-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Netzwerksystems mit einem lokalen Netzwerk mit einem ersten Kraftfahrzeug und mit zumindest einem zweiten Kraftfahrzeug. Es wird zumindest von einem der Kraftfahrzeuge das lokale Netzwerk mittels einer elektronischen Recheneinrichtung des Netzwerksystems erzeugt, wobei das andere Kraftfahrzeug mittels einer Übertragungstechnologie mittels einer elektronischen Recheneinrichtung dieses Kraftfahrzeugs in das lokale Netzwerk eingewählt wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Netzwerksystem.
-
Aus dem Stand der Technik sind bereits unterschiedliche Übertragungstechnologien wie zum Beispiel Mobilfunktechnik oder weitere Funktechnik wie beispielsweise WLAN oder Bluetooth bekannt. Durch die begrenzte Anzahl von Basisstationen oder anderen Zugangspunkten kommt es zu Versorgungslücken, Kapazitätsengpässen und hohe Latenzen durch die zentrale Verarbeitung.
-
Die
US 2016/0150451 A1 offenbart einen drahtlosen Netzwerkrouter für ein Fahrzeug und ein Betriebsverfahren dafür. Der drahtlose Netzwerkdatenrouter umfasst eine Mehrfachverbindungsschnittstelle für den drahtlosen Zugriff in Fahrzeugumgebungen, hier mittels Wave. Ferner umfasst dieser ein drahtloses lokales Netzwerk, sowie eine Schnittstelle. Ferner umfasst der Netzwerkdatenrouter eine Netzwerkschnittstelle. Ferner umfasst der drahtlose Netzwerkdatenrouter eine Downlink-Datenverbindung für das Fahrzeug und/oder Benutzer im Fahrzeug und in dessen Umgebung. Ferner umfasst der drahtlose Netzwerkdatenrouter eine Datenverarbeitungseinheit zum Routen von Daten zwischen den Schnittstellen. Die Datenverarbeitungseinheit ist dazu konfiguriert, eine Punktzahl für jedes erreichbare Netzwerk auf den Wave-, Wi-Fi- und Mobilfunkschnittstellen zu berechnen. Ferner ist die Datenverarbeitungseinheit dazu konfiguriert ein Umschalten der Uplink-Verbindung des Datenrouters des drahtlosen Netzwerks zu dem erreichbaren Netzwerk mit der besten Punktzahl umzuschalten. Ferner offenbart diese Druckschrift einen Drahtlosnetzwerkdatenrouter für Fahrzeuge zum Verbinden von Fahrzeugen mit dem Internet über eine Multi-Netzwerk-Vorrichtung, wobei der Router ein mobiler Router ist, der geeignet ist, ein Netz von verbundenen Fahrzeugen zu bilden, wobei der Router zum Verwenden von geparkten Fahrzeugen zum Umverteilen von Wi-Fi-Signalen von festen Hotspots angeordnet ist.
-
Ferner ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass jeweils nur eine Verbindung für die Datenübertragung von Fahrzeugen beziehungsweise für die Bereitstellung von Datenübertragungsdiensten verwendet wird. Herkömmliche Übertragungsdienste, wie beispielsweise GSM, 3G, LTE, WLAN bieten eine geringe Flexibilität bei der Übertragungsqualität. Die Übertragungsqualität kann insbesondere durch den Datendurchsatz, die Latenz und die Verfügbarkeit definiert werden. Ferner sind die Kosten insbesondere beim Mobilfunk sehr hoch.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie ein Netzwerksystem zu schaffen, mittels welchen die Qualität einer Datenübertragung bei der Kommunikation verbessert werden kann.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch ein Netzwerksystem gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Netzwerksystems mit einem lokalen Netzwerk, mit einem ersten Kraftfahrzeug und mit zumindest einem zweiten Kraftfahrzeug. Es wird zumindest von einem der Kraftfahrzeuge das lokale Netzwerk mittels der elektronischen Recheneinrichtung des jeweiligen Kraftfahrzeugs erzeugt. Das andere Kraftfahrzeug wird mittels einer Übertragungstechnologie mittels einer elektronischen Recheneinrichtung dieses Kraftfahrzeugs in das lokale Netzwerk eingewählt.
-
Es ist vorgesehen, dass von einer kraftfahrzeugexternen, zentralen elektronischen Recheneinrichtung in Abhängigkeit eines Entscheidungskriteriums bestimmt wird, welches der Kraftfahrzeuge in das lokale Netzwerk eingewählt wird.
-
Insbesondere kann die Qualität der Datenübertragung besser auf die bestehenden Anforderungen des betreffenden Datenstroms abgestimmt werden.
-
Insbesondere kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Entscheidung über die Netzstruktur von einer kraftfahrzeugexternen zentralen Recheneinrichtung oder von einer dezentralen elektronischen Recheneinrichtung beispielsweise unter den Kraftfahrzeugen ausgehandelt wird. Ferner ist auch eine Mischung daraus möglich. Insbesondere kann ferner in Abhängigkeit des einen oder einer Vielzahl, insbesondere mehr als eins, Entscheidungskriterien die Entscheidung getroffen werden.
-
Somit kann zwischen den Kraftfahrzeugen das lokale Netzwerk ausgebildet werden. Datenpakete können somit zwischen den Kraftfahrzeugen übertragen werden.
-
Zwischen dem Kraftfahrzeug, welches das lokale Netzwerk bereitstellt, kann ferner mittels einer weiteren Übertragungstechnologie ein erstes Netzwerk bereitgestellt werden. Nachfolgend wird die Übertragungstechnologie zwischen einer Basisstation und dem Kraftfahrzeug, mittels welcher das erste Netzwerk aufgebaut werden kann, auch als erste Übertragungstechnologie bezeichnet. Die Übertragungstechnologie zwischen den beiden Kraftfahrzeugen, also für das lokale Netzwerk, wird nachfolgend auch als zweite Übertragungstechnologie bezeichnet.
