Evaluación de desempeño de protocolos de enrutamiento de mensajes en una VDTN con vehículos reales
A mediados del siglo XX, el área de las comunicaciones electrónicas empezó a tomar fuerza y a desarrollarse de una manera acelerada, práctica e interactiva, para solucionar problemas de distancia y tiempo de entrega del mensaje. En la actualidad hay una gran variedad de formas de comunicarnos a trav...
- Autores:
-
Salazar Cure, Alexander
- Tipo de recurso:
- Fecha de publicación:
- 2024
- Institución:
- Corporación Universidad de la Costa
- Repositorio:
- REDICUC - Repositorio CUC
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- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/11323/12994
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A mediados del siglo XX, el área de las comunicaciones electrónicas empezó a tomar fuerza y a desarrollarse de una manera acelerada, práctica e interactiva, para solucionar problemas de distancia y tiempo de entrega del mensaje. En la actualidad hay una gran variedad de formas de comunicarnos a través del internet. El internet se ha vuelto necesario para dispositivos móviles y fijos, pero la conectividad persistente no es la regla en todas partes o incluso en ciertas circunstancias. Las redes DTN están formadas por nodos que buscan comunicarse en escenarios en los que la conexión entre ellos es nula, en los desafiantes ambientes hostiles donde los protocolos como TCP/IP fallan. Estos entornos suelen estar sujetos a frecuentes interrupciones, enlaces que están limitados a una sola dirección, posiblemente largas demoras y altas tasas de error. Este trabajo se ocupa particularmente de las redes vehiculares tolerantes al retardo (Vehicular DTN, VDTN). En este tipo de redes, los vehículos son aprovechados para retransmitir mensajes moviéndose en la red, y recopilar mensajes desde nodos de origen. En la actualidad, ambulancias, buses intermunicipales, vehículos de transportes, entre otros, deben ser vigilados a través de centrales de monitoreo, para el seguimiento, seguridad de la mercancía o para el servicio que brindan, dentro y fuera del perímetro urbano. Aunque la mayoría de estas empresas utilizan el GPS (Global Positioning System), depende de la cobertura de una red celular, y en el momento que estén fuera de la ciudad o trasladándose a zonas rurales, se dificulta saber, el estado del vehículo con su mercancía, ubicación, velocidad, entre otros. Como solución a esta dificultad, surgen las redes tolerantes al retardo que permiten la transmisión de datos a las centrales de monitoreo cuando no se tiene cobertura de red celular. En este trabajo se realiza un despliegue en condiciones reales con vehículos para evaluar el desempeño de algunos protocolos de enrutamiento de mensajes para redes tolerantes al retardo. |
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El internet se ha vuelto necesario para dispositivos móviles y fijos, pero la conectividad persistente no es la regla en todas partes o incluso en ciertas circunstancias. Las redes DTN están formadas por nodos que buscan comunicarse en escenarios en los que la conexión entre ellos es nula, en los desafiantes ambientes hostiles donde los protocolos como TCP/IP fallan. Estos entornos suelen estar sujetos a frecuentes interrupciones, enlaces que están limitados a una sola dirección, posiblemente largas demoras y altas tasas de error. Este trabajo se ocupa particularmente de las redes vehiculares tolerantes al retardo (Vehicular DTN, VDTN). En este tipo de redes, los vehículos son aprovechados para retransmitir mensajes moviéndose en la red, y recopilar mensajes desde nodos de origen. En la actualidad, ambulancias, buses intermunicipales, vehículos de transportes, entre otros, deben ser vigilados a través de centrales de monitoreo, para el seguimiento, seguridad de la mercancía o para el servicio que brindan, dentro y fuera del perímetro urbano. Aunque la mayoría de estas empresas utilizan el GPS (Global Positioning System), depende de la cobertura de una red celular, y en el momento que estén fuera de la ciudad o trasladándose a zonas rurales, se dificulta saber, el estado del vehículo con su mercancía, ubicación, velocidad, entre otros. Como solución a esta dificultad, surgen las redes tolerantes al retardo que permiten la transmisión de datos a las centrales de monitoreo cuando no se tiene cobertura de red celular. En este trabajo se realiza un despliegue en condiciones reales con vehículos para evaluar el desempeño de algunos protocolos de enrutamiento de mensajes para redes tolerantes al retardo.In the mid-20th century, the field of electronic communications began to gain momentum