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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben
einer mobilen Datenübertragungsvorrichtung,
insbesondere in einem elektronischen Mauterfassungssystem, welche
zumindest eine Sendeeinheit sowie vorzugsweise auch eine Empfangseinheit
umfasst, in einem Datenkommunikationssystem, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 sowie eine mobile Datenübertragungsvorrichtung
zur Durchführung
eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 9.
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Eine
drahtlose Übertragung
von Daten innerhalb eines Datenkommunikationssystems mittels elektromagnetischer
Wellen findet bereits in den vielfältigsten Anwendungsgebieten
Einsatz, wobei insbesondere Kommunikationsstandards bzw. -protokolle
wie GSM, UMTS oder Bluetooth eingesetzt werden.
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Das
GSM-Mobilfunknetz ist hierbei mit einem Marktanteil von annähernd 80%
aller Mobilfunkkunden der wohl verbreitetste Kommunikationsstandard,
welcher in den Bereichen Telefonie, aber auch zur allgemeinen Datenübertragung
von größeren Datenpaketen
oder von Kurzmitteilungen (SMS) Anwendung findet. Unabhängig vom
konkreten Kommunikationsstandard findet die Datenübertragung zumeist
in zellularen Netzwerken statt, wobei von Übertragungsstationen eines
Netzwerkbetreibers eine Vielzahl sich überlagernder geographischer
Areale (sogenannte „Zellen") mit Funkwellen
versorgt und dadurch eine unterbrechungsfreie Übertragung der Daten an und
von mobilen Datenübertragungsvorrichtungen
ermöglicht
wird.
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Eine
mobile Datenübertragungsvorrichtung umfasst
dabei zumindest eine Sendeeinheit, ist jedoch zumeist auch mit einer
Empfangseinheit ausgestattet, um mit anderen mobilen oder nicht
mobilen Datenübertragungsvorrichtungen
oder einer übergeordneten
Instanz wie etwa einer zentralen Recheneinheit oder einer Kontrolleinrichtung
kommunizieren zu können.
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Gemäß dem Stand
der Technik wird die Sendeleistung der in einem Datenkommunikationssystem
bzw. in einem zellularen Netz aktivgeschalteten mobilen Datenübertragungsvorrichtungen
mittels einer Leistungsregelung vorgegeben.
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Die
Datenübertragung
innerhalb des Datenkommunikationssystems unterliegt jedoch wechselnden
Einflüssen
und schwer zu kontrollierenden Parametern wie etwa geographisch
bedingten Interferenzen, Brechungen und Reflexionen der Datensignale sowie
atmosphärischen
Schwankungen und netzbedingten Kapazitätsfaktoren. Im Folgenden werden der
Einfachkeit halber sämtliche
die Qualität und/oder
Quantität
der Datenübertragung
herabmindernde Faktoren als Streckendämpfung bezeichnet. Konkret
stellt die Größe der Streckendämpfung das logarithmische
Verhältnis
von abgestrahlter Leistung zu empfangener Leistung innerhalb des
Datenkommunikationssystems dar. Anders ausgedrückt könnte man die Streckendämpfung auch
als die Abnahme der Strahlungsdichte vom Sendeort bis zum Empfangsort
der übertragenen
Daten definieren.
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Praktisch
unterliegt die Datenübertragung
an jedem geographischen Ort innerhalb eines zellularen Netzes einer
anderen Streckendämpfung,
welche durch zusätzliche
temporär
bedingte Störfaktoren noch
verstärkt
werden kann.
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Um
trotzdem eine erfolgreiche Datenübertragung
zu gewährleisten,
muss die mobile Datenübertragungsvorrichtung
ihre Sendeleistung entsprechend der aktuell vorliegenden Streckendämpfung anpassen,
also nötigenfalls
entsprechend erhöhen.
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Unter „erfolgreicher
Datenübertragung" wird in diesem Zusammenhang
eine für
den jeweiligen Zweck der Datenübertragung
und -weiterverwertung hinreichende und für die Einhaltung festgesetzter Kommunikationsstandards
geeignete, idealerweise aber nicht notwendigerweise sogar fehlerfreie Übertragung
der Daten verstanden.
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Ein
Regelkreis der Sendeeinheit veranlasst dabei anhand vorgegebener
Schwellwerte, ob die Sendeleistung verringert, erhöht oder
beibehalten werden soll. In der Praxis werden zur Leistungsregelung
komplexe Algorithmen verwendet, welche neben der aktuellen Empfangsfeldstärke auch
die Qualität
der Datenübertragung
z.B. anhand der Bitfehlerrate zur Errechnung einer zur erfolgreichen
Datenübertragung
notwendigen Sendeleistung heranzieht. Die Regelung kann dabei zwischen
mobiler Datenübertragungsvorrichtung
und Zentrale aufgeteilt werden.
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Es
existieren weiters verschiedene Verfahren zur Egalisierung der Sendeleistung,
um ein unnötiges
Hoch- und Niederregeln der Sendeleistung durch kurzfristige Pegeländerungen
der Empfangsfeldstärke
bzw. der Streckendämpfung
zu vermeiden.
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Der
Umstand, dass die Sendeleistung der mobilen Datenübertragungsvorrichtung
bei Vorliegen einer hohen Streckendämpfung und dementsprechend
schlechter Kommunikationsbedingungen drastisch, mitunter exponentiell
erhöht
werden muss, bedingt einen stark erhöhten Stromverbrauch der Datenübertragungsvorrichtung.
Sollte die mobile Datenübertragungsvorrichtung
also versuchen, einer hohen Streckendämpfung zum Trotz gemäß der rechnerinternen
oder netzbedingten Vorgaben eine erfolgreiche Datenübertragung
vorzunehmen, so kann dies zu einer raschen Erschöpfung einer die mobile Datenübertragungsvorrichtung
speisenden Energiequelle, beispielsweise einer Batterie, führen.
