-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Austausch von Statusinformationen
enthaltenden Datenpaketen zwischen Teilnehmer-Endgeräten eines
Datenfunksystems. Es kann sich für
bestimmte Anwendungen innerhalb von Datenfunksystemen die Notwendigkeit
ergeben, zwischen Teilnehmer-Endgeräten des Datenfunksystems Statusinformationen
auszutauschen. Diese Statusinformationen können beispielsweise über den
aktuellen oder historischen Betriebszustand der Teilnehmer-Endgeräte oder über sonstige
Einrichtungen, die datentechnisch mit den Teilnehmer-Endgeräten verbunden
sind, oder auch über
die Umgebungssituation der Teilnehmer-Endgeräte Aufschluss geben.
-
Ein
Beispiel für
die Generierung solcher Statusinformationen ist die Erstellung und
Verarbeitung von Verkehrsinformationen für Fahrzeuge. So ist es beispielsweise
aus
EP 0 815 547 bekannt,
dass Teilnehmer-Endgeräte
eines zellularen Funksystems Statusinformationen über die
Position, den Fahrtverlauf, den Fahrzeugzustand und die Umgebungssituation
des Fahrzeuges an eine Dienstezentrale weiterleiten, die die einzelnen
Informationen auswertet und auf Basis der Auswertung entsprechende
Verkehrsmeldungen an die Teilnehmer-Endgeräte aussendet. Im Falle eines
Notfalles kann auch eine Notfallwarnung unabhängig von der Dienstezentrale über die netzseitige
zentrale Sendeeinrichtung einer Funkzelle weitergeleitet werden.
-
Nachteilig
an einem solchen System ist jedoch, dass zwangsläufig eine flächendeckende Netzinfrastruktur
eines zellularen Funksystems bereitgestellt werden muss, das zusätzlich Einrichtungen
zur Erfassung und Verarbeitung von Statusinformationen aufweisen
muss, insbesondere durch eine speziell bereitzustellende Dienstezentrale.
Auch ergeben sich zeitliche Verzögerungen
für die
Weiterleitung der Verkehrsinformationen an Teilnehmer-Endgeräte aufgrund
der mehrstufigen Datenübertragungswege.
-
Aus
der
DE 198 49 294
A1 ist ein Verfahren zum Verbreiten einer Nachricht bekannt,
bei dem Teilnehmer nach Empfang einer Nachricht ihre eigene Position
und einen Abstand zum Sender der Nachricht, welcher ebenfalls ein
Teilnehmer ist, ermitteln, und eine Nachricht mit ihrer eigenen
Position nach einer vorgegebenen Wartezeit an weitere Teilnehmer
senden.
-
Aus
der
DE 40 12 904 A1 ist
ein wissensbasiertes Verfahren für
adaptive Wegeauswahl (Routing), dynamische Adressierung und Steuerung
des Zugangs zum Übertragungsmedium
in Mobilkommunikationsnetzen bekannt. Dabei werden Informationen,
wie beispielsweise eine jeweilige aktuelle Position, Geschwindigkeit
etc., zwischen Stationen direkt ausgetauscht bzw. zu Nachbarstationen
weitergesendet.
-
Die
DE 195 08 486 A1 betrifft
ein Verfahren zur Reduzierung einer aus einem Fahrzeug zu übertragenden
Datenmenge, insbesondere zur Reduzierung von Positionsdaten des
Fahrzeugs.
