用于分配式传递通信流的方法和系统以及系统的应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种分配式传递通信流的方法，其中，至少是单向地从第一通信单元（201）向第二通信单元（202）传递通信流，其中，所述第一、第二通信单元（201，202）能够用于借助于至少两个不同的通信路径（203，204，205，206，211，212，213，214）传递通信流，其中，通信流包括至少一个车对X消息（301）。该方法的突出之处在于，在发送前将所述第一通信单元（201）的通信流分成至少两个通信分流，其中，所述至少两个通信分流以被分配到所述至少两个不同的通信路径（203，204，205，206，211，212，213，214）上的方式从第一通信单元（201）传递到第二通信单元（202），其中，所述至少两个通信分流在被接收后又由第二通信单元（202）组合。本发明还涉及相应的系统以及所述系统的应用。
【专利说明】用于分配式传递通信流的方法和系统以及系统的应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及根据权利要求1前序部分的方法、根据权利要求13前序部分的系统以及所述系统的应用。
【背景技术】
[0002]所谓的车对X通信系统和对应技术的领域中的日益迅速的发展提供了多种新的可能性，以降低或者甚至完全避免道路交通中的风险和危险情形。此外，已知车对X通信系统被用于例如在交通信号灯阶段辅助的范围内提高行驶舒适性，或者也用于商业应用和用于乘客的娱乐目的。然而，伴随这种发展出现了如何确保被传递的车对X消息的必要的可靠性和尤其是数据安全性的问题，因为这类信息能够作为自主介入的基础而被使用到车辆控制中并且包含干预重要的车辆功能。错误的或者最糟情况下甚至恶意致错的车对X消息因此可能具有严重的后果并且必须被可靠地识别为不能被信任的。
[0003]在这种背景下，DE102011077998A1公开了用于借助于环境传感装置对车对X消息进行信息确认的方法。在此，如果仅短效地或具有稳定中断地感测被车对X消息描述的信息内容，则车对X消息的信息内容本身可以被可靠地确认。由此，车对X消息也可以在具有仅有限的环境感测可能性的情形下被确认或作为不充分信任地被删除。只要DE102011077998A1中提出的方法确认根据车对X消息，它们就证实具有介入到车辆控制中的足够高的可靠性。
[0004]DE102007030430A1公开了一种用于将对车辆重要的信息传出和传入车辆的方法。借助于所谓的传输控制单元，由不同的通信器件例如移动无线器件或者WLAN器件来评估所接收的信息并且随后传递到在车辆中携带的移动终端器具上。在此，传输控制单元可以包括安全模块，其允许与处于车辆外部的发送者以可靠的方式进行通信和数据交换。为了确保数据交换的这种可靠方式，既存储和监测待传递的信息也存储和监测所接收的信息。同时阻挡从外界影响所述信息，例如窃取尝试。附加地说明了加密传递信息的可能性。
[0005]由DE102011079052A1公开了用于确认车对X消息的方法和系统。在此，以无线方式传递的车对X消息被具有至少两个天线部件的天线组件接收，其中，由于天线部件的与方向有关的不同接收特点，车对X消息的电磁场强由具有不同功率密度的天线部件接收。所发送的车对X消息还包括发送者的基于GPS数据的绝对位置，车对X消息的接收者由该位置通过其自身位置计算出发送者相对于接收者的第一相对位置。此外，接收者由与系统的功率密度的关系确定发送者相对于接收者的第二相对位置。通过比较第一相对位置与第二相对位置，如果这两个位置相一致这时便能够确认所接收的车对X消息，如果所述位置相互偏差则删除所接收的车对X消息。
[0006]然而，在车对X通信方面由现有技术已知的数据安全性保护措施或数据安全性方法出于各种原因具有缺点。因此，车对X消息必须或者由于高的数据安全性要求而昂贵地信号化或加密，由此需要相对能力高的硬件用于编码及解码。这些硬件又带来相应的高成本，这使得这类方法不吸引人。如果考虑到借助于环境传感器来检查所接收的车对X消息的信息内容，则必需要足够数量的不同种类的车上环境传感器才能够感测到尽可能大量的、不同的信息并且与所接收的车对X消息的信息内容相比较。此外，由于通信器件和环境传感器的不同作用原理、环境传感器的取向或者直接由于环境传感器的错误常常使得不可能以这种方式检查车对X消息。应用方向选择天线又常常不允许明确地得出发送者的位置，因为所发送的车对X消息的电磁场在直到接收者的天线的辐射路段上经受多种影响。这降低了这种方法的可靠性和可用性。
