1UNIVERSIDAD TCNICA PARTICULAR DE LOJA. Barros, Ramrez, Sanmartn. PRM1.

Caractersticas de redes VANET

NETWORKING FEATURES VANET

Los nodos de una red VANET poseen una movilidad caracterstica que est influida por aspectos como la ruta conseguida, mantenimiento de una topologa, reconstruccin de rutas, etc. Se puede decir que en cada instante se dispone de una red totalmente distinta con caractersticas diferentes en la que conviven elementos mviles (vehculos que se movilizan a travs de las carreteras, caminos, etc.) y elementos estticos (antenas que proporcionan conectividad a estos vehculos). Para ello este tipo de redes deben poseer las siguientes caractersticas:

Topologas dinmicas: Las redes VANET estn constituidas por nodos mviles, provocando que la topologa de red se modifique continuamente, construyendo y destruyendo enlaces entre los nodos que pueden clasificarse en dos tipos: los enlaces unidireccionales y enlaces bidireccionales.

Conectividad de red: El grado de conectividad a la red, depende en gran medida de la gama de conexiones inalmbricas y el nmero de los vehculos participantes, es decir no todos los vehculos en la carretera; podran estar equipados con interfaces inalmbricas de comunicacin (OBUs).

Ancho de banda limitado: El ancho de banda que disponemos en una infraestructura inalmbrica es inferior al de una cableada, adems, es infrautilizada debido a la atenuacin e interferencias de seales electromagnticas. Sin embargo, los usuarios querrn disponer de las mismas aplicaciones disponibles en un medio cableado.

Energa ilimitada: Los inconvenientes de alimentacin de los dispositivos mviles, no constituyen una limitacin importante para las redes vehiculares, ya que el propio nodo (vehculo); puede proporcionar energa permanente a los dispositivos informticos y de comunicacin.

Mayor capacidad computacional: En efecto, las redes vehiculares requieren a menudo brindar mayores capacidades de deteccin, comunicacin y cmputo, por lo que los vehculos y las estaciones deben contar con muy buenos equipos computacionales.Movilidad Predecible: Por lo general los vehculos tiendes a tener movimientos de fcil prediccin, al estar limitados por el diseo de las carreteras. Con la tecnologa GPS, es posible conocer la posicin exacta del vehculo, con esta informacin y sabiendo adems la trayectoria y velocidad de desplazamiento del mismo, se puede predecir su posicin futura.

Escala potencialmente grande: Las redes vehiculares se extiendes sobre toda la red vial, aumentando de tal forma el tamao de la red; esto implicara la participacin de un elevado nmero de nodos, que requieren niveles de potencia elevados para ampliar su rango de cobertura y mantener las comunicaciones. Alta Movilidad: Las redes vehiculares operan sobre un entorno altamente dinmico. La topologa de la red tiende a cambiar de forma aleatoria y rpida en todo momento, dificultando el establecimiento de la conectividad de la red, la cual debe mantenerse estable para que los servicios de comunicacin puedan operar sin inconvenientes. En este caso el protocolo de enrutamiento debe modificarse o ajustarse. Los vehculos en las carreteras viajan a velocidades muy altas (relativamente 100 km/h en autopistas y 60 km/h en la ciudad), lo cual conlleva a predecir que el periodo de comunicacin inter-vehicular pueda ser corto.

Los incrementos de velocidad ocurren cuando la densidad vehicular es baja y si sta aumenta (especialmente en horas pico) la velocidad consecuentemente disminuye.

Particin de la Red: Debido a la naturaleza dinmica del trfico, las redes vehiculares de particionan con frecuencia. Por ejemplo en escenarios de baja densidad poblacional (zonas rurales), el trfico puede llegar a ser tan escaso y por lo tanto haber varios clusters de nodos aislados.

Autonoma: Cada terminal es un nodo autnomo con capacidad de procesar y enrutar la informacin proveniente de otros nodos de la misma red.

Control distribuido de red: El control se hace en cada nodo ya que no se tiene infraestructura que lo realice.

Enrutamiento: Es necesario que cada nodo por separado, y todos en conjunto, provean un mecanismo dinmico de enrutamiento. Los protocolos clsicos de enrutamiento no son aplicables a este tipo de redes ya que no estn preparados para las variaciones de topologa que presentan las VANET. Actualmente, se estn desarrollando algoritmos de enrutamiento para enfrentar este problema.

Dadas estas caractersticas tambin hay que tomar en cuenta algunos factores a la hora de implementar un protocolo para una infraestructura VANET con la finalidad de obtener altos rendimientos de la red e intentar mitigar los posibles obstculos perjudiciales que se puede encontrar en este tipo de arquitecturas. Entre estos factores tenemos:

Seguridad: Este tipo de redes, como ya se ha denotado, utilizan el medio inalmbrico de transporte, lo que supone que cualquiera puede tener acceso. Se debe cuidar la confidencialidad de los datos para que no sean recibidos por terceras partes no implicadas. La suplantacin de nodos, DoS (Denial of Service, o Denegacin de Servicios), son algunos de los ms sencillos ataques que puede sufrir el entorno en el que se mueve esta arquitectura.

