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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinheit und ein Verfahren zur Steuerung einer drahtlosen Datenübertragung zwischen einem drahtlosen Endgerät und Zugangspunkten eines in einem Transportmittel, insbesondere in einem Flugzeug, vorgesehenen Kommunikationsnetzwerks, sowie ein Computerprogramm zur Ausführung des Verfahrens.
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Es ist beabsichtigt, zunehmend drahtlose Kommunikationsnetzwerke (auch drahtlose Kommunikationsnetze genannt) in Transportmitteln, wie z.B. Flugzeugen, Schiffen, Bussen oder Zügen, einzusetzen, um elektronische Geräte miteinander zu vernetzen. Zu diesen elektronischen Geräten (in Zusammenhang mit drahtloser Kommunikation oftmals auch als elektronische Endgeräte bezeichnet) zählen unter anderem Sensoren, Anzeigeelemente, wie Warn- und Kontrollleuchten, Displays (z.B. für das sogenannte In-Flight Entertainment) und Aktoren (wie Elektromotoren, Leuchten und Beleuchtungssysteme) sowie Geräte, die Daten aufnehmen und weiterverarbeiten und/oder speichern (z.B. Datenrekorder oder Steuereinheiten). Um eine zuverlässige Informationsübertragung zwischen den Netzwerkkomponenten des Kommunikationsnetzwerks, wie z.B. zwischen den elektronischen Geräten selbst oder zwischen einer zentralen Netzwerkkomponente, wie einer zentralen Rechen- oder Servereinheit, und den elektronischen Geräten, zu gewährleisten, ist es von Bedeutung, möglicherweise auftretende Störeinflüsse zu berücksichtigen.
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Bei drahtgebundenen Kommunikationsnetzen ist zur Vermeidung möglicher Störeinflüsse die Nutzung paralleler Kabelverbindungen bekannt. Durch eine ausreichende Anzahl redundanter Verbindungen wird die benötigte Zuverlässigkeit erreicht. Bei allgemeinen drahtlosen Kommunikationsnetzen ist es bekannt, mehrere örtlich leicht versetzte Antennen zu verwenden, um eine höhere Datenrate oder eine geringere Fehlerrate bei der Datenübertragung an ein mobiles Endgerät zu erzielen. Ferner sind Übertragungssysteme bekannt, die fehlerhafte Datenübertragungen mit räumlich weit voneinander getrennten Antennen oder unter Verwendung unterschiedlicher Frequenzen zeitlich versetzt wiederholen. In neuen Mobilfunknetzen der vierten Generation (Long Term Evolution (LTE)) können Mobiltelefone zumindest vorübergehend eine Datenverbindung zu mehreren Basisstationen aufrechterhalten, um die bessere Verbindung auszuwählen oder die Datenrate zu erhöhen.
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Die
US 7,760,699 B1 betrifft ein System und ein Verfahren zur effizienten Übertragung von elektrischen Informationen umfassend ein Bereitstellen einer Steuerung, die geeignet ist zum Empfangen und Übertragen von elektronischen Informationen, ein Bereitstellen einer Vielzahl von Zugangspunkten, wobei jeder Zugangspunkt eine Vielzahl von Empfängern aufweist, die geeignet sind zum Empfangen von elektronischen Informationen, wobei einer der Vielzahl von Empfängern als ein primärer Empfänger bestimmt ist, wobei der Rest als sekundäre Empfänger bestimmt sind.
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Die
US 2008/0254799 A1 bezieht sich auf ein mobiles Kommunikationssystem aufweisend eine Vielzahl von Basisstationsvorrichtungen, welche an geografisch verteilten Orten angeordnet sind und eine drahtlose Kommunikation mit einem mobilen Gerät durchführen. Das System weist eine Maximalverhältniskombiniereinheit auf, welche eine Maximalverhältniskombinierverarbeitung betreffend ein von dem mobilen Gerät empfangenen Signal der Basisstationsvorrichtung durchführt, und eine Auswahlkombiniereinheit, welche eine Auswahlkombinierverarbeitung betreffend das Signal von dem mobilen Gerät durchführt. Eine in dem System vorhandene Auswahleinheit wählt eine oder beide der Maximalverhältniskombiniereinheit und der Auswahlkombiniereinheit aus gemäß einem externen Faktor und/oder einer Änderung eines Verteilungszustands des mobilen Geräts unter Kommunikation.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuereinheit sowie ein Verfahren zur Steuerung einer drahtlosen Datenübertragung zwischen einem drahtlosen Endgerät und Zugangspunkten eines in einem Transportmittel, insbesondere in einem Flugzeug, vorgesehenen Kommunikationsnetzwerks und ein Computerprogramm zur Ausführung des Verfahrens bereitzustellen, mittels welcher eine zuverlässige Kommunikation in dem Kommunikationsnetzwerk gewährleistet wird.
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Diese Aufgabe wird durch eine Steuereinheit gemäß Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 5 sowie ein Computerprogramm gemäß Anspruch 14 gelöst. Besondere Ausführungsformen ergeben sich jeweils aus den abhängigen Ansprüchen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Steuereinheit zur Steuerung einer drahtlosen Datenübertragung zwischen einem drahtlosen Endgerät und Zugangspunkten eines in einem Transportmittel, insbesondere in einem Flugzeug, vorgesehenen Kommunikationsnetzwerks bereitgestellt. Das drahtlose Endgerät ist zwei oder mehr der Zugangspunkte derart zugeordnet, dass zwischen dem drahtlosen Endgerät und den zwei oder mehr Zugangspunkten jeweils ein Kommunikationskanal zur drahtlosen Datenübertragung zwischen dem drahtlosen Endgerät und den zwei oder mehr Zugangspunkten zur Verfügung steht. Die Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, bei einer Datenübertragung von den zwei oder mehr Zugangspunkten in Richtung des drahtlosen Endgeräts, mindestens einen, insbesondere genau einen, der zwei oder mehr Zugangspunkte für die drahtlose Datenübertragung an das drahtlose Endgerät auszuwählen. Alternativ oder zusätzlich hierzu, ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, bei einer Datenübertragung von dem drahtlosen Endgerät in Richtung der zwei oder mehr Zugangspunkte, eine weiter in dem Kommunikationsnetzwerk zu verwendende Nachricht basierend auf durch die zwei oder mehr Zugangspunkte von dem drahtlosen Endgerät empfangenen Nachrichten zu ermitteln.
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Für gewöhnlich wirken Störungen und Rauschkomponenten verschiedener Ursachen auf einen drahtlosen Kommunikationskanal und beeinflussen diesen. Demgemäß können solche Störeinflüsse auch auf die Kommunikationskanäle zwischen dem drahtlosen Endgerät und den zwei oder mehr Zugangspunkten wirken. Die Beeinflussung der Kommunikationskanäle kann auf Grund von Reflexionseigenschaften der Umgebung (z.B. von Wänden, Türen, Einrichtungsgenständen, wie Getränkewägen oder dergleichen), also passiv, und/oder durch aktives Abstrahlen von Geräten (z.B. Mikrowelle, elektronische Geräte von Passagieren, Jammer) entstehen. Zumindest einige dieser Einflüsse können ortsabhängig sein, d.h. auf einen Kommunikationskanal stärker wirken als auf einen anderen. Durch Verwendung der mehreren getrennten Kommunikationskanäle zwischen dem drahtlosen Endgerät und den zwei oder mehr Zugangspunkten für die Datenübertragung werden die Störeinflüsse, insbesondere die Störeinflüsse, die nicht auf alle nutzbaren Kommunikationskanäle wirken oder gleich stark wirken, zumindest deutlich verringert, wenn nicht sogar völlig neutralisiert.
