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A physical layer experimentation framework for automotive WLAN
Ort / Verlag
Paderborn
Erscheinungsjahr
2018
Verknüpfte Titel
Beschreibungen/Notizen
Tag der Verteidigung: 25.06.2018 ; Der Promovend hat zusätzlich zu dem Betreuer weitere Personen angegeben
ger: Zukünftig werden Automobile mit Kommunikationsmodulen ausgestattet sein, die einen direkten Datenaustausch zwischen den Fahrzeugen ermöglichen. Auf diese Weise können sich Verkehrsteilnehmer koordinieren, um so den Straßenverkehr sicherer, effizienter und komfortabler zu gestalten. Eine der Technologien, die dafür in Betracht gezogen wird, ist IEEE 802.11p, eine an Fahrzeugnetze angepasste Version von normalem Wireless LAN (WLAN). Die Entscheidung WLAN, und damit einen bereits vorhandenen Standard, heranzuziehen, ist im Hinblick auf die Markteinführung sicherlich nachvollziehbar. Gleichzeitig stellt sich allerdings die Frage, ob eine Technologie, die für relativ statische Anwendungen entwickelt wurde, den Herausforderungen dynamischer Fahrzeugnetze gerecht werden kann. Software Defined Radios (SDRs), programmierbare Funksende- und -empfangseinheiten, bieten vollen Zugriff auf alle Aspekte der Kommunikation und sind damit prädestiniert, die Eignung von WLAN zu untersuchen. Um dies zu ermöglichen, haben wir IEEE 802.11p basierend auf GNU Radio implementiert. GNU Radio ist eine SDR-Entwicklungsumgebung, mit der drahtlose Kommunikation prototypisch umgesetzt werden kann. Durch Abbildung des Standards in Software können wir dieselbe Implementierung für Simulationen und Messungen benutzen. Im ersten Teil der Arbeit gehen wir auf unsere IEEE 802.11p-Implementierung ein. Wir untersuchen die Aufwändigkeit der Berechnungen und zeigen die Korrektheit durch Simulationen und Interoperabilitätstests. Darüber hinaus erweitern wir unsere Implementierung durch zeitkritische Funktionen, wie Kanalzugriff und automatische Anpassung der Empfangsverstärkung, ohne die Komplexität merklich zu erhöhen ...
eng: Future cars will be equipped with communication modules that allow them to exchange information directly with each other and potentially infrastructure nodes, forming a Vehicular Ad Hoc Network (VANET). Through communication, cars will be able to coordinate and drive cooperatively, which will make transportation safer, more efficient, and more comfortable than ever before. One of the considered technologies for vehicular networks is IEEE 802.11p, a slightly modified version of consumer Wireless LAN (WLAN) that was adapted to better fit the characteristics of vehicular environments. While the decision to rely on readily available technology might ease market introduction, it also raises the question whether a physical layer that was designed for relatively static indoor environments can provide reasonable performance in highly dynamic VANETs. Using Software Defined Radios (SDRs), i.e., fully programmable radios, we are able to address this question, as they allow us to closely examine and modify the physical waveform. We made SDRs accessible for research on VANETs by implementing the first IEEE 802.11p transceiver for GNU Radio, a popular real-time signal processing framework for use in SDRs. Performing all signal processing on a PC, our transceiver is well-suited for rapid prototyping and can be used for simulations as well as real-world experiments, offering a seamless switch from theory to practice. In the first part of the thesis, we detail the design of our IEEE 802.11p transceiver, study its computational complexity, and present results from thorough validations through simulations and interoperability tests. We furthermore show that it is possible to support time-critical functionalities like channel access and automatic gain control without giving up the advantages of a PC implementation ...