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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Selektieren
von über
eine WLAN-Verbindung übertragenen
Daten.
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Technologischer Hintergrund
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Die
im folgenden diskutierte Car-to-Car Communication (C2C-Communication = Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikation)
ist ein vom Car-to-Car-Communication-Konsortium (C2C-CC), einem
Zusammenschluss mehrerer Automobilhersteller, definierter Begriff.
C2C-CC erarbeitet für
die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation
und für
die Kommunikation der Fahrzeuge mit Infrastruktur-Einrichtungen
(Ampeln, etc.) einen offenen Industriestandard.
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Basis
für solche
Car-to-Car-Funksysteme können
drahtlose Kommunikationssysteme in Form von WLANs (Wireless Local
Area Networks) gemäß beispielsweise
dem von der IEEE unter der Standardbezeichnung 802.11 definierten
Standard sein (s. z. B.: IT-Wissen, Das große Onlinelexikon für Informationstechnologie).
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C2X-Kommunikation
umfasst C2C-Kommunikation (Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation) und Kommunikation
zwischen einem Fahrzeug und einer weiteren Einrichtung, die kein
Fahrzeug ist, wie beispielsweise einer Infrastruktureinrichtung
(Ampel, etc.).
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Für eine Fahrzeug-zu-X-Kommunikation (C2X-Kommunikation)
wäre eine
WLAN-Implementierung nach dem allerdings noch nicht freigegebenen
Standard 802.11p vorstellbar. Diese Unterform des WLAN-Standards
802.11 zeichnet sich durch die Möglichkeit
einer Ad-hoc-Kommunikation und hohe Reichweiten aus. Ad-hoc-Kommunikation ist
ein Modus, bei dem spontan (ad hoc) mindestens zwei Teilnehmer (Funkeinrichtungen
beispielsweise in Fahrzeugen) miteinander kommunizieren, wobei eine Kommunikation
auch von einem Teilnehmer über mehrere
die Kommunikation als Zwischenstationen weiterleitende Teilnehmer
zu einem Endziel erfolgen kann. Neben der ad-hoc-Modus-Kommunikation kennt
WLAN auch einen Infrastrukturmodus, welcher mit Hilfe von Basisstationen
(Access-Point) arbeitet.
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Handelsübliche WLAN-Router
haben mit dem derzeit verwendeten Funkstandard nach IEEE/802.11a/b/g/n
den Nachteil, dass sie relativ lange Aufbauzeiten für die Kommunikation
benötigen (Kanalaufbau-Latenzzeiten),
was die Einsetzbarkeit reduziert. Jedoch weisen die genannten Standards 802.11a/b/g/n
deutlich höhere
Datenraten auf als 802.11p, was sie wiederum für Multimedia-Anwendungen interessant
macht.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, unter Vermeidung der genannten
Nachteile eine effiziente C2X-Kommunikation zu ermöglichen,
beispielsweise zum Fußgängerschutz.
Die Aufgabe wird jeweils durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
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Die
Erfindung erlaubt eine Verwendung von 802.11-WLAN-Übertragungsverfahren (insbesondere
802.11a oder 802.11b oder 802.11g oder 802.11n) unter Einsatz handelsüblicher
WLAN-Funktechnik sowohl
für eine
C2X-Kommunikation wie auch für eine
Kommunikation anderer Inhalte (beispielsweise für eine Internet/http/etc. Kommunikation,
im Internet „surfen" etc) unter Einsatz
derselben WLAN-Funktechnik-Geräte
im Kraftfahrzeug. Dabei können
die sehr gute Reichweite und die relativ kurzen Verbindungsaufbauzeiten
von vorhandenen WLAN-Standards
wie 802.11a/b/g/n effizient genutzt werden. Eine bedeutende Implementierung
der Erfindung ist dabei die Erweiterung des MAC-Layers des WLAN-Standards
802.11 (beispielsweise 802.11 a/b/g/n), um einen (für die erfindungsgemäße C2X-Kommunikation
verwendbaren) Datenpakettyp (beispielsweise Frame-Typ 3 oder Frame-Typ
2 mit einem der (MAC-Lager-Header-)Frame-Subtypen 8 bis 15 (die
noch nicht verwendet werden), der von bestehenden WLAN-Implementierungen
ignoriert wird, der aber modifizierten Implementierungen den Aufbau
einer effektiven C2X-Kommunikation parallel (also beispielsweise
gleichzeitig und/oder über
dasselbe WLAN-Kommunikations-Endgerät) zu sonstiger WLAN-Kommunikation
(z. B. Benutzung des Internets) ermöglicht.
