for a short time.
  • the control command for the loading flap does not arrive in time.
  • the following cases can be distinguished: a) normal mode, WLAN and LTE on frequencies that are correspondingly far apart b) LTE-WLAN coexistence time-division multiplexing mode c) mode with only WLAN, LTE is only operated with connection maintenance or stopped completely, and d) mode with only LTE, WLAN is only operated on connection retention or stopped completely
  • the driver or operator of the smartphone 230 stands, for example, next to the charging flap 210.
  • the system is, for example, initially in the LTE WLAN coexistence time-division multiplexing mode.
  • the user starts the application 240 for tailgate control on the smartphone 230, and the smartphone 230 uses any existing WLAN connection 232 to the communication unit 100 in the truck 200.
  • the application 242 on the communication unit 100 registers the start of the tailgate control (or the corresponding application 240), and the WLAN connection 232 is prioritized.
  • the configuration of the LTE WLAN coexistence time-division multiplexing mode is then, in particular immediately, based on the Fo- kus WLAN set, ie WLAN is prioritized over LTE.
  • the application then starts the loading flap control on the corresponding control unit 212 via the CAN connection 214.
  • the control commands are transmitted from the smartphone 230 via the WLAN connection 232 to the communication unit 100, where they are evaluated by the application 242 and forwarded to the loading flap control.
  • the method controls the mode to be applied taking into account the priority relationship between the LTE connection 222 and the WLAN connection 232 .
  • Normal priority e.g. time shares 50% for both connections: a) If a system, e.g. the mentioned communication unit 100, has started a WLAN access point on a channel that is on an affected channel, the system cannot switch the access point to one change affected channel. b) If the system has started a WLAN client that is connected to a WLAN access point on a channel that is now influenced, the LTE WLAN time multiplexing method is started with even distribution of the transmission/reception times.
  • Medium priority on WLAN e.g. time shares 75% for WLAN and 25% for LTE: a) If the system has started a WLAN access point on a channel that is on an affected channel, the system can switch the access point to an unaffected channel change channel b) If the system has started a WLAN client that is connected to a WLAN access point on a channel that is now influenced, the LTE WLAN time-division multiplexing procedure is started. In this case, however, no uniform distribution of the send/receive times is configured, but one Distribution of the transmission and reception times in which the data throughput is higher over WLAN than over LTE.
  • WLAN High priority on WLAN (e.g. time shares 90% for WLAN and 10% for LTE):
  • the frequency of the LTE connection changes, e.g. caused by roaming, while the tailgate control application is running, and as a result the LTE connection on the new frequency affects the current WiFi connection
  • the priority of the current WiFi - Application - the LTE or telephone module is configured in such a way that little or no data throughput is allowed for LTE in order to avoid interference. Since the application for tailgate control is time-critical, as described, the WLAN frequency cannot be changed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verwalten von drahtlosen Kommunikationsverbindungen, wobei zwei verschiedenartige drahtlose Kommunikationsverbindungen (222, 232) aktiv sind oder verwendet werden sollen, wobei, wenn für eine Anwendung (240), die eine erste (232) der zwei verschiedenartigen drahtlosen Kommunikationsverbindungen verwendet oder verwenden will, ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt ist, die erste drahtlosen Kommunikationsverbindung (232) gegenüber der zweiten (222) der zwei verschiedenartigen drahtlosen Kommunikationsverbindungen priorisiert wird.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Verwalten von verschiedenartigen drahtlosen Kommunikationsverbindungen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verwalten von drahtlosen Kommunikationsverbindungen sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
Hintergrund der Erfindung
Drahtlose Kommunikations- oder Datenverbindungen können in vielen Bereichen eingesetzt werden. Dabei kommen insbesondere Mobilfunkverbindungen mit z.B. LTE oder 5G in Betracht, ebenso aber auch kurzreichweitige oder lokale Funkverbindungen oder Funknetze wie z.B. WLAN (bzw. Wifi) oder Bluetooth. Moderne Geräte wie Smartphones oder auch Kommunikationsmodule in Fahrzeugen sind typischerweise in der Lage, mehrere verschiedenartige drahtlose Kommunikationsverbindungen (z.B. LTE und WiFi) bereitzustellen bzw. aufrechtzuerhalten, wobei über jede der drahtlose Kommunikationsverbindungen Daten übertragen werden können.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Verwalten von drahtlosen Kommunikationsverbindungen sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit drahtlosen Kommunikations- oder Datenverbindungen und insbesondere Situationen, in denen mehrere, verschiedenartige drahtlose Kommunikationsverbindungen (auch parallel) möglich sind.
