Im Artikel werden verschiedene Ansätze zur Over-the-air-Datenübertragung auf deren Tauglichkeit zur Ad-Hoc Car-2-Car-Kommunikatikon untersucht. Nach festgelegten Kriterien wird untersucht, inwieweit eine solche Anwendung basierend auf den WAVE-Datentypen nach IEEE ETSI Standard möglich ist, bzw. eingeschränkt wird.
Einleitend werden die grundlegende Idee zu einer solchen Kommunikationsanwendung und die WAVE-Typen CAM und DENM erläutert. Basierend auf den Ergebnissen verschiedener Feldstudien, die die jeweiligen Layer-1- bzw. Layer-2- Technologien des OSI-Referenzmodells in einem Praxistest überprüft haben, wird diskutiert, inwiefern diese für eine solche Anwendung verwendet werden können. Betrachtet wird der Einsatz von 802.11, sowie UMTS in den Erweiterungen HSPA+ und LTE, basierend auf einer Ad-Hoc-Netzwerktopologie.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Motivation
3. Abgrenzung zu C-2-X
4. Konzept der C2C-Kommunikation
4.1 Ad-Hoc Netzwerk
4.2 WAVE-Messages
4.2.1 Cooperative Awareness Message
4.2.2 Decentralized Environmental Notification Message
5. Telekommunikation
5.1 Grundprinzipien
5.1.1 Anforderungen
5.1.2 Dedicated Short Range Communication
5.2 Funksysteme für DSRC
5.2.1 802.11
5.2.2 UMTS
5.2.3 LTE
7. Ausblick und Diskussion
Zielsetzung und thematische Schwerpunkte
Die Arbeit untersucht die Eignung verschiedener Mobilfunktechnologien für die Over-the-Air-Datenübertragung in Ad-Hoc Car-2-Car-Kommunikationsszenarien unter besonderer Berücksichtigung technischer Herausforderungen wie Latenz und Zuverlässigkeit.
- Analyse von WAVE-Datentypen (CAM und DENM) für sicherheitsrelevante Fahrzeugkommunikation.
- Untersuchung der Layer-1- und Layer-2-Technologien gemäß OSI-Referenzmodell.
- Vergleich der Leistungsfähigkeit von WLAN (802.11p) gegenüber Mobilfunkstandards (UMTS/HSPA+ und LTE).
- Bewertung der Latenzzeiten in unterschiedlichen Verkehrsszenarien und Hochlast-Umgebungen.
Auszug aus dem Buch
5.2.1 802.11
Als 802.11 wird der IEEE Standard für ein Wireless Local Access Network (WLAN) Funknetz bezeichnet. Einzelne Netze dieser Architektur sind zellular aufgebaut, einzelne Zellen werden als Basic Service Set (BSS) bezeichnet. Jedes BSS wird durch einen Access Point verwaltet, wobei mehrere Access Points durch ein gemeinsames Backbone verbunden sind. WLAN Standards erreichen eine Reichweite von ca. 100-500 Metern und können prinzipiell in zwei verschiedenen Modi betrieben werden, dem Infrastruktur-Modus und dem Ad-Hoc-Modus. Beim Infrastruktur-Modus gibt es zentrale, vordefinierte Strukturen, die die Netzwerktopologie bilden, während im Ad-Hoc-Modus, ein dezentrales, selbstorganisiertes Netzwerk entsteht, welches sich je nach Teilnehmerzahl und -art verändert. Der WLAN-Standard 802.11p wurde 2004 von einer Arbeitsgruppe der IEEE als Erweiterung des 802.11 Standards für Anwendungen, in denen schnell konvergiert werden muss, entworfen, und erreicht eine Brutto-Datenübertragungsrate von ca. 27Mbit/s. [7] Mit dem 802.11p-Standard im Ad-Hoc-Modus ist also die Grundlage für die Bildung von temporären VANETs erfüllt.
In einem Praxistest von Dr. Andreas Lübke im Auftrag der Volkswagen AG [9] wurde die Verwendung des 802.11-Standards zur Car-2-Car-Kommunikation an zwei Fahrzeugen getestet. Nach Auswertung der Tests kam Dr. Lübke unter anderem zu folgenden Aussagen:
• Die Performance ist grundsätzlich ausreichend. Die Latenz für kurze Nachrichten liegt im Bereich von 1 ms.
