ES2398356T3 - Nodo de red para una red ad hoc y procedimiento para la provisión de servicios de aplicación en una red ad hoc - Google Patents

Nodo de red para una red ad hoc y procedimiento para la provisión de servicios de aplicación en una red ad hoc Download PDF

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ES2398356T3 ES10450023T ES10450023T ES2398356T3 ES 2398356 T3 ES2398356 T3 ES 2398356T3 ES 10450023 T ES10450023 T ES 10450023T ES 10450023 T ES10450023 T ES 10450023T ES 2398356 T3 ES2398356 T3 ES 2398356T3
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Abstract

Nodo de red para una red ad hoc que comprende una pluralidad de nodos de red del mismo tipo que através de conexiones inalámbricas se proporcionan uno a otro servicios de aplicación que pueden ser diferentes,generando el nodo de red (Ni) de manera local y autárquica una lista (LASTi) de todos los servicios de aplicación(Sn) proporcionados a este nodo por otros nodos de red (Nj) con los tipos de calidad correspondientes (QECin) yponiendo a disposición de otros nodos de red (Ni) esta lista (LASTi) como lista de los servicios de aplicación (Sn)proporcionados por este nodo con dichos tipos de calidad (QECin), dependiendo el tipo de calidad mencionado (QECin)al menos de la cantidad de nodos de red consecutivos, a través de los que se proporciona el servicio deaplicación (Sn), y del tipo de calidad (QECjn) indicado por el último de estos nodos de red.

Description

Nodo de red para una red ad hoc y procedimiento para la provisión de servicios de aplicación en una red ad hoc.
La presente invención se refiere a un nodo de red para una red ad hoc que comprende una pluralidad de nodos de red del mismo tipo que a través de una conexión inalámbrica se proporcionan uno a otro servicios de aplicación que pueden ser diferentes. La invención se refiere además a un procedimiento para la provisión de servicios de aplicación en una red ad hoc, cuyos nodos de red se proporcionan uno a otro servicios de aplicación a través de conexiones inalámbricas.
Las redes ad hoc inalámbricas, es decir, redes que se forman a partir de un grupo de participantes (nodos de red), que se reúnen de manera espontánea, y que, por lo general, son altamente dinámicas debido al movimiento y al cambio de nodos de red, representan un campo de investigación joven con una aplicación y expansión crecientes. La presente invención se ocupa en particular de la aplicación de tecnologías de redes ad hoc para la interconexión de vehículos en las llamadas redes ad hoc vehiculares (vehicular ad-hoc networks, VANETs).
Para las VANETs ya se ha propuesto una gran cantidad de algoritmos de encaminamiento con el fin de encontrar el mejor camino posible para paquetes de datos de un nodo de red a otro. Así, por ejemplo, el documento WO03/034664A1 describe el cálculo de tablas de encaminamiento en los nodos de red, que en cada caso elaboran una lista de todas las rutas, a través de las que un nodo de red puede acceder a otros nodos de red con los mismos servicios. Sin embargo, los algoritmos de encaminamiento conocidos para modelos de grafo de red VANET no son adecuados para proveer una transmisión de servicios de aplicación a nivel de red satisfactoria. La invención tiene el objetivo de crearla.
El documento EP 2 146 486 describe una unidad de a bordo para una red ad hoc de vehículos.
El objetivo de la invención se consigue mediante un nodo de red según la descripción de la reivindicación 1 y mediante un procedimiento según la descripción de la reivindicación 8. Otras realizaciones ventajosas son objeto de las respectivas reivindicaciones secundarias.
En un primer aspecto, la invención crea con este fin un nodo de red del tipo mencionado al inicio que se caracteriza por generar de manera local y autárquica una lista de todos los servicios de aplicación proporcionados a este nodo por otros nodos de red con los tipos de calidad correspondientes y por poner a disposición de otros nodos de red esta lista como lista de los servicios de aplicación proporcionados por este nodo con dichos tipos de calidad, dependiendo el tipo de calidad mencionado al menos de la cantidad de nodos de red consecutivos, a través de los que se proporciona el servicio de aplicación, y del tipo de calidad indicado por el último de estos nodos de red.
