Rede ad hoc veicular - Vehicular ad hoc network

As redes ad hoc veiculares ( VANETs ) são criadas aplicando-se os princípios das redes ad hoc móveis (MANETs) - a criação espontânea de uma rede sem fio de dispositivos móveis - ao domínio dos veículos. VANETs foram mencionadas pela primeira vez e introduzido em 2001 sob o título " carro-para-carro comunicação móvel ad-hoc e redes" aplicações, onde as redes podem ser formadas e as informações podem ser transmitidas entre os carros. Foi demonstrado que as arquiteturas de comunicação veículo-veículo e veículo-estrada coexistirão em VANETs para fornecer segurança rodoviária , navegação e outros serviços rodoviários. As VANETs são uma parte fundamental da estrutura dos sistemas de transporte inteligentes (ITS). Às vezes, as VANETs são chamadas de Redes de Transporte Inteligentes. Eles são entendidos como tendo evoluído para uma " Internet de veículos " mais ampla . que se espera que, em última análise, evolua para uma "Internet de veículos autônomos".

Embora, no início dos anos 2000, as VANETs fossem vistas como uma mera aplicação individual dos princípios da MANET, desde então se desenvolveram em um campo de pesquisa por direito próprio. Em 2015, o termo VANET tornou-se principalmente sinônimo do termo mais genérico comunicação entre veículos ( IVC ), embora o foco permaneça no aspecto de rede espontânea, muito menos no uso de infraestrutura como Road Side Units (RSUs) ou celular redes.

Formulários

As VANETs suportam uma ampla gama de aplicações - desde a simples disseminação de informações em um salto, por exemplo, mensagens de conscientização cooperativa (CAMs) até a disseminação em vários saltos de mensagens em grandes distâncias. A maioria das preocupações de interesse para redes ad hoc móveis (MANETs) são de interesse em VANETs, ​​mas os detalhes são diferentes. Em vez de se mover aleatoriamente, os veículos tendem a se mover de maneira organizada. As interações com equipamentos de beira de estrada também podem ser caracterizadas com bastante precisão. E, finalmente, a maioria dos veículos é restrita em sua amplitude de movimento, por exemplo, por serem obrigados a seguir uma rodovia pavimentada.

Exemplos de aplicações de VANETs são:

  • Luzes de freio eletrônicas , que permitem que um motorista (ou um carro ou caminhão autônomo ) reaja à frenagem dos veículos, mesmo que eles possam ser obscurecidos (por exemplo, por outros veículos).
  • O pelotão , que permite aos veículos seguirem de perto (até alguns centímetros) um veículo líder, recebendo sem fio informações de aceleração e direção, formando assim "trens rodoviários" eletronicamente acoplados.
  • Sistemas de informação de tráfego , que usam comunicação VANET para fornecer relatórios de obstáculos atualizados ao sistema de navegação por satélite de um veículo
  • Serviços de Emergência de Transporte Rodoviário - onde comunicações VANET, redes VANET e avisos de segurança rodoviária e disseminação de informações de status são usados ​​para reduzir atrasos e acelerar operações de resgate de emergência para salvar as vidas dos feridos.
  • Serviços On-The-Road - também se prevê que a futura autoestrada de transporte seja "orientada para a informação" ou "sem fios". As VANETs podem ajudar a anunciar serviços (lojas, postos de gasolina, restaurantes, etc.) para o motorista e até mesmo enviar notificações de qualquer venda em andamento naquele momento.

Tecnologia

As VANETs podem usar qualquer tecnologia de rede sem fio como base. As mais proeminentes são as tecnologias de rádio de curto alcance como WLAN (padrão Wi-Fi ou ZigBee ). Além disso, as tecnologias celulares ou LTE podem ser usadas para VANETs. A tecnologia mais recente para essa rede sem fio é a comunicação de luz visível [VLC] (transmissão e recepção infravermelha).

