Tesis doctorales: TESEO

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Ministerio de Universidades - Gobierno de España

Título: GESTIÓN DE RECURSOS RADIO PARA SISTEMAS DE COMUNICACIONES VEHICULARES LTE-V2X
Autor: Molina Masegosa, Rafael
Universidad: Universidad Miguel Hernández de Elche
Departamento: Ingeniería de comunicaciones
Fecha de Lectura: 29/07/2020
Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Tecnologías Industriales y de Telecomunicación por la Universidad Miguel Hernández de Elche
Dirección:
- GOZÁLVEZ SEMPERE, JAVIER (DIRECTOR)
- Sepulcre Ribes, Miguel (CODIRECTOR)
Tribunal:
- MANZONI, PIETRO (PRESIDENTE)
- Piñol Peral, Pablo José (SECRETARIO)
- EGEA LÓPEZ, ESTEBAN (VOCAL)
- LLATSER MARTÍ, IGNACIO (VOCAL)
- CALDERON PASTOR, MARIA CARMEN (VOCAL)
Descriptores:
- TECNOLOGIA DE LAS TELECOMUNICACIONES
- SECTOR DE TRANSPORTES Y COMUNICACIONES
- RADIOCOMUNICACIONES
Localización: BIBLIOTECA GENERAL DE LA UNIVERSIDAD MIGUEL HERNÁNDEZ DE ELCHE

493062_1264286.pdf

Marcador: https://www.educacion.gob.es/teseo/mostrarRef.do?ref=1896429Añadir a favoritos.
Resumen:
Las comunicaciones V2X (Vehicle to Everything) proveerán a los vehículos de la capacidad de intercambiar información entre ellos directamente, además de con la infraestructura vial, con peatones, y con servidores de red mediante nodos de infraestructura. Esta tecnología mejorará la seguridad vial y la eficiencia del tráfico al dotar a cada vehículo de un mayor conocimiento del contexto (posición, dirección, velocidad, etc.) de los vehículos que lo rodean. Además, será una parte crucial para el vehículo autónomo, al posibilitar aplicaciones avanzadas como la coordinación de maniobras. El estándar IEEE 802.11p ha sido desarrollado durante los últimos años para dar soporte a las comunicaciones V2X. Como alternativa a IEEE 802.11p, el Third Generation Partnership Project (3GPP) publicó en septiembre de 2016 el primer estándar de comunicaciones celulares que incluye soporte para comunicaciones V2X basadas en LTE. A esta tecnología se le conoce en la literatura como LTE-V2X, LTE-V, o Cellular V2X. El estándar LTE-V2X está diseñado para utilizar la interfaz directa de LTE (LTE Sidelink o PC5), y para satisfacer los requisitos de las comunicaciones V2X. Algunos estudios indican que LTE-V2X puede alcanzar un mejor rendimiento a nivel de capa física que IEEE 802.11p. Sin embargo, mientras que IEEE 802.11p ha alcanzado ya un alto grado de desarrollo debido a que se han llevado a cabo durante los últimos años numerosos estudios para su comprensión y desarrollo, LTE-V2X es una tecnología cuyo desarrollo se encuentra aún en fases tempranas. En el estándar de LTE-V2X se reutiliza la capa física de LTE celular, pero se especifican dos nuevos modos de funcionamiento. Por un lado, se especifica un modo centralizado (LTE-V2X modo 3), en el cual los vehículos transmiten directamente entre ellos utilizado la interfaz PC5 (Sidelink), pero la gestión de recursos radio la lleva a cabo la estación base. Por otro lado, se especifica un modo distribuido y autónomo (LTE-V2X modo 4), con el cual los vehículos no requieren de la asistencia de la red celular para seleccionar los recursos donde transmitir. El trabajo desarrollado en esta tesis se centra en LTE-V2X modo 4, puesto que es el modo de referencia al no poder depender las comunicaciones V2X de la disponibilidad de cobertura celular, y al que nos referiremos simplemente como LTE-V2X en adelante. El mecanismo de gestión de recursos radio distribuido y autónomo, responsable de evitar que las transmisiones de los distintos vehículos se interfieran entre sí produciendo errores de transmisión, es crítico para el funcionamiento de LTE-V2X a nivel de sistema. Debido a la reciente estandarización de LTE-V2X, el comportamiento de este mecanismo de gestión de recursos no ha sido analizado exhaustivamente. Además, varios de los aspectos que deja el estándar a libre implementación y configuración no han sido debidamente estudiados y optimizados. Por otro lado, existe aún la necesidad de una comparativa neutral y detallada de LTE-V2X con IEEE 802.11p a nivel de sistema y considerando fuentes de datos realistas y acordes a los estándares definidos por la industria de la automoción. Esta comparativa es necesaria para que las entidades públicas reguladoras y la industria comparen el rendimiento y funcionamiento de estas tecnologías en escenarios realistas, más allá de su rendimiento a nivel de capa física. El trabajo presentado en esta tesis está enfocado en el estudio exhaustivo y desarrollo de LTE-V2X, con especial énfasis en su mecanismo de gestión de recursos radio distribuido. Como parte de este trabajo, ha sido fundamental la temprana implementación de una plataforma de simulación que implementa de forma precisa las comunicaciones LTE-V2X, y que nos ha permitido realizar los primeros estudios de dimensionado y análisis del funcionamiento de LTE-V2X a nivel de sistema en la comunidad científica. Estos análisis nos han revelado que existen algunas ineficiencias en el mecanismo de gestión de recursos radio, que indican la existencia de margen de mejora. Tras este primer dimensionado, se ha realizado un análisis de los aspectos configurables del estándar LTE-V2X. Hemos analizado la configuración óptima razonando los resultados obtenidos para cada aspecto configurable, concluyendo que una correcta configuración es esencial para maximizar el rendimiento del mecanismo de gestión de recursos estandarizado. Para la evaluación a nivel de sistema las comunicaciones V2X, se ha desarrollado también el primer modelo de generación de mensajes acorde a los estándares definidos por la industria de la automoción, y que captura las características del tráfico de comunicaciones generado de forma realista. Este modelo permitirá realizar estudios más precisos del funcionamiento de las comunicaciones V2X que los realizados hasta la fecha y que se han basado en modelos de generación de mensajes simplificados sin reflejar de forma adecuada las características del tráfico de comunicaciones V2X. Empleando tanto el modelo de generación de mensajes realista como otros modelos más simplificados, esta tesis doctoral realiza el primer análisis comparativo neutral, detallado y en condiciones realistas de LTE-V2X e IEEE 802.11p, las dos tecnologías que compiten actualmente por dar soporte a las nuevas aplicaciones de vehículo conectado y autónomo. Esta comparativa es de gran interés en los ámbitos regulatorios, industriales y científicos. A partir de los análisis y desarrollos realizados, hemos propuesto modificaciones y evoluciones del mecanismo de gestión de recursos radio de LTE-V2X para mejorar su funcionamiento. Nuestras propuestas van desde mejoras menores al mecanismo de gestión estandarizado, hasta la propuesta de nuevos mecanismos de gestión de recursos radio distribuidos para minimizar las ineficiencias del mecanismo estandarizado. Entre estos nuevos mecanismos se encuentra una técnica de colaboración entre las tecnologías LTE-V2X e IEEE 802.11p en un hipotético futuro escenario en el que ambas tecnologías acaben coexistiendo, y todos los vehículos utilicen ambas. Estas propuestas están diseñadas para evitar las ineficiencias del mecanismo de gestión de recursos radio de LTE-V2X y contribuir en su evolución hacia la futura tecnología 5G-V2X.

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