-
Aus
der
DE 197 16 432
A1 ist schließlich
bekannt, dass alle Funkstationen eines Funksystems einen Speicher
aufweisen, in dem eine erste Liste mit denjenigen Kennungen abgelegt
ist, die diese Funkstation direkt von der zumindest einen benachbarten Funkstation
empfängt,
und in dem eine zweite Liste mit denjenigen Kennungen abgelegt ist,
die die zumindest eine benachbarte Funkstation direkt von den zu
ihr benachbarten Funkfeststationen empfängt und an diese Funkstation
weiterleitet.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine vereinfachte und verbesserte
Möglichkeit zum
Austausch von Statusinformationen enthaltenden Daten zwischen Teilnehmer-Endgeräten eines Datenfunksystems
bereitzustellen. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprü che 1 und
8. Weiterbildungen der Erfindung sind abhängigen Patentansprüchen entnehmbar.
-
Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Austausch von Statusinformationen enthaltenden Datenpaketen
zwischen Teilnehmer-Endgeräten eines
Datenfunksystems ist vorgesehen, dass die Übertragung der Datenpakete
zu definierten Sendezeitpunkten über
direkte Funkverbindungen zwischen einem ersten, sendenden Teilnehmer-Endgerät und mindestens
einem zweiten, empfangenden Teilnehmer-Endgerät erfolgt. Es wird also keinerlei feste
Netzinfrastruktur vorgesehen, sondern es kommunizieren im Sinne
eines dezentralen Ad-Hoc Netzes die einzelnen Teilnehmer-Endgeräte direkt
miteinander, um die Statusinformationen untereinander auszutauschen.
Als Datenfunksystem zur Realisierung der Erfindung kann grundsätzlich jede
geeignete Art von Funksystemen zur Übertragung von Daten bzw. Datenpaketen
gewählt
werden. Zumindest ein Teil der Statusinformationen wird in jedem
Teilnehmer-Endgerät
bis zum nächsten
Sendezeitpunkt aktualisiert. Dadurch können zu jedem Sendezeitpunkt immer
die aktuellen Statusinformationen ausgesendet werden.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
bietet noch einen weiteren Vorteil: Es muss nicht nur eine reine
Aussendung eigener Statusinformationen in Form von Datenpaketen
erfolgen. Die Statusinformationen können bei einem erfindungsgemäßen Verfahren
vielmehr auch von einem ersten, die Statusinformationen generierenden
Teilnehmer-Endgerät über mindestens
ein zweites Teilnehmer-Endgerät
an mindestens ein drittes Teilnehmer-Endgerät weitergeleitet werden, was
insbesondere dann hilfreich ist, wenn keine direkte Funkverbindung
von dem ersten Teilnehmer-Endgerät
zu dem mindestens einen dritten Teilnehmer-Endgerät möglich ist. Damit wird sichergestellt,
dass die Statusinformationen nicht nur denjenigen Teilnehmer-Endgeräten zur
Verfügung
stehen, die sich in unmittelbarer Kommunikations-Reichweite des
ersten Teilnehmer-Endgerätes befinden,
sondern es können
weit mehr Teilnehmer-Endgeräte
erreicht werden, idealerweise bis hin zu einer flächendeckenden
Versorgung. Als Statusinformationen kommen insbesondere die eingangs
genannten Arten von Statusinformationen in Frage.
-
Es
kann insbesondere vorgesehen werden, dass zumindest ein Teil der
Statusinformationen in Form von Datenpaketen von jedem Teilnehmer-Endgerät in regelmäßigen Zeitintervallen
ausgesendet und/oder weitergeleitet wird. Damit wird erreicht, dass
die anderen Teilnehmer-Endgeräte
immer auf einem weitgehend aktuellen Stand über den betreffenden Status
gehalten werden. Die Zeitintervalle können an die speziellen Bedürfnisse
des jeweiligen Status angepasst werden, wobei diese Anpassung grundsätzlich auch
dynamisch erfolgen kann.
-
Es
können
im Rahmen einer speziellen Weiterbildung auch Statusinformationen
unterschiedlicher Priorität
definiert werden, wobei Statusinformationen niedrigerer Priorität in regelmäßigen Zeitintervallen
ausgesendet und/oder weitergeleitet werden und Statusinformationen
hoher Priorität
unverzüglich ausgesendet
und/oder weitergeleitet werden. Damit kann flexibler auf bestimmte
Situationen reagiert werden, die eine schnellere oder weniger schnelle
Aussendung und/oder Weiterleitung der entsprechenden Statusinformationen
erfordern.