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Selbst
im Anwendungsfalle einer nicht batteriebetriebenen, sondern einer
stationären
und netzgespeisten Datenübertragungsvorrichtung
erweist sich ein unnötig
erhöhter
Stromverbrauch möglicherweise
als unerwünscht,
zumal dieser einer ökonomischen
Betriebsweise widerspricht und zu einem unerwünschten Temperaturanstieg in
der mobilen Datenübertragungs vorrichtung
beiträgt
sowie eine erhöhte
Verlustleistung bewirkt.
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Von
besonderer Bedeutung erweist sich das Problem des erhöhten Stromverbrauchs
jedoch bei mobilen Datenübertragungsvorrichtungen,
beispielsweise Mobiltelefonen oder insbesondere solchen, welche
mit Positionsbestimmungsvorrichtungen in elektronischen Mautsystemen
gekoppelt sind, da die Betriebsdauer solcher Vorrichtungen dadurch
stark eingeschränkt
werden kann.
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Solche
Positionsbestimmungsvorrichtungen sind an und für sich hinlänglich bekannt, insbesondere
auch deren Einsatz in elektronischen Mautsystemen. Die Positionsbestimmungsvorrichtungen
sind in der Lage mit Positionsinformationen ausstrahlenden Einheiten,
beispielsweise Satelliten oder straßenseitig angeordneter Mautinfrastruktur
zu kommunizieren und daraus aktuellen Positionsdaten errechnen bzw. bestimmen
zu können.
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Bei
den bekannten Positionsbestimmungsvorrichtungen sind unterschiedliche
Ausführungsvarianten
bekannt. Eine grobe Einteilung kann in mobile und fix montierte
Positionsbestimmungsvorrichtungen getroffen werden. Unter mobilen
Positionsbestimmungsvorrichtungen werden im Zusammenhang mit der
vorliegenden Erfindung jene Vorrichtungen verstanden, welche batteriebetrieben
sind und jederzeit ohne Ausbauarbeit transportiert werden können, wohingegen
unter fix montierten Positionsbestimmungsvorrichtungen jene verstanden
werden, die fix verbaut sind und an eine fixe Stromversorgung angeschlossen
sind.
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Der
Einsatz von fix montierten Positionsbestimmungsvorrichtungen ist
jedoch nur dort möglich, wo
auch die Möglichkeit
eines fixen Stromanschlusses gegeben ist, beispielsweise an das
Bordnetz eines Fahrzeuges, eines Flugzeugs oder eines Schiffs.
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Bei
Personen, die zu Fuß oder
mit dem Fahrrad unterwegs sind, können jedoch ausschließlich mobile
Positionsbestimmungsvorrichtungen eingesetzt werden.
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Aber
selbst in jenen Fällen,
wo ein fixer Stromanschluss prinzipiell vorhanden wäre, können Randbedingungen
dafür sorgen,
dass der fixe Stromanschluss nicht verwendet werden kann, beispielsweise
wenn der Anschluss einer Positionsbestimmungsvorrichtung schnell
erfolgen muss. Zu diesem Zweck muss der Stromanschluss nämlich auch
frei zugänglich
sein und über
eine allgemein gebräuchliche
Anschlussmöglichkeit
beispielsweise einen genormten Stecker verfügen, was nicht immer der Fall ist.
Solche Randbedingungen, die das Verwenden eines vorhandenen fixen
Stromanschlusses, der nur schwer zugänglich ist, unmöglich machen,
sind beispielsweise durch die Forderung der Europäischen Union
nach diskriminierungsfreiem Zugang zur Straßeninfrastruktur für die Bürger der
einzelnen Mitgliedsstaaten gegeben, was unter anderem auch bedeutet,
dass um Fahrten auf der Straße
eines einzelnen Mitgliedsstaates durchführen zu können, die bemautet sind, schnell
und in nicht behindernder Weise, dem Benutzer aus einem anderen
Mitgliedsstaat die Möglichkeit
gegeben werden muss, eine entsprechende Mautberechnungsvorrichtung
im Kraftfahrzeug zu installieren.
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Am
einfachsten geschieht dies durch den Einsatz einer mobilen Positionsbestimmungsvorrichtung,
welche die für
die Berechnung der anfallenden Mautgebühr erforderlichen aktuellen
Positionsdaten liefert. Eine solche mobile Positionsbestimmungsvorrichtung
kann auf einfache Art und Weise zur Bestimmung der aktuellen Positionsdaten
im Kraftfahrzeug befestigt werden.
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Die
aktuellen Positionsdaten können
dann an eine Mautberechnungsvorrichtung übergeben werden, wobei diese
entweder bereits in die Positionsbestimmungsvorrichtung integriert
ist oder aber zentral angeordnet sein kann. In diesem Fall werden die
aktuellen Positionsdaten über
die Sendeeinheit der Daten übertragungsvorrichtung
an eine zentrale Recheneinheit bzw. einen zentralen Rechnerverbund zur
Ermittlung der angefallenen Mautgebühren übermittelt. Die Mautobjekterkennung,
also die Bestimmung, ob bemautete Straßen oder Gebiete befahren wurden,
erfolgt in beiden Fällen
durch Vergleich der aktuellen Positionsdaten mit den gespeicherten
Geodaten, welche die Mautobjekte in Form von Geoobjekten beinhalten.
Jedes Mautobjekt, beispielsweise eine Straße oder ein Stadtgebiet, ist
dabei als Geoobjekt definiert. Nicht jedes Geoobjekt muss jedoch auch
ein Mautobjekt sein.
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Unabhängig davon,
ob es sich um ein zentral arbeitendes System oder ein dezentral
arbeitendes System handelt, ist eine Datenübertragung an eine zentrale
Recheneinheit oder einen zentralen Rechnerverbund erforderlich,
entweder zwecks Mautobjekterkennung und Verrechnung oder nur zwecks Verrechnung.
Die Positionsbestimmungsvorrichtung ist zu diesem Zweck mit einer
Sende- und Empfangseinheit versehen, arbeitet somit auch als Datenübertragungsvorrichtung.
Mit der Verwendung des Begriffes Positionsbestimmungsvorrichtung
ist im vorliegenden Fall daher gleichzeitig auch eine Datenübertragungsvorrichtung
gemeint. In der Praxis wird die beide Vorrichtungen vereinende Vorrichtung
als OBU (On Board Unit) bezeichnet.
