redes veiculares - anderson chaves

Redes VeicularesAnderson Pinheiro de Araújo ChavesInstituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará - IFCE

Introdução● Intelligent Transportation System - ITS

○ Monitoração cooperativa de tráfego○ Auxílio a cruzamentos sem sinalização○ Prevenção de colisões○ Outros

Introdução● Redes Veiculares

○ Rede Veicular Ad Hoc (VANET)○ Rede Veicular Infraestruturada○ Rede Veicular Híbrida


○ Rede Veicular Ad Hoc (VANET)○ Rede Veicular Infraestruturada○ Rede Veicular Híbrida

VANET tornou-se, atualmente, um termo geral usual para referir-se a qualquer rede veicular, mesmo as

infraestruturadas.


○ V2V (Vehicle-to-Vehicle)○ Rede Veicular Infraestruturada○ Rede Veicular Híbrida


infraestruturadas.


○ V2V (Vehicle-to-Vehicle)○ V2I (Vehicle-to-Infrastructure)○ Rede Veicular Híbrida


infraestruturadas.

Padrões de Redes Veiculares● Federal Communications Comission (FCC), USA

○ 1999 (75 MHz na faixa de 5,9 GHz para DSRC*)

● Faixa DSRC - Faixa restrita aplicação porém sem cobrança.

*DSRC - Dedicated Short Range Communications

Padrões de Redes Veiculares

IEEE 802.11p● Extensão dos protocolos da família IEEE

802.11, principalmente na extensão “a” do IEEE 802.11, porém, opera na faixa de DSRC de 5,9 GHz.

IEEE 802.11p● Fundamentos do IEEE 802.11

○ Conjunto de estações comunicando-se através de um Acess Point (AP) é um Basic Service Set (BSS).

○ Usuários de uma rede IEEE 802.11 identificam um BSS através de uma SSID e as interfaces de rádio identificam um BSS no nível MAC por um BSSID.

IEEE 802.11p● WAVE BSS (WBSS)

○ Simplifica a entrada de um nó em um BSS, dada a dinamicidade das redes veiculares.

○ Uma estação (RSU ou OBU) cria uma WBSS simplesmente enviando um quadro de anúncio que pode ser repetido periodicamente ou não.

○ Contém informação sobre os serviços daquela WBSS.

IEEE 802.11p● WAVE BSS (WBSS)

○ Os processos de autenticação de entrada em uma BSS na 802.11 original foram eliminados, reduzindo a sobrecarga de tempo.

IEEE 802.11p● Modificações na camada PHY

○ Alterações mínimas na camada PHY em relação ao 802.11a para manter a compatibilidade.

○ Canais com largura de 10 MHz em vez de 20 MHz.○ Maior rejeição de canais adjacentes par evitar

interferência.○ Nos EUA, quatro máscaras de transmissão dedicadas.

A arquitetura WAVE

A família de padrões IEEE 1609 para Acesso Sem-Fio em Ambientes Veiculares (Wireless Acess in Vehicular Environment - WAVE) padroniza um conjunto de serviços e interfaces que conjuntamente permitem a comunicação sem-fio segura de veículos para veículos (V2V) ou de veículos para infraestrutura (V2I).

A arquitetura WAVE● IEEE 802.11p WAVE

○ IEEE P1609.1, IEEE P1609.2, IEEE P1609.3, IEEE P1609.4○ IEEE 802.11○ IEEE 802.11p

A arquitetura WAVE● IEEE 802.11p WAVE

○ IEEE P1609.1, IEEE P1609.2, IEEE P1609.3, IEEE P1609.4○ IEEE 802.11○ IEEE 802.11p

■ Define as camadas PHY e MAC para redes veiculares■ Baseado no padrão 802.11a

A arquitetura WAVE

Além disso, a arquitetura WAVE designa uma família de padrões que não se restringe às camadas MAC e

PHY, os padrões da família IEEE 1609 definem outras camadas da pilha de protocolos, incluindo uma

camada de rede alternativa à camada IP, características de segurança para aplicações DSRC e

operação em múltiplos canais de comunicação.

A arquitetura WAVE

IEEE P1609.1● Gerente de Recursos (Resource Manager - RM)

○ Executada em uma RSU○ RM comunica-se com a aplicação Resource Command

Processor (RCP) rodando em uma OBU.○ RM também comunica-se com a Aplicações Gerentes de

Recurso (Resource Manager Applications - RMAs) rodando em dispositivos remotos conectados à RSU.


