Sommaire INTRODUCTION: ........................................................................................................................................ 3 I. PRESENTATION DE PROJET : .............................................................................................................. 4 II- PRESENTATION DES RESEAUX DE VEHICULES : ......................................................................... 4 III. TECHNOLOGIES DES RESEAUX VEHICULAIRES: ....................................................................... 5 IV.LES TYPES DE COMMUNICATIONS : ................................................................................................. 7 1.COMMUNICATIONS DE VEHICULE A VEHICULE ..................................................................................................... 7 2.COMMUNICATIONS DE VEHICULE A INFRASTRUCTURE .................................................................................... 8 3.COMMUNICATIONS HYBRIDES ......................................................................................................................................... 9 V. PROPRIETES ET APPLICATION DE VANET: ........................................................................................................ 9 1.PROPRIETES DES RESEAUX VANET : ......................................................................................................................................... 9 2. APPLICATIONS DES RESEAUX DE VEHICULES : .................................................................................................... 11 2.1. APPLICATIONS DE SECURITE ROUTIERE :........................................................................................................ 12 2.2. APPLICATIONS DE CONFORT ...................................................................................................................................... 12 VI.PROTOCOLES DE ROUTAGE POUR VANETS : ............................................................................... 15 VII-DISSEMINATION ET DIFFUSION DE DONNEES DANS VANETS : .......................................... 17 1 .LA GEO-DIFFUSION ..................................................................................................................................................................... 17 VIII. OUTILS : ............................................................................................................................................. 19 1 . NETWORK SIMULATOR « NS2 » : ............................................................................................................................................. 19 2. SUMO : ......................................................................................................................................................................................... 19 3. MOVE : ......................................................................................................................................................................................... 19 IX. DEVELOPPEMENT : ....................................................................................................................................................... 20 INSTALLATION DU PROTOCOLE IVG : ......................................................................................................................................... 20 SIMULATION : ................................................................................................................................................................................... 22 RESULTATS ET DISCUSSION : .......................................................................................................................................................... 24 CONCLUSION ............................................................................................................................................ 29 BIBLIOGRAPHIE : ............................................................................................................................................ 30 2009-2010 Introduction: De nos jours, la voiture prend de plus en plus de place dans notre vie mais reste cependant le moyen de transport le moins sûr. La sécurité des automobiles devient une question importante et les constructeurs recherchent de nouveaux systèmes pour améliorer la sécurité à bord. La communication entre véhicules est une des solutions prometteuse et permettrai de réduire de 50% les évènements sur la route. Les réseaux sans-fil de véhicules appelés VANET pour Véhicule Ad-Hoc NETworks attirent de plus en plus l’attention des constructeurs automobiles et des chercheurs. L'apparition des réseaux VANet a rendu possible la communication entre les voitures répandant ainsi l'échange d'information. Ce chapitre débute par la description des technologies utilisées dans les réseaux véhiculaires. Il introduit la notion du v2v et il finit par présenter quelques applications de ces réseaux. . I. . souvent sous forme de réseaux multi-sauts. Tous les nœuds partagent le même canal menant à la congestion dans des réseaux très denses. La nature décentralisée de ces réseaux mène au besoin de nouveaux systèmes et protocoles de diffusion de l'information. Il est donc à considérer un signalement en temps réel grâce à une communication permanente entre les véhicules circulant pour apporter une certaine solution à ce problème. La communication de voiture-à-voiture (V2V).PRESENTATION DES RESEAUX DE VEHICULES : Ces dernières années. De plus. permet de nouveaux services pour des véhicules et crée de nombreuses opportunités pour améliorer la sécurité routière. Les réseaux de véhicules ont des caractéristiques semblables à ceux des réseaux ad hoc mobiles (MANETs ou Mobile Ad hoc Networks). de nouvelles approches pour la sécurité de communication doivent être conçues pour adapter les besoins spécifiques du réseau et garantir des services fiables et dignes de confiance. quelques projets de recherche examinent le potentiel de réduction des accidents de la route grâce à l'initiative eSafety et il en est de même dans d'autres pays comme les Etats-Unis ou le Japon. II. Des changements de topologie du réseau arrivent fréquemment en raison de la haute mobilité des nœuds. la communication inter-véhicules a attirée beaucoup de chercheurs dans le monde entier. Signaler les incidents pouvant nuire la fluidité du trafic et la sécurité des usagers de la route aussi rapidement que possible est le but de projet. le trafic temps réel et des systèmes actifs de diffusion de l'information (de météorologie ou de navigation). souvent mentionnée comme des