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Name des Autors / der Autoren:	Viktor Reinoch
Titel der Arbeit:	"Möglichkeit zum Aufbau einer Infrastruktur zur Fahrzeugkommunikation"
Hochschule und Studienort:	FOM Düsseldorf

Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 2 Grundlagen 2.1 Car to Car 2.2 Car to Infrstructure 2.3 Car to Enterprise 2.4 Ziele der Fahrzeugkommunikation 2.5 Problemstellung 3 Bussysteme im Fahrzeug 3.1 CAN 3.2 LIN 3.3 Flex Ray 3.4 MOST 3.5 AUTOSAR 4 Systemarchitktur 4.1 Komponenten 4.1.1 Application Unit 4.1.2 On Board Unit 4.1.3 Road Side Unit 4.2 Domänen 4.2.1 In Vehicle Domäne 4.2.2 Ad Hoc Domäne 4.2.3 Infrastructure Communication 4.3 Schichtenarchitektur 4.3.1 Application Layer 4.3.2 Network Layer 4.3.3 MAC Layer 5 Funksystem 5.1 Physical Layer 5.2 Frequenzbereich 5.3 Antenne 6 Kommunikationssystem 6.1 Adressierung 6.2 Anforderung an Transportprotokolle 6.3 Network Layer Protocol 7 Kommunikation 7.1 Innerorts 7.2 Außerorts 8 Ausbilck 9 Fazit 10 Fußnoten 11 Abkürzungsverzeichnis 12 Abbildungsverzeichnis 13 Quellen

1 Einleitung

In der heutigen Zeit werden die Entwickler von Kraftfahrzeugen, Transportfahrzeugen oder Schienenfahrzeugen mehr und mehr mit dem Thema Vernetzung und Kommunikation von Maschinen konfrontiert. Durch embedded Systems können Maschinen selbstständig ihre Funktionsfähigkeit prüfen und bei Bedarf um Hilfe funken. Aus lassen sich viele Vorgänge durch Funktechnologien von einer zentralen Stelle steuern, ohne das Menschen sich in unmittelbarer Umgebung befinden. Diese Funktechnik soll nun auf den Straßenverkehr und seine Teilnehmer, Personen -und Lasfahrzeuge, übertragen werden. Diese Seminararbeit beschäftigt sich mit der Frage, welche Voraussetzung erfüllt sein müssen, damit eine Fahrzeugkommunikation stattfinden kann. Auch sollen Möglichkeiten und Probleme der Entwicklung aufgezigt werden. Im zweiten Kapitel werden die Grundlagen erläutert und die mit der Fahrzuegkommunikation verbunden Herausforderungen und Ziele. Das dritte Kapitel stellt die wichtigsten Bussysteme im Kraftfahrzeug vor. Obwohl Bussysteme eigentlich zur Systemarchitektur gehören, wurden sie hier bewusst ein einem eigenen Kapitel behandelt, da auch verschiedene Industriekonsortien wie das C2C Consortium (C2C CC) sich beim Thema Systemarchitektur auf die Datenübertragung zwischen Fahrzeugen beschränken und die Kommunikation innerhalb von Fahrzeugen nicht näher behandeln. Im folgenden Kapitel wird die Systemarchitektur wie sie vom C2C CC gefordert wird beschrieben. Kapitel 5 befasst sich mit dem Funksystem und den speziellen Anforderungen an ein solches. Im sechsten Kapitel geht es um die Klärung der Frage, wie die Fahrzuege kommunizieren und welche Protokolle dafür notwendig sind. Im siebten Kapitel werden die unterschiedlichen Anforderungen zwischen Stadt -und Autobahn beschrieben und mögliche Anwendungsfälle. Im Fazit erfolgt eine Schlussbetrachtung der Arbeit.

2 Grundlagen

In diesem Kapitel werden die Kommunkationsmöglichkeiten für Fahrzeuge erläutert um ein Verständnis für die technischen Anforderungen an die Netzarchitektur im Bereich der Fahrzeugkomminkation zu schaffen. Die verschiedenen Kommunikationsarten werden unter dem Begriff C2X (Car to X) zusammengefasst und beinhalten die C2C (Car to Car Communication), C2I (Car to Infrastructure) und C2E (Car to Enterpise). Abhängig von gewählten Kommunikationsart ergeben sich verschiedene Problemstellungen an die Automobilhersteller, die nachfolgend beschrieben werden. In diesem Kapitel werden die Ziele der C2X Kommunikation beschrieben und der Stand der Forschung im Bereich der C2X Kommuinkation.

2.1 Car to Car

Die C2C bezeichnet die drahtlose und mobile Kommunikation von Fahrzeugen untereinander. Die Fahrzeuge bilden spontan ein Ad Hoc Netzwerk und können auf diese Weise sicherheitsrelevante Daten als auch Daten für Unterhaltungsdiense austauschen. Die technologische Basis der Kommunikation ist der Standart IEEE 802.11p Die Fahrzeuge fungieren dabei in beiden Richtungen als Sender und Empfänger. Die sicherheitsrelevanten Daten umfassen dabei Informationen über potentielle Gefahrenquellen wie Staus, Glätte auf der Fahrbahn oder Hindernisse auf der Fahrbahn. Abhängig von den gewonnen Daten können FAS (Fahrerassistenzsysteme) in das Fahrverhalten des Fahrers eingreifen und im optimalen Fall das Fahrzeug zum stehen bringen und einen Unfall vermeiden ^[1]. Das Erfassen der Daten übernehmen verschiedene Sensoren, die im und am Fahrzeug angebracht sind, und über Bussysteme wie CAN, Flex RAY, LIN oder MOST miteinander vernetzt sind. Die FAS, Radare und Sensoren sind die Steuergeräte eines Fahrzeuges und fungieren als AU (Application Unit), die von der OBU (On Board Unit) gesteuert werden. Die OBU übernimmt ebenfalls die Kommunikation zu anderen Fahrzeugen (VANET) oder zu RSU (Road Side Units).

2.2 Car to Infrstructure

Die C2I bezeichnet die Kommunikation von Fahrzeugen mit infrastrukturellen Einrichtungen im Straßenverkehr. Bei diesem Ansatz geht es um die drahlose Kommunikation mit Infrastruktureinrichtungen. Dazu können intelligente Verkehrszeichen, Ampeln oder mobile Baustellen zählen. Wie bei der C2C erfolgt die Kommunikation dabei über ein Ad Hoc oder ein stationäres Netzwerk. Dabei wird ein positionsbasiertes Routingverfahren verwendet und per GPS die exakte Position des Fahrzeuges bestimmt um die Kommunikation mit Infrastukrureinrichtungen auf der des Fahrzeuges liegenden Strecke zu gewährleisten und nicht die Daten einer Infrastruktureinrichtung eines anderen Streckenabschnittes. Durch C2I kann der Verkehrsfluss innerhalb von Städten optimiert werden^[1].