Simulações

Antes da implementação de VANETs nas estradas, são necessárias simulações de computador realistas de VANETs usando uma combinação de simulação de Mobilidade Urbana e simulação de Rede . Normalmente, um simulador de código aberto como SUMO (que lida com simulação de tráfego rodoviário) é combinado com um simulador de rede como TETCOS NetSim ou NS-2 para estudar o desempenho de VANETs.

Padrões

A maior padronização das pilhas de protocolo VANET está ocorrendo nos Estados Unidos, na Europa e no Japão, correspondendo ao seu domínio na indústria automotiva .

Nos EUA, a pilha de protocolos IEEE 1609 WAVE Wireless Access in Vehicular Environments baseia-se no IEEE 802.11p WLAN operando em sete canais reservados na banda de frequência de 5,9 GHz. A pilha de protocolos WAVE é projetada para fornecer operação multicanal (mesmo para veículos equipados com apenas um único rádio), segurança e protocolos de camada de aplicação leves . Dentro da Sociedade de Comunicações IEEE , há um Subcomitê Técnico de Redes Veiculares e Aplicações Telemáticas (VNTA). A carta deste comitê é promover ativamente atividades técnicas no campo de redes veiculares, comunicações V2V, V2R e V2I, padrões, estradas habilitadas para comunicações e segurança veicular, monitoramento de tráfego em tempo real , tecnologias de gerenciamento de interseção, futuras aplicações telemáticas e Serviços baseados em ITS .

Frequências de rádio

Nos EUA, os sistemas usarão uma região da banda de 5,9 GHz reservada pelo Congresso dos Estados Unidos, frequência não licenciada também usada pelo wi-fi . O padrão US V2V, comumente conhecido como WAVE ("Acesso sem fio para ambientes veiculares"), se baseia no padrão IEEE 802.11p de nível inferior , já em 2004.

A Decisão 2008/671 / CE da Comissão Europeia harmoniza a utilização da faixa de frequências 5 875-5 905 MHz para aplicações ITS de segurança em transportes. Na Europa, o V2V é padronizado como ETSI ITS, um padrão também baseado em IEEE 802.11p . C-ITS, ITS cooperativo, também é um termo usado na formulação de políticas da UE, intimamente ligado a ITS-G5 e V2V.

A V2V também é conhecida como VANET (rede veicular ad hoc). É uma variação da MANET ( Rede móvel ad hoc ), com destaque para agora o nó é o veículo. Em 2001, foi citado em publicação que redes ad hoc podem ser formadas por carros e que podem ajudar a superar pontos cegos, evitar acidentes, etc. A infraestrutura também participa desses sistemas, então denominados V2X (veículo-para- tudo). Ao longo dos anos, tem havido pesquisas e projetos consideráveis ​​nesta área, aplicando VANETs para uma variedade de aplicações, que vão desde a segurança à navegação e aplicação da lei.

Em 1999, a Federal Communications Commission (FCC) dos Estados Unidos alocou 75 MHz no espectro de 5,850-5,925 GHz para sistemas de transporte inteligentes.

Conflito sobre espectro

A partir de 2016, a V2V está sob ameaça de televisão a cabo e outras empresas de tecnologia que querem tirar uma grande parte do espectro de rádio atualmente reservado para ela e usar essas frequências para serviço de Internet de alta velocidade. A parcela atual do espectro da V2V foi deixada de lado pelo governo em 1999. A indústria automobilística está tentando reter tudo o que pode, dizendo que precisa desesperadamente do espectro para o V2V. A Federal Communications Commission tomou o partido das empresas de tecnologia, com o National Traffic Safety Board apoiando a posição da indústria automobilística. Os provedores de serviços de Internet que desejam o espectro afirmam que os carros autônomos farão uso extensivo do V2V desnecessário. A indústria automobilística disse que está disposta a compartilhar o espectro se o serviço V2V não for retardado ou interrompido; a FCC planeja testar vários esquemas de compartilhamento.

