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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines mobilen Netzwerks für ein Endgerät mittels eines Netzwerksystems gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Netzwerksystem.
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Im derzeitigen Ausbaustand der derzeitigen Mobilfunknetze ist keine lückenlose Mobilfunkversorgung flächendeckend gegeben. Bekannt und verbreitet ist die herkömmliche Mobilfunktechnik, wie beispielsweise GSM, QMTS, LTE oder weitere, mit ortsfesten Zugangspunkten. Hierbei sind die Sende- und Empfangseinheiten, welche das Mobilfunknetz für Endgeräte bereitstellen, sogenannte Basisstationen, an festen Orten angebracht, typischerweise an Funkmasten oder auf Gebäudedächern. Darüber hinaus ist bekannt, dass zusätzliche Sende- und Empfangseinheiten, sogenannte Relais-Nodes, ortsfest im Abdeckungsgebiet der Basisstationen installiert werden, in ihrem Netz angemeldet sind und anschließend selbst als Zugangspunkt für dieses Mobilfunknetz fungieren. Diese Methoden sind bereits im 3GPP-Standard verankert. Im Unterschied zu den Basisstationen sind Relais-Nodes nicht direkt mit dem Kernnetz des Mobilfunkbetreibers verbunden.
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Die
DE 2014 221 956 A1 offenbart eine Vorrichtung, ein Verfahren und ein Computerprogramm für einen Relais-Sensorempfänger in einem Mobilfunkkommunikationssystem, einen Relais-Sendeempfänger, ein Mobilfunkkommunikationssystem und eine Vorrichtung, ein Verfahren und ein Computerprogramm für eine Netzwerkkomponente. Das Mobilkommunikationssystem weist weiterhin einen Basisstation-Sendeempfänger auf. Die Vorrichtung umfasst ein Sendeempfängermodul, das ausgebildet ist, um mit zumindest einem mobilen Sendeempfänger und dem Basisstation-Sendeempfänger zu kommunizieren und ein Kontrollmodul, das ausgebildet ist, um basierend auf einem von dem zumindest einen mobilen Sendeempfänger empfangenen Datenpaket, Informationen über ein Qualitätskriterium eines mit dem Datenpaket zusammenhängenden Dienstes zu bestimmen und um basierend auf der Information über das Qualitätskriterium eine Datenverbindung mit der Paketdatennetzwerk-Schnittstelle über den Basisstation-Sendeempfänger herzustellen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie ein Netzwerksystem zu schaffen, mittels welchen eine verbesserte Abdeckung eines mobilen Netzwerks realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch ein Netzwerksystem gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines mobilen Netzwerks für ein Endgerät mittels eines Netzwerksystems, bei welchem von einer fixierten Basisstation des Netzwerksystems das mobile Netzwerk in eine Umgebung der Basisstation ausgesendet wird und bei welchem mittels eines Relaisknotens des Netzwerksystems das ausgesendete mobile Netzwerk erweitert wird, wobei sich der Relaisknoten in der Umgebung befindet.
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Es ist vorgesehen, dass der Relaisknoten in einem Kraftfahrzeug bereitgestellt wird und mittels des Kraftfahrzeugs mobil das mobile Netzwerk erweitert wird, wobei das Endgerät über den mobilen Relaisknoten mit dem mobilen Netzwerk verbunden wird.
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Dabei ist eine flächendeckende Abdeckung des mobilen Netzwerks ermöglicht. Insbesondere wird somit das mobile Netzwerk durch die Nutzung des Kraftfahrzeugs als mobiler Relaisknoten erweitert, so dass Versorgungslücken kurzzeitig geschlossen werden können. Somit können Abdeckungs-Lücken in Mobilfunknetzen geschlossen werden. Des Weiteren können Qualitätsprobleme in den Mobilfunknetzen verhindert werden. Ferner können lokale Lastprobleme in den Mobilfunknetzen sowie hohe Aufwendungen zur manuellen Optimierung von den Mobilfunknetzen verhindert werden.
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Somit kann durch die Erweiterung von dem Relaisknoten in dem Kraftfahrzeug der mobile Relaisknoten bereitgestellt werden, wodurch die bisherige Ortsfestigkeit relativiert wird. Die Kraftfahrzeuge einer Flotte oder ein Teil davon wird mit den entsprechenden Sende- und Empfangseinheiten, welche dem Relaisknoten entsprechen, und mit zugehörigen Recheneinrichtungen ausgerüstet, die darauf ausgelegt sind, als Relaisknoten für das mobile Netzwerk zu fungieren. Auf der elektronischen Recheneinrichtung ist eine Software installiert, welche es ermöglicht, mit Betreibern von Mobilfunknetzen zu kommunizieren und sich unter anderem als Relaisknoten im Mobilfunknetz bereitzustellen. Auf der elektronischen Recheneinrichtung ist eine Software installiert, welche es ermöglicht, mit Betreibern von Mobilfunknetzen zu kommunizieren und sich unter anderem als Relaisknoten im Mobilfunknetz zu registrieren, um die Nutzung der im Kraftfahrzeug vorhandenen Sende- und Empfangseinheit als Relaisknoten für das Mobilfunknetz des Betreibers für einen bestimmten Zeitraum zu vereinbaren.
