2. Plan de la présentation2
Introduction aux réseaux ad hoc véhiculaires
Proposition d’organisation structurelle : CBL
Application à la perception élargie
Conclusion et perspectives
3. Plan de la présentation2
Introduction aux réseaux ad hoc véhiculaires
Proposition d’organisation structurelle : CBL
Application à la perception élargie
Conclusion et perspectives
4. Introduction aux réseaux ad hoc véhiculaires
Connectivité
Automatisation
Niveau 0
Manuel
Niveau 5
Automatisation
complète
Niveau 0
Véhicule isolé sans
communication
Niveau 2
Réception de
messages
Niveau 3
Communication avec le
voisinage proche
Niveau 4
Réseau
véhiculaire
Véhicules
autonomes
Intelligence réside
entièrement dans le véhicule
Véhicules
connectés
Véhicules
coordonnés
Véhicules
coopératifs
Niveau 1
Assistance à la
conduite
Exemple : régulateur
adaptatif
Niveau 2
Automatisation
combinée
Exemple : régulateur +
maintien dans la voie
Niveau 3
Automatisation
conditionnelle
Exemple : conduite en
embouteillages
Niveau 4
Automatisation
limitée
Exemple : conduite
sur autoroute
3
Niveau 1
Système d’appel
d’urgence (eCall)
5. Applications des systèmes de transports intelligents
Types d’application
Applications des véhicules communicants
Confort
• Accès à Internet
• Informations
touristiques
Optimisation du
trafic routier
• Vitesse
recommandée
• Itinéraire
alternatif
Sécurité
• Perception
élargie
• Conduite en
convoi
Source : visibi.de et car-to-car.org
4
6. Applications des systèmes de transports intelligents
Types d’application
Applications des véhicules communicants
Confort
• Accès à Internet
• Informations
touristiques
Optimisation du
trafic routier
• Vitesse
recommandée
• Itinéraire
alternatif
Sécurité
• Perception
élargie
• Conduite en
convoi
Source : visibi.de et car-to-car.org
4
7. Applications des systèmes de transports intelligents
Types d’application
Applications des véhicules communicants
Source : visibi.de et car-to-car.org
4
Les besoins applicatifs :
Débit
Délai de réception
Portée de communication
8. Applications des systèmes de transports intelligents
Types d’application
Applications des véhicules communicants
Temps
avant
accident
Minutes
• Sécurité passive
Secondes
• Sécurité active
Accident
• Post-accident
Source : visibi.de et car-to-car.org
4
Les besoins applicatifs :
Débit
Délai de réception
Portée de communication
Ordonnancement temporel des applications de sécurité
Secondes
• Sécurité active
9. Applications des systèmes de transports intelligents
Types d’application
Applications des véhicules communicants
Temps
avant
accident
Minutes
• Sécurité passive
Secondes
• Sécurité active
Accident
• Post-accident
Source : visibi.de et car-to-car.org
4
Les besoins applicatifs :
Débit
Délai de réception
Portée de communication
Ordonnancement temporel des applications de sécurité
Secondes
• Sécurité active
10. Contraintes des réseaux véhiculaires
Phénomènes physiques inhérents au médium de communication
Atténuation des ondes : portée limitée
5
Zone de portéeSource
DPuissance de réception
Distance
Seuil de réception
Portée max
11. Contraintes des réseaux véhiculaires
Phénomènes physiques inhérents au médium de communication
Atténuation des ondes : portée limitée
5
Contraintes imposées par le contexte routier
Vitesse élevée
Direction de circulation sécante ou opposée
Temps de connexion faible
Mobilité et densité variables
Temporellement
Spatialement
12. Contraintes des réseaux véhiculaires
Phénomènes physiques inhérents au médium de communication
Atténuation des ondes : portée limitée
5
Passage à l’échelle
Contraintes imposées par le contexte routier
Vitesse élevée
Direction de circulation sécante ou opposée
Temps de connexion faible
Mobilité et densité variables
Temporellement
Spatialement
13. Le routage dans les réseaux ad hoc véhiculaires
Un protocole de routage définit une routine à
exécuter dans le but d’acheminer des données de
bout en bout au sein d'un réseau, en utilisant le
système d'adressage de la couche réseau.