-
Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass eine Datenverbindung zwischen den zwei Kraftfahrzeugen beispielsweise über WLAN oder DSRC hergestellt wird. Zwischen einem der beiden Kraftfahrzeuge wird insbesondere ein feststehendes erstes Netzwerk mit der Basisstation als Kommunikationsinfrastruktur beispielsweise über Mobilfunk oder ebenfalls über WLAN hergestellt. Mit anderen Worten ist insbesondere vorgesehen, dass die erste Übertragungstechnologie beispielsweise Mobilfunk oder WLAN sein kann, während die zweite Übertragungstechnologie insbesondere WLAN oder DSRC ist. Mit anderen Worten kann die erste Übertragungstechnologie unterschiedlich von der zweiten Übertragungstechnologie sein. Es ist ebenfalls möglich, dass die erste Übertragungstechnologie gleich der zweiten Übertragungstechnologie ausgebildet ist.
-
Beim DSRC-Modul handelt es sich um eine Kommunikationsart, mit anderen Worten eine Übertragungstechnologie, mittels welcher die Kommunikation über eine kurze Distanz durchgeführt werden kann. Insbesondere handelt es sich bei dem DSRC (Dedicated Short Range Communication)-Modul um eine Übertragungstechnologie, mittels welcher eine semi-passive Transpondertechnik mit sehr kleinen Kommunikationszonen errichtet wird. Unter DSRC kann beispielsweise die CEN- und die ETSI-Kommunikation angesehen werden. Ferner kann die Wave-Kommunikation als DSRC-Kommunikation angesehen werden. Insbesondere findet die DSRC-Kommunikation zwischen Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation, welche auch als V2V-Kommunikation bezeichnet werden kann, zur Kollisionsverhütung statt. Insbesondere können beispielsweise Staumeldungen entsprechend über dieses Verfahren zwischen den Kraftfahrzeugen ausgetauscht werden. Bei dem DSRC-Verfahren kann beispielsweise ein IEEE-802.11p-Netz aufgebaut werden. Beim WLAN handelt es sich um ein drahtloses lokales Netzwerk (Wireless Local Area Network). Es bezeichnet ein lokales Funknetz, wobei meist der Standard IEEE-802.11-Familie verwendet wird. Mittels des Mobilfunkmoduls kann beispielsweise ein GSM, ein UMTS, ein LTE, ein 5G, ein C-V2X/Sidelink als Mobilfunk bereitgestellt werden. Ferner kann auch ZigBee nach dem Standard IEEE-802.15.4 verwendet werden. Ebenfalls möglich ist, dass das mm-Wave nach dem Standard IEEE-802.11ad verwendet wird. Ferner kann beispielsweise auch mittels Bluetooth die Kommunikation durchgeführt werden.
-
Die kraftfahrzeugexterne, zentrale elektronische Recheneinrichtung fungiert in diesem Fall insbesondere als Steuerungseinheit. Das Kraftfahrzeug, mittels welchem das lokale Netzwerk und insbesondere auch das erste Netzwerk hergestellt wird, kann insbesondere als Access-Point (Zugangspunkt) bezeichnet werden, während das Kraftfahrzeug, welches in das lokale Netzwerk eingewählt wird, als Client (Klient) bezeichnet werden kann. Insbesondere kann dadurch eine hierarchische Struktur mittels der kraftfahrzeugexternen, zentralen elektronischen Recheneinrichtung bestimmt und hergestellt werden, wobei die hierarchische Struktur von der kraftfahrzeugexternen, zentralen elektronischen Recheneinrichtung gesteuert wird.
-
Dadurch ist es ermöglicht, dass die Qualität der Datenübertragung zwischen dem Kraftfahrzeug, insbesondere zwischen den Kraftfahrzeugen, und der Basisstation verbessert werden kann.
-
Insbesondere bietet sich dies an, da WLAN-Netzwerke im Infrastruktur-Modus hierarchisch aufgebaut sind. Ein solches lokales Netzwerk besteht aus einem zentralen Teilnehmer, dem sogenannten Access-Point, der als Organisator des Netzwerks agiert und den Funkverkehr zwischen allen im Netzwerk eingewählten Knoten koordiniert. Mit anderen Worten ist der Organisator dasjenige Kraftfahrzeug, zwischen welchem das erste Netzwerk und der Basisstation hergestellt ist. Die anderen Netzwerkknoten ordnen sich der Koordination des Access-Points unter und werden insbesondere Clients genannt.
-
Somit ergibt sich in jedem Netzwerk eine Hierarchie von einem koordinierenden Access-Point und mehreren teilnehmenden Clients.
-
Da sich in einem lokalen Netzwerk aus mobilen Sendern, insbesondere den Kraftfahrzeugen und Empfängern, insbesondere den Kraftfahrzeugen, die Position der Teilnehmer und somit die Netztopologie ständig verändert, ist es unvermeidlich, dass bestehende hierarchische Funknetze häufig zusammenbrechen, weil die Kraftfahrzeuge, die als Client fungieren, die Funkverbindung zu dem Access-Point ihres aktuellen Netzwerks verlieren.
-
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass ein zentral ablaufender Algorithmus in regelmäßigen Zeitabschnitten einem Knoten die Access-Point-Rolle zuteilt und allen anderen Knoten in der nahen Umgebung die Client-Rolle zuteilt. Auf Basis dieser Zuteilung bauen die Access-Points für den jeweiligen Zeitabschnitt ein Netzwerk auf, in das sich umliegende Clients einwählen können. Insbesondere werden die Clients eingewählt. Dieser Prozess wird für jeden Zeitabschnitt wiederholt, sodass sich die Netzwerk-Hierarchie für jeden Zeitabschnitt neu ergibt.
