Un nuovo protocollo MAC per reti interveicolari ibride

del manto stradale o quelle del tempo atmosferico) o avere tutte queste funzionalità. La 
parte mobile wireless della rete ibrida contiene i cosiddetti terminali mobili, cioè dei 
veicoli (di qualunque tipo) equipaggiati con computer general purpose e sensori di varia 
natura. 
Le reti interveicolari ibride presuppongono un approccio diverso nei confronti dei 
problemi di accesso al mezzo e di trasporto dei pacchetti, proprio a causa delle peculiari 
caratteristiche dell’ambiente stradale (discusse nel capitolo uno). Le soluzioni presenti in 
letteratura sono specifiche per le reti ad-hoc, perciò non direttamente usabili in un 
contesto così particolare.   
L’obbiettivo primario di questa tesi è di progettare un nuovo protocollo di accesso al 
mezzo specifico per le reti interveicolari ibride. Sarà, dunque, di primaria importanza 
stabilire cosa sia una rete interveicolare ibrida nonché quali problemi deve affrontare e 
risolvere. 
Dopo un attento esame dei protocolli mac per reti wireless ad-hoc, abbiamo ideato 
un protocollo che assomiglia ad un reservation alhoa senza il controllore centrale. Una 
grossa inversione di tendenza rispetto ai blasonati schemi di accesso al mezzo di tipo 
csma/ca che prevalgono nel mercato delle reti locali wireless. 
Il nostro protocollo si basa su uno schema a slot temporali in cui l’informazioni sulla 
suddivisione degli slot è ricavata dal segnale di sincronizzazione del sistema di 
posizionamento globale (gps). Gli slot sono raggruppati in frame virtuali. Ogni terminale 
mobile possiede un solo slot riservato in un frame virtuale ma ha la possibilità di 
prenotarne altri, purché non siano riservati da altri terminali mobili. Nel suo slot 
riservato, ogni terminale emette il proprio IST. Lo IST è una struttura di dati che 
contiene, tra l’altro, le due informazioni essenziali al funzionamento del protocollo: la 
visione (soggettiva per ogni terminale mobile) della composizione del proprio vicinato e 
il numero di slot non riservati che esso intende prenotare nel frame virtuale successivo. 
La dimensione dello IST è pesantemente influenzata dalla cardinalità del vicinato del 
terminale mobile che lo diffonde. Per questo motivo, il nostro protocollo è dotato di un 
meccanismo di regolazione della potenza di trasmissione. Una visione generale ma più 
dettagliata del protocollo si trova nel paragrafo 3.3. 
Quali siano le nostre aspettative è presto detto. Il protocollo dovrà supportare le alte 
velocità di spostamento dei veicoli garantendo una bassa quantità di collisioni, dei brevi 
tempi di consegna e la capacità di operare in reti con una elevata densità di nodi senza 
un eccessivo degrado delle prestazioni.  
 5
Il documento si articolerà come segue. Il primo capitolo costituisce una introduzione 
alle reti interveicolari ibride. Individueremo uno scenario applicativo, proporremo 
un’architettura di rete ed esamineremo le problematiche e gli obbiettivi dello sviluppo di 
un protocollo di accesso al mezzo specifico per lo scenario esposto. Il primo capitolo è 
da considerarsi sperimentale perché, in letteratura, non abbiamo trovato alcun materiale 
che descrivesse, in modo organico e puntuale, né la topologia della rete né una pila 
protocollare adatta. 
Il capitolo due espone due studi riguardo le tecniche di broadcast,  esamina alcuni 
protocolli di accesso al mezzo e le più rappresentative tecniche di controllo della 
topologia. Il capitolo due si chiude con una comparazione sia dei protocolli di accesso al 
mezzo, sia dei protocolli di controllo della topologia al fine di individuare possibili 
spunti per la progettazione del nuovo protocollo. 
La fase di progettazione teorica del protocollo è il terzo capitolo. Il capitolo quattro è 
propedeutico allo sviluppo del codice C++ con cui sono state eseguite le simulazioni. 
Infatti, in esso troviamo: 
• la descrizione del modello di traffico veicolare che abbiamo realizzato ed 
usato nelle simulazioni; 
• la descrizione di come abbiamo esteso GeNeSi, il simulatore creato del dott. 
Nidito nel nostro dipartimento, con il supporto per le reti wireless e con il 
modello di traffico veicolare; 
• i risultati delle simulazioni (sotto forma di grafici per una migliore 
comprensione). 
Le conclusioni, gli spunti per future ricerche e il da farsi sono l’argomento del 
quinto capitolo. 
Il documento di tesi si conclude con cinque appendici e la bibliografia. L’appendice 
A enuncia i software usati per lo sviluppo del codice C++. L’appendice B contiene le 
istruzioni per l’installazione del software per le simulazioni e un piccolo manuale di 
riferimento delle classi C++. L’appendice C documenta i problemi del software 
conosciuti. L’appendice D contiene, in forma tabellare, i dati da cui sono stati ricavati i 
grafici del capitolo quattro. L’appendice E riporta il codice C++. 
 6
1 Le reti mobili veicolari 
 
