DE10130768C2

DE10130768C2 - Channel access method for ad hoc radio networks for inter-vehicle communication

Info

Publication number: DE10130768C2
Application number: DE2001130768
Authority: DE
Inventors: Walter Franz
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2003-10-02
Anticipated expiration: 2021-06-27
Also published as: DE10130768A1

Description

Die Erfindung betrifft Kommunikationssysteme für den Aus tausch von Daten zwischen Fahrzeugen untereinander.The invention relates to communication systems for the off Exchange of data between vehicles.

Insbesondere betrifft die Erfindung Kommunikationssysteme, bei denen Daten unterschiedlicher Kategorien zwischen Fahr zeugen ausgetauscht werden sollen. Ein vergleichbares Kommunikationsverfahren ist aus der DE 198 49 294 A1 bekannt.In particular, the invention relates to communication systems, where data of different categories between driving witnesses should be exchanged. A comparable one Communication method is known from DE 198 49 294 A1 known.

Interfahrzeug-Kommunikationssysteme zur direkten Kommunika tion zwischen Fahrzeugen werden eine Kommunikationsplatt form für ein breites Spektrum von Internet-Diensten und Verkehrstelematik-Anwendungen bilden. Inter-vehicle communication systems for direct communication tion between vehicles becomes a communication platform form for a wide range of Internet services and Form traffic telematics applications.

Solche Interfahrzeug-Kommunikationssysteme werden in der Regel als Ad-hoc-Netz konzipiert. Sie sind somit von keiner vorinstallierten Netzinfrastruktur abhängig und es wird kein Netzbetreiber benötigt. Da zudem unlizensierte Funk bänder verwendet werden, ist die Datenübertragung selbst kostenfrei. Interfahrzeug-Kommunikationssysteme ermöglichen insbesondere den Austausch von Daten im lokalen Umfeld ei nes Fahrzeugs. Sie unterscheiden sich grundsätzlich von den Mobilfunknetzen, deren Haupteinsatzgebiet die Sprachkommu nikation bzw. in zunehmendem Maße der allgemeine Internet- Zugang ist und die somit auf ortsunabhängige Anwendungen ausgerichtet sind.Such inter-vehicle communication systems are used in the Usually designed as an ad hoc network. They are thus by none pre-installed network infrastructure and it becomes dependent no network operator required. As well as unlicensed radio tapes is the data transfer itself free. Enable inter-vehicle communication systems in particular the exchange of data in the local environment ei of a vehicle. They differ fundamentally from the Mobile networks whose main area of application is the Sprachkommu tion or, increasingly, the general Internet Access is and therefore on location-independent applications are aligned.

Neben typischen Internet- und Telematik-Anwendungen werden diese Funknetze verkehrsbezogene Anwendungen unterstützen, wie z. B. Gefahrenwarnung und kooperative Fahrerassistenz systeme. Hierdurch werden besondere Maßnahmen zur Sicherung und schnellen Übermittlung von Daten notwendig. Durch die Kommunikation über mehrere Fahrzeuge hinweg wird eine neue Dimension für die Bereitstellung von Telematik-Anwendungen erschlossen, indem z. B. Daten von Systemen vorausfahrender Fahrzeuge (Sensor-, Kamera-, Radarsysteme) dem Fahrer zu gänglich gemacht werden. Sensoren und Systeme verschiedener Fahrzeuge können miteinander kooperieren.In addition to typical Internet and telematics applications will be these radio networks support traffic-related applications, such as B. Hazard warning and cooperative driver assistance systems. As a result, special measures to secure and fast transmission of data necessary. By the Communication across multiple vehicles becomes a new one Dimension for the provision of telematics applications developed by z. B. Data from systems ahead Vehicles (sensor, camera, radar systems) to the driver be made accessible. Sensors and systems of different Vehicles can cooperate with each other.

Ad-hoc-Funknetze weisen die Eigenschaft auf, dass sie zu ihrem Betrieb keine vorinstallierte Infrastruktur zwingend erfordern. Befinden sich z. B. mindestens zwei Funkknoten sich in Funkreichweite, so können diese miteinander kommu nizieren und zwar ohne auf irgendeine Netzinfrastruktur an gewiesen zu sein. Neben der Kommunikation zwischen Fahrzeu gen ist auch die Datenübertragung zwischen Fahrzeugen und sogenannten Feststationen möglich. Feststationen können z. B. am Straßenrand installiert sein. Sie können - müssen aber nicht - eine Verbindung zu Festnetzen (Internet) be reitstellen. Aus der DE 195 36 379 C2 ist ein entsprechendes Multi-hop-Kommunikationsverfahren bekannt.Ad hoc wireless networks have the property of being too their operation no pre-installed infrastructure mandatory require. Are z. B. at least two radio nodes in radio range, they can communicate with each other nick without resorting to any network infrastructure to be shown. In addition to communication between Fahrzeu is also the data transfer between vehicles and so-called base stations possible. Fixed stations can z. B. be installed on the roadside. You can - have to but not - a connection to landlines (Internet) be riding set. From DE 195 36 379 C2 is a corresponding multi-hop communication method known.

Feststehende Stationen sind in diesem Zusammenhang keine Basisstationen in dem Sinne, dass sie die Kommunikations abläufe von anderen Funkknoten steuern. Feststationen wer den hier vielmehr aus protokolltechnischer Sicht wie Mobil stationen behandelt.Fixed stations are not in this context Base stations in the sense that they are the communications control processes of other radio nodes. Fixed stations who rather from a protocol-technical point of view like mobile treated stations.

Allgemein bestimmen Kanalzugriffprotokolle den Sendezeit punkt und die weiteren Randbedingungen von Datenübertra gungen. Dabei wird das Kanalzugriffsverfahren sowohl für die Übertragung von Nutzdaten, als auch für die Übertragung von Signalisierinformationen zur Funknetz-Organisation ver wendet. Da insbesondere für Interfahrzeug-Kommunikation ne ben der Übertragung von zeitunkritischen Daten auch zeit kritische Datenübertragungen, z. B. zur Steuerung des Kom munikationsnetzes oder für zeitkritische Anwendungen (z. B. Übertragung von Bremsdaten), unterstützt werden müssen, muss dies ein leistungsfähiges Kanalzugriffsverfahren eben falls ermöglichen.In general, channel access protocols determine the airtime point and the other boundary conditions of data transfer conditions. In this case, the channel access method for both the transmission of user data, as well as for transmission of signaling information to the wireless network organization ver applies. In particular for inter-vehicle communication ne ben the transmission of non-time critical data also time critical data transmissions, e.g. B. to control the Kom communication network or for time-critical applications (eg Transmission of brake data), must be supported, This must be a powerful channel access method if possible.

Die Erfindung geht von derartigen Systemen der Interfahr zeug-Kommunikation aus. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die Leistungsfähigkeit solcher Systeme durch Einsatz eines spe ziellen Kanalzugriffsverfahrens zu verbessern.The invention is based on such systems of the Interfahr message communication. It is based on the task, the Performance of such systems by using a spe to improve the channel access procedure.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren nach Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Anwendungsmög lichkeiten ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprü che.This object is achieved by the method according to claim 1. Further advantageous embodiments and Anwendungsmög Opportunities arise from the features of Unteransprü che.

Die hier beschriebene Erfindung betrifft den Einsatz bzw. die Anpassung des Kanalzugriffprotokolls 'Multiple Trans mission Non-Preemptive Multiple Access' (MT-NPMA) an die Belange von Interfahrzeug-Funkkommunikationssystemen (ein schließlich der Kommunikation mit Feststationen).The invention described here relates to the use or the adaptation of the channel access protocol 'Multiple Trans Non-Preemptive Multiple Access Mission (MT-NPMA) to the Concerns of Inter-vehicle radio communication systems (a finally communication with base stations).

