Red ad hoc vehicular

Una red ad hoc vehicular (VANET) es un tipo propuesto de red ad hoc móvil (MANET) que involucra vehículos de carretera. Las VANET se propusieron por primera vez en 2001 como aplicaciones de "comunicación y redes móviles ad hoc de automóvil a automóvil", donde se podrían formar redes y se podría transmitir información entre automóviles. Se ha demostrado que las arquitecturas de comunicaciones de vehículo a vehículo y de vehículo a carretera podrían coexistir en VANET para proporcionar seguridad vial, navegación y otros servicios de carretera. Las VANET podrían ser una parte clave del marco de los sistemas de transporte inteligente (ITS). A veces, las VANET se denominan redes de transporte inteligente. Podrían evolucionar hacia una "Internet de vehículos" más amplia, que a su vez podría evolucionar hacia una "Internet de vehículos autónomos".

A principios de la década de 2000, las VANET se consideraban una mera aplicación uno a uno de los principios de las MANET, pero desde entonces se han convertido en un campo de investigación por derecho propio. En 2015, el término VANET pasó a ser en su mayoría sinónimo del término más genérico comunicación entre vehículos (IVC), aunque el enfoque sigue estando en el aspecto de la red espontánea, y mucho menos en el uso de infraestructura como las unidades de carretera (RSU) o las redes celulares.

Las VANET están en desarrollo y no se utilizan en vehículos comerciales.

Las VANET podrían dar soporte a una amplia gama de aplicaciones, desde la simple difusión de información en un solo salto, por ejemplo, de mensajes de concienciación cooperativa (CAM), hasta la difusión de mensajes en múltiples saltos a lo largo de grandes distancias. La mayoría de los principios de las redes ad hoc móviles (MANET) se aplican a las VANET, pero los detalles difieren. En lugar de moverse al azar, los vehículos tienden a moverse de manera organizada. Las interacciones con el equipamiento de la carretera también se pueden caracterizar con bastante precisión. Y, por último, la mayoría de los vehículos tienen un rango de movimiento restringido, por ejemplo, al estar obligados a seguir una carretera pavimentada.

Las posibles aplicaciones de las VANET incluyen:

• Luces electrónicas de freno, lo que permitiría que un conductor (o un coche o camión autónomo) reaccione a los vehículos frenados aunque puedan estar oscurecidos (por ejemplo, por otros vehículos).
• Platooning, lo que permitiría a los vehículos de cerca (hasta unas pocas pulgadas) seguir un vehículo líder recibiendo inalámbricamente la aceleración y la información de dirección, formando así "entrenamientos de carretera acoplados electrónicamente".
• Sistemas de información sobre tráfico, que utilizaría la comunicación VANET para proporcionar informes de obstáculos hasta el minuto al sistema de navegación por satélite de un vehículo
• Transporte por carretera Servicios de emergencia – donde se utilizarían comunicaciones VANET, redes VANET y alerta de seguridad vial y difusión de información sobre el estado para reducir los retrasos y acelerar las operaciones de rescate de emergencia para salvar la vida de los heridos.
• Servicios On-The-Road – también se prevé que la futura carretera de transporte sería "conducida por la información" o "incapacidad sin querer". VANETs puede ayudar a anunciar servicios (tiendas, gasolineras, restaurantes, etc.) al conductor, e incluso enviar notificaciones de cualquier venta en ese momento.
• Colección electrónica de peaje – La aplicación de peaje realizada con el equipo C-ITS. Estos últimos utilizan la tecnología ITS-G5, la Unidad de Carreteras (RSU) y la unidad a bordo (OBU) con características especificadas por el Instituto de Normalización ETSI. Para realizar este servicio, destacamos dos requisitos principales: cómo tener una geolocalización fiable del vehículo cuando cruza el remolque y cómo asegurar la comunicación durante el proceso de transacción.

Las VANET pueden utilizar cualquier tecnología de red inalámbrica como base. Las tecnologías de radio de corto alcance más destacadas son WLAN y DSRC. Además, las tecnologías celulares o LTE y 5G pueden utilizarse para las VANET.

Antes de la implementación de las VANET en las carreteras, se considera necesario realizar simulaciones informáticas realistas de las VANET utilizando una combinación de simulación de movilidad urbana y simulación de redes. Normalmente, un simulador de código abierto como SUMO (que se encarga de la simulación del tráfico vial) se combina con un simulador de red como TETCOS NetSim o NS-2 para estudiar el rendimiento de las VANET. También se podrían realizar simulaciones adicionales para el modelado de canales de comunicación que capturen las complejidades de la red inalámbrica para las VANET.