 
Un’applicazione delle reti ad-hoc che negli ultimi anni attrae l’attenzione del mondo 
accademico e di quello dell’industria sono le comunicazioni interveicolari (IVC). La più 
importante caratteristica delle IVC è di estendere l’orizzonte dei guidatori e, così, 
migliorare la sicurezza e l’efficienza stradale. Nasce un nuovo tipo di rete wireless che 
unisce le peculiarità delle reti adhoc e quelle delle reti infrastrutturate, il cui scopo è di 
offrire servizi su misura per i guidatori ed i passeggeri. 
I primi due paragrafi del presente capitolo descrivono uno scenario applicativo delle 
IVC. Il paragrafo 1.1 si concentra su quattro esempi di traffico in cui un sistema di 
comunicazioni interveicolari risulta particolarmente utile. Il paragrafo 1.2 focalizza 
l’attenzione su una possibile architettura di rete discutendone le componenti e la pila 
protocollare.  L’ultimo paragrafo analizza le problematiche e gli obbiettivi dello 
sviluppo di un protocollo di accesso al mezzo (MAC) specifico per lo scenario esposto 
nei paragrafi precedenti. 
 
1.1 La viabilità 
Al giorno d’oggi la densità del traffico stradale sta aumentando drasticamente e 
sembra che questa tendenza non debba cessare. Il grande numero di veicoli circolanti 
porta a congestioni ed incidenti che causano ritardi, elevati costi sanitari per i feriti e 
spesso anche alla morte. Mettiamoci nei panni di un automobilista il quale, per lavoro o 
per piacere, percorre un tratto di strada per raggiungere la sua destinazione. Quali sono 
le condizioni del traffico che egli può incontrare durante il viaggio? Quando e perché 
l’uso di un sistema di comunicazione interveicolare può fargli comodo? 
Allo scopo di rispondere alle domande precedenti identifichiamo delle situazioni di 
traffico, particolarmente significative, in cui un guidatore o i suoi passeggeri possono 
trarre beneficio da un sistema di IVC. L’esperienza quotidiana ci suggerisce quattro 
importanti condizioni: traffico scarso o moderato senza incidenti, traffico intenso ma 
scorrevole senza incidenti, congestione stradale,  circostanze di pericolo generico. 
Distinguiamo le suddette situazioni di traffico a seconda della densità di automobili per 
 7
km. Supponendo che le automobili siano lunghe mediamente quattro metri e che la 
distanza di sicurezza sia di dieci metri (il che è una semplificazione poiché la distanza di 
sicurezza varia con la velocità), stabiliamo che al di sotto di quindici auto per km il 
traffico sia scarso o moderato e, al di sopra, sia intenso. 
 
Traffico scarso o moderato 
La guida con traffico scarso o moderato è la situazione più desiderabile per ogni 
automobilista ed i suoi passeggeri, ormai incontrabile solo su poche strade secondarie o 
in particolari orari o giorni. Finché non si verificano circostanze pericolose, il 
conducente ha bisogno di un sistema IVC solo per gli aggiornamenti sullo stato del 
traffico o per conoscere le condizioni meteo del luogo dove si sta recando. Tuttavia, i 
passeggeri potrebbero voler leggere la posta elettronica, navigare su internet o dedicarsi 
ad una qualunque altra attività, ludica o lavorativa, che includa l’uso del computer. Un 
sistema IVC è principalmente usato per le applicazioni di ufficio che coinvolgano i 
collegamenti ad internet e per le applicazioni dedite allo svago. Per esempio, i 
passeggeri di diversi autoveicoli (vicini e che viaggino nella stesa direzione a pari 
velocità) potrebbero connettersi per formare una minuscola lan mobile e scambiarsi 
documenti, giocare giochi cooperativi, ecc. Inoltre, essendoci poco traffico, non si 
incorre nei problemi descritti in [3] (a cui dedicheremo un paragrafo del capitolo di 
rassegna). 
 