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Gemäß den Patentansprüchen betrifft
die Erfindung ein Verfahren zum Filtern von über eine WLAN-Verbindung an
einen Empfänger
in einem Kraftfahrzeug übertragenen
Daten, wobei von einer Filtereinrichtung (beispielsweise einem erweiterten MAC-Software-Treiber)
anhand zumindest des in einem Daten-Frame enthaltenen Frame-Typs
(z. B. „3"; oder „2" mit Subtypen) entschieden
wird, an welche Einrichtung (C2X-Daten verarbeitende Einrichtung oder
http-Daten verarbeitende Einrichtung) der jeweilige Daten-Frame übergeben
wird.
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Dabei
kann anhand des Frame-Typs eines Daten-Frames entschieden werden,
ob der Daten-Frame an eine C2X-Einrichtung oder an eine andere (Fahrzeug-seitige)
Einrichtung (beispielsweise http oder Internet-Daten weiterverarbeitende
Einrichtung (z. B. Internet-Browser)) übergeben werden.
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Die
Entscheidung, an welche Einrichtung die Daten-Frames übertragen
werden, kann auf einem Frame-Typ („3") oder auch auf einer Kombination aus einem
Frame-Typ und einem bestimmten (MAC-Layer-Header-)Frame-Subtyp (für den Frame-Typ „2" einer der (MAC-Layer-Header-)Frame-Subtypen „8", „9", „10", „11", „12", „13", „14", „15") beruhen.
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Die
Daten können
insbesondere mit einem 802.11a- oder b- oder g- oder n-Standard übertragen werden.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung werden die Daten von einer mobilen Sendeeinrichtung
eines Fußgängers an
den Empfänger, der
sich in dem Fahrzeug befindet, gesendet, wobei die Daten dann zur
Erzeugung eines Warnsignals in dem Fahrzeug verwendet werden.
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Das
Warnsignal kann sich direkt an den Fahrer richten, beispielsweise
in Form eines akustischen Signals und/oder eines optischen Signals
und/oder eines haptischen Signals (z. B. in Form einer Lenkradvibration).
Auch kann das Warnsignal an eine Sicherheitseinrichtung des Fahrzeugs,
wie beispielsweise ein Fahrerassistenzsystem, weitergegeben werden,
welches dann entsprechende Schritte einleitet.
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An
dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Kommunikation zwischen
den unterschiedlichen Einheiten innerhalb des Fahrzeugs drahtgebunden
oder drahtlos erfolgen kann. So kann beispielsweise in einer Ausführungsform
der Erfindung das Fahrerassistenzsystem drahtlos mit dem Kommunikationssystem
im Fahrzeug kommunizieren, falls gewünscht.
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Bei
der mobilen Sendeeinrichtung des Fußgängers handelt es sich beispielsweise
um ein Mobiltelefon.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung werden die Daten zusätzlich
auch auf Basis einer weiteren Kommunikationstechnik von dem Empfänger im
Fahrzeug empfangen. Beispielsweise werden die Daten gleichzeitig
(redundant) auf Basis des WLAN-802.11p-Standards und auf Basis des
WLAN-802.11a- oder
b- oder g- oder n-Standards übertragen.
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Die
beiden parallelen Übertragungswege können sowohl
gleichzeitig genutzt werden als auch wahlweise zu- oder abgeschaltet
werden.
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Neben
einer Filterung von empfangenen Daten betrifft die Erfindung auch
ein Verfahren zum Senden von Daten-Frames über eine seitens eines Kraftfahrzeugs
installierte Datenverbindung, wobei Daten von einer C2X-Einrichtung
(beispielsweise einem C2X-Controller-Modul im Fahrzeug) mit einer Frame-Typ-Kennzeichnung
(Typ 2 mit Subtypen 8 bis 15 oder Typ 3 etc) versehen werden, während von anderen
Fahrzeugseitigen Einrichtungen (http/Internet/Multimedia-Daten verarbeitende
Einrichtungen) kommende, zu versendende Daten mit einer anderen Frame-Typ-Kennzeichnung
versehen werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung handelt es sich bei dem Empfänger um eine mobile Sendeeinrichtung
eines Fußgängers, wobei
die Daten Informationen über
die augenblickliche Position des Fahrzeugs aufweisen.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung werden die Daten zusätzlich
auch auf Basis einer weiteren Kommunikationstechnik an den Empfänger gesendet.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung basiert die weitere Kommunikationstechnik auf dem WLAN-802.11p-Standard.