Dieses Verfahren wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und den darin verwendeten Abkürzungen näher be schrieben. Es zeigt:This method is described below with reference to the Drawings and the abbreviations used therein closer wrote. It shows:

Fig. 1 ein Schichtenmodell für Interfahrzeug-Kommunika tion; Figure 1 is a layer model for inter-vehicle communication tion.

Fig. 2 eine schematische Darstellung des 'Elimination Yield Non-Preemptive Multiple Access' (EY-NPMA)- Verfahrens; FIG. 2 shows a schematic representation of the Elimination Yield Non-Preemptive Multiple Access (EY-NPMA) method; FIG.

Fig. 3 eine schematische Darstellung des 'Multiple Transmission Non-Preemptive Multiple Access' (MT-NPMA)-Verfahrens. Fig. 3 is a schematic representation of the 'Multiple Transmission Non-Preemptive Multiple Access' (MT-NPMA) method.

Im Schichtenmodell in Fig. 1 ist der übliche Aufbau der Kommunikationsprotokolle für die Interfahrzeug-Kommunika tion dargestellt. Über der physikalischen Schicht (Funkmo dem) wird die Koordination des Kanalzugriffs und die Siche rung auf Link-Ebene in der MAC/LLC-Schicht durchgeführt. Auf der dritten Ebene wird zwischen Nutz- (z. B. hier IP- Daten) und Funktionen zur Organisation des Funknetzes un terschieden. Letztere beinhalten unter anderem das Routing, das die Wegewahl in Ad-hoc-Funknetzen ermöglicht, wenn zwei Fahrzeuge nicht direkt miteinander kommunizieren können.In the layer model in Fig. 1, the usual structure of the communication protocols for the inter-vehicle communication is shown tion. Above the physical layer, the channel access coordination and the link-level security in the MAC / LLC layer are performed. On the third level, a distinction is made between useful (for example, IP data) and functions for organizing the radio network. The latter include, among other things, the routing that allows routing in ad-hoc wireless networks when two vehicles can not communicate directly with each other.

Description of the Channel Access Method MT-NPMA

Das MT-NPMA-Verfahren für den Kanalzugriff für Ad-hoc- Funknetze wurde zuerst in der nachveröffentlichten Druckschrift [1] beschrieben. Es stellt eine Modifikation des 'Elimination Yield Non-Preemptive Multiple Access' (EY- NPMA)-Verfahrens dar, welches in dem HIPERLAN Typ 1-Standard [2] spezifiziert ist. Zur Beschreibung des MT-NPMA-Verfahrens wird daher zuerst das EY-NPMA-Verfahren erläutert. Danach wird das MT-NPMA-Verfahren beschrieben.The MT-NPMA channel access method for ad hoc Radio Networks was first republished in the Reference [1] described. It represents a modification of Elimination Yield Non-Preemptive Multiple Access (EY NPMA) method, which in the HIPERLAN Type 1 standard [2] is specified. To describe the MT-NPMA method therefore becomes first the EY-NPMA method explained. After that, the MT-NPMA method will be described.

EY-NPMA

Der HIPERLAN Typ1 - Standard der ETSI (European Telecommu nikations Standards Institute) beschreibt ein lokales Ad- hoc-Funknetz (Funk-LAN). Dieser Standard spezifiziert unter anderem das Kanalzugriffsverfahren EY-NPMA. Zielumgebung für Systeme nach diesem Standard ist insbesondere die Büro umgebung.The HIPERLAN Type 1 standard of the ETSI (European Telecommu Nikations Standards Institute) describes a local ad- hoc radio network (wireless LAN). This standard specifies below Another is the channel access method EY-NPMA. target environment For systems according to this standard is especially the office Surroundings.

In diesem Abschnitt wird auf das Kanalzugriffsverfahren für HIPERLAN eingegangen. Dieses wird als 'Elimination Yield Non-Preemptive Multiple Access' (EY-NPMA) bezeichnet. Das Verfahren wurde speziell für HIPERLAN Typ1 konzipiert und wurde auf die Anforderungen, die an HIPERLAN-Typ1-Systeme gestellt werden, ausgerichtet. Diese umfassen insbesondere:
This section discusses the channel access method for HIPERLAN. This is referred to as Elimination Yield Non-Preemptive Multiple Access (EY-NPMA). The process was specifically designed for HIPERLAN Type 1 and was designed to meet the requirements placed on HIPERLAN Type 1 systems. These include in particular:

- decentralization. Decentralized system architecture with the Kon sequence that a HIPERLAN node at the MAC level Layer (Media Access Control) none Information about the number, states and addresses of the Node in its communication and detection realm has wide.
- Time critical services. Support of time-critical Services by means of a priority mechanism data packets based on their remaining lifetimes.
- Time invariant topology. Due to topology changes the maximum speed of the HIPERLAN nodes of 10 m / s and the radio range of around 50 meters.

Aufgrund der zu erwartenden häufigen Topologieänderungen und aufgrund des dezentralen Ansatzes von HIPERLAN wurde ein nichtkonfliktfreies Zugriffsverfahren ausgewählt, wel ches auf dem 'Carrier Sense'-Prinzip aufbaut. Dies bedeu tet, daß sendewillige Stationen zuerst den Funkkanal abhö ren und nur dann senden, wenn kein anderer Sendevorgang detektiert werden kann.Due to the expected frequent topology changes and because of the decentralized approach of HIPERLAN selected a non-conflict access method, wel based on the 'Carrier Sense' principle. This means that stations wishing to transmit first check the radio channel and send only if no other transmission can be detected.

Detektiert eine sendewillige Station einen anderen Sende vorgang, so wartet sie ab, bis dieser vorüber ist. Danach tritt sie in eine sogenannte Wettbewerbsphase ein, d. h. sie durchläuft einen Mechanismus, indem sie entweder den Kanal weiter abhört, oder aber Nutz- bzw. Signalisierdaten sen det. Hierbei wird einkalkuliert, dass unter Umständen meh rere Stationen gleichzeitig senden. Man spricht in diesem Falle von einer Kollision. Die Wettbewerbsphase dient dazu, die Wahrscheinlichkeit einer Kollision zu minimieren. Das EY-NPMA-Verfahren definiert folgende drei Teilphasen für die Wettbewerbsphase:
If a transmitting station detects another transmission process, it waits until it is over. After that, it enters a so-called competitive phase, ie it goes through a mechanism by either continuing to listen to the channel or by sending user or signaling data. This calculates that it may be possible to send several stations at the same time. One speaks in this case of a collision. The competition phase serves to minimize the probability of a collision. The EY-NPMA procedure defines the following three phases for the competition phase:

- prioritization phase. Determination of those stations, which have the highest priority.
- elimination phase. First elimination phase.
- Yield phase. Second elimination phase.

Da sendende Funkknoten während des Sendevorgangs nicht er kennen können, ob die Kommunikation erfolgreich war - hier für sind die Verhältnisse an der Antenne des Empfängers maßgeblich - ist ein Quittierungsmechanismus Bestandteil des EY-NPMA-Verfahrens. Direkt nach dem erfolgreichen Emp fang eines Datenpaketes quittiert dies der Empfänger durch Senden eines Bitmusters. Diese Quittierung wird nur für Unicast-Übertragungen durchgeführt. Multi- und Broadcast pakete werden nicht quittiert.He does not transmit transmitting nodes during the transmission process know if the communication was successful - here for are the ratios at the antenna of the receiver decisive - is an acknowledgment mechanism part of the EY-NPMA method. Right after the successful Emp When a data packet starts, this is acknowledged by the receiver Sending a bit pattern. This acknowledgment is only for Unicast transfers performed. Multi and broadcast packages are not acknowledged.

