322 research outputs found
An adaptive system based on roadmap profiling to enhance warning message dissemination in VANETS
[EN] In recent years, new applications, architectures, and technologies have been proposed for vehicular ad hoc networks (VANETs). Regarding traffic safety applications for VANETs, warning messages have to be quickly and smartly disseminated in order to reduce the required dissemination time and to increase the number of vehicles receiving the traffic warning information. In the past, several approaches have been proposed to improve the alert dissemination process in multihop wireless networks, but none of them were tested in real urban scenarios, adapting its behavior to the propagation features of the scenario. In this paper, we present the Profile-driven Adaptive Warning Dissemination Scheme (PAWDS) designed to improve the warning message dissemination process. With respect to previous proposals, our proposed scheme uses a mapping technique based on adapting the dissemination strategy according to both the characteristics of the street area where the vehicles are moving and the density of vehicles in the target scenario. Our algorithm reported a noticeable improvement in the performance of alert dissemination processes in scenarios based on real city maps.This work was supported in part by the Ministerio de Educacion y Ciencia, Spain, under Grant TIN2011-27543-C03-01 and the Diputacion General de Aragon under Grant "subvenciones destinadas a la formacion y contratacion de personal investigador."Fogué Cortés, M.; Garrido Picazo, MP.; Martínez Domínguez, FJ.; Cano Escribá, JC.; Tavares De Araujo Cesariny Calafate, CM.; Manzoni, P. (2013). An adaptive system based on roadmap profiling to enhance warning message dissemination in VANETS. IEEE/ACM Transactions on Networking. 21(3):883-895. doi:10.1109/TNET.2012.2212206S88389521
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
An Infrastructureless Approach to Estimate Vehicular Density in Urban Environments
In Vehicular Networks, communication success usually depends on the density of vehicles, since a higher density allows having shorter and more reliable wireless links. Thus, knowing the density of vehicles in a vehicular communications environment is important, as better opportunities for wireless communication can show up. However, vehicle density is highly variable in time and space. This paper deals with the importance of predicting the density of vehicles in vehicular environments to take decisions for enhancing the dissemination of warning messages between vehicles. We propose a novel mechanism to estimate the vehicular density in urban environments. Our mechanism uses as input parameters the number of beacons received per vehicle, and the topological characteristics of the environment where the vehicles are located. Simulation results indicate that, unlike previous proposals solely based on the number of beacons received, our approach is able to accurately estimate the vehicular density, and therefore it could support more efficient dissemination protocols for vehicular environments, as well as improve previously proposed schemes.This work was partially supported by the Ministerio de Ciencia e Innovacion, Spain, under Grant TIN2011-27543-C03-01, as well as by the Fundacion Universitaria Antonio Gargallo (FUAG), and the Caja de Ahorros de la Inmaculada (CAI).Sanguesa, JA.; Fogue, M.; Garrido, P.; Martinez, FJ.; Cano Escribá, JC.; Tavares De Araujo Cesariny Calafate, CM.; Manzoni, P. (2013). An Infrastructureless Approach to Estimate Vehicular Density in Urban Environments. Sensors. 13(2):2399-2418. doi:10.3390/s130202399S2399241813
A Tool Offering Steady-State Simulations for VANETs
[EN] Without realistic vehicle mobility patterns, the evaluation of communication protocols in vehicular networks is compromised. Moreover, in order to ensure repeatability and fairness in vehicular simulations, researchers require simulation tools that allow them to have a complete control of simulations. In this paper we present VACaMobil, a Mobility Manager for the OMNeT++ simulator which offers a way to create complex scenarios with realistic vehicular mobility by allowing to define the desired average number of vehicles, along with its upper and lower bounds, which are maintained throughout the simulation. We compare VACaMobil against other commonly used methods which also generate and manage vehicular mobility. Results expose some flaws of those basic tools, and shows that VACaMobil behaves significantly better. The harmful impact on communication protocols when using common tools is also quantified, revealing VACaMobil as a necessity for current research.This work was partially supported by the Ministerio de Economía y Competitividad, Spain, under Grants TIN2011-27543- C03-01 and BES-2012-052673, by the Ministerio de Educación, Spain, under the FPU program, AP2010-4397, AP2009-2415, and by the Universitat Politècnica de València under project ABATIS (PAID-05-12).Báguena Albaladejo, M.; Martínez Tornell, S.; Torres Cortés, Á.; Calafate, CT.; Cano Escribá, JC.; Manzoni, P. (2013). A Tool Offering Steady-State Simulations for VANETs. Recent Patents on Telecommunications. 2(2):102-112. http://hdl.handle.net/10251/40658S1021122
VACaMobil: VANET Car Mobility Manager for OMNeT++
©2013 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works.The performance of communication protocols in
vehicular networks highly depends on the mobility pattern.