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Ferner
betrifft die Erfindung eine Empfangseinrichtung für eine Fahrzeug-seitige
Implementierung mit einer Filtereinrichtung zum Entscheiden über die
Weiterleitung von empfangenen Daten-Frames an eine C2X-Einrichtung
(C2X) oder andere Einrichtung (http/Internet-Browser/Multimedia
etc.) anhand von im MAC-Layer-Header des Daten-Frames angegebenen
Typs („3"; „2" mit bestimmten Subtypen).
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Die
Erfindung betrifft ferner eine Sendeeinrichtung zur Implementierung
in einem Fahrzeug und zum Senden von Daten-Frames, mit einer Kennzeichnungseinrichtung
zum Kennzeichnen (vor dem Versenden) von von einer C2X-Einrichtung
stammenden Datenpaketen mit (nur oder zumindest) einem Frame-Typ
(„2” mit Subtyp
8 bis 15 oder „3") und zum Kennzeichnen
von von einer anderen Fahrzeug-seitigen Einrichtung stammenden (Internet/http/Multimedia
etc.) Datenpaketen mit einem anderen Frame-Typ.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug
mit einer oben beschriebenen Empfangseinrichtung und einer oben beschriebenen
Sendeeinrichtung zum Durchführen der
oben beschriebenen Verfahren.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der
Zeichnung.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1 zeigt
schematisch das Versenden und den Empfang von Datenpaketen seitens
eines Fahrzeugs über
eine WLAN-Verbindung unter Berücksichtigung
von Frame-Typen.
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2 zeigt
ein Fahrzeug mit einem Kommunikationssystem sowie ein fahrzeugexternes
mobiles Kommunikationsgerät
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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3 zeigt
eine redundante Datenübermittlung
zwischen einem Kommunikationssystem eines Fahrzeugs und einem mobilen
Kommunikationsgerät gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Die
Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
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In
der folgenden Figurenbeschreibung werden für die gleichen oder ähnlichen
Elemente die gleichen Bezugsziffern verwendet.
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Der
802.11 Standard definiert im Wesentlichen zwei Schichten/Layers:
- – Der
physical layer definiert das physikalische Transportmedium (Frequenz,
Modulation ...) und den rudimentären
Transport von Datenbytes.
- – Der
MAC-layer ist auf etwas höherer
Ebene für Datensicherung,
Datenflusssteuerung und Teilnehmerverwaltung zuständig, was
unter anderem durch verschiedene Typen von Datenpaketen/Frames geschieht
(ein Daten-Frame kann ein Datenpaket sein, beispielsweise ein Datagramm auf
Schicht 2 des OSI-Modells). Damit ermöglicht es der MAC-Layer unter
anderem, Datenpakete sicher über
WLAN zu definierten Empfangsstationen (beispielsweise in einem Fahrzeug)
zu transportieren.
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Aus
höheren
Schichten (des OSI-Standard-Modells) stammende Daten (beispielsweise
aus http-basierten Anwendungen stammende Daten) werden von einer
MAC-Layer-Einrichtung in einen Frame verpackt, der einen Header,
die eigentlichen Daten (Nutzdaten) und eine Frame-Check-Sequenz umfasst.
Der Header wiederum beinhaltet unter anderem ein Feld „Frame
Control" (35),
das wiederum den Typ des Frames (zum Beispiel Daten-Frame oder Control-Frame)
und den Subtyp des Frames enthält.
Dieser Aufbau ist für
alle 802.11 MAC-Frames gleich.
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Der
Standard 802.11 hat für
einige Typen und Subtypen von Frames noch keine Anwendungen definiert,
so dass diese für
zukünftige
Erweiterungen frei sind und solche Typen und Subtypen von aktuellen
Implementierungen (http/Internet-Browser,
Multimedia, etc.) ignoriert werden, so dass diese im Sinne dieser
Erfindung verwendet werden können.
Zum Beispiel könnte
die allgemeine Typnummer 3 zur Kennzeichnung von C2X- Kommunikation betreffenden
Daten-Frames verwendet werden oder es könnten (für einen Frame mit der Frame-Typ-Nr.
