qos vanets - réseaux adhoc vehiculaires
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QOS DANS LES RÉSEAUX VÉHICULAIRES VEHICULAR ADHOC NETWORK - VANET
Shengjing MA - Benoît DE MIANVILLE
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SOMMAIRE
• Introduction
• Application
• Technologies, protocoles et QoS
• Les projets actuels
• Difficultés à surmonter
• Conclusion
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INTRODUCTION : NOTIONS UTILISÉES
• Infrastructures
• Ad Hoc
• MANET
• VANET
• Communications
• V to V
• V to Roadside MESH
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INTRODUCTION
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APPLICATION
• Systèmes de transports terrestres:
o congestions, accidents, transports public pas
assez pris
• VANETs :
o améliorer l'efficacité, la sécurité et
l'accessibilité
o apporter des applications de confort
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APPLICATION (SUITE)
guidage par GPS, gestion des congestions
avertissement de danger
régulation des flux de véhicule
avertissement des véhicules prioritaires (sécurité,
sanitaire)
services de localisation
accès à internet
o Autre : militaire
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CARACTÉRISTIQUES
• Caractéristiques des réseaux mobiles Ad Hoc
o Dynamicité de la topologie
o Contrainte de la bande passante
o Canal radio partagé et limité
o Hétérogénéité des nœuds
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CARACTÉRISTIQUES (SUITE)
• Caractéristiques des réseau Ad-Hoc de véhicules
o Communication à courte portée
o Jusqu’à 1000m
Propagation par trajets multiples
Occupation du canal différente sur autoroute
déserte et centre ville bondé
o Les véhicules se déplacent rapidement
Changements de topologie
Durée de connexion entre deux nœuds : courte
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TECHNOLOGIES ET PROTOCOLES
• Rappel - Intérêt du Wifi:
o Faible coût, largement répandu (fréquence
publique)
o Portée jusqu’à 125m
o Echange de données duplex
o Nouvelles normes à l’étude (802.11p wave)
o Développements spécifique du protocole
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TECHNOLOGIES ET
PROTOCOLES(SUITE)
• Dedicated Short Range Communication (DSRC)
o Des communications sans fil conçues pour les
systèmes de transport intelligent
o Un véhicule (automobile) et l'infrastructure
(routière)
o Entre deux véhicules
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TECHNOLOGIES ET
PROTOCOLES(SUITE)
• Dedicated Short Range Communication (DSRC)
• Entre 5.850-5.925 GHz
• Radio à courte portée
o 300m (1000m max)
• Débit de données élevé
o 250 Kbps-27 Mbps
• Half duplex
o Les stations peuvent envoyer ou transmettre, mais
pas les deux en même temps
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TECHNOLOGIES ET
PROTOCOLES(SUITE)
• Dedicated Short Range Communication (DSRC)
o Les systèmes DSRC en Europe, au Japon et aux États-
Unis, ils ne sont pas compatibles
OBU: On-Board Unit RSU: Road Side Unit
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TECHNOLOGIES ET
PROTOCOLES(SUITE)
• IEEE 1609 WAVE - Wireless Access in Vehicular
Environment (802.11p)
o Echange de données entre
les véhicules à grande vitesse
les véhicules – roadside unit
bande de 5.85-5.925 gigahertz
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TECHNOLOGIES ET
PROTOCOLES(SUITE)
• IEEE 1609 WAVE
o IEEE P1609.1
Resource Manager
o IEEE P1609.2
Services de sécurité pour les applications et la
gestion des messages
o IEEE P1609.3
Définition des services de couche réseau et de
transport, y compris adressage et routage
o IEEE P1609.4
Des améliorations de MAC 802.11 pour WAVE
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TECHNOLOGIES ET
PROTOCOLES(SUITE)
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ROUTAGE
• Proactif
• Réactif
• Basé sur la position
o Beaconning :
broadcast régulier pour
indiquer sa position
o Location service : si
une voiture n'a pas la
position du
destinataire, broadcast
o Forwarding : processus de
transmission basé sur la position
(greedy algorythm)
cached greedy geographic
unicast, on connait la position
de la destination.
geographic broadcast,
une voiture émet un broadcast et
les autres vehicules
retransmettent si ils sont dans la
position indiquée par le paquet.
Des mécanismes sont mis en
place afin d’éviter les boucles.