Therefore, one of the most important issues when simulating this
kind of protocols is how to properly model vehicular mobility.
In this paper we present VACaMobil, a VANET Car Mobility
Manager for the OMNeT++ simulator which allows researchers
to completely define vehicular mobility by setting the desired
average number of vehicles along with its upper and lower
bounds. We compare VACaMobil against other common methods
employed to generate vehicular mobility. Results clearly show the
advantages of the VACaMobil tool when distributing vehicles in
a real scenario, becoming one of the best mobility generators to
evaluate the performance of different communication protocols
and algorithms in VANET environments.This work was partially supported by the Ministerio de Economía y Competitividad, Spain, under Grants TIN2011-27543-C03-01 and BES-2012-052673, and by the Ministerio de Educación, Spain, under the FPU program, AP2010-4397, AP2009-2415.Báguena Albaladejo, M.; Tornell, SM.; Torres Cortés, Á.; Tavares De Araujo Cesariny Calafate, CM.; Cano Escribá, JC.; Manzoni, P. (2013). VACaMobil: VANET Car Mobility Manager for OMNeT++. IEEE. https://doi.org/10.1109/ICCW.2013.6649393
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
An adaptive warning message scheme for emergency vehicles using vehicular ad hoc communication
Nowadays, traffic management has been a challenging task due to the growing number of vehicles. More specifically, operation management of Emergency Vehicles (EVs) such as ambulances, police force and fire fighting vehicles require extensive industrial and academic studies. The research community has been placing a great deal of emphasis for reducing the travelling time of the EV between the starting point and the destination point. In the foreseeable future, all vehicles are assumed to be fully equipped with wireless technology. This facilitates communication and coordination between vehicles and traffic lights, and shortens the time needed for EVs to reach their destinations. This paper focuses on developing an efficient broadcast algorithm, namely, Adaptive Warning Message Scheme (AWMS), using Vehicle-to-Vehicle (V2V) communication, to deliver a Warning Message (WM) as quickly as possible to a target traffic light. In the AWMS, a high priority message dissemination is given to WMs, which are responsible for informing the traffic light about any approaching EVs, while a low dissemination priority is assigned to normal Information Messages (IMs), (i.e. messages that carry general information about a vehicle). In addition, the EV direction toward a traffic light is considered in our scheme when broadcasting the WM to reduce the broadcast storm problem. Time delay between two consecutive WMs is calculated based on the EV speed and traffic density. The simulation results have shown that the AWMS has the capacity and ability to disseminate WMs with minimum number of re-transmissions, collision rate and end-to-end delay
A Novel Cross-layer Communication Protocol for Vehicular Sensor Networks
Communication protocols in Vehicular Sensor Networks (VSNs) in urban areas play an important role in intelligent transport systems applications. Many cross layer communication protocols studies are originated from topology-based algorithms, which is not suitable for the frequently-changing computational scenario. In addition, the influence factors that have been considered for VSNs routing are not enough. With these aspects in mind, this paper proposes a multi-factor cross layer position-based routing (MCLPR) protocol for VSNs to improve reliability and efficiency in message delivery. Considering the complex intersection environment, the algorithm for vehicles selection at intersections (called AVSI) is further proposed, in which comprehensive factors are taken into account including the position and direction of vehicle, the vehicle density, the signal-to-noise-plus-interference ratio (SNIR), as well as the frame error rate (FER) in MAC layer. Meanwhile, the dynamic HELLO STREAM broadcasting system with the various vehicle speeds is proposed to increase the decisions accuracy. Experimental results in Network Simulator 3 (NS-3) show the advantage of MCLPR protocol over traditional state-of the-art algorithms in terms of packet delivery ratio (PDR), overhead and the mean end-to-end delay
Design and implementation of simulation tools, protocols and architectures to support service platforms on vehicular networks
Tesis por compendioProducts related with Intelligent Transportation Systems (ITS) are becoming
a reality on our roads.