Jeder Art von drahtloser Kommunikationsverbindung ist in der Regel ein gewisses Frequenzspektrum zuwiesen, in dem die Datenübertragung erfolgen kann bzw. darf. Ein solches Frequenzspektrum wiederum ist typischerweise (je Art von drahtloser Kommunikationsverbindung) in mehrere Frequenzbänder oder sog. Kanäle unterteilt.
Beispielsweise liegen die LTE-Kanäle 7 (2,496 bis 2,690 GHz) und 40 (2,300 bis 2,400 GHz) sehr nahe am Frequenzspektrum von Bluetooth und WLAN. Die WLAN-Frequenzen liegen beim 2,4 GHz-Band zwischen 2,412 GHz (Kanal 1) und 2,472 GHz (Kanal 13) bzw. 2,484 GHz(Kanal 14). Bei dieser Frequenznähe überlappen sich die Seitenbänder der Ausstrahlung und die LTE- und WLAN- Sender/Empfänger beeinflussen sich gegenseitig bzw. es besteht die Gefahr der Beeinflussung. Um solche Interferenzen zu umgehen, kommen sog. LTE-WLAN- Koexistenz-Lösungen in Betracht.
Beispielsweise kann der Kanal der WLAN-Verbindung gewechselt werden, d. h. der WLAN-Verbindung wird ein anderes Frequenzspektrum zugewiesen, das einen größeren Abstand zu den Frequenzen der LTE-Verbindung hat. Beeinflusst beispielsweise LTE auf Kanal 7 die WLAN-Kanäle 1 bis 4, kann auf einen der WLAN-Kanäle 6 bis 13 gewechselt werden. Dies kann z.B. von einer verwendeten WLAN-Applikation (z.B. eine Software oder Anwendung, die ein entsprechendes Funkmodul steuert) gesteuert werden. Dazu muss die drahtlose Kom- munikations- bzw. Datenverbindung unterbrochen werden. Eine Basisstation (sog. "Access Point", dieser ist z.B. ein elektronisches Gerät, das als Schnittstelle für die drahtlosen Kommunikationsgeräte, die sog. Clients, fungiert) stoppt und startet auf der neuen Frequenz mit den gleichen Verbindungseinstellungen neu. Die WLAN-Clients suchen nach dem Abbruch der WLAN-Verbindung die Basisstation automatisch und verbinden sich automatisch wieder, wenn diese die Basisstation auf dem neuen Frequenzband bzw. Kanal sehen. Für die Applikationen, die die Datenverbindung benutzen, ist das in der Regel transparent. Steht jedoch beispielsweise die WLAN-Basisstation nicht unter eigener Kontrolle oder kann der Kanal aus anderen Gründen nicht gewechselt werden, kann ein sog. Time- oder Zeit-Multiplexing-Verfahren (auch als "Time-Division Multiplexing", TDM, bezeichnet) zwischen dem LTE-Sender/Empfänger und dem WLAN- Sender/Empfänger gestartet werden. Dabei wird das Senden und Empfangen in Zeitabschnitte aufgeteilt, so dass LTE und WLAN weder gleichzeitig senden noch empfangen. Dieses Verfahren kann auch bei der Koexistenz von Bluetooth und WLAN eingesetzt werden.
Bei einem solchen Zeit-Multiplexing-Verfahren können LTE und WLAN gleichwertig behandelt werden, d.h. das Zeit-Multiplexing-Verfahren wird so konfiguriert, dass LTE und WLAN die gleichen Zeitanteile haben. Die Zeitintervalle, in denen LTE bzw. WLAN senden bzw. empfangen, sind also gleich groß.
Die beschriebenen LTE-WLAN-Koexistenz-Lösungen können allerdings von Nachteil sein, wenn z.B. zeitkritische oder sicherheitskritische Anwendungen auf einer dieser drahtlosen Kommunikationsverbindungen oder Verbindungstechniken beruhen. Ein Beispiel für sicherheitskritische Anwendungen über WLAN ist eine Anwendung in Fahrzeugen wie LKWs. In einem LKW als Fahrzeug kann WLAN als drahtlose Kommunikationsverbindung mit einem mobilen Handgerät (z.B. Smartphone oder Tablet) beispielsweise dazu verwendet werden, um von außerhalb des Fahrzeugs Steuergeräte (die sich aber z.B. im Fahrzeug befinden und dort eingebunden sind) zu steuern. So kann z.B. mit dem Smartphone eine Abfahrtskontrolle unternommen werden, indem die Lichter des Fahrzeugs ein- bzw. ausgeschaltet werden können, ohne dass jemand im Fahrzeug sitzen muss.
