Originally presented as the author's Thesis (doctoral)--Technische Universität München. / "FGV-TUM." Includes bibliographical references (p. 147-156).

Die Kenntnis von Straßensperrungen ist wesentliche Randbedingung bei der privaten Disposition von Fahrten als auch der Entscheidungsfindung von Baulastträgern zu Verkehrslenkungsmaßnahmen. Zur Nutzbarmachung von Sperrinformationen bietet sich zuerst die Etablierung geeigneter Schnittstellen zum administrativen Prozess an. Dass dieser Weg noch nicht breitenwirksam Umsetzung gefunden hat, liegt oft im Aufwand bei der Anpassung komplexer Verwaltungsabläufe und -systeme begründet. Um trotzdem mit einer großen räumlichen Abdeckung und hoher Aktualität Sperrinformationen zu erschließen, wurde ein Ansatz entwickelt, welcher auf der Seite der verkehrlichen Wirkungen von Sperranordnungen ansetzt. Grundlage bilden die Daten von GNSS-basierten Floating Car Systemen. Zur Sperrungsermittlung wird die Befahrungshäufigkeit für Straßenabschnitte ausgewertet. Werden auf einem Abschnitt keine Fahrzeuge mehr erfasst, so wird von einer Sperrung ausgegangen. Dass die so gewonnene Sperraussage mit hoher Wahrscheinlichkeit mit der Realität übereinstimmt, sind geeignete Parametrierungen der Auswertung zu finden, welche die durch unterschiedliche Verkehrsnachfrage bedingte Befahrungshäufigkeiten der Straßenabschnitte berücksichtigt. Umgesetzt und getestet wurde der Ansatz im Kontext des Dresdner operativen Straßenverkehrsmanagementsystems VAMOS mit seiner Taxi-Floating Car-Komponente. Es konnte aufgezeigt werden, dass in dem für Verkehrsmanagementmaßnahmen relevanten Vorrangnetz mit einer Gesamtlänge von 540 Kilometern für 8 Prozent der Straßenabschnitte die Wirkung von Sperrungen in weniger als 6 Stunden, bei 59 % unter 24 Stunden und bei 79 % in weniger als 72 Stunden registriert werden können. Operative Reaktionen z. B. Warnhinweise auf Informationstafeln oder die Anpassung der kollektiven Zielführung an das spezifische Verkehrslagebild, erscheinen hier möglich. Natürlich können diese Informationen auch der Anreicherung etablierter Informationsflüsse, wie die Versorgung der Landesmeldestellen für den Verkehrswarndienst oder Routing-Dienste privater Service Provider, dienen.

In ongoing efforts to balance air traffic demand and airspace capacity, airspace complexity stands as a fundamental research problem. Taking a more analytic approach, this thesis proposes that airspace complexity can be described in terms of how the airspace (together with the traffic inside it and the traffic control algorithm) responds to disturbances. The response of the airspace to a disturbance is captured by the degree of control activity required to accommodate such disturbance. Furthermore, since the response of the airspace depends on the disturbance, this thesis introduces a complexity map which shows how an airspace responses to a set of different disturbances. Among the many possible types of disturbances, this thesis considers an aircraft entering into the airspace, and the proposed method of describing airspace complexity is illustrated with examples. The time evolution of a complexity map is investigated using a statistical approach. In addition, the proposed method is illustrated in relation to current and future traffic flow management concepts. It is also shown that the proposed method can be applied to airspace design problems.

Originally presented as the author's Thesis (doctoral)--Technische Universität München. / "FGV-TUM." Includes bibliographical references (p. 147-156).