All car manufacturers are starting to include Internet
access in their vehicles and to integrate smartphones directly from the
dashboard, but more and more services will be introduced in the near future.
Connectivity through "vehicular networks" will become a cornerstone of every
new proposal, and offering an adequate quality of service is obviously desirable.
However, a lot of work is needed for vehicular networks to offer performances
similar to those of the wired networks.
Vehicular networks can be characterized by two main features: high variability
due to mobility levels that can reach up to 250 kilometers per hour,
and heterogeneity, being that various competing versions from different vendors
have and will be released. Therefore, to make the deployment of efficient
services possible, an extensive study must be carried out and adequate tools
must be proposed and developed. This PhD thesis addresses the service deployment
problem in these networks at three different levels: (i) the physical
and link layer, showing an exhaustive analysis of the physical channel and
models; (ii) the network layer, proposing a forwarding protocol for IP packets;
and (iii) the transport layer, where protocols are proposed to improve data
delivery.
First of all, the two main wireless technologies used in vehicular networks
where studied and modeled, namely the 802.11 family of standards, particularly
802.11p, and the cellular networks focusing on LTE. Since 802.11p is a
quite mature standard, we defined (i) a propagation and attenuation model
capable of replicating the transmission range and the fading behavior of real
802.11p devices, both in line-of-sight conditions and when obstructed by small
obstacles, and (ii) a visibility model able to deal with large obstacles, such
as buildings and houses, in a realistic manner.
Additionally, we proposed a
model based on high-level performance indicators (bandwidth and delay) for
LTE, which makes application validation and evaluation easier.
At the network layer, a hybrid protocol called AVE is proposed for packet
forwarding by switching among a set of standard routing strategies. Depending
on the specific scenario, AVE selects one out of four different routing solutions:
a) two-hop direct delivery, b) Dynamic MANET On-demand (DYMO), c)
greedy georouting, and d) store-carry-and-forward technique, to dynamically
adapt its behavior to the specific situation.
At the transport layer, we proposed a content delivery protocol for reliable
and bidirectional unicast communication in lossy links that improves content
delivery in situations where the wireless network is the bottleneck.
It has
been designed, validated, optimized, and its performance has been analyzed
in terms of throughput and resource efficiency.
Finally, at system level, we propose an edge-assisted computing model that
allows reducing the response latency of several queries by placing a computing
unit at the network edge. This way, traffic traversal through the Internet is
avoided when not needed.
This scheme could be used in both 802.11p and
cellular networks, and in this thesis we decided to focus on its evaluation using
LTE networks.
The platform presented in this thesis combines all the individual efforts to
create a single efficient platform. This new environment could be used by any
provider to improve the quality of the user experience obtainable through the
proposed vehicular network-based services.Los productos relacionados con los Sistemas Inteligentes de Transporte (ITS)
se están transformando en una realidad en nuestras carreteras. Todos los
fabricantes de coches comienzan a incluir acceso a internet en sus vehículos y a
facilitar su integración con los teléfonos móviles, pero más y más servicios se
introducirán en el futuro.
