Heterogeneous Vehivular network.

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Figura 1

Comunicación V2I

Hoy en día prácticamente por todos lados existen antenas de telefonía celular, lo que permite que en gran parte de las autopistas se tenga una cobertura de telefonía aceptable, básicamente lo que trata la comunicación V2I es que los automóviles se comuniquen con están antenas, ya que el servicio puede hacer uso de ellas sin interferir en las comunicaciones, ya que básicamente cada auto seria uno más de sus dispositivos conectados, en este caso las antenas estarían conectadas a servidores los cuales podrían ir monitoreando en tiempo real las autopistas o caminos para poder informar a los autos cercanos a un accidente que este ocurrió y que deben de bajar velocidad, incluso los datos recaudados permiten a conductores lejanos saber del suceso en tiempo real y hasta poder hacer una ruta alterna para evitar el tráfico o la pérdida de tiempo. En la Figura 2 se encuentra una explicación grafica de cómo funcionan estas redes.

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Figura 2

De manera más técnica, para las comunicaciones V2I se utilizan 2 protocolos, CDMA en diferentes variaciones y LTE, básicamente esto se debe a que estas son las 2 tecnologías más utilizadas en los celulares, siendo la primera una red básica que logra un tiempo de respuesta entre los 100ms y 500ms es una red confiable de amplio uso hoy en día en la telefonía celular, sin embargo la tecnología LTE aunque las estructuras en su mayoría se están transformando para poder utilizarla, los usuarios no han emigrado a un 100%, LTE es la única tecnología disponible hasta el momento que permite una velocidad de transferencia de 50Mbps a 100Mbps y al ser una estructura de baja latencia esta permite a los vehículos alcanzar hasta una velocidad de 350km/h sin interrumpir transmisiones , además de ser la mejor opción en cuando a cobertura debido a que un módulo de LTE permite hasta 1200 usuarios con un retraso de menos de 55ms, y hablando de datos comunes un auto que va a 140km/h tiene asegurado que va a tener una transferencia de datos de 10Mbps lo cual permite que no solo se haga intercambio de datos de seguridad, sino que datos multimedia se puedan transmitir mediante estas redes, sin embargo aún se tiene que hacer trabajo en lo que se refiere a esta tecnología debido a que aún sigue siendo relativamente nueva.

Pese a esto aún se trabaja con DSRC, lo cual es el método en el que los autos se comunican también en V2V, sin embargo para la comunicación con infraestructuras, se tienen problemas como congestionamiento de canales cuando existen muchos autos alrededor, enlace desbalanceado, error en la prioridad de conexiones e incluso errores en cuanto a la conexión, por eso son tan importantes las conexiones anteriormente mencionadas aunque en una zona sin telefonía este tipo de conexión ayuda al usuario a tener un poco de conexión más allá de los autos cercanos.

Comunicación V2V

Estas comunicaciones son básicamente punto a punto, vehículo a vehículo, lo que hacen es que ayudan a mejorar la eficiencia del tráfico, son muy importantes porque son las que pueden anunciar a un auto si es posible o no cambiar de carril o en el momento en el que deban frenar de golpe estas son las que se utilizan.

Existen 2 formas de que se den las comunicaciones: la primera es DSRC el cual es súper efectivo en aplicaciones de seguridad o no seguridad, no necesita de ninguna infraestructura adicional para funcionar, lo cual hace que esta haga su red propia y se comunique de manera perfecta con un vehículo cercano, no interfiere con redes celulares ya que utiliza la banda de 75Mhz que está destinada para comunicaciones de corto alcance, sin embargo y a pesar de ser una red muy efectiva, cuando se tienen muchos autos cerca tiende a saturarse. Por esta razón y por los beneficios que conlleva existe también la segunda que es LTE D2D; lo que hace es que cada vehículo mediante el uso de la tecnología LTE se conectan entre sí para crear una sola red, esta es utilizada solo en condiciones de muy baja velocidad o estáticas, por ejemplo un congestionamiento de tráfico, y esto se debe a que su tiempo de respuesta es muy lento, mientras que el tiempo de respuesta para un frenado de emergencia de un conductor promedio es de 1.5s el tiempo promedio de respuesta para una conexión LTE D2D es de 3 o 4 segundos, así que ambas se complementan para poder hacer una conexión V2V efectiva. Una forma gráfica de ver esta conexión en acción será con la figura 3:

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Figura 3

Aplicaciones y resultados

Una vez mencionados y explicados ambos tipos de comunicaciones que forman la Red Heterogénea Vehicular, es importante volver a mencionar que ambos tienen sus ventajas y desventajas, y esto se debe a que las situaciones de un automovilista siempre son cambiantes, un día va a estar en un camino rural y el otro en un embotellamiento en ciudad, en ambas situaciones utilizaría diferentes tecnologías el vehículo para mantener no solo el servicio de ayuda, sino los de multimedia. Hablando de algunos ejemplos, el primero podría ser una intersección, en este caso se utiliza LTE D2D para que los vehículos se puedan comunicar, en caso de que exista algún accidente los autos de adelante le estarían notificando a los de atrás e incluso se puede sincronizar con los semáforos para que si nota una alta densidad de un lado, tal vez alargar unos segundos el tiempo del verde de ese lado y en caso de detectar que cerca viene una ambulancia con cierta dirección, mandar el aviso a los automovilistas y mediante cambio de luces permitir un flujo que haga que una ambulancia llegue sin retraso a su destino.

Otro caso en el que se utilizan ambas tecnologías podría ser una autopista, podemos decir que el auto va a 140km/h por lo que se comunica vía V2I LTE sin embargo al pasar por una curva está el vehículo entre 2 autos, 1 adelante y uno detrás, en ese momento los 3 también están conectados vía V2V, por alguna razón el auto de adelante hace un frenado de emergencia, en ese momento la información se manda a los 2 autos de atrás y con un retraso de menos de 55ms los 2 autos entran en modo de emergencia y bloquean el acelerador y frenan de manera segura para evitar una colisión. Mientras todo esto sucede los autos que se encuentran a unos pocos kilómetros a la redonda son notificados para que reduzcan su velocidad e incluso de ser necesario podría pedir el sistema mediante las redes celulares