VIEIRA, Leandro Kravczuk. Análise de desempenho de uma aplicação VoIP em redes veiculares. 2011. 136 f. Dissertação (Mestrado em ciência da computação)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2011. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-07-11T17:42:55Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_lkvieira.pdf: 2177171 bytes, checksum: b12f234dbae0e70d63d4ffaacdf15aa0 (MD5) / Approved for entry into archive by Rocilda Sales (rocilda@ufc.br) on 2016-07-18T15:59:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_lkvieira.pdf: 2177171 bytes, checksum: b12f234dbae0e70d63d4ffaacdf15aa0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-18T15:59:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_lkvieira.pdf: 2177171 bytes, checksum: b12f234dbae0e70d63d4ffaacdf15aa0 (MD5) Previous issue date: 2011 / Vehicular networks have emerged as a particular case of mobile networks and then became a specific field of research in computer networks. They have been the subject of numerous scientific research in recent years, whose main focus is the development of Intelligent Transport System. Furthermore, given that cars are increasingly important in people's lives, smart board software in their cars can substantially improve the quality of life of users. This fact and the significant market demand for more reliability, security and entertainment in vehicles, has led to significant development and support for vehicular networks and their applications. Among these applications we can mention the use of VoIP, however, VoIP applications suffer from problems of delay, packet loss and jitter. These technical challenges are further aggravated when used in wireless networks. One factor that directly influences the use of an application in wireless networks is the routing protocol. Routing is a challenging task due to the high node mobility, the instability of wireless links and the diversity of scenarios. For this reason, several routing protocols have been designed with the goal of solving one or more specific problems of each scenario. However, although there are several proposed solutions to the problem routing in vehicular networks, no general solution was found, in other words, any proposed protocol obtained considerable performance in the various scenarios that exist in vehicular networks. Thus, in this paper, we analyze through simulations the impact of density, of the reach of transmission, the mobility and the type of routing protocol on the performance of a VoIP application in urban and highway scenarios of vehicular networks. / As redes veiculares surgiram como um caso particular de redes móveis e passaram a formar um campo específico de pesquisa na área de redes de computadores. Elas têm sido alvo de inúmeras pesquisas científicas nos últimos anos, cujo principal foco é o desenvolvimento do Sistema Inteligente de Transporte. Além disso, dado que os automóveis são cada vez mais importantes na vida das pessoas, embarcar softwares inteligentes em seus carros pode melhorar substancialmente a qualidade de vida dos usuários. Esse fato, somado à significante demanda do mercado por mais confiabilidade, segurança e entretenimento nos veículos, levou ao desenvolvimento e suporte significantes para as redes veiculares e suas aplicações. Dentre estas aplicações pode-se citar a utilização do VoIP. Entretanto, os aplicativos VoIP sofrem com problemas de atraso, perda de pacotes e jitter. Estes desafios técnicos se agravam ainda mais quando utilizado em redes sem fio. Um fator que influencia diretamente a utilização de uma aplicação em redes em fio é o protocolo de roteamento. O roteamento é uma tarefa desafiadora devido à alta mobilidade dos nós, à instabilidade dos enlaces sem-fio e a diversidade de cenários. Por essa razão, diversos protocolos de roteamento foram projetados com o objetivo de solucionar um ou mais problemas específicos de cada cenário. Entretanto, apesar de existirem várias soluções propostas para o problema do roteamento em redes veiculares, nenhuma solução geral foi encontrada, ou seja, nenhum protocolo proposto obteve desempenho considerável nos diversos cenários existentes nas redes veiculares. Sendo assim, nesta dissertação, analisamos através de simulações o impacto da densidade, do alcance de transmissão, da mobilidade e do tipo de protocolo de roteamento no desempenho de uma aplicação VoIP nos cenários urbano e de rodovia em redes veiculares.

