Vehicular Ad hoc Network (VANET) is a special kind of Mobile Ad hoc Network (MANET) and is a key enabling technology for Intelligent Transportation Systems (ITS). It plays an important role in the deployment of a large scale of both safety and non-safety applications. Among non-safety applications, an important and challenging area is the provision of information about roadside services advertisement and discovery. In this work, we adopted the beaconing strategy and opportunistic vehicular communications to address the problem of roadside services advertisement and discovery on the highways. Our approach offers several advantages over the traditional billboard method, e.g., low cost, targeting a large number of customers in a real time, more control over the advertisement campaign, dynamic content updating, and discovery of services far ahead of the business region. For advertising roadside services, we followed the push-based advertisement strategy and relied on Infrastructure-to-Vehicle (I2V) communications only. On the other hand, for discovering these services by the drivers, we used pull-based advertisement strategy and opportunistic Vehicle-to-Vehicle (V2V) communications. In order to contribute to the advertisement campaign, we used the store-carry-and-response mechanism. Our first contribution is the Extended Opportunistic Service Discovery Protocol (EOSDP). EOSDP implements and extends the original version of Opportunistic Service Discovery Protocol (OSDP) via simulation experiments. We used Simulation of Urban Mobility (SUMO), Objective Modular Network Testbed in C++ (OMNET++), and Vehicles in network simulation (Veins) simulators. Our second contribution is Service Advertisement Protocol (SADP). SADP is a lightweight beaconing-based services advertisement protocol for VANETs. It does not require the Internet connection for advertising the roadside services. Moreover, SADP modeling is based on VANETs standard protocols. The performance of SADP was evaluated in a congested highway scenario with varying speed of vehicles and under different broadcast frequencies. Our last contribution is Commercial Services Discovery Protocol (CSDP). Like the previous protocol, CSDP is a lightweight beaconing-based services discovery protocol for VANETs. CSDP is infrastructureless protocol which only depends on opportunistic V2V communications for roadside services discovery. The protocol was implemented in congested highway scenario and extensive set of simulation experiments were performed to evaluate its performance under different parameters, e.g., Query Interval (QI), Query Attempts (QA), and Time to Live (TTL). / Vehicular Ad hoc Network (VANET) é um tipo especial de Mobile Ad hoc Network (MANET) e é uma tecnologia chave para apoiar os Sistemas Inteligentes de Transporte (ITSs). Ela desempenha um papel importante na implantação em grande escala das aplicações do tipo safety e non-safety. Dentre as aplicações non-safety, uma área importante e desafiadora é descoberta e divulgação de informação sobre serviços. Neste trabalho, nós adotamos a estratégia de beaconing e as comunicações veiculares oportunistas para resolver o problema da descoberta e divulgação de serviços ao longo de rodovias. Nossa abordagem oferece várias vantagens em relação aos métodos tradicionais usando painéis, painéis eletrônicos digitais e outdoors, por exemplo. Baixo custo, atinge um grande número de clientes em tempo real, maior controle sobre a campanha de propaganda, atualização dinâmica de conteúdo e descoberta de serviços antes de alcançar a região de negócio são algumas delas. Para a divulgação de serviços ao longo de rodovias, seguimos a estratégia de publicidade push-based e usamos somente comunicações do tipo Infrastructure-to-Vehicle (I2V). Por outro lado, para a descoberta destes serviços pelos motoristas, utilizamos a estratégia de publicidade pull-based e comunicações oportunistas do tipo Vehicle-to-Vehicle (V2V). A fim de contribuir para a campanha de propagandas, foi utilizado o mecanismo store-carry-and-response. Nossa primeira contribuição é o Extended Opportunistic Service Discovery Protocol (EOSDP). O EOSDP implementa e estende a versão original do Opportunistic Service Discovery Protocol (OSDP) via experimentos por simulação. Nós utilizamos os simuladores Simulation of Urban Mobility (SUMO), Objective Modular Network Testbed in C++ (OMNET++) e o Vehicles in network simulation (Veins). Nossa segunda contribuição é o Service Advertisement Protocol (SADP). SADP é um protocolo leve baseado na estratégia de beaconing para divulgação de serviços em VANETs. Ele não requer conexão com a Internet para anunciar os serviços nas margens das rodovias. Além disso, a modelagem do SADP é baseada no padrão de protocolos VANETs. O desempenho do SADP foi avaliado em um cenário de rodovia congestionada, com velocidades variáveis dos veículos e sob diferentes frequências de comunicação broadcast. Por fim, apresentamos o nosso último protocolo chamado Commercial Services Discovery Protocol (CSDP). Como o protocolo anterior, o CSDP é um protocolo leve para descoberta de serviços baseado em beaconing para VANETs. O CSDP depende somente de comunicações V2V oportunistas para a descoberta de serviços ao longo de rodovias. O protocolo foi implementado no cenário de uma rodovia congestionada e avaliado com um extenso conjunto de experimentos de simulação, sob diferentes parâmetros como, por exemplo, Query Interval (QI), Query Attempts (QA) e Time to Live (TTL).

