Efficient Multihop Wireless Communications in VANETs

Oggigiorno, una quota rilevante dei veicoli presenti sul mercato ਠdotata di notevoli capacità  computazionali, sensoriali e cognitive. Questi veicoli ``intelligenti'' otterrebbero un beneficio ancora maggiore da queste potenzialità , attraverso l'impiego delle cosiddette comunicazioni inter-veicolari (Inter-Vehicular Communications, IVCs), un insieme di protocolli, standard e tecnologie in grado di dotare i veicoli di capacità  comunicative. In particolare, grazie alle tecnologie IVCs, i veicoli possono creare reti decentralizzate, ed auto-organizzate, comunemente note come Vehicular Ad-hoc NETworks (VANETs). Quest'ultime possono essere formate, sia fra veicoli, determinando la realizzazione di comunicazioni inter-veicolari pure (Vehicle-to-Vehicle communications, V2V), oppure coinvolgendo anche nodi fissi (ad esempio, posti ai lati delle strade), determinando la realizzazione di comunicazioni da veicolo verso infrastruttura (Vehicle-to-Infrastructure, V2I), o da infrastruttura verso veicolo (Infrastructure-to-Vehicle I2V). In questa tesi presenteremo una famiglia di protocolli di instradamento a passi multipli, adatti per un largo spettro di applicazioni nell'ambito delle VANET, quali la prevenzione di incidenti stradali, o applicazioni di raccolta dati, in scenari di tipo V2V, V2I, o I2V. Il primo protocollo che viene proposto ਠun nuovo schema di broadcasting probabilistico per reti lineari a passi multipli, noto come Irresponsible Forwarding (IF), secondo il quale ogni veicolo decide probabilisticamente se effettuare la ritrasmissione (broadcast) di un messaggio ricevuto. La probabilità  di ritrasmissione ਠdeterminata sulla base della propria distanza dalla sorgente e della densità  spaziale dei propri vicini. I vantaggi principali del protocollo IF rispetto alle soluzioni presenti in letteratura, sono costituiti dalla sua natura intrinsecamente distribuita, dalla bassa latenza, e dall'assenza di overhead, in quanto esso non prevede l'utilizzo di pacchetti ausiliari di supporto Successivamente, presenteremo un secondo protocollo di instradamento probabilistico, noto come Silencing Irresponsible Forwarding (SIF), che riprendendo le idee alla base di IF, permette di ottenere una maggiore efficienza (e.g., un minore numero di ritrasmissioni), senza penalizzarne l'affidabilità , e mantenendo valori di latenza comparabili ad IF. In seguito, verrà  inoltre proposto un protocollo di clustering decentralizzato, noto come Cluster-Head Election IF (CHE-IF). Quest'ultimo si propone di sfruttare lo spontaneo processo di formazione di cluster effimeri di nodi nelle reti veicolari, in maniera distribuita ed efficiente. Per ottenere questo risultato, CHE-IF utilizza l'idea alla base di IF, ma introducendo dei pacchetti di controllo aggiuntivi, espressamente dedicati alla realizzazione di cluster di nodi. Infine, le prestazioni di tutti i protocolli proposti verranno testate mediante simulazioni numeriche in realistici scenari veicolari, quali autostrade e strade urbane, assumendo di utilizzare interfacce radio compatibili con lo standard IEEE 802.11p.