用于将终端车辆联接至固定数据网络的方法及用于执行该方法的系统与流程

本发明涉及一种用于将机动车联接到固定数据网络，例如因特网的方法。机动车形成通信链路的终端，因此在下文中被称为终端车辆。通信链路的另一端例如可以由数据网络的服务器设备形成。本发明还包括一种系统，通过该系统可以执行根据本发明的方法。

背景技术：

可将数据从机动车传递到在固定数据网络中的服务器设备会很昂贵，这是因为可能需要经由移动通信链路的传输。然而，为了例如能够基于来自不同机动车的数据生成用于导航的驾驶功能的地图数据，该数据传递是必需的。传输的数据——例如来自传感器的原始数据——越多，则可以从该数据中获取的信息越多。例如，原始数据的传输可以改善数据网络的服务器设备中的驱动功能或对象检测的算法，和/或可以分析它们的不当特性。

但是，如上所述，通过移动无线电的数据传输是昂贵的。由于这个原因，目前只有有限的可能性将数据量从机动车传输到服务器设备。

wo2016/080735a1公开了，具有5g移动通信模块的设备可以直接地，即绕过5g移动通信网络的基站，彼此通信或交换数据。

de102015107745a1公开了，在数据网络中可以经由多个交换站间接地建立与服务器的连接，由此，交换站可以向其他参与者发信号通知它已经与服务器连接。

us2015/0296019a1公开了，机动车可以间接地经由另一机动车传递待发送到因特网的数据，其中该数据最初被保存在数据存储器中并且等待发送的机会。只要存在将存储的数据发送到因特网或其他机动车的机会，则都会利用此机会，而无需考虑其他机动车究竟是否将具有因特网连接。

de102011116972a1公开了，用于各个委托区域的服务器可以确定在本地分配数据的委托车辆。用于选择委托车辆的变量包括车辆的位置和车辆的行驶方向，以及车辆的最近和/或历史通信的数量。

技术实现要素：

本发明的任务在于，在机动车与固定数据网络、尤其是因特网之间交换或传输数据。

该任务通过独立权利要求的主题来完成。本发明的有利实施例由从属权利要求、以下描述和附图来描述。

本发明提供了一种用于将终端车辆联接到固定数据网络的方法。例如，数据网络可以是因特网。它的特征是固定的数据网络，因为它具有固定线路，例如电缆。代表或形成通信链路的终端的机动车在此被称为终端车辆。通信链路的另一端可以例如由数据网络的固定服务器设备形成。这样的服务器设备可以由计算机或计算机网络形成。数据包要通过通信链路进行传输。

在此，根据本发明规定，例如终端车辆为此不通过移动通信链路与固定数据网络交换数据包。相反，提供了另外的机动车，其在此被称为基础车辆。基础车辆具有对数据网络的非中介网络接入或直接数据网络接入。换句话说，基础车辆可以直接从数据网络接收数据包(取决于传输方向)，或者直接将它们馈送到数据网络中。基础车辆还借助于基于无线电的通信装置在数据网络和终端车辆之间传递数据包。换句话说，基础车辆借助于基于无线电的通信装置来运行或提供无线电连接，通过该无线电连接可以从终端车辆接收数据包，然后能够由基础车辆馈送到数据网络中；或者(在传输方向相反时)首先直接由基础车辆从数据网络接收数据包，随后经由无线电连接借助于基于无线电的通信装置转发该数据包。

本发明的优点在于，终端车辆不必经由移动通信网络的基站来提供或维持其自身与固定数据网络的移动通信链路，以便与数据网络交换数据包。相反，终端车辆通过无线电连接与基础车辆交换数据包就足够了。此无线电连接无需建立至移动通信网络的移动通信链路。尤其是对无线电连接来说，不会在移动运营商处产生任何费用。例如，可以借助于wifi标准利用本身已知的车辆间通信。

本发明规定了，对于有效范围扩展来说，即，如果由于基础车辆与终端车辆之间的距离太大而无法在基础车辆与终端车辆之间进行基于无线电的直接通信，则至少一个中介车辆将基础车辆联接到终端车辆，并且该至少一个中介车辆在基础车辆和终端车辆之间传递数据包。因此，中介车辆代表中继站且因此也可以称为中继车辆。因此，不仅通过基础车辆，而且额外地通过至少一个中介车辆来执行终端车辆与固定数据网络之间的通信链路。在此同样可以使用所描述的基于5g的车对车通信。

