On-demand service architecture for wireless vehicular networks

Vehicular Networks (VN) or VANETS has become a cutting-edge topic in the development of innovative solutions for the automotive industry and of special interest to transit management authorities. Well known examples of the potential benefits of enabling communications in vehicles is fostering a better driving by reducing the risk of accidents on the road. Besides the transmission of safety messages among vehicles in the vicinity, the development of non-safety applications will allow the delivery of information services to potential users willing to request them in on-demand basis. To provide such type of services, major challenges need to be tackled to offer secure and reliable communication in anonymous and sometimes hostile communication environments on the roads. These challenges cover security, billing and accounting issues to provide a secure access to services. The objective of this thesis work is to propose a service architecture for on-demand services in vehicular environments. A key point to keep a robust information service supply, stands in the capacity to provide and manage security mechanisms which comprise authentication and authorization of subscribers following a temporary subscription model. These features, along with privacy mechanisms, will offer to the communicating peers a secure way to mutually access and exchange information even if no previous knowledge of each other is available. Policies of service providers can regulate the supply of information services according to the subscribers' profiles. Providers can also define the implementation of accountability models in the form of metering and billing schemes appropriate for VANETS. This will result in the implementation of incentive and collaborative mechanisms to foster service delivery among vehicles

Performance evaluation of realistic scenarios for vehicular ad hoc networks with VanetMobiSim and NS2

Català: En els darrers anys, el considerable creixement del sector dels serveis mòbils arreu del món es certament el major fenòmen al camp de les telecomunicaciones. Les tecnologies inalàmbriques han conduït al desenvolupament de nous sistemes de comunicació y serveis multimèdia. Degut al constant creixement del mercat automobilístic juntament amb la creixent demanda de la seguretat viària ha nascut un nou concepte al camp de les comunicaciones: les xarxes entre vehicles (VANETs). A les VANETs, cada vehicle pot actuar com a router o node, establint connexions entre vehicles propers o amb infraestructura a la carretera. Les VANET estan rebent més atenció del govern i de la indústria automobilística degut a l'àmplia varietat d'aplicacions y serveis que poden oferir, tal com sistemes de seguretet viària assistència a la carretera i accès a Internet. No obstant, el disseny i l'implementació de VANETs és una àrea d'investigació àmplia i complexa tal i com podem percebre, sabent que durant els darrers anys la comunitat investigadora s'ha centrat en l'estudi d'aquestes xarxes. Bàsicament, el nostre projecte està dividit en dues parts principals: Primerament, hem dut a terme una recerca relacionada amb l'estat actual de les VANET avui en dia, amb l'objectiu d'identificar els generadors de moviment i els simuladors de xarxes més apropiats i recomenats a la literatura. En segon lloc, hem decidit utilitzar el VanetMobiSim [80], com a generador de moviment degut a la seva varietat de models de movilitat que es poden testejar, i el NS2 [63] com a simulador de xarxes per ser un dels més utilitzats per molts autors a més de la seva compatibilitat amb el VanetMobiSim. Amb l'ús d'aquestes eines, VanetMobiSim i NS2, hem dut a terme una avaluació profunda de les prestacions de les VANET en diversos escenaris reals, assignant valors diferents a paràmetres tals com el nombre de nodes, la velocitat i el model de propagació.Castellano: En los últimos años, el considerable crecimiento del sector de los servicios móviles alrededor del mundo es con certeza el mayor fenómeno en el campo de las telecomunicaciones. Las tecnologías inalámbricas han conducido al desarrollo de nuevos sistemas de comunicación y servicios multimedia. Debido al constante crecimiento del mercado automovilístico y la creciente demanda en seguridad vial ha nacido un nuevo concepto en el campo de las comunicaciones: las redes entre vehículos (VANETs). En ellas, cada vehículo actúa como router, estableciendo conexiones entre vehículos cercanos o con infraestructura en la carretera. Las VANET estan recibiendo más atención del gobierno y de la industria automovilística debido a la amplia variedad de aplicaciones y servicios que puede ofrecer, tales como sistemas de seguridad vial, asistencia en carretera y acceso a Internet. Sin embargo, el diseño e implementación de las VANET es un area de investigación amplia y compleja, tal y como podemos percibir, sabiendo que durante los últimos años la comunidad investigadora se ha centrado en el estudio de estas redes. Básicamente, nuestro proyecto está dividido en dos partes principales: Primeramente, hemos llevado a cabo una búsqueda relacionada con el estado de arte de las VANET hoy en día, con el objetivo de identificar los generadores de movimiento i los simuladores de redes más apropiados i recomendados en la literatura. En segundo lugar, hemos decidido utilizar el VanetMobiSim [80], como generador de movimiento debido a la alta variedad de modelos de mobilidad que que se pueden testear, y el NS2 [63] como simulador de redes por ser uno de los más utilizados per muchos autores además de su compatibilidad con el VanetMobiSim. Con el uso de estas herramientas, hemos llevado a cabo una evaluación profunda de las prestaciones de las VANET en varios escenarios reales, asignando valores diferentes a parámetros tales como el número de nodos, la velocidad y el modelo de propagación.English: Over recent years, the considerable mobile services sector growth around the world was certainly the major phenomenon in the telecommunications field. Wireless technology has led to the development of new communications systems and multimedia services. Due to the continued growth of the vehicular industry and the increasing demand of road safety, a new concept in the communications field was born: vehicular networks (VANETs). In VANETs, each vehicle could act as router or node, establishing connections among nearby vehicles or with roadside infrastructure. VANETs are receiving more attention from governments and car manufacturers due to the wide variety of applications and services they can provide such as road safety systems, car assistance and Internet acces. However, designing and implementing VANETs is a complex and wide area of research as we can notice, knowing that in the last years the research and development community has focused on the study of such networks. Basically, our project is divided in two main parts: Firstly, we made a state of art related to the actual state of VANETs nowadays in order to find the most appropiate and recommended mobility generator and network simulator reported in the literature. Secondly, we decided to use VanetMobiSim [80], as a mobility generator due to its variety mobility models that could be tested, and NS2 [63] as a network simulator for being one of the most used by many authors and also due to its compatibilty with VanetMobiSim. Using these tools, VanetMobiSim and NS2, we carried out a deep performance evaluation of VANETs in several realistic scenarios, giving different values to parameters such as the number of nodes, speed and the propagation model