réseaux ad hoc véhiculaires (VANETs ou Vehicular Ad hoc Networks). Cependant. Dans l'Union Européenne. Présentation de projet : Le but de ce projet est la simulation d’un réseau VANET en fonction du trafic routier. Le besoin de la recherche dans ce domaine est donc en pleine expansion. ces nouveaux services pour les réseaux de véhicules posent beaucoup de défis technologiques pour les protocoles réseaux et la sécurité des communications. La communication entre véhicules peut par exemple être utilisée pour aider à la conduite et proposer des services de sécurité active comme l'avertisseur d'accident. etc. ou LLC) et le contrôle d'accès au support (Media Access Control. Chaque entité (ou node) communique directement avec sa voisine dans la zone de couverture comme l'indique le figure 1. En fait. Ainsi. Réseaux Ad Hoc: Les réseaux ad hoc en latin : « qui va vers ce vers quoi il doit aller ». Un réseau MANET permet de mettre en oeuvre des noeuds de communication de grande mobilité. de grande réactivité et qui se déploient rapidement. la couche liaison de données. les réseaux Wifi avec des points d'accès : là où une ou plusieurs stations de base sont nécessaires à la plupart des communications entre les différents noeuds du réseau (mode Infrastructure).WiFi: C'est une technologie qui vise à offrir un accès au Web sans fil et à haut débit. constitué de deux sous-couches : le contrôle de la liaison logique (Logical Link Control. c'est-à-dire : la couche physique. il lui est nécessaire de faire passer ses données par d'autres qui se chargeront de les acheminer. 1. La norme 802.. proposant trois types de codages de l'information. Le WiFi permet d'affiner le maillage Internet. sont des réseaux sans fil capables de s'organiser sans infrastructure définie préalablement.III.11 s'attache à définir les couches basses du modèle OSI pour une liaison sans fil utilisant des ondes électromagnétiques. Technologies des réseaux véhiculaires: Les réseaux véhiculaires offrent une alternative intéressante aux réseaux cellulaires vus leur faible coût et le débit élevé qu'ils offrent. le fonctionnement d'un réseau Ad-hoc le différencie notablement d'un réseau comme le réseau GSM. les réseaux WiFi permettent de faire communiquer des équipements compatibles en se basant des normes et des protocoles communs qui se manifeste à travers des bornes d'accès publiques appelées Hot Spots qui se trouvent un peu partout: restaurants. il est d'abord primordial que les entités se situent les unes par rapport aux autres. sont connus sous le nom de MANet (pour Mobile Ad-hoc Networks). Pour communiquer avec d'autres entités. Pour cela. les réseaux Ad-hoc s'organisent d'eux-mêmes et chaque entité peut jouer différents rôles. facultés. et soient capables de construire des routes entre elles : c'est le rôle du protocole de routage. de rendre l'accès à internet plus confortable et particulièrement de préparer une bonne infrastructure pour les réseaux véhiculaires. ou MAC) 2. aéroports. Ce réseau est interconnecté avec différents types réseaux reposant sur une technologie IP et employant des protocoles de routage . Les réseaux ad hoc mobiles.. Ils se basent sur les technologies sans fils. c'est-à-dire « formé dans un but précis ». L'utilisation la plus simple et la plus courante des réseaux Ad-hoc est faite par les réseaux sans fil Wifi en permettant une mise en place rapide d'une connexion réseau entre deux ordinateurs. les véhicules tendent à se déplacer d'une façon organisée. ou VANet. pour fournir des communications au sein d'un groupe de véhicules à portée les uns des autres et entre les véhicules et les équipements fixes à portée.tant dans la famille des réactifs (AODV. est une forme de Mobile Ad-hoc Network (réseau mobile Ad-Hoc). Plutôt que de se déplacer au hasard. DSR) que des proactifs (OLSR. Figure 2: exemple de réseau VaNet . TBRPF). par exemple en étant contraint de suivre une route pavée. Les interactions avec les équipements de la route peuvent de même être caractérisées de manière assez exacte. la plupart des véhicules sont limités dans leur gamme de mouvement. Et finalement. usuellement appelés équipements de la route. Figure1 : Transmission de données avec routage Ad-Hoc 3. ou bien encore des hybrides (ZRP). Réseaux VANet: Vehicular Ad-Hoc Network (réseau Ad-Hoc de véhicules). Sous les initiales C se cache donc un système d'échange d'informations qui va permettre de meilleures réactions dans des situations comme des bouchons. Les véhicules accidentés vont envoyer un signal aux voitures arrivant sur le lieu de l'accident. L'exemple introductif donné par Car2Car est simple. comme vous pouvez le voir sur la figure 3. De cette manière.LES TYPES DE COMMUNICATIONS : Dans ces réseaux de véhicules. L'information sera alors transmise de voiture en voiture jusqu'au point de surveillance central de l'état de la circulation et du trafic jusqu'aux premiers secours. déjà évoquée auparavant. tous les futurs véhicules équipés du système Car2Car seront capables de communiquer entre eux. Les relais sont tout simplement les véhicules qui acheminent l'information de l'un à l'autre sans avoir à passer par un maillage d'émetteurs et récepteurs externes pour couvrir le territoire. Ces dernières vont reproduire l'information vers les voitures derrières elles et ainsi de suite. est de permettre aux voitures de communiquer entre elles. 1. des accidents de la route etc . afin de véhiculer des informations importantes. On peut imaginer que Car2Car pourra également concerner un problème sur un véhicule en panne ou accidenté seul dans un endroit inaccessible. figure 3 :Types de communication dans un réseau de véhicules. les automobilistes pourront être prévenus quasiment en temps réel des accidents de la circulation et ils pourront modifier leur itinéraire en conséquence. enneigées. quelle que soit leur marque. A côté des applications sur la conduite et le trafic. les services proposés permettent de distinguer plusieurs communications possibles.. Car2Car sera particulièrement bien adapté à d'autres émissions et réceptions d'informations en temps réel. quelques kilomètres devant vous. . Imaginez qu'un accident arrive sur la route que vous prenez. Car2Car annonce déjà qu'à travers cette norme. Le figure 4 illustre la communication entre deux voitures pour gérer le trafic. Car2Car est basé sur la norme WiFi 802. De cette manière. Cet exemple peut être appliqué à d'autres cas de figure qui ne concernent pas forcément un accident mais d'autres aléas du trafic.11. il sera possible de récupérer de la musique depuis son PC installé dans sa maison vers sa voiture et vice versa.. des routes gelées.COMMUNICATIONS DE VEHICULE A VEHICULE L'idée.IV. C' est pourquoi une grande gamme de possibilités est offerte . et elle est considérée comme une pierre angulaire pour l'avenir des systèmes de transport intelligents (ITS). à courte portée de la communication sans fil basé sur IEEE 802. La combinaison de la technologie courte-portée de la communication sans fil et des réseaux ad hoc. Grâce à son faible coût. Un objectif majeur de la CAR-2-I est l'amélioration de la sécurité de la route la réduction durable de décès dus aux accidents de la route. En outre. facilite la communication voiture . 