2) die Subtypen 8 bis 15 eines Daten-Frames zur Kennzeichnung von
Fahrzeug-zu-X (C2X-Kommunikation) betreffenden Daten-Frames und
damit zum Ermöglichen
einer Selektion dieser Frames für
C2X-Anwendungen/Einrichtungen verwendet werden.
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Für die Implementierung
kann ein MAC-Software-Treiber verwendet werden. Ein derartiger erweiterter
MAC-Software-Treiber
könnte
nun Frames oder entsprechend alle Pakete mit der entsprechenden
C2X-Typ-Kennung aus dem Paketstrom, den er von einem Physical Layer
bekommt, herausfiltern und direkt an ein C2X-Controller-Modul weitergeben (beispielsweise über eine
Software-Schnittstelle oder Ethernet, etc.) und Pakete, die von
einem C2X-Controller kommen, in entsprechend aufgebaute Frames verpacken
und an den Physical Layer zum weiteren Versenden weitergeben. Damit
wäre die
normale MAC-Zugangsregelung
oder der zwar sichere, aber dafür
langwierige Verbindungsaufbau für
C2X-Frames umgangen. Das C2X-Controller-Modul könnte anhand von Mechanismen/Algorithmen
wie beispielsweise den bei NOW (Network On Wheel) entwickelten eine
C2X-Kommunikation aufbauen – mit C2X-spezifischen
Funktionen wie zum Beispiel geographischem Routing. Andere Quellen
für Mechanismen/Algorithmen
sind das C2C-CC und die IEEE 1609. Für einfache Funktionen, wie
zum Beispiel die Warnung vor Rettungsfahrzeugen mittels eines Broadcast
sind diese Mechanismen/Algorithmen jedoch nicht notwendig. Indem
ein bereits vorhandenes Feld für
die Typerkennung in den MAC-Paketen für die Erweiterung
verwendet wird, würde
mit einem so modifizierten Router weiterhin auch eine andere Kommunikation
(zum Beispiel http/Internet/Multimedia-Kommunikation) möglich sein.
C2X-Kommunikation wäre
ein einfaches Software-Add-On für handelsübliche WLAN-Router.
Beim Einbau von WLAN-Funktechnik in Fahrzeuge könnte hierdurch die dann vorhandene
Hardware nur durch Änderung der
Software auch schon für
C2X-Kommunikation verwendet werden.
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Als
Router kann dabei herkömmliche
Hardware verwendet werden. Durch die immer größere Verbreitung von mobilen
Geräten
mit WLAN ist es jedoch auch möglich,
diese zum Beispiel mit Bluetooth an Fahrzeug-seitige Geräte zu koppeln
und dann das WLAN der mobilen Geräte als Router zu verwenden.
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Bisherige
Ansätze,
C2X-Kommunikation mit handelsüblichen
WLAN-Routern mit
handelsüblichen Ethernet-Protokollen
darzustellen (UDP) ohne parallel sonstige (zum Beispiel http/Internet/Multimedia) Kommunikation,
oder die alternative Verwendung von auf C2X spezifizierten Routern
(zum Beispiel beim NOW Network On Wheels-Ansatz) erzielen nicht
die erfindungsgemäßen Vorteile.
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1 zeigt
schematisch einen Daten-Frame 31 mit einem physcial layer
nach 802.11-PHY (Bezugszeichen 32), einem MAC-layer nach 802.11-MAC
mit Nutz-Daten 33 und einem Header 34, welcher
Header 34 einen Frame-Control-Datensatz 35 enthält, der)
den Frame-Typ 16 (beispielsweise Typnummer „2" oder Typnummer „3") und eine Angabe
des Subtyps (beispielsweise „8" bis „15") mit dem Bezugszeichen 17 sowie
sonstige Angaben („...") enthält. Der
Datensatz (Frame etc. „1") wird von einer
Sende-/Empfangseinrichtung 18 (mit einem Sender 19 und
einem Empfänger 20)
die in einem Kraftfahrzeug 21 angeordnet oder montiert
ist, gesendet oder empfangen.
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Wenn
ein Daten-Frame 31 von einer Sender/Empfangseinrichtung 18 seitens
des Fahrzeugs 21 empfangen wird, wird anhand des in dem
Daten-Frame 31 angegebenen Datentyps 16 alleine -oder
aufgrund des im Daten-Frame 31 angegebenen Datentyps 16 („2") und eines im Daten-Frame 31 angegebenen
Subtyps 17 („8", „9", „10" ... „15")- entschieden, ob
der Daten-Frame an eine C2X-Einrichtung 22 (die
beispielsweise Daten betreffend ankommende Rettungsfahrzeuge oder
eine in Fahrtrichtung befindliche Ampel mit bestimmter Ampelphase
bearbeiten/anzeigen) oder an eine sonstige Kommunikationseinrichtung 23 (z.
