Proactive Multi-Copy Routing Protocol For Urban Vehicular Ad Hoc Network

A vehicular network topology is very dynamic compared to traditional mobile ad hoc network because of the movement and speed of the vehicles. Thus, a vehicular network is always partitioned due to this reason, especially if the vehicle density is low. In this situation where a direct end-to-end path between source and destination can be considered as non-existent, a regular ad hoc routing protocol with complete path discovery mechanism is not feasible since the routing path is usually disconnected due to the intermittent nature of network links. To overcome this problem, vehicles can be used as carriers to deliver messages using store-and-carry forwarding whenever forwarding option via wireless transmission is not available. It has been ascertained by the majority of researches in VANET that the carry and forward procedure can significantly affect an end-to-end delivery delay. This paper focuses on developing a proactive multi-copy routing protocol with carry and forward mechanism that is able to deliver packets from a source vehicle to a destination vehicle at a small delivery delay. The paper emphases on replicating data packets and distribute them to different relays. The proposed protocol creates enough diversity to reach the destination vehicle with a small end-to-end delivery delay while keeping low routing overhead by routing multiple copies independently. The simulation results in an urban grid model show that the proposed multi-copy forwarding protocol is able to deliver packets at small delivery delay compared to a single-copy forwarding algorithm without having to rely on real time traffic data or flooding mechanism

Towards a comparable evaluation for VANET protocols: NS-2 experiments builder assistant and extensible test bed

Proceedings of: 9th Embedded Security in Cars Conference (ESCAR 2011), November 9 to 10, 2011, Dresden, GermanyIn order to validate an Intelligent Transportation System (ITS) application or service, simulation techniques are usually employed. Nowadays, there are two problems associated to this kind of validation: the relative complexity of existing simulators and the lack of common criteria in the creation of simulation experiments. The first one makes it hard for users not familiar with a simulation tool to create and execute comprehensive experiments. The second one leads to a situation in which different proposals are validated in different scenarios, thus making it difficult to compare their performance. This work contributes on addressing both problems by proposing VanSimFM, an open-source assistant tool for creating NS-2 simulation experiments, and by defining an extensible test bed which contains a set of simulation scenarios. The test bed is intended to represent the different situations that may be found in a real vehicular environment.This work is partially supported by Ministerio de Ciencia e Innovacion of Spain, project E-SAVE, under grant TIN2009-13461.No publicad

Proactive Multi-Copy Routing Protocol For Urban Vehicular Ad Hoc Network

A vehicular network topology is very dynamic compared to traditional mobile ad hoc network because of the movement and speed of the vehicles. Thus, a vehicular network is always partitioned due to this reason, especially if the vehicle density is low. In this situation where a direct end-to-end path between source and destination can be considered as non-existent, a regular ad hoc routing protocol with complete path discovery mechanism is not feasible since the routing path is usually disconnected due to the intermittent nature of network links. To overcome this problem, vehicles can be used as carriers to deliver messages using store-and-carry forwarding whenever forwarding option via wireless transmission is not available. It has been ascertained by the majority of researches in VANET that the carry and forward procedure can significantly affect an end-to-end delivery delay. This paper focuses on developing a proactive multi-copy routing protocol with carry and forward mechanism that is able to deliver packets from a source vehicle to a destination vehicle at a small delivery delay. The paper emphases on replicating data packets and distribute them to different relays. The proposed protocol creates enough diversity to reach the destination vehicle with a small end-to-end delivery delay while keeping low routing overhead by routing multiple copies independently. The simulation results in an urban grid model show that the proposed multi-copy forwarding protocol is able to deliver packets at small delivery delay compared to a single-copy forwarding algorithm without having to rely on real time traffic data or flooding mechanis

TDMP-Reliable Target Driven and Mobility Prediction based Routing Protocol in Complex VANET

Vehicle-to-everything (V2X) communication in the vehicular ad hoc network (VANET), an infrastructure-free mechanism, has emerged as a crucial component in the advanced Intelligent Transport System (ITS) for special information transmission and inter-vehicular communications. One of the main research challenges in VANET is the design and implementation of network routing protocols which manage to trigger V2X communication with the reliable end-to-end connectivity and efficient packet transmission. The organically changing nature of road transport vehicles poses a significant threat to VANET with respect to the accuracy and reliability of packet delivery. Therefore, a position-based routing protocol tends to be the predominant method in VANET as they overcome rapid changes in vehicle movements effectively. However, existing routing protocols have some limitations such as (i) inaccurate in high dynamic network topology, (ii) defective link-state estimation (iii) poor movement prediction in heterogeneous road layouts. In this paper, a target-driven and mobility prediction (TDMP) based routing protocol is therefore developed for high-speed mobility and dynamic topology of vehicles, fluctuant traffic flow and diverse road layouts in VANET. The primary idea in TDMP is that the destination target of a driver is included in the mobility prediction to assist the implementation of the routing protocol. Compared to existing geographic routing protocols which mainly greedily forward the packet to the next-hop based on its current position and partial road layout, TDMP is developed to enhance the packet transmission with the consideration of the estimation of inter-vehicles link status, and the prediction of vehicle positions dynamically in fluctuant mobility and global road layout.Comment: 35 pages,16 Figure

