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Reliable Routing for Roadside to Vehicle Communications in Rural Areas

Reliable Routing for Roadside to Vehicle Communications in Rural Areas. Shen Wan, Jian Tang and Richard S. Wolff. 指導教授：郭文興 學生：黃仁襄. Abstract. 車用網路存取的需求不斷增加。 存取點 (APs) 沿著路旁部署來提供無線範圍及車子的網路存取。 本篇提出一種在鄉村地區， Roadside to Vehicle(R2V) 的可靠路由。 此協定包含預測演算法，它可預測連結的存活時間，及找到一穩定路徑。

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Reliable Routing for Roadside to Vehicle Communications in Rural Areas

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Presentation Transcript

  1. Reliable Routing for Roadside to Vehicle Communications in Rural Areas Shen Wan, Jian Tang and Richard S. Wolff 指導教授：郭文興 學生：黃仁襄

  2. Abstract • 車用網路存取的需求不斷增加。 • 存取點(APs)沿著路旁部署來提供無線範圍及車子的網路存取。 • 本篇提出一種在鄉村地區，Roadside to Vehicle(R2V)的可靠路由。 • 此協定包含預測演算法，它可預測連結的存活時間，及找到一穩定路徑。 • 模擬使用OPNET模型及環境地形為黃石公園，大體上表現都比ad hoc協定來的好。

  3. Outline • I. INTRODUCTION • II. RELATED WORK • III. THE PROPOSED ROUTING PROTOCOL • A. The Prediction Algorithm • B. Routing Algorithms • IV. PERFORMANCE EVALUATION • V. CONCLUSIONS • REFERENCES

  4. INTRODUCTION • 車用網路存取是非常令人滿意的，因為它使旅遊者安全及舒適。 • 在城市中，有現成網路的可使用。 • 如COMCAR[2]和DRiVE[5]就是結合現成網路來達到Vehicle to Vehicle(V2V)和Roadside toVehicle(R2V)。 • 在鄉村地區，並沒有基礎設施可以結合通訊。 • 無線存取點(APs)沿著路旁部署來提供移動車輛的網路存取。

  5. INTRODUCTION • 802.11技術因為它低成本及現成可被R2V通訊使用，但缺點是範圍有限。 • 混合的車用ad-hoc NETwork(VANET)，高移動率可能造成連結常斷及影響到QoS。 • 此外，在鄉村的地形因素是一新挑戰。

  6. INTRODUCTION • 本篇提出新的路由協定，來維持APs和車輛間的可靠連結。 • 演算法會根據些移動參數來預測出連結的存活時間。 • APs的路徑維持是，以存活時間較長的新路線來取代目前不穩定的路線。 • 我們模擬是使用OPNET模型[10]，環境是鄉村幹道，且其地形為黃石國家公園。

  7. RELATED WORK • Vehicleassisteddata delivery (VADD)協定提出來傳送封包，最佳化傳送延遲[16]。 • [8]評估AODV、geographic routingprotocol(GPSR)、Preferred Group Broadcasting(PGB)、the Advanced Greedy Forwarding(AGF)的效能。 • [9]介紹position-based connectivity awarerouting protocol。 • 在[7]作者提出預測路由協定來支援通訊。 • [6]考慮VANET和提出position-based routing protocol。

  8. THE PROPOSED ROUTING PROTOCOL • 我們設AP之間可透過有線網路交換訊息，且AP與車輛消耗相同功率來傳輸，範圍皆為R。 • 當車輛超出AP的傳送範圍或被地形阻擋了通訊，其他車輛會被用來當作中繼。 • 當車發送或中繼時，它會加上它的當前位置、移動資訊和時間郵戳。 • 如此AP就能獲得此區域車輛的資訊。

  9. THE PROPOSED ROUTING PROTOCOL • 權重通訊圖G(V,E)，V=V’∪{z}。節點x∈ V’相當於車輛或AP。 • 無方向連結e = (x, y)，x, y ∈ V’，dist(x, y) ≤ R。 • 節點z相當於網路，有連結在z與x間，x相當於AP，且權重設為∞。 • 當車輛有資料要傳至網路且沒有緩衝路線時，開始路線尋找程序，藉由floodingRouteREQuest(RREQ)封包。 • 路線尋找過程是使用DynamicSourceRouting(DSR)協定[3]。 • [3]：介紹移動ad hoc網路的DSR協定。

  10. THE PROPOSED ROUTING PROTOCOL • 當RREQ封包被AP接收時，AP選擇路徑，並根據權重通訊圖來維持。 • 打信號給其他Ap說此路由要求已經執行。 • 答覆訊息(RREP)裡包含選擇的AP與計算的路由並傳回到源點。 • 我們的協定與DSR不同，路由錯誤(RERR)會請求修復毀損的路由。 • 對應的AP每tm秒會執行III-B演算法，可視為平均封包抵達間隔。

