Architekturprozess und Bewertungsmethoden für Testfelder Intelligenter Verkehrssysteme

Abstract

Intelligente Transport- und Mobilitätsdienste ermöglichen nicht nur wesentliche Gewinne an Sicherheit, Effizienz und Komfort im Verkehr, sondern adressieren auch wichtige gesellschaftliche Herausforderungen wie Stau, Luftverschmutzung und Verkehrslärm. Die zunehmende Komplexität dieser Verkehrstelematikanwendungen erfordert besondere Sorgfalt hinsichtlich Erforschung, Entwicklung und Erprobung. Testfelder unterstützen dies als wesentliches Werkzeug. Aufgrund der breit gefächerten Anforderungen, changierender Testsysteme und technologischer sowie fachlicher Weiterentwicklungen ist ein nachhaltiger Entwurf dieser Testfelder nicht trivial. Dennoch folgten Planung, Aufbau und Erweiterung von Testfeldsysteminfrastruktur bislang oft keiner strukturierten Methode, die den Entwurf als frühestes Artefakt adäquat absichert. Die vorliegende Arbeit zeigt für diese Aufgabenstellung einen Entwurfs- und Bewertungsprozess für Testfelder, der auf Grundlage einer umfassenden Anforderungsdefinition mit einer strukturierten Herangehensweise zu einer Testfeldarchitektur führt, die sowohl funktionalen als auch nicht-funktionalen Anforderungen wie Flexibilität, Austauschbarkeit und Koexistenz entspricht. Damit lässt sich eine robuste und nachhaltige Architektur erzielen, die vor der Realisierung hinsichtlich Risiken und empfindlicher Aspekte bewertet werden kann. Der Entwurfsprozess nutzt ein Zerlegungsverfahren, um die funktionalen Anforderungen in kleinste atomare Diensteinheiten zu zerlegen. Diese können dann zu größeren Prozessen im Testfeld choreographiert werden. Zudem lehnt sich dieser systematische Vorgang an das 4+1-Sichten-Softwarearchitekturmodell an und stellt so sicher, dass der resultierende Entwurf hinreichend beschrieben ist. Dieser Lösungsansatz wird nicht nur anhand konkretisierender Aspekte dargestellt, sondern auch in der Praxis unter realistischen Bedingungen und vergleichbarem Kontext angewandt werden. Die daraus gewonnenen Ergebnisse werden evaluiert und kritisch bewertet. Darüber hinaus wird ein Bewertungsverfahren entwickelt, mit dem u. a. nicht-funktionale Anforderungen sensitiv bewertet werden können. Mit diesem kann ein Testfeldentwurf nicht nur früh hinsichtlich Qualitätsmerkmale und kritische Aspekte bewertet, sondern auch mit alternativen Entwürfen verglichen werden. Die dargestellte systematische Architekturentwicklung sowie die Bewertung dessen ermöglichen die Entwicklung einer nachhaltigen Testfeldarchitektur. Dies erlaubt eine wirtschaftliche Erprobung von komplexen Anwendungsfällen in der ITS-Domäne.