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1 DLR-Workshop • „Satellitenkommunikation in Deutschland“ • Köln-Porz, 27.-28. März 2003
Kommunikation
und
zukünftige Telematik-Dienste
Dr.-Ing. W. GrietheKayser-Threde GmbH
Wolfratshauser Strasse 48D-81379 München
Tel: +49 – (0) 89 – 7 24 95 -128Fax: + 49 – (0) 89 – 7 24 95 -104
E-Mail: [email protected]
Köln, 28. März 2003
2 DLR-Workshop • „Satellitenkommunikation in Deutschland“ • Köln-Porz, 27.-28. März 2003
Location Based Services – Gegenwärtiger Stand Basistechnologien
- Funktionalität heutiger Telematik-Endgeräte
§ Ortung (Location Service)
§ Daten-Processing
§ Kommunikation
- Ortungsinformation mittels
§ Satellitennavigation (30 – 150 m)
§ Radionavigation (50 – 300 m)
§ Trägheitsnavigation (20 – 50 m)
§ Funkzellenortung (300 – 600 m)
3 DLR-Workshop • „Satellitenkommunikation in Deutschland“ • Köln-Porz, 27.-28. März 2003
- Anwendung kombinierter Verfahren möglich
- Aktuelle Position wird aus Empfangsdaten berechnet
(Pseudoranges, Hyperbelverfahren, Koppelnavigation, ...)
- Stützung durch Referenz-Geoinformationen möglich (z.B. Gleiskarte)
- Processing erfaßter Meß- und Betriebsdaten
- Erstellung von Datentelegrammen in real time (SMS)
- Kommunikation über • Mobilfunknetze (GSM Bandbreite ca. 13 kbit/s)
• SatCom (Inmarsat, Orbcomm, ...)
Location Based Services – Gegenwärtiger Stand Basistechnologien
4 DLR-Workshop • „Satellitenkommunikation in Deutschland“ • Köln-Porz, 27.-28. März 2003
Aktuelle Beispiele heutiger Telematik-EndgeräteBeispiel 1: NavMaster / transportdata in verschiedenen Varianten
n 12-Kanal GPS-Receiver sowie GSM-Modem
n Kommunikation mit Leitzentrale via SMS
n S/W-Updates über Datenkanal
n Low-Power-Prozessor mit Aufweck-Timer
n Hochleistungsbatterie
n Robustes Stahltopf-Gehäuse mit
nichtmetallischer Gerätekuppel
n Extern anschließbare Sensorik
5 DLR-Workshop • „Satellitenkommunikation in Deutschland“ • Köln-Porz, 27.-28. März 2003
terminal strip
GPS/GSM Antenna
OPTIVIAMobile
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RF-cable RG58 50Ohm/RF-cable RG217 50Ohm
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Terminal cable
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OPTIVIADriver
Terminal 1
1x R
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5
3NGU500045
3NGU500052
3NGU500050 + 3NGU500051 + 3NGU500052
3NG
U50
0052
3NGU500047
3NGU500046
3NGU000110/3NGU000111/3NGU000140
OPTIVIADriver
Terminal 23NGU500045
plug11
2
2
2 43
7
5
6
Beispiel 2: OPTIVA® Fahrzeugausrüstung von Bombardier Transportation
6 DLR-Workshop • „Satellitenkommunikation in Deutschland“ • Köln-Porz, 27.-28. März 2003
Fahrzeugkomponenten
7 DLR-Workshop • „Satellitenkommunikation in Deutschland“ • Köln-Porz, 27.-28. März 2003
Location Based Services - Zukünftige Technologien und Trends
1. Neue Übertragungstechniken: Von GSM über HSCSD und GPRS zu UMTS
22800 bps(Daten 9600 bps)
TDMAGSM / GSM-R (Global System for Mobile Communications)
19200 bps (2 x 9600)28800 bps (2 x 14400)bei Nutzung von 4 Zeitschlitzen: 38400 -57600 kbps
TDMAHSCSD (High Speed Circuit Switched Data)
21.4 kbps pro Kanal bei max. 8 Kanälen: 171200 bps (theoretisch)praktisch: max 50 kbps
TDMAGPRS (General Packet Radio)
2000 kbpsTD - CDMA / WCDMAUMTS (Universal Mobile Telecommunications Service)
DatenrateVerfahrenMobilfunkstandard
8 DLR-Workshop • „Satellitenkommunikation in Deutschland“ • Köln-Porz, 27.-28. März 2003
2. Satellitenkommunikation als Alternative zum Mobilfunk
- Mobilfunknetz nicht lückenlos
- im internationalen Verkehr wird Roaming vorausgesetzt
- Alternativen: INMARSAT-C INMARSAT-D ORBCOMM
GEO GEO LEO
(GPS-Receiver (35 Microstar-Satelliten
im Modem eingesetzt in 775 km Höhe)
300 bps 64 bps (SMS) 2400 / 4800 bps
- Nachteil: Zusätzliche Hardware; hoher Stromverbrauch; geringe Bandbreiten
9 DLR-Workshop • „Satellitenkommunikation in Deutschland“ • Köln-Porz, 27.-28. März 2003
3. Sensorik-Ankoppelung mittels Funkschnittstellen
§ Bluetooth
- Technik auf einem Chip < 1cm²
- Stromspar-Modi: 30 Mikroamper im Sleep-Mode60 Mikroamper im Hold-Mode30 Milliamper im Operation-Mode
- Datenrate max 721 kbps über Entfernungen bis 10 m
§ DECT- Reichweite Basisstation > 100 m; max. 120 DECT-Verbindungen- Datenblock: 320 Bits in 420 Mikrosekunden; max. 32 kbps- Nachteil: Platinengröße und Stromverbrauch; mehrere Standards