-
Wird
allerdings bei einem Datenfunksystem eine Weiterleitung der Statusinformationen
durch die Teilnehmer-Endgeräte
vorgesehen, so kann dies – vor
allem bei einer großen
Zahl von Teilnehmer-Endgeräten
und umfangreichen Statusinformationen – zu einem übermäßigen Datenaufkommen führen. Dem kann
in einer speziellen Weiterbildung der Erfindung jedoch dadurch begeg net
werden, dass in jedem Teilnehmer-Endgerät auf Basis von bisher vorhandenen Statusinformationen
und/oder den zwischen zwei Sendezeitpunkten von mindestens einem
weiteren Teilnehmer-Endgerät
empfangenen Statusinformationen eine Auswertung der Statusinformationen durchgeführt wird,
in Abhängigkeit
von dem Ergebnis der Auswertung aktualisierte, komprimierte Statusinformationen
generiert werden und die aktualisierten, komprimierten Statusinformationen
zum nächsten Sendezeitpunkt
an mindestens ein weiteres Teilnehmer-Endgerät übertragen werden. Dabei ist
es nicht zwangsläufig
erforderlich und eventuell auch nicht immer möglich, dass ein Teilnehmer-Endgerät stets Statusinformationen
von anderen Teilnehmer-Endgeräten
empfängt.
Es kann die Generierung der aktualisierten und gleichzeitig komprimierten
Statusinformationen auch allein aufgrund der bisher im Teilnehmer-Endgerät vorliegenden
Statusinformationen erfolgen.
-
Die
Generierung aktualisierter und gleichzeitig komprimierter Statusinformationen
ist insbesondere dann möglich,
wenn die vorliegenden Statusinformationen und/oder die Statusinformationen
mehrerer Teilnehmer-Endgeräte
zu einer vereinheitlichten Statusinformation, also über einen
Gesamtstatus, zusammengefasst werden können, der dann durch eine entsprechend
komprimierte Statusinformation repräsentiert werden kann, die folglich
nur noch einen deutlich geringeren Datenaufwand bei deren Aussendung
erfordert, als die Summe der Daten der ursprünglichen Statusinformationen.
Es können
speziell zur Komprimierung der Statusinformationen die vorliegenden
und/oder empfangenen Statusinformationen mit gespeicherten Statusszenarien
verglichen und mindestens einem der gespeicherten Statusszenarien
zugeordnet werden und die Statusinformationen des entsprechenden
Statusszenarios als komprimierte Statusinformationen weitergeleitet
werden.
-
Wie
bereits eingangs beschrieben können Statusinformationen
für verschieden
Anwendungen in einem Datenfunksystem eine Rolle spielen. Insbesondere
können
die Statusinformationen Informationen über den aktuellen und/oder
historischen Status eines Fahrzeuges enthalten, also zu einer Analyse einer
Fahrzeugsituation, Fahrzeug-Umgebungssituation oder Verkehrssituation
dienen. So können
beispielsweise die Statusinformationen des Fahrzeuges zumindest
Informationen mit niedrigerer Priorität über mindestens einen Teil des
Fahrtverlaufes (z.B. aktuelle Position, Fahrtrichtung, Geschwindigkeit) und
der Umgebungssituation (z.B. bestimmte Sensordaten, lokale Verkehrssituation)
des Fahrzeuges enthalten. Diese Informationen niedrigerer Priorität können dann,
wie vorstehend beschrieben, im Rahmen regelmäßiger Aussende- und/oder Weiterleiteprozeduren
an andere Teilnehmer-Endgeräte
des Datenfunksystems weitergeleitet werden.
