ESTUDIO Y SIMULACIÓN DE REDES AD-HOC VEHICULARES VANETs

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1 ESTUDIO Y SIMULACIÓN DE REDES AD-HOC VEHICULARES VANETs MARIO ALEXANDER TORRES GIRALDO Cód UNIVERSIDAD CATÓLICA DE PEREIRA INGENIERÍA DE SISTEMAS Y TELECOMUNICACIONES PROYECTO DE GRADO PEREIRA MAYO DE 2013

2 ESTUDIO Y SIMULACIÓN DE REDES AD-HOC VEHICULARES VANETs MARIO ALEXANDER TORRES GIRALDO Tesis de grado para optar el Título de Ingeniero de Sistemas y Telecomunicaciones. Tutor: Line Yasmin Becerra Sánchez Ingeniera Electrónica UNIVERSIDAD CATÓLICA DE PEREIRA INGENIERÍA DE SISTEMAS Y TELECOMUNICACIONES PROYECTO DE GRADO PEREIRA MAYO DE 2013

3 DEDICATORIA A mis padres y aquellos familiares que me han apoyado y ayudado desde que empecé este largo camino en convertirme en Ingeniero, en especial cuando sobrevinieron las dificultades, pues fueron justo ellos los que me dieron las fuerzas para seguir adelante cuando estaba a punto de desfallecer. A mis compañeros de estudio con los que he compartido buenos y malos momentos, por hacer llevadero el aprendizaje con sus bromas y alegrías, por el esfuerzo compartido y porque indudablemente de ellos; también aprendí. A Dios por poner en mi camino a muy buenos profesores que me han asesorado y ayudado en mi formación como un futuro profesional. 3

4 AGRADECIMIENTOS Mi agradecimiento a Dios, por haber permitido y brindado los medios necesarios, de seguir con mis estudios, por permitirme vivir y ver cumplida esta meta. A mis padres, por su apoyo incondicional. Familiares y amigos cercanos, porque cada uno en particular, ha ayudado a mantener viva la llama de la esperanza hasta el final. Gracias por creer en mí. A mi tutora de tesis: Ingeniera Line Yasmin Becerra Sánchez, quien me asesoró y apoyo a cumplir los objetivos establecidos del proyecto de grado, y por haber guiado en buena forma; la realización de este proyecto de investigación. Para finalizar agradezco muy sinceramente a aquellos amigos (@); por su apoyo y compañía, por alegrarse conmigo y marcar huellas profundas e indisolubles en mi vida. 4

5 TABLA DE CONTENIDO Pág. RESUMEN INTRODUCCIÓN OBJETIVO GENERAL OBJETIVOS ESPECIFICOS JUSTIFICACIÓN MARCO CONTEXTUAL FUNDAMENTACIÓN TEORICA HISTORIA DE LAS REDES VANETS DEFINICIÓN DE REDES VANETS Características ARQUITECTURA REDES VANETS REQUERIMIENTOS ESTÁNDARES A TENER EN CUENTA EN LAS REDES VANETS P: Interfaz para la Familia 1609e , W: Mejoras en la seguridad d, H, Y Requisitos reglamentarios del espectro c, F, K, S, V: 802 Integración y Gestión de Red Estándar IEEE p WAVE FUNCIONAMIENTO APLICACIONES Seguridad activa Servicio público

6 4.7.3 Mejoramiento de conducción Negocios y entretenimiento IMPLEMENTACIONES SIMULADORES EXISTENTES Simuladores aislados Simuladores integrados Simuladores híbridos PROCESO Y DESARROLLO DE LA SIMULACION DEL PROYECTO SIMULADOR ESCOGIDO PARA LA SIMULACIÓN NCTUNS INSTALACIÓN DEL NCTUNS MODELO DE SIMULACION Y GUIA DEL USO DE LA INTERFAZ Simulación de Red VANETs utilizando el protocolo IP móvil Ejecución de la simulación DESAFIOS DE INVESTIGACIÓN CONCLUSIONES RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA ANEXO 1. SIMULADOR DE TRÁFICO: SUMO SIMULADOR DE RED: OMNET SIMULADOR HIBRIDO: VEINS ANEXO 2. INSTALACIÓN E INTEGRACIÓN DE LOS SIMULADORES INSTALACIÓN DE SUMO INSTALACIÓN DEL OMNET ANEXO 3. INTEGRACIÓN SUMO, OMNET++ E INSTALANDO VEINS ANEXO 4. USO DE LOS SIMULADORES MÓDULOS OMNET++ DE VEINS

7 ANEXO 5. REDES EN SUMO OBSERVACIONES:

8 LISTA DE TABLAS Pág. Tabla 1. Simuladores de Tráfico Tabla 2. Simuladores de Red Tabla 3. Simuladores Integrados Tabla 4. Simuladores Híbridos

9 LISTA DE FIGURAS Pág. Figura 1. Arquitectura plana de las Redes Figura 2. Arquitectura jerárquica de las Redes Figura 3. Arquitectura de referencia para Redes vehiculares C2C-CC Figura 4. Equipamiento para comunicaciones vehiculares Figura 5. Comunicación vehículo a vehículo (V2V) Figura 6. Comunicación Vehicular Figura 7. Arquitectura de protocolos en WAVE (Wireless Access in Vehicular Environments) Figura 8. Estructura del espectro en la banda de los SIT (Sistemas Inteligentes de Transporte) Figura 9. Asignación de espectro para DSRC Figura 10. Elementos vehiculares para representar las Tecnologías Figura 11. Terminales en ejecución Figura 12. Interfaz del NCTUns Figura 13. Modelos de Escenarios realizados en el NCTUns Figura 14. Modos de operación Figura 15. Elementos utilizados para la Simulación VANET Figura 16. Seleccionando los elementos Crossroad, Multi-Lane Road, Lanemerging Road Figura 17. Seleccionando el Road Conector Figura 18. Configuración de los elementos de carretera Figura 19. Agregando vehículos al Escenario Figura 20. Escenario Figura 21. Escenario Figura 22. Configuración de tiempo

10 Figura 23. Escenario Figura 24. Elementos Utilizados en el Escenario Figura 25. Configuración de nodos Figura 26. Configuración de nodos del carro Figura 27. Comando stg Figura 28. Configuración de nodos Figura Figura Figura Figura Figura Figura 34. Interfaz de SUMO Figura 35. Características del Computador donde se Instaló SUMO Figura 36. Comandos para la instalación de SUMO Figura 37. Ejecutando el comando sumo-gui.exe Figura 38. Ejecutando el comando mingwenv.cmd Figura 39. Configurando OMNeT Figura 40. Configurando OMNeT Figura 41. Verificando Instalación Figura 42. Ejemplo de la correcta Instalación Figura 43. Interfaz Gráfica Figura 44. Importando a VEINS Figura 45. Probando VEINS y SUMO Figura 46. Probando VEINS y OMNeT Figura 47. Ejecutando la integración de los Simuladores Figura 48. Árbol de ficheros dañados Figura 49. Escenario VANET Figura 50. Redes de rejilla (o tipo grid) Figura 51. Captura del OpenStreetmap correspondiente a las cercanías de la Universidad Católica de Pereira

11 Figura 52. Proceso de exportación con formato xml Figura 53. Convirtiendo map.osm a etsi.net.xml Figura 54. Mapa importado en SUMO

12 GLOSARIO AD-HOC: una Red Ad Hoc, es una red específica cuya infraestructura solo tiene sentido en ese instante o situación, es decir su topología es variante en el tiempo. DSRC (Dedicated Short Range Communications): es un estilo general de enlace de comunicaciones de RF entre el vehículo a infraestructura, o entre dos vehículos. ECALL: es una iniciativa de la Comisión Europea prevista para proporcionar ayuda rápida a los automovilistas implicados en un accidente de tráfico en cualquier parte de la Unión Europea. FLUCTUACIÓN: Término que se refiere a la cantidad de variación de retardo que introduce la Red. Una Red con fluctuación cero tarda exactamente el mismo tiempo en transferir cada paquete, mientras que una Red con fluctuación alta tarda mucho más en entregar algunos paquetes que otros. HOTSPOTS: es un lugar donde hay una gran demanda de tráfico conocido como punto caliente, que ofrece acceso a Internet a través de una Red inalámbrica y un enrutador conectado a un proveedor de servicios de Internet. MANET (Mobile Ad-hoc Networks): es un tipo de Red Ad-Hoc que pueden cambiar de ubicación y configurarse sobre la marcha. Debido a que las redes MANETs son móviles y utilizan conexiones inalámbricas para conectarse a diferentes redes. Esto puede ser una conexión Wi-Fi estándar, u otro medio, como una transmisión celular o satelital. 12

13 MULTI-HOP: o Ad Hoc, son Redes inalámbricas que utilizan dos o más saltos inalámbricos para transmitir información desde un origen a un destino. OBUs (On-Board Unit): transmisor de información que se encuentran en los vehículos. PSAP (Public Safety Answering Point): es un centro de llamadas, responsable de responder las llamadas a un número de teléfono de emergencia de la policía, bomberos y servicios de ambulancia. WLAN (Wireless Local Area Network): un tipo de red de área local que utiliza ondas de radio de alta frecuencia en lugar de cables para la comunicación entre nodos. 13

14 RESUMEN RESUMEN Las redes VANETs es una nueva tecnología dirigida para el control de tráfico, y el mejoramiento de las condiciones de los vehículos en carretera, esta tecnología permite establecer una comunicación entre vehículos, aprovechando las Redes Inalámbricas que se encuentran en el entorno en el que se localice los vehículos. En este documento se encontrara lo que son las Redes VANETs, beneficios que aportan estas nuevas tecnologías, aplicaciones, estándares asociados, desarrollos de proyectos integrando estos nuevos sistemas de comunicación. Como cierre de este estudio se dará a conocer que herramientas existen en la actualidad para simular estas redes, haciendo una sencilla simulación donde se podrá entender mejor lo que son los alcances de estos nuevos Sistemas de comunicación enfocado a vehículos. ABSTRACT VANETs networks is a new technology aimed to control traffic and improving conditions in road vehicles, this technology allows for communication between vehicles, taking advantage of wireless networks that are in the environment in which they locate vehicles.. The paper found that VANETs are networks, benefits provided by these new technologies, applications, associated standards, project developments integrating these new communication systems. In closing this study will acknowledge that there are now tools to simulate these networks, making a simple simulation where you can better understand what are the implications of these new communication systems focused on vehicles. DESCRIPCIONES: Estándares, Simuladores, Aplicaciones, NCTUns, SUMO, OMNeT++. DESCRIPTIONS: Standards, Simulation, Applications, NCTUns, SUMO, OMNeT++. 14

15 INTRODUCCIÓN Como pasa con la mayoría de las tecnologías nuevas, necesitan años de estudio y de investigación antes de ser implementadas, la actual evolución de los métodos de comunicación hace posible que surjan nuevas áreas de exploración, destacándose los Sistemas de Transporte Inteligentes (SIT) como una nueva tecnología de la cual se espera revolucione los medios de transporte que existen actualmente, siendo las Redes Ad-Hoc VANETs una clara representación de las nuevas tendencias que tienen a futuro las comunicaciones, más concretamente en el ámbito de las Redes vehiculares. Las Redes VANETs (Vehicular Ad Hoc Network) son Redes de comunicación vehicular que utilizan el medio inalámbrico para establecer la comunicación, en este caso entre vehículos o con alguna infraestructura, estas Redes son importantes debido a que existe un continuo intercambio de información entre los usuarios que se encuentran en sus vehículos transitando, así como el intercambio de información desde y hacia los proveedores de servicios que poseen su infraestructura desplegada a lo largo de las carreteras, su estudio resulta importante dado a que son tecnologías que están en crecimiento y están desplegándose con fuerza en el área de las telecomunicaciones, y por lo tanto su campo de operación resulta interesante para quienes decidan conocer a fondo el funcionamiento de estas nuevas Redes orientadas a vehículos. El objetivo de este proyecto es estudiar y simular Redes (VANETs), generando pequeños escenarios que permita comprender su funcionamiento, principales aplicaciones y establecer desafíos investigativos para su implementación. 15

16 Como parte inicial de la investigación se hará una introducción sobre lo que son las Redes VANETs, definición, un poco de historia de las Redes Ad-Hoc, arquitectura, aplicaciones, estándares que intervienen en las comunicaciones inalámbricas (Estándar IEEE p), y demás conceptos importantes que hacen parte de esta tecnología Luego se describirán algunas herramientas de simulación que permiten simular redes VANETs. Se revisarán algunas de las herramientas más importantes que existen en la actualidad para simular Redes VANETs, se escogerá el simulador más adecuado para llevar a cabo nuestro objetivo, simular un entorno VANETs sencillo, para evidenciar el funcionamiento general de las Redes Inalámbricas Ad-Hoc. Finalmente se explicara mediante una herramienta de simulación como crear escenarios VANETs y cómo hacer una simulación sencilla con esta tecnología. 16

