DE10200119A1

DE10200119A1 - Communications system for vehicle-to-vehicle communications select transmission method depending on detected message density and signals to other vehicles within communications range

Info

Publication number: DE10200119A1
Application number: DE2002100119
Authority: DE
Inventors: Vasco Vollmer; Wolfgang Detlefsen; Michael Meincke; Markus Radimirsch; Peter Tondl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-01-04
Filing date: 2002-01-04
Publication date: 2003-07-10
Anticipated expiration: 2022-01-05
Also published as: GB2385240A; GB2385240B; GB0228948D0; FR2835676A1; FR2835676B1; DE10200119B4

Abstract

The vehicle-to-vehicle communications system has an arrangement for determining a message density, an arrangement for selecting at least a first or second transmission method depending on the message density and an arrangement for signaling the transmission method selection to other vehicles within communications range. Independent claim is also included for the following: a communications method for vehicle-to-vehicle communications and a computer program for implementing the communications method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem und ein Kommunikationsverfahren für die Fahrzeug-zu-Fahrzeug Kommunikation, insbesondere für die Kommunikation zwischen Kraftfahrzeugen, sowie ein entsprechendes Computerprogramm. The invention relates to a communication system and a Communication method for vehicle-to-vehicle communication, especially for Communication between motor vehicles, as well as a corresponding one Computer program.

Dezentral organisierte Funknetze sind seit Ende der achtziger Jahre ein intensiv bearbeitetes Forschungsgebiet. So existiert eine Reihe von Ansätze für Funkkommunikationsprotokolle, die für bestimmte Anwendungsfälle optimiert wurden und die sich z. B. in der Netztopologie, den Anwendungsszenarien oder der Mobilität der Stationen unterscheiden. Decentralized radio networks have been intensive since the late 1980s researched area. There are a number of approaches for Radio communication protocols that have been optimized for certain applications and z. B. in the network topology, the application scenarios or the Differentiate the mobility of the stations.

Heutige Standards für Ad-hoc-Netze, wie ETSI HIPERLAN Typ 1 oder IEEE 802.11, tolerieren nur vergleichsweise geringe Relativgeschwindigkeiten der Endgeräte (weniger als 10 m/s) und gestatten im Allgemeinen keine schnellen Topologieänderungen, z. B. aufgrund langer Registrierungsphasen. Today's standards for ad hoc networks, such as ETSI HIPERLAN Type 1 or IEEE 802.11, only tolerate comparatively low relative speeds Terminal devices (less than 10 m / s) and generally do not allow fast ones Topology changes, e.g. B. due to long registration phases.

Aus dem Stand der Technik sind ferner Kommunikationssysteme bekannt, die den Aufbau einer Infrastruktur mit festen Zugangsknoten, z. B. entlang einer Autobahn erforderlich machen. Hierzu gehört das Ricochet-Netzwerk. Nachteilig ist hierbei, dass die Kommunikation zwischen Fahrzeugen immer über die feste Infrastruktur erfolgt, so dass der Anwendungsbereich auf Gebiete begrenzt ist, die entsprechend mit festen Stationen versorgt sind. Communication systems are also known from the prior art, which the Establishment of an infrastructure with fixed access nodes, e.g. B. along a highway make necessary. This includes the Ricochet network. The disadvantage here is that communication between vehicles is always through the fixed infrastructure is done so that the scope is limited to areas that are accordingly provided with fixed stations.

Das System "PARROT" (Programmable Adaptive Relay with Revert-back Onword Transmission) der Firma SALBU R&D Ltd., Südafrika, ist ein prototypisches System für die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation, welches in einem Frequenzband bei 50 MHz mit einer Sendeleistung von bis zum 60 W arbeitet. The system "PARROT" (Programmable Adaptive Relay with Revert-back Onword Transmission) from SALBU R&D Ltd., South Africa, is a prototype System for vehicle-to-vehicle communication, which in one Frequency band at 50 MHz with a transmission power of up to 60 W.

Aufgrund der niedrigen Frequenzen und der Sendeleistung können Reichweiten von bis zu 100 km und in Abhängigkeit von der Funkreichweite Datenraten von derzeit 80 kbit/s erreicht werden. Für das Routing werden Parameter der Funkkanäle gemessen und in der Pfadbestimmung mit berücksichtigt. Da die niedrige Funkfrequenz in Kombination mit der hohen maximalen Sendeleistung des PARROT-Systems höhere Funkabdeckung erlaubt, ist für PARROT eine geringere Dynamik der Netztopologie zu erwarten. Weiterhin werden die Positionsdaten der Fahrzeuge in PARROT nicht für die Optimierung der Routen ausgenutzt. Due to the low frequencies and the transmission power, ranges can be extended up to 100 km and depending on the radio range, data rates of 80 kbit / s can currently be achieved. For routing, parameters of the Radio channels measured and taken into account in the path determination. Because the low Radio frequency in combination with the high maximum transmission power of the PARROT-Systems allows higher radio coverage, is one for PARROT lower dynamics of the network topology to be expected. Furthermore, the position data of vehicles in PARROT are not used to optimize routes.

Eine technische Beschreibung des PARROT-Systems findet sich unter http://users.iafrica.com/g/gw/gwvl/p17.htm. A technical description of the PARROT system can be found at http://users.iafrica.com/g/gw/gwvl/p17.htm.

