DE102007045519A1

DE102007045519A1 - Kommunikationseinrichtung und Verfahren zur Kommunikation zwischen Fahrzeugen

Info

Publication number: DE102007045519A1
Application number: DE102007045519A
Authority: DE
Inventors: Alan Southall
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2007-09-24
Filing date: 2007-09-24
Publication date: 2009-04-02

Abstract

Im Gegensatz zu einer Multi-hop-ad-hoc-car-to-car-Kommunikation ermöglicht eine Server-basierte drahtlose Kommunikationslösung eine wensentlich robustere, weniger komplexe und sicherere Kommunikation zwischen Fahrzeugen. Die topologischen Schwächen von ad-hoc-Netzwerken werden umgangen. Durch Unicast- und Multicast-Nachrichtenübermittlung wird eine Vielzahl effektiver Kommunikationsmodelle bereitgestellt, welche durch Auswertung von GPS-Ortsinformationen auch regional zugeschnitten werden können.

Description

Heutige Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationssysteme (car-to-car communikation systems) basieren auf mobilen Multi-Hop-ad-hoc-Protokollen. Hierbei kommunizieren in den Fahrzeugen verbaute Kommunikationseinrichtungen, welche beispielsweise auf WLAN basieren, unmittelbar miteinander. Sofern ein Fahrzeug mit einem anderen Fahrzeug kommunizieren will, welches außerhalb der Reichweite seiner eigenen, drahtlosen Kommunikationseinrichtung liegt, kommuniziert das Fahrzeug indirekt mit dem anderen Fahrzeug, indem Fahrzeuge, welche sich zwischen den beiden Fahrzeugen befinden, Datenpakete nach dem Multi-Hop-Verfahren (d. h. über mehrere Zwischenstationen, hier Fahrzeuge) weiterleiten. Dies ist beispielsweise bekannt aus einer Internetseite des Car-to-Car Communication Consortium, erhältlich am 24.05.2007 unter http://www.car-to-car.org/index.php?id=137.
Es stellt sich die Aufgabe, eine Kommunikationseinrichtung und ein Verfahren zur Kommunikation zwischen Fahrzeugen anzugeben, welche die Effizienz, Sicherheit oder Zuverlässigkeit der Kommunikation verbessern. Diese Aufgabe wird durch die Kommunikationseinrichtung und das Verfahren zur Kommunikation zwischen Fahrzeugen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Kommunikationseinrichtung umfasst eine drahtlose Datenübertragungs-Schnittstelle. Sie ist eingerichtet zum Einbau in einem ersten Fahrzeug und zur Kommunikation mit weiteren Fahrzeugen über Nachrichten. Abschließend verfügt sie über Mittel zum Senden und Empfangen der Nachrichten über einen Server.
Das Verfahren zur Kommunikation zwischen Fahrzeugen umfasst folgende Schritte: Ein erstes Fahrzeug sendet eine Nachricht über eine drahtlose Datenübertragungs-Schnittstelle an einen Server. Anschließend leitet der Server die Nachricht an ein oder mehrere weitere Fahrzeuge weiter.
Die Kommunikationseinrichtung und das Verfahren zur Kommunikation zwischen Fahrzeugen bieten eine Reihe von Vorteilen. So wird erstens die Komplexität der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Nachrichtenvermittlung reduziert. Zweitens lässt sich die Sicherheit der Kommunikation mit wesentlich einfacheren Mitteln gewährleisten. Drittens wird die Zuverlässigkeit der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation erhöht, da diese nun nicht mehr davon abhängt, dass ausreichend Fahrzeuge in ausreichender Nähe zueinander fahren. Somit wird die Abhängigkeit der Kommunikation von der Topologie des Netzwerkes, welches durch die Fahrzeuge gebildet wird, verringert. Weiterhin unterliegt die Topologie des Kommunikationsnetzwerks nicht mehr ständigen Veränderungen, so dass die ungünstigsten Szenarien wesentlich einfacher analysiert und berücksichtigt werden können.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 die Übermittlung einer Multicast-Nachricht,
2 die Übermittlung einer Unicast-Nachricht.
