EMMA - Environmental Monitoring in Metropolitan Areas
Motivation
Die flächendeckende Überwachung von Schadstoffen in der Luft wird durch verschiedene nationale und europäische Klimaschutzrichtlinien zunehmend bedeutender. Heutzutage werden Schadstoffwerte mittels weniger stationärer Messstationen erfasst und anschließend auf größere Flächen hochgerechnet.Im EMMA-Projekt soll eine dezentrale und kostengünstige Architektur für die flächendeckende Aufnahme von Messwerten mit Hilfe von Fahrzeugen des ÖPNV entstehen. Busse oder Straßenbahnen werden dabei als mobile Messstationen genutzt. Die aufgenommenen Daten tauschen die Fahrzeuge dann über WLAN untereinander aus. Da sich die Fahrzeuge immer nur sporadisch auf der Straße begegnen, kommen dabei Techniken aus dem Bereich der Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation und der Delay-Tolerant Networks zum Einsatz. Über ein zentrales Gateway gelangen die Messdaten an einen Server, der sie analysiert und ggf. Maßnahmen wie z.B. Fahrverbote veranlasst. Verschiedene Messfahrten, die unter anderem in der Innenstadt von Braunschweig durchgeführt wurden, haben bereits gezeigt, dass das Konzept des Datenaustauschs sehr gut funktioniert und eine Kommunikation zwischen Fahrzeugen auch ohne direkte Sichtverbindung über eine größere Entfernung möglich ist. Neben der Verteilung von Messdaten kann die Architektur auch für den Austausch von z.B. Passagierinformationen genutzt werden.
Forschungsschwerpunkte
Die Forschungsfragestellungen mit denen wir uns im Rahmen von EMMA beschäftigen, umfassen folgende Gebiete:
- Erstellung einer Simulationsumgebung für DTNs
Für die Erforschung neuer Protokolle und Mechanismen entwickeln wir eine Simulationsplattform für DTNs auf der Basis der Netzwerksimulators ns-2. Zusammen mit einem Tool zur Modellierung realistischer Bewegungen von Fahrzeugen des ÖPNV auf der Basis von echten Fahrplandaten soll es möglich sein wirklichkeitsnahe Simulationen durchzuführen und Protokollmechanismen sowie die Informationsverteilung im Netz zu evaluieren.
- Wegewahlmechanismen für DTNs
Wie finden Nachrichten in DTNs zu ihrem Ziel, wenn man nicht weiß, wann das nächste Mal eine Verbindung zu einem anderen Netzteilnehmer besteht und auch nicht sagen kann wer das sein wird oder wohin er fahren wird? Wir erforschen neue Strategien für eine effiziente Wegewahl in opportunistischen Netzen.
- Informationsverteilung in ÖPNV Netzen auf der Basis von DTNs
Im Rahmen von EMMA suchen wir nach neuen Strategien für die Verteilung und Aggregation von Informationen in Busnetzen auf der Basis von DTNs. Dabei betrachten wir sowohl das Szenario des Einsammelns von Messwerten, die an einen zentralen Server geschickt werden sollen, als auch den Fall das Daten von einem oder mehreren zentralen Punkten an alle oder bestimmte Busse ausgeliefert werden. Im Vordergrund stehen dabei immer ein möglichst geringer Bedarf an festinstallierter Infrastruktur und eine hohe Skalierbarkeit.
- Entwicklung eines optimierten DTN Protokolls für eingebettete Systeme
Für die Evaluierung des Verhaltens von DTNs in realen Kommunikationsumgebungen ist es wichtig, das System auf eine günstige und eingebettete Hardwareplattform zu portieren, die uns für Messungen zur Verfügung steht.
- Durchführung von Feldtests zur Analyse der Leistungsfähigkeit von DTN unter realen Bedingungen
Feldtests sollen zeigen, wie sich ein reales DTN Netz im praktischen Einsatz verhält. Die Ergebnisse finden direkt Verwendung in den anderen Aktivitäten.