De esta manera, en cada nodo de red se genera una vista de aplicación local en forma de la mencionada lista de todos los servicios de aplicación disponibles para este nodo de red con su respectiva calidad de servicio, identificándose aquí esta lista también como "local available service table" (LAST, tabla de servicios disponibles localmente). La lista LAST de un nodo de red se compone, en cierto modo de manera recursiva, de las listas LAST de los nodos vecinos que puede recibir este nodo de red, que se componen a su vez de las listas LAST de sus nodos vecinos y así sucesivamente. Por tanto, las listas LAST pueden ser generadas por cada nodo de red de manera local y autárquica y proporcionan, no obstante, una vista de conjunto completa de todos los servicios de aplicación disponibles actualmente en toda la red ad hoc, sin necesitarse para esto un mecanismo central de distribución o inspección ni algoritmos específicos de encaminamiento o enrutamiento.
El tipo de calidad mencionado depende preferentemente de manera adicional de la calidad de conexión de la última conexión inalámbrica, a través de la que se proporciona el servicio de aplicación, dependiendo a su vez la calidad de conexión en particular preferentemente del ancho de banda, de la latencia y/o de vectores de movimiento de la conexión inalámbrica. Esto permite tener en cuenta también topografías de red altamente dinámicas y altamente móviles.
Según una realización preferida de la invención, el nodo de red contiene además una lista de los servicios de aplicación reservados y comprueba la lista LAST de los servicios de aplicación, proporcionados a éste, respecto a los servicios de aplicación reservados y en caso de coincidir notifica una aplicación en el nodo de red. Esto permite detectar la entrada en determinadas zonas de cobertura de servicio e iniciar, por ejemplo, de manera automática, aplicaciones correspondientes.
La lista de los servicios de aplicación proporcionados contiene preferentemente también un tipo de autorización de acceso para cada servicio de aplicación, por ejemplo, en dependencia de los costes o del grupo de usuarios.
El nodo de red según la invención es adecuado en particular para redes ad hoc vehiculares (VANETs), en cuyo caso es una unidad de a bordo (OBU), como la que se usa actualmente, por ejemplo, en sistemas de peaje inalámbricos
según el estándar DSRC (comunicación dedicada de corte alcance), WAVE (conexión inalámbrica en entornos vehiculares) o GPS/GSM (sistema global de posición/sistema global para las comunicaciones móviles).
En un segundo aspecto, la invención crea un procedimiento para la provisión de servicios de aplicación en una red ad hoc, cuyos nodos de red se proporcionan uno a otro servicios de aplicación a través de conexiones inalámbricas y que se caracteriza por los siguientes pasos en un nodo de red: elaborar de manera local y autárquica una lista de todos los servicios de aplicación proporcionados a este nodo de red por otros nodos de red con los tipos de calidad correspondientes y poner a disposición de otros nodos de red esta lista como lista de los servicios de aplicación proporcionados por este nodo con dichos tipos de calidad, dependiendo el tipo de calidad mencionado al menos de la cantidad de nodos de red consecutivos, a través de los que se proporciona un servicio de aplicación, y del tipo de calidad indicado por el último de estos nodos de red.
En relación con otras características y ventajas del procedimiento según la invención se remite a las explicaciones sobre el nodo de red que aparecen arriba.
La invención se explica detalladamente a continuación por medio de un ejemplo de realización con referencia a los dibujos adjuntos. Muestran:
Fig. 1 vista general de una red ad hoc vehicular con nodos de red según la invención; Fig. 2 una sección detallada de la red de la figura 1; Fig. 3 la estructura de una lista LAST en un nodo de red; y Fig. 4 un diagrama esquemático de tipos de calidad y su variación de un nodo de red a otro.
