Redes Veiculares
Anderson Pinheiro de Araújo Chaves
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará - IFCE
Introdução
● Intelligent Transportation System - ITS
○ Monitoração cooperativa de tráfego
○ Auxílio a cruzamentos sem sina...
Introdução
● Redes Veiculares
○ Rede Veicular Ad Hoc (VANET)
○ Rede Veicular Infraestruturada
○ Rede Veicular Híbrida
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● Redes Veiculares
○ Rede Veicular Ad Hoc (VANET)
○ Rede Veicular Infraestruturada
○ Rede Veicular Híbrida
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Introdução
● Redes Veiculares
○ V2V (Vehicle-to-Vehicle)
○ Rede Veicular Infraestruturada
○ Rede Veicular Híbrida
VANET to...
Introdução
● Redes Veiculares
○ V2V (Vehicle-to-Vehicle)
○ V2I (Vehicle-to-Infrastructure)
○ Rede Veicular Híbrida
VANET t...
Padrões de Redes Veiculares
● Federal Communications Comission (FCC), USA
○ 1999 (75 MHz na faixa de 5,9 GHz para DSRC*)
●...
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...
IEEE 802.11p
● Fundamentos do IEEE 802.11
○ Conjunto de estações comunicando-se através de um
Acess Point (AP) é um Basic ...
IEEE 802.11p
● WAVE BSS (WBSS)
○ Simplifica a entrada de um nó em um BSS, dada a
dinamicidade das redes veiculares.
○ Uma ...
IEEE 802.11p
● WAVE BSS (WBSS)
○ Os processos de autenticação de entrada em uma BSS
na 802.11 original foram eliminados, r...
IEEE 802.11p
● Modificações na camada PHY
○ Alterações mínimas na camada PHY em relação ao
802.11a para manter a compatibi...
A arquitetura WAVE
A família de padrões IEEE 1609 para Acesso Sem-Fio
em Ambientes Veiculares (Wireless Acess in Vehicular...
A arquitetura WAVE
● IEEE 802.11p WAVE
○ IEEE P1609.1, IEEE P1609.2, IEEE P1609.3, IEEE P1609.4
○ IEEE 802.11
○ IEEE 802.1...
A arquitetura WAVE
● IEEE 802.11p WAVE
○ IEEE P1609.1, IEEE P1609.2, IEEE P1609.3, IEEE P1609.4
○ IEEE 802.11
○ IEEE 802.1...
A arquitetura WAVE
Além disso, a arquitetura WAVE designa uma família
de padrões que não se restringe às camadas MAC e
PHY...
A arquitetura WAVE
IEEE P1609.1
● Gerente de Recursos (Resource Manager - RM)
○ Executada em uma RSU
○ RM comunica-se com a aplicação Resourc...
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● Gerente de Recursos (Resource Manager - RM)
A função do Gerente de Recursos é multiplexar
pedidos de múltip...
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● Gerente de Recursos (Resource Manager - RM)
Cria uma interoperabilidade de aplicações WAVE e
com isso reduz...
IEEE P1609.2
● Segurança
○ Define as Public Safety OBUs (PSOBUs)
○ Define padrões de segurança como o PKI
○ Define formato...
IEEE P1609.3
● Serviços de Rede
○ Especifica os serviços das camadas de controle de
enlace lógico (Logic Link Control - LL...
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● Plano de Dados
○ Controle de enlace lógico
○ Protocolo de Rede IPv6
○ Protocolo de Transporte UDP
○ Protoco...
IEEE P1609.3
● Plano de Gerenciamento
○ Physical Layer Management Entity - PLME
○ MAC Layer Management Entity - MLME
○ WAV...
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● Protocolo de Comunicação
○ Dois tipos de protocolos na arquitetura WAVE
■ Baseado em IPv6
● Enviados soment...
IEEE P1609.3
● Envio de Informação
○ Dois tipos de canais na arquitetura WAVE
■ Canal de Controle (Control Channel - CCH)
...
IEEE P1609.3
● Envio de Informação
○ Intervalo de Sincronização
■ Período CCH + Período SCH
○ WBSS
■ Equivalente de grupo ...
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● Envio de Informação
○ Endereçamento e Identificação
■ Endereços MAC de 48 bits
■ Endereço MAC unicast e bro...
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● Envio de Informação
○ Cada aplicação é identificada com:
■ Endereço IP (único ou local)
■ Provider Service ...