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Eine
Datenübertragungsvorrichtung
kann aber nicht nur in eine Maut OBU integriert sein, sondern ebenso
auch in anderen Datenkommunikationssystemen, bei welchen eine Übermittlung
von beliebigen Daten bzw. Informationen, beispielsweise zu logistischen
oder statistischen Zwecken innerhalb von Telematiksystemen, vorgesehen
ist.
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Bei
sämtlichen
Anwendungsfällen
wirft sich jedoch das bereits geschilderte Problem des erhöhten Stromverbrauchs
der Datenübertragungsvorrichtung
bei erhöhter
Streckendämpfung
auf. Das schlimmste Szenario wäre
beispielsweise dann gegeben, wenn trotz hoher Streckendämpfung die
mobile Datenübertragungsvorrichtung
mit hoher Sendeleistung versucht, Daten zu übertragen und dabei die Energiereserven
ihrer Batterie vollkommen aufzehrt.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb
einer mobilen Datenübertragungsvorrichtung
zu schaffen, welches den Stromverbrauch gegenüber bekannten mobilen Datenübertragungsvorrichtungen
reduziert. Gleichfalls soll eine Datenübertragungsvorrichtung bereitgestellt
werden, welche nach einem solchen Verfahren betrieben wird.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde eine
mobile Datenübertragungsvorrichtung
für den
Einsatz in einem elektronischen Mautsystem zu schaffen, dass sich
durch eine verlängerte
Einsatzdauer gegenüber
herkömmlichen
mobilen Datenübertragungsvorrichtungen auszeichnet.
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Erfindungsgemäß werden
diese Ziele gemäß Anspruch
1 bei einem Verfahren zum Betreiben einer mobilen Datenübertragungsvorrichtung,
insbesondere in einem elektronischen Mauterfassungssystem, welche
zumindest eine Sendeeinheit sowie vorzugsweise auch eine Empfangseinheit
umfasst, in einem Datenkommunikationssystem dadurch erreicht, dass
vor der Übertragung
von Daten durch die Sendeeinheit die für die erfolgreiche Datenübertragung
erforderliche Sendeleistung ermittelt wird.
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Anhand
der Höhe
der erforderlichen Sendeleistung kann eine Entscheidung, unter Berücksichtigung
diverser Parameter, über
die Vornahme einer Übertragung
der Daten getroffen werden. Unter Vermeidung von Datenübertragungen
mit signifikant hoher Sendeleistung kann somit Energie eingespart und
der Stromverbrauch der Datenübertragungsvorrichtung
stark reduziert werden, wodurch deren mögliche Einsatzdauer gegenüber bekannten
Datenübertragungsvorrichtung
stark verlängert
werden kann.
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Um
in Abhängigkeit
der aktuellen Streckendämpfung
zuverlässig
beurteilen zu können,
ob eine Datenübertragung
innerhalb des Datenkommunikationssystems momentan ökonomisch
und sinnvoll ist oder nicht, können
geeignete Referenzwerte herangezogen werden. Hierbei wird die für eine erfolgreiche
Datenübertragung
erforderliche Sendeleistung in der Folge mit einer vorgegebenen
maximal zulässigen
Sendeleistung verglichen und für
den Fall, dass die erforderliche Sendeleistung größer ist
als die vorgegebene maximal zulässige
Sendeleistung, die Datenübertragung
verzögert.
Dadurch, dass als Referenzwert eine maximal zulässige Sendeleistung zum Vergleich
herangezogen wird, kann also eine der Energieeinsparung dienliche
Entscheidung über
die Vornahme oder Verzögerung
einer Datenübertragung
getroffen werden und der durchschnittliche Stromverbrauch der mobilen
Datenübertragungsvorrichtung
deutlich reduziert werden.
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Die
maximal zulässige
Sendeleistung kann dabei ein intern der Datenübertragungsvorrichtung bereitgehaltener
Wert sein oder auch ein von einer externen Stelle bereitgestellter
und empfangener Wert, weiters kann es sich bei der maximal zulässigen Sendeleistung
um einen fixen oder um einen variablen und gegebenenfalls anhand
definierter Parameter aktuell errechneten Wert handeln.
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Sofern
nicht durch die Vorgabe von Prioritätskriterien eine Notwendigkeit
einer sofortigen Vornahme der Datenübertragung angezeigt ist, wird
eine solche also hintangehalten und erst unter günstigeren Übertragungskonditionen, sprich
einer geringeren erforderlichen Sendeleistung, vorgenommen. Eine
Notwendigkeit der Vornahme der Datenübertragung allen ungünstigen Übertragungsbedingungen bzw.
einer hohen Streckendämpfung
und dadurch bedingten Überschreitung
der an sich als Grenzwert vorgesehenen maximal zulässigen Sendeleistung zum
Trotz ist beispielsweise dann gegeben, wenn die Speicherkapazität zur Ablage
gesammelter Daten bereits ausgelastet ist und ein weiteres Zuwarten
der Datenübertragung
zu einem Verlust wichtiger Informationen führen würde. Eine andere Notwendigkeit unbedingter
Datenübertragungs-Vornahme
zufolge übergeordneter
Prioritätskriterien
könnte
vorliegen, wenn die Datenübertra gung
einer festgesetzten Zeitvorgabe unterliegt, beispielsweise für den Fall,
dass die Datenübertragungsvorrichtung
ein Mal pro Tag oder ein mal pro Stunde einen Datensatz an eine zentrale
Recheneinheit oder einen zentralen Rechnerverbund übertragen
muss und das Zeitintervall einer vorgeschriebenen Datenübertragung
im Falle einer weiteren Verzögerung
der Datenübertragung
ungenützt
verstreichen würde.