Pesquisar

A pesquisa em VANETs começou no início de 2000, em universidades e laboratórios de pesquisa, tendo evoluído de pesquisadores trabalhando em redes ad hoc sem fio. Muitos trabalharam em protocolos de acesso à mídia, roteamento, disseminação de mensagens de aviso e cenários de aplicação VANET. O V2V está atualmente em desenvolvimento ativo pela General Motors , que demonstrou o sistema em 2006 usando veículos Cadillac. Outras montadoras trabalhando em V2V incluem Toyota , BMW , Daimler , Honda , Audi , Volvo e o consórcio de comunicação Car-to-Car.

Regulamento

Desde então, o Departamento de Transporte dos Estados Unidos (USDOT) tem trabalhado com uma série de partes interessadas no V2X . Em 2012, um projeto de pré-implantação foi implementado em Ann Arbor , Michigan. Participaram 2800 veículos entre automóveis, motocicletas, ônibus e HGV de diversas marcas, com equipamentos de diversos fabricantes. A Administração Nacional de Segurança de Tráfego Rodoviário dos Estados Unidos (NHTSA) viu a implantação desse modelo como prova de que a segurança no trânsito poderia ser melhorada e que a tecnologia padrão WAVE era interoperável. Em agosto de 2014, a NHTSA publicou um relatório argumentando que a tecnologia de veículo a veículo foi tecnicamente comprovada como pronta para implantação. Em abril de 2014, foi relatado que os reguladores dos EUA estavam perto de aprovar os padrões V2V para o mercado dos EUA. Em 20 de agosto de 2014, a NHTSA publicou uma Notificação Antecipada de Proposta de Regra (ANPRM) no Federal Register, argumentando que os benefícios de segurança da comunicação V2X só poderiam ser alcançados se uma parte significativa da frota de veículos fosse equipada. Por causa da falta de benefício imediato para os primeiros adotantes, a NHTSA propôs uma introdução obrigatória. Em 25 de junho de 2015, a Câmara dos Representantes dos EUA realizou uma audiência sobre o assunto, onde novamente a NHTSA, bem como outras partes interessadas, defenderam o caso da V2X .

Na UE, a Diretiva ITS 2010/40 / UE foi adotada em 2010. Tem como objetivo garantir que as aplicações ITS são interoperáveis ​​e podem operar além das fronteiras nacionais, define áreas prioritárias para a legislação secundária, que abrange V2X e exige que as tecnologias sejam maduras. Em 2014, a parte interessada da indústria da Comissão Europeia, "C-ITS Deployment Platform", começou a trabalhar em uma estrutura regulatória para V2X na UE. Ele identificou as principais abordagens para uma infraestrutura de chave pública (PKI) de segurança V2X em toda a UE e proteção de dados, bem como facilitou um padrão de mitigação para evitar a interferência de rádio entre os sistemas de tarifação rodoviária baseados em ITS-G5 V2X e CEN DSRC. A Comissão Europeia reconheceu o ITS-G5 como a tecnologia de comunicação inicial no seu Plano de Ação 5G e no documento explicativo que o acompanha, para formar um ambiente de comunicação que consiste em ITS-G5 e comunicação celular, conforme previsto pelos Estados-Membros da UE. Existem vários projetos de pré-implantação a nível da UE ou dos Estados-Membros da UE, como o SCOOP @ F, o Testfeld Telematik, o testbed digital Autobahn, o Rotterdam-Vienna ITS Corridor, Nordic Way, COMPASS4D ou C-ROADS. Outros projetos estão em preparação.

VANET em cenários urbanos

Ao usar a VANET em cenários urbanos, existem alguns aspectos que devem ser levados em consideração. A primeira é a análise do tempo ocioso e a escolha de um protocolo de roteamento que atenda às especificações de nossa rede. A outra é tentar minimizar o tempo de download dos dados escolhendo a arquitetura de rede certa após analisar o cenário urbano onde queremos implementá-la.

Veja também

Referências

Leitura adicional

links externos