17 1. OBJETIVO GENERAL Realizar un estudio y simulación de las Redes Ad Hoc Vehiculares (VANETs) que permita comprender su funcionamiento, principales aplicaciones y establecer los desafíos investigativos para su implementación. 1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS Realizar una exploración sobre la información existente en Redes VANETs con fin de establecer, la forma de trabajo de estas redes, sus características, requerimientos, estándares y aplicaciones. Seleccionar un simulador, que permita ejecutar un modelo de simulación sencillo de redes VANETs. Crear un modelo de simulación sencillo que permita evidenciar el funcionamiento y arquitectura de las Redes VANETs. 17

18 2. JUSTIFICACIÓN El problema del tráfico y congestión en las vías que existe actualmente, es una problemática que preexiste en todo el mundo, no importando si son países desarrollados o no, al parecer todo apunta a que este inconveniente seguirá agravándose creando un declive en la calidad de la vida urbana, el detonante de esta situación es el desmedido aumento de los vehículos de toda clase y la pretensión de obtener uno de estos sistemas de transporte para la comodidad o estatus de un reconocimiento social, esta situación se presenta con frecuencia en ciudades y países desarrollados, ejerciendo un continuo y masivo crecimiento sobre las capacidades de las vías públicas que existen en la actualidad. Las situaciones de congestión de tránsito vividas a diario al desplazarse por la ciudad para llegar a nuestro destino, evidencia el impacto negativo de esta situación, se requiere entonces de soluciones que permita mantener bajo control esta situación, no siendo fácil encontrar las medidas que contrarresten este problema. Con la aparición de las Redes inalámbricas Ad-Hoc VANETs, el problema de congestión de tráfico párese ser la solución más óptima al control de tráfico urbano que existe actualmente, dado a que entre las muchas aplicaciones que presenta estas nuevas Redes inalámbricas, está en que un vehículo puede comunicarse con los demás automóviles y al mismo tiempo con un proveedor de servicios, quien le podrá informar sobre el estado de las vías a los demás miembros de la Red, así se podrá tener un control vial que permita dar solución a la problemática de la congestión urbana que tanto afecta a las vías públicas. 18

19 3. MARCO CONTEXTUAL En las últimas décadas, cuantiosos esfuerzos han tratado de disminuir los problemas que provienen del tráfico rodado, desde entonces ha surgido la necesidad de empezar a dar solución a este problema, y es a partir de aquí que nace el estudio y la investigación de Redes dirigidas a vehículos, con la evolución y crecimiento que ha tenido la tecnología especialmente en computación móvil, comunicación inalámbrica y otros elementos, están impulsando a los Sistemas de Transporte Inteligentes (ITS) a que den un paso más allá, esta investigación se centra entonces en los elementos que surgen a raíz de la evolución de esta nueva tecnología, en este caso son los estándares, aplicaciones, implementaciones herramientas de simulación existentes, y demás conceptos que caracterizan a estas Redes vehiculares. Desde hace ya varios años son muchas las personas que han centrado sus estudios como trabajo de investigación en estas nuevas tecnologías Inalámbricas de movilidad para vehículos. El tema de las Redes VANETs está aún en proceso de desarrollo, de hecho existen varios grupos de trabajo, tanto por parte de las universidades y los gobiernos, como de la industria, que investigan en este campo debido a la multitud de posibles aplicaciones que podría suponer su manejo. Los estudios e investigaciones que se han hecho sobre el tema se han dirigido al análisis de los beneficios y aplicaciones que ofrecen las Redes inalámbricas vehiculares, a la viabilidad de estas tecnologías en el ámbito de los vehículos, al estudio y análisis de desempeño de los protocolos que manejan las Redes VANETs, la simulación de estas Redes también ha sido objeto de estudio debido a 19

20 que existen y se han desarrollado herramientas que permiten evidenciar cual es el alcance que despliegan las Redes vehiculares en un escenario real. La evolución de la tecnología ha sobrepasado todos los límites, y más aún en el ámbito de las comunicaciones, con el desarrollo de nuevas tecnologías enfocadas a los Sistemas de Transporte Inteligentes (ITS), se hace primordial realizar estos estudios para dejar las puertas abiertas a otras personas que quieran y desean seguir esta línea de investigación. 20

21 4. FUNDAMENTACIÓN TEORICA 4.1 HISTORIA DE LAS REDES VANETs Los principios de estas Redes se atribuyen a la necesidad que presentan los usuarios, para poder crear sus propias redes y así poder atender a necesidades concretas como son las de desplazamiento o de movilidad. Estos fueron los motivos fundamentales que llevaron crear y desarrollar Redes sin infraestructura fija, las cuales están compuestas por nodos de fácil despliegue y bajo costo. Las Redes Ad-Hoc, se definen como una de las categorías de las Redes inalámbricas que no depende de una infraestructura física desplegada para su funcionamiento, se denomina como una red flexible y de bajo costo que solo requiere de dos o más nodos para desplegarse (Reyes Morgado, 2009). Cada uno de los nodos puede actuar como transmisores, receptores o enrutadores, según sea preciso, sin necesidad de un punto de acceso centralizado. Simplemente cada uno de los nodos que llegue a la red debe tener la capacidad de adaptarse a la red, ya sea para transmitir o recibir información o como apoyo para que la comunicación entre dos nodos que no se encuentran dentro de sus radios de cobertura puedan comunicase entre sí. Para el caso en el que los nodos de la red pueden moverse estas redes se denominan redes móviles Ad-Hoc o (MANET), que en realidad son las más comunes (Gálvez Serna & Hincapié, 2011). Las Redes Ad-Hoc fueron creadas en la década de los 70, conocidas en ese entonces como las Redes de radio paquetes, desarrolladas por la agencia conocida como Defense Advanced Research Projectc Agency (DARPA) y empleadas para proyectos militares. Posteriormente en 1994 DARPA inició un programa que permitirá suministrar conectividad a los usuarios inalámbricos en cualquier momento con los mismos beneficios de conectividad de internet, conocido como Global Mobile Information Systems (GloMo). Gracias al buen 21

22 desempeño de estas Redes se tomó el estándar de la IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), que ha desarrollado el estándar que abarca la tecnología inalámbrica para la operación de Redes independientes permitiendo una comunicación entre ellas, dentro de este mismo estándar se desarrolló una extensión denominado s que busca permitir la comunicación en Redes auto configurables de topología Multisalto (Gálvez Serna & Hincapié, 2011). 4.2 DEFINICIÓN DE REDES VANETs Las Redes VANETs o Redes Ad-Hoc, no son más que Redes enfocadas a entornos vehiculares, en las cuales sus nodos son vehículos (automóviles, camiones, buses, etc.) los cuales constituyen una Red en pleno movimiento. Los nodos se mueven en forma arbitraria y pueden comunicarse entre ellos o pueden tener comunicación con algún tipo de infraestructura (ICESI, 2010). Estas Redes se crean de forma espontánea, con el movimiento de vehículos equipados con interfaces inalámbricas (OBUs - On Board Unit), que les permiten comunicarse unos con otros. De no ser posible la comunicación directa entre dos vehículos (fuente y destino), se usa la técnica Multi-hop (Múltiples saltos) para enviar los paquetes de datos de vehículo a vehículo hasta alcanzar el destino correspondiente (Royer, 1999). Se define entonces a las Redes VANETs como una clase de Red inalámbrica derivada de las Redes MANET (Mobile Ad-hoc Networks), que han surgido gracias a los avances tanto en las tecnologías inalámbricas e investigaciones en la industria automotriz para desarrollar Redes que permiten la comunicación entre vehículos a diferentes velocidades. En las redes vehiculares, cada vehículo es equipado con la tecnología necesaria para permitir capturar información de sí mismo como de su entorno, esta información no solo debe ser procesada para la toma de decisiones del mismo vehículo sino que también para ser transmitida a 22

23 los demás vehículos adyacentes o dentro de la topología (Blanco, Hernandez Suarez, & Salcedo Parra, 2010) Características. Debido a que en las Redes VANETs los vehículos pueden establecer una comunicación entre ellos y con algún tipo de infraestructura. Las Redes vehiculares tienen las siguientes características (Maldonado Narváez, 2012): Autonomía: cada terminal es un nodo autónomo con capacidad para procesar y enrutar la información proveniente de otros nodos de la misma red. Control distribuido de Red: el control se hace en cada nodo ya que no se tiene infraestructura que lo realice. Enrutamiento: es necesario que cada nodo por separado, y todos en conjunto, provean un mecanismo dinámico de enrutamiento. Los protocolos clásicos de enrutamiento no son aplicables a este tipo de redes ya que no están preparados para las variaciones de topología que presentan las VANET. Actualmente, se están desarrollando algoritmos de enrutamiento para enfrentar este problema. Topología de Red variable: en las redes vehiculares los nodos o vehículos se pueden mover de forma arbitraria, aunque a veces sigan algunos patrones de movilidad. Debido a esto, las Redes se pueden subdividir y por consiguiente, pueden experimentar la pérdida de paquetes. Para esto se deben desarrollar mecanismos que detecten estas circunstancias y que minimicen de esta forma sus efectos (Blanco, Hernandez Suarez, & Salcedo Parra, 2010). Energía Ilimitada: los inconvenientes de alimentación de los dispositivos móviles, no constituyen una limitación importante para las Redes vehiculares, ya que el propio nodo (vehículo), puede proporcionar energía permanente a los dispositivos informáticos y de comunicación. 23

24 Mayor Capacidad Computacional: las Redes vehiculares requieren a menudo brindar mayores capacidades de detección, comunicación y cómputo, por lo que los vehículos y las estaciones deben de contar con muy buenos equipos computacionales. Movilidad Predecible: Por lo general los vehículos tienden a tener movimientos de fácil predicción, al estar limitados por el diseño de las carreteras. Con la tecnología GPS, es posible conocer la posición exacta del vehiculó, con esta información y sabiendo además la trayectoria y velocidad de desplazamiento del mismo, se puede predecir su posición futura. Escala Potencialmente Grande: Las Redes vehiculares se extienden sobre toda la red vial, aumentando de tal forma el tamaño de la red, esto implica la participación de un elevado número de nodos, que requieren niveles de potencia elevados para ampliar su rango de cobertura y mantener las comunicaciones. Alta Movilidad: las Redes vehiculares operan sobre un entorno altamente dinámico. Los vehículos en las carreteras viajan a velocidades muy altas (100Km/h en autopistas y 60Km/h en la ciudad), lo cual conlleva a predecir que el periodo de comunicación inter-vehicular pueda ser muy corto (Maldonado Narváez, 2012). La topología de la red tiende a cambiar de forma aleatoria y rápida en todo momento, dificultando el establecimiento de la conectividad de la red, la cual debe mantenerse estable para que los servicios de comunicación puedan operar sin inconvenientes. En este caso el protocolo de enrutamiento debe modificarse o ajustarse (Gálvez Serna & Hincapié, 2011). Ancho de banda limitado: el ancho de banda en sistemas inalámbricos, que carecen de infraestructura física y más con dicha movilidad es mucho más reducido que el ancho de banda de redes que están preestablecidas. 24

25 Fluctuación de los enlaces: La calidad de la información se ve afectada a medida que los saltos entre los nodos de las Redes Ad Hoc se va incrementando debido a la adición de errores de bit entre cada salto (Gálvez Serna & Hincapié, 2011). La información tarda mucho en entregar los paquetes al destinó requerido. 4.3 ARQUITECTURA REDES VANETs Antes de mirar cómo está compuesta la arquitectura de las Redes VANETs, sería importante observar la arquitectura de las Redes Ad-Hoc: Las Redes Ad-Hoc se pueden clasificar en dos diferentes arquitecturas que se definen según la estructura que forman al construirse la red, la arquitectura plana y la arquitectura jerárquica. En la arquitectura plana (Figura 1), se realizan enlaces entre los nodos y sus vecinos de forma libre y se emplea el Multi-hop para que la información llegue a los demás nodos, son redes relativamente pequeñas, presenta un bajo consumo de potencia y deja de ser escalable a medida de que la red va creciendo. En la arquitectura jerárquica (Figura 2), se conforman grupos denominados clusters que se unen entre sí mediante un nodo que conocido como de cabecera o de borde que se comunica entre sí con otros nodos que permiten jerarquizar y darles diferentes funciones a los nodos que permitan la comunicación entre toda la red, se emplea normalmente para Redes Ad-Hoc más extensas, y depende de un algoritmo que permite la creación de cada uno de los clusters (Gálvez Serna & Hincapié, 2011). 25

26 Figura 1. Arquitectura plana de las Redes. Fuente: Gálvez Serna, J. A., & Hincapié, R. C. (s.f.). Las Redes Inalámbricas Ad-Hoc En La Comunicación Vehicular. 3 Figura 2. Arquitectura jerárquica de las Redes. Fuente: Gálvez Serna, J. A., & Hincapié, R. C. (s.f.). Las Redes Inalámbricas Ad-Hoc En La Comunicación Vehicular. 3 En general en las arquitecturas de las redes Ad-Hoc, existen dos fenómenos en este medio, los conocidos nodos ocultos que es cuando dos nodos transmisores no se ven entre si y no coordinan para la transmisión, generando interferencia en el nodo receptor; y los conocidos nodos expuestos que es cuando un nodo deja de transmitir porque cree que el canal está ocupado, cuando en realidad no, 26