Eine sicherheitskritische Anwendung wäre hier nun z.B., wenn über diese Steuerung (auch) die Ladeklappe eines LKWs gesteuert wird. Dann ist es notwendig, dass das Steuersignal innerhalb einer bestimmten Zeit vom Smartphone über WLAN zum LKW und weiter zum Steuergerät übertragen wird, um eventuelle Unfälle zu vermeiden. Startet zu diesem Zeitpunkt allerdings gerade die erwähnte LT E-WLAN- Koexistenz, also z.B. das Umschalten des WLAN-Kanals oder das Starten des LTE-WLAN-Zeit-Multiplexing-Verfahrens, kann es z.B. durch die Neukonfiguration zu Zeitverzögerungen kommen. Dadurch kommt das Steuersignal unter Umständen nicht rechtzeitig an der Ladeklappensteuerung an, um einen Unfall zu vermeiden.
Hier setzt nun die Erfindung an. Sie betrifft die Situation, in der zwei verschiedenartige drahtlose Kommunikationsverbindungen wie z.B. WLAN und LTE aktiv sind oder verwendet werden sollen, um z.B. parallel Daten darüber zu übertragen; es müssen dabei aber nicht notwendigerweise dauernd Daten (Nutzdaten) übertragen werden, die Verbindung kann auch anderweitig aufrechterhalten werden, z.B. zur Übertragung von Steuerdaten. Es können z.B. beide drahtlosen Kommunikationsverbindungen gerade aktiv sein und Daten darüber gesendet werden, oder es kann nur eine aktiv sein, die andere soll aber ebenfalls aktiviert werden. Hierzu können in einer ausführenden Recheneinheit z.B. zwei Funkmodule, je eines für jede drahtlose Kommunikationsverbindung, das als Sender/Empfänger (sog. Receiver) dient, vorhanden sein. Je nach Art der drahtlosen Kommunikationsverbindungen können auch eines oder mehrere kombinierte Funkmodule vorhanden sein.
Im Rahmen der Erfindung wird, wenn für eine Anwendung (Applikation, sog. "App" oder sonstige Software), die eine bzw. eine erste der zwei verschiedenartigen drahtlosen Kommunikationsverbindungen verwendet oder verwenden will, ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt ist, die erste drahtlose Kommunikationsverbindung gegenüber der anderen bzw. zweiten der zwei verschiedenartigen drahtlosen Kommunikationsverbindungen priorisiert, d.h. die erste drahtlose Kommunikationsverbindung wird gegenüber der zweiten bevorzugt behandelt. Das vorbestimmte Kriterium ist vorzugsweise dann erfüllt (bzw. wird als erfüllt angenommen), wenn die Anwendung als sicherheitskritisch und/oder mit höherer Priorität als eine Anwendung, die die zweite drahtlose Kommunikationsverbindung verwendet oder verwenden will, eingestuft ist oder wird. Dieser Fall kann z.B. auch erst dann eintreten, wenn die betreffende Anwendung oder eine bestimmte Funktion in der Anwendung aktiv genutzt wird oder genutzt werden soll.
Damit wird also eine anwendungsspezifische Steuerung der Verteilung der Möglichkeiten des Sendens/Empfangens für die zwei drahtlosen Kommunikations- verbindungen, z.B. LTE und WLAN, vorgeschlagen. In Abhängigkeit von einem Anwendungsfall kann eine Anwendung bzw. Applikation festlegen, ob es möglich sein soll, z.B. mehr und/oder häufiger, über LTE oder über WLAN zu senden.
Das kann über die Priorisierung seitens der Applikation dynamisch in den entsprechenden Modulen (Funkmodulen) konfiguriert werden.
Dadurch wird z.B. im Falle des oben genannten Beispiels der WLAN-Verbindung zwischen dem Smartphone und dem Steuergerät bzw. der Steuerungsapplikation für die Ladeklappe eine höhere Priorität eingeräumt als einer LTE-Verbindung ins Internet. Die Sicherheit der Funktion der Ladeklappe wird dadurch erhöht und ein Unfallrisiko minimiert.