1 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel ein Kommunikationsnetzwerk 15 mit einem ersten Fahrzeug 1, weiteren Fahrzeuge 2, 3, 4 sowie einem fünften Fahrzeug 5 und einem sechsten Fahrzeug 6. Das erste Fahrzeug 1 sendet über eine Kommunikationseinrichtung 14 eine Multicast-Nachricht an eine Funkstation 10. Multicast (auch Gruppenruf) bezeichnet eine Nachrichtenübertragung von einem Sender zu einer Mehrzahl von Empfängern.
Die Multicast-Nachricht wird von der Funkstation 10 an einen Server 11 übermittelt. Der Server 11 ist hierbei Teil eines Weiterleitungssystems, wie es im Kontext von Peer-to-Peer-Netzwerken als "Overlay-Routing" (überlagertes Vermitteln) bekannt ist. Der Server 11 hat hierbei die Aufgabe, Nachrichten zwischen den Fahrzeugen zu vermitteln. Der Server 11 kann in einem Netzwerk zentral oder verteilt angeordnet sein. In letzterem Fall übernehmen mehrere Rechner die Funktion des Servers 11. Fahrzeuge sind an den Server 11 über eine drahtlose Kommunikations-Schnittstelle verbunden, die im in 1 gezeigten Fall für das erste Fahrzeug 1 in dessen Kommunikationseinrichtung 14 enthalten ist. Um die drahtlose Kommunikation mit dem Server 11 bereitzustellen, erfolgt diese zweckmäßigerweise über eine Funkstation 10 bzw. über ein Netz von Basisstationen. Die Funkstation 10 ist hierbei ihrerseits beispielsweise an ein IP-basiertes Netzwerk angebunden und kommuniziert so mit dem Server 11. Als drahtlose Datenübertragungs-Schnittstelle kann in den Fahrzeugen sowohl GPRS als auch UMTS (oder ein anderer geeigneter Standard) zum Einsatz kommen. Es können für die Verbindungsarten Senden ("up-link") und Empfangen ("down-link") unterschiedliche Technologien im Rahmen der Datenübertragungs-Schnittstelle genutzt werden.
Um die Nachrichten zu vermitteln, muss der Server 11 beispielsweise eine Liste mit bekannten Fahrzeugen verwalten, welche für jedes Fahrzeug eine Adresse bereitstellt. Zu dieser primären Adresse können weitere Adressfelder hinzukommen. Beispielsweise kann der Server 11 kontinuierlich mit GPS-Ortsinformationen der Fahrzeuge versorgt werden. Anstelle von GPS können auch andere Technologien verwendet werden, um den Aufenthaltsort der Fahrzeuge zu bestimmen. Alternativ oder ergänzend kann der Server 11 jedem Fahrzeug eine symbolische Adresse zuordnen, welche eine anonyme Kommunikation zwischen individuellen Fahrzeugen ermöglicht. Ein Vermittlungs-Server (Relay-Server) wie der in 1 gezeigte Server 11 kann eine Anzahl von Nachrichten-Übermittlungsarten bereitstellen, etwa Unicast-Nachrichten zwischen Fahrzeugen, welche durch symbolische oder geographische Adressen identifizierbar sind, oder auch Multicast-Nachrichten von einem Fahrzeug zu mehreren Fahrzeugen, basierend auf deren geographischen Adressen.
Der letztere Fall ist in 1 gezeigt. Der Server 11 verwaltet hier für jedes Fahrzeug eine geographische Adresse, welche Rückschlüsse auf den aktuellen Aufenthaltsort des jeweiligen Fahrzeugs zulässt. Das erste Fahrzeug 1 sendet hierbei eine Multicast-Nachricht, beispielsweise mit dem Inhalt "Glätte auf dem aktuellen Straßenabschnitt" über seine Kommunikationseinrichtung 14 zusammen mit der GPS-Ortsbestimmung des ersten Fahrzeugs 1 an den Server 11. Der Server 11 kann nun unterschiedliche Kriterien anlegen, um die weiteren Fahrzeuge 2, 3, 4 zu bestimmen, welche die Multicast-Nachricht erhalten sollen, beispielsweise:

a) Alle Fahrzeuge, die einen Straßenabschnitt befahren, der hinter dem ersten Fahrzeug 1 liegt;
b) alle Fahrzeuge, die die gleiche Straße in der gleichen Richtung wie das erste Fahrzeug 1 befahren; oder
c) alle Fahrzeuge, die in einem geographischen Bereich 13 mit einer Ausdehnung 12 von 400 m dem ersten Fahrzeug 1 folgen.