Enabling Accurate Cross-Layer PHY/MAC/NET Simulation Studies of Vehicular Communication Networks

Vehicle-to-vehicle and vehicle-to-roadside communications is required for numerous applications that aim at improving traffic safety and efficiency. In this setting, however, gauging system performance through field trials can be very expensive especially when the number of studied vehicles is high. Therefore, many existing studies have been conducted using either network or physical layer simulators; both approaches are problematic. Network simulators typically abstract physical layer details (coding, modulation, radio channels, receiver algorithms, etc.) while physical layer ones do not consider overall network characteristics (topology, network traffic types, and so on). In particular, network simulators view a transmitted frame as an indivisible unit, which leads to several limitations. First, the impact of the vehicular radio channel is typically not reflected in its appropriate context. Further, interference due to frame collisions is not modeled accurately ( if at all) and, finally, the benefits of advanced signal processing techniques, such as interference cancellation, are difficult to assess. To overcome these shortcomings we have integrated a detailed physical layer simulator into the popular NS-3 network simulator. This approach aims to bridge the gap between the physical and network layer perspectives, allow for more accurate channel and physical layer models, and enable studies on cross-layer optimization. In this paper, we exemplify our approach by integrating an IEEE 802.11a and p physical layer simulator with NS-3. Further, we validate the augmented NS-3 simulator against an actual IEEE 802.11 wireless testbed and illustrate the additional value of this integration

Performance evaluation of Vehicular Ad Hoc Networks over high speed environment using NCTUns