2.3 Car to Enterprise

Die C2E bezeichnet die Kommunikation von Fahrzeugen mit Unternehmen wie Tankstellen oder Parkhäusern. Bei der Kommunikation handelt es sich um ein Ad Hoc Netzwerk. Die Scheidt & Bachmann GmbH hat einen Tankstellenassistenten im Projekt travolution ^[2] entwickelt, das dem Fahrer das Betanken des Fahrzeuges und das bargeldlose Bezahlen ermöglicht. Beim Befahren der Tankstelle wird das Fahrzeug mit seiner Fahrzeugnummer identifiziert und wählt sich automatisch in ein W-LAN Netz der Tankstelle ein. Beim Verlassen der Tankstelle wird die Verbindung mit dem Fahrzeug getrennt. Neben Tankstellen bietet die C2E auch die Kommunikation zu Parkhäusern oder den Automibilherstellern an. Damit kann der Fahrer sich vorab informieren in welchem Parkhaus noch freie Plätze zur Verfügung stehen. Die Automobilhersteller können durch eine stationäre Verbindung mit den Fahrzeugen Servicearbeiten wie Updates für die Gerätesoftware betreiben oder Supportarbeiten über das W-LAN Netz betreiben^[1].

2.4 Ziele der Fahrzeugkommunikation

Die mit der C2X Kommunikation verbundenen Ziele werden in die Aspekte Sicherheit, Verkehrseffizienz und Infotainment unterteilt^[3]. FAS (Fahrerassistenzsysteme) können mit dem Fahrer interagieren und ihn warnen oder auch im Notfall leicht eingreifen. Dieses Verhalten wird durch Radare und Sensoren, die am und im Fahrzeug installiert sind, erreicht. Daraus ergeben sich Anwendungen wie der Adaptive Cruise Control, Spurhalteassistent oder der Emergency Brake Assist^[4]. Der Aspekt Sicherheit umfasst nicht nur die Fahrer, er schließt sämtliche Teilnehmer im Straßenverkehr wie Fußgänger, Radfahrer oder Gegenstände mit ein. Die gesammeltet Daten stehen bislang nur dem jeweiligen Fahrer zur Verfügung, die C2X Kommunikation verfolgt daher das Ziel, Fahrzeuge miteinander und mit ihrer Umwelt zu Vernetzen, damit weniger Unfälle und weniger Schaden im Straßenverkehr auftreten. Die Verringerung von Schadstoffemissionen soll durch Techniken wie Enhanced Route Guidance and Navigation Technik erreich werden. Dabei werden sämtliche Fahrzeugdaten wie Geschwindigkeit, Position oder Bremsnutzung in anomysierter Form gesammelt und per Funk an eine Zentralstelle gesender. Die Daten dienen dabei zur Erkennung von Mustern im Straßenverkehr. Sollte sich ein Stau anbahnen, erhalten die Fahrzeuge eine entsprechende Ausweichroute vorgeschlagen^[5]. Weiterhin lässt sich die Verkehrseffizient mit der Technik GLOSA (Green Light Optimal Speed Advisory) steigern. Im Rahmen der C2I senden Ampelanlagen periodisch ihre aktuellen und künftigen Signalphasen an die umliegenden Verkehrsteilnehmer, die daraus die benötigte Geschwindigkeit errechnen und ständiges Starten und Stoppen im Stadtverkehr verringern können^[6]

2.5 Problemstellung

Hinsichtlich der Einführung einer flächendeckende C2X Kommunikation stellen sich sowohl technisch als auch organisatorisch einige Hürden auf. Die C2C Kommunikation soll innerorts als auch außerorts zum Einsatz kommen. Daraus ergibt sich ein ständig dynamische Netztopolgie, da die Zahl der Fahrzeuge abhängig von der Tageszeit stark schwankt und sich im Vergleich zu heimischen oder Firmennetzwerken die Teilnerhmer, in dem Fall die Fahrzeuge, mit hohen Relativgeschwindigkeiten von bis zu 500 km/h bewegen^[7]. Diese Relativgeschwindigkeiten verstärken den Dopplereffekt ^[8].

Bei der Kommunikation im Stadtverkehr droht die Gefahr der Überlastung der Funknetze wegen der hohen Fahrzeugdichte, die auch bei Staus auf Autobahnen anzutreffen ist. Um die Kollision auf einzelnen Übertragungskanälen bei maximaler Sendeleistung zu vermeiden, muss die Sendeleistung je nach Situation skaliert werden können^[7]. Weiterhin ist bei innerstädtischem Verkehr die Reflexion und die Abschattung der Signalwellen zu beachten. Es besteht die Gefahr, dass die gesendeten Daten durch Gebäude oder Brücken an Signalstärke verlieren und es zu einem Signalschwund kommt. Das Signal kann mehrfach und zeitlich versetzt beim Empfänger ankommen. Durch Reflexion, Streuung und Beugung der Signale kommt es zu einer Mehrwegausbreitung, wodurch die Teilwellen sich überlagern können. Dadurch können Informationen verloren gehen oder als falsch interpretiert werden^[9] Weitere technische Hürden betreffen den Einsatz geeigneter Hardware wie Gateways, Router oder Antennen und ihr Zusammenspiel in Form von Netzwerk -und Transportprotokollen. In den Bereich der Organisation fällt die Zusammenarbeit der verschiedenen Automobilhersteller sowie eine marktreife Entwicklung des Systems. Dazu müssen allgeimeingültige Standarts wie z.B. IEEE 801.11p für die Fahrzeugkommunikation getroffen und gefördert werden. In Europa wird die einheitliche Entwicklung unter anderem vom C2C CC, einem Zusammenschluss mehrere Autimbilhersteller, vorangetrieben. Für eine wirtschaftlich effektive Nutzung müssen im Bereich Information mindestens 5% des Marktes abgedeckt sein. Im Bereich Warnung sollen es 10% und bei der Kooperation werden 95% gefordert^[3]. Je mehr Fahrzeuge mit geeigneter Hardware ausgestattet werden, desto effektiver lassen sich die Daten nutzen um oben genannte Ziele zu erreichen.

3 Bussysteme im Fahrzeug

In diesem Kapitel werden die vier wichtigsten Bussysteme im KFZ-Bereich vorgestellt. Die Bussysteme sind für die Vernetzung der Steuegeräte im Fahrzeug verantwortlich und sorgen für den Transport der Daten zu einem Gateway, das für den Datenaustausch verschiedener Bussysteme im Fahrzeug verantwortlich ist. Zusätzlich soll das Gateway auch mit einer OBU vernetzt sein oder die OBU selbst darstellen, um die Daten im Rahmen der C2X Kommunikation an die Teilnehmer weiterzuleiten.