27 simplemente está en mismo radio del otro nodo transmisor pero no del receptor, reduciendo así la tasa de transmisión y retardando la transmisión de la información. Estos fenómenos deberán ser mitigados por los protocolos de comunicación empleados (Gálvez Serna & Hincapié, 2011). La Arquitectura VANET de referencia, propuesta por el Car-to-Car Communication Consortium (C2C-CC) 1 que se aprecia en la (Figura 3); distingue tres dominios de comunicación en las redes vehiculares: Dominio en Vehículo, Dominio Ad-Hoc y Dominio Infraestructura (Maldonado Narváez, 2012). Figura 3. Arquitectura de referencia para Redes vehiculares C2C-CC. Fuente: Hassnaa Moustafa, S. M. (Noviembre 10 del 2008). Introduction to Vehicular Networks. UTP Electronic and Digital Intellectual Asset

28 El Dominio en Vehículo, se refiere a una Red local dentro de cada vehículo, compuesta evidentemente por dos tipos de unidades como lo podemos observar en la (Figura 4): La On-Board Unit (OBU): Una OBU es un dispositivo en el vehículo, que tiene capacidades de comunicación inalámbrica o cableada. La AU: Es un dispositivo que ejecuta una o múltiples aplicaciones; mientras hace uso de las capacidades de comunicación de la OBU. Las AU pueden ser los computadores portátiles, PDAs, smartphones, que se conectan de forma dinámica a una OBU (Moustafa, Senouci, & Jerbi, 2008). Figura 4. Equipamiento para comunicaciones vehiculares. Fuente: El Dominio Ad-Hoc, se refiere a una comunicación vehículo a vehículo (V2V) sin apoyo de la Red de infraestructura (Figura 5). Aquí la Red se compone por los vehículos equipados con OBUs y las RSUs que se fijan a lo largo de la carretera, para mejorar la seguridad vial; mediante la ejecución de aplicaciones especiales, o el envío, recepción y retransmisión de datos a las unidades vehiculares. Las OBUs de diferentes vehículos 28

29 forman la Red Ad-Hoc móvil (MANET), donde cada OBU integra características inalámbricas de comunicación; homogéneas o heterogéneas, que definen el rango de cobertura o limitan la propagación (Moustafa, Senouci, & Jerbi, 2008). Figura 5. Comunicación vehículo a vehículo (V2V). Fuentes: Smart Computing Review, A Survey of Greedy Routing Protocols for Vehicular Ad-Hoc Networks, Abril El Dominio Infraestructura, como su nombre lo indica; se refiere a la comunicación vehicular, con soporte de la red de infraestructura. El acceso a ella, puede ser por intermedio de las RSUs y Hotspots públicos, comerciales o privados; o también aprovechando las capacidades de comunicación de las redes celulares y tecnologías radio (GSM, GPRS, UMTS, WIMAX) integradas como parte del equipamiento OBU de las unidades vehiculares, en caso de que los terminales RSUs y Hotspots sean insuficientes (Moustafa, Senouci, & Jerbi, 2008). 29

30 Figura 6. Comunicación Vehicular. Fuentes: Smart Computing Review, A Survey of Greedy Routing Protocols for Vehicular Ad-Hoc Networks, Abril Las Redes Ad-Hoc utilizan tecnologías inalámbricas diferentes para la comunicación entre sus dominios, como es la WLAN basada en el estándar IEEE , la de comunicación dedicada a corto alcance (DSRC) y la tecnología GPRS2/UMTS3.En la (Figura 6) se aprecia la comunicación vehicular que se presenta en el dominio de la Infraestructura, donde se destaca un modelo Híbrido y se observa la comunicación que existe vehículo a vehículo (V2V), vehículo a infraestructura (V2I) y viceversa. 4.4 REQUERIMIENTOS Probablemente los problemas más importantes que se tengan a la hora de llevar la implementación de las Redes VANETs, son el inadecuado sistema de canal de Radio y demás componentes eléctricos que ayudarían a establecer una conexión vehículo a vehículo y de vehículo a infraestructura, son muchos los países que aún tienen una inadecuada estructura en sus Redes de comunicaciones, y es precisamente donde nacen los desafíos de las Redes Ad-Hoc, pues estos 30

31 sistemas necesitan asegurar de que las comunicaciones se realicen con una situación de baja densidad en su ancho de banda, que exista un control adecuado en las líneas de transferencias de datos, que manejen los protocolos apropiados y unos de los principales factores a tener en cuenta es la asignación del espectro para el DSRC pues son muchos los países que deberían de restructurar sus bandas de frecuencias. 4.5 ESTÁNDARES A TENER EN CUENTA EN LAS REDES VANETs P: Interfaz para la Familia 1609e Permite la comunicación entre dispositivos que se mueven a una velocidad vehicular de hasta 200 Km / h. Es parte de la estructura de acceso inalámbrico en entornos vehiculares (WAVE) p define la parte inferior de la capa MAC, mientras que la familia de estándares IEEE 1609 se centra en la parte superior de la capa MAC (1609.4), redes (1609.3),seguridad (1609.2), gestión de recursos (1609.1), gestión de la comunicación (1609.5), y la arquitectura general (1609.0). El intercambio de datos entre los dispositivos móviles es limitado a unos pocos segundos antes de que se pierda la conectividad. Los dispositivos no se asocian, ni se autentican previamente, en cambio se unen a las redes WAVE con un procedimiento interno del dispositivo, sin ningún tipo de intercambio de tramas en el medio inalámbrico (Gonzalez, Universo de la Familia de Estándares IEEE , 2012) , W: Mejoras en la seguridad. Este estándar protege las redes contra la interrupción causada por los sistemas maliciosos que crean peticiones que parecen ser enviadas por un equipo específico. Este estándar pretende seguir la protección que aporta el estándar i más allá de los datos responsables de las principales operaciones de una Red hasta las tramas de gestión, responsables de las principales operaciones de una Red. 31

32 d, H, Y Requisitos reglamentarios del espectro. A pesar de tiene sus raíces en el mundo exento de licencia para la banda de 2,4 GHz, en junio de 1999 el proyecto d fue aprobado y destinado a hacer frente a las necesidades de direcciones regionales. Además de información específica del país, un d AP transmite información sobre los límites permitidos de potencia de transmisión de los canales de frecuencias. Dado que los dispositivos a son usuarios secundarios en la banda de 5 GHz en la banda de Europa, ellos deben evitar la interferencia en los enlaces satélites de subida de los radares meteorológicos. En el 2003, h añade la DFS y TPC que se requieren para el funcionamiento en Europa. Con h, un AP puede callar dispositivos asociados e incluso solicitar que realicen mediciones en otros canales de frecuencias. De acuerdo con el reglamento de la FCC para la banda de 3,65 GHz, los dispositivos deben estar habilitados por un operador de red. Por lo tanto, el equipo cliente sea móvil o fijo debe buscar mensajes transmitidos por los puntos de acceso de un proveedor. Es obligación del operador de red garantizar que dentro de las áreas específicas designadas la interferencia se limite a un cierto umbral, donde los APs no transmiten los mensajes a los clientes. El valor por defecto para y acerca de la propagación de la señal en el medio inalámbrico es de 1 microsegundo (Gonzalez, Universo de la Familia de Estándares IEEE , 2012) c, F, K, S, V: 802 Integración y Gestión de Red proporciona mecanismos para la interoperabilidad con otros estándares c define los medios necesarios para la WLAN. En 1998, c se convirtió en parte del actual estándar d que define el concepto general de 802 MAC (capa 2 de reinstalación). 32

33 Para evitar confusiones con todas las funciones 802, define un dispositivo que conecta un con uno que no lo es para formar un portal. Si bien el estándar permitiría APs sin conexión, casi todos los dispositivos en el mercado incluyen un puerto Ethernet. Con Ethernet se llega a ser la columna vertebral típica de los puntos de acceso WLAN. Aunque en el año ,11TG f comenzó a trabajar en una práctica recomendada para un Protocolo Inter-Access Point, conocida hoy como Esto permite que los puntos de acceso de diferentes proveedores se puedan comunicar a través de tramas IP y TCP/UDP. Con el soporte para la formación y mantenimiento de una red de varios puntos de acceso, la transferencia de contexto, y el almacenamiento en caché de dispositivos móviles. El s permite una estructura Multi-hop, donde los dispositivos mutuamente sirven como Router inalámbricos. Desde una malla s se transmite de forma transparente múltiples saltos dentro de la capa MAC, esta se integra a la perfección con otras redes 802. Con el aumento del tamaño de las áreas cubiertas por WLANs, la especificación de un estándar de gestión de red se ha convertido en una urgencia. El k y las mejoras de v proporcionan un marco para los recursos de radio y la gestión de redes, respectivamente. Los informes de mediciones del k incluyen una carga de canal y el histograma de ruido, proporcionando la información de ubicación, dando detalles sobre un enlace inalámbrico y sobre los puntos de acceso por medio de un informe detallado de sus APs vecinos. Mientras que muchos fabricantes ya utilizan estadísticas del dispositivo para la selección del canal, k ofrece la primera solución estandarizada. Con el filtrado de tráfico, diagnóstico y notificación de eventos v se centra en el dispositivo y la gestión de red. La novena corrección de introduce nuevas funcionalidades que permiten un tiempo de reposo prolongado para las estaciones. Estos, por ejemplo, permiten a los proxy de los 33

34 puntos de acceso contar con un Protocolo de Resolución de Direcciones (ARP) para las solicitudes de sus dispositivos asociados, filtrando el tráfico de los APs que aparece en una estación específica, de forma tal que las estaciones tengan transmisiones flexibles y no necesiten alertas en cada período de transmisión de servicios, sean de difusión y/o multidifusión (Gonzalez, Universo de la Familia de Estándares IEEE , 2012) Estándar IEEE p WAVE. Este estándar desde sus inicios se ha convertido como una solución a la interconexión de terminales inalámbricos, conforme a pasado el tiempo este estándar ha soportado muchos cambios y son precisamente estas innovaciones que hacen de este estándar el más apto para cumplir con las características donde este va a ser implementado o va a ser su entorno de operación. Es importante resaltar que a medida que pasa el tiempo surgen nuevos componentes de aprovechamiento de los recursos que ofrecen las Redes inalámbricas. Es el caso de las redes Ad-Hoc móviles (MANET). Este tipo de Redes se caracteriza principalmente por estar constituido por nodos con capacidades de movilidad, lo que implica que los procesos de transmisión y recepción se vean afectados por el tiempo y la posición espacial de los mismos. Un caso especıfico de estas Redes son las VANET (redes Ad-Hoc vehiculares), que intercambian información de interés o bien entre vehículos o entre vehículos e infraestructura, y proporcionan así a los pasajeros prestaciones avanzadas en materia de seguridad, control del tráfico rodado, ocio y acceso a información (Tomás Gabarrón, Egea López, & García Haro). WAVE adopta de forma específica la denominación IEEE p, es una evolución del estándar IEEE a con modificaciones a nivel físico y MAC 34

35 para mejorar su comportamiento en el entorno vehicular. Al igual que IEEE a, WAVE utiliza OFDM, pero con tasas de transmisión de 3, 4.5, 6, 9, 12, 18, 24, y 27 Mbps en canales de 10 MHz. Utiliza 52 sub-portadoras moduladas utilizando BPSK, QPSK, 16-QAM o 64-QAM así como codificaciones de ratios 1/2, 2/3, o 3/4. Además, IEEE p hereda los procedimientos de diferenciación de servicios que ya contemplaba la extensión e mediante la creación de una serie de interfaces que permiten administrar el servicio de los paquetes según la prioridad que tengan asignada (Tomás Gabarrón, Egea López, & García Haro), (Lequerica Roca & Cortazar Múgica, s.f) Arquitectura WAVE. WAVE (Wireless Access in Vehicular Environments) constituye la arquitectura de protocolos que administra las capas de nivel de Red, enlace, acceso al medio y física para las comunicaciones en VANETs, (Tomás Gabarrón, Egea López, & García Haro). En la (Figura 7) se puede apreciar la arquitectura de protocolos WAVE. Figura 7. Arquitectura de protocolos en WAVE (Wireless Access in Vehicular Environments). Fuente: Evaluación de mecanismos de priorización en p con VHDL. 35

