estudio de las prestaciones de los protocolos de enrutado geograficos y topologicos para vehicular...

ESTUDIO DE LAS PRESTACIONES DE LOS PROTOCOLOS DE ENRUTADO GEOGRAFICOS Y TOPOLOGICOS PARA VEHICULAR AD-HOC

NETWORKS

David Marín SánchezDirectora: Mónica Aguilar IgartuaCo-Director: Ahmad Mohamad Mezher

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Introducción Vehicular Ad-hoc Networks Protocolos de enrutado Herramientas de simulación Escenarios y parámetros de simulación Proceso de simulación Resultados destacados Conclusiones y trabajos futuros

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Introducción Vehicular Ad-hoc Networks Protocolos de enrutado Herramientas de simulación Escenarios y parámetros de simulación Proceso de simulación Resultados destacados Conclusiones y trabajos futuros

INTRODUCCIÓN4/42

2010 1960 safety belt (1975), airbag (1980), ABS (1985)...

106 vehicles2’2∙106 drivers

31’1∙ 106 vehicles25’7∙106 drivers

50 years

INTRODUCCIÓN5/42

INTRODUCCIÓN6/42

VANET

INTRODUCCIÓN7/42

VANETs (Vehicular Ad-Hoc Networks): Una nueva tecnología emergente que integra las capacidades de las nuevas generaciones de redes inalámbricas en los vehículos. Incluye un gran numero de aplicaciones tales

como: Monitorización cooperativa del trafico Prevención de accidentes Servicios de información Calculo de rutas en tiempo real Acceso a Internet

INTRODUCCIÓN8/42

Objetivo: Estudio, evaluación y comparación de los protocolos de enrutado topológicos y geográficos para VANETs (Vehicular Ad Hoc Networks) Evaluación escenarios de redes VANET con

Simulador de redes vehiculares Generador de patrones de movilidad realista

Estudio de las prestaciones de redes VANET en entornos urbanos para distintos protocolos de enrutado

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Introducción Vehicular Ad-hoc Networks Protocolos de enrutado Herramientas de simulación Escenarios y parámetros de simulación Proceso de simulación Resultados destacados Conclusiones y trabajos futuros

VEHICULAR AD-HOC NETWORKS

Con infraestructuraSin infraestructura

(MANET)

Tipos redes móviles

MANET : MOBILE AD HOC NETWORK

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VEHICULAR AD-HOC NETWORKS

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Topología redes VANET (Vehicular Ad hoc Network)

On-Board Unit (OBU):Dispositivos situados en los vehículos para comunicarse entre ellos o con las estaciones fijasRoad-Side Unit (RSU):Nodos fijos para Ofrecer acceso a otras redes (Internet) Aumentar el rango de cobertura de la red

VEHICULAR AD-HOC NETWORKS

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Características redes VANET Topología dinámica Autonomía Funcionamiento distribuido Escalable Alta capacidad de procesado y memoria

VEHICULAR AD-HOC NETWORKS

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Aplicaciones redes VANET

Safety: Mensajes aviso para advertir eventos o condiciones peligrosas en la carreteraResource Efficiency: Aplicaciones relacionadas con la conducción eficienteInfotainment y Advanced Driver Assitance Services (ADAS): Servicios multimedia y de acceso a Internet

VEHICULAR AD-HOC NETWORKS

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Proyectos europeos para VANETs

Entidades y organismos

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Introducción Vehicular Ad-hoc Networks Protocolos de enrutado Herramientas de simulación Escenarios y parámetros de simulación Proceso de simulación Resultados destacados Conclusiones y trabajos futuros

PROTOCOLOS DE ENRUTADO

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Protocolos Basados en la Topología de la red Desarrollados para MANETs (Mobile Ad-hoc

Networks) AODV (Ad-hoc On demand Distance Vector)

RFC 3561 julio 2003 DSR (Dynamic Source Routing)

RFC 4728 febrero 2007

Protocolos Basados en la posición geográfica de los nodos

Especificos para VANETs (Vehicular Ad-hoc Networks) GPSR (Greedy Perimeter Stateless Routing)

Brad Karp and H. T. Kung. GPSR: Greedy Perimeter Stateless Routing for wireless Networks. MobiCom 2000

