EM3: Car-to-X Communication an der Karlsruher Institut für Technologie

Karteikarten und Zusammenfassungen für EM3: Car-to-X Communication an der Karlsruher Institut für Technologie

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Explain the different forwarding mechanisms

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Why are geo-based routing mechanisms used in VANETS?

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Which addressing schemes exist and how are they used I geo-based networking?

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Explain how reactive and adaptive DCC work

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Which mechanism exist to control traffic load?

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Why is DCC needed in ad-hoc networks?

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Why is CSMA/CA so attractive for vehicular communication?

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Explain the CSMA/CA principle

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What are the main performance criteria?

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What are the main challenges of the MAC in vehicular ad-hoc communications?

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What is the advantage/disadvantage of higher QAM constellations?

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 What are security objectives in V2X communication?

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EM3: Car-to-X Communication

Explain the different forwarding mechanisms

Greedy

Sender node decides which node is forwarding message.

Select next node based on their distance to target node. Repeat for each node until destination is reached. 

+ Simple

+ Efficient

– Location table of neighbour nodes needed

– Limited reliability when node moves out of coverage

Contention-based

Receiving node decides which node is forwarding. All nodes closer to the destination are candidates for forwarding. Each node applies forward delay based on own distance to target to prevent repeated transmissions.

+ Higher reliability

+ No location table needed

– Increased channel usage

– Higher forwarding latency

EM3: Car-to-X Communication

Why are geo-based routing mechanisms used in VANETS?

  • Reduce traffic in network
  • Allow communication over grater distance

EM3: Car-to-X Communication

Which addressing schemes exist and how are they used I geo-based networking?

  • Unicast – One to one communication
    • GeoUnicast – Geoposition is used to route message
  • Broadcast – One to all communication
    • Topological Broadcast – One to all reached within n hops
    • Geo Broadcast – One to all within designated area
  • Multicast – One to many of many communication
  • Anycast – One to one of many communication

EM3: Car-to-X Communication

Explain how reactive and adaptive DCC work

DCC has to be performed locally without central scheduler

Reactive DCC

Use input to determine output using sate machine:

  • Relaxed – no limitations
  • Active – rate and power is limited moderately
  • Restrictive – only lowest rate and power is allowed

Adaptive DCC 

Act on difference between measured and target CBR.

Adapts transmission rate and converges on target rate.

EM3: Car-to-X Communication

Which mechanism exist to control traffic load?

  • Transmit Power control – Reduction of transmit power resulting in limiting range
  • Transmit rate control – Limit number of messages per vehicle
  • Transmit datarate control – Adapt modulation and coding scheme results in changed SNR requirements and therefore range.
  • DCC sensitivity control – Threshold for channel to be sensed as free (CAA) is changed. Results in reduced communication rate
  • Transmit access control – Packets with lower priority are canceled before transmission
  •  Awareness control – Performance metrics on application layer

EM3: Car-to-X Communication

Why is DCC needed in ad-hoc networks?

Channel is limited resource and overloading has to be prevents ➔ Limit channel occupancy caused by each vehicle.

Channel occupancy time depends on

  • Message rate
  • Message size

On congested highway high rates and large packets overload the network.

Channel congestion leads to

  • Packet loss
  • Reduction of communication range
  • Packet transmission delays

It must be ensured that safety relevant messages are still transmitted

➔ Introduce traffic control for channel

EM3: Car-to-X Communication

Why is CSMA/CA so attractive for vehicular communication?

No central coordination needed

EM3: Car-to-X Communication

Explain the CSMA/CA principle

CSMA/CA = Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance

Listen to the channel before starting transmission. Transmission is only started if channel is free. 

  • 1-persistent: Transmit as soon as channel gets free
  • Non-persistent: If channel is free transmit immediately, else wait random time
  • p-persistant: If channel is free transmit with probability p or wait with probability (1-p) 

EM3: Car-to-X Communication

What are the main performance criteria?

  • Throughput
    • Number of packets delivered successfully
    • Comparable measure is good put – number of bits/packets delivered on application-level
  • Delay
    • Needed time until packet is delivered successfully
    • MAC is responsible for queuing delay and transmission delay
  • Fairness
    • Does every node has the same access chance to send packets?
    • Many different measures used

EM3: Car-to-X Communication

What are the main challenges of the MAC in vehicular ad-hoc communications?

  • Allow many nodes to communicate within a multi-point network
    • Fast changing network topologies caused by vehicles mobility
    • High and unpredictable number of vehicles
    • No feedback channel to provide acknowledgement about successful reception
  • Specific characteristics of wireless communication
    • Vehicles are mobile leading to different channel conditions
    • Fast fading environment
  • Ad-hoc network lack central coordination
    • Localized decisions when and how to access the channel
  • Heterogeneous traffic requirements
    • Different priorities of applications
    • High quality demands
    • Different packet sizes
  • Hidden terminal problem
    • Every node has own perspective
    • Can lead to colliding decisions
  • Multi-channel usage
    • Distribution of V2X messages to several channels

EM3: Car-to-X Communication

What is the advantage/disadvantage of higher QAM constellations?

QAM = Quadrature amplitude modulation

Encode multiple bit in one symbol

+ Increased data rate

– More error prone (in regard to noise)

EM3: Car-to-X Communication

 What are security objectives in V2X communication?

  • Integrity – message must be protected against manipulation and deletion
  • Authenticity – only messages from legitimate participants are accepted
  • Anonymity – messages should not be traceable to the person to ensure privacy
  • Confidentiality – message content should not be reveal to unauthorised users (not for CAMs and DENMs)
  • Performance – security mechanism must be efficient
  • Cost – cost and effort for security modules should be kept low
  • Maintainability – because of the long cycle time in automotive industry solution must be future proof

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