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Enhanced Multi-Hop Vehicular Broadcast (MHVB) for Active Safety Applications

Enhanced Multi-Hop Vehicular Broadcast (MHVB) for Active Safety Applications. M.N. Mariyasagayam, T. Osafune, M. Lenardi HITACHI Europe, "Le The1eme", 1503 Route des Dolines, 06560 Sophia Antipolis, France. 指導教授：郭文興 教授 學生：童彥諴. 目錄. 0. Abstract ( 摘要 ) I. INTRODUCTION ( 介紹 )

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Presentation Transcript

  1. Enhanced Multi-Hop Vehicular Broadcast (MHVB) for ActiveSafety Applications M.N. Mariyasagayam, T. Osafune, M. Lenardi HITACHI Europe, "Le The1eme", 1503 Route des Dolines, 06560 Sophia Antipolis, France 指導教授：郭文興 教授 學生：童彥諴

  2. 目錄 • 0. Abstract (摘要) • I. INTRODUCTION (介紹) • II. RELATED WORKS (相關的研究) • III. ENHANCED MHVB (增強的MHVB) • A. Backfire algorithm (Backfire 演算法) • B. Traffic Congestion Detection algorithm (交通擁擠察覺演算法) • C. Dynamic Scheduling(動態排程) • IV. SCENARIOS (方案)

  3. 目錄 • V. RESULTS (結果) • A. Application requirement (應用需求) • B. Performance of Sectoral backfire (不同的backfire效能) • C. Performance of Dynamic Scheduling (動態排程的效能) • D. Performance based upon relative speed between lanes (以相關的速度為基礎在道路之間的效能) • E. Performance based upon density(以密度為基礎的效能) • Random waypoint model • 2. Single Lane model • F. Performance based on different application requirements (基於不同的應用需求 ) • VI. CONCLUSION(結論)

  4. Abstract • 為了提高MHVB的效能可用下列兩個步驟： • 透過在演算法改變backfire地區的形狀 • 用一個新的Dynamic Scheduling algorithm，封包會按照優先次序處理

  5. INTRODUCTION • MHVB協定的目的 • 基於他們位置的資訊，傳輸資訊用車用的ad hoc network有效率的flooding封包在周圍的車輛 • 用Traffic Congestion Detection algorithm，來發覺交通的擁塞 • 用Backfire algorithm減少不必要的封包 • 在scalability我們的協定不是令人滿意的，因為太多的封包傳輸，導致封包碰撞而且造成封包移失

  6. RELATED WORKS • [11]把Mobile Ad Hoc Networks (MANET)的傳播方法方成四類： • 一、simple flooding：全部節點接收廣播消息並重播封包一次，這些重播被重複，直到全部節點接收到封包 • 二、Probability based methods：類似於simple flooding，不同的地方在節點重播用已先決定的機率 • 三、Area based methods：為了覆蓋儘可能廣闊的地區，能覆蓋更大的另外的地區的節點被選擇為一個重播節點。那就是，最遠的節點能先被傳送 • 四、Neighbor knowledge methods：節點能夠傳播封包用最少的封包量。這些方法是基於附近可用的知識，透過計算最佳的解決辦法，用儘可能較少的封包傳播訊息 [11] B. Williams and T. Camp. Comparison of broadcasting techniques for mobile ad hoc networks. In MobiHoc, 2002.

  7. ENHANCED MHVB A . Backfire algorithm • 假設無線電波的範圍大約200公尺 • 假設有一個封包要從A傳到D，顯然的不會經過C，因為B節點能更有效地中繼封包 • 假如C中繼這個封包，它只會增加很小的像輸範圍，像圖中的陰影處 Multi-Hop Vehicular Broadcast (MHVB) 2006 6th Intermational Conference on ITS Telecommunications Proceedings

  8. ENHANCED MHVB A . Backfire algorithm • 在這個增強的MHVB，sectoral backfire執行用一個特別的角度 • 好處是改變扇形的角度，我們能更改backfire的覆蓋地區，導致 ”flexible" and "directional”的backfire地區。

  9. ENHANCED MHVB A . Backfire algorithm

  10. ENHANCED MHVB A . Backfire algorithm 當B接收到A傳來的中繼訊息，下列那些條件B變成backfired node： a代表相對位置向量是O到A b代表相對位置向量是O到B θ當作backfire地區的角度 (mod a)是A到O的距離 (mod b)是B到O的距離