2. pour un intérêt commun et public.Figure 4 : exemple de réseau C . sa disponibilité et son déploiement à grande échelle.11 qui a reçu une attention considérable dans le monde entier. la communication CAR-2-I permet aux d'améliorer l'efficacité du trafic et l'infotainment. il est attendu que les futures voitures seront équipées de dispositifs de bord d'unités offrant des interfaces sans fil IEEE 802. et du monde industriel pour standardiser et déployer la technologies CAR-2-X technologies de la communication existe.infrastructure regroupés sous CAR-2-I. de la part des gouvernements.COMMUNICATIONS DE VEHICULE A INFRASTRUCTURE Parmi les nouvelles technologies sans fil utilisés par les conducteurs et les passagers.11 et les antennes. . La technologie sans fil permet une répartition intégrale des véhicules de communication dans un réseau basé sur l'auto-organisation et d'auto-coordination des noeuds du réseau ad hoc. où les fréquences dédié sera alloué pour la sécurité et l'efficacité de la circulation pour la fréquence considérée. COMMUNICATIONS HYBRIDES La combinaison de ces deux types de communications permet d'obtenir une communication hybride très intéressante. Propriétés et application de VANET: 1.Figure 5: exemple de réseau V2I 3. V. Dans un but économique en évitant de multiplier les bornes à chaque coin de rue. Stockage : un grand espace de stockage est nécessaire dans ce contexte afin de disposer des différentes classes et types d' information. état de la voiture.Propriétés des réseaux VANET : Faisant partie intégrante d' un système ITS(Intelligent Transportation System). comme représenté dans la Figure 6 : Collecte d' information et perception de l' environnement proche : en utilisant différents capteurs (conditions météorologiques. l'utilisation de sauts par véhicules intermédiaires prend toute son importance. le conducteur peut à bord de son véhicule disposer d' un certain nombre d' informations et d' une meilleure visibilité lui permettant ainsi de réagir d' une manière adéquate aux changements de son environnement proche. état de la route. Ce qui permet ainsi d' augmenter le périmètre de précaution grâce à une perception . les portées des infrastructures étant limitées. Traitement : avec une grande capacité de traitement à bord. Ces structures de données seront alimentées et mises à jour en fonction des événements et décisions du système de communication. les véhicules de nos jours sont dotés d' intelligence et sont capables d' LQWHUSUpWHU les informations collectées pour ensuite aider le conducteur à prendre une décision (particulièrement dans les systèmes d' aide à la conduite). En effet. l'utilisation de véhicules comme relai permet d'étendre cette distance. Routage et communication : pour l' échange et la diffusion d' information dans le réseau lui-même ou vers d' autres types de réseaux (IP ou cellulaire par exemple). A noter que dans un réseau de véhicules. l' énergie et l' espace de stockage sont suffisamment disponibles. pollution et autres) et des caméras. les communications inter-véhicules brassent les technologies et les disciplines suivantes. Comme mentionné précédemment. Les contraintes imposées par ce type d' environnement. rural. Sur le plan d' architecture. Néanmoins. représente une des problématiques traitées dans la littérature. urbain. un réseau VANET représente un cas d' application particulier des réseaux MANET. les environnements concernés et leur caractéristiques peuvent différer: espace libre. les types de . un système de communication inter-véhicules peut être soit : ad hoc véhicule-à-véhicule pur. à titre d' exemple. les propriétés de communications sans fil comme la portée et la capacité peuvent être également contrastées. Type de l' information transportée et diffusion : l' une des applications clés des réseaux de véhicules étant la prévention et la sécurité routière. Néanmoins. tunnels. Figure 6 :Voiture intéligente Ces différentes technologies sont présentes dans l' ensemble des environnements où la technologie IVC peut être mise en application. Bluetooth et autres). Les déplacements des véhicules quant à eux sont liés aux infrastructures routières soit dans des autoroutes ou au sein même d' une zone métropolitaine. affectent considérablement le modèle de mobilité et la qualité des transmissions radio à prendre en compte dans les protocoles et solutions proposées. semi-urbain. ou bien hybride pour servir éventuellement de passerelle vers d' autres réseaux et services. d' énergie et de communication : contrairement au contexte des réseaux ad hoc mobiles où la contrainte d' énergie.étendue de l' environnement et ainsi une meilleure anticipation des difficultés de conduite. les travaux de recherche étudiés et réalisés dans le domaine des MANET ne peuvent pas être directement appliqués dans le contexte des réseaux de véhicules vus quelques spécificités des réseaux VANET qui rendent l' application des protocoles et architectures des réseaux ad hoc inadaptée. à savoir les obstacles radio (ex: dus aux immeubles) et les effets du multipath et de fading. la mobilité est liée directement au comportement des conducteurs. Environnement de déplacement et modèle de mobilité : les environnements pris en compte dans les réseaux ad hoc sont souvent limités à des espaces ouverts ou indoor (comme le cas d' une conférence ou à l' intérieur d' un bâtiment). les éléments du réseau VANET n' ont pas de limite en terme d' énergie et disposent d' une grande capacité de traitement et peuvent avoir plusieurs interfaces de communication (Wi-Fi. En outre. suivant les domaines d' application. Dans ce qui suit nous présentons quelques propriétés et contraintes liées à l' environnement des réseaux de véhicules qui les distinguent des réseaux ad hoc : Capacité de traitement. les applications de confort et les applications de sécurité routière. essentiellement quand le système IVC n' est pas largement répandu et équipé dans la majorité des véhicules. ce qui rend les changements de topologie très fréquents. notamment quand le taux de pénétration de ces systèmes dans le marché est faible. conçus pour des domaines d' applications différents. doté de fonctionnalités diverses ou bien comme étant un réseau local composé de terminaux existants à bord de la voiture. La contrainte d' énergie et le facteur de mobilité inexistant différencient clairement les réseaux de capteurs des réseaux de véhicules. liée à la vitesse des voitures. 