Design and Evaluation of a Traffic Safety System based on Vehicular Networks for the Next Generation of Intelligent Vehicles

La integración de las tecnologías de las telecomunicaciones en el sector del automóvil permitirá a los vehículos intercambiar información mediante Redes Vehiculares, ofreciendo numerosas posibilidades. Esta tesis se centra en la mejora de la seguridad vial y la reducción de la siniestralidad mediante Sistemas Inteligentes de Transporte (ITS). El primer paso consiste en obtener una difusión eficiente de los mensajes de advertencia sobre situaciones potencialmente peligrosas. Hemos desarrollado un marco para simular el intercambio de mensajes entre vehículos, utilizado para proponer esquemas eficientes de difusión. También demostramos que la disposición de las calles tiene gran influencia sobre la eficiencia del proceso. Nuestros algoritmos de difusión son parte de una arquitectura más amplia (e-NOTIFY) capaz de detectar accidentes de tráfico e informar a los servicios de emergencia. El desarrollo y evaluación de un prototipo demostró la viabilidad del sistema y cómo podría ayudar a reducir el número de víctimas en carretera

Implementation of CAVENET and its usage for performance evaluation of AODV, OLSR and DYMO protocols in vehicular networks

Vehicle Ad-hoc Network (VANET) is a kind of Mobile Ad-hoc Network (MANET) that establishes wireless connection between cars. In VANETs and MANETs, the topology of the network changes very often, therefore implementation of efficient routing protocols is very important problem. In MANETs, the Random Waypoint (RW) model is used as a simulation model for generating node mobility pattern. On the other hand, in VANETs, the mobility patterns of nodes is restricted along the roads, and is affected by the movement of neighbour nodes. In this paper, we present a simulation system for VANET called CAVENET (Cellular Automaton based VEhicular NETwork). In CAVENET, the mobility patterns of nodes are generated by an 1-dimensional cellular automata. We improved CAVENET and implemented some routing protocols. We investigated the performance of the implemented routing protocols by CAVENET. The simulation results have shown that DYMO protocol has better performance than AODV and OLSR protocols.Peer ReviewedPostprint (published version

Dissimilarity metric based on local neighboring information and genetic programming for data dissemination in vehicular ad hoc networks (VANETs)

This paper presents a novel dissimilarity metric based on local neighboring information and a genetic programming approach for efficient data dissemination in Vehicular Ad Hoc Networks (VANETs). The primary aim of the dissimilarity metric is to replace the Euclidean distance in probabilistic data dissemination schemes, which use the relative Euclidean distance among vehicles to determine the retransmission probability. The novel dissimilarity metric is obtained by applying a metaheuristic genetic programming approach, which provides a formula that maximizes the Pearson Correlation Coefficient between the novel dissimilarity metric and the Euclidean metric in several representative VANET scenarios. Findings show that the obtained dissimilarity metric correlates with the Euclidean distance up to 8.9% better than classical dissimilarity metrics. Moreover, the obtained dissimilarity metric is evaluated when used in well-known data dissemination schemes, such as p-persistence, polynomial and irresponsible algorithm. The obtained dissimilarity metric achieves significant improvements in terms of reachability in comparison with the classical dissimilarity metrics and the Euclidean metric-based schemes in the studied VANET urban scenarios

A Survey on the Application of Evolutionary Algorithms for Mobile Multihop Ad Hoc Network Optimization Problems

Evolutionary algorithms are metaheuristic algorithms that provide quasioptimal solutions in a reasonable time. They have been applied to many optimization problems in a high number of scientific areas. In this survey paper, we focus on the application of evolutionary algorithms to solve optimization problems related to a type of complex network likemobilemultihop ad hoc networks. Since its origin, mobile multihop ad hoc network has evolved causing new types of multihop networks to appear such as vehicular ad hoc networks and delay tolerant networks, leading to the solution of new issues and optimization problems. In this survey, we review the main work presented for each type of mobile multihop ad hoc network and we also present some innovative ideas and open challenges to guide further research in this topic

Multimedia communications in vehicular adhoc networks for several applications in the smart cities