  11. ENHANCED MHVB B. Traffic Congestion Detection algorithm • 這個演算法能幫助MHVB工作效率更好的 • 計算一個有關的節點它周圍的車輛的數量，MHVB能察覺是否車輛位在交通堵塞中。 • 假如在交通堵塞中，它擴大間隔傳送它的訊息，用來使頻寬不被用盡，減少封包碰撞

  12. ENHANCED MHVB B. Traffic Congestion Detection algorithm • 車輛否在位在交通堵塞中，用來判斷的條件是： • 假如發現車的數量比　　還多 • 假如前後的車的數量超過 • 假如它自己的速度小於 Multi-Hop Vehicular Broadcast (MHVB) 2006 6th Intermational Conference on ITS Telecommunications Proceedings

  13. ENHANCED MHVB C. Dynamic Scheduling • 在沒有Traffic Congestion Detection algorithm下，傳輸週期為0.1秒。在傳送之前，下一個傳送時間是"pre-determined"(已先決定的) • Dynamic Scheduling是，在每個接收訊息的節點上，改變這個已先決定的時間。當距離超過200公尺節點，傳送收到的訊息比其它的節點早 • 當發送端與接收端距離超過200公尺，接收端重置預先設定的傳送時間(0.07秒到0.08秒) • 在這個方案中，封包的等待被中繼的時間可以被設成0，所以接受到封包的節點將立刻傳送在下一個傳送時間

  14. ENHANCED MHVB C. Dynamic Scheduling • 在上述的方法，能增加兩個好處 • 1. 封包能更快的被轉交，因為一個緊急警告訊息必須快速的傳送，而且到達很遠的距離 • 2. 當在大於200米的範圍的節點更早傳送訊息時，他們間接backfire在範圍不到200米內的節點，在較小範圍保留網路資源

  15. SCENARIOS • 有三種方案： • 1. Random Waypoint model (Random way point model隨機路點模型) • 2. Single Lane Model (單一道路模型) • 3. Typical Highway scenario with intersections(典 型的十字路口的道路方案)

  16. Random Waypoint model 是一種在ad hoc網路模擬上經常被使用到的移動模式，用在測試最差的工作情況 這個模擬中每個節點都均勻分佈在1000平方公尺的面積內 節點的數量從10變化到100，並隨機選擇所欲到達的目的地，而且每個節點抵達其目的地之前的旅程都是獨立的 模擬的時間大約100秒

  17. The Single lane model 用來檢查協定基本的性能。如圖所示，節點有規律的被放在固定的距離在一條直線上，而且節點沒有任何運動。

  18. Typical Highway scenario with intersections 這方案包含4條道路，兩條道路彼此相互交叉。這個方案更細分兩種情況，鄰近的道路的相對速度更快的，鄰近的道路的相對速度更慢的情況

  19. RESULTS A. Application requirement 考慮緊急警告系統的應用，應用需求的目標為一段400米的距離傳送的訊息在0.3秒的時間間隔。 因此我們定義效能參數：“Success rate”這個比率是數個封包被在0.3秒內被收到，由一個節點到所有的封包被接收用相同的節點 在整個模擬的時間T內。理想的話，比率應該是1在400公尺內，在400公尺外比率是0

  20. RESULTS B. Performance of Sectoral backfire

  21. RESULTS C. Performance of Dynamic Scheduling

  22. RESULTS D. Performance based upon relative speed between lanes

  23. RESULTS E. Performance based upon density 2.Single Lane model 1. Random waypoint model

  24. RESULTS F. Performance based on different application requirements • 這個部分描述性能被以不同應用要求為基礎。有主要3個應用要求被模擬： • 1) Message transmission within 0.3 second up to distance of 400m • 2) Message transmission within 0.5 second up to distance of 400m • 3) Message transmission within 1.0 second up to distance of 400m

  25. RESULTS F. Performance based on different application requirements

  26. CONCLUSION • sectoral backfire提供在距離上和發送端和接收端的相對位置，有效的flooding方法。 • dynamic scheduling提供有效的效能改進而且可以挽救網路資源。當距離離發送端比200m遠時，較早的節點中繼時間使，傳輸資訊比其他更接近先前的傳送器早。 • 這個增強的MHVB協定 • 在無線電通訊範圍內提供100%的成功率在典型的道路情況下 • 15~20%的改進在超過無線電範圍在400米範圍內 • 考慮單一道路所描述基本的性能，100%的成功率在資訊傳輸在無線電範圍內，而且50%增進在無限範圍外。

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