Performance evaluation of Vehicular Ad Hoc Networks over high speed environment using NCTUns

Abstract

Català: Cada any aproximadament un milió dues-centes mil persones moren en accidents de trànsit. D'aquesta dada es desprèn que els accidents de trànsit són la quarta causa de mortalitat al món. Degut a això, un gran nombre de governs i els majors fabricants de vehicles del món estan invertint temps i diners en recerca i desenvolupament per millorar la seguretat a les carreteres. Amb aquest objectiu, apareix el concepte de VANET: Vehicular Ad-hoc NETwork. Una VANET està basada en vehicles i estacions base intel·ligents que comparteixen informació a través de comunicacions inalàmbriques. Aquest intercanvi de dades podria tenir un gran impacte en la seguretat viària i la qualitat en la conducció però a més a més seria una nova font d' entreteniment mòbil. La millora en seguretat implicaria una reducció en el nombre d'accidents i les comunicacions inalàmbriques usades en mobilitat permetrien una optimització del transport. L'evolució de les VANETs en els últims anys i les seves aplicacions útils a les carreteres són les principals raons per dur a terme aquest projecte. El gran suport a aquest tipus de xarxes inalàmbriques sembla indicar que les VANETs són les xarxes del futur en entorns mòbils. En relació al projecte, el primer problema observat és que el protocol que s'usa específicament en VANETs (802.11p) només està disponible en pocs simuladors de xarxa i està en fase de desenvolupament. Per tant, la majoria de les funcions no estan implementades i això fa que el protocol no sigui madur. En conseqüència, es va triar un protocol àmpliament usat com és 802.11b per fer les proves en el simulador NCTUns. L?objectiu del projecte és avaluar el funcionament de VANETs usant el protocol 802.11b i el protocol d?encaminament AODV en un escenari d?autopista. Ajustant diferents paràmetres com el nombre de cotxes, la seva velocitat i el seu rang de cobertura és possible obtenir variacions en les mesures de pèrdues, throughput i retard extrem-a-extrem en la xarxa. El resultat final és que les mesures permeten saber quines són les comunicacions que es produeixen a la xarxa per cadascuna de les configuracions i la seva incidència en les condicions de conducció.

Castellano: Cada año cerca de un millón doscientas mil personas fallecen en accidentes de tráfico. De este dato se desprende que los accidentes de tráfico son la cuarta causa de mortalidad en el mundo. Debido a esto, un gran número de gobiernos y los mayores fabricantes de vehículos del mundo están invirtiendo tiempo y dinero en investigación y desarrollo para mejorar la seguridad en las carreteras. Con este objetivo, aparece el concepto de VANET: Vehicular Ad-hoc NETwork. Una VANET se basa en vehículos y estaciones base inteligentes que comparten información por medio de comunicaciones inalámbricas. Este intercambio de datos podría tener un gran impacto en la seguridad vial y en la calidad de la conducción pero además sería una nueva fuente de entretenimiento móvil. La mejora en la seguridad implicaría una reducción en el número de accidentes y las comunicaciones inalámbricas utilizadas en movilidad permitirían optimizar el transporte. La evolución de las VANETs en los últimos años y sus aplicaciones útiles en las carreteras son las principales razones para llevar a cabo este proyecto. El gran apoyo a este tipo de redes inalámbricas parece indicar que las VANETs son las redes del futuro en entornos móviles. En relación al proyecto, el primer problema observado es que el protocolo específicamente utilizado en VANETs (802.11p) sólo está disponible en pocos simuladores de red y se encuentra en fase de desarrollo. Por lo tanto, la mayoría de funciones no están implementadas y esto hace que el protocolo no sea maduro. En consecuencia, se escogió un protocolo ampliamente utilizado como es 802.11b para realizar las pruebas en el simulador NCTUns. El objetivo del proyecto es evaluar el funcionamiento de VANETs utilizando el protocolo 802.11b y el protocolo de encaminamiento AODV en un escenario de autopista. Ajustando diferentes parámetros como el número de coches, su velocidad y su rango de cobertura es posible obtener variaciones en las medidas de pérdidas, throughput y retardo extremo-a-extremo en la red. El resultado final es que las medidas permiten saber cuáles son las comunicaciones que se producen en la red para cada una de las configuraciones y su incidencia en las condiciones de conducción.

English: Every year about 1.2 million people die because of traffic accidents [1]. This means that traffic accidents are the fourth cause of mortality in the world. Therefore, several governments and the most important car manufacturers are investing time and money on research and development in order to improve road safety. At this respect, appears the concept of VANET: Vehicular Ad-hoc NETwork. A VANET is based on smart cars and base-stations that share information via wireless communications. This interchange of data may have a great impact on safety and driving quality but also could be another source of mobile entertainment. This improvement on safety would imply reducing the number of accidents. In addition, the use of wireless communications in mobility would lead to an optimization of transport. The evolution of VANETs in the last years and their useful applications on the road has been the main reason to develop this project. The great support of many people to this type of wireless networks suggests that VANETs are the networks of the future in mobile environments. Regarding the project, the first problem encountered is that the network protocol specially designed for VANETs, IEEE 802.11p, is only available in a few of the network simulators and is on phase of development. This fact means that most of the functions are not implemented so it cannot be considered as a mature protocol. As a consequence, a widely used protocol as IEEE 802.11b was chosen and all the tests were performed on NCTUns simulator. So the purpose of this project is to evaluate the performance of VANETs by using 802.11b protocol and AODV routing protocol in a highway scenario. By adjusting different parameters like number of cars, their speed and their range of coverage, variations on measures of loss ratio, throughput and end-to- end delay were detected on the network. Finally, the measures help to know about network communications for each of the cases and their incidence on driving conditions.