36 DSRC (Dedicated Short Range Communications). La historia de la arquitectura WAVE se remonta a 1999 cuando la FCC (Federal Communications Commission) estadounidense estableció un espectro de 75 MHz en la banda de los 5.9 GHz (banda de los ITS, Sistemas Inteligentes de Transporte) para albergar de manera exclusiva las tecnologías emergentes de radiocomunicaciones que tendrían lugar en las Redes vehiculares de nueva generación (Tomás Gabarrón, Egea López, & García Haro). Figura 8. Estructura del espectro en la banda de los SIT (Sistemas Inteligentes de Transporte). Fuente: Evaluación de mecanismos de priorización en p con VHDL. La (Figura 8) muestra el espectro que adopta el DSRC en esta banda, y se estructura según siete canales de 10 MHz cada uno. 4.6 FUNCIONAMIENTO Las Redes VANETs empiezan a ejecutar o a realizar su trabajo desde sus nodos móviles, que resultan ser nada más y nada menos que los vehículos que conforman la Red, estos buscan establecer una comunicación entre sí, una vez se instaura un intercambio de información entre ambos nodos se empieza a efectuar o desarrollar una de las características que alberga estas Redes, como es la 36

37 autonomía, donde cada uno de sus nodos tiene la capacidad de recibir, procesar, transmitir y enrutar información, cada nodo realiza el control de la información, la encamina y establece una comunicación entre los demás nodos de la Red, permitiendo así enrutar los paquetes. Los nodos pueden desplazarse arbitrariamente entrando y saliendo de la Red cuando lo considere necesario, esto se presenta debido a las altas velocidades de movilidad que los vehículos desarrollan, también por la capacidad variable que presentan los enlaces y por la cantidad de enlaces inalámbricos que debe cruzar en ciertos recorridos para poder llegar así a su destino. 4.7 APLICACIONES Uno de los principales objetivos de los Sistemas Inteligentes de Transportes (SIT) es sin lugar a dudas, poder brindar un mejor escenario de conocimiento de las carreteras a los conductores, para de cierta forma poder reducir el número de accidentes y a su vez la conducción se pueda realizar de una manera más cómoda y fluida. Para las Redes que permiten la comunicación de vehículo a vehículo como lo son las Redes VANETs, las aplicaciones pueden ir desde un simple intercambio de información entre sus nodos, hasta el poder tener acceso a contenidos Multimedia e internet, los beneficios de estas Redes vehiculares se pueden ver más en detalle en las siguientes aplicaciones: 37

38 4.7.1 Seguridad activa. La seguridad activa está catalogada como el servicio más demandado por las Redes VANETs, el objetivo de esta categoría es poder suministrar recursos a los conductores para que estos realicen una conducción segura, obteniendo información de situaciones peligrosas, para que el vehículo esté preparado para evitar accidentes o para reaccionar apropiadamente si un accidente no puede evitarse. Las aplicaciones de Seguridad activa se clasifican según el nivel de peligro: Peligro bajo; está asociado a situaciones como por ejemplo la existencia de curvas en la carretera, éstas son estáticas y por lo tanto previsibles. Peligro elevado; se da cuando ocurren situaciones anormales de circulación y cambio en las condiciones de las carreteras luego estas situaciones son de tipo dinámico y no tan altamente previsibles. Peligro alto; cuando las aplicaciones intentan evitar colisiones (por ejemplo, si un vehículo frena de manera brusca en situaciones de tráfico denso). Por último, cuando el peligro se ha convertido en un incidente, es importante advertir a los vehículos aproximándose o llamar para pedir ayuda (Murcia Hernández, 2010) Servicio público. Las aplicaciones de las Redes vehiculares están destinadas a acompañar a la labor de servicios públicos, brindando apoyo a unidades de emergencia como lo son las ambulancias, llamadas de urgencia etc. Estas aplicaciones buscan mejorar la atención que existe hoy en día de las unidades de emergencia y unidades de respuesta rápida, ante una eventual catástrofe natural y por cualquier otro motivo que la situación amerite un despliegue rápido de sus unidades vehiculares. Además, este tipo de aplicaciones permitirían simplificar la vigilancia como si se estuviera tratando de un sistema de correo electrónico. Un servicio de esta 38

39 categoría que será implantado a nivel Europeo será la llamada de urgencia (ecall) un dispositivo instalado en un vehículo que, o bien cuando se produce un grave accidente, o de manera manual por los utilitarios del vehículo, transmite una llamada de urgencia al punto de respuesta del servicio público (PSAP Public Safety Answering Point) más cercano, y, al mismo tiempo, envía determinados datos sobre el vehículo, en particular, su localización precisa ( Rodríguez García, 2009) Mejoramiento de conducción. Esta clase de aplicación busca mejorar o facilitar por medio de la comunicación la conducción de un vehículo en diferentes escenarios, es decir en diferentes contextos de carreteras tanto en la ciudad como a las afueras de la misma, en un primer caso las comunicaciones se destinan a ayudar al conductor en circunstancias de tráfico estándar, como puede ser la de cómo llegar a una autopista. En el segundo caso se puede trasladar a un accidente, la alerta se propaga a todos los vehículos que se encuentran en un área de muchos kilómetros a la redonda, y se les informa sobre un obstáculo que se encuentra en la dirección donde posiblemente ellos se dirigen, así los vehículos tomaran caminos alternos para llegar a su destino ( Rodríguez García, 2009) Negocios y entretenimiento. Aquí se podrían describir un gran número de aplicaciones, dado a que la aplicación se centra en la prestación de servicios a los usuarios, procesamiento de datos de tareas del vehículo o solicitudes de pago, así como en la Descarga de música, servicios de flota para empresas dedicadas al transporte, un simple mantenimiento de vehículo, o realizaciones de pago por estacionamientos o por el peaje de las carreteras. La mayoría de estas aplicaciones se centran en el aumento del disfrute y del confort para los utilitarios del auto ( Rodríguez García, 2009). 39

40 4.8 IMPLEMENTACIONES Debido a los grandes beneficios que las Redes VANETs despliegan, se han establecido y desarrollado diferentes proyectos, por múltiples consorcios tratando de explotar el potencial que estas Redes ofrecen, Estas entidades y proyectos involucran a distintos sectores de la población, constructoras, agencias de viaje, operadores, obviamente la industria del automóvil y algunos otros proveedores de servicio. Es importante resaltar que estos proyectos se financian principalmente con ayuda de los gobiernos nacionales, también los gobiernos son los encargados en asignar el espectro con su respectiva licencia, generalmente en la banda de los 5.8/5.9-GHz y lo que es en Japón en la banda de los 700Mhz, la (Figura 9) muestra la asignación del espectro para DSRC en el mundo. Figura 9. Asignación de espectro para DSRC. Fuente: Las actividades en sus normas de radiocomunicaciones de la UIT-R y en Japón. 40

41 Los proyectos más importantes en la actualidad se concentran en Europa, algunos en fase de desarrollo y otros ya efectuados, de los cuales podemos mencionar (Murcia Hernández, 2010): CityMobil es el nombre del proyecto, su financiación fue por medio de la Unión Europea, en el periodo del , donde se hace la integración del transporte computarizado en el medio urbano, basado en las implementaciones de la vida real. El Ministerio de economía y tecnología de Alemania ayudo a implantar el proyecto AKTIV, donde se hace un diseño, desarrollo y evaluación de los sistemas de asistencia al conductor, su periodo de desarrollo tardo alrededor de cuatro años COOPERS es un proyecto de aplicaciones telemáticas para la infraestructura vial de cooperación de gestión de tráfico, desarrollado en el 2007 y terminado en el 2010 con ayuda de la Unión Europea. En el periodo del 2007 al 2011, la Unión Europea ayuda al desarrollo del proyecto denominado CVIS, donde su principal objetivo era poder garantizar a los vehículos un terminal con conexión permanente a internet, una arquitectura de comunicaciones abierta, aplicaciones comerciales, kit de herramientas, y hojas de ruta de implementación. EVITA ( ), AFESPOT ( ), son otros de los proyectos desarrollados e implementados con ayuda de la Unión Europea, la finalidad de los proyectos se centra en la comunicación intravehicular segura, creación de Redes, localización exacta relativa, mapas locales de tráfico dinámicos. El Ministerio de Tierras, Infraestructura, Transportes y Turismo de Japón ayuda a la implementación del proyecto SmartWay, el objetivo de este se centró en la seguridad de los vehículos en carretera. 41

42 4.9 SIMULADORES EXISTENTES Los Sistemas de Transporte Inteligentes (STI) se consideran como una tecnología clave para mejorar la seguridad vial y el confort de conductores y pasajeros durante la experiencia en carretera, estos sistemas han llevado a la investigación y crecimiento de los modelos de movilidad como también al desarrollo de múltiples herramientas de simulación, en un principio estos modelos y simuladores fueron creados y diseñados para que trabajaran de forma independiente, sin que hubiera una interacción entre ellos. Al comprender que estas herramientas prometedoras podrían servir para estudio de las Redes Ad-Hoc vehiculares VANETs, en especial los simuladores de tipo OpenSource, se adoptan para los diferentes intereses de los usuarios, debido a la alta disponibilidad y funcionalidad fuera de restricciones, que brindan a la comunidad investigadora. En un principio el estudio de las Redes VANETs se genera mediante la utilización de simuladores: A) Simuladores Aislados. B) Simuladores integrados. C) Simuladores híbridos Simuladores aislados. Donde se establece por separado la herramienta para simular la movilidad de los vehículos, conocidos como Simuladores de tráfico. 42

43 Tabla 1. Simuladores de Tráfico. SIMULADOR Descripción Desarrollador Plataforma etexas VanetMobiSim SUMO VISSIM MITSIM Modelo de simulación de tráfico microscópico que ha sido actualizado por Harmonía para actuar como una biblioteca de simulación para aplicaciones de programa de vehículos conectados e incorporar ciertas SAE J2735 mensajes vehículos. Es una extensión de la herramienta (CanuMobiSim), un marco flexible para el modelado de la movilidad del usuario. Puede generar trazas de movimiento en diferentes formatos, el apoyo a diferentes simulación / emulación de herramientas para redes móviles (NS2, GloMoSim. QualNet, NET). SUMO (Simulation of Urban MObility) consiste en una herramienta freeware y opensource, de uso principal en proyectos de investigación sobre tráfico vehicular tales como patrones de comportamiento de conductores, patrones de movilidad, etc. El proyecto Simulación Visual tráfico dirigido a proporcionar una implementación para el movimiento de vehículos urbanos utilizando un enfoque de simulación microscópica Un enfoque de simulación microscópica, en la que están representados los movimientos de los vehículos particulares, se adopta para el flujo de tráfico de modelo en el simulador de tráfico. Los diversos componentes de MITSIM, se organizan en tres modulos: 1. Simulador de tráfico microscópico (MITSIM), 2. Simulador de Gestión del Tráfico (TMS), 3. Interfaz gráfica de usuario (GUI) Universidad de Texas en Austin. Institut Eurécom, Politecnico di Torino. Instituto de Sistemas de Transporte Centro Aeroespacial Alemán. Imperial College de Londres. Caliper Corporation Fuente: Elaboración propia. Disponible para Windows sistemas Linux. Windows, Linux. Disponible para Windows, Linus,MacOs. Lenguaje Escrito Escrito en Java y el modelo está escrito en FORTRAN. Java C++ Software gratuito SI SI SI Multiplataforma Java SI Multiplataforma C++ SI Como parte de los simuladores aislados encontramos aquellos simuladores dedicados a generar los enlaces de comunicación para dichas Redes vehiculares llamados Simuladores de Red. 43

44 Tabla 2. Simuladores de Red. SIMULADOR Descripción Desarrollador Plataforma NS-2 JIST-SWANS El usuario describe una topología de red por medio de scripts OTcl, y luego el programa principal de ns-2 simular dicha topología utilizando los parámetros definidos. JIST es un motor de simulación de eventos discretos de alto rendimiento que se ejecuta en una máquina virtual Java estándar. Se trata de un prototipo de un nuevo enfoque de propósito general para la construcción de simuladores de eventos discretos llamado simulación de la máquina virtual basado, que unifica los sistemas tradicionales, La plataforma de simulación resultante es sorprendentemente eficaz. Se supera a tiempos de ejecución de simulación altamente optimizados existentes tanto en el tiempo y el consumo de memoria. Comunidad de investigadores e instituciones. Rimon Barr, Zygmunt J. Haas, Robbert van Renesse, Kelwin Tamtoro, Benedicto Scott,, Clifton Lin, Marcos Fong, Edwin Cheung. Disponible para Linux,FreeBSD Solaris,Mac Os X, Windows utilizando Cyqwin. Lenguaje Escrito C++ Software gratuito Multiplataforma Escrito C Pársec SI SI GTNetS El Georgia Tech Network Simulator (GTNetS) es un entorno de simulación de la red con todas las funciones que permite a los investigadores en redes de computadoras para estudiar el comportamiento de moderada a redes de gran escala, bajo una variedad de condiciones. George F Riley. Disponible para Linux, OSX, Solaris Windows. Java SI OMNeT++ Es un simulador de red basado en C++ que permite modelar redes de comunicaciones cableadas e inalámbricas, la ventaja de éste simulador sobre otros es la gran cantidad de módulos independientes creados para dar soporte a funciones específicas y que se integran de manera natural. András Varga. Multiplataforma C++ SI Fuente: Elaboración propia. 44