Stratégies de routage
6
Recherche de route
Réactive Proactive Hybride
Topologie
Plate Hiérarchique
Modes de communication
Unicast Broadcast Multicast
Décomposition en plusieurs phases :
Zone de portée
Source
Destinataire
Source : electronics Lab
14. Plan de la présentation7
Introduction aux réseaux ad hoc véhiculaires
Proposition d’organisation structurelle : CBL
Application à la perception élargie
Conclusion et perspectives
15. CBL : Chain Branch-Leaf
8
A bord des véhicules :
Une carte de communication sans fil
Technologie 802.11p
Un système de positionnement
Position
Vitesse
Angle de braquage
Architecture V2V
Fonctionnement décentralisé
Sans service global de localisation
Envoi périodique de messages de
découverte du voisinage (HELLO)
Connaissance locale du réseau à deux sauts
Formation d’une structure hiérarchique
16. CBL : Chain Branch-Leaf
8
Envoi des messages HELLO de
découverte du voisinage
Envoi des messages applicatifs
CBL
17. CBL : Chain Branch-Leaf
8
Noeud feuille : nœud membre
d’un groupe qui établit un lien
avec un nœud branche
Envoi des messages HELLO de
découverte du voisinage
Envoi des messages applicatifs
Élection d’un premier
noeud branche
CBL
18. CBL : Chain Branch-Leaf
8
Noeud feuille : nœud membre
d’un groupe qui établit un lien
avec un nœud branche
Envoi des messages HELLO de
découverte du voisinage
Envoi des messages applicatifs
Élection d’un premier
noeud branche
Noeud branche : responsable d’un
groupe de nœuds, élu par les autres
noeuds.
Retransmission des messages
Construire et maintenir la chaîne
CBL
19. Une chaîne est un réseau fédérateur virtuel composé d’une séquence de nœuds
branche. Les chaînes offrent aux nœuds branche du réseau de communication
des chemins pour transmettre les messages applicatifs sur des longues distances.
CBL : Chain Branch-Leaf
8
20. Plan de la présentation9
Introduction aux réseaux ad hoc véhiculaires
Proposition d’organisation structurelle : CBL
Application à la perception élargie
Conclusion et perspectives
21. Application de perception élargie
10
Objectif : construire une carte locale dynamique
Source : Pollard, Evangeline, and Denis Gingras. "Improved low cost
GPS localization by using communicative vehicles." 12th International
Conference on Control, Automation, Robotics and Vision, ICARCV. 2012.
22. Application de perception élargie
10
Objectif : construire une carte locale dynamique
Objets mobiles : 24 octets
Ojets statiques : 18 octets
Taille
(octets)
Statique Mobile
Position 4 ✓ ✓
Date 8 ✓ ✓
Type 2 ✗ ✓
Vitesse 2 ✗ ✓
Accéleration 2 ✗ ✓
Taille 6 ✓ ✓
Total (octects) 18 24
Besoins applicatifs
Source : Nader Chaabouni, Abdelhakim Senhaji Had, Jihene Rezgui, and Soumaya
Cherkaoui. Setting up an extended perception in a vehicular network
environment : A proof of concept. In Wireless Communications and Networking
Conference (WCNC), 2016 IEEE, pages 1{7.