[EN] Road safety applications envisaged for vehicular ad hoc networks (VANETs) depend largely on the exchange of messages to deliver information to concerned vehicles. Safety applications as well as inherent VANET characteristics make data dissemination an essential service and a challenging task. We are developing a decentralized efficient solution for broadcast data dissemination through two game-theoretical mechanisms. Besides, VANETs can also include autonomous vehicles (AVs). AVs might represent a revolutionary new paradigm that can be a reality in our cities in the next few years. AVs do not need a driver to work; instead, they should copy a proper human behavior to adapt the driving according to the current circumstances, such as speed limit, pedestrian crossing street or wheather conditions. We will develop an AV software module including artificial intelligence (AI) techniques so that AVs can interact with the dynamic scenario throughout time. Finally, we also will include electrical vehicles (EV) in the VANET, so that special services such as finding and reserving an EV charging station place will be welcome. In addition, we are developing a multimetric geographic routing protocol for VANETs to transmit H.265 video (traffic accident, traffic state, commercial….) over VANETs.This work was partly supported by the Spanish Government through the project TEC2014-54335-C4- 1-R INcident monitoRing In Smart COmmunities, QoS and Privacy (INRISCO). Cristian Iza is recipient of a grant from Secretaria Nacional de Educación Superior, Ciencia y Tecnología SENESCYT. Ahmad Mohamad Mezher is a postdoctoral researcher with the Information Security Group (ISG) at the Universitat Politècnica de Catalunya (UPC).Iza Paredes, C.; Uribe Ramírez, JA.; López Márquez, N.; Lemus, L.; Mezher, A.; Aguilar Igartua, M. (2018). Multimedia communications in vehicular adhoc networks for several applications in the smart cities. Editorial Universitat Politècnica de València. 212-215. https://doi.org/10.4995/JITEL2017.2017.6584OCS21221

Fast energy-aware OLSR routing in VANETs by means of a parallel evolutionary.

Política de acceso abierto tomada de: https://v2.sherpa.ac.uk/id/publication/17174This work tackles the problem of reducing the power consumption of the OLSR routing protocol in vehicular networks. Nowadays, energy-aware and green communication protocols are important research topics, specially when deploying wireless mobile networks. This article introduces a fast automatic methodology to search for energy-efficient OLSR configurations by using a parallel evolutionary algorithm. The experimental analysis demonstrates that significant improvements over the standard configuration can be attained in terms of power consumption, with no noteworthy loss in the QoS

Improving Roadside Unit deployment in vehicular networks by exploiting genetic algorithms

Vehicular networks make use of the Roadside Units (RSUs) to enhance the communication capabilities of the vehicles in order to forward control messages and/or to provide Internet access to vehicles, drivers and passengers. Unfortunately, within vehicular networks, the wireless signal propagation is mostly affected by buildings and other obstacles (e.g., urban fixtures), in particular when considering the IEEE 802.11p standard. Therefore, a crowded RSU deployment may be required to ensure vehicular communications within urban environments. Furthermore, some applications, notably those applications related to safety, require a fast and reliable warning data transmission to the emergency services and traffic authorities. However, communication is not always possible in vehicular environments due to the lack of connectivity even employing multiple hops. To overcome the signal propagation problem and delayed warning notification time issues, an effective, smart, cost-effective and all-purpose RSU deployment policy should be put into place. In this paper, we propose the genetic algorithm for roadside unit deployment (GARSUD) system, which uses a genetic algorithm that is capable of automatically providing an RSU deployment suitable for any given road map layout. Our simulation results show that GARSUD is able to reduce the warning notification time (the time required to inform emergency authorities in traffic danger situations) and to improve vehicular communication capabilities within different density scenarios and complexity layouts

Natural computing for vehicular networks

La presente tesis aborda el diseño inteligente de soluciones para el despliegue de redes vehiculares ad-hoc (vehicular ad hoc networks, VANETs). Estas son redes de comunicación inalámbrica formada principalmente por vehículos y elementos de infraestructura vial. Las VANETs ofrecen la oportunidad para desarrollar aplicaciones revolucionarias en el ámbito de la seguridad y eficiencia vial. Al ser un dominio tan novedoso, existe una serie de cuestiones abiertas, como el diseño de la infraestructura de estaciones base necesaria y el encaminamiento (routing) y difusión (broadcasting) de paquetes de datos, que todavía no han podido resolverse empleando estrategias clásicas. Es por tanto necesario crear y estudiar nuevas técnicas que permitan de forma eficiente, eficaz, robusta y flexible resolver dichos problemas. Este trabajo de tesis doctoral propone el uso de computación inspirada en la naturaleza o Computación Natural (CN) para tratar algunos de los problemas más importantes en el ámbito de las VANETs, porque representan una serie de algoritmos versátiles, flexibles y eficientes para resolver problemas complejos. Además de resolver los problemas VANET en los que nos enfocamos, se han realizado avances en el uso de estas técnicas para que traten estos problemas de forma más eficiente y eficaz. Por último, se han llevado a cabo pruebas reales de concepto empleando vehículos y dispositivos de comunicación reales en la ciudad de Málaga (España). La tesis se ha estructurado en cuatro grandes fases. En la primera fase, se han estudiado los principales fundamentos en los que se basa esta tesis. Para ello se hizo un estudio exhaustivo sobre las tecnologías que emplean las redes vehiculares, para así, identificar sus principales debilidades. A su vez, se ha profundizado en el análisis de la CN como herramienta eficiente para resolver problemas de optimización complejos, y de cómo utilizarla en la resolución de los problemas en VANETs. En la segunda fase, se han abordado cuatro problemas de optimización en redes vehiculares: la transferencia de archivos, el encaminamiento (routing) de paquetes, la difusión (broadcasting) de mensajes y el diseño de la infraestructura de estaciones base necesaria para desplegar redes vehiculares. Para la resolución de dichos problemas se han propuesto diferentes algoritmos CN que se clasifican en algoritmos evolutivos (evolutionary algorithms, EAs), métodos de inteligencia de enjambre (swarm intelligence, SI) y enfriamiento simulado (simulated annealing, SA). Los resultados obtenidos han proporcionado protocolos de han mejorado de forma significativa las comunicaciones en VANETs. En la tercera y última fase, se han realizado experimentos empleando vehículos reales circulando por las carreteras de Málaga y que se comunicaban entre sí. El principal objetivo de estas pruebas ha sido el validar las mejoras que presentan los protocolos que se han optimizado empleando CN. Los resultados obtenidos de las fases segunda y tercera confirman la hipótesis de trabajo, que la CN es una herramienta eficiente para tratar el diseño inteligente en redes vehiculares