3.1 CAN

Der CAN Bus (Controler Area Network) ist ein Multimasterbussytem und wurde von der Robert Bosch GmbH für den Einsatz im KFZ Bereich entwickelt^[10]. 1983 begann die Entwicklung des CAN Bus Protokoll bei der Robert Bosch GmbH und wurde 1991 erstmalig von Mercedes Benz in der S-Klasse serienmäßig verbaut. Der CAN Bus wird in drei Klassen A,B, und C unterteilt und unterscheidet sich dabei im Anwendungsbereich und der Übertragungsgeschwindigkeit der Daten. Die Klasse A hat die Funktion eines Diagnosebus für die Fehlersuche innerhalb des CAN Busses. Die Datenrate beträgt 10kb/s, weil die Daten nur sporadisch von der KFZ-Werkstatt ausgelesen werden^[8]. Die Klasse B beinhaltet die Komponenten Sitz, -Spiegel -und Schiebedachverstellung. Die Datenrate hierbei liegt bei bis zu 125 kb/s. Die Klasse C beinhaltet die Steurgeräte für das Motormanagement, Getriebe, ESP uvm. Der Bus muss echtzeifähig sein und hat eine maximale Datenübertragung von 1 MB/s. Der CAN Bus verwendet eine Lininetopologie. Alle CAN Stationen sind am Bus angeschlossen und haben gleichberechtigten Zugriff auf den Bus. Das Übertragungsmedium ist eine verdrillte Zweidrahtleitung mit einer maximalen Ausdehung von 40 Meter. Eine CAN Station besteht aus einem Transreviever, CAN Controller und Mikrocontroller. CAN Stationen sind im KFZ in die Steuergeräte intergriert, so dass das Steuergerät direkt mit dem CAN Bus verbunden werden kann. Die Adressierung im CAN Bus erfolgt inhaltbeszogen. Jede im CAN übertragene Botschaft enthält einen Identifier, der den Typ einer Busnachricht kennzeichnet. Das Botschaftsformat des CAN beinhaltet neben Start- und End-Bit das Arbitration Field, das der Priorisierung der Botschaft dient. Dadurch lassen sich Kollisionen auf dem Bus vermeiden, da alle Stationen gleichberechtigt Senden und Empfangen dürfen. Ein Signal des Fensterhebers hat demzufolge eine niedrigere Prioriät als ein Signal der Kurbelwelle oder beim ABS. Durch das Multimastersystem haben beim CAN Bus alle Knoten gleichberechtigten Zugriff auf den Bus, jeder Knoten kann Master und Slave sein. Das CAN-Protokoll basiert auf dem OSI 7 Schichtenmodel, nutzt jedoch nur die Schichten 1,2 und 7 des Protokolls für den Einsatz im KFZ-Bereich.

3.2 LIN

LIN steht für Local Interconnect Network und wurde durch ein 1998 gegründetes Insudtriekonsortium unter Beteilugung der Unternehmen Audi, BMW, Volkswagen, DamilerChrysler und Motorolla entwickelt. Eingesetzt wird der LIN Bus als Subbusystem des CAN Busses für einfache Sensor Aktor Anwendungen im Automobilbereich. Ein Beispiel für die Anwendung sind Tür, -Sitz oder Schiebedachelektronik^[11]. LIN basiert auf dem Master/Slave Prinzip. Als Master wird ein Steuergerät eingestzt, das gleichzeitig die Funktion des Gateway zwischen LIN und CAN ausführt. An das Steuergerät können bis zu 16 LIN Teilnehmer gleichzeitig angeschlossen werden. Die Übertragunsrate der LIN Busses liegt bei bis zu 20 kb/s, für die Kommunikation zwischen den Teilnehmern wird ein eindrahtiges Kabel verwendet mit einer maximalen Länge von 40 Meter. Wie bei CAN erfolgt auch beim LIN Bus die Adressierung inhaltsbezogen, wenn der Master ein Botschaft sendet, muss jeder angeschlossende Slave den Header der Botschaft empfangen und auswerten können. Die Botschaft des Masters erfolgt als Broadcast im LIN Bus.

3.3 Flex Ray

FlexRay ist ein zeitgesteuerter Feldbus, der in der Automotive-Technik die Anforderungen an sicherheitskritische Systeme wie Lenkung und Bremssystem erfüllt ^[8]. Die Entwicklung von FlexRay begann im Jahr 2000 mit der Gründung eines Industriekonsortiums der Firmen BMW, DaimlerChrysler, Motorola und Philips. Aktuell wird der FlexRay Standart in den ISO Standart überführt, nach dem das Konsortium sich im Jahr 2009 aufgelöst hatte. FlexRay unterstützt zwei Kommunikationskanäle, die mit einer Bruttodatenrate von 10 MB/s arbeiten. Flexray unterstützt neben der asynchronen auch die synchrone Datenübertragung. Damit wird sichergestellt, dass sicherheitskritische Informationen wie z.B. Daten vom Bremsystem in Echtzeit gesendet und empfangen werden können. Gleichzeitig können die Daten redundant übertragen werden, was die Verfügbarkeit des Systems erhöht. Eine weitere Eigenschaft des FlexRay ist Flexibiltät. Das System lässt sich beliebig um weitere Steuergeräte erweitern, auch die Verfügbarkeit und die Redundanz der Daten lässt sich steuern und entpsrechend dem jeweiligen Anwendungsfeld anpassen. Ein FlexRay Knoten besteht aus einem Mikrocontroller, dem FlexRay Controller und bis zu zwei Bustreibern, die die Verbindung zum Bus herstellen^[12]. Es gibt zwei Arten von FleyRay Knoten, den stand-alone FlexRay Knoten und den integrierten FleyRay Knoten. Beim stand-alone Knoten sind der Mikrokontroller und der FlexRay Controller über eine Schnitstelle verbunden, während beim integriertem FlexRay Knoten der FlexRay Controller sich im Gehäuse des Mikrocontroller befindet und dadurch einen schnellern Datenaustausch erlaubt. Der Zugriff beim FlexRay auf den Bus erfolgt auf zwei Arten, mittels TDMA (Time Division Multiple Access) und FTDMA (Flexible Time Division Access). Daten sicherheitsrelevanter Systeme mit hoher Echtzeitanforderung werden mittels TDMA im FlexRay übertragen, dazu zählen das Antiblockiersystem (ABS), die Antischlupfregelung (ASR) oder das Elektronische Stabilitätsprogramm (ESP). Beim TDMA Verfahren wird jedem Knoten ein Zeitschlitz, Slot, zugeordnet, in welchem der Knoten seine Daten senden kann. Ist die Nachricht für einen Slot zu lang, wird der weitere Teil der Nachricht im nächsten Zyklus gesendet. Beim FTDMA Verfahren wird vor der eigentlichen Ausführung ähnlich dem CAN System jede Nachricht mit einer Priorität versehen und entsprechend dieser vom Bus behandelt. Die Länge der Nachrichten ist in diesem Teil der Kommunikation variabel und nicht an einen bestimmten slot gebunden. Die FTDMA eignet sich für die Übertragung von Daten mit geringer Echtzeitanforderung wie der Klimaanlage oder den elektrischen Fensterhebern^[12].

3.4 MOST

Der MOST Bus (Media Oriented Systems Transport) ist für Telematik und Multimediaanwendungen konzipiert worden, d.h. für die Vernetzung von Autoradio, CD Wechsler, Autotelefon, Navigationssystem und Bordfernsehgerät^[11]. Der MOST Bus ist in die Kategorie der Infotainment-Bussysteme einzuordnen und verfolgt das Ziel, Daten digital und damit störungsunempfdindlich zu übertragen. Die Datenrate des MOST Busses beträgt bis zu 25 MB/s und findet in digitaler Form auf einem optischen Übertragungsmedium mit Kunstoff-Lichtwellenleitern statt ^[11]. Mit der zweiten Generation MOST50 wurde eine verdrillte Zwei-Draht-Leitung eingeführt, in der Praxis wird noch die erste Generation hauptsächlich genutzt. Der MOST Bus besitzt eine Ringtopolgie, an der bis zu 64 Steuergeräte angeschlossen sein können. Die Kommunikation im MOST Bus findet unidirektional statt, ein ausgehendes Signal wird von jeder Steuereinheit verarbeitet und weitergeleitet, bis das Signal beim Initiator angekommen und der Ring komplett durchlaufen wurde. Der MOST Bus arbeitet nach dem Master Slave Prinzip, ein Steuergerät wird als Master festgelegt und ist verantwortlich für Systemzustände, Nachrichtenfunktion und Übertragungskapazität. Dieses Steuergerät wird ebenfalls als Gateway zur Verbindung mit weiteren im Fahreug eingesetzten Bussystemen eingesetzt. Die Übertragung der Daten erfolgt bitstromorientiert und wird als Block versendet. Der Block besteht aus 16 Frames, in dem jeweils ein Datenfeld existiert, das die eigentlichen Nutzdaten enthält und bis zu 60 bytes übertragen kann. Die Botschaftsrate im MOST ist auf 44,1 kHz eingestellt und soll für das gesamte Netzwerkt gleich sein. Bei einer Abweichung der Abtastfrequenz durch angeschlossene Geräte muss das Gerät die Abtasrate konvertieren um das eigentliche Signal verabeiten zu können. Ein MOST Steuergerät besteht aus den Komponenten FOT (Fiber Optic Transreciever), dem Kommunikationskontroller, dem Mikrokontroller und dem jeweiligen Gerät wie Radio oder Navigationsgerät.