Traffico intenso ma scorrevole 
La guida con traffico intenso ma scorrevole è divenuta una condizione normale su 
quasi tutte le strade e le autostrade. La differenza dal caso precedente è l’aumentata  
densità del traffico e, ipotizzando che non ci siano incidenti, il sistema IVC è usato per le 
applicazioni d’ufficio e di gioco, per diffondere le informazioni sullo stato della 
viabilità,  per segnalare la presenza di cantieri aperti, deviazioni, per avvertire di 
moderare la velocità, di mantenere l’adeguata distanza di sicurezza, di una brusca frenata 
di un’auto che ci precede.  
Il sistema IVC fornisce un maggiore ausilio alla guida rispetto al caso precedente e 
supporta le applicazioni favorite dei passeggeri. Sorgono dei vincoli temporali sulla 
propagazione dei messaggi di pericolo generico e sullo stato della circolazione stradale. 
La maggiore densità di automobili fa aumentare la quantità di dati che transitano sulla 
rete del sistema IVC e, di conseguenza, la domanda di banda. 
 8
  Congestione stradale 
Ad ogni automobilista capita, prima o poi, di rimanere imbottigliato nel traffico delle 
ore di punta, procedendo a passo d’uomo o rimanendo fermi per molto tempo. Talvolta 
invece, i guidatori rimangono in coda ad un casello autostradale o a un valico alpino, 
incontrano forti rallentamenti a causa di lavori in corso e di incidenti. L’elenco potrebbe 
continuare ancora a lungo ma ciò esula dagli scopi della tesi. 
E’ innegabile che tali situazioni rechino grandi disagi per gli utenti (della strada) 
perché prolungano il tempo di percorrenza, aumentano il rischio di micro tamponamenti, 
ostacolano il tempestivo intervento dei mezzi di soccorso. Il problema del traffico, 
specialmente quello cittadino, è di difficile soluzione. Un sistema di comunicazione 
interveicolare consentirebbe di reindirizzare il traffico per facilitare lo smaltimento delle 
code o facilitare il passaggio dei mezzi di soccorso. Infatti, informare i guidatori sullo 
stato della viabilità del tratto di strada dove si trovano, permetterebbe loro di richiedere 
dati su eventuali percorsi alternati e, quindi, vagliarne la scelta. I passeggeri, nel 
frattempo, avrebbero a disposizione delle applicazioni con cui lavorare o giocare. 
I vincoli che un sistema IVC deve rispettare riguardano la velocità di recapito delle 
informazioni sulla viabilità e la loro integrità. Infatti, se le informazioni fossero vecchie 
o incomplete, sarebbero inutili. Inoltre, le trasmissioni in un’area ad elevata densità di 
veicoli, causerebbero molte perdite di pacchetti dati e la relativa diminuzione della 
velocità di consegna delle informazioni sensibili.  
I problemi descritti in [3], se non adeguatamente risolti, possono portare al blocco di 
un sistema IVC. 
 
Incidenti 
Dovunque (in città, su una strada extra urbana con molto o poco traffico) e in 
qualsiasi condizione meteo avvenga, un incidente può avere gravi conseguenze sulla 
salute delle persone coinvolte o comunque dei disagi. 
 