-
Zusätzlich kann
vorgesehen werden, dass bei Auftreten einer Notfallsituation Statusinformationen
mit hoher Priorität
ausgesendet werden, die zumindest Informationen über die Notfallart (z.B. Grund für Auslösung der
Notfallmeldung) und über
mindestens einen Teil des Fahrtverlaufes des Fahrzeuges (z.B. Position,
Fahrtrichtung) enthalten. Schließlich können die Statusinformationen
auch zusätzlich
Informationen über
den Status des Teilnehmer-Endgerätes,
insbesondere über
bestehende oder gewünschte
Datenfunkverbindungen zu anderen Teilnehmer-Endgeräten enthalten.
So können
beispielsweise Kanalanforderungen bzw. Reservierungswünsche für Übertragungskapazitäten im Rahmen
von Statusinformationen weitergeleitet werden
-
Die
vorliegende Erfindung umfasst außerdem ein Teilnehmer-Endgerät zum Austausch
von Statusinformationen enthaltenden Datenpaketen mit weiteren Teilnehmer-Endgeräten eines
Datenfunksystems, welches zumindest eine Einrichtung zum Datenaustausch über direkte
Funkverbindungen mit weiteren Teilnehmer-Endgeräten aufweist. Mit Hilfe eines
solchen Teilnehmer-Endgerätes
können
auf einfache Weise Statusinformationen zwischen verschiedenen Teilnehmer-Endgeräten ausgetauscht werden.
-
Zusätzlich kann
das Teilnehmer-Endgerät eine
Einrichtung zur Auswertung von empfangenen Statusinformationen,
eine Einrichtung zur Generierung komprimierter Statusinformationen
in Abhängigkeit
von dem Ergebnis der Auswertung und eine Einrichtung zur Weiterleitung
der komprimierten Statusinformationen an mindestens ein drittes
Teilnehmer-Endgerät
aufweisen, um die zu übertragende Datenmengen
möglichst
weitgehend zu reduzieren. All diese Einrichtungen können durch
bereits im Teilnehmer-Endgerät
vorhandene, gegebenenfalls entsprechend angepasste Einrichtungen
oder auch durch zusätzliche
Einrichtungen realisiert werden, wobei grundsätzlich mehrere dieser Einrichtungen auch
in einer Einrichtung funktionell zusammengefasst werden können.
-
Für eine spezielle
Anwendung eines vorgenannten Teilnehmer-Endgerätes für Zwecke einer Fahrzeug- und/oder
Verkehrs-Analyse kann eine datentechnische Verbindung von dem Teilnehmer-Endgerät zu einer
Einrichtung zur Erfassung von Statusinformationen über den
aktuellen und/oder historischen Status eines Fahrzeuges vorgesehen
werden.
-
Ein
spezielles Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der 1 und 2 erläutert.
-
Es
zeigen:
-
1:
Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ad-Hoc-Datenfunknetzes
zur Weiterleitung von Verkehrsinformationen
-
2:
Schematische Darstellung der Weiterleitung einer Notfallmeldung
mit Hilfe eines Datenfunknetzes nach 1
-
Das
in 1 dargestellte Datenfunknetz gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst – im
Gegensatz zu den eingangs genannten zellularen Funksystemen – lediglich
beliebig viele mobile Teilnehmer-Endgeräte (mobile Terminals) MT1,
MT2, ...MT7, die nach Art eines Ad-Hoc-Netzes direkt miteinander
kommunizieren und dabei untereinander Statusinformationen austauschen,
die vor allem Verkehrsinformationen für Fahrzeuge beinhalten. Neben den
Teilnehmer-Endgeräten
MT1, MT2, ...MT7 ist keine weitere Netzinfrastruktur erforderlich.
