Seminar Car-2-X Communication. Überblick. Maria Reimann

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1 Seminar Car-2-X Communication Überblick Maria Reimann

2 Gliederung 1. Definition und Klassifikation 2. Einsatzmöglichkeiten 3. Standards 4. Anwendungen 5. Quellen

3 1. Definition & Klassifikation Car-2-X Inter-Vehicle-Communication (IVC) - Komponente von ITS - Basiert auf mobilen Ad-Hoc-Netzwerken - Soll das Sichtfeld des Fahrers erweitern und On-Board-Systeme unterstützen Ziel Verbessern der Straßensicherheit und Verkehrsführung 3

4 1. Definition & Klassifikation Car-2-X Kommunikation unter Fahrzeugen V2V: vehicle-to-vehicle-communication C2C: car-to-car-communication Kommunikationsknoten: OBU Kommunikation mit stationärer Infrastruktur V2R: vehicle-to-roadside-communication V2I: vehicle-to-infrastructure-communication Kommunikationsknoten: OBU und RSU 4

5 2. Einsatzmöglichkeiten Vehicle- 2- Vehicle sicherheitsrelevant: Warnungen, Notruf, Staumeldungen, kommerziell: Unterhaltung und Entertainment, z. B. telefonieren, Kurzmitteilungen schreiben oder chatten Vehicle- 2- Infrastructure sicherheitsrelevant: Kommunikation mit Ampeln, Hinweisschildern oder Schranken kommerziell: Datendownload, bezahlen in Parkhäusern 5

6 2. Einsatzmöglichkeiten Einige daraus folgende Anforderungen - schnelle Kommunikation - Quality of Service - Privatsphäre schützen - Schutz vor Angriffen 6

7 3. Standards im Vergleich Abb 3.1: DSRC Standardisierungen 2008 [7] 7

8 3. Standards im Vergleich Europa Nordamerika Japan Frequenzband 5,8 Ghz (5,9GHz) 915 MHz (5,9 GHz) (700 Mhz) 5,8 GHz Datenrate 250/500 kbps (27 Mbps) 500 kbps (27 Mbps) 1/4 Mbps Standard CEN (ETSI) ASTM (IEEE802.11p & 1609 Family) ARIB STD-T75 & T88 8

9 3. Standards - Europa Abb 3.2: ETSI Standard [8] 9

10 3. Standards - USA Abb 3.3: amerikanische Standards [4] 1

11 3. Standards - WAVE - WAVE - IEEE Wireless Access in Vehicular Networks - Kern des DSRC-Standards - Bezieht sich auf die MAC- und Netzwerschicht Abb. 3.4: Channelannordung im WAVE-Standard [4] 1

12 4. Anwendungen Basisanwendungen: Kooperative V2V- Anwendung Unicast V2V- Anwendungen Dezentralisierte V2V Umgebungsbenachrichtigungen Einseitige I2V-Anwendung Lokale RSU-Verbindungen IP RSU-Verbindungen 1

13 5. Quellen [1] CAR 2 CAR Communication Consortium (2007) Manifesto - Overview of the C2C-CC System [2] Jun Luo, Jean-Pierre Hubaux (2004) Survey of Inter-Vehicle Communication [3] Arijit Khan, Shatrugna Sadhu, and Muralikrishna Yeleswarapu A comparative analysis of DSRC and over Vehicular Ad- hoc Networks [4] Y. L. Morgan (2010) Notes on DSRC & WAVE Standards Suite [5] Qi Chen, Daniel Jiang, Luca Delgrossi (2009) IEEE DSRC Multi-Channel Operations and Its Implications on Vehicle Safety Communications [6] Georgios Karagiannis, Onur Altintas, Eylem Ekici, Geert Heijenk, Boangoat Jarupan, Kenneth Lin, Timothy Weil (2010) Vehicular networking: A survey and tutorial on requirements, architectures, challenges, standards and solutions 1