La figura 1 muestra una instantánea de una red ad hoc 1 que comprende una pluralidad (en este caso, once unidades) de nodos de red N0, N1, ... N10 que se pueden comunicar entre sí a través de conexiones inalámbricas 2. Las conexiones inalámbricas 2 tienen generalmente un alcance limitado, de modo que un nodo de red Ni se comunica sólo con nodos de red muy cercanos de manera directa, es decir, a través de una única conexión inalámbrica 2 ("single-hop", salto simple), mientras que con otros nodos de red se comunica, por el contrario, indirectamente, es decir, a través de varias conexiones inalámbricas consecutivas 2 o nodos de red intermedios Ni ("multi-hop", salto múltiple).
Las conexiones inalámbricas 2 pueden ser de cualquier tipo conocido en la técnica, por ejemplo, conexiones DSRC, conexiones de telefonía móvil o conexiones WLAN (red de área local inalámbrica), en particular según el estándar WAVE (wireless access in a vehicle environment, conexión inalámbrica en un entorno vehicular).
En el ejemplo mostrado, algunos de los nodos de red Ni son unidades de a bordo (OBUs) transportadas por vehículos (véase los nodos de red N0 - N7), y otros son, por ejemplo, nodos de red estacionarios, como una estación de peaje inalámbrica N8 ("baliza de peaje") a modo de ejemplo, un equipo de alerta de hielo N9 o un punto de acceso inalámbrico a internet N10 (internet-access-point). Es posible cualquier otro tipo de nodos de red Ni, por ejemplo, máquinas automáticas inalámbricas de venta de entradas, tickets de aparcamiento, tickets de peaje urbano o similar, terminales de comunicación, equipos de vigilancia de tráfico, puntos de acceso móvil (mobile access-points), etc.
En el ejemplo mostrado, los nodos de red a bordo de vehículos N0 - N7 se mueven en una autopista de cuatro carriles con dos carriles 3, 4 en una dirección de circulación y dos carriles 5, 6 en la otra dirección de circulación. Las flechas 7 indican el vector de velocidad actual (velocidad, dirección) de los nodos de red móviles OBU N0 - N7.
Los nodos de red N1 se proporcionan uno a otro a través de conexiones inalámbricas 2 servicios de aplicación Sn, y específicamente aquellos que tienen su origen directamente en el nodo de red proveedor en cada caso, véase, por ejemplo, el servicio de alerta de hielo S1 del nodo de red N9, así como aquellos que meramente son transmitidos por un nodo de red, como ocurre principalmente en los nodos de red OBU N0 - N7. Del mismo modo, los servicios de aplicación Sn proporcionados a un nodo de red Ni pueden ser usados tanto por el propio nodo de red, por ejemplo, por una aplicación de software que funciona en el nodo de red Ni, así como pueden ser transmitidos nuevamente también por este nodo de red a otros nodos de red.
Para los fines mencionados, cada nodo de red Ni genera una lista LASTi de todos los servicios de aplicación Sn proporcionados a éste por otros nodos de red Ni (que se pueden recibir a través de conexiones inalámbricas 2). La lista LASTi se explicará detalladamente con referencia a las figuras 2 - 4.
La figura 2 muestra una sección simplificada de la red ad hoc de la figura 1, vista desde el nodo de red N0, que genera su lista LAST0 sobre la base de las conexiones inalámbricas directas 2 con sus nodos de red directamente contiguos N1, N2, N4, N5, N6 y N8. Estos últimos disponen a su vez de respectivas listas LASTi generadas desde su punto de vista local. En términos generales, las listas LASTi se generan en cierto modo de manera "recursiva" en cada caso a partir de las listas de los nodos de red Ni que se pueden recibir.
