Analisi di Protocolli di Disseminazione Dati Basati sull Informazione e Selezione Opportunistica di Cluster in Reti Veicolari

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1 Facoltà di Ingegneria Corso di Studi in Ingegneria Elettronica Anno Accademico 2011/2012 Analisi di Protocolli di Disseminazione Dati Basati sull Informazione e Selezione Opportunistica di Cluster in Reti Veicolari Laureando: Relatore: Prof.ssa Anna Maria Vegni 1

2 Sommario Motivazioni La disseminazione dati nelle Vehicular Ad-hoc Networks (VANETs) 2

3 Sommario Motivazioni La disseminazione dati nelle Vehicular Ad-hoc Networks (VANETs) I Protocolli di Comunicazione Selective Reliable Broadcast (SRB) Content-based Dissemination Protocol (CDP) 2

4 Sommario Motivazioni La disseminazione dati nelle Vehicular Ad-hoc Networks (VANETs) I Protocolli di Comunicazione Selective Reliable Broadcast (SRB) Content-based Dissemination Protocol (CDP) Tecnica proposta Relevance-aware Dissemination Protocol (RDP) 2

5 Sommario Motivazioni La disseminazione dati nelle Vehicular Ad-hoc Networks (VANETs) I Protocolli di Comunicazione Selective Reliable Broadcast (SRB) Content-based Dissemination Protocol (CDP) Tecnica proposta Relevance-aware Dissemination Protocol (RDP) Analisi e Confronto dei risultati simulati Throughput, Percentuale di Veicoli Coinvolti, Distanza raggiunta 2

6 Sommario Motivazioni La disseminazione dati nelle Vehicular Ad-hoc Networks (VANETs) I Protocolli di Comunicazione Selective Reliable Broadcast (SRB) Content-based Dissemination Protocol (CDP) Tecnica proposta Relevance-aware Dissemination Protocol (RDP) Analisi e Confronto dei risultati simulati Throughput, Percentuale di Veicoli Coinvolti, Distanza raggiunta Conclusioni 2

7 VANETs VANET Applicazioni: Sicurezza stradale Gestione del traffico Infotainement Velocità permessa 0-40 m/s Alta dinamicità della topologia Connessioni tra veicoli solo quando disponibili e necessarie 3

8 Modelli di Connessione nelle VANETs V2I V2V V2X 4

9 SRB (1) Selective Reliable Broadcast (1) A.M. Vegni, A. Stramacci, and E. Natalizio, SRB: A Selective Reliable Broadcast Protocol for Safety Applications in VANET, in Proc. of Intl. Conf. on Selected Topics in Mobile & Wireless Networking (icost 2012), July 2-4, 2012, Avignon, France 5

10 SRB (1) Selective Reliable Broadcast Evitare ritrasmissione messaggi non influenti; Individuare cluster in modo automatico e veloce; L area veicolare è divisa in settori; Tutti i veicoli possono stimare la propria posizione; (1) A.M. Vegni, A. Stramacci, and E. Natalizio, SRB: A Selective Reliable Broadcast Protocol for Safety Applications in VANET, in Proc. of Intl. Conf. on Selected Topics in Mobile & Wireless Networking (icost 2012), July 2-4, 2012, Avignon, France 5

11 SRB - Procedura di contesa Trasmissione di un messaggio Request-to-Broadcast 6

12 SRB - Procedura di contesa Trasmissione di un messaggio Request-to-Broadcast Calcolo del tempo di Attesa 6

13 SRB - Procedura di contesa Trasmissione di un messaggio Request-to-Broadcast Calcolo del tempo di Attesa Trasmissione di un messaggio Clear-to-Broadcast 6

14 SRB - Procedura di contesa Trasmissione di un messaggio Request-to-Broadcast Calcolo del tempo di Attesa Trasmissione di un messaggio Clear-to-Broadcast Individuazione di un Cluster 6

15 SRB - Procedura di contesa Trasmissione di un messaggio Request-to-Broadcast Calcolo del tempo di Attesa Trasmissione di un messaggio Clear-to-Broadcast Individuazione di un Cluster Elezione del Cluster-Head 6

