Facoltà di Ingegneria Corso di Studi in Ingegneria Ele6ronica A.A. 2010/2011. Nnn

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1 Facoltà di Ingegneria Corso di Studi in Ingegneria Ele6ronica A.A. 2010/2011 Roma, 21/12/2011 1

2 Sommario Introduzione alle VANET (Vehicular Ad hoc NETworks) Safety applicacons Comunicazioni V2V e V2I Stato dell arte sui protocolli di rou>ng per VANET Distance based Broadcast storming problem Protocollo Selec>ve Broadcast Descrizione dell algoritmo Analisi delle prestazioni Scenario di simulazione Conclusioni 2

3 Le re> VANET Le VANET (Vehicular Ad hoc NETwork) sono una classe di rec emergente in grado di perme6ere comunicazioni intelligenc tra veicoli Dedicated Short Range CommunicaCons (DSRC). OBIETTIVI: Ridurre le congesconi di traffico Diminuire gli incidenc stradali Diminuire il numero di vitme stradali GaranCre maggiore sicurezza CARATTERISTICHE: Topologia di rete dinamica Rete frequentemente disconnessa Veicoli equipaggiac con tecnologie emergenc (on board unit) No vincoli di ritardo (DTN) Source: h6p:// releasesdetails about around view monitor 3

4 Protocolli V2V V2I PROTOCOLLI DI COMUNICAZIONE: V2V (Vehicle to Vehicle) V2I (Vehicle to Infrastructure) POSSIBILI SCENARI: Urbano Extraurbano Rurale Autostradale 4

5 Protocolli V2V V2I PROTOCOLLI DI COMUNICAZIONE: V2V (Vehicle to Vehicle) V2I (Vehicle to Infrastructure) POSSIBILI SCENARI: Urbano Extraurbano Rurale Autostradale 4

6 Protocolli V2V V2I PROTOCOLLI DI COMUNICAZIONE: V2V (Vehicle to Vehicle) V2I (Vehicle to Infrastructure) POSSIBILI SCENARI: Urbano Extraurbano Rurale Autostradale 4

7 Protocollo Distance based Approccio di Cpo distance based: vengono trasmessi prima i pacchet che hanno compiuto una distanza maggiore [1] T attesa = Max range Dist CW max CW min Max range ( ) + CW min Time slot Max range : raggio di trasmissione dei veicoli [m] Dist: distanza percorsa dal pacche6o [m] CW max : numero massimo di slot della finestra di contesa CW min : numero minimo di slot della finestra di contesa Time slot : durata temporale di ogni slot [s] 6 A. Stramacci, "Analisi e prestazioni di re/ in ambito veicolare" [1] Palazzi, C.E.; FerreT, S.; RocceT, M.;, "Fast MulC Hop Broadcast over Vehicular Networks: A Real Testbed EvaluaCon," Consumer Communica/ons Roma, 21/12/2011 and Networking Conference, CCNC th IEEE, vol., no., pp.1 5, Jan. 2009

8 Protocollo Selec>ve Broadcast OBIETTIVI Limitare il broadcast storming problem; IdenCficare clusters di veicoli in modo automacco e veloce (car platooning); Aumentare la sicurezza stradale. Protocollo SELECTIVE BROADCAST Algoritmo iteracvo basato sulla distanza Trasme6e i pacchet dac solo ad un rappresentante del cluster (leader) CARATTERISTICHE Timer di a6esa Distanza di soglia per idencficare cluster Tipo di scenario (urbano e autostradale) Source: h6p:// FactSheet/VPlatooning.pdf 7

9 Protocollo Selec>ve Broadcast CLUSTER DETECTION 8

10 Protocollo Selec>ve Broadcast CLUSTER DETECTION 8

11 Protocollo Selec>ve Broadcast CLUSTER DETECTION 8

12 Protocollo Selec>ve Broadcast CLUSTER DETECTION 8

13 Protocollo Selec>ve Broadcast CLUSTER DETECTION Wednesday, January 16,

14 Protocollo Selec>ve Broadcast CLUSTER DETECTION 8

15 Protocollo Selec>ve Broadcast CLUSTER DETECTION 8

16 Protocollo Selec>ve Broadcast CLUSTER DETECTION 8

17 Protocollo Selec>ve Broadcast MESSAGGI 1.Invio il messaggio di HELLO. 2.A6endo i messaggi di conferma(ack), fino al termine del >mer di atesa (45 ms). 3.Seleziono i leader. 4.Ripeto l algoritmo per gli hop successivi. DIMENSIONE MESSAGGI HELLO = 7.5 byte ACK = 7.5 byte DATA = 1526 byte 9