 
 
 
 
 9
Figura 1.1 Incidenti 
Cosa intendiamo, precisamente, col termine incidente? Quando sentiamo la parola 
“incidente” il senso comune ci richiama alla memoria immagini cruente come uno 
scontro fra automobili, dei tamponamenti a catena o l’uscita di strada di veicoli,  con 
feriti o addirittura con dei morti; il che è alquanto riduttivo. Per trovare un significato più 
ampio cerchiamo sul vocabolario della lingua italiana (De Agostini, Novara 1984): fatto 
che viene improvvisamente a interrompere il corso, il procedere regolare di un’azione. 
Secondo questa definizione anche le situazioni di traffico discusse nelle pagine 
precedenti andrebbero classificate come incidenti ma non sarebbe corretto. Non ci resta 
che ideare una caratterizzazione specifica del nostro caso. Sembra ragionevole asserire 
che un incidente stradale sia un fatto che avviene improvvisamente interrompendo 
bruscamente il normale svolgimento dell’azione di guida, con danni  dell’automobile e, 
eventualmente, con conseguenze per la salute delle persone coinvolte. Abbiamo così 
definito un insieme di eventi che rientrano sotto il nome di incidente di cui fanno parte, 
per esempio, la rottura di una parte meccanica che impedisce la normale marcia del 
autoveicolo (dalla foratura di un pneumatico alla rottura del motore). 
Un’auto in panne nel mezzo della carreggiata costituisce un serio pericolo per le auto 
che sopraggiungono, specialmente se di notte o con scarsa visibilità. E’ impossibile 
prevedere una foratura e non sempre la strada ha delle corsie di emergenza adeguate (per 
esempio la SS148 nel tratto Latina-Roma, la SS1 all’altezza di Grosseto) da permettere il 
cambio del pneumatico in totale sicurezza. Il triangolo catarifrangente in dotazione  è 
spesso inefficace, se non inutile, perché cade ogni volta che gli passa vicino un veicolo. 
Un sistema di comunicazione interveicolare, invece, può generare automaticamente 
dei messaggi di pericolo che avvertono le auto in prossimità dell’incidente o, se la 
situazione è grave, le forze dell’ordine, il pronto soccorso, i vigili del fuoco. Il tempo è 
 10
un fattore determinante e quello guadagnato con l’uso di un sistema IVC consente una 
maggiore efficacia dei soccorsi, del controllo del traffico e della sicurezza stradale. 
Come per il caso della congestione, il sistema è vincolato dalla velocità di consegna 
delle informazioni che, a sua volta, è influenzata dalla densità delle auto e dai problemi 
descritti in [3]. 
 