2. avec un diamètre de réseau limité. L' hétérogénéité des nœuds en terme de vitesse (voitures et bus : les bus ont une vitesse régulière et plus petite) offre des informations supplémentaires à prendre en compte dans l' élaboration des solutions et des architectures pour les réseaux de véhicules.communications s' axeront sur les diffusions de messages d' une source (ou d' un point) vers plusieurs destinataires. De plus les informations collectées par les capteurs du véhicule peuvent être combinées pour ainsi éliminer les redondances et réduire le nombre de transmissions. Par ailleurs. un élément peut rapidement rejoindre ou quitter le réseau en un temps très court. les propriétés inhérentes aux réseaux VANET notamment en terme de taille ouvrent des problématiques de passage à l' échelle et nécessitent une révision complète des solutions existantes. . APPLICATIONS DES RESEAUX DE VEHICULES : Une des applications de ce concept consiste à munir nos voitures et nos routes de capacités de communication permettant de rendre la route plus sure et de rendre le temps passé sur les routes plus convivial. il faut prévenir les usagers dans un temps borné alors que la diffusion de publicités n'a pas cette contrainte de temps mais elle sera par contre plus consommatrice de bande passante. Nous allons donc décrire dans les paragraphes suivants quelques applications. Intelligent transportation System). les communications sont principalement unidirectionnelles. Cela implique une connectivité faible et des durées de vie des routes très limitées. D' un point de vue réseaux de capteurs. Les contraintes de ces applications sont différentes comme par exemple la vitesse de propagation de l'information. Les solutions proposées doivent alors prendre en considération cette contrainte spatiotemporelle où la connectivité est un des paramètres clés. qui est davantage importante sur les autoroutes. un nœud (véhicule) dans le réseau peut être considéré comme un capteur de grande capacité. Dans de telles situations. En outre. Cette application est appelée le système de transport intelligents (ITS. les véhicules sont concernés par la diffusion en fonction de leur position géographique et leur degré d' implication dans l' évènement déclenché. Néanmoins. Par conséquent. Une des contraintes et des paramètres à étudier de près est le problème de fragmentation du réseau VANET en fonction des conditions spatiotemporelles. Topologie du réseau et connectivité : à la différence des réseaux ad hoc. De plus. les réseaux VANET sont caractérisés par une forte mobilité. les informations collectées par les capteurs à bord des véhicules sont utilisées dans le fonctionnement des protocoles et peuvent affecter le comportement du réseau d' une manière générale. des problèmes tels que le partitionnement du réseau peuvent fréquemment apparaître. Dans le cas d'un accident. On peut donc distinguer deux types d'applications avec les réseaux de véhicules. On peut aussi sur le même principe échanger des informations de trafic et de travaux afin de fluidifier le réseau routier en indiquant par exemple des itinéraires bis. peuvent élaborer une stratégie de conduite collective qui exigerait peu ou pas d'interventions de la part des conducteurs. dans le cas d'un accident. L'information quelque soit la nature des difficultés de circulation renseigne l'automobiliste qu'il est nécessaire de ralentir. b) ALERTER EN CAS DE RALENTISSEMENT ANORMAL (BOUCHON. Depuis ces dernières années. d'avertir les véhicules se dirigeant vers le lieu de l'accident que les conditions de circulation se trouvent modifiées et qu'il est nécessaire de redoubler de vigilance (cf. ETC. Les messages devront être de taille réduite pour être transmis le plus rapidement possible.2. c) LA CONDUITE COLLABORATIVE : La conduite collaborative est un concept qui améliore considérablement la sécurité du transport routier (réduction du nombre de victimes. INTEMPERIES. déclenchement des feux de détresse. en cas de densité réduite de véhicule de pouvoir conserver l'information pour pouvoir la retransmettre si un véhicule entre dans la zone de retransmission. restaurants. ou encore l'avertissement d'une panne d'un feu tricolore. Ainsi le ou les nœuds désignés pour la retransmission des messages émettront des alertes à instants réguliers. …) peut être mise en place à l'entrée des villes. . cf. différentes architectures de véhicules automatisés ont été proposées. Un véhicule banalisé effectuant des travaux peut également être à l'origine du message d'alerte. également. figure 7 a). Le message d'alerte est émis par un véhicule détectant les difficultés de circulation (freinage important par exemple. Les messages devront comporter les coordonnées du lieu de l'accident et les paramètres de la zone de retransmission. Comme pour le message d'alerte informant d'un accident. figure 7 d). La signalisation automatique est aussi envisageable avec l'avertissement de passage de véhicule d'urgence. APPLICATIONS DE SECURITE ROUTIERE : a) ALERTER EN CAS D'ACCIDENTS Ce service permet.1. Cette innovation est basée sur un échange de renseignements entre des véhicules munis d'instruments (ex : capteurs) leur permettant de percevoir ce qui les entoure et de collaborer en groupes.2. Les cartes collaboratives (wiki) et les petites annonces peuvent être des services distribuées à base de réseaux collaboratifs. Un système de distribution de publicités et d'informations pratiques (concerts. pluie). TRAVAUX. mais la plupart d'entre elles n'ont peu ou pas investi le problème de communication inter véhicules. le message d'alerte informant d'un ralentissement doit être transmis aux autres véhicules de façon efficace et rapide. Un serveur relai (dit « proxy-cache ») peut permettre la navigation sur Internet même dans des zones sans connexion à Internet. 