Català: Cada any aproximadament un milió dues-centes mil persones moren en accidents de trànsit. D'aquesta dada es desprèn que els accidents de trànsit són la quarta causa de mortalitat al món. Degut a això, un gran nombre de governs i els majors fabricants de vehicles del món estan invertint temps i diners en recerca i desenvolupament per millorar la seguretat a les carreteres. Amb aquest objectiu, apareix el concepte de VANET: Vehicular Ad-hoc NETwork. Una VANET està basada en vehicles i estacions base intel·ligents que comparteixen informació a través de comunicacions inalàmbriques. Aquest intercanvi de dades podria tenir un gran impacte en la seguretat viària i la qualitat en la conducció però a més a més seria una nova font d' entreteniment mòbil. La millora en seguretat implicaria una reducció en el nombre d'accidents i les comunicacions inalàmbriques usades en mobilitat permetrien una optimització del transport. L'evolució de les VANETs en els últims anys i les seves aplicacions útils a les carreteres són les principals raons per dur a terme aquest projecte. El gran suport a aquest tipus de xarxes inalàmbriques sembla indicar que les VANETs són les xarxes del futur en entorns mòbils. En relació al projecte, el primer problema observat és que el protocol que s'usa específicament en VANETs (802.11p) només està disponible en pocs simuladors de xarxa i està en fase de desenvolupament. Per tant, la majoria de les funcions no estan implementades i això fa que el protocol no sigui madur. En conseqüència, es va triar un protocol àmpliament usat com és 802.11b per fer les proves en el simulador NCTUns. L?objectiu del projecte és avaluar el funcionament de VANETs usant el protocol 802.11b i el protocol d?encaminament AODV en un escenari d?autopista. Ajustant diferents paràmetres com el nombre de cotxes, la seva velocitat i el seu rang de cobertura és possible obtenir variacions en les mesures de pèrdues, throughput i retard extrem-a-extrem en la xarxa. El resultat final és que les mesures permeten saber quines són les comunicacions que es produeixen a la xarxa per cadascuna de les configuracions i la seva incidència en les condicions de conducció.Castellano: Cada año cerca de un millón doscientas mil personas fallecen en accidentes de tráfico. De este dato se desprende que los accidentes de tráfico son la cuarta causa de mortalidad en el mundo. Debido a esto, un gran número de gobiernos y los mayores fabricantes de vehículos del mundo están invirtiendo tiempo y dinero en investigación y desarrollo para mejorar la seguridad en las carreteras. Con este objetivo, aparece el concepto de VANET: Vehicular Ad-hoc NETwork. Una VANET se basa en vehículos y estaciones base inteligentes que comparten información por medio de comunicaciones inalámbricas. Este intercambio de datos podría tener un gran impacto en la seguridad vial y en la calidad de la conducción pero además sería una nueva fuente de entretenimiento móvil. La mejora en la seguridad implicaría una reducción en el número de accidentes y las comunicaciones inalámbricas utilizadas en movilidad permitirían optimizar el transporte. La evolución de las VANETs en los últimos años y sus aplicaciones útiles en las carreteras son las principales razones para llevar a cabo este proyecto. El gran apoyo a este tipo de redes inalámbricas parece indicar que las VANETs son las redes del futuro en entornos móviles. En relación al proyecto, el primer problema observado es que el protocolo específicamente utilizado en VANETs (802.11p) sólo está disponible en pocos simuladores de red y se encuentra en fase de desarrollo. Por lo tanto, la mayoría de funciones no están implementadas y esto hace que el protocolo no sea maduro. En consecuencia, se escogió un protocolo ampliamente utilizado como es 802.11b para realizar las pruebas en el simulador NCTUns. El objetivo del proyecto es evaluar el funcionamiento de VANETs utilizando el protocolo 802.11b y el protocolo de encaminamiento AODV en un escenario de autopista. Ajustando diferentes parámetros como el número de coches, su velocidad y su rango de cobertura es posible obtener variaciones en las medidas de pérdidas, throughput y retardo extremo-a-extremo en la red. El resultado final es que las medidas permiten saber cuáles son las comunicaciones que se producen en la red para cada una de las configuraciones y su incidencia en las condiciones de conducción.English: Every year about 1.2 million people die because of traffic accidents [1]. This means that traffic accidents are the fourth cause of mortality in the world. Therefore, several governments and the most important car manufacturers are investing time and money on research and development in order to improve road safety. At this respect, appears the concept of VANET: Vehicular Ad-hoc NETwork. A VANET is based on smart cars and base-stations that share information via wireless communications. This interchange of data may have a great impact on safety and driving quality but also could be another source of mobile entertainment. This improvement on safety would imply reducing the number of accidents. In addition, the use of wireless communications in mobility would lead to an optimization of transport. The evolution of VANETs in the last years and their useful applications on the road has been the main reason to develop this project. The great support of many people to this type of wireless networks suggests that VANETs are the networks of the future in mobile environments. Regarding the project, the first problem encountered is that the network protocol specially designed for VANETs, IEEE 802.11p, is only available in a few of the network simulators and is on phase of development. This fact means that most of the functions are not implemented so it cannot be considered as a mature protocol. As a consequence, a widely used protocol as IEEE 802.11b was chosen and all the tests were performed on NCTUns simulator. So the purpose of this project is to evaluate the performance of VANETs by using 802.11b protocol and AODV routing protocol in a highway scenario. By adjusting different parameters like number of cars, their speed and their range of coverage, variations on measures of loss ratio, throughput and end-to- end delay were detected on the network. Finally, the measures help to know about network communications for each of the cases and their incidence on driving conditions