Studentische Arbeiten
| Titel | Art | Betreuer | Status |
|---|---|---|---|
| Simulation-based Evaluation of Message Delivery in Disruption Tolerant Networks | Diplomarbeit | Dr. Michael Doering, Dr. Sven Lahde | abgeschlossen |
| Simulation and Evaluation of Communication Performance in Bus Networks | Diplomarbeit | Dr. Michael Doering, Dr. Sven Lahde | abgeschlossen |
| Entwicklung eines DTN-basierten Fahrgastinformationssystems auf der Basis von Fahrzeugknoten und Smartphones | Diplomarbeit | Dr. Michael Doering, Dr. Sven Lahde | abgeschlossen |
| Analyse der realen Kommunikationsbedingungen in Fahrzeugnetzen zur Realisierung mobiler und verteilter Informationssysteme | Studienarbeit | Dr. Sven Lahde | abgeschlossen |
| Entwurf und Implementierung eines Verfahrens zur unterbrechungstoleranten Kommunikation zwischen Fahrzeugen des ÖPNV | Diplomarbeit | Dr. Michael Doering | abgeschlossen |
| Entwurf und Implementierung eines Werkzeugs zur Erzeugung von Abdeckungskarten | Bachelorarbeit | Dr. Michael Doering | abgeschlossen |
| Entwurf und Analyse eines DTN-Routingverfahrens für ÖPNV-Netze | Diplomarbeit | Dr. Michael Doering, Dr. Sven Lahde | abgeschlossen |
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Dann wende dich einfach direkt an uns! Wir haben laufend Ideen für mögliche Themen in verschiedenen Bereichen, die aber vielleicht im Moment noch nicht zu einer konkreten Aufgabenbeschreibung ausgearbeitet sind. Vielleicht finden wir dann gemeinsam auch für dich eine passende und interessante Aufgabe.
HiWi Stellen
| Titel | Art | Betreuer | Status |
|---|---|---|---|
| Simulationsumgebung für Delay Tolerant Networks | HiWi Job | Dr. Michael Doering | abgeschlossen |
| Implementierung eines perfekten DTN-Routers | HiWi Job | Dr. Michael Doering | abgeschlossen |
Projektmitglieder
| Name | Telefon | Raum | |
|---|---|---|---|
| Prof. Dr.-Ing. Lars Wolf | wolf[[at]]ibr.cs.tu-bs.de | +49 531 3913288 | 138 |
| Dr. Michael Doering | mdoering[[at]]ibr.cs.tu-bs.de | ||
| Dr. Sven Lahde | lahde[[at]]ibr.cs.tu-bs.de | ||
| Dr. Wolf-Bastian Pöttner | poettner[[at]]ibr.cs.tu-bs.de | ||
| Gerrit Lammert | |||
| Moritz Rosin | MoritzRosin[[at]]gmx.de |
Veröffentlichungen
- Sven Lahde, Michael Doering, Wolf-Bastian Pöttner, Gerrit Lammert and Lars Wolf: A practical analysis of communication characteristics for mobile and distributed pollution measurements on the road, in Wireless Communications and Mobile Computing, Jg. 7, Nr. 10, Seite 1209-1218, John Wiley & Sons, Ltd., Dezember 2007 (LDP+07, DOI, BibTeX)
- Sven Lahde, Michael Doering, Wolf-Bastian Pöttner and Gerrit Lammert: Mobile and Distributed Measurement of Air Pollution in Metropolitan Areas Using Car2X Techniques, in Proceedings of 3nd Symposium on Informationssysteme für mobile Anwendungen (IMA), Braunschweig, Oktober 2006 (LDP+06, BibTeX)
Weitere Fragen
Für weitere Fragen könnt ihr euch an Dr. Sven Lahde oder Dr. Michael Doering wenden.