【发明内容】
[0007]因此，本发明的目的在于:提出一种避免现有技术中已知缺点的方法。
[0008]根据本发明，该目的通过根据权利要求1的、用于分配式(分布式)传递通信流的方法来实现。
[0009]按照根据本发明的、用于分配式传递通信流的方法，在该方法中至少是单向地从第一通信单元向第二通信单元传递通信流，其中，所述第一、第二通信单元能够用于借助于至少两个不同的通信路径传递通信流，其中，通信流包括至少一个车对X消息。该方法的突出之处在于，在发送前由第一通信单元将通信流分成至少两个通信分流，其中，所述至少两个通信分流以被分配到所述至少两个不同的通信路径上的方式从第一通信单元传递到第二通信单元，其中，所述至少两个通信分流在被接收后又由第二通信单元组合。
[0010]由此，根据本发明的方法具有如下优点:能够相对简单地保护通信流和由通信流包含的车对X消息使之免受无意的一尤其是恶意的一信息侵入或信息改变的影响，这是因为第二通信单元在组合所述至少两个通信分流时判定:所述至少两个通信分流是否对应于之前被第一通信单元分割的通信流。如果所述至少两个通信分流不能组合成无矛盾的或一致的共同的通信流，则这意味着:所述通信分流中的一个被无意地或恶意地改变过。这种数据一致性例如还可以由此得知，即，所组合的通信流描述出不再能够评估或不再能够读取的信息。这产生相应的、至少内部的、也能够向外发出的错误报告。
[0011]因此，由于必须以相同程度同步地改变所述至少两个通信分流才能在通过第二通信单元组合时掩饰这种改变，所以很难无意地或恶意地引起由通信流包含的车对X消息的信息内容的错误。然而，因为所述至少两个通信分流还在至少两个不同的通信路径上分配地传递，几乎不可能使所述至少两个通信分流以相同程度同步地改变。
[0012]优选规定，第一通信单元和第二通信单元分别能够用于双向通信，其中，所述双向通信包括两个相反指向的单向通信流，其中，对于从第一通信单元向第二通信单元的双向通信分别选择不同的通信路径用以传递单向的通信流，其中尤其对于双向通信不对单向通信流进行分割。由此，得出优点:通过根据本发明的方法也能够实现安全的双向通信。根据本发明的方法的实施和执行还通过如下方式被简化:在双向通信情况下，单向通信流不被分割，因为由此第一通信单元在第一通信路径上发送并且在第二通信路径上接收，而第二通信单元在第二通信路径上发送并在第一通信路径上接收。如果第一、第二通信单元能够借助于多于两个的不同通信路径来通信，用于发送和接收的通信路径还可以被规律地改变，这进一步提高了通信的数据安全性。
[0013]此外优选的是:车对X消息包括使用数据部分(有效数据部分)和安全性数据部分，其中，安全性数据部分包括校验和和/或时间戳和/或数据安全证书、尤其是基于中央基础设施的数据安全证书。在此，使用数据部分包括真正的、待传递的信息，例如所谓的“CAM”(合作意识消息)，其被安全性数据部分数据技术式地保护。能够根据本发明应用的数据安全证书的例子例如为借助于中央基础设施建立和分配的数据安全证书。这类中央基础设施通常也已知为所谓的“公开密钥基础设施”。
[0014]尤其优选的是:在不同的通信路径上传递使用数据部分和安全性数据部分，其中，检查安全性数据部分是否能够匹配于使用数据部分，其中，如果安全性数据部分不能匹配于使用数据部分，则车对X消息被归类为不可靠。通过检查使用数据部分与安全性数据部分的匹配性或者反之，能够以简单的方式取得数据一致性，然而其中，使用数据部分的可评估性和可读取性得到确保。此外，车对X消息被分类为不可靠使得能够相应地将车对X消息用于不重要的应用，例如向将驾驶员发出指示，其中，驾驶员能够自己借助于其感觉来检查与该指示相关的情形。
[0015]此外优选的是，通过所述至少两个不同的通信路径冗余地传递相同的通信分流，尤其是车对X消息的相同的使用数据部分。由此，在通信时进一步提高数据安全性，这是因为在进行接收的通信单元中冗余地提供了通信分流。