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BROADCASTING
• Broadcasts efficaces
• Broadcasts intelligent : aux véhicules concernés
o Broadcast derrière : un accident
o Broadcast devant : une voiture prioritaire
• Transmission "naïve"
o Ne pas retransmettre en provenance de derrière mais
de devant nous
o Diffusion évasive, périodique (beaconning)
o Problème : nombre de messages retransmis, collision,
taux de pertes, augmente le délai d'acheminement
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BROADCASTING (SUITE)
• Transmission "intelligente"
o Acquittements implicites
o Si beaconning aux vehicules derrière, on prend
en compte un message retransmis venant de
derrière
o Ce qui implique : un autre vehicule retransmet
et il devient responsable du broadcast (et ainsi
de suite)
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QOS
• 2003 (Zhu et al.) Tests pour des mesures
pertinentes
o conditions : autoroute, urbain, variation de densité et
vitesse
o mesures :
durées de connexion, taux de délivrance des paquets,
délai, gigue (communications unicast)
o Délai et gigue OK
o durées de connexion, taux de délivrance des paquets
trop faibles
o Pistes : transmissions multi chemins
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QOS (SUITE)
• 2006 (Biswas et al.) LDM-STREAM
o mécanisme de signalisation
o réduire les messages dupliqués provenant de sources différentes
et sans intérêts
o Réduction de la bande passante utilisée et de la latence des
messages
• QoSR - Quality of Service Routing RFC 2386
o QoS intégrée au routage
o Le chemin le mieux peut comporter plus de saut :
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CLUSTER BASED MEDIUM ACCESS
• But : améliorer la QoS générale
• Organisation des véhicules dans les clusters
• Gestion de l'accès au support contrôlé par head
cluster
• Head cluster choisit
dynamiquement
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CLUSTER BASED MEDIUM
ACCESS(SUITE)
• Avantage
o QoS possible
o Augmentation de la fiabilité
• Inconvénients
o Fréquente réorganisation en raison du trafic
dynamique
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CLUSTER BASED MEDIUM
ACCESS(SUITE)
• Election de Head Cluster
o Tous les nœuds du réseau doivent être affectés
à un cluster
o Peu de changement de head cluster
• Algorithme
o Nouveaux nœuds : «indécis»
o Si possible, ils rejoignent un cluster existant
o Si trop loin, nouveau cluster
o Si seuls, ils restent «indécis»
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LES PROJETS ACTUELS • USA
o Wireless Access in Vehicular Environments
(WAVE)(2004)
o Intelligent Vehicle Initiative (IVI) (1998-2004)
• Japon
o Demo 2000 and JARI (Japan Automobile
Research Institute)
• Europe
o Car-to-Car Communications Consortium (C2C-
CC)
o FleetNet (2000-2003)
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DIFFICULTÉS À SURMONTER
• Protocole de routage
o Les nœuds intermédiaires ne peuvent pas toujours être
trouvés entre la source et la destination
o La connectivité de bout en bout ne peut pas toujours
être établie
• Cadres de sécurité
o Problèmes dans les domaines de l'authentification, la
confidentialité du conducteur, et sa disponibilité.
o Besoin de protocoles fiable et sécurisés
o Besoin de protocoles de cryptage qui peut fonctionner
à la vitesse élevé
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CONCLUSION
• Nouveaux défis, nouvelles solutions
o 802.1p
o Location based routing
• Domaine d'application
o sécurité, confort
• QoS
o Ratio de livraison des paquets
o La durée de connexion
o intégrée au routage
o "Clusterisation”
• Encore à l'état de recherche
o adoption des industriels
o inertie du parc automobile
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SOURCES
Vehicular Ad Hoc Networks (VANETS) : Status, Results, and Challenges,
Sherali Zeadally, Ray Hunt, Yuh-Shyan Chen, Angela Irwin, Aamir Hassan
Car-to-Car Communication, Stephan Eichler, VDE Kongress “Innovations
for Europe” Aachen 2006
Vorlesung Kommunikationsnetze, Research Topics: QoS in VANETs,
Prof. Dr. H. P. Großmann mit B. Wiegel sowie, A. Schmeiser und M.
Rabe, ULM University
Issues of Routing in VANET, Master Thesis , Bilal Mustafa, Umar Waqas
Raja, June 2010