Entwurf und Implementierung eines Verfahrens zur unterbrechungstoleranten Kommunikation zwischen Fahrzeugen des ÖPNV

Die Vernetzung von Fahrzeugen mittels mobiler Ad-hoc-Netze bietet die Möglichkeit, dass Fahrzeuge untereinander Informationen austauschen, um sich gegenseitig z.B. vor 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 Autobahn) stellen allerdings beträchtliche Anforderungen an die Kommunikationsprotokolle. Die Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation bietet zusätzlich Potential für vielfältige weitere Anwendungen. So können mittels dieser Technologie mobile verteilte Informationssysteme aufgebaut werden, in denen Linienbusse flächendeckende Messwerte erfassen. Die gemessenen Daten werden dann zwischen den Fahrzeugen ausgetauscht und somit im Netzwerk verteilt.

Anwendungen für ein solches Netzwerk aus im Straßenverkehr mitschwimmenden Fahrzeugen sind beispielsweise Luftgütemessungen und die Erfassung von Daten zur Beurteilung der Verkehrslage. Allerdings begegnen sich Busse oder andere Flottenfahrzeuge im Straßenverkehr immer nur kurzzeitig. Für die Kommunikation zwischen den Fahrzeugen bedeutet dies, dass die Protokolle mit den häufigen Verbindungsunterbrechungen und Topologieänderungen des Netzwerks umgehen können müssen (disruption tolerance). Weiterhin müssen die kurzen Zeitfenster, in denen sich Fahrzeuge begegnen, möglichst effizient zur Kommunikation genutzt werden. Aus diesem Grund werden intelligente Aggregations- und Priorisierungsverfahren benötigt, mit denen sich das zu übertragende Datenvolumen reduzieren und die Datenqualität verbessern lässt.

In dieser Diplom-/Masterarbeit soll ein intelligentes Verfahren zur Informationsverbreitung in Public Transport Vehicular Adhoc Networks (PT-VANs) entworfen und implementiert werden. Dabei sollen die Anwendungsfälle „Luftgütemessung“, „Verkehrsdatenerfassung“, „Fahrgastinformation“ und „Flottenmanagement“ im Vordergrund stehen. Angestrebt wird eine möglichst schnelle Informationsverteilung im Netzwerk. Aus diesem Grund soll untersucht werden, ob sich durch eine anwendungsspezifische Verdichtung der Daten die Informationsverbreitung beschleunigen lässt.

Zunächst wird eine DTN-Implementierung für Embedded-Plattformen auf Basis von OpenWRT/Linux entwickelt. Dabei müssen die verhältnismäßig knappen Ressourcen (CPU-Leistung, Arbeitsspeicher, Massenspeicher, etc.) des Embedded-Systems berücksichtigt werden, jedoch soll auch die Interoperabilität mit der DTN2-Referenzimplementierung der DTNRG gewährleistet werden. Für die Funktionalitäten "Routing" und "Neighbor Discovery" müssen geeignete Schnittstellen bereitgestellt werden. Weiterhin soll ein Routingverfahren und ein Neighbor-Discovery-Protokoll exemplarisch implementiert werden.

Anschließend soll untersucht werden, ob die Effizienz des DTNs durch Datenaggregation gesteigert werden kann. Dazu müssen die "Floating Object"-Daten zunächst klassifiziert werden, um dann geeignete Aggregations- und Priorisierungsstrategien abzuleiten. In einem weiteren Schritt sollen diese Mechanismen in die DTN-Implementierung integriert werden.

Für die abschließende Evaluation sind Performancemetriken und automatisierte Messverfahren zu entwickeln. Dabei soll auch die Leistung der Embedded-Implementierung mit der DTN2-Referenzimplementierung verglichen werden.