Fixed Cluster Based Cluster Head Selection Algorithm in Vehicular Adhoc Network

The emergence of Vehicular Adhoc Networks (VANETs) is expected support variety of applications for driver assistance, traffic efficiency and road safety. For proper transmission of messages in VANET, one of the proposed solutions is dividing the network into clusters and then selecting a cluster head (CH) in each cluster. This can decrease the communication overhead between road side units (RSUs) and other components of VANETs, because instead of every node communicating with RSU, only CH communicates with RSU and relays relevant messages. In clustering, an important step is the selection of CH. In this thesis, we implemented vehicle to vehicle (V2V), cluster head to road side unit and road side unit to trusted authority authentication for the clustered network. We also presented a heuristic algorithm for selecting a suitable vehicle as the cluster head in a cluster. For the selection of head vehicle, we used weighted fitness values based on three parameters; trust value, position from the cluster boundary and absolute relative average speed. Simulation results indicate that the proposed approach can lead to improvements in terms of QoS metrics like delay, throughput and packet delivery ratio

Store And Forward Scheduling In Clustered Vehicular Networks

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Instıtute of Science and Technology, 2014Araçlar arası ağlar yüksek derecede hareketliliğe sahip düğümlerden oluşan bir ağ tipidir. Bu ağlar, araçlar ve yol yanı birimlerinden oluşurlar. İlgili ağdaki düğümlerin herbirinde kısa mesafeler arası kablosuz iletişim kurmayı sağlayan araçlar mevcuttur. Bu ağlarda kullanılan araçlar kısa mesafeli kapsama alanı sağladıklarından, ağ topolojisi sık sık parçalanır. Yani, herhangi bir anda ağdaki bir araç hiçbir araçla iletişim kuramayacak bir durumda kalabilir. Araçlar arası ağlar genel anlamda karayolu trafiğindeki araçlar ve ek olarak özel yeteneklere sahip yol yanı birimlerinden oluşurlar. Araçlar arası ağlar; sürücü güvenliği, araç trafiği kontrolü, genel amaçlı uygulama kullanımı gibi amaçlar güden geniş bir araştırma alanıdır. Bu işlerin gerçekleştirildiği yol tipinin karakteristiğine göre haberleşme yordamları da birbirlerinden ayrılırlar. Örneğin, şehir içi ulaşımda araç sayısı fazla, araç hızı azken, otoyollarda araç sayısı az araç hızı fazla, kırsal kesimdeki yollarda da araç sayısı az araç hızı da azdır. Bu çeşitlilikler topolojinin yapısında ve değişkenliğinde kayda değer seviyede farklılıklara yol açtığından ötürü, literatürde tasarımı yapılan algoritmalar da genellikle tek bir yol tipinde çalışmak üzere üretilirler. Araçlar arası ağların özgün karakteristiği, bu ağları diğer türden kablosuz ağlardan ayırmaktadır. Bu yüzden, bu alana özgü bir çok problem doğmaktadır. Bu problemlerin büyük bir kısmı araçların hareket örüntülerinin içinde bulunulan ortama göre ciddi şekilde değişmesinden ve bu örüntülerin öngörülmesinin zorluğundan kaynaklanmaktadır. Bir çok yönlendirme algoritması hem şehir içi yollarda hem de şehir dışı yollarda aynı anda yüksek başarım sağlayamamaktadır. Araçlar arası ağların bu yapısından ötürü, çok sekmeli iletişimler kurabilmek oldukça zor bir problemdir. Sıkça başvurulan yöntemlerin çoğu beklenen başarımı gösterememektedir. Çünkü, çok sekmeli iletişimlerde, araçların hareketliliği yüksek olduğundan iletişim sıklıkla kopmakta, hatta topolojide parçalanmalar olabilmektedir. Çok sekmeli iletişimlerde, iletişim kanalının kapasitesinin yüksek oranda kullanımını sağlamayı amaçlayan yöntemler henüz yaygın değildir. Tez kapsamında tasarlanan modellerde iletişim kanalının yüksek oranda kullanımının sağlanması amaçlandı. Elde edilen başarılı sonuçlara ulaşırken, literatürdeki çoğu yöntemin aksine hücresel ağları, aynı anda ortamda bulunabilen iletişimleri, yönlendirilebilir antenleri ve buna benzer maliyet getiren cihazların kullanılmasından kaçınıldı. Bu tezde, kümelenmiş araçlar arası ağlarda araç - araç - ünite tipi iletişimlerin zamanlamasını yapabilen yöntemler tasarladık. Amacımız, iletişim