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Durch die Auswahl mindestens eines, insbesondere genau eines, der zwei oder mehr Zugangspunkte, bei einer Datenübertragung von den zwei oder mehr Zugangspunkten in Richtung des drahtlosen Endgeräts, für die drahtlose Datenübertragung an das drahtlose Endgerät, können beispielsweise ein oder mehrere Zugangspunkte ausgewählt werden, deren Kommunikationskanäle zu dem drahtlosen Endgerät am wenigstens gestört sind. Hierdurch werden auf den oder die nicht gewählten Kanäle wirkende Störungen neutralisiert oder zumindest abgeschwächt. Durch die Ermittlung einer weiter zu verwendenden Nachricht, bei einer Datenübertragung von dem drahtlosen Endgerät in Richtung der zwei oder mehr Zugangspunkte, basierend auf den durch die zwei oder mehr Zugangspunkte von dem drahtlosen Endgerät empfangenen Nachrichten, ist es beispielsweise möglich, eine Nachricht zu ermitteln, die möglichst exakt wenn nicht sogar vollständig korrekt der ausgesandten Nachricht entspricht. Auch hierdurch werden auf einen oder mehrere Kanäle wirkende Störungen neutralisiert oder zumindest abgeschwächt.
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Bei dem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk (Kommunikationsnetz) kann es sich um jede erdenkliche Art von Netzwerk zur drahtlosen Vernetzung elektronischer Geräte (elektronischer Endgeräte) in einem Transportmittel, wie in einem Flugzeug, handeln, insbesondere um ein drahtloses Funk-Kommunikationsnetzwerk. In dem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk kommuniziert zumindest ein Teil der Netzwerkkomponenten (auch Netzwerkelemente oder Netzwerkknoten genannt) drahtlos miteinander, es können jedoch auch manche der Netzwerkkomponenten zusätzlich oder alternativ drahtgebunden miteinander kommunizieren. So können ein oder mehrere Netzwerkkomponente, wie ein oder mehrere zentrale Recheneinheiten (z.B. ein oder mehrere zentrale Steuerrechner, wie Server) des Kommunikationsnetzwerks drahtgebunden (wie z.B. über einen Datenbus) mit anderen Netzwerkkomponenten, wie beispielsweise Zugangspunkten (auf Englisch „Access Points“), verbunden sein, welche wiederum drahtlos mit weiteren Netzwerkkomponenten, wie drahtlosen Endgeräten, kommunizieren können. Das Kommunikationsnetzwerk kann beispielsweise als Netzwerkkomponenten eine Vielzahl von Zugangspunkten (Access Points), eine Vielzahl von drahtlosen Endgeräten sowie ein oder mehrere zentrale Recheneinheiten, wie Steuerrechner (Server), aufweisen. Die ein oder mehreren Recheneinheiten, wie die ein oder mehreren zentralen Server, können mit der Vielzahl von Zugangspunkten drahtgebunden über einen (Haupt-)Datenbus verbunden sein.
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Zumindest eine Teilmenge der Vielzahl von drahtlosen Endgeräte, beispielsweise auch alle drahtlosen Endgeräte, ist jeweils zwei oder mehr der Vielzahl von Zugangspunkten zugeordnet, so dass zwischen jedem der Teilmenge von drahtlosen Endgeräten und den zwei oder mehr Zugangspunkten jeweils ein Kommunikationskanal zur drahtlosen Datenübertragung zwischen dem drahtlosen Endgerät und den zwei oder mehr Zugangspunkten zur Verfügung steht. Unter der Terminologie „zwischen“ dem drahtlosen Endgerät und den zwei oder mehr Zugangspunkten ist hierbei keine bevorzugte Richtungsangabe zu verstehen, sondern nur, dass, unabhängig von der Richtung, zwischen dem drahtlosen Endgerät und den zwei oder mehr Endgeräten jeweils ein Kommunikationskanal (auch Übertragungskanal genannt) gegeben ist. Das bedeutet, „zwischen“ dem drahtlosen Endgerät und den zwei oder mehr Zugangspunkten ist grundsätzlich jeweils ein Kommunikationskanal zur Übertragung von Daten von dem drahtlosen Endgerät in Richtung der zwei oder mehr Zugangspunkte (diese Übertragungsrichtung wird in der Kommunikationstechnik für gewöhnlich auch als „Uplink“ bezeichnet) als auch jeweils ein Kommunikationskanal zur Übertragung von Daten von den zwei oder mehr Zugangspunkten in Richtung des drahtlosen Endgeräts (diese Übertragungsrichtung wird in der Kommunikationstechnik für gewöhnlich als „Downlink“ bezeichnet) gegeben.
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Beispielsweise kann es sich bei dem Kommunikationsnetzwerk um ein lokales Funknetz, wie ein drahtloses lokales Netzwerk (auf Englisch „Wireless Local Area Network (WLAN) und in manchen Ländern, wie den USA, als Wi-Fi bezeichnet) handeln. Dieses kann z.B. nach dem Standard IEEE-802.11 arbeiten.
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Die Zugangspunkte können den Übergang vom beispielsweise drahtgebundenen (Haupt-)Datenbus (der die eine oder mehrere Recheneinheiten mit der Vielzahl von Zugangspunkten verbindet) zu den drahtlosen Endgeräten herstellen. Die ein oder mehreren zentralen Recheneinheiten (z.B. Steuerrechner/Server) sind insbesondere die Netzwerkkomponenten, auf denen Anwendungen laufen, welche Anschluss an die Endgeräte benötigen oder auf welche die Endgeräte zugreifen wollen. Alternativ oder zusätzlich hierzu können die ein oder mehreren zentralen Recheneinheiten Verbindungsanfragen von anderen Geräten / Endgeräten oder anderen Anwendungen über das Netzwerk realisieren.
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Bei den drahtlosen Endgeräten handelt es sich beispielsweise um Sensoren, Aktuatoren, Sensorknoten oder andere elektronische Geräte, welche drahtlos mit den Zugangspunkten und dadurch mit den oder mehreren Steuereinheiten (z.B. Server(n)) kommunizieren können. Es lassen sich sämtliche herkömmlich per drahtgebundener Kommunikation angebundene Sensoren und/oder Aktuatoren drahtlos in das beschriebene Kommunikationsnetzwerk einbinden. Rein beispielhaft seien hier Temperatursensoren, Drucksensoren, Näherungsschalter, Drehzahlsensoren, Luftstrommesser, Positionsmesser, Elektromotoren, Leuchten und Beleuchtungssysteme genannt oder datenverarbeitende Geräte (wie z.B. Computer, Steuereinheiten, Datenrekorder oder dergleichen). Über die ein oder mehreren Steuereinheiten können die drahtlosen Endgeräte, z.B. die Sensoren, Aktuatoren, Sensorknoten oder elektronischen Geräte, auch mit anderen drahtlosen Endgeräten, z.B. anderen Sensoren, Aktuatoren, Sensorknoten oder anderen elektronischen Geräten, kommunizieren. Die Sensorknoten sind insbesondere dazu ausgebildet, ihre Umgebung mittels ein oder mehreren Sensoren abzufragen und die Information, z.B. an die zentrale Recheneinheit oder andere Sensorknoten, weiterzuleiten.
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Wie zuvor genannt, ist vorzugsweise zumindest eine Teilmenge (d.h. ein oder mehr), beispielsweise auch alle, der in dem Kommunikationsnetzwerk angeordneten drahtlosen Endgeräte jeweils mindestens zwei Zugangspunkten zugeordnet (mit mindestens zwei Zugangspunkten assoziiert). Auch wenn im Folgenden nur auf eines einer solchen Teilmenge von drahtlosen Endgeräten Bezug genommen wird, gilt dies jedoch für jedes der anderen Endgeräte der Teilmenge entsprechend.