根据本发明，使用或提供预定的路由协议以将终端车辆联接到数据网络，根据该路由协议由终端车辆和/或由相应的中介车辆和/或由基础车辆分别为多个可能的其他车辆检查连接预期/连接愿望，这指示了相应的其他车辆作为可能的中介车辆或基础车辆的可用性。然后，将数据包至少传输到这些其他车辆中的一个，该车辆在所有被检查的车辆中将最有可能和/或以最短的时间到达中介车辆或基础车辆或终端车辆的接收区域，或者自身将成为基础车辆。换句话说，通过从已经参与通信链路的车辆(基础车辆/中介车辆/终端车辆)出发对多个考虑的其他车辆进行其连接预期方面的检查，来建立终端车辆与数据网络之间的通信链路。即确定另一车辆是否适合于扩展或建立通信链路。然后将数据包至少传输到最合适的车辆，该车辆将到达中介车辆或基础车辆或终端车辆的接收区域，或者本身将成为基础车辆，也就是说它将具有对数据网络的非中介网络接入。由此得到了使成功和/或快速传输数据包的可能性最大化的优点。

为了在系统的无线电网络中路由数据包，亦即为了确定将哪些数据包转发给哪个参与者，对各个参与者的连接预期进行评估。这是由参与者自己从当前位置和当前连接性，基于预期充电时间的预测位置，路线，停驻时间和/或由此预测的连接性确定的。

本发明还包括产生附加优点的实施方案。

根据一个实施方案，所述非中介的网络接入是由基础车辆通过如下方式提供的：基础车辆传递数据包，同时其为了充电过程经由充电电缆连接到充电桩并在此存在对数据网络的网络接入。在此，可以通过充电电缆提供网络接入(例如，根据所谓的“电力线通信-plc”)。附加地或替代地，基础车辆可以传递数据包，同时基础车辆的网络接入装置(例如wifi通信装置)联接到基础车辆的用户的预定家庭wlan(wlan-无线局域网)和/或同时网络接入装置与公共wlan联接。在这些连接类型中，有利地在使用移动通信网络时未产生移动无线电费用。因此，基础车辆可以与固定数据网络交换数据包，而不必为使用移动网络而支付移动无线电费用。因此，通过移动通信网络进行的移动通信链路不是对固定数据网络的直接接入，而是间接的网络接入，因为必须首先通过移动通信网络路由数据包，以便到达数据网络或以便(在相反的传输方向下)能够经由无线电发送至机动车的移动终端设备或移动通信模块。

根据一个实施方案，从基础车辆到终端车辆的基于无线电的通信基于以下事实：基础车辆的基于无线电的通信装置基于5g标准，也就是说基于移动通信标准，但是在这种情况下，数据包与5g网络的任何基站无关地经由基于5g的车对车通信传递。这也称为vanet-车载自组织网络。例如，基础车辆可以借助基于无线电通信装置发出通知信号或要约信号，该通知信号或要约信号向其他机动车，尤其是终端车辆发出信号，通知基础车辆可以提供非中介的网络接入并且可以传递数据包。

至少一个中介车辆可以是例如停驻的车辆和/或至少一个移动的车辆。使用停驻的车辆的优点在于，在传递数据包时保持其位置不变，因此避免了由于中介车辆的距离增加而导致的连接故障。使用移动的车辆的优点在于，可以借助于移动的车辆物理地移动或传输数据包，以便能够时移地/在时间上错开地转发它们。

因此，通过一种实施方式相应地规定，至少一个中介车辆接收用于传递的数据包并且仅在满足至少一个预定的连接条件时，才在稍后的时刻转发它们。换句话说，数据包的接收和随后的转发被时移，例如以超过10秒或超过1分钟的时间错开。有利地，不需要在基础车辆和终端车辆之间提供连续的通信链路。而是总是可以在当前有机会时(这可以由本领域技术人员通过连接条件确定)就转发数据包。因此，例如连接条件可以表明，一旦存在到基础车辆或终端车辆或另一个中介车辆——其(取决于传输方向)更接近基础车辆或终端车辆——的基于无线电的通信链路，便进行数据包的转发。

