Análisis del comportamiento de los mecanismos de Beaconing adaptativos en Platooning

Abstract

Las aplicaciones vehiculares cooperativas tienen unos requisitos de confiabilidad y latencia que son difíciles de cumplir con el actual estándar 802.11p y la utilización de mecanismos de Beaconing estáticos. Esto es debido principalmente, a que, en determinadas situaciones de tráfico, se produce congestión en el canal de comunicación provocando colisiones y retrasos en la recepción de los paquetes transmitidos. Para poder cumplir con las altas exigencias dadas por las aplicaciones vehiculares, recientemente se han propuesto mecanismos de Beaconing adaptativos, cuyo objetivo es modificar ciertos parámetros de transmisión de forma dinámica atendiendo a diferentes criterios, como puede ser la situación del tráfico. Una aplicación que utiliza comunicaciones V2X es Platooning. Esta aplicación consiste en formar agrupaciones de vehículos que intercambian beacons a una alta frecuencia y tiene como principal objetivo mejorar la seguridad y la eficiencia del tráfico. En situaciones de alta densidad de tráfico es posible que esta aplicación no cumpla con los requisitos de rendimiento debido a la congestión del canal de comunicación y, por lo tanto, es un claro ejemplo en el que se necesita el uso de mecanismos de Beaconing adaptativos. Por ello, en este trabajo se realiza un estudio de los mecanismos de Beaconing, al igual que un análisis de diferentes escenarios en los que se incluye la propia aplicación de Platooning y a partir de simulaciones, se estudia el impacto que tienen algunos de los parámetros de la comunicación en el rendimiento del sistema. Como conclusión, se demuestran las carencias que existen actualmente en los protocolos de Beaconing estáticos y que podrían ser solventadas utilizando este tipo de mecanismos adaptativos.

Cooperative vehicular applications have reliability and latency requirements which are difficult to achieve using the current 802.11p standard and fixed Beaconing approaches. This is mainly since, in certain traffic situations, congestion occurs in the communication channel causing collisions and delays in the reception of the transmitted packets. In order to meet the high requirements of vehicle applications, adaptive Beaconing approaches have recently been proposed, their aim is to modify certain transmission parameters dynamically, considering different criteria, such as the traffic situation. An application that uses V2X communications is Platooning. This application consists of forming groups of vehicles that exchange beacons at a high frequency and its main target is to improve traffic safety and efficiency. In situations of high traffic density, it is possible that this application does not meet the performance requirements due to the congestion of the communication channel and, therefore, this is a clear example in which the use of adaptive Beaconing approaches is needed. Therefore, in this work a study of the Beaconing approaches is carried out, as well as an analysis of different scenarios in which the Platooning application itself is included and based on simulations, the impact of some communication parameters in the performance of the system. In conclusion, the shortcomings that currently exist in the fixed Beaconing approaches are demonstrated and could be solved using this type of adaptive approaches.

Les aplicacions vehiculessis cooperatives tenen uns requisits de confiabilitat i latència que són difícils de complir amb l'actual estàndard 802.11p i la utilització de mecanismes de Beaconing estàtics. Això és degut principalment, al fet que, en determinades situacions de trànsit, es produeix congestió en el canal de comunicació provocant col·lisions i retards en la recepció dels paquets transmesos. Per a poder complir amb les altes exigències donades per les aplicacions vehiculessis, recentment s'han proposat mecanismes de Beaconing adaptatius, l'objectiu dels quals és modificar certs paràmetres de transmissió de forma dinàmica atenent diferents criteris, com pot ser la situació del trànsit. Una aplicació que utilitza comunicacions V2X és Platooning. Aquesta aplicació consisteix a formar agrupacions de vehicles que intercanvien beacons a una alta freqüència i té com a principal objectiu millorar la seguretat i l'eficiència del trànsit. En situacions d'alta densitat de trànsit és possible que aquesta aplicació no compleixi amb els requisits de rendiment degut a la congestió del canal de comunicació i, per tant, és un clar exemple en el qual es necessita l'ús de mecanismes de Beaconing adaptatius. Per això, en aquest treball es realitza un estudi dels mecanismes de Beaconing, igual que una anàlisi de diferents escenaris en els quals s'inclou la pròpia aplicació de Platooning i a partir de simulacions, s'estudia l'impacte que tenen alguns dels paràmetres de la comunicació en el rendiment del sistema. Com a conclusió, es demostren les manques que existeixen actualment en els protocols de Beaconing estàtics i que podrien ser solucionades utilitzant aquest tipus de mecanismes adaptatius.