2. Il est nécessaire. APPLICATIONS DE CONFORT a) RESEAUX COLLABORATIFS Les réseaux collaboratifs sont en train de se développer en particulier avec les réseaux pairs-àpairs. On peut imaginer une chaîne de radio ou de « télévision distribuée » où chaque véhicule va partager les musiques et vidéos qu'il a en sa possession pour construire un programme de diffusion continu. Ces groupes de véhicules ou réseaux ponctuels.) Ce service permet d'avertir les automobilistes de situations de circulation particulières (cf. Les messages de sécurité devront être émis à des périodes régulières. figure 7 b). on peut imaginer acheter de la musique et de la vidéo. au niveau d’une station essence. figure 9 c). les hotspots (zone wifi à accès Internet) sont de plus en plus développés dans les villes. ou encore même naviguer sur Internet (cf. d’une gare ou même en pleine autoroute (en passant d'une voiture à une autre jusqu'au point d'accès le plus proche). Fon [FON]) et des opérateurs de télécommunication. En voiture. Les passagers dans la voiture pourront ainsi jouer en réseaux.b) INTERNET DANS LES TRANSPORTS Aujourd’hui. figure 7 e). en particulier avec les initiatives des communautés (par exemple. c) GESTION DES ESPACES LIBRES DANS LES PARKINGS Ce service permet de rassembler des informations sur la disponibilité de l'espace de stationnement dans les parkings et de coordonner entre automobilistes afin de les guider aux espaces libres (cf. Figure 7:Applications des réseaux de véhicules . Figure 8 : Fonction d'alerte entre véhicules Figure 9 : Coopération entre véhicules . Il utilise particulièrement les informations sur les itinéraires d'autobus de ville pour identifier une route d'ancre (anchor route) avec une connectivité élevée pour l'acheminement des paquets. en utilisant par exemple l’algorithme de Djikstra. les auteurs proposent d'utiliser une approche gloutonne. et ceci afin d'éviter les obstacles radios (bâtiments. . véhicules.Les informations de routes fournies par les bus donnent une idée sur la charge de trafic dans chaque rue.. les paquets seront acheminés le long d'un chemin ayant le plus faible délai de bout en bout. Les mêmes auteurs ont proposé un protocole GPCR (Greedy. Il utilise particulièrement les informations sur le trafic routier au niveau d'une route pour estimer le délai mis par un paquet pour parcourir un tel segment. Cela signifie qu'en choisissant le prochain nœud relais. Parmi celles-ci : GSR (Geographic Source Routing) est un protocole géographique qui combine le routage basé sur la position avec des informations relatives à la topologie des routes pour construire une connaissance adaptée à l'environnement urbain.VI. etc. Cependant.. un véhicule source désirant émettre un paquet de données à destination d’un véhicule cible. même s'il n'est pas le plus proche de la destination. . Ainsi. A partir du chemin de routage calculé. Par conséquent. Et pour envoyer les messages d'une intersection à une autre. VADD (Vehicle-Assisted Data Delivery) est un protocole de routage qui prend en considération le contexte des réseaux de véhicules et exploite le mouvement prévisible des véhicules pour décider de retransmettre ou non le message. Selon le protocole GSR. A-STAR est similaire au protocole GSR en adoptant une approche de routage basée sur l'ancrage (anchor based) qui tient compte des caractéristiques des rues. un nœud coordonnateur (un nœud au niveau d'une intersection) est préféré à un nœud non'coordonnateur. Perimeter Coordinator Routing) qui est une combinaison du protocole GPSR et l'utilisation de la cartographie des routes.). A-STAR (Anchor-based Street and Traffic Aware Routing) est un protocole de routage basé sur la position pour un environnement véhiculaire métropolitain. Le protocole de routage MORA (MOvement-based Routing Algorithm) proposé dans exploite la position et la direction de mouvement de véhicules pour adapter les décisions de retransmission au contexte des véhicules et faire face ainsi à la forte mobilité des nœuds et au changement assez fréquent de la topologie. On notera que le chemin de routage en question est calculé dans son intégralité. à partir des informations géographiques d’une carte routière. Les auteurs supposent que chaque nœud peut savoir s'il est dans une intersection auquel cas il acquiert le statut de nœud coordonnateur. Cette séquence d’intersections est constituée par un ensemble de points géographiques fixes de passage du paquet de données. les messages sont transmis le long de la route en utilisant une approche gloutonne avec une préférence donnée aux nœuds coordonnateurs. calcule le chemin de routage le plus court pour atteindre ce véhicule cible.Protocoles de routage pour VANETs : Différentes solutions pour le routage dans les réseaux VANETs ont été proposées. contrairement à GSR il calcule les "anchor paths" en fonction du trafic (trafics de bus. le véhicule source sélectionne ensuite une séquence d’intersections par lesquelles le paquet de données doit transiter afin d’atteindre le véhicule cible. Ce qui donne une image de la ville à des moments différents.).. Un poids est assigné à chaque rue en fonction de sa capacité (grande ou petite rue qui est desservie par un nombre de bus différent). A l'inverse. Par conséquent. Pour sa part. La solution proposée ne nécessite pas de connaissance a priori du voisinage. La difficulté du routage dans les réseaux VANET réside essentiellement dans l’instabilité des chemins causée par la forte mobilité des nœuds et les fragmentations fréquentes du réseau. il ne prend pas en compte un facteur important pouvant influer sur les performances. Les auteurs utilisent une métrique appelée degré de déconnexion attendu (Expected Disconnexion Degree) pour évaluer la qualité du chemin. cette information est déduite de manière statique en plus de l'utilisation de quelques paramètres statistiques. GSR adopte une approche de routage basée sur l'ancre (séquence d’intersections constituée par un ensemble de points géographiques fixes de passage du paquet de données). Les deux approches ne prennent donc pas en compte les variations spatio'temporelles du trafic routier au cours de la journée. En effet. ni des récepteurs. Cependant. cette supposition n'est pas toujours vraie. Ainsi. Une adaptation de ces protocoles est donc nécessaire. Cette métrique est calculée à partir des informations sur la prédiction de la vitesse et la trajectoire de chaque véhicule. les protocoles proactifs tels que OLSR. Les différentes solutions de routage proposées dans le cadre des réseaux de véhicules ont résolu ce problème en combinant un routage basé sur la localisation avec l'utilisation de la cartographie des routes. les auteurs considèrent que les routes prises par les bus sont toujours des artères principales. Le routage basé sur la localisation semble être un candidat idéal pour les réseaux VANETs pour plusieurs raisons. etc…) dans un environnement urbain. le routage géographique de base pose des problèmes dans le cas de communications dans des environnements où il existe des obstacles (bâtiments) et des vides comme