Durch die anwendungsbezogene Priorisierung muss sich nicht vorab auf eine bestimmte der zwei drahtlosen Kommunikationsverbindungen, z.B. LTE, festgelegt werden, die priorisiert wird.
Besondere Vorteile entfaltet die Erfindung bei Fahrzeugen wie LKWs, die meist kombinierte LTE/WLAN- oder ggf. auch LTE/WLAN/GNSS-Dachantennen haben und bei denen sich die verschiedenartigen Übertragungstechniken stark gegenseitig beeinflussen können. Beispielsweise kann hier eine LTE-Übertragung die WLAN-Sensitivität deutlich reduzieren, selbst wenn die Frequenzbänder von LTE einigen Abstand zu den WLAN-Frequenzen haben. Einen ähnlichen Effekt erzeugt auch WLAN auf den Empfang von LTE.
Vorzugsweise wird, wenn das vorbestimmtes Kriterium für die Anwendung erfüllt ist, ein der ersten drahtlosen Kommunikationsverbindung zugewiesenes Frequenzband nicht gewechselt (oder ein Wechsel wird verhindert) und/oder ein der zweiten drahtlosen Kommunikationsverbindung zugewiesenes Frequenzband wird gewechselt. Dies entspricht einer der vorstehend erläuternden Koexistenz- Lösungen. Dabei wird aber immer die Priorisierung der Anwendung berücksichtigt, sodass z.B. eine Ausführung einer zeit- oder sicherheitskritischen Funktion (über die Anwendung) sichergestellt werden kann. Es kann vorgesehen sein, dass ein erstes System (auf dem z.B. die Anwendung läuft oder das mit der Anwendung kommuniziert), das z.B. als WLAN-Client mit einer Basisstation auf einer betroffenen Frequenz verbunden sein kann, diese Basisstation über die Beeinträchtigung der Frequenzen informiert, so dass die WLAN-Basisstation den WLAN-Kanal wechseln kann. Das kann z.B. mit Hilfe von Applikationen über die WLAN-Verbindung oder auch über verschiedene anderer Wege wie Backend-Verbindungen erfolgen.
Ebenso ist es aber bevorzugt, wenn die zwei verschiedenartigen drahtlosen Kommunikationsverbindungen in einem Zeit-Multiplexing-Verfahren verwendet werden. Dann wird die erste drahtlose Kommunikationsverbindung gegenüber der zweiten drahtlosen Kommunikationsverbindung priorisiert, indem die erste drahtlose Kommunikationsverbindung einen höheren Zeitanteil erhält als die zweite drahtlose Kommunikationsverbindung, z.B. wenigstens 75%, vorzugsweise wenigstens 90%. Damit wird die Ausführung der Anwendung bevorzugt ermöglicht, ohne dass eine der beiden drahtlosen Kommunikationsverbindung deaktiviert werden müsste.
Eine weitere, bevorzugte Form der Priorisierung bei einem Zeit-Multiplexing- Verfahren ist eine häufigere, aber vorzugsweise in kleineren Zeitfenstern vollzogene (durchgeführte) Aktivierung einer der drahtlosen Kommunikationsverbindungen. Damit wird also nicht einfach mehr Zeitanteil zugewiesen. Aktivierung bedeutet insbesondere, dass die betreffende drahtlose Kommunikationsverbindung aktiv verwendet wird. Dies verringert die Latenz.
Wenngleich hier und im Folgenden vorwiegend auf LTE und WLAN als die drahtlosen Kommunikationsverbindungen eingegangen wird, so lässt sich die Erfindung auch bei anderen drahtlosen Kommunikationsverbindung einsetzen. Hier kommen neben Bluetooth z.B. auch ZigBee, Z-Wave, EnOcean und Homematic in Betracht, wie sie z.B. im Bereich der Heimautomatisierung verwendet werden können. Besondere Vorteile entfaltet die Erfindung, wenn - zumindest bevor die Priorisierung erfolgt - jeder der zwei verschiedenartigen drahtlosen Kommunikationsverbindungen jeweils ein Frequenzband (Kanal) zugewiesen wird oder ist, die überlappen oder höchstens einen vorbestimmten Frequenzabstand (von z.B. 50, 100 oder 200 MHz) voneinander aufweisen. Gerade dort ist nämlich eine gegenseitige Beeinflussung beider drahtloser Kommunikationsverbindungen problematisch.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Kommunikationsgerät oder eine Kommunikationseinheit, ggf. mit einem oder mehreren Funkmodulen, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Schließlich ist ein maschinenlesbares Speichermedium vorgesehen mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm wie oben beschrieben. Geeignete Speichermedien bzw. Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash- Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich. Ein solcher Download kann dabei drahtgebunden bzw. kabelgebunden oder drahtlos (z.B. über ein WLAN- Netz, eine 3G-, 4G-, 5G- oder 6G-Verbindung, etc.) erfolgen.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Recheneinheit in einer bevorzugten Ausführungsform. Figur 2 zeigt schematisch ein Fahrzeug mit einer Recheneinheit zur Erläuterung der Erfindung.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In Figur 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Recheneinheit 100 in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Bei der Recheneinheit 100 handelt es sich beispielhaft um eine Kommunikationseinheit oder eine sog. "Connectivity Unit", CCU, eines Fahrzeugs.