[0016]尤其优选的是，对冗余传递的通信分流——尤其是车对X消息的冗余传递的使用数据部分一进行比较，其中，在存在偏差的情况下，将冗余传递的通信分流一尤其是冗余传递的车对X消息一归类为不可靠。由此，使得能够通过简单地比较冗余接收的通信分流或车对X消息的使用数据部分立即识别出通信中的改变。然而，在某些情况下，在必要时接着将冗余接收的通信流、尤其是车对X消息的使用数据部分分类为不可靠后允许其被相应地应用。
[0017]特别优选地规定:对通过至少两个不同的通信路径分配式传递的车对X消息的时间特性进行比较，其中，在存在偏差的情况下，将该车对X消息归类为不可靠。如果由典型的、已知的、预期的或预先给定的时间特性得出偏差，则其可能是由对通信流的信息内容的改变造成的。被分类为不可靠的车对X消息还能够在必要时用于不重要的应用。作为待观察的、用于比较时间特性的参量例如可以为延迟、时间戳或所使用的不同通信路径的已知传递特性。
[0018]在本发明的优选实施方式中规定:在接收车对X消息的通信单元的接收装置处由该车对X消息的电磁波的接收特性确定出发送该车对X消息的通信单元的位置信息并且将其与发送该车对X消息的通信单元的由车对X消息所包含的位置信息相比较，其中，在存在偏差的情况下，将该车对X消息归类为不可靠。由此，可以通过调用附加的检查级——即由通信流包含的车对X消息的电磁接收特性——使本发明方法更安全、更可靠。该实施方式的特别优点是，在接收车对X消息的通信单元的接收装置处由车对X消息的电磁波的接收特性所确定的位置信息不能由第三方改变。由此，为比较提供了防错的参量。
[0019]在另一优选实施方式中规定，尤其当车对X消息此前被归类为不可靠时，进行与通信路径有关的可靠性评估。由此得出优点，能够实现分类的可靠性评估，其考虑不同的通信路径和其技术上条件不同的易篡改性。作为这种评估的基础例如可以使用在对应的通信路径上所使用的数据安全性方法。如果车对X消息被归类为不可靠，则与通信路径有关的可靠性评估使得能够判断出车对X消息在那条通信路径上冗余传递的成分可能被改变过以及哪种冗余传递的成分可能未因此改变。[0020]此外优选的是:归类为不可靠的车对X消息在未经处理的情况下被删除。由此避免处理错误的或者甚至恶意致错的车对X消息并且避免由此产生危险情形或者避免教唆产生危险情形。
[0021]合理地规定:根据预先给定的方案/策略将至少两个通信分流分配到至少两个不同的通信路径上。在此，预先给定的方案为优选仅由第一和第二通信单元已知。特别优选地，第一通信单元在通信开始时将关于用于改变通信路径的方案的信息传递到第二通信单元。由此，进一步使得很难改变通信分流或使通信分流错误，因为正在接收的通信单元期待通过对于第三方不可预见的通信路径来接收通信分流。
[0022]此外优选的是，所述至少两个不同的通信路径是至少两个不同的通信器件和/或同一个通信器件的不同信道。通过使用不同的通信器件作为不同的通信路径，通常确保不同通信路径的明显不同的特性，这样又对于第三方在同步改变所传递的通信流方面造成较大困难。由此，该实施变型特别安全。相反，使用同一个车对X通信器件的不同信道作为不同的通信路径使得能够仅通过简单的、仅支配单个通信器件的通信单元来应用根据本发明的方法。
[0023]本发明还涉及用于分配式传递通信流的系统，至少包括单向或双向地相互通信的第一通信单元和第二通信单元。第一通信单元和第二通信单元分别包括通信器件并能用于通过所述通信器件借助于至少两个不同的通信路径传递通信流。此外，第一通信单元和第二通信单元尤其还包括用于对冗余接收的通信分流进行比较的比较器件和用于对由所接收的通信分流包含的车对X消息的可靠性进行评估的评估器件。根据本发明的系统的突出之处在于，第一通信单元和/或第二通信单元包括用于将一个通信流分成至少两个通信分流的通信流分配器件和/或用于将至少两个通信分流组合成一个共同的通信流的通信流组合器件，所述系统执行根据本发明的方法。因为根据本发明的系统由此包括用于实施根据本发明的方法所必要的全部器件并且实施根据本发明的方法，从中得到已经说明的优点。
[0024]作为通信流分配器件或通信流组合器件例如可以使用相应设计的电子电路或者微处理器，其适用于根据预先给定的方案分割和组合二进制数据流。