3.5 AUTOSAR

Im August 2002 enstand ein Zusammenschluss der Unternehmen BMW, Bosch, Continental, Damiler Chrysler und Volkswagen^[13]. Das Ziel ist eine Entwicklung von einheitlichen Softwarekomponenten für im Automobilbereich zum Einsatz kommende Elektronikkomponenten und Softwarearchitektur. Weiterhin sollen in Zukunft bestehende Softwarelösungen wiederverwendet werden und den aktuellen Insellösungen verschiedener Hersteller entgegenwirken. AUTOSAR setzt auf den bestehenden Hardwarekomponenten der Fahrzeuge auf und verfolgt bei der Entwicklung ein modulares Konzept der Software^[14]. Eine standartisierte Softwarelösung wie AUTOSAR kann eine Einführung der C2X Kommunikation sinnvoll unterstützen. AUTOSAR reduziert den Integrtationsaufwand von Software und kann durch den modularen Aufbau beliebig erweitert und herstellerunabhängig eingesetzt werden. Dadruch können Anwendungen der C2X Kommunikation zur Verfügung gestellt werden, ohne Steuergeräte austauschen oder für einen bestimmten Hersteller neu entwickeln zu müssen. Mit einer einheitlichen Softwarelösung lässt sich ebenfalls der Wartungsaufwand reduzieren.

4 Systemarchitktur

4.1 Komponenten

Bei den in der C2X eingesetzten Komponenten handelt es sich um die AU (Application Unit), die OBU (On Board Unit) und die RSU (Road Side Unit). In diesem Abschnitt werden die drei Komponenten detaillierter beschrieben und bereits verfügbare Hardware und Software eingeordnet. Das Kapitel setzt auf den Bussystemen auf und zeigt das Zusammenspielt der Bussysteme mit der Schnitstelle nach Außen.

4.1.1 Application Unit

Die AU ist eine interne Fahrzeugeinheit, die direkt mit der OBU verbunden sein kann. In einem Fahrzeug können mehrere AU's vorhanden sein, typischerweise sind es Blinklicht, Navigationsgerät oder mobile PDA's. Die AU überträgt die Daten an die OBU, die diese dann mittels W-LAN an weitere Teilnehmer weiterleitet^[3]. Bezogen auf die im vorherigen Kapitel vorgestellten Bussysteme sollte die AU in einem Steuergerät verbaut sein oder mittels Schnittstelle mit einem Steuergerät verbunden sein. Eine weitere Möglichkeit ist das Steuergerät als Ganzes als eine AU zu betrachten. Über die vorgestellten Bussysteme werden die gesammelten Daten an die OBU übertragen. Sind in einem Fahrzeug mehrere Bussysteme wie CAN, LIN und MOST im Einsatz, muss gleichzeitig ein Gateway installiert sein, das den Datentransfer zur OBU synchronisiert und die verschiedenen Datenformate der jeweiligen Bussysteme interpretieren kann. Ein mögliches Werkzeug sind Datenrecorder für Multibussysteme der Firma Vector Informatik.

4.1.2 On Board Unit

Die OBU hat die Aufgabe die Daten der AU sowie die RSU zu verarbeiten und entpsrechend zu verteilen. Die OBU erhält die Daten der AU und kann diese an weitere OBU's in unmittelbarer Umgebung weiterleiten, diese Variante ist die direkte C2C und entpspricht einem VANET (Vehichle Ad Hoc Network). Als weitere Variante kann die OBU die Daten in Form der C2I an eine RSU senden, die der OBU einige Aufgaben abnimmt wie das positionsbasierte Routing oder eine Filterung der ankommenden Daten. Die OBU hat somit eine Gatewayfunktion für die Verbindung der verschiedenen Bussystme und übernimmt gleichzeitig eine Filterfunktion für die Datenkommunikation. Bei ankommenden Daten muss die OBU selbstständig entscheiden können, für welches Steuergerät die ankommenden Daten bestimmt sind und welcher BUS im Fahrzeug angesprochen werden muss. Gleichzeitig muss die OBU entscheiden, ob bestimmte Informationen ignoriert werden können. Ein Grund für das Ignorieren können inkonsistente Daten sein, wenn ein Fahrzeug A am Punkt A Glätte meldet und Fahrzeug B am Punkt A alles OK meldet. Ein weiterer Grund können manipulierte Daten sein, die von der OBU erkannt und ignoriert werden müssen. Die Kommunikation zu den Fahrzeugen oder RSU erfolgt über den W-LAN Standart IEEE 802.11p, das permanent oder ad-hoc aufgebaut werden kann. Auf dem Markt befinden sich bereits einige einsatzfertige W-Lan Module mit integrierter CAN Schnittstelle und auch mit Multibusschnittstellen zu weiteren Bussystemen. Die Avisaro WLAN Box 2.0 (SD) W23133 der Firma Avisaro kann mit einem dSub Stecker mit dem CAN Bus verbunden werden und Daten des Busses senden und empfangen. Auch lässt sich das Modul frei programmieren um entsprechend der Anfoderungen in der Fahrzeugkommunikation funktionsfähig zu sein^[15]. Eine weitere Möglichkeit ist das CANlink® WLAN Modul der Firma RM MICHAELIDES SOFTWARE & ELEKTRONIK GMBH, das eine kabellose Kommunikation zwischen CAN Netzwerken oder CAN zu einem W-LAN Netz nach dem Standart IEEE 802.11b/g ermöglicht^[16].

4.1.3 Road Side Unit

Die RSU ist eine fest installierte Infrastruktureinrichtung am Straßenrand und ermöglicht als Hot Spot den Datenverkehr zwischen den Fahrzeugen. Gleichzeitig steuert die RSU den Datenverkehr und kann Aktualisierungen der Informationen wahrnehmen^[3]. Auf Landstraßen kann die RSU mit herannahenden Fahrzueugen ein RSWSN (Road Side Wireless Sensor Network) bilden und mittels geographic unicast den Blickwinkel der Fahrer erweitern. Weiterhin erweitert die RSU den Funkbereich der OBU zwischen zwei zu weit entfernten Fahrzeugen. Ein RSU kann auch als intelligentes Verkehrszeichen eingesetzt werden, das die Fahrer vor Geschwindigkeitsübertretungen warnt oder als mobile Baustelle, die bei schlechter Witterung nicht immer gut erkennbar ist^[3]. Weiterhin kann die RSU kann auch als Gateway eingestzt werden und den OBU's den Zugang zum Internet ermöglichen. Die RSU soll im VANET neben den Fahrzuegen ebenfalls als Knoten fungieren um den Funkbereich zu erweitern oder Fahrzuege per broadcast (vgl. Kapitel 6) anzusprechen.