A função do Gerente de Recursos é multiplexar pedidos de múltiplas RMAs, cada uma das quais

podem estar se comunicando com RCPs executando em múltiplas OBUs.


Cria uma interoperabilidade de aplicações WAVE e com isso reduz a complexidade das OBUs e

transfere-as para as RSU ou para dispositivos conectados às RSUs.

IEEE P1609.2● Segurança

○ Define as Public Safety OBUs (PSOBUs)○ Define padrões de segurança como o PKI○ Define formato e processamento de de mensagens

seguro.○ Define as Autoridades de Certificação e as políticas de

emissão/revogação de certificados.

IEEE P1609.3● Serviços de Rede

○ Especifica os serviços das camadas de controle de enlace lógico (Logic Link Control - LLC), de rede e de transporte.

○ Define o Management Information Base (MIB) para a pilha WAVE.

○ Especifica Plano de Gerenciamento e Plano de Dados

IEEE P1609.3● Plano de Dados

○ Controle de enlace lógico○ Protocolo de Rede IPv6○ Protocolo de Transporte UDP○ Protocolo WSMP (WAVE Short Message Protocol)

IEEE P1609.3● Plano de Gerenciamento

○ Physical Layer Management Entity - PLME○ MAC Layer Management Entity - MLME○ WAVE Management Entity - WME

IEEE P1609.3● Protocolo de Comunicação

○ Dois tipos de protocolos na arquitetura WAVE■ Baseado em IPv6

● Enviados somente em Service Channels (SCHs)■ Baseado em WSMP

● Enviados por qualquer dos canais de DSRC.

IEEE P1609.3● Envio de Informação

○ Dois tipos de canais na arquitetura WAVE■ Canal de Controle (Control Channel - CCH)

● Aplicações de Alta Prioridade e Controle■ Canal de Serviço (Service Channel - SCH)

● Usado entre dispositivos dentro de um WBSS.


○ Intervalo de Sincronização■ Período CCH + Período SCH

○ WBSS■ Equivalente de grupo multicast, mas da arquitetura

WAVE.


○ Endereçamento e Identificação■ Endereços MAC de 48 bits■ Endereço MAC unicast e broadcast obrigatórios.■ Endereço MAC multicast opcional.


○ Cada aplicação é identificada com:■ Endereço IP (único ou local)■ Provider Service Identifier - PSID■ Provider Service Context - PSC


○ Cada aplicação é identificada com:■ Endereço IP (único ou local)■ Provider Service Identifier - PSID■ Provider Service Context - PSC

○ Aplicação deve registrar-se com a entidade de gerenciamento WAVE (WME) como provedor ou usuário.


○ WAVE Short Message Protocol (WSMP)■ Alternativa ao TCP/UDP e IPv6 em ambientes WAVE■ Justifica-se por ajustar-se ao ambiente WAVE■ Substitui os protocolos de transporte e rede do OSI.

IEEE P1609.4● Operação de Múltiplos Canais

○ Define a utilização de um canal de controle (CCH) e múltiplos canais de serviço (SCH) para a arquitetura WAVE.

○ Ao ser ligado um dispositivo WAVE deve monitorar o CCH em busca de anúncios de serviço WAVE (WSAs) que contém o número do SCH a ser utilizado.

IEEE P1609.4● Modificações na Subcamada MAC

○ Os padrões IEEE P1609.4 e IEEE 802.11p definem algumas modificações na subcamada MAC descrita no padrão IEEE 802.11 para utilizar os múltiplos canais de comunicação da arquitetura WAVE.


○ Definido um serviço de roteamento de canais.○ Subcamadas MAC diferentes para canal de controle e

canais de serviço.○ Os pacotes de dados podem ter prioridades diferentes

de acordo com categorias de acesso (Acess Category - AC) definidas no padrão IEEE 802.11e.


○ Dois tipos de quadros WAVE:■ Quadro de Gerenciamento

● Anúncio WAVE, definido no IEEE 802.11p○ Só pode ser transmitido no CCH

■ Quadro de Dados● Mensagens curtas WAVE (WSM), datarama IPv6..

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