Separação de identificação e localização para mobilidade de veículos

Mestrado em Engenharia Eletrónica e TelecomunicaçõesVivemos num mundo tecnológico, onde assistimos a uma evolução progressiva dos dispositivos e de comunicação digitais. Hoje em dia, os smart-phones e smart TV vieram substituir o telemóvel e a televis ão, respetivamente. A internet está cada vez mais rápida, com mais serviços e aplicações, tornando-se num bem essencial e indispensável a nível mundial. Com uma constante interatividade entre utilizadores, as redes sociais são uma das grandes fontes de comunicação, dando-se, por vezes, prioridade à comunicação através do tão conhecido Face- book à comunicação pessoal. Estamos perante uma convergência e avanços tecnológicos, um mundo cada vez mais inter-relacionado e complexo. Devido a esta permanente necessidade de comunicação e ligação, as redes veiculares estão a atrair um interesse signi cativo. As redes veiculares têm sido desenvolvidas, não só para melhorar o tráfego rodoviário, mas também para proporcionar interligação e entretenimento aos seus utilizadores. A comunicação entre os veículos e o acesso à internet por parte dos passageiros têm sido o principal objetivo na evolução e investigação destas redes. Todavia, na evolução destas redes, permanecem inúmeros desa os. A grande mobilidade dos veículos durante o seu trajeto tem como consequência a necessidade de uma in nidade de handovers. Face a isto, é necessário um protocolo de mobilidade apropriado de forma a evitar a perda de ligação. Este protocolo deverá ser capaz de fornecer mobilidade, não só ao veículo, mas também aos seus passageiros. O objetivo desta dissertação de mestrado centra-se no estudo do protocolo de mobilidade já existente da Cisco Systems, The Locator/ID Separation Protocol (LISP), e da sua extensão LISP-MN da organiza- ção LISPmob, de maneira a veri car a possibilidade de o adaptar para redes veiculares. Através do router virtual da Cisco CSR 1000v, criou-se e con gurou-se num ambiente privado um servidor capaz de armazenar e monitorizar todos os veículos bem como os seus passageiros. Cada veículo, representado por um identi cador, regista-se no servidor indicando a sua localiza ção no momento, sendo esta sempre atualizada quando o veículo muda de rede e já não estiver ao alcance da anterior. Assim, o servidor é a parte central na comunicação entre veículos funcionando como um mapa contendo todas as localizações associadas a cada veículo e fornecendo assim, sempre que requisitada, a localização necessária de um veículo a outro, permitindo a criação de um túnel entre eles e consequente estabelecimento de ligação. Para proporcionar um handover mais rápido entre estações xas e móveis foram feitas alterações a nível de software do LISP-MN. Alterou-se a implementação LISP-MN de maneira a garantir mobilidade para veículos, ou seja, para handovers com rápidas transições, visto que na implementação da LISPmob só é garantida mobilidade para handovers lentos, tornando assim imposs ível o handover entre veículos e à consequente inutilização da tecnologia WAVE, criada especialmente para tal. Alterou-se também a forma de processamento na atualização das caches dos nós móveis que estão em comunicação, de maneira que, na ocorrência de handover, as atualizações das cache fossem permitidas, não só na receção de um novo endereço, como também na receção de uma nova gateway, evitando assim possíveis problemas de falhas de mensagens de controlo do protocolo essenciais para o estabelecimento de comunicação e transmissão de dados entre veículos. Posteriormente, criou-se um Connection Manager capaz de gerir o handover de forma automática independente da ligação de acesso bem como da versão do protocolo de internet utilizada, permitindo assim a ligação por parte dos veículos e seus passageiros à rede com melhor sinal. Assim, através do mecanismo de mobilidade referido garantiu-se a mobilidade entre veículos e respetivos passageiros. Os testes efetuados em laboratório e na estrada incidiram sobre as tecnologias de acesso IEEE 802.11p (WAVE), uma tecnologia desenvolvida especialmente para as redes veiculares, e o IEEE 802.11g (WI-FI), uma das tecnologias mais utilizadas atualmente. Veri cou-se através dos resultados obtidos que os tempos de handover através da tecnologia WAVE eram signi cativamente inferiores aos da tecnologia WI-FI, inferindo assim que a tecnologia de acesso IEEE 802.11p é a mais apropriada para as redes veiculares. Os resultados de handovers realizados em vários cenários de laboratório e estrada mostram que os mecanismos desenvolvidos permitem fornecer mobilidade transparente dos veículos e seus passageiros.We live in a technological world, where we witnessed a progressive evolution of devices and digital communication. Nowadays, the smartphones and smart TV have replaced the phone and television, respectively. The internet is getting faster, with more services and applications, making it very essential and indispensable worldwide. With a constant interactivity between users, social networks are a major source of communication, giving up sometimes priority to communication through the well-known "Facebook", instead of personal communication. We are facing a convergence and technological advances, an increasingly complex and interrelated world. Due to this constant need for communication and connection, vehicular networks are attracting signi cant interest. Vehicular networks have been developed, not only to improve road tra c, as well as interconnection and to provide entertainment to their users. The communication between vehicles and internet access by passengers have been the main goal in the development and investigation of these networks. However, in the evolution of these networks, many challenges remain. The high mobility of vehicles during their commute entails the need of a plethora of handovers. Mobility protocol suitable to prevent the connection loss is required. This protocol should be able to provide mobility, not only to the vehicles, but also to the passengers. The purpose of this dissertation focuses on the study of existing mobility protocol from Cisco Systems, the Locator/ID Separation Protocol (LISP), and its extension LISP-MN from LISPmob organization, in order to verify the possibility to adapt to vehicular networks. Through the virtual router from Cisco CSR 1000v, it was created and con gured in a private environment a server capable to store and monitor all vehicles and their passengers. Each vehicle, represented by an identi er, is recorded on the server indicating its location on the time, and it is always updated when the vehicle changes the network and it is no longer reachable through the other. Thus, the server is the central part in the communication between vehicles functioning as a map containing all locations associated at each vehicle and thus providing, when required, the necessary location of a vehicle to another, allowing the creation of a tunnel between them and consequent establishment of connection. To provide faster handover between xed and mobile stations, changes were made to the software of LISP-MN. LISP-MN implementation has changed in order to ensure vehicular mobility, with fast handover transitions, which with LISPmob is not guaranteed, it just only ensures mobility in slow handovers case. Thus, it makes impossible handovers between the vehicle and the consequent use of WAVE technology, specially created for these networks. It was also changed the way to update the caches of mobile nodes that are in communication, so that when the handover occurs, cache updates are allowed not only on the reception of a new address, but also on the reception of a new gateway, thereby avoiding potential problems on control messages of the protocol essential to establish the communication and further data transmission between vehicles. Subsequently, a Connection Manager was created capable to manage the handover automatically independently of the access network and of the Internet protocol version used, thus allowing the connection of the vehicle and its passengers to the network with best signal. Given those facts it was guaranteed the mobility of vehicles and their respective passengers. The tests performed in the laboratory and on the road were focused on the access technology IEEE 802.11p (WAVE), a technology developed especially for vehicular networks, and IEEE 802.11g (WI-FI), one of the most used technologies today. It was veri ed by the results obtained, that handover times through the WAVE technology were signi cantly lower than those of WI-FI technology, and thus inferring that the access technology IEEE 802.11p is the most suitable for vehicular networks. The results of handover performed in various lab and road scenarios show that the developed mechanisms provide transparent mobility of vehicles and their passengers