Die Kommunikationseinheit 100 weist neben einem Hauptprozessor 110 ein Telefonmodul 120 (Funkmodul) für LTE- und/oder 5G-Verbindungen sowie ein Funkmodul 130 für WLAN- und Bluetooth-Verbindungen auf. Außerdem kann für das erwähnte Verfahren der LT E-WLAN- Koexistenz zusätzlich eine Hardware- Datenleitung 140 zwischen dem Telefonmodul 120 und dem Funkmodul 130 eingesetzt sein, z.B. eine UART-Verbindung (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) oder eine andere geeignete digitale Schnittstelle. Mit dieser Hardware-Datenleitung 140 können die Module untereinander synchronisiert werden, so dass ein geeignetes Zeit-Multiplexing Verfahren zwischen den LTE- und WLAN-Sendern ausgeführt werden kann.
Außerdem sind entsprechende Funkantennen vorgesehen, eine LTE-Antenne 122 für das Telefonmodul 120 und eine WLAN-/Bluetooth-Antenne 132 (ggf. auch mehrere) für das Funkmodul 130. Es kann sich dabei auch um eine kombinierte Antenne handeln. Zudem ist notwendige Software vorhanden, um die Module zu steuern und konfigurieren.
In Figur 2 ist schematisch ein Fahrzeug 200, hier beispielhaft ein LKW, mit der Kommunikationseinheit 100 als Recheneinheit zur Erläuterung der Erfindung dargestellt. In dem LKW 200 ist eine Ladekappe 210 (hier offen) vorhanden, die unter Verwendung eines Steuergeräts 212 (z.B. ein Ladeklappensteuergerät) angesteuert, d.h. geöffnet und geschlossen, werden kann. Zudem ist eine Daten- verbindung 214, z.B. eine CAN-Verbindung, zwischen der Kommunikationseinheit 100 und dem Steuergerät 212 vorgesehen.
Weiterhin sind eine Mobilfunkstation 220 und ein Smartphone 230 vorgesehen. Zwischen der Mobilfunkstation 220 und der Kommunikationseinheit 100 bzw. dort dem Telefonmodul ist eine LTE-Verbindung 222 möglich, und zwischen dem Smartphone 230 und der Kommunikationseinheit 100 bzw. dort dem Funkmodul ist eine WLAN- und/oder Bluetooth-Verbindung 232 möglich.
In dem gezeigten System wird das Smartphone 230 verwendet, auf dem eine Anwendung 240 läuft, um die Ladeklappe zu steuern. Dazu wird eine Datenverbindung über WLAN, die erwähnte WLAN- und/oder Bluetooth-Verbindung 232, zwischen der Kommunikationseinheit 100 des LKWs 200 und dem Smartphone 230 aufgebaut bzw. verwendet. Auf der Kommunikationseinheit 100 läuft ebenfalls eine Anwendung 242 (Software), die z.B. für die Steuerung der Kommunikationseinheit 100 verwendet wird. Nötige Steuerdaten werden von der Kommunikationseinheit 100 über die CAN-Verbindung 214 an das Steuergerät 212 weitergegeben und die Antworten entsprechend umgekehrt zurückgeschickt.
Anhand dieses Beispiels soll die Erfindung, inkl. Hintergrund, nachfolgend näher erläutert werden. Dabei soll die WLAN-Verbindung als erste und LTE als zweite von zwei drahtlosen Kommunikationsverbindungen betrachtet werden.