45 4.9.2 Simuladores integrados. Estos simuladores sustituyen a los simuladores de Red y a los de movilidad, llegado el caso de que ambos no puedan interactuar completamente, los simuladores integrados son conocidos como Off-The Shell. El principal objetivo de estos simuladores es que ambos modelos estén trabajando e interactuando de manera eficiente, la desventaja que tienen es la mala calidad del simulador de Redes. Las pruebas que se han hecho es utilizando los efectos básicos de una Red, donde estos simuladores no han alcanzado las expectativas que se requieren. Tabla 3. Simuladores Integrados. SIMULADOR Descripción Desarrollador Plataforma GrooveNet GroveNet es el proyecto central de la modelización y visualización de la movilidad para vehículos, es un simulador híbrido que permite la comunicación entre vehículos simulados, vehículos reales y entre los vehículos reales y simulados. Al modelar la comunicación entre vehículos en una topografía real de la calle basada en mapas se facilita el diseño del protocolo. La arquitectura modular de GrooveNet incorpora la movilidad, el viaje y los modelos de difusión. Universidad de Pensilvania, universidad de Carnegie Mellon en Pittsburg y la empresa Automovilística General Motors. Lenguaje Escrito Software gratuito Multiplataforma. Java SI NS-3 En este simulador la movilidad de vehículos y comunicación en red están integrados a través de eventos. Los manejadores de eventos creados por el usuario pueden enviar mensajes de red o alterar la movilidad de los vehículos cada vez que se recibe un mensaje de red o bien cada vez que la movilidad se ve modificada por el modelo de movilidad. Universidad de Washington,Instituto Tecnológico de Georgia. Multiplataforma C++ SI 45

46 NCTUns NCTUns, es un simulador de red extensible así como un emulador capaz de simular distintos protocolos utilizados, Esta herramienta no se centra específicamente en la movilidad de vehículos, sino que proporciona una gama completa de la pila de herramientas de simulación de red NCTuns contiene funcionalidades suficientes para el modelado de la movilidad de vehículos tales como patrones de conducción humana. Universidad Chiao Tung de Taiwan. Linux. C++ SI Fuente: Elaboración propia basada Simuladores híbridos. El propósito de estos simuladores es crear un enlace hibrido entre el simulador de Red y el de movilidad, a través de una interfaz diseñada para este fin. Donde ambos simuladores trabajan en paralelo y por tal razón pueden interactuar dinámicamente entre sí, mediante el cambio de los patrones de movilidad establecidos en los flujos de Red y viceversa. Los simuladores híbridos nos permiten beneficiarnos mejor de las propiedades que nos ofrecen los simuladores de Red y movilidad, dado a que estos se pueden adaptar mucho mejor a los modelos de movilidad de última generación, pero se requiere de numerosos recursos de máquina, dado a que ambos simuladores necesitan trabajar al mismo tiempo y el desarrollo de la interfaz de interconexión no es una labor fácil en función de la Red específica y los simuladores de movilidad (Murcia Hernández, 2010). 46

47 Tabla 4. Simuladores Híbridos. SIMULADOR Descripción Desarrollador Plataforma TRANS TRANS (Traffic and Network Simulation Environment), es una herramienta de interfaz gráfica de usuario que integra simuladores de tráfico y de la red (SUMO y ns2) para generar simulaciones realistas de Redes Vehiculares Ad hoc (VANETs). Trans permite que la información intercambiada en una VANET para influir en el comportamiento del vehículo en el modelo de movilidad. Ecole Polytechnique Fédérale Lausanne. Lenguaje Escrito Software gratuito Multiplataforma. Java SI MobiREAL MobileReal (A Realistic Network Simulator), es un simulador novedoso para la sociedad con dispositivos móviles. Permite simular la movilidad real de los seres humanos y los automóviles, cambiando su comportamiento en función de un contexto de aplicación dado y así obtener una evaluación detallada de las aplicaciones de red, protocolos de enrutamiento, las infraestructuras, etc. MobiREAL permite simular redes móviles ad-hoc mediante la adición modelos de movilidad a un simulador de redes GTNetS. Universidad de Osaka, Japón. Multiplataforma C++ Se puede utilizar para fines de investigación y uso no comercial. VEINS VEINS (Vehicles in Network Simulation), es un simulador de VANET, el cual permite integrar un simulador de tráfico como SUMO y un simulador de red como Omnet++, con la ventaja sobre otros simuladores híbridos de que permite establecer una comunicación bidireccional entre los simuladores mencionados, presentando una simulación más interactiva y más cercana a la realidad. Universidad de Erlangen- Nürnberg, Alemania. Multiplataforma C++ SI Fuente: Elaboración propia. 47

48 5. PROCESO Y DESARROLLO DE LA SIMULACION DEL PROYECTO En el proceso de simulación se exploraron inicialmente los siguientes simuladores: SUMO como un generador de tráfico, OMneT++ como simulador de Red y VEINS como enlace híbrido de comunicación entre los dos simuladores mencionados, se eligen en una primera instancia para la simulación del proyecto, sin embargo al momento de instalarlos y ejecutarlos presentaron problemas de afinidad, debido a que las versiones que se manejan para estos tipos de simuladores actualmente se encuentran con sus archivos incompletos y en la mayoría de los casos sus distribuidores ya no dan soporte a estas versiones, por tal razón se tuvo que hacer otra elección de simulador y se decidió trabajar con el simulador Integrado NCTUns, este simulador está compuesto por los elementos necesarios para simular Redes, movilidad y diferentes tecnologías, lo que lo hace un simulador versátil para el objetivo de este proyecto. Pero teniendo en cuenta que con los primeros simuladores mencionados se trabajó un tiempo considerable y se estudiaron a fondo, se anexa toda la documentación correspondiente a su instalación, definición, integración y demás componentes importantes que se investigaron, la información correspondiente a estos simuladores se encuentra en la página de Anexos. 5.1 SIMULADOR ESCOGIDO PARA LA SIMULACIÓN NCTUns NCTUns es un simulador de redes nuevas que proporciona unas características únicas, suministra muchas ventajas notables que no pueden ser fácilmente alcanzadas por simuladores de redes tradicionales, es un software de código abierto que se ejecuta en Linux y es utilizado por muchos investigadores en el mundo. Esta herramienta no se centra específicamente en la movilidad de 48

49 vehículos, también proporciona una serie de elementos que permiten la simulación de Red, NCTUns contiene muchas funcionalidades para el modelado de vehículos, como es los patrones de conducción humana car-following, y también para el control de intersecciones. Fue desarrollado en Chiao Tung University (NCTU) en Taiwan, NCTUns simula redes IP basadas en Ethernet, redes Wireless LAN IEEE b, redes celulares GPRS, redes ópticas, redes en malla Wireless IEEE b, redes QoS IEEE e, redes Ad-Hoc y redes inalámbricas con antenas direccionales (Hernández Mantilla, 2008). NCTUns simula dispositivos de red como Hubs Ethernet, Switches, Routers, Hosts, puntos de acceso inalámbricos IEEE b, interfaces, etc. Para redes ópticas, simula Switches de circuitos en redes ópticas y Switches de ráfagas en redes ópticas, fibras ópticas WDM y anillos de protección WDM. Para redes QoS, simula Routers interiores y de frontera. Para redes GPRS, simula teléfonos GPRS, estaciones base GPRS, dispositivos GGSN y SGSN. Para redes WIMAX d, simula estaciones base en modo PMP (punto-multipunto), las estaciones base en modo malla y sus correspondientes equipos de usuario SS (Subscriber Stations). Para redes DVB-RCS, simula el satélite geoestacionario, el centro de control de red (NCC), el terminal de satélite de retorno de canal (RCST), el alimentador, el proveedor del servicio, el tráfico de la puerta de acceso (gateway). Para redes vehiculares inalámbricas, simula vehículos ITS equipados con una interfaz inalámbrica en modo Ad-Hoc b, vehículos ITS equipados con una interfaz inalámbrica en modo de infraestructura b, vehículos ITS equipados con una interfaz inalámbrica GPRS, vehículos ITS equipados con una interfaz inalámbrica DVB-RCST, vehículos ITS equipados con las cuatro diferentes interfaces inalámbricas. Para nodos móviles equipados con múltiples interfaces inalámbricas heterogéneas, simula un nodo móvil tradicional que se mueve por una ruta 49

50 especificada, un carro ITS que automáticamente se mueve sobre una carretera construida (Hernández Mantilla, 2008). En su versión 5.0, que es la que se utilizó en esta caso proporciona una implementación completa de la IEEE p / 1609 las normas definidas para redes vehiculares inalámbricas (Shie-Yuan Wang, Chih-Che Lin, 2010). Debido a su gran acogida en el campo de la investigación se volvió un Software comercial y su última versión libre fue la 6.0. Para este proyecto utilizamos algunos de los elementos que provee el simulador para redes VANETs. Los elementos y tecnologías con los que dispone el simulador para Redes VANETs son los siguientes: Tecnologías: IEEE b, IEEE e, IEEE p, GPRS, IP MÓVIL. Elementos de Red: Host, Routers, Estaciones Base, enlaces, antenas, Switches. Otros: Intersecciones vehiculares, Vehículos, avenidas programables para varios carriles. Teniendo en cuenta que una de las características principales de las redes VANETs es su habilidad para trabajar con diferentes tecnologías, el simulador NCTUns dispone de vehículos para cada una de las tecnologías o vehículos integrados que funcionan para simular estos procesos, como se puede ver en la (Figura 10). 50

51 Figura 10. Elementos vehiculares para representar las Tecnologías. Fuente: Elaboración propia. 5.2 INSTALACIÓN DEL NCTUns La instalación y configuración de este simulador es sencilla, pero se debe tener en cuenta que versión del Fedora tiene la maquina donde se va a instalar el simulador, para este caso se utilizara una versión del Fedora 9, después de tener presente esta consideración se podrá instalar sin problemas si se siguen los siguientes pasos (Becerra, 2006) : En este caso, en la Universidad se hallaba una máquina que tenía la herramienta instalada, es importante aclarar que actualmente ya no se encuentran disponibles las descargas de las versiones del NCTUns, por lo que el acceso a esta 51

52 herramienta se vuelve difícil, pero una vez se cuenta con la versión del NCTUns se procede a: 1) Tener instalado en la máquina que va a utilizar un Fedora core 9. Tener en cuenta que si desea tener una instalación exitosa del simulador, se debe instalar Fedora core sin ningún cortafuegos. 2) Extraer los archivos del NCTUns en la carpeta de preferencia, para poder acceder a las librerías y a los directorios del programa. Al descomprimir automáticamente se creará una carpeta con el nombre NCTUns5.0 3) Ubicado en /home/nombre_usuario/nctuns5.0, abra un terminal en modo superusuario para realizar la instalación del simulador. Para esto digite en el terminal./install.sh. Los archivos del simulador se guardarán automáticamente en la ruta /usr/local/nctuns. Durante la instalación de NCTUns se crea un nuevo kernel para Fedora en el cual se puede ejecutar el simulador. Este nuevo kernel aparecerá en la ventana del gestor de arranque junto con otros sistemas operativos que usted tenga instalado en su computador. 4) Ubicado en /home/nombre_usuario/nctuns5.0, abra un terminal en modo superusuario para realizar la instalación del simulador. Para esto digite en el terminal./install.sh. Los archivos del simulador se guardarán automáticamente en la ruta /usr/local/nctuns. Durante la instalación de NCTUns se crea un nuevo kernel para Fedora en el cual se puede ejecutar el simulador. Este nuevo kernel aparecerá en la ventana del gestor de arranque junto con otros sistemas operativos que usted tenga instalado en su computador. 5) Desactivar el cortafuego y todas las Reglas con los siguientes comandos: ipatables-f ipatables-l. 6) Reinicie el computador y entre por el nuevo kernel de NCTUns. 52

53 7) Terminada la instalación el programa le dará una lista de pasos a seguir para la configuración del simulador antes de usarlo. Los pasos son los siguientes: Definir las variables de ambiente NCTUNSHOME y LD_LIBRARY_PATH. Estas variables deben quedar definidas en los archivos.bashrc y.cshrc que se encuentran en /root. Para definirlas en el archivo.bashrc debe hacerlo de la siguiente manera: export NCTUNSHOME=/usr/local/nctuns export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/nctuns/lib Para definirlas en el archivo.cshrc: setenv NCTUNSHOME /usr/local/nctuns setenv LD_LIBRARY_PATH /usr/local/nctuns/lib 8) Indique la dirección del dispatcher. Ubíquese en /usr/local/nctuns/etc/coordinator.cfg y compruebe que la dirección del dispatcher sea ) Desactive el cortafuegos y todas las reglas utilizando: iptable-f iptable-l. 10) En el archivo /etc/sysconfig/selinux desactive la variable SELINUX con SELINUX=disable. 11) Ahora para ejecutar el simulador usted debe ubicarse en /usr/local/nctuns/bin y abrir tres terminales ver (Figura 10) en las cuales debe ejecutar los siguientes programas es este orden:./dispatcher :/coordinator./nctunsclient 53

