Roteamento DTN em VANETs

Transcrição

1 Roteamento DTN em VANETs Tópicos Especiais em Redes Móveis Prof. José Ferreira de Rezende Aluno: Fernando Carlos Azeredo Verissimo 2ª apresentação Abr/2012 Verissimo, CPE716 1

2 VANET Uma rede AD HOC A comunicação é de veículos para veículos ou de veículos para equipamentos fixos na beira da via (roadside units) Caracteriza-se por alta mobilidade (velocidade) Curtos períodos de conexão Padrão de mobilidade segue a topologia (restrita) das vias Prédios, nas vias urbanas, e colinas nas rodovias, podem ser obstáculos Economia de energia não é a principal preocupação Verissimo, CPE716 2

3 VANET Custo relativamente barato Carros, motoristas e passageiros já possuem dispositivos móveis Frota mundial grande (~ ) Grande interesse comercial Verissimo, CPE716 3

4 Aplicações - VANET Alertas de trânsito e de acidentes; Que vias evitar Chamar socorro Download de mapas; Propagandas; Informações metereológicas; Notícias Padrões de vibrações podem acionar câmeras e GPS para localizar pontos que exigem manutenção nas e acionar equipe de manutenção; Locais para a instalação de pardais Verissimo, CPE716 4

5 Aplicações - VANET Descoberta de vagas para estacionamento; Comunicação Localização de carro roubado Verissimo, CPE716 5

6 Protocolos de Roteamento - VANET Lee, Kevin C., Lee, Uichin and Gerla, Mario. Survey of Routing Protocols in Vehicular Ad Hoc Networks. In: Watfa, M. Advances in Vehicular Ad-Hoc Networks. New York 2010 Verissimo, CPE716 6

7 Protocolos de Roteamento - VANET Topologia Proativo FSR Cada nó tem a rota para chegar em qualqueroutro nó da rede AODV Reativo AODV DSR Verissimo, CPE716 7 FSR Avaliação (2005) 1º AODV 2º FSR 3º DSR 4º TORA A melhor rota é descoberta fazendo o uso de pesquisa epidêmica-tipo Jaap, S. at al. Evaluation of Routing Protocols for Vehicular Ad Hoc Networks in City Traffic Scenarios. Telecommunica tions, June, 2005

8 Protocolos de Roteamento - VANET Geografia Não DTN DTN Híbridos Beacon Beacon: Non-Overlay Usa beacon para descobrir seus vizinhos e decidir para onde Overlay: GPSR, redirecionar PRB-DV o pacote Non-beacon: Um roteamento em overlay Overlay Transmite em broadcast tem a característica de para todos os vizinhos e operar sobre um grupo de esses nós GPCR, decidem sobre o GSR o que fazer a rede Híbrido: existente Não direciona para o desti- Non-Beacon no, mas para um nó alvo. Mas precisa de beacons Hybrid para descobrir o nó alvo VADD GeOpps Migra do modo de recovery para o DTN, quando a redescoberta de rota ultrapassa um threshold Verissimo, CPE716 8

9 VADD Vehicle-Assisted Data Delivery in Vehicular Ad Hoc Nework Jing Zhao and Guohong Cao. VADD: Vehicle-assisted data delivery in vehicular ad hoc networks. In Proc. of the 25 th IEEE INFOCOM. Barcelona, Um modelo de roteamento geográfico que adiciona o controle a mobilidade dos nós para ajudar o roteamento dos pacotes. Os carros descobrem seus vizinhos através de beacons. Os nós sabem sua posição através de triangulação ou pelo GPS. Supõe-se que o carro é equipado com mapas pré-carregados que possuem informação sobre densidade do tráfego na via e velocidade média dos carros em diferentes horários do dia. Google Maps VADD busca redirecionar o pacote para o caminho com o menor atraso. Verissimo, CPE716 9

10 VADD VADD segue os seguintes princípios: Transmite via wireless até onde for possível Se o pacote tem que ser transportado pela via, a via com maior velocidade média deve ser escolhida Devido a natureza imprevisível das VANETs, não podemos esperar que um pacote possa ser roteado com sucesso através de um caminho ótimo pré-calculado, logo a seleção dinâmica de caminhos deve ser executada continuadamente durante o processo de repasse de pacotes Desta forma, a variável mais importante a ser estimada é o atraso do repasse de um pacote entre uma junção e a outra mais próxima. Se a densidade da via é menor do que 1 carro por alcance do rádio, o atraso é calculado em função da velocidade do carro que carrega o pacote naquele trecho, e se for maior é calculado em função da velocidade de propagação do sinal e do tamanho da via. Verissimo, CPE716 10

11 VADD Uma forma de ver o modelo de atraso do VADD seria imaginar um grafo, onde os nós são as esquinas (ou junções entre vias), as arestas são as vias, a direção das arestas é a direção do trafego e o atraso entre duas esquinas é o peso de cada aresta Entretanto essa solução simples não funciona, pois não há garantia que toda aresta poderia ser utilizada para transportar pacotes. Para resolver isso, o protocolo faz uso de um modelo estocástico para estimar o atraso na entrega do pacote baseado na probabilidade de uma via poder ser utilizada para carregar o pacote e o atraso estimado até a próxima junção P. X = -D Verissimo, CPE716 11