Im EU-Projekt Prometheus wurde Ende der achtziger und zu Beginn der neunziger Jahre auch der Bereich der Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation untersucht. Bei diesen Arbeiten wurden Ansätze für Funkprotokolle entworfen, die allerdings bisher nicht in kommerziellen Systemen realisiert wurden. In the EU project Prometheus at the end of the eighties and at the beginning of the nineties also examined the area of vehicle-vehicle communication. During this work approaches for radio protocols were designed, however have not previously been implemented in commercial systems.

Das BMBF-Projekt Fahrzeug-Funkwarnsysteme zielt ausschließlich auf die Warnung nachfolgender Fahrzeuge ab. Kommunikation im Sinne der Übermittlung beliebiger Daten und Datenformate wird in diesem Projekt nicht angestrebt. The BMBF project Vehicle Radio Warning Systems aims exclusively at Warning of the following vehicles. Communication in the sense of transmission Any data and data formats are not sought in this project.

Im Rahmen der IETF-Aktivitäten zu "Mobile Ad-hoc Networking" (MANET) wird an den erforderlichen Komponenten zur Realisierung von "Multihop"-Funknetzen gearbeitet. Die dort vorgeschlagenen Protokolle realisieren das Routing auf IP- Ebene und sind somit grundsätzlich unabhängig von der Netzarchitektur. Alle Vorschläge sind öffentlich und unter http://www.ietf.orci/ID.html abrufbar. Diese Ansätze werden unter dem Namen "IP Micro Mobility" behandelt und lassen sich grob in Verfahren zum "Proxy Tunneling", "Per-Host Forwarding" und "Mobile Adhoc Networking" unterteilen. As part of the IETF activities on "Mobile Ad-hoc Networking" (MANET) the components required to implement "multihop" radio networks worked. The protocols proposed there implement routing on IP Level and are therefore basically independent of the network architecture. All Suggestions are public and available at http://www.ietf.orci/ID.html. This Approaches are treated under the name "IP Micro Mobility" and can be roughly in procedures for "Proxy Tunneling", "Per-Host Forwarding" and "Mobile Adhoc Networking ".

Bekannt sind außerdem diverse Kanalzugriffsprotokolle. Die dabei am häufigsten verwendeten stellen ALOHA (bzw. slotted-ALOHA) und CSMA (carrier sense multiple access) dar, die in vielen drahtlosen und drahtgebundenen Systemen zum Einsatz kommen. Various channel access protocols are also known. The most common used ALOHA (or slotted-ALOHA) and CSMA (carrier sense multiple access), which is used in many wireless and wired systems for Come into play.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Mehrfachzugriffsprotokolle bekannt. Einen Überblick über verschiedene Mehrfachzugriffsprotokolle gibt "Computernetzwerke" von Andrew S. Tannenbaum, Prentice Hall, 1998, insbesondere Kapitel 4,2, Seiten 272 ff. Various multiple access protocols are from the prior art known. An overview of various multiple access protocols is provided "Computer Networks" by Andrew S. Tannenbaum, Prentice Hall, 1998, in particular Chapter 4.2, pages 272 ff.

Bei dem sogenannten ALOHA-System erfolgt die Kanalzuordnung so, dass verschiedene Benutzer unkoordiniert um die Benutzung eines einzelnen Kanals konkurrieren. Dabei unterscheidet man zwischen reinem und unterteiltem ALOHA: bei dem reinen ALOHA Verfahren kann es zu kollidierenden Rahmen bei Mehrfachzugriffen kommen. Durch die Bestätigungsmöglichkeit der Broadcast-Technik kann ein Benutzer jedoch immer feststellen, ob sein gesendeter Rahmen zerstört wurde, indem der Benutzer die entsprechenden Meldungen des Kanals abhört. In the so-called ALOHA system, the channel assignment is done in such a way that different users uncoordinated around using a single channel compete. A distinction is made between pure and divided ALOHA: at the pure ALOHA process can lead to colliding frames Multiple accesses come. Through the confirmation option of broadcast technology however, a user can always determine whether his sent frame is destroying by listening to the corresponding messages from the channel.

Falls der Rahmen zerstört wurde, wartet der Benutzer eine zufällig gewählte Zeitspanne und sendet ihn dann nochmals. Solche Systeme, in denen Benutzer einen gemeinsamen Kanal so benutzen, dass es zu Kollisionen kommen kann, sind allgemein als Konkurrenzsysteme (Contention Systems) bekannt. If the frame has been destroyed, the user waits for a random one Period and then sends it again. Such systems in which users have a use the common channel in such a way that collisions can occur commonly known as contention systems.

Bei dem unterteilten ALOHA-Verfahren wird die Zeit in einzelne Intervalle eingeteilt, wobei jedes Intervall einem Rahmen entspricht. Bei diesem Verfahren darf im Gegensatz zum reinen ALOHA ein Benutzer nicht sofort senden, sobald ein Zeilenrücklauf angegeben wird. Statt dessen muss auf den nächsten Zeitschlitz gewartet werden. Insofern handelt es sich bei dem unterteilten (slotted) ALOHA- Verfahren um eine zeitdiskrete Variante des reinen ALOHA. In the divided ALOHA process, the time is divided into individual intervals divided, with each interval corresponding to a frame. With this procedure in Contrary to pure ALOHA a user does not send immediately as soon as one Line return is specified. Instead, the next time slot has to be used being repaired. In this respect, the slotted ALOHA Process for a discrete-time variant of pure ALOHA.