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Im Falle einer Datenübertragung von den zwei oder mehr Zugangspunkten in Richtung des drahtlosen Endgeräts (d.h., in Downlink-Richtung), ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, mindestens einen, insbesondere genau einen, Zugangspunkt aus den zwei oder mehr Zugangspunkten für die drahtlose Datenübertragung an das drahtlose Endgerät auszuwählen. Anders ausgedrückt ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, eine Teilmenge (z.B. einen oder mehr als einen) oder alle der zur Datenübertragung zur Verfügung stehenden Vielzahl (z.B. zwei, drei, vier oder mehr) von Zugangspunkten auszuwählen. Der mindestens eine Zugangspunkt kann gemäß einer möglichen Realisierung aus der Vielzahl von Zugangspunkten vorausgewählt werden, d.h. beispielsweise zu Beginn vorgegeben werden, und zur Datenübertragung verwendet werden. Gemäß einer Weiterbildung dieser möglichen Realisierung kann an Stelle des vorausgewählten mindestens einen Zugangspunkts nachfolgend bei Bedarf mindestens ein anderer Zugangspunkt ausgewählt werden. So ist es beispielsweise möglich, dass zunächst diejenigen zwei oder mehr Zugangspunkte zur Datenübertragung in Downlink-Richtung an ein mobiles Endgerät vorausgewählt werden, die diesem mobilen Endgerät zugeordnet sind. Anschließend kann, bei Bedarf, mindestens einer der zwei oder mehr Zugangspunkte ausgewählt werden. Die vorstehend genannte Realisierung kann als zweistufiger Prozess bezeichnet werden, in welchem zunächst zur Datenübertragung die dem mobilen Endgerät zugeordneten Zugangspunkte vorausgewählt (initialisiert) werden können und anschließend, wenn nötig, mindestens einer der ursprünglich vorausgewählten Zugangspunkte ausgewählt werden kann. Der genannte zweistufige Prozess ist jedoch als optional anzusehen und es kann alternativ auch mittels eines einstufigen Vorgangs, mindestens einer, insbesondere genau einer, der dem mobilen Endgerät zugeordneten Zugangspunkte zur Datenübertragung ausgewählt werden.
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Vorzugsweise kann im Fall der Übertragung in Downlink-Richtung die Steuereinheit dazu ausgebildet sein, einen Zugangspunkt aus den zwei oder mehr Zugangspunkten basierend auf Informationen über den jeweiligen Übertragungskanal (Kommunikationskanal) zwischen den zwei oder mehr Zugangspunkten und dem drahtlosen Endgerät für die Übertragung einer Nachricht von dem ausgewählten Zugangspunkt an das drahtlose Endgerät auszuwählen. Insbesondere werden hierfür Informationen berücksichtigt, welche den Übertragungskanal in Downlink-Richtung spezifizieren, es können jedoch auch Informationen verwendet werden, welche den Übertragungskanal in Uplink-Richtung oder in Downlink- und Uplink-Richtung kennzeichnen.
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Alternativ oder zusätzlich hierzu, ist die Steuereinheit, bei einer Datenübertragung von dem drahtlosen Endgerät in Richtung der zwei oder mehr Zugangspunkte (d.h., in Uplink-Richtung), dazu ausgebildet, eine weiter in dem Kommunikationsnetzwerk zu verwendende Nachricht, beispielsweise eine an die ein oder mehreren Recheneinheiten oder an ein oder mehrere andere drahtlose Endgeräte weiterzuleitende Nachricht, basierend auf durch die zwei oder mehr Zugangspunkte von dem drahtlosen Endgerät empfangenen Nachrichten zu ermitteln. Wenn das drahtlose Endgerät in Uplink-Richtung eine Nachricht zu den zwei oder mehr ihm zugeordneten Zugangspunkten überträgt, kann die Steuereinheit gemäß verschiedener Varianten die weiter in dem Kommunikationsnetzwerk zu verwendende Nachricht ermitteln. Die beiden empfangenen Nachrichten sind identisch, solange kein Übertragungsfehler aufgetreten ist. Tritt jedoch ein Fehler bei der Übertragung in einem oder mehreren der Kommunikationskanäle von dem drahtlosen Endgerät zu den zwei oder mehr Zugangspunkten auf, weichen die empfangenen Nachrichten nicht nur von der ursprünglichen Nachricht, sondern womöglich auch voneinander ab.
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Gemäß einer ersten Variante kann die Steuereinheit dazu ausgebildet sein, anhand einer ersten Metrik zu entscheiden, welche der von den zwei oder mehr Zugangspunkten empfangenen Nachrichten weiter verwendet, beispielsweise an die zentrale Recheneinheit weitergeleitet, werden soll. Die Steuereinheit kann mit Hilfe der ersten Metrik im Einklang mit der ersten Variante eine der empfangenen Nachrichten als voraussichtlich (wahrscheinlich) korrekt auswählen und weiterverwenden. Sind die empfangenen Nachrichten identisch, kann in der ersten Metrik auch vorgesehen sein, dass in diesem Fall zufällig eine der empfangenen Nachrichten ausgewählt und weiter in dem Kommunikationsnetzwerk verwendet wird. Alternativ hierzu können bei identischen Nachrichten auch, anstatt einer (zufällig) ausgewählten, alle empfangenen (identischen) Nachrichten weiterverwendet werden. Die Entscheidung mit Hilfe der ersten Metrik kann beispielweise durch Auswertung von Prüfsummen (z.B. als zyklische Redundanzprüfung (auf englisch: Cyclic Redundancy Check (CRC))) und/oder durch Auswertung von Kenngrößen der Fehlerkorrektur (z.B. Soft-Decision-Werte des Fehlerkorrekturdecoders) erfolgen. Gemäß einer zweiten Variante kann die Steuereinheit dazu ausgebildet sein, nach einer zweiten Metrik, die empfangenen Nachrichten miteinander derart zu kombinieren, dass die Kombination zumindest mit hoher Wahrscheinlichkeit die korrekte (ursprünglich gesendete oder bei korrekter Übertragung zu empfangende) Nachricht ergibt. Gemäß der zweiten Variante können auch dann Nachrichten erfolgreich rekonstruiert oder ermittelt werden, wenn alle (z.B. beide) der empfangenen Nachrichten Fehler, beispielsweise unterschiedliche Fehler, aufweisen.
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Die Steuereinheit kann zur Implementierung der ersten und/oder zweiten Metrik eine Logikeinheit aufweisen. Die Steuereinheit kann in der einen oder den mehreren mit den zwei oder mehr Zugangspunkten drahtgebunden verbundenen zentralen Recheneinheiten angeordnet, enthalten oder als solche ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es auch möglich, dass die Steuereinheit dezentral zwischen zwei oder mehr, beispielsweise den zwei oder mehr die Nachrichten empfangenden, Zugangspunkten angeordnet ist. Ferner ist es auch möglich, die Steuereinheit als logische Komponente auszubilden und die logische Komponente auf die Zugangspunkte (wie z.B. in den Zugangspunkten enthalten) zu verteilen.