54 Figura 11. Terminales en ejecución. Fuente: Elaboración propia. Al ejecutar. /nctunsclient en el terminal tres como observa en la (Figura 11) se entrará a la interfaz gráfica de usuario del simulador, entonces aparecerá una ventana como la siguiente: 54

55 Figura 12. Interfaz del NCTUns 5.0 Fuente: Elaboración propia. 5.3 MODELO DE SIMULACION Y GUIA DEL USO DE LA INTERFAZ Como primera instancia se va explicar cómo utilizar los elementos disponibles en el simulador para crear Redes VANETs. Inicialmente se crearon dos escenarios a) y b), así como lo muestra la (Figura 13): 55

56 Figura 13. Modelos de Escenarios realizados en el NCTUns 5.0 Fuente: Elaboración propia. El escenario a) está conformado por vías vehiculares de cuatro carriles con vehículos IEEE b, configurados de manera automática y anexándole otros de manera manual. El escenario b) está conformado por vías de 4 carriles que luego se reducen a dos carriles con un cruce de cuatro vías y de igual forma con vehículos IEEE b, configurados manualmente. La creación de estos escenarios tiene como finalidad dar una guía de utilización de la interfaz, para la creación de modelos de Redes VANETs. Para crear una topología en NCTUns primero se debe tener claro que el simulador tiene cuatro modos de operación ver (Figura 14). Cada uno de los cuales debemos activar según sea el caso: 56

57 Draw Topology: En este modo se crea y organiza la simulación. Edit Propierties: En este modo se editan y configuran todos los nodos y enlaces Run: En este modo se ejecuta la simulación PlayBack: En este modo se puede correr la simulación con los controles que aparecen en la barra de herramientas que se encuentra en la parte inferior de la pantalla. Además este modo de operación permite visualizar en la pantalla todos los eventos ocurridos en la simulación. Figura 14. Modos de operación. Fuente: Elaboración propia. Para activar cada uno de los modos de operación se puede hacer de dos maneras, mediante las letras: D E R P, que se encuentran en la parte superior izquierda de la interfaz del NCTUns como se muestra en la (Figura 14). O en la 57

58 Ruta: File>Operation Mode. Una vez identificado los nodos de operación se debe seguir los siguientes pasos para realizar un modelo de simulación: 1) Crear la topología. La red a simular requiere de los siguientes elementos: identifíquelos en la barra de herramientas de la Interfaz del NCTUns, ver (Figura 15). Figura 15. Elementos utilizados para la Simulación VANET. Fuente: Elaboración propia. Una vez que se identifiquen los elementos en la barra de herramientas de debe activar Draw Topology o D, seleccione los elementos de la red hacia el área de trabajo, haga click sobre el icono correspondiente, y luego haga click sobre el área donde se quiere ubicar cada nodo, y se empieza a construir el escenario, en las siguientes (Figuras 16, 17) se podrá apreciar cómo se construye el escenario. 58

59 Figura 16. Seleccionando los elementos Crossroad, Multi-Lane Road, Lane-merging Road. Fuente: Elaboración propia. 59

60 Figura 17. Seleccionando el Road Conector. Fuente: Elaboración propia. Cuando se están seleccionando los elementos de las vías se pueden modificar según como queramos tener las carreteras, número de carriles en una vía, el ancho, número de cruces que se quieren tener, orientación y otras características que se pueden configurar ver (Figura 18). 60

61 Figura 18. Configuración de los elementos de carretera. Fuente: Elaboración propia. Una vez que se genere las carreteras se procede a elegir el vehículo que se va a utilizar, y se introduce al escenario desarrollado. Para después ser configurados de la manera que se requiera, ver (Figura 19). 61

62 Figura 19. Agregando vehículos al Escenario. Fuente: Elaboración propia. 2) Configuración de nodos. Para esta configuración debe de estar activo el modo Edit Propierties o E, se da doble click sobre el elemento a configurar en este caso los vehículos con la tecnología p Ad-Hoc, estando en el modo Edit Propierties o E, se da doble click al nodo vehículo y se abrirá una ventana con el nombre mobile station y allí se configura el nodo según los parámetros que se desee que tenga el nodo, esto se debe hacer con cada nodo que escogimos. Si se desea se puede agregar más nodos automáticamente, para esto nos dirigimos al menú y seleccionamos la siguiente ruta; /ITS-Network/Confifure cars profiles aquí se podrán poner los nodos automáticamente, después de hacer esto nos vamos al menú la ruta G_Setting/Simutation/Real Time/ Moving Path/Dynamic. Esto se debe hacer para los dos escenarios. 62

63 3) Configurar la simulación. En el menú superior Settings escoja la opción Simulation, aparecerá una ventana con las opciones de configuración de la simulación. (Para este caso que se está creando solo los escenarios, no se utiliza). 4) Ejecute la simulación: Active el modo de operación PlayBack. Aparecerá una ventana que muestra todos los archivos generados al realizar la simulación click en Ok. Luego diríjase al menú de la parte superior de la pantalla y seleccione Simulation, luego de click en Run. Luego de terminar la ejecución de la simulación el mismo simulador activa el modo de operación PlayBack, en el cual se podrá manipular la simulación con los botones que se encuentran en la parte inferior de la interfaz, como se muestra en la (Figura 20). Estos fueron los Escenarios que se construyeron y se utilizaron como guía, para explicar de cómo es la creación de modelos de Redes VANETs manejando el NCTUns. Figura 20. Escenario 1. Fuente: Elaboración propia. 63

64 Figura 21. Escenario 2. Fuente: Elaboración propia. En los dos escenarios que se plantearon se trató de desplegar dos ambientes distintos, donde se pueden observar la colisión entre vehículos, las distancias que hay entre estos, además cada escenario tiene sus propias características de configuración, que son las siguientes: Número de carriles 4 Un ancho de carril de 20 (Numero de grosos de la carretera) Se utiliza el elemento ITS b Ad-Hoc Se configura el número máximo de carros que se pueden desplegar según la carretera o escenario que se quiere generar, en este caso se despliegan de forma automática 22 vehículos. Además de configurar los carros de forma automática, se anexan alrededor de 9 carros más. Se escoge en el menú la forma de generación del movimiento. Es esta caso será Dinámico. 64

65 Se configura el tráfico de cada uno de los carros que se anexaron con los siguientes parámetros como lo indica la (Figura 22). Figura 22. Configuración de tiempo. Fuente: elaboración propia. Las características que utiliza en el primer escenario son las mismas que se emplean en el escenario número dos, lo único que cambia es el ambiente que se genera en el tamaño de las carreteras, número de cruces, más vehículos por las dimensiones del escenario escogido Simulación de Red VANETs utilizando el protocolo IP móvil. A manera de resultado de la simulación se generó un escenario 3 representando el estándar p que es el estándar especialmente indicado para automóviles. Como se puede observar en la (Figura 23) el escenario se genera de la misma forma que los anteriores, solo que esta vez se integran elementos que hacen parte de una Red de comunicaciones, y que en NCTUns también se pueden simular. Este escenario está conformado por unas vías que tienen 9 cruces, un vehículo configurado con el estándar IEEE p y una infraestructura de red de datos cercana a toda la vía vehicular. La infraestructura de red de datos trabaja con el protocolo IP móvil al igual que se configura el vehículo con este protocolo esto significa que al trabajar con el protocolo IP móvil el vehículo podría hacer conexión a internet a medida que se va desplazando por la vía y podría obtener información valiosa mientras él viaja a través de accesos a internet. 65

66 La red de datos está conformada por cuatro puntos de acceso inalámbricos, un Router y un computador, de tal manera que la cobertura de estos puntos de acceso cubren toda el área vial por donde pasa el vehículo, como se muestra en la (Figura 23). Figura 23. Escenario 3. Fuente: Elaboración propia. Los elementos de Red utilizados en esta simulación son los siguientes y se pueden encontrar en la Barra de herramientas del simulador: 1. Antenas que hacen la trasmisión de datos o puntos de acceso a la red de datos. 2. Router 3. Host 66

67 4. Elementos de conexión 5. Elemento IEEE p con IP Móvil 6. Botón de Selección de nodos inalámbricos para formar una Subred 7. Botón de configuración de configuración de parámetros del modelo del canal y capa física. Estos elementos se podrán apreciar mejor en la (Figura 24). Figura 24. Elementos Utilizados en el Escenario 3. Fuente: Elaboración propia. Una vez que se identifiquen las herramientas se construye el escenario estando en el modo de operación del NCTUns Draw Topology o D, se selecciona los 67

68 elementos, y se pasa a configurar los dispositivos de la siguiente forma: (teniendo en cuenta que se debe pasar a modo Edit Propierties o E) 1. Se da click en el botón 7 y después se da doble click en el vehículo p, allí se activa el modo Use the transmitting node perspective. Después click en ok. 2. Se repite el paso 1 se selecciona el modo Use the transmittin node perspective. Vamos a la casilla C.S.P.T. (dbm) (Carrier Sense Power Threshold) y ponemos - 72 que es nivel de potencia del umbral adecuado para la comunicación con el nodo y después marcamos ok. 3. Después vamos al modo Edit Propierties y guardamos el escenario. 4. Configurar los nodos dando doble click en ellos y en la casilla Provider Service identifier y ponemos nodo 1 damos ok, y así con los otros nodos respectivos, como lo muestra la (Figura 25). Figura 25. Configuración de nodos. Fuente: Elaboración propia. 68

69 5. Después nos vamos para el elemento p IP Móvil damos doble click y configuramos los 4 nodos donde se comunicara el elemento p Ad-Hoc. Figura 26. Configuración de nodos del carro. Fuente: Elaboración propia. 6. Ahora configuramos el Host con el comando stg que es el que envía el tráfico a la Red ver (Figura 27). 69

70 Figura 27. Comando stg. Fuente: Elaboración propia. 7. Por último configuramos las IP en cada uno de los nodos, tomando como referencia la IP del p del protocolo IP Móvil, este paso se realiza en cada nodo, cada nodo se configura con una IP móvil por tanto, los nodos vehiculares deben tener configurada un dirección temporal que es la Care-of-address que es la que lo va identificar cuando cambie de punto de acceso es decir cuando pase a otra subred que no sea la local. Teniendo en cuenta que para proveer movilidad en IP Móvil, se requiere que cada vez que un móvil pase por alguna SubRed local, obtenga una dirección temporal mientras está visitando la Red foránea, se deben configurar estas direcciones en cada móvil. Estas direcciones son llamadas Care of address como se muestra en la (Figura 28). 70

71 Figura 28. Configuración de nodos. Fuente: Elaboración propia. 8. Luego nos dirigimos a poner la simulación en el Modo Run y ejecutamos la simulación con el Modo PlayBack Ejecución de la simulación. El escenario 3 es una Red VANETs donde hay un nodo móvil en este caso un vehículo, el cual se está moviendo por una vía que está permanentemente haciendo conexión con una infraestructura de Red que va localizando a medida que se desplaza por la carretera. El protocolo por medio del cual se están conectando es el protocolo IP Móvil, lo que quiere decir que el nodo móvil vehicular está haciendo conexión a una Red de datos en particular a internet móvil y se puede observar que a medida que avanza el vehículo se va conectando con el punto de acceso más cercano, por tanto están haciendo Handover entre distintas zonas de cobertura, como se aprecia en las (Figuras 29, 30, 31, 32,33). 71

72 Figura 29. Fuente: Elaboración propia. Figura 30. Fuente: Elaboración propia. 72

73 Figura 31. Fuente: Elaboración propia. Figura 32. Fuente: Elaboración propia. 73

74 Figura 33. Fuente: Elaboración propia. 5.4 DESAFIOS DE INVESTIGACIÓN En este trabajo se ha realizado un estudio de lo que son las Redes VANETs, se han visto diferentes tipos de simuladores que permiten evidenciar como trabajan y operan estas Redes, se hizo una simulación utilizando el NCTUns. Sin embargo las Redes enfocadas a entornos vehiculares reúnen amplias características de estudio, como son los beneficios que estas pueden prestar, en la actualidad ya se han implementado y desarrollado varios proyectos que integran estas tecnologías, los estándares y protocolos que emplean estas tecnologías están actualmente en estudio y desarrollo, los dispositivos que se utilizan en la conexión entre los vehículos y una infraestructura serian un buen tema a tratar para futuras investigaciones. 74