[pt] Redes veiculares (VANETs — Vehicle Ad Hoc NETworks) constituem um caso especial de redes ad hoc em que os nós são veículos equipados com uma interface de comunicação sem fio. Esses veículos podem se mover a velocidades elevadas, e a transmissão de dados em cenários urbanos pode ser facilmente bloqueada por prédios ou outros obstáculos. Tais fatores contribuem para tornar a comunicação inter-veicular intermitente, e dificultar o roteamento de pacotes. Um dos principais desafios dos protocolos de roteamento em VANETs é evitar as ruas onde o volume de tráfego esteja baixo, uma vez que a escassez de veículos nessas ruas tende a impossibilitar a propagação de pacotes através delas. Por esse motivo, a informação sobre o volume de tráfego em cada rua é fundamental para se determinar a melhor rota entre dois veículos. Especificamente em cenários urbanos, a mudança de estado dos semáforos provoca uma flutuação do tráfego de veículos ao longo do tempo. Em vista disso, esta tese propõe o TLAR (Traffic Light Aided Routing), um novo algoritmo de roteamento para VANETs que explora a variação de estado dos semáforos para inferir quais ruas oferecerão uma maior probabilidade de sucesso de propagação de pacotes. Resultados de simulação mostram que o algoritmo apresenta um bom desempenho comparado ao de propostas existentes. / [en] VANETs (Vehicle Ad Hoc NETworks) are a special case of mobile ad hoc networks where vehicles are equiped with wireless communication interfaces. These vehicles may move at high speeds and data transmission in urban scenarios may easily be blocked by buildings and other sort of obstacles. Such factors contribute to make inter-vehicle communication intermitent and packet routing more difficult. One of the main challenges faced by routing protocols is avoiding low-traffic streets, where the lack of vehicles tend to make packet forwarding impossible. For this reason, traffic information on each street is essential for the computation of the best route between any given two vehicles. Specifically in urban scenarios, traffic light transitions cause significant fluctuations on traffic flow over time. Given this fact, this thesis proposes TLAR (Traffic Light Aided Routing), a new routing algorithm for VANETs that exploits traffic light transition timings in order to determine which streets will offer the greatest probabilities for successful packet forwarding. Simulation results indicate a good performance of this algorithm compared to existing approaches.

Em sistemas de transporte inteligentes, as redes veiculares têm um papel fundamental. Por meio da comunicação sem fio, veículos irão disseminar conteúdo nessas redes para melhorar a segurança e eficiência no transporte, prover aplicações de entretenimento etc. Beaconing, proposto originalmente para aplicações de segurança, é usado neste estudo como uma das maneiras de disseminação de conteúdo, onde o nó emissor insere uma informação em um quadro de beacon, que é propagado em broadcast. A maioria dos estudos da literatura focam na otimização de desempenho de beaconing e utilizam o método de simulação para validação e avaliação. Esta tese explora estratégias de beaconing com validação e avaliação usando método experimental em ambientes reais para resolver problemas relacionados a aplicações cooperativas de localização e posicionamento de veículos. Para tanto, foi implantado um testbed veicular para realização de testes tradicionais, como o de desempenho sobre os parâmetros de comunicação, mas principalmente de novos protocolos que transmitem informações adicionais nos beacons. Os principais resultados são: i) uma aplicação para inferência da distância entre os veículos por meio do sinal recebido de rádio frequência, ii) localização de pontos de interesse para motoristas e passageiros e por fim, iii) verificação da localização do veículo e disseminação de beacons anonimamente. Desta maneira, este estudo demonstrou, por meio de experimentos em ambientes reais, que estratégias de beacons podem ser aplicadas com sucesso para aplicações que usam cooperação para localização e posicionamento em redes veiculares / Vehicular networks play an important role in intelligent transportation systems. Through wireless communication, vehicles can disseminate information to improve transportation safety and efficiency, and provide entertainment applications. Beaconing, first proposed for safety applications, is used in this study as one of the ways to disseminate information, in which the source node adds information to the beacon frame, which is finally propagated in broadcast. Most studies in the literature focus on beaconing performance and optimization using simulations. This thesis explores beaconing strategies, applying experimental methods to validate and evaluate beaconing in real environments, solving problems related to cooperative location applications and vehicles positioning. A vehicular network testbed was developed to perform traditional tests, such as the performance of the communication parameters and to specifically test novel protocols that transmit additional information in the beacons. The key contributions are: i) an application to infer the distance between vehicles via the radio frequency signal received; ii) location of points of interest for drivers and passengers; and iii) location verification of vehicle and anonymous beacon broadcast. In brief, this study demonstrated, through experiments in real environments, that beacon strategies can be successfully applied to problems of location and positioning in vehicular networks