PROTOCOLOS DE ENRUTADO

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AODV (Ad-hoc On Demand Distance Vector) Protocolo extremo a extremo Espera a establecer la ruta para enviar el

paquete Tiene un buffer de manera que los paquetes que

no se pueden enrutar no se descartan sino que se almacenan durante un tiempo (carry and forwarding)

GPSR (Greedy Perimeter Statless Routing) Enruta el paquete salto a salto, no necesita

establecer la ruta extremo a extremo No tiene ningún tipo de buffer, los paquetes que

no se pueden enrutar se descartan

PROTOCOLOS DE ENRUTADO

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GPSR (Greedy Perimeter Statless Routing)

Origen, destino y nodos vecinos “Greedy Forwarding” “Perimeter Forwarding”

…..

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Introducción Vehicular Ad-hoc Networks Protocolos de enrutado Herramientas de simulación Escenarios y parámetros de simulación Proceso de simulación Resultados destacados Conclusiones y trabajos futuros

HERRAMIENTAS DE SIMULACIÓN

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Evaluación de prestaciones de las VANET , redes y sistemas en general mediante experimentos reales es

económicamente INVIABLE

SIMULACIÓNGenerador de patrones de movimiento

Bonnmotion Citymob MOVE VanetMobiSim

Simulador de redes

Qualnet NCTUns GloMoSim NS-2

http://vanet.eurecom.fr/ ftp://ftp.isi.edu/nsnam/ns-allinone-2.27.tar.gz

HERRAMIENTAS DE SIMULACIÓN

Politecnico di Torino Implementado en lenguaje

JAVA Creación escenarios

Random Escenarios reales TIGER/Line Definidos por el usuario

Compatible con NS2 Variedad de parámetros

Semáforos, carriles, sentidos conducción

Instalación Sencilla

Proyecto VINT (Berkeley University)

Implementado en lenguaje C++

Completo Protocolos enrutamiento ad hoc Modelos de propagación Comunicaciones cableadas &

inalámbricas

Extensible Instalación compleja (Ausencia

de manuales y numerosos errores de compilación)

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Las dificultades de instalar NS-2: Instalar NS-2 consiste en compilar el código y generar un fichero

ejecutable. Dependiendo de la versión de sistema operativo y del compilador,

los errores que aparecen en el proceso de instalación son distintos. Los parches de NS-2 consisten en scripts que modifican el código y

dependen de la versión de NS-2. Añadir un módulo o extensión a NS-2 consiste en recompilar NS-2

una vez añadido el código de la extensión. Dependiendo de la versión de NS-2 pueden aparecer distintos

errores al recompilar la extensión e incluso no funcionar en una determinada versión.

Las extensiones no tienen por que ser compatibles entre si. Aun resolviendo todos los errores de compilación, puede que la

extensión no llegue a funcionar.

HERRAMIENTAS DE SIMULACIÓN

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En nuestro caso particular: El objetivo era instalar la versión 27 de NS-2 en Ubuntu 10.04. Esta versión de NS-2 nunca llegó a funcionar en la versión de 64 bits de

Ubuntu. En el proceso de instalación se resolvieron 26 errores en el código. Uno

de ellos se solucionó aplicando un parche (QUÉ ERA?). Se buscaron y añadieron las extensiones del protocolo GPSR y de los

modelos de propagación Ricean y Rayleigh. Se probaron varias implementaciones de GPSR hasta que se encontró

una que funcionó correctamente: http://www.cs.binghamton.edu/~kliu/research/ns2code/

Se comprobó que la extensión de GPSR no era compatible con la extensión de Ricean y Rayleigh. y entonces cómo lo has simulado junto???

En total se dedicaron unos 3 meses para conseguir realizar la primera simulación.