一个实施方案规定，基于当前位置以及计划的和/或预测的行驶路线和/或基于相应的另一车辆的储能器的荷电状态和/或预期的充电时间和/或相应的被检查的车辆的行驶目的地来检查连接预期。基于当前位置和行驶路线可以识别，是否和/或何时到达中介车辆或基础车辆的接收区域。基于荷电状态可以识别，车辆本身是否将很快在充电桩处停止并且因此可以用作基础车辆。基于预期的充电时间可以确定，车辆将对其储能器进行多长时间的补充充电，以及进而将与数据网络连接多长的时间。基于目的地可以识别，车辆是否将很快到达其家庭wlan。

然而，不仅需要以最大的概率和/或以最短的时间将数据包发送到车辆。一个实施方案规定，从基础车辆或终端车辆或中介车辆开始的数据包的副本分别被发送到多个中介车辆以进行转发。换句话说，使用了散射效果。换句话说，利用了多种可能的传输路径。在预定时间段之后和/或在预定数量n的转发(在车辆之间)之后，删除副本。转发在英语中也称为跳转(跳跃)。删除发生在n次跳转之后。如果相应的副本直到那时尚未到达预定的接收者，特别是终端车辆或基础车辆，则进行删除。由此有利地使用或尝试多种可能的路由以用于转发数据包，而不由于过多的副本而出现数据阻塞。

可以通过相应的发送车辆和/或相应的接收车辆和/或通过中央协调装置，例如数据网络的中央服务器，来确定或控制对连接预期的检查和/或副本的发送。

数据包能够以所述的方式在数据网络的服务器设备和终端车辆之间交换。双向传输都是可能的。调试数据、传感器数据、摄像机图像、地图数据、地图更新、软件更新和/或用户行为数据可以作为数据包进行传输，其中可以相应传输仅一种数据类型、传输多种数据类型或所述数据类型中的多个。

此外可以规定，预定的、时间紧迫的数据包不通过基础车辆传递，而是通过移动通信链路和移动通信网络在终端车辆与数据网络之间传输。可以规定，仅预定的、非时间紧迫的数据包以所描述的方式通过基础车辆传递。

本发明还包括一种用于将终端车辆联接到固定数据网络，例如因特网的系统。该系统可以包括基础车辆以及还包括终端车辆和/或至少一个中介车辆。至少规定：该系统包括基础车辆，该基础车辆设置用于，在存在对数据网络的非中介的(直接的)网络接入的情况下，借助于基于无线电的通信装置在数据网络与终端车辆之间传输数据包。以所描述的方式，非中介的网络尤其可以理解为，在没有移动通信网络的情况下在基础车辆和数据网络之间进行数据包的交换。

该系统包括具有已经结合根据本发明的方法的实施方案描述的特征的实施方案。因此，在此不再描述根据本发明的系统的实施方案的相应的特征。

本发明还包括所描述的实施方案的组合。

附图说明

下面描述本发明的实施例。为此：

图1示出了根据本发明的系统的实施方案的示意图；

图2示出了根据本发明的方法的实施方案的流程图。

具体实施方式

下面说明的示例性实施例是本发明的优选实施方案。在这些实施例中，实施方案的所描述的组成部分分别代表本发明的单个的、可视作彼此无关的特征，这些特征还可以分别彼此独立地改进本发明，且进而能够单个地或以与示出的组合不同的组合视作本发明的组成部分。此外，所描述的实施方案也可以由本发明的已经描述的其他特征来补充。

在附图中，具有相同功能的元件分别设有相同的附图标记。

图1示出了固定数据网络10，其可以是例如因特网，特别是由诸如电缆之类的固定数据线提供的因特网的一部分。可以在数据网络10中提供服务器设备11，该服务器设备例如可以用作或可以设计为车队的后端。终端车辆12可以利用服务器设备11维持或运行通信链路13，以便交换数据包14。数据包14可以从服务器设备11传输到终端车辆12(例如用于软件更新或地图更新的数据包)，或者从终端车辆12传输到服务器设备11(例如具有备份数据或诊断数据或传感器数据的数据包)。在这种情况下，终端车辆12可以省去经由移动通信网络15间接地借助移动通信链路16交换或传输数据包的过程。