In Fig. 2 ist der Ablauf des EY-NPMA-Verfahrens an einem Beispiel mit 5 Stationen (sog. 'Knoten') dargestellt. In x- Richtung ist die Zeit aufgetragen. Nehmen wir an, Station 1 überträgt zu Beginn ein Datenpaket an Station 2. Nach einer Schutzzeit (Acknowledge Interframe Space, i_AK bestätigt Station 2 den korrekten Empfang des Datenpakets, indem sie eine entsprechende Quittung unter Verwendung der niedrigen Datenrate an Station 1 sendet. Nach einer weiteren Schutz zeit (Interframe Space, i_CS) beginnt der eigentliche neue Kanalzugriffszyklus. Dabei wird die Zeit zwischen Beginn des Kanalzugriffs und Sendebeginn in Intervalle, sog. 'Zeitschlitze' eingeteilt. Es wird zwischen Prioritäts-, Elimination- und den sogenannten Yield-Zeitschlitzen unterschieden. FIG. 2 shows the sequence of the EY-NPMA method in an example with 5 stations (so-called 'nodes'). The time is plotted in the x direction. Suppose that station 1 transmits a data packet to station 2 at the beginning. After a guard time (Acknowledge Interframe Space, i _AK , station 2 confirms the correct receipt of the data packet by sending a corresponding acknowledgment using the low data rate at station 1. After another protection time (interframe space, i _CS ), the actual new one begins The time between the beginning of the channel access and the beginning of the transmission is divided into intervals, so-called 'time slots', which differentiate between priority, elimination and the so-called yield time slots.

Im Beispiel in Fig. 2 konkurrieren nun die drei Stationen 3, 4 und 5 um den Kanal. Zuerst werden die Stationen elimi niert, die in diesem Zugriffszyklus nicht die höchste Priorität besitzen. Dazu detektieren alle Stationen einer ihrer Priorität entsprechende Anzahl von Prioritäts-Zeit schlitzen den Kanal. Empfangen sie während dieser Zeit kein Signal, so senden sie den sogenannten Prioritätspuls. Im darstellten Beispiel haben alle drei Stationen die Priori tät 2 (= 3. Prioritätsrang der Prioritätsfolge 0, 1, 2, . . .) und senden demzufolge im dritten Prioritätszeitschlitz. Stationen mit niedrigerer Priorität erkennen dies, indem sie den Kanal ständig mitdetektieren, und scheiden, sobald sie das Signal erkennen, aus diesem Kanalzugriffszyklus aus.In the example in FIG. 2, the three stations 3 , 4 and 5 are now competing for the channel. First, the stations that do not have the highest priority in this access cycle are eliminated. For this purpose, all stations detect a number of priority time slots corresponding to their priority, the channel. If you do not receive a signal during this time, you send the so-called priority pulse. In the example shown, all three stations have priority 2 (= 3rd priority rank of the priority sequence 0, 1, 2,...) And consequently transmit in the third priority time slot. Lower priority stations detect this by constantly detecting the channel and, as soon as they detect the signal, drop out of that channel access cycle.

Nach dem Signalisieren der Priorität treten die verbleiben den Stationen in eine erste Ausscheidungsphase, die sogenannte Elimination-Phase, ein. Dazu wird der Prioritätspuls um eine zufällig gewählte Zahl von Elimination-Zeitschlitze verlängert. In Folge setzen sich diejenigen Stationen, die den Prioritätspuls am längsten senden, gegenüber anderen Stationen durch (im Beispiel in Fig. 2 die Stationen 3 und 5). Alle anderen (Station 4) erkennen nämlich die länger andauernden Prioritätspulse, indem sie nach dem Senden ih res eigenen (kürzeren) Prioritätspulses schnellstmöglich den Kanal detektieren und die noch immer Prioritätspulse sendenden Stationen empfangen. Damit scheiden Stationen mit kürzeren Prioritätspulsen in der Eliminationsphase aus (hier also Station 4).After signaling the priority, the remain the stations in a first elimination phase, the so-called elimination phase, a. For this purpose, the priority pulse is extended by a randomly selected number of elimination time slots. As a result, those stations which transmit the priority pulse the longest over other stations (in the example in Fig. 2, the stations 3 and 5 ). All others (station 4 ) recognize the longer duration priority pulses by detecting the channel as quickly as possible after sending their own (shorter) priority pulse and receiving the stations still sending priority pulses. This eliminates stations with shorter priority pulses in the elimination phase (here station 4 ).

Verbleibende Stationen (hier die Stationen 3 und 5) über wachen nun nach einer Schutzzeit i_ESV eine individuell zu fällig gewählte Anzahl von Yield-Zeitschlitzen, ob der Ka nal weiterhin frei bleibt. Diese Zeit wird als Yield-Phase bezeichnet. Bleibt der Kanal frei, so sendet die Station mit der (zufällig) kürzesten Yield-Phase ihr Datenpaket. Dies detektieren dann andere, wegen ihrer (zufällig) länger festgelegten Yield-Phase noch wartende Stationen und schei den aus. Im dargestellten Beispiel nach Fig. 2 hat Station 5 eine Anzahl von 4 Yield-Zeitschlitzen Wartezeit festge legt, die konkurrierende Station 3 eine größere Zahl. Somit sendet also die Station 5 nach dem 4. Yield-Zeitschlitz ihr Datenpaket, Station 3 scheidet aus. Senden mehr als eine Station (wegen zufällig identisch gewählter Anzahl von Yield-Zeitschlitzen), so tritt eine Kollision auf.Remaining stations (here stations 3 and 5 ) now monitor, after a guard time i _ESV, an individually selected number of yield time slots, as to whether the channel remains free. This time is called the yield phase. If the channel remains free, the station sends its data packet with the (random) shortest yield phase. This then detect others, because of their (random) longer defined yield phase still waiting stations and fail. In the example shown in FIG. 2, station 5 has set a number of 4-time-slots waiting time, and the competing station 3 has a larger number. Thus, station 5 sends its data packet after the fourth yield time slot, station 3 exits. If more than one station transmits (due to randomly selected number of yield time slots), a collision occurs.

Ein oben beschriebener Kanalzugriffszyklus beginnend mit der Prioritätsausscheidung und nachfolgender Elimination- und Yield-Phase wird als synchronisierter Kanalzugriff be zeichnet, da alle Stationen sich auf das zuletzt empfangene Signal synchronisiert haben. Daneben gibt es noch einen freien Kanalzugriff, bei dem die Wettbewerbsphase nicht durchlaufen wird, sondern direkt gesendet werden kann. Dies ist der Fall, wenn eine genügend lange Zeit seit dem letzten Signal auf dem Funkkanal verstrichen ist.An above-described channel access cycle starting with the priority and subsequent elimination and Yield phase is called synchronized channel access be records as all stations are on the last received Have synchronized signal. There is another one besides free channel access, where the competitive phase is not is passed through, but can be sent directly. This is the case, if a sufficiently long time since last signal on the radio channel has elapsed.

Multiple Transmission Non-Preemptive Multiple Aagess Ver driving (MT-NPMA)

In der Dissertationsschrift [1] wird ein neues Kanalzu griffsverfahren für dezentral organisierten Kanalzugriff in lokalen Funknetzen - das 'Multiple Transmission Non-Preemp tive Multiple Access'-Verfahren - vorgeschlagen. Das MT- NPMA-Verfahren wird folgend näher beschrieben.The dissertation [1] adds a new channel procedure for decentrally organized channel access in local radio networks - the 'Multiple Transmission Non-Preemp tive multiple access' procedures - proposed. The MT NPMA method is described in more detail below.