Aus diesen Gründen
sehen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2 vor, dass die
maximal zulässige
Sendeleistung anhand variabler Parameter, insbesondere der Speicherplatzressourcen
von mit der Datenübertragungsvorrichtung
verbundenen Speichermedien oder einer definierten Frist, innerhalb
welcher die Daten zu übertragen
sind, festgesetzt wird. Ein Vorliegen solcher Prioritätskriterien
kann also zur Erhöhung
der maximal zulässigen
Sendeleistung führen,
sodass die erforderliche Sendeleistung gegebenenfalls größer sein
kann als die ursprünglich
festgesetzte maximal zulässige
Sendeleistung und trotzdem eine Datenübertragung erfolgen darf. Das Überschreiten
der ursprünglich
festgesetzten maximal zulässigen
Sendeleistung wird jedoch in diesem Fall in Kauf genommen und ein
erhöhter
Stromverbrauch der Sendeeinheit akzeptiert, um eine Datenübertragung
durchzuführen
und den begleitenden Prioritätskriterien
Rechnung zu tragen. Abhängig
von den erwähnten
Prioritätskriterien
können
auch mehrere maximal zulässige
Sendeleistungen vorgesehen sein.
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Um
die erforderliche Sendeleistung unabhängig von einer durch das Netz
des Datenkommunikationssystems vorgegebenen Sendeleistung ermitteln
zu können,
ist es gemäß den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 3 vorgesehen, dass die Ermittlung der für eine erfolgreiche
Datenübertragung
erforderlichen Sendeleistung aufgrund der aktuell vorherrschenden
Empfangsfeldstärke
im Datenkommunikationssystem erfolgt. Durch ein Abstellen auf die
aktuell vorherrschende Empfangsfeldstärke lässt sich die aktuell gegebene
Streckendämpfung ermitteln,
da z.B. eine hohe Empfangsleistung auf eine geringe Streckendämpfung und
damit auf eine geringe erforderliche Sendeleis tung zur Bewerkstelligung
einer erfolgreichen Datenübertragung
rückschließen lässt.
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Ebenso
ist es zufolge der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 4 jedoch
auch möglich, dass
die Ermittlung der für
eine erfolgreiche Datenübertragung
erforderlichen Sendeleistung aufgrund vom Datenkommunikationssystem
ausgestrahlter Informationen erfolgt. In diesem Falle wird die erforderliche
Sendeleistung also anhand externer Informationen ermittelt, welche
eine dafür
vorgesehene Sendeeinrichtung innerhalb des Datenkommunikationssystems,
beispielsweise eine zentrale Recheneinheit, bereitstellt.
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Unter
Heranziehung der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 5 wird eine
weitere Ökonomisierung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
vorgeschlagen, indem die Ermittlung der für eine erfolgreiche Datenübertragung
erforderlichen Sendeleistung aufgrund von in der Vergangenheit gespeicherter
Sendeleistungswerte erfolgt, bei welchen an geographisch im wesentlichen
identischer Position eine erfolgreiche Datenübertragung stattgefunden hat. Für den Fall,
dass temporär
bedingte äußere Störfaktoren
wie etwa atmosphärische
Schwankungen vernachlässigt
werden können,
kann es also ausreichend sein, wenn die Ermittlung der erforderlichen Sendeleistung
auf Informationen basiert, welche im Zuge der Zurücklegung
einer zur aktuell frequentierten Wegstrecke geographisch identischen
Wegstrecke zu einem früheren
Zeitpunkt bereits elektronisch „mitprotokolliert" wurden.
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Gemäß den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 6 ist es vorgesehen, dass die Sendeeinheit
die Datenübertragung
bei Überschreiten
der vorgegebenen maximalen Sendeleistung unterbricht. Ein solches
Unterbrechen der Datenübertragung wird
selbstverständlich
nur unter der Voraussetzung durchgeführt, dass keines der weiter
oben beschriebenen Prioritätskriterien
zur unbedingten Durchführung
der Datenübertragung
zutrifft und somit kein Prioritätskonflikt
vorliegt.
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Auf
diese Weise kann ein zunächst
unter günstigen
Voraussetzungen, also einer geringen Streckendämpfung bzw. einer hohen Empfangsfeldstärke gestarteter
Datenübertragungsvorgang,
welcher in weiterer Folge jedoch aufgrund zunehmender Streckendämpfung in
einen derart ungünstigen
Wirkungsbereich gerät,
dass schließlich
die vorgegebene maximal zulässige
Sendeleistung zur Aufrechterhaltung der erfolgreichen Datenübertragung überschritten
werden und ein untolerierbar hoher Stromverbrauch in Kauf genommen
werden müsste,
gestoppt werden.
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Es
obliegt der individuellen Ausgestaltung des Regelkreises der Datenübertragungsvorrichtung, ob
der begonnene Datenübertragungsvorgang
in einem solchen Fall gänzlich
abgebrochen und unter Nicht-Berücksichtigung
des bereits übertragenen Kontingents
der Daten zu einem späteren
Zeitpunkt in vollem Umfang erneut gestartet wird oder ob die Sendeeinheit
die abgebrochene Datenübertragung gemäß den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 8 zu einem späteren Zeitpunkt fortsetzt.
In letzterem Falle wird wiederum eine Ökonomisierung des Stromverbrauchs
erzielt, indem das bereits übertragene
Kontingent der Daten nicht noch einmal gesendet werden muss, sondern
die Datenübertragung an
exakt jener Stelle der Unterbrechung wieder aufgenommen wird. Gemäß den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 7 kann die Unterbrechung der Datenübertragung in Abhängigkeit
von den noch zu übertragenen
Daten erfolgen. Ist das verbleibende Restdatenvolumen klein im Vergleich
der Gesamtmenge an zu übertragenden
Daten, so kann unter Umständen
die Datenübertragung
trotz hoher Streckendämpfung
und damit einhergehenden Stromverbrauch fortgesetzt werden.
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Anspruch
9 richtet sich auf eine Datenübertragungsvorrichtung,
welche nach einem Verfahren gemäß einem
der Ansprüche
1 bis 8 arbeitet.
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Ein
besonders bevorzugtes Anwendungsgebiet der gegenständlichen
Erfindung sind, wie bereits erwähnt,
elektronische Mauterfassungssysteme, in welchen die Identifikation
der mit einem Kraftfahrzeug zurückgelegten
Wegstrecke mithilfe von mo bilen Positionsbestimmungs- und Datenübertragungsvorrichtungen
(sogenannten OBUs), erfolgt.