Ferner sind verschiedene Verfahren zur Kollisionsauflösung bekannt, z. B. der sogenannte Exponential-Backoff. Hierzu finden sich detaillierte Angaben in B. Walke "Mobilfunknetze und ihre Protokolle - Band 1 ", Teubner, Stuttgart 1998. Furthermore, various methods for collision resolution are known, e.g. B. the so-called exponential backoff. Detailed information can be found in B. Walke "Mobile radio networks and their protocols - Volume 1", Teubner, Stuttgart 1998.

Ein weiteres bekanntes Zugriffsverfahren ist das Reservation-ALOHA (R-ALOHA)- Verfahren. Bei R-ALOHA wird ein Rahmen eingeführt, der periodisch wiederkehrt. Ist ein Zeitschlitz in einem Rahmen belegt, gilt er für folgende Rahmen solange als belegt, bis er wieder (implizit oder explizit) freigegeben wird. Die Belegung eines Zeitschlitzes wird üblicherweise so lange aufrecht erhalten, bis der Sendepuffer leer ist. Der erste Zugriff auf den Zeitschlitz erfolgt im Wettbewerbsmodus. (Literatur: (1) S. S. Lam, "Packet Broadcast Networks - A Performance Analysis of R- ALOHA Protocol", IEEE Trans. on Computers, vol. C-29, no. 7, Jul. 1980, pp. 596-603, (2) S. Tasaka "Stability and Performance of R-ALOHA Packet Broadcast System", IEEE Trans. on Computers, vol. C-32, no. 8, Aug. 1983, pp. 717-726.) Another known access method is the reservation-ALOHA (R-ALOHA) - Method. At R-ALOHA, a framework is introduced that recurs periodically. If a time slot is occupied in one frame, it is considered as for the following frames occupied until it is released again (implicitly or explicitly). The assignment of a The time slot is usually maintained until the send buffer is empty. The first access to the time slot is in competition mode. (Literature: (1) S. S. Lam, "Packet Broadcast Networks - A Performance Analysis of R- ALOHA Protocol ", IEEE Trans. On Computers, vol. C-29, no. 7, Jul. 1980, pp. 596-603, (2) S. Tasaka "Stability and Performance of R-ALOHA Packet Broadcast System ", IEEE Trans. On Computers, vol. C-32, no. 8, Aug. 1983, pp. 717-726.)

Weitere an sich bekannte Zugriffsverfahren sind Time Division Multiple Access (TDMA), Frequency Division Multiple Access (FDMA) und Code Division Multiple Access (CDMA) Verfahren. Einen Überblick hierüber gibt beispielsweise "Digital communication, fundamentals and applications", Bernard Skiar, Prentice Hall, 2001, insbesondere Kapitel 11. Other access methods known per se are time division multiple access (TDMA), Frequency Division Multiple Access (FDMA) and Code Division Multiple Access (CDMA) procedure. For example, "Digital communication, fundamentals and applications ", Bernard Skiar, Prentice Hall, 2001, especially chapter 11.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Kommunikationssystem und ein verbessertes Kommunikationsverfahren für die Fahrzeug-zu- Fahrzeug-Kommunikation zu schaffen sowie ein entsprechendes Computerprogramm. The invention has for its object an improved Communication system and an improved communication method for vehicle-to-vehicle To create vehicle communication as well as a corresponding one Computer program.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche jeweils gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. The object underlying the invention is achieved with the features of independent claims each solved. Preferred embodiments of the Invention are specified in the dependent claims.

Die Erfindung ermöglicht eine Anpassung des für die Fahrzeug-zu-Fahrzeug Kommunikation gewählten Übertragungsverfahrens an die Nachrichtendichte. Die Nachrichtendichte wird im Allgemeinen mit der Verkehrsdichte innerhalb der Kommunikationsreichweite korreliert sein. The invention enables adaptation of the vehicle-to-vehicle Communication chosen transmission method to the message density. The Message density is generally related to the traffic density within the Communication range must be correlated.

Bei einer geringen Nachrichtendichte wird ein Übertragungsverfahren gewählt, welches nur einen geringen Verwaltungsaufwand erforderlich macht, wie z. B. das ALOHA-Verfahren oder das slotted ALOHA-Verfahren. If the message density is low, a transmission method is selected which only requires a small amount of administration, e.g. B. that ALOHA process or the slotted ALOHA process.

Dies ist insbesondere deshalb besonders vorteilhaft, da bekannte Kanalzugriffsverfahren für Funksysteme einen im Wesentlichen direkten Zusammenhang zwischen dem Verwaltungsaufwand, der für einen Zugriff erforderlich ist und der Effizienz der Kanalausnutzung aufweisen. This is particularly advantageous because it is known Channel access methods for radio systems have an essentially direct connection between the administrative effort required for access and the Have channel utilization efficiency.

