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

Comunicación eficiente entre vehículos aplicando un algoritmo multi-objetivo paralelo

El encaminamiento de datos en redes vehiculares presenta un desafío debido a los frecuentes e inesperados cambios de topología. En este estudio presentamos un algoritmo de optimización multiobjetivo paralelo para tratar este tipo de problemas con el fin de maximizar la cantidad de datos que se intercambian y minimizar los tiempos de transmisión. Esta forma de abordarlo es novedosa porque en este dominio la mayoría de trabajos de optimización emplean técnicas secuenciales y/o mono-objetivas, hecho que limita su eficacia. Los resultados experimentales muestran que el algoritmo optimizado mejora de forma significativa a las otras propuestas en el estado del arte. Además, la aplicación de nuestro modelo paralelo obtiene una eficiencia computacional mayor de un 86%.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech. Beca FPU (AP2010-3108) otorgada por el Gobierno de España. Proyecto TIN 2011-28194 (roadME) del Ministerio de Economía y Competitividad y fondos FEDER dentro y el proyecto número 8.06/5.47.4142 en colaboración con la VSB-Technical University de Ostrava

Recent Developments on Mobile Ad-Hoc Networks and Vehicular Ad-Hoc Networks

This book presents collective works published in the recent Special Issue (SI) entitled "Recent Developments on Mobile Ad-Hoc Networks and Vehicular Ad-Hoc Networks”. These works expose the readership to the latest solutions and techniques for MANETs and VANETs. They cover interesting topics such as power-aware optimization solutions for MANETs, data dissemination in VANETs, adaptive multi-hop broadcast schemes for VANETs, multi-metric routing protocols for VANETs, and incentive mechanisms to encourage the distribution of information in VANETs. The book demonstrates pioneering work in these fields, investigates novel solutions and methods, and discusses future trends in these field

SSOPS based Solution to Improve QoS in VANET

Vehicular Ad-hoc Networks (VANETs) is an emerging network technology derived from ad-hoc networks. This paper provides the state-of-the-art of VANETs and provides optimum proposal by improving Quality of Service (QoS.) Today, wireless systems are preferred over wired systems and these are gaining popularity as it provides wireless connectivity to the users irrespective of their geographic position, VANET is one of them. VANETs are installed to minimize the risk of road accidents and to improve passenger comfort by permitting the vehicles to exchange various types of data. In this paper, the Signal Strength based Optimum Path Selection (SSOPS) based solution on how to mitigate the QoS issues that exists while using the existing methods are discussed. Moreover, the solution has been tested using NS2 software using various parameters

Computación Natural en Redes Vehiculares

Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech. Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) del Gobierno de España y fondos FEDER con el proyecto roadME con TIN2011-28194 (http://roadme.lcc.uma.es). Beca de código AP2010-3108 del Ministerio de Educación, Cultura y Deporte del Gobierno Español

Mobile Ad Hoc Networks

Guiding readers through the basics of these rapidly emerging networks to more advanced concepts and future expectations, Mobile Ad hoc Networks: Current Status and Future Trends identifies and examines the most pressing research issues in Mobile Ad hoc Networks (MANETs). Containing the contributions of leading researchers, industry professionals, and academics, this forward-looking reference provides an authoritative perspective of the state of the art in MANETs. The book includes surveys of recent publications that investigate key areas of interest such as limited resources and the mobility of mobile nodes. It considers routing, multicast, energy, security, channel assignment, and ensuring quality of service. Also suitable as a text for graduate students, the book is organized into three sections: Fundamentals of MANET Modeling and Simulation—Describes how MANETs operate and perform through simulations and models Communication Protocols of MANETs—Presents cutting-edge research on key issues, including MAC layer issues and routing in high mobility Future Networks Inspired By MANETs—Tackles open research issues and emerging trends Illustrating the role MANETs are likely to play in future networks, this book supplies the foundation and insight you will need to make your own contributions to the field. It includes coverage of routing protocols, modeling and simulations tools, intelligent optimization techniques to multicriteria routing, security issues in FHAMIPv6, connecting moving smart objects to the Internet, underwater sensor networks, wireless mesh network architecture and protocols, adaptive routing provision using Bayesian inference, and adaptive flow control in transport layer using genetic algorithms

Survey on QoE/QoS Correlation Models for Video Streaming over Vehicular Ad-hoc Networks

Vehicular Ad-hoc Networks (VANETs) are a new emerging technology which has attracted enormous interest over the last few years. It enables vehicles to communicate with each other and with roadside infrastructures for many applications. One of the promising applications is multimedia services for traffic safety or infotainment. The video service requires a good quality to satisfy the end-user known as the Quality of Experience (QoE). Several models have been suggested in the literature to measure or predict this metric. In this paper, we present an overview of interesting researches, which propose QoE models for video streaming over VANETs. The limits and deficiencies of these models are identified, which shed light on the challenges and real problems to overcome in the future