A finales de los años noventa, y al comienzo del nuevo milenio, las redes inalámbricas han evolucionado bastante, pasando de ser sólo una tecnología prometedora para convertirse en un requisito para las actividades cotidianas en las sociedades desarrolladas. La infraestructura de transporte también ha evolucionado, ofreciendo comunicación a bordo para mejorar la seguridad vial y el acceso a contenidos de información y entretenimiento. Los requisitos de los usuarios finales se han hecho dependientes de la tecnología, lo que significa que sus necesidades de conectividad han aumentado debido a los diversos requisitos de las aplicaciones que se ejecutan en sus dispositivos móviles, tales como tabletas, teléfonos inteligentes, ordenadores portátiles o incluso ordenadores de abordo (On-Board Units (OBUs)) dentro de los vehículos. Para cumplir con dichos requisitos de conectividad, y teniendo en cuenta las diferentes redes inalámbricas disponibles, es necesario adoptar técnicas de Vertical Handover (VHO) para cambiar de red de forma transparente y sin necesidad de intervención del usuario. El objetivo de esta tesis es desarrollar algoritmos de decisión (Vertical Handover Decision Algorithms (VHDAs)) eficientes y escalables, optimizados para el contexto de las redes vehiculares. En ese sentido se ha propuesto, desarrollado y probado diferentes algoritmos de decisión basados en la infraestructura disponible en las actuales, y probablemente en las futuras, redes inalámbricas y redes vehiculares. Para ello se han combinado diferentes técnicas, métodos computacionales y modelos matemáticos, con el fin de garantizar una conectividad apropiada, y realizando el handover hacia las redes más adecuadas de manera a cumplir tanto con los requisitos de los usuarios como los requisitos de las aplicaciones. Con el fin de evaluar el contexto, se han utilizado diferentes herramientas para obtener información variada, como la disponibilidad de la red, el estado de la red, la geolocalización / Márquez Barja, JM. (2012). SCALABLE AND EFFICIENT VERTICAL HANDOVER DECISION ALGORITHMS IN VEHICULAR NETWORK CONTEXTS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/17869 / Palancia

Products 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/10251/85333 / TESIS

Véhicule-à-tous (V2X) se réfère à un Système de Transport Intelligent (ITS) où les véhicules et l'infrastructure sont interconnectés. Cette connectivité permet une connaissance précise des conditions de circulation sur l'ensemble du réseau routier, ce qui contribue à améliorer la sécurité routière, réduire les temps d'encombrement et éviter les pertes économiques. Cette communication permet aussi une variété de nouvelles applications pour la sécurité routière et l'infodivertissement. Bien que la communauté de scientifique ait réalisé de grands progrès dans l'étude sur le V2X, il reste encore des défis à surmonter et des problèmes clés qui doivent être étudiés plus en profondeur. Cette thèse considère deux des questions les plus importantes; fiabilité et sécurité des communications V2X. Du point de vue de la fiabilité, nous proposons d'abord une méthode basée sur la modélisation de l'utilisateur pour évaluer la capacité de la norme DSRC IEEE 802.11p à répondre aux exigences de Qualité De Service (QoS) de la diffusion des messages de sécurité. La nouveauté de la méthode réside dans son application qui élimine le problème de la définition d'un modèle Markovien par la détermination des moments d'équilibre du processus de retard. Cette méthode fournit des informations importantes sur les paramètres de conception IEEE 802.11p et sur ses fonctionnalités, ce qui permet d'améliorer la configuration proposée. De plus, nous proposons un modèle Régénératif pour résoudre le problème de la caractérisation des processus de trafic interconnecté dans les réseaux V2X hybrides à grande échelle. Ce dernier est une préoccupation majeure pour parvenir à une opérabilité efficace et adéquate pour les réseaux de véhicules à grande échelle. Du point de vue de la sécurité, nous introduisons une nouvelle méthodologie d'optimisation. Notre méthodologie lie les exigences de QoS des différentes classes d'application avec le paramètre de conception de base du mécanisme de résolution de contention dans le protocole MAC IEEE 802.11p. En outre, un nouvel algorithme de détection d'attaque de brouillage dans l'environnement véhiculaire est proposé. L'algorithme utilise la méthodologie d'optimisation développée pour définir un seuil de détection et intègre la méthode séquentielle de détection pour détecter les attaques de brouillage à chaque fois que la valeur seuil est franchie. Des expérimentations analytiques et de simulation approfondies ont été effectuées pour chaque contribution afin de montrer la validité des méthodes/modèles proposés et de prouver leur efficacité. / Vehicle-to-anything (V2X) refers to an Intelligent Transportation System (ITS) where the