c'est le cas dans une ville. Cependant. Elle permet la transmission de messages dans une zone géographique donnée en avant ou en arrière de l'émetteur. De plus. les protocoles réactifs comme DSR et AODV nécessitent un laps de temps pour la recherche d'une route. Ces deux protocoles (A' STAR et VADD) prennent donc en compte l'information sur le trafic routier lors du choix du chemin. A-STAR utilise particulièrement les informations sur les itinéraires d'autobus de ville pour identifier une route d'ancre (anchor route) avec une connectivité élevée pour l'acheminement des paquets. plusieurs paquets peuvent être perdus par manque de connectivité. En effet. Le protocole MURU (A Multi-hop Routing protocol for Urban vehicular ad hoc networks) est un autre protocole de routage basé sur le mouvement et adapté aux environnements urbains. GPSR par exemple. il bénéficie de la disponibilité de récepteurs GPS peu couteux sur le marché. Le protocole HOP (Conditional Transmissions) est un protocole de routage adapté à une communication one-to-many. le chemin sélectionné par GSR peut contenir des tronçons de routes où il n'y a pas assez de voitures et par conséquent. densité moyenne. FSR seront débordés par un changement de topologie très fréquent. le routage dans les réseaux de véhicules constitue un véritable obstacle. Cependant. Pour faire face à ce problème. Tout d'abord. Besoin d'un nouveau protocole : Contrairement aux réseaux ad hoc classiques MANETs. En effet. Néanmoins. ce type de routage permet le passage à l'échelle. VADD choisit les intersections à faible délai en prenant en compte des paramètres statistiques du trafic routier (vitesse maximale. plusieurs messages ne vont pas pouvoir atteindre leur destination finale à cause de l'existence des obstacles radios (bâtiments. à savoir l'information sur le trafic routier. plusieurs protocoles de routage géographiques ont été proposés ces dernières années à l'instar de GPSR et LAR. utilise une simple approche gloutonne pour acheminer les messages sans prendre en considération la topologie des routes. etc…). En effet. Ces variations s'accentuent . Il utilise une diffusion basée sur les transmissions conditionnelles. Un autre problème qu'on peut identifier dans ces protocoles est l’utilisation d’une simple approche gloutonne pour envoyer les paquets tout au long d'une route. L’inondation est le protocole le plus naïf pour la diffusion dans les réseaux ad hoc. une grande fiabilité et une meilleure utilisation des ressources. en assurant un délai d'acheminement réduit. dans les VANETs. Afin de pallier aux problèmes mentionnés ci-dessus. ce type de diffusion permet d'optimiser la dissémination des données en sélectionnant seulement certains nœuds responsables de la rediffusion en fonction de leurs positions géographiques. Tout d'abord. enregistrée à un instant t. on considère uniquement l'information sur la position géographique des voisins. dans le cas de réseaux ad hoc denses tels que les réseaux de véhicules. on ne prend pas en compte la vitesse et le sens de déplacement des voitures. De plus. nous proposons un nouveau protocole de routage appelé GyTAR (improved)Greedy Traffic)Aware Routing). chaque nœud rediffuse systématiquement le paquet reçu une seule fois. Ce problème est connu sous le nom de tempête de diffusion ou "broadcast storm problem" [83]. la disponibilité de récepteurs GPS peu couteux sur le marché permet de caractériser les destinations ciblées par l'opération de dissémination par la position et/ou la région géographique. En d'autres termes. le contrôle de la trajectoire peut être utilisé pour améliorer les performances des réseaux ad hoc en général. De plus. Ce qui réduit donc l’efficacité et la fiabilité de la diffusion. Par ailleurs. Notre approche de routage est détaillée dans la section suivante. VII-Dissémination et diffusion de données dans VANETs : 1 . l'information sur la position. GyTAR est capable de sélectionner des routes à connectivité élevée grâce à la prise en compte des variations spatiotemporelles du trafic routier . il peut être inefficace. le fait que chaque nœud rediffuse systématiquement génère un nombre important de collisions qui ne seront pas corrigés par la couche MAC (absence d'acquittement lors de la diffusion). Chaque nœud utilise également une prédiction des déplacements de ses voisins pour pouvoir déterminer à chaque instant le meilleur voisin à utiliser. aura une durée de vie limitée. La diffusion basée sur la localisation semble être la mieux adaptée aux VANETs pour plusieurs raisons. le mouvement des véhicules ne peut pas être contrôlé pour assurer le routage. Dans celui-ci.La géo-diffusion La dissémination d'information consiste à acheminer une information d'une source vers une ou plusieurs destinations. .surtout lorsque la densité du réseau est assez faible. lors du choix d’un véhicule relais (le véhicule le plus proche de la destination). Le problème est que cette rediffusion systématique cause inutilement une consommation excessive de bande passante vu que chaque nœud va recevoir plusieurs fois la même information via le canal sans fil. Par contre. dans d'autres cas. Cette imprécision dans les positions peut influer négativement sur les performances de l'approche (le choix du véhicule relais n'est pas optimal dans le sens où le véhicule sélectionné n'est pas forcément le véhicule le plus proche de la destination à l'instant de l'envoi du paquet). Ce dernier est adapté à un environnement urbain en adoptant une approche basée sur un choix adéquat des intersections. et utilise une approche gloutonne améliorée afin d'optimiser le choix des nœuds relais pour l'acheminement des données entre deux intersections. Ainsi. Le routage basé sur le mouvement (MURU et MORA ) ne peut s'appliquer que dans certaines situations alors que. cette approche ne peut pas être une solution à part entière pour les réseaux de véhicules. Plus précisément. Cette technique est donc non optimale du point de vue du réseau et non adaptée à la dissémination d’information dans les réseaux de véhicules. Mais quand la dynamique augmente. considère que les véhicules ne disposent pas des positions des véhicules voisins. Dans ce qui suit. doit d'abord joindre un groupe multicast. En effet. figure 10. Dans ce type de protocoles. MDDV (Mobility-Centric Data Dissemination Algorithm for Vehicular Networks) [WUH 04] est un algorithme de diffusion qui. pour disséminer les paquets dans toutes les directions. Le réseau routier est modélisé comme un graphe orienté où les nœ uds représentent les intersections. (ii) Zone géocast : l'espace géographique où l'ensemble des nœuds mobiles membres