Kontextbereitstellung in Automobilen Ad-hoc Netzen

Je detaillierter ein Fahrer über den Streckenabschnitt informiert ist, den er in naher Zukunft befahren wird, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass er rechtzeitig und angemessen auf komplexe Verkehrssituationen reagiert. Die umfassende Verfügbarkeit von qualitativ hochwertigen Kontextinformationen im Fahrzeug leistet vor diesem Hintergrund einen wichtigen Beitrag zur Erhöhung der Verkehrssicherheit und -effizienz. Ziel dieser Arbeit ist eine zuverlässige Vorhersage der zukünftigen Fahrsituation auf Basis des gemeinschaftlich bekannten Wissens der Verkehrsteilnehmer. Dabei steht die Verwaltung ortsbezogener Kontextinformationen, die Fusion von verschiedenartigen Informationsquellen, sowie die Problematik der Verteilung der von den Fahrzeugen erzeugten Kontextinformationen über automobile Ad-hoc Netzen im Fokus der Arbeit. Aufbauend auf einer formalen Lösungsspezifikation beschreibt die Arbeit einen zweistufigen Bewertungsprozess, der es erlaubt, auf Basis verteilter Sensorbeobachtungen unterschiedlicher Fahrzeuge ein Wahrscheinlichkeitsmaß für das Eintreten eines konkreten Zustands eines relevanten Fahrkontexts abzuleiten. Die räumlichen und zeitlichen Eigenschaften des Kontextaspekts werden dabei gewichtet interpoliert. Anschließend werden auf Basis eines Bayesschen Netzes die kausalen Zusammenhänge unterschiedlicher Kontextaspekte quervalidiert. Zudem wird aufgezeigt, wie Kontextinformationen zwischen Fahrzeugen in einem automobilen Ad-hoc Netzwerk ausgetauscht werden können. Das aus drahtgebundenen Netzen bekannte Konzept der Nutzenmaximierung des Netzwerks wird hierzu auf die speziellen Charakteristika automobiler Netze erweitert. Es wird zudem eine schichtenübergreifende Lösungsarchitektur vorgestellt, die situationsadaptiv sowohl kurze Latenzzeiten für kritische Nachrichten, als auch eine nachhaltige Skalierbarkeit des Netzes in Szenarien mit geringen und hohen Fahrzeugdichten sicherstellt. Der Kanalzugriff und die Verbreitung der Kontextinformationen im Netzwerk basieren dabei auf einer situationsabhängigen Bewertung des Anwendungsnutzens der zu übertragenden Nachrichten. Mit Hilfe von Simulationen wird das Verhalten des Systems bewertet. Durch eine ontologiebasierte Verwaltung wird auch nichtfahrzeugbezogenen Systemen eine domänenübergreifende Nutzung der Sensorinformationen und kausalen Zusammenhänge ermöglicht

Characterization, Avoidance and Repair of Packet Collisions in Inter-Vehicle Communication Networks

This work proposes a combined and accurate simulation of wireless channel, physical layer and networking aspects in order to bridge the gaps between the corresponding research communities. The resulting high fidelity simulations enable performance optimizations across multiple layers, and are used in the second part of this thesis to evaluate the impact of fast-fading channel characteristics on Carrier-Sense Multiple Access, and to quantify the benefit of successive interference cancellation

Characterization, Avoidance and Repair of Packet Collisions in Inter-Vehicle Communication Networks

This work proposes a combined and accurate simulation of wireless channel, physical layer and networking aspects in order to bridge the gaps between the corresponding research communities. The resulting high fidelity simulations enable performance optimizations across multiple layers, and are used in the second part of this thesis to evaluate the impact of fast-fading channel characteristics on Carrier-Sense Multiple Access, and to quantify the benefit of successive interference cancellation

Proceedings of the Third Edition of the Annual Conference on Wireless On-demand Network Systems and Services (WONS 2006)

Ce fichier regroupe en un seul documents l'ensemble des articles accéptés pour la conférences WONS2006/http://citi.insa-lyon.fr/wons2006/index.htmlThis year, 56 papers were submitted. From the Open Call submissions we accepted 16 papers as full papers (up to 12 pages) and 8 papers as short papers (up to 6 pages). All the accepted papers will be presented orally in the Workshop sessions. More precisely, the selected papers have been organized in 7 session: Channel access and scheduling, Energy-aware Protocols, QoS in Mobile Ad-Hoc networks, Multihop Performance Issues, Wireless Internet, Applications and finally Security Issues. The papers (and authors) come from all parts of the world, confirming the international stature of this Workshop. The majority of the contributions are from Europe (France, Germany, Greece, Italy, Netherlands, Norway, Switzerland, UK). However, a significant number is from Australia, Brazil, Canada, Iran, Korea and USA. The proceedings also include two invited papers. We take this opportunity to thank all the authors who submitted their papers to WONS 2006. You helped make this event again a success