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Im
Anschluss erfolgt nun eine detaillierte Beschreibung der Erfindung
anhand des Einsatzes einer mobilen Datenübertragungsvorrichtung in einem elektronischen
Mauterfassungssystem. Dabei zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines
Flussdiagramms
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Eine
erfindungsgemäße Datenübertragungsvorrichtung
umfasst als Hauptkomponenten eine Sendeeinheit, vorzugsweise eine
Empfangseinheit sowie eine beliebige Anzahl an assoziierten Speicher-
und Prozessoreinheiten und kann in einem beliebigen Datenkommunikationssystem,
insbesondere einem zellularen Netz wie etwa dem GSM- oder UMTS-Mobilfunknetz
zum Einsatz kommen.
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Das
vereinfachte Flussdiagramm gemäß 1 zeigt
den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Datenübertragungsvorrichtung.
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Wie
hierbei dargestellt, wird erfindungsgemäß eine erforderliche Sendeleistung
der Sendeeinheit ermittelt, welche in der Folge mit einer vorgegebenen
maximal zulässigen
Sendeleistung zu einem Zeitpunkt t verglichen wird und in Abhängigkeit
dieses Vergleichs eine vorgesehene Datenübertragung durch die Sendeeinheit
durchgeführt
oder verzögert.
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Die
Größe der erforderlichen
Sendeleistung der Sendeeinheit bemisst sich dabei an mehreren die Datenübertragung
störenden
Faktoren, insbesondere einer bereits eingangs beschriebenen Streckendämpfung,
unter welcher das logarithmische Verhältnis von abgestrahlter Leistung
zu empfangener Leistung innerhalb des Datenkommunikationssystems verstanden
wird.
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Die
maximal zulässige
Sendeleistung kann dabei ein intern der Datenübertragungsvorrichtung in einem
flüchtigen
oder nicht- flüchtigen
Speicher bereitgehaltener Wert sein oder auch ein von einer externen
Stelle wie etwa einer zentralen Recheneinheit bereitgestellter und
von der Empfangseinheit empfangener Wert sein. Des Weiteren kann
es sich bei der maximal zulässigen
Sendeleistung um einen fixen oder um einen variablen und gegebenenfalls
anhand definierter Parameter aktuell errechneten Wert handeln. Abhängig von
den erwähnten
Prioritätskriterien
können
auch mehrere maximal zulässige
Sendeleistungen vorgesehen sein.
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Für den Fall,
dass sich im Zuge des Vergleichs herausstellt, dass die erforderliche
Sendeleistung größer ist
als die vorgegebene maximal zulässige
Sendeleistung, wird die Datenübertragung
erfindungsgemäß verzögert. Durch
eine selektive Initiierung des Datenübertragungsvorgangs kann die
Datenübertragung
somit auf einen Zeitpunkt verschoben werden, zu welchem die Kommunikationsverhältnisse
günstiger
sind bzw. eine geringere Streckendämpfung vorhanden ist. Auf diese
Weise kann der durchschnittliche Stromverbrauch der mobilen Datenübertragungsvorrichtung
deutlich reduziert werden.
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Insbesondere
soll dieses Verfahren anhand eines Einsatzes zur Mautgebührenermittlung
innerhalb eines elektronischen Mauterfassungssystems geschildert
werden, wobei es jedoch ebenso auch in anderen Datenkommunikationssystemen,
bei welchen eine Übermittlung
von Daten zu Zwecken beliebiger informationstechnologischer Auswertung,
beispielsweise innerhalb von Telematiksystemen wie Flottenmanagement
von Fuhrparks oder anderen logistischen Applikationen, Anwendung
finden kann.
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Unabhängig vom
konkreten Einsatzgebiet der vorliegenden Erfindung ist es das zentrale
Ziel der erfindungsgemäßen Maßnahmen,
den Stromverbrauch von mobilen Datenübertragungsvorrichtungen gegenüber bekannten
mobilen Datenübertragungsvorrichtungen
zu reduzieren.
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Für mobile
Datenübertragungsvorrichtungen,
welche zufolge einer Batteriespeisung über begrenzte und daher für die mögli che Betriebsdauer
der Datenübertragungsvorrichtungen
bedeutsame Energieressourcen verfügen, stellt sich jedenfalls
stets das bereits eingangs beschriebene Problem des erhöhten Stromverbrauchs
der Datenübertragungsvorrichtung
bei einer erhöhten
Streckendämpfung.
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Mit
Bezug auf den speziellen Einsatz von mobilen Datenübertragungsvorrichtungen
als Positionsbestimmungsvorrichtungen in Mauterfassungssystemen
können
die erfindungsgemäßen Maßnahmen
beispielsweise dazu führen,
dass die zum Einsatz kommenden Datenübertragungsvorrichtungen bzw.
Positionsbestimmungsvorrichtungen eine längere Betriebsdauer aufweisen
als dies bei bekannten Mauterfassungssystemen der Fall ist und sich
der Benutzer somit länger
auf bemauteten Straßen
bzw. in bemauteten Gebieten des vom Mauterfassungssystem abgedeckten
Gebietes bewegen kann, ohne dabei die Flexibilität von mobilen Positionsbestimmungsvorrichtungen
zu verlieren.
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Da
die Datenübertragung
an jedem geographischen Ort innerhalb des Datenkommunikationssystems
bzw. zellularen Netzes einer anderen Streckendämpfung unterliegt, kann dies
unter ungünstigen
Umständen
dazu führen,
dass eine für
den jeweiligen Zweck erfolgreiche und möglichst fehlerfreie Datenübertragung
einer mobilen Datenübertragungsvorrichtung
eine dermaßen
hohe Sendeleistung erfordert, dass zur Generierung dieser erforderlichen
Sendeleistung die Energiereserven der Batterie unnötig verringert
oder sogar vollkommen aufgezehrt werden.
