Redes Veiculares - WAVE

Introdução


Redes veiculares são uma evolução tecnológica nos meios de comunicação presentes nos automóveis. A proposta se baseia em transpor a barreira de comunicação existente entre diferentes veículos. Isto significa que a comunicação, hoje realizada apenas entre condutor e veículo, poderá ser realizada, agora, entre veículos. Um dos maiores desafios na adoção desse sistema é a escalabilidade. Como manter uma rede de veículos bem conexa em larga escala? Protocolos criados para utras redes sem fio não são apropriados para redes reiculares, visto que existem problemas como escalabilidade (alto número de nós) e alta mobilidade dos mesmos.

Em resposta a isto, existem as chamadas VANETs (Vehicular Ad Hoc Networks), que são redes redes em que os nós são compostos pelos próprios veículos, no que chamamos de "vehicle-to-vehicle" (V2V) e pela infraestrutura rodoviária, no que chamamos de "vehicle-to-road" (V2I). A imagem abaixo pode ilustrar o funcionamento híbrido de uma rede veicular em cena.


Figura 1: Ilustração de uma Rede Veicular VANET

Cenário Rede Veicular Redes Veiculares: Princípios, Aplicações e Desafios

A discussão desse trabalho terá como objetivo tentar explicar o que é a arquitetura WAVE (Wireless Access to Vehicular Environment), como ela surgiu e o porquê da adoção de tal arquitetura.




WAVE


WAVE (Wireless Access to Vehicular Environment) é o nome dado a uma arquitetura definida em 6 documentos: IEEE P1609.1, IEEE P1609.2, IEEE P1609.3, IEEE P1609.4, IEEE 802.11 e IEEE 802.11p. O objetivo de tal arquitetura é garantir a padronização das comunicações feitas em redes veiculares no grupo IEEE 802.11.

O padrão IEEE 802.11p é o que define as camadas físicas e de controle de acesso ao meio (MAC), e é baseado no padrão IEEE 802.11a, que é um padrão para redes locais.

O IEEE P1609.1 é o padrão que controla a comunicação entre as duas unidades que auxiliam o fluxo de dados pela rede. São elas as Unidades de Acostamento (RSUs), que são estáticas ao longo das rodovias e as Unidades de Bordo (OBUs) acopladas aos veículos.

O IEEE P1609.2 é responsável pela segurança. Define um processamento de mensagens seguro e quando estes deverão ser realizados.

O IEEE P1609.3 define serviços das camadas de rede e transporte através do plano de gerenciamento, onde são realizadas configurações, e plano de dados, onde são realizados os serviços de comunicação.

Finalmente o IEEE P1609.4, que define a utilização de diversos canais da arquitetura.

Todos esses documentos serão mais bem explicados no tópico a seguir.




Arquitetura


Gerente de recursos


Antes de começar a escrever o padrão, algumas abrviaturas:


Figura 2: Abreviaturas

Abreviaturas

O Gerente de Recursos é uma aplicação DSRC (Dedicated Short-Range Comunication) para WAVE, e é responsável pela formatação das mensagens de comando, de armazenamento de dados e de mensagens de status e pedidos entre aplicações e os nós da rede. Na arquitetura WAVE, as RSUs (Unidades de Acostamento) são os dispositivos que hospedam aplicações e oferecem serviços para as OBUs (Unidades de Bordo). O RM (Gerente de Recursos), neste contexto, é basicamente uma aplicação da arquitetura WAVE que é executado na RSU ou na OBU. Já a OBU, executa o RCP (Resource Command Processor). Outras aplicações, conhecidas como RMAs(Resource Manager Applications) se comunicam com o RCP através do RM. Este padrão (P1609.1) se concentra em descrever como ocorre a multiplexação dos pedidos feitos pelas RMAs para os RCPs presentes nas unidades de bordo. A comunicação tem como objetivo que as RMAs forneçam alguns recursos como memória e interfaces para os RCPs, que ficam nas unidades de bordo. Os meios de comunicação entre as RMAs e RMs são cabeadas, enquanto as feitas entre as RMs e as RCPs são wireless, tendo a segurança mais comprometida. Para ilustrar o funcionamento geral, estão representados os dois tipos de comportamento viáveis na figura abaixo.


Figura 3: Componentes de uma rede veicular

Componentes em cena

Cada RMA, envia uma série de comandos para serem executados nas RCPs como, por exemplo: Armazenar e retirar informação da OBU, requisitar o uso de recursos de interfaces na OBU, entre outros. É importante perceber, que essas interfaces, não são as interfaces do usuário do veículo, mas sim da unidade de bordo.

Este padrão explica como "gerenciar recursos", mas que recursos seriam esses? Dentre outros, podemos citar: Leitura e escrita em memória e interfaces de usuário presentes nas OBUs.


Segurança


O problema de segurança na WAVE se dá pela natureza insegura da comunicação sem fio. Além disso, têm-se que os veículos pessoais serão equipados com dispositivos que utilizam dispositivos portáteis, dos quais seus donos esperam privacidade. Então, o propósito de se tratar da segurança dentro da arquitetura WAVE é tentar não deixar vazar informações pessoais ou confidenciais do usuário.

A arquitetura WAVE suporta dois tipos de transferência de dados: IP ou WSMP (WAVE Short Message Protocol), que é especificado pelo padrão IEEE P1609.3.




Aplicações




Referências Bibliográficas