Slides 2

Roteamento DTN em VANETs
Tópicos Especiais em Redes Móveis
Prof. José Ferreira de Rezende
Aluno: Fernando Carlos Azeredo Verissimo
2ª apresentação
Verissimo, 2012 - CPE716
Abr/2012
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VANET
Uma rede AD HOC
A comunicação é de veículos para veículos ou de
veículos para equipamentos fixos na
beira da via (roadside units)
Caracteriza-se por
alta mobilidade (velocidade)
Curtos períodos de conexão
Padrão de mobilidade segue a topologia
(restrita) das vias
Prédios, nas vias urbanas, e colinas nas rodovias,
podem ser obstáculos
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Economia
de energia
não é a
principal
preocupação
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VANET
Custo relativamente barato
Carros, motoristas e passageiros já
possuem dispositivos móveis
Frota mundial grande
(~600.000)
Grande interesse
comercial
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Aplicações - VANET
Alertas de trânsito e de acidentes;
Que vias evitar
Chamar socorro
Download de mapas;
Propagandas;
Informações metereológicas;
Notícias
Padrões de vibrações podem acionar câmeras
e GPS para localizar pontos que exigem manutenção
nas e acionar equipe de manutenção;
Locais para a instalação de pardais
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Aplicações - VANET
Descoberta de vagas para
estacionamento;
Comunicação
Localização de carro
roubado
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Protocolos de Roteamento - VANET
Lee, Kevin C., Lee, Uichin and Gerla, Mario. Survey of Routing Protocols in Vehicular Ad Hoc
Networks. In: Watfa, M. Advances in Vehicular Ad-Hoc Networks. New York 2010
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Protocolos de Roteamento - VANET
Topologia
Proativo
FSR
Cada nó tem a rota para chegar
em qualqueroutro nó da rede

AODV
FSR
Reativo
Avaliação (2005)
AODV 1º AODV
2º FSR
DSR

3º DSR
A
rota é descoberta fazendo
4ºmelhor
TORA
o uso de pesquisa epidêmica-tipo
Jaap, S. at al. Evaluation of Routing Protocols for Vehicular
Ad Hoc Networks in City Traffic Scenarios. Telecommunica
tions, June, 2005
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Protocolos de Roteamento - VANET
Geografia
Não DTN
DTN
Beacon
Beacon:
Non-Overlay
Usa beacon para descobrir
seus vizinhos e decidir para
onde
redirecionar
GPSR,
PRB-DVo pacote
Overlay:
VADD
Non-beacon:
Um roteamento em overlay
Transmite em broadcast
Overlay
tem a característica de
para todos os vizinhos e
GeOpps
operar sobre um grupo de
esses
decidem
o que fazer
GPCR,
GSR
nós sobre o a rede
Híbrido:
existente
Não direciona para o destiNon-Beacon
no, mas para um nó alvo.
Mas precisa de beacons
Hybrid
para descobrir o nó alvo
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Híbridos
Migra do modo de recovery
para o DTN, quando a
redescoberta de rota
ultrapassa um threshold
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VADD
Vehicle-Assisted Data Delivery in Vehicular Ad Hoc Nework
Jing Zhao and Guohong Cao. VADD: Vehicle-assisted
data delivery in vehicular ad hoc networks. In Proc. of
the 25th IEEE INFOCOM. Barcelona, 2006.
Um modelo de roteamento geográfico que adiciona o controle a mobilidade dos
nós para ajudar o roteamento dos pacotes.
Os carros descobrem seus vizinhos através de beacons. Os nós sabem sua
posição através de triangulação ou pelo GPS. Supõe-se que o carro é equipado
com mapas pré-carregados que possuem informação sobre densidade do tráfego
na via e velocidade média dos carros em diferentes horários do dia.
Google Maps
VADD busca redirecionar o pacote para o caminho com o menor atraso.
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VADD
VADD segue os seguintes princípios:
Transmite via wireless até onde for possível
Se o pacote tem que ser transportado pela via, a via com maior velocidade
média deve ser escolhida
Devido a natureza imprevisível das VANETs, não podemos esperar que
um pacote possa ser roteado com sucesso através de um caminho ótimo
pré-calculado, logo a seleção dinâmica de caminhos deve ser executada
continuadamente durante o processo de repasse de pacotes
Desta forma, a variável mais importante a ser estimada é o atraso do
repasse de um pacote entre uma junção e a outra mais próxima.
Se a densidade da via é menor do que 1 carro por alcance do rádio, o
atraso é calculado em função da velocidade do carro que carrega o pacote
naquele trecho, e se for maior é calculado em função da velocidade de
propagação do sinal e do tamanho da via.
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VADD
Uma forma de ver o modelo de atraso do VADD seria imaginar um grafo,
onde os nós são as esquinas (ou junções entre vias), as arestas são as
vias, a direção das arestas é a direção do trafego e o atraso entre duas
esquinas é o peso de cada aresta
Entretanto essa solução simples não funciona, pois não
há garantia que toda aresta poderia ser utilizada para
transportar pacotes.
Para resolver isso, o protocolo faz uso de um modelo
estocástico para estimar o atraso na entrega do pacote
baseado na probabilidade de uma via poder ser utilizada
para carregar o pacote e o atraso estimado até a próxima
junção
P . X = -D
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VADD
Modo de operação
Modo de interseção
Modo de caminho reto
Modo de destino
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VADD
L-VADD – Location First Probe
Modo de Interseção
O protocolo tenta selecionar o carro que está mais perto do destino
na direção prioritária da junção (a direção ótima)
Loop
Existe um caso que nesse protocolo cria-se um loop, quando os
carros repassam os pacotes de um para o outro criando um loop.
Para evitar esse loop, uma solução é guardar informação sobre o
salto anterior. Entretanto o loop pode envolver mais de 2 carros
(n>2), o que faria com que o pacote tivesse que guardar informação
sobre (n-1) saltos.
Além de não ser escalável, pode desperdiçar caminhos válidos. O armazenamento dos saltos anteriores serve
para evitar loops, mas mais a frente, depois daquela interseção, o salto anterior pode passar a ser um novo salto
interessante, mas impedido de receber o pacote pelo processo de impedir loops.
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VADD
D-VADD – Direction First Probe
O protocolo tenta selecionar o carro que está mais perto na direção
prioritária do destino e no sentido do destino.
O D-VADD repassa o pacote ao se aproximar de uma junção. É
possível que após a passagem do pacote, o carro encontre um outro
carro indo na direção ótima.
MD-VADD
O protocolo tenta aumentar as chances de achar contatos na direção ótima. O carro passa o pacote para outro
carro na junção, mas retem cópia em seu buffer até que esse tenha sido repassado em uma direção de maior
prioridade.
Quando o carro repassa o pacote, ele guarda o atraso estimado daquele caminho, mas mantém cópia do
pacote, e sempre que ele encontra um outro contato com atraso estimado menor, ele repassa o pacote
novamente. Esse carro só apaga o pacote de seu buffer quando ele sai do modo de interseção.
H-VADD – Hybrid Probe
L-VADD minimiza o atraso, se não houver loop. D-VADD e MD-VADD sofre de longos atrasos.
O artigo apresenta o protocolo H-VADD, que entra em modo de interseção funcionando como o L-VADD, e
passa a funcionar como D-VADD (ou MD-VADD) quando um loop é detetado.
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VADD
Modo de caminho reto
Em caminho rede, o carro, no máximo tem que decidir em que sentido deve redirecionar o pacote. Para tal, as
fórmulas de atraso estimado ainda continuam a ser usado para cada uma das interseções da via: a que estiver para
frente e a que estiver para trás.
Entre os protocolos de VADD propostos, o H-VADD é o que tem melhor desempenho
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GeOpps
Ilias Leontiadis and Cecilia Mascolo. GeOpps: Geogaphical Opportunistic Routing for Vehicular Netowks.
In Proc. of WoWMoM. Helsinki, 2007.
Geographical Opportunistic Routing
Um modelo de roteamento geográfico para DTNs que explora os sistemas de navegação veiculares para rotear pacotes
para um ponto fixo.
Para selecionar o próximo portador:
- Veículos vizinhos que seguem as rotas sugeridas pelo GPS, calculam o ponto
mais próximo (NP) que passam do destino.
- Depois eles estimam o tempo que o pacote demoraria desse NP até o
destino.
- O veículo que consegue fazer o pacote chegar mais perto do destino mais
rapidamente é selecionado.
Quando o veículo encontra outro veículo, ele tem que decidir se continua
carregando o pacote, ou deve passá-lo adiante.
METD = ETA to NP + ERA from NP to D
Para simplificar
METD = ETA to NP + Distance Bet. NP and D
Average Speed
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GeOpps
Escolha do veículo portador do pacote
Periodicamente os veículos difundem em broadcast os destinos dos
pacotes que possuem armazenados

