Modelos para o planejamento de infraestruturas de comunicações veiculares

CNPQA implantação de sistemas de transportes inteligentes (Intelligent Transportation System (ITS)) representa um desafio para a comunidade científica e industrial. As melhorias na segurança e eficiência do tráfego de veículos são os principais objetivos de sistemas ITS. Em 2014, acidentes de trânsito foram responsáveis por 32.765 mortes e mais de dois milhões de feridos somente nos Estados Unidos. O Brasil teve resultados piores em 2014: foram 52.226 pessoas mortas em acidentes de trânsito. A Administração Nacional de Segurança em Tráfego de Autoestradas (National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA)) estima que sistemas de comunicações veiculares possam reduzir a ocorrência e severidade de 22 de 37 tipos comuns de acidentes. Assim, comunicações Vehicle-to-Vehicle (V2V) e Vehicle-to-Infrastructure (V2I) podem melhorar a segurança por meio da complementação, ou em alguns casos, provendo alternativas aos equipamentos ativos tradicionais baseados no sensoriamento como radares, Light Detection And Ranging (LIDAR) ou por visão. Sobre a eficiência do tráfego de veículos, sistemas ITS implantados via Vehicular Ad-Hoc Networks (VANETs) irão também contribuir para as melhorias nestes índices por meio de ferramentas de monitoramento de tráfego, rotas dinâmicas e alertas sobre as condições da via. Em algumas localidades, estas características de tráfego variam ao longo de um mesmo dia, portanto, engenheiros ITS e pesquisadores devem estar preparados para este comportamento dinâmico de maneira efetiva enquanto analisam o desempenho do sistema. Por outro lado, uma vez que sistemas ITS dependem de serviços de rede, estudos específicos são necessários para considerar os parâmetros de comunicação e de mobilidade veicular. Este trabalho apresenta um modelo de desempenho que considera parâmetros de mobilidade e comunicação para guiar a tomada de decisões no planejamento e gerência de infraestruturas VANETs. As Redes de Petri Estocásticas (SPN) são o formalismo adotado. A dissertação também adota uma metodologia de avaliação. Para representar o comportamento das estações sem fio, foram empregadas distribuições expolinomiais. Os resultados mostram que o modelo proposto produz resultados que podem auxiliar engenheiros e projetistas a implantar e gerenciar infraestruturas VANETs.The deployment of Intelligent Transportation System (ITS) is a challenge for industry and scientific community. Improvements on safety and vehicular traffic efficiency are the main ITS goals. In 2014, car accidents were responsible for 32,675 deaths and over two million injuries in the United States alone. Brazil had worse results: in 2014, 52,226 people died in car accidents. The National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) estimates that vehicular communications may reduce the severity of 22 of 37 common types of accidents. Thus, V2V and V2I wireless communications may enable improved safety system effectiveness by complementing or, in some instances, providing alternative approaches to the traditional active safety equipment based on autonomous sensing, such as radar, lidar, or vision. Regarding vehicular traffic efficiency, ITS deployed through Vehicular Ad-Hoc Networks (VANETs) will also contribute to improvements in these indices by traffic monitoring tools, dynamic routes, and road condition alerts. In some locations, those traffic characteristics change widely within a single day, therefore, ITS engineers and researchers must deal with that dynamic behavior in an effective manner while analyzing the system performance. On the other hand, once the ITS depends on networking services, specific studies are required to consider the communication parameters along with vehicle mobility. This work presents a performance model that considers both mobility and communication parameters to guide decision-making during the design and management of VANETs infrastructures. The Stochastic Petri Net (SPN) is the adopted formalism. This dissertation also adopts an evaluation methodology. We employed expolynomial distributions to represent the service rates of the wireless stations. Results show that the proposed model provides results that may assist engineers to design and manage VANETs infrastructures