From the Ground to the Cloud: Towards an Integrated Transportation Simulation Platform

• Type: Thesis
• Date: 2015-07-14

Authors

Tiago Manuel Lourenço Azevedo (Author) FEUP

Thesis

From the Ground to the Cloud: Towards an Integrated Transportation Simulation Platform

Master's Degree

Dissertation

Scientific classification

FOS: Engineering and technology > Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering

Associated Institutions

LIACC - Laboratório de Inteligência Artificial e Ciência de Computadores

Other information

Resumo (PT): Actualmente, as universidades e as empresas de todo o mundo têm uma enorme necessidade de metodologias que permitam simular e modelar. No que diz respeito ao tráfego e transportes, fazer mudanças físicas nas redes reais de trânsito poderia ser altamente dispendioso, estando dependente de decisões políticas e podendo ser altamente prejudicial ao meio ambiente. Por isso, a simulação é muito usada em tais cenários. No entanto, o uso de simulação para estudar ou analisar um domínio ou problema específico pode não ser trivial e podem ser necessárias diversas ferramentas, com diferentes resoluções e perspectivas de domínio, causando o aumento de problemas relacionados com interoperabilidade. Com as recentes evoluções no âmbito do cloud computing e do Software-as-a-Service (SaaS), existe um novo paradigma onde o software de simulação é usado sob a forma de serviços. Assim, o Simulation Software-as-a-Service (SimSaaS) é muito benéfico para melhor explorar o grande número de plataformas e armazenamento que a simulação precisa, e que o Cloud Computing pode fornecer. Para ultrapassar os problemas supra mencionados, o principal objetivo desta dissertação foi apresentar o atual estado da arte na área e propor uma plataforma de simulação de transporte direcionada a agentes, através da cloud, por meio de serviços. Utilizou-se o standard HLA (High Level Architecture) da IEEE para interoperabilidade de simuladores e agentes para controlo e coordenação. Para que tal seja possível, foi imperativo construir, através de uma revisão sistemática da literatura, o conhecimento necessário para desenvolver a plataforma. Os estudos revistos foram comparados e sumarisados na forma de uma taxonomia do trabalho de pesquisa que representa as oportunidades de pesquisa mais importantes para os próximos anos. A arquitectura e os principais cenários de utilização da plataforma foram detalhados. A partir daí, o subconjunto de características mais importantes foi seleccionado na forma de uma prova de conceito. A sua implementação foi explicada indicando o software utilizado (OpenStack, Pitch pRTI, SUMO e EBPS) e o cenário de simulação escolhido. Por fim, foram conduzidas algumas experiências para se perceber a melhor abordagem no controlo e lançamento de máquinas virtuais. Esta análise é importante para se obter uma melhor performance em simulações utilizando a infraestrutura desenvolvida.

Abstract (EN): Nowadays, universities and companies all around the world have a huge need for simulation and modelling methodologies. In the particular case of traffic and transportation, making physical modifications in the real traffic networks could be highly expensive, dependent on political decisions and could be highly disruptive to the environment. Therefore, simulation is broadly used in such scenarios. However, while studying a specific domain or problem, analysis through simulation may not be trivial and very often requires several simulation tools, with different resolutions and domain perspectives, hence raising interoperability issues. With the recent evolutions in cloud computing and Software-as-a-Service (SaaS), there is a new paradigm where simulation software is used in the form of services. So, Simulation Software-as-a-Service (SimSaaS) is very beneficial to better exploit the huge amount of platforms and storage that simulation needs per se - and Cloud Computing is able to provide such resources. To address issues arising in this novel perspective the main goal of this dissertation was to present the current state of the art in the field and to propose an agent-directed transportation simulation platform, through the cloud, by means of services. It was used the IEEE standard HLA (High Level Architecture) for simulator interoperability and agents for controlling and coordination. To do so, it was necessary to build, through a systematic literature review, the body of knowledge needed to develop such platform. The reviewed studies were compared and summarised leading to the creation of a taxonomy of the research work, which represent the front research opportunities for the next years. The main scenarios and architecture of the platform were detailed. The proof of concept's implementation was further explained including the used software (OpenStack, Pitch pRTI, SUMO and EBPS) and the chosen simulation scenario. Finally, some experiments were made about the best approach to manage and launch VMs (Virtual Machines). Such analysis is very important to have better performance in simulations under the developed infrastructure.

Language: English

Type (Professor's evaluation): Scientific