A self-contained and universal roadside station-framework for heterogeneous VANET environments and related mechanisms for scalable and efficient message distribution

Resumo

La investigación sobre sistemas inteligentes de comunicación para transporte y redes Ad-Hoc para vehículos se inició hace bastante tiempo. La tecnología basada en WLAN parece ahora alcanzar un suficiente nivel de madurez, lo que permitiría su introducción en el mercado para las funcionalidades básicas. Y el Comité Técnico de Sistemas Inteligentes de Transporte (TC ITS) del Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI) ha definido estándares más relevantes. Sin embargo, y a pesar de estos grandes logros, todavía hay margen de mejora y optimización. Esto es especialmente cierto para la comunicación entre vehículos y estaciones de carretera que estén fijas, ya que la pila de protocolos completa se definió originalmente con un enfoque exclusivo en la comunicación entre vehículos (V2V). Debido a esta situación, esta tesis parte del supuesto básico de que los mecanismos V2V aplicados son muy ineficientes para la comunicación con estaciones al borde de la carretera y que esta situación se puede mejorar drásticamente con sólo algunas adaptaciones. Para la comunicación entre las estaciones de carretera y los vehículos, las condiciones son comparativamente más sencillas. La estación de carretera no se mueve en absoluto, con lo que las características ambientales básicas son constantes, lo que significa que las condiciones de canal locales pueden ser asumidas como aproximadamente estacionarias. Así que si las características del canal son conocidas, estas se pueden usar con el fin de mejorar la fiabilidad de la comunicación por las diferentes vías de acceso hacia la ubicación de la estación del borde de la carretera. Además la mayoría de las aplicaciones en las estaciones de borde de la carretera son para los vehículos, los cuales pasarán junto a su ubicación en algún instante del tiempo. En consecuencia también las futuras trayectorias de los vehículos (relevantes) son más fáciles de predecir . Al funcionar como nodo central, las estaciones del borde de la carretera pueden utilizar de forma eficiente el ancho de banda. El no introducir una pila de protocolo adicional para la comunicación V2I no significa que se abandonen estas ventajas. En este contexto, el objetivo de la tesis es explotar estas ventajas sobre la base del uso de los protocolos de comunicación sin conexión. Recientemente, las aplicaciones relacionadas con la eficiencia del tráfico ganaron importancia en la investigación. Como consecuencia, se han incrementado los requisitos para la comunicación entre estaciones de carretera y los vehículos. Sin embargo, no han sido evaluados varios aspectos importantes. No se han respondido preguntas como, por ejemplo, la limitación de la fragmentación del paquete y el manejo de paquetes perdidos. Por otra parte tampoco se ha observado nunca la influencia de diferentes densidades de red, lo cual está estrechamente relacionado con los fundamentos de la teoría de tráfico. Finalmente también estaba fuera de alcance la limitación proactiva de la potencia de transmisión para el uso eficiente del ancho de banda. El trabajo que se ha abordado trata sobre estas cuestiones, proponiéndose algoritmos ligeros, que pueden ser fácilmente integrados dentro del conjunto de protocolos V2V establecido. El rendimiento de los protocolos de reciente introducción se evaluó por medio de la simulación. Los resultados muestran claramente que los criterios establecidos son abrumadoramente superiores en términos de eficacia y fiabilidad. En las situaciones observadas se podría ahorrar entre el 45% y el 99% del ancho de banda. Además, se observa el hecho interesante de que los mecanismos propuestos son cada vez más eficiente al aumentar la densidad de la red. Esto básicamente significa que su rendimiento incluso mejora cuando las condiciones de la red se vuelven más críticos. En términos de fiabilidad, se podrían lograr tasas de entrega de paquetes entre el 95 % y el 100 %. Esto es incluso mejor que el rendimiento de los protocolos aplicados en la actualidad a pesar del hecho de que estos están trabajando con muy alta redundancia.