vehicles and infrastructure systems are all interconnected with each other. This connectivity provides precise knowledge of the traffic situations across the entire road network which in turn helps to enhance traffic safety, reduce congestion time, avoid economic losses, in addition to enable a variety of novel ITS applications for road safety and passenger infotainment. V2X communications is based on two technologies; Dedicated Short-Range Communications (DSRC) which is an essential technology for realizing V2X and cellular networks which provide an o_-the-shelf potential solution for V2X communications. Although the research community has achieved much great progress on V2X study, there are still some challenges that need to be overcome and some key issues that need to be further investigated. This thesis considers two of the most prominent issues; reliability and security of V2X communications. From the reliability perspective, we first propose User Model-based Method to evaluate the capacity of IEEE 802.11p-based DSRC standard to meet the Quality-of-Service (QoS) requirements of safety messages dissemination. The novelty of the method lies in its application which avoids the problem of defining a Markovian model by determining the steady state moments of the induced delay process. This applicability feature provides important insights about IEEE 802.11p design parameters and its functionality leading to proposed reconfigurations for enhanced performance. Moreover, we propose Regenerative model, that we believe to be the first to address the problem of interconnected-traffic process characterization in large-scale hybrid V2X networks. The latter is a primary concern in achieving efficient and adequate operability for large-scale vehicular networks. From the security perspective, we introduce a new optimization methodology which ties the QoS requirements of different application classes with the basic design parameters of the contention resolution mechanism in IEEE 802.11p MAC protocol. In addition, a novel detection algorithm for jamming attacks in the vehicular environment is proposed. The algorithm utilizes the developed optimization methodology to de_ne a detection threshold. By integrating the sequential detection of change method it traces and detects jamming attacks whenever the threshold value is crossed. Analytical and simulation experimentations have been performed for each contribution to show the validity of the proposed methods/models and to prove their efficiency.

Dans cette thèse, nous nous intéressons à deux types d’architectures dans les réseaux véhiculaires : les réseaux à infrastructure et les réseaux sans infrastructure. L’objectif de ce travail est de définir des solutions améliorant la connectivité des passagers des véhicules dans des environnements à densité variable en points d’accès. Pour ceci, dans un premier temps, nous nous intéressons aux algorithmes de guidage routier (dont l’objet est de guider un véhicule d’un point de départ vers un point d’arrivée) en prenant en compte les emplacements des points d’accès le long des routes. Notre première contribution est de définir un algorithme de guidage qui offre une connectivité supérieure au chemin par défaut (en général le plus court chemin) tout en maintenant une distance parcourue raisonnable pour les passagers du véhicule. Nous nous intéressons également à la minimisation du nombre de handovers afin d’améliorer la qualité de service du réseau. Nous avons évalué notre algorithme en termes de distance couverte et du nombre de handovers, tout en s’assurant de garder une distance totale parcourue raisonnable. Nous avons étudié dans un deuxième temps l’impact du choix de l’algorithme du guidage routier sur les performances de la couche réseau, où nous avons pris en compte deux types de protocoles de routage de données : réactif et proactif. Ensuite, nous avons étudié une problématique récurrente dans les réseaux véhiculaires qui est le routage des données de véhicule à véhicule. Ceci est particulièrement utile en absence d’une infrastructure disponible sur la route. Nous proposons une solution inter-couches («cross-layer») qui tire profit des caractéristiques des réseaux sans fil pour offrir un protocole de routage multi-sauts. Contrairement à la plupart des propositions de protocoles de routage, notre solution ne requiert pas un échange de messages de signalisation entre les voisins, ce qui améliore les performances du réseau en termes de charge utile et efficacité, surtout pour un réseau à forte mobilité comme c’est le cas pour des réseaux véhiculaires où les voisins changent d’une seconde à une autre, rendant problématique la mise à jour des informations de chaque nœud mobile sur son entourage / In this thesis, we focus on two types of architectures in vehicular networks: infrastructure networks and networks without infrastructure. The goal of this work is to define solutions to improve