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Um
dieses Szenario zu verhindern, erfolgt durch die Ermittlung der
aktuell zur Durchführung
einer erfolgreichen Datenübertragung
erforderlichen Sendeleistung und Vergleich mit einem vorgeschriebenen
Referenzwert eine optimierte Auswahl des Zeitpunktes, an welchem
die Übertragung
der Daten gestartet wird. Als solcher Referenzwert dient eben die
maximal zulässige
Sendeleistung.
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Die
Einhaltung des Standards der erfolgreichen Datenübertragung kann es im extremsten
Fall bedingen, dass die erforder liche Sendeleistung eine Größe annimmt,
welche der maximal möglichen
Sendeleistung der Datenübertragungsvorrichtung
entspricht.
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Zum
Einsatz in einem elektronischen Mauterfassungssystem ist die erfindungsgemäße Datenübertragungsvorrichtung
mit einer in einem Kraftfahrzeug anbringbaren Positionsbestimmungsvorrichtung
verknüpft,
welche in der Lage ist, mit Positionsinformationen ausstrahlenden
Einheiten, beispielsweise Satelliten oder straßenseitig angeordneter Mautinfrastruktur
zu kommunizieren und daraus aktuelle Positionsdaten zu ermitteln.
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Diese
aktuellen Positionsdaten werden mit elektronisch hinterlegten Geodaten
verglichen, um anhand der sich daraus ergebenden mautpflichtigen Wegeinheiten
eine Berechnung der angefallenen Mautgebühren vornehmen zu können. Der
Vergleich selbst kann dabei entweder dezentral in der Positionsbestimmungsvorrichtung
vorgenommen werden kann oder aber zentral, von einer zentralen Recheneinheit
oder einem zentralen Rechnerverbund.
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Im
ersten Fall werden nur die mautpflichtigen Wegeinheiten an eine
zentrale Recheneinheit oder einen zentralen Rechnerverbund zwecks
Abrechnung übertragen,
im zweiten Fall werden alle aktuellen Positionsdaten an die zentrale
Recheneinheit bzw. den zentralen Rechnerverbund übertragen. Der Vergleich und
die Verrechnung erfolgt dann zentral.
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Den
beiden Verfahren gemein ist es jedenfalls, dass eine zuverlässige, korrekte
und in zeitlich definierten Intervallen durchgeführte Übertragung von die aktuellen
Positionsdaten oder die errechnete Mautgebühr umfassenden Daten an eine
dafür vorgesehene
Mautverrechnungseinrichtung, zumeist ein Verbund zentraler Recheneinheiten,
erfolgt.
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Gesetzt
den Umstand, dass ein die Positionsbestimmungsvorrichtung bzw. die
mit dieser verknüpfte
erfindungsgemäße Datenübertragungsvorrichtung
an Bord führendes
Kraftfahrzeug in einen geographischen Bereich erhöhter Streckendämpfung einfährt und
dieses Ereignis mit jenem Zeitpunkt zusammenfällt, an welchem aufgrund einer
Vorgabe durch zeitlich definierte Intervalle an sich eine Übertragung
von der Mautvergebührung
dienlichen Daten erfolgen sollte, muss nun eine Entscheidung getroffen
werden, ob die geplante Datenübertragung
tatsächlich
durchgeführt
werden soll oder nicht.
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Erfindungsgemäß orientiert
sich die Initiierung der Datenübertragung
am Vorliegen mehrerer Kriterien. Ist aufgrund determinierender Prioritätskriterien
kein Spielraum zur zeitlichen Disposition der Datenübermittlung
gegeben, so muss die Datenübertragung
in jedem Fall durchgeführt
werden, selbst entgegen der stärksten
externen Widerstände
bzw. der höchsten
auftretenden Streckendämpfung.
Als solche Prioritätskriterien
können
beispielweise die Auslastung bzw. Begrenzung der Ressourcen der Speichereinheit
oder die Notwendigkeit einer Datenübertragungs-Vornahme aufgrund
einer festgesetzten Zeitvorgabe, wie etwa für den Fall, dass die Datenübertragungsvorrichtung
ein Mal pro Stunde/Tag/Woche die die Mautvergebührung umfassenden Daten an
eine zentrale Recheneinheit oder einen zentralen Rechnerverbund übertragen
muss und das Zeitintervall der vorgeschriebenen Datenübertragung im
Falle einer weiteren Verzögerung
der Datenübertragung
ungenützt
bliebe. Jedenfalls darf ein Zuwarten der Datenübertragung keinesfalls zu einem
Verlust wichtiger Informationen oder zu Verzögerungen oder anderweitigen
Schwierigkeiten in der Mautverrechnung führen.
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Die
erfindungsgemäße Maßnahme einer Verzögerung der
Datenübertragung
kommt somit nur dann zum Tragen, wenn es sich bei den innerhalb des
Datenkommunikationssystems zu übertragenden
Daten um nicht sofort zu übertragende
Daten handelt, andernfalls das erfindungsgemäße Verfahren nicht durchgeführt wird.
Dies kann beispielsweise dadurch bewerkstelligt werden, dass die
maximal zulässige
Sendeleistung mit der maximal möglichen Sendeleistung
der Datenübertragungsvorrichtung gleichgesetzt
wird oder eine erforderliche Sendeleistung vor dem Senden der Daten
erst gar nicht ermittelt wird oder die maximal zulässige Sendeleistung ignoriert
wird.
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Je
nach Auslegung der Prioritätsabstufung der
Datenübertragungsvorrichtung
kann im Falle des Vorliegens solcher Prioritätskriterien entweder die maximal
zulässige
Sendeleistung erhöht
werden, oder es wird zugelassen, dass, obwohl die für eine erfolgreiche
Datenübertragung
erforderliche Sendeleistung oberhalb der maximal zulässigen Sendeleistung
liegt, eine Datenübertragung
erfolgt.
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Kommt
hingegen keine Begrenzung durch die vorhin genannten Prioritätskriterien
zum Tragen, so hat die Verlängerung
der möglichen
Betriebszeit der Datenübertragungsvorrichtung
höhere
Priorität und
das erfindungsgemäße Verfahren
kommt zum Einsatz.