75 Hay algunas aplicaciones de confort que tienen muy buena acogida en un futuro, como es por ejemplo poder tener acceso a internet desde el vehículo, aquí se podría centrar varias investigaciones de cara al futuro. Los estudios futuros se podrían centrar en las características generales de la Redes VANETs como es la conectividad, flujo de tráfico, estándares y protocolos de alto rendimiento, pero los desafíos más importantes para estudios futuros están en las herramientas de simulación, teniendo en cuenta que los simuladores que existen en ciertos aspectos no llenan las expectativas que se tienen respecto a ellos. Se puede considerar para estudios futuros la comparación entre diferentes simuladores, establecer las ventajas y desventajas que presenta cada uno, evaluar los simuladores en distintos escenarios, para saber cuál es su comportamiento y desempeño, para poder entrar a evaluar que tan recomendables son en un proceso de simulación. En general son muchas las áreas en la que se debería seguir investigando esta tecnología, lo más importante es saber identificar cuáles son las dificultades más frecuentes con la que esta tecnología no ha logrado consolidarse. 75

76 CONCLUSIONES Este estudio permitió conocer más a fondo los elementos que conforman una Red VANETs, así como sus aplicaciones y los diferentes estándares que intervienen en esta tecnología. El uso de las herramientas de simulación nos da un mejor acercamiento a la realidad de como es el funcionamiento de una Red Ah-Hoc VANET, permite entender las capacidades de alcancé de estas nuevas tecnologías, y de posibles nuevos beneficios que puedan traer en un futuro. El concepto de movilidad que utilizan los Sistemas Inteligentes de Transporte (SIT), crea una nueva perspectiva sobre el enrutamiento de las Redes, de esta manera se exploran y se tiene en cuenta aspectos que no se consideraron al crear la Redes que actualmente existen. El manejo de las herramientas de simulación fue difícil, debido a que las versiones de los simuladores han presentado problemas de compatibilidad con algún sistema Operativo en específico, además varios de los simuladores ya no se encuentran disponibles, porque se han vuelto comerciales y en algunos casos sus últimas versiones libres ya no están a disposición de los usuarios. El OpenStreetMap es una buena herramienta de exportación de mapas que se puede utilizar en cualquier proyecto que establezca unas características 76

77 de movilidad definidas, además brinda una inserción de realismo a la simulación que se logre realizar con este elemento, aclarando que solo se puede utilizar en algunos simuladores en este caso SUMO. Las implementaciones que se han logrado realizar, han sido proyectos ejecutados por múltiples consorcios ayudados por distintos sectores de la población y de los gobiernos locales, debido a los elevados costos que representa la construcción de un proyecto empleando estas nuevas tecnologías. Se pudo apreciar que las Redes VANETs tienen una capacidad amplia de comunicación con diferentes tecnologías, en el caso particular de la simulación realizada en este proyecto se ve la proyección de las Redes VANETs para trabajar con IP Móvil, lo que significa conexión Móvil con Internet. Esto evidencia la amplia cobertura que tendrá en el futuro, teniendo en cuenta que podrá trabajar tanto con las tecnologías actuales como GPRS y con las tecnologías futuras. 77

78 RECOMENDACIONES En cuestión de la búsqueda de los simuladores sería importante tener en cuenta si la herramienta escogida cumple con los elementos necesarios para poder realizar la simulación. Sería recomendable mirar otros proyectos de simulaciones que se hayan elaborado, observar bajo que escenarios se trabajaron y que herramientas utilizaron para la generación de tráfico, dado a que en este punto se presenta problemas debido a la familiaridad que se pueda tener con el simulador escogido. Se considera necesario tener una maquina con muy buenas características, para poder instalar las herramientas que se escojan, y así poder realizar la simulación. Independientemente del simulador que se elija es necesario tener la documentación correspondiente de la herramienta, dado a que así se facilita el uso y el desarrollo de la simulación que se quiera realizar. 78

79 BIBLIOGRAFÍA (1) Rodríguez García, M. Á. (2009). Evaluación de Propuestas de Servicios de Localización para Redes VANETs. Proyecto Fin de Carrera.Murica: Universidad de Murcia. Obtenido de (2) Becerra, L. (2006). Smulacion de Redes de Telecomunicaciones, Simulador de Redes NCTUns,. (3) Blanco, J. I., Hernandez Suarez, C. A., & Salcedo Parra, O. J. (Noviembre de 2010). ESTADO DEL ARTE EN REDES VANET Y CADENAS DE MARKOV. Vol.1, 16. (4) Car to Car Communication System Inter-Vehicle Communication. (s.f.). Electronics Bus. Obtenido de Electronics Bus: (5) Gálvez Serna, J. A., & Hincapié, R. C. (Julio de 2011). Las Redes Inalámbricas Ad-Hoc En La Comunicación Vehicular. 3. Obtenido de as_adhoc_en_la_comunicacion_vehicular_m4wg4_.pdf (6) Gónzalez, N. (Agosto de 2012). Universo de la Familia de Estándares IEEE Obtenido de 79

80 (7) Hassnaa Moustafa, S. M. (Noviembre 10 del 2008). Introduction to Vehicular Networks. UTP Electronic and Digital Intellectual Asset., (8) Hernández Mantilla, F. (2008). Análisis sistemático de las características y el funcionamiento del simulador y emulador de red NCTUns 4.0 en el diseño de redes de datos cableadas e inalambricas.escuela Poliécnica del ejercito. Ecuador. (9) ICESI, U. (2010). SISTEMAS Y TELEMÁTICA. Revista de la Facultad de Ingeniería, 16. Obtenido de (10) Lequerica Roca, I., & Cortazar Múgica, I. (s.f). RENDIMIENTO DE VANETS EN ESCENARIOS DE USO REALISTAS, Telefónica Investigación y Desarrollo. 3. (11) Maldonado Narváez, V. E. (2012). Comparación de protocolos de enrutamiento y modelos de movilidad para Redes Ad-Hoc Vehiculares. Trabajo de fin de titulación. Ecuador: Universidad Católica de Loja. Obtenido de pra.utpl.edu.ec/bitstream (12) Moustafa, H., Senouci, S. M., & Jerbi, M. (2008). Introduction to Vehicular. Obtenido de Chapters/Senouci_AU-2008.pdf (13) Murcia Hernández, R. (2010). Evaluación de herramientas de simulación de Redes Vehiculares. Trabajo Fin de 80

81 Máster.Murcia:Universidad Politécnica de Cartagena. Obtenido de (14) Reyes Morgado, E. (Julio de 2009). PRESTACIONES DE LAS REDES AD HOC INAL AMBRICAS: TEOR IA A TRAV ES DE CAPAS, Tesis Doctoral. UNIVERSIDAD REY JUAN CARLO. (15) Ripoll Cerezo, P. G. (Julio de 2012). Estudio del Simulador de Redes Vehiculares VEINS.Proyecto Fin de Carrera.Universidad Carlos III de Madrid. Obtenido de archivo.uc3m.es/bitstream/10016/16704/1/pfc_pablogonzalez- RipollCerezo.pdf (16) Royer, E. (Abril de 1999). A Review of Current Routing Protocols for Ad-Hoc Mobile Wireless Networks. IEEE, Personal Communications. Obtenido de spring/papers/readings/networking/royer_ieee_personal_comm99.pdf (17) Shie-Yuan Wang, Chih-Che Lin. (2010). NCTUns 5.0: A Network Simulator for IEEE (p) and 1609 Wireless Vehicular Network Researches. Obtenido de (18) Tomás Gabarrón, J. B., Egea López, E., & García Haro, J. (s.f.). Evaluación de mecanismos de priorización en p con VHDL. Recuperado de fuente Académica Database.,

82 ANEXO 1. SIMULADOR DE TRÁFICO: SUMO SUMO (Simulation of Urban MObility), es una herramienta freeware y opensource desarrollada por el Instituto de Investigación en el Transporte (Centro Aeroespacial Alemán), junto con el Centro de Informática Aplicada de Colonia (Alemania), su uso primordial va dirigido hacia proyectos de investigación sobre tráfico vehicular, su plataforma de programación es C++, SUMO permite crear escenarios distintos como vías con varios carriles, intersecciones con semáforos, generar mapas de rutas o importarlos desde mapas disponibles como OpenStreetMap, SUMO está Disponible para Windows, Linux, MacOs. Lo más importante de este simulador es que cuenta con interfaces para conectarse con simuladores de Red como Omnet++. Como parte del proceso de desarrollo de la simulación se escoge la versión , La cual presenta las siguientes características: Movimiento de vehículos en tiempo discreto y espacio continúo. Soporta tipos diferentes de vehículos. Vías Multicarril. Cambio de carril. Diferentes modos de prioridad en cruces y semáforos. Interfaz gráfica. Soporta redes viarias de varias decenas de miles de calles. Alta velocidad de ejecución (alcanza actualizaciones/segundo por vehículo en un procesador de 1GHz). Interoperabilidad con otras aplicaciones en tiempo real. Soporta importación de mapas topológicos para la red vial. Rutas microscópicas (cada vehículo tiene la suya propia). 82

83 Alta portabilidad (paquetes para Linux y Windows). Alta interoperabilidad gracias al uso de datos XML. Figura 34. Interfaz de SUMO. Fuente: Elaboración propia. 1.2 SIMULADOR DE RED: OMNeT++ Está basado en C++, dirigido a modelar Redes de comunicaciones ya sean cableadas e inalámbricas, la ventaja que tiene sobre otros simuladores es la de poder contar con módulos independientes, que fueron creados especialmente para dar soporte a otras aplicaciones específicas y que se puedan integrar de manera natural, como es por ejemplo SUMO. La principal característica del OMneT++ es que cuenta con una herramienta grafica denominada Tkenv, la cual permite 83

84 visualizar la Red que se pretende implementar, es de código abierto, para el uso en el ámbito académico en instituciones comerciales orientadas a la investigación. 1.3 SIMULADOR HIBRIDO: VEINS (Vehículos en Simulación de Red), este simulador permite integrar los resultados de la simulación que genera los simuladores de Red y Trafico, desde su primera versión en la año 2008, ha servido para que desarrolladores colaboren con su perfeccionamiento, es un software multiplataforma, está escrito en C++, la características de maquina donde va hacer instalado son las mismas en la que se instaló el SUMO, este proceso de instalación e integración de los simuladores se podrá ver con más detalle más adelante. 84

85 ANEXO 2. INSTALACIÓN E INTEGRACIÓN DE LOS SIMULADORES Es importante identificar con que versión del simulador se desea trabajar, dado a que algunas de ellas trabajan mucho mejor en un tipo de máquina y Sistema operativo específico, en este caso se instaló en una plataforma Windows 8 con las siguientes características: Figura 35. Características del Computador donde se Instaló SUMO. Fuente: Elaboración propia. 85

86 2.1 INSTALACIÓN DE SUMO En la página de SUMO encontraremos las todas las versiones del simulador, así como toda la documentación necesaria para su instalación y su posterior manejo, es importante anotar que si se va a trabajar con el OMneT++, debemos tener en cuenta la versión que se descargue, lo que se expondrá aquí ha sido realizado con la versión Una vez descargado el Archivo sumo-winbin zip, llevar el archivo al directorio de preferencia (para este caso C:), descomprimir el archivo el cual genera la carpeta sumo , después se realizara los siguientes pasos: 1) Nos dirigimos al Símbolo del sistema (command shell), y allí ejecutaremos los siguientes comandos: Figura 36. Comandos para la instalación de SUMO. Fuente: Elaboración propia. 2) Cuando se confirma que la instalación ha sido exitosa se ejecuta el comando sumo-gui.exe 86

87 Figura 37. Ejecutando el comando sumo-gui.exe Fuente: Elaboración propia. Al ejecutar el comando anterior se abrirá una ventana con la interfaz de SUMO como se puede observar en la (Figura 34). 2.2 INSTALACIÓN DEL OMNeT++. En la instalación de este simulador se debe ser precavido a la hora de descargar la versión indicada, pues es frecuente que se descarguen los archivos de versiones incompletas y en muchos casos con errores, para este caso se instaló la versión para Windows, pues es una de las versiones que traen todas las librerías y demás herramientas completas para llevar a cabo la simulación, de la misma manera que se descargó y se ejecutó SUMO, lo haremos con el OMNeT++, siguiendo y ejecutando los siguientes comandos: 1) Nuevamente nos dirigimos al símbolo de sistema y ejecutamos: 87

88 Figura 38. Ejecutando el comando mingwenv.cmd. Fuente: Elaboración propia. 2) Una vez ejecutado el paso anterior se despliega una nueva ventana, ejecutamos el comando./configure Figura 39. Configurando OMNeT++ Fuente: Elaboración propia. 3) Confirmamos que la configuración ha tenido éxito, y entonces ejecutamos el comando make, para así construir los archivos necesarios para que OMNet++ funcione correctamente. 88

89 Figura 40. Configurando OMNeT++ Fuente: Elaboración propia. 4) Cuando se acabe la configuración, se procede a verificar si la instalación esta correcta con la siguiente instrucción: cd samples/dyna./dyna Figura 41. Verificando Instalación. Fuente: Elaboración propia. Al ejecutar la instrucción se abrirá unas ventanas comprobando que la instalación fue todo un éxito. 89