-
Die Netzwerk-Hierarchie kann insbesondere ferner auch in Abhängigkeit des Datenübertragungsbedarfs der einzelnen Knoten/Kraftfahrzeuge optimiert werden. Mit anderen Worten kann als Entscheidungskriterium ein Datenübertragungsbedarf angesehen werden.
-
Ferner können, je nach Datenbedarf auch beispielsweise parkende Kraftfahrzeuge gezielt „aufgeweckt“ werden.
-
Sollte beispielsweise ein Datenübertragungsbedarf an einem bestimmten Ort beziehungsweise in einer bestimmten Region nicht gedeckt werden können, könnten Kraftfahrzeuge dort hingeleitet werden, um eine entsprechend verbesserte Netzwerk-Hierarchie herzustellen. Beispielsweise kann hierzu eine Routenführung im Kraftfahrzeug gezielt geändert werden oder es könnte beispielsweise ein autonom fahrendes Kraftfahrzeug dort hingeführt werden.
-
Insbesondere existiert über einen geographischen Raum eine Vielzahl von lokalen Netzwerken, welche mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens optimiert werden.
-
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass sich das Kraftfahrzeug beziehungsweise eine Vielzahl von Kraftfahrzeugen, welche eine jeweilige elektronische Recheneinrichtung aufweisen, sich ergänzend unterstützen durch die intelligente Sende- und Empfangseinheit innerhalb der elektronischen Recheneinrichtungen, wodurch eine verbesserte Kommunikationsinfrastruktur bei der Datenübertragung geschaffen werden kann. Die Kraftfahrzeuge fungieren als mobile Sendemasten. Es können Signale von herkömmlichen feststehenden Sendemasten oder anderen Zugangspunkten wie zum Beispiel WLAN über ein oder mehrere Kraftfahrzeuge weitergegeben werden. Dabei werden unterschiedliche Zeit, Frequenzplätze oder Antennen oder eine Kombination daraus verwendet. Es werden sowohl unterschiedliche Technologien für verschiedene Datenströme, beispielsweise eine Kanalbündelung, als auch kooperative Übertragungsverfahren, wie die Anwendung von MIMO, Relaying, Distributed Antenna Systems für Kraftfahrzeuge zwischen den Kraftfahrzeugen und dem Mobilfunknetz und anderen Zugangspunkten verwendet. Bei der Übertragung von Daten von einem Kraftfahrzeug zum nächsten wird der direkte Übertragungsweg genutzt, solange die Verbindung besteht.
-
Insbesondere durch die Ausrüstung von Kraftfahrzeugen mit entsprechender Hard- und Software, also gegenständlicher Komponenten und Computerprogrammprodukten, werden diese zu mobilen Sendemasten, die im Zusammenspiel mit der vorhandenen Infrastruktur und miteinander ein Funknetz aufbauen, die die mit dem Funknetz versorgte Fläche deutlich erweitert. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Kraftfahrzeug jeweils mit dem LTE-Modem und beispielsweise zwei WLAN-Modulen pro Kraftfahrzeug ausgestattet wird. Auf diese Weise kann jedes Kraftfahrzeug per Mobilfunk eine Verbindung mittels des LTE-Modems zum Internet aufbauen, sofern Mobilfunknetz verfügbar ist. Sollte nur ein Bruchteil der Kraftfahrzeuge Zugang zum Mobilfunknetz haben, können die Kraftfahrzeuge untereinander über WLAN-Verbindungen kommunizieren und somit eine Verbindungsbrücke zum Mobilfunknetz herstellen. Auf diese Weise kann eine Vielzahl von Netzwerkknoten mit Internetzugang versorgt werden, obwohl nur einer von ihnen mit Mobilfunknetz versorgt ist. Jedes teilnehmende Kraftfahrzeug kann somit nicht nur als Nutzer, sondern gleichzeitig auch als Bestandteil der Netzinfrastruktur dienen.
-
Insbesondere durch die Kombination von verschiedenen Kommunikationskanälen mit unterschiedlichen Übertragungstechnologien für Kraftfahrzeuge kann vorteilhaft die Verbindung zwischen den Kraftfahrzeugen hergestellt werden. Für die unterschiedlichen Anforderungen der Datenübertragung werden die jeweils am besten passenden der vorhandenen Kommunikationstechnologien, mit anderen Worten der Übertragungstechnologien, verwendet. Je nach Länge und Eigenschaft der Übertragungsstrecke können unterschiedliche Übertragungstechnologien verwendet werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass für eine kurze Übertragungsstrecke Funktechnologien verwendet werden, die für den Nahbereichsfunk ausgelegt sind. Für eine lange Übertragungsstrecke hingegen können Funktechnologien eingesetzt werden, die für Kommunikation über größere Distanzen ausgelegt sind.
-
Daher werden zur Verbesserung der Datenkommunikation die Kraftfahrzeuge mit mehreren Kommunikationstechnologien, mit anderen Worten Übertragungstechnologien, ausgestattet. Durch den Technologiemix kann für jedes Datenpaket beziehungsweise Information die passende Kommunikationstechnologie oder eine Kombination aus dem Technologiemix ausgewählt werden.