and develop rapidly in a practical and interactive manner to address issues of distance and message delivery time. Currently, there is a wide variety of ways to communicate through the Internet. The Internet has become essential for both mobile and fixed devices, but persistent connectivity is not the rule everywhere or even in certain circumstances. Delay-Tolerant Networks (DTN) are composed of nodes seeking to communicate in scenarios where the connection between them is null, in challenging and hostile environments where conventional protocols like TCP/IP fail. These environments are often subject to frequent interruptions, links limited to a single direction, possibly long delays, and high error rates. This work particularly focuses on Delay-Tolerant Vehicular Networks (Vehicular DTN, VDTN). In such networks, vehicles are utilized to relay messages as they move through the network and collect messages from source nodes.Currently, ambulances, intercity buses, transportation vehicles, among others, need to be monitored through control centers for tracking, cargo security, or the services they provide, both within and outside urban perimeters. Although most of these companies use the Global Positioning System (GPS), it depends on the coverage of a cellular network. When they are outside the city or moving to rural areas, it becomes challenging to know the status of the vehicle with its cargo, location, speed, among other parameters. As a solution to this difficulty, delay-tolerant networks arise, allowing data transmission to monitoring centers when there is no cellular network coverage. This work conducts a real-world deployment with vehicles to evaluate the performance of some message routing protocols for delay-tolerant networks.Lista de Tablas y Figuras 11 -- Introducción 13 -- Planteamiento Del Problema 18 -- Justificación 20 -- Objetivos 23 -- Objetivo General 23 -- Objetivos Específicos 23 -- Antecedentes 24 -- Marco Teórico 27 -- Redes Vehiculares 27 -- Características 29 -- Redes DTN 31 -- Características De Las DTN 31 -- Aplicaciones De Las DTN En Redes Vehiculares 34 -- Protocolos De Enrutamiento En DTN 35 -- Protocolo Epidémico 35 -- Protocolo Prophet 36 -- Protocolo Prophet+ 36 -- Protocolo Spray And Wait 37 -- Spray And Wait Basado En Probabilidad De Entrega 38 -- Protocolo Trafroute 39 -- Protocolo Fastest Ferry Routing In DTN-Enabled Vehicular Ad-Hoc (FFRDV) 40 -- Protocolo Context DTN (C-DTN) 40 -- Direction Based Geographic Routing (DIG) 41 -- Geodtn+Nav 42 -- Limitaciones De Los Protocolos De Enrutamiento 43 -- Uso Ineficiente De Los Recursos De La DTN 43 -- Alcance Al Nodo Más Lejano De La Red 43 -- Dependencia De Infraestructura 44 -- No Aprovechamiento De La Información Disponible 44 -- Marco Metodológico 46 -- Diseño 48 -- Criterios Para La Implementación De Una DTN 48 -- Métricas De Evaluación De Desempeño De Una DTN 49 -- Implementación De Los Algoritmos De Enrutamiento 49 -- Algoritmo Epidemic 50 -- Algoritmo First Contact 50 -- Algoritmo Direct Delivery 51 -- Criterios Para La Selección Tecnológica De Los Nodos 52 -- Nodo En Una DTN Para Red Vehicular 52 -- Características Principales 53 -- Descripción Tecnológica De Los Nodos Implementados 53 -- Características Principales 54 -- Implementación De Los Algoritmos En Python 58 -- Implementación En Python Del Algoritmo De Enrutamiento Epidemic 58 -- Medición De Las Métricas 59 -- Implementación En Python Del Algoritmo De Enrutamiento First Contact 59 -- Medición De Las Métricas 60 -- Implementación En Python Del Algoritmo De Enrutamiento Direct Delivery 60 -- Medición De Las Métricas 62 -- Resultados De La Investigación 63 -- Algoritmo De Enrutamiento First Contact 64 -- Algoritmo De Enrutamiento Direct Delivery 65 -- Algoritmo De Enrutamiento Epidemic 67 -- Conclusiones 70 -- Referencias72Magíster en IngenieríaMaestría79 páginasapplication/pdfspaCorporación Universidad de la CostaProductividad e InnovaciónBarranquilla, ColombiaMaestría en IngenieríaEvaluación de desempeño de protocolos de enrutamiento de mensajes en una VDTN con vehículos realesTrabajo de grado - MaestríaTextinfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://purl.org/redcol/resource_type/TMinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionAfzal, H. M., Obaidat, M. S., & Alrawais, M. A. (2019). FFRDV: A fast ferry routing protocol for delay tolerant vehicular ad hoc networks. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 68(2), 2119-2134.Akram, A. S. K., Ahmed, S. S., & Rahman, M. M. (2020). Deployment of vehicular delay tolerant networks: A survey. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 22(4), 2414- 2442.Alrawais, M. A., Khan, A. K., & Obaidat, M. S. (2024). Vehicular delay-tolerant networking: A survey. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 26(1), 405-436.Broch, J., Maltz, D. A., Katz, R. S., Rabinovich, M. Y., Shenker, J. C., & Karger, D. E. (1998). Epidemic routing for delay tolerant networks. SIGCOMM Computer Communication Review, 26(4), 251-265.Castro, M., Druschel, P., Ferrer, A.-L., Johnson, K. L., & Rowstron, A. (1999). Spray and wait: An efficient routing scheme for intermittently connected mobile networks. ACM SIGCOMM Computer Communication Review, 29(4), 231-242.Duman, T., & Gungor, V. C. (2012). 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Spray and wait based on delivery probability: A new routing protocol for delay tolerant networks. IEEE Transactions on Wireless Communications, 13(11), 6206-6218.Khan, A. K., Obaidat, M. S., & Alrawais, M. A. (2018, January). Delay-Tolerant Networking (DTN): A Survey. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 20(1), 456-498.Khan, R. M. A., Khan, M. A., & Khan, M. A. (2022). Survey on reliable data transport protocols for space communications. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 30(1), 106-138.Khatri, S. A. K., Obaidat, M. S., & Alrawais, M. A. (2017). TrafRoute: A routing protocol for delay tolerant networks based on traffic classification. IEEE Transactions on Mobile Computing, 16(1), 107-122.Khatri, S. A. K., Obaidat, M. S., & Alrawais, M. A. (2018). GeoDTN+Nav: A hybrid routing protocol for delay-tolerant networks. IEEE Transactions on Mobile Computing, 17(8), 1953-1967.López, J. A., Gómez, J. A., & Rodríguez, J. J. (2020). Redes Tolerantes al Retardo e Interrupciones (DTN): Una revisión. Revista Iberoamericana de Telemática e Informática, 16(1), 1-22.López, J. A., Gómez, J. A., & Rodríguez, J. J. (2020). Redes Tolerantes al Retardo (DTN): Una Revisión. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 22(3), 1619-1659.López, J. A., Gómez, J. A., Rodríguez, J. J., & López, J. M. (2023). A Survey on Vehicular Delay-Tolerant Networks Management. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 25(4), 3422-3459.López, J. A., Gómez, J. A., Rodríguez, J. J., & López, J. M. (2023). A Prototype of Vehicular Delay-Tolerant Networks (VDTN) for Traffic Information Services. IEEE Access, 11(2), 6467-6483.Mazur, S. (n.d.). An Introduction to Smart Transportation: Benefits and Examples. Digi. https://es.digi.com/blog/post/introduction-to-smart-transportation-benefitsObaidat, M. S., Alrawais, M. A., & Khan, A. K. (2015). Direction-based geographic routing for delay-tolerant networks. IEEE Transactions on Mobile Computing, 14(1), 182-194.Obaidat, M. S., Alrawais, M. A., & Khan, A. K. (2018). Context-aware routing in delay-tolerant networks: A survey. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 20(3), 1876-1905.Ramanathan, R., & Lakshman, T. V. (2007, July). Delay-Tolerant Networking Architecture. RFC 4838, Internet Engineering Task Force (IETF).Ramanathan, R., Lakshman, T. V., Das, S. R., & Keshav, S. (2001, May). Delay-Tolerant Network Architecture: The Evolving Interplanetary Internet. Internet Society (ISOC).Rodríguez-González, D., González-Morales, J. L., & López-Soto, J. A. (2021). Supervisión de vehículos basada en redes tolerantes al retardo: un estudio de caso. Revista Iberoamericana de Telemática e Informática, 17(2), 1-22.Sivakumar, R., Varshney, A., Tripathi, S. K., & Vaidya, N. H. (2006). Delay-tolerant networking for space communications. IEEE Communications Magazine, 44(4), 68-75.Wang, Y., Zhang, J., & Wang, J. (2021). A survey of delay-tolerant networking for vehicular ad hoc networks. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 23(2), 1277-1306.DTNTestbedProtocolos de enrutamientoHardware programableRouting protocolsProgrammable hardwarePublicationORIGINALEvaluación de desempeño de protocolos de enrutamiento de mensajes en una VDTN con vehículos reales.pdfEvaluación de desempeño de protocolos de enrutamiento de mensajes en una VDTN con vehículos reales.pdfTesisapplication/pdf1454416https://repositorio.cuc.edu.co/bitstreams/a68d2468-088f-4067-88ef-9fadfab561d9/download2784ab863986d6e29693f854c3afed1cMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-814828https://repositorio.cuc.edu.co/bitstreams/f54e443d-3dc7-4594-8cca-06c6e00b1f96/download2f9959eaf5b71fae44bbf9ec84150c7aMD52TEXTEvaluación de desempeño de protocolos de enrutamiento de mensajes en una VDTN con vehículos reales.pdf.txtEvaluación de desempeño de protocolos de enrutamiento de mensajes en una VDTN con vehículos reales.pdf.txtExtracted 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