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Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer drahtlosen Datenübertragung zwischen einem drahtlosen Endgerät und Zugangspunkten eines in einem Transportmittel, insbesondere in einem Flugzeug, vorgesehenen Kommunikationsnetzwerks bereitgestellt. Das drahtlose Endgerät ist zwei oder mehr der Zugangspunkte derart zugeordnet, dass zwischen dem drahtlosen Endgerät und den zwei oder mehr Zugangspunkten jeweils ein Kommunikationskanal zur drahtlosen Datenübertragung zwischen dem drahtlosen Endgerät und den zwei oder mehr Zugangspunkten zur Verfügung steht. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird, mittels einer Steuereinheit, bei einer Datenübertragung von den zwei oder mehr Zugangspunkten in Richtung des drahtlosen Endgeräts (d.h., in Downlink-Richtung), mindestens einer, insbesondere genau einer, der zwei oder mehr Zugangspunkte für die drahtlose Datenübertragung an das drahtlose Endgerät ausgewählt. Alternativ oder zusätzlich hierzu wird, mittels der Steuereinheit, bei einer Datenübertragung von dem drahtlosen Endgerät in Richtung der zwei oder mehr Zugangspunkte (d.h., in Uplink-Richtung), eine weiter in dem Kommunikationsnetzwerk zu verwendende Nachricht basierend auf durch die zwei oder mehr Zugangspunkte von dem drahtlosen Endgerät empfangenen Nachrichten ermittelt.
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Die Zuordnung zwischen dem drahtlosen Endgerät und den zwei oder mehr Zugangspunkten kann fest (unveränderbar) vorgegeben sein, wie z.B. fest per Design oder per fest eingestellter Konfiguration vorgegeben sein. Auch können manche oder alle der Assoziierungen (Zuordnungen) veränderbar sein, beispielsweise während des Betriebs dynamisch gewählt oder verändert werden. Es ist somit denkbar, dass zumindest einige der Assoziierungen zu Beginn vorgegeben werden und sich zumindest eine Teilmenge der vorgegebenen Zuordnungen während des Betriebs des Netzwerks verändert. Die anfänglichen Vorgaben und/oder die Veränderungen während des Betriebs können durch die Steuereinheit durchgeführt oder zumindest veranlasst werden.
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In dem Fall einer Datenübertragung von den zwei oder mehr Zugangspunkten in Richtung des drahtlosen Endgeräts (Downlink) können die folgenden Schritte durch das Verfahren ausgeführt werden. Zunächst kann, mittels der Steuereinheit, ein für die Datenübertragung verantwortliche Zugangspunkt aus den zwei oder mehr zur Auswahl stehenden Zugangspunkten basierend auf Informationen über den jeweiligen Übertragungskanal zwischen den zwei oder mehr Zugangspunkten und dem drahtlosen Endgerät ausgewählt werden. Nach der Auswahl kann eine Nachricht von dem ausgewählten Zugangspunkt an das drahtlose Endgerät übertragen werden. Die Informationen über den jeweiligen Übertragungskanal zwischen den zwei oder mehr Zugangspunkten und dem drahtlosen Endgerät, die zur Auswahl des Zugangspunkts dienen, können aus einer Vielzahl verschiedener Informationen abgeleitet werden und insbesondere den jeweiligen Übertragungskanal in Downlink-Richtung, d.h. von den zwei oder mehr Zugangspunkten zu dem drahtlosen Endgerät, betreffen. Beispielsweise können diese Informationen abgeleitet werden aus zuvor zwischen den zwei oder mehr Zugangspunkten und dem drahtlosen Endgerät stattgefundenen regulären Datenübertragung und/oder mindestens einer zuvor durchgeführten Kanalmessung oder Kanalschätzung des jeweiligen Übertragungskanals zwischen den zwei oder mehr Zugangspunkten und dem drahtlosen Endgerät und/oder der aktuellen Auslastung in dem Kommunikationsnetzwerk. Alternativ zu der Auswahl des Zugangspunkts basierend auf den Informationen über den jeweiligen Übertragungskanal zwischen den zwei oder mehr Zugangspunkten und dem drahtlosen Endgerät, kann die Auswahl des Zugangspunkts aus den zwei oder mehr Zugangspunkten auch zufällig (per Zufall) erfolgen.
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Vorzugsweise wird im Falle einer nicht erfolgreichen Übertragung der Nachricht von dem ausgewählten Zugangspunkt an das drahtlose Endgerät der Schritt des Auswählens des Zugangspunkts erneut durchgeführt (wiederholt). Durch Wiederholung des Auswahlschritts kann der gleiche oder ein anderer der zwei oder mehr Zugangspunkte für die nachfolgende Übertragung der Nachricht ausgewählt werden.
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Bei einer Datenübertragung von dem drahtlosen Endgerät in Richtung der zwei oder mehr Zugangspunkte (d.h. in Uplink-Richtung) kann das Verfahren die folgenden Schritte aufweisen. Zunächst kann eine Nachricht von dem drahtlosen Endgerät an mehrere, beispielsweise an alle der zwei oder mehr Zugangspunkte übertragen werden, die dann von den zwei oder mehr Zugangspunkten empfangen werden. Basierend auf den durch die zwei oder mehr Zugangspunkte von dem drahtlosen Endgerät empfangenen Nachrichten (beispielsweise durch Auswertung der empfangenen Nachrichten) kann die weiter in dem Kommunikationsnetzwerk zu verwendende Nachricht, z.B. eine an die Steuereinheit oder an andere Endgeräte weiterzuleitende Nachricht, ermittelt werden, beispielsweise aus den zwei oder mehr empfangenen Nachrichten abgeleitet werden.
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Gemäß einer ersten Variante ist es denkbar, dass hierfür Kenngrößen der durch die zwei oder mehr Zugangspunkte von dem drahtlosen Endgerät empfangenen Nachrichten mit einer vorgegebenen ersten Metrik verglichen werden. Basierend auf dem Vergleich mit der vorgegebenen ersten Metrik kann eine der durch die zwei oder mehr Zugangspunkte von dem drahtlosen Endgerät empfangenen Nachrichten als die weiter in dem Kommunikationsnetzwerk zu verwendende Nachricht ausgewählt werden. Beispielsweise kann diejenige Nachricht der durch die zwei oder mehr Zugangspunkte empfangenen Nachrichten ausgewählt werden, deren Kenngrößen genauer mit der vorgegebenen ersten Metrik übereinstimmen. Die vorgegebene erste Metrik kann beispielsweise abbilden, wie die korrekte Nachricht aussehen sollte. Werden die Nachrichten alle korrekt von den zwei oder mehr Zugangspunkten empfangen, kann beispielsweise durch die erste Metrik vorgeschrieben werden, dass zufällig eine dieser Nachrichten als weiter zu verwendende Nachricht ausgewählt wird. Alternativ hierzu kann durch die erste Metrik vorschrieben werden, dass beispielsweise die zuerst empfangene Nachricht als weiter zu verwendende Nachricht ausgewählt wird. Sind jedoch Fehler bei der Übertragung aufgetreten, weichen die empfangenen Nachrichten für gewöhnlich voneinander ab. Mit Hilfe der ersten Metrik kann dann diejenige Nachricht aus den empfangenen Nachrichten ermittelt werden, welche am wahrscheinlichsten der korrekten Nachricht entspricht oder am stärksten mit der korrekten Nachricht übereinstimmt.
