Realistic Simulation for Vehicular Communication Scenarios using a Deterministic Channel Model

In den letzten 20 Jahren haben sich aus der Idee heraus, Fahrzeuge im Straßenverkehr zu vernetzen, diverse Funkstandards entwickelt, die inzwischen in Serienfahrzeugen integriert werden.
Diese Arbeit befasst sich mit der Simulation kommunizierender Fahrzeuge in realistischen Szenarien. Einen wichtigen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit neuer Anwendungen hat die Kanallast, die maßgeblich von der Verkehrsdichte abhängt. Ebenso hat die Umgebung einen großen Einfluss auf die Verbindungsqualität und ist einzigartig für jedes Sender- und Empfängerpaar. In dieser Arbeit wird der Funkkanal mit Hilfe von 3D-Gebäudedaten strahlenoptisch bestimmt, damit auch bauliche Besonderheiten eines Szenarios untersucht werden können. Üblicherweise sind solche strahlenoptischen Prädiktoren sehr rechenintensiv und werden bisher kaum für Simulationen in der Fahrzeugkommunikation eingesetzt. Um dieses Modell dennoch anwenden zu können werden in dieser Arbeit diverse Methoden entwickelt und vorgestellt, die zu einer massiven Beschleunigung strahlenoptischer Prädiktionen führen. Der entwickelte Funkkanalprädiktor liefert für wenige Teilnehmer Prädiktionen in Echtzeit und ermöglicht darüber hinaus die Simulation komplexer Szenarien mit hunderten von Fahrzeugen in vertretbarer Zeit.
Mit der so entstanden Simulationsumgebung wurden zwei echte Verkehrsflüsse auf deutschen Autobahnen und ein realistisch modelliertes innerstädtisches Szenario simuliert. Dabei wurden neue Leistungsindikatoren entwickelt, um mehrdimensionale zeitvariante Simulationsergebnisse auswerten und vergleichen zu können. Die Ergebnisse zeigen, dass der ITS-G5 Standard zu einer hohen Ortungsgenauigkeit bei gleichzeitig geringer Auslastung des Funkkanals führt.