Die Anordnung von modularen VLC Schnittstellen und den Sende-/ Empfangseigenschaften der Module erzielt eine 360° Abdeckung.

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SEW-Eurodrive nutzt als Kommunikationstechnologie für FTS Visible Light Communication (VLC). Dieses drahtlose Peer-to-Peer-Kommunikationssystem für kurze Reichweiten im Frequenzbereich 400 bis 800 THz (750 bis 375 nm) bietet die erforderliche niedrige Latenz und hohe Zuverlässigkeit und ermöglicht die Kommunikation zwischen kooperierenden, benachbarten FTS.

Da neben dieser lokalen Kommunikation auch eine globale Kommunikation mit hohem Durchsatz erforderlich ist, werden die FTS mit zwei Kommunikationsschnittstellen ausgerüstet – eine zusätzliche WiFi-Schnittstelle ist zuständig für die Kommunikation mit der Infrastruktur und für andere allgemeine Zwecke. Daraus ergibt sich allerdings eine weitere Herausforderung – die Entscheidung, welche Pakete an welche Schnittstelle gesendet werden sollen. Ziel ist die Vermeidung von Wechseln der Schnittstelle, weil diese zu Latenzspitzen führen. Hierfür muss ein Routing-Verfahren implementiert werden, das die Zahl der Übergaben zwischen dem WiFi- und dem VLC-Netzwerk minimiert.

Netzwerkoptimierung durch lokale Cluster

VLC-Routen auf Grundlage kooperativer Aufgaben

Kooperierende FTS nutzen untereinander Peer-to-Peer-Kommunikation über VLC und WiFi für die Kommunikation mit der Infrastruktur.

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Weil mehrere Kommunikationstechnologien auf dem FTS vorhanden sind, ergeben sich zwei Herausforderungen: die Festlegung der Regeln für die Schnittstellenauswahl sowie die Verteilung dieser Regeln auf die Netzwerkknoten (FTS). Dabei muss die Anzahl der Wechsel der Kommunikationstechnologien minimiert werden. Auch sollte VLC grundsätzlich bevorzugt werden, weil dadurch Ressourcen im WLAN frei werden.

Bei Tests zeigte sich, dass der erzwungene, nicht geplante Wechsel der Kommunikationstechnologie die Latenz bis zu verzehnfacht. Daher ist es von großem Interesse, Routen mit einer langen Lebensdauer auszuwählen. Die Strategie besteht darin, die VLC-Routen auf Grundlage von aktiven kooperativen Aufgaben auszuwählen, um die kooperierenden FTS zu gruppieren. Dadurch entstehen VLC-Cluster.

Das Routing zwischen WiFi und VLC wird mithilfe von SDN implementiert. Um hohe Latenzzeiten zu vermeiden, muss die Zahl der Übergaben reduziert werden. Erreicht wird dies durch den Einsatz einer Clustering-Strategie mit Gruppen aus kooperativen FTS.

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Durch empirische Untersuchungen und Simulation zeigt sich, dass die Dauer kooperativer Aufgaben im Mittel einhundert Mal länger ist als die Verbindungsdauer in einem Peer-to-Peer-Netzwerk zwischen FTS. Es wird angenommen, dass während der Ausführung einer kooperativen Aufgabe zwischen FTS die VLC-Verbindungen nicht unterbrochen werden, weil die Sichtverbindung zwischen den Fahrzeugen aufgrund der engen Zusammenarbeit nicht abreißt. Während der Sichtverbindung gibt es keinen Paketverlust. In Dauertests konnte kein Paketverlust auf VLC-Verbindungen beobachtet werden, bei denen Sender und Empfänger nur geringe Relativbewegungen erfuhren.

Verteilung von Routingregeln an mobile Clients

Die Autoren: Eike Lyczkowski (links) ist Mitarbeiter des Fachkreises Funk und Navigation, Christian Sauer Mitarbeiter der Innovationsprojektgruppe für Navigations- und Kommunikationstechnik bei SEW-Eurodrive in Bruchsal.

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Für die Verteilung von Routing-Regeln an Clients gibt es verschiedene Strategien: Bei der dezentralisierten Erstellung dieser Regeln erstellt und pflegt ein Client eigene Routingtabellen. Alternativ kann das Routing von einer zentralen Einheit organisiert und geplant werden, die die daraus resultierenden Regeln an die Clients verteilt. Diese Lösung ist vorteilhaft, weil die implementierte Strategie auf globalen Informationen basiert. Das Clustering wird dabei mithilfe von SDN implementiert. Eine zentrale SDN-Steuerung gewinnt Informationen zu geplanten Aufgaben aus dem FTS-Flottenmanagementsystem. Diese Informationen werden durch die Steuerung in Routing-Informationen (Flow Table Entries) umgewandelt und an die SDN-Switches (das heißt die FTS) übertragen.