-
In einer vorteilhaften Weiterbildung kann von einem der Kraftfahrzeuge mittels einer weiteren Übertragungstechnologie und einer Basisstation des Netzwerksystems ein erstes Netzwerk mittels der elektronischen Recheneinrichtung erzeugt werden und von diesem Kraftfahrzeug das lokale Netzwerk erzeugt werden, wobei zusätzlich in Abhängigkeit eines Entscheidungskriteriums bestimmt wird, mittels welchem der Kraftfahrzeuge das erste Netzwerk erzeugt wird. Unter Basisstation ist insbesondere ein zentraler Server, der beispielsweise als Cloud ausgeführt sein kann, zu verstehen.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform wird ein drittes Kraftfahrzeug mit einer dritten elektronischen Recheneinrichtung in das lokale Netzwerk mittels der zweiten Übertragungstechnologie eingewählt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine Vielzahl von Kraftfahrzeugen, insbesondere mehr als drei Kraftfahrzeuge, in das lokale Netzwerk eingewählt werden. Mit anderen Worten dient das Kraftfahrzeug, zwischen welchem das erste Netzwerk zwischen der Basisstation und diesem Kraftfahrzeug hergestellt worden ist und welches das lokale Netzwerk bereitstellt, als Access-Point, während die weiteren Kraftfahrzeuge, insbesondere die Vielzahl von Kraftfahrzeugen, in das lokale Netzwerk als Clients eingewählt werden können. Somit kann für eine Vielzahl von Kraftfahrzeugen das lokale Netzwerk bereitgestellt werden. Insbesondere ist es dadurch ermöglicht, dass die Datenübertragungsqualität zwischen den Kraftfahrzeugen und der Basisstation verbessert werden kann.
-
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn bei einem Überschreiten eines vorbestimmten Abstands des Kraftfahrzeugs, welches das lokale Netzwerk aufbaut, von den anderen zwei Kraftfahrzeugen als Entscheidungskriterium mittels der kraftfahrzeugexternen, zentralen elektronischen Recheneinrichtung bestimmt wird, von welchen der beiden verbliebenen Kraftfahrzeuge das lokale Netzwerk erzeugt wird und welches der beiden verbliebenen Kraftfahrzeuge in das lokale Netzwerk eingewählt wird. Mit anderen Worten, sollte sich das Kraftfahrzeug, welches der Access-Point ist, entfernen, so kann von der kraftfahrzeugexternen, elektronischen Recheneinrichtung entschieden werden, welches der übrig gebliebenen Kraftfahrzeuge nun die Rolle des Access-Points übernimmt. Insbesondere wird dies in Abhängigkeit des Entscheidungskriteriums oder mehrerer Entscheidungskriterien, beispielsweise einer Verbindungsqualität des jeweiligen Kraftfahrzeugs zur Basisstation, realisiert. Es wird dann das lokale Netzwerk zwischen den verbliebenen beiden Kraftfahrzeugen aufgebaut, wobei eines der beiden Kraftfahrzeuge dann als Access-Point bereitgestellt wird, während das andere Kraftfahrzeug sich in das lokale Netzwerk einwählt. Insbesondere wird das weitere Kraftfahrzeug in das lokale Netzwerk eingewählt. Somit wird an die aktuelle Situation angepasst von der kraftfahrzeugexternen, zentralen elektronischen Recheneinrichtung entschieden, welches der beiden verbliebenen Kraftfahrzeuge als Access-Point bereitgestellt wird und welches der beiden verbliebenen Kraftfahrzeuge in das lokale Netzwerk eingewählt wird. Dadurch kann verbessert eine Netzwerkhierarchie bereitgestellt werden. Dadurch kann die Datenübertragungsqualität zwischen den verbliebenen Kraftfahrzeugen beziehungsweise zwischen den Kraftfahrzeugen und der Basisstation verbessert werden.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird in Abhängigkeit einer aktuellen potentiellen Verbindungsqualität der Übertragungstechnologie eines jeweiligen Kraftfahrzeugs als Entscheidungskriterium bestimmt, welches der Kraftfahrzeuge in das lokale Netzwerk eingewählt wird. Insbesondere ist die Verbindungsqualität abhängig von einer Position des Kraftfahrzeugs sowohl der aktuellen als auch einer zukünftigen Position des Kraftfahrzeugs sowie einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs als auch einer Empfangsqualität der jeweiligen Sendeeinrichtung des Kraftfahrzeugs. Insbesondere kann beispielsweise durch sogenannte Heartbeat-Tests die Verbindungsqualität zwischen der kraftfahrzeugexternen, zentralen elektronischen Recheneinrichtung und den jeweiligen elektronischen Recheneinrichtungen der jeweiligen Kraftfahrzeuge überprüft werden, wodurch die Verbindungsqualität bestimmt werden kann. Insbesondere in Abhängigkeit dieser bestimmten potentiellen Verbindungsqualität kann dann entschieden werden, zwischen welchen der Kraftfahrzeuge das erste Netzwerk erzeugt wird. Dadurch kann verbessert entschieden werden, zwischen welchen der Kraftfahrzeuge das erste Netzwerk erzeugt wird. Dies verbessert die Datenübertragungsqualität zwischen den Kraftfahrzeugen und der kraftfahrzeugexternen, zentralen elektronischen Recheneinrichtung der Basisstation.
-
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn mittels der kraftfahrzeugexternen, zentralen elektronischen Recheneinrichtung in vorbestimmten Zeitabständen an die aktuelle Situation angepasst bestimmt wird, welches der Kraftfahrzeuge in das lokale Netzwerk eingewählt wird. Mit anderen Worten wird insbesondere in vorbestimmten Zeitabständen die Rolle des Access-Points beziehungsweise des Clients mittels der kraftfahrzeugexternen, zentralen elektronischen Recheneinrichtung neu zugewiesen. Beispielsweise kann dies auf Basis einer Geschwindigkeit des jeweiligen Kraftfahrzeugs durchgeführt werden. Somit wird zu jedem Zeitabschnitt, insbesondere zu jedem Zeitabstand, die Netzwerk-Hierarchie für einen bestimmten geografischen Bereich neu erzeugt und die entsprechenden Rollen innerhalb des Netzwerks neu vergeben. Damit kann an die aktuelle Situation angepasst die Netzwerk-Hierarchie neu bestimmt werden, sodass an die aktuelle Situation angepasst die Datenübertragungsqualität verbessert werden kann.
