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Apresentação do artigo Routing Protocol in Intervehicle Communication System: A Survey Érica Julião Alvim Frederico José Dias Moller

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Apresentação do artigo

Routing Protocol in Intervehicle Communication System: A

SurveyÉrica Julião Alvim

Frederico José Dias Moller

Sumário

3- Objetivos

4- Introdução

6- WAVE

12- Protocolos de roteamento em IVCs

13- Broadcast

17- Geocast e Multicast

19- Unicast

26- Comparações

27- Questões em aberto

28- Conclusão

Objetivos

● Mostrar a importância de redes de comunicações interveiculares (IVC).

● Apresentar os tipos de protocolos propostos para IVCs

● Expor os principais desafios e problemas dos protocolos sugeridos e das IVCs em geral.

Introdução

● O aumento do número de veículos nas ruas é maior do que a velocidade de melhorias nas vias públicas.

● Com esse aumento, cresce também as chances de acontecerem acidentes e congestionamentos

● Redes de comunicação intraveicular poderiam alertar motoristas sobre acidentes nas vias, em tempo real e com antecedência o suficiente para evitar novos desastres

Introdução

● IVCs também poderiam passar aos motoristas informações sobre o trafego, indicando rotas congestionadas e apontando rotas alternativas.

● Para o passageiro, as IVCs poderiam fornecer um maior conforto, como acesso à internet.

WAVE

● Wireless Acess for vehicular enviroments● Principal componente do dedicated short-range

communications.● Utiliza os protocolos IEEE 802.11 para as

camadas físicas e MAC (media acess control) e IEEE 1609.1-4 para o restante.

WAVE

● Os protocolos IEEE 802.11 e 1609.4 atuam nas camadas física e MAC.

● O IEEE 1609.4 aumenta o desempenho dos mecanismos de canais múltiplos e descreve as operações de troca e roteamento dos multicanais.

● O orthogonal frequency-division multiplexing do IEEE 802.11a foi implementado no WAVE e consegue uma taxa de transferência de dados de 9 a 27mbps para veículos até 60km/h e 3 a 13mbps para veículos com 60km/h à 120km/h

WAVE

● 7 canais de 10 mhz, divididos em 3 grandes grupos:

● Canais de serviço, para uso comercial.● Canais de controle, para controle e

monitoramento● Canais de segurança, para alertas críticos,

como acidentes, mau tempo e etc.

WAVE

● Um mecanismo do IEEE 802.11 provê “qualidade de serviço”.

● Cada canal terá quatro filas de categorias de acesso, de acordo com sua importância.

● Mensagens críticas entram em filas mais rápidas que as mensagens comerciais, assim tem uma chance maior de ganhar acesso ao canal.

WAVE

● O IEEE 1609.3 define a camada de rede, o que inclui endereçamento, roteamento e suporte.

● Também define as mensagens curtas WAVE (WSM) que provê uma alternativa ao IP.

● O IEEE 1609.1 cobre desde a camada de transporte até a camada de aplicação.

● Ele descreve componentes chave do WAVE, como formato de mensagens, armazenamento e fluxo de dados, recursos e etc.

WAVE

● O IEEE 1609.2 cobre desde a camada de rede até a camada de aplicação e define o formato de mensagem e as circunstâncias dos processos em trocas de mensagens seguras.

Protocolos de roteamento em IVCs

● São divididos em 3 categorias:– Broadcast– Multicast/Geocast– Unicast:

● Pró-ativos● Reativos● Preditivos● Oportunistas

Broadcast

● Esquema de disseminação de um para todos.● Melhor alternativa para redes de alta mobilidade que

necessitem de total distribuição de dados.● Não requer manutenção de tabelas de roteamento e

informações sobre veículos individuais.● Utiliza uma largura de banda muito alta e tem grande

risco de colisão de pacotes. “Flood” é um exemplo típico de um problema enfrentado por esse tipo de protocolo de roteamento.

Broadcast

● Smart Broadcast (SB):● O espaço físico é dividido em setores. O veículo é

capaz de determinar em que setor está.● Cada veículo também é capaz de determinar que

veículos estão em seu setor.● O veículo fonte envia o pacote para todos os outros

de seu setor, porém apenas o veículo mais afastado, dentro do mesmo setor retransmitirá o pacote.

Broadcast

● Priority-Based Routing Protocol in VANET:● Funciona da mesma forma que o SB, com apenas

alguns diferenciais.● O PRP usa o mecanismo de qualidade de serviço,

possibilitando prioridades diferenciadas, entre mensagens criticas e mensagens comuns.

● Além disso o PRP leva em conta todos os seguimentos das vias, podendo eleger mais de um retransmissor.

Broadcast

● Urban Multishop Broadcast:● O UMB tem o mesmo objetivo que o SB e o PRP, que é

evitar a colisão de pacotes.● Também cobre todas as direções de uma via● O Veículo fonte envia um código inicial. ● Cada veículo, ao receber o código, envia de volta um

black-burst. Após isso ele “escuta” o canal e verifica se está livre.