A incorporação das tecnologias de computação e de comunicação nos veículos modernos está viabilizando uma nova geração de automóveis conectados. Com a capacidade de se organizarem em rede, nas chamadas redes veiculares ad hoc (VANETs), eles poderão, num futuro próximo, (i) tornar o trânsito mais seguro para os motoristas, passageiros e pedestres e/ou (ii) promover uma experiência de transporte mais agradável, com maior conforto. É neste contexto que se destaca o Sensoriamento Veicular Colaborativo (VCS), um paradigma emergente e promissor que explora as tecnologias já embarcados nos próprios veículos para a obtenção de dados in loco. O VCS tem demonstrado ser um modelo auspicioso para o desenvolvimento e implantação dos Sistemas Inteligentes de Transporte (ITSs). Ocorre, todavia, que, em grandes centros urbanos, dependendo do fenômeno a ser monitorado, as aplicações de VCS podem gerar um tráfego de dados colossal entre os veículos e o centro de monitoramento. Considerando que as informações dos automóveis são geralmente enviadas para um servidor remoto usando as infraestruturas das redes móveis, o número massivo de transmissões geradas durante as atividades de sensoriamento pode sobrecarregá-las e degradar consideravelmente a Qualidade de Serviço (QoS) que elas oferecem. Este documento de tese descreve e analisa uma abordagem de clusterização geográfica que se apoia no uso de comunicações Veículo-para-Veículo (V2V) para promover o descarregamento de dados do VCS em redes celulares, de forma a minimizar os impactos supracitados. Os resultados experimentais obtidos mostraram que o uso das comunicações V2V como método complementar de aquisição de dados in loco foi capaz de diminuir consideravelmente a quantidade transmissões realizadas sobre as redes móveis, sem a necessidade de implantação de novas infraestruturas de comunicação no ambiente, e com um reduzido atraso médio adicional fim a fim na obtenção das informações. A abordagem desenvolvida também se apresenta como uma plataforma de software flexível sobre a qual podem ser incorporadas técnicas de agregação de dados, o que possibilitaria aumentar ainda mais a preservação dos recursos de uplink das redes celulares. Considerando que a era da Internet das Coisas (IoT) e das cidades inteligentes está apenas começando, soluções para o descarregamento de dados, tal como a tratada nesta pesquisa, são consideradas imprescindíveis para continuar mantendo a rede móvel de acesso à Internet operacional e capaz de suportar uma demanda de comunicação cada vez maior por parte das aplicações. / The incorporation of computing and communication technologies into modern vehicles is enabling a new generation of connected cars. With the ability to get into a network formation, in the so-called ad hoc networks (VANETs), these vehicles might, in the near future, (i) make the traffic safer for drivers, passengers and pedestrians and/or (ii) promote a more pleasant transportation experience, with greater comfort. It is in this context that emerges the Vehicle CrowdSensing (VCS), a novel and promising paradigm for performing in loco data collection from the vehicles embedded technologies. VCS has proved to be an auspicious scheme for the development and deployment of the Intelligent Transport Systems (ITSs). However, in large urban areas, depending on the phenomenon to be monitored, the VCS applications can generate a colossal data traffic between vehicles and the monitoring center. Considering that all the vehicles information is generally sent to the remote server by using mobile network infrastructures, this massive amount of transmissions generated during the sensing activities can overload them and degrade the Quality of Service (QoS) they offer. This thesis document describes and analyzes a geographic clustering approach that relies on the use of Vehicle-to- Vehicle (V2V) communications to promote the VCS data offloading in cellular networks, in order to minimize the above impacts. The experimental results obtained showed that the use of V2V communications as a complementary data acquisition method was able to considerably reduce the number of transmissions carried out on mobile networks, without the need for deploying new communication infrastructures in the environment, and with a reduced additional delay. The created approach also stands itself as a flexible software platform on which data aggregation techniques can be incorporated, in order to maximize the network resources preservation already provided by the proposal. Considering that we are just entering in the Internet of Things (IoT) and smart cities era, creating data offloading solutions, such as that treated in this research, is considered an essential task to keep the Internet access network operational and able to support the growing demand for mobile communications.