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Bei
Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird gemäß der Darstellung
in 1 für den
Fall, dass ein Vergleich zum Zeitpunkt t ergibt, dass die erforderliche
Sendeleistung größer ist
als die vorgegebene maximal zulässige
Sendeleistung, eine Verzögerung
der Datenübertragung
vorgenommen, diese also auf einen späteren Zeitpunkt verlegt. Die
Intervalle zur Durchführung
eines neuerlichen Vergleichs können
dabei beliebig festgesetzt sein und gegebenenfalls eine kontinuierliche Überwachung
der durch die aktuell vorherrschende Streckendämpfung bedingten Sendekonditionen
ermöglichen.
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Ergibt
der Vergleich zum Zeitpunkt t hingegen, dass die erforderliche Sendeleistung
kleiner ist als die vorgegebene maximal zulässige Sendeleistung, so wird
die vorgesehene Datenübertragung
sofort initiiert und durchgeführt
und die zentrale Recheneinheit bzw. der zentrale Rechnerverbund
des Mautbetreibers erhält
zum planmäßig festgesetzten Zeitpunkt
die für
die Mautverrechnung notwendigen Daten. Der Mautbetreiber kann aus
den in diesen Daten enthaltenen mautrelevanten Informationen eine Abbuchung
eines der Mautgebühr
entsprechenden Geldbetrages von einem Konto des Benutzers durchführen oder
den Versand einer Rechnung bzw. eines Erlagscheines an die Adresse
des Benutzers veranlassen.
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Im
Falle einer bereits vorgenommenen Verzögerung der Datenübertragung
zum Zeitpunkt t wird zu einem späteren
Zeitpunkt t', zu
welchem sich die mobile Datenübertragungseinrichtung
bzw. das diese an Bord führende
Kraftfahrzeug an einem anderen geographischen Ort als zum Zeitpunkt
t befindet, ein erneuter Vergleich durchgeführt und überprüft, ob die erforderliche Sendeleistung
nunmehr kleiner ist als die vorgegebene maximal zulässige Sendeleistung. In
solchem Falle, also wenn die aktuell vorherrschende Streckendämpfung zufolge
der Fortbewegung des Kraftfahrzeuges einen bei der Generierung der
Sendeleistung in Kauf zu nehmenden und tolerierbaren Wert angenommen
hat, wird die Datenübertragung schließlich durchgeführt.
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Stellt
sich jedoch heraus, dass die erforderliche Sendeleistung selbst
zum Zeitpunkt t' immer noch
größer ist
als die vorgegebene maximal zulässige
Sendeleistung, so wird eine weitere Verzögerung der Datenübertragung
vorgenommen. Dieser Vorgang kann in einer Endlosschleife fortwährend wiederholt
werden, bis schließlich
der Umstand eintritt, dass die erforderliche Sendeleistung kleiner
wird als die vorgegebene maximal zulässige Sendeleistung und die
Datenübertragung
schließlich
unter Schonung des Stromverbrauchs der Datenübertragungsvorrichtung durchgeführt werden
kann oder aber eine bereits erwähnte
Notwendigkeit zur unbedingten Datenübertragungs-Vornahme zufolge übergeordneter
Prioritätskriterien
eintritt.
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Um
die erforderliche Sendeleistung unabhängig von der durch das Netz
des Datenkommunikationssystems vorgegebenen Sendeleistung ermitteln
zu können,
wird die Ermittlung der für
eine erfolgreiche Datenübertragung
erforderlichen Sendeleistung beispielsweise unter Bezugnahme auf
die aktuell vorherrschende Empfangsfeldstärke im Datenkommunikationssystem
vorgenommen.
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Die
aktuell vorherrschende Empfangsfeldstärke bietet sich deshalb als
ideale Bezugsgröße an, da
diese einen Rückschluss
auf die aktuell gegebene Streckendämpfung zulässt. So geht eine hohe Empfangsleistung
mit einer analog dazu geringen Streckendämpfung und folglich mit einer
geringen erforderlichen Sendeleistung zur Durchführung der erfolgreichen Datenübertragung
einher und umgekehrt.
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Hinsichtlich
einer Leistungsregelung der aus der aktuell vorherrschenden Empfangsfeldstärke und/oder
Bitfehlerrate oder anderen Parametern ermittelten erforderlichen
Sendeleistung ist es beispielsweise im Falle eines GSM-Netzes möglich, die Sendeleistung
innerhalb einer Bandbreite von 5 bis 33 dBm in Stufenintervallen
von +/–2
dBm zu variieren und somit exakt jenen Leistungspegel zu setzen, welcher
zur Gewährleistung
einer erfolgreichen Datenübertragung
erforderlich ist.
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Anstelle
einer Orientierung an der aktuell vorherrschenden Empfangsfeldstärke ist
es jedoch erfindungsgemäß ebenfalls
möglich,
die für
eine erfolgreiche Datenübertragung
erforderliche Sendeleistung aufgrund extern vom „Netz" ausgestrahlter und mittels der Empfangseinheit
empfangener Informationen zu ermitteln. Eine eigens dafür vorgesehene
Sendestation innerhalb des Datenkommunikationssystems, beispielsweise
eine zentrale Recheneinheit oder eine Basisstation als Infrastrukturbestandteil
des Datenkommunikationsnetzwerkes, muss in solchem Falle also geeignete
Informationsdaten bereitstellen.
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Als
vorteilhaft erweist sich auch die Möglichkeit, die Ermittlung der
für eine
erfolgreiche Datenübertragung
erforderlichen Sendeleistung aufgrund von in der Vergangenheit gespeicherter
Sendeleistungswerte vorzunehmen, bei welchen an geographisch im
wesentlichen identischer Position eine erfolgreiche Datenübertragung
stattgefunden hat. Die jeweils erforderliche Sendeleistung kann
somit aus gespeicherten Informationen abgefragt werden, welche während der
Zurücklegung
einer zur aktuell befahrenen Wegstrecke geographisch identischen Wegstrecke
zu einem früheren
Zeitpunkt bereits ermit telt und fortan als Positionsdaten zugeordnete
Absolutwerte in einer Speichereinheit verfügbar gehalten werden. Eine
solche Möglichkeit
bietet sich etwa im Falle eines LKWs an, der ständig dieselbe Route befährt.