Configuracin de las calles: Las calles que constituyen una poblacin delimitan los trayectos que los vehculos pueden realizar. Esta restriccin de movilidad implica la relevancia de factores como la distribucin espacial de los nodos y la conectividad de la red. Dicha distribucin espacial de los nodos puede llevar, asimismo, a escenarios donde existan varias carreteras con uno o varios carriles, con un sentido o dos sentidos, a nodos situados en calles paralelas, etc.

Tamao de los sectores poblacionales: Las reas urbansticas estn constituidas por un conglomerado de edificios, casas, parques de diferentes tamaos y dems heterogneos elementos que conforman los distintos sectores urbansticos: poblaciones, ciudades, etc. La dimensin de estas reas va a contribuir a determinar la densidad de trfico que puede darse en un momento dado.

Mecanismos de control de trfico: Las seales viales destinadas a controlar el trfico en una rea urbana, situadas en las intersecciones, originan paradas intermitentes en los vehculos. Y la propia densidad del trfico, la formacin de atascos, disminuye la movilidad de stos y afecta directamente a la tasa de cambios en la topologa de red.

Arquitectura

Las redes inalmbricas no se basan en una infraestructura fija de emisin de informacin. Las redes VANET siguen el mismo principio establecido que la infraestructura ad-hoc, pudindose definir tres tipos de arquitecturas principales para realizar la emisin de mensajes. Estas arquitecturas son las siguientes: Arquitectura con infraestructura, Arquitectura sin infraestructura y por ltimo una arquitectura hibrida entre las dos anteriores.

Arquitectura con infraestructura: Tambin conocida por el nombre de redes centralizadas, donde existe un punto de acceso (estacin base), que proporciona la comunicacin entre los diferentes vehculos que conforman la red. El nodo central posee un rango de cobertura en el que los vehculos pueden moverse libremente, siempre y cuando no se salgan de ste, debido a que todas las comunicaciones pasan por ese punto de acceso.

Arquitectura sin infraestructura: Tambin conocida por el nombre de redes distribuidas. Esta arquitectura est compuesta por vehculos que pueden estar conectados entre s de manera arbitrara, sin la existencia de ningn elemento fijo en la topologa de red, pudiendo tomar mltiples formas. En este tipo de redes, la comunicacin entre dos vehculos puede llevarse a cabo a travs de otros vehculos intermedios que desempean el papel de encaminadores (routers) y realizan el reenvi de los mensajes desde el nodo origen de la comunicacin al nodo destino, pudiendo verse involucrados en el descubrimiento y mantenimiento de nuevas rutas.

Arquitectura hibrida: Combina la funcionalidad de las arquitecturas descritas anteriormente. Por lo tanto un vehculo podr establecer una comunicacin directamente con una estacin base, o podr realizar la misma comunicacin a travs de un vehculo vecino que le permita llegar a esa misma estacin base, desempeando aqul el papel encaminador.

La Arquitectura VANET de referencia, propuesta por el Car-to-Car Communication Consortium (C2C-CC)1 que se aprecia en la siguiente figura; distingue tres dominios de comunicacin en las redes vehiculares: Dominio en Vehculo, Dominio Ad-Hoc y Dominio Infraestructura.

Figura. Arquitectura de referencia para Redes vehiculares C2C-CC

Dominio en Vehculo: Tiene que ver con una Red local dentro de cada vehculo, compuesta evidentemente por dos tipos de unidades como:

On-Board Unit (OBU): Una OBU es un dispositivo en el vehculo, que tiene capacidades de comunicacin inalmbrica o cableada.

AU: Es un dispositivo que ejecuta una o mltiples aplicaciones; mientras hace uso de las capacidades de comunicacin de la OBU. Las AU pueden ser los computadores porttiles, PDAs, smartphones, que se conectan de forma dinmica a una OBU.

Dominio Ad-Hoc: Es una comunicacin vehculo a vehculo (V2V) sin apoyo de la Red de infraestructura. Aqu la Red se compone por los vehculos equipados con OBUs y las RSUs que se jan a lo largo de la carretera, para mejorar la seguridad vial; mediante la ejecucin de aplicaciones especiales, o el envo, recepcin y retransmisin de datos a las unidades vehiculares.

Dominio Infraestructura: como su nombre lo indica; es la comunicacin vehicular, con soporte de la red de infraestructura. El acceso a ella, puede ser por intermedio de las RSUs y Hotspots pblicos, comerciales o privados; o tambin aprovechando las capacidades de comunicacin de las redes celulares y tecnologas radio (GSM, GPRS, UMTS, WIMAX) integradas como parte del equipamiento OBU de las unidades vehiculares, en caso de que los terminales RSUs y Hotspots sean insucientes.

Conclusiones y Recomendaciones

referencias [1] Marcelo R. Mazzaro, Tesis de Post-Grado Modelizacin de canal RF para las frecuencias de 850 y 1900 MHz. Instituto Tecnolgico de Buenos Aires. 2005.[2] Alberto Escudero Pascual, Tutorial Radio Mobile Inicindose con el Radio Mobile. En lnea. Disponible en: www.wilac.net/tricalcar[3] Antenas VHF de altas. En lnea. Disponible en: prestaciones:www.msmcomunicaciones.com/index.htm.[4] Radio Mobile. Materiales de apoyo para entrenadores en redes inalmbricas. En lnea. Disponible en: http://www.eslared.org.ve/walcs/walc2011/material/track1/08-Radio_Mobile-es-v1.2-notes.pdf.