Entwicklung eines DTN-zu-DDS-GatewaysDevelopment of a DTN-to-DDS Gateway

Einleitung

Im V-Charge-Projekt wird ein System entwickelt, welches Nutzern von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen einen erhöhten Fahrkomfort bieten soll. Anstatt, dass der Fahrer selbst nach einem Parkplatz sucht, kann er sein Auto am Rande eines Parkhauses/-platzes abstellen. Dem Fahrzeug wird basierend auf den Anforderungen des Fahrers (Parkdauer, Energiebedarf, etc.) eine Ladestation und ggf. ein regulärer Stellplatz zugewiesen, wohin das Fahrzeug sich dann autonom bewegt. Der Fahrer wird so von der Last der Parkplatzsuche entbunden und erzielt einen Zeit- und Kostenvorteil. Nach Erledigung seiner Geschäfte kann der Fahrer mit Hilfe seines Smartphones oder Tablets das Fahrzeug in die Abholzone rufen, um von dort seine Weiterreise anzutreten.

In einem Delay Tolerant Network (DTN) werden größere Datenmengen zu Bündeln zusammengefasst und nach dem Store-Carry-Forward-Prinzip an das gewünschte Ziel übertragen. Die Software IBR-DTN ist eine Implementierung des Bundle Protocol (RFC5050) für verschiedene Plattformen wie Linux, Android, Mac OS X, aber auch eingebettete Systeme wie Raspberry Pi und BeagleBone. Aufgrund seiner Verzögerungs- und Unterbrechungstoleranz ist DTN außerdem für den Einsatz in der Fahrzeug-zu-Fahrzeug- (V2V) und ganz allgemein in der Fahrzeug-zu-X-Kommunikation (V2X) besonders geeignet.

Die Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation in V-Charge erfolgt bisher mittels einer Implementierung des Data Distribution Service (DDS), was in Zukunft aber in IBR-DTN gekapselt werden soll. Zu diesem Zweck soll auf jedem Knoten des Netzes ein DDS-zu-DTN-Gateway laufen.

Aufgabenstellung

In dieser Arbeit soll untersucht werden, wie DDS-Nachrichten über einen DTN-Tunnel transportiert werden können. Zu diesem Zweck muss das zu entwickelnde Gateway ähnlich wie der RTI DDS Routing Service durch Angabe eines oder mehrerer Topics so konfiguriert werden können, dass das Gateway diese anschließend dynamisch, d.h. ohne Kenntnis der zugehörigen Interface Definition Language (IDL), abonniert. Hierzu sind Type Codes zu nutzen, mittels derer Typdefinitionen von entfernten Readern und Writern im Netz ausgetauscht werden, um dynamisch die zugehörigen Datenstrukturen aufzubauen. Anschließend müssen diese Topics in ein geeignetes Zwischenformat, wie JSON oder Protobuf, transformiert, in geeignete DTN-Bundle verpackt und mittels DTN weitergeleitet werden.

Das empfangende DDS-zu-DTN-Gateway soll die empfangenen Daten re-transformieren und in ein eigenes DDS-Netz veröffentlichen. Um beim Empfänger der Daten die korrekte Re-Transformation, d.h. die Wiederherstellung von DDS-Topics, zu ermöglichen, ist außerdem ein Mechanismus zur Übermittlung der dafür notwendigen Informationen (wie des Type Codes) zu entwickeln. Außerdem ist die Adressierbarkeit der Daten im DTN ein zu berücksichtigender Aspekt. Zum Beispiel könnte eine DTN-EID aus einem dedizierten Attribut eines DDS-Topics abgeleitet werden.

Abschließend soll das entwickelte Gateway-System umfassend evaluiert werden, sowohl in Hinblick auf Korrektheit, als auch auf Performanz. So ist das System mit unterschiedlichen Typen und Anzahlen von Topics zu testen und die korrekte Funktionsweise sicherzustellen. Ein wichtiger zu untersuchender Aspekt ist ferner, inwiefern sich in DDS existierende QoS über DTN beibehalten lassen. Außerdem ist der Overhead des DTN-Tunnels zu evaluieren, in dem sowohl Latenz als auch Durchsatz in einem reinen DDS-Netz dem entwickelten System gegenübergestellt werden. Die dafür durchzuführenden Messungen sollten nach Möglichkeit über ein drahtloses 802.11-Netz erfolgen.

Links

• Projekt: v-charge
• Hinweise zur Durchführung von studentischen Arbeiten am IBR