La conectividad usando las "redes vehiculares" se
convertirá en la piedra angular de cada nueva propuesta, y ofrecer una calidad
de servicio adecuada será, obviamente, deseable. Sin embargo, se necesita
una gran cantidad de trabajo para que las redes vehiculares ofrezcan un
rendimiento similar al de las redes cableadas.
Las redes vehiculares quedan definidas por sus dos características básicas:
alto dinamismo, pues los nodos pueden alcanzar una velocidad relativa de más
de 250 km/h; y heterogeneidad, por la gran cantidad de propuestas diferentes
que los fabricantes están lanzando al mercado. Por ello, para hacer posible el
despliegue de servicios sobre ellas, se impone la necesidad de hacer un estudio
en profundidad de este entorno, y deben de proponerse y desarrollarse las
herramientas adecuadas.
Esta tesis ataca la problemática del despliegue de servicios en estas redes
a tres niveles diferentes: (i) el nivel físico y de enlace, mostrando varios análisis
en profundidad del medio físico y modelos derivados para su simulación;
(ii) el nivel de red, proponiendo un protocolo de difusión de la información
para los paquetes IP; y (iii) el nivel de transporte, donde otros protocolos son
propuestos para mejorar el rendimiento del transporte de datos.
En primer lugar, se han estudiado y modelado las dos principales tecnologías
inalámbricas que se utilizan para la comunicación en redes vehiculares,
la rama de estándares 802.11, en concreto 802.11p; y la comunicación celular,
en particular LTE. Dado que el estándar 802.11p es un estándar bastante
maduro, nos centramos en crear (i) un modelo de propagación y atenuación
capaz de replicar el rango de transmisión de dispositivos 802.11p reales, en
condiciones de visión directa y obstrucción por pequeños obstáculos, y (ii) un
modelo de visibilidad capaz de simular el efecto de grandes obstáculos, como
son los edifcios, de una manera realista.
Además, proponemos un modelo
basado en indicadores de rendimiento de alto nivel (ancho de banda y retardo)
para LTE, que facilita la validación y evaluación de aplicaciones.
En el plano de red, se propone un protocolo híbrido, llamado AVE, para
el encaminamiento y reenvío de paquetes usando un conjunto de estrategias
estándar de enrutamiento. Dependiendo del escenario, AVE elige entre cuatro
estrategias diferentes: a) entrega directa a dos saltos, b) Dynamic MANET
On-demand (DYMO) c) georouting voraz, y d) una técnica store-carry-and-
forward, para adaptar su comportamiento dinámicamente a cada situación.
En el plano de transporte, se propone un protocolo bidireccional de distribución
de contenidos en canales con pérdidas que mejora la entrega de contenidos
en situaciones en las que la red es un cuello de botella, como las redes
inalámbricas.
Ha sido diseñado, validado, optimizado, y su rendimiento ha
sido analizado en términos de productividad y eficiencia en la utilización de
recursos.
Finalmente, a nivel de sistema, proponemos un modelo de computación
asistida que permite reducir la latencia en la respuesta a muchas consultas
colocando una unidad de computación en el borde de la red, i.e., la red de
acceso. Este esquema podría ser usado en redes basadas en 802.11p y en redes
celulares, si bien en esta tesis decidimos centrarnos en su evaluación usando
redes LTE.
La plataforma presentada en esta tesis combina todos los esfuerzos individuales
para crear una plataforma única y eficiente. Este nuevo entorno puede
ser usado por cualquier proveedor para mejorar la calidad de la experiencia de
usuario en los servicios desplegados sobre redes vehiculares.Els productes relacionats amb els sistemes intel · ligents de transport (ITS)
s'estan transformant en una realitat en les nostres carreteres. Tots els fabri-
cants de cotxes comencen a incloure accés a internet en els vehicles i a facilitar-
ne la integració amb els telèfons mòbils, però en el futur més i més serveis s'hi
introduiran. La connectivitat usant les xarxes vehicular esdevindrà la pedra
angular de cada nova proposta, i oferir una qualitat de servei adequada serà,
òbviament, desitjable.