Afin de pouvoir subvenir aux futurs besoins en matière de transport aérien il est nécessaire d'augmenter la capacité de l'espace aérien. Les contrôleurs aériens, qui occupent une place centrale dans la gestion du trafic, doivent quotidiennement faire face à des situations conflictuelles (conflits) lors desquelles deux vols risquent de violer les normes de séparation en vigueur si aucune modification de trajectoire n'est envisagée. La détection et la résolution des conflits potentiels contribuent à augmenter la charge de travail des contrôleurs et peuvent potentiellement les conduire à diriger les vols vers des zones moins denses de l'espace aérien, induisant a posteriori un retard pour les vols. Le problème de la capacité de l'espace aérien peut donc être abordé en régulant les flux de trafic de façon réduire la quantité de conflits aériens. L'objectif de cette thèse est de mettre au point une méthodologie destinée à minimiser les risques de conflits aériens en modifiant légèrement les vitesses des appareils. Cette approche est principalement motivée par les conclusions du projet ERASMUS portant sur la régulation de vitesse subliminale. Ce type de régulation a été conçu de façon à ne pas perturber les contrôleurs aériens dans leur tâche. En utilisant de faibles modulations de vitesse, imperceptibles par les contrôleurs aériens, les trajectoires des vols peuvent être modifiées pour minimiser la quantité totale de conflits et ainsi faciliter l'écoulement du trafic dans le réseau aérien. La méthode retenue pour mettre en œuvre ce type de régulation est l'optimisation sous contrainte. Dans cette thèse, nous développons un modèle d'optimisation déterministe pour traiter les conflits à deux avions. Ce modèle est par la suite adapté à la résolution de grandes instances de trafic en formulant le modèle comme un Programme Linéaire en Nombres Entiers. Pour reproduire des conditions de trafic réalistes, nous introduisons une perturbation sur la vitesse des vols, destinée à représenter l'impact de l'incertitude en prévision de trajectoire dans la gestion du trafic aérien. Pour valider notre approche, nous utilisons un outil de simulation capable de rejouer des journées entières de trafic au dessus de l'espace aérien européen. Les principaux résultats de ce travail démontrent les performances du modèle de détection et de résolution de conflits et soulignent la robustesse de la formulation face à l'incertitude en prévision de trajectoire. Enfin, l'impact de notre approche est évalué à travers divers indicateurs propres à la gestion du trafic aérien et valide la méthodologie développée. / As global air traffic volume is continuously increasing, it has become a priority to improve air traffic control in order to deal with future air traffic demand. One of the current challenges regarding air traffic management is the airspace capacity problem, which is acknowledged to be correlated to air traffic controllers' workload. Air traffic controllers stand at the core of the traffic monitoring system and one of their main objective is to ensure the separation of aircraft by anticipating potential conflicts. Conflict detection and resolution are likely to increase workload and may lead them to reroute aircrafts to less dense areas, triggering off flight delay. The airspace capacity problem can hence be tackled by regulating air traffic flow in order to reduce the global conflict quantity. The objective of this thesis is to develop a methodology aiming at minimizing potential conflicts quantity by slightly adjusting aircraft speeds in real time. This approach is mainly motivated by conclusions of the ERASMUS project on subliminal speed control, which was designed to keep air traffic controllers unaware of the ongoing regulation process. By focusing on low magnitude speed modulations, aircraft trajectories can be modified to reduce the quantity of conflicts and smoothen air traffic flow in the airspace network. The method used to carry out this type of regulation is constraint optimization. In this thesis, we develop a deterministic optimization model for two-aircraft conflicts which is then adapted to large scale instances using Mixed-Integer Linear Programming. In order to reproduce realistic navigation conditions, uncertainty on aircraft speeds is introduced with the goal of modeling the impact of trajectory prediction uncertainty in air traffic management. To validate our approach, a simulation device capable of simulating real air traffic data over the European airspace is used. Main results of this work reveal a significant conflict quantity reduction and demonstrate the robustness of the developed model to the uncertainty in trajectory prediction. Finally, the impact of our model on air traffic flow is measured through several air traffic management indicators and validates the proposed methodology.

Depuis quelques années, il y a un réel changement dans les usages des réseaux en termes d'applications véhiculées ainsi que dans leur nombre. On voit apparaître de plus en plus d'applications contraintes en termes de délai, comme par exemple la téléphonie sur IP, ainsi que d'applications gourmandes en ressources comme par exemple le Srteaming Video. La croissance en volume de ces applications copmmence à poser des problèmes de congestion dasn les réseaux filiares et sans fil. Les opérateurs réseaux doivent être capables d'absorber ces changements de trafic, de faire face à cette demande de plus en plus intensive en bande passante et de fournir une bonne qualité (QoS) aux applications. Cela nécessite des mécanismes intellignets en termes d'ordonnancement et de gestion des files d'attente, de contrôle d'admission, de contrôle de débit et/ou de routage. L'objectif initial de cette thèse étati d'aboutir à la conception d'une nouvelle architecture de traitement et de gestion du trafic et de la qualité de service pour le contrôle d'admission. Plus précisément nous présentons une nouvelle solution pour le contrôle d'admission qui repose sur l'élaboration en continu d'un plan de connaissance et sur la modélisatio automatique du comportement d'un lien réseau par une file d'attente monoserveur. Norte solution doit permettre d'offrir une garantie probabiliste d'un paramètre de performance QoS qui peut être le délai d'attente moyen des paquets dans le buffer du lien ou le taux de perte. Nous avons évalué les performances de notre nouveau contro^le d'admission par simulation en considérant diverses conditions possibles de trafic. Lers résultats obtenus indiquent que la solution proposée permet d'atteindre un contrôle d'admission ni trop conservateur, ni trop permissif. En outre, notre solution offre l'avantage de se baser uniquement sur une connaisssance acquise au cours du temps et permet ainsi de s'affranchir d'un paramétrage compliqué des paramètres comme c'est le cas pour les solutions classiques de contrôle d'admission / Over the las few years, new ussages such as streaming or live video watching are increasingly representing a significant part of Internet traffic. Network operators face the challenge of satisfying the quality of experience expected by end-users while, in the same time, avoiding the over-provisioning of transmission links. Bandwidth management offers a wide spectrum of policies to overcome this issue. Possible options include congestion control, scheduling algorithms, traffic shaping and admission control. The initial objective of this thesis was to design of a new architecture of traffic management and quality of service for admission control. More precisely, we introduce a novel data-driven method based on a time-varying model that we refer to as Knowledge-Based Admission Control solutions (KBAC). Our KBAC solution consists of three main stages : (i) collect leasurments on the on-going traffic over the communication link ; (ii) maintain an up-to-date broad view of the link behavior, and feed it to a Knowledge Plane ; (iii) model the observed link behavior by a mono-server queue whose parameters are set auutomatically and which predicts the expected QoS if a flow requesting admission were to be accepted. our KBAC solution provides a probalistic guarantee whose admission thresold is either expressed, as a bounded dealy or as a bounded loss rate. We run extensive siçmulations using various traffic conditions to assess the behavior of our KBAC solution in the case of a delay thresold. The results show that our KBAC solution leads to a good trade-off between flow performance and resource utilization. This ability stems from the quick and autoamtic adjustment of its admission policy according to the actual variations on the traffic conditions. On the other hand, our KBAC solution avoids the critical step of precisely calibrating key parameters.