d'un groupe géocast sont localisés. les nœuds sont implicitement membres du même groupe s'ils sont dans une certaine zone géographique. la terminologie suivante est utilisée : (i) Groupe géocast : les membres d'un groupe sont définis par leur localisation géographique. nous allons présenter brièvement quelques solutions de dissémination de données dans les réseaux de véhicules. à la différence qu'au lieu de joindre explicitement un groupe multicast. le multicast est utilisé par des applications qui souhaitent transmettre des informations vers plus d'une destination. La géo' diffusion quant à elle adopte le même principe de fonctionnement. et seuls les nœuds se trouvant à l'intérieur peuvent relayer les paquets.1 (a)) ou non (cf. contrairement aux autres algorithmes géographiques. Figure 10. et (iii) Zone de relayage (forwarding zone) : la zone où les paquets de données sont relayés. Entrer dans la zone revient à joindre le groupe et vice versa. En effet. et la deuxième diffusion aux intersections. figure 10. Le groupe devient dans ce cas groupe géocast. Les messages envoyés sont alors reçus par tous les membres du groupe. Un poids est associé à chaque lien pour refléter la distance et la densité de trafic correspondante.11 pour l' adapter au contexte des IVC dans le but de réduire les collisions et d' utiliser efficacement la bande passante. en installant des répéteurs vers tous . et les liens les segments routiers. Chaque groupe géocast dispose d'une zone de relayage. Un nœud voulant recevoir les données. on parle de géo-diffusion qui se base sur le même concept que le multicast. Une zone géocast peut être incluse dans une zone de relayage (cf. vu la nature et les services des applications de sécurité routières. MDDV utilise une trajectoire de relayage spécifiée comme le chemin ayant la plus petite somme des poids d' une source vers la ' région destination' dans le graphe orienté. Il comprend deux phases : la première appelée diffusion directionnelle où la source sélectionne un nœud dans la direction de diffusion pour effectuer le relayage des données sans aucune information sur la topologie.Désormais. Urban Multi-Hop Broadcast Protocol [KOR 04] est un algorithme de diffusion qui modifie la couche d' accès 802.1 (b)). les architectures de communication des réseaux de véhicules doivent intégrer des mécanismes de dissémination des données efficaces et adaptés.1: La géo-diffusion. et a montré les améliorations apportées. les auteurs proposent un protocole de multicast où chaque noeud maintient deux listes : une liste de voisins et une liste des nœ uds émetteurs. IVG (Inter-Vehicle Geocast) [BEN 04] est une nouvelle méthode de diffusion qui généralise les méthodes précédentes (TRADE et DDT) et permet de surmonter les problèmes de fragmentation du réseau. Des relais dynamiques sont introduits pour rediffuser périodiquement les messages d' alerte. Dans RBM (Role-Based Multicast) [BRI 00]. ceux qui assurent la retransmission des messages. Dans cette approche. Ces relais sont désignés en fonction de la distance relative au véhicule source. VIII. . « Voir annexe pour plus de détail ». ce qui en fait un outil à la valeur pédagogique très intéressante. Network Simulator « NS2 » : Network Simulator ou plus communément NS est un logiciel libre de simulation par événements discrets très largement utilisé dans la recherche académique et dans l'industrie. MOVE : C’est un logiciel programmé en java pour générer des simulations du trafic routier SUMO d’une manière rapide et en utilisant l’interface graphique. Il est considéré par beaucoup de spécialistes des télécommunications comme le meilleur logiciel de simulation par événements discrets. Dans l’avenir proche il sera prolongé pour modéliser d'autres modes de passage simultanément avec le trafic de voiture ordinaire. en raison de son modèle libre. SUMO : Sumo est un pacquage microscopique de simulation du trafic routier. de fiabilité et de calcul de voisins. Le logiciel NS est fourni avec une interface graphique (NAM) permettant de démontrer le fonctionnement des réseaux. Un véhicule doit alors désigner parmi ses voisins. DDT quand à lui utilise un temps d' attente (defer time) avant la rediffusion d' un message reçu. permettant l'ajout très rapide de modèles correspondant à des technologies émergentes. Il est basé sur l'utilisation de langages de scripts pour la commande des simulations (tcl/tk) alors que le cœur des simulations est implémenté avec le langage C++. En fonction des contenus de ces deux listes. 2. Pour TRADE l' objectif est de garantir une meilleure fiabilité avec un nombre de rediffusions limité. Une comparaison avec les méthodes TRADE et DDT a été réalisée en utilisant un modèle analytique et des simulations. et ce indépendamment de l' environnement (rural ou urbain). Outils : 1 . un nœ ud décide ou pas de rediffuser le message après un certain temps. 3. en fonction de leurs déplacements.les segments de route. le protocole suppose l' existence d' une couche liaison qui maintient la liste des noeuds voisins. Dans [SUN 00] les protocoles de diffusion appelés TRADE (TRack DEtection) et DDT (Distance Defer Time) ont été proposés. et si pendant ce temps il reçoit le même message provenant d' un autre véhicule il ne le rediffuse plus. h ( ligne 175) enum packet_t { PT_TCP. name_[PT_NTYPE]= "undefined".x : Editez le fichier en Ajoutent leslignes en ++ . // insert new packet types here static packet_t et puis ajoutez les lignes : // IVG ++ name_[PT_IVG] = "IVG". PT_UDP. PT_NTYPE = 62.IX-Développement : Installation du protocole IVG : Premièrement il faut compiler le dossier RAM qui contient tout les fichiers c et bibliothèques « h » du protocole IVG dans votre répertoire NS2 *Editez le fichier MAKFILE de NS2 en Ajoutent la ligne en ++ mcast/lms-sender. // This MUST be the LAST one .3x/common/packet./ns-2.o \ $(OBJ_STL) après modification du fichier MAkfile vous modifier le fichier /common/packet. . si vous avez la version ns2. .o \ ++ RAM/IVG/toolsdef.3.33 : // IVG Protocole ++ static packet_t PT_IVG = 61 .h : *Editez le fichier en Ajoutent les lignes en ++ si vous avez la version ns2.o RAM/IVG/IVG. } il faut modifier aussi le fichier /tcl/lib/ns-packet.tcl file en ajoutant des lignes en ++ : # Application-Layer Protocols: Message # a protocol to carry text messages Ping PBC #IVG # Ping # PBC ++ IVG # Ivg protocol "at line 159" . ./ns-2.