Dissertation: Architekturentwicklung von Roadside-Backbone-Netzwerken für landgebundene Verkehrswege

Architekturentwicklung von Roadside-Backbone-Netzwerken für landgebundene Verkehrswege

Forschungsergebnisse zur Informatik, Band 69

Hamburg 2013, 354 Seiten
ISBN 978-3-8300-7096-2 (Print/eBook)

Backbone-Netzwerk, Dienstgüter, IEEE 802.11p, IEEE 1609, Informatik, Intelligent Transportation System (IST), ITS-Dienste, Kontextbasierende Funktionsprinzipien, Mehrwertdienste, Mobile Communication, Netzwerktopologie, Quality Service, Rechnerarchitektur, Straßenverkehr, Vehicle-to-Roadside-Communication

Zum Inhalt

Der Bedarf mobiler Nutzung von Internet- bzw. Mehrwertdiensten wächst derzeit stetig. Zusätzlich erfordern multimediale Dienste wie Video-on-Demand in wachsender Qualität immer leistungsfähigere Kommu?nikationsverbindungen. Insbesondere auf Verkehrswegen entsteht zur Zeit zusätzlich zum Bedarf an Mehrwertdiensten ein wachsendes Interesse an Diensten für Intelligente Verkehrssysteme (Intelligent Transportation Systems, ITS). ITS-Dienste unterstützen Verkehrsteilnehmer in vielerlei Hinsicht, wie beispielsweise hochpräzisen Unfall- und Stauwarnsystemen. ITS-Dienste können in Zukunft die Verkehrssicherheit entscheidend verbessern.

Zur Bereitstellung sowohl der Mehrwertdienste als auch der ITS-Dienste werden jedoch erhebliche Anforderungen an die Kommunikationskanäle gestellt. Das sind zum Beispiel eine möglichst ständige Verfügbarkeit und einzelne Parameter der Dienstgüte (Quality of Service, QoS), wie hohe Bandbreite und niedrige Latenz.

In bisherigen Arbeiten steht oftmals die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation zur Bereitstellung der Dienste im Vordergrund. Die Reichweite der dabei zum Einsatz kommenden Kommunikationstechnologien ist jedoch limitiert. So kann die Anforderung an eine nahtlose Versorgung mit Kommunikationsverbindungen mit Hilfe der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation nur unzureichend erfüllt werden. Bei der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation ist eine Mindestanzahl von Fahrzeugen mit entsprechender Kommunikationstechnologie auf den Verkehrswegen erforderlich. Diese ist von den jeweils zu erfüllenden Parametern der Dienstgüte abhängig. Nur bei Berücksichtigung der Mindestanzahl können die gewünschten Dienste effektiv bereitgestellt werden. Dies ist ein Nachteil der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation. Da sich die Fahrzeuge relativ zueinander bewegen, wird zudem der Aufbau einer zuverlässigen Kommunikationsverbindung erschwert. Die Parameter der Dienstgüte werden negativ beeinflusst. Auf Grund der genannten Nachteile sinkt die Motivation zum Erwerb entsprechend ausgestatteter Fahrzeuge. Wird nun die Mindestanzahl ausgestatteter Fahrzeuge nicht erreicht, kann ein Großteil der Dienste nicht bereitgestellt werden. Dies senkt die Motivation zum Erwerb abermals.

In dieser Untersuchung werden das skizzierte Henne-Ei-Problem und darüber hinausgehende Nachteile aufgezeigt und gezielt mit Hilfe von Roadside-Backbone-Netzwerken adressiert. Der neu eingeführte Begriff der Roadside-Backbone-Netzwerke erfasst ortsfeste Netzwerkarchitekturen entlang von Verkehrswegen. Die Architekturen sind auf die Bereitstellung von ITS- und Mehrwertdiensten durch sowohl ihren Aufbau als auch mit Hilfe einer Vielzahl neuartiger Funktionsprinzipien optimiert. Die Kommunikation muss nicht mehr hauptsächlich über Fahrzeuge als Zwischenstationen ablaufen, sondern kann größtenteils über das Backbone-Netzwerk ablaufen. Die optimierenden Funktionsprinzipien tragen dazu bei, dass insbesondere die Anforderungen an Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit und Dienstgüte besser erfüllt werden können als mit bisherigen Lösungen und Konzepten. Sie nutzen Kontextinformationen über die kommunizierenden Fahrzeuge und stellen somit einen essentiellen Baustein des Gesamtkonzepts der Roadside-Backbone-Netzwerke dar. In der Studie wird gezeigt, wie die Architekturen an verschiedenste praxisorientierte Rahmenbedingungen angepasst werden können.



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