Volume 50, Issue 4

Transportation systems currently undergo a significant alteration. Social changes and increased expectations towards protection of environment and resources, safety and efficiency are faced by new opportunities of information and communication technology. The emerging opportunities raise new questions to traffic behaviour, liabilities, market introduction and others. Zusammenfassung Die Verkehrssysteme unterliegen aktuell einem bedeutenden Wandel. Gesellschaftlichen Veränderungen und Erwartungen an Umweltfreundlichkeit, Ressourcenschonung, Sicherheit und Leistungsfähigkeit stehen neue Möglichkeiten der Informations- und Kommunikationstechnik gegenüber. Die entstehenden Möglichkeiten werfen jedoch auch neue Fragestellungen auf im Hinblick auf Verkehrsverhalten, Haftung, Markteinführung und Weiteres.

In addition to technology, the areas of organisation, operation and financing present a central challenge for the introduction of new service concepts. Cooperative systems are currently under development from a technical viewpoint, but sustainable operation concepts are missing. The article highlights central aspects and analyses current real-life examples. Zusammenfassung Neben der Technologie stellen Organisation, Betrieb und Finanzierung eine zentrale Herausforderung für die Einführung neuer Servicekonzepte dar. Kooperative Systeme werden derzeit unter hauptsächlich technologischer Sicht entwickelt, Betriebskonzepte fehlen noch weitgehend. Der Artikel beleuchtet zentrale Aspekte und analysiert aktuelle Praxisbeispiele.

A robust exchange of messages between vehicles via radio communication represents a key problem of vehicular ad hoc network (VANET) research. Environmental influences and the multitude of communicating nodes result in challenging communication conditions that have to be taken into account when assessing the potential benefit of VANETs for traffic safety and efficiency applications. In this paper we discuss an appropriate modeling of three influencing factors on the communication behavior to establish a basis for credible simulation results. In detail, we analyze the effects of fast-fading, capturing, and cumulative noise on vehicular communications and illustrate their considerable influence on a simulation's outcome. As a second contribution, we provide an empirical model for the probability of packet reception that is based on the proposed simulation methodology. The model thus allows to determine credible simulation results without being dependent on the complexity of detailed simulations. The saved computational effort facilitates the assessment of VANETs in large-scale scenarios and the consideration of communication specifics in the design process. Zusammenfassung Der robuste Austausch von Nachrichten zwischen Fahrzeugen mittels Funkkommunikation stellt ein wesentliches Problem der Forschung über Fahrzeug-Ad-Hoc-Netzwerke (VANET) dar. Umwelteinflüsse und die große Anzahl miteinander kommunizierender Fahrzeuge verursachen schwierige Kommunikationsbedingungen, die es bei der Abschätzung des möglichen Nutzens von VANETs auf die Verkehrssicherheit und -effizienz zu berücksichtigen gilt. Die vorliegende Arbeit diskutiert eine geeignete Modellierung von Einflussfaktoren auf das Kommunikationsverhalten und schafft damit eine Basis für glaubwürdige Simulationsergebnisse. Wir untersuchen den Einfluss von “Fast Fading” und die Bedeutung von “Packet-Capturing” und diskutieren die Auswirkung von kumuliertem Rauschen auf dem Kommunikationskanal. Für alle Effekte demonstrieren wir ihren entscheidenden Einfluss auf die Ergebnisse einer Simulation. Aufbauend auf dieser detaillierten Modellierung stellen wir ein empirisches Modell vor, das die Empfangswahrscheinlichkeit von Paketen in Abhängigkeit von der Entfernung und der Verkehrsdichte bestimmt. Dieses Modell ermöglicht das Erzielen akkurater Simulationsergebnisse bei reduzierter Komplexität des Simulationsvorgangs. Der eingesparte Rechenaufwand vereinfacht die Simulation von sehr großen Fahrzeugnetzen und die Berücksichtigung von Kommunikationsspezifika in der Anwendungsentwicklung.

This paper investigates the scalable dissemination of data between vehicles. The application context of this work is traffic information systems where cars are not only consumers but also producers of information. The key challenge in those systems is to ensure scalability in an environment where data is provided and requested by all participating vehicles in a large area. We discuss two fundamentally different approaches to this problem: using direct communication between cars and compressing the data via aggregation versus relying on infrastructure. The latter approach can further be divided into client-server and peer-to-peer systems. We outline all three approaches and highlight their advantages and disadvantages. Zusammenfassung Im Rahmen dieses Beitrages wird die Verbreitung von Informationen zwischen Fahrzeugen untersucht. Im Vordergrund stehen dabei Verkehrsinformationssysteme, bei denen Fahrzeuge sowohl Produzenten als auch Konsumenten von Informationen sind. Die zentrale Herausforderung solcher Systeme ist ihre Skalierbarkeit. Wir stellen hier zwei fundamental verschiedene Herangehensweisen vor: Einerseits die direkte Kommunikation zwischen Fahrzeugen, andererseits den Einsatz von Infrastruktur für den Nachrichtenaustausch zwischen Fahrzeugen. Letzeres kann weiter in Client-Server- und Peer-to-Peer-Ansätze unterteilt werden. In diesem Artikel geben wir Beispiele für alle drei Ansätze und untersuchen diese hinsichtlich ihrer Vor- und Nachteile.