相反可以规定，数据包14由基础车辆17传递，该基础车辆17运行或具有对数据网络10的非中介的或直接的网络接入18。换句话说，基础车辆17可以例如通过路由器连接到数据网络10。基础车辆17可以具有网络接入装置19用于网络接入18。例如，网络接入装置19可以是以太网控制器和/或wifi控制器。网络接入18可以例如基于例如充电桩20的以太网连接经由以太网电缆或电力线电缆，或者是对数据网络10的wifi路由器21的wifi无线电连接。

基础车辆17还可以具有基于无线电的通信装置22，该通信装置尤其可以是根据5g标准的移动通信模块。借助于通信装置22，基础车辆17可以运行或提供与终端车辆12或(如图1所示)与中介车辆24的无线电连接23。为此，基础车辆12和中介车辆24也可以分别具有所述类型的通信装置22。无线电连接23尤其可以基于5g标准的实施方案，其中不使用移动通信网络15的基站，而是在相应两个通信装置22之间设置直接的无线电连接23。基础车辆17可以是停驻的车辆。例如，中介车辆22也可以是停驻的。中介车辆22可以在基础车辆17的通信装置22的有效范围25内。相反，终端车辆12可以布置在有效范围25之外。为了扩展有效范围，中介车辆24可以在其通信装置22的其有效范围26内例如借助于连接条件找到另一个中介车辆27，该另一个中介车辆同样可以具有通信装置22，从而可以在中介车辆24和中介车辆27之间建立或提供另一个无线电连接28。连接条件例如可以规定，中介车辆27必须定位在中介车辆24和终端车辆12之间，这可以例如借助于gnss(全球导航卫星系统)，例如借助于gps(全球定位系统)确定。图1示例性地示出了，中介车辆27能够以行驶速度29运动。终端车辆12也可以以行驶速度29运动。中介车辆27位于中介车辆24的有效范围26内。中介车辆27可以借助于其通信装置22具有有效范围30，终端车辆12可以位于该有效范围内。中介车辆27和终端车辆12也可以分别具有通信装置22。因此，也可以在中介车辆27和终端车辆12之间建立或设置无线电连接31。因此，可以通过传递数据包24经过基础车辆17和此次示例性示出的两个中介车辆24、27提供服务器设备11和终端车辆12之间的通信链路13，而不必使用移动通信网络15或任何移动通信网络的任何基站。

车辆12、17、24、27分别可以是例如机动车，特别是轿车或卡车。因此，总体得到了用于提供自身的无线电网络f的系统s。

图2示出了能够通过在图1中整体示出的系统s利用基础车辆17实现的方法。在步骤s10中，基础车辆17可以建立或设立网络接入18，然后其有效范围25可以建立与终端车辆或中介车辆24的无线电连接23。然后在步骤s12中，基础车辆17可以在数据网络10和无线电连接23之间传递数据包14。因此，终端车辆12或中介车辆24可以经由直接的无线电连接23将数据包14引入数据网络10中或从该数据网络接收，而不必使用移动通信网络或移动通信网络的基站。

非中介的网络接入特别是基于与数据网络10的有线连接或与数据网络10的基于wifi的连接。

从基础车辆17开始，无线电连接23、28、31以及有效范围25、26、30内的可能的其他无线电连接整体形成系统s的无线电网络f。它是不需要移动通信网络15的基础设施的无线电网络f。代替基站或代替移动通信网络15的基站，设置了基础车辆，如具有直接的网络接入18的基础车辆17。

与中央服务器设备11相关的数据包14不必是时间紧迫的(例如，地图数据，地图更新，软件更新，用户行为)。通常，分钟数并不重要。新的车辆模型将产生越来越多的此类数据流量。特别是，用于车辆和漫游的机器的移动通信资费非常昂贵，并且可能导致大量的数据传输是不利的。为了中长期地减少用于从终端车辆12到服务器设备11的数据传输的成本以及用于沿至终端车辆的方向的信息更新成本，可以借助于系统s与移动通信网络15的移动通信运营商无关地建立独立的5g移动通信网络。

