Data dissemination in vehicular ad-hoc networks

Data dissemination consists on spreading a large amount of information to all nodes belonging to a network and its peculiar characteristics make this goal particularly interesting and challenging. However, developing efficient data dissemination schemes for vehicular ad-hoc networks (VANETs) is still an open issue due to the broadcast nature of the channel and to the need of managing all data transmissions in a distributed way. The former leads to a lot of problems related to the channel contention, collisions and interference. The latter requires to define algorithms which exploit only local information of the network and which are scalable and robust to the node mobility. The focus of this thesis is to investigate the data dissemination process in VANETs by defining and developing a new communication protocol (CORP), efficient in terms of limited computational complexity, low latency, high speed of dissemination, high delivery ratio, better usage of the wireless channel and, consequently, better energy consumption. The basic idea relies on the the application of the fountain codes theory to vehicular networks in order to implement a true I2V2V (infrastructure-to-vehicle-to-vehicle ) communication paradigm. Results gathered from extensive simulation show the feasibility of such a solution, which could be implemented in real on-board communication devices for Intelligent Transportation Systems (ITS).

Il processo di "data dissemination" consiste nella diffusione dell'informazione attraverso i diversi nodi che costituiscono la rete e comprende una molteplicità di aspetti che destano interesse nella comunità scientifica. Lo sviluppo di sistemi efficienti per i processi di "data dissemination" nelle reti veicolari (VANET) è infatti argomento di ampio dibattito nelle maggiori conferenze in ambito automotive, a fronte delle problematiche di trasmissione legate essenzialmente alla natura broadcast delle comunicazioni e all'esigenza di pervenire ad una più efficiente gestione del canale trasmissivo, affrontando al contempo problemi di collisione e di interferenza dovuti all'ambiente circostante (urban landscape). L'obiettivo principale di questa tesi è stato quello di analizzare i principali processi di data dissemination nel mondo VANET e sviluppare, quindi, un nuovo protocollo che dimostri al tempo stesso: efficienza, bassa latenza, alta velocità di disseminazione e buon utilizzo del canale trasmissivo. L'idea chiave prevede l'impiego di tecniche di codifica con codici a fontana (Fountain Codes) sfruttando il paradigma di comunicazione I2V2V (infrastructure-to-vehicle-to-vehicle), in cui i veicoli e l'infrastruttura cooperano nello scambio dei dati. I risultati ottenuti sperimentalmente hanno mostrato una buona fattibilità della soluzione prospettata, che potrebbe pertanto essere implementata su reali schede di comunicazione installate on-board sui veicoli (in ottemperanza a quanto previsto dagli Intelligent Transportation Systems, ITS).