In einem LTE-WLAN-Koexistenz-Verfahren können verschiedene Szenarien unterschieden werden. Im Normalfall sind WLAN und LTE entsprechend weit auseinanderliegende Frequenzbänder bzw. Kanäle zugewiesen. Es ist kein spezielles Verfahren notwendig. Für den Fall, dass die von LTE und WLAN verwendeten Frequenzen zu nahe beieinanderliegen, wird ein LTE-WLAN-Koexistenz- Verfahren aktiv.
In einem solchen LTE-WLAN-Koexistenz-Verfahren können drei Techniken verwendet werden. Bei der sog. "Frequency Domain Technique" (FDT) wird der gerade verwendete WLAN-Kanal auf einen anderen, nicht bzw. weniger beeinflussten Kanal verlegt. Bei der sog. "Power Domain Technique" (PDT), wird die Leis- tung des Senders auf der betreffenden Einheit deutlich reduziert. Bei der sog. "Time Domain Technique" (TDT) oder Zeit-Multiplexing-Verfahren (TDM) sendet der eine Sender in der Zeiteinheit nicht, in der der andere Empfänger empfängt.
Wird bei FTD von der Kommunikationseinheit ein WLAN-Access Point (d.h. ein WLAN-Server) z.B. auf Kanal 1 aufgespannt, kann der WLAN-Access Point den Kanal (z.B. auf 6 oder 11) wechseln. Dazu muss der Access Point gestoppt, für den neuen Kanal und damit für eine andere Frequenz konfiguriert und mit diesem neuen Kanal gestartet werden. Dies kann mehrere Sekunden dauern. Die WLAN-Clients, die mit dem WLAN-Access Point verbunden sind, sind in typischen Telefonen z.B. derart gestaltet, dass dieser Wechsel automatisch übernommen wird, ohne dass die Datenverbindung abbricht. Die Anwendungsapplikation, die die Datenverbindung verwendet, wird eine Reduktion der Datenrate und ein Ausbleiben der Antworten der Gegenseite bemerken. Das Ausbleiben der Antworten ist für zeitkritische Anwendungen jedoch ein kritischer Faktor.
Bei PDT wird die Sendeleistung z.B. von LTE stark herabgesetzt, während über WLAN Daten empfangen werden sollen. Das Gleiche gilt im umgekehrten Fall. Durch PDT wird die Datenrate beider Sendeverfahren reduziert und ebenso die Sendereichweite sehr deutlich reduziert. Dies kann sich negativ auf einige Anwendungsfälle auswirken, bei denen eine bestimmte Reichweite ermöglicht werden muss. Ein Beispiel ist der Datenempfang hinter dem Anhänger eines LKWs, wenn also im Beispiel von Figur 2 ein Bediener mit dem Smartphone hinter dem Anhänger an der Ladeklappe steht.
Wird bei TDT auf der Kommunikationseinheit ein WLAN-Client gestartet und dieser verbindet sich mit einem WLAN-Access Point, kann üblicherweise von der Kommunikationseinheit nicht beeinflusst werden, auf welchem Kanal der WLAN- Access Point sendet. In diesem Fall wird das Time- bzw. Zeit-Multiplexing Verfahren gestartet, wenn die für LTE und WLAN verwendeten Frequenzen (Kanäle) zu nahe beieinanderliegen. Mit diesem Verfahren werden die Zeitintervalle zum Senden und Empfangen zwischen LTE und WLAN so aufgeteilt, dass beide Sendeverfahren sich nicht gegenseitig beeinflussen. Die Zeitintervalle werden üblicherweise so aufgeteilt, dass beide Verbindungen einen zufriedenstellenden Datendurchsatz erreichen können.
Durch das Time-Multiplexing wird die Datenrate beider Sender reduziert. Das Starten des Verfahrens inklusive der Konfiguration kann dazu führen, dass es zwar keine Verbindungsabbrüche geben wird, sich aber die Antwortzeiten kurzfristig deutlich (bis zu mehreren Sekunden) erhöhen können. Dadurch kommt z.B. in dem beispielhaft erwähnten Anwendungsfall der Steuerbefehl für die Ladeklappe nicht rechtzeitig an.
In diesem Beispiel können somit folgende Fälle unterschieden werden: a) Normal-Modus, WLAN und LTE auf entsprechend weit auseinanderliegenden Frequenzen b) LTE-WLAN-Koexistenz-Zeit-Multiplexing-Modus c) Modus mit nur WLAN, LTE wird nur auf Verbindungserhaltung betrieben oder ganz gestoppt, und d) Modus mit nur LTE, WLAN wird nur auf Verbindungserhaltung betrieben oder ganz gestoppt
Es soll nun ein bevorzugter Ablauf für die Steuerung der Ladeklappe mit einer Anwendung 240 auf dem Smartphone 230 beschrieben werden.