23. Application de perception élargie
10
Objectif : construire une carte locale dynamique
Objets mobiles : 24 octets
Ojets statiques : 18 octets
Besoins applicatifs
Adaptation à CBL :
Les nœuds feuille transmettent leur carte locale
à leur nœud branche associé
Les nœuds branche fusionnent les informations reçues et les retransmettent à leurs nœuds
feuille et au nœud branche amont et aval
24. Simulation de CBL
11
OPNET Riverbed Modeler v17
Module WIRELESS
Modèle nœud 802.11p
Affectation automatique de trajectoire
Deux outils de simulation des réseaux de communication
Matlab version R2012b
Simplification des communications
Analyse de la structure formée par CBL
26. Simulation de CBL
11
Modèle de propagation des ondes
Espace libre
Puissance de transmission : 0,005 W
Seuil de réception : -95 dBm
Portée de 500 m Physique
LiaisondedonnéesNorme
IEEE 802.11p
Modèle de
propagation
Nœud mobile
IEEE 802.11p
Bande de fréquence 5,9 GHz
Bande passante 12 Mbits/s
27. Simulation de CBL
11
Modèle de propagation des ondes
Espace libre
Puissance de transmission : 0,005 W
Seuil de réception : -95 dBm
Portée de 500 m Physique
LiaisondedonnéesNorme
IEEE 802.11p
Modèle de
propagation
Nœud mobile
IEEE 802.11p
Bande de fréquence 5,9 GHz
Bande passante 12 Mbits/s
CBL Réseau
28. Simulation de CBL
11
Modèle de propagation des ondes
Espace libre
Puissance de transmission : 0,005 W
Seuil de réception : -95 dBm
Portée de 500 m Physique
LiaisondedonnéesNorme
IEEE 802.11p
Modèle de
propagation
Nœud mobile
IEEE 802.11p
Bande de fréquence 5,9 GHz
Bande passante 12 Mbits/s
CBL
Transport
ApplicationPerceptionélargie
Réseau
29. Simulation de CBL
11
Modèle de propagation des ondes
Espace libre
Puissance de transmission : 0,005 W
Seuil de réception : -95 dBm
Portée de 500 m Physique
Liaisondedonnées
Réseau
Modèle de
mobilité
Norme
IEEE 802.11p
Modèle de
propagation
CBL
IEEE 802.11p
Bande de fréquence 5,9 GHz
Bande passante 12 Mbits/s
Modèle de mobilité
Réseaux 10 km de l’autoroute A27
Nœud mobile
Transport
ApplicationPerceptionélargie
Données réelles
30. Simulation de CBL
11
Modèle de propagation des ondes
Espace libre
Puissance de transmission : 0,005 W
Seuil de réception : -95 dBm
Portée de 500 m Physique
Liaisondedonnées
Réseau
Modèle de
mobilité
Norme
IEEE 802.11p
Modèle de
propagation
CBL
IEEE 802.11p
Bande de fréquence 5,9 GHz
Bande passante 12 Mbits/s
Modèle de mobilité
Réseaux 10 km de l’autoroute A27
Nœud mobile
Transport
ApplicationPerceptionélargie
Données réelles
31. Résultats des simulations
12
Variation de l’intervalle d’envoi :
De 50 ms à 500 ms (2 Hz à 20 Hz)
Délai IP
Synchronisation parfaite à 175 ms
32. Résultats des simulations
12
Variation de l’intervalle d’envoi :
De 50 ms à 500 ms (2 Hz à 20 Hz)
Taux de paquets reçus à 90 % pour
un intervalle d’envoi de 175 ms
Délai IP
Taux de paquets reçus
Synchronisation parfaite à 175 ms
33. Plan de la présentation13
Introduction aux réseaux ad hoc véhiculaires
Proposition d’organisation structurelle : CBL
Application à la perception élargie
Conclusion et perspectives
34. Conclusion et perspectives
14
Modélisation d’une application coopérative de perception élargie
exploitant les services de communication offerts par CBL
Le réseau VANET supporte la charge du trafic applicatif
Obtention des délais et taux de pertes selon un compromis voulu
entre fréquence de messages applicatifs et performances attendues
35. Conclusion et perspectives
14
Créer une version hybride (H-CBL) prenant en compte l’infrastructure
si elle existe pour associer l’architecture V2V et V2I
36. 36
Merci de votre attention
Lucas RIVOIRARD
lucas.rivoirard@cerema.fr
05-56-70-66-12
CEREMA / DTerSO / DTISPV / TITANE