Simulation and Evaluation of Communication Performance in Bus 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 die Leistungsfähigkeit der WLAN-Kommunikation in solchen „Busnetzwerken“ untersucht werden. Zur Durchführung der Simulationen bedarf es eines Mobilitätsmodells für Fahrzeuge des öffentlichen Nahverkehrs. In einem ersten Schritt sollen hierfür existierende verkehrstheoretische Ansätze zur Beschreibung des ÖPNV untersucht werden, um die zentralen Eigenschaften für das Mobilitätsmodell zu bestimmen. Anschließend soll ein Generator implementiert werden, der möglichst unter Ver-wendung authentischer Daten über Bus-/Straßenbahnhaltestellen, Linen und Takten realistische Mobilitätsmuster für den Öffentlichen Nahverkehr einer Stadt erzeugt. Dabei soll es auch mög-lich sein einzelne Parameter zu variieren, bzw. Schwankungsbereiche für beispielsweise die An-kunfts- und Abfahrtszeiten an einzelnen Haltestellen zu definieren. Eine Visualisierung des er-zeugten ÖPVN Netzwerks in z.B. GoogleMaps oder Google Earth wäre ebenfalls wünschens-wert. Um auf Basis des entwickelten Mobilitätsmodells Netzwerksimulationen durchzuführen, müssen die erzeugten Mobilitätsmuster direkt als Eingabe für den Netzwerksimulator ns-2 ge-nutzt werden können. Nach der Fertigstellung des Mobilitätsgenerators soll Leistungsfähigkeit von WLAN Kommuni-kation in verschiedenen ÖPNV Szenarien evaluiert werden. Dabei sollen zum Einen statistische Werte wie z.B. die Häufigkeit von Busbegegnungen und die potentielle Verbindungsdauer ermit-telt werden. Weiterhin sollen aber auch kommunikationsspezifische Parameter wie z.B. Durch-satz, Verzögerung oder Signalstärke bestimmt werden. Die Simulationsergebnisse sind in der Arbeit ausgiebig zu dokumentieren und zu interpretieren. Ferner soll eine Abschätzung erfolgen, für welche Anwendungen ein solches Busnetzwerk geeignet ist.