14 5. Quellen [7] Satoshi (Sam) Oyama (2009) Activities on ITS Radiocommunications Standards in ITU-R and in Japan [8] Mike Sharpe, ETSI VP ESP (ETSI Standardization Projects) ITS activities in ETSI [9] Yasushi SAKANAKA (2010) ITS Radio Systems in Japan [10] Dipl. inf. Robert K. Schmidt Dipl. ing. Tim Leinmüller Dr. rer. nat. Bert Böddeker DENSO AUTOMOTIVE Deutschland GmbH, Eching (2008) V2X Kommunikation 1

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16 Seminar Car-2-X Communication Überblick Maria Reimann

17 Gliederung 1. Definition und Klassifikation 2. Einsatzmöglichkeiten 3. Standards 4. Anwendungen 5. Quellen

18 1. Definition & Klassifikation Car-2-X Inter-Vehicle-Communication (IVC) - Komponente von ITS - Basiert auf mobilen Ad-Hoc-Netzwerken - Soll das Sichtfeld des Fahrers erweitern und On-Board-Systeme unterstützen Ziel Verbessern der Straßensicherheit und Verkehrsführung 3 ITS Intelligent Transport Systems (dt. Verkehrstelematik) - Zuständig für das Empfangen, Senden, Bearbeiten und Darstellen von Daten in Fahrzeugen, unterstützt die Verkehrsführung Quelle: [2]

19 1. Definition & Klassifikation Car-2-X Kommunikation unter Fahrzeugen V2V: vehicle-to-vehicle-communication C2C: car-to-car-communication Kommunikationsknoten: OBU Kommunikation mit stationärer Infrastruktur V2R: vehicle-to-roadside-communication V2I: vehicle-to-infrastructure-communication Kommunikationsknoten: OBU und RSU 4 Kommunikationsknoten: OBU Onboardunit Verbindung zum Drahtlosnetzwerk und zum Intranet - befindet sich im Fahrzeug ( on Board ) RSU - Roadsideunit arbeitet ähnlich einem W- LAN- Access- Point, ist stationär am Straßenrand und verbindet Autos mit Zugangsnetzwerk Quelle: [4]

20 2. Einsatzmöglichkeiten Vehicle- 2- Vehicle sicherheitsrelevant: Warnungen, Notruf, Staumeldungen, kommerziell: Unterhaltung und Entertainment, z. B. telefonieren, Kurzmitteilungen schreiben oder chatten Vehicle- 2- Infrastructure sicherheitsrelevant: Kommunikation mit Ampeln, Hinweisschildern oder Schranken kommerziell: Datendownload, bezahlen in Parkhäusern 5 - Erste Einsatzgebiete: Maut - Kommerzielle Anwendungen nötig, da Sicherheitsrelevante Anwendungen vom Nutzer ohne Aufpreis erwartet werden - kommerzielle Anwendungen zur Finanzierung der sicherheitsrelevanten Anwendungen ( vor allem in Europa nötig, da es in Europa keine finanzielle Unterstützung durch die Regierung gibt) Quelle: [10]

21 2. Einsatzmöglichkeiten Einige daraus folgende Anforderungen - schnelle Kommunikation - Quality of Service - Privatsphäre schützen - Schutz vor Angriffen 6 - Schnelle Kommunikation, um die Kommunikation mit sich bewegenden Fahrzeugen zu ermöglichen - Fahrzeuge befinden sich meist nur kurz in Reichweite -Dienstgüte (Quality of Service) verpflichtet zur Festlegung von Schwellenverzögerungen für Sicherheitsnachrichten Verweis auf Annegret Ramps Vortrag Wenn die Warnung vor einem Unfall zu spät kommt, weil die Latenzzeiten zu hoch sind, sind die Warnsysteme ohne Nutzen -schützen von Privatsphäre und Sichern von Anonymität - Schutz vor Angriffen und vor böswilliger Ausnutzung dieser Technologie Verweis auf Vortrag von Patrick Radebach Quelle: [10]