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Alternativ zu dem Auswählen einer der empfangenen Nachrichten, kann gemäß einer zweiten Variante eine Teilmenge oder können alle der empfangenen Nachrichten miteinander kombiniert werden. Beispielsweise können die durch die zwei oder mehr Zugangspunkte von dem drahtlosen Endgerät empfangenen Nachrichten mittels einer vorgegebenen zweiten Metrik zu der weiter in dem Kommunikationsnetzwerk zu verwendende Nachricht kombiniert werden. Auch die Kombination der Nachrichten mittels der zweiten Metrik kann beispielsweise mit Hilfe von Kenngrößen aus der Fehlerkorrektur (z.B. Soft-Decision-Werte des Fehlerkorrekturdecoders) und/oder Radiofrequenzparametern der Empfänger (z.B. Empfangspegel) erfolgen. Die kombinierte Nachricht kann dann mit zumindest hoher Wahrscheinlichkeit die korrekte Nachricht ergeben. Die zweite Variante kann auch dann noch erfolgreich eingesetzt werden, wenn alle empfangenen Nachrichten (unterschiedliche) Fehler aufweisen.
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Zumindest einer der zwei oder mehr Zugangspunkte kann das Kommunikationsnetzwerk auf mögliche Störquellen (Störer), insbesondere hochfrequente Störer, überwachen. Beispielsweise können bei einer Datenübertragung in Uplink-Richtung, zumindest einer oder mehrere, beispielsweise auch alle, der Zugangspunkte ihren jeweiligen Empfangskanal überwachen und anhand bestimmter vorgegebener Parameter mögliche Störer erkennen. Bei den Störern kann es sich um absichtliche oder unabsichtliche Störer handeln. Beispielsweise kann es sich bei der Störquelle um eine fehlerhafte Netzwerkkomponente in dem Kommunikationsnetzwerk selbst, wie ein fehlerhaftes in das Netzwerk integriertes elektronisches Gerät, oder um ein fehlerhaftes elektronisches Gerät handeln, das in dem Flugzeug von einem Passagier mitgeführt wird (ein sogenanntes Passenger Electronic Device (PED)). Auch kann es sich bei der Störquelle um ein elektronisches Gerät oder das Kommunikationsgerät eines anderen Flugzeugs handeln. In diesem Zusammenhang kann es sich bei der Störquelle z.B. um Komponenten des drahtlosen Kommunikationsnetzes eines in der Nähe befindlichen Flugzeugs handeln, das in einem Frequenzbereich arbeitet, der mit dem Frequenzbereich des Kommunikationsnetzwerks zumindest überlappt, womöglich sogar übereinstimmt. Es ist auch denkbar, dass es sich bei der Störquelle um ein elektronisches Gerät handelt, das Teil der Flughafen-Infrastruktur ist. Ferner sind als Störquelle auch Geräte denkbar, die Hochfrequenzstörsignale zur Störung des Kommunikationsnetzwerks erzeugen (sogenannte Jammer).
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Im Falle der Datenübertragung in Downlink-Richtung kann beispielsweise einer oder können mehrere der Zugangspunkte, der/die gerade nicht als Sender fungiert/fungieren (der/die nicht als Sender ausgewählt wurde(n)), als Empfänger fungieren und das Vorhandensein von Störsignalen überwachen. Durch die gezielte Auswertung eines oder mehrerer Parameter kann dieser Zugangspunkt bzw. können diese Zugangspunkte eine Wahrscheinlichkeit des Vorhandenseins eines Störers ermitteln. Hierzu können typische Merkmale von Störsignalen genutzt werden, wie für Störsignale typische Änderungen der Empfangsfeldstärke (z.B. eine abrupte oder plötzliche Änderung der Empfangsfeldstärke), eine für Störsignale typische Signaldauer oder für Störsignale typische statistische Eigenschaften. Störsignale können - je nach Art des Störers (der Störquelle) - als Eigenschaften einen konstanten Signalpegel (d.h. einen Signalpegel, der nicht den typischen Veränderungen eines regulären Senders unterliegt) oder unerwartete Pegeländerungen (d.h. plötzliche Pegeländerungen mitten in einem Datenpaket) aufweisen oder zu unerwarteten Zeiten ausgesandt werden (reguläre Sender dürfen nur zu vorbestimmten Zeiten senden). Beispielsweise zur Störererkennung berücksichtigt werden, dass der überwachende Zugangspunkt das Nutz-Sendesignal kennt oder kennen kann.
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Erkannte Störer bzw. Störquellen können beispielsweise von dem Zugangspunkt an die zentrale Recheneinheit gemeldet werden, so dass diese Gegenmaßnahmen auf Systemebene einleiten kann. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es auch möglich, dass ein erkannter Störer in die erste und/oder zweite Metrik einfließt, die, wie zuvor beschrieben, zur Auswahl des Senders bzw. zur Ermittlung des Empfangspfads dienen. Auch kann die Recheneinheit anweisen, dass ein drahtloses Endgerät einem oder mehreren weiteren im Empfangsbereich liegenden Zugangspunkt(en) zugeordnet wird, auf dessen bzw. deren Kommunikationsverbindung keine oder eine geringere Störleistung vorliegt. Auch ist es möglich, z.B. bei Überwachung eines Störers mit Hilfe von vielen Zugangspunkten, den Störer zu lokalisieren und gezielte Gegenmaßnahmen einzuleiten.
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Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, das, wenn es in einen Computer oder einen Prozessor (beispielsweise einen Mikroprozessor oder Mikrocontroller) geladen ist, oder auf einem Computer oder Prozessor (z.B. einem Mikroprozessor oder Mikrocontroller) läuft, den Computer oder Prozessor (z.B. den Mikroprozessor oder Mikrocontroller) dazu veranlasst, das zuvor beschriebene Verfahren auszuführen. Zudem betrifft die Erfindung ein Programmspeichermedium oder Computerprogrammprodukt mit dem genannten Computerprogramm.
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Auch wenn einige der voranstehend beschriebenen Aspekte in Bezug auf die Netzwerkkomponenten oder die Steuereinheit beschrieben wurden, so können diese Aspekte auch als Verfahren oder als ein das Verfahren ausführendes Computerprogramm implementiert sein. Genauso können in Bezug auf das Verfahren beschriebene Aspekte durch geeignete Einheiten in den Netzwerkkomponenten und der Steuereinheit realisiert sein oder durch das Computerprogramm ausgeführt werden.
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten schematischen Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Netzwerkarchitektur eines drahtlosen Kommunikationsnetzwerks für ein Flugzeug;
- 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer in dem Kommunikationsnetzwerk aus 1 verwendbaren Steuereinheit;
- 3 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts des Kommunikationsnetzwerks aus 1 bei der Ausführung eines Verfahrens gemäß einer ersten oder zweiten Ausführungsform;
- 4 ein Flussdiagramm des Verfahrens gemäß der ersten Ausführungsform;
- 5 ein Flussdiagramm des Verfahrens gemäß der zweiten Ausführungsform;
- 6a eine schematische Darstellung eines Ausschnitts des Kommunikationsnetzwerks aus 1 bei der Ausführung eines Verfahrens gemäß einer dritten Ausführungsform;
- 6b eine schematische Darstellung eines Ausschnitts des Kommunikationsnetzwerks aus 1 bei der Ausführung eines Verfahrens gemäß der dritten Ausführungsform;
- 7 ein Flussdiagramm des Verfahrens gemäß der dritten Ausführungsform;
- 8a eine schematische Darstellung eines Ausschnitts des Kommunikationsnetzwerks aus 1 bei der Ausführung des Verfahrens gemäß der dritten Ausführungsform und vorhandener Störquelle; und
- 8b eine schematische Darstellung des Kommunikationsnetzwerks aus 1 bei der Ausführung des Verfahrens gemäß der ersten oder zweiten Ausführungsform und vorhandener Störquelle.
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Beispielhaft wird im Folgenden angenommen, dass es sich bei dem in den Figuren gezeigten und im nachfolgenden beschriebenen Kommunikationsnetzwerk um ein Netzwerk eines Flugzeugs handelt. Das Kommunikationsnetzwerk ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern kann auch in anderen Transportmitteln, wie Zügen, Bussen oder Schiffen, angeordnet sein.