90 Figura 42. Ejemplo de la correcta Instalación. Fuente: Elaboración propia. Para poder acceder a la interfaz de OMNeT++, y poder así crear un acceso directo en el escritorio de la maquina sin tener que estar reiteradamente abriendo la ventana de (command shell), podemos extraer el IDE del simulador que está basado en Eclipse escribiendo en la ventana de comandos omnetpp. 90

91 Figura 43. Interfaz Gráfica. Fuente: Elaboración propia. 91

92 ANEXO 3. INTEGRACIÓN SUMO, OMNeT++ E INSTALANDO VEINS Al igual que paso con el OMNeT++, las versiones que se encuentran de este simulador no están completas o en su efecto están con errores, para este proceso se trabajó con la versión del Veins 2.0, se sigue manteniendo el mismo criterio de descarga y copia del archivo en el directorio de preferencia como se indicó anteriormente, al descomprimir el archivo se crea una carpeta en el directorio C:\ veins-2.0, cuando se realice esta acción abriremos la interfaz gráfica del OMNet++ y seguiremos la siguiente ruta: 1) Damos click en File / Import / General, escoger Existing Projects into Workspace y en donde aparece Select root directory marcar la casilla y buscar en el directorio la carpeta donde se encuentra veins-2.0, luego finalizar, y entonces en el Project Explorer se habrá creado un proyecto llamado mixim. Ahora nos ubicamos en el menú de la interfaz y nos vamos a Project / Build All, y esperamos a que se complete el proceso de importación, para comprobar que el proceso se ejecutó exitosamente se deberá generar en el CDT Build Console [mixim] **** Build Finished ****, y observar si en la parte inferior de la interfaz donde se encuentra Problems no se hayan ejecutado errores, dado el caso que se encuentren errores, nos advierte que la versión que se está ejecutando no tiene los archivos completos, y se deberá desinstalar el OMNeT++ y volver a instalar el programa con una versión del VEINS completa. 92

93 Figura 44. Importando a VEINS. Fuente: Elaboración propia. 2) Ahora debemos comprobar que SUMO está trabajando simultáneamente con VEINS, esto lo podemos hacer mediante la consola de configuración del OMNeT++ simplemente nos vamos a la ruta donde se encuentra la carpeta del omnetpp y le damos click y buscamos el comando (mingewenv.cmd) damos doble click y ejecutamos el ejemplo erlangen, como lo muestra la (Figura 45). 93

94 Figura 45. Probando VEINS y SUMO. Fuente: Elaboración propia. 3) En este paso comprobamos que VEINS y OMNeT++ funcionan correctamente para lo cual se busca dentro del árbol del explorador de proyectos de la interfaz gráfica (IDE) de Omnet++, el proyecto / mixmin / examples / basenetworks / omnetpp.ini, dar click derecho y escoger Run Ass / Omnet++ Simulation Una vez que se ejecuta los comandos deberá aparecer una ventana donde se podrá comprobar el funcionamiento de VEINS con el OMNeT++. 94

95 Figura 46. Probando VEINS y OMNeT++. Fuente: Elaboración propia. 4) Por ultimo comprobamos que el simulador hibrido esta interactuando correctamente con SUMO y el OMNet++, la forma de probar el correcto funcionamiento es ejecutando un script en Phyton que tiene el OMNeT++ y se debe ejecutar desde la consola del OMNeT++ (mingewenv.cmd). Figura 47. Ejecutando la integración de los Simuladores. Fuente: Elaboración propia. 95

96 ANEXO 4. USO DE LOS SIMULADORES Para un primer acercamiento con el proceso de desarrollo de la simulación se hace importante conocer y explorar estas herramientas instaladas, dado a que se amplía mucho mejor el panorama de cómo se implementa un modelo para Redes VANETs, el modelo que se va a utilizar es de un ejemplo que viene en el paquete veins-.2.0 que se llama traci_launchd, en este modelo permite generar un retardo de varios segundos a varios vehículos tratando de provocar un accidente y provocar una congestión, entonces es donde la Red VANET tiene como beneficio informar a los otros nodos de la Red que es lo que ha pasado y puedan coger otra ruta alternativa, entonces es aquí donde OMNet++ informa a SUMO para que este busque una ruta, por donde puedan transitar los vehículos normalmente de igual manera le informa si la ruta de la accidente esta otra vez funcionando normalmente. Entonces la creación del modelo seria el siguiente: 1) Nos ubicamos en Project Explorer del OMNeT++ y ubicamos el modelo que queremos utilizar que es en este caso traci_launchd que se encuentra en C:\veins-2.0\examples. 2) Copiar la carpeta mencionada y pegar dentro de la misma carpeta examples, como ya se encuentra una carpeta con el mismo nombre, el programa va a solicitar un nuevo nombre, aquí se va a llamar prof. 3) Todos los archivos.ned van a resultar afectados debido a que la carpeta no corresponde al paquete, por lo tanto hay que cambiar primero el nombre del paquete en todos los archivos afectados para lo cual al dar doble click en el archivo.ned que se va a editar aparece en la ventana principal el modo gráfico del 96

97 archivo.ned, en la parte inferior izquierda de ésta ventana aparecerán dos pestañas: Desing y Source, la segunda pestaña permite ver el archivo.ned en modo (scrip) luego se procede a remplazar package, org.mixim.examples.traci_launchd por org.mixim.examples.prof, de igual manera existen objetos duplicados ya que se encuentran también en otro modelo, por lo tanto es necesario cambiar el nombre de los módulos así como se indica a continuación, y para finalizar guardar todos los cambios. BaseNic.ned ->BaseNic1.ned Car.ned -> Car1.ned, también cambiar el módulo BaseNic a BaseNic1 Highway.ned -> Highway1.ned scenario.ned -> scenario1.ned, aquí también se debe cambiar la clase que extiende que se debe llamar Higwway1 Editar el archivo omnetpp.ini y cambiar network=scenario1 *.manager.moduletype = org.mixim.examples.prof.car1 En éste archivo también se pueden cambiar los parámetros de configuración, como sensibilidad, velocidad de transmisión, potencia de transmisión, y otros elementos. Para iniciar la simulación es necesario iniciar el VEINS desde la consola del OMNeT++ (mingewenv.cmd), para llamar a los simuladores, luego ir a la interfaz del OMNeT++ ir al proyecto prof y dar click derecho en el archivo network / Run As / Omnet++ Simulation y dar click en el botón RUN. 97

98 Figura 48. Árbol de ficheros dañados. Fuente: Elaboración propia. En la (Figura 48) se aprecia los módulos que están dañados una vez que se agregan a la carpeta examples, cuando se remplaza el package por prof, se puede ejecutar el archivo y se obtiene un escenario VANETs como se puede apreciar en la (Figura 49). Figura 49. Escenario VANET. Fuente: Elaboración propia. 98

99 4.1 MÓDULOS OMNeT++ DE VEINS Como se pudo ver en la creación de un proyecto en OMNeT++, el usuario tiene acceso a todos los componentes de VEINS debido al proceso de importación que se realizó durante la instalación creando un módulo llamado mixim, en la creación de un nuevo proyecto se puede utilizar los módulos que se requiera para llevar a cabo la simulación que se desee. Dentro del proyecto que se creó prof, podemos ver los siguientes elementos que se utilizaron para la creación del escenario VANET: Scenario.ned: Es el módulo sobre el que se construye la Red, este módulo es donde se cimienta la topología de la red y hereda los submódulos de Highway.ned, quien define los elementos o ficheros que se va utilizar dependiendo de lo que se desee simular. Highway.ned: Como se ha dicho, es este fichero.ned el que realmente define la topología básica (pues el denominado scenario hereda de él). Car.ned: Este módulo juega un papel muy importante puesto que tiene una serie de elementos auxiliares que son los encargados de la parte telemática (que serían las tablas de enrutamiento y de interfaces, como la parte de gestión de movilidad), así como el modelado de cada una de las capas necesarias para que se produzca la comunicación (desde la tarjeta de red inalámbrica, hasta el nivel de aplicación, pasando por las capas de red y de transporte) (Ripoll Cerezo, 2012). BaseNic.ned: Es un módulo del mixim encargado de hacer las implementaciones de la capa MAC CSMaclayer y Mac

100 ANEXO 5. REDES EN SUMO Puesto que la lista de opciones que ofrece SUMO es muy amplia, se decidió introducir el concepto de ficheros de configuración. Esto facilita su uso, pues no es necesario llamar todos los comandos deseados uno a uno, sino que se guarda todo el esquema en ese fichero. Un fichero de configuración es un documento XML que tiene un elemento raíz denominado configuration, con los valores deseados almacenados como valores de atributo. Por ejemplo, la opción --net-file test.net.xml en la línea de comandos sería <netfile value="test.net.xml"/> en el fichero de configuración (Ripoll Cerezo, 2012). Según para la aplicación que se tenga destinado el uso del paquete del fichero de configuración del SUMO, se conviene seguir la siguiente nomenclatura *.sumo.cfg: Fichero de configuración para SUMO and GUISIM. *.netc.cfg: Fichero de configuración para NETCONVERT. *.netg.cfg: Fichero de configuración para NETGEN. *.rou.cfg: Fichero de configuración para DUAROUTER. *.jtr.cfg: Fichero de configuración para JTRROUTER *.df.cfg: Fichero de configuración para DFROUTER. *.od2t.cfg: Fichero de configuración para OD2TRIPS. 100

101 Figura 50. Redes de rejilla (o tipo grid). Fuente: Elaboración propia. Este tipo de Redes es una de las que se pueden generar de manera automática. Se trata de una topología con vías en sentido vertical y horizontal que se cruzan entre sí. Podremos indicar al simulador el número de cruces deseados en las coordenadas x e y, así como la distancia entre los mismos (en metros). Las opciones que permiten formar estas Redes automáticas son las siguientes: --grid-x-number Indica el número de cruces en el eje x. --grid-y-number Indica el número de cruces en el eje y. --grid-number Indica el número de cruces en el eje x e y (iguales). --grid-x-lenght Indica la distancia (metros) entre los cruces en el eje x. --grid-y-lenght Indica la distancia (metros) entre los cruces en el eje y. --grid-lenght Indica la distancia (metros) entre los cruces en el eje x e y. 101

102 La opción que permite añadir vías perpendiculares al perímetro de la rejilla, de tal forma que todas las intersecciones de la red cuenten con cuatro brazos como se muestra en la (Figura 50) es --attach-length Además se puede seleccionar entre dos tipos de tráfico en los cruces: priority: Los cruces son controlados mediante la regla de prioridad típica, es decir, al llegar a un cruce, tendrán preferencia los vehículos que aparecen por la derecha. traffic_light: El cruce se controla mediante un semáforo que irá dando paso a cada sentido de la marcha de forma intercalada. Cuando se define la forma del grid y el control de las intersecciones, se deberá llamar a NETGEN para que el simulador genere la red que se le ha indicado. Para visualizar el resultado podemos cargar el archivo.net.xml que ha generado NETGEN (indicamos el nombre con la opción --output-file ó --o) desde la interfaz gráfica. Como se había mencionado anteriormente podemos generar Redes en SUMO importando mapas de escenarios reales, el simulador es capaz de importar redes desde varias fuentes, en este caso utilizaremos el proyecto OpenStreetMap. OpenStreetmap: Es un proyecto colaborativo que tiene como fin crear mapas libres y editables, para ponerlos a disposición de todos los usuarios, se puede obtener mapas a través de una base de datos que es muy extensa, además se puede crear una cuenta para tener la opción de poder editar el mapa que se quiere importar. 102

103 Figura 51. Captura del OpenStreetmap correspondiente a las cercanías de la Universidad Católica de Pereira. Fuente: Elaboración propia. El proceso de importación del mapa para abrirlo en la interfaz SUMO y crear una Red de importación seria el siguiente: 1) Ubicar el escenario que se quiere importar, en este caso la Universidad católica de Pereira en 2) La misma herramienta web ofrece la posibilidad de realizar la exportación del mapa. En este caso, nos interesará el formato XML, pues es este tipo de ficheros el que SUMO es capaz de procesar. 103

104 Figura 52. Proceso de exportación con formato xml. Fuente: Elaboración propia. 3) Dar click en el botón Exportar y se guardará el mapa como el archivo map.os dentro de la carpeta de descargas. 4) Mover el archivo map.osm desde la carpeta de Descargas hacia el directorio donde se encuentra SUMO C:\sumo \bin 5) Convertir dicho archivo a un archivo de red etsi.net.xml, válido para SUMO mediante la herramienta NETCONVERT. Figura 53. Convirtiendo map.osm a etsi.net.xml Fuente: Elaboración propia. 104

105 6) Para abrir el archivo (etsi.net.xml) se abre la interfaz gráfica de SUMO en la barra de menú escoger File / Open Network y abrir la red con el mapa que se ha importado (etsi.net.xml) y se tendrá la siguiente imagen: Figura 54. Mapa importado en SUMO. Fuente: Elaboración propia. Con esto hemos terminado de generar la red vial para la simulación de la VANET. 105

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