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Durch die beschriebene Nutzung des Kraftfahrzeugs als Relaisknoten zu den bestehenden Netzwerken werden Versorgungslücken geschlossen. Dabei sorgen insbesondere intelligente Algorithmen dafür, dass die Zuweisung zur Nutzung von den Relaisknoten stets intelligent erfolgt und an die Mobilfunknetzsituation angepasst ist. Durch das Verfahren können Mobilfunknetze entlastet und virtuell erweitert werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform wird mittels einer zentralen elektronischen Recheneinrichtung des Netzwerksystems in Abhängigkeit eines Netzwerkkriteriums entschieden, ob der Relaisknoten in dem Kraftfahrzeug zur Erweiterung des mobilen Netzwerks genutzt wird.
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Weiterhin vorteilhaft ist, wenn in Abhängigkeit eines Betriebszustands des Kraftfahrzeugs und/oder einer aktuellen Position des Kraftfahrzeugs und/oder der zukünftigen Position des Kraftfahrzeugs mittels einer zentralen elektronischen Recheneinrichtung des Netzwerksystem entschieden wird, ob der Relaisknoten in dem Kraftfahrzeug zur Erweiterung des mobilen Netzwerks genutzt wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird eine teilweise Steuerung des Relaisknotens mittels einer kraftfahrzeuginternen elektronischen Recheneinrichtung durchgeführt.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Netzwerksystem zum Betreiben eines mobilen Netzwerks mit zumindest einer Basisstation und mit einem Relaisknoten, welcher in einem Kraftfahrzeug ausgebildet ist, wobei das Netzwerksystem zum Durchführen eines Verfahrens nach dem vorhergehenden Aspekt ausgebildet ist. Insbesondere wird das Verfahren mittels des Netzwerksystems durchgeführt.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Netzwerksystems anzusehen. Das Netzwerksystem weist dazu gegenständliche Merkmale auf, welche eine Durchführung des Verfahrens und eine vorteilhafte Ausgestaltungsform davon ermöglichen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur 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.
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Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Netzwerksystems.
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In der Figur sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die Figur zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Ausführungsform eines Netzwerksystems 10. Das Netzwerksystem 10 weist zumindest eine Basisstation 12 auf, welche fixiert ist und vorliegend insbesondere als Funkturm dargestellt ist. Ferner weist das Netzwerksystem 10 einen Relaisknoten 14 auf, welcher vorliegend in einem Kraftfahrzeug 16 ausgebildet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Netzwerksystem 10 ferner eine zentrale elektronische Recheneinrichtung 18 auf. Des Weiteren sind weitere Kraftfahrzeuge 20, 22, welche optional ebenfalls mit einem Relaisknoten bereitgestellt werden können, gezeigt.
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Beim Verfahren zum Betreiben eines mobilen Netzwerks 24 für ein Endgerät 26, welches vorliegend als intelligentes Telefon dargestellt ist und sich rein beispielhaft im weiteren Kraftfahrzeug 20 befindet, wird mittels des Netzwerksystems 10 von der fixierten Basisstation 12 das mobile Netzwerk 24 in eine Umgebung 28 der Basisstation 12 ausgesendet, und es wird mittels des Relaisknotens 14 des Netzwerksystems 10 das ausgesendete mobile Netzwerk 24 erweitert, wobei sich der Relaisknoten 14 in der Umgebung 28 befindet.
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Der Relaisknoten 14 ist in dem Kraftfahrzeug 16 bereitgestellt, und mittels des Kraftfahrzeugs 16 wird mobil das mobile Netzwerk 24 erweitert, wobei das Endgerät 26 über den mobilen Relaisknoten 14 mit dem mobilen Netzwerk 24 verbunden wird.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mittels der zentralen elektronischen Recheneinrichtung 18 des Netzwerksystems 10 in Abhängigkeit eines Netzwerkkriteriums entschieden wird, ob der Relaisknoten 14 in dem Kraftfahrzeug 16 zur Erweiterung des mobilen Netzwerks 24 genutzt wird. Ferner kann in Abhängigkeit eines Betriebszustands des Kraftfahrzeugs 16 und/oder einer aktuellen Position des Kraftfahrzeugs 16 und/oder einer zukünftigen Position des Kraftfahrzeugs 16 mittels der zentralen elektronische Recheneinrichtung 18 des Netzwerksystems 10 entschieden werden, ob der Relaisknoten 14 in dem Kraftfahrzeug 16 zur Erweiterung des mobilen Netzwerks 24 genutzt wird.