-
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn in Abhängigkeit einer zukünftigen Position der Kraftfahrzeuge als Entscheidungskriterium bestimmt wird, welches der Kraftfahrzeuge in das lokale Netzwerk eingewählt wird. Sollte beispielsweise eines der Kraftfahrzeuge zukünftig in einen Tunnel hineinfahren, so kann beispielsweise bestimmt werden, dass dieses Kraftfahrzeug nicht mehr als Access-Point dient, da eine Funkverbindung zwischen diesem Kraftfahrzeug und der Basisstation eine schlechte Verbindungsqualität aufweisen kann. Insbesondere wird dann bestimmt, dass dieses Kraftfahrzeug sich als Teilnehmer in das lokale Netzwerk einwählt beziehungsweise eingewählt wird. Ein Kraftfahrzeug, welches sich außerhalb dieses Tunnels befindet, kann dann wiederum als Access-Point dienen und somit das Netzwerk, insbesondere das erste Netzwerk, zwischen der Basisstation und dem Kraftfahrzeug, herstellen. Damit können in Abhängigkeit der Positionen der jeweiligen Kraftfahrzeuge die jeweiligen Netzwerke hergestellt werden, wodurch die Datenübertragungsqualität für die Kraftfahrzeuge und die Basisstation verbessert werden kann.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird in Abhängigkeit einer zukünftigen und/oder vergangenen Konnektivitäts-Information als Entscheidungskriterium bestimmt, welches der Kraftfahrzeuge in das lokale Netzwerk eingewählt wird. Insbesondere findet somit ein Algorithmus zur Zuweisung der Rollen des Access-Points und des Clients statt, der Daten über die aktuelle Position und Konnektivität der mobilen Netzwerkknoten, insbesondere der Kraftfahrzeuge, sowie historische Konnektivitäts-Informationen aus einer Datenbank nutzt, um die Positionen und Konnektivitäten aller Kraftfahrzeuge im kommenden Zeitabschnitt zu prognostizieren. Auf Basis dieser Prognose wird dann mittels der kraftfahrzeugexternen, zentralen elektronischen Recheneinrichtung eine verbesserte Netzwerk-Topologie bestimmt, wobei auf Basis dieser bestimmten Netzwerk-Topologie einem jeden der Kraftfahrzeuge entweder die Rolle des Access-Points oder des Clients zugewiesen wird. Dadurch ist ein verbesserter Betrieb mit einer verbesserten Datenübertragungsqualität des Netzwerksystems realisiert.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird bei einem Überschreiten eines vorbestimmten Abstands des Kraftfahrzeugs, mit welchem das lokale Netzwerk erzeugt wird, von dem anderen Kraftfahrzeug dieses Kraftfahrzeug in ein weiteres lokales Netzwerk eingewählt. Sollte beispielsweise das Kraftfahrzeug, zwischen welchem das erste Netzwerk hergestellt beziehungsweise erzeugt worden ist, schneller sein als das andere Kraftfahrzeug, so entfernt sich dieses Kraftfahrzeug von dem anderen Kraftfahrzeug. Insbesondere kann somit das andere Kraftfahrzeug sich nicht mehr in das lokale Netzwerk des Kraftfahrzeugs mit dem lokalen Netzwerk einwählen. Sollte dann das Kraftfahrzeug, welches das lokale Netzwerk aufgebaut hat, sich anderen, nochmals weiteren Kraftfahrzeugen nähern, wobei zwischen diesen Kraftfahrzeugen bereits ein lokales Netzwerk hergestellt worden ist, so wird das Kraftfahrzeug in dieses lokale Netzwerk der nochmals weiteren Kraftfahrzeuge eingewählt. Somit wird aus dem Kraftfahrzeug, welches vorher als Access-Point gedient hat, ein Client. Insbesondere kann dann vorgesehen sein, dass das andere Kraftfahrzeug, welches vorher der Client war, nun zum Access-Point werden kann. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die Datenübertragung zwischen den Kraftfahrzeugen und der Basisstation verbessert werden.
-
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Netzwerksystem zum Betreiben eines lokalen Netzwerks mit einer kraftfahrzeugexternen, zentralen elektronischen Recheneinrichtung, mit einer ersten elektronischen Recheneinrichtung eines ersten Kraftfahrzeugs und mit einer zweiten elektronischen Recheneinrichtung eines zweiten Kraftfahrzeugs, wobei das Netzwerksystem zum Durchführen des Verfahrens oder einer vorteilhaften Ausgestaltungsform nach dem vorhergehenden Aspekt ausgebildet ist. Insbesondere wird das Verfahren mittels des Netzwerksystems durchgeführt.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Netzwerksystems anzusehen. Das Netzwerksystem weist dazu gegenständliche Merkmale auf, welche eine Durchführung des Verfahrens oder eine vorteilhafte Ausgestaltungsform davon ermöglichen.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
-
Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des Verfahrens;
- 2 ein schematisches Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens;
- 3 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des Verfahrens in einer ersten Situation;
- 4 eine weitere schematische Ansicht einer Ausführungsform des Verfahrens in einer zweiten Situation;
- 5 eine weitere schematische Ansicht einer Ausführungsform des Verfahrens in einer dritten Situation;
- 6 eine weitere schematische Ansicht einer Ausführungsform des Verfahrens in einer vierten Situation; und
- 7 eine weitere schematische Ansicht einer Ausführungsform des Verfahrens in einer fünften Situation.