Das Szenario c) ist in 1 gezeigt. Die weiteren Fahrzeuge 2, 3, 4 halten sich in dem geographischen Bereich 13 auf, welcher durch seine Ausdehnung 12 und das erste Fahrzeug 1 definiert ist. Der Server 11 wird genutzt, um die Multicast-Nachricht des ersten Fahrzeugs 1 kontinuierlich an weitere Fahrzeuge zu senden, welche in den geographischen Bereich 13 fahren. Dies kann beispielsweise nur für ein vorgegebenes Zeitintervall erfolgen, um eine Übermittlung veralteter Nachrichten auszuschließen.
2 zeigt erneut ein Kommunikationsnetzwerk 15 mit einem ersten Fahrzeug 1, weiteren Fahrzeugen 2, 3, 4, einem fünften Fahrzeug 5 sowie einem sechsten Fahrzeug 6. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel sendet das erste Fahrzeug 1 über seine Kommunikationseinrichtung 14 eine Unicast-Nachricht an den Server 11, wobei die Übertragung auch hier drahtlos über eine Funkstation 10 erfolgt. Unicast ist auch als Punkt-zu-Punkt-Verbindung bekannt und bezeichnet eine direkte Verbindung zwischen zwei Netzwerkteilnehmern. Hierfür ordnet der Server 11 den Fahrzeugen jeweils eine symbolische Adresse zu. Beispielsweise erhält das erste Fahrzeug 1 eine symbolische Adresse "mov" und das weitere Fahrzeug 4 eine symbolische Adresse "djnz". Die Unicast-Nachricht des ersten Fahrzeugs 1 ist hierbei an die symbolische Adresse "djnz" adressiert. Der Server 11 nutzt diese symbolische Adresse, um die Unicast-Nachricht an das weitere Fahrzeug 4 weiterzuleiten. Der Server 11 kann auch andere Formen der Unicast-Nachrichtenübermittlung implementieren, wie etwa das Verschicken einer Nachricht an ein Fahrzeug, welches dem sendenden Fahrzeug unmittelbar nachfolgt, im in 2 gezeigten Fall also an das weitere Fahrzeug 2.
Durch die beschriebenen Ausführungsbeispiele, welche sich beliebig kombinieren und erweitern lassen, wird die Robustheit der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation erhöht, da kritische Funktionen wie die Analyse, Filterung und Abstraktion des Nachrichtenstroms durch den Server 11 bereitgestellt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- http://www.car-to-car.org/index.php?id=137 [0001]

Claims

Kommunikationseinrichtung (14) mit einer drahtlosen Datenübertragungs-Schnittstelle, – eingerichtet zum Einbau in einem ersten Fahrzeug (1) und zur Kommunikation mit weiteren Fahrzeugen (2, 3, 4) über Nachrichten, gekennzeichnet durch – Mittel zum Senden und Empfangen der Nachrichten über einen Server (12).
Kommunikationseinrichtung (14) nach Anspruch 1, bei der die drahtlose Datenübertragungs-Schnittstelle eine GPRS-Schnittstelle ist.
Kommunikationseinrichtung (14) nach Anspruch 1, bei der die drahtlose Datenübertragungs-Schnittstelle eine UMTS-Schnittstelle ist.
Kommunikationseinrichtung (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die drahtlose Datenübertragungs-Schnittstelle für das Senden und Empfangen der Nachrichten unterschiedliche Technologien nutzt.
Verfahren zur Kommunikation zwischen Fahrzeugen mit den folgenden Schritten: – ein erstes Fahrzeug (1) sendet eine Nachricht über eine drahtlose Datenübertragungs-Schnittstelle an einen Server (11), – der Server (11) leitet die Nachricht an ein oder mehrere weitere Fahrzeuge (2, 3, 4) weiter.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem dem ersten Fahrzeug (1) sowie den weiteren Fahrzeugen (2, 3, 4) jeweils eine geographische Adresse zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die weiteren Fahrzeuge (2, 3, 4) von dem Server (11) anhand ihrer geographischen Adresse in einem vordefinierten geographischen Bereich (13) identifiziert werden.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Server (11) die Nachricht als eine Multicast-Nachricht an die weiteren Fahrzeuge (2, 3, 4) weiterleitet.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das erste Fahrzeug (1) kontinuierlich seinen Aufenthaltsort an den Server (11) übermittelt.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das erste Fahrzeug (1) seinen Aufenthaltsort mittels GPS ermittelt.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Server (11) jedem Fahrzeug eine symbolische Adresse zuordnet.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Server (11) die Nachricht an ein weiteres Fahrzeug (4) weiterleitet, welches er anhand dessen symbolischer Adresse identifiziert.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Funktionalität des Servers (11) durch eine Mehrzahl von Rechnern bereitgestellt wird.