Model description of MT-NPMA

Das MT-NPMA-Verfahren wird als Alternative für den Einsatz in HIPERLAN-Systemen angesehen. Es unterliegt daher den gleichen Anforderungen, wie das EY-NPMA-Verfahren des HIPERLAN Typ 1-Standards. Daneben bietet es eine Reihe neuer Funktionalitäten, die vorteilhaft für Interfahrzeug- Kommunikationssysteme eingesetzt werden können. Die Nutzung der Möglichkeiten und Funktionalitäten des MT-NPMA-Verfah rens für diese Anwendungsszenarien ist Gegenstand dieser Erfindung.The MT-NPMA method is considered an alternative for use viewed in HIPERLAN systems. It is therefore subject to the same requirements as the EY-NPMA method of HIPERLAN type 1 standards. In addition, it offers a number new functionalities that are beneficial for Inter- Communication systems can be used. The use the possibilities and functionalities of the MT-NPMA procedure This application scenario is the subject of this application scenario Invention.

Das MT-NPMA ist eine Weiterentwicklung des EY-NPMA-Verfah rens. So werden die Priorisierungs- und die Eliminations- Phase wie beim EY-NPMA-Verfahren durchlaufen (siehe Fig. 3). Neu am MT-NPMA-Verfahren ist, daß nun in der zweiten Wettbewerbsphase (Yield-Phase) nicht nur ein Paket, sondern mehrere Pakete von verschiedenen Stationen übertragen wer den können. Die zweite Wettbewerbsphase wird daher bei die sem Verfahren im folgenden als 'Multiple Transmission'- oder MT-Phase bezeichnet. Die MT-Phase besteht aus einer festen Anzahl von 'Multiple Transmission'-Zeitschlitzen, die entweder leer sind oder in denen eine Übertragung ggf. mit anschließender Quittierung stattfindet. Ein Kanalzugriffszyklus ist erst dann beendet, wenn alle MT-Zeit schlitze durchlaufen sind. Dabei wird, wenn in einem MT- Zeitschlitz ein Paket gesendet wird, die Paketübertragung einschließlich Quittierung als ein MT-Zeitschlitz gezählt. Jede Station, die die Eliminations-Phase gewinnt, wählt zu fällig und z. B. gleichverteilt einen MT-Zeitschlitz aus. In diesem sendet sie ihr Datenpaket. Die anderen Stationen de tektieren dies und zählen entsprechend die MT-Zeitschlitze mit. Der Zugriffszyklus endet erst dann, wenn alle MT-Zeit schlitze durchlaufen sind. Ein vollständiger Durchgang - beginnend mit der Priorisierungs-Phase und endend mit dem Ablauf des letzten MT-Zeitschlitzes - wird als MT-Zugriffs zyklus bezeichnet.The MT-NPMA is a further development of the EY-NPMA method. Thus, the prioritization and elimination phases are run as in the EY-NPMA method (see FIG. 3). What is new about the MT-NPMA method is that in the second phase of the competition (yield phase), not just one package but several packages from different stations can be transmitted. The second competition phase is therefore referred to in the sem method in the following as 'multiple transmission' or MT phase. The MT phase consists of a fixed number of 'multiple transmission' time slots that are either empty or in which a transmission takes place, if necessary with subsequent acknowledgment. A channel access cycle is not completed until all MT time slots have passed. In this case, when a packet is transmitted in an MT time slot, the packet transmission including acknowledgment is counted as an MT time slot. Each station that wins the elimination phase chooses to mature and z. B. evenly distributes an MT time slot. In this she sends her data package. The other stations de tektieren this and count accordingly with the MT time slots. The access cycle ends only when all MT time slots have passed through. A complete pass - starting with the prioritization phase and ending with the expiration of the last MT time slot - is referred to as the MT access cycle.

Die Priorisierungs- und die Eliminations-Phase werden pro Kanalzugriffszyklus (und somit ggf. für mehrere Übertra gungen von Datenpaketen innerhalb einer MT-Phase) nur ein mal durchlaufen, was eine wesentliche Verringerung des Overheads (= für Datenübertragung nicht verfügbare Sende zeit der Priorisierungs- u. Eliminierungs-Phase) bedeutet. Andererseits müssen in jedem Zugriffszyklus alle MT-Zeit schlitze abgewartet werden. Im Vergleich zum EY-NPMA-Ver fahren, bei dem der Kanalzugriffszyklus nach Senden des Paketes beendet ist, bedeutet dies für den Fall, das z. B. während der gesamten MT-Phase nur ein einziges Datenpaket übertragen wird, einen erhöhten Overhead. In [1] wird je doch nachgewiesen, dass das MT-NPMA-Verfahren im Vergleich zum EY-NPMA bei richtiger Parametrisierung ein wesentlich besseres Leistungsverhalten ermöglicht.The prioritization and elimination phases are per Channel access cycle (and thus possibly for several transmissions data packets within an MT phase) only one go through, which is a significant reduction of the Overheads (= unavailable for data transmission time of the prioritization u. Elimination phase). On the other hand, every MT must have all MT time slits to be awaited. Compared to EY-NPMA Ver in which the channel access cycle after sending the Package is finished, this means for the case that z. B. only a single data packet during the entire MT phase is transmitted, an increased overhead. In [1] will ever yet demonstrated that the MT-NPMA method compared to the EY-NPMA with proper parameterization a substantial better performance allows.

Fig. 3 zeigt einen Zugriffszyklus am Beispiel von drei konkurrierenden Stationen nach dem Multiple Transmission- NPMA Verfahren. Der Zugriffszyklus endet erst dann, wenn alle MT-Zeitschlitze durchlaufen sind, wobei ein Zeitschlitz, in dem ein Datenpaket (Data) übertragen und quit tiert wird (Ack), wie ein leerer Zeitschlitz gezählt wird. Fig. 3 shows an access cycle the example of three contending stations in accordance with the Multiple Transmission- NPMA method. The access cycle ends only when all MT time slots are traversed, with a time slot in which a data packet (Data) is transmitted and acknowledged (Ack), as an empty time slot is counted.

Data streams in MT-NPMA

Die in den vorigen Abschnitten beschriebenen Zugriffsver fahren EY-NPMA und MT-NPMA besitzen selbst keine Mechanis men, um die zeitgerechte Übertragung von zeitkritischen Datenpaketen zu garantieren. Der HIPERLAN-Standard sieht allenfalls vor, dass falls eine Station zeitkritische Pa kete übertragen muss, sie diese vorzieht und gemäß der Restlebenszeit der Pakete den Paketen Prioritäten zuweist. Dabei gilt: Je kürzer die Restlebenszeit, desto höher die Priorität. Kann ein Paket nicht während seiner Lebenszeit übertragen werden, so wird es verworfen.The access methods described in the previous sections drive EY-NPMA and MT-NPMA have no mechanics themselves to timely transmission of time-critical To guarantee data packets. The HIPERLAN standard sees if necessary, that if a station time-critical Pa kete, she prefers these and according to the Remaining lifetime of packages prioritizing packages. The rule is: the shorter the remaining lifespan, the higher the Priority. Can not have a package during his lifetime be transferred, it is discarded.

Dieses Verhalten ist insbesondere bei einer gleichzeitigen Übertragung zeitkritischer Datenpakete und asynchronem Da teitransfer kritisch. Da letztere Daten häufig in größeren Blöcken auftreten und somit kurzzeitig viel Übertragungs kapazität beanspruchen können, kann das Funknetz bei pa rallelem Datentransfer mehrerer Stationen für einige Zeit in hohe Auslastungen getrieben werden und somit z. B. Sprachverbindungen durch Verwerfen eines hohen Anteils von Sprachpaketen unterbrechen.This behavior is especially true for a simultaneous Transmission of time-critical data packets and asynchronous data transfer critical. Because the latter data is often larger in size Blocks occur and thus briefly a lot of transmission capacity, the radio network at pa parallel data transfer of several stations for some time be driven into high utilization and thus z. B. Speech connections by discarding a high proportion of Interrupt language packs.