connectivity for passengers of vehicles in environments with variable density of access points. For this, we start by studying route guidance systems (whose purpose is to guide a vehicle from a starting point to a destination point), taking into account the locations of access points along roads. Our first contribution is to define a route guidance algorithm that offers superior connectivity compared to the default path (usually the shortest path) while maintaining a reasonable distance for passengers. We dealt also another issue which consists in minimizing the number of handovers to improve the quality of network service. We evaluated our algorithm in terms of covered distance and the number of handovers, while making sure to keep a reasonable traveled distance. After that, we studied the impact of the choice of route guidance algorithm in the performance of the network layer, where we took into account two types of routing protocols data: reactive and proactive. Next, we studied a recurrent problem in vehicular networks which is routing data from vehicle to vehicle. This is particularly useful in the absence of available infrastructure on the road. We propose a cross-layer architecture that takes advantage of the characteristics of wireless networks to design a multi-hops routing protocol. Unlike most proposals for routing protocols, our solution does not require an exchange of signaling messages between neighbors, and so improves network performance in terms of overhead and efficiency, especially for networks with high mobility such as vehicular networks, where neighbors change frequently, making it difficult to update information from each mobile node on its surroundings

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Thesis (MScEng)--Stellenbosch University, 2011. / ENGLISH ABSTRACT: The recent emergence of ubiquitous wireless connectivity and the increasing computational capacity of modern vehicles have triggered immense interest in the possibilities of vehicular connectivity. A plethora of potential applications for vehicular networks have been proposed in the areas of safety, traffic infrastructure management, information, and entertainment. The broad range of applications requires creative utilisation of the available wireless medium, using a combination of existing and novel wireless technologies. In this research the evaluation of one such configuration is performed. Dedicated short range communication for safety applications is assumed, and the use of Wi- Fi and WiMAX for non-safety applications is evaluated. Little is known about the media streaming performance of these wireless technologies in realistic vehicular ad-hoc network (VANET) scenarios. Due to the extreme mobility and unpredictable environmental aspects in a real road environment, an empirical evaluation is performed and presented. Evaluation of a multi-vehicle to infrastructure (V2V2I) VANET, using Wi-Fi for the vehicle-to-vehicle communication and WiMAX for the vehicle to infrastructure (V2I) communication is experimented. It is observed that Wi-Fi is unaffected by the vehicle speed; whenever nodes are within communication range, data gets transferred normally. A detailed characterisation of the network architecture is presented and the results show that a multitude of applications can be supported with this proposed network architecture. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die toenemende beskikbaarheid en digtheid van koordlose netwerke en die verhoogde verwerkingsvermoëns van moderne voertuie het die afgelope paar jaar aansienlike belangstelling gewek in die moontlikhede wat voertuig-kommunikasie bied. ʼn Magdom moontlike toepassings is voorgestel in ʼn wye verskeidenheid van velde insluitende veiligheid, verkeersinfrastruktuur, informasie en vermaak. Hierdie voorstelle vereis die kreatiewe benutting van die beskikbare en nuwe koordlose tegnologieë. Hierdie tesis evalueer een voorbeeld van so ‘n opstelling. ʼn Toegewyde kortafstand kommunikasie modus vir veiligheidstoepassings word aangeneem, terwyl Wi-Fi en WiMAX vir ander toepassings evalueer word. Daar is min navorsing oor die kapasiteit en seinsterkte van hierdie beskikbare netwerke onder realistiese voertuig netwerk (VANET) scenario‘s. Weens die hoë mobiliteit van voertuie en ook die onvoorspelbaarheid van hierdie omgewing word ʼn empiriese evaluasie beskou as die mees gepaste metode. Die navorsing ondersoek ʼn multi-voertuig-totinfrastruktuur- netwerk wat Wi-Fi gebruik vir voertuig-tot-voertuig (V2V) kommunikasie en WiMAX vir voertuig-tot-infrastruktuur (V2I) kommunikasie. Die navorsing bevind dat Wi-Fi nie beïnvloed word deur die spoed van die voertuig nie: wanneer die nodes binne die bereik is van die netwerk word data normaal oorgedra. ‗n Gedetailleerde karakterisering van dié netwerk word gedoen en die resultate dui aan dat ‗n groot hoeveelheid toepassings ondersteun kan word deur dié opstelling.