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Die 1 zeigt die Netzwerkarchitektur eines drahtlosen Funk-Kommunikationsnetzwerks für ein Flugzeug, wie es hierin vorgeschlagen wird.
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In dem Kommunikationsnetzwerk sind als dessen Netzwerkkomponenten eine zentrale Recheneinheit (in der Figur und nachfolgend kurz als Server bezeichnet) 100, mehrere Zugangspunkte (Access Points) (in den Figuren kurz als ZP bezeichnet) 200a, 200b, 200c, mehrere drahtlose Endgeräte (in den Figuren kurz als DE bezeichnet) 300a bis 300e sowie ein drahtgebundener Datenbus 120 angeordnet, welcher den Server 100 mit jedem der Zugangspunkte 200a, 200b, 200c verbindet. Beispielhaft zeigt die 1 drei Zugangspunkte 200a, 200b, 200c, es kann jedoch jede Vielzahl von Zugangspunkten in dem Kommunikationsnetzwerk angeordnet sein. Ferner zeigt die 1 beispielhaft fünf drahtlose Endgeräte 300a bis 300e, es kann jedoch jede Vielzahl von drahtlosen Endgeräten in dem Kommunikationsnetzwerk angeordnet sein.
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Die Zugangspunkte 200a, 200b, 200c stellen den Übergang vom drahtgebundenen Datenbus 120 zu den drahtlosen Endgeräten 300a bis 300e her. Grundsätzlich kann jeder Zugangspunkt 200a, 200b, 200c mehreren drahtlosen Endgeräten 300a bis 300e Anschluss bieten. Bei den drahtlosen Endgeräten kann es sich beispielsweise um Sensorknoten oder andere elektronische Geräte handeln, welche drahtlos mit dem Server 120 oder über den Server 120 mit anderen Geräten oder Endgeräten kommunizieren können. Auf dem Server 120 können Anwendungen laufen, welche Anschluss an die Endgeräte 300a bis 300e benötigen oder Verbindungsanfragen anderer Geräte (Endgeräte) bzw. anderer Anwendungen über das Netzwerk realisieren. Ferner können auf dem Server Anwendungen laufen, auf welche die drahtlosen Endgeräte 300a bis 300e zugreifen möchten.
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In der in 1 gezeigten Architektur ist beispielhaft jedes der drahtlosen Endgeräte 300a bis 300e genau zwei Zugangspunkten 200a, 200b, 200c zugeordnet. Das bedeutet, beispielhaft ist das drahtlose Endgerät 300a nicht nur dem Zugangspunkt 200a, sondern auch dem Zugangspunkt 200b zugeordnet. Gleiches gilt für das drahtlose Endgerät 300b. Es ist gemäß der in 1 gezeigten Architektur also möglich, dass manche der drahtlosen Endgeräte 300a bis 300e mit den gleichen Zugangspunkten 200a, 200b, 200c assoziiert sind. Ferner ist in 1 zu erkennen, dass das drahtlose Endgerät 300c und das drahtlose Endgerät 300d sowohl mit dem Zugangspunkt 200b als auch mit dem Zugangspunkt 200c assoziiert sind. Schließlich ist das drahtlose Endgerät 300e sowohl dem Zugangspunkt 200a als auch dem Zugangspunkt 200c zugeordnet. Auch wenn in 1 beispielhaft jedes der drahtlosen Endgeräte genau zwei Zugangspunkten zugeordnet ist, so ist die Geräteassoziation nicht hierauf beschränkt. Jedes der drahtlosen Endgeräte 300a bis 300e kann auch mehr als zwei, wie beispielsweise drei, vier, fünf, sechs oder mehr als sechs Zugangspunkten zugeordnet sein, solange die Bedingung erfüllt ist, dass das drahtlose Endgerät mindestens zwei Zugangspunkten 200a, 200b, 200c zugeordnet ist. In dem Netzwerk müssen die drahtlosen Endgeräte 300a bis 300e nicht jeweils der gleichen Anzahl von Zugangspunkten 200a, 200b, 200c zugeordnet sein. So ist es abweichend von 1 auch möglich, dass das drahtlose Endgerät 300a zwei Zugangspunkten, beispielsweise den Zugangspunkten 200a und 200b, zugeordnet ist, jedoch das drahtlose Endgeräte 300b mehr als zwei (z.B. drei) Zugangspunkten zugeordnet ist, wie den Zugangspunkten 200a, 200b, 200c.
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Sollen nun z.B. von dem Server 100 Daten an das drahtlose Endgerät 300a übertragen werden (d.h., in sogenannter Downlink-Richtung), so kann hierfür grundsätzlich jeder der dem drahtlosen Endgerät 300a zugeordneten Zugangspunkte 200a, 200b die drahtlose Übertragung der Daten übernehmen. Hierfür wäre allerdings üblicherweise die doppelte Kanalkapazität nötig, da die Daten auf unterschiedlichen Frequenzen (im Falle eines Frequenzmultiplexverfahrens, wie FDMA) oder in unterschiedlichen Zeitschlitzen (im Falle eines Zeitmultiplexverfahrens, wie TDMA) oder mit unterschiedlichen Codes (im Falle eines Codemultiplexverfahrens, wie CDMA) gesendet werden müssten. Alternativ zur Übertragung durch jeden der Zugangspunkte (200a, 200b) wird durch eine später noch genauer beschriebene Steuereinheit einer der beiden Zugangspunkte 200a, 200b für die Datenübertragung an das drahtlose Endgerät 300a ausgewählt.
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Sollen hingegen z.B. von dem drahtlosen Endgerät 300a Daten an den Server 100 übertragen werden (d.h., in sogenannter Uplink-Richtung), so werden die Daten an beide dem drahtlosen Endgerät 300a zugeordneten Zugangspunkte 200a, 200b übertragen. Jedoch werden anschließend nicht beide der von den Zugangspunkten 200a, 200b empfangenen Nachrichten an den Server 100 weitergeleitet, sondern es wird von der noch genauer zu beschreibenden Steuereinheit aus den empfangenen Nachrichten eine an den Server 100 weiterzuleitende Nachricht abgeleitet/ermittelt.
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2 zeigt eine mögliche Anordnung dieser Steuereinheit 160 in dem Kommunikationsnetzwerk aus 1. Gemäß der beispielhaften Anordnung aus 2 ist die Steuereinheit 160 in dem Server 100 angeordnet. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die Steuereinheit 160 dezentral zwischen den Zugangspunkten 200a, 200b, 200c anzuordnen oder diese als logische Komponente auf eine Teilzahl oder alle der Zugangspunkte 200a, 200b, 200c zu verteilen.
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Wie in 2 zu erkennen, weist der Server 100 eine Sende-Empfangskomponente 140 auf, mit welcher der Server 100 Daten von dem Datenbus 120 drahtgebunden empfangen kann und mit welcher der Server 100 Daten über den Datenbus 120 drahtgebunden aussenden kann. Die Sende-Empfangskomponente 140 steht mit der Steuereinheit 160 in Verbindung, so dass die Sende-Empfangskomponente 140 empfangene Daten an die Steuereinheit 160 weiterreichen kann und so dass die Steuereinheit 160 Daten zur Aussendung über die Sende-Empfangskomponente 140 an diese weitergeben kann.