● Se o canal estiver livre, ele poderá ser eleito como veículo retransmissor e envia à fonte um “clear to broadcast”.

● A fonte recebe o CTB e se for o caso, envia ao veículo uma ID nomeando-o retransmissor

Geocast e Multicast

● Um para um grupo.● Para algumas aplicações de segurança, é

interessante que a comunicação se restrinja a apenas um grupo de veículos.

● Certas informações são interessantes só para alguns veículos e não para todos.

● Protocolos Geocast e Multicast, satisfazem essas condições.

Geocast e Multicast

● Intervehicle Geocast (IVG):● Proposta para alertas de áreas de risco.● O veículo fonte envia a mensagem para outros veículos.● Cada veículo que recebeu a mensagem espera por um

tempo inversamente proporcional à sua distância da fonte e depois retransmite.

● As mensagens terão um “tempo de vida”, evitando retransmissões infinitas.

● Aqui entra o conceito de “tarde demais” que é quando a distância do veículo para o acidente é menor do que a distância de frenagem. As mensagens precisam chegar ao motorista antes que ele entre no “tarde demais”.

Unicast

● Um para um● Precisa de rotas estáveis de comunicação● Um dos mais difíceis de se implementar por conta da

própria instabilidade das IVCs.● Sofre com o problema de sobrecarga da rede.● Podem ser pró-ativos (criando rotas entre veículos

periódicamente), reativos (criando novas rotas, quando a atual quebra), preditivos (criando novas rotas quando a atual tem grande chance de falhar), ou oportunistas (enviando a informação quando houver oportunidade).

Unicast

● Location-Based Routing Algorithm with Cluster-Based Flooding:● Unicast próativo● Protocolo baseado em hierarquia.● As rede é dividida em clusters, cada cabeça de cluster

é a unidade de controle do cluster.● As cabeças de cluster contém tabelas de cluster, com

o endereço e localização dos mesmos.● Ao iniciar uma transmissão, o veículo busca um local,

se encontrar, envia a informação para o seu vizinho que estiver mais perto do local.

Unicast

● LORA-CBF (cont):● Se a fonte não encontrar o local, ele envia uma

requisição de localização e espera uma resposta da mesma, para só então enviar a mensagem a seu vizinho mais perto do destino.

● O vizinho, ao receber a informação, repete o processo, até que o pacote chegue ao destino.

● Por necessitar de uma manutenção de tabela de endereços, esse protocolo sofre com sobrecarga de informações.

Unicast

● Greedy Perimeter Coordinator Routing:● Unicast reativo● Aproveita os cruzamentos das ruas para formar

naturalmente um gráfico planar, sem precisar de usar outros recursos naturais.

● A fonte envia o pacote para o destino, nenhum carro toma nenhuma decisão exceto os que estão nas junções de ruas, um destes é eleito retransmissor e repete o processo, até que a mensagem chegue ao destino.

Unicast

● GPCR(cont):● Os veículos nas junções, que decidem para qual

rua o pacote será retransmitido, são chamados de coordenadores.

● Se em uma junção tiver vários veículos, apenas um será eleito como retransmissor.

● Uma vez que esse protocolo necessita de informações sobre as posições dos veículos, há o perigo de sobrecarga.

Unicast

● Prediction-Based Routing Protocol (PBR):● Unicast preditivo● Leva em conta os padrões de movimento dos

veículos em rodovias.● Usa dados como posição, direção e velocidade dos

veículos para calcular o risco de falha em uma rota.● Calcula e cria novas rotas antes que a atual falhe.● Como precisa de carregar dados sobre outros

veículos, sofre com o problema de sobrecarga de rede.

Unicast

● Opportunistic Routing in DTN (GeoDTN+Nav):● Unicast oportunista● Alta taxa de entrega, porém com grande atraso.● Quando não existe uma rota até o destino (pouco

fluxo de carros).● Espera até a oportunidade certa de entregar o

pacote até o veículo mais qualificado para faze-lo chegar até o destino

Comparações

Tabela 1: Quadro comparativo entre os protocolos (Fonte: o artigo)

Questões em aberto

● Como encurtar os atrasos e manter as comunicações em tempo real?

● Como lidar com a grande mobilidade e com as rápidas mudanças de topologia?

● Como garantir a confiabilidade e a qualidade de serviços?

● Como lidar com diferentes áreas de concentração de veículos?

● Como lidar com a entrada e saída de veículos da rede?● Como garantir que pessoas más intencionadas não

usem a rede para prejudicar terceiros?

Conclusão

● As VANETs são particularmente desafiantes por causa de sua grande mobilidade.

● Nenhum dos protocolos citados atende a todas as situações e portanto será necessário o uso de multiprotocolos.

● Melhorias na questão de segurança são necessárias antes que esse tipo de rede seja aplicada em massa.