Communications Management in Cooperative Intelligent Transportation Systems
Gestion des communications dans les systèmes de transport intelligents coopératifs
Résumé
Cooperative Intelligent Transportation Systems (ITS) are systems where the vehicles, the roadside infrastructure, central control centers and other entities exchange information in order to achieve better road safety, traffic efficiency and comfort of the road users. This exchange of information must rely on a common communication architecture. The ITS Station reference architecture has thus been specified in ISO and ETSI. It allows vehicles and roadside ITS stations to organize themselves into Vehicular Ad-hoc Network (VANET), presumably through IPv6 GeoNetworking using IEEE802.11p and to connect seamlessly to the Internet through any available access technology. Several paths may thus be available at a given vehicle ITS station to communicate with other ITS stations. Paths are of three types: direct path, optimize path and anchor path. The objective of the study is to optimize the communication between ITS Stations by selecting the best available communication path. This requires first to gather information available locally at the ITS station (position, speed, application requirements, media characteristics, capabilities, path status, ...) and collected from neighbors ITS stations (position, speed, services, ...) and then to process this information through a decision-making algorithm. First, we define a network module allowing the combination of IPv6 together with GeoNetworking. Second, we propose a cross-layer path selection management module. Our contributions are mapped to the ITS station reference architecture by defining the relation between the ITS station network and transport layer (which hosts our IPv6 GeoNetworking contribution) and the vertical ITS station cross-layer entity (which hosts the path selection decision-making algorithm). We specify the functions allowing the exchange of parameters through the Service Access Point (SAP) between the network layer and the management entity (MN-SAP). The parameters used at the cross layer ITS station management entity are abstracted in a way so that they are agnostic to the protocols used at the ITS station network and transport layer, therefrom allowing easy replacement of protocol elements (e.g. replacing NEMO by other mobility support protocol) or permutation of the network stack (IPv6 or GeoNetworking, a combination of both or other network stack).
Les systèmes de transport intelligents (STI) coopératifs sont des systèmes où les véhicules, l'infrastructure routière, les centres de contrôle de trafic et d'autres entités échangent des informations afin d'assurer une meilleure sécurité routière, l'efficacité du trafic et le confort des usagers de la route. Cet échange d'information doit s'appuyer sur une référence d'architecture de communication commune. C'est dans ce but que l'architecture de station STI a été spécifié par l'ISO et l'ETSI. Le concept de cette architecture de référence permet aux stations STI-véhicules et stations STI-infrastructure de s'organiser dans un réseau véhiculaire ad-hoc (VANET), tout en utilisant des protocoles de communication tels que GeoNetworking IPv6 et IEEE802.11p ainsi que toute autre technologie d'accès afin de se connecter de manière transparente à Internet. Plusieurs chemins peuvent donc être accessible à une station STI véhicule pour communiquer avec d'autres stations STI. Les chemins sont de trois types: le chemin direct, le chemin optimisé et le chemin d'ancré. L'objectif de cette étude est d'optimiser la communication entre stations STI en sélectionnant le meilleur chemin de communication disponible. Cela exige d'abord de recueillir les informations disponibles localement dans la station STI (la position, la vitesse, les exigences des applications, les caractéristiques des supports de communication, les capacités, l'état du chemin), ainsi que les informations des stations STI voisines (position, vitesse, services, etc.). Ces informations sont ensuite traitées par le biais d'un algorithme de prise de décision. Premièrement, nous définissons un module réseau qui permet la combinaison d'IPv6 avec le GeoNetworking. Deuxièmement, nous proposons un module de gestion inter-couches pour la sélection du meilleur chemin. Nos contributions s'intègrent dans l'architecture de station STI par la définition de la relation entre la couche réseau et transport (qui héberge la contribution GeoNetworking IPv6) et l'entité verticale de gestion inter-couches (qui accueille l'algorithme de décision pour la sélection de chemin). Nous avons spécifiés les fonctions permettant l'échange de paramètres par l'intermédiaire de le point d'accès au service (SAP) entre la couche réseau et l'entité de gestion (MN-SAP). Les paramètres utilisés dans l'entité de gestion inter-couches sont extraits d'une manière agnostique par rapport aux protocoles de la couche réseau et transport, ce qui permet de remplacer facilement les éléments d'une couche sans affecter les autres (par exemple, remplacer NEMO par une autre protocole de mobilité) et de permuter plusieurs piles réseau (on peut choisir d'utiliser la pile IPv6 ou bien la pile GeoNetworking, ou encore une combinaison des deux à la fois ou même une autre pile).
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