VEINS (Vehicles in Network Simulation)

O simulador VEINS é um simulador de redes veiculares que permite a interação di- nâmica entre dois simuladores bem estabelecidos e previamente descritos neste trabalho: o OMNET++ e o SUMO. (ARELLANO; MAHGOUB, 2013) (EMARA, 2016) (RIEBL et al., 2015) (ARELLANO; MAHGOUB; ILYAS, 2014) (SEGATA et al., 2014) (SCHELLENBERG et al., 2014) (ECKHOFF; SOMMER, 2012). Essa interação é fundamental para a execução da simulação de uma rede veicular, uma vez que um simulador de rede, a exemplo do OMNET++, é utilizado para modelar configurações de redes de computadores antes de serem implantadas no mundo real, porém o suporte a mobilidade é limitado a padrões de mobilidade simples que não podem ser utilizados para experiências em cenários de VANETs. Por outro lado o simulador de mobilidade de tráfego rodoviário em combinação com um simulador de rede pode fornecer uma visão significativa, pois em uma rede veicular os nós se movimentam com muita frequência e trocam mensagens. Por isso uma avaliação mais realista requer um acoplamento bidireccional de ambos os simuladores. Desta forma, a influência das redes veiculares sobre o tráfego rodoviário pode ser modelada e interações complexas entre os dois domínios examinados (SOMMER; DRESSLER, 2011).

No VEINS, é feito esse acoplamento bidirecional dos simuladores de rede e de tráfego rodoviário, estendendo cada um com um módulo de comunicação dedicada (SOMMER; GER- MAN; DRESSLER, 2011). Ambos os simuladores são conectados através de um soquete TCP para que a execução ocorra em paralelo. O protocolo para esta comunicação foi padronizado como a interface de controle de tráfego (traffic control interface, TRACI). Isso permite a simu- lação bidirecional dos tráfegos rodoviário e de rede. Os movimentos de veículos no SUMO são refletidos em movimentos dos nós em uma simulação de rede no OMNET++. Os nós podem, então, interagir com a simulação do SUMO, por exemplo, para verificar a influência da comunicação entre veículos no tráfego rodoviário. A função do TRACI é proporcionar um meio de comunicação entre o OMNET++ e SUMO. A arquitetura utilizada nesse acoplamento é de cliente-servidor, onde o cliente enviará comandos ao servidor para controlar o estado da simulação. O cliente e o servidor são, respectivamente, o OMNET++ e o SUMO.

A Figura 2.8 ilustra a estrutura de acoplamento dos simuladores OMNET++ e SUMO. O modo básico de acoplamento do OMNET++ e do SUMO consiste no armazenamento ordenado, envio e execução de todos os comandos realizados no período de simulação, o que garante a execução síncrona de tais comandos. Durante a execução da simulação, os módulos de comunicação trocam comandos por meio de conexões TCP. O OMNET++ é um simulador baseado em eventos, portanto, lida com a mobilidade, agendando movimentos de nó em intervalos regulares. Tal característica favorece a abordagem do SUMO que, assim como o OMNET++, avança o tempo de simulação em passos discretos. Em cada passo, o OMNET++ então envia todos os comandos armazenados para o SUMO e dispara o próximo passo correspondente da simulação de tráfego rodoviário. Após a conclusão desse passo de simulação de tráfego

2.4. SIMULADORES DE REDES VEICULARES 33 rodoviário, o SUMO enviará uma série de comandos e a posição de todos os veículos instanciados de volta ao módulo OMNET++. Isso permite que o OMNET++ reaja introduzindo novos nós, excluindo nós que atingiram seu destino e movendo nós de acordo com a simulação de tráfego rodoviário (SOMMER; GERMAN; DRESSLER, 2011). Para evitar que seja necessário executar o SUMO previamente à toda simulação feita no OMNET++, o módulo do VEINS traz junto aos seus arquivos de configuração um script para fazer isso automaticamente. A função desse scripté abrir conexões TCP entre o OMNET++ e o SUMO, começando uma nova simulação no SUMO para cada conexão aberta de simulações no OMNET++. A janela do terminal em que foi executado o comando acima deverá permanecer aberta enquanto executa o script.

Figura 2.8: Visão geral da estrutura de simulação acoplada do VEINS.

Fonte: Adaptado de (SOMMER; GERMAN; DRESSLER, 2011). Algumas características importantes desse simulador são:

 100% de código aberto, o que oferece extensibilidade irrestrita;

 Permissão para reconfiguração e reencaminhamento de veículos em reação a pacotes

de rede;

 Baseado em modelos totalmente detalhados dos padrões IEEE 802.11p e IEEE

1609.4, incluindo a operação multi-canal, acesso ao canal QoS, ruídos e efeitos de interferência;

 Possibilidade de importar todo o cenário do OPENSTREETMAP, um projeto de

mapeamento colaborativo para criar um mapa livre e editável do mundo, incluindo edifícios, limites de velocidade, semáforos, entre outros;

 Oferecimento de uma ampla gama de métricas de avaliação, incluindo quantidade

de pacotes enviados e perdidos, tempo de viagem, emissões de CO2, distância total

2.4. SIMULADORES DE REDES VEICULARES 34 Além de todas as características mencionadas, o VEINS fornece um cenário de simulação pré-configurado chamado de RSUExampleScenario que pode servir como uma referência para a criação de novos cenários. Neste cenário pré-configurado, 195 veículos estão organizados de modo que se deslocam no mapa até serem interrompidos por um acidente de trânsito. O primeiro acidente ocorre aos 75 s após o início da simulação e possui a duração de 30 s. Os demais acidentes ocorrem sempre aos 75 s após a liberação da rota principal, ou seja, após o tempo de duração do acidente anterior. Os veículos são configurados para manter uma aceleração de 2,6 m/s2, desaceleração de 4,5 m/s2. Eles possuem um comprimento de 2,5 m e velocidade máxima de 14 m/s. O tempo máximo de simulação é de 1000 s e a entrada de um novo veículo no cenário ocorre a cada 3 s. O cenário de simulação conta com uma RSU que fica localizada próximo ao ponto em que ocorre o acidente de trânsito. Os parâmetros anteriormente mencionados são reconfiguráveis para se ajustar a cada cenário específico desejado.

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RESULTADOS OBTIDOS

Neste capítulo, serão apresentadas as informações sobre a realização das simulações feitas para esse trabalho. Serão discutidas as configurações do cenário de simulação, as métricas utilizadas para realização dos testes, apresentação de gráficos e análise dos resultados sobre o desempenho dos modelos de propagação propostos.