kanalının yüksek oranda kullanımını sağlamaktır. Bu amaçla, araç kümesinden üniteye yükleme ve üniteden araç kümesine indirme olmak üzere iki zamanlama modeli tasarladık. Tasarladığımız yöntemlerde her bir aracın kendine has veri alış-verişleri olduğunu, aynı verinin alış-verişinin birden fazla araç için yapılmadığı durumu ele aldık. Araç - ünite tipi iletişimlere ek olarak gerçekleşmesini sağladığımız araç - araç - ünite tipi iletişimler sayesinde iletişim kanalının etkin kullanımını sağladık. Araç - araç - ünite tipi iletişimlerin başarıyla gerçekleşmesini sağlamak için sakla ve ilet tipi iletişim kavramından yararlandık. Sakla ve ilet tipi iletişimlerde, ara bağlantı düğümü alıcı ve vericiyle o an için iletişim kuramıyor olsa bile, elindeki mesajı ilgili hedefe gönderene kadar saklar. Bu yöntem gecikmeye toleranslı ağlarda sıkça kullanılsa da, araçlar arası ağlarda kullanılabilmesi için ek işler gerekir. Bu tez içerisinde, araçların sınırlı ve öngörülebilir bir hareketlilik örüntüsüne sahip olmasından faydalanarak sakla ve ilet tipi iletişimleri kullandık. Tezdeki yöntemler, araçların bir küme halinde ilerlediği durum için tasarlanmışlardır. Aynı kümedeki araçlar, aynı yönde hareket eden ve birbirine yakın hızlara sahip olan araçlardır. Her bir kümenin bir küme lideri vardır. Küme lideri, küme içi organizasyonu sağlayan sıradan bir araçtır. Küme liderinin kontrolü altında, ünitenin kapsama alanı içerisindeyken boş zamana sahip olan araçlar, veri transferini tamamlayamayacak durumda olan araçlara gönüllü olarak yardım ederler. Bahsedilen yöntemde araç - ünite tipi iletişimlere ek olarak kullanılacak olan araç - araç - ünite tipi iletişimler, doğrusal programlama yönteminin yardımıyla belirlenir. Hangi aracın hangi araç için ne kadar süreliğine ve hangi andan itibaren gönüllü olacağı probleminin doğrusal programlama problemine dönüşümü, tezin içeriğini oluşturmaktadır. Tasarlanan yöntem küme tabanlı olduğu için, ölçeklenebilirliği yüksektir. Tezde tasarımı yapılan yöntemde, küme lideri araçların ivmelerini, hızlarını ve pozisyonlarını anlık olarak bilmektedir. Bu bilginin elde edilmesi için bir çok yöntem kullanılabilir. Küme lideri, henüz yol yanı ünitesinin kapsama alanına girmeden önce, araçların yol yanı ünitesine yükleyeceği veri miktarını bilmektedir. Küme lideri, kümedeki araçların indireceği veri miktarını ise, herhangi bir küme üyesi yol yanı ünitesinin kapsama alanına girdiğinde öğrenir. Bu bilgi sayesinde küme lideri; her bir aracın yol yanı ünitesinin kapsama alanına giriş ve çıkış anlarını, her bir aracın kümedeki bir diğer aracın kapsama alanına ne zaman girip çıktığını bilir. Özetle, küme lideri topolojideki her bir değişikliğin ne zaman ve nerede yaşanacağını bilir. Küme lideri topolojideki her bir değişikliğin bilgisini elde etmesi sayesinde, topolojinin değişmediği en küçük zaman aralıklarını tespit eder. Bu zaman aralıklarında da kümedeki araçlardan hangilerinin birbirleriyle görüşebildiklerini tespit eder. Küme lideri halihazırda hangi aracın ne kadar bir veri transferi yapacağını ve bu transferin hangi yönde gerçekleşeceğini de bilmektedir. Bu sayede, doğrusal programlama yöntemlerini kullanarak; topolojinin değişmediği her bir anda hangi araç ikilisine iletişim verileceği veya hangi aracın yol yanı ünitesi ile iletişime geçebileceği tespit edilir. Topolojinin değişmediği en küçük zaman aralığı birden çok iletişim tarafından zaman paylaşımlı olarak kullanılabilir. Bu durumdan kaynaklı olarak, modelin son adımında topolojinin değişmediği en küçük zaman aralığının içinde bir zamanlama daha yapılır. Tüm bu işlemlerin ardından hangi aracın hangi anda hangi araçla(veya yol yanı ünitesi ile) iletişime geçeceği bilgisi elde edilir. Küme lideri, tasarlanan modeli çalıştırarak elde ettiği sonucu kümedeki tüm araçlara ve yol yanı ünitesine dağıtır. Yol yanı ünitesi ve kümenin diğer elemanları küme liderinin direktiflerine uygun hareket ederek veri transferlerini gerçekleştirirler. Tasarlanan yordam, Java dilinde geliştirilen benzetim yazılımları yardımıyla test edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre; tasarlanan algoritma