Proyecto Fin de Carrera Ingeniera de Telecomunicacin

Comunicacin cooperativa entre vehculos:

Estudio e implantacin del protocolo ISO CALM

en un sistema embebido usando OpenWrt

Autor: Jos Manuel Sampedro Armenta

Tutor: Federico Jos Barrero Garca

Co-tutor: Jos Mara Len Coca

UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA TCNICA SUPERIOR DE INGENIERA

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ndice de contenido

v Captulo I Introduccin y objetivos .....................................................................6

1.1 Los sistemas de transporte inteligentes ...............................................................7

1.2 Demostrador ITS ................................................................................................8

1.3 Objetivos del Proyecto .......................................................................................8

v Captulo II - Proyectos ITS ...................................................................................10

2.1 Introduccin a los proyectos ITS europeos .........................................................11

2.2 CVIS ................................................................................................................12

2.2.1 Objetivos .................................................................................................12

2.2.2 Tecnologa Desarrollada ............................................................................12

2.3 COOPERS .........................................................................................................16

2.3.1 Objetivos .................................................................................................16

2.3.2 Tecnologa desarrollada ............................................................................17

2.4 SAFESPOT ........................................................................................................21

2.4.1 Objetivos .................................................................................................21

2.4.2 Tecnologa desarrollada ............................................................................22

2.5 GCDC...............................................................................................................26

2.5.1 Estrategias de implementacin..................................................................28

2.5.2 Control robusto a prueba de fallos en tiempo real ......................................28

2.5.3 Estructura de la distribucin de informacin en tiempo real........................29

2.5.4 La comunicacin inalmbrica en entornos de tiempo real ...........................29

v Captulo III - Tecnologa ITS .................................................................................31

3.1 Introduccin a las redes VANET.........................................................................32

3.2 WAVE ..............................................................................................................33

3.2.1 Capas PHY y MAC .....................................................................................35

3.2.2 Capa de red ..............................................................................................37

3.2.3 Seguridad en las comunicaciones...............................................................38

3.3 CALM ..............................................................................................................39

3.3.1 IEEE 802.16-WiMax...................................................................................40

3.3.2 CALM 2G/3G ............................................................................................40

3.3.3 CALM-IR ...................................................................................................40

3.3.4 DSRC........................................................................................................41

3.3.5 CALM M5 .................................................................................................41

3

3.4 Protocolo propuesto por GCDC .........................................................................42

3.4.1 Inconvenientes de la solucin de CVIS........................................................42

3.4.2 Alternativa propuesta por el GCDC ............................................................43

3.4.3 Capas del modelo propuesto .....................................................................44

v Captulo IV - Hardware y software utilizado ........................................................46

4.1 Hardware ........................................................................................................47

4.1.1 AlixBoard 3D2...........................................................................................47

4.1.2 MikroTik R52H..........................................................................................49

4.1.3 Elementos del entorno de desarrollo .........................................................50

4.2 Software..........................................................................................................51

4.2.1 Windows 7 ...............................................................................................51

4.2.2 Linux ........................................................................................................53

v Captulo V - Desarrollo del sistema .....................................................................57

5.1 Generacin del firmware ..................................................................................58

5.1.1 Instalacin de Openwrt Buildroot ..............................................................58

5.1.2 Uso de OpenWrt Buildroot ........................................................................59

5.1.3 Generacin del firmware CALM FAST .........................................................62

5.1.4 Traspaso a la tarjeta Compact Flash ...........................................................64

5.2 Inicializacin ....................................................................................................65

5.2.1 Arranque del sistema ................................................................................65

5.2.2 Paquetes Wireless ....................................................................................68

5.3 Configuracin de las comunicaciones ................................................................70

5.3.1 Modo infraestructura ...............................................................................71

5.3.2 Modo ad-hoc............................................................................................75

5.3.3 Modo CALM FAST .....................................................................................77

v Captulo VI - Conclusiones ..................................................................................84

6.1 Resumen conclusivo .........................................................................................84

v Bibliografa ........................................................................................................86

v Anexo I ..............................................................................................................88

v Anexo II .............................................................................................................90

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ndice de Figuras

Figura 1 - Carreteras del futuro .......................................................................................7

Figura 2 - Componentes del sistema. Proyecto CVIS........................................................14

Figura 3 - Capas de la arquitectura del sistema. CVIS ......................................................15

Figura 4 - Visin general de la comunicacin en Coopers ................................................18

Figura 5 - Escenario inicial del proyecto Coopers ............................................................18

Figura 6 - Escenario final que Coopers persigue a largo plazo ..........................................19

Figura 7 - Implantacin de tecnologas en un vehculo de prueba ....................................20

Figura 8 - Implantacin de tecnologas en un poste fijo de carretera ...............................20

Figura 9 - Punto de vista del conductor del vehculo .......................................................21

Figura 10 - Elementos comunicantes .............................................................................23

Figura 11 - Caso de accidente en interseccin ................................................................25

Figura 12 - Maniobra de cambio de carril .......................................................................25

Figura 13 - Adelantamiento peligroso ............................................................................26

Figura 14 - Escenario de ejemplo de GCDC .....................................................................27

Figura 15 - Arquitectura de comunicacin de una VANET ................................................33

Figura 16 - Banda de frecuencia de DSRC .......................................................................34

Figura 17 - Capas y protocolos asociados de WAVE.........................................................34

Figura 18 - Tabla comparativa entre 802.11p y 802.11 ....................................................35

Figura 19 - Capas y protocolos propuestos por GCDC.