16 CDP (2) Content-based Dissemination Protocol (2) N. Cenerario, T. Delot, and S. Ilarri, A Content-Based Dissemination Protocol for VANETs: Exploiting the Encounter Probability, Intelligent Transportation Systems, IEEE Transactions on, vol.12, no.3, pp , Sept

17 CDP (2) Content-based Dissemination Protocol Probabilità che un veicolo incontri uno specifico evento Encounter Probability (2) N. Cenerario, T. Delot, and S. Ilarri, A Content-Based Dissemination Protocol for VANETs: Exploiting the Encounter Probability, Intelligent Transportation Systems, IEEE Transactions on, vol.12, no.3, pp , Sept

18 CDP - Calcolo di EP 8

19 CDP - Calcolo di EP Distanza tra il nodo sorgente e l evento (Δd) 8

20 CDP - Calcolo di EP Distanza tra il nodo sorgente e l evento (Δd) Differenza tra il tempo in cui l evento é generato e quello in cui il veicolo sarà il più vicino all'evento (Δt) 8

21 CDP - Calcolo di EP Distanza tra il nodo sorgente e l evento (Δd) Differenza tra il tempo in cui l evento é generato e quello in cui il veicolo sarà il più vicino all'evento (Δt) Differenza fra il tempo attuale e quello in cui il veicolo sarà vicino all'evento (Δg) 8

22 CDP - Calcolo di EP Distanza tra il nodo sorgente e l evento (Δd) Differenza tra il tempo in cui l evento é generato e quello in cui il veicolo sarà il più vicino all'evento (Δt) Differenza fra il tempo attuale e quello in cui il veicolo sarà vicino all'evento (Δg) L angolo tra il vettore direzione del veicolo e dell evento (c) 8

23 CDP - Calcolo del tempo di Sleep Scegliere il veicolo più lontano per reinstradare il messaggio D: Massimo tempo di attesa; r: range di comunicazione 9

24 Differenze CDP - RDP EP: Nell RDP, l EP è casuale, con possibili valori 0 o 1; cioè l informazione è rilevante o non rilevante Refresh Time: Un intervallo temporale posto a 0.3 secondi, aggiunto per garantire una trasmissione continua dei pacchetti. 10

25 Il Protocollo RDP R [m] 11

26 Il Protocollo RDP Area Blu : Zona di Rilevanza Nodo Rosso: Nodo Sorgente R [m] Nodi Neri: Nodi raggiungibili 11

27 RDP - Trasmissione 12

28 RDP - Ricezione 13

29 RDP - Inoltro 14

30 RDP - Generazione di ack 15

31 RDP - Generazione di ack 16

32 RDP - Generazione di ack 17

33 RDP - Nuova ZOR 18

34 Risultati delle simulazioni - Scenari di Rete Caratteristiche Urban Scenari in ns2 Highway Area 4 km 2 15 km 2 Tipo di scenario Generato con VanetMobiSim Reale (porzione del GRA, Roma) Numero di veicoli Road Side Unit (RSU) 1 1 Tempo di Simulazione 100 s 300 s 19

35 Urban - Throughput SRB RDP Throughput [bit/s] Tempo di Simulazione [s] 20

36 Urban - Throughput 30/150 nodi Throughput [bit/s] nodi 30 nodi Tempo di Simulazione [s] 21

37 Urban - Veicoli Coinvolti Veicoli Coinvolti Veicoli non coinvolti Regione 1 54% 46% 100% SRB RDP 22

38 Urban - Massima Distanza Raggiunta Distanza Percorsa in km dai Due Protocolli SRB RDP 23

39 Highway - Throughput SRB RDP Throughput [bit/s] Tempo di Simulazione [s] 24

40 Confronto SRB - RDP Metrica Urban Scenari in ns2 Highway Throughput SRB RDP Numero di Nodi coinvolti Distanza dal nodo Sorgente rispetto al tempo Distanza totale percosa dal pacchetto RDP RDP RDP RDP RDP RDP 25

41 Conclusioni RDP è migliore per raggiungere il maggior numero di nodi nel minor tempo possibile. Per un invio mirato di informazioni è meglio utilizzare il SRB. Con RT = 0 e EP = 0 su tutti i nodi, la trasmissione si interrompe. EP riduce notevolmente il numero di pacchetti rilanciati, per questo è considerato un fattore fondamentale. Wednesday, January 16,

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