Cada lista LASTi contiene para cada servicio de aplicación Sn, disponible para el nodo de red Ni, un tipo de calidad QECin (quality estimate class, tipo de calidad estimada) del servicio de aplicación Sn. El tipo de calidad QECin se compone de la cantidad de conexiones inalámbricas consecutivas 2 o nodos de red Ni, a través de los que se proporciona el servicio de aplicación Sn ("hops", saltos), y del tipo de calidad QECjn indicado por el último nodo de
5 red Nj en su lista LASTj; así como preferentemente también de la calidad de conexión Qij de la última conexión inalámbrica 2, a través de la que el último nodo de red Nj proporciona el servicio de aplicación Sn al nodo de red Ni.
Un ejemplo: el servicio de "alerta de hielo", que proporciona el nodo de red N9 en su lista LAST9 como servicio S1, por ejemplo, con el tipo de calidad mejor QEC91 de "0" (representativo de "zero hop" (salto cero), alta disponibilidad y ancho de banda grande), se clasifica en la lista LAST3 del próximo nodo de red N3, después de la transmisión mediante la conexión inalámbrica 2 con la calidad de conexión Q39, en el tipo de calidad menor QEC31 de "1", existente, por ejemplo, para "single hop", alta disponibilidad y un ancho de banda ligeramente reducido, lo que está condicionado, por ejemplo, por una calidad de conexión Q39 de la conexión inalámbrica 2 de 90%.
15 El próximo nodo de red N1 en el camino de propagación hacia el nodo de red N0 elabora a su vez su lista LAST1 sobre las listas LAST de los nodos de red cercanos, incluida la lista LAST3 del nodo de red N3, y vuelve a calcular para el servicio de alerta de hielo S1 un tipo de calidad QEC11 teniendo en cuenta que ya existen dos hops y teniendo en cuenta la calidad de conexión Q13 del nodo de red N3 al nodo de red N1. Del mismo modo, el nodo de red N0 genera a su vez su lista LAST0, entre otros, a partir de los datos de la lista LAST1 mediante el incremento en 1 de la cantidad de hops, la consideración de la calidad de conexión Q01 y la nueva clasificación de la calidad de servicio del servicio de alerta de hielo S1 en el tipo de calidad QEC01 de, por ejemplo, "3", representativo de "triple hop" (salto triple), alta disponibilidad y un ancho de banda, por ejemplo, de 60%.
Si en un nodo de red N1, por ejemplo, el nodo de red N0, se puede transmitir el mismo servicio, por ejemplo, el
25 servicio de alerta de hielo S1 del nodo de red N9, a través de distintos caminos en la red ad hoc 1, en este caso, por ejemplo, a través de N9-N3-N2-N0, N9-N3-N1-N0, N9-N3-N8-N0, etc., entonces estas distintas posibilidades se pueden incluir como distintas entradas de servicio Sn en la lista LASTi, en cada caso con el tipo de calidad correspondiente QECin, o en la lista LASTi se puede almacenar respectivamente sólo la entrada con el tipo de calidad mejor QECin, lo que provoca un mejor enrutamiento implícito.
La calidad de conexión Qij de una conexión alámbrica 2 puede depender de varios parámetros que un nodo de red puede determinar preferentemente por sí mismo, por ejemplo, el ancho de banda y/o la latencia de la conexión inalámbrica 2 y/o la latencia del propio servicio de aplicación Sn, si éste es, por ejemplo, un servicio de procesamiento. La calidad de conexión Qij puede tener en cuenta preferentemente también los vectores de
35 movimiento 7 de los partners de la respectiva conexión inalámbrica 2: así, por ejemplo, se puede considerar que los nodos de red, que probablemente se encuentran uno con otro sólo de manera breve según sus vectores 7, véase, por ejemplo, el nodo de red N6 que se aproxima al nodo de red N4 o el nodo de red N4 que se adelanta al nodo de red N5 en la figura 1, dan como resultado un tipo de calidad menor para los servicios de aplicación proporcionados en este sentido que otras conexiones inalámbricas 2 menos dinámicas, por ejemplo, entre dos nodos de red que se mueven aproximadamente con la misma rapidez y en la misma dirección.