Der Fahrer oder Bediener des Smartphones 230 steht hierzu z.B. neben der Ladeklappe 210. Das System befindet sich beispielsweise zunächst im LTE-WLAN- Koexistenz-Zeit-Multiplexing-Modus.
Der Benutzer startet die Anwendung 240 zur Ladeklappensteuerung auf dem Smartphone 230, und das Smartphone 230 verwendet die evtl, bestehende WLAN-Verbindung 232 zur Kommunikationseinheit 100 im LKW 200.
Die Anwendung 242 auf der Kommunikationseinheit 100 registriert das Starten der Ladeklappensteuerung (bzw. der entsprechenden Anwendung 240), und die WLAN-Verbindung 232 wird priorisiert. Die Konfiguration des LTE-WLAN- Koexistenz-Zeit-Multiplexing-Modus wird dann, insbesondere sofort, auf den Fo- kus WLAN gesetzt, d.h. WLAN wird gegenüber LTE priorisiert. Die Anwendung startet dann über die CAN-Verbindung 214 die Ladeklappensteuerung auf dem entsprechenden Steuergerät 212. Die Steuerbefehle werden vom Smartphone 230 über die WLAN-Verbindung 232 auf die Kommunikationseinheit 100 übertragen, dort von der Anwendung 242 ausgewertet und an die Ladeklappensteuerung weitergegeben.
Das Verfahren steuert unter Berücksichtigung des Prioritätsverhältnisses zwischen der LTE-Verbindung 222 und der WLAN-Verbindung 232 den anzuwendenden Modus.
Normale Priorität (z.B. Zeitanteile 50% für beide Verbindungen): a) Hat ein System, z.B. die erwähnte Kommunikationseinheit 100, einen WLAN- Access Point auf einem Kanal gestartet, der auf einem beeinflussten Kanal liegt, kann das System den Access Point auf einen nicht beeinflussten Kanal wechseln. b) Hat das System einen WLAN-Client gestartet, der mit einem WLAN-Access Point auf einem Kanal verbunden ist, der jetzt beeinflusst ist, wird das LTE- WLAN-Zeit-Multiplexing-Verfahren mit gleichmäßiger Verteilung der Sende- /Empfangszeiten gestartet.
Mittlere Priorität auf WLAN (z.B. Zeitanteile 75% für WLAN und 25% für LTE): a) Hat das System einen WLAN-Access Point auf einem Kanal gestartet, der auf einem beeinflussten Kanal liegt, kann das System den Access Point auf einen nicht beeinflussten Kanal wechseln. b) Hat das System einen WLAN-Client gestartet, der mit einem WLAN-Access Point auf einem Kanal verbunden ist, der jetzt beeinflusst ist, wird das LTE- WLAN-Zeit-Multiplexing-Verfahren gestartet. In diesem Fall wird aber keine gleichmäßige Verteilung der Sende-/Empfangszeiten konfiguriert, sondern eine Verteilung der Sende- und Empfangszeiten, bei der der Datendurchsatz über WLAN höher ist als über LTE.
Hohe Priorität auf WLAN (z.B. Zeitanteile 90% für WLAN und 10% für LTE):
Dies ist z.B. bei sehr zeitkritischen und/oder sicherheitskritischen Anwendungen wie obigem Beispiel der Fall. a) Hat das System einen WLAN-Access Point auf einem Kanal gestartet, der auf einem beeinflussten Kanal liegt, kann das System den Access Point zurzeit gerade nicht auf einen nicht beeinflussten Kanal wechseln. Dann kann entweder LTE ganz ausgesetzt werden, oder das Time-Multiplexing Verfahren gestartet werden, mit einer Verteilung der Sende-/Empfangszeiten, bei der der Datendurchsatz über WLAN höher ist als über LTE b) Hat das System einen WLAN-Client gestartet, der mit einem WLAN-Access Point auf einem Kanal verbunden ist, der jetzt beeinflusst ist, wird entweder die LTE-Verbindung unterbrochen, oder es wird das LTE-WLAN-Zeit-Multiplexing- Verfahren gestartet. In diesem Fall wird aber keine gleichmäßige Verteilung der Sende-/Empfangszeiten konfiguriert, sondern eine Verteilung der Sende- /Empfangszeiten, bei der der Datendurchsatz über WLAN deutlich höher ist als über LTE.
