Multi-channel routing for security-critical vehicles

Abstract

The aim of this thesis is to produce a capable multi-channel router for security-critical vehicles. In a multi-channel router, multiple network interfaces are connected to the router, providing a more reliable connection to the Internet. Multi-channel routers in automotive systems increase reliability for critical communications and are therefore necessary, for example, in emergency vehicles.

In this thesis, we propose a 5G-capable multi-channel router and validate it with different configurations and in different environments ranging from 4G to 5G and urban to rural. A holistic design centered around reliability was employed via redundancy mechanisms in software and hardware design. Testing in this thesis demonstrated that the multi-channel router significantly improved connection reliability, especially in non-stationary automotive settings, by reducing network outages when compared to the standard router.

Tämän diplomityön tarkoitus on tuottaa 5G-teknologialla toimiva monikanavareititin turvallisuuskriittisiin ajoneuvoihin. Monikanavareitittimissä yhdistetään useampi verkkorajapinta reitittimeen, mikä mahdollistaa luotettavamman verkkoyhteyden. Monikanavareitittimet kasvattavat toimintavarmuutta kriittisille datayhteyksille ajoneuvoissa, ja ovat siten tarpeellisia muunmuassa hälytysajoneuvoissa.

Tässä diplomityössä esittelemme 5G monikanavareitittimen ja validoimme sen erilaisilla asetuksilla ja erilaisissa ympäristöissä, vaihtaen 4G-teknologiasta 5G-teknologiaan ja kulkien kaupunkiympäristöstä haja-asutusalueille. Suunnittelu perustui kokonaisvaltaiseen toimintavarmuuden tuottamiseen laitteisto- ja ohjelmistosuunnittelun päällekkäisyyksillä varmentaen. Diplomityön testausvaihe osoitti, että monikanavareititin paransi verkkoyhteyksien toimintavarmuutta huomattavasti erityisesti liikkessä olevassa ajoneuvossa vähentämällä verkkokatkoja verrattuna verrokkilaitteeseen.