Laboratorio de Redes de Telecomunicaciones: Aplicaciones de las redes Ad Hoc

Article: Position-Aware Ad Hoc Wireless Networks for Inter-Vehicle Communications: the Fleetnet project
Authors: Hannes Hartenstein, Bernd Bochow, André Ebner, Mattias Lott, Markus Radimirsch, Dieter Vollmer

Introduction
En el artículo se presenta el proyecto "Fleetnet - Internet en el camino" que se enfoca en el desarrollo y demostración de una red ad-hoc inalámbrica consciente de la posición para la comunicación entre vehículos. Al habilitar la comunicación "multi-hop" entre vehículos uno puede lograr: i) mejoras en la seguridad a través  de un rango extendido de consciencia de un vehículo y su conductor, y ii) una nueva opción de comunicación de bajo costo para el pasajer de un vehículo y los componentes de una red.

Los nodos de este proyecto, Fleetnet, serán direccionables no solo vía direccionamiento IP sino también de acuerdo a su posición actual. Tal esquema de direccionamiento basado en posición naturalmente soporta geocasting así como servicios basados en ubicación, y permite ruteo basado en posición.


2. APLICACIONES FLEETNET
Las aplicaciones Fleetnet están en las areas de asistencia al conductor, información de carros descentralizada y comunicaciones con el usuario. Los sistemas corporativos de asistencia al conductor explotan el intercambio de datos de sensores entre carros. Información acerca de accidentes puede ser transportada por carros que conduzcan en el sentido contrario y, por lo tanto, ser transmitida a vehículos que pudieran dirigirse hacia el accidente. Una de las aplicaciones más sofisticadas en el área de asistencia al conductor son los convoys de vehículos (el emparejamiento de un grupo de vehículos para manobriar de manera coordinada y automática. Este tipo de aplicaciones requieren consciencia de la posición de los vehículos, direccionamiento de acuerdo a las posiciones actuales, retraso de transmisión corta, y alta confiabilidad de intercambio de datos.

Las aplicaciones Fleetnet no solo lidian con la seguridad del conductor y con el flujo del tráfico sino que también lidian con el aspecto de "comfort" de los pasajeros del vehículo. Por ejemplo, pasajeros situados en los asientos traseros pueden jugar juegos online con pasajeros de otros vehículos que viajan en la misma carretera. Fleetnet, con sus compuertas estáticas en la autopista también provee un medio para marketing a través del camino.

3. MODELADO DE MOVIMIENTOS DE NODOS
Los patrones específicos de los movimientos de los vehículos y del tráfico dan a las redes entre vehículos su característica distintiva con respecto a otras redes ad hoc. En particular, las altas velocidades y la unidimensionalidad de los escenarios de autopista son diferentes a otros escenarios de comunicaciones ad-hoc.

Los patrones en el tráfico dependen de la densidad del trafico, es decir, el número de vehículos por kilometro. Para pequeñas densidades uno puede asumir que los carros se están moviendo independientes unos de otros. En grandes densidades, las interaccinoes complejas entre los vehículos vecinos hacen que el modelado de tal sistema dinámico sea un reto.

Para escenarios de densidades bajas uno usualmente construye modelos de tráfico básicos al especificar distribuciones de probabilidad para velocidades de vehículos y para tiempos entre dos carros cercanos pasando un punto de referencia (headways). Estos headways son típicamente medidos en segundos y proveen una medida de distancias relacionada a la seguridad. Sin embargo, DaimlerChrysler está actualmente compilando un conjunto de escenarios de movimientos de vehículos usando su aproximación de modelado basada en el conductor. Estos escenarios muestran los movimientos de vehículos de los "autobahns" alemanes, los caminos del país y las calles de la ciudad interna de Berlin. Se tomarán en cuenta diversas variables del tráfico. Esta base de datos es usada como entrada para evaluaciones de protocolo con propósito de simulación.

4. HARDWARE DE RADIO Y DLC
Se introduce el hardware de radio elegido para Fleetnet

Necesidades del rango de ancho de banda: Mientras las llamadas de emergencia requieren solo unos pocos bytes de señalización, servicios como el acceso a internet pueden requerir altas tasas de bits de más de 100 kbit/s. Así, los sistemas de radio Fleetnet deben soportar un alto rango de necesidades de ancho de banda.

Características de la ruta de radio: La integración de sistemas ad-hoc inalámbricos en los vehículos implica la operación de sistemas de radio dentro de un ambiente de propagación multiruta.

Tiempos de contacto: Debido a las velocidades relativamente altas, el contacto del radio de dos vehículos aproximandose uno al otro o entre la compuerta Fleetnet y un vehículo pasando muy cerca puede ser muy corto.

Problemas regulatorios: para poder encontrar aceptación en el mercado, tal ves el criterio más importante es la disponibilidad de una banda de frecuencia no licenciada.

Restricciones de proyecto: debido a razones de costo, no es posible definir una interfaz de aire específica para Fleetnet. Así fleetnet tiene que estar basado en una interfaz de aire existente.

5. POSICIÓN BASADA EN RUTEO.

Adaptividad: la topología de red w.r.t. y la escalabilidad representan los aspectos competitivos y los retos clave para el ruteo Fleetnet debido a las velocidades altas relativas y a un gran número de nodos involucrados. Debido a que los carros del futuro serán equipados con un sistema de posicionamiento a bordo, el ruteo en Fleetnet será basado en los métodos de ruteo basados en posición que muestran ventajas sobre los métdos puramente basados en topología.

Ubicación de Servicio: Algunos métodos que usan cada cono como server de ubicación para algunos nodos y dispersan los servers de ubicación para un nodo logarítmicamente con la distancia del nodo, aparentan ser una propuesta interesante.

Estrategias de recuperación: muchas estrategias han sido propuestas en la literatura. Sin embargo, aun queda demostrar si los costos involucrados con estas estrategias en realidad justifican los beneficios o no.

Mapas digitales y sistemas de navegación: estos pueden soportar decisiones de ruteo. Aunque los mapas digitales no están considerados como sistema mandatorio de un nodo Fleetnet, los protocolos de ruteo deberán incluir tal data en las decisiones de ruteo si están disponible


Referencias:
Artículo: 
Position-Aware Ad Hoc Wireless Networks for Inter-Vehicle Communications: the Fleetnet Project
Autores: 
Hannes Hartenstein, Bernd Bochow, André Ebner, Mattias Lott, Markus Radimirsch, Dieter Vollmer
Link
http://dl.acm.org/citation.cfm?id=501454