1.2 L’architettura della rete 
Un passo importante per migliorare i problemi legati alla viabilità è fornire un 
servizio di informazione sullo stato del traffico differenziato per ogni utente. Lo 
strumento principale è la costruzione di una infrastruttura di comunicazione tra veicoli, 
centri servizi e sensori, in grado di gestire dinamicamente il traffico, le informazioni 
sulle condizioni ambientali e prestare sostegno alla guida. Le nuove tecnologie 
disponibili per le reti mobili (wlan, reti ad hoc, reti radiomobili cellulari) permettono 
oggi di pensare alla creazione di una “rete wireless su ruote” e alla realizzazione, nel 
medio periodo, di applicazioni per la sicurezza stradale. Tuttavia, i limiti delle 
tecnologie presenti sul mercato non consentono di integrare il nuovo sistema utilizzando 
i dispositivi esistenti.  
Basandosi su una nuova architettura di rete, i servizi che si pensa di offrire 
necessitano di un supporto, a livello di pila protocollare, diverso da quelli esistenti. E’ 
necessario riprogettare o adattare i protocolli, le architetture di rete commerciali e le 
soluzioni suggerite in letteratura per riuscire a definire questa nuova rete interveicolare. 
Particolarmente importante è la specifica della pila protocollare e della composizione 
dell’architettura della rete. Gli argomenti di interesse sono: 
• la tipologia della rete; 
• le tecniche di trasmissione radio; 
• le tecniche di condivisione del canale radio (MAC); 
• le tecniche di gestione delle risorse di trasmissione (RRM); 
• le politiche ed i protocolli di instradamento dell’informazioni (Routing); 
• le politiche per la gestione e il supporto delle applicazioni; 
• la creazione delle applicazioni. 
 11
1.2.1 Tipologia 
La possibilità di equipaggiare le automobili con apparati di comunicazione wireless, 
che consentano di scambiare dati con altre auto e con punti fissi lungo la strada, 
rappresenta uno stimolo interessante per creare applicazioni di indubbia utilità sociale 
(in quanto relative alla sicurezza stradale) oppure dirette a fini commerciali come quelle 
per la conduzione dell’ufficio mobile, per l’intrattenimento dei passeggeri, per l’offerta 
di servizi di fonia, punto-punto o multicast, per il coordinamento di flotte di autoveicoli 
(taxi, trasporti merci, ecc.). 
Finora, la ricerca sulle reti wireless ha considerato due grandi filoni. Da un lato, le 
reti infrastrutturate composte da terminali mobili e da punti di accesso fissi collegati 
mediante una rete cablata. Dall’altro, le reti non infrastrutturate, le reti ad-hoc, in cui i 
terminali comunicano direttamente o tramite la cooperazione con altri terminali. 
Le reti di cui ci occupiamo in questa tesi, invece, si delineano come reti ibride nelle 
quali la modalità di comunicazione tipica delle reti ad hoc convive con una eventuale 
rete infrastrutturata fissa simile a quella delle WLAN. I veicoli si trasmettono 
informazioni di varia natura generando, al volo, una dorsale di comunicazione qualora 
sia assente una infrastruttura fissa capace di assicurare connettività, servizi informativi e 
di gestione. Alcuni nodi, pur essendo fissi, possono non essere connessi alla rete cablata 
ma funzionare solo da ripetitori (nodi relay) per garantire la connetività e la copertura. I 
nodi della rete fissa, sia quelli collegati alla rete cablata che i ripetitori, possono rimanere 
costantemente attivi ed effettuare frequenti trasmissioni per garantirne l’affidabilità, per 
mantenere aggiornate le informazioni sulla connettività locale, sullo stato del traffico e 
sullo stato della sicurezza. Trattandosi di terminali mobili veicolari, la topologia della 
rete può cambiare rapidamente e le comunicazioni avvengono in base alla disponibilità 
di una infrastruttura fissa o allo stato dei nodi vicini, la rumorosità del canale varia 
velocemente nel tempo. I servizi di localizzazione dei dispositivi GPS (Global 
Positioning System) possono aiutare il controllo della topologia e la diffusione delle 
informazioni. 
Dunque, le componenti fondamentali dell’architettura di una rete wireless stradale 
sono: 
• un’infrastruttura fissa cablata; 
• una rete ad-hoc, wireless e multi-hop ad alta mobilità. 
 
 12
L’infrastruttura fissa. L’infrastruttura fissa è formata da un insieme di nodi collocati 
lungo le strade. Suddividiamo i nodi che formano la parte fissa di una rete wireless su 
ruote a seconda della loro funzione: ogni nodo può servire da punto di accesso (access 
point), da semplice ripetitore (relay node) o da sensore. Scelte economiche e di 
progettazione assoceranno uno o più compiti ai singoli nodi. Infatti, i nodi con mansioni 
di punto di accesso possono avere dei sensori, così come li possono avere i nodi 
ripetitori. L’infrastruttura è totalmente decentralizzata per consentire di accedere a 
servizi ignoti a priori ed i cui sever sono distribuiti lungo il percorso. 
Un punto di accesso, access point, è un nodo che fornisce, ai nodi mobili, i servizi di 
connettività verso le “altre reti” e la copertura della rete wireless stradale (quindi anche il 
routing). Le reti a cui ci riferiamo col termine “altre” sono internet, la rete telefonica 
fissa, la rete telefonica cellulare e le reti aziendali. In tal senso, per realizzare i punti di 
accesso, si potrebbero adattare le stazioni base della rete telefonica cellulare oppure 
inserire l’apposito hardware in particolari locazioni lungo la rete stradale. I caselli 
autostradali o i semafori offrono, per esempio, il vantaggio di essere gia collegati alla 
rete elettrica nazionale.  
Un nodo ripetitore è caratterizzato da una struttura meno complessa rispetto ai punti 
di accesso perché ha lo scopo di mantenere la connettività e la copertura della sola rete 
wireless su ruote. I ripetitori non sono collegati a nessuna infrastruttura fissa di 
comunicazione poiché si limitano a rilanciare ogni pacchetto ricevuto dalla rete o, ancor 
più semplicemente, i segnali radio. I nodi relay possono essere installati lungo il bordo 
della strada e hanno la necessità di un allaccio alla rete elettrica.  
I sensori sono nodi dalle capacità elaboratile alquanto limitate [79]. Si occupano, ad 
esempio, di rilevare e/o diffondere le informazioni sulle condizioni metereologiche o 
sullo stato della viabilità in una determinata zona della rete stradale. Per esempio, un 
sensore potrebbe misurare la temperatura del manto stradale, dedurre la presenza di 
pioggia o nebbia, calcolare il numero e la velocità media degli autoveicoli che transitano 
nella sua zona,  emettere messaggi che avvertono del limite di velocità vigente in un 
certo tratto di strada o della probabile presenza di ghiaccio, modificare lo stato di un 
insieme di semafori per favorire il passaggio dei mezzi di soccorso, ecc. Inoltre, tutte i 
dati raccolti dai sensori potrebbero essere convogliate in un centro di elaborazione per 
creare statistiche e favorire degli studi finalizzati al miglioramento della viabilità. I 
sensori potrebbero essere annegati nell’asfalto, installati sui semafori o in prossimità 
della segnaletica stradale. Essi consumano energia a seconda di quanti compiti svolgono, 
 13
quindi è necessario che usufruiscano della rete elettrica oppure siano capaci di sfruttare 
l’energia solare. 
 