Efficient Information Dissemination in Vehicular Networks with Privacy Protection

Vehicular ad hoc network (VANET) is a key component of intelligent transportation System (ITS). In VANETs, vehicles and roadside units exchange information for the purpose of navigation, safe driving, entertainment and so on. The high mobility of vehicles makes efficient and private communications in VANETs a big challenge. Improving the performance of information dissemination while protecting data privacy is studied in this research. Meet-Table based information dissemination method is first proposed, so as to improve the information dissemination, and to efficiently distribute information via utilizing roadside units, Cloud Computing, and Fog Computing. A clustering algorithm is proposed as well, to improve the stability for self-organized cluster-based dissemination in VANETs on highways. Then, fuzzy neural networks are used to improve the stability and security of routing protocols, AODV, and design a novel protocol, GSS-AODV. To further protect data privacy, a multi-antenna based information protection approach for vehicle-to-vehicle(V2V) communications is also proposed

Using Ontologies and Intelligent Systems for Traffic Accident Assistance in Vehicular Environments

A pesar de que las medidas de seguridad en los sistemas de transporte cada vez son mayores, el aumento progresivo del número de vehículos que circulan por las ciudades y carreteras en todo el mundo aumenta, sin duda, la probabilidad de que ocurra un accidente. En este tipo de situaciones, el tiempo de respuesta de los servicios de emergencia es crucial, ya que está demostrado que cuanto menor sea el tiempo transcurrido entre el accidente y la atención hospitalaria de los heridos, mayores son sus probabilidades de supervivencia. Las redes vehiculares permiten la comunicación entre los vehículos, así como la comunicación entre los vehículos y la infraestructura [4], lo que da lugar a una plétora de nuevas aplicaciones y servicios en el entorno vehicular. Centrándonos en las aplicaciones relacionadas con la seguridad vial, mediante este tipo de comunicaciones, los vehículos podrían informar en caso de accidente al resto de vehículos (evitando así colisiones en cadena) y a los servicios de emergencia (dando información precisa y rápida, lo que sin duda facilitaría las tareas de rescate). Uno de los aspectos importantes a determinar sería saber qué información se debe enviar, quién será capaz de recibirla, y cómo actuar una vez recibida. Actualmente los vehículos disponen de una serie de sensores que les permiten obtener información sobre ellos mismos (velocidad, posición, estado de los sistemas de seguridad, número de ocupantes del vehículo, etc.), y sobre su entorno (información meteorológica, estado de la calzada, luminosidad, etc.). En caso de accidente, toda esa información puede ser estructurada y enviada a los servicios de emergencia para que éstos adecúen el rescate a las características específicas y la gravedad del accidente, actuando en consecuencia. Por otro lado, para que la información enviada por los vehículos accidentados pueda llegar correctamente a los servicios de emergencias, es necesario disponer de una infraestructura capaz de dar cobertura a todos los vehículos que circulan por una determinada área. Puesto que la instalación y el mantenimiento de dicha infraestructura conllevan un elevado coste, sería conveniente proponer, implementar y evaluar técnicas consistentes en dar cobertura a todos los vehículos, reduciendo el coste total de la infraestructura. Finalmente, una vez que la información ha sido recibida por las autoridades, es necesario elaborar un plan de actuación eficaz, que permita el rápido rescate de los heridos. Hay que tener en cuenta que, cuando ocurre un accidente de tráfico, el tiempo de personación de los servicios de emergencia en el lugar del accidente puede suponer la diferencia entre que los heridos sobrevivan o fallezcan. Además, es importante conocer si la calle o carretera por la que circulaban los vehículos accidentados ha dejado de ser transitable para el resto de vehículos, y en ese caso, activar los mecanismos necesarios que permitan evitar los atascos asociados. En esta Tesis, se pretende gestionar adecuadamente estas situaciones adversas, distribuyendo el tráfico de manera inteligente para reducir el tiempo de llegada de los servicios de emergencia al lugar del accidente, evitando además posibles atascos.Barrachina Villalba, J. (2014). Using Ontologies and Intelligent Systems for Traffic Accident Assistance in Vehicular Environments [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/39004TESI