Komunikácia medzi vozidlami
a cestnou infraštruktúrou

Cieľom projektu VANET je preukázať možnosti simulovania komunikácie vo VANET sieťach v nástroji NS-3 a súčasne vyhodnotiť výkonnosť VANET sietí pre rôzne dopravné situácie a premávky. Navrhnuté budú rôzne scenáre automobilovej premávky v nástroji SUMO, ktoré umožnia testovať správanie sa jednotlivých vozidiel a vyhodnocovať parametre dátových prenosov, keď bude implementovaná vzájomná komunikácia medzi vozidlami ako aj komunikácia medzi vozidlami a infraštruktúrou. Pri riadení komunikácie v takejto VANET sieti bude využitá technológia softvérovo definovaných sietí a rôzne metódy zvyšujúce efektivitu prenosu v sieti.

V poslednej dobe sa bezpečnosti v automobilovej doprave venuje viac a viac pozornosti rovnako aj vo výskume aj v spojitosti s príchodom nových technológií podporujúcich autonómiu vozidiel. V rámci analýzy VANET sietí sa zameriavame na možné spôsoby, akými prepojiť nástroj SUMO s nástrojom NS-3. Za ich použitia totiž vieme vygenerovať a nasimulovať ľubovoľnú dopravnú situáciu a komunikáciu v nej.

Siete VANET

VANET siete sú variáciou takzvanej mobile ad-hoc networks (MANET) technológie. VANET siete nám umožňujú slobodné vstupovanie a opúšťanie uzlov zo sieťovej topológie, za pomoci bezdrôtovej komunikácie (WLAN), so spontánnym vytváraním spojení, čo umožňuje účastníkom spojenia vytvárať dočasné sieťové spojenia.
Konceptuálna predstava VANET sietí spočíva v zosieťovaní dopravných uzlov (jednotlivých riadiacich dopravných jednotiek), účastníkov dopravy a prípadne aj externých účastníkov.

Nástroj SUMO

SUMO je open source multimodálny balík na simuláciu premávky. Obsahuje dva spustiteľné súbory – rozhranie SUMO.exe, ktorý slúži na prehrávanie simulácií v čase, a rozhranie Netedit.exe slúžiace na vytváranie nových alebo úpravu existujúcich sietí (máp, ciest) a simulácií.

Vstupom môže byť buď simulácia alebo sieť. Simulácia (súbor s príponou .sumocfg) obsahuje cesty, vozidlá, údaje o nich a prípadne ďalšie informácie. Sieť (súbor s príponou .net.xml) je len reprezentácia ciest (mapa). SUMO.exe vie otvoriť oba typy súborov narozdiel od Netedit.exe, ktorý vie pracovať iba so súbormi obsahujúcimi sieť.

Výstupom Netedit.exe je súbor typu XML, ktorý obsahuje údaje o sieti (ceste, mape). Súbor je možné uložiť aj v „plain“ formáte XML, ale natívne sa ukladá vo formáte net.xml. Výstupom SUMO.exe je kompletná simulácia, ktorá môže byť uložená v širokej ponuke rôznych typov výstupov.

Nástroj NS-3

Nástroj NS-3 je diskrétny simulátor sieťovej komunikácie s programovacím rozhraním. Nástroj je open-source a je dostupný na stiahnutie okrem iného aj na platforme GitLab. NS-3 je v podstate knižnica, naprogramovaná v jazyku C++, ktorá je rozdelená do modulov, ktoré sú implementované ako trieda. Najzákladnejším modulom je modul “core”, ktorý obsahuje základné funkcionality simulácie. Nástroj taktiež obsahuje moduly pre sieťové protokoly, technológie, zariadenia, ich pohyb a správanie a rôzne ďalšie. Celkovo nástroj zabezpečuje simulovanie komunikácie nielen na IP protokoloch.

SDN siete

SDN je skratkou pre softvérovo definované siete, ktoré sú súčasťou konceptu Internet of Things. Pripomeňme, akým spôsobom fungujú súčasné sieťové zariadenia, resp. prenosy v sieti. Konzervatívne možno rozdeliť úlohy zariadení a programov určených na používanie v počítačových sieťach na úroveň manažmentu - rozhranie na správu, úroveň logického rozhodovania a úroveň samotného prenosu dát (hardware).

SDN oddeľuje dátovú a riadiaciu úroveň. Tento koncept nie je nový a súčasný vývoj často nahliada do pôvodných myšlienok. Už vtedy sa uvažovalo nad tým, ako ďaleko môže byť riadiaca rovina umiestnená od dátovej roviny, koľko inštancií je potrebných na udržanie odolnosti a vysokej dostupnosti takejto siete, ako riešiť presun riadiacej roviny a či je potreba logickej centralizácie riadiacej roviny.

Výsledkom skúmania bolo striktne centralizovanie riadiacej roviny, čo prináša mnohé výhody pre sieťových operátorov. Podstatou SDN je oddelenie riadiacej roviny a dátovej roviny (Control Plane a Data Plane) do osobitných zariadení.