Problemas encontrados com acessibilidade e Rede nas Hetvans

Como uma única rede de comunicação sem fio, DSRC ou LTE, pode não satisfazer os requisitos de QoS dos serviços ITS, propomos uma estrutura HetVNET com vários utilizadores. Por exemplo é o caso das redes celulares LTE e DSRC, que está apresentada na tabela 8. Como se pode ver aparentemente, o LTE é mais adequado para comunicações V2I, ou contrário do DSRC que é mais pratico para comunicações V2V.

Como foi dito ao longo do capítulo III, existem vários problemas na parte rádio da rede HetVNET, abaixo discutem-se aspetos relacionadas com a acessibilidade da MAC e rede [41].

3.2.1 Acesso ao Multicanal

A rede veicular deve garantir segurança nas aplicações, antes de fornecer outros serviços de dados. Os aplicativos relacionados com a segurança devem informar a existência de colisão nos aplicativos. O DSRC com baixo atraso na ligação ponto a ponto é útil na comunicação entre veículos. Um canal típico de controle CCH é atribuído para transmitir mensagens críticas com aviso de segurança, enquanto seis canais de serviço (SHs) são usados para vários aplicativos de serviço de dados, como notificação de ponto de interesse e download e atualização de mapas. Além disso, um esquema MAC multicanal eficiente é essencial para garantir os requisitos de QoS das aplicações relacionadas com a segurança.

Multi-Channel no Protocolo WAVE: O IEEE 1609.4 é definido uma extensão de gestão

na camada MAC, que permite um sistema com vários rádios alterne efetivamente entre eles. No entanto a norma IEEE 1609.4, multicanal apresenta uma discussão dos problemas existentes.

A Fig. 13 representa o mecanismo de comutação de canais definido no IEEE 1609.4, que habilita vários nós de veículos com operações alternadas simultâneas no CCH e SCH. As aplicações relacionadas com a segurança, geralmente requerem uma taxa de transmissão com frequência 10 Hz, o intervalo de sincronização é definido para 100 ms. O mesmo intervalo de Sincronização (Sync) é composto por um canal CCH e um SCH, cada um

5 9 com duração de 50 ms no modo de acesso alternado. Portanto os veículos são sincronizados com o tempo universal coordenado (UTC) obtido de fontes como GPS, essa abordagem separa os fluxos de tráfego de dados com requisitos de QoS distintos.

Figura 13 - Ilustração do mecanismo de switch do canal em IEEE 1609.4 [41]

6 0 Dados de prioridade máxima, como mensagens de transmissão “Heartbeat” e as frames

WAVE Service Advertisement (WSA) são entregues durante o intervalo CCH, enquanto

os pacotes não seguros são enviados durante o intervalo SCH.

Observa-se na Fig. 9, que existem quatro tipos de métodos de acesso de canal, isto é, acesso contínuo, acesso alternado, acesso imediato e acesso prolongado. Contabilizando o atraso do comutador de rádio e o desvio do temporizador entre diferentes veículos, um intervalo de guarda (GI) é inserido no início de cada intervalo de canal, que geralmente é de 4 ms. A transmissão de dados pode não começar até o GI chegar ao final. Durante o GI, nenhuma transmissão é permitida e o meio sem fio é sinalizado como ocupado para a camada MAC. Assim, um procedimento de recuo aleatório é invocado depois de o GI expirar para evitar fortes colisões causadas por múltiplos dispositivos de comutação que tentam transmitir simultaneamente no final do GI. No entanto, quando um grande número de veículos tem dados armazenados em buffer, as colisões são difíceis de evitar. A comutação de canais é projetada para suportar trocas de dados envolvendo um ou mais dispositivos de comutação com operações simultâneas de alternância no CCH e um SCH. Isso permite, por exemplo, um acesso de dispositivo single-PHY a dados de alta prioridade e tráfego de gestão durante o intervalo CCH, bem como tráfego das camadas superiores durante o intervalo SCH. A opção de acesso contínuo é raramente utilizada, uma vez que perde a informação do SCH ou do CCH. Em condições normais, é adotada a opção básica, ou seja, o acesso alternativo. Para serviços que precisam transmitir uma grande quantidade de dados, o acesso estendido talvez seja a opção melhor, pois melhora a taxa de transmissão do SCH. O acesso imediato é adequado para serviços de emergência devido ao seu recurso imediato de comutação.

Problemas no IEEE 1609.4: Os métodos de acesso ao canal existente do IEEE 1609.4 sofrem de algumas desvantagens, ou seja:

• A utilização do canal degrada com um número crescente de veículos, porque mais colisões ocorrem devido ao esquema MAC baseado em CSMA;

• O esquema de troca de canal simultâneo round-robin no IEEE 1609.4 pode causar o chamado problema de sobrecarga de colisão de início de intervalo. Durante o intervalo CCH, as OBUs que pretendem enviar dados IP têm que esperar até um

6 1 Intervalo SCH. Portanto, eles tendem a transmitir mensagens no início do intervalo SCH simultaneamente, causando muitas colisões.

• Devido à mobilidade do veículo, o problema do nó oculto é mais grave com uma topologia veicular dinâmica do que nos ambientes estáticos tradicionais;

• As trocas frequentes de Request-to-Sent (RTS) / Clear-to-Sent (CTS) podem resultar numa sobrecarga relativamente grande.

3.2.2 Protocolos Broadcast

Os serviços de transmissão / multicast são importantes em redes veiculares, por exemplo, na segurança de veículos rodoviários, no apoio à navegação rodoviária, na radiodifusão periódica, disseminação de mensagens de emergência, etc. Portanto, mecanismos eficientes de transmissão são cruciais para minimizar a taxa de acidentes, aumentar o tráfego eficiência, e melhorar a experiência de viagem dos usuários veiculares.

Os ambientes veiculares têm características exclusivas em comparação com outros ambientes de redes sem fio. Numa rede de veículos, a fonte de alimentação é abundante e a trajetória de mobilidade é previsível, o que favorece a implementação de serviços de difusão / difusão seletiva.