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Definition Was ist 802.11p (pWLAN / ITS-G5)?

802.11p ist ein auf 802.11a aufbauender WLAN-Standard zur Vernetzung von Fahrzeugen untereinander, mit Verkehrsinfrastruktur und mit anderen Verkehrsteilnehmern. Die Funktechnik ist für Entfernungen von wenigen hundert Metern konzipiert. Für die speziellen Anforderungen der Fahrzeugvernetzung wie die Echtzeitfähigkeit wurde die WLAN-Technik angepasst.

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Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
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(Bild: © aga7ta - stock.adobe.com)

Der Standard 802.11p wurde bereits im Jahr 2010 vom IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) veröffentlicht. Er basiert auf dem WLAN-Standard 802.11a und ist für die Fahrzeugvernetzung vorgesehen. Insbesondere soll er die Vernetzung von Fahrzeug-zu-Fahrzeug (auch Vehicle-to-Vehicle (V2V) oder Car-to-Car (C2C)), Fahrzeug-zu-Straße (auch Vehicle-to-Road (V2R) oder Car-to-Road (C2R)) und Fahrzeug-zu-Infrastruktur (auch Vehicle-to-Infrastructure (V2I) oder Car-to-Infrastructure (C2I)) ermöglichen.

Die WLAN-Technik funktioniert über Entfernungen von wenigen hundert Metern und ist für die speziellen Anforderungen der Verkehrsvernetzung wie Echtzeitfähigkeit optimiert. 802.11p, auch als pWLAN bezeichnet, ermöglicht die Realisierung von DSRC-Netzen (Dedicated Short Range Communication). Das European Telecommunications Standards Institute (ETSI) nennt den Standard ITS-G5.

Für den funkbasierten Datenaustausch wird das 5,9-GHz-Funkband genutzt. Für das pWLAN existieren alternative Konzepte, die auf 4G- und 5G-Mobilfunktechnik basieren. Diese alternativen Vernetzungstechniken fallen unter den Sammelbegriff Cellular V2X (C-V2X).

Technische Merkmale des pWLANs

  • Nutzung des 5,9-GHz-Funkbands
  • basiert auf WLAN nach 802.11a
  • funktioniert auf Entfernungen von einigen hundert Metern (maximal bis zu 1.000 Meter)
  • Latenzzeiten von wenigen Millisekunden
  • für Fahrzeuggeschwindigkeiten von bis zu 200 km/h geeignet

Funktionsweise von 802.11p

Die Vernetzung von Fahrzeugen untereinander und mit anderen Verkehrsteilnehmern oder der Verkehrsinfrastruktur stellt besondere Anforderungen. Hierfür wurde die WLAN-Technik ausgehend vom Standard IEEE 802.11a entsprechend optimiert. Im 802.11p-Standard sind die physikalische Schicht und Teile der Sicherungsschicht (MAC-Layer) definiert.

Verbindungen zwischen Fahrzeugen oder mit Infrastruktur am Straßenrand bestehen meist nur für sehr kurze Zeit. Deshalb wird auf zeitraubende Authentifzierungsmechanismen auf WLAN-Ebene verzichtet. Sobald ein WLAN-Kanal aktiv ist, können Daten gesendet und empfangen werden. Die üblichen Authentifizierungsmechanismen eines 802.11-WLANs werden nicht verwendet und sind bei Bedarf von den Protokollen höherer Netzwerkebenen zu integrieren.

Das pWLAN unterteilt den verfügbaren 5,9-GHz-Frequenzbereich in verschiedene Kanäle. Die Kanäle sind für Servicefunktionen, Steuerfunktionen und Sicherheitsfunktionen vorgesehen. Nachrichten werden als Broadcasts gesendet. Auf Empfangsbestätigungen der Nachrichten wird verzichtet. Dank dieser Optimierungen sind Latenzzeiten im Millisekundenbereich erzielbar.

Abgrenzung zu den Mobilfunkvarianten Cellular-V2X (C-V2X) auf Basis von LTE und zukünftig 5G

802.11p existiert bereits seit 2010. Grundsätzlich überbrückt die Technik nur wenige hundert Meter. Eine Infrastruktur zur Übertragung von Informationen der Fahrzeuge und Verkehrsteilnehmer zu zentralen Datenverarbeitungsstellen, wie sie beispielsweise die Mobilfunktechnik bietet, fehlt.

In den letzten Jahren hat die Mobilfunkvariante Cellular-V2X (C-V2X) mehr und mehr an Bedeutung gewonnen. Sie nutzt die LTE- und zukünftig die 5G-Mobilfunkinfrastruktur und ermöglicht sowohl die direkte Kommunikation zwischen Fahrzeugen als auch Verbindungen mit zentralen Leitstellen. Aktuell ist noch nicht absehbar, ob sich 802.11p oder Cellular-V2X für die Fahrzeugvernetzung durchsetzt. Viele Fahrzeughersteller tendieren mittlerweile zu Cellular-V2X.

Einsatzmöglichkeiten des pWLANs

Mit Hilfe des pWLANs und ITS-G5 lassen sich Anwendungen und Sicherheitssysteme realisieren wie:

  • Schutz vor Auffahrunfällen
  • Warnung vor Gefahrenstellen, Einsatzfahrzeugen oder Baustellen
  • Bildung von Fahrzeugkolonnen mit optimiertem Abstand
  • Vorfahrtsassistenten
  • Ampelassistenten
  • Überwachung des toten Winkels

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