In [1] wird eine Erweiterung des MT-NPMA-Verfahrens vorge schlagen, die einen konfliktfreien Vielfachzugriff für ver bindungsorienterte, periodische Datenübertragungen ermög licht.In [1] an extension of the MT-NPMA method is presented suggest a conflict-free multiple access for ver binding-oriented, periodic data transfers made possible light.

Principle of collision-free access in the context of the MT NPMA process

Das MT-NPMA-Verfahren erlaubt aufgrund seiner Eigenschaften mit wenigen Erweiterungen auch den kollisionsfreien Zugriff für zeitkritische Dienste, die regelmäßig Daten übertragen. Dabei kann den Stationen, die zeitkritische Datenpakete übertragen, nach einer Verbindungsaufbauphase der kolli sionsfreie Kanalzugriff zumindest in genügend stark ver maschten bzw. vollvermaschten Funknetzen garantiert werden. In [1] werden Maßnahmen beschrieben, die das MT-NPMA-Ver fahren auch im Falle teilvermaschter Funknetze anwendbar machen.The MT-NPMA method allows due to its characteristics with few extensions also the collision-free access for time-critical services that regularly transmit data. This can be the stations, the time-critical data packets transferred, after a connection establishment phase of kolli sion-free channel access at least in sufficiently strong ver maschten or fully meshed wireless networks are guaranteed. In [1] measures are described that the MT-NPMA Ver also applicable in the case of partially meshed radio networks do.

Die Zugriffszyklen werden unterschieden in solche, in denen kollisionsfrei zugegriffen wird, und in solche, in denen asynchrone Datenübertragungen stattfinden. Im folgenden werden erstere als periodische Zugriffszyklen und letztere als asynchrone Zugriffszyklen bezeichnet. Periodische Zu griffszyklen treten mit der für die verbindungsorientierte Kommunikation typischen Periode auf. Eine Folge zusammen gehöriger periodischer Zugriffszyklen wird als (periodi sche) Zugriffszyklenfolge bezeichnet.The access cycles are differentiated into those in which collision-free access, and in those in which asynchronous data transfers take place. Hereinafter the former are called periodic access cycles and the latter referred to as asynchronous access cycles. Periodic To Key cycles occur with the for the connection-oriented Communication typical period. A sequence together associated periodic access cycles is called (periodi cal) access cycle sequence.

Die Erweiterungen des MT-NPMA-Verfahrens zur Unterstützung konfliktfreier Zugriffe umfassen:
The enhancements to the MT-NPMA non-conflicting access method include:

a) Distinguishing criteria between periodic and asynchronous access cycles.
b) rules for conflict-free transmission within the periodic access cycles.
c) rules for connection establishment and dismantling.
d) rules in support of various connection anorie tated, time-critical communication services with z. B different periods.

Im folgenden werden diese Erweiterungen zum MT-NPMA-Verfah ren beschrieben.In the following, these extensions become the MT-NPMA procedure described.

a) distinction between periodic and asynchronous access cycles

Die Unterscheidung der beiden Typen von Zugriffszyklen er folgt durch die Kanalzugriffspriorität (Priorisierungs-Pha se). Periodische Zugriffszyklen besitzen gegenüber den asynchronen vorzugsweise eine höhere Zugriffspriorität, z. B. können den periodischen Zugriffszyklen die höheren Zugriffsprioritäten, z. B. 0 und 1 zugeordnet werden.The distinction of the two types of access cycles he follows through the channel access priority (Prioritization Pha se). Periodic access cycles have the opposite asynchronous, preferably a higher access priority, z. For example, the periodic access cycles may be higher Access priorities, e.g. B. 0 and 1 are assigned.

b) Transmission within a periodic access cycle

Die Übertragung innerhalb eines periodischen Zugriffszyklus geschieht wie folgt: Jeder aufgebauten Verbindung ist genau ein MT-Zeitschlitz zugeordnet. Dieser MT-Zeitschlitz bleibt der Verbindung in jedem der Zugriffszyklen einer Zugriffs zyklenfolge zur exklusiven Nutzung überlassen. Innerhalb dieser MT-Zeitschlitze überträgt der Sender jeweils ein Datenpaket und erwartet vom Empfänger die entsprechende Quittung. Ist ein MT-Zeitschlitz nicht belegt, so bleibt der Zeitschlitz leer.The transmission within a periodic access cycle happens as follows: Every established connection is accurate assigned an MT time slot. This MT time slot remains the connection in each of the access cycles of an access Cycle sequence for exclusive use. Within each of these MT time slots is transmitted by the transmitter Data packet and expects the corresponding from the receiver Receipt. If an MT time slot is not used, it remains the timeslot is empty.

c) connection establishment and dismantling

Für einen Verbindungsaufbau empfängt eine Station die Si gnale auf dem Funkkanal und überprüft, ob eine Zugriffs zyklenfolge mit passender Periodendauer bereits gesendet wird. Wenn ja, so wählt die Station in einem Zyklus der gefundenen Folge einen freien MT-Zeitschlitz und sendet ein erstes Datenpaket. Ein solcher Verbindungsaufbau ist nicht konfliktfrei. Senden beispielsweise mehrere Stationen zum ersten Mal in einem periodischen Zyklus, so können sie kollidieren, da die Auswahl unter den freien MT-Zeitschlit zen zufällig erfolgt. - Geeignete Kollisionsauflösungsver fahren sind jedoch bekannt und in der Fachliteratur be schrieben. Tritt keine Kollision auf und wird der korrekte Empfang vom Empfänger quittiert, so ist der ausgewählte MT- Zeitschlitz dieser Verbindung zugeordnet. To establish a connection, a station receives the Si gnale on the radio channel and checks for access Cycle sequence with matching period already sent becomes. If so, the station chooses in a cycle of found sequence a free MT time slot and sends first data packet. Such a connection is not conflict. For example, send multiple stations to first time in a periodic cycle, they can collide because the selection is under the free MT time slot happened at random. - Suitable collision resolution ver However, driving are known and be in the literature wrote. If no collision occurs and the correct Reception acknowledged by the receiver, the selected MT Time slot assigned to this connection.

Konnte die Station keine passenden periodischen Zugriffs zyklenfolgen detektieren, so initiiert sie selbst eine neue periodische Zugriffszyklenfolge, indem sie mit entsprechen der Priorität (s. o.) auf den Funkkanal in einem der - bis her asynchronen - Zugriffszyklen zugreift. Die Station ver wendet dann zur Datenübertragung z. B. den ersten MT-Zeit schlitz dieses Zugriffszyklus'.The station could not provide appropriate periodic access detect sequences of cycles, she herself initiates a new one periodic access cycles by matching with the priority (see above) to the radio channel in one of the - to asynchronous access cycles. The station ver then uses for data transmission z. B. the first MT time slot this access cycle '.

d) support various connection-oriented communication services

Mit dem vorgestellten Verfahren ist es möglich, verschiede ne zeitkritische Kommunikationsdienste mit verschiedener Periodizität parallel zu unterstützen. Dies geschieht, indem für jeden Verbindungstyp eine eigene Zugriffszyklen folge aufgebaut wird. Die Folgen müssen allerdings geeignet voneinander unterschieden werden können. Hierzu wird die Priorisierungs- bzw. Eliminations-Phase verwendet. Jede Zugriffszyklenfolge verwendet eine eindeutige Länge der Eliminations-Phase. Diese wird bei der Initiierung derart ausgewählt, daß keine zwei gleichen Eliminationslängen bei verschiedenen Folgen auftreten. Hierzu detektiert die initiierende Station vorab den Übertragungskanal ausrei chend lange.With the presented method, it is possible to different ne time-critical communication services with various Periodicity in parallel support. This happens, by having separate access cycles for each connection type sequence is built. The consequences, however, must be suitable can be distinguished from each other. For this purpose, the Prioritization or elimination phase used. each Access Cycle uses a unique length Elimination phase. This is so in the initiation selected that no two equal elimination lengths at different episodes occur. For this purpose, the detected initiating station in advance the transmission channel long.

