Avaliação de estratégias de disseminação de mensagens de emergência em redes veiculares

Abstract

Nas últimas décadas, a tecnologia e as telecomunicações têm sofrido uma evolução exponencial. Atualmente, cada vez mais as comunicações entre veículos assumem um papel importante no quotidiano de cada um de nós, quer seja pela necessidade de obter informações antecipadas acerca do percurso rodoviário que fazemos diariamente, ou até mesmo a distribuição de conteúdos urgentes e não urgentes. Deste modo, as redes veiculares surgem com algumas particularidades, tais como o tempo reduzido de contacto que leva à perda de ligações e conectividade, devido à mobilidade constante dos nós na rede, a sua dispersão geográfica e a densidade variável. Estas singularidades criam algumas fragilidades na rede e proporcionaram o aparecimento de um novo conceito denominado redes tolerantes a atrasos (Delay Tolerant Network (DTN)). Desta forma, o encaminhamento da informação é feita através de um mecanismo de Store-Carry-and-Forward (SCF), que resolve os desafios descritos anteriormente, permitindo que a informação chegue a todos os nós em situações onde não existe um caminho estabelecido extremo-a-extremo. O objetivo deste trabalho é o envio eficiente de mensagens de emergência entre veículos para informar sobre acidentes ou outros eventos, para que estas cheguem a todos os veículos (que se encontram numa área delimitada) no menor tempo possível e causando o menor overhead. De forma a tirar partido da localização, da direção, da velocidade ou do número de vizinhos que cada veículo tem num dado instante temporal, foram testadas e implementadas sete estratégias para disseminação de mensagens de emergência: Position-based Adaptative Broadcast (PAB), Position-based Adaptative Broadcast towards furthest neighbor Before Accident (PABBA), Speed-based Adaptative Broadcast to fastest Oncoming Neighbor Accident (SABONA), Most Active Connections based Adaptative Broadcast before Accident (MACABA), Position-based Adaptative Broadcast All Around (PAB2A), Speed-based Adaptative Broadcast All Around (SABAA) e Most Active Connections based Adaptative Broadcast All Around (MACAB2A). As estratégias PABBA, SABONA, MACABA têm como objetivo disseminar as mensagens de emergência apenas para trás do acidente, enquanto que as estratégias PAB, PAB2A, SABAA e MACAB2A têm como objetivo disseminar as mensagens de emergência nas várias direções. No caso das estratégias PAB, PABBA, SABONA, MACABA é escolhido um nó para retransmitir as mensagens a cada salto da mensagem; nas estratégias restantes é escolhido mais do que um nó para retransmitir as mensagens, sendo escolhido um nó para retransmitir a mensagem para cada uma das direções, sendo escolhidos no máximo 6 nós retransmissores por salto. Inicialmente, a mobilidade dos veículos com a ocorrência de um acidente foi gerada no SUMO. Posteriormente, foi estabelecida a conetividade entre os veículos e feita a compatibilidade entre o simulador de mobilidade (SUMO) e o emulador de Vehicular Ad hoc NETworks (VANETs) (mobile Opportunistic Vehicular Emulator for Real Scenarios (mOVERS)), no qual foram implementas as estratégias e avaliado a eficiência destas, por forma a escolher a melhor estratégia, tendo em conta, a taxa de entrega e o overhead causado. Conclui-se que a melhor estratégia é a SABAA, uma vez que permite ter taxas de entrega melhores na maioria dos cenários testados e um baixo . overhead na rede.

In the last decades, the technology and telecommunications have suffered an exponential evolution. Nowadays, communications between vehicles have an important role in our daily life. Whether it is the need to know information in advance the vehicles route, or even the distribution of urgent or nonurgent content. In this way, vehicular networks have special characteristics, such as the reduced contact time that leads with loss of connections and connectivity, due to the node mobility in the network, geographic dispersion and variable density. Those singularities create a fragility in the network and have led to the emergence of a new concept called DTN. Thus, the forwarding of the information is done by a mechanism called SCF, which addresses the challenges described before, allowing information to reach all nodes in situations where there is no established end-to-end path. The objective of this work is the efficient transmission of emergency messages between vehicles to inform about accidents or other events, such that they can reach all vehicles (in a delimited area) in the shortest possible time and with reduced overhead. In order to take advantage of the location, direction, speed or number of neighbors that each vehicle has in a given time instant, seven strategies were tested and implemented: PAB, PABBA, SABONA, MACABA, PAB2A, SABAA and MACAB2A. The strategies PABBA, SABONA, MACABA aim to disseminate the emergency messages only behind the accident, whereas the strategies PAB, PAB2A, SABAA and MACAB2A aim to disseminate the emergency messages in the various directions. In the case of the strategies PAB, PABBA, SABONA, MACABA, a node is chosen to retransmit the message with each hop of the message; in the remaining strategies, it is chosen more than one node to retransmit the message, being chosen a node to retransmit the message to each of the directions, being chosen at maximum 6 nodes retransmitters per hop. A test platform was used, consisting of 3 tools. Initially, the mobility of vehicles with the occurrence of an accident was generated in SUMO. Afterwards, the connectivity between the vehicles was established and the compatibility between the mobility simulator (SUMO) and the emulator of VANETs (mOVERS) was established. The strategies were implemented in the emulator and their efficiency were evaluated, in order to choose the best strategy, given the delivery rate and overhead. It is concluded that the best strategy is SABAA, since it achieves better delivery rates in most of the tested scenarios with lower overhead in the network.