La comunicazione tra l’infrastruttura di rete a bordo strada ed i nodi mobili a bordo dei veicoli ha richiesto un sistema in grado di adattarsi rapidamente ai cambiamenti della topologia di rete, legati ai movimenti dei veicoli.
La prima parte dell’attività, condotta in collaborazione tra Politecnico di Torino – Gruppo Reti e CSP, è stata finalizzata all’analisi dei protocolli di instradamento per le reti mesh e per le reti veicolari con l’obiettivo di scegliere quello più idoneo da utilizzare, in base ai requisiti ed alle specifiche definite in collaborazione con gli altri partner. Dopo un’analisi della letteratura esistente sono stati individuati un certo numero di potenziali candidati, rappresentati da protocolli di instradamento ben consolidati (AODV, OLSR, GPSR) e altri più innovativi e sperimentali. La selezione del protocollo adatto è stata quindi affrontata simulando al calcolatore il comportamento dei vari candidati in scenari vicini alle implementazioni reali, e svolgendo test in laboratorio. In base alle risultanze delle simulazioni e dei test si è deciso di utilizzare B.A.T.M.A.N. (Better Approach To Mobile Ad-hoc Networking) ed in particolare la sua versione definita “advanced”, che opera direttamente a livello due della pila ISO/OSI. Questo approccio permette di gestire in modo trasparente la scelta del protocollo di routing (IPv4 o IPv6) ed il trasporto di traffico multicast e broadcast, come richiesto da alcune delle applicazioni sviluppate dai partner di progetto.
La seconda parte dell’attività, in carico a CSP a cui il Politecnico di Torino – Gruppo Reti ha fornito supporto di progettazione, è stata finalizzata all’ottimizzazione di B.A.T.M.A.N. alla realizzazione di un modulo software denominato Vehicular Manager, il cui compito è quello di cooperare con B.A.T.M.A.N. stesso per gestire le connessioni tra veicoli e tra veicoli ed infrastruttura. L’approccio utilizzato permette di minimizzare i tempi del roaming tra due nodi fissi, riducendo in modo significativo il numero di pacchetti persi e garantendo quindi la continuità di tutte le sessioni dati attive, anche quelle di streaming video.
Il Vehicular Manager offre al sistema a bordo del veicolo le funzioni di roaming tipicamente implementate in un client WiFi, utilizzando le due interfacce wireless in modo ottimale per gestire la connessione verso l’infrastruttura ed al tempo stesso per cercare i nuovi nodi a cui connettersi, senza dover attendere l’interruzione del collegamento verso l’infrastruttura fissa. E’ importante osservare che tale software si basa sul paradigma dei sistemi cognitivi in quanto opera in modo completamente autonomo, basandosi esclusivamente sui parametri locali di B.A.T.M.A.N. e sull’osservazione dell’ambiente in cui il veicolo si trova, attraverso le scansioni effettuate dalle sue interfacce radio.
Parallelamente a questa attività di sviluppo software, è stata progettata e realizzata la piattaforma hardware utilizzata per i test bed, denominata Shelob [shelob]; il sistema embedded sviluppato nel corso del progetto è caratterizzato dalla presenza di due interfacce radio indipendenti, che permettono quindi di gestire in modo ottimale le operazioni di inoltro dei flussi dati ricevuti, senza degradare le prestazioni anche in caso di un elevato utilizzo della rete.
Dal punto di vista tecnico, tale soluzione si basa su prodotti commerciali selezionati in base alla loro flessibilità ed alle prestazioni; i nodi wireless realizzati utilizzano una mainboard Alix [alix] realizzata da PCEngines, mentre come interfacce wireless sono state installate due schede miniPCI in grado di operare o solo a 5GHz o in entrambe le bande di frequenze di interesse, a 2,4 e 5GHz.
I modelli scelti sono rispettivamente le Ubiquiti Networks XR5 [ubnt] e le Compex Wireless-AG [compex]; in particolare, le schede Ubiquiti operano solo a 5GHz, ma sono caratterizzate da un’elevata sensibilità, ritenuta essenziale per operare in un ambiente particolarmente complesso dal punto di vista radioelettrico come quello stradale.
Infine, è stato scelto un case metallico, conforme allo standard IP67 (e quindi in grado di resistere anche in condizioni climatiche avverse).
Come sistema operativo è stato utilizzato OpenWRT, su cui sono state fatte alcune ottimizzazioni per adattare qualcuna delle sue componenti alle specifiche del progetto VICSUM.
In linea con i principi della comunità opensource, sia le specifiche della piattaforma hardware sia la versione ottimizzata di OpenWRT utilizzata nel corso del progetto sono state rese disponibili.
