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THE SCALABILITY PROBLEM OF VEHICULAR AD HOC NETWORKS AND HOW TO SOLVE IT

THE SCALABILITY PROBLEM OF VEHICULAR AD HOC NETWORKS AND HOW TO SOLVE IT. 指導教授：郭文興 組員：童彥諴 楊舒智. 目錄. Introduction THE SCALABILITY PROBLEM OF VANETS THE RELEVANCE-BASED APPROACH QUANTIFICATION OF INFORMATION RELEVANCE Message Differentiation Using Information Relevance

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THE SCALABILITY PROBLEM OF VEHICULAR AD HOC NETWORKS AND HOW TO SOLVE IT

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Presentation Transcript

  1. THE SCALABILITY PROBLEM OF VEHICULARAD HOC NETWORKS AND HOW TO SOLVE IT 指導教授：郭文興 組員：童彥諴 楊舒智

  2. 目錄 • Introduction • THE SCALABILITY PROBLEM OF VANETS • THE RELEVANCE-BASED APPROACH • QUANTIFICATION OF INFORMATION RELEVANCE • Message Differentiation Using Information Relevance • CHARACTERISTICS OF THE APPROACH • RELEVANCE-BASED PROTOCOL ARCHITECTURESTHE CROSS LAYER ARCHITECTURE • THE IEEE 802.11E-BASEDARCHITECTURE • CONCLUSION

  3. Introduction • 車輛之間的通訊以及有關它可能產生多元化的應用經驗上，增長了對於研究及產業兩方面的興趣。安全訊息的傳達，靈活的應用在車用網路上，可增加乘客的安全性和舒適度。

  4. THE SCALABILITY PROBLEM OF VANETS • Neuman定義了scalability (可改變規模大小的特性) • 活動中節點(車輛)的數量會影響網路的連結和無線波段擁塞的情況。 • 協定的設計對於scalability有著巨大的影響。 • 最重要的瓶頸是頻寬的限制。

  5. THE SCALABILITY PROBLEM OF VANETS • 低連結性必須以高明的存取保護規則來克服。 • 控制網路的負荷量是最嚴峻的挑戰。 • 訊息必須經由介質來傳遞。 • 安全訊息必須在有效期間內被他們的目的地一再重播，也額外影響了網路的負荷量。

  6. THE SCALABILITY PROBLEM OF VANETS • 大量的過多傳輸導致網路的擁塞。 • 這種被節點密度和網路規模增加的影響加劇，導致scalability problem。 • 部分網路資源因為過多的流量而被佔據，屆時與特定時間非常相關的訊息會被介質拒絕存取。 • Williams和Camp提出能使多餘的重複數量減到最小的許多基本的算法。

  7. THE RELEVANCE-BASED APPROACH • 因周圍建築遮蔽，1號車和2號車在範圍內彼此的無線通信只能維持一段很短的時間 • 2號車將有幾條訊息在自己的傳送佇列 • 在2號車的傳輸範圍之內，它選擇與1號車關聯性最高的訊息來傳遞 • 每個訊息將會計算出一個關聯性並且照著車輛媒介物編排訊息佇列 • 和3號車使用一個多點跳躍的連接方式也是可能的。但這個方法會導致浪費波段和更多的等待時間

  8. THE RELEVANCE-BASED APPROACH • MDDV可以用預先定義的方法發出訊息，以減少多餘的工作和縮短訊息的等待時間。 • MDDV無法區分訊息的類型，它在選擇下一條訊息發送之前不會先評估訊息的關連性。 • 優化波段使用的第二種方法：適合的傳送適應力以減少干擾 。這個計畫試著公平的去分配有限的資源，以改善傳輸的能力。 • 節點的數量被降低到某種門檻，這將說明了這些介質並沒有被充分利用。使得有額外的節點能得以進入這個波段。 • 利用控制上不公平的手法，資源才能夠依據訊息的關連性來分配。

  9. THE RELEVANCE-BASED APPROACH • 從我們基礎的概念有兩個基本的方法 • 第一，相關的資料封包必須被量化 • 第二，最重要的訊息必須依照優先順序在車子之間傳輸

  10. THE RELEVANCE-BASED APPROACH • 優先順序化有二個步驟： • 各車輛內最有關聯性的消息在訊息列被選擇 (in-vehicle message selection) • 在彼此的無線通信範圍內，所有車輛中最有關聯性消息被選擇傳輸 (intervehicle message selection)

  11. QUANTIFICATION OF INFORMATION RELEVANCE • 根據它有限的資訊，每一台車替全部的相鄰車輛計算一個代表相關資料的值。 • 這個值能被三個不同的方式決定： • Message context (ex:從訊息被建立所經過的時間) • Vehicle/VANET context (ex: VANET 的當前的連接性) • Information context (ex: 其它車也許有興趣的資訊)

  12. QUANTIFICATION OF INFORMATION RELEVANCE 所有的N參數被求值取決於subfunction bi 結果參數最後必須被加權運算取決於因式ai 碰撞預警(collision warning) EX:訊息的期限參數的相關性比訊息的品值重要

  13. Message Differentiation Using Information Relevance In-Vehicle Message Selection： • 在不同的車輛上，密集網路和巨大數量的封包在等待媒介存取，有限的網路資源無法立刻滿足所有傳輸請求。 • 封包想要從應用層(application layer)傳到MAC層，被緩衝在封包列。 • 所謂的in-vehicle packet scheduling可依照他們各自相關值保証訊息傳送的順序。 • 封包移出佇列的程序不是用慣用的FIFO原則