4.2 Domänen

Das Car 2 Car Communication Consortium unterteilt die Systemarchitektur in drei Domänen. In diesem Abschnitt werden die Domänen und ihre Funktion beschrieben.

4.2.1 In Vehicle Domäne

Bei der In Vehicle Domäne spielt sich die Kommunikation rein im inneren des Fahrzeuges ab. Die beteiligten Komponenten sind die AU und die OBU. Die Vernetzung der Komponenten kann durch ein Kabel oder kabellos realsiert werden. Die In Vehicle Domäne bildet den Ursprung der C2C Kommunikation, da bei den Steuergeräten das Erfassen und Senden der Daten beginnt und durch Weiterleitung von OBU oder RSU die Daten wieder bei den Steuergeräten ankommen. Innerhalb dieser Domäne erfolgt bereits eine Priorisierung der Nachrichten, was die Arbeit des Netweork Layer (vgl. Kapitel 6) erleichtern kann, da die Priorisierung einen wichtigen Punkt beim Entwickeln künftiger Übertragungsprotokolle für die C2X Kommunikation darstellt.

4.2.2 Ad Hoc Domäne

Die Ad Hoc Domäne beschreibt die Kommunikation der OBU's untereinander oder zu fest installierten RSU und wird auch als VANET bezeichnet. Dabei können die OBU's ein mobiles ad hoc network (MANET) bilden. Die Kommunikation erfolgt kabellos von OBU zu OBU, sobald ein Teilnehmer in Reichweite erfasst wurde. Durch multi-hop lassen sich die Fahrzeuge als Netzknoten benutzen um den eigentlichen Empfänger einer Nachricht zu erreichen. Eine RSU kann dabei unterstützen um Fahrzeuge außerhalb eines Sendebereichs zu erreichen. Die RSU selbst kann beim VANET ebenfalls einen Netznknoten bilden mit der Aufgabe, das VANET aufrecht zu erhalten oder zur Kommunikation mit weiteren RSU.

4.2.3 Infrastructure Communication

Die RSU bildet in der Domäne IC (Infrastructure Communication) einen Hot Spot für die die Fahrzeuge. Über diesen Hot Spot lässt sich eine Verbindung zum Internet aufbauen um zum Beispiel Infotainment-Diensten im Fahrzeug wahrzunehmen. Die RSU soll zur Sicherheit der Teilnehmer mit einer Public Key Infrastructure verbunden sein, um die Echtheit der gesendeten Daten zu prüfen und um den Zugriff auf diese Daten vor Missbrauch zu schützen, da zum Entschlüsseln der Daten der Public Key benötigt wird. Die RSU hat auch die Möglichkeit als Multicast sämtliche Fahrzeuge anzusprechen um auf Gefahren hinzuweisen.

4.3 Schichtenarchitektur

In diesem Kapitel wird die von dem C2C CC geforderte Schichtenarchitektur der OBU beschrieben. Zur drahtlosten Funkübertragung können der Standart IEEE 802.11p, IEEE 802.11 a/b/g/n sowie Mobilfunkübetragung per UMTS oder GPRS verwendet werden^[3]. Für die Vermittlung sicherheitskritischer Informationen wie die Meldung eines Unfalls oder eines Gegenstandes auf der Fahrbahn wird der Weg über IEEE 802.11p gewählt, während für die Nutzung von Infotainment Anwendungen der Standart IEEE 802.11 a/b/g/n genutzt werden kann. Das C2C CC hat für den Application, -Network, -MAC und Physical Layer Anforderungen für die C2C Kommunikation definiert. Der Physical Layer wird in Kapitel 5 beschrieben.

4.3.1 Application Layer

Der Application Layer stellt die oberste Schicht im OSI Referenzmodell dar und hat die Aufgabe, anwendungsorientierte Grunddienste mit entsprechenden Datenstrukturen und Protokollen bereitzustellen. ^[17]. Die Kommunikation kann dabei zwischen Mensch und Maschine stattfinden um Infotainmentsysteme zu nutzen oder Software Updates zu erhalten und zwischen der Anwendungsschicht und den lokalen Bussystemen des Fahrzeuges.

4.3.2 Network Layer

Die Vermittlungsschicht ermöglicht den Verbindungsaufbau zwischen zwei beliebigen Teilnehmern durch geeignete Adressierungy^[18]. Im Rahmen der C2C Kommunikation soll die Adressierung der Teilnehmer geografisch erfolgen, was untern anderem durch Einsatz von GPS ermöglicht werden kann. Eine nähere Betrachtung des Transportprokolls folgt in Kapitel 6. Das Routing ist abhängig vom Inhalt der Information, die der Teilnehmer senden will. Bei einer Stauwarnung werden nur hinter dem Sender in gleicher Richtung fahrende Teilnehmer die Nachricht erhalten, während Informationen über Straßenverhältnisse oder Wetterlage für Teilnehmer auf beiden Richtungen der Fahrban relevant sein können. Für die Adressierung des Empfängerkreises ist der Sender der Nachricht verantwortlich ^[3], die Verknüpfung der Adresse an den Inhalt der Nachricht muss bereits vor dem Einsatz im Straßenverkehr festgelegt werden und darf nicht vom Fahrer beinflussbar sein. Die Übertagung der Daten kann wahlweise als Geocast, bei dem alle Empfänger in einem abgerenzten Gebiet adressiert werden, erfolgen oder als single-hop broadcast, bei dem alle Teilnehmer, also auch RSU's, angesprochen werden, sobald sie sich in Reichweite des Funknetzes befinden^[3]. Durch beaconing lässt sich der Verbindungsaufbau beim single-hop-broadcast erleichtern, als Koordinator kann dabei die RSU gesehen werden, die den Aufbau und die Synchronisation des Netzwerkes unterstützt.

4.3.3 MAC Layer

Der MAC (Media Access Control) Layer ist die zweite Schicht im OSI Referenzmodel. Der MAC Layer reguliert den Zugriff auf das Übetragungsmedium und ermöglicht damit die Kommunikation zwischen den verschieden Knoten in einem Netzwerk^[19]. Für die Kommunikation der Fahrzeuge soll der Zugriff auf den Kanal nach dem CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) Algorithmus erfolgen um Kollisionen auf dem Übertragungskanal zu vermeiden^[3]. CSMA/CA basiert auf dem Prinzip listen before talk, zunächst wird der Übertragungskanal durch die sendebereite Station abgehorcht, ist der Kanal für die Dauer eines IFS (Interframe Space) nicht belegt, kann die Station senden. Für die Priosierung der Übertragung werden den Stationen verschieden lange Wartezeiten zugewiesen und Stationen gleicher Priorität werden nochmals in Kategorien unterteilt. Ist der Kanal belegt, warten die Stationen eine bestimmte Zeit ab und werden danach erneut einen Sendeversuch starten^[20]. Für eine effektivere Zugriffskontrolle können neben den Stationen, auch die Nachrichten mit einer Priorität wie bei den BUS-Systemen belegt werden. Im Header der Nachricht befindet sich beim CAN Bus der Typ der Nachricht. Dieses Format kann von der OBU übernommen oder umgewandelt werden für den weiteren Datentransport zu den Empfängern.
Bei einem sehr hohen Datenaufkommen kann es vorkommen, dass Nachrichten mit hoher Priorität nicht gesendet oder empfangen werden können. Daher werden Multi Channel Operation und Dual Reciever Conzept gefordert^[3]. Dadurch können beim Senden weitere Kanaäle abgehört werden und umgkehrt. Um Überlastungen des Funknetzes bei der C2C Kommunikation zu größtmöglich zu vermeiden, sind vom C2C CC weitere Spezifikationen für den MAC Layer bestimmt worden. Der MAC Layer soll die über ihm liegenden Schichten über den aktuellen Stand des Funkkanals informieren, damit diese entsprechend handeln können, ist z.B. der Übertragungskanal für eine mehr als einen IFS belegt, kann der dadrüber liegende Network Layer das Routing anpassen und eine Verbindung zu einer RSU wählen.

