Simulation-based Evaluation of Message Delivery in Disruption Tolerant Networks

Die Vernetzung von Fahrzeugen mittels mobiler Ad-hoc-Netze bietet die Möglichkeit, dass Fahrzeuge untereinander Informationen austauschen, um sich gegenseitig vor z.B. Unfällen, Staus oder anderen Gefahrensituationen zu warnen. Als Kommunikationsstandard für solche Netze hat sich derzeit IEEE 802.11 etabliert. Die Dynamik innerhalb dieser Fahrzeugnetze in Form von hohen Geschwindigkeiten und heterogenen Umgebungen (Stadt, Landstraße und Au-tobahn) stellen allerdings beträchtliche Anforderungen an die Kommunikationsprotokolle. Die Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation bietet zusätzlich Potential für vielfältige weitere An-wendungen. So können mittels dieser Technologie auch mobile verteilte Informationssysteme auf der Straße aufgebaut werden. Ein solches Informationssystem kann beispielsweise in Bussen oder Straßenbahnen flächendeckende Messwerte über die Luftqualität in einer Stadt erfassen. Die gemessenen Daten werden dann zwischen den Bussen ausgetauscht und somit im Netzwerk verteilt. Allerdings begegnen sich Busse oder Straßenbahnen im Straßenverkehr immer nur kurz-zeitig. Für die Kommunikation zwischen den Fahrzeugen bedeutet dies, dass die Protokolle mit den häufigen Verbindungsunterbrechungen und Topologieänderungen des Netzwerks umgehen können müssen (disruption tolerance).

Aufgabe

Im Rahmen dieser Diplomarbeit soll mit Hilfe von Netzwerksimulationen untersucht werden, wie leistungsfähig der Ansatz der Disruption Tolerant Networks (DTNs) hinsichtlich der Nach-richtenverteilung in dynamischen Fahrzeugnetzen ist. Dazu sollen zuerst die Motivation und Grundlagen des DTN Ansatzes ausführlich erarbeitet werden. Zusätzlich sind dabei auch existie-rende Ansätze für die Realisierung von DTNs zu untersuchen und ggf. zu vergleichen. Anschlie-ßend soll die DTN Referenzimplementierung der Delay-Tolerant Networking Research Group (DTNRG) für den Netzwerksimulator ns-2 implementiert werden. Auf Basis dieser Implementie-rung sollen dann umfangreiche Netzwerksimulationen durchgeführt werden, um die Kommuni-kationseigenschaften von DTNs in mobilen Umgebungen genauer zu untersuchen. In ersten Si-mulationen sollen dabei Szenarien realer Messungen nachgebildet werden und die Simulations-ergebnisse mit den realen Messergebnissen verglichen werden. Anschließend soll untersucht werden, wie sich Nachrichten in DTNs ausbreiten. Dabei ist insbesondere darauf zu achten, wie schnell und wie flächendeckend Nachrichten an die Teilnehmer des DTN verteilt werden. Auf Basis der gesammelten Ergebnisse soll ein mögliches Optimierungspotential in der DTN Refe-renzimplementierung hinsichtlich des zu Beginn beschriebenen Szenarios eines verteilten Infor-mationssystems für Umweltmessungen identifiziert werden. Die Simulationsergebnisse sind in der Arbeit ausgiebig zu dokumentieren und zu interpretieren.