Orientador: Prof. Dr. João Henrique Kleinschmidt / The dissemination of wireless networks will enable the interconnection of every type of device, creating what is called the Internet of Things. In this concept, objects with great potential for the deployment of new applications are the automotive vehicles that will form mobile networks known as VANETs (Vehicular Ad Hoc Networks). These networks are particularly sensitive to information security issues, because, besides the common threats, one deliberate cybernetic attack or functional anomaly can result in traffic accidents. Due to its specific characteristics, the establishment of trust in VANET networks requires the introduction of additional not traditional measures of information security. This MsC thesis proposes a centralized mechanism of vehicular reputation based on the concept of certified reputation. In the scheme, vehicles communicate with other network participants providing its digital certificate, which includes the reputation level safely stored by the vehicle. Decision-making mechanisms in the receiving vehicles are responsible for judging whether messages are true or false, based on the reputation of the issuers nodes. Periodically, vehicles must connect to the certification authorities and central control of traffic to update their reputation level, which is determined centrally by validating their behavior in participation and communication of events on the network. Quantitative analysis of simulated scenarios showed that the adequate combination of the reputation mechanism with a vehicular decision mechanism presents better results than without a reputation system, considering the existence of false messages and attacks on the network. This way, the proposed system proved its effectiveness in reducing the risks of anomalous or malicious behavior in a VANET network. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Informação, 2015. / A disseminação das redes sem fio possibilitará a interconexão de qualquer tipo de dispositivo, criando o que se denomina de Internet das Coisas. Neste conceito, um dos objetos com grande potencial para o desenvolvimento de aplicações são os veículos automotores, que constituirão redes móveis conhecidas como VANETs (Vehicular Ad Hoc Networks). Estas redes são particularmente sensíveis às questões relacionadas à segurança da informação, pois, além das ameaças comuns, um ataque cibernético deliberado ou anomalias de funcionamento podem levar a acidentes viários. Devido às suas características particulares, o estabelecimento de confiança nas redes VANET exigirá a aplicação de medidas adicionais não tradicionais de segurança da informação. Esta dissertação apresenta uma proposta de mecanismo centralizado de reputação veicular baseada no conceito de reputação certificada. No esquema, os veículos se comunicam com os demais participantes da rede fornecendo seu certificado digital, que inclui o nível de reputação armazenado de forma segura pelo veículo. Mecanismos de decisão nos veículos receptores são responsáveis por julgar se as mensagens são verdadeiras ou falsas, baseando-se na reputação dos nós de comunicação emitentes. Periodicamente, os veículos devem entrar em contato com as autoridades certificadoras e de controle central de tráfego para atualizar seu nível de reputação, que é determinado centralmente pela validação de seu comportamento de participação e comunicação dos eventos na rede. A análise quantitativa de cenários simulados mostrou que a combinação adequada do mecanismo de reputação com um mecanismo de decisão veicular apresenta um total de decisões certas superior a de sistemas sem reputação, considerando a existência de mensagens falsas e ataques ao sistema. Desta forma, o sistema proposto mostrou sua eficácia em reduzir os riscos de comportamentos anômalos ou maliciosos em uma rede VANET.

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.