-
In den Fig. werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs 10. Das Kraftfahrzeug 10 weist eine elektronische Recheneinrichtung 12 auf. Die elektronische Recheneinrichtung 12 ist mit einer ersten Antenne 14, mit einer zweiten Antenne 16 und mit einer dritten Antenne 18 gekoppelt. Die erste Antenne 16 kann beispielsweise eine WLAN-Antenne sein, die zweite Antenne 16 kann beispielsweise eine LTE-Antenne sein und die dritte Antenne 18 kann beispielsweise eine WLAN-Antenne sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug 10 mit einer Basisstation 20 mittels der zweiten Antenne 16 kommunizieren kann. Es kann vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug 10 mit einem weiteren Kraftfahrzeug 22 kommunizieren kann. Insbesondere kommuniziert die dritte Antenne 18 mit der ersten Antenne 14 des weiteren Kraftfahrzeugs 22. Das weitere Kraftfahrzeug 22 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ebenfalls eine elektronische Recheneinrichtung 12, die erste Antenne 14, die zweite Antenne 16 und die dritte Antenne 18 auf.
-
Ferner kann vorgesehen sein, dass das weitere Kraftfahrzeug 22 mit einem nochmals weiteren Kraftfahrzeug 24 kommuniziert. Insbesondere ist im vorliegenden Beispiel die Kommunikation zwischen der dritten Antenne 18 des weiteren Kraftfahrzeugs 22 und der dritten Antenne 18 des nochmals weiteren Kraftfahrzeugs 24 durchgeführt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das nochmals weitere Kraftfahrzeug 24 ebenfalls die erste Antenne 14, die zweite Antenne 16 und die dritte Antenne 18 sowie eine elektronische Recheneinrichtung 12" auf.
-
Ferner zeigt 1, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel das weitere Kraftfahrzeug 22 mit einem mobilen Endgerät 26 kommunizieren kann, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels der dritten Antenne 18 zwischen dem Kraftfahrzeug 22 und dem mobilen Endgerät 26 kommuniziert werden kann. Des Weiteren ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigt, dass das nochmals weitere Kraftfahrzeug 24 mittels der ersten Antenne 14 mit zwei mobilen Endgeräten 26 kommuniziert. Mit andere Worten können sich die mobilen Endgeräte in das Netzwerk der weiteren Kraftfahrzeuge 22, 24 einwählen und somit beispielsweise das Mobilfunknetz des Kraftfahrzeugs 10 mit nutzen.
-
Insbesondere zeigt 1, dass durch die Ausrüstung von den Kraftfahrzeugen 10, 22, 24 mit den entsprechenden Hard- und Softwarekomponenten diese zu mobilen Sendemasten werden, die im Zusammenspiel mit der vorhandenen Infrastruktur, welche im vorliegenden Beispiel durch die Basisstation 20, welche insbesondere eine elektronische Recheneinrichtung 28 aufweisen kann, gebildet ist, miteinander ein Funknetz aufbauen können, das die mit dem Funknetz versorgte Fläche deutlich erweitert. Insbesondere kann somit zwischen den Kraftfahrzeugen 10, 22, 24 und der Basisstation 20 ein Netzwerksystem 30 bereitgestellt werden.
-
Eine Fahrzeugflotte wird beispielsweise mit je einem LTE-Modul und zwei WLAN-Modulen pro Kraftfahrzeug 10, 22, 24 ausgestattet. Auf diese Weise kann jedes Kraftfahrzeug 10, 22, 24 per Mobilfunk eine Verbindung zum Internet herstellen, sofern Mobilfunknetz verfügbar ist. Sollte nur ein Bruchteil der Kraftfahrzeuge 10, 22, 24 Zugang zum Mobilfunknetz haben, können die Kraftfahrzeuge 10, 22, 24 untereinander über WLAN-Verbindungen kommunizieren und somit eine Verbindungsbrücke zwischen Mobilfunk herstellen. Auf diese Weise kann eine Vielzahl von Netzwerkknoten mit Internetzugang versorgt werden, obwohl nur einer von ihnen mit Mobilfunknetz versorgt ist, in diesem Fall das Kraftfahrzeug 10. Jedes teilnehmende Kraftfahrzeug 10, 22, 24 kann somit nicht nur als Nutzer, sondern gleichzeitig auch als Bestandteil der NetzInfrastruktur dienen.
-
Zwischen dem Kraftfahrzeug 10, 22, 24, welches ein lokales Netzwerk 32 bereitstellt, kann mittels einer weiteren Übertragungstechnologie ein erstes Netzwerk 34 bereitgestellt werden. Nachfolgend wird die Übertragungstechnologie zwischen der Basisstation 20 und dem Kraftfahrzeug 10, 22, 24, mittels welcher das erste Netzwerk 34 aufgebaut werden kann auch als erste Übertragungstechnologie bezeichnet. Die Übertragungstechnologie zwischen den beiden Kraftfahrzeugen 10, 22, 24, also für das lokale Netzwerk 32, wird nachfolgend auch als zweite Übertragungstechnologie bezeichnet.
-
Bei dem Verfahren zum Betreiben eines Netzwerksystems 30 mit einem lokalen Netzwerk 32 (3) mit dem ersten Kraftfahrzeug 10 und mit zumindest dem zweiten Kraftfahrzeug 22, wird beispielsweise zwischen einem der Kraftfahrzeuge 10, 22, 24 mittels einer ersten Übertragungstechnologie und der Basisstation 20 des Netzwerksystems 30 ein erstes Netzwerk 34 mittels einer elektronischen Recheneinrichtung 12 des jeweiligen Kraftfahrzeugs 10, 22, 24 erzeugt und von diesem Kraftfahrzeug 10, 22, 24 wird das lokale Netzwerk 32 mittels der elektronischen Recheneinrichtung 12 erzeugt. Das andere Kraftfahrzeug 10, 22, 24 wird mittels einer zweiten Übertragungstechnologie mittels einer elektronischen Recheneinrichtung 12 dieses Kraftfahrzeugs 10, 22, 24 in das lokale Netzwerk 32 eingewählt.