Wenn z.B. die Frequenz der LTE-Verbindung wechselt, z.B. veranlasst durch Roaming, während die Anwendung zur Ladeklappensteuerung ausgeführt wird, und in der Folge die LTE-Verbindung auf der neuen Frequenz die aktuelle WLAN-Verbindung beeinflusst, wird - aufgrund der Priorität der aktuellen WLAN- Anwendung - das LTE- bzw. Telefonmodul so konfiguriert, dass für LTE wenig oder gar kein Datendurchsatz erlaubt wird, um eine Beeinflussung zu vermeiden. Da die Anwendung zur Ladeklappensteuerung nämlich wie beschrieben zeitkritisch ist, kann die WLAN-Frequenz nicht gewechselt werden.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Verwalten von drahtlosen Kommunikationsverbindungen, wobei zwei verschiedenartige drahtlose Kommunikationsverbindungen (222, 232) aktiv sind oder verwendet werden sollen, wobei, wenn für eine Anwendung (240), die eine erste (232) der zwei verschiedenartigen drahtlosen Kommunikationsverbindungen verwendet oder verwenden will, ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt ist, die erste drahtlosen Kommunikationsverbindung (232) gegenüber der zweiten (222) der zwei verschiedenartigen drahtlosen Kommunikationsverbindungen priorisiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das vorbestimmte Kriterium erfüllt ist, wenn die Anwendung (240) als sicherheitskritisch und/oder mit höherer Priorität als eine Anwendung, die die zweite drahtlose Kommunikationsverbindung (222) verwendet oder verwenden will, eingestuft ist oder eingestuft wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei für jede der zwei verschiedenartigen drahtlosen Kommunikationsverbindungen (222, 232), insbesondere regelmäßig, überprüft wird, ob das vorbestimmte Kriterium erfüllt ist.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei, wenn das vorbestimmte Kriterium für die Anwendung (240) erfüllt ist, ein der ersten drahtlosen Kommunikationsverbindung (232) zugewiesenes Frequenzband nicht gewechselt und/oder ein der zweiten drahtlosen Kommunikationsverbindung (222) zugewiesenes Frequenzband gewechselt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zwei verschiedenartigen drahtlosen Kommunikationsverbindungen (222, 232) in einem Zeit-Multiplexing-Verfahren verwendet werden, und wobei die erste drahtlose Kommunikationsverbindung (232) gegenüber der zweiten drahtlosen Kommunikationsverbindung (222) priorisiert wird, indem die erste drahtlose Kommunikationsverbindung (232) einen höheren Zeitanteil erhält als die zweite drahtlose Kommunikationsverbindung (222).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zwei verschiedenartigen drahtlosen Kommunikationsverbindungen (222, 232) in einem Zeit- Multiplexing-Verfahren verwendet werden, und wobei die erste drahtlose Kommunikationsverbindung (232) gegenüber der zweiten drahtlosen Kommunikationsverbindung (222) priorisiert wird, indem die erste drahtlose Kommunikationsverbindung (232) eine häufigere, aber vorzugswiese in kleineren Zeitfenstern vollzogene, Aktivierung erhält als die zweite drahtlose Kommunikationsverbindung (222).
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei, zumindest bevor die erste drahtlose Kommunikationsverbindung (232) gegenüber der zweiten drahtlosen Kommunikationsverbindung (232) priorisiert wird, jeder der zwei verschiedenartigen drahtlosen Kommunikationsverbindungen (222, 232) jeweils ein Frequenzband zugewiesen wird oder zugewiesen ist, und wobei diese Frequenzbänder überlappen oder höchstens einen vorbestimmten Frequenzabstand voneinander aufweisen.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zwei verschiedenartigen drahtlosen Kommunikationsverbindungen (222, 232) ausgewählt sind aus: LTE, WLAN, Bluetooth, ZigBee, Z-Wave, EnOcean und Homematic.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die drahtlosen Kommunikationsverbindungen (222, 232) zur Kommunikation oder Datenübertragung in und/oder mit einem Fahrzeug (200) verwendet werden.
10. Recheneinheit (100), die dazu eingerichtet ist, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen. - 16 -
11. Computerprogramm, das eine Recheneinheit (100) dazu veranlasst, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (100) ausgeführt wird.
12. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 11.
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