Eine Zugriffszyklenfolge ist daher durch die Zugriffsprio rität, durch die Länge der Eliminations-Phase und durch die zeitliche Lage gekennzeichnet. Dabei können unterschiedli che Zugriffszyklenfolgen sowohl gleiche als auch verschie dene Periodendauern besitzen.An access cycle sequence is therefore through the access jump by the length of the elimination phase and by the characterized temporal location. It can unterschiedli The access cycle sequences are the same as well as different have dene period durations.

Die in diesem Abschnitt vorgeschlagene Erweiterung des MT- NPMA-Verfahrens zur konfliktfreien Übertragung von perio dischen Daten besitzt eine Reihe von Eigenschaften und Vorteilen. So werden verbindungsorientierte Dienste ohne zentrale Steuerung unterstützt. Es werden keine festen Rahmenstrukturen vordefiniert. Die Zugriffszyklenstruktur ergibt sich vielmehr aus dem Verhalten aller dezentral or ganisierten Stationen. Die Anzahl der aufgebauten Verbin dungen pro Folge begrenzt sich auf die Anzahl der MT-Zeit schlitze, die bei der Auslegung des Kommunikationsnetzes festgelegt wird. Nach Aufbau einer Verbindung erfolgt die Übertragung kollisionsfrei. Die Zugriffszyklenfolge bleibt solange bestehen, solange nicht alle Verbindungen abgebaut sind.The extension of the MT proposed in this section NPMA procedure for conflict-free transmission of perio The data has a number of properties and characteristics Benefits. So are connection-oriented services without central control supported. There are no fixed Frame structures predefined. The access cycle structure rather results from the behavior of all decentralized or ganized stations. The number of connections established Each episode is limited to the number of MT times slots in the design of the communications network is determined. After establishing a connection, the Transmission collision free. The access cycle remains as long as not all connections break down are.

Advantages of the MT-NPMA procedure for the inter-vehicle Rommunikation

Das MT-NPMA-Kanalzugriffsverfahren ist für die Inter-Fahr zeugkommunikation in Ad-hoc-Funknetzen besonders geeignet. Hierbei wird ausgenutzt, daß sowohl spontane asynchrone Kommunikationsvorgänge, wie z. B. die Übertragung der Daten eines Bremsvorgangs unterstützt werden, als auch Kommuni kationsvorgänge, die eine Vielzahl von Übertragungen (z. B. Übertragung von großen Dateien oder Übertragungen innerhalb von TCP-Flows) erfordern, bzw. regelmäßig auftreten (z. B. Signalisierung für die Routing-Mechanismen der Ad-hoc- Netze).The MT-NPMA channel access method is for the inter-drive Communication in ad hoc radio networks is particularly suitable. This exploits that both spontaneous asynchronous Communication processes, such. B. the transmission of data braking, as well as communi cation operations involving a large number of transmissions (eg Transfer of large files or transfers within of TCP flows), or occur regularly (eg Signaling for the routing mechanisms of the ad hoc Networks).

Dadurch, dass das MT-NPMA-Verfahren mehrere Prioritäten unterstützt, kann es verschiedene Kommunikationsvorgänge innerhalb verschiedener Prioritätsstufen durchführen. Sol che Kommunikationsvorgänge umfassen insbesondere:
By supporting multiple priorities, the MT-NPMA method can perform various communications within different priority levels. Such communications include, in particular:

- Signaling data for the organization of the ad hoc radio network: z. B. Transfer of data for routing, to Recording of accessible vehicles, exchange of Po data between the vehicles.
- Data transfer within security-increasing applications: z. B. transmission of brake data, detek obstructions or road conditions, Be acceleration values of preceding vehicles or general my the transfer of sensor data between vehicles gene.
Non-time critical data, e.g. B. in the context of IP-based applications (email, text messages, WWW, chat).

Die Erfindung sieht dabei vor, dass die auf Restlebenszei ten basierende Priorisierung, die in [2] definiert ist und dem MT-NPMA-Verfahren zugrunde liegt, aufgegeben wird und eine Priorisierung vorzugsweise anhand von Anwendungen bzw. Anwendungsfeldern durchgeführt wird. Eine vorteilhafte Aus prägung im Rahmen dieser Erfindung sieht z. B. vor, dass Datenübertragungen von sicherheitssteigernden Anwendungen die höchste Priorität zugewiesen wird. Neben der Zuweisung von Prioritäten mit Hilfe der Priorisierungsphase des MT- NPMA-Verfahrens, gibt es zudem die Möglichkeit, die Elimi nationsphase zur Priorisierung zu nutzen, indem feste, statt zufällige Längen dieser Phase verwendet werden. Dies wird insbesondere bei periodischen Zugriffszyklen einge setzt.The invention provides that on the Restlebenszei ten-based prioritization defined in [2] and the MT-NPMA procedure is abandoned, and a prioritization preferably based on applications or Application fields is performed. An advantageous off embossing in the context of this invention provides z. B. before that Data transmissions from security-enhancing applications the highest priority is assigned. In addition to the assignment priorities by means of the prioritization phase of the MT NPMA process, there is also the possibility of the Elimi tion phase for prioritization by using fixed, instead of random lengths of this phase can be used. This is used in particular for periodic access cycles puts.

Für eine Anwendung für ein Inter-Fahrzeug-Kommunikations system kann das MT-NPMA-Verfahren derart genutzt werden, daß eine Fahrzeuggruppe, die sich z. B. auf einer Autobahn bewegt, eine eigene MT-NPMA-Zyklusfolge für die Kommunika tion innerhalb der Fahrzeuggruppe verwendet. Dies bedeutet, daß die Fahrzeuggruppe einen periodischen Zyklus für sich reserviert und innerhalb der MT-Phase dieses Zyklus' Daten sendet. Dabei kann jedem Fahrzeug entweder ein fester Zeit schlitz, eine Gruppe von Zeitschlitzen oder kein fester Zeitschlitz zugeordnet sein. Hat ein Fahrzeug keinen Zeit schlitz, so kann es sich einen reservieren, indem es wie oben beschrieben in einem freien MT-Zeitschlitz zu senden beginnt, oder es kann, falls es eine spontane Kommunikation durchführen will, einen asynchronen Zyklus abwarten. Ist ein periodischer Zyklus kleiner als die maximale hierfür zur Verfügung stehende Zeit, so können asynchrone Zyklen eingefügt werden.For an application for an inter-vehicle communication system, the MT-NPMA method can be used in such a way that a vehicle group, the z. B. on a highway moves its own MT-NPMA cycle sequence for the communications tion within the vehicle group. This means, that the vehicle group has a periodic cycle of its own reserved and within the MT phase of this cycle 'data sends. Each vehicle can either have a fixed time slot, a group of time slots or no fixed Time slot assigned. Has a vehicle no time slot, so it can make a reservation by like described above in a free MT time slot starts, or it can, if there is a spontaneous communication wants to wait for an asynchronous cycle. is a periodic cycle less than the maximum one available time, so can asynchronous cycles be inserted.

Im Folgenden werden weitere vorteilhafte Anwendungsmöglich keiten des MT-NPMA-Verfahrens für Interfahrzeug-Kommunika tionssysteme ausgeführt.In the following, further advantageous application becomes possible the MT-NPMA Inter-Community Communication procedure tion systems executed.