Cette thèse analyse la possibilité d'utiliser des communications sans fil inter-véhiculaires pour améliorer la sécurité routière. Les performances du nouveau réseau ainsi créé (réseau ad-hoc véhiculaire) sont étudiées analytiquement et par des simulations dans un environnement réaliste. La thèse se concentre surtout sur des scénarios avec une forte densité de véhicules. Dans ce cas, l'accès au support devient un problème essentiel, en principal pour les applications de sécurité routière qui nécessitent une qualité de service élevée pour fonctionner dans un tel contexte. Ce travail montre que la version actuelle du standard IEEE 802.11, proposé comme méthode d'accès dans les réseaux véhiculaires, ne peut pas résoudre ce problème de passage à l'échelle pour supporter correctement les applications de sécurité routière. Plusieurs améliorations possibles sont analysées, liées à l'utilisation optimale de certains paramètres du protocole comme la taille de la fenêtre de contention ou bien le seuil de détection de la porteuse. Des nouveaux mécanismes adaptatifs visant ces paramètres sont proposés et les améliorations ainsi obtenues sont non-négligeables. Finalement, une nouvelle méthode d'accès est définie, en tenant compte des caractéristiques des applications de sécurité routière. Toujours basée sur des techniques CSMA, cette technique donne des résultats largement supérieurs à la version standard actuelle. / The equipment of vehicles with wireless communication devices in order to improve road safety is a major component of a future intelligent transportation system. The success and availability of IEEE 802.11-based products make this technology the main competitor for the Medium Access Control (MAC) layer used in vehicle-to-vehicle communication. The IEEE 802.11p amendment has been specially designed in this special context of wireless access in vehicular environments. However, as all the other approaches based on Carrier Sense Multiple Access (CSMA), this protocol presents scalability problems, which leads to poor performance in high density scenarios, quite frequent in the case of a vehicular ad hoc network (VANET). This thesis studies the congestion control problem in the context of safety vehicular communications, with a special focus on the back-off mechanism and the carrier sense function. First of all, a number of important characteristics presented by the safety messages are discovered and understood by the means of an analytical framework. Second, the lessons learned from the analytical study are put into practice with the design of two adaptive mechanisms (one for the contention window and the other one for the carrier sense threshold) that take into account the local vehicular density. These mechanisms remain simple, but highly efficient, while also being straightforward to integrate in IEEE 802.11 devices. Finally, by taking into account the most important properties of a safety VANET, a new CSMA-based MAC protocol is proposed. This new access method, named Safety Range CSMA (SR-CSMA), relies on the idea that collisions can not be avoided in a high density network. However, by increasing the number of simultaneous transmissions between geographically distant nodes, SR-CSMA manages to better protect the immediate neighborhood, the most important area for safety applications.

MATEUS, Bruno Góis. Análise sobre o impacto da densidade veicular, da carga da rede e da mobilidade no desempenho de protocolos de roteamento para redes veiculares. 2010. 137 f. : Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências, Departamento de Computação, Fortaleza-CE, 2010. / Submitted by guaracy araujo (guaraa3355@gmail.com) on 2016-06-06T19:00:35Z No. of bitstreams: 1 2010_dis_bgmateus.htm: 516 bytes, checksum: 4c8310e1377750fc5ac0860e74c26066 (MD5) / Approved for entry into archive by guaracy araujo (guaraa3355@gmail.com) on 2016-06-06T19:01:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_dis_bgmateus.htm: 516 bytes, checksum: 4c8310e1377750fc5ac0860e74c26066 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-06T19:01:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_dis_bgmateus.htm: 516 bytes, checksum: 4c8310e1377750fc5ac0860e74c26066 (MD5) Previous issue date: 2010 / Advances in mobile computing and wireless communications have made possible the development of the Intelligent Transportation System, which contain the vehi- cular networks. There, 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 speci c problems of each scenario. However, although there are several proposed solutions to the routing problem in vehicular networks, none of them has achieved a satisfac- tory performance in more than one scenario, such as urban and highway. Thus, in this work, we rst analyze with simulations the impact of density, the network load and the mobility pattern in the performance of routing protocols for these networks. Then, we provide new directions for designing e cient vehicular network routing protocols, able to adapt to urban and highway scenarios. To achieve this goal, four existing protocols were evaluated in urban and highway scenarios. / Os avanços alcançados na computação móvel e na comunicação sem o levaram ao desenvolvimento do Sistema Inteligente de Transporte, onde se pode destacar as redes veiculares. Nelas, o roteamento é uma tarefa desa adora devido à alta mobi- lidade dos nós, à instabilidade dos enlaces sem- o e a diversidade de cenários. Por essa razão, diversos protocolos de roteamento foram projetados com o objetivo de solucionar um ou mais problemas especí cos de cada cenário. Entretanto, apesar de existirem várias soluções propostas para o problema do roteamento em redes veicu- lares, nenhuma delas alcançou um desempenho satisfatório em mais de um cenário, como urbano e rodovia. Sendo assim, nesta dissertação, analisamos através de si- mulações o impacto da densidade, da carga da rede e da mobilidade no desempenho de um protocolo de roteamento para fornecer diretrizes para os projetistas de redes veiculares desenvolverem protocolos de roteamento e cientes, capazes de se adaptar aos cenários urbano e de rodovia. Para alcançar esse objetivo, quatro protocolos existentes na literatura foram avaliados nos cenários urbano e de rodovia, dois deles voltados diretamente para redes veiculares e os outro dois tradicionais de redes —d ho™.