[0025]比较器件和评估器件也优选设计为电子电路或者微处理器。特别优选地，比较器件、评估器件、通信流分配器件和通信流组合器件是一公共的微处理器，其为所有这些应用提供充足的大计算能力。
[0026]优选规定，通信器件基于以下连接类型中的至少一个来通信:
[0027]-WLAN 连接，尤其根据 ffiEE802.lip,
[0028]-1SM连接(工业、科学、医用频带)，尤其通过能够无线连接的封闭装置，
[0029]-蓝牙连接，
[0030]-ZigBee 连接，
[0031]-UWB连接(超宽带)，
[0032]-WiMax (微波存取全球互通)，
[0033]-移动无线连接，尤其GSM-，GPRS-,EDGE-, UMTS-和/或LTE连接，和
[0034]-红外连接，
[0035]其中，基于移动无线连接的通信器件特别优选地被分派给自动紧急呼叫模块。根据类型而定，所实施的连接类型提供不同的优缺点、波长和所使用的数据协议。WLAN连接例如能够实现高数据传输率并快速建立连接。相对地，ISM连接仅提供较低的数据传输率，但是出色地适用于绕过障碍物传递数据。红外连接也提供低数据传输率。最后，移动无线连接不受障碍物妨碍并且提供良好的数据传输率。然而，移动无线连接的连接建立为此相对慢。
[0036]自动的紧急呼叫模块也已知为所谓的eCall模块。
[0037]本发明还涉及用于分配式传递通信流的系统系统在机动车的车对X通信中的应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]另外的优选实施方式由从属权利要求和借助附图对实施例的以下说明得知。
[0039]附图中:
[0040]图1以流程图的形式示出根据本发明的方法的一种可能实施方式，
[0041]图2示出根据本发明的系统的示意性结构，和
[0042]图3被一通信流所包括的车对(X)信息的可能的数据结构。
【具体实施方式】
[0043]在图1中以流程图的形式示出根据本发明的方法流程的例图。在步骤11中，由第一通信单元生成待发送的通信流，该通信流包括多个车对X消息。在随后的步骤12中，该通信流被分成三个不同的通信分流，这三个不同的通信分流分别相互独立地被分配式地传递到三个不同的通信路径上。该传递分别同时在方法步骤13，14和15中执行。在此，在步骤13中借助于WLAN连接传递第一通信分流，在步骤14中借助于移动无线连接传递第二通信分流，在步骤15中借助于ISM连接传递第三通信分流。在此，被所述三个通信分流所包括的车对X消息以部分冗余的方式包含在三个通信分流中。在方法步骤16中，三个通信分流被第二通信单元接收，该第二通信单元如第一通信单元那样能够用于借助于WLAN通信手段、移动无线通信手段和ISM通信手段来通信。现在，在随后的步骤17中，三个通信分流的冗余包含的成分进行相互比较。因为所述比较使得这三个通信分流相互不具有偏差，所以在步骤18中组合成一共同的通信流。因为在此不出现数据不一致并且安全性数据能够分别匹配于使用数据部分，所以认为通信流不曾被篡改。因此，在步骤19中，由通信流包含的车对X消息被进一步引导到相应的车辆系统中并且被处理。
[0044]图2示出根据本发明的系统的示意性结构，该系统包括相互双向通信的通信单元201和202。通信单元201本身又包括不同的通信器件203，204，205和206。通信器件203为根据IEEE802.1lp的WLAN通信器件，通信器件204为具有UMTS能力的移动无线通信器件，通信器件205为ISM通信器件并且通信器件206为WiMax通信器件，此外，通信单元201包括用于对冗余接收的通信分流进行比较的比较器件207和用于对所接收的通信分流包含的车对X消息的可靠性进行评估的评估器件208。借助于通信流分配器件209将待发送的通信流分成至少两个通信分流并且借助于通信流组合器件210使所接收的通信分流组合成一共同的通信流。比较器件207，评估器件208，通信流分配器件209和通信流组合器件210分别构造为具有相应的软件方面和硬件方面的数据处理结构的、独立的微处理器。[0045]通信单元202包括通信器件211，212，213和214。在此，通信器件211构造为根据IEEE802.1lp的WLAN通信器件，通信器件212构造为具有HSDPA能力的、具有用于UMTS连接的向下兼容性的移动无线通信器件，通信器件213构造为蓝牙通信器件，通信器件214构造为红外通信器件。