Master of Science

Das Chemnitzer StudentenNetz (CSN) setzt seit mehreren Jahren ein System zur automatischen Regelung der Bandbreite ("DynShaper") basierend auf den Grundlagen der Diplomarbeit von Jan Horbach "Dynamische Bandbreitenbeschränkung mit QoS" ein. Aufgrund der weiterhin bestehenden Notwendigkeit zum Einsatz dieses Systems, ist es nötig die DynShaper-Software zu überarbeiten, um ihre Implementierung an die Standards des CSN anzupassen und die unvollständige Dokumentation zu ergänzen. Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Integration des Systems in die bestehende Softwarearchitektur des CSN und der Schaffung einer modularen Implementierung zur Evaluierung anderer Berechnungsverfahren.

Traffic flow optimization at an intersection helps to maintain a smooth urban traffic flow. It can reduce travel time and emission. Regularly, new algorithms are introduced to control approaching vehicles and traffic light phases. Reinforcement learning and traffic optimization is a novel combination that is used by the research community. This thesis suggests a methodology to reduce travel time and emission of vehicles for a specific intersection design. Here the author provides a clear solution by considering the driving route of approaching the vehicle to the intersection. By using reinforcement learning and route information, this research suggests a vehicle ordering mechanism in order to improve the throughput of the intersection. Before proposing the solution, the author gives a thorough research review of previous studies. Various findings regarding various Reinforcement learning algorithms and how it has used to traffic optimization are explained in Literature review. Further, the author is using GLOSA as a baseline to evaluate the new solution. Several types of GLOSA variations are discussed in this report. A new approach, which can be seen as an extension of the existing GLOSA algorithms, is described in the concept chapter. A deep Q network approach and a rule-based policy are introduced as the solution. The proposed solution was implemented and evaluated. The author was able to achieve promising results from a rule-based policy approach. Further, the issues related to both approaches were discussed in detail and solutions were given to further improve the proposed solutions.

Aktuell wird die Erfassung von Biofunktions-Indikatoren durch Fitness-Tracker, Smart Watches und ähnliche Devices massenwirksam. Bewegungen und Körperfunktionen werden detektiert, aufgezeichnet und aufbereitet. Ziel der Nutzer ist es, mit den gewonnenen Erkenntnissen den eigenen Körper und Lebenswandel zu optimieren. Aktuelle Geschäftsmodelle der in diesem Geschäftsfeld tätigen Akteure liegen überwiegend darin, aus dem zur Verfügung stehenden Datenmaterial Handlungsvorschläge abzuleiten, welche die Kunden in ihrem Optimierungsstreben unterstützen. Anwendungsfelder könnten sich aber auch im Verkehrssektor eröffnen. So erscheint es möglich und sinnvoll, die neu verfügbaren Indikatoren zu nutzen, um die emotionale Verfassung von Beförderten und die Aufmerksamkeit von Fahrern zu überprüfen sowie Möglichkeiten zu schaffen, Verkehrsinfrastrukturen, Verkehrssituationen als auch Umfeldsituationen zu identifizieren, welche Fahrer sehr stark fordern und somit aus Sicht der Verkehrssicherheit kritisch zu werten sind. Um Potentiale, Aufwände und Grenzen abzuschätzen zu können, wurde eine Vorstudie im Kontext des Motorisierten Individualverkehrs durchgeführt. In den Fokus gesetzt wurde dabei die Identifikation von Stresssituationen, hervorgerufen durch die Bewältigung infrastruktureller Herausforderungen aus auch durch die Interaktionen mit anderen motorisierten Verkehrsteilnehmern. Mit einem Equipment aus Biofunktions-Sensorik, Positions-Erfassungseinheit und einem Aufzeichnungsgerät, wurden Daten im Sinn von Extended Floating Car aufgezeichnet. Einflüsse von Infrastrukturen auf Stressindikatoren zeichneten sich bei der Auswertung deutlich ab. Gleiches gilt für Verkehrssituationen, welche eine erhöhte Aufmerksamkeit abverlangten. Um die Thematik umfassend bearbeiten zu können, wurden die zu klärenden Kernfragestellungen ermittelt und strukturiert.