-
Es ist vorgesehen, dass von der kraftfahrzeugexternen, zentralen elektronischen Recheneinrichtung 28 der Basisstation 20 in Abhängigkeit eines Entscheidungskriteriums bestimmt wird, in besondere mittels welchem der Kraftfahrzeuge 10, 22, 24 das erste Netzwerk 34 erzeugt wird und welches der Kraftfahrzeuge 10, 22, 24 in das lokale Netzwerk 32 eingewählt wird.
-
Somit kann zwischen den Kraftfahrzeugen 10, 22, 24 das lokale Netzwerk 32 ausgebildet werden. Datenpakete können somit zwischen den Kraftfahrzeugen 10, 22, 24 übertragen werden.
-
Insbesondere zeigt 1, dass ein drittes Kraftfahrzeug 24 mit einer dritten elektronischen Recheneinrichtung 12 in das lokale Netzwerk 32 mittels der zweiten Übertragungstechnologie eingewählt wird.
-
Ferner zeigt die 1, dass in Abhängigkeit einer aktuellen potentiellen Verbindungsqualität der Übertragungstechnologie eines jeweiligen Kraftfahrzeugs 10, 22, 24 als Entscheidungskriterium bestimmt wird, zwischen welchem der Kraftfahrzeuge 10, 22, 24 das erste Netzwerk 34 erzeugt wird.
-
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mittels der kraftfahrzeugexternen, zentralen elektronischen Recheneinrichtung 28 in vorbestimmten Zeitabständen an die aktuelle Situation angepasst bestimmt wird, zwischen welchen der Kraftfahrzeuge 10, 22, 24 das erste Netzwerk 34 erzeugt wird.
-
Ferner kann vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit einer zukünftigen Position der Kraftfahrzeuge 10, 22, 24 als Entscheidungskriterium bestimmt wird, zwischen welchem der Kraftfahrzeuge 10, 22, 24 das erste Netzwerk 34 erzeugt wird. Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit einer zukünftigen und/oder vergangenen Konnektivitäts-Information als Entscheidungskriterium bestimmt wird, zwischen welchem der Kraftfahrzeuge 10, 22, 24 das erste Netzwerk 32 erzeugt wird.
-
2 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Ablaufdiagramm des Verfahrens. In einem Schritt S1 werden die aktuelle Position und die Konnektivität aller Kraftfahrzeuge 10, 22, 24 bestimmt, In einem Schritt S2 erfolgt eine zentrale Bestimmung der Netzwerk-Topologie mittels der kraftfahrzeugexternen, zentralen elektronischen Recheneinrichtung 28. In einem Schritt S3 wird die zukünftige Position aller Kraftfahrzeuge 10, 22, 24, mit anderen Worten eine Prognose, bestimmt. Aus dem Schritt S4 erfolgt eine Abfrage einer Datenbank mit entsprechenden Konnektivitäts-Informationen. Im Schritt S5 erfolgt eine weitere Bestimmung der Netzwerk-Topologie mittels der kraftfahrzeugexternen, zentralen elektronischen Recheneinrichtung 28. Im Schritt S6 wird die zukünftige Konnektivität aller Kraftfahrzeuge 10, 22, 24 bestimmt. Mit anderen Worten findet eine Prognose der zukünftigen Konnektivität im Schritt S6 statt. Im Schritt S7 erfolgt eine weitere Bestimmung der zukünftigen Netzwerk-Topologie in Abhängigkeit von der zukünftigen Position aller Kraftfahrzeuge 10, 22, 24 gemäß Schritt S3 sowie der zukünftigen Konnektivität aller Kraftfahrzeuge 10, 22, 24 gemäß dem Schritt S6. Insbesondere wird der Schritt S7 erneut durch die kraftfahrzeugexterne, zentrale elektronische Recheneinrichtung 28 durchgeführt. Im Schritt S8 wiederum erfolgt eine Rollenzuweisung für das nächste Zeitintervall der Kraftfahrzeuge 10, 22, 24. Insbesondere erfolgt eine Rollenzuweisung, welches der Kraftfahrzeuge 10, 22, 24 das erste Netzwerk 34 mit der Basisstation 20 aufbaut und welches der Kraftfahrzeuge 10, 22, 24 in das lokale Netzwerk 32 eingewählt wird. Mit anderen Worten findet im Schritt S8 die Rollenverteilung statt, welches der Kraftfahrzeuge 10, 22, 24 als Access-Point dient und welches der Kraftfahrzeuge 10, 22, 24 als Client dient.
-
Mit anderen Worten zeigt die 2 einen Algorithmus zur Zuweisung der Rollen Access-Point und Client, der Daten über die aktuelle Position und Konnektivität der mobilen Netzwerkknoten, insbesondere der Kraftfahrzeuge 10, 22, 24, sowie historische Konnektivitäts-Informationen aus einer Datenbank nutzt, um die Position und Konnektivitäten aller Kraftfahrzeuge 10, 22, 24 im kommenden Zeitabschnitt zu prognostizieren. Auf Basis dieser Prognose berechnet der Algorithmus eine verbesserte Netzwerk-Topologie und weist auch bei dieser Basis jedem der Kraftfahrzeuge 10, 22, 24 entweder die Rolle Access-Point oder Client zu.