La tabla 1 siguiente muestra algunos ejemplos de tipos de calidad QEC que se pueden definir sobre la base de la cantidad, del ancho de banda, de la latencia y/o de los vectores de dirección de las conexiones inalámbricas o de los nodos de red participantes y/o del tipo de disponibilidad del proveedor de servicio:
45 Tabla 1
QEC = 1
Single hop, probabilidad de disponibilidad 100%
QEC = 2
Single hop, probabilidad de disponibilidad 90% (por ejemplo, 100 kbit/s para 30 segundos)
QEC = 3
Triple hop, probabilidad de disponibilidad 80%
QEC = 4
Double hop, probabilidad de disponibilidad 60%
Según la representación de la figura 4, el tipo de calidad QECin o QECjn de un servicio de aplicación Sn en la lista LASTi de un nodo de red Ni o Nj se puede ver también como una zona delimitada 8 u 8' en un espacio multidimensional 9 que cubren los parámetros individuales, tales como hops, ancho de banda, disponibilidad, etc. Por consiguiente, las variaciones en uno o varios de estos parámetros, como las que se producen, por ejemplo, al transmitirse un servicio de aplicación Sn de un nodo de red Nj a otro nodo de red Ni, pueden provocar en la lista LASTi del próximo nodo de red N1 la clasificación en una zona 8' diferente a la anterior (8) y, por tanto, un tipo de calidad QECin diferente al anterior (QECjn).
De manera adicional al tipo de calidad QEC, la lista LASTi puede contener también un tipo de servicio (service class) SC para cada servicio de aplicación Sn, véase la figura 3 y la tabla 2 siguiente:
Tabla 2
SID = 0
Safety alert service vehicle
SID = 1
Safety alert service infrastructure
SID = 2
Sensor service vehicle
SID = 3
Sensor service infrastructure
SID = 4
Service point
SID = 5
Infrastructure charging point service
SID = 6
Infrastructure tolling info point service
El tipo de servicio SC puede ser usado, por ejemplo, por el nodo de red Ni o sus aplicaciones para "reservar"
5 servicios de aplicación Sn con un tipo de servicio determinado SC. Así, por ejemplo, se puede notificar automáticamente una aplicación de software en un nodo de red Ni si está disponible un servicio de aplicación Sn con un tipo de servicio determinado SC; naturalmente se pueden reservar también servicios de aplicación específicos Sn de manera directa por medio de su nombre (service name, SN) en un nodo de red Ni.
10 La lista LASTi puede contener también un tipo de autorización de acceso (access class) AC para cada servicio de aplicación Sn, véase la figura 3 y la tabla 3 siguiente:
Tabla 3
AC = 1
Free access for all
AC = 2
Safety subscriber, certificate required, flat fee
AC = 3
Convenience subscriber, certificate required
AC = 4
Tolling service provider, certificate required
AC = 5
Roadside warning service provider, no certificate
15 El tipo de autorización de acceso AC puede ser usado por nodos de red Ni o sus aplicaciones de software para comprobar la autorización de acceso a un servicio de aplicación determinado.
Para hacer uso de los servicios de aplicación Sn, puestos a disposición de un nodo de red Ni, se puede implementar un sistema de certificado a nivel de red. Con este fin, los nodos de red Ni o las aplicaciones, que funcionan en estos,
20 se pueden identificar respecto a los servicios de aplicación usados Sn, por ejemplo, mediante certificados de clave pública/privada correspondientes (public/private key certificates), como es conocido en la técnica. A este respecto es posible también el uso de certificados de tiempo limitado, de modo que los requisitos relativos al servicio de aplicación, que son transmitidos por nodos de red con certificados de tiempo limitado a proveedores de servicio de aplicación, se pueden autentificar e implementar con control de tiempo y/o comprobación de tiempo.