12 VADD Modo de operação Modo de interseção Modo de caminho reto Modo de destino Verissimo, CPE716 12

13 VADD L-VADD Location First Probe Modo de Interseção O protocolo tenta selecionar o carro que está mais perto do destino na direção prioritária da junção (a direção ótima) Loop Existe um caso que nesse protocolo cria-se um loop, quando os carros repassam os pacotes de um para o outro criando um loop. Para evitar esse loop, uma solução é guardar informação sobre o salto anterior. Entretanto o loop pode envolver mais de 2 carros (n>2), o que faria com que o pacote tivesse que guardar informação sobre (n-1) saltos. Além de não ser escalável, pode desperdiçar caminhos válidos. O armazenamento dos saltos anteriores serve para evitar loops, mas mais a frente, depois daquela interseção, o salto anterior pode passar a ser um novo salto interessante, mas impedido de receber o pacote pelo processo de impedir loops. Verissimo, CPE716 13

14 VADD D-VADD Direction First Probe O protocolo tenta selecionar o carro que está mais perto na direção prioritária do destino e no sentido do destino. O D-VADD repassa o pacote ao se aproximar de uma junção. É possível que após a passagem do pacote, o carro encontre um outro carro indo na direção ótima. MD-VADD O protocolo tenta aumentar as chances de achar contatos na direção ótima. O carro passa o pacote para outro carro na junção, mas retem cópia em seu buffer até que esse tenha sido repassado em uma direção de maior prioridade. Quando o carro repassa o pacote, ele guarda o atraso estimado daquele caminho, mas mantém cópia do pacote, e sempre que ele encontra um outro contato com atraso estimado menor, ele repassa o pacote novamente. Esse carro só apaga o pacote de seu buffer quando ele sai do modo de interseção. H-VADD Hybrid Probe L-VADD minimiza o atraso, se não houver loop. D-VADD e MD-VADD sofre de longos atrasos. O artigo apresenta o protocolo H-VADD, que entra em modo de interseção funcionando como o L-VADD, e passa a funcionar como D-VADD (ou MD-VADD) quando um loop é detetado. Verissimo, CPE716 14

15 VADD Modo de caminho reto Em caminho rede, o carro, no máximo tem que decidir em que sentido deve redirecionar o pacote. Para tal, as fórmulas de atraso estimado ainda continuam a ser usado para cada uma das interseções da via: a que estiver para frente e a que estiver para trás. Entre os protocolos de VADD propostos, o H-VADD é o que tem melhor desempenho Verissimo, CPE716 15

16 GeOpps Geographical Opportunistic Routing Ilias Leontiadis and Cecilia Mascolo. GeOpps: Geogaphical Opportunistic Routing for Vehicular Netowks. In Proc. of WoWMoM. Helsinki, Um modelo de roteamento geográfico para DTNs que explora os sistemas de navegação veiculares para rotear pacotes para um ponto fixo. Para selecionar o próximo portador: - Veículos vizinhos que seguem as rotas sugeridas pelo GPS, calculam o ponto mais próximo (NP) que passam do destino. - Depois eles estimam o tempo que o pacote demoraria desse NP até o destino. - O veículo que consegue fazer o pacote chegar mais perto do destino mais rapidamente é selecionado. Quando o veículo encontra outro veículo, ele tem que decidir se continua carregando o pacote, ou deve passá-lo adiante. METD = ETA to NP + ERA from NP to D Para simplificar METD = ETA to NP + Distance Bet. NP and D Average Speed Verissimo, CPE716 16

17 GeOpps Escolha do veículo portador do pacote Periodicamente os veículos difundem em broadcast os destinos dos pacotes que possuem armazenados Os vizinhos próximos, calculam o METD para entregar aqueles pacotes e informam o veículo que porta o pacote O portador atual mantém o pacote se o seu METD for o menor, ou redireciona o pacote para o vizinho que tem o menos METD Esse processo repete-se até que o pacote chegue ao seu destino ou que ele caduque. Casos especiais Caminhos densos, com vários carros fazendo a mesma rota, o pacote vai transitar com a velocidade de propagação. Quando o motorista se desvia da rota sugerida pelo GPS, uma nova METD é calculada. Quando sistematicamente o motorista se desvia da rota sugerida, o veículo deve transmitir todos os seus pacotes para primeiro veículo que entrar em contato. Quanto o motorista para e desliga o motor ou mantem o motor ligado mas parado por mais de 5 minutos, o veículo deve redirecionar seus pacotes para qualquer outro veículo. Nem todo carro que tem GPS, está sendo guiado com uma rota planejada. Nesse caso, o pacote deve ser direcionado usando um algoritmo de grid até que se encontre um veículo que consiga calcular um METD. Verissimo, CPE716 17

18 Referências Lochert, C. Hartenstein, H., Tian, J., Fussler, H., Hermann, D. and Mauve, M. A routing strategy for vehicular ad hoc networks in city environment. In Proc. of the 2003 Intelligent Vhicles Symposium. Parma, Jaap, S. at al. Evaluation of Routing Protocols for VehicularAd Hoc Networks in City Traffic Scenarios. Telecommunications, June, 2005 Jing Zhao and Guohong Cao. VADD: Vehicle-assisted data delivery in vehicular ad hoc networks. In Proc. of the 25 th IEEE INFOCOM. Barcelona, 2006 Ilias Leontiadis and Cecilia Mascolo. GeOpps: Geoga-phical Opportunistic Routing for Vehicular Netowks.In Proc. of WoWMoM. Helsinki, Cheng, P.C., Weng, J.T., Tung, L.C., Lee, K.C., Gerla, M. and Harri, J. GeoDTN+NAV: A Hybrid Geographic and DTN Routing with Navigation Assistance in Urban Vehicular Networks. In Proc. Of rhw ISVCS. Dublin, Lee, Kevin C., Lee, Uichin and Gerla, Mario. Survey of Routing Protocols in Vehicular Ad Hoc Networks. In: Watfa, M. Advances in Vehicular Ad-Hoc Networks. New York Verissimo, CPE716 18