§ Infrarot-Kommunikation- IrdA-Standard (Infrared Data Association)- max. 115 kbps- Nachteil: Sichtverbindung über kurze Entfernungen
4. Geoinformationen- stellen noch Engpass dar; geeignete Kartengrundlagen fehlen- Integration mit Daten nur im Einzelfall- Zugriff auf Geodaten auf Grund unterschiedlicher Formate erschwert
10 DLR-Workshop • „Satellitenkommunikation in Deutschland“ • Köln-Porz, 27.-28. März 2003
5. Ortungskomponente: Von GPS über EGNOS zu Galileo- sicherheitskritische Anwendungen - Integrity Information- erhöhte Ortungsgenauigkeit
Auf dem Gebiet der High-End Bahn-Telematik entwickelt Kayser-Thredezur Zeit drei Prototypen mit folgenden Hauptmerkmalen:
RadioCompass: Kombination aus Hochpräzisions-Dualfrequenz-GPS-Empfänger mit integrierter 6-DOF Inertialeinheit
Integrail: Kombination eines L1 GPS/EGNOS- Empfängersmit einem Heading Sensor, Odometer und digitalemStreckenatlas für den Einsatz gemäß ETCS
ARTES: Integriertes System bestehend aus verschiedenenGPS/EGNOS-Empfängern mit unterschiedlichenKommunikationssystemen(GSM, GPRS, INMARSAT D+, ORBCOMM)
11 DLR-Workshop • „Satellitenkommunikation in Deutschland“ • Köln-Porz, 27.-28. März 2003
6. Internet-basierte Technologien (Zugang Intranet)- Zugang analog, ISDN, ADSL, ...- Festnetz Standards
analog max. 56 kbpsISDN 64 kbpsIDSL (ISDN DS2) 128 kbpsADSL (Asymmeteric Digital Subscriber Line) 768 bzw. 128 kbps
V-ADSL (Universal DSL) 2 MbpsHDSL (High Data Rate DSL) 2 MbpsSDSL (Symmetric DSL) 784 kbpsR-ADSL (Rate Adaptive DSL) 32 kbpsVDSL (Very High Data Rate DSL) max. 50 Mbps
12 DLR-Workshop • „Satellitenkommunikation in Deutschland“ • Köln-Porz, 27.-28. März 2003
Beispiele zukünftiger Telematik-Dienste
1. Internet-basierter Satelliten-Navigationsempfänger SISNET® : EGNOS-basierte LBS
n Kombination von SatNav und
Internet
n SISNET: Signal in Space through the Internet
n ESA Forschungsprojekt
n Zielstellung:
Zugang des Anwenders zur Integrity-Information des EGNOS-Signals via Inmarsat GEO-Satelliten als auch via Internet
13 DLR-Workshop • „Satellitenkommunikation in Deutschland“ • Köln-Porz, 27.-28. März 2003
n Hardware des Anwenders:
GPS-Empfänger plus GSM / GPRS Modem ermöglicht Nutzung des SISNET-Service
Architektur der SISNET basierten Anwenderlösung
14 DLR-Workshop • „Satellitenkommunikation in Deutschland“ • Köln-Porz, 27.-28. März 2003
2. Rail-Kommunikationsserver:
- Einheitliche Kommunikationsplattform, könnte alle zukünftigen Informations-Systeme der DB AG bedienen
- Zukünftiger Kommunikations-Standard der DB AG?
WAN
...
Zentraler Kommunikations-server
Regionale Kommunikations-server
GSM / GPRS
Datenkommunikation zeitkritischer Daten über GSM/GPRS
Datenkommunikation zeitunkritischer Datenüber WLAN
WLAN
Bereitstellungsbereich
AccessPoint
WLANBridge
AccessPoint
AccessPoint
15 DLR-Workshop • „Satellitenkommunikation in Deutschland“ • Köln-Porz, 27.-28. März 2003
Anbindung der Endgeräte über WLAN
AccessPoint
WLAN mobil
FileServerMKS Schadvormeldung
AiZ
pfIFF
EBuLa
RiS.mobilNeues
mobiles Terminal
mobilInfo
WLAN Backbone
MKS
GP
SW
LAN
GS
M /
GP
RS
WLAN Backbone
MKS
GP
SW
LAN
GS
M /
GP
RS
Mobiler Kommunikationsserver
Die Kommunikations-Plattform kommuniziert über optimierte Verbindungswege mit stationären Zentral-systemen und nutzt das globale GPS zur Positionsbestimmung des Fahrzeugs
16 DLR-Workshop • „Satellitenkommunikation in Deutschland“ • Köln-Porz, 27.-28. März 2003
3. Sicherheitskritische Telematik
§ Erzwungener Wettbewerb auf der Schiene infolge Liberalisierung
§ Verdreifachung des Güterverkehrs nach D mit Ost-Erweiterung der EU erwartet
§ Größter Umsatzträger der Bahnen sind Mineralöl- und Chemietransporte
§ Beförderung gefährlicher Güter unterliegt strengen Anforderungender Gefahrgutordnung
§ z.B. Monochloressigsäure kristallisiert bei T < 20°C undbei T > 40°C werden Edelstahltanks zersetzt
§ Telematik – ein wichtigerAspekt des Gefahrtgut-Transportes
17 DLR-Workshop • „Satellitenkommunikation in Deutschland“ • Köln-Porz, 27.-28. März 2003
Energie
GSM
Satelliten
Galileo
Batterie
SMSKommando
von Zentrale SMS Meldungan Zentrale (GSM-R)
Datenkanalvon ZentraleSoftware-Updates
Funk
EntgleisungsAlarm zur Lok
Entgleisung
Temp.
Beschl.Sensor t
Analyse
Deckel
Sensorbus
Sicherheitskritische Telematik