Scalability to different fields of application

Ein Interfahrzeug-Funkkommunikationssystem muss in den ver schiedensten Anwendungsszenarien verwendbar sein. Konträre Anforderungen stellen dabei die Stadtumgebung und Autobah nen dar. Während in der Stadtumgebung sehr viele Fahrzeuge bzw. Feststationen auf engen Raum mit geringeren Geschwin digkeiten zu erwarten sind, ist auf Landstraße bzw. auf Autobahnen mit Fahrzeuggruppen zu rechnen, die sich in gleicher Richtung bzw. in gegensätzlicher Richtung bewegen. Für die verschiedenen Anwendungsszenarien läßt sich das MT- NPMA-Verfahren derart einsetzen, daß z. B. in Umgebungen mit vielen Teilnehmern vorzugsweise asynchrone Zugriffszyklen eingesetzt werden. Für ausgewählten Anwendungen, wie zum Beispiel zur Koordination des Verkehrs an Kreuzungen, kann eine Feststation, die so angebracht ist, dass sie die Kreu zung funktechnisch 'ausleuchtet', zur Koordination des Ka nalzugriffs mittels einer periodischen Zugriffsfolge heran gezogen werden. Dabei kann die Zuteilung der Zeitschlitze der MT-Phase nicht zufällig durch die Fahrzeuge, sondern fest oder durch Vergabe durch die Feststation z. B. anhand des Straßenverlaufs erfolgen. An inter-vehicle radio communication system must be in the ver be used most diverse application scenarios. Conflicting Requirements are the city environment and the Autobah There are a lot of vehicles in the city environment or base stations in a narrow space with lower speeds are expected on rural roads or on Highways with vehicle groups to be expected, located in move in the same direction or in the opposite direction. For the different application scenarios, the MT Use NPMA method such that z. B. in environments with Many participants preferably asynchronous access cycles be used. For selected applications, such as Example of coordinating traffic at intersections, can a base station that is attached to the cross radio 'illuminates', to coordinate the Ka nalzugriffs by means of a periodic access sequence to be pulled. In this case, the allocation of time slots the MT phase is not accidental by the vehicles, but fixed or by award by the base station z. B. based the course of the road.

Bewegt sich eine Anzahl von Fahrzeugen entlang einer Über landstraße, wie z. B. einer Autobahn, so können diese Fahr zeuge innerhalb einer periodischen Zugriffszyklenfolge mit einander kommunizieren. Diese Zugriffszyklenfolge kann vor teilhaft verwendet werden, um neben Nutzdaten auch Steuer daten z. B. für das Routingprotokoll kontinuierlich auszu tauschen. Spontane Kommunikation, z. B. die Übermittlung von Bremsdaten kann über asynchrone MT-NPMA-Zyklen vorzugsweise mit höherer Priorität erfolgen. Für die Weiterverbreitung der Information an nachfolgende Fahrzeuge kann wiederum, falls die geforderten Übermittlungszeiten dies zulassen, periodische Zugriffszyklusfolgen genutzt werden.A number of vehicles move along an over highway, such. As a highway, so these driving witnessed within a periodic access cycle sequence communicate with each other. This access cycle sequence may be before to be used in part, in addition to payload data also tax data z. B. for the routing protocol continuously exchange. Spontaneous communication, eg. B. the transmission of Brake data may preferably be over asynchronous MT-NPMA cycles with higher priority. For retransmission the information to subsequent vehicles can in turn, if the required transmission times permit, periodic access cycle sequences are used.

Security enhancing applications

Sicherheitssteigernde Anwendungen basieren beispielsweise auf der Übertragung von Sensordaten zwischen Fahrzeugen. Dies kann spontan erfolgen, etwa dann, wenn ein Fahrzeug plötzlich bremst oder in einen Unfall verwickelt wird. In diesem Falle wird ein asynchroner MT-Zyklus mit höchster Priorität gestartet. Im Sinne der Erfindung wird dabei die Möglichkeit der Priorisierung von Datenpakete des MT-NPMA- Verfahrens mittels der Priorisierungsphase verwendet.For example, security-enhancing applications are based on the transmission of sensor data between vehicles. This can be done spontaneously, such as when a vehicle suddenly brakes or is involved in an accident. In In this case, an asynchronous MT cycle with highest Priority started. For the purposes of the invention is the Possibility of prioritizing data packets of the MT-NPMA Method used by the prioritization phase.

Werden Anwendungen realisiert, die einen kontinuierlichen Datenaustausch zwischen den Fahrzeugen erfordern, z. B. zum Zwecke der Abstandserfassung oder von kooperativen Fahr manövern (z. B. Platooning), so wird vorzugsweise eine periodische Zyklusfolge hierfür eingesetzt. Auch dieser Zugriffsfolge wird eine feste Priorität - vorzugsweise eine hohe - zugeordnet.Are applications realized that are continuous Data exchange between the vehicles require, for. B. for Purposes of distance detection or cooperative driving maneuvers (eg, platooning), preferably one periodic cycle sequence used for this purpose. This too Access sequence becomes a fixed priority - preferably one high - assigned.

Integration of base stations by the MT-NPMA method

Bei der Kommunikation zwischen Fahrzeugen und Feststation sind beide im allgemeinen nur kurze Zeit in Funkkontakt. In the communication between vehicles and base station Both are generally only in radio contact for a short time.

Hier ermöglicht das MT-NPMA-Verfahren vorteilhaft folgende Vorgehensweisen:
Here, the MT-NPMA method advantageously allows the following procedures:

1. For communication from base stations to moving Vehicles, the base station may transmit an asynchronous MT Initiate NPMA cycle. By using and reser preference is given to the Communication from the base station to the vehicles ensured.
2. A base station may also have a periodic access cycle initiate and thus have a fixed share secure at the radio capacity. This z. B. be a prioritized the priority exemption phase be seen. Are several base stations ge On the other hand in the radio range, the MT-NPMA-Zyk of the base station by the length of the elimination Phase can be distinguished. These lengths can be Fixed stations be assigned permanently or dynamically.
3. For communication from the vehicles to the festival stations can also use time slots in the MT-NPMA used by passing vehicle groups become.
4. For communication from a base station to the drive can testify one or more timeslots inside half periodic MT-NPMA cycles are reserved.

Transmission of signaling information for the organization of the Ad-hoc network

Für den Betrieb von Ad-hoc-Funknetzen müssen im allgemeinen Signalisierdaten zur Netzorganisation kontinuierlich über tragen werden (Schicht 3, Fig. 1). Solche Daten umfassen u. a. Anfragen zur Detektion der Stationen in Funkreichwei te, Signalisierdaten zum Aufbau von Routing-Tabellen und Signalisierdaten für die Steuerung von Sendevorgängen (Sendeleistung). Für diese Kommunikation können periodische MT-NPMA-Zyklen eingesetzt werden. Dabei kann jedem Fahrzeug einer Fahrzeuggruppe ein spezieller Zeitschlitz zugeordnet werden. Die periodischen Zyklen mehrerer Fahrzeuggruppen können z. B. durch die Länge der Eliminationsphase unter schieden werden. Das Eliminationssignal kann auch mit höhe rer Leistung gesendet werden oder auch mit einer anderen, günstigeren Frequenz (höhere Reichweite) gesendet werden, um den Effekt der 'Hidden Stations' (Fahrzeuge außerhalb der Funkreichweite) zu unterdrücken.For the operation of ad hoc radio networks, signaling data for network organization must generally be transmitted continuously (layer 3 , FIG. 1). Such data include requests for detecting the stations in Funkreichwei te, signaling data for the construction of routing tables and signaling data for the control of transmissions (transmission power). Periodic MT-NPMA cycles can be used for this communication. In this case, each vehicle of a vehicle group can be assigned a specific time slot. The periodic cycles of several vehicle groups can, for. B. be distinguished by the length of the elimination phase. The elimination signal can also be sent at higher power or sent at a different, more favorable frequency (higher range) to suppress the effect of 'hidden stations' (vehicles out of radio range).

Linking the access procedure with the position or direction of travel

In naher Zukunft kann davon ausgegangen werden, dass Fahr zeuge mit Positionsbestimmungssystemen ausgestattet sind, so daß die Fahrzeuge ihre Position im Bereich weniger Meter und zudem ihre Fahrtrichtung bestimmen können.In the near future it can be assumed that driving are equipped with positioning systems, so that the vehicles their position in the range of a few meters and also determine their direction of travel.

