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