En los Estados Unidos, Europa y Japón se está llevando a cabo una importante estandarización de los protocolos VANET, en consonancia con el predominio de estas regiones en la industria automotriz.

En los EE. UU., la pila de protocolos IEEE 1609 WAVE Wireless Access in Vehicular Environments se basa en IEEE 802.11p WLAN que opera en siete canales reservados en la banda de frecuencia de 5,9 GHz. La pila de protocolos WAVE está diseñada para proporcionar un funcionamiento multicanal (incluso para vehículos equipados con una sola radio), seguridad y protocolos de capa de aplicación liviana. Dentro de la IEEE Communications Society, existe un Subcomité Técnico sobre Redes Vehiculares y Aplicaciones Telemáticas (VNTA). El estatuto de este comité es promover activamente las actividades técnicas en el campo de las redes vehiculares, las comunicaciones V2V, V2R y V2I, los estándares, la seguridad vial y vehicular habilitada para comunicaciones, el monitoreo del tráfico en tiempo real, las tecnologías de gestión de intersecciones, las futuras aplicaciones telemáticas y los servicios basados en ITS.

En Estados Unidos, los sistemas podrían utilizar una región de la banda de 5,9 GHz reservada por el Congreso de Estados Unidos, la frecuencia sin licencia que también utiliza el Wi-Fi. El estándar estadounidense V2V, conocido comúnmente como WAVE ('Wireless Access for Vehicular Environments'), se basa en el estándar IEEE 802.11p de nivel inferior, que data de 2004.

La Decisión 2008/671/CE de la Comisión Europea armoniza el uso de la banda de frecuencias de 5 875-5 905 MHz para aplicaciones ITS de seguridad del transporte. En Europa, V2V está estandarizado como ETSI ITS, un estándar también basado en IEEE 802.11p. C-ITS, ITS cooperativo, es también un término utilizado en la formulación de políticas de la UE, estrechamente vinculado a ITS-G5 y V2V.

V2V también se conoce como VANET (red ad hoc vehicular). Es una variante de MANET (red ad hoc móvil), en la que ahora el énfasis está puesto en el vehículo como nodo. En 2001, se mencionó en una publicación que las redes ad hoc pueden estar formadas por automóviles y que dichas redes pueden ayudar a superar puntos ciegos, evitar accidentes, etc. La infraestructura también participa en dichos sistemas, que en ese entonces se denominaban V2X (vehículo a todo). A lo largo de los años, se han realizado importantes investigaciones y proyectos en esta área, aplicando las VANET para una variedad de aplicaciones, que van desde la seguridad hasta la navegación y la aplicación de la ley.

En 1999, la Comisión Federal de Comunicaciones de Estados Unidos (FCC) asignó 75 MHz en el espectro de 5,850-5,925 GHz para sistemas de transporte inteligentes.

A partir de 2016, la V2V se encuentra bajo amenaza por parte de la televisión por cable y otras empresas tecnológicas que quieren quitarle una gran parte del espectro radioeléctrico actualmente reservado para ella y utilizar esas frecuencias para el servicio de Internet de alta velocidad. La porción actual del espectro de la V2V fue reservada por el gobierno en 1999. La industria automotriz está tratando de retener todo lo que puede, diciendo que necesita desesperadamente el espectro para la V2V. La Comisión Federal de Comunicaciones se ha puesto del lado de las empresas tecnológicas, y la Junta Nacional de Seguridad del Tráfico apoya la posición de la industria automotriz. Los proveedores de servicios de Internet que quieren el espectro afirman que los autos autónomos harán innecesario el uso extensivo de la V2V. La industria automotriz dijo que está dispuesta a compartir el espectro si el servicio V2V no se ralentiza ni se interrumpe; la FCC planea probar varios esquemas de compartición.

La investigación en VANET comenzó en el año 2000, en universidades y laboratorios de investigación, y evolucionó a partir de investigadores que trabajaban en redes inalámbricas ad hoc. Muchos han trabajado en protocolos de acceso a medios, enrutamiento, difusión de mensajes de advertencia y escenarios de aplicación de VANET. V2V se encuentra actualmente en desarrollo activo por parte de General Motors, que demostró el sistema en 2006 utilizando vehículos Cadillac. Otros fabricantes de automóviles que trabajan en V2V son Toyota, BMW, Daimler, Honda, Audi, Volvo y el consorcio de comunicación Car-to-Car.