Vehicular Ad hoc Network (VANET) is a special kind of Mobile Ad hoc Network (MANET) and is a key enabling technology for Intelligent Transportation Systems (ITS). It plays an important role in the deployment of a large scale of both safety and non-safety applications. Among non-safety applications, an important and challenging area is the provision of information about roadside services advertisement and discovery. In this work, we adopted the beaconing strategy and opportunistic vehicular communications to address the problem of roadside services advertisement and discovery on the highways. Our approach offers several advantages over the traditional billboard method, e.g., low cost, targeting a large number of customers in a real time, more control over the advertisement campaign, dynamic content updating, and discovery of services far ahead of the business region. For advertising roadside services, we followed the push-based advertisement strategy and relied on Infrastructure-to-Vehicle (I2V) communications only. On the other hand, for discovering these services by the drivers, we used pull-based advertisement strategy and opportunistic Vehicle-to-Vehicle (V2V) communications. In order to contribute to the advertisement campaign, we used the store-carry-and-response mechanism. Our first contribution is the Extended Opportunistic Service Discovery Protocol (EOSDP). EOSDP implements and extends the original version of Opportunistic Service Discovery Protocol (OSDP) via simulation experiments. We used Simulation of Urban Mobility (SUMO), Objective Modular Network Testbed in C++ (OMNET++), and Vehicles in network simulation (Veins) simulators. Our second contribution is Service Advertisement Protocol (SADP). SADP is a lightweight beaconing-based services advertisement protocol for VANETs. It does not require the Internet connection for advertising the roadside services. Moreover, SADP modeling is based on VANETs standard protocols. The performance of SADP was evaluated in a congested highway scenario with varying speed of vehicles and under different broadcast frequencies. Our last contribution is Commercial Services Discovery Protocol (CSDP). Like the previous protocol, CSDP is a lightweight beaconing-based services discovery protocol for VANETs. CSDP is infrastructureless protocol which only depends on opportunistic V2V communications for roadside services discovery. The protocol was implemented in congested highway scenario and extensive set of simulation experiments were performed to evaluate its performance under different parameters, e.g., Query Interval (QI), Query Attempts (QA), and Time to Live (TTL). / Vehicular Ad hoc Network (VANET) é um tipo especial de Mobile Ad hoc Network (MANET) e é uma tecnologia chave para apoiar os Sistemas Inteligentes de Transporte (ITSs). Ela desempenha um papel importante na implantação em grande escala das aplicações do tipo safety e non-safety. Dentre as aplicações non-safety, uma área importante e desafiadora é descoberta e divulgação de informação sobre serviços. Neste trabalho, nós adotamos a estratégia de beaconing e as comunicações veiculares oportunistas para resolver o problema da descoberta e divulgação de serviços ao longo de rodovias. Nossa abordagem oferece várias vantagens em relação aos métodos tradicionais usando painéis, painéis eletrônicos digitais e outdoors, por exemplo. Baixo custo, atinge um grande número de clientes em tempo real, maior controle sobre a campanha de propaganda, atualização dinâmica de conteúdo e descoberta de serviços antes de alcançar a região de negócio são algumas delas. Para a divulgação de serviços ao longo de rodovias, seguimos a estratégia de publicidade push-based e usamos somente comunicações do tipo Infrastructure-to-Vehicle (I2V). Por outro lado, para a descoberta destes serviços pelos motoristas, utilizamos a estratégia de publicidade pull-based e comunicações oportunistas do tipo Vehicle-to-Vehicle (V2V). A fim de contribuir para a campanha de propagandas, foi utilizado o mecanismo store-carry-and-response. Nossa primeira contribuição é o Extended Opportunistic Service Discovery Protocol (EOSDP). O EOSDP implementa e estende a versão original do Opportunistic Service Discovery Protocol (OSDP) via experimentos por simulação. Nós utilizamos os simuladores Simulation of Urban Mobility (SUMO), Objective Modular Network Testbed in C++ (OMNET++) e o Vehicles in network simulation (Veins). Nossa segunda contribuição é o Service Advertisement Protocol (SADP). SADP é um protocolo leve baseado na estratégia de beaconing para divulgação de serviços em VANETs. Ele não requer conexão com a Internet para anunciar os serviços nas margens das rodovias. Além disso, a modelagem do SADP é baseada no padrão de protocolos VANETs. O desempenho do SADP foi avaliado em um cenário de rodovia congestionada, com velocidades variáveis dos veículos e sob diferentes frequências de comunicação broadcast. Por fim, apresentamos o nosso último protocolo chamado Commercial Services Discovery Protocol (CSDP). Como o protocolo anterior, o CSDP é um protocolo leve para descoberta de serviços baseado em beaconing para VANETs. O CSDP depende somente de comunicações V2V oportunistas para a descoberta de serviços ao longo de rodovias. O protocolo foi implementado no cenário de uma rodovia congestionada e avaliado com um extenso conjunto de experimentos de simulação, sob diferentes parâmetros como, por exemplo, Query Interval (QI), Query Attempts (QA) e Time to Live (TTL).