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Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass zumindest eine teilweise Steuerung des Relaisknotens 14 mittels einer kraftfahrzeuginternen elektronischen Recheneinrichtung 30 durchgeführt wird.
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Mittels des in der Figur dargestellten Netzwerksystems 10 kann auch in einem Gebiet mit nur einem schwachen Mobilfunk eine begrenzte Anzahl von entsprechend ausgerüsteten Fahrzeugen beispielsweise im Stau mit dem mobilen Netzwerk 24 die beschriebene Sende- und Empfangseinheit des Kraftfahrzeugs 10 als Relaisknoten 14 vereinbaren. Die weiteren Kraftfahrzeuge 20, 22 beziehungsweise die Endgeräte 26 stellen anschließend über ihre - im Vergleich mit mobilen Endgeräten 26 - deutlich besser angepassten Mobilfunkantennen eine Verbindung zu dem bestehenden Zugangspunkt des Mobilfunknetzes, insbesondere der Basisstation 12, her. Gemäß der mit dem Netzwerkbetreiber vereinbarten Konfiguration, beispielsweise Nutzung von Frequenz- und/oder Zeitslots aus dem lizensierten Spektrum des Netzbetreibers beziehungsweise einer vereinbarten Sendeleistung, strahlt die Sende- und Empfangseinheit, mit anderen Worten der Relaisknoten 14, das mobile Netzwerk 24 in die Umgebung 28 aus. Das mobile Netzwerk 24 ist insbesondere ein Mobilfunknetzwerk. Auf diese Weise entsteht für alle Mobilfunkteilnehmer in der Nähe des Kraftfahrzeugs 16 eine spürbar bessere Mobilfunkversorgung, über die eine hohe Kommunikationsnachfrage besser bedient werden kann. Des Weiteren werden Versorgungslücken durch Überbrückung und Weiterleitung zwischen den Kraftfahrzeugen 16, 20, 22 als Relaisknoten 14 kurzzeitig geschlossen.
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Eine solche zeitlich und örtlich flexible und jederzeit anpassbare Vereinbarung der Nutzung von fahrzeuggebundenen Sende- und Empfangseinheiten als Relaisknoten 14 erfordert hierzu ein Verfahren, um Störungen mit anderen Zugangspunkten oder Netzen, zum Beispiel von Funkinterferenzen, auszuschließen und somit einen regulatorisch einwandfreien, funktional reibungsfreien und wirtschaftlich gewinnbringenden Betrieb des mobilen Netzwerks 24 zu realisieren. Dies gilt insbesondere, wenn die als Relaisknoten 14 genutzten Kraftfahrzeuge 16 nicht still stehen, sondern sich bewegen und somit permanent ihren Standort und dabei ihr Abdeckungsgebiet verändern. Beispielsweise können hierzu ein Verfahren und ein Protokoll zum Austausch von Statusinformationen und zur Vereinbarung von Kooperationen zwischen dem potentiellen Relaisknoten 14 und der Basisstation 12 beim Netzwerkanbieter durchgeführt werden. Es kann ein Algorithmus zur Entscheidung über die Zuschaltung von dem Relaisknoten 14 in ein bestehendes Mobilfunknetz bereitgestellt werden. Entscheidungsparameter können beispielsweise der aktuelle Standort des Relaisknotens 14, der zukünftige Standort des Relaisknotens 14, die Kosten der Zuschaltung der Relaisknoten 14, die bestehende Netztopologie, beispielsweise Standorte, Frequenzbänder und Sendeleistung bestehender Zugangspunkte, die Daten über die bestehende und zukünftige erweiterte Nachfrage und Auslastung im Mobilnetzwerk sowie Bewertungsparameter zur Entscheidung über die Zuschaltung von dem Relaisknoten 14 unter Berücksichtigung der damit verbundenen Kosten sein. Ausgangsparameter können dann eine Liste der zu aktivierenden Relaisknoten 14 sowie eine Routing-Tabelle zur Verkettung der Relaisknoten 14 sein.