Das ALOHA-Verfahren, bei dem ein Sendewunsch zu einer Aussendung des Datenpaktes zu einem beliebigen Zeitpunkt führt, hat z. B. eine maximale Kanalausnutzung von ca. 18% (1/2e), andere - wesentlich komplexere Verfahren, bei denen eine Zentraleinheit den Kanal verwaltet und zuweist - erreichen brutto bis zu 100%. The ALOHA process, in which a request to send the Data package leads at any time, z. B. a maximum Channel utilization of approx. 18% (1 / 2e), other - much more complex procedures, at to which a central unit manages and assigns the channel - gross up to 100%.

Bei der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation reicht oft ein einfaches Zugriffsverfahren wie ALOHA aus. Durch den geringen Verwaltungsaufwand bei sehr geringer Kanalnutzung kann sogar die Nachricht schneller ausgesendet werden als bei Verwendung eines aufwendigen Zugriffsverfahrens. Erst wenn die Verkehrsdichte und damit auch das Datenaufkommen steigt, wird ein höherwertiges Kanalzugriffsverfahren notwendig, um den benötigten Durchsatz zu erreichen und die Sendeverzögerung der Nachrichten gering zu halten. Die vorliegende Erfindung passt das verwendete Kanalzugriffsverfahren an die Verkehrsdichte an und ermöglicht damit die Verwendung des für die jeweilige Verkehrssituation optimalen Kanalzugriffsverfahren. A simple one is often enough for vehicle-to-vehicle communication Access procedures like ALOHA. Due to the low administrative effort at very low channel usage, the message can even be sent faster than with Use of an elaborate access procedure. Only when the traffic density and so that the data volume increases, it becomes a higher value Channel access procedures necessary to achieve the required throughput and the Keep transmission delays low. The present invention adapts the channel access method used to the traffic density and thus enables the use of the optimal one for the respective traffic situation Channel access method.

Bei einer geringen Verkehrsdichte werden von den Fahrzeugen nur geringe Datenmengen ausgesendet. Ein Fahrzeug, dass sich in einer solchen Umgebung befindet, erkennt die geringe Nachrichtendichte und belegt den Kanal für eine zu sendende Nachricht 7.8 nach dem ALOHA-Verfahren. If the traffic density is low, the vehicles will only be low Amounts of data sent out. A vehicle that is in such an environment recognizes the low message density and occupies the channel for one sending message 7.8 according to the ALOHA process.

Bei einer hohen Verkehrsdichte ist entsprechend auch die Nachrichtendichte auf dem Kommunikationskanal höher. Ein Fahrzeug, dass sich in einer solchen Umgebung wiederfindet, versucht nicht den Kanal nach dem ALOHA-Verfahren zu belegen, sondern sendet statt dessen einen Beacon (Beacon: spezielles Funksignal, dass den Anfang eines Übertragungs-Rahmens kennzeichnet) aus. Mit Hilfe dieses Beacon wird ein Übertragungsrahmen begonnen. Mit dem Erkennen eines Beacon wechseln auch alle anderen Fahrzeuge innerhalb der Funkreichweite aus dem ALOHA-Modus zum höherwertigen Zugriffsverfahren. If the traffic density is high, the message density is also correspondingly high the communication channel higher. A vehicle that is in such a way Finds environment, does not try the channel using the ALOHA method prove, but instead sends a beacon (beacon: special Radio signal that marks the beginning of a transmission frame). With help this beacon starts a transmission frame. With the recognition of one Beacon also replace all other vehicles within the radio range the ALOHA mode for higher-quality access procedures.

