Acesso à internet com handover de veículos através de gateways móveis

Abstract

The need to be always connected to the world is now a reality in most countries; people want to be always reachable, want to be always connected to what is happening around them, in their city, worldwide. With the sharp increase in the number of users of social networks, the watchword of today is to share, from comments, photos or even videos, the important thing is to be connected to the world. Also in this area, vehicular networks, which have been initially designed to support security applications in order to improve road traffic, are now seen more as a way to provide entertainment to its users. And the best way to engage users is to give them what they use most in their daily life, Internet access. If the vehicles are able to share connection between themselves and with their passengers, this would be a breakthrough for this type of network. However, many problems still affect the vehicular networks: they are expected to be slowly deployed, so that the first nodes of the network will primarily use the already existing connections along the road, as an example, WI-FI hotspots. Due to the high mobility of the vehicles and hence the network, it is expected a significant number of handovers between access points along the route. Without an appropriate mobility protocol the loss of connection and session would be common. In order to make the process more transparent to the user, a network mobility protocol is required, not only to provide mobility to the vehicle, but also to its passengers. The aim of this MSc Dissertation focuses on the study of the types of existing mobility protocols and discusses the possibility of adapting them to the vehicular networks and to the communication between vehicles and their passengers. In this regard, it was decided to use the Proxy Mobile IPv6 (PMIPv6) for handover between base stations, and Nemo - PMIPv6 for handover of vehicular networks between fixed and mobile stations. These mechanisms have been extended and implemented to provide mobility in a vehicular network. To keep the link with the best quality possible along the path, it is also required an entity to monitor available access networks forcing the connection to the one that has better conditions, through a connection manager. The tests performed in the laboratory and on the road focused on the access technology IEEE 802.11p, a technology designed specifically for vehicle networks, and IEEE 802.11g, one of the technologies used today. The results of handovers performed on various road scenarios show that the mechanisms developed allow to provide transparent mobility for both vehicles and passengers, even in mobility between networks with a different number of vehicles to the infrastructure.

A necessidade de estar em permanente ligação com o mundo é já uma realidade na grande maioria dos países; as pessoas querem estar sempre contactáveis, querem estar sempre ligadas ao que se passa à sua volta, na sua cidade, em todo o mundo. Com o forte aumento do número de utilizadores das redes sociais a palavra de ordem da atualidade é partilhar, desde comentários, fotos ou até vídeos, o importante é estar ligado ao mundo. Também nesse sentido têm vindo a ser desenvolvidas as redes veiculares. Inicialmente pensadas para suportar aplicações de segurança de forma a melhorar o tráfego rodoviário são agora vistas como mais uma forma de proporcionar entretenimento aos seus utilizadores. E a melhor forma de cativar os utilizadores é dar-Ihes aquilo que mais utilizam no seu dia a dia, o accesso à Internet. Se os veículos forem capazes de partilhar ligação entre si e para com os seus passageiros, esse será um avanço importante para este tipo de redes. Contudo, muitos desafios afetam ainda as redes veiculares: prevê-se que tenham uma introdução gradual no mercado, mas lenta, pelo que os primeiros constituintes da rede terão sobretudo de usufruir das ligações já existentes ao longo da estrada, por exemplo, hotspots WI-FI. Devido à grande mobilidade dos veículos e consequentemente da rede prevê-se que o número de handovers entre pontos de accesso ao longo do trajeto seja elevado. Sem um protocolo de mobilidade apropriado a perda de ligação e sessão seria frequente. De forma a tornar o processo mais transparente para o utilizador é necessário um protocolo de mobilidade de rede capaz de não só fornecer mobilidade ao veículo, como também aos seus passageiros. O objetivo desta Dissertação de Mestrado centra-se no estudo dos tipos de protocolos de mobilidade já existentes e analisar a possibilidade de os adaptar para redes veiculares e comunicação entre veículos e para os seus passageiros. Neste sentido decidiu-se utilizar como base o protocolo Proxy Mobile IP (PMIPv6) para handover entre estações fixas, e o Nemo - PMIPv6 para handover de redes de veículos entre estações fixas e móveis. Estes mecanismos foram extendidos e implementados para proporcionarem mobilidade numa rede veicular. Para a ligação se manter com a melhor qualidade possível ao longo do trajeto é também necessário uma entidade que monitorize as redes de accesso disponíveis forçando a ligação do sistema à rede que apresentar melhores condições, através de um gestor de ligações. Os testes efetuados em laboratório e na estrada incidiram sobre as tecnologias de accesso IEEE 802.llp, uma tecnologia desenvolvida especialmente para as redes veiculares, e o IEEE 802.11g, uma das tecnologias mais utilizadas atualmente. Os resultados de handovers realizados em vários cenários de estrada mostram que os mecanismos desenvolvidos permitem fornecer mobilidade transparente dos veículos e seus passageiros, mesmo em mobilidade entre redes com um número diferente de veículos até à infra-estrutura.