Mobility in vehicular networks with multiple access points to the infrastructure

Abstract

Nowadays there is a huge evolution in the technological world and in the wireless networks. The electronic devices have more capabilities and resources over the years, which makes the users more and more demanding. The necessity of being connected to the global world leads to the arising of wireless access points in the cities to provide internet access to the people in order to keep the constant interaction with the world. Vehicular networks arise to support safety related applications and to improve the traffic flow in the roads; however, nowadays they are also used to provide entertainment to the users present in the vehicles. The best way to increase the utilization of the vehicular networks is to give to the users what they want: a constant connection to the internet. Despite of all the advances in the vehicular networks, there were several issues to be solved. The presence of dedicated infrastructure to vehicular networks is not wide yet, which leads to the need of using the available Wi-Fi hotspots and the cellular networks as access networks. In order to make all the management of the mobility process and to keep the user’s connection and session active, a mobility protocol is needed. Taking into account the huge number of access points present at the range of a vehicle for example in a city, it will be beneficial to take advantage of all available resources in order to improve all the vehicular network, either to the users and to the operators. The concept of multihoming allows to take advantage of all available resources with multiple simultaneous connections. This dissertation has as objectives the integration of a mobility protocol, the Network-Proxy Mobile IPv6 protocol, with a host-multihoming per packet solution in order to increase the performance of the network by using more resources simultaneously, the support of multi-hop communications, either in IPv6 or IPv4, the capability of providing internet access to the users of the network, and the integration of the developed protocol in the vehicular environment, with the WAVE, Wi-Fi and cellular technologies. The performed tests focused on the multihoming features implemented on this dissertation, and on the IPv4 network access for the normal users. The obtained results show that the multihoming addition to the mobility protocol improves the network performance and provides a better resource management. Also, the results show the correct operation of the developed protocol in a vehicular environment.

Nos dias de hoje assistimos a uma grande evolução no mundo da tecnologia e das redes sem fios. Os dispositivos eletrónicos possuem cada vez mais capacidades e recursos, o que torna os utilizadores também cada vez mais exigentes. A necessidade de estar permanentemente ligado a uma rede global leva a que cada vez existam mais pontos de acesso à internet para as pessoas estarem em constante interação com o mundo. As redes veiculares surgiram para suportar aplicações de segurança rodoviária e para melhorar o fluxo rodoviário nas estradas, mas agora são também vistas como uma forma de proporcionar entretenimento aos utilizadores presentes nos veículos. Apesar de todos os avanços na área de redes veiculares ainda existem muitos desafios para serem resolvidos. A presença de infraestrutura dedicada para as redes veiculares ainda não é muito vasta, o que leva a ser necessário a utilização de hotspots Wi-Fi e de rede celular como redes de acesso. Para fazer toda a gestão da mobilidade e também para manter a ligação do utilizador ativa é necessário utilizar um protocolo de mobilidade. Tendo em conta também o grande número de pontos de acesso presentes ao alcance de um veículo numa cidade por exemplo, seria útil poder usufruir de todos os recursos disponíveis de modo a melhorar toda a rede veicular, quer para os utilizadores quer para os operadores. O conceito de multihoming permite usufruir de todos os recursos viáveis ao alcance de um veículo, através de ligações simultâneas. Esta dissertação tem como objetivos a integração de um protocolo de mobilidade, o protocolo Network-Proxy Mobile IPv6, com uma abordagem de multihoming por pacote, de modo a aumentar o desempenho da rede veicular através da utilização de mais recursos em simultâneo, o suporte de comunicações em multi-hop, a capacidade de fornecer acesso à internet para os utilizadores das redes veiculares, e a integração do protocolo desenvolvido num ambiente veicular, com as tecnologias de rede WAVE, Wi-Fi e celular. Os testes realizados focaram-se nas características de multihoming implementadas e na utilização da rede veicular através uma rede IPv4 para os utilizadores comuns. Os resultados obtidos mostram que a adição de multihoming ao protocolo de mobilidade melhora o desempenho da rede e oferece uma melhor gestão dos recursos disponíveis. Além disso, os resultados mostram também a correta operação do protocolo desenvolvido num ambiente veicular.