Institute for Theoretical Information Technology

Realitätsnahe Feldstärkeprädiktion und Mobilitätsmodelle in der Verkehrstelematik

Einleitung

  

Die Kommunikation von Fahrzeugen zu Fahrzeugen und auch von Fahrzeugen mit Straßenverkehrsinfrastrukturelementen wird in naher Zukunft Realität werden. Hierdurch kann beispielsweise die Sicherheit der Verkehrsteilnehmer immens erhöht oder der Verkehrsfluss deutlich verbessert werden. Damit solche Systeme in der Praxis eingesetzt werden dürfen, müssen Sie intensiv getestet werden. Im Rahmen dieses Kooperationsprojekts mit der Qosmotec Software Solutions GmbH werden Testlösungen und Dienstleistungen zum wirkungsvollen und realitätsnahen Test dieser Kommunikationsmechanismen entwickelt. Signalstärken der sich bewegenden Teilnehmer werden für Tests in Laborumgebungen simuliert und ersetzen somit reale Testfahrten weitestgehend. Hierbei stützen sich beide Partner auf ihre langjährigen Erfahrungen mit Mobilfunknetzen.

Projektziel

Ziel dieses Projektes ist die Umsetzung eines Ende-zu-Ende-Testsystems zur Feldstärkeprädiktion in der Verkehrstelematik, um kostengünstige Tests für Kommunikationssysteme in der Verkehrstelematik zu ermöglichen. Hierbei sind folgende Komponenten hervorzuheben:

• Ein Testsystem, insbesondere um Drive-Tests in abstrakten und topographisch beschriebenen Umgebungen mit Kanalmodellen für die Verkehrstelematik umzusetzen
• Aufzeichnung und analyseorientierte Darstellung des zugehörigen Nachrichtenaustauschs
• Entwicklung realitätsnaher Kanalmodelle unter Berücksichtigung topographischer Umgebungsinformationen
• Erweiterung bzw. Anpassung eines Werkzeugs zur Radiowellenausbreitung, das topographische Umgebungsinformationen, insbesondere andere Verkehrsteilnehmer, berücksichtigt
• Parameterkalibrierung für die Kanalmodelle, Einstellung auf und Abgleich mit Testfahrten
• Testfälle basierend auf Mobilitätsmodellen zur Verifikation der Einzelmodule und zur Demonstration des Potentials

Aufgaben

Kanalmodelle zur Feldstärkeprädiktion in der Verkehrstelematik

Zur Akzeptanz der Labortest spielt die Güte der Kanalmodelle eine entscheidende Rolle. Folglich müssen besonders die Mobilität der Teilnehmer und die hohe Übertragungsfrequenz von 5.8 GHz durch solche Modelle abgebildet werden. Darüber hinaus ist es wichtig, realistische Szenarien nachzustellen. Dazu ist es unabdingbar, realistische oder gar reale Umgebungen zu berücksichtigen. Dementsprechend werden verwandte Methoden zur Entwicklung semi-stochastischer Kanalmodelle im Mobilfunk auf die veränderten Bedingungen im Verkehrsnetz angewendet. Die Umgebungsabhängigkeit wird mit Hilfe von Erweiterungen und Anpassungen der Werkzeuge zur Radiowellenausbreitung hergestellt.

Mobilität in Verkehrsnetzen

Die meisten gängigen Verkehrsmodelle nehmen Unabhängigkeit der Teilnehmer an. Eine solche Annahme ist offensichtlich zur Modellierung von Verkehrsteilnehmern ungeeignet. Folglich werden spezielle Verkehrsmodelle untersucht und eingesetzt.

Radiowellenausbreitung

Die Einbeziehung der Umgebung in die Kanalmodelle wird auf Grundlage der Werkzeuge zur Radiowellenausbreitung erfolgen. Wichtig sind hierbei insbesondere, dass andere Verkehrsteilnehmer berücksichtigt werden müssen und die veränderte Charakteristik der Ausbreitungseffekte für die hohe Frequenz von 5.8 GHz erfasst werden muss.

Verifikation durch Testfälle

Schließlich werden die Teilaufgaben mittels Testfällen verifiziert. Hierzu zählen unter anderem:

• Untersuchungen zur Konnektivität bzw. Erreichbarkeit und Reichweite von Verkehrsteilnehmern
• Parameteroptimierung für die Radiowellenausbreitung
• Simulation realistischer Szenarien wie beispielsweise Überholvorgänge oder Kreuzungssituation

Fortschritte

• Wesentliche Elemente zur Kanalmodellierung sind bereits entwickelt. Die Einbeziehung von Umgebungsinformationen aus der Wellenausbreitung PIROPA ist in diesen Modellen möglich.
• Zur Simulation von Verkehrsnetzen können Komponenten wie SUMO und VEINS in der Simulationsumgebung OmNet++ geeignet mit der Radiowellenausbreitung PIROPA verknüpft werden. Hierzu haben bereits erste vielversprechende Arbeiten begonnen.

Danksagung

Wir danken dafür, dass dieses Projekt vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert wird.

Kontakt

Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte Michael Reyer oder Florian Schröder.