22 Unterschiedliche Entwicklung, in Japan eher V2I, da eine Infrastruktur dafür, vorhanden ist. In Europa eher V2V, in Amerika V2V und V2I In Europa wird Entwicklung vor allem durch Automobilbranche gefördert in Japan und Amerika zusätzlich durch Regierungsbehörden Quellen: [6], [8] 1. Definition 2. Einsatzmöglichkeiten 3. Standards 4. Anwendungen 5. Quellen 3. Standards im Vergleich Abb 3.1: DSRC Standardisierungen 2008 [7] 7 - Wichtigster Car-2-X-Standard ist DSRC - DSRC = Dedicated Short Range Communications - drahtloser Standard sowohl für V2V, als auch für V2I - ähnelt Wi-Fi - entwickelte sich in Europa, Nordamerika und Japan unterschiedlich ISM - Bänder: Industrial, Scientific und Medial Band Standardisierte Frequenzbereiche für Hochfrequenzgeräte in Industrie, Wissenschaft und Technik Europa: 5, Ghz Road Transport and Traffic Telematics ähnelt RFID (radiofrequnecy identification) 5,875 5,925 ähnelt W-LAN Bis 5,905 GHz: für Straßenverkehrssicherheit (1x10 Mhz Control Channel, 2x 10 Mhz Service Channel) Ab 5,905 GHz: für Verkehrseffizienz (2x 10MHz Service Channel) Nordamerika: Mhz Short Range Device Kurzstreckenfunk 5,850 5,925 Ghz ITS-RS (ITS-Radio Service) Japan: 5,770-5,850 Ghz ähnelt RFID mit TCP/IP Support

23 3. Standards im Vergleich Europa Nordamerika Japan Frequenzband 5,8 Ghz (5,9GHz) 915 MHz (5,9 GHz) (700 Mhz) 5,8 GHz Datenrate 250/500 kbps (27 Mbps) 500 kbps (27 Mbps) 1/4 Mbps Standard CEN (ETSI) ASTM (IEEE802.11p & 1609 Family) ARIB STD-T75 & T88 8 Datenraten Europa: vorher 250 Kbps Upload, 500 Kbps Download neuer Standard wesentlich besser mit 27 Mbps Japan: 1 Mbps bei ASK = Amplitudenmodulation 4 Mbps bei QPSK = Vierphasenmodulation CEN = European Commitee for Standartisation ETSI = European Telecommunications Standards Institute ASTM = American Society for Testing Materials ARIB = Association of Radio Industrie and Business Quelle: [7],

24 3. Standards - Europa Abb 3.2: ETSI Standard [8] 9 ITS Access Technologiers ITS G5 Radio PHY Physical Layer (IEEE ) MAC Medium Access Control Verweis auf Christian Seiers Vortrag LLC Logical Link Control (ANSI / IEEE 802.2) Network & Transport -Geonetworking -ipv4/ipv6 ITS Facillities & Applications Eingeteilt in Sicherheit, Verkehrseffizienz und Infotainment, Beispiele: CAM Cooperative Awerness Message DENM Distributed Enviromantal Nitification Message SPAT Signal, Phase and Time Management -Crosslayer -Configuration Security Verweis auf Patrick Radebachs Vortrag -Signaturen -Pseudonyme

25 3. Standards - USA Abb 3.3: amerikanische Standards [4] - baut auf bestehenden Standards auf - 3 Gruppen: Rot: bestehende IEEE Standards Grün: neue IEEE und 1609 Standards Blau: bestehende RFC-Standards ( Request for Comments) Neue Standards: p - Erweiterung des IEEE a Standards (W-LAN) für die Kommunikation unter Fahrzeugen Resourcemanager bspw. Zustellung von Applikationsnachrichten Sicherheitsnachrichten Netzwerkschicht Einführung von speziellen Nachrichtentypen definiert Nutzung der verschiedenen Funkkanäle Aufteilung in Kontroll- und Datenkanal bspw. Quellen: [4], [6], [10] 1 0