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-04-19T13:47:30Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Aleciano_Lobo_Junior_Dissertacao.pdf: 9925931 bytes, checksum: bcf8228c8e29cef0e7302ea7716436ec (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-19T13:47:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Aleciano_Lobo_Junior_Dissertacao.pdf: 9925931 bytes, checksum: bcf8228c8e29cef0e7302ea7716436ec (MD5) Previous issue date: 2016-08-24 / CNPQ / A implantação de sistemas de transportes inteligentes (Intelligent Transportation System (ITS)) representa um desafio para a comunidade científica e industrial. As melhorias na segurança e eficiência do tráfego de veículos são os principais objetivos de sistemas ITS. Em 2014, acidentes de trânsito foram responsáveis por 32.765 mortes e mais de dois milhões de feridos somente nos Estados Unidos. O Brasil teve resultados piores em 2014: foram 52.226 pessoas mortas em acidentes de trânsito. A Administração Nacional de Segurança em Tráfego de Autoestradas (National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA)) estima que sistemas de comunicações veiculares possam reduzir a ocorrência e severidade de 22 de 37 tipos comuns de acidentes. Assim, comunicações Vehicle-to-Vehicle (V2V) e Vehicle-to-Infrastructure (V2I) podem melhorar a segurança por meio da complementação, ou em alguns casos, provendo alternativas aos equipamentos ativos tradicionais baseados no sensoriamento como radares, Light Detection And Ranging (LIDAR) ou por visão. Sobre a eficiência do tráfego de veículos, sistemas ITS implantados via Vehicular Ad-Hoc Networks (VANETs) irão também contribuir para as melhorias nestes índices por meio de ferramentas de monitoramento de tráfego, rotas dinâmicas e alertas sobre as condições da via. Em algumas localidades, estas características de tráfego variam ao longo de um mesmo dia, portanto, engenheiros ITS e pesquisadores devem estar preparados para este comportamento dinâmico de maneira efetiva enquanto analisam o desempenho do sistema. Por outro lado, uma vez que sistemas ITS dependem de serviços de rede, estudos específicos são necessários para considerar os parâmetros de comunicação e de mobilidade veicular. Este trabalho apresenta um modelo de desempenho que considera parâmetros de mobilidade e comunicação para guiar a tomada de decisões no planejamento e gerência de infraestruturas VANETs. As Redes de Petri Estocásticas (SPN) são o formalismo adotado. A dissertação também adota uma metodologia de avaliação. Para representar o comportamento das estações sem fio, foram empregadas distribuições expolinomiais. Os resultados mostram que o modelo proposto produz resultados que podem auxiliar engenheiros e projetistas a implantar e gerenciar infraestruturas VANETs. / The deployment of Intelligent Transportation System (ITS) is a challenge for industry and scientific community. Improvements on safety and vehicular traffic efficiency are the main ITS goals. In 2014, car accidents were responsible for 32,675 deaths and over two million injuries in the United States alone. Brazil had worse results: in 2014, 52,226 people died in car accidents. The National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) estimates that vehicular communications may reduce the severity of 22 of 37 common types of accidents. Thus, V2V and V2I wireless communications may enable improved safety system effectiveness by complementing or, in some instances, providing alternative approaches to the traditional active safety equipment based on autonomous sensing, such as radar, lidar, or vision. Regarding vehicular traffic efficiency, ITS deployed through Vehicular Ad-Hoc Networks (VANETs) will also contribute to improvements in these indices by traffic monitoring tools, dynamic routes, and road condition alerts. In some locations, those traffic characteristics change widely within a single day, therefore, ITS engineers and researchers must deal with that dynamic behavior in an effective manner while analyzing the system performance. On the other hand, once the ITS depends on networking services, specific studies are required to consider the communication parameters along with vehicle mobility. This work presents a performance model that considers both mobility and communication parameters to guide decision-making during the design and management of VANETs infrastructures. The Stochastic Petri Net (SPN) is the adopted formalism. This dissertation also adopts an evaluation methodology. We employed expolynomial distributions to represent the service rates of the wireless stations. Results show that the proposed model provides results that may assist engineers to design and manage VANETs infrastructures.