5 Funksystem

5.1 Physical Layer

Bei der Suche nach einem Funkstandart wurde wert auf Robustheit gelegt, weshalb für sicherheitskritische Anwendungen der C2X Kommunikation nach Spezifikation des C2C CC der Standart IEEE 802.11p verwendet wird, der die drahtlose Kommunikation zwischen Fahrzeugen ermöglichen soll. IEEE 802.11p basiert auf den bereits genutzen 802.11 Standarts und wird explizit für die drahtlose Fahrzeugkommunikation entwickelt. Der Standart IEEE 802.11p wird von der Arbeitsgruppe WAVE (Wireless Access for Vehicular Environment) vorangetrieben und erlaubt eine Datenübertragung von bis zu 27 MB/s. Dabei wird auch auf spezifischen Anforderungen im Straßenverkehr geachtet, so dass ein Einsatz auch bei Geschwindigkeiten von 200 km/h die Stunde möglich sein soll. Die Reichweite soll bei 500 bis 1000 Meter liegen, durch Multi Hopping und Roaming lässt sich die Sendeleistung beliebig erweitern. Die geforderte Reichweite für die Kommunikation soll nach hinten und vorne 1000 Meter und 250 Meter zur Seite betragen, was der Standart IEEE 802.11p erfüllt^[7]. Gleichzeitig dürfen andere Funksysteme nicht gestört werden, weshalb TPC (Transmitted Power Controll) eine Voraussetzung für die Nutzung von IEEE 802.11p ist. Weiterhin soll der Physical Layer OFDM (orthogonal frequency division multiplex) unterstützen, da im Rahmen der C2X Kommunukation von vielen Sendern an viele Empfänger geschickt werden und sich dadurch die Signale überlappen können.

5.2 Frequenzbereich

Für die Kommunikation der Fahrzeuge stehen verschieden Kanäle im oberen 5 GHZ Bereich zur Verfügung. Die gewählten Funkkanäle lassen sich in zwei Kategorien unterteilen und unterscheiden sich in den dafür vorgesehene Anwendungsbereiche. Die geschützen Kanäle sind verantwortlich für die Netzwerkkontrolle, sicherheitskritische Anwendungen, Straßenverkehrssicherheit und Verkehrseffizienz wohingegegen die öffentlichen Kanäle für den Zugriff auf das Internet verwendet werden können^[3]. Für die Netzkontrolle wird ein 10 MHz Kanal im Bereich 5,885 bis 5,895 GHz genutzt. Sicherheitskritische Anwendungen kommunizieren ebenfalls über einen 10 MHz Kanal im Bereich 5,895 bis 5,905 GHz. Anwendungen zur Erhöhung der Sicherheit im Straßenverkehr und Verkehrseffizient erhalten drei Kanäle im Bereich 5,875 bis 5,885 GHz und 5,905 bis 5,925 GHz. Für die offenen Kanäle steht ein Frequenzbereich von 5,855 bis 5,875 GHz zur Verfügung^[3] und kann für Verbindungen ins Internet genutzt werden oder als Alternative für den Datenaustausch zwischen den Fahrzeugen, wenn das Funknetz überlastet ist oder ausgefallen sein sollte. Die Frequenzen sollen EU-weit vergeben werden um eine einheitliche Grundlage für die C2C Kommunikation zu schaffen.

5.3 Antenne

Die Wahl der Antenne spielt eine erhebliche Rolle bei der Datenübertragung im Rahmen der C2X Kommunikation. Gleichzeitig herrscht hier noch Uneinigkeit darüber, welche Antennen und welche Verbindungen eingesetzt werden^[3]. Mit Mirkowellen-Richtfunk lassen große Distanzen bis zu 50 km überbücken ohne dabei die Kommunikation der Fahrzeuge zu stören, da in einem Bereich von 59 bis 63 GHZ gesendet wird^[21]. Die Einsatzmöglichkeit beschränkt sich beim Mikrowellen-Richtfunk jedoch auf die Übermittlung der Daten an eine zentralle Stelle zur Verkehrsoptimierung. Für das geografic broadcast lassen sich Rundstrahler einsetzen, die alle Teilnehmer in einem geografisch abgegrenzten Gebiet adressieren. Mögliche Installationspunkte sind schlecht beleuchtete Straßen oder Kurven, allgemein sind damit schwer einzusehende Stellen gemeint. Rundstrahler können als RSWS für das geografical broadcast eingesetzt werden um Fahrzeuge in unübersichtlichen Kurven zu warnen. Die aus dem heimischen WLAN bekannte Stabantenne kann für die C2C Kommunikation eingesetzt werden umd OBU und RSU zu erreichen. Die Stabantennen ermöglichen eine Sendereichweite von bis zu 1000 Meter, im Betrieb werden aber kürzere Distanzen zu überbücken sein, gerade im Bereich der sicherheitskritischen Anwendungen. Bei Auftreten eines Unfalls werden diese Daten an Fahrzeuge gesendet, die in einem relevanten Empfängerkreis vom Unfallort entfernt sind, entgegenkommende Farhzeuge müssen nicht zwangsläufig betroffen sein, weiter entfernte Fahrzeuge werden auch nicht informiert, da es auch zu einer Überlastung des Netzes führen kann.

6 Kommunikationssystem

Das Kommunikationssystem umfasst die C2C und die C2I Kommunikation und findet zwischen der OBU und der RSU statt. Damit die Fahrzeuge Daten übermitteln können, müssen geeigntete Transportptokolle definiert sein und dabei die spezifische Netzwektopologie der C2X Kommunikation berücksichtigen.

6.1 Adressierung

Die Adressierung der Fahrzeuge erfolgt positionsbasiert und bedient sich dabei zwei Mechanismen. Für Multihop oder geografic unicast wird zusätzlich zur Position des Empfängers die Netzidentifikation benötigt um einem bestimmten Fahrzueg ein Datenpaket zu senden. Zur Weiterleitung der Daten an den Empfänger verwenden Übermittlungsalgorithmen die Netzadresse und die Position des Fahrzeuges um dieses gezielt anzusprechen. Daneben können auch Empfängerkreise definiert werden, bei denen der Empfänger nicht ein einzelnes bestimmtes Fahrzeug unabhängig von seiner Position ist, sondern alle in einem bestimmten Bereich befindlichen Fahrzeuge.