  11. THE PROPOSED ROUTING PROTOCOL • 假如演算法算出的路由P不同於當前的路由Pcur，包含新路徑的RREP會傳給源點s。 • 節點s收到RREP後，就使用新的路徑來傳送封包。 • 模擬指出路由損壞的機率大幅減少，因為我們在路由損壞前就更換較佳的路徑。 • 路由還是可能在換新路徑前損壞，造成的因素很多，如不嚴謹的存活時間預測或控制封包遺失。 • 這樣在DSR定義的RERR就會拿來修復壞掉的路由。

  12. THE PROPOSED ROUTING PROTOCOL A. The Prediction Algorithm • 地形會影響通訊連結的存活時間。

  13. THE PROPOSED ROUTING PROTOCOL • 每輛車都知道當前和未來位置、車速、方向，這些包在封包裡傳給AP。 • 此方法的缺點就是AP會額外的收到每輛車的資訊，造成控制封包的overhead。

  14. THE PROPOSED ROUTING PROTOCOL • e1, e2,…,ep為路徑P的連結。 • 路徑P的存活時間T(P)=min1≤j≤pT(ej)。 • Pcur是當前路徑，一開始是沒有的。

  15. THE PROPOSED ROUTING PROTOCOL • H為路徑長度 • γ為一參數，γ是[1, ∞) • Short方法：O(m)，m為通訊圖裡連結數 • 演算法2.3主要是步驟1.2來主導，O(mlogm)

  16. PERFORMANCE EVALUATION

  17. PERFORMANCE EVALUATION

  18. PERFORMANCE EVALUATION

  19. PERFORMANCE EVALUATION

  20. CONCLUSIONS • 本篇，我們提出路由協定來提供可靠的R2V通訊來合適鄉村地區。 • 協定包含了連結存活時間的預測並將地形加入考慮。 • 以及兩種路由演算法來找出穩定的路徑。 • 模擬使用OPNET模型來評估效能，環境是鄉村幹道及地形為黃石公園。

  21. REFERENCES • [1] IEEE 802.11 Working Group, Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, IEEE Standard, 1997. • [2] COmmunication and Mobility by Cellular Advanced Radio (COMCAR), Available at http://www.comcar.de/ • [3] D. B. Johnson, Y. Hu and D. A. Maltz, The Dynamic Source Routing protocol (DSR) for mobile ad hoc networks for IPv4, IETF Draft, 2007. • [4] Federal Highway Administration, Highway Statistics 2004, U.S. Department of Transportation. • [5] Information Society Technologies (IST), Dynamic Radio for IP-services in Vehicular Environments (DRiVE), Available at http://www.istdrive.org/ • [6] C. Lochert et al., A routing strategy for vehicular ad hoc networks in city environments, Proceedings of IEEE Intelligent Vehicles Symposium 2003, pp. 156–161. • [7] V. Namboodiri, M. Agarwal and L. Gao, A study on the feasibility of mobile gateways for vehicular ad-hoc networks, Proceedings of ACM VANET’2006, pp. 66-75. • [8] V. Naumov, R. Baumann and T. Gross, An evaluation of inter-vehicle ad hoc networks based on realistic vehicular traces, Proceedings of ACM MobiHoc’2006, pp. 108–119.

  22. REFERENCES • [9] V. Naumov and T. R. Gross, Connectivity-aware routing (CAR) in vehicular ad hoc networks, Proceedings of IEEE Infocom’2007, pp. 1919- 1927. • [10] OPNET Technologies, Inc., OPNET Modeler, Available at http://www.opnet.com • [11] D. Sormani et al., Towards lightweight information dissemination in inter-vehicular networks, Proceedings of ACM VANET’2006, pp. 20–29. • [12] W. Su, S-J Lee, and M. Gerla, Mobility prediction and routing in ad hoc wireless networks, Journal of Network Management, Vol. 11, 2001, pp. 3–30. • [13] U.S. Geological Survey, Available at http://www.usgs.gov/ • [14] Yahoo!Maps, Available at http://maps.yahoo.com/ • [15] M. Zhang and R. S. Wolff, Geographic information based mobility model for mobile ad hoc routing in sparse and rural areas, Proceedings of IEEE Autonet Workshop, 2006. • [16] J. Zhao and G. Cao, VADD: Vehicle-Assisted Data Delivery in vehicular ad hoc networks, Proceedings of IEEE Infocom’2006.

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