Car-to-X (C2X)-Kommunikation ermöglicht künftigen fahrzeuginternen Anwendungen, hochaktuelle Informationen zu der momentanen Umgebung eines Fahrers anzuzeigen. Durch C2X-basierte, verteilte Informationsverwaltung könnten vernetzte Fahrerassistenzsysteme beispielsweise Glatteis- oder Unfallwarnungen längerfristig regional bereitstellen. Zudem befähigt Informationsverwaltung präsente Fahrzeuge, zum Beispiel verteilt bereitgestellte Verkehrsinformationen fortlaufend zu aktualisieren. Dies kann zur Stauvermeidung genutzt werden, was neben Fahrkomfort und erhöhter Verkehrssicherheit ökologische Vorteile mit sich bringt. Ferner erlaubt Publish/Subscribe (Pub/Sub)-Kommunikation, ausschließlich parkplatzsuchende Fahrzeuge über einen freigewordenen Stellplatz zu informieren oder Änderungen des Verkehrsaufkommens zu verfolgen. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Distributed Hash Tables (DHTs) und aufsetzenden, strukturierten Peer-to-Peer (P2P)-Algorithmen. Thematisiert wird deren Einsatz für die verteilte Informationsverwaltung und eine räumlich und zeitlich entkoppelte Pub/Sub-Realisierung in hochmobilen, rein dezentralen Fahrzeugnetzen. Dezentralität impliziert unter anderem, dass Informationen nicht über den Umweg eines mittelnden Servers, sondern direkt von Fahrzeug zu Fahrzeug und damit besonders schnell ausgetauscht werden. Um den Herausforderungen der hochmobilen, verteilten Umgebung gerecht zu werden, gliedert das erarbeitete Vehicular Information Space Framework (VIS)-Konzept das Verkehrsnetz in interagierende Segmente, die je ein strukturiertes P2P-Overlay bilden. Fahrzeuge verwalten Informationen ihres eigenen Segments und tauschen sie in bestimmten Fällen zwischen benachbarten Segmenten aus. Pub/Sub wird auf die DHTs der Segmente aufgesetzt. Die Framework-Implementierung des Konzepts verifiziert dessen Umsetzbarkeit und dient als Evaluationsgrundlage: Simulationsläufe in unterschiedlichen Verkehrsumgebungen ergeben, dass der segmentinterne VIS-Algorithmus auch bei hoher Knotendichte und schnellem Fahrverhalten, und damit bei erhöhten Netzwerkschwankungen und schlechterer Netzwerkperformanz, skaliert. Des Weiteren werden Segmente nach Abwesenheit kommunikationsfähiger Automobile neu aufgebaut. Eine vergleichende Studie zeigt ferner, dass das VIS neben der zusätzlichen Umsetzung von Informationsverwaltungsmechanismen und Pub/Sub-Kommunikation gute Performanz bei der Informationsbereitstellung aufweist. Schließlich wurden unter anderem C2XAnwendungen für die Parkplatzassistenz und die Stauvermeidung implementiert, um den Umgang mit dem Framework zu illustrieren und den Nutzen des Einsatzes von strukturierten P2P-Algorithmen und DHT-basiertem Pub/Sub zu exemplifizieren. Zudem geben die Anwendungen einen Konzeptnachweis im Sinne der Operabilität des VIS.
Car-to-X (C2X)-communication enables future in-car applications to display up-to-theminute information about a driver's current environment. For example, C2X-based distributed information management allows networked driver assistance systems to persistently provide warnings in a dedicated region. Additionally, distributed information management enables present vehicles to keep provided information, such as traffic densities, up-to-date. This knowledge may be used to avoid traffic jams resulting in environmental benefits besides increased driving comfort and traffic safety. Furthermore, Publish/Subscribe (Pub/Sub) communication can be applied to explicitly advise searching vehicles of a parking space newly available or to track traffic changes, for instance. This thesis is concerned with Distributed Hash Tables (DHTs) and built-on structured Peer-to-Peer (P2P) algorithms. It addresses their deployment for distributed information management and space and time decoupled Pub/Sub in highly-mobile and fully decentralized vehicular networks. With decentralized organization, information is, for example, not exchanged via a mediating server but directly from car to car offering fast information provision. To cope with the challenges of the highly-mobile, distributed environment, the developed Vehicular Information Space Framework (VIS) concept divides the vehicular network into separate, interacting segments each forming a structured P2P overlay. Cars manage information items of their own segment and exchange them between adjacent segments if necessary. The Pub/Sub functionality is built on top of the P2P segments' DHTs. The concept's framework implementation shows its practicability and builds the groundwork for the VIS evaluation: Amongst other things, simulation studies based on different traffic environments demonstrate that the segment-internal VIS algorithm scales with frequent topology changes and declined network performance caused by high node densities and rapid driving behavior. Also, segments are rebuilt after an absence of communication-enabled vehicles. In addition, a comparative study shows that the VIS realizes information provisioning with reasonable overhead besides its additional information management and Pub/Sub functionalities. Finally, C2X-applications offering parking space assistance and traffic jam avoidance were implemented. They illustrate the framework's usage and exemplify the benefits of the deployment of P2P algorithms and DHT-based Pub/Sub. Moreover, the applications demonstrate proof of concept with respect to the VIS functionality.
Strukturierte Peer-to-Peer-Algorithmen und DHT-basierter Publish/Subscribe für Car-to-X-Anwendungen
2012
183 Seiten, Bilder, Tabellen, 102 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Cars communicating over publish/subscribe in a peer-to-peer vehicular network
Tema Archiv | 2009
|Secure and Dynamic Publish/Subscribe: LCMsec
IEEE | 2023
|Vehicle data system utilizing publish/subscribe gateways
Europäisches Patentamt | 2020
|Publish/subscribe networking system handles real-time communications
British Library Online Contents | 1998