Defesa de Doutorado de João do Monte Gomes Duarte

Título do Trabalho
Mobility Support in Vehicular Named-Data Networking
Candidato(a)
João do Monte Gomes Duarte
Nível
Doutorado
Data
Add to Calender 2018-01-19 00:00:00 2018-01-19 00:00:00 Defesa de Doutorado de João do Monte Gomes Duarte Mobility Support in Vehicular Named-Data Networking Sala 85 IC 2 INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO mauroesc@ic.unicamp.br America/Sao_Paulo public
Horário
14:00
Local
Sala 85 IC 2
Orientador(a)
Leandro Aparecido Villas
Banca Examinadora

Titulares  (Professores Doutores)

Unidade/Instituição

Leandro Aparecido Villas

IC/UNICAMP

Torsten Braun

University of Bern

Antonio Alfredo Ferreira Loureiro

DCC/UFMG

Eduardo Coelho Cerqueira

ITEC/UFPA

Heitor Soares Ramos Filho

IC/UFAL

Edmundo Roberto Mauro Madeira

IC/UNICAMP

 

Suplentes (Professores Doutores)

Unidade/Instituição

Luiz Fernando Bittencourt

IC/UNICAMP

Fábio Luiz Usberti

IC/UNICAMP

Jó Ueyama

ICMC/USP

Resumo

Nesta tese, Vehicular Named-Data Networking (VNDN) refere-se ao uso do modelo de comunicação de Named-Data Networking (NDN) em redes veiculares (VANETs). As VANETs permitem a comunicação entre veículos e entre veículos e outros tipos de nós, incluindo road-side-units (RSUs), sensores, telefones celulares e outros dispositivos ligados à Internet das coisas (IoT). Desta forma, as VANETs contribuem para o desenvolvimento de sistemas de transporte inteligentes, mais seguros e eficientes, consequentemente melhorando as condições de navegabilidade dos condutores e dos passageiros. NDN atribui nomes únicos a cada conteúdo disponível na rede em vez de identificar os conteúdos com base no endereço IP dos nós provedores. NDN ainda utiliza armazenamento em cache descentralizado para criar redundância de conteúdo na rede, o que é útil para diminuição da utilização dos recursos de rede e melhorar o tempo de resposta e disponibilidade de conteúdo. Desta forma, NDN melhora o desempenho do aplicações em VANETs quando comparado com outras técnicas de comunicação como IP, que se concentram em hosts em vez de conteúdo. Esta tese de doutorado investiga e propõe soluções eficientes para enfrentar os efeitos negativos nas comunicações que são introduzidos pela alta mobilidade dos veículos e pela comunicação sem fio no desempenho das aplicações em VNDN. Entre as contribuições, esta tese propõe um protocolo de roteamento geográfico para rotear mensagens entre fontes de conteúdo e solicitantes. Este protocolo de roteamento geográfico é baseado no receptor, é multi-salto, e não faz uso de beacons nas comunicações inter-veiculares. Este protocolo aplica a técnica do encaminhamento baseado em contenção onde apenas os nós localizados em posições que proporcionem maior progresso em direção ao destino de uma mensagem são selecionados para encaminhar a mensagem. O protocolo proposto ainda evita os efeitos de problemas bem conhecidos em VANETs, como tempestades de broadcast, redundância de mensagens e ressincronização de transmissão. Para além deste protocolo, esta tese investiga os efeitos da mobilidade dos veículos solicitantes de conteúdo em VNDN, e identifica o problema da Partição do Caminho Inverso (PCI). PCI pode ser definido como interrupções no enlace de comunicação entre dois encaminhadores de mensagens de dados consecutivos, impedindo-os de rotear mensagens de dados para o solicitante do conteúdo e pode acontecer mesmo em cenários conectados. O PCI pode ser causado por diferentes fatores, como distâncias e velocidades variáveis entre veículos, potências de transmissão variáveis e atenuação de sinal devido às condições do meio de comunicação sem fio. Para solucionar o problema de PCI esta tese apresenta uma solução designada de conjunto auxiliary de encaminhamento (CAE). CAE determina a probabilidade de ocorrência de PCI e quando necessário escolhe um conjunto extra de veículos elegíveis como candidatos para encaminhar mensagens em direção a seus destinos, em oposição ao padrão NDN, onde apenas os nós que encaminharam uma mensagem de interesse podem encaminhar a mensagem de dados correspondente. Esta tese também investiga os problemas da mobilidade dos fontes de conteúdo e das partições de rede em VNDN. O problema de mobilidade da fonte de conteúdo refere-se ao caso em que um veículo se move para um local diferente após anunciar a existência de um determinado conteúdo na sua localização atual. Neste caso o referido veículo não recebe as mensagens de interesse enviadas em direção à sua localização antiga e não pode fornecer os conteúdos solicitados. Para resolver este problema, esta tese aplica o conceito de conteúdo flutuante (CF). Em CF sempre que um veículo de origem de conteúdo sai da localização onde anunciou o conteúdo, este replica o conteúdo para os veículos restantes atualmente nessa localização. Portanto, o conteúdo continua podendo ser fornecido por outros veículos na mesma região onde foi anunciado após o produtor original se mudar para locais diferentes ou se desconectar da rede. O problema das partições de rede refere-se ao caso em que a propagação de uma mensagem é interrompida porque o veículo que a envia ou encaminha não é capaz de se comunicar com qualquer outro veículo mais próximo do destino. Para resolver este problema, esta tese propõe duas soluções diferentes. Para os casos em que existe suporte de infraestrutura, a solicitação do conteúdo pode ser delegada às RSUs, enquanto que para os casos de inexistência de infraestrutura, esta tese aplica o conceito de store-carry-forward (SCF). No SCF sempre que partições da rede ocorram, veículos guardam temporariamente as mensagens e as re-enviam periodicamente até que os enlaces de comunicação sejam restabelecidos e as mensagens entregues aos próximos veículos. Como última contribuição, esta tese integra todas as soluções descritas anteriormente e propõe um mecanismo para anunciar os conteúdos recém-produzidos. Esta estrutura garante comunicações VNDN com alta performance tanto em rodovias como em regiões urbanas e em cenários com densidades de veículos variáveis. Os resultados da avaliações experimentais mostram que as soluções propostas nesta tese são eficientes e escaláveis e garantem alto desempenho às aplicações VNDN, mesmo em cenários de tráfego móvel complexos e altamente dinâmicos.