Dieses Zugriffsverfahren kann beispielsweise TDMA (Time Division Multiple Access) sein, bei dem die sendewilligen Fahrzeuge einen bestimmten Zeitslot belegen, indem sie ihre Daten aussenden. Die Belegung dieses Slots geschieht dabei typischerweise mit Hilfe einer Contention-Phase während derer die Stationen im konkurrierenden Kanalzugriff eine Kanalbelegung für einen bestimmten Slot oder auch mehrere Slots durchführen. Die Fairness zwischen den verschiednen Stationen wird dabei in der Regel durch sogenannte Back-Off Mechanismen gewährleistet, bei denen eine Station nach erfolgreicher Kanalbelegung zunächst für eine gewisse Zeit warten muss, bevor ein erneuter Kanalzugriff erfolgen darf. Als Zugriffsverfahren kommt in gleicher Wiese auch FDMA (Frequency Division Multiple Access) oder CDMA (Code Division Multiple Access) in Betracht, mit dem tiple Access) oder CDMA (Code Division Multiple Access) in Betracht, mit dem Unterschied, dass hier keine Zeitslots, sondern Frequenzkanäle (FDMA) oder Übertragungscodes (CDMA) verteilt werden. Auch eine beliebige Mischung dieser Zugriffsverfahren ist möglich. This access method can, for example, TDMA (Time Division Multiple Access), in which the vehicles willing to send a certain time slot prove by sending out their data. This slot is assigned typically with the help of a contention phase during which the stations in competing channel access a channel assignment for a specific slot or also perform multiple slots. The fairness between the different Stations are usually established using so-called back-off mechanisms guaranteed in which a station initially after successful channel assignment has to wait for a certain time before the channel can be accessed again. FDMA (Frequency Division Multiple Access) or CDMA (Code Division Multiple Access) with which tiple access) or CDMA (Code Division Multiple Access) with which Difference that here no time slots, but frequency channels (FDMA) or Transmission codes (CDMA) can be distributed. Any mix of these Access procedure is possible.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung lässt sich auch ein zentral gesteuertes Zugriffsverfahren realisieren, indem diejenige Station, die den Beacon ausgesendet hat oder auch eine andere Station, die Funktion einer Zentraleinheit übernimmt und die Anforderungen der anderen Stationen auswertet, um die zur Verfügung stehende Übertragungskapazität gemäß diesen Anforderungen zuzuweisen. Dadurch ist die Gewährleistung von bestimmten Übertragungsparametern wie z. B. maximalen Verzögerung zur Einhaltung von Quality of Service (QoS) Anforderungen leichter möglich. According to a further preferred embodiment of the invention, implement a centrally controlled access procedure by the station that sent the beacon or another station, the function of a Central unit takes over and the requirements of the other stations evaluates the available transmission capacity according to these Assign requirements. This ensures certain Transmission parameters such as B. Maximum delay for compliance with Quality of Service (QoS) requirements easier.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird für den Fall geringer Nachrichtendichte, das slotted ALOHA-Verfahren als Zugriffsverfahren gewählt, da hier der maximal erreichbare Durchsatz bei etwa 36% liegt. According to a further preferred embodiment of the invention, the case low message density, the slotted ALOHA method as access method chosen because the maximum achievable throughput is around 36%.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als höherwertiges Zugriffsverfahren im Fall erhöhter Nachrichtendichte ein zeitrahmenbasiertes Verfahren mit Zeitschlitzen gewählt. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, die Belegung der Zeitschlitze über mehrere Zeitrahmen im Voraus durchzuführen, um somit jedem Kommunikationsteilsnehmer in jedem Rahmen (oder in jedem nten Rahmen) eine bestimmte Kapazität zur Verfügung zu stellen. Dadurch wird die Übertragung von konstantratigen Daten ermöglicht, was insbesondere für die Übertragung von Video- und Audiodaten vorteilhaft ist. According to a further preferred embodiment of the invention, as higher-quality access procedure in the case of increased message density Time frame based method with time slots selected. It is particularly advantageous here to allocate the time slots over several time frames in advance, so that every communication participant in every frame (or in every to provide a certain capacity. This will make the Transmission of constant-rate data enables what especially for the Transmission of video and audio data is advantageous.

Besonders vorteilhaft ist ferner die Verwendung des Reservation-ALOHA- Verfahrens als höherwertiges Zugriffsverfahren im Fall einer erhöhten Nachrichtendichte oder eines anderen TDMA-Verfahrens. It is also particularly advantageous to use the reservation ALOHA Procedure as a higher-value access procedure in the case of an increased Density or another TDMA method.

Vorteilhaft ist ferner die Verwendung von verschiedenen Funksystemen für die verschiedenen Übertragungsverfahren. Die Funksysteme können sich z. B. hinsichtlich der Funkfrequenzen, Modulationsverfahren und/oder Kanalkodierungen unterscheiden. Dadurch ist es möglich verschiedene Anforderungen hinsichtlich Reichweite und Datenrate, die sich bei unterschiedlicher Nachrichten- und damit auch Verkehrsdichte zusätzlich ergeben können zu erfüllen, indem das jeweils einer gegebenen Anforderung am besten entsprechende Funksystem ausgewählt . wird. It is also advantageous to use different radio systems for the different transmission methods. The radio systems can z. B. with regard to radio frequencies, modulation methods and / or channel coding differ. This makes it possible to meet different requirements Reach and data rate that differ with different messages and thus also traffic density may additionally result by fulfilling that best selected radio system for a given requirement. becomes.

Im Weiteren werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Preferred exemplary embodiments of the invention are also described below Reference to the drawings explained in more detail. Show it

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kommunikationssystems, Fig. 1 is a block diagram of a preferred embodiment of a communication system according to the invention,

Fig. 2 eine Ausführungsform eines zeitrahmenbasierten Kanalzugriffsverfahrens mit einer Signalisierung der Auswahl des Zugriffsverfahrens, Fig. 2 shows an embodiment of a time frame based channel access method with a signaling of the selection of the access method,

Fig. 3 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens für die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation. Fig. 3 shows an embodiment of an inventive method for vehicle-to-vehicle communication.

Die Fig. 1 zeigt ein Fahrzeug 1, wobei es sich bei dem Fahrzeug beispielsweise um ein Kraftfahrzeug handelt. Das Fahrzeug 1 beinhaltet ein Kommunikationssystem mit einem Sender/Empfänger 2. Der Sender/Empfänger 2 dient zum Empfang von Nachrichten, die von anderen Fahrzeugen in der Kommunikationsreichweite des Fahrzeugs 1 ausgesendet worden sind. Fig. 1 shows a vehicle 1, which is, for example, is when the vehicle is a motor vehicle. The vehicle 1 contains a communication system with a transmitter / receiver 2 . The transmitter / receiver 2 is used to receive messages that have been sent by other vehicles within the communication range of the vehicle 1 .

