title: Design and Evaluation of Vehicular Cooperative Downloading and its Performance in Heterogeneous Networks
title: Entwicklung und Analyse von kooperativen Downloads in Fahrzeugen und deren Effektivität in heterogenen Netzwerken
Creators: name: Niebisch, Michael
Publisher: name: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Year: 2025
Subjects: subject: Coperative Downloading
subject: V2X Communication
subject: Vehicular Communication
subject: Communication Strategy
subject: CoDiPy
subject: Simulation

description: The continued integration of software-defined features and capabilities into the vehicular world increases the need for update capabilities. There is currently the possibility of sending data to vehicles via often ubiquitous cellular communication. However, the increase in cellular data usage also increases the manufacturer's monetary costs. This dissertation investigates the use of vehicular cooperative downloading via heterogeneous communication networks to reduce the reliance on cellular communication while also reducing economic costs. For this purpose, a simulation framework is implemented to simulate the cooperative downloading system efficiently, allowing for extended and in-depth evaluations. With this framework, aspects of message encoding, protocol, and system design are investigated. Real-world vehicular WiFi measurements are performed and analyzed to quantify the availability of communication options with WiFi Access Points. Building upon this research, a simulation scenario replicates the reception probability observed in the measurements. This scenario facilitates the assessment of incorporating data into the cooperative downloading system via opportunistic communication with WiFi Access Points. A new Hybrid encoding scheme is introduced and evaluated to encode information about needed data parts into messages efficiently. Further, the specific focus is on the economic impact of cooperative downloading aspects. Two strategies for introducing data into the vehicular fleet are thoroughly analyzed and show the great potential of reducing the costs of vehicular data communications. Overall, a suitable message design and protocol is introduced, enabling the efficient use of multiple communication networks. The evaluation shows great prospects for lowering future vehicular communication costs by enabling cooperation for data transfers.
description: Die fortlaufende Integration von software-definierten Funktionen und Fähigkeiten in die Fahrzeugwelt erhöht den Bedarf an Update-Möglichkeiten. Derzeit besteht die Möglichkeit, Daten über die oft omnipräsente Mobilkommunikation an die Fahrzeuge zu senden. Allerdings führt die Zunahme des Datenverkehrs über Mobilfunk auch zu erhöhten finanziellen Kosten für den Fahrzeughersteller. Diese Dissertation untersucht die Verwendung von kooperativen Downloads in Fahrzeugen über heterogene Kommunikationsnetze, um die Abhängigkeit von der Mobilfunkkommunikation zu reduzieren und gleichzeitig die wirtschaftlichen Kosten zu senken. Zu diesem Zweck wurde ein Simulationsframework implementiert, um das System von kooperativen Downloads effizient simulieren zu können und Analysen zu ermöglichen. Mit diesem Framework wurden Aspekte der Nachrichtencodierung, und des Protokoll- und Systemdesigns untersucht. Es wurden Messungen von tatsächlichen WLANs durchgeführt und ausgewertet, um die Kommunikationsmöglichkeiten zwischen WLAN-Zugangspunkten und Fahrzeugen zu quantifizieren. Aufbauend auf dieser Forschung repliziert ein Simulationsszenario die in den Messungen beobachtete Empfangswahrscheinlichkeit. Dieses Szenario ermöglicht die Bewertung der Übertragung von Daten in das kooperative Download-System über opportunistische Kommunikation mit WLAN-Zugangspunkten. Ein neues Hybrides Codierungsschema wurde eingeführt und bewertet, um Informationen über benötigte Datenbestandteile effizient in Nachrichten zu codieren. Darüber hinaus lag der Schwerpunkt auf der wirtschaftlichen Betrachtung von Aspekten des kooperativen Downloads. Zwei Strategien für die Verteilung von Daten in die Fahrzeugflotte wurden eingehend analysiert und zeigten das große Potenzial zur Senkung der Kosten für die Datenkommunikation in Fahrzeugen. Insgesamt wurde ein geeignetes Nachrichtendesign und Protokoll vorgestellt, das die effiziente Nutzung mehrerer Kommunikationsnetze ermöglicht. Die Evaluation zeigt ein großes Potenzial zur Senkung der zukünftigen Kommunikationskosten in Fahrzeugen durch die Kooperation bei Datenübertragungen.