因为通信单元201和202仅具有WLAN通信器件203，211和移动无线通信器件204，212作为共同的通信器件，所以通信单元201和202之间的通信仅通过WLAN通信器件203，211和移动无线通信器件204，212进行。此外，通信单元202包括在微处理器215中组合的、用于对冗余接收的通信分流进行比较的比较器件和用于对所接收的通信分流包含的车对X消息的可靠性进行评估的评估器件。微处理器216代表同样是组合的、用于将待发送的通信流分成至少两个通信分流的通信流分配器件以及用于使所接收的通信分流组合成共同的通信流的通信流组合器件。因为微处理器215和216由此分别被指派两个不同的任务，所以它们与通信单元201中的微处理器207，208，209和210相比具有更高的计算能力。
[0046]在图3中示出了由通信流包含的车对X消息301的可能数据结构。车对X消息301包括安全性数据部分303和使用数据部分302，这两个数据部分通过表征性的位串/比特串307相互分开。安全性数据部分303包括校验和304，时间戳305和基于中央基础设施的数据安全证书306。由此，安全性数据部分303包括能够被车对X消息301的接收者用于评估车对X消息301的可信度和可靠性的主要信息。使用数据部分302本身首先包括基于GPS坐标的发送者位置信息308。此外，使用数据部分302包括发送者的方位和速度信息309以及拥堵信息310。拥堵信息310说明车对X消息301的发送者借助于车对X通信器件和相机传感装置识别出了拥堵结束。此外，在拥堵信息310中包含拥堵结束的基于GPS坐标的位置信息以及可能性报告，该可能性报告说明了在根据发送者的评估所识别的情形下实际为拥堵结束的可能性。
【权利要求】
1.一种分配式传递通信流的方法， -其中，至少是单向地从第一通信单元(201)向第二通信单元(202)传递通信流， -其中，所述第一通信单元(201)和第二通信单元(202 )能够用于借助于至少两个不同的通信路径(203，204，205，206，211，212，213，214)传递通信流， -其中，通信流包括至少一个车对X消息(301)， 其特征在于， -在发送前由第一通信单元(201)将通信流分成至少两个通信分流， -其中，所述至少两个通信分流以被分配到所述至少两个不同的通信路径(203，204，205，206，211，212，213，214)上的方式从第一通信单元(201)传递到第二通信单元(202)， -其中，所述至少两个通信分流在被接收后又由第二通信单元(202)组合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一通信单元(201)和第二通信单元(202)分别能够用于双向通信，其中，所述双向通信包括两个相反指向的单向通信流，其中，对于第一通信单元(201)与第二通信单元(202)的双向通信分别选择不同的通信路径(203，204，205，206，211，212，213，214)用以传递单向的通信流，其中尤其对于双向通信不对单向通信流进行分割。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述车对X消息(301)包括使用数据部分(302)和安全性数据部 分(303)，其中，所述安全性数据部分(303)包括校验和(304)和/或时间戳(305)和/或数据安全证书(306)——尤其是基于中央基础设施的数据安全证书(306)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在不同的通信路径(203，204，205，206，211，212，213，214)上传递使用数据部分(302)和安全性数据部分(303)，其中，检查安全性数据部分(303)是否能够匹配于使用数据部分(302)，其中，如果安全性数据部分(303)不能匹配于使用数据部分(302)，所述车对X消息(301)被归类为不可靠。