Os vizinhos próximos, calculam o METD para entregar aqueles pacotes e
informam o veículo que porta o pacote

O portador atual mantém o pacote se o seu METD for o menor, ou
redireciona o pacote para o vizinho que tem o menos METD

Esse processo repete-se até que o pacote chegue ao seu destino ou que
ele caduque.

Casos especiais
Caminhos densos, com vários carros fazendo a mesma rota, o pacote vai transitar com a velocidade de propagação.
Quando o motorista se desvia da rota sugerida pelo GPS, uma nova METD é calculada. Quando sistematicamente o
motorista se desvia da rota sugerida, o veículo deve transmitir todos os seus pacotes para primeiro veículo que
entrar em contato.
Quanto o motorista para e desliga o motor ou mantem o motor ligado mas parado por mais de 5 minutos, o veículo
deve redirecionar seus pacotes para qualquer outro veículo.
Nem todo carro que tem GPS, está sendo guiado com uma rota planejada. Nesse caso, o pacote deve ser
direcionado usando um algoritmo de grid até que se encontre um veículo que consiga calcular um METD.
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Referências
Lochert, C. Hartenstein, H., Tian, J., Fussler, H., Hermann, D. and Mauve, M. A routing strategy for
vehicular ad hoc networks in city environment. In Proc. of the 2003 Intelligent Vhicles Symposium.
Parma, 2003.
Jaap, S. at al. Evaluation of Routing Protocols for VehicularAd Hoc Networks in City Traffic Scenarios.
Telecommunications, June, 2005
Jing Zhao and Guohong Cao. VADD: Vehicle-assisted data delivery in vehicular ad hoc networks. In
Proc. of the 25th IEEE INFOCOM. Barcelona, 2006
Ilias Leontiadis and Cecilia Mascolo. GeOpps: Geoga-phical Opportunistic Routing for Vehicular
Netowks.In Proc. of WoWMoM. Helsinki, 2007.
Cheng, P.C., Weng, J.T., Tung, L.C., Lee, K.C., Gerla, M. and Harri, J. GeoDTN+NAV: A Hybrid
Geographic and DTN Routing with Navigation Assistance in Urban Vehicular Networks. In Proc. Of rhw
ISVCS. Dublin, 2008.
Lee, Kevin C., Lee, Uichin and Gerla, Mario. Survey of Routing Protocols in Vehicular Ad Hoc Networks.
In: Watfa, M. Advances in Vehicular Ad-Hoc Networks. New York 2010.
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