  14. Message Differentiation Using Information Relevance Intervehicle Message Selection： • 除了in-vehicle訊息區分外，intervehicle主張共享，在相互的通訊範圍內，無線網路必需更改成最相關的封包被同意存取 • 已經根據修改過的MAC方法處理不同流量的問題 • 車輛在互相的無線範圍之間必須共享頻寬，因此被用來當作媒介存取的「contend」 • 各輛車內最有關連性的消息在訊息列被選擇(in-vehicle message selection) 。因此，對整體網路有可觀地改進。

  15. Message Differentiation Using Information Relevance Intervehicle Message Selection： • 在我們的概念之中，競爭窗口(content window (CW))的改寫在MAC leyer • 每一個無線網站用它自己的CW來決定返回和延遲時間，代表一個Carrier Sense Multiple Access(CSMA)的特點 • 高相關性的封包要求對媒介存取，它可能將在競爭過程中獲得勝利。

  16. CHARACTERISTICS OF THE APPROACH Altruistically Inspired Optimization of the Global Benefit： • 在我們的認知中，利他是一個主要的特色： • 節點不是以它們所擁有的最大的好處為首要目的，但作為傳輸資料，他們鄰近的人被供給他們最有興趣的資料 • 假如車輛請求的資料僅可能使人滿意的，關聯性的傳輸方法被認為最理想的資源利用， • 考慮各自的情況EX:(網路的實體網路架構的型態network topology)、車輛的位置、交通密度……。) • 我們的觀念不是致力於減少訊息被傳送的個數而去最小化網路負載。 • 它根據他們的實際相關性，優先選擇可利用的頻寬作為它可用的封包傳輸。

  17. CHARACTERISTICS OF THE APPROACH • Optimal Resource Utilization Through Distributed Traffic Differentiation • 公平的分配網路資源到每個車輛，我們用控制不公平，當作一個主要的原則基礎 • 假如資源是高負載的和更多在等待媒體存取的相關訊息，相關性低的訊息將經歷長時間的延遲或著將被中斷。 • 高度相關的資訊傳播是以犧牲低優先權的資訊作為代價。

  18. RELEVANCE-BASEDPROTOCOL ARCHITECTURESTHE CROSS LAYER ARCHITECTURE • 圖2：跨階層結構是以基於相關性為前提來處理訊息的。 • 為了實現車內和車輛之間的交通區別，跨階層的設計在VANET中的每個節點共享。

  19. THE IEEE 802.11E-BASEDARCHITECTURE • 圖3：IEEE 802.11 e中，內部和外部訊息的競爭。 • 進行一個雙級的競爭過程：首先，它的不同佇列參與一個內部的競爭過程。 • 在一個高優先權佇列的訊息很可能贏得那些較低優先級內等待的佇列。

  20. THE IEEE 802.11E-BASEDARCHITECTURE • 有效地使用所謂EDCA計畫是現有IEEE 802.11 e的標準。 • 以利益為考量的流量差異將是一個可行的選擇。 • 那些規格支援不同所謂的流量種類(最多8個封包同時在佇列)，每個被確定分發與被分享的無線媒介具有某種優先權。 • 根據它們的優先權並將它們的佇列先後次序整理，可將資料封包分類，高相關的數據的傳輸速度也可以加快。 • 贏得內部競爭的封包必須包含被分享的無線媒介，並與來自其他基地的小封包競爭。

  21. CONCLUSION • 這篇文章已經使用車用ad hoc網路來處理車輛之間溝通上的scalability problem。 它包括了兩項：連結性和網路負載。 • 用介質較濃和較淡的兩種網路所造成的工作效率和設法不倚賴網路負載而將訊息送到需要的地方。 • 藉助於一個度量的標準叫“消息的相關性”，車內和車輛之間的訊息優先順序化實現了，這在有限的網路之中是不可避免的。 • 一個特定訊息的相關數據被定義為，關於現今的車輛背景、消息的滿足和網路的情勢，將取得的節點以幾個參數為依據，來估算利益。

  22. CONCLUSION • 透過實行一個不公平的控制方法使傳播資料封包在排程中，頻寬可以和所有VANET中的車輛同時最佳化的使用。最大的好處為將擁有更短的等待時間和更低的機率starve(匱乏)。 • 跨階層結構為我們可能實現的一個概念，IEEE 802.11 e標準可作為一個適當的選擇基礎。深入評估的結果表示，我們提供的方法能夠大大提高車輛獲得有益的消息的可能性，特別是介值較濃密的網路。 • 被提議的概念是具有彈性的，例如使用幾個波段那樣不同的通訊標準的部署，訊息可能根據它們當時的有益程度被分發到各個不同的波段。因此，也意識到流量的差異度。像GSM或是UTMS那樣的其他標準也可以被結合；這將是一個成本效益的分析。

  23. 心得 • 車用網路的架構與傳輸的方式已有了初步的了解，對於競爭與控制不公平也有著相當的好奇，希望繼續深入探討出系統判斷資料與車輛之間關連性高低的過程，以至於進一步地排出資料的高低優先權。 • 另外，在對於車流量較少的地區的資料傳輸，因傳輸媒介少，是否因此大大降低資訊傳遞的效率？又是否會有更多更困難的挑戰呢？希望再未來也能一探究竟！

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