由于时间紧迫的数据(例如，某条路线上的危险警告)通常非常紧急，因此对该时间紧迫的数据的交换来说，大多数产生很少的数据量。移动通信运营商的移动通信网络15可以用作此类数据的备用级。

另一方面，系统s自身的移动网络由以下参与者组成。每个参与者优选具有5g模块(通信装置22)和专门用于缓冲数据包14的存储器：

-基础车辆17或更多基础车辆：具有直接的因特网接入的参与者(例如，通过充电桩的因特网，家用wlan，公共wlan)：这些参与者可以通过5g向其他参与者提供与因特网(数据网络10)的连接。

-停驻的中介车辆24：没有直接因特网接入的静态参与者(停驻的车辆)：这些参与者分别把网络的有效范围扩展了其5g-有效范围的半径并且能够把数据包14从具有直接的因特网接入的参与者转发或者转发至该参与者。在此，例如也可以仅经由十个参与者转发数据包14，直到具有直接因特网接入的参与者可以将数据包14发送到服务器设备11。

-行驶的中介车辆27：没有直接因特网接入的动态参与者(行驶的车辆)：这些参与者可以通过静态参与者或其他动态参与者进行通信。如果恰好存在连接性，则数据包14被缓冲且在稍后的时刻被发送。

为了在系统s的无线电网络中路由数据包14，也就是说，为了确定将哪个数据包14转发给哪个参与者，评估各个参与者的连接预期。这由参与者自己从对于当前位置、当前连接性、基于预期充电时间的预测位置、路线、停驻时间和/或由此预测的连接性的了解来确定。数据包14的副本还可以被转发给多个参与者，并且在特定时间之后在无线电网络中被丢弃，以便增加在特定时间内在服务器设备11或终端车辆12处存在消息的可能性。

自己的无线电网络中的等待时间有时可能非常高(特别是在开始时装备很少的车辆时)。

一个示例是农村地区的一些车辆，它们全都无法通过自己的移动网络建立因特网连接。数据包可以将这些车辆转发到附近的车辆，该车辆最有可能是下一个进入具有连接性的区域的车辆，因为例如其恰好计算了通往市区的路线。在这种情况下，等待时间将是数分钟或数小时。

在充电周期中，尤其是电动汽车必须较长时间地连接到充电电缆。车辆之间的直接通信可以通过5g等技术实现。

因此，提出了一种混合方法，该混合方法一方面使用位于充电电缆上的车辆作为其自身无线电网络的基站/基础车辆，并且另一方面还使用其他移动车辆作为中继站或中介车辆。此外，将建立一个由所有具有5g功能的车辆组成的单独的无线电网络。因此，可以建立一个单独的无线电网络f，数据包14例如与车辆传感器信息或其他数据一起通过该无线电网络f被传输。

为此，充电桩可以配备至数据网络10的宽带连接(原本就会大部分铺设的电缆)。数据线可以集成到充电桩20的充电插头中。

当前正在充电的车辆充当无线电网络的基站或基础车辆(已通过充电桩连接到因特网，并且可以通过5g使此连接对其他车辆可用)。

当前未充电，而是正在行驶的车辆可以与充电车辆通信。每当可以到达另一个充电车辆时，缓冲的数据包14就可以被传输到服务器设备11。另外，行驶的车辆用作中继站或中介车辆，以使充电车辆可用于距离较远的车辆，并由此扩大了有效范围。

一旦系统s中有足够的车辆，就可以将通信服务提供给其他用户。

整体的本质是，大多数调试数据和传感器原始数据都具有大的数据量，但不是时间紧迫的，因此不必直接传递出去。

为了在充电车辆的可用性较差时进行转发，可设想的是，研发一种自身的路由协议，该路由协议将数据包转发给具有5g通信装置22的其他车辆，该5g通信装置根据路线更有可能或更早地进入自己的无线电网络的有效范围内。

尤其是在网络覆盖范围较差(由于配备5g的车辆数量较少)的初期，能够像之前一样通过移动运营商发送时间紧迫的数据。这些数据大多包含少量数据(例如，本地危险警告)。

总体而言，这些示例示出了如何能够通过本发明在机动车之间建立自身的5g移动通信网络。