B. zum surfen im Internet) übergeben
werden. Entsprechend werden von der C2X-Einrichtung 22 kommende Daten
vom Sender 19 mit einer Angabe 16 eines die C2X-Kommunikation
repräsentierenden
Frame-Typs („2") -oder mit einer
Angabe 16 eines Frame-Typs („3") und einer Angabe 17 eines
Frame-Subtyps („8” bis „15")- versehen und über eine
Luftschnittstelle 30 (also über die Luft per Funk) an einen
Empfänger 45 (in
einem Fahrzeug oder in einer Infrastruktureinrichtung) übermittelt
und dort empfangen und weiterverarbeitet.
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An
dieser Stelle sei angemerkt, dass die Datenübertragung zwischen den einzelnen
Komponenten sowohl kabelgebunden als auch kabellos erfolgen kann.
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2 zeigt
ein Kommunikationssystem 18, das in einem Fahrzeug 21 integriert
ist sowie einen Fußgänger 201,
der ein mobiles Kommunikationsgerät 45 hält. Das
mobile Kommunikationsgerät 45 wird im
Kontext der vorliegenden Erfindung auch als Sender 45 oder
Empfänger 45 bezeichnet.
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Bei
dem mobilen Kommunikationsgerät 45 handelt
es sich beispielsweise um ein modernes Mobiltelefon, welches ein
WLAN- Modul und ggf.
auch ein Positionsbestimmungsmodul oder Navigationsmodul (z. B.
GPS-Modul) aufweist.
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Das
WLAN-Modul ist bezüglich
der Sicherheitstechnik erweitert, beispielsweise indem der MAC-Layer
wie oben beschrieben modifiziert wurde.
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Auch
kann das WLAN-Modul bezüglich
der Sicherheitstechnik wie folgt erweitert werden: In den Datenstrom
der WLAN-Verbindung (beispielsweise auf Basis von WLAN 802.11a/b/g
Standard und die beispielsweise für Infotainment-Anwendungen
genutzt wird) werden Zeitslots eingefügt, über welche die Kommunikation
für Sicherheitsanwendungen durchgeführt werden
kann. Die Synchronisation dieser Zeitslots erfolgt zum Beispiel über die
GPS-Zeit, die in jedem Fahrzeug exakt gleich ist. Während dieser
Zeitslots wird die Infotainment Kommunikation angehalten und anschließend fortgesetzt.
Durch die Synchronisation mit der GPS-Zeit wird sichergestellt, dass
sämtliche
Fahrzeuge zur gleichen Zeit die Infotainment Kommunikation unterbrechen
und auf Sicherheitsfunktionen umstellen.
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Da
dieses Erweiterungsverfahren nachträglich in einen bestehenden
Standard eingefügt
wird, braucht sie natürlich
auch nicht von allen WLAN Geräten
eingehalten werden. Die übertragene
Information wird nicht für
sicherheitsrelevante Eingriffe genutzt, sondern nur für eine verbesserte
Fahrerinformation.
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Detektiert
das mobile Kommunikationsgerät 45 über diese
Erweiterung nun die Anwesenheit eines Fahrzeugs, wird also ein sich
in der Nähe
des Fußgängers befindendes
Fahrzeug detektiert (indem beispielsweise ein periodisch von dem
Fahrzeug ausgesendetes Positionssignal empfangen und analysiert
wird), so sendet das mobile Kommunikationsgerät 45 in periodischen
Abständen
oder einmalig seine Position. Diese Position wird z. B. über das
integrierte GPS-Modul oder mittels WLAN-Ortung ermittelt.
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Empfängt die
Kommunikationseinrichtung des Fahrzeugs eine solche Botschaft, kann
es den Fahrer vor dem Fußgänger warnen,
falls sich dieser in einem kritischen Abstand zum Fahrzeug befindet. Zusätzlich ist
es möglich,
Systeme zur Fußgängerkennung
(z. B. kamerabasierte Systeme) mit dieser Information zu versorgen
bzw. zu fusionieren.