HERRAMIENTAS DE SIMULACIÓN

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Introducción Vehicular Ad-hoc Networks Protocolos de enrutado Herramientas de simulación Escenarios y parámetros de

simulación Proceso de simulación Resultados destacados Conclusiones y trabajos futuros

ESCENARIOS Y PARÁMETROS DE SIMULACIÓN

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ESCENARIOSa) Manhattan grid

b) Urbano aleatorio

c) Urbano TIGER/Line

(Washington DC)

a) Autopista TIGER/Line

(Highway 95 , Maryland)

ESCENARIOS Y PARÁMETROS DE SIMULACIÓN

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Scenario  Urban Random

Simulation time 1000 sec

Node Density (nodes/km2) 20 / 25 / 30 / 35 / 40 / 45 nodes/km2

Node Speed Range (km/h) 30 to 50 km/h

Traffic Agent CBR / UDP

Queue PriQueue with size of 50 packets

Antenna Omni-directional with height of 1,5m

MAC Protocol IEEE 802.11

Propagation ModelTwoRayGround

RiceanRayleigh

Transmission Range (m) 100 / 150 / 200 / 250 m

Routing Protocol AODV / GPSR / DSR

Number of seeds 5 / 10

Confidence interval 95 %

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Introducción Vehicular Ad-hoc Networks Protocolos de enrutado Herramientas de simulación Escenarios y parámetros de simulación Proceso de simulación Resultados destacados Conclusiones y trabajos futuros

PROCESO DE SIMULACIÓN28/42

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Introducción Vehicular Ad-hoc Networks Protocolos de enrutado Herramientas de simulación Escenarios y parámetros de simulación Proceso de simulación Resultados destacados Conclusiones y trabajos futuros

RESULTADOS DESTACADOS30/42

EVALUACIÓN EN FUNCIÓN DE LA DENSIDAD DE NODOS (Radio de transmisión 100 metros)

RESULTADOS DESTACADOS31/42

EVALUACIÓN EN FUNCIÓN DE LA DENSIDAD DE NODOS (Radio de transmisión 150 metros)

RESULTADOS DESTACADOS32/42

EVALUACIÓN EN FUNCIÓN DE LA DENSIDAD DE NODOS (Radio de transmisión 200 metros)

RESULTADOS DESTACADOS33/42

EVALUACIÓN EN FUNCIÓN DE LA DENSIDAD DE NODOS (Radio de transmisión 250 metros)

RESULTADOS DESTACADOS34/42

EVALUACIÓN EN FUNCIÓN DE LA VELOCIDAD DE LOS NODOS (Radio de transmisión 100 metros)

RESULTADOS DESTACADOS35/42

EVALUACIÓN EN FUNCIÓN DE LA VELOCIDAD DE LOS NODOS (Radio de transmisión 150 metros)

RESULTADOS DESTACADOS36/42

EVALUACIÓN EN FUNCIÓN DE LA VELOCIDAD DE LOS NODOS (Radio de transmisión 200 metros)

RESULTADOS DESTACADOS37/42

EVALUACIÓN EN FUNCIÓN DE LA VELOCIDAD DE LOS NODOS (Radio de transmisión 250 metros)

RESULTADOS DESTACADOS38/42

EVALUACIÓN DE OTROS MODELOS DE PROPAGACIÓN (Radio de transmisión 250 metros)

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Introducción Vehicular Ad-hoc Networks Protocolos de enrutado Herramientas de simulación Escenarios y parámetros de simulación Proceso de simulación Resultados destacados Conclusiones y trabajos futuros

CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS

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CONCLUSIONES (I) GPSR sufre de pobres prestaciones en

entornos urbanos Para bajas densidades no es posible

establecer comunicación en la mayoría de los casos

Para altas densidades el ratio de paquetes entregados decae

CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS

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CONCLUSIONES (II) AODV y DSR mejoran GPSR en cuanto a

ratio de paquetes entregados GPSR presenta un retardo extremo a

extremo inferior que AODV o DSR GPSR es mejor que AODV o DSR para

aplicaciones concretas (por ejemplo voz o video streaming)

AODV y DSR presentan un retraso extremo a extremo demasiado alto

CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS

Trabajos Futuros Utilizar versiones mejoradas de GPSR como por

ejemplo GPSR con buffer o versiones más inteligentes de GPSR (que incorporen otras métricas como la densidad de nodos, el vector velocidad o que utilicen emaps)

Comparar otros protocolos como por ejemplo SIFT (Simple Forwarding over Trajectory)

Realizar simulaciones con otros modelos de movilidad (Manhattan, Autopistas…)

Utilizar otros modelos de propagación más realistas (Ricean, Rayleigh…)

Realizar simulaciones con más de una fuente y un destino

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MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN

David Marín SánchezDirectora: Mónica Aguilar IgartuaCo-Director: Ahmad Mohamad Mezher