Simulation von Fahrzeug-zu-X Kommunikation

Dieses Projekt erörtert die Möglichkeiten der Simulation von Anwendungen, die auf Fahrzeug-zu-X Kommunikation basieren. Dabei soll unsere vorhandene Simulationsumgebung VSimRTI weiter entwickelt werden.

Projektthemen

Ein wichtiges Ziel des Projektes ist es, die in den letzten Jahren entwickelte Simulations-Architektur VSimRTI zu ergänzen und zu verbessern. Die folgenden wünschenswerten Features sollen bei der Definition der Arbeitsaufgaben helfen.

Use Case Analyse

GLOSA (Green Light Optimal Speed Advisory)

Die intelligente Kommunikation zwischen Ampeln und Fahrzeugen ist Gegenstand dieser Arbeit. Es sollen dabei verschiedene Ansätze untersucht und miteinander verglichen werden. Zum einen AGL, bei dem Autos aufgrund von empfangenen Ampelschaltungen (via V2X) die optimale Geschwindigkeit wählen, um möglichst viele Ampeln während einer Grünphase zu erreichen. Dem Gegenüber soll GLOSA untersucht werden (bei diesem Ansatz berechnen die Ampeln die für jedes Fahrzeug optimale Geschwindigkeit). Es ist jedoch auch denkbar, dass in einem dritten Ansatz, Autos in Koordination miteinander eine optimale Ampelschaltung berechnen und somit eine für alle optimale Ampel(-phase) erreichen..

Zusammenspiel von Applikationen

Mit zunehmender Komplexität der Applikationen, wird es auch immer wichtiger, das Zusammenspiel mit anderen Applikationen zu berücksichtigen. Möglicherweise hat z.B. eine Ampelanwendung negativen Einfluss auf andere Verkehrseffizienzanwendungen. Noch wichtiger ist die Untersuchung für sicherheitsrelevante Anwendungen.

Safety Applications

Sicherheitsrelevante Applikationen sind momentan nicht ohne weiteres mit den Simulatoren SUMO oder VISSIM zu untersuchen. Die dort implementierten Verkehrsmodelle lassen z.B. keine gezielten Kollisionen zwischen Fahrzeugen zu, welche durch Safety Applications wieder verhindert werden. Dieses Projekt soll Ansätze finden, wie solche Szenarien trotzdem simuliert werden können. Ein Ansatz wäre die Verwendung zweier Instanzen des jeweiligen Verkehrssimulators mit überschneidenden Routen.

Interessante Use Cases aus dem Safety Bereich sind:

• Approaching Emergency Vehicle
Ein Einsatzfahrzeug sendet Informationen über aktuelle Position und Signalzustand, um Wegerecht zu erhalten. Der Erfolg diese Use Cases ist unter anderem daran messbar, dass die benötigte Zeit für die simulierte Strecke abnimmt.
• Cooperative Collision Warning

Simulation Framework

Benutzerinterface

VSimRTI benötigt langfristig ein Benutzerinterface, welches die jetzt schon relative komplexe Konfiguration der einzelnen Federates vereinfacht. Neben der Möglichkeit, die Konfiguration flexibel zu ändern und z.B. Profile anzulegen, sollte es auch möglich sein, Konfigurationen zu verifizieren und logische Fehler schon vor dem Ausführen der Simulation zu entdecken und zu beheben.

Web-Frontend

(vgl. auch Benutzerinterface)

Variante 1:

VSimRTI soll zusammen mit einem Webserver ausgeliefert werden, der über ein Web-Frontend die Steuerung einer Simulation ermöglicht. Dazu gehören: Konfiguration der Federates, Starten, Stoppen einer Simulation und evtl. erste Auswertungsdarstellungen (VSim3)

Variante 2:

VSimRTI wird über ein Web-Frontend anderen zentral (z.B. Homer) zur Verfügung gestellt. Über ein Portal können Konfigurationen erstellt und Simulationen ferngesteuert gestartet werden. Zurückgeliefert werden dann die Simulationsergebnisse.

Korrektheits- und Performance-Analyse von Simulationen

Simulationen mit VSimRTI sind generell diskrete Event Simulationen. Dabei erzeugen die einzelnen Simulatoren Events, die für andere Simulatoren notwendig sind und mit ihnen synchronisiert werden müssen. Dieses Projekt hat zum Ziel, ein visuelles Analyse- Tool einzusetzen bzw. zu schaffen, bei dem die Abhängigkeiten der einzelnen Events dargestellt werden können. Mit Hilfe dieses Tools können zum einen Fehleranalysen bei neu zu koppelnden Simulatoren durchgeführt werden. Zum anderen sollen Performance Untersuchungen gemacht werden, um zu sehen, wo noch Optimierungsbedarf im Simulationsframework herrscht.

Parallelisierung von Simulationen

Ein häufiger Anwendungsfall ist die Simulation eines gleichen Szenarios mit unterschiedlichen Anfangsparametern, z.B. V2X Penetration Rate. Für das automatisierte Starten von Simulationen existiert bereits ein serieller Simulation Runner. Ziel dieser Aufgabe soll es sein, ein Konzept zu entwickeln, wie dieser Simulation Runner parallelisiert werden kann, um die Testserien schneller durchführen zu können.

Detaillierte Simulation der Kommunikation

Geo Routing Protocol (GPSR) für OMNeT++

Verschiedene Use Cases erfordern eine Informationsverteilung, bei der die geographische Position der Empfänger berücksichtigt wird. Deshalb wurden verschiedenen Adressierungsarten spezifiziert, die auf geographischen Routing Algorithmen basieren. Die momentan verwendete Modelbibliothek von OMNeT++ (INETMANET) unterstützt jedoch kein Geo Routing Protokoll. Andere Simulatoren, die nicht mit VSimRTI gekoppelt sind, wie Ns-2 haben aber schon Implementierungen von Geo Routing. Ziel dieses Projekts soll entsprechend eine Portierung eines geeigneten Protokolls (z.B. GPSR) sein, damit OMNeT++ ebenfalls zur Simulation entsprechender Szenarien verwendet werden kann.

Erweiterung der Visualisierungstools

April 8th, 2020 ∎