//IVG ++ PT_IVG. dans le même fichier ajoutez la ligne ++ : . name_[PT_UDP]= "udp".3x/common/packet. . name_[PT_NTYPE]= "undefined". ++ name_[PT_IVG]= "IVG".tcl Editez le fichier /tcl/lib/ns-packet. PT_NTYPE //this must the last one }..h ( ligne 273) p_info() { name_[PT_TCP]= "tcp". Le schéma suivant résume les étapes pour la génération de la simulation avec MOVE VANET : .tcl file en ajoutant des lignes en ++ : dans la fin du fichier ajoutez les lignes ++ # ivg ++ ++ Agent/IVG set packetSize_ 64 Agent/IVG set bytes_ 0 après ces modifications recompiler ns2 en tapant la commande : # make Simulation : Après installation du protocole IVG dans NS2 j’ai réalisé des simulations en utilisant SUMO et MOVE VANET.6.il faut modifier le fichier/tcl/lib/ns-default.tcl : Editez le fichier /tcl/lib/ns-default. Nam du code TCL généré .Le scénario de simulation se passe dans une autoroute a 3vois sur chaque coté et une deux passerelles qui amène les voiture à l’autoroute comme suivant : AutoRoute avec MOVE et SUMO En utilisant Move on a généré le code TCL équivalent a cette simulation le premier code avec 34 nœuds « situation du trafic Sparse » et le deuxième avec 285 nœuds « situation du trafic Dense ». 01 "$p_(10) send" Les deux types d’antenne la première à une portée du 80m et la deuxième 200m. Phy/WirelessPhy set RXThresh_ 8.Après génération du code TCL j’ai modifié le code généré pour mettre en place le protocole IVG : # implimentation du prtocole IVG sur tous les noeuds for {set i 0} {$i < $val(nn)} {incr i} { set p_($i) [new Agent/IVG] $ns_ attach-agent $node_($i) $p_($i) } #Connection de tous les noeuds for {set i 0} {$i < $val(nn)} {incr i} { for {set j 0} {$j < $val(nn)} {incr j} { $ns_ connect $p_($i) $p_($j) } } #Initialisation du protocole for {set i 0} {$i < $val(nn)} {incr i} { $ns_ at 0. une a 200m et l’autre 80m.# pour 200m Phy/WirelessPhy set RXThresh_ 3. Résultats sur le nombre de voiture avertis à temps : Trafic Sparse : Le graphe suivant représente les résultats de la première simulation Sparse avec 34 nœuds : Véhicules recevant le message véhicules avertis à temps 80m 15 0 200 19 15 .#pour 80m Résultats et discussion : Selon les simulations que j’ai effectuées. 1. il y a deux types de trafic routier un Sparse et l’autre Dense avec deux types d’antenne .00435e-08 .91754e-10 .01 "$p_($i) initi" } #Schedule events $ns_ at 38. Trafic Dense: Le graphe suivant représente les résultats de la première simulation Dense Sparse avec 285 nœuds : 80m Véhicules recevant le message véhicules avertis à temps 78 1 200m 151 147 . même les nombre de voitures qui on reçut le message d’alarme pour l’antenne 200m est supérieur par rapport a l’antenne 80m :19 voitures pour le premier et 15 voitures pour le deuxième.Histogramme : 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 80m 200 Vehicules recevant le message véhicules avertis à temps Pour l’antenne de 80m nous remarquons que les voitures avertis à temps est 0% par contre l’antenne 200m 78% des voitures sont avertis à temps. Résultats sur le nombre collision : Trafic Sparse : Paquets reçus Paquets Collision 80m 487 0 200m 8321 0 . 3.Histogramme : 160 140 120 100 80 60 40 20 0 80m 200 Vehicules recevant le message véhicules avertis à temps Pour l’antenne de 80m en remarque que les voitures avertis à temps est 1% par contre l’antenne 200m 97% des voitures sont avertis à temps même les nombre de voitures qui on reçut le message d’alarme pour l’antenne 200m est supérieur par rapport a l’antenne 80m 151 voitures pour le premier et 78 voitures pour le deuxième. Histogramme : 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 80m 200m Paquets reçus Paquets Collision Trafic Dense : Paquets reçus Paquets Collision Histogramme : 900000 800000 700000 600000 500000 400000 300000 200000 100000 0 80m 200m Paquets reçus Paquets Collision 80m 53091 72 200m 856509 665542 . Excepté avec l'antenne de portée 200m le nombre de collisions est nulles dans le premier scenario. IVG donnent des résultats convenables à partir d'une antenne de 200m de portée. Nous pouvons dire que pour un réseau Sparse les résultats sont à peu prés les mêmes. En ce qui concerne le réseau dense l'avantage va clairement à l'antenne de 200m on a 4 véhicules avertis en moins mais le nombre de collisions est très important.9% dans un réseau ou circulent que très peu de véhicules. Par contre dans le dernier les collisions augmentent significativement pour atteindre 665542 collisions par contre l’antenne 80m 72 collisions. . Pour les résultats de nombre de collisions pour chaque portée de l’antenne.3% dans un réseau dense. Les véhicules en zone de risque avertis sont de 78. . Selon l’interprétation des résultats suivant l’antenne 80m ne peut pas être une solution viable. Comme nous avons déjà dit dans la partie Présentation IVG que le protocole se base sur le calcul du deferTime et de Theta afin de minimiser le nombre de message à envoyer. Ce nombre progresse à 97. pour la porté de 80m dans le scénario du trafic soit Dense le nombre de collisions est 72 et dans Sparse le nombre de collisions est 0. En effet dans les deux Trafic soit Dense ou Sparse le nombre des voitures avertis à temps est faible. en effet ces deux valeurs sont calculées en fonction notamment du porté de l'antenne. Ces résultats éliminent par conséquent de fait ce choix. Pour l’antenne de la portée 200m dans le trafic Sparse le nombre de collisions est 0 par contre dans le trafic dense 665542.Nous obtenons comme on pouvait s'attendre un nombre de collisions plus élevé à mesure que l'on rajoute des véhicules. Grâce à des équipements informatiques embarqués dans les véhicules et intégrés dans des stations le long des routes et autoroutes. Ces applications incluent notamment la gestion de trafic. Les applications des VANETs sont nombreuses et vont bouleverser une fois encore l’accès à l’information. les véhicules peuvent communiquer les uns avec les autres et avec des équipements fixes ou mobiles. L’étude de VANET est très intéressent car son but optimal est contribué à des routes plus sûres et plus efficaces à l'avenir en fournissant des informations opportunes aux conducteurs et aux autorités intéressées. la signalisation d’accident ou de congestion de trafic et l’obtention d’informations via Internet pendant que les véhicules sont en mouvement. .Conclusion VANETs connaissent de plus en plus d’intérêt aussi bien en recherche qu’en développement. Bibliographie : Ebook : VANET Vehicular Applications and inter-networking technologies -Rapid Generation of Realistic Simulation for VANET -Realistic Vehicular Traces -Security of Vehicular Networks (contain 802..11p patch) -MobiTools -Vehicular Network Simulation (Jamal Toutouh El Alamin) -.scivee.-http://www.Street Random Waypoint – vehicular mobility model for network simulation .tv/tag/simulation?page=1 -Some papers related VANET Resources for VANETs -VanetMobiSim -STRAW.