The VII California project has developed a testbed of infrastructure-connected wireless access points on urban arterials and expressways. This paper discusses the use of the testbed for research and development of technologies and applications related to vehicle-infrastructure integration. The focus of this paper is on protocol design, connectivity to traffic signal state, external information sources, and system management. Experience gathered from the testbed will contribute to future field-test deployments, application design, scalability predictions, and input to broader system design and standardization efforts. Zusammenfassung Im kalifornischen VII-Projekt ist eine Feldtestumgebung mit Infrastruktur-basierten Zugangspunkten für die drahtlose Kommunikation an städtischen Verkehrsadern und Schnellstraßen entwickelt worden. In dieser Arbeit wird der Einsatz der Testumgebung für Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Technologien und Anwendungen für die Fahrzeug-Infrastruktur Kommunikation und Integration diskutiert. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf den Gebieten des Protokollentwurfs, der Konnektivität mit Signalanlagen, externer Informationsquellen und des Systemmanagements. Die durch die Testumgebung gesammelten Erfahrungen tragen zur Entwicklung zukünftiger Feldtests, zum Anwendungsentwurf und zur Skalierbarkeitsvorhersage bei und fließen in den allgemeinen Systementwurf sowie die Standardisierung ein.

The past three decades have brought dramatic changes in the way we live and work. This phenomenon is widely characterized as the advent of the Information Society. Ten years ago, most digital content was textual. Today, it has expanded to include audio, video, and graphical data. The challenge is now to organize, understand, and search this multimodal information in a robust, efficient and intelligent way, and to create dependable systems that allow natural and intuitive multimodal interaction. The Excellence Cluster on “Multimodal Computing and Interaction”, established by the German Research Foundation (DFG) within the framework of the German Excellence Initiative, addresses this challenge. The term multimodal describes the different kinds of information such as text, speech, images, video, graphics, and high-dimensional data, and the way it is perceived and communicated, particularly through vision, hearing, and human expression. The cluster comprises the Computer Science and Computational Linguistics and Phonetics departments of Saarland University, the Max Planck Institute for Informatics, the German Research Center for Artificial Intelligence, and the newly established Max Planck Institute for Software Systems. Zusammenfassung Unsere Lebens- und Arbeitsumstände haben sich in den letzten drei Jahrzehnten dramatisch verändert. Diese Veränderung wird gemeinhin als Aufbruch in die Informationsgesellschaft beschrieben. Vor zehn Jahren bestanden digitale Inhalte überwiegend aus Text, heute sind diese Inhalte erweitert um Audio, Video und Grafik. Als Herausforderung ergibt sich, diese multimodale Information auf robuste, effiziente und intelligente Weise zu organisieren, zu verstehen und zu durchsuchen, sowie zuverlässige Systeme mit intuitiven multimodalen Interaktionsmöglichkeiten zu schaffen. Das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen der Exzellenzinitiative eingerichtete Exzellenzcluster “Multimodal Computing and Interaction” stellt sich dieser Herausforderung. Hierbei bezeichnet der Begriff multimodal sowohl die unterschiedlichen Arten von Information wie Text, Sprache, Bilder, Video, Grafik und hochdimensionale Daten wie auch die Art der Wahrnehmung und Kommunikation, insbesondere durch Sehen, Hören und menschlichen Ausdruck. Das Cluster umfasst die Fachbereiche für Informatik bzw. Computerlinguistik und Phonetik der Universität des Saarlandes, das Max-Planck-Institut für Informatik, das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz sowie das neu gegründete Max-Planck-Institut für Softwaresysteme.

Late in 2007, DARPA has conducted the Urban Challenge and achieved its declared goal, that autonomous driving is possible in principle. In this article, we discuss how far we actually are and what the next challenges will be.

This thesis aims at exploiting graphics processing units (GPUs) for interactive simulation and rendering of fluid effects. I target the GPU for a couple of reasons. First, GPUs present the first commercially successful examples of a class of future computing architectures key to high-performance, cost-effective supercomputing. Second, as the simulation is carried out on the GPU, simulation results are already where they are needed for display – in local GPU memory. This eliminates CPU–GPU data transfer, which is likely to become the bottleneck otherwise. To be able to implement general techniques of numerical computing on the GPU I have developed a linear algebra framework which allows to abstract from the underlying GPU data structures and algorithms, to focus on the application itself. Based on this framework I have implemented efficient algorithms for solving large systems of linear equations, and I have used these algorithms to solve partial differential equations such as the wave equation or the Navier–Stokes equations on GPUs. In addition to physics-based simulation of fluid phenomena, in this thesis I also present new techniques to simulate optical effects caused by such phenomena, i. e., caustics that can appear whenever light impinges upon reflecting or transmitting material.

Ein Hochschulcomputer nach dem Motto: Tu, felix Austria, nube – Es gab zunächst ein vorfrühlingshaftes „Märzlüfterl”, dann ein kräftiges, fast schon sommerliches „Mailüfterl”; ein hochtrabender „Whirlwind” sollte es nie werden. Was Zemanek hier präsentiert, ist eine Art Genreschaffung bis zum voll funktionsfähigen programmierbaren Digitalrechner einschließlich eines ALGOL-Compilers.