Analyse der Übertragungseigenschaften in der AIM Plattform

Im Rahmen des Forschungsprojekts „Anwendungsplattform Intelligente Mobilität (AIM)“ des DLR-Instituts für Verkehrssystemtechnik wird ein Streckenzug in Braunschweig mit Road-Site-Units (RSUs) ausgestattet. Diese RSUs ermöglichen es über eine Funkschnittstelle (IEEE 802.11p) fahrzeugrelevante Daten wie zum Beispiel den Status einer Lichtsignalanlage zu übermitteln. Diese Informationen können wiederum von Applikationen im Fahrzeug genutzt werden. Besonders für sicherheitsrelevante Anwendungen, beispielsweise der Warnung vor einem Unfall, können diese Nachrichten zeitkritisch sein. Daher sind die Latenzen der Informationsübertragung von großem Interesse. In dieser Arbeit sollen daher die Übertragungseigenschaften und auftretende Verzögerungen analysiert und mögliche Optimierungspotenziale in der Anlage untersucht werden.

Aufgabenstellung

Zu Beginn der Arbeit sollen zunächst verwandte Arbeiten in Bezug auf Messungen und Auswertungen von Netzeigenschaften, wie beispielsweise Latenzen in der IEEE 802.11p Fahrzeugkommunikation und auch der Zeitsynchronisation, dargestellt werden. Insbesondere sind bei der Literaturrecherche Szenarien mit stationären und mobilen Fahrzeugen bzw. Infrastrukturkomponenten von Interesse.

Anschließend ist eine Betrachtung der grundlegenden Funktionsweise von gängigen Zeitsynchronisationsverfahren beispielsweise über GPS oder mithilfe von NTP-Servern erforderlich. Ebenso soll die Übertragungstechnologie IEEE 802.11p zusammen mit deren verwendeten Nachrichtenformaten Berücksichtigung finden.

Für eine Analyse aktueller Übertragungsverzögerungen soll ein geeignetes stationäres Testsetup aufgebaut werden, bestehend aus Standard-PCs sowie NEC Linkbirds mit denen die IEEE 802.11p Kommunikation realisiert wird. Die Synchronisation der beteiligten Komponenten mithilfe temperaturgeregelter GPS-Empfänger ermöglicht dabei eine Untersuchung und Vergleich von Verzögerungen über Systemgrenzen hinweg. Die dabei erreichte Genauigkeit und dafür benötigte Zeit soll zunächst ermittelt werden. Außerdem soll auch die grundlegende Architektur des realen Systems und des Testaufbaus dargestellt und dies miteinander verglichen werden. Anschließend sollen geeignete Untersuchungsszenarien definiert und mithilfe verschiedener Nachrichtentypen und –größen die entstehenden Verzögerungen auf den beteiligten Komponenten und Schichten möglichst detailliert untersuchen werden. Dabei sollen auch mögliche Unterschiede in Bezug auf die Entfernung betrachtet werden.

Ein Schwerpunkt soll jeweils auf die Auswertung der Messdaten gelegt werden. Dazu sollen verschiedene Messungen miteinander verglichen und Unterschiede herausgearbeitet werden. Außerdem ist auch eine Betrachtung von möglichen resultierenden Optimierungspotenzialen erforderlich. Ein potenzieller Ansatz wäre der Vergleich von einem Echtzeit- mit einem Standardkernel.