-
Wie
in 1 am Beispiel der Endgeräte MT4 und MT5 dargestellt,
beinhalten die Endgeräte
einerseits Einrichtungen zum Datenaustausch bzw. zur Weiterleitung
von empfangenen Daten an weitere Endgeräte (Data Exchange/Data Forwarding
Unit, DX/DF-Unit), andererseits Einrichtungen zur Auswertung und
Kompression von empfangenen Daten vor deren Weiterleitung (Data
Evaluation/Data Compression Unit, DE/DC-Unit). Schließlich weisen
die Endgeräte
eine unidirektionale oder bidirektionale datentechnische Verbindung 2 zu
Sensoren (Sensor) und/oder Datenbanken (Database) auf, die zur Erfassung
von aktuellen und/oder historischen Verkehrsinformationen als Statusinformationen
von Fahrzeugen dienen. Die Endgeräte MT1, MT2, ...MT7 sind jeweils in
ein Fahrzeug integriert.
-
Jedes
Endgerät
MT1, MT2, ...MT7 sendet regelmäßig Datenpakete
mit Statusinformationen niedriger oder normaler Priorität an alle
umliegenden Endgeräte,
wobei die Statusinformationen Verkehrsinformationen beinhalten,
insbesondere
- – Fahrzeugdaten wie Position,
Geschwindigkeit, Fahrtrichtung
- – zusätzliche
Sensordaten, z.B. über
den Fahrbahnzustand, Sichtverhältnisse,
Wettersituation etc,
- – Analyse
der lokal beobachteten Verkehrssituation
-
Diese
Informationen werden den Endgeräten MT1,
MT2, ...MT7 über
die datentechnische Verbindung 2 bereitgestellt. Die Aussendung
kann im einfachsten Fall in einem Rundsendeverfahren (Broadcast)
erfolgen. Es können
im Rahmen der Statusinformationen auch Informationen übertragen
werden, die bestehende oder gewünschte
Kommunikationsverbindungen betreffen wie z.B. Reservierungswünsche für einen
selbstorganisierenden Kanalzugriff.
-
Der
Zugriff der Endgeräte
MT1, MT2, ...MT7 auf die erforderlichen Übertragungskapazitäten, also den
entsprechenden Funkkanal, erfolgt in einer selbstorganisierenden
Form. Die Endgeräte
MT1, MT2, ...MT7 bilden folglich ein Ad-Hoc-Netz.
-
In
einer Notfallsituation eines Fahrzeuges V1 (dieses Szenario ist
in 2 dargestellt) sendet das zugehörige Endgerät, gesteuert über die
datentechnische Verbindung 2, unverzüglich ein entsprechendes Datenpaket 5 hoher
Priorität,
das Notfallinformationen enthält,
im Rundsendeverfahren an alle Fahrzeuge V2 in Reichweite aus (siehe
schraffierte Kreisfläche
in 2). Es können
insbesondere folgende Informationen ausgesendet werden:
- – Fahrzeug-Position,
Geschwindigkeit bzw. Geschwindigkeitsverlauf, Fahrtrichtung
- – Notfallart
bzw. Grund für
die Auslösung
der Notfallmeldung, z.B. Airbag-Auslösung, Notbremsung, Vereisung
der Fahrbahn
-
Es
wird also durch eine entsprechende Sensormessung (Airbag-Auslösung, Crashsensor
o.ä.) oder
manuell eine Notfallsituation erkannt und die Aussendung einer entsprechenden
Notfallmeldung 5 veranlasst. Die in direkter Reichweite
befindlichen Fahrzeuge V2 empfangen über ihre Endgeräte MT diese
Notfallmeldung, werten die empfangenen Informationen mit Hilfe der
entsprechenden Einrichtungen (DE/DC-Unit) an Bord des Fahrzeuges
V2 aus und es werden gegebenenfalls über datentechnische Verbindungen 2 automatisch
Maßnahmen 6 in
dem Fahrzeug V2 eingeleitet, um angemessen auf die Notfallmeldung 5 zu
reagieren. Solche automatischen Maßnahmen 6 können beispielsweise
eine automatische Geschwindigkeitsverringerung, Betätigung der
Bremsen oder eine Warnmeldung an den Fahrer des Fahrzeuges V2 sein.