Das geographic unicast erfolgt unidirektional an einen bestimmten Empfänger.

Beim topologically-scoped broadcast wird die Nachricht von einem Knoten zu einem durch die Hops begrenzten Empfängerbereich übermittelt.

Beim geographically-scoped broadcast ist der Empfängerkreis geografisch begrenzt wie im Fall von RSWS.

6.2 Anforderung an Transportprotokolle

Durch die hohen Geschwindigkeiten von bis zu 250 km/h und die sich ständig ändernde Netztopologie bestehen hohe Anforderungen an korrekte Adressierung sowie verlustfreies Senden und Empfangen der Daten. In Anlehung an bekannte Übertragungsverfahren wie TCP oder IP soll ein für die C2X Kommunikation seperates Transportprotokoll entwickelt werden. Die Schwierigkeit besteht darin, die gestellten Anforderungen wie fehlerfreien Transport, ständige Verfügbarkeit oder Flexibiltät in der Übermittlungsart in dynamischen Netzen zu realisieren. Weitere Forderungen sind Multiplexing, kurze Latenzzeiten von maximal 50 Millisekunden und eine Priorisierung der Daten^[3].

6.3 Network Layer Protocol

Der Network Layer Protocol verantwortet das routing und weiterleiten der Daten und greift dabei auf verschieden Techniken zurück. Die Positionsbestimmung der Fahrzeuge erfolgt mit GSM^[22]. Die Location Table ermöglicht das positionsbasierte Routing. In ihr werden die Adresse des Netzknoten gespeichert, die MAC Adresse, IPv6 Adresse, Position, Geschwdinigkeit und der Zeitstempel und mittels beaconing in periodischen Zyklen aktualisiert. Dabei wird an alle umliegenden Teilnehmer ein Datenpaket bestehend aus der Position und der Adresse des Netzknoten gesendet. Unterstützt wird die Aktualisierung durch den Location Service, der zum Einsatz kommt, wenn ein Fahrzeug vor dem Senden die korrekte Position des Empfängers benötigt. Es kann eine Anfrage an die umliegenden Fahrzeuge nach der Position des Fahrzeuges senden um so die Position zu ermitteln^[3].

7 Kommunikation

Das Fahrzeugaufkommen lässt sich grob in zwei Zustände einteilen. Der erste Zustand beschreibt ein sehr hohes Aufkommen an Fahrzeugen, im zweiten Zustand sind die Fahrzeuge sehr weit voneinander entfernt, so dass ein sehr loses Netz besteht^[3]. Beide Zusände sind zeitlich abhängig und weniger geografisch. An einer Stelle A kann durchaus ein sehr dchtes herrsches und einige Stunden später sind kaum Fahrzeuge auf der Straße.

7.1 Innerorts

Innerorts kann die Kommunikation über viele Wege erfolgen. Mögliche Knoten sind neben den Fahrzeugen Ampelanlagen, Baustellenschilder, Verkehrszeichen und RSU's. Die Gefahr der Funklöcher ist durch den recht geringen Abstand der einzelnen Komponenten sehr gering.
Durch die vielen Komponenten kann es zu Stoßzeiten wie im Berufsverkehr zu einem sehr hohen Datenaufkommen kommen, da Ampelanlagen die GLOSA Technik nutzen können und Baustellen oder Verkehrschilder ebenfalls ihren Status an die Fahrzuge mitteilen. Eine große Herausforderung innerorts ist neben der Positionsbestimmung auch die Bestimmung der Richtung, in die sich die Fahrzeuge bewegen. Im Straßenverkehr herrst Gegen -und Querverkehr auf mehreren Ebenen im Tunnel und Brücken. Daraus ergeben sich auch für die Verkehrsteilnehmer unterschiedliche Gefahrensituationen wie Abbildung zeigt. Schwer zu sehende Fahrzeuge können sich durch Funk bemerkbar machen und den Fahrer des blauen Fahrzeuges warnen, sollte es einen Druck auf das Gaspedal geben.

7.2 Außerorts

Bei der Kommunikation außerorts gibt es ebenfalls den Zustand des dichten und des losen Netzes. Im Gegensatz zum Stadtverkehr verläuft der Verkehr außerorts zum großen Teil entgegengesetzt auf einer Ebene ohne Nebenstraßen. Hier können andere Techniken zur Datenübertragung genutzt werden, da die Reflexion, Abschattung und Mehrwegausbreitung eher im Stadtverkehr anzutreffen sind. Auch können außerorts höhere Geschwindigkeiten erreicht werden, was die Gefahr des Dopplereffektes beinhaltet. Außeorts kann die Kommunikation per Multihop erfolgen oder durch broadcast wie in Kapitel 6 beschrieben. Bei Ausfall einer RSU können entgegenkommende Fahrzeuge diese ersetzen und ihre gewonnen Daten dem Gegenverkehr mitteilen^[3]. Bei einem losen Netz können die Fahrzeuge ihre Daten auch zurückhalten und mit dem Senden beginnen, wenn weitere Fahrzeuge in Reichweite sind. Die Installation von RSWS wie im Bild sind stellt eine weitere Kommunikationsmöglichkeit dar. Mit einer geeigneten Antenne lassen sich in einem definierten Umkreis alle Teilnehmer warnen. Glatteis oder Ölflecken können mittels eines RSWS an herannahende Fahrzeuge gesendet werden. Die Daten stammen von Fahrzeugen, die die Kurve bereits passiert haben oder sich noch in der Kurve befinden.

8 Ausbilck

Die Vernetzung von Fahrzuegen mit ihrer Umgebung wird hat begonnen und kann vielfältig genutzt werden. Vor der Einführung einer einheitlichen Systmematik sind noch viele organisatorische, technische als auch rechtliche Aspekte zu beachten. Der Einzug der von Elektrotechnik und Informatio in das Automobil zeigt einen deutlichen Trend weg von der reinen Mechanik hin. Aus Mechanikern sind bereits Mechatroniker geworden, und auch das Berufsbild des Autombilingeniuers wird sich nachhaltig verändern. Auch die Produktions -und Entwicklungsprozesse werden nachhaltig von dieser Entwicklung betroffen sein. Im Bereich der In Car Communication wird wie AUTOSAR und das C2C CCC zeigt mehr an Software denn an Hardwarelösungen entwickelt.
Die Möglichkeit, das Fahrzeug als großes und schnelles Smartphone zu betrachten, wird auch Auswirkungen auf das Fahrverhalten und die Ansprüche der Verbraucher haben. Ein Fahrzeug muss nicht nur schnell auf der Straße sein, es soll auch einen schnellen Datenverkehr bereitstellen und möglichst viele Funktionen bieten.