La rete wireless mobile. La porzione mobile della nuova tipologia di rete è una 
MANET (Mobile Adhoc NETwork) i cui nodi sono vincolati a muoversi solo lungo una 
rete viaria. I nodi della nuova rete ereditano dalle MANET la capacità di auto 
organizzarsi dinamicamente in topologie di rete arbitrarie e temporanee [45]  mentre, 
dall’ambiente stradale, ricevono le restrizioni sul percorso da seguire e sulla velocità di 
spostamento. Da quanto detto sembrerebbe che i nodi mobili e gli autoveicoli siano la 
stessa entità. Non è esatto. In realtà, un’auto non identifica un nodo perché essa stessa è 
una delle componenti del nodo mobile. 
Un nodo mobile (che chiameremo anche terminale mobile) è costituito da almeno 
due elementi: un’automobile e un po di hardware e di software necessari per lo scambio 
delle informazioni sulla sicurezza stradale. Alle dotazioni minime dei nodi si 
aggiungono sensori e interfacce per il collegamento di computer portatili o pda. Il 
guidatore decide l’allestimento dell’auto in base ai propri gusti, ai propri bisogni e ai 
servizi di cui vuole usufruire.  
La parte wireless della rete è, perciò, composta da nodi mobili con diverse 
funzionalità, alcuni predisposti solo alle applicazione di sicurezza fondamentali, altri con 
maggiori abilità di interazioni con gli altri veicoli e con l’infrastruttura fissa. La 
scalabilità dei dispositivi segue la stessa filosofia della personalizzazione dei servizi, sia 
il software che l’hardware sono creati su misura per l’utente. Infatti, cosa se ne farebbe 
dell’accesso ad internet una persona che usa l’auto per gli spostamenti in città? 
Il fatto di usare le automobili influenza le caratteristiche di mobilità dei nodi. 
Dovendo muoversi solo sulle strade, i nodi sono dotati di una posizione (fornita dai 
servizi di localizzazione del sistema GPS), di una velocità, di una direzione, di un verso 
e i loro spostamenti sono, tutto sommato, prevedibili. Per esempio, se il veicolo sta 
viaggiando da Roma a Milano seguendo l’autostrada A1 e non si verificano imprevisti, 
sappiamo che prima o poi attraverserà uno dei caselli in prossimità della propria 
posizione. La natura multihop della rete aggiunta alle restrizioni dei movimenti poste 
dalla sagoma della strada favorisce la connessione tra nodi viaggianti temporaneamente 
alla stessa velocità, i cluster. Lungo la via, i cluster sono talvolta attraversati da nodi più 
svelti oppure attraversano insiemi nodi più lenti. 
 14
Il requisito del risparmio energetico, tipico delle MANET, non riveste più un ruolo 
di primaria importanza. Le batterie per auto costituiscono una fonte di  alimentazione 
inesauribile (a meno di guasti) perché vengono ricaricate ogni volta che si accende il 
veicolo. Tuttavia, il controllo della potenza di trasmissione degli apparati radio continua 
ad essere usato per modificare la topologia della rete. In particolare, si varia la portata 
delle radio per ridurre o aumentare il numero di nodi del vicinato e tentare di limitare il 
fenomeno dello storm [3], di cui parleremo largamente nel secondo capitolo. 
In mancanza della infrastruttura cablata i terminali mobili formano spontaneamente 
una dorsale di comunicazione rilanciando i messaggi da un cluster ad un altro fino a 
trovare il destinatario o un punto di accesso, mentre i sensori, montati sulle auto, 
suppliscono all’assenza di quelli della rete fissa, originano le informazioni di rilievo per 
le applicazioni di sicurezza stradale e controllo del traffico.  
1.2.2 Pila protocollare 
Definire un nuovo sistema di comunicazione significa progettare una nuova pila di 
protocolli.  Anche se al momento non si è in grado di individuare una tecnologia di 
riferimento, non è auspicabile concepire la nuova rete interveicolare ignorando i sistemi 
di comunicazione e le tecnologie gia disponibili per le altre applicazioni. 
Nel delineare la nuova pila protocollare adotteremo come riferimento, data la sua 
importanza, il modello di Internet. Infatti, similmente ad Internet, la nuova pila 
protocollare contiene cinque strati: 
• livello fisico; 
• livello data link; 
• livello di rete; 
• livello di trasporto (detto anche middleware); 
• livello applicazione. 
 
