Propuesta de sistema de comunicación inalámbrica basado en la integración del estándar Wave y técnicas de radio cognitiva para la optimización de sistemas inteligentes de transporte

Resumen

La utilización masiva por la sociedad de los sistemas de transporte ha generado tres potenciales áreas de investigación y desarrollo: la eficacia, que permitiría optimizar la capacidad de los sistemas de transporte reduciendo la congestión y la duración de los trayectos; la eficiencia energética, que permitiría reducir el impacto medioambiental de los sistemas de transporte; y la seguridad, que permitiría reducir los accidentes. La aplicación de las tecnologías de información y comunicaciones sobre el ámbito del transporte para intentar resolver los citados problemas, da lugar a los denominados Sistemas de Transporte Inteligente o ITS. En el caso del transporte por carretera existen multitud de aplicaciones que son construidas sobre el sistema de comunicación entre vehículos o entre vehículos y dispositivos de infraestructura. Para ello, varios organismos internacionales han desarrollado diferentes especificaciones para estandarizar las comunicaciones inalámbricas en el entorno vehicular, como por ejemplo el estándar WAVE (Wireless Access for Vehicular Environment) de IEEE. Sin embargo, existen determinadas aplicaciones en el ámbito de los ITS que plantean estrictos requisitos de comunicación en tiempo real para garantizar la seguridad de los vehículos y de sus ocupantes. Es en estos casos donde aún es necesario mejorar las funcionalidades del mecanismo de control de acceso al medio del sistema de comunicación. Uno de estas aplicaciones en las que es obligatorio cumplir ciertas restricciones temporales en la transmisión de información entre miembros de la red es el guiado cooperativo de vehículos autónomos. En este tipo de aplicaciones, es necesario que la información emitida desde cada vehículo sea recibida por sus destinatarios dentro de un límite temporal fijo que nunca debe ser sobrepasado. Esta es la fundamental característica de la comunicación en tiempo real en ITS. En este trabajo de tesis se han desarrollado los mecanismos de control de acceso al medio NCC-TDMA (Non Cooperative Cognitive Time Division Multiple Access) y ENCCMA (Enhanced Non Cooperative Cognitive Multiple Access), en los que se aplican técnicas de radio cognitiva como la exploración del medio y el acceso dinámico al espectro para generar mecanismos basados en planificación, autoorganizados (que no requieren de un nodo central que distribuya la planificación de acceso) y que no necesitan transmitir señalización de protocolo. Estas características dotan a los usuarios de este sistema de una total autonomía en términos de comunicaciones mientras se cubren los requisitos de comunicación en tiempo real en el ámbito de ITS. Para lograr esto, se ha realizado un análisis de diferentes propuestas que existen en la literatura y que comparten el mismo objetivo que los mecanismos diseñados; se ha realizado un estudio de las técnicas de radio cognitiva susceptibles de ser aplicadas y se han desarrollado las herramientas necesarias para la validación de los mecanismos en simulación. Por otro lado, se ha incluido la descripción de un trabajo realizado en paralelo, en el que se ha implementado un prototipo electrónico capaz de ejecutar los mecanismos diseñados