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● Envio de Informação
○ Cada aplicação é identificada com:
■ Endereço IP (único ou local)
■ Provider Service ...
IEEE P1609.3
● Envio de Informação
○ WAVE Short Message Protocol (WSMP)
■ Alternativa ao TCP/UDP e IPv6 em ambientes WAVE
...
IEEE P1609.4
● Operação de Múltiplos Canais
○ Define a utilização de um canal de controle (CCH) e
múltiplos canais de serv...
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● Modificações na Subcamada MAC
○ Os padrões IEEE P1609.4 e IEEE 802.11p definem
algumas modificações na subc...
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● Modificações na Subcamada MAC
○ Definido um serviço de roteamento de canais.
○ Subcamadas MAC diferentes pa...
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○ Dois tipos de quadros WAVE:
■ Quadro de Gerenciamento
● Anúncio WAVE, defin...
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Trabalho de apresentação sobre redes veiculares, em especial VANETs. Redes sem-fio são muito estudadas hoje e as redes veiculares ad-hoc prometem impactar bastante.

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Redes Veiculares - Anderson Chaves

  1. 1. Redes Veiculares Anderson Pinheiro de Araújo Chaves Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará - IFCE
  2. 2. Introdução ● Intelligent Transportation System - ITS ○ Monitoração cooperativa de tráfego ○ Auxílio a cruzamentos sem sinalização ○ Prevenção de colisões ○ Outros
  3. 3. Introdução ● Redes Veiculares ○ Rede Veicular Ad Hoc (VANET) ○ Rede Veicular Infraestruturada ○ Rede Veicular Híbrida
  4. 4. Introdução ● Redes Veiculares ○ 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.
  5. 5. Introdução ● Redes Veiculares ○ V2V (Vehicle-to-Vehicle) ○ Rede Veicular Infraestruturada ○ Rede Veicular Híbrida VANET tornou-se, atualmente, um termo geral usual para referir-se a qualquer rede veicular, mesmo as infraestruturadas.
  6. 6. Introdução ● Redes Veiculares ○ V2V (Vehicle-to-Vehicle) ○ V2I (Vehicle-to-Infrastructure) ○ Rede Veicular Híbrida VANET tornou-se, atualmente, um termo geral usual para referir-se a qualquer rede veicular, mesmo as infraestruturadas.
  7. 7. 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
  8. 8. Padrões de Redes Veiculares
  9. 9. 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.
  10. 10. 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.
  11. 11. 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.
  12. 12. 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.
  13. 13. 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.
  14. 14. 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).
  15. 15. 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
  16. 16. 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
  17. 17. 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.
  18. 18. A arquitetura WAVE
  19. 19. 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.
  20. 20. IEEE P1609.1 ● Gerente de Recursos (Resource Manager - RM) 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.
  21. 21. IEEE P1609.1 ● Gerente de Recursos (Resource Manager - RM) 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.
  22. 22. 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.
  23. 23. 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
  24. 24. IEEE P1609.3 ● Plano de Dados ○ Controle de enlace lógico ○ Protocolo de Rede IPv6 ○ Protocolo de Transporte UDP ○ Protocolo WSMP (WAVE Short Message Protocol)
  25. 25. IEEE P1609.3 ● Plano de Gerenciamento ○ Physical Layer Management Entity - PLME ○ MAC Layer Management Entity - MLME ○ WAVE Management Entity - WME
  26. 26. 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.
  27. 27. 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.
  28. 28. IEEE P1609.3 ● Envio de Informação ○ Intervalo de Sincronização ■ Período CCH + Período SCH ○ WBSS ■ Equivalente de grupo multicast, mas da arquitetura WAVE.
  29. 29. IEEE P1609.3 ● Envio de Informação ○ Endereçamento e Identificação ■ Endereços MAC de 48 bits ■ Endereço MAC unicast e broadcast obrigatórios. ■ Endereço MAC multicast opcional.
  30. 30. IEEE P1609.3 ● Envio de Informação ○ Cada aplicação é identificada com: ■ Endereço IP (único ou local) ■ Provider Service Identifier - PSID ■ Provider Service Context - PSC
  31. 31. IEEE P1609.3 ● Envio de Informação ○ 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.
  32. 32. IEEE P1609.3 ● Envio de Informação ○ 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.
  33. 33. 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.
  34. 34. 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.
  35. 35. IEEE P1609.4 ● Modificações na Subcamada MAC ○ 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.
  36. 36. IEEE P1609.4 ● Modificações na Subcamada MAC ○ 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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