5.根据权利要求1至4中至少一项所述的方法，其特征在于，通过所述至少两个不同的通信路径(203，204，205，206，211，212，213，214)冗余地传递相同的通信分流，尤其是车对X消息(301)的相同的使用数据部分(302)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对冗余传递的通信分流——尤其是车对X消息(301)的冗余传递的使用数据部分(302)——进行比较，其中，在存在偏差的情况下，将冗余传递的通信分流——尤其是冗余传递的车对X消息(301)——归类为不可靠。
7.根据权利要求3至6中至少一项所述的方法，其特征在于，对通过至少两个不同的通信路径(203，204，205，206，211，212，213，214 )分配式传递的车对X消息(301)的时间特性进行比较，其中，在存在偏差的情况下，将该车对X消息(301)归类为不可靠。
8.根据权利要求1至7中至少一项所述的方法，其特征在于，在接收车对X消息(301)的通信单元(201，202)的接收装置处由该车对X消息(301)的电磁波的接收特性确定出发送该车对X消息(301)的通信单元(201，202)的位置信息并且将其与发送该车对X消息(301)的通信单元(201，202)的由所述车对X消息(301)所包含的位置信息(308 )相比较，其中，在存在偏差的情况下，将该车对X消息(301)归类为不可靠。
9.根据权利要求1至8中至少一项所述的方法，其特征在于，尤其当车对X消息(301)此前被归类为不可靠时，进行与通信路径有关的可靠性评估。
10.根据权利要求4至9中至少一项所述的方法，其特征在于，归类为不可靠的车对X消息(301)在未经处理的情况下被删除。
11.根据权利要求1至10中至少一项所述的方法，其特征在于，根据预先给定的方案将至少两个通信分流分配到至少两个不同的通信路径(203，204，205，206，211，212，213，214)上。
12.根据权利要求1至11中至少一项所述的方法，其特征在于，所述至少两个不同的通信路径(203，204，205，206，211，212，213，214)是至少两个不同的通信器件(203，204，205，206，211，212，213，214)和 / 或同一个通信器件(203，204，205，206，211，212，213，214)的不同信道。
13.一种用于分配式传递通信流的系统，至少包括单向或双向地相互通信的第一通信单元(201)和第二通信单元(202)， 其中，第一通信单元(201)和第二通信单元(202)分别包括通信器件(203，204，205，206，211，212，213，214)，并能用于借助于所述通信器件借助于至少两个不同的通信路径(203，204，205，206，211，212，213，214)传递通信流， 其中，第一通信单元(201)和第二通信单元(202)尤其还包括用于对冗余接收的通信分流进行比较的比较器件(207，215)和用于对由所接收的通信分流包含的车对X消息(301)的可靠性进行 评估的评估器件(208，215 )， 其特征在于， 第一通信单元(201)和/或第二通信单元(202)包括用于将一个通信流分成至少两个通信分流的通信流分配器件(209，216)和/或用于将至少两个通信分流组合成一个共同的通信流的通信流组合器件(210，216 )， 所述系统执行根据权利要求1至12中至少一项所述的方法。
14.根据权利要求13的系统，其特征在于，通信器件(203，204，205，206，211，212，213，214)基于以下连接类型中的至少一个来通信: -WLAN连接，尤其根据IEEE802.1lp, -1SM连接(工业、科学、医用频带)，尤其通过能够无线连接的封闭装置， -蓝牙连接， -ZigBee 连接， -UffB (超宽带)连接， -WiMax (微波存取全球互通)， -移动无线连接，尤其GSM-，GPRS-, EDGE-，UMTS-和/或LTE连接，和 -红外连接， 其中，基于移动无线连接的通信器件特别优选地被分派给自动紧急呼叫模块。
15.根据权利要求13和14中至少一项所述的系统在机动车的车对X通信中的应用。
【文档编号】H04L12/709GK103843046SQ201280047925
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年9月28日 优先权日:2011年9月29日
【发明者】U·施特林, R·舍尔平 申请人:大陆-特韦斯贸易合伙股份公司及两合公司