Entsprechend dient der Sender/Empfänger 2 zum Senden von Nachrichten des Fahrzeugs 1 an die anderen Fahrzeuge innerhalb der Kommunikationsreichweite. Die Kommunikationsreichweite kann durch die Reichweite der Funkübertragung definiert sein; alternativ kann die Kommunikationsreichweite auch räumlich definiert sein, z. B. durch eine maximale Fahrzeug-zu-Fahrzeug Entfernung. Correspondingly, the transmitter / receiver 2 is used to send messages from the vehicle 1 to the other vehicles within the communication range. The communication range can be defined by the range of the radio transmission; alternatively, the communication range can also be spatially defined, e.g. B. by a maximum vehicle-to-vehicle distance.

Die von dem Sender/Empfänger 2 zu sendenden bzw. empfangenen Nachrichten werden von der Nachrichtenquelle/Nachrichtensenke 3 ausgegeben bzw. empfangen. The messages to be sent or received by the transmitter / receiver 2 are output or received by the message source / message sink 3 .

Das Kommunikationssystem hat ferner ein Programm-Modul 4 zur Bestimmung der aktuellen Nachrichtendichte. Hierzu ermittelt das Programm-Modul 4 die Innerhalb einer vorgegebenen Zeiteinheit von dem Sender/Empfänger 2 empfangenen Nachrichten. Dabei können auch die von dem Sender/Empfänger 2 selbst ausgesendeten Nachrichten mit berücksichtigt werden. The communication system also has a program module 4 for determining the current message density. For this purpose, the program module 4 determines the messages received by the transmitter / receiver 2 within a predetermined time unit. The messages sent by the transmitter / receiver 2 itself can also be taken into account.

Aus der Anzahl der Nachrichten pro Zeiteinheit ergibt sich dann die Nachrichtendichte. Die Nachrichtendichte wird von dem Programm-Modul 5 des Kommunikationssystems verarbeitet. Das Programm-Modul 5 wählt ein Übertragungsverfahren in Abhängigkeit der von dem Programm-Modul 4 ermittelten Nachrichtendichte. Hierzu beinhaltet der Speicher 6 unterschiedliche Übertragungsprotokolle 7 und 8 oder weitere Übertragungsprotokolle. The message density then results from the number of messages per time unit. The message density is processed by the program module 5 of the communication system. The program module 5 selects a transmission method depending on the message density determined by the program module 4 . For this purpose, the memory 6 contains different transmission protocols 7 and 8 or further transmission protocols.

Das Übertragungsprotokoll 7 wird für ein Übertragungsverfahren A gewählt, welches bei geringer Nachrichtendichte zur Anwendung kommt. Hierbei kann es sich beispielsweise um das slotted ALOHA-Verfahren handeln. Das Übertragungsprotokoll 8 dient zur Umsetzung eines Übertragungsverfahrens B für den Fall einer relativ hohen Nachrichtendichte. Bei dem Übertragungsverfahren B handelt es sich vorzugsweise um das Reservation-ALOHA-Verfahren. The transmission protocol 7 is selected for a transmission method A which is used when the message density is low. This can be, for example, the slotted ALOHA process. The transmission protocol 8 is used to implement a transmission method B in the event of a relatively high message density. The transmission method B is preferably the reservation ALOHA method.

Wenn die Nachrichtendichte, die von dem Programm-Modul 4 ermittelt worden ist, unterhalb eines vorgegebenen Schwellwertes liegt, so wählt das Programm-Modul 5 das Übertragungsverfahren A und aktiviert das Übertragungsprotokoll 7 zur Steuerung des Senders/Empfängers 2. If the message density, which has been determined by the program module 4 , is below a predetermined threshold value, then the program module 5 selects the transmission method A and activates the transmission protocol 7 for controlling the transmitter / receiver 2 .

Wenn die Nachrichtendichte oberhalb des Schwellwertes liegt, so aktiviert das Programm-Modul 5, das Übertragungsprotokoll 8 zur Steuerung des Senders/Empfängers 2. Bei einem Übergang von dem Übertragungsverfahren A zu dem Übertragungsverfahren B aktiviert das Programm-Modul 5 ferner einen "Beacon" 9, der von dem Sender/Empfänger 2 zur Signalisierung der Auswahl des Übertragungsverfahrens B an die anderen Fahrzeuge, die sich in Kommunikationsreichweite befinden, übertragen wird. Der Empfang eines solchen Beacons führt dann bei den anderen Fahrzeugen dazu, dass diese ebenfälls in das Übertragungsverfahren B umschalten. If the message density is above the threshold value, the program module 5 activates the transmission protocol 8 for controlling the transmitter / receiver 2 . During a transition from the transmission method A to the transmission method B, the program module 5 also activates a "beacon" 9 which is transmitted by the transmitter / receiver 2 to signal the selection of the transmission method B to the other vehicles which are in the communication range becomes. The receipt of such a beacon then causes the other vehicles to also switch to transmission method B.

Ferner ist es möglich, mehrere Schwellwerte zu wählen, wobei jedem Wertebereich ein Übertragungsprotokoll in dem Speicher 6 zugeordnet ist. Dadurch ist eine feinere Abstaffelung der auszuwählenden Übertragungsverfahren je nach Nachrichtendichte möglich. Furthermore, it is possible to select a plurality of threshold values, a transmission protocol in the memory 6 being assigned to each value range. This enables a finer grading of the transmission methods to be selected depending on the message density.

