Routing And Communication Path Mapping In VANETS

Vehicular ad-hoc network (VANET) has quickly become an important aspect of the intelligent transport system (ITS), which is a combination of information technology, and transport works to improve efficiency and safety through data gathering and dissemination. However, transmitting data over an ad-hoc network comes with several issues such as broadcast storms, hidden terminal problems and unreliability; these greatly reduce the efficiency of the network and hence the purpose for which it was developed. We therefore propose a system of utilising information gathered externally from the node or through the various layers of the network into the access layer of the ETSI communication stack for routing to improve the overall efficiency of data delivery, reduce hidden terminals and increase reliability. We divide route into segments and design a set of metric system to select a controlling node as well as procedure for data transfer. Furthermore we propose a system for faster data delivery based on priority of data and density of nodes from route information while developing a map to show the communication situation of an area. These metrics and algorithms will be simulated in further research using the NS-3 environment to demonstrate the effectiveness

Interference-aware multipath video streaming in vehicular environments

The multipath transmission is one of the suitable transmission methods for high data rate oriented communication such as video streaming. Each video packets are split into smaller frames for parallel transmission via different paths. One path may interfere with another path due to these parallel transmissions. The multipath oriented interference is due to the route coupling which is one of the major challenges in vehicular traffic environments. The route coupling increases channel contention resulting in video packet collision. In this context, this paper proposes an Interference-aware Multipath Video Streaming (I-MVS) framework focusing on link and node disjoint optimal paths. Specifically, a multipath vehicular network model is derived. The model is utilized to develop interference-aware video streaming method considering angular driving statistics of vehicles. The quality of video streaming links is measured based on packet error rate considering non-circular transmission range oriented shadowing effects. Algorithms are developed as a complete operational I-MVS framework. The comparative performance evaluation attests the benefit of the proposed framework considering various video streaming related metrics

Reliable and efficient data dissemination schemein VANET: a review

Vehicular ad-hoc network (VANET), identified as a mobile ad hoc network MANETs with several added constraints. Basically, in VANETs, the network is established on the fly based on the availability of vehicles on roads and supporting infrastructures along the roads, such as base stations. Vehicles and road-side infrastructures are required to provide communication facilities, particularly when enough vehicles are not available on the roads for effective communication. VANETs are crucial for providing a wide range of safety and non-safety applications to road users. However, the specific fundamental problem in VANET is the challenge of creating effective communication between two fast-moving vehicles. Therefore, message routing is an issue for many safety and non-safety of VANETs applications. The challenge in designing a robust but reliable message dissemination technique is primarily due to the stringent QoS requirements of the VANETs safety applications. This paper investigated various methods and conducted literature on an idea to develop a model for efficient and reliable message dissemination routing techniques in VANET

A DECENTRALIZED ADAPTIVE MEDIUM ACCESS CONTROL FOR V2I VANET

Vehicular Adhoc Networks (VANETs) resemble similar characteristic as Mobile Adhoc Network (MANETs). The performance of VANET are affected by factors such as mobility, vehicle density and environmental condition. Provisioning smart infotainment application on such network is challenging and efficient MAC is required. Recently many Medium Access Control (MAC) based approaches adopting Time Division Medium Access (TDMA) and Carrier Sense Medium Access or Collision Avoidance (CSMA/CA) has been presented for VANET. The simulation outcome of exiting approaches shows that TDMA based approach outperforms CSMA/CA based approaches. However, TDMA based approaches incurs bandwidth wastages. To address, cognitive radio techniques is adopted by existing research. However, it incurs computation overhead and varied environmental condition such as urban, rural and highway are not considered. This work present a decentralized adaptive MAC (DAMAC) that maximize system throughput and minimize collision. Experiment are conducted to evaluate performance of DAMAC over exiting approaches. The outcome shows significant over existing approaches

Achieving reliable and enhanced communication in vehicular ad hoc networks (VANETs)

A thesis submitted to the University of Bedfordshire in partial fulfilment of the requirement for the degree of Doctor of PhilosophyWith the envisioned age of Internet of Things (IoTs), different aspects of Intelligent Transportation System (ITS) will be linked so as to advance road transportation safety, ease congestion of road traffic, lessen air pollution, improve passenger transportation comfort and significantly reduce road accidents. In vehicular networks, regular exchange of current position, direction, speed, etc., enable mobile vehicle to foresee an imminent vehicle accident and notify the driver early enough in order to take appropriate action(s) or the vehicle on its own may take adequate preventive measures to avert the looming accident. Actualizing this concept requires use of shared media access protocol that is capable of guaranteeing reliable and timely broadcast of safety messages. This dissertation investigates the use of Network Coding (NC) techniques to enrich the content of each transmission and ensure improved high reliability of the broadcasted safety messages with less number of retransmissions. A Code Aided Retransmission-based Error Recovery (CARER) protocol is proposed. In order to avoid broadcast storm problem, a rebroadcasting vehicle selection metric η, is developed, which is used to select a vehicle that will rebroadcast the received encoded message. Although the proposed CARER protocol demonstrates an impressive performance, the level of incurred overhead is fairly high due to the use of complex rebroadcasting vehicle selection metric. To resolve this issue, a Random Network Coding (RNC) and vehicle clustering based vehicular communication scheme with low algorithmic complexity, named Reliable and Enhanced Cooperative Cross-layer MAC (RECMAC) scheme, is proposed. The use of this clustering technique enables RECMAC to subdivide the vehicular network into small manageable, coordinated clusters which further improve transmission reliability and minimise negative impact of network overhead. Similarly, a Cluster Head (CH) selection metric ℱ(\u1d457) is designed, which is used to determine and select the most suitably qualified candidate to become the CH of a particular cluster. Finally, in order to investigate the impact of available radio spectral resource, an in-depth study of the required amount of spectrum sufficient to support high transmission reliability and minimum latency requirements of critical road safety messages in vehicular networks was carried out. The performance of the proposed schemes was clearly shown with detailed theoretical analysis and was further validated with simulation experiments

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

A Survey on platoon-based vehicular cyber-physical systems

Vehicles on the road with some common interests can cooperatively form a platoon-based driving pattern, in which a vehicle follows another one and maintains a small and nearly constant distance to the preceding vehicle. It has been proved that, compared to driving individually, such a platoon-based driving pattern can significantly improve the road capacity and energy efficiency. Moreover, with the emerging vehicular adhoc network (VANET), the performance of platoon in terms of road capacity, safety and energy efficiency, etc., can be further improved. On the other hand, the physical dynamics of vehicles inside the platoon can also affect the performance of VANET. Such a complex system can be considered as a platoon-based vehicular cyber-physical system (VCPS), which has attracted significant attention recently. In this paper, we present a comprehensive survey on platoon-based VCPS. We first review the related work of platoon-based VCPS. We then introduce two elementary techniques involved in platoon-based VCPS: the vehicular networking architecture and standards, and traffic dynamics, respectively. We further discuss the fundamental issues in platoon-based VCPS, including vehicle platooning/clustering, cooperative adaptive cruise control (CACC), platoon-based vehicular communications, etc., and all of which are characterized by the tight coupled relationship between traffic dynamics and VANET behaviors. Since system verification is critical to VCPS development, we also give an overview of VCPS simulation tools. Finally, we share our view on some open issues that may lead to new research directions

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

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