Moritz Gütlein

Als Teil eines großen Konsortiums befasst sich der Lehrstuhl Informatik 7 im Rahmen des Projekts mit dem modellbasierten Systementwurf der Fahrzeug-Kommunikationssysteme unter Einbezug von Variantenvielfalt. Hierfür wird zum einen eine Optimierung für die Konfiguration und die Ressourcenauslegung der Netzwerkarchitektur für verschiedene Kommunikationsprotokolle und -mechanismen realisiert. Zum anderen werden Safety-Analysen unter Verwendung von Fehlerbäumen und Erweiterung dieser für Produktlinien durchgeführt.

Für den formalen Nachweis der erforderlichen Echtzeiteigenschaften wird Network Calculus herangezogen. Dafür müssen geeignete Ansätze für die in den Vernetzungstechnologien verwendeten Scheduling-Verfahren (z.B. TAS, prioritätsbasiert, CBS, usw.) formuliert werden.

Für eine automatisierte und beschleunigte Erstellung der Netzwerkoptimierungen und der Safety- und Echtzeit-Analysen werden Modell- und Codegeneratoren entwickelt. Die Ergebnisse dieser Auswertungen werden in die Modellierung des Gesamtsystems zurückgeführt.

Die zunehmende Vernetzung und Digitalisierung in der Mobilitätsbranche führt zu immer komplexer werdenden Systemen und großen Datenmengen. Dies bietet Chancen und Herausforderungen und erfordert innovative Methoden zur Erforschung, Analyse, Entwicklung und Absicherung neuer Mobilitätstechnologien. Im Rahmen von ViM soll ein Plattform-Prototyp für Forschungszwecke und für die Entwicklung von innovativen Geschäftsmodellen aufgebaut werden, welche Akteuren sowohl zur Erprobung von neuartigen Mobilitätsdiensten als auch von neuartigen Fahrfunktionen auf technischer Ebene (z.B. kollaborative Fahrmanöver) dienen kann. Ziel ist die Entwicklung eines Daten- und Software-Frameworks, welches das Einbringen und Verwenden unterschiedlicher digitaler und modularer Komponenten auf Basis ihres Anwendungskontexts ermöglicht, sowie Mobilitätsdaten, unter Berücksichtigung etwaiger proprietärer Bestandteile, als Grundlage für Forschung, Dienstleistungen und Applikationen bereitstellt. Die Plattform erlaubt insbesondere die Kombination von realen und simulierten Daten zur Generierung einer realitätsnahen virtuellen Welt. Datenanalyse-Module ergänzen dieses Abbild und helfen dieses zu bewerten und zu interpretieren.
Der Lehrstuhl für Rechnernetze und Kommunikationssysteme ist in alle Arbeitspakete involviert und leitet insbesondere das Arbeitspaket Simulation.

Simulation ist ein adäquates Mittel, welches erlaubt neuartige Technologien und Algorithmen zu untersuchen, zu evaluieren und zu validieren. Um zu realistischen Ergebnissen zu gelangen, ist es erforderlich diverse Herausforderungen zu meistern. Eine dieser Herausforderungen stellt die  Durchführbarkeit der Berechnung von ganzheitlichen Simulationszenarien dar. Dies gilt vor allem, wenn Szenarien betrachtet werden sollen, die beispielsweise eine ganze Stadt, oder gar ein ganzes Land modellieren. Neben Betrachtungen der Performanz, bedarf die angemessene Modellierung von Szenarien der echten Welt meist der Kombination verschiedener Simulationswerkzeuge. Oft stammen die kombinierten Werkzeuge aus verschiedenen Domänen. Das führt dazu, dass ihre Kombination im Allgemeinen auch die Verbindung unterschiedlicher Modellierungsparadigmen erfordert. Zwei weitere Herausforderungen stellen die Zeitsynchronisation beteiligter Tools und der Datenaustausch zwischen den Tools dar.
Um diese Problemstellungen zu lösen, wird im Rahmen dieses Projekts ein hybrides Co-Simulations Framework entwickelt. Das Framework nutzt eine Implementierung der High Level Architecture (HLA, IEEE1516) als Middleware und erlaubt die dynamische Komposition eines Simulations-Setups, welches den bestehenden Anforderungen entspricht. Die Komposition erfolgt in zwei Dimensionen. In einer vertikalen Dimension gestattet Multi-Level Unterstützung die Simulation zu verschiedenen Detailgraden. Dies erfolgt je nach Anforderungen bezüglich Performanz, bestehender Datengrundlage und den formulierten Fragestellungen. In einer horizontalen Dimension erfolgt die Modellierung der domänenübergreifenden Kopplung von Simulationswerkzeugen. Der Fokus auf Erweiterbarkeit stellt sicher, dass die nachträgliche Eingliederung benötigter Simulationstools in das Framework ermöglicht wird.