 
 
 15
Fisico 
Data Link 
Rete 
Trasporto 
Applicazione 
IEEE 802, E1/T1, SONET, EIA232 
IEEE 802, ATM, Frame Relay,  
PPP HDLC, Ethernet
                     IP e ICMP 
ARP
        TCP, UDP, SCTP 
OSPF 
http, ftp, smtp, rip, dns 
Figura 1.2 Esempi di pile protocollari
Rete ibrida 
MAC/RMM (Aloha, CSMA/CA) 
Mobile IP, ARP 
Lime[16],Rt-Steam[50],Tota[49] 
IEEE 802, UTRA-TDD, HiperLan/2
Intrattenimento, Sicurezza e Lavoro 
Routing 
Internet 
In figura 1.2 confrontiamo lo standard di Internet con una eventuale pila protocollare 
per una rete mobile interveicolare. Il disegno evidenzia le interazioni tra i livelli e, dove 
possibile, fornisce esempi di tecnologie esistenti o proposte trovate in letteratura. La 
prima differenza che salta all’occhio è la disposizione dei protocolli di routing. In 
Internet, OSPF si trova a cavallo degli strati di rete e di trasporto mentre, nella rete 
ibrida, la gestione del routing è all’interno dello strato di rete e s’interfaccia col livello di 
trasporto, con gli altri protocolli del livello di rete e con i protocolli dello strato MAC. 
Alcune caratteristiche dei nuovi protocolli MAC (per esempio, il broadcast affidabile e 
la conoscenza del vicinato), infatti, consentono di ottimizzare il funzionamento del 
routing che, ad esempio, può sfruttare un servizio di broadcast affidabile per la 
disseminazione dei pacchetti di segnalazione. Esaminiamo più in dettaglio la pila di 
protocolli cercando di identificare qualche tecnologia di riferimento o, comunque, 
spiegando le esigenze di progettazione dei vari strati. 
Lo strato fisico specifica l’hardware dell’interfaccia aerea che esegue la trasmissione 
dei bit. Il panorama delle reti wireless di computer è dominato dallo strato fisico di IEEE 
802.11 e, per la telefonia, da quello dello standard GSM e dall’emergente 
UMTS/IMT2000. Nelle reti  interveicolari le tecnologie di riferimento sono IEEE 
802.11 e UTRA-TDD (UMTS Terrestrial Radio Access Time Division Duplex). Il 
progetto FleetNet [46], per esempio, usa UTRA-TDD con alcune modifiche[47]. Le 
ragioni di tale scelta sono varie[47]: 
• in Europa, la banda di frequenza 2010-2020 MHz, che offre due canali 
operativi completamente separati con una larghezza di banda di 5MHz, è 
disponibile senza licenza; 
 16