26 3. Standards - WAVE - WAVE - IEEE Wireless Access in Vehicular Networks - Kern des DSRC-Standards - Bezieht sich auf die MAC- und Netzwerschicht Abb. 3.4: Channelannordung im WAVE-Standard [4] WAVE: - 75 Mhz großes Spektrum bei 5,9 Ghz - 7 Channel (je 10 Mhz) - HALL High Availability Low Latency= hohe Verfügbarkeit, geringe Latenz - Übertragung im Halbduplex - CCH = Controlchannel, für Sicherheits- und Kontrollinformationen - SCH = Service Channel für IP-basierte Dienste Quellen: [3], [4], [5] Gegensatz dazu: Europa - Nur 3 bzw. 5 Channel - in Europa müssen 2 Kanäle gleichzeitig abhörbar sein, was in Amerika nur optional ist Quelle: [8] 1 1

27 IP RSU- Verbindung (Unicast) Verbindung mit Internet (RSU fungiert als Router) Bsp.: Kartendownload, Fuhrparkmanagement 1. Definition 2. Einsatzmöglichkeiten 3. Standards 4. Anwendungen 5. Quellen 4. Anwendungen Basisanwendungen: Kooperative V2V- Anwendung Unicast V2V- Anwendungen Dezentralisierte V2V Umgebungsbenachrichtigungen Einseitige I2V-Anwendung Lokale RSU-Verbindungen IP RSU-Verbindungen Basisanwendungen nach Bestreben des C2C CC C2C CC = Car 2 Car Communication Consortium Zusammenschluss mehrerer Automobilhersteller Hat möglichen Anwendungsfälle entwickelt und den 6 Basisanwendungen, die im folgenden genannt werden, zugeteilt Kooperative V2V-Anwendungen (Broadcast, Geocast) informiert alle in der Nähe befindlichen Fahrzeuge, für die Information relevant ist Bsp.: Notbremsanzeige, Fahrspurwechsel-Assistent Unicast V2V-Anwendung direkte Verbindung zwischen 2 Fahrzeugen Bsp.: Warnsysteme zur Unfallvermeidung, Instant Messaging Dezentralisierte V2V Umgebungsnachrichten (Broadcast, Geocast) hohe Reichweite (bis 20km), warnt/informiert weiträumig Bsp.: Warnung vor Folgeunfällen, Stau oder langsamen Fahrzeugen Lokale RSU Verbindungen (Unicast) Bsp.: automatische Zugriffskontrolle, Bezahlsysteme in Parkhäusern 1 2

28 5. Quellen [1] CAR 2 CAR Communication Consortium (2007) Manifesto - Overview of the C2C-CC System [2] Jun Luo, Jean-Pierre Hubaux (2004) Survey of Inter-Vehicle Communication [3] Arijit Khan, Shatrugna Sadhu, and Muralikrishna Yeleswarapu A comparative analysis of DSRC and over Vehicular Ad- hoc Networks [4] Y. L. Morgan (2010) Notes on DSRC & WAVE Standards Suite [5] Qi Chen, Daniel Jiang, Luca Delgrossi (2009) IEEE DSRC Multi-Channel Operations and Its Implications on Vehicle Safety Communications [6] Georgios Karagiannis, Onur Altintas, Eylem Ekici, Geert Heijenk, Boangoat Jarupan, Kenneth Lin, Timothy Weil (2010) Vehicular networking: A survey and tutorial on requirements, architectures, challenges, standards and solutions 1 3

29 5. Quellen [7] Satoshi (Sam) Oyama (2009) Activities on ITS Radiocommunications Standards in ITU-R and in Japan [8] Mike Sharpe, ETSI VP ESP (ETSI Standardization Projects) ITS activities in ETSI [9] Yasushi SAKANAKA (2010) ITS Radio Systems in Japan [10] Dipl. inf. Robert K. Schmidt Dipl. ing. Tim Leinmüller Dr. rer. nat. Bert Böddeker DENSO AUTOMOTIVE Deutschland GmbH, Eching (2008) V2X Kommunikation 1 4

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