9 Fazit

Die Arbeit hat gezeigt, wie komplex die Anforderungen an ein System zur Fahrzeugkommunikation in einigen Fällen ein können. Während Ampeln lediglich Signale in eine Richtung versenden, müssen RSU's und Antennen über geeignete Transportptokolle mit intelligenten Algorithmen verfügen. Die Bussysteme im KFZ nehmen eine Sonderstellung ein. Sie werden nicht zur Systemarchitektur gezählt, können aber zu einem stabilen System beitragen, da bereits auf den Bussen Prioritätsstufen bestehen und sich auf die weitere Kommunikation übetragen lassen. Es wurde auch deutlich, weshalb die Forderung an ein robustes Funknetz besteht. Fahrzueg bewegen sich schnell aufeinander zu und weg, durchfahren viele Funkzellen und erhalten viele tausende Nachrichten, von denen eine entscheidend sein kann. Um diese Nachricht nicht zu verpassen wird an geeigneten Protokollen für die Datenübermittlunf gearbeitet. Auch die Adressierung wurde herausgearbeitet um die Schwierigkeit aber auch die Anwendungsmöglichkeiten der Informationsverteilung zu zeigen. Die verwendete Technik baut zum Teil auf heutigen Standarts auf oder entwickelt diese weiter. Bis zu einer flächendeckenden Einführung wird noch einige Zeit vergehen, jedoch hat die C2C das Potential, die Einstellung zu Fahrzeugen und zur Fortbwewgung nachhaltig zu verändern.

10 Fußnoten

1. ↑ ^{1,0 1,1 1,2} Vgl. Volkswagen AG
2. ↑ vgl. Scheidt & Bachmann GmbH
3. ↑ ^{3,00 3,01 3,02 3,03 3,04 3,05 3,06 3,07 3,08 3,09 3,10 3,11 3,12 3,13 3,14 3,15 3,16} vgl. C2C Manifesto
4. ↑ vgl. Continental Automotive GmbH
5. ↑ vgl. PTV Planung Transport Verkehr AG
6. ↑ vgl. DLR
7. ↑ ^{7,0 7,1 7,2} vgl. Handbuch Fahrerassistenzsysteme
8. ↑ ^{8,0 8,1 8,2} vgl. IT-Wissen
9. ↑ vgl. Benkner
10. ↑ vgl. Bosch
11. ↑ ^{11,0 11,1 11,2} vgl. Zimmermann
12. ↑ ^{12,0 12,1} vgl. Reif
13. ↑ vgl. AUTOSAR
14. ↑ vgl. ETAS
15. ↑ vgl. Avisaro
16. ↑ vgl.RM MICHAELIDES
17. ↑ vgl. IT Wissen Anwendungsschicht
18. ↑ vgl. IT Wissen Info Vermittlungsschicht
19. ↑ Vgl. Mac Layer Protokolle
20. ↑ vgl. IT Wissen Info CSMA/CA-Zugangsverfahren
21. ↑ vgl. Bundesamt für Informationstechnik, seite 210
22. ↑ vgl. Harsch, Festtag, Papadimitratos, Seite 2

11 Abkürzungsverzeichnis

Abkürzung	Bedeutung
ABS	Antiblockiersystem
ASR	Antischlupfregelung
AU	Application Unit
C2C	Car to Car
C2E	Car to Enterprise
C2I	Car to Infrastructure
CAN	Controller Area Network
CSMA/CA	Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance
ESP	Elektronische Stabilitätsprogramm
FAS	Fahrerassistenzsysteme
FOT	Fiber Optic Transreciever
FTDMA	Flexible Time Division Access
IC	Infrastruktur Domäne
IFS	Interframe Space
LIN	Local Interconnect Network
MAC	Media Access Control
MANET	mobile ad hoc network
OBU	On Board Unit
RSU	Road Side Unit
TDMA	Time Division Multiple Access
VANET	Vehichle Ad Hoc Network
WAVE	Wireless Access for Vehicular Environment

12 Abbildungsverzeichnis

Abb.-Nr.	Abbildung
1	Bussysteme im KFZ
2	Geo Unicast
3	Topologically-scoped broadcast
4	Geographically-scoped broadcast
5	Motocycle Car Communication
6	Hazarodous Location Warning

13 Quellen

ETAS GmbH:	AUTOSAR-Lösungen http://www.etas.com/de/products/applications_autosar_solutions.php (Zugriff: 25.01.2011 13:00)
Volkswagen AG:	Car-to-X Ein Kommunikationssystem für viele Anwendungen http://www.volkswagenag.com/vwag/vwcorp/content/de/innovation/communication_and_networking/connected_world/car_to_x.html (Zugriff: 15.12.2010, 17:02)
Scheidt & Bachmann GmbH	Der Tankassistent im Projekt travolution http://www.scheidt-bachmann.de/content/view/1381/70/ (Zugriff: 15.12.2010, 18:20)
Hella KGaA Hueck & Co.	Spurwechsel-Assistent http://www.hella.com/hella-de-de/373.html (Zugriff: 17.12.2010, 17:00)
Continental Automotive GmbH	Fahrerassistenzsysteme - Adaptive Cruise Control http://www.conti-online.com/generator/www/de/de/continental/automotive/themes/passenger_cars/chassis_safety/adas/ov1_adas_de.html (Zugriff: 17.12.2010, 17:20)
PTV AG	PTV Planung und Transport AG - Floating Car Data http://www.ptv.de/index.php?id=1094 (Zugriff: 18.12.2010 19:15)
DLR	Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR): DLR testet kooperative Anwendungen im Straßenverkehr http://www.dlr.de/kn/desktopdefault.aspx/tabid-2059/11370_read-26429/ (Zugriff: 18.12.2010 20:20)
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Zimmermann, Werner; Schmidgall, Ralf;	Bussysteme in der Fahrzeugtechnik, 3. Auflage September 2008, GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden http://books.google.de/books?id=qOg2MA2QRuEC&printsec=frontcover&dq=Bussysteme+in+der+Fahrzeugtechnik&hl=de&ei=vNEbTb3aG8iOswb50a0g&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=2&ved=0CDsQ6AEwAQ#v=onepage&q&f=false (Zugriff: 03.01.2011 14:00)
Reif, Konrad	Batterien, Bordnetze und Vernetzung, 1.Auflage 2010, Vieweg+Teubner Verlag, Wiesbaden http://books.google.de/books?id=W2ReaLqBqCsC&pg=PA188&dq=Flexray&hl=de&ei=zpscTfHDFoTssgbXyPTuDA&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=5&ved=0CEsQ6AEwBA#v=onepage&q=Flexray&f=false (Zugriff: 02.01.2010 14:30)
Avisaro AG	Avisaro WLAN Device CAN mit D-Sub (W23133) http://www.avisaro.com/tl/tl_files/Avisaro%20Produktbeschreibung/ProduktflyerW23133.pdf (Zugriff: 08.01.2011 12:00)
RM MICHAELIDES SOFTWARE & ELEKTRONIK GMBH	CANlink WLAN http://www.rmcan.com/index.php?id=1149 (Zugriff: 08.01.2011 12:20)
Bundesamt für Informationstechnik	Drahtlose Kommunikationssysteme und ihre Sicherheitsaspekte https://www.bsi.bund.de/SharedDocs/Downloads/DE/BSI/Publikationen/Broschueren/DrahtlosKom/drahtkom_pdf.pdf?__blob=publicationFile (Zugriff: 15.01.2011 22:00)
Harsch, Charles; Festtag,Andreas; Papadimitratos, Panos;	Secure Position-Based Routing for VANETs http://www.network-on-wheels.de/downloads/SecureRoutingVANETs_VTCFall2007_harsch-etal.pdf (Zugriff: 24.01.2010 19:00)
AUTOSAR development cooperation:	AUTOSAR Runtime Environment http://www.autosar.org/index.php?p=1&up=2&uup=3&uuup=2&uuuup=0&uuuuup=0 (Zugriff: 25.01.2010 13:20)