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Fusionieren
bedeutet, dass die Informationen von 2 Sensoren (in diesem Fall
Kamera und Kommunikation) zu einem Abbild der Umgebung kombiniert
werden und ab dann als eine Information (beispielsweise mit größere Genauigkeit
oder mehr Attributen, etc.) weitergereicht werden.
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Bei
Mobiltelefonen für
eine spezielle Personengruppe, z. B. für Kinder oder für Senioren,
kann zusätzlich
eine Kennung versendet werden, damit die Botschaft eindeutig dieser
Personengruppe zugeordnet werden kann und die Warnung an den Fahrer bzw.
die Fusion entsprechend angepasst werden kann. So ist z. B. bei
Kindern verstärkt
mit unvorhersehbarem Verhalten zu rechnen. WLAN und GPS können auch
z. B. in der Kleidung oder dem Schulranzen des Fußgängers fest
integriert werden, um eine Warnung vor Kindern zu ermöglichen.
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Hat
das fahrzeugexterne mobile Kommunikationsgerät 45 keine Positionierungseinheit,
so sendet es dennoch eine Kennung aus, in diesem Fall allerdings
ohne Ortsinformation. Über
die Ermittlung der Empfangsfeldstärke im Fahrzeug und die Änderung
der Empfangsfeldstärke
kann dennoch erkannt werden, wie nahe der Fußgänger etwa dem Fahrzeug ist
(evtl. durch Kombination mit einer digitalen Karte). Danach kann
eine entsprechende Warnung an den Fahrer oder ein Fahrerassistenzsystem
ausgegeben werden.
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Durch
die Verwendung von Infotainment-Kommunikation, wie sie in Mobiltelefonen
vorhanden ist, und die Abänderung
dieser Kommunikation auf Softwarebasis kann ein Fußgängerschutz ohne
dedizierte zusätzliche
Hardware realisiert werden.
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Insbesondere
kann im Fahrzeug oder im mobilen Kommunikationsgerät 45 bereits
vorhandene Infotainment-Hardware
für die
Sicherheit verwendet werden. Weiterhin kann der WLAN-Standard der
mobilen Kommunikationsgeräte 45 für den Fußgängerschutz
verwendet werden. Insbesondere ist eine besondere Kennzeichnung
von Kindern, Senioren oder anderen ausgewählten Personengruppen möglich. Weiterhin
kann eine Fusion von Kommunikation mit Fußgängererkennung stattfinden.
Falls das mobile Kommunikationsgerät 45 keine Positionierungseinheit
aufweist, kann die Empfangsfeldstärke zur Entfernungsabschätzung verwendet
werden.
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3 zeigt
ein Beispiel für
eine redundante Datenkommunikation gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Hierbei werden verschiedene Kommunikationstechniken
für Fahrzeug-zu-X
Kommunikation zur Erhöhung
der Redundanz und Verbesserung der Leistung (Performance) verwendet.
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Bei
Fahrzeug-zu-X (C2X) Kommunikation kann eine Kommunikationstechnik
basierend auf dem WLAN-802.11p Standard verwendet werden. Beispielsweise
kann ein dedizierter Kontrollkanal verwendet werden (sog. Dual-Receiver
Konzept), oder es kann der Kontrollkanal über ein beispielsweise mittels
GPS-synchronisiertes Zeitraster in den Kommunikationskanal eingeflochten
werden (sog. Single-Receiver Konzept).
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Das
Dual-Receiver Konzept bietet den Vorteil eines guten Zeitverhaltens
und einer verhältnismäßig hohen
Sicherheit, wohingegen das Single-Receiver Konzept verhältnismäßig geringe
Kosten verursacht. Das Dual-Receiver Konzept weist eine vergleichsweise
geringe Gesamtbandbreite bei C2X auf, die in Europa aktuell nur
30 MHz in Summe für
alle Kanäle
beträgt.
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Über zusätzliche
Kommunikationstechniken 301 (z. B. WLAN-802.11a/b/g/n Standard) ist ebenfalls
eine Kommunikation zwischen Fahrzeugen oder zwischen Fahrzeug und
Infrastruktur bzw. zwischen Fahrzeugen und mobilen Kommunikationseinheiten 45 möglich.
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Da
die verwendeten Frequenzen oft nicht geschützt sind und damit durch andere
Anwendungen gestört
sein können,
kann bei einem Zweikanalansatz einer der beiden Kanäle über den WLAN-802.11p Standard 301 und
der andere über eine
zusätzliche
Kommunikationstechnik abgewickelt werden.