-
3 zeigt in einer schematischen Ansicht eine Ausführungsform des Verfahrens in einer ersten Situation. Bei Beginn eines neuen Zeitintervalls öffnet jedes der Kraftfahrzeuge 10, 22, 24 mit der Rolle Access-Point ein WLAN-Netzwerk, welches dem lokalen Netzwerk 32 entspricht und in das sich die umliegenden Clients einwählen können. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Clients die Kraftfahrzeuge 22 und 24, während als Access-Point das Kraftfahrzeug 10 bereitgestellt wird. Des Weiteren zeigt die 3, dass weitere Kraftfahrzeuge sich auf einer Straße befinden, wobei von einem der Kraftfahrzeuge, welches als 10' bezeichnet ist, ein Access-Point bereitgestellt wird, während sich die zweite weiteren Kraftfahrzeuge 22', 24' sich in das lokale Netzwerk 32' eingewählt haben.
-
4 zeigt das Verfahren gemäß einer Ausführungsform in einer zweiten Situation. Das Kraftfahrzeug 10, welches das lokale Netzwerk 32 aufbaut, entfernt sich von den weiteren Kraftfahrzeugen 22, 24 des lokalen Netzwerks 32. Dies ist insbesondere durch den Pfeil 36 dargestellt. Ein Abstand A zwischen den Kraftfahrzeugen 10, 22, 24 ist vorliegend noch ausreichend, sodass das erste Kraftfahrzeug 10 noch als Access-Point dienen kann.
-
5 zeigt in einer schematischen Ansicht eine Ausführungsform des Verfahrens in einer dritten Situation. Das Kraftfahrzeug 10 hat sich von den Kraftfahrzeugen 22, 24 entfernt, sodass insbesondere das lokale Netzwerk 32 zusammengebrochen ist. Das Kraftfahrzeug 10 hat sich mit anderen Worten als Access-Point aus der Reichweite der Kraftfahrzeuge 22, 24 entfernt, sodass das lokale Netzwerk 32 zusammengebrochen ist. Insbesondere ist in der folgenden Ausführungsform beziehungsweise in dem folgenden Beispiel gezeigt, dass sich das Kraftfahrzeug 10 in der Nähe des lokalen Netzwerks 32', welches von dem Kraftfahrzeug 10' aufgebaut wird, befindet.
-
6 zeigt in einer schematischen Ansicht eine Ausführungsform des Verfahrens in einer vierten Situation. Die Situation ist gemäß 5 dargestellt. In der folgenden 6 wird mittels der kraftfahrzeugexternen, zentralen elektronischen Recheneinrichtung 28 bestimmt, dass das Kraftfahrzeug 10 sich nun in das lokale Netzwerk 32' einwählen kann. Mit anderen Worten wird das Kraftfahrzeug 10 vom Access-Point zum Client. Mit anderen Worten wählt sich das Kraftfahrzeug 10 nun in das lokale Netzwerk 32' ein, welches durch das Kraftfahrzeug 10' bereitgestellt wird.
-
Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass bei einem Überschreiten eines vorbestimmten Abstands A des Kraftfahrzeugs 10, mit welchem das lokale Netzwerk 32 erzeugt wird, von den anderen Kraftfahrzeugen 22, 24 dieses Kraftfahrzeug 10 in ein weiteres lokales Netzwerk 32' eingewählt wird.
-
Ferner kann insbesondere vorgesehen sein, dass mittels der kraftfahrzeugexternen, zentralen elektronischen Recheneinrichtung 28 bestimmt wird, dass das Kraftfahrzeug 24 als Access-Point für ein neues lokales Netzwerk 32" (7) bestimmt wird.
-
7 zeigt eine Ausführungsform des Verfahrens in einer fünften Situation. Das Kraftfahrzeug 10 wurde in das lokale Netzwerk 32' eingewählt. Das Kraftfahrzeug 24 hat ein nochmals weiteres lokales Netzwerk 32" aufgebaut, wobei sich das Kraftfahrzeug 22 und ein Kraftfahrzeug 24 in dieses lokale Netzwerk 32" eingewählt haben. Das lokale Netzwerk 32 existiert somit nicht mehr.
-
Insbesondere ist somit vorgesehen, dass bei einem Überschreiten eines vorbestimmten Abstands A des Kraftfahrzeugs 10, welches das lokale Netzwerk 32 aufbaut, von den anderen zwei Kraftfahrzeugen 22, 24 als Entscheidungskriterium mittels der kraftfahrzeugexternen, zentralen elektronischen Recheneinrichtung 28 bestimmt wird, zwischen welchen der beiden verbliebenen Kraftfahrzeuge 22, 24 das erste Netzwerk 34 und das lokale Netzwerk 32" erzeugt werden und welches der beiden verbliebenen Kraftfahrzeuge 22, 24 in das lokale Netzwerk 32" eingewählt wird.
-
Insgesamt zeigt die Erfindung eine laufende Verbesserung der Netzwerk-Hierarchie.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- erstes Kraftfahrzeug
- 12
- elektronische Recheneinrichtung
- 14
- erste Antenne
- 16
- zweite Antenne
- 18
- dritte Antenne
- 20
- Basisstation
- 22
- zweites Kraftfahrzeug
- 24
- drittes Kraftfahrzeug
- 26
- mobiles Endgerät
- 28
- kraftfahrzeugexterne, zentrale elektronische Recheneinrichtung
- 30
- Netzwerksystem
- 32
- lokales Netzwerk
- 32'
- lokales Netzwerk
- 32"
- lokales Netzwerk
- 34
- erstes Netzwerk
- A
- Abstand
- S1
- erster Schritt
- S2
- zweiter Schritt
- S3
- dritter Schritt
- S4
- vierter Schritt
- S5
- fünfter Schritt
- S6
- sechster Schritt
- S7
- siebter Schritt
- S8
- achter Schritt
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 2016/0150451 A1 [0003]