25 La invención no está limitada a las realizaciones representadas, sino que comprende todas las variantes y modificaciones que entran en el marco de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (10)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Nodo de red para una red ad hoc que comprende una pluralidad de nodos de red del mismo tipo que a través de conexiones inalámbricas se proporcionan uno a otro servicios de aplicación que pueden ser diferentes, generando el nodo de red (Ni) de manera local y autárquica una lista (LASTi) de todos los servicios de aplicación (Sn) proporcionados a este nodo por otros nodos de red (Nj) con los tipos de calidad correspondientes (QECin) y poniendo a disposición de otros nodos de red (Ni) esta lista (LASTi) como lista de los servicios de aplicación (Sn) proporcionados por este nodo con dichos tipos de calidad (QECin), dependiendo el tipo de calidad mencionado (QE-Cin) al menos de la cantidad de nodos de red consecutivos, a través de los que se proporciona el servicio de aplicación (Sn), y del tipo de calidad (QECjn) indicado por el último de estos nodos de red.
  2. 2.
    Nodo de red según la reivindicación 1, caracterizado porque el tipo de calidad (QECin) depende adicionalmente de la calidad de conexión (Qij) de la última conexión inalámbrica (2), a través de la que se proporciona el servicio de aplicación (Sn).
  3. 3.
    Nodo de red según la reivindicación 2, caracterizado porque la calidad de conexión (Qij) depende del ancho de banda y/o de la latencia de la conexión inalámbrica (2).
  4. 4.
    Nodo de red según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque la calidad de conexión (Qij) depende de vectores de movimiento (7) de la conexión inalámbrica (2).
  5. 5.
    Nodo de red según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque contiene además una lista de los servicios de aplicación reservados y comprueba la lista (LASTi) de los servicios de aplicación proporcionados (Sn) respecto a los servicios de aplicación reservados y en caso de coincidir notifica una aplicación en el nodo de red (Ni).
  6. 6.
    Nodo de red según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la lista (LASTi) de los servicios de aplicación proporcionados (Sn) contiene también un tipo de autorización de acceso (AC) para cada servicio de aplicación (Sn).
  7. 7.
    Nodo de red según una de las reivindicaciones 1 a 6 para una red ad hoc vehicular, caracterizado porque es una unidad de a bordo (N0-N7).
  8. 8.
    Procedimiento para proporcionar servicios de aplicación en una red ad hoc (1), cuyos nodos de red (Ni) se proporcionan uno a otro a través de conexiones inalámbricas (2) servicios de aplicación (Sn) que pueden ser diferentes, con los siguientes pasos en un nodo de red (Ni): elaborar de manera local y autárquica una lista (LASTi) de todos los servicios de aplicación (Sn) proporcionados a este nodo de red (Ni) por otros nodos de red (Ni) con los tipos de calidad correspondientes (QECin) y poner a disposición de otros nodos de red (Ni) esta lista (LASTi) como lista de los servicios de aplicación (Sn) proporcionados por este nodo con dichos tipos de calidad (QECin), dependiendo el tipo de calidad mencionado (QECin) al menos de la cantidad de nodos de red consecutivos, a través de los que se proporciona un servicio de aplicación (Sn), y del tipo de calidad (QECjn) indicado por el último de estos nodos de red.
  9. 9.
    Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque el tipo de calidad (QECin) depende adicionalmente de la calidad de conexión (Qij) de la última conexión inalámbrica (2), a través de la que se proporciona el servicio de aplicación (Sn).
  10. 10.
    Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque la calidad de conexión (Qij) depende del ancho de banda, de la latencia y/o de vectores de movimiento (7) de la conexión inalámbrica (2).
    REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN
    Esta lista de referencias citadas por el solicitante es únicamente para la comodidad del lector. No forma parte del documento de la patente europea. A pesar del cuidado tenido en la recopilación de las referencias, no se pueden excluir errores u omisiones y la EPO niega toda responsabilidad en este sentido.
    Documentos de patente citados en la descripción
    WO 03034664 A1 [0003] EP 2146486 A [0004]
ES10450023T 2010-02-18 2010-02-18 Nodo de red para una red ad hoc y procedimiento para la provisión de servicios de aplicación en una red ad hoc Active ES2398356T3 (es)

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