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.

De nos jours, Le nombre de dispositifs ne cesse d’augmenter ce qui induit une forte demande des applications en données multimédia. Cependant gérer des données massives générées et consommées par les utilisateurs mobiles dans une zone urbaine reste une problématique de taille pour les réseaux cellulaires existants qui sont à la fois limités en termes de cout et de bande passante mais aussi due à la nature de telles données centrées- connexion. D’autre part, l’avancée technologique en matière de véhicules autonomes permet de constituer une infrastructure prometteuse capable de prendre en charge le traitement, la sauvegarde, et la communication de ces données. En effet, Il est maintenant possible de recruter des véhicules intelligents pour des fins de collecte, de stockage, et de partage des données hétérogènes en provenance d’un réseau routier afin de répondre aux demandes des citoyens via des applications. Par conséquent, nous tirons profit de l'évolution récente en « information Centric Networking » ICN afin d'introduire deux nouvelles approches de collecte et de stockage de contenu par les véhicules, nommées respectivement VISIT et SAVING, plus efficaces et plus proches de l'utilisateur mobile en zone urbaine ainsi nous remédions aux problèmes liés à la bande passante et le coût. VISIT est une plate-forme qui définit de nouvelles mesures de centralité basées sur l'intérêt social des citoyens afin d’identifier et de sélectionner l'ensemble approprié des meilleurs véhicules candidats pour la collecte des données urbaines. SAVING est un système de stockage de données sociales, qui présente une solution de mise en cache des données d’une façon collaborative entre un ensemble de véhicules parmi d’autres désignés et recrutés selon une stratégie des théorie des jeux basée sur les réseaux complexes. Nous avons testé ces deux méthodes VISIT et SAVING sur des données simulées pour environ 2986 véhicules avec des traces de mobilité réalistes en zone urbaine, et les résultats ont prouvés que les deux méthodes permettent non seulement une collecte et un stockage efficaces mais aussi bien scalables / The growth in the number of mobile devices today result in an increasing demand for large amount of rich multimedia content to support numerous applications. It is however challenging for the current cellular networks to deal with such increasing demand, both in terms of cost and bandwidth for the ``massive'' content generated and consumed by mobile users in an urban environment due to its connection-centric nature. The technological advancement in modern vehicles allow us to harness their computing, caching and communication capabilities to supplement infrastructure network. It is now possible to recruit smart vehicles to collect, store and share heterogeneous data on urban streets in order to provide citizens with different services. Therefore, we leverage the recent shift towards Information Centric Networking (ICN) to introduce two schemes, VISIT and SAVING for the efficient collection and storage of content at vehicles, closer to the urban mobile user to avoid bandwidth and cost. VISIT is a platform which defines novel centrality metrics based on the social interest of urban users to identify and select the appropriate set of best candidate vehicles to perform urban data collection. SAVING is a social-aware data storage system which exploits complex networks to present game-theoretic solutions for finding and recruiting vehicles adequate to perform collaborative content caching in an urban environment. VISIT and SAVING are simulated for around 2986 vehicles with realistic urban mobility traces and comparison results with other schemes in literature suggest both not only efficient but also scalable data collection and storage systems