Ferner ist es vorteilhaft, dass bei einem Wechsel zu einem höherwertigen Übertragungsverfahren B bei erhöhter Nachrichtendichte eines der Kommunikationssysteme der Fahrzeuge innerhalb der Kommunikationsreichweite die Funktion einer Zentraleinheit übernimmt. Wenn beispielsweise das Kommunikationssystem des Fahrzeugs 1 eine erhöhte Nachrichtendichte oberhalb des Schwellwerts festgestellt hat und daraufhin zu dem Übertragungsverfahren B wechseln möchte, so nimmt das Kommunikationssystem des Fahrzeugs 1 die Funktion einer Zentraleinheit ein:
Das Kommunikationssystem fragt dann die von den anderen Kommunikationssystemen der Fahrzeuge innerhalb der Kommunikationsreichweite benötigten Übertragungskapazitäten ab. Diese Information dient zur Zuordnung von Zeitschlitzen zu den einzelnen Kommunikationssystemen, je nach deren gewünschter Übertragungskapazität. Vorteilhafterweise erfolgt diese Zuordnung so, dass sie für mehrere aufeinanderfolgende Zeitrahmen fest ist, um konstantratige Datenübertragung zu ermöglichen. It is also advantageous that when changing to a higher-quality transmission method B with increased message density, one of the communication systems of the vehicles takes on the function of a central unit within the communication range. If, for example, the communication system of vehicle 1 has determined an increased message density above the threshold value and then wants to switch to transmission method B, the communication system of vehicle 1 takes on the function of a central unit:
The communication system then queries the transmission capacities required by the other communication systems of the vehicles within the communication range. This information is used to assign time slots to the individual communication systems, depending on their desired transmission capacity. This assignment is advantageously carried out in such a way that it is fixed for several successive time frames in order to enable constant data transmission.

Die Fig. 2 zeigt eine entsprechende Zeitrahmenstruktur des Übertragungsverfahrens B. Ein Zeitrahmen N beginnt mit einem Beacon 9 zur Signalisierung der Auswahl des Übertragungsverfahrens B. Innerhalb eines Zeitrahmens N schließen sich daran mehrere Datenphasen 11 an, denen jeweils eine sogenannte Contention Phase 10 vorhergeht. Fig. 2 shows a corresponding time frame structure of the transmission method B. A time frame N starts with a Beacon 9 for signaling the selection of the transmission method, within a time frame N it include several data phases 11 on, which in each case a so-called contention preceding Phase 10.

Alternativ kann der Zeitrahmen N fest in diskrete Zeitschlitze unterteilt sein, wobei jeweils einer oder mehrere solcher Zeitschlitze je nach der erforderlichen Übertragungskapazität Kommunikationssystemen von Fahrzeugen innerhalb der Kommunikationsreichweite zugeordnet sind. Alternatively, the time frame N can be divided into discrete time slots, wherein one or more such time slots depending on the required Transmission capacity communication systems of vehicles within the Communication range are assigned.

Wenn sich beispielsweise das Fahrzeug 1 (vgl. Fig. 1) zunächst innerhalb eines Bereiches mit geringer Verkehrsdichte und damit auch geringer Nachrichtendichte befindet, so wählt das Kommunikationssystem des Fahrzeugs 1 das Übertragungsverfahren A. Wenn das Fahrzeug 1 dann in einen Bereich höherer Nachrichtendichte, die oberhalb des Schwellwertes liegt, hereinfährt, gibt es zwei Möglichkeiten:

- Die Fahrzeuge innerhalb dieses Bereiches kommunizieren bereits mittels des Übertragungsverfahrens B, d. h. es werden laufend Beacons 9 innerhalb der Zeitrahmen N ausgesendet. Das Fahrzeug 1 empfängt dann einen solchen Beacon 9 und schaltet automatisch auf das Übertragungsverfahren B um.
- Die Fahrzeuge in diesem Kommunikationsbereich kommunizieren noch mittels des Übertragungsverfahrens A. Das Fahrzeug 1 übernimmt dann die Umschaltfunktion, d. h. es sendet den Beacon 9 aus, um den anderen Fahrzeugen das Umschalten auf das Übertragungsverfahren B zu signalisieren. Ferner kann das Fahrzeug 1 dann auch die Rolle der Zentraleinheit für die Fahrzeuge innerhalb dieses Kommunikationsbereiches wahrnehmen.

For example, if the vehicle 1 (see FIG. 1) is initially within an area with a low traffic density and thus also a low message density, the communication system of the vehicle 1 selects the transmission method A. If the vehicle 1 then moves into an area of higher message density, is above the threshold, drives in, there are two options:

The vehicles within this area are already communicating by means of the transmission method B, ie beacons 9 are continuously transmitted within the time frame N. The vehicle 1 then receives such a beacon 9 and automatically switches over to the transmission method B.
- The vehicles in this communication area still communicate by means of the transmission method A. The vehicle 1 then takes over the switchover function, ie it transmits the beacon 9 in order to signal the other vehicles of the switchover to the transmission method B. Furthermore, the vehicle 1 can then also assume the role of the central unit for the vehicles within this communication area.