No obstant això, es necessita una gran quantitat de
treball perquè les xarxes vehiculars oferisquen un rendiment similar al de les
xarxes cablejades.
Les xarxes vehiculars queden definides per dues característiques bàsiques:
alt dinamisme, ja que els nodes poden arribar a una velocitat relativa de més
de 250 km/h; i heterogeneïtat, per la gran quantitat de propostes diferents
que els fabricants estan llançant al mercat.
Per això, per a fer possible el
desplegament de serveis sobre aquestes xarxes, s'imposa la necessitat de fer un
estudi en profunditat d'aquest entorn, i cal proposar i desenvolupar les eines
adequades.
Aquesta tesi ataca la problemàtica del desplegament de serveis en aquestes
xarxes a tres nivells diferents: (i) el nivell físic i d'enllaç , mostrant diverses
anàlisis en profunditat del medi físic i models derivats per simular-lo; (ii) el
nivell de xarxa, proposant un protocol de difusió de la informació per als
paquets IP; i (iii) el nivell de transport, on es proposen altres protocols per a
millorar el rendiment del transport de dades.
En primer lloc, s'han estudiat i modelat les dues principals tecnologies
sense fils que s'utilitzen per a la comunicació en xarxes vehiculars, la branca
d'estàndards 802.11, en concret 802.11p; i la comunicació cel · lular, en partic-
ular LTE. Atès que l'estàndard 802.11p és un estàndard bastant madur, ens
centrem a crear (i) un model de propagació i atenuació capaç de replicar el
rang de transmissió de dispositius 802.11p reals, en condicions de visió directa
i obstrucció per petits obstacles, i (ii) un model de visibilitat capaç de simular
l'efecte de grans obstacles, com són els edificis, d'una manera realista. A més,
proposem un model basat en indicadors de rendiment d'alt nivell (ample de
banda i retard) per a LTE, que facilita la validació i l'avaluació d'aplicacions.
En el pla de xarxa, es proposa un protocol híbrid, anomenat AVE, per
a l'encaminament i el reenviament de paquets usant un conjunt d'estratègies
estàndard d'encaminament.
Depenent de l'escenari , AVE tria entre quatre
estratègies diferents: a) lliurament directe a dos salts, b) Dynamic MANET
On-demand (DYMO) c) georouting voraç, i d) una tècnica store-carry-and-
forward, per a adaptar-ne el comportament dinàmicament a cada situació.
En el pla de transport, es proposa un protocol bidireccional de distribució
de continguts en canals amb pèrdues que millora el lliurament de continguts
en situacions en què la xarxa és un coll de botella, com les xarxes sense fils.
Ha sigut dissenyat, validat, optimitzat, i el seu rendiment ha sigut analitzat
en termes de productivitat i eficiència en la utilització de recursos.
Finalment, a nivell de sistema, proposem un model de computació assistida
que permet reduir la latència en la resposta a moltes consultes col · locant una
unitat de computació a la vora de la xarxa, és a dir, la xarxa d'accés. Aquest
esquema podria ser usat en xarxes basades en 802.11p i en xarxes cel · lulars, si
bé en aquesta tesi decidim centrar-nos en la seua avaluació usant xarxes LTE.
La plataforma presentada en aquesta tesi combina tots els esforços indi-
viduals per a crear una plataforma única i eficient. Aquest nou entorn pot ser
usat per qualsevol proveïdor per a millorar la qualitat de l'experiència d'usuari
en els serveis desplegats sobre xarxes vehiculars.Báguena Albaladejo, M. (2017). Design and implementation of simulation tools, protocols and architectures to support service platforms on vehicular networks [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/85333TESISCompendi
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