Desde entonces, el Departamento de Transporte de los Estados Unidos (USDOT) ha estado trabajando con una variedad de partes interesadas en V2X. En 2012, se implementó un proyecto previo a la implementación en Ann Arbor, Michigan. Participaron 2800 vehículos que incluían automóviles, motocicletas, autobuses y vehículos pesados de diferentes marcas utilizando equipos de diferentes fabricantes. La Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras (NHTSA) de los Estados Unidos consideró que la implementación de este modelo era una prueba de que la seguridad vial podía mejorarse y de que la tecnología estándar WAVE era interoperable. En agosto de 2014, la NHTSA publicó un informe en el que se afirmaba que la tecnología de vehículo a vehículo estaba técnicamente probada y lista para su implementación. En abril de 2014 se informó de que los reguladores estadounidenses estaban cerca de aprobar los estándares V2V para el mercado estadounidense. El 20 de agosto de 2014, la NHTSA publicó un Aviso Anticipado de Propuesta de Normativa (ANPRM, por sus siglas en inglés) en el Registro Federal, en el que se argumentaba que los beneficios de seguridad de la comunicación V2X solo podrían lograrse si una parte significativa de la flota de vehículos estuviera equipada con ella. Debido a la falta de beneficios inmediatos para los primeros usuarios, la NHTSA propuso una introducción obligatoria. El 25 de junio de 2015, la Cámara de Representantes de los EE. UU. celebró una audiencia sobre el asunto, en la que nuevamente la NHTSA, así como otras partes interesadas, defendieron la V2X.

En la UE, la Directiva ITS 2010/40/UE se adoptó en 2010. Su objetivo es garantizar que las aplicaciones ITS sean interoperables y puedan funcionar a través de las fronteras nacionales, define áreas prioritarias para la legislación secundaria, que cubren V2X y requiere que las tecnologías sean maduras. En 2014, la parte interesada de la industria de la Comisión Europea, la "Plataforma de Implementación C-ITS", comenzó a trabajar en un marco regulatorio para V2X en la UE. Identificó enfoques clave para una infraestructura de clave pública (PKI) de seguridad V2X a nivel de la UE y protección de datos, así como para facilitar un estándar de mitigación para prevenir interferencias de radio entre V2X basado en ITS-G5 y sistemas de cobro de carreteras basados en CEN DSRC. La Comisión Europea reconoció a ITS-G5 como la tecnología de comunicación inicial en su Plan de Acción 5G y el documento explicativo que lo acompaña, para formar un entorno de comunicación que consista en ITS-G5 y comunicación celular según lo previsto por los Estados miembros de la UE. Existen varios proyectos previos a la implantación a nivel de la UE o de los Estados miembros de la UE, como SCOOP@F, Testfeld Telematik, el banco de pruebas digital Autobahn, el corredor ITS Róterdam-Viena, Nordic Way, COMPASS4D o C-ROADS. Hay otros proyectos en preparación.

Al utilizar VANET en escenarios urbanos hay algunos aspectos que es importante tener en cuenta. El primero es el análisis del tiempo de inactividad y la elección de un protocolo de enrutamiento que satisfaga las especificaciones de nuestra red. El otro es intentar minimizar el tiempo de descarga de datos eligiendo la arquitectura de red adecuada tras analizar el escenario urbano en el que queremos implementarla.

• Auto conectado
• Intelligent vehicular ad hoc network
• Red ad hoc móvil
• Simulador de redes
• Vehículo a todo
• Sistemas de comunicación vehicular
• Red ad hoc inalámbrica
• Dispositivo a dispositivo

• Hammoudi, K.; Benhabiles, H.; Kasraoui, M.; Ajam, N.; Dornaika, F.; Radhakrishnan, K.; Bandi, K.; Cai, Q.; Liu, S. (2015). "Desarrollar sistemas integrados de Visión y Cooperativas Vehiculares para mejorar los servicios de monitoreo de carreteras". Procedia Computer Science. 52: 389-395. doi:10.1016/j.procs.2015.05.003.
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• UCLA Vehicular Testbed
• Biblioteca NetSim VANET
• Intelligent Transportation Systems Joint Program Office (ITS JPO) – Departamento de Transporte de EE.UU.