Confronto tra gli algoritmi Università degli Studi di Salerno Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Informatica Confronto tra gli algoritmi di routing DSDV e AODV in uno scenario VANET Daniele Cafaro 0622700020 Gianfranco Cerrato 0622700029 Dario Palumbo 0622700016 Vitantonio Trotta 0622700002 Anno Accademico 2010/2011 Reti di Telecomunicazioni Ing. Mario Di Mauro

Introduzione Vehicular ad-hoc network The C generation Wireless technology evolution Growth of vehicular traffic

Overview Background VanetMobiSim NS-2 Analisi e Valutazioni Le reti wireless Manet & Vanet Il routing DSDV Il routing AODV VanetMobiSim Descrizione Features Simulazione Campionamento AWK NS-2 Che cos’è e cosa permette di fare per il WIFI? Cosa abbiamo fatto? Analisi e Valutazioni TCP Congestion Window PDR e Receiver Rate Routing Overhead Average E2E Delay Conclusioni

Le reti Wireless Livello fisico Livello MAC I tre protocolli IEEE 802.11 Livello fisico Livello MAC I tre protocolli Vantaggi Mobilità Costi Flessibilità Ubiquità Svantaggi Scarsa capacità Sicurezza Bassa qualità della comunicazione Inquinamento elettromagnetico Consumo d’energia Tassonomia Le comunicazioni wireless rappresentano una tecnologia in rapida espansione che consente l’accesso a reti e servizi senza necessità di cablaggi. In via teorica, gli utenti di una rete locale wireless vogliono usufruire degli stessi servizi e vorranno disporre delle stesse potenzialità a cui una rete cablata li ha abituati.In pratica, l’equivalenza tra i due approcci wireless e wired, è una sfida aperta. In particolare l’approccio wireless, a fronte di innegabili vantaggi, è soggetto ad alcuni limiti non presenti nell’approccio cablato. Analizziamo quindi i vantaggi e gli svantaggi di una rete wireless. Vantaggi: -Mobilità L’assenza di cablaggio permette ai terminali,(almeno potenzialmente) di muoversi Gestire la mobilità rende più complessa la rete. -Costi In assenza di un cablaggio pre-esistente, una rete wireless è decisamente meno costosa da realizzare rispetto una rete cablata. -Flessibilità E’ facile ad esempio cambiare rete. E’ facile creare reti “temporanee. -Ubiquità Svantaggi: -Scarsa capacità Il mezzo trasmissivo (etere) è unico e condiviso per cui in generale si possono servire pochi utenti contemporaneamente o si devono offrire bassi tassi trasmissivi. -Sicurezza In assenza di specifici controlli, è banale intercettare le informazione, è altrettanto banale accedere a servizi non autorizzati. -Bassa qualità della comunicazione Interferenze, rumore, attenuazioni portano ad elevate probabilità di errore -Inquinamento elettromagnetico -Consumo d’energia Nel caso si voglia sfruttare la mobilità IEEE 802.11 è uno standard per il livello fisico e MAC del modello ISO/OSI, specifica sia l'interfaccia tra client e base station (o access point) sia tra client wireless. La famiglia 802.11 consta di tre protocolli dedicati alla trasmissione delle informazioni (a, b, g), la sicurezza è stata inclusa in uno standard a parte, 802.11i. Gli altri standard della famiglia (c, d, e, f, h, …) riguardano estensioni dei servizi base e miglioramenti di servizi già disponibili. Il primo protocollo largamente diffuso è stato il b; in seguito si sono diffusi il protocollo a e soprattutto il protocollo g. Lo standard 802.11b utilizza la banda di frequenze nell’intorno di 2.4 GHz, ha la capacità di trasmettere al massimo 11Mbit/s e utilizza il Carrier Sense Multiple Access con Collision Avoidance. Lo standard definisce anche il livello fisico di tipo direct sequence spread spectrum (DSSS) : Tutti gli host usano lo stesso chipping code. Lo standard 802.11g utilizza la stessa banda di frequenze nell’intorno di 2.4 GHz e fornisce una banda teorica di 54 Mb/s. Una prima tassonomia delle reti wireless può essere fatta a seconda della presenza o meno di una infrastruttura di rete. xxx Commento della figura.