Mit dem MT-NPMA-Verfahren kann dies ausgenutzt werden, um die MT-Zeitschlitze periodischer Zugriffsfolgen nicht mehr durch zufälligen Zugriff, sondern anhand der Position eines Fahrzeuges in einer Gruppe von Fahrzeugen zuzuteilen.With the MT-NPMA method, this can be exploited to the MT time slots of periodic access sequences no longer by random access, but by the position of a Vehicle in a group of vehicles.

Fahrzeuggruppen können vorteilhaft eine periodische Zu griffsfolge für die Kommunikation innerhalb der Gruppe verwenden. Die Unterscheidung der verschiedenen Zugriffs folgen erfolgt vorzugsweise anhand der Anzahl der Elimina tionszeitschlitze. Neben der Länge der Eliminations-Phase sind die periodischen Zugriffszyklen durch ihre Periode und den Zeitpunkt des Auftretens gekennzeichnet. Dadurch daß vorherfahrende Fahrzeuggruppen die Kenndaten der periodi schen Zugriffsfolgen nachfolgender Fahrzeuggruppen an Fahr zeuggruppen, die in Gegenrichtung fahren signalisieren, kann eine Kommunikation zwischen Fahrzeuggruppen, die in gegensätzlichen Richtungen fahren, koordiniert werden. Vehicle groups can advantageously have a periodic access sequence for communication within the group use. The distinction of different access Follow is preferably based on the number of Elimina tion time slots. In addition to the length of the elimination phase are the periodic access cycles by their period and marked the time of occurrence. As a result of that preceding vehicle groups the characteristics of the periodi rule of access sequences of subsequent vehicle groups to Fahr groups of people driving in the opposite direction, can be a communication between vehicle groups in drive in opposite directions, be coordinated.

Zudem können Kollisionen von periodischen Zugriffszyklen vermieden werden.In addition, collisions can result from periodic access cycles be avoided.

In einer vorteilhaften Ausprägung der Erfindung kann die Wahl der Anzahl von Eliminationszeitschlitzen in Zugriffs zyklenfolgen von der Richtung der Straße abhängig gemacht werden.In an advantageous embodiment of the invention, the Choice of the number of elimination timeslots in access Cycle sequences depending on the direction of the road become.

Control of traffic z. B. at intersections

Das MT-NPMA-Verfahren lässt sich vorteilhaft für die Orga nisation des Verkehrs in Bereichen mit höherem Gefahrenpo tenzial - z. B. an Kreuzungen - verwenden. Hierbei kann bei spielsweise im Bereich einer Kreuzung eine periodische Zu griffszyklenfolge eingesetzt werden, die nur im Bereich der Kreuzung gilt und die ausschließlich zur Organisation des Verkehrs an der Kreuzung verwendet wird.The MT-NPMA method is advantageous for the organization tion of traffic in areas with a higher risk potential - eg. B. at intersections - use. This can be at For example, in the area of an intersection, a periodic access are used only in the field of Crossing applies and exclusively for the organization of the Traffic is used at the intersection.

Diese periodische Zyklenfolge kann von einem Fahrzeug, das sich der Kreuzung nähert und noch keine Zyklenfolge detek tiert, initiiert werden. Es ist auch möglich - und die Er findung schließt diesen Anwendungsfall mit ein -, daß für die Steuerung des Verkehrsflusses eine Feststation einge setzt wird. In diesem Fall kommuniziert die Feststation mit den Fahrzeugen innerhalb dieser Zugriffsfolge. Besonders vorteilhaft ist es, wenn den einzelnen sich kreuzenden Straßen MT-NPMA-Zeitschlitze fest zugewiesen sind. Hierzu müssen die Fahrzeuge allerdings anhand des Positioniersy stems eine Zuordnung zu den Straßen bzw. zur Fahrtrichtung durchführen können.This periodic cycle sequence can be performed by a vehicle that approaching the intersection and yet no cycle sequence detek be initiated. It is also possible - and He This case includes - that for the control of the traffic flow a fixed station is set. In this case, the base station communicates with the vehicles within this access sequence. Especially It is advantageous if the individual intersect Roads MT-NPMA timeslots are firmly assigned. For this However, the vehicles must be based on the Positioniersy stems an assignment to the roads or to the direction of travel can perform.

Für die Koordination an Kreuzungen kann eine bestimmte Priorität bzw. eine bestimmte Priorität und vordefinierte Längen der Eliminationsphasen definiert werden. For the coordination at intersections a certain Priority or priority and predefined Lengths of the elimination phases are defined.

references

[1] Walter Franz: 'Untersuchungen zu dezentral organisier ten, nichtkonfliktfreien Kanalzugriffsverfahren in draht losen lokalen Netzen' (Dissertation eingereicht an der Uni versität Stuttgart, Fachbereich Elektrotechnik im April 1998)
[2] ETSI Standard: 'High Performance Radio Local Area Network' (HIPERLAN Type [1] Walter Franz: 'Investigations on Decentralized, Non-Conflicting Channel Access Procedures in Wireless Local Networks' (Dissertation submitted to the University of Stuttgart, Department of Electrical Engineering in April 1998)
[2] ETSI standard: 'High Performance Radio Local Area Network' (HIPERLAN Type

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), Functional Specification, ISBN ), Functional Specification, ISBN

2-7437-2385-82-7437-2385-8

, .

19981998

Claims

1. A method for channel access control in decentralized adhoc radio networks for inter-vehicle communication, wherein Si gnalisierdaten and payload data of different categories are transmitted, characterized in that the channel access in access cycles for the 'Multiple Transmission Non-Preemptive Multiple Access' (MT-NPMA ) Method, it follows, in which first an evaluation of the transmitted from different stations signaling data is performed in a prioritization and subsequent elimination phase and then the transmission of one or more payload packets in a 'multiple transmission' (MT) phase takes place, the tragungsintervallen having a predetermined number of transmission.

2. The method according to claim 1, characterized in that different categories of user data by assignment ent different signaling priorities be assigned to.

3. The method according to claim 2, characterized in that the assigned signaling data concerning the Elimina tion phase are designed differently.

4. The method according to claim 3, characterized in that same categories of user data in each case with respect to Elimination phase assigned the same signaling data who the.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized that next to spontaneously generated, asynchronous Access cycles also periodic access cycles and / or periodic access cycle sequences are used.

6. The method according to claim 5, characterized in that periodic access cycles to distinguish asyn assign special signaling data to the chronological access cycles which are subject to the prioritization phase are designed differently.

7. The method according to claim 6, characterized in that Access cycle sequences with different periods Signaling data are identified, with respect to the Elimination phase are designed differently.

8. The method according to any one of claims 5, 6 or 7, characterized characterized in that periodic access cycle sequences for Payload and / or for signaling data transmission be used between vehicles that (for example, due to their position, direction of travel and speed) Vehicle group can be assigned.

9. The method according to claim 8, characterized in that different vehicles of a vehicle group Transmission intervals of the MT phase of the periodic Be assigned access cycle sequence.

10. The method according to any one of claims 5 to 9, characterized characterized in that for the transmission of user data safely safety-related categories (eg data on braking events) subsequent vehicles) asynchronous access cycles with high Priority will be used.

11. The method according to claim 5 to 10, characterized net that for communication between base stations and Vehicles periodic access cycle sequences used who the.

12. The method according to claim 11, characterized a fixed station has several transmission intervals of MT phases of the periodic access cycles for the data Transfer to the vehicles reserved.

13. The method according to any one of the preceding claims, since characterized in that for communication between Fixed stations and vehicles a certain priority is laid.

14. The method according to any one of the preceding claims, since characterized in that the signaling data transmission during the elimination phase with higher intensity is carried out.