Estratégias para diminuição do tráfego de dados e controlo em mecanismos de disseminação de conteúdos em redes veiculares

Abstract

Desde sempre que a conetividade assume um papel importante em manter as pessoas ligadas entre si e ao resto do mundo. Tal facto não mudou nos tempos atuais, especialmente na era das novas tecnologias, onde se tem assistido á introdução de novas redes de telecomunicações. Entre elas destacam-se as redes veiculares constituídas por todo o tipo de veículos com capacidades de intercomunicação. Estas redes veiculares fornecem diversos serviços, nos quais se destacam o acesso à Internet, coleta de dados sensoriais e a distribuição de conteúdos não urgentes. No entanto, as redes veiculares têm carateristicas especificas, face a outro tipo de redes, tais como, o número elevado de veículos, rotas imprevisiveis e a constante perda de conectividade entre os mesmos, relevando vários desafios a solucionar. A solução encontrada para a conectividade intermitente prende-se com o uso de Delay-Tolerant Network (DTN)s, cuja arquitetura assegura a entrega de informação mesmo quando não existe o conhecimento total do percurso que esta deve percorrer, desde a origem até ao destino. O trabalho realizado nesta dissertação foca-se na diminuição do tráfego de dados e controlo em mecanismos de disseminação de conteúdos não urgentes em redes veiculares. Atualmente, existem três estratégias já implementadas pelo grupo Network Architecture and Protocols (NAP) para distribuição de conteúdos não urgentes. Destas três, apenas uma delas se destaca, a estratégia LRBF, pela elevada taxa de entrega. No entanto, a elevada taxa de entrega força um overhead considerável na rede. Para combater este efeito, foram desenvolvidas quatro abordagens para diminuição do tráfego de controlo. Posteriormente a melhor abordagem (BitArray) foi escolhida para integrar numa nova estratégia, LRBFAdvanced. Para além disso, esta nova estratégia consistiu, também, num conjunto de otimizações efetuadas ao nível dos pacotes de dados da estratégia base, LRBF, para combater o número de pacotes de dados redundantes na rede. Tanto a nova estratégia como as abordagens desenvolvidas de diminuição de tráfego de controlo foram implementadas no software de DTNs mOVERS Emulator, e sempre avaliadas em relação à estratégia base. Posteriormente, a estratégia LRBFAdvanced, assim como a estratégia LRBF (para efeitos de comparação), foram introduzidas e testadas numa plataforma real (em ambiente controlado - laboratorial, e em ambiente não controlado - moliceiros na ria de Aveiro) para demonstrar que, de facto, o objetivo principal da LRBFAdvanced é cumprido e atingido na prática. Após análise dos resultados obtidos conclui-se que a nova estratégia resultante proposta, denominada LRBFAdvanced, cumpriu o principal objetivo proposto, nomeadamente, a redução do overhead na rede veicular, tanto de controlo como de dados.

Connectivity is playing an important role in keeping people connected to each other and to the rest of the world. This has not changed in the actual time, especially in the field of new technologies, where new telecommunication networks have been introduced. These include vehicular networks made up of all types of vehicles with intercommunication capabilities. These vehicular networks provide a variety of services, that can be Internet access, sensor data collection and the distribution of non-urgent content. However, vehicular networks have specific characteristics when compared with other types of networks, such as the high number of vehicles, unpredictable routes and the constant loss of connectivity between them, highlighting several challenges to be solved. The solution found for intermittent connectivity concerns the use of DTNs, whose architecture ensures the delivery of information even when there is no complete knowledge of the route that it must travel, from the origin to the destination. The work carried out in this dissertation focuses on the reduction of data and control trafic in non-urgent content dissemination mechanisms in vehicular networks. Currently, there are three strategies already implemented by the NAP group for non-urgent content distribution. Of these three, only one of them stands out, the Local Rarest Bundle First (LRBF) strategy, achieving high rate of delivery. However, the high delivery rate forces a considerable overhead on the network. To overcome this drawback, four approaches have been developed to reduce control trafic. Subsequently the best approach (BitArray) was chosen to integrate into a new strategy, LRBFAdvanced. In addition, this new strategy also consisted of a set of optimizations made at the level of the base strategy data packets, LRBF, to overcome the excessive number of redundant data packets in the network. Both the new strategy and the developed control trafic reduction approaches were implemented in the mOVERS Emulator DTNs software, and always evaluated against the base strategy. Later, the LRBFAdvanced strategy, as well as the LRBF strategy (for comparison purposes), were introduced and tested on a real platform (laboratory environment and an uncontrolled environment - Moliceiros da Ria de Aveiro) to demonstrate that, in fact, the objective of LRBFAdvanced is fulfilled and achieved in practice. After analyzing the obtained results, it is concluded that the proposed new strategy, called LRBFAdvanced, fulfilled the main objective proposed, namely, the reduction of control and data overhead in the vehicular network