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Unabhängig von der genauen Anordnung der Steuereinheit 160 in dem Kommunikationsnetzwerk 100, wählt die Steuereinheit 160 zur Übertragung von Daten an das drahtlose Endgerät 300a einen der beiden Zugangspunkte 200a, 200b aus. Es ist gemäß einer ersten Realisierung möglich, dass die Steuereinheit 160 den Server 100 anweist, über die Sende-Empfangskomponente 140 und den Datenbus 120 die zu übertragenden Daten nur an den ausgewählten Zugangspunkt zu übertragen. Gemäß einer zweiten Realisierung ist es möglich, dass der Server 100 über die Sende-Empfangskomponente 140 und den Datenbus 120 die zu übertragenden Daten an beide dem drahtlosen Endgerät 300a zugeordnete Zugangspunkte 200a, 200b überträgt und nur der von der Steuereinheit 160 letztendlich ausgewählte Zugangspunkt die Daten an das drahtlose Endgerät 300a aussendet. Wird beispielhaft angenommen, dass die Steuereinheit 160 den Zugangspunkt 200a zur Datenübertragung auswählt, überträgt dieser drahtlos die zu übertragenden Daten an das drahtlose Endgerät 300a in Downlink-Richtung.
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3 zeigt einen Ausschnitt des Kommunikationsnetzwerks aus 1. In diesem Ausschnitt sind zur Vereinfachung lediglich der Server 100, der Datenbus 120, zwei Zugangspunkte 200a, 200b und ein drahtloses Endgerät 300b gezeigt, das den zwei Zugangspunkten 200a, 200b zugeordnet ist. In dem in 3 gezeigten Beispiel ist der Server 100, wie der in 2 gezeigte Server ausgebildet, d.h. der Server 100 weist die Steuereinheit 160 auf. Alternativ hierzu ist es auch möglich, einen herkömmlichen Server ohne Steuereinheit 160 vorzusehen und die Steuereinheit 160 dezentral zwischen den Zugangspunkten 200a, 200b und mit dem Datenbus 120 verbunden anzuordnen, wie dies durch die gestrichelten Linien in 3 angedeutet ist. 3 stellt den Fall dar, in dem eine Datenübertragung in Uplink-Richtung, d.h. von dem drahtlosen Endgerät 300b zu den Zugangspunkten 200a, 200b erfolgt. Zwei Ausführungsformen eines Verfahrens zur Steuerung (oder Koordinierung) dieser drahtlosen Datenübertragung im Uplink sind in den 4 und 5 als Flussdiagramme dargestellt.
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Eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zur Steuerung (Koordinierung) der drahtlosen Datenübertragung im Uplink ist in 4 veranschaulicht. Wird zunächst von einem drahtlosen Endgerät 300b eine Nachricht (ein und dieselbe Nachricht) in Uplink-Richtung sowohl an den Zugangspunkt 200a als auch an den Zugangspunkt 200b übertragen, so empfangen in Schritt 402 diese beiden Zugangspunkte 200a, 200b über ihren zugehörigen Kommunikationskanal zu dem drahtlosen Endgerät 300b jeweils die Nachricht. Es ist möglich, dass einer oder beide der Kommunikationskanäle von dem drahtlosen Endgerät zu den Zugangspunkten ungestört ist bzw. sind und dementsprechend einer oder beide der Zugangspunkte die Nachricht korrekt empfangen. Es ist jedoch auch möglich, dass bei der Übertragung Fehler auftreten und einer oder beide Zugangspunkte 200a, 200b fehlerhafte Nachrichten empfangen. Ferner ist es möglich, dass die beiden Übertragungskanäle von dem drahtlosen Endgerät 300b zu den Zugangspunkten 200a, 200b unterschiedliche stark gestört werden, d.h. dass in den beiden Übertragungskanälen unterschiedliche Fehler auftreten.
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Eine in der Steuereinheit 160 vorhandene Logik entscheidet dann, unabhängig davon ob die Steuereinheit 160 in dem Server 100 zentral oder zwischen den Zugangspunkten 200a, 200b dezentral vorgesehen ist, welche der empfangenen Nachrichten weiter verwendet wird. Hierfür vergleicht die Logik Kenngrößen jeder der empfangenen Nachrichten in Schritt 404 mit einer ersten Metrik und entscheidet basierend auf dem Vergleich, welche der empfangenen Nachrichten weiterverwendet wird. Beispielsweise ist es möglich, dass die Logik in Schritt 406 eine der empfangenen Nachrichten aufgrund des Vergleichs als mit größerer Wahrscheinlichkeit korrekt empfangene oder weniger fehlerhafte Nachricht auswählt und weiterverwendet. Die ausgewählte Nachricht kann z.B. dadurch weiterverwendet werden, indem sie an den Server 100 weitergeleitet wird und in diesem ausgewertet wird oder von diesem an ein weiteres drahtloses Endgerät weitergeleitet wird. Der Schritt 404 ist, wie durch die gestrichelten Linien in 4 angedeutet, nur optional und kann demnach auch entfallen. So kann beispielsweise zunächst nur der Schritt 402 ausgeführt werden, in dem die Nachrichten von den Zugangspunkten 200a, 200b empfangen werden. Daraufhin kann die Steuereinheit 160 beispielsweise zufällig entscheiden, welche der empfangenen Nachrichten weiter verwendet werden soll (Schritt 406).
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Eine zweite Ausführungsform eines Verfahrens zur Steuerung der Datenübertragung in Uplink-Richtung wird in 5 gezeigt. Danach überträgt das drahtlose Endgerät 300b eine Nachricht in Uplink-Richtung jeweils über einen Kommunikationskanal an den Zugangspunkt 200a und den Zugangspunkt 200b. Die von den Zugangspunkten 200a, 200b in Schritt 502 empfangenen Nachrichten werden von der Steuereinheit 160, unabhängig davon ob die Steuereinheit 160 in dem Server 100 oder dezentral zwischen den Zugangspunkten 200a, 200b angeordnet ist, nach einer zweiten Metrik miteinander kombiniert (Schritt 504). Die Kombination der empfangenen Nachrichten gibt dann mit hoher Wahrscheinlichkeit oder insbesondere genau die korrekte Nachricht an.
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Die 6a und 6b zeigen jeweils den gleichen Ausschnitt des Kommunikationsnetzwerks aus 1 mit dem Server 100, dem Datenbus 120, den zwei Zugangspunkten 200a, 200b und dem den zwei Zugangspunkten 200a, 200b zugeordneten drahtlosen Endgerät 300b. Alternativ zu der Anordnung in dem Server 100 kann die Steuereinheit 160 auch zwischen den Zugangspunkten 200a, 200b angeordnet sein oder auf die Zugangspunkte 200a, 200b (logisch) verteilt sein. Wie in den 6a und 6b illustriert, sendet entweder der Zugangspunkt 200a (6a) oder der Zugangspunkt 200b (6b) in Downlink-Richtung Daten an das drahtlose Endgerät 300b. Diese Daten können beispielsweise ursprünglich von dem Server 100 oder einem anderen drahtlosen Endgerät stammen.
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7 stellt schematisch ein Flussdiagramm des Verfahrens gemäß der dritten Ausführungsform zur Datenübertragung im Downlink dar.
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Beispielsweise möchte der Server 100 eine Nachricht an das drahtlose Endgerät 300b übertragen. Alternativ möchte ein weiteres drahtloses Endgerät Daten an das drahtlose Endgerät 300b über den Server 100 übertragen. Unabhängig davon, ob die ursprüngliche Nachricht von dem Server 100 oder einem weiteren drahtlosen Endgerät stammt, wird die Nachricht von dem Server 100 zu dem Zugangspunkt 200a und dem Zugangspunkt 200b über den Datenbus 120 drahtgebunden geleitet. In Schritt 702 wird dann entschieden, welcher der Zugangspunkte 200a, 200b die Nachricht an das drahtlose Endgerät 300b drahtlos übertragen soll. Die Auswahl kann beispielsweise zufällig erfolgen.
