Deployment of roadside units based on partial mobility Information

• Autor(a) principal: Cristiano Maciel da Silva
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/ESBF-9TELS9
• topic: Ciência da Computação; Trânsito Fluxo; Computação; Engenharia de software

As redes veiculares em breve estarão nas ruas. Dado o papel do automóvel como um componente fundamental do cotidiano, a integração de inteligência de software nos veículos pode drasticamente melhorar a qualidade de vida nos centros urbanos. A adoção de comunicação sem fio nos veículos têm fascinado os pesquisadores desde os anos 80. Alguns anos após, como consequência da revolução celular, os serviços de voz se tornaram amplamente adotados, e a atenção dos pesquisadores voltou-se para os benefícios da comunicação sem fio. Numa rede veicular a comunicação pode ocorrer de uma forma direta e completamente distribuída onde os veículos trocam mensagens sem nenhuma infraestrutura de suporte. No entanto, a comunicação ad hoc pode se tornar bastante ineficiente devido à grande mobilidade dos veículos que leva a tempos de contatos muito curtos para a troca de dados, possivelmente reduzindo a vazão da rede. Além disso, a comunicação também é dificultada em áreas esparsas devido à ausência de nós comunicantes. A mobilidade veicular também dificulta o roteamento dado que não contamos com meios confiáveis para inferir a posição futura de cada veículo. Embora a comunicação veicular possa se dar de forma ad hoc, diversas pesquisas demonstram que uma infraestrutura mínima de suporte melhora o desempenho geral da rede. Por outro lado, os altos custos de implantação dessa infraestrutura de suporte podem atrasar a implantação em larga escala das redes veiculares. Dessa forma, diversas pesquisas desenvolvem esforços no sentido de maximizar o desempenho da rede através de uma implantação mais eficiente da infraestrutura de apoio. Estratégias existentes para a implantação de infraestrutura se baseiam em dois paradigmas de mobilidade. As estratégias mais antigas apresentam uma influência clara das redes de telefonia celular, e propõem métodos distintos para a identificação das regiões mais densas da malha viária. Em contrapartida, os trabalhos mais modernos assumem que a trajetória de todos os veículos é conhecida a priori, uma premissa questionável quando consideramos uma implantação de infraestrutura real. Nesse trabalho nós propomos a implantação de infraestrutura baseada num modelo parcial de mobilidade. Ao invés de assumirmos o completo conhecimento da trajetória de todos os veículos, nós assumimos o conhecimento das taxas de migrações de veículos entre regiões urbanas adjacentes, uma premissa mais factível. Nós modelamos a alocação de infraestrutura como um Problema de Máxima Cobertura Probabilística (PMCP). PMCP nos permite projetar o fluxo de veículos com o objetivo de identificar a quantidade esperada de veículos atingindo qualquer região da malha viária. Nós usamos essa informação para inferir os melhores locais para a implantação das unidades de comunicação com o objetivo de maximizar a quantidade de veículos distintos contatando a infraestrutura. Nossa estratégia de implantação de infraestrutura é avaliada em três cenários distintos com complexidades crescentes: (a) malha viária sintética com tráfego também sintético; (b) malha viária real com tráfego sintético; (c) malha viária real com tráfego realístico. Dado que o tráfego varia ao longo do tempo, uma arquitetura baseada somente em unidades de comunicação estacionárias não é capaz de suportar a comunicação veicular durante toda a sua operação. Assim, nós também investigamos os benefícios da utilização de uma infraestrutura dinâmica. Embora o tráfego varie ao longo do tempo, essa variação é de alguma forma limitada pela malha viária subjacente. Assim, nesse trabalho nós também propomos uma arquitetura híbrida baseada na integração de unidades de comunicações móveis e estáticas. Nossa investigação demonstra que aproximadamente 60% das unidades de comunicação podem ser mantidas fixas, enquanto que 40% delas devem se mover ao longo da malha viária. Ao analisarmos as variações de tráfego, nós percebemos que as unidades de comunicações móveis devem se deslocar numa velocidade média de 5.2km/h, o que demonstra a viabilidade de incorporação dessas unidades de comunicação em veículos do transporte público.