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Título: Um Framework para a gerência da disseminação adaptativa de mensagens de segurança em redes veiculares
Título em inglês: A Framework for managing adaptive dissemination of safety messages in vehicular networks
Autor(es): Albano, Wellington Araújo
Orientador(es): Souza, José Neuman de Souza
Coorientador(es): Lima, Michele Nogueira
Palavras-chave: Teleinformática
Redes veiculares
Framework (Progrma de computador)
Data do documento: 18-Dez-2015
Citação: ALBANO, W. A. (2015)
Resumo: As redes veiculares (VANETs) são um tipo de rede ad hoc auto-organizada, em que unidades de comunicação presentes nos veículos ou na infraestrutura das rodovias constituem os nós da rede. Atualmente, um dos maiores interesses na pesquisa em redes veiculares são os serviços de segurança, voltados para um trânsito colaborativo e que permita melhorar a segurança dos passageiros. A maioria das aplicações de segurança exige o envio de dados em broadcast, enfrentando algumas dificuldades, como a sobrecarga da rede e outros desafios existentes no ambiente de redes sem fio. Para tratar dos problemas na disseminação das mensagens em broadcast, encontram-se na literatura várias propostas que visam minimizar o efeito causado pelo excesso de mensagens, através de estratégias como supressão de broadcast e adaptação de parâmetros de comunicação em situações que possam comprometer o envio das mensagens. No entanto, normalmente as soluções propostas tratam da adaptação através do ajuste local de parâmetros como a potência de transmissão ou o tamanho da janela de contenção, sem considerar o efeito da adaptação na rede de maneira geral. Para gerenciar a forma com que a adaptação é realizada e melhorar o desempenho da entrega das mensagens de segurança, neste trabalho propomos um framework composto de três módulos: detecção, prevenção e adaptação. Esses três módulos atuam a partir da observação da rede realizada pelos veículos e compartilhada com os veículos vizinhos a respeito das condições de conectividade, congestionamento da rede e congestionamento do trânsito. A solução proposta visa preencher uma lacuna, contribuindo no sentido de gerenciar a aplicação de estratégias de adaptação, com o objetivo de promover um melhor desempenho na disseminação de mensagens de segurança. Através de simulações, instanciamos o framework para a utilização em dois estudos de caso. Em um primeiro momento, simulamos sua aplicação em um cenário de uma avenida em uma zona urbana, com variação na densidade de veículos. Em um segundo estudo de caso, utilizamos dois cenários em situações distintas. Os resultados comprovam que a aplicação do framework contribui para um melhor desempenho na disseminação de mensagens no que diz respeito à taxa de entrega e à quantidade de mensagens enviadas, métricas importantes para esse tipo de serviço, que necessita de uma alta taxa de entrega para ser eficiente sem que isso traga uma sobrecarga à rede. Apesar dos resultados obtidos, é necessária ainda uma investigação sobre a influência de outras estratégias de adaptação, como o controle da taxa de transmissão. O framework proposto, no entanto, pode ser adaptado para a utilização de componentes que tratem desses aspectos. Além disso, técnicas diferentes das utilizadas nos módulos presentes no framework podem ser analisadas e outros tipos de tráfego podem ser avaliados. Trata-se, portanto, de uma ferramenta que pode ser explorada em outras situações de pesquisa.
Abstract: Vehicular networks (VANETs) are a type of self-organized ad hoc networks, in which the nodes are communication units present in the vehicle or in the road infrastructure. Currently, in research related to vehicular networks there is a great interest in safety-related services that aim at a collaborative traffic that will improve the safety of passengers. Most safety applications require sending data by broadcast, facing some difficulties such as the overhead to the network and other existing challenges in a wireless network environment. To address the problems found in the dissemination of broadcast messages, various proposals are available in the literature that aim to minimize the effect caused by the excessive number of messages, through strategies such as broadcast suppression and adaptation of communication parameters in situations that might compromise the delivery of messages. However, usually such proposals address the adjustment of local parameters such as the transmission power or the contention window size, without considering the overall effect of those adjustments on the network. To manage the way that adaptation is performed and to improve the performance of safety messages delivery, in this work we propose a framework composed of three modules: detection, prevention and adaptation. These three modules utilize information regarding connectivity conditions and network and traffic congestion which are shared with the neighboring vehicles. The proposed solution aims to fill a gap, contributing to manage the implementation of adaptation strategies in order to promote better performance for the dissemination of safety messages. Through simulation, we instantiate the framework in two case studies. At first, we simulate a scenario of an avenue in an urban area with variation in vehicle density. In a second case study, we use two scenarios in different situations. The results show that the application of the framework contributes to a better performance for safety messages dissemination regarding the delivery rate and the amount of sent messages, which are important metrics for this type of service that requires a high delivery rate to be efficient without causing network overhead. Despite the results, an investigation is required on other adaptation strategies such as controlling the transmission rate. The proposed framework, however, can be adapted for using components that address those issues. In addition, techniques different from those used in the modules present in the framework can be analyzed and other types of traffic can be evaluated. It is, therefore, a tool that can be exploited in other research situations.
Descrição: ALBANO, W. A. Um Framework para a gerência da disseminação adaptativa de mensagens de segurança em redes veiculares. 2015. 97 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Teleinformática) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/21096
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