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Ferner können dann ein Verfahren und ein Protokoll zur initialen Konfiguration und zur dynamischen Konfigurationsanpassung von dem Relaisknoten 14 durch die Zugangspunkt-Verwaltung beim Netzbetreiber vorgesehen sein. Zur Konfiguration können insbesondere die Aspekte einer Zuordnung der Relaisknoten 14 zu einer oder mehreren bestehenden Zugangspunkten, ein Funkkanal zur Kommunikation zwischen Zugangspunkt und Relaisknoten 14, ein Funkkanal zur Kommunikation zwischen dem Relaisknoten 14 und dem Endgerät 26, Parameter zur räumlichen Ausrichtung und zur Sendeleistung des Relaisknotens 14 sowie die räumliche Einschränkung der Aktivität des Relaisknotens 14 angesehen werden.
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Die laufende Anpassung erfolgt durch die Prädiktion des zukünftig erwarteten Standorts des Relaisknotens 14 und der entsprechenden Neuberechnung der durch den Relaisknoten 14 gewonnenen Netzabdeckung und ihrer Wirtschaftlichkeit sowie der möglichen Störungen anderer Netze oder Netzbestandteile. Diese Neuberechnung wird regelmäßig, in kurzen Zeitintervallen von einigen Sekunden ausgeführt, um für entsprechend kurze Zeitabschnitte optimierte Netztopologien zu erhalten. Insbesondere kann hierbei ein sogenanntes Handover von dem Relaisknoten 14 und von der Basisstation 12 entstehen, also die Übergabe von dem Relaisknoten 14 von einer Menge von Basisstationen 12 an eine andere Menge von Basisstationen 12 zur Abwicklung des Funkverkehrs zwischen den Basisstationen 12 und den Relaisknoten 14.
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Dabei entsteht ein Netzwerksystem 10 zur dynamischen Optimierung von Mobilfunknetzen, das von einer Vielzahl von Netzwerkbetreibern und Kraftfahrzeugen 16, 20, 22 zur gleichen Zeit genutzt werden kann. Insbesondere ist es möglich, dass ein Kraftfahrzeug 16 zeitlich versetzt oder auch gleichzeitig als Relaisknoten 14 für mehrere Mobilfunknetze fungiert. Auf diese Weise entsteht eine neue Möglichkeit zur flexiblen und bedarfsorientierten und somit wirtschaftlichen Anpassung der Mobilfunk-Abdeckung, welche betriebs- und volkswirtschaftlich hohe Effizienzgewinne mit sich bringt.
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Die Figur zeigt insbesondere ein Ausführungsbeispiel, bei welchem sich beispielsweise das weitere Kraftfahrzeug 22 in einer Versorgungslücke befinden kann. Dies kann durch ein eingebautes System des weiteren Kraftfahrzeugs 22 erkannt werden. Befinden sich weitere Kraftfahrzeuge 20, 22 mit derselben Technologie in der Umgebung 28 in Reichweite, wird eine automatische Verbindung 32 zu dem nächsten Kraftfahrzeug 16, 20, 22, vorliegend dem weiteren Kraftfahrzeug 20, hergestellt. Dies wird solange fortgesetzt bis eines der Kraftfahrzeuge 16, 20, 22 in Mobilfunkreichweite des mobilen Netzwerks 24 ist. Vorliegend wird somit die Verbindung 32 zwischen dem weiteren Kraftfahrzeug 20 und 22 hergestellt sowie zwischen dem weiteren Kraftfahrzeug 20 und dem Kraftfahrzeug 16. Dadurch wird der Link zum Mobilfunknetz über bewegbare Relaisknoten 14 erzeugt, und die Versorgung aller sich in der Kette befindlichen Kraftfahrzeuge 16, 20, 22 ist gewährleistet.
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Ein Kraftfahrzeug 16, 20, 22, welches sich in einer Straßenschlucht befindet, die durch eine Mobilfunkstation oberhalb der Häuserkante von Richtung einer Straßenseite versorgt wird, kann ebenfalls verbessert werden. Die unteren Gebäudegeschosse sind abgeschottet und haben keine oder eine schlechte Mobilfunkversorgung. Das Kraftfahrzeug 16, 20, 22 auf der Straße hat eine ausreichende Mobilfunkversorgung, um eine Verbindung zur Basisstation 12 aufrechtzuerhalten und kann so als Relaisknoten 14 die Mobilfunkversorgung im abgeschotteten Bereich verbessern.
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Insgesamt zeigt die Erfindung einen mobilen Relaisknoten 14.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Netzwerksystem
- 12
- Basisstation
- 14
- Relaisknoten
- 16
- Kraftfahrzeug
- 18
- zentrale elektronische Recheneinrichtung
- 20
- weiteres Kraftfahrzeug
- 22
- weiteres Kraftfahrzeug
- 24
- mobiles Netzwerk
- 26
- Endgerät
- 28
- Umgebung
- 30
- kraftfahrzeuginterne elektronische Recheneinrichtung
- 32
- Verbindung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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