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Diese
die erforderliche Sendeleistung betreffende Informationen können entweder
nur jene vom Benutzer der Datenübertragungsvorrichtung
bzw. des Kraftfahrzeugs individuell zurückgelegten Wegstrecken umfassen
oder auch von externer Stelle, beispielsweise über einen über das Datenkommunikationssystem übermittelten
Datensatz oder über
die Auswertung eines physischen Datenträgers bereitgestellt werden,
wobei durch selbige Informationen ein beliebig großes Areal
einer Landkarte in Hinblick auf die geographisch bedingte Streckendämpfung bzw. die
erforderliche Sendeleistung repräsentiert
werden kann. Ein solcher Informationsdatensatz hinsichtlich der
erforderlichen Sendeleistung entlang relevanter Verkehrswege kann
etwa im Zuge von eigens zu diesem Zweck durchgeführten Auswertefahrten gewonnen
werden.
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Als
erweitertes Charakteristikum des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen,
dass die Sendeeinheit die Datenübertragung
eines bereits initiierten Datenübertragungsvorgangs
bei registriertem Überschreiten
der vorgegebenen maximalen Sendeleistung unterbricht. Diese Maßnahme ist
für den
Fall vorgesehen, dass ein zunächst
unter günstigen
Voraussetzungen, also einer geringen Streckendämpfung bzw. einer hohen Empfangsfeldstärke eingeleiteter
Datenübertragungsvorgang
in weiterer Folge aufgrund zunehmender Streckendämpfung in einen untolerierbar
schlechten Wirkungsbereich gerät, unter
welchem ein entsprechend hoher Stromverbrauch zur weiteren Durchführung einer
zur erfolgreichen Datenübertragung
notwendigen Sendeleistung erforderlich wäre. Auch in solchem Fall wird
die Unterbrechung wiederum nur unter der Voraussetzung durchgeführt, dass
keine Notwendigkeit zur unbedingten Datenübertragungs-Vornahme zufolge übergeordneter
Prioritätskriterien
vorliegt.
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Die
Unterbrechung des eingeleiteten Datenübertragungsvorgangs unter diesen
Umständen
ist deshalb sinnvoll, zumal nicht abgeschätzt werden kann, wann die Datenübertragungsvorrichtung
zufolge der Vorwärtsbewegung
des Kraftfahrzeugs wieder in einen Bereich geringerer Streckendämpfung und somit
günstigerer
Bedingungen zur Durchführung
einer Datenübertragung
eintritt.
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Es
obliegt der konkreten Ausgestaltung des Regelkreises der Datenübertragungsvorrichtung,
ob der begonnene Datenübertragungsvorgang
in einem solchen Fall gänzlich
abgebrochen und unter Nicht-Berücksichtigung
des bereits übertragenen Kontingents
der Daten zu einem späteren
Zeitpunkt in vollem Umfang erneut gestartet wird oder ob die Sendeeinheit
die abgebrochene Datenübertragung zu
einem späteren
Zeitpunkt wieder aufnimmt und exakt an jenem Punkt der Datenübertragung
fortsetzt, an welchem die Datenübertragung
zuletzt abgebrochen wurde. Es wird also (unter einer Verifizierung,
dass die bereits übertragenen
Daten unter der Bedingung einer erfolgreichen Datenübertragung
gesendet wurden) in einem Übertragungsprotokoll
zur Datenübertragung
genau festgehalten, welches Kontingent der zu übertragenden Daten bereits
gesendet wurde und welches Kontingent der zu übertragenden Daten noch für eine zu
einem späteren
Zeitpunkt anberaumte Fortsetzung des Datenübertragungsvorgangs in Evidenz
gehalten werden muss, sodass die Sendeeinheit die aktuelle Datenübertragung
jederzeit lückenlos
fortsetzen kann. Erfindungsgemäß kann auch
vorgesehen sein, dass eine Entscheidung, ob die Datenübertragung
abgebrochen werden soll oder nicht, vom restlichen, noch zu übertragenden
Datenvolumen abhängig
ist. Handelt es sich dabei um ein lediglich geringes Volumen, im
Vergleich zum gesamt zu übertragenden
Datenvolumen, so kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Datenübertragung
trotz einer erforderlichen Sendeleistung die oberhalb der maximal
zulässigen
Sendeleistung am Beginn der Datenübertragung liegt, fortgesetzt
wird.
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Das
bereits übertragene
Kontingent der zu übertragenden
Daten kann hierbei gegebenenfalls von der Speichereinheit gelöscht werden,
um einer aktuellen Datensammlung wieder mehr Speicherplatzressourcen
zur Verfügung
stellen zu können.
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Eine
Fortbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann weiters darin bestehen, dass der Benutzer der Datenübertragungsvorrichtung über visuelle
oder akustische Datenauswertung über
die aktuell vorherrschende Streckendämpfung bzw. über den
Umstand, ob die erforderliche Sendeleistung aktuell kleiner oder
größer ist
als die vorgegebene maximal zulässige
Sendeleistung, informiert wird. Der Benutzer der Datenübertragungsvorrichtung
kann solcherart etwa auf einem Display oder an der Farbe einer Leuchtdiode
erkennen, ob der Zeitpunkt für
die Vornahme einer Datenübertragung
gerade günstig
ist oder nicht und in ersterem Fall die Datenübertragung auch manuell initiieren.
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Es
sei angemerkt, dass das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich zu
bekannten und in der Praxis angewandten Verfahren zur Leistungs-
und Sendeoptimierung von Datenübertragungsvorrichtungen
anwendbar ist, also diese nicht notwendigerweise ersetzt, sondern
durch die vorgeschlagenen Maßnahmen
lediglich ergänzt
werden.
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Sämtliche
erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Maßnahmen
können
selbstverständlich
auch unter Heranziehung branchenüblicher
Datenkomprimierungs- und Verschlüsselungsverfahren
durchgeführt
werden.