Die Fig. 3 zeigt ein entsprechendes Flussdiagramm. In dem Schritt 30 erfolgt die Bestimmung der Nachrichtendichte in dem Kommunikationssystem. Basierend auf der Nachrichtendichte erfolgt in dem Schritt 31 die Wahl des Übertragungsverfahrens: Wenn die Nachrichtendichte unterhalb eines Schwellwertes liegt, wird ein einfaches Übertragungsverfahren mit geringem Verwaltungsaufwand gewählt; wenn die Nachrichtendichte hingegen oberhalb des Schwellwerts liegt, wird ein Übertragungsverfahren mit höherem Verwaltungsaufwand und höherer Bandbreiteneffizienz ausgewählt. FIG. 3 shows a corresponding flow chart. In step 30 , the message density is determined in the communication system. Based on the message density, the transmission method is selected in step 31 : If the message density is below a threshold value, a simple transmission method with little administration effort is selected; if, on the other hand, the message density is above the threshold value, a transmission method with higher administration effort and higher bandwidth efficiency is selected.

Die Auswahl des Übertragungsverfahrens erfolgt dann in dem Schritt 32 durch Signalisierung an die anderen Fahrzeuge in demselben Kommunikationsbereich. Sämtliche Fahrzeuge in dem Kommunikationsbereich schalten dann in dem Schritt 33 auf das gewählte Übertragungsverfahren um. The transmission method is then selected in step 32 by signaling to the other vehicles in the same communication area. All vehicles in the communication area then switch to the selected transmission method in step 33 .

Danach erfolgt wiederum in dem Schritt 30 die Bestimmung der Nachrichtendichte. Solange sich diese oberhalb des Schwellwertes befindet, erfolgt keine Änderung der Wahl des Übertragungsverfahrens. Sobald jedoch eines der Kommunikationssysteme der Fahrzeuge in dem Kommunikationsbereich feststellt, dass die Nachrichtendichte unterhalb des Schwellwertes liegt, wird auf das einfachere Übertragungsverfahren zurückgeschaltet. Bezugszeichenliste 1 Fahrzeug
2 Sender/Empfänger
3 Nachrichtenquelle/Nachrichtensenke
4 Programm-Modul
5 Programm-Modul
6 Speicher
7 Übertragungsprotokoll
8 Übertragungsprotokoll
9 Beacon
10 Contention Phase
11 Datenphase
30 Schritt
31 Schritt
32 Schritt
33 Schritt
The message density is then determined again in step 30 . As long as this is above the threshold, there is no change in the choice of transmission method. However, as soon as one of the communication systems of the vehicles in the communication area determines that the message density is below the threshold value, the system switches back to the simpler transmission method. REFERENCE NUMERALS 1 vehicle
2 transmitters / receivers
3 News source / news sink
4 program module
5 program module
6 memories
7 Transmission protocol
8 Transmission protocol
9 beacon
10 Contention phase
11 data phase
30 step
31 step
32 step
33 step

Claims

1. Communication system for a vehicle ( 1 ) with
Means ( 4 ) for determining a message density,
Means ( 5 ) for selecting at least a first or a second transmission method depending on the message density,
Means ( 9 ) for signaling the selection of the transmission method to other vehicles that are within communication range.

2. Communication system according to claim 1, wherein the means for Determination of a message density to determine a number of received by the other vehicles per unit of time Messages are trained.

3. Communication system according to claim 1 or 2, wherein it is the first transmission procedure for an ALOHA procedure or is a slotted ALOHA process and the second transfer procedure for a reservation ALOHA Procedure, a Time Division Multiple Access (TDMA) procedure Frequency Division Multiple Access (FDMA) procedure or order Code Division Multiple Access (CDMA) procedure.

4. Communication system according to claim 1, 2 or 3, wherein it is at least in the second transmission method timeframe-based process, and each of the timeframes (N, N + 1) is divided into time slots, with a predetermined time slot (9) in any time frame for signaling the selected Transfer procedure serves.

5. Communication system according to one of the preceding claims 1 to 4 with
Means for receiving and evaluating communication requests from the other vehicles,
Means for assigning transmission capacities to the other vehicles, depending on the communication requirements.

6. Communication system according to claim 5, wherein the means for Allocation of transmission capacities are designed so that the Allocation of transmission capacities for several time frames in the Done in advance.

7. Communication procedure for vehicle-to-vehicle communication with the following steps:

- determination of a message density,

Selection of at least a first or a second transmission method depending on the message density,

- Signaling the selection of the transmission method to other vehicles that are within communication range.

8. The communication method according to claim 7, wherein at least the second transmission method is a time frame-based method, each time frame being divided into time slots, and wherein the signaling of the selection by transmission of a selection identifier ( 9 ) in a predetermined time slot of a time frame he follows.

9. Communication method according to claim 7 or 8 with the following further steps:

- Query communication requests of the other vehicles,

- Allocation of transmission capacities depending on the respective communication requirement to the other vehicles.

10. The method of claim 9, wherein the assignment of Transmission capacity for several time frames is done in advance, and preferably by assigning communication systems of vehicles at certain time slots in the time frame.

11. Computer program for carrying out a Communication method for vehicle-to-vehicle communication according to one of the preceding claims 7 to 10.