18 Protocollo Selec>ve Broadcast MESSAGGI 1.Invio il messaggio di HELLO. 2.A6endo i messaggi di conferma(ack), fino al termine del >mer di atesa (45 ms). 3.Seleziono i leader. 4.Ripeto l algoritmo per gli hop successivi. DIMENSIONE MESSAGGI HELLO = 7.5 byte ACK = 7.5 byte DATA = 1526 byte 9

19 Protocollo Selec>ve Broadcast MESSAGGI 1.Invio il messaggio di HELLO. 2.A6endo i messaggi di conferma(ack), fino al termine del >mer di atesa (45 ms). 3.Seleziono i leader. 4.Ripeto l algoritmo per gli hop successivi. DIMENSIONE MESSAGGI HELLO = 7.5 byte ACK = 7.5 byte DATA = 1526 byte 9

20 Protocollo Selec>ve Broadcast MESSAGGI 1.Invio il messaggio di HELLO. 2.A6endo i messaggi di conferma(ack), fino al termine del >mer di atesa (45 ms). 3.Seleziono i leader. 4.Ripeto l algoritmo per gli hop successivi. DIMENSIONE MESSAGGI HELLO = 7.5 byte ACK = 7.5 byte DATA = 1526 byte 9

21 SoUware u>lizza> Simulatore di traffico Simulatore di rete Prestazioni VanetMobiSim è un simulatore di traffico reale scri6o in Java: 10

22 SoUware u>lizza> Simulatore di traffico Simulatore di rete Prestazioni VanetMobiSim è un simulatore di traffico reale scri6o in Java: 10

23 SoUware u>lizza> Simulatore di traffico Simulatore di rete Prestazioni VanetMobiSim è un simulatore di traffico reale scri6o in Java: 10

24 SoUware u>lizza> Simulatore di traffico Simulatore di rete Prestazioni VanetMobiSim è un simulatore di traffico reale scri6o in Java: 10

25 SoUware u>lizza> Simulatore di traffico Simulatore di rete Prestazioni VanetMobiSim è un simulatore di traffico reale scri6o in Java: File di mobilità generato: 10

26 SoUware u>lizza> Simulatore di traffico Simulatore di rete Prestazioni NS2 (Network Simulator) è un simulatore in C++ open source in grado di simulare diverse classi di rec. In input necessita del file di mobilità generato da VanetMobiSim. In output analizza le prestazioni: THROUGHPUT RITARDO DISTANZA RAGGIUNTA 11

27 Scenario urbano CaraTeris>che Area di simulazione 4 km 2 Traffico denso Tempo di simulazione 100s Risulta> Throughput Latenza Propagazione dei messaggi Distanza di soglia scelta: 150 m 12

28 Scenario urbano risulta> (1/3) Throughput [bit/s] Picchi > 30 kbit/s Veicoli coinvolc 45% Minore del protocollo mulc hop broadcast a parità di dac scambiac. 13

29 Scenario urbano risulta> (2/3) Propagazione dei messaggi [m] Area di simulazione quasi completamente coperta. 14

30 Scenario urbano risulta> (3/3) Latenza [s] Ritardo end to end per ogni pacche6o che si è propagato a distanza maggiore. 15

31 Scenario highway Simulazione su un trato del GRA (highway) CaraTeris>che Area di simulazione 15 km 2 Traffico misto Tempo di simulazione 300s Risulta> Throughput PDR Scenario reale preso da OSM e generato con SUMO. Traffico scorrevole con addensamento di veicoli in prossimità dell ingresso in autostrada. 16

32 Scenario highway risulta> (1/2) Throughput [bit/s] Il throughput aumenta nel momento in cui viene individuato l addensamento di veicoli (car platooning). Inferiore rispe6o al caso precedente dovuto alla natura dello scenario. 17

33 Scenario highway risulta> (2/2) Packet Delivery Ra>o (PDR) 18

34 Conclusioni L algoritmo proposto (Selec>ve Broadcast) perme6e di: Ridurre il packet storming problem nelle VANET IdenCficare car platooning in modo automacco UClizzare le risorse in modo più efficiente Efficienza dell algoritmo verificata in: Scenari urbani Scenari autostradali Sviluppi futuri Uso di SelecCve Broadcast per applicazioni context aware 19

35 Grazie per l a6enzione! 20