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Gemäß der beispielhaft angenommenen Ausführungsform erfolgt die Auswahl jedoch nicht zufällig sondern berücksichtigt Informationen über den jeweiligen Übertragungskanal zwischen den zwei Zugangspunkten 200a, 200b und dem drahtlosen Endgerät 300b. Anhand dieser Informationen kann der voraussichtlich bessere Übertragungskanal ausgewählt werden. Die Informationen können von zuvor durchgeführten Übertragungen im Downlink und/oder im Uplink zwischen den Zugangspunkten 200a, 200b und dem drahtlosen Endgerät 300b abgeleitet werden. Zusätzlich oder alternativ hierzu können die Informationen ein oder mehrere vor der Übertragung durchgeführte Kanalmessungen oder Kanalschätzungen berücksichtigen, bei denen eine Testnachricht im Uplink und/oder im Downlink zwischen den Zugangspunkten 200a, 200b und dem drahtlosen Endgerät 300b ausgetauscht wird. Zusätzlich oder alternativ hierzu können die Informationen die aktuelle Auslastung im gesamten Netzwerk oder in einem Teilbereich des Netzwerks, z.B. im Bereich um die Zugangspunkte 200a, 200b und das drahtlose Endgerät 300b berücksichtigen. Nach der Auswahl des Zugangspunkts mit dem voraussichtlich besseren Übertragungskanal zu dem drahtlosen Endgerät 300b wird eine Nachricht von dem ausgewählten Zugangspunkt in Downlink-Richtung übertragen (Schritt 704). Beispielhaft ist in 6a dargestellt, dass der Zugangspunkt 200a die Nachricht an das drahtlose Endgerät 300b überträgt, da er in Schritt 702 ausgewählt wurde. 6b illustriert beispielhaft, wie der Zugangspunkt 200b aufgrund des besseren Übertragungskanals zu dem drahtlosen Endgerät 300b in Schritt 702 ausgewählt wurde und in Schritt 704 demgemäß die Nachricht überträgt.
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Es ist denkbar, dass zunächst in dem Schritt 702 der Zugangspunkt 200a ausgewählt wird und, wie in 6a dargestellt, die Nachricht an das drahtlose Endgerät 300b überträgt. Tritt bei dieser Übertragung ein Übertragungsfehler auf, der z.B. eine Weiterverwendung der empfangenen Nachricht unmöglich macht, wird in dem Schritt 702 erneut einer der beiden Zugangspunkte 200a, 200b ausgewählt. Wird nun z.B. der Zugangspunkt 200b ausgewählt, so überträgt dieser die Nachricht nochmals an das drahtlose Endgerät 300b, wie dies in 6b gezeigt ist. Nach einer erfolgreichen Übertragung der Nachricht endet das Verfahren und kann für eine neue Nachricht erneut durchgeführt werden. Tritt erneut ein Fehler auf, so können die Schritte 702 und 704 so lange wiederholt werden, bis die Übertragung erfolgreich war.
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In 8a und 8b sind Situationen dargestellt, in denen ein Störer 400 die Übertragung in Uplink-Richtung (8b) und in Downlink-Richtung (8a) beeinflusst. Gemäß 8a überträgt beispielhaft der Zugangspunkt 200a eine Nachricht an das drahtlose Endgerät 300b, da der Zugangspunkt 200a in Schritt 702 zur Datenübertragung ausgewählt wurde. Durch den Störer 400 wird eine erfolgreiche Übertragung der Nachricht zumindest erschwert oder womöglich sogar unterbunden. Um dies zu vermeiden, weist der Zugangspunkt 200b eine Überwachungskomponente 500 auf, mittels derer er Funksignale überwachen kann. Ebenso weist der Zugangspunkt 200a eine solche Überwachungskomponente auf, diese ist jedoch gerade nicht aktiv, da er bereits die Nachricht an das drahtlose Endgerät 300b überträgt. Das bedeutet, der Zugangspunkt, der gerade nicht als Sender fungiert, kann mit Hilfe seiner Überwachungskomponente 500 das Funksignal überwachen. Durch gezielte Auswertung eines oder mehrerer Parameter kann der Zugangspunkt 200b eine Wahrscheinlichkeit des Vorhandenseins eines Störers 400 ermitteln. Hierzu kann er typische Merkmale von Störsignalen nutzen, wie z.B. für Störsignale typische Änderungen der Empfangsfeldstärke (wie eine plötzliche Änderung der Empfangsfeldstärke), eine für Störsignale typische Signaldauer oder für Störsignale typische statistische Eigenschaften. Es ist beispielsweise denkbar, dass der Zugangspunkt 200b zunächst kein Signal oder nur ein Signal geringer Empfangsfeldstärke empfangen hat. Tritt nun eine plötzliche hochfrequente Störung durch den Störer 400 auf, so ändert sich abrupt die durch den Zugangspunkt 200b empfangene Empfangsfeldstärke. Daraus kann der Zugangspunkt 200b darauf schließen, dass sich ein Störer in seiner Umgebung oder Reichweite oder in Umgebung des Kommunikationsnetzwerks befindet. Auch haben von Störern 400 ausgesandete Signale für gewöhnlich andere statistische Eigenschaften als Signale zur Übertragung einer Nachricht.
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Ein von dem Zugangspunkt 200b erkannter Störer 400 wird an den Server 100 gemeldet, der dann Gegenmaßnahmen auf Systemebene einleiten kann. Auch kann der Server 100 die empfangenen Informationen hinsichtlich des Störers 400 nutzen, um die erste Metrik und/oder die zweite Metrik zur Wahl des Zugangspunkts bzw. zur Wahl des besten Empfangspfads zu errechnen. Auch kann die Steuereinheit 160 anweisen, dass das drahtlose Endgerät 300b einem weiteren im Empfangsbereich liegenden Zugangspunkt, z.B. dem Zugangspunk 200c, zugeordnet wird, der weiter von der Störquelle entfernt ist oder weniger von der Störquelle gestört wird. Überwachen mehrere Zugangspunkte mit Hilfe ihrer Überwachungskomponente 500 das Kommunikationsnetzwerk auf potentielle Störer 400, so kann der Server 100 anhand der ihm von den Zugangspunkten übersandten Informationen den Störer 400 lokalisieren und demnach noch gezieltere Gegenmaßnahmen ergreifen.
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8b illustriert das Vorhandensein eines Störers 400 bei einer Datenübertragung in Uplink-Richtung. Bei der Übertragung in Uplink-Richtung kann beispielsweise auch der Zugangspunkt 200b mit Hilfe seiner Überwachungskomponente 500 die Umgebung überwachen, so wie dies in Bezug auf den Downlink beschrieben wurde. Beispielsweise kann der Zugangspunkt 200b den fraglichen Empfangskanal auf Störeinflüsse überwachen, um anhand der empfangenen Signale durch Auswertung der genannten Parameter mögliche Störer 400 zu erkennen, wie dies zuvor beschrieben wurde. In diesem Fall kann der Zugangspunkt 200b im Überwachungsmodus beispielsweise mit dem Empfang der Nachricht, die von dem drahtlosen Endgerät 300b ausgesandt wird, aussetzen und erst dann fortsetzen, wenn er sich nicht im Überwachungsmodus befindet. Alternativ hierzu kann der Zugangspunkt 200b jedoch auch während des Überwachungsmodus zur Erkennung möglicher Störer 400 Daten von dem drahtlosen Endgerät 300b empfangen.