• Es ist kein negativer Einfluss der Fahrzeuggeschwindigkeit festzustellen. Auch bei 200 km/h Relativgeschwindigkeit ist noch Kommunikation möglich.
• In durch zusätzlichen WLAN Datenverkehr gestörten Umgebungen ist die Latenz nicht vorhersagbar und liegt unter Umständen im Bereich mehrerer Sekunden. Ein geeignetes geschütztes Frequenzband ist daher erforderlich.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Beschreibt die zunehmende Vernetzung von Fahrzeugen im Kontext des "Internet of Things" zur Verbesserung des Verkehrsflusses.
2. Motivation: Erläutert die sicherheitstechnischen Hintergründe und die Bedeutung der C2C-Kommunikation für die Vermeidung von Unfällen und die Unterstützung autonomer Fahrsysteme.
3. Abgrenzung zu C-2-X: Unterscheidet zwischen fahrzeugzentrierter Kommunikation (C2C) und dem Austausch mit der Infrastruktur (C2I/C2X).
4. Konzept der C2C-Kommunikation: Definiert die technischen Grundlagen wie VANETs und die spezifischen Nachrichtentypen CAM und DENM für den Datenaustausch.
5. Telekommunikation: Analysiert verschiedene Funktechnologien (DSRC/802.11p, UMTS, LTE) hinsichtlich ihrer Eignung für sicherheitskritische Echtzeitübertragungen.
7. Ausblick und Diskussion: Diskutiert künftige Entwicklungen, insbesondere das Potenzial von 5G zur Verbesserung der Latenzzeiten und Übertragungsraten.
Schlüsselwörter
Car-2-Car-Kommunikation, C2C, VANET, WAVE, CAM, DENM, Ad-Hoc Netzwerk, OSI-Referenzmodell, 802.11p, UMTS, LTE, Latenz, Verkehrssicherheit, Mobilfunkstandards, Datenübertragung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt die informationstechnischen Herausforderungen und Möglichkeiten bei der Kommunikation zwischen Fahrzeugen (Car-2-Car) zur Verbesserung der Verkehrssicherheit.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind die Netzwerkarchitektur (VANET), die Anwendung des OSI-Referenzmodells auf die Fahrzeugkommunikation sowie der Vergleich verschiedener Funktechnologien wie WLAN (802.11p) und Mobilfunk (UMTS/LTE).
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist die Untersuchung der Tauglichkeit verschiedener Ansätze zur Over-the-Air-Datenübertragung für Ad-Hoc Car-2-Car-Kommunikationsszenarien unter Berücksichtigung von IEEE- und ETSI-Standards.
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Der Autor führt eine Literatur- und Feldstudienanalyse durch, in der existierende Testprojekte (z.B. von Dr. Andreas Lübke und der Vodafone Group) gegenübergestellt und bewertet werden.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die konzeptionelle Beschreibung der Kommunikation (Netzwerke und Nachrichtentypen) sowie die detaillierte technische Evaluation der Übertragungswege hinsichtlich Latenz und Zuverlässigkeit.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit lässt sich primär durch Begriffe wie Car-2-Car-Kommunikation, VANET, WAVE, Latenz und Übertragungsprotokolle beschreiben.
Warum ist die Latenzzeit bei der C2C-Kommunikation so kritisch?
Da Fahrzeuge hohe Geschwindigkeiten erreichen, können Verzögerungen von mehreren hundert Millisekunden dazu führen, dass übermittelte Geoinformationen veraltet sind, was die Wirksamkeit von Kollisionswarnsystemen mindert.
Eignet sich UMTS für die Car-2-Car-Kommunikation?
Nach den analysierten Studienergebnissen ist UMTS aufgrund der hohen Paketumlaufzeiten und der schwankenden Netzqualität für zeitkritische sicherheitsrelevante Anwendungen wie die Kollisionserkennung aktuell kaum geeignet.
- Citation du texte
- Felix Wisser (Auteur), 2017, Informationstechnische Schwierigkeiten der Car-2-Car Kommunikation, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/370449