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Bei
der zusätzlichen
Kommunikationstechnik kann es sich beispielsweise um eine WLAN-802.11a/b/g/n
Standard-basierte Kommunikation 31 handeln.
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Stehen
mehrere zusätzliche
Kommunikationstechniken zur Verfügung,
können
diese parallel verwendet werden, um die Robustheit der Datenübertragung
gegenüber
Störungen
durch andere Anwendungen auf dem gleichen Frequenzband weiter zu
erhöhen.
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Wesentliche
Vorteile der zweiten (üblicherweise
deutlich niedrigeren Frequenz) sind die geringere Freiraumdämpfung,
also höhere
Reichweite bei gleicher Sendeleistung, und die Eigenschaft, dass niedrigere
Frequenzen besser um Sichthindernisse herum gebeugt werden.
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Zusätzlich verringern
die unterschiedlich genutzten Kommunikationstechnologien die Wahrscheinlichkeit,
dass beide Kommunikationskanäle gleichzeitig
gestört
werden oder durch Implementierungsfehler gleichzeitig ausfallen.
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Es
ist auch möglich,
WLAN-802.11p Standard in der Single-Receiver Konfiguration zu benutzen und über die
zusätzliche
Kommunikationstechnik 31 eine Dual-Receiver Konfiguration
parallel dazu aufzubauen. So wird über die geschützte Frequenz von
802.11p die Funktionalität
auf jeden Fall sichergestellt und über die zusätzliche Frequenz die Performance
(hinsichtlich Zeitverhalten, Priorisierung, Congestion Control ...)
verbessert.
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Durch
die parallele Verwendung des Standards WLAN-802.11p bei 5,9 GHz
und einer zusätzlichen
Kommunikationstechnik wird eine Redundanz für Sicherheitsanwendungen ermöglicht,
die vor allem durch die unterschiedlichen physikalischen Ausbreitungseigenschaften
der verwendeten Frequenzen von Vorteil ist. So kann insgesamt auch
die Abdeckung verbessert werden und damit die Sicherheit des Gesamtsystems
verbessert werden.
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Da
Störungen
der einen Übertragungstechnik
durch die andere Übertragungstechnik
ausgeglichen werden können,
erhöht
sich die Übertragungssicherheit.
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Der
WLAN-802.11p Standard kann als Basis für die C2X-Kommunikation, beispielsweise in Single-Receiver
Konfiguration verwendet werden. Bedarfsweise oder bei jedem Datenverkehr
kann die zweite oder ggf. auch noch eine dritte oder mehrere zusätzliche
Kommunikationstechniken als Kontrollkanal für die C2X-Kommunikation verwendet
werden.
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Beispielsweise
kann einer der Kommunikationskanäle
auf UDP oder UDP-Lite (User Datagram Protocol bzw. Lightweight User
Datagram Protocol) basieren. User Datagram Protocol (UDP) ist ein
minimales, verbindungsloses Netzprotokoll, das zur Transportschicht
der Internetprotokollfamilie gehört. Um
die Daten, die mit UDP versendet werden, dem richtigen Programm
auf dem Zielrechner bzw. der richtigen Untereinheit im Fahrzeug
zukommen zu lassen, werden bei UDP sog. Ports verwendet. Dazu wird
bei UDP die Portnummer des Dienstes mitgesendet, der die Daten erhalten
soll.
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An
dieser Stelle sei angemerkt, dass der WLAN-802.11p Standard durch
eine Ad-hoc Kommunikation und schnellen Verbindungsaufbau ausgezeichnet
ist. Handelsübliche
WLAN-Router, die den Funkstandard nach 802.11a/b/g/n verwenden,
benötigen
oft sehr viel längere
Aufbauzeiten für
die Kommunikation, wodurch die effektive Reichweite reduziert werden
kann. In anderen Worten: Da das Fahrzeug sich weiter bewegt, reduziert
sich auch der Abstand zum Objekt bis der Verbindungsaufbau abgeschlossen
ist. Da erst nach Abschluss des Verbindungsaufbaus Daten ausgetauscht
werden können, ist
der Abstand nach Verbindungsaufbau als effektive Reichweite zu sehen,
welche natürlich
u. U. kürzer ausfällt als
bei Ad-Hoc Kommunikation.
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Alternativ
oder zusätzlich
zur Änderung
des MAC-Layers (wie beispielsweise bei Verwendung des 802.11a/b/g/n
Standards) oder zusätzlich
hierzu kann eine UDP-basierte Kommunikation erfolgen. Die UDP-Kommunikation
bietet insbesondere für
Infrastruktur-zu-Fahrzeug Kommunikation Vorteile.
