VLC-Routen auf Grundlage der kooperativen Aufgaben
Weil mehrere Kommunikationstechnologien auf dem FTS vorhanden sind, ergeben sich zwei Herausforderungen: die Festlegung der Regeln für die Schnittstellenauswahl und 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 WiFi 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.
Praktische Messungen zur Lebensdauer der Routen
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
Es gibt verschiedene Strategien für die Verteilung von Routing-Regeln an Clients. 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 und die daraus resultierenden Regeln an die Clients verteilen. 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 Routinginformationen (Flow Table Entries) umgewandelt und an die SDN-Switches (das heißt die FTS) übertragen. Mittels des Click-Modular-Routers wurde das beschriebene Verhalten in einer Implementierung nachgewiesen.
Fazit
Kooperierende FTS in Industrieumgebungen sind eine wichtige Herausforderung für die Fabrik der Zukunft. Industrielle WiFi-Implementierungen reichen häufig nicht aus, um die Anforderungen hinsichtlich niedriger Latenz und hoher Zuverlässigkeit bei kooperativen Aufgaben zu erfüllen. VLC stellt eine vorteilhafte Alternative dar. Ein FTS-Clustering auf Grundlage dieser Kommunikationstechnologie kombiniert die Vorteile beider Schnittstellen. Die vorgeschlagene Architektur wurde mithilfe von SDN implementiert, in dem alle Fahrzeuge Software-Switches enthalten, die durch eine zentrale SDN-Steuerung konfiguriert werden. Diese Architektur ermöglicht eine lokale Kommunikation, die den gestellten Anforderungen an die Kooperation entspricht.