Manet & Vanet Nodi Veicoli Network discovery Caratteristiche Mobile ad-hoc network Nodi Network discovery Vehicular ad-hoc network Veicoli Caratteristiche Servizi di sicurezza attiva Servizi di pubblica sicurezza Servizi di ausilio alla guida Servizi di business/entertainment Le MANET (Mobile Ad-hoc Network) costituiscono un sistema di nodi connessi mediante collegamenti wireless in grado di collaborare svolgendo operazioni di instradamento dei pacchetti. Non è necessario che tutti i nodi siano mobili e questo facilita il network discovery in quanto col passare del tempo ogni nodo ha una visione sempre più dettagliata sulla rete ed i possibili percorsi esistenti. Le reti VANET ovvero ‘Vehicular ad-Hoc network’ sono una sotto categoria delle reti MANET create da veicoli dotati di dispositivi con tecnologie di comunicazione wireless a medio raggio. Ciò comporta un’alta dinamicità dello scenario topografico ed un conseguente problema per quanto riguarda il routing. Esse hanno caratteristiche peculiari, infatti, alcuni problemi importanti per reti ad-hoc generiche non creano problemi nelle VANET: -I veicoli non hanno problemi di reperimento dell’energia necessaria per effettuare le comunicazioni dei messaggi. Infatti, possono usare l’energia delle batterie dei veicoli stessi. -L’assenza di problematiche energetiche dei nodi e la possibilità di immagazzinare dati in dispositivi di massa installati sui veicoli fanno sì che si possono creare algoritmi focalizzati alle performance e non al consumo energetico. I possibili campi di applicazione di una rete VANET vengono riassunti nelle seguenti classi di servizi: 1. servizi di sicurezza attiva, in cui si utilizza la rete per diffondere informazioni relative ad eventuali condizioni stradali pericolose o anomale, ed eventuali situazioni di pericolo imminente; 2. servizi di pubblica sicurezza, in cui lo scopo è di gestire l’allarmistica relativa ai veicoli di emergenza ed essere di supporto alle forze dell’ordine nella supervisione stradale; 3. servizi di ausilio alla guida, utili all’assistenza del guidatore e alla gestione del traffico veicolare; 4. servizi di business/entertainment, in cui vi sono i servizi commerciali più disparati tra cui l’accesso a internet, servizi turistici, servizi di pagamento elettronico etc;

Documentazione alquanto SCARSA! vanetmobisim Vehicular Ad Hoc Networks Mobility Simulator (VanetMobiSim) è un insieme di estensioni per CANU Mobility Simulation Environment (CanuMobiSim), un framework Open Source implementato in Java per la simulazione della mobilità. Semplice ed Intuitivo Specifico per reti VANET Supporto Macro&Micro Mobilità Integrazione con i principali simulatori di reti Documentazione alquanto SCARSA!

Features Modelli di Movimento Vincolato Generatore di Traffico Modelli di Mobilità Intelligent Driver Motion (IDM): IDM_LC & IDM_IM Modelli di Movimento Vincolato User Defined e Voronoi Graph, Tiger e GDF Map Generatore di Traffico Trip generation e Path Computation

Simulazione Parametro Valore Area di simulazione 1000 x 1000 m Tipo mappa Diagramma di Voronoi Tipi dei cluster Downtown – Residential - Suburban Caratteristiche delle strade Multi-corsia con max 2 corsie, 2 direzioni di flusso e diversi limiti di velocità in base al tipo di cluster Numero di semafori 13 Numero nodi 20 Posizione iniziale dei nodi Random Percorso dei nodi Random con VehicularStochPathSelection Modello di mobilità IDM_LC Velocità max 20 km\h Velocità min 10 km\h Passo temporale di generazione delle traiettorie 0.05 s

Mobility Trace: 40 – 60 – 80 – 100 – 120 Km/h Campionamento awk Le simulazioni relative alle altre velocità sono state ottenute mediante uno script AWK di campionamento del Mobility Trace file di VanetMobiSim senza perdite in risoluzione Mobility Trace 20 Km/h Mobility Trace: 40 – 60 – 80 – 100 – 120 Km/h

TCP congestion Window Finestra di congestione TCP per AODV a 20,40,60,80,120 Km/h Finestra di congestione TCP per DSDV a 20,40,60,80,120 Km/h

PDR e Receiver rate

Routing overhead

Average e2e delay

Grazie per l’attenzione!