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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Protocolos eficientes para comunicação V2V em redes veiculares de dados nomeados
Title Alternative: Efficient protocols for V2V communication in vehicular named-data networks
Author: Rondon, Lucas Borges, 1989-
Advisor: Villas, Leandro Aparecido, 1983-
Abstract: Resumo: A distribuição eficiente de conteúdo em larga escala em redes veiculares (VANETs) é uma tarefa desafiadora devido às características intrínsecas das VANETs, tais como topologia altamente dinâmica e conectividade intermitente. Nesse contexto, destacam-se as Redes Veiculares de Dados Nomeados (Vehicular Named-Data Networks - VNDN) que consiste da integração da arquitetura NDN (Named Data Networking) nas VANETs para superar as limitações na distribuição de conteúdo em larga escala nas VANETs. No entanto, a integração da arquitetura NDN nas VANETs gera o problema do broadcast storm no processo de descoberta de cache. Ressaltando que o broadcast storm é um problema característico das VANETs. Na literatura, vem surgindo protocolos para comunicação em VNDN que visam mitigar o problema do broadcast storm. Entretanto, em relação à recuperação de conteúdo, a maioria dos protocolos da literatura depende da informação da localização do veículo que contém o conteúdo, que é uma das limitações encontradas no paradigma de comunicação baseado em IP. Dado esse problema, nesta dissertação são propostos protocolos eficientes para comunicação entre veículos em VNDN, cujas estratégias de descoberta de cache adotadas maximizam a distribuição de conteúdo. Para isto, foram desenvolvidos os protocolos CDP, CLYMENE e PERSEU para realizar uma comunicação V2V eficiente em cenários urbanos. Os protocolos CDP, CLYMENE e PERSEU têm os mesmos objetivos: (i) maximizar a taxa de cache hit no processo de descoberta de cache; (ii) aumentar a taxa de entrega de conteúdo e (iii) reduzir o número de transmissões de pacotes de interesse. Com isso em mente, o protocolo CDP escolhe os veículos retransmissores utilizando o conceito de veículos melhores posicionados geograficamente. O protocolo CLYMENE escolhe os veículos retransmissores com maior centralidade de grau. E o protocolo PERSEU determina os veículos retransmissores usando o conceito de geometria computacional. Os protocolos propostos foram avaliados e comparados com os protocolos Vanilla VNDN e OIFP em uma região de Ottawa, Canada, por meio de simulações computacionais. Considerando um cenário crítico com apenas 5% de veículos produtores, os resultados de simulações mostram que os protocolos propostos possuem melhor desempenho que o Vanilla VNDN e OIFP em três pontos chaves: (i) taxa de cache hit; (ii) taxa de entrega de conteúdo e (iii) transmissão de pacotes de interesse. Em relação à taxa de cache hit, os protocolos CDP, CLYMENE e PERSEU são 82,5%, 163,6% e 193,7% mais eficientes que o Vanilla VNDN e OIFP na média. Quanto à taxa de entrega de conteúdo, os protocolos CDP, CLYMENE e PERSEU atingem um aumento de 36,45%, 38,35% e 49,1% em relação ao Vanilla VNDN e OIFP na média. E referente ao número de transmissões de pacotes de interesse, os protocolos CDP, CLYMENE e PERSEU conseguem uma redução de 58%, 45% e 61,45% em comparação com o Vanilla VNDN e OIFP na média

Abstract: The content distribution efficient on a large scale in vehicular networks (VANETs) is a challenging task due to the intrinsic characteristics of VANETs, such as highly dynamic topology and intermittent connectivity. In that context, the Vehicular Named-Data Networks (VNDN) stand out, consisting of the Named Data Networking (NDN) architecture integration on VANETs to overcome the limitations of the content distribution in largescale on VANETs. However, the NDN architecture integration in VANETs generates the broadcast storm¿s problem in the caching discovery process. Emphasizing that the broadcast storm is a characteristic issue of VANETs. In the literature, VNDN communication protocols have been proposed to mitigate the broadcast storm problem. However, about content retrieval, most protocols in the literature depend on the location information of the vehicle containing the content, which is one of the limitations found in the IP-based communication paradigm. Given this problem, this dissertation proposes efficient protocols for communication among vehicles in VNDN, whose adopted caching discovery strategies maximize the content distribution. The CDP, CLYMENE and PERSEU protocols were developed to carry out efficient V2V communication in urban scenarios. The CDP, CLYMENE, and PERSEU protocols have the same objectives: (i) maximize the cache hit rate in the caching discovery process; (ii) increase the content delivery rate and (iii) reduce the number of interest packets transmission. With this in mind, the CDP protocol chooses relay vehicles using the better geographically positioned vehicles concept. The CLYMENE protocol chooses the relay vehicles with the highest degree centrality. Furthermore, the PERSEU protocol determines the relay vehicles using the computational geometry concept. The proposed protocols were evaluated and compared with the Vanilla VNDN and OIFP protocols in a region of Ottawa, Canada, using computer simulations. Considering a scenario with 5% of producing vehicles, the simulation results show that the proposed protocols perform better than Vanilla VNDN and OIFP in three key points: (i) cache hit rate; (ii) content delivery rate and (iii) interest packets transmission. Regarding the cache hit rate, the CDP, CLYMENE, and PERSEU protocols are 82.5%, 163.6% and 193.7% more efficient than Vanilla VNDN and OIFP on average. Concerning the content delivery rate, the CDP, CLYMENE, and PERSEU protocols reached an increase of 36.45%, 38.35% and 49.1% on average about Vanilla VNDN and OIFP. Moreover, regarding the number of interest packets transmission, the CDP, CLYMENE, and PERSEU protocols achieve a reduction of 58%, 45% and 61.45% compared to Vanilla VNDN and OIFP on average
Subject: Redes ad hoc veiculares (Redes de computadores)
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: RONDON, Lucas Borges. Protocolos eficientes para comunicação V2V em redes veiculares de dados nomeados. 2020. 1 recurso online (76 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação, Campinas, SP.
Date Issue: 2020
Appears in Collections:IC - Tese e Dissertação

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