ilk biten öncelikli ve ilk giren öncelikli şeklinde çalışan zamanlama algoritmalarından açıkça üstün sonuçlar üretmektedir. Ek olarak, tasarlanan yöntem uç test durumları ile denenmiştir. Bu durumların hemen hepsinde diğer algoritmalardan çok daha iyi sonuçlar elde edilmiştir. Bunun yanında, gerçekçi senaryolarda elde edilen sonuçlar, tasarımın iletişim kanalını neredeyse tamamen kullanabildiğini göstermiştir.Vehicular networks are highly mobile networks which comprise of vehicles and stationary units that are equipped with short range wireless communication devices. Vehicular networks are promising research area to increase driver safety, control vehicular traffic better, enable wider use of infotainment applications and beyond. Vehicular networks' unique nature separates it from other kind of wireless networks with several new challenging problems. In vehicular networks, multi-hop communications with stationary infrastructure (i.e. road-side unit) is a studied problem. However, utilization of this type of communication is not considered lately. We designed models that can utilize communications between vehicles and road-side units avoiding expensive tools such as cellular communications or directional antennas. This thesis considers scheduling of vehicle to vehicle to roadside unit (V2V2R) communications in a clustered vehicular ad-hoc network (VANET) in order to improve communication channel utilization. Two novel communication models are proposed to increase amount of data that can be transferred between cluster of vehicles and the roadside unit, where each vehicle has its own data to be transferred. In addition to direct V2R communications, V2V2R communications are effectively employed for this purpose. A store and forward mechanism is used for scheduling V2V2R communications. Proposed model takes advantage of limited and predictable mobility patterns of the vehicles. It is assumed vehicles constitute a cluster which is a group of vehicles that move towards same direction with slightly similar velocity. Under the control of the cluster head, vehicles which would have idle time while staying in the range of RSU, volunteers to relay other vehicles' data if necessary. V2V2R resource sharing problem is modelled as a linear programming problem without compromising scalability. Simulations proved that the proposed model achieves significantly higher utilization compared to earliest deadline based and first come first served based scheduling algorithms. Presented simulations shows that proposed models are able to almost fully utilizing communication channel.Yüksek LisansM.Sc

LDAOR - Location and Direction Aware Opportunistic Routing in Vehicular Ad hoc Networks, Journal of Telecommunications and Information Technology, 2016, nr 1

Routing in Vehicular Ad hoc Networks (VANETs) has found significant attention because of its unique features such as lack of energy constraints and high-speed vehicles applications. Besides, since these networks are highly dynamic, design process of routing algorithms suitable for an urban environment is extremely challenging. Appropriate algorithms could be opportunistic routing (OR) where traffic transmission is performed using the store-carry-forward mechanism. An efficient OR mechanism, called Location and Direction Aware Opportunistic Routing (LDAOR), is proposed in this paper. It is based on the best neighbor node selection by using vehicles positions, vehicles directions, and prioritization of messages from buffers, based on contact histories and positions of neighbor nodes to destination. In LDAOR, when multiple nodes make contact with a carrier node, the closest neighbor node to destination is selected as the best forwarder. However, when only one node makes contact with the carrier node, the message is delivered to it if it moves toward the destination. Using the ONE simulator, the obtained performance evaluation results show that the LDAOR operates better than conventional OR algorithms. The LDAOR not only increases delivery rate, but also reduces network overhead, traffic loss, and number of aborted messages