-
Damit
die wichtigen Notfallinformationen auch anderen Fahrzeugen V3, ...V6
außerhalb
der direkten Reichweite des Endgerätes MT des Fahrzeuges V1 zur
Verfügung
gestellt werden können,
werden, beispielsweise je nach Priorität der Notfallinformationen,
entweder die ausgewerteten und gegebenenfalls entsprechend Komprimierten
Notfallinformationen unmittelbar in einem – im allgemeinen mehrfachen – Weiterleitungsschritt 7 an
weitere Endgeräte MT
weiterer Fahrzeuge V3, ...V6 weitergeleitet. Es kann aber auch die
im Fahrzeug V2 ausgewertete Notfallinformation in die üblichen
periodischen Statusinformationen des Fahrzeuges V2 integriert werden und
dann im Rahmen der periodisch vorgesehenen Datenaussendungen des
Endgerätes
MT des Fahrzeuges V2 an andere Fahrzeuge V3, ...V6 weitergeleitet
werden, wobei auch hier die Weiterleitung 7 mehrfach an
andere von Fahrzeug zu Fahrzeug erfolgen kann, wie 2 zeigt.
-
Die
jeweilige Auswertung der empfangenen Status- bzw. Notfallinformationen
entscheidet dabei auch, welche Teile der Auswertungsergebnisse an andere
Endgeräte
MT anderer Fahrzeuge V3, ...V6 weitergeleitet werden und welche
nicht. Das gilt entsprechend für
den Fall einer reinen Aussendung 3 bzw. Weiterleitung 4 periodischer
Statusinformationen. Damit werden die Statusinformationen, die z.B. von
einem Endgerät
MT4 stammen, durch ein Endgerät
MT5, das diese Informationen empfängt, nicht einfach durch ein
Duplizieren und Versenden der entsprechenden Datenpakete an andere
Endgeräte MT6,
MT7 weitergeleitet. Würde
solch eine einfache Repeater-Funktion in den Endgeräten Mt1,
MT2, ...MT7 vorgesehen, so könnte
es unter Umständen zur
Bildung von Schleifen innerhalb des Netzes kommen, welche wiederum
zur Bindung einer erheblichen Menge von Systemressourcen bzw. Übertragungskapazitäten innerhalb
des Datenfunknetzes führen
könnte.
-
Daher
wird vorgesehen, dass die von einem Endgerät MT5 empfangenen Datenpakete
ausgewertet werden und komprimierte Statusinformationen erzeugt
und weitergeleitet werden. Dabei können empfangene Statusinformationen
wie z.B. die Informationen verschiedener, räumlich benachbarter Endgeräte MT1,
MT2, MT3 „Geschwindigkeit
für Fahrzeug
Vi gleich Null bei Position XY" mit
gespeicherten Statusszenarien verglichen werden und so eine komprimierte
Statusinformation „Stau
bei Position XY" erzeugt
werden. Die Fahrzeugsituation und/oder die lokale Verkehrssituation
für die
Fahrzeuge Vi, i=1, 2, ...n, deren Darstellung anhand von Statusinformationen
durch die Endgeräte
MT1, MT2, MT3 weitergeleitet wird, wird also nach dem Empfang im
Endgerät MT4
zu einer regionalen oder globalen Verkehrssituation verdichtet,
die in der Regel viel kompakter im Rahmen von Statusinformationen
dargestellt werden kann als die Summe der einzelnen lokalen Verkehrssituationen.
Das Endgerät
MT4 sendet dann im Rahmen der nächsten
regelmäßigen Aussendung
von Datenpaketen nicht nur die Statusinformationen für das zugehörige Fahrzeug
Vi, sondern auch die komprimierten Statusinformationen. Somit kann
ein Überfluten
des entsprechenden Übertragungsmediums mit
redundanten Informationen vermieden. Es wird vielmehr eine Weiterleitung
der Daten ermöglicht, ohne
dass eine übermäßige Datenlast
auf dem Übertragungsmedium
generiert wird.