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Beispielsweise
sendet ein C2X-Teilnehmer mit einer handelsüblichen WLAN-Hardware C2X-Pakete
via UDP im Rundruf-Modus
(Broadcast-Modus). Diese UDP-Pakete werden auf einem vorher festgelegten
Funkkanal (z. B. Kanal 1) und auf einem festgelegten UDP-Port, z.
B. 3000, und einer Broadcast-Adresse (IPv4 oder IPv6), z. B. 255.255.255.255,
versendet. Mittels einem Qualitätssicherungsverfahren
(Quality of Service, QoS) wird sichergestellt, dass die UDP-Datenpakete
mit ausreichender Priorität
behandelt werden, damit diese in einem vorgegebenen Zeitrahmen auch
wirklich gesendet werden können.
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Ein
Empfänger,
der diese speziellen C2X-Botschaften verarbeiten kann, hört immer
auf den dezidierten Kanal (z. B. Kanal 1) und dem dezidierten UDP-Port
mit, auch wenn keine feste Verbindung zum WLAN Access Point aufgebaut
wurde. Zum Mithören
kann der Monitormodus verwendet werden, den die meisten WLAN-Treiber
unterstützen. Die
empfangenen Datenpakete werden nun nach UDP-Paketen mit dem dedizierten
UDP-Port und einer besonderen C2X-Kennung im Inhalt gefiltert und nur
die Daten aus diesen UDP-Paketen werden an die C2X-Anwendungen weitergereicht.
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UDP
kann alternativ oder zusätzlich
zu der MAC-Layer Anpassung bei Datenpaketen, die über WLAN-802.11a/b/g/n
versendet werden, erfolgen.
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Der
Aufbau des Inhalts der UDP-Pakete kann dem der Pakete entsprechen,
die sonst über
z. B. WLAN-802.11p Standard versendet/empfangen werden. Auf diese
Weise ist es möglich,
dass Softwaremodule, die möglicherweise
für WLAN-802.11p Standard
entwickelt werden (z. B. 1609.2, /3), direkt oder mit geringen Adaptionen übernommen
werden können.
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Die
Verwendung von UDP soll am folgenden Beispiel verdeutlicht werden:
An
einer Ampel 202 (siehe 2) soll
der Status der Ampel und Information darüber, wie lange dieser Status
noch gültig
ist, versendet werden. Die Ampel ist bereits mit einem Access-Point für Consumer
WLAN ausgerüstet
(z. B. ein Hot-Spot der Telekom). Dieser Access-Point wird nun verwendet,
um die C2X-Botschaften
mittels UDP zu versenden. Dazu ist keine zusätzliche Hardware notwendig
und es sind auch keine Änderungen
an der Hot-Spot Hardware notwendig. Fahrzeuge, die mit entsprechenden
Empfängern
ausgestattet sind, lauschen immer auf z. B. Kanal 1 und filtern
die dort gesendeten UDP-Botschaften
nach einer Kennung für
C2X und verwenden anschließend
nur diese Informationen für
C2X. Sämtliche
sonstige Kommunikation im Consumer WLAN bleibt davon ungestört und funktioniert
wie bisher.
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Auf
diese Weise können
C2X-Funktionen mit handelsüblicher
WLAN-Funktechnik dargestellt werden, unter Beibehaltung von deren
Funktionalität
für „normale" Kommunikation. Die
Verwendung von UDP kann zu verkürzten
Verbindungsaufbauzeiten für
C2X-Kommunikation unter Verwendung von handelsüblicher WLAN-Funktechnik führen und
somit die Reichweite erhöhen.
Die Erhöhung
der Reichweite ist hierbei im Vergleich zu handelsüblicher WLAN-Technik
mit Verbindungsaufbau zu verstehen.
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Insbesondere
sind keine oder nur minimale Änderungen
am Sender notwendig. Der Empfänger weicht
nur geringfügig
von bereits erhältlichen
Empfängern
ab.
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Ergänzend sei
darauf hingewiesen, dass „umfassend" und „aufweisend" keine anderen Elemente
oder Schritte ausschließt
und „eine" oder „ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner
sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf
eines